WO2010103596A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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笠井一永
石田喜三
葛西美華
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a head-up display device for displaying an image on a windshield of a vehicle.
  • a head-up display device for displaying an image on a windshield of a vehicle.
  • a conventional head-up display device for displaying an image on the windshield of a vehicle is disposed in the vehicle with the projection device housed in the upper part of the instrument panel. And an image is displayed when this projection apparatus projects light on the display surface on a windshield.
  • the head-up display apparatus Comprising: The head-up display apparatus which further provided the cover glass so that dust, a foreign material, etc. may not penetrate
  • the display surface looks glare.
  • a head-up display device provided with a light shielding wall that protrudes upward from the edge of the front glass side (vehicle front side) of the cover glass.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and can provide a head-up display device capable of preventing the glare of the display surface due to external light and reducing the cost and improving the layout inside the instrument panel. With the goal.
  • a head-up display device includes: a projector for projecting an image to be displayed on a windshield of a vehicle; and the projector, which accommodates the projector, and an opening on a path of projection light to be projected by the projector.
  • a housing having: a transmission member closing the opening and transmitting the projection light; incident light incident from the outside of the vehicle is reflected by the transmission member and the windshield, and a predetermined viewpoint on the driver's seat side
  • a light shielding portion which shields an optical path reaching the region; and the light shielding portion is formed of a printing layer provided on a peripheral portion of the windshield.
  • the cost can be reduced and the appearance can be improved.
  • the size of the housing in the vertical direction of the vehicle can be reduced as compared with the case where the light shielding portion is formed in the housing, the layout in the instrument panel can be improved.
  • the print layer may be formed of ceramic print of a color that blocks the incident light.
  • the light shielding portion can be formed without increasing the number of manufacturing processes.
  • the head-up display device of the present invention it is possible to prevent glare on the display surface due to external light, and to reduce the cost and improve the layout of the inside of the instrument panel.
  • a head-up display device according to an embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the head-up display device 10 according to the present embodiment displays an image including information such as a warning for an occupant by reflecting a light beam on the inner surface of the windshield 11 of the vehicle.
  • FIG. 1 shows a longitudinal cross section of a head-up display device 10 disposed in front of the driver's seat of a vehicle.
  • a dashboard upper 13 is formed on the front side of the passenger compartment and stands up from the front of the floor panel of the vehicle (not shown) to the vehicle width direction.
  • a cowl top 14 is disposed on the upper edge of the dashboard upper 13 across the vehicle width direction.
  • a windshield 11 is attached to an opening (not shown) in the front of the passenger compartment in an inclined state that rises from the vicinity of the cowl top 14 to the rear of the passenger compartment.
  • the light beam of the image emitted from the projection device 18 described later is reflected and displayed as a display image on a predetermined area (hereinafter referred to as a display unit) 16 on the surface of the windshield 11 on the vehicle interior side.
  • a display unit 16 a predetermined area
  • An instrument panel 17 is mounted across the vehicle width direction on the vehicle interior side of the dashboard upper 13. On the instrument panel 17 are mounted vehicle equipment such as a car navigation device (not shown) and instruments such as a speedometer. Further, in the instrument panel 17, a housing portion 19 for housing the projection device 18 constituting the head-up display device 10 is formed in the vicinity of the windshield 11. The opening 20 of the housing 19 is disposed on the upper surface 21 of the instrument panel 17.
  • the projection device 18 is a device that projects an image for causing a display image to be reflected and displayed on the display unit 16 of the windshield 11.
  • the projection device 18 includes a housing 23 in which an upper opening 22 is formed.
  • a projector 32 provided with the liquid crystal unit 24, the light diffusion unit 25, the backlight unit 26, and the heat sink 29, a plane mirror 27, and a concave mirror 28 are accommodated.
  • a cover member 30 for closing the upper opening 22 is attached to the housing 23.
  • the liquid crystal unit 24 incorporates a liquid crystal panel such as a TFT (Thin Film Transistor), and projects an image on the liquid crystal panel based on a control command from a control unit (not shown).
  • the light diffusion unit 25 is a unit provided with a concave lens for diffusing the light beam of the backlight unit 26 and a diffusion plate. The light beams emitted by the light diffusion unit 25 are supplied to the back of the liquid crystal panel of the liquid crystal unit.
  • the backlight unit 26 is a unit provided with a light source (for example, a plurality of LEDs etc.) that illuminates the liquid crystal panel from the back side or the like, and is connected to the lower part of the liquid crystal unit 24 and driven based on a control command of the control unit .
  • a heat sink 29 for cooling the light source is connected to the backlight unit 26. The heat sink 29 is accommodated in the lower case 31 of the housing 23.
  • the flat mirror 27 reflects the light beam of the backlight transmitted through the liquid crystal panel, that is, the image displayed on the liquid crystal panel in the direction of the concave mirror 28.
  • the concave mirror 28 receives an image reflected by the plane mirror 27 and reflects it toward the display unit 16 of the windshield 11. Further, the concave mirror 28 is generated when the image is reflected to the inclined windshield 11 by a predetermined concave shape. Correct the distortion. Due to this distortion correction, the image reflected by the display unit 16 becomes substantially rectangular when viewed from the driver. In order to magnify the image reflected by the display unit 16, a magnifying lens may be disposed on the light path of the image.
  • the cover member 30 is a member that closes the opening 20 in order to prevent the entry of dust, foreign matter, and the like into the housing 23, and is formed in a flat plate shape or a substantially arc shaped cross section curved slightly along the vehicle longitudinal direction. Is formed of transparent resin or transparent glass that can sufficiently transmit light rays. In addition, the cover member 30 is attached such that the upper surface thereof is slightly inclined toward the front side of the vehicle than horizontal. The cover member 30 faces the inside of the windshield 11 through the opening 20 of the housing 23 in a state where the projection device 18 is accommodated in the accommodation portion 19. In addition, in FIG. 1, an example in case the cover member 30 curves a little is shown.
  • an image displayed on the liquid crystal panel of the liquid crystal unit 24 illuminated by the backlight unit 26 from the back surface etc. is projected from the projector 32 and the flat mirror 27 and concave mirror After passing through the transparent cover member 30 via the light source 28, the light is reflected by the display unit 16 and reaches the driver's viewpoint region (eyedrops Ey described later) as a substantially rectangular display image.
  • the outer periphery of the windshield 11 described above is fixed to the periphery of the front opening (not shown) of the vehicle body by adhesion or the like. Then, on the periphery of the windshield 11 on the vehicle interior side, a portion (hereinafter, black sera portion) 33 of a printing layer on which a black ceramic print or the like without gloss is applied is formed in a predetermined width from the outside toward the inside. ing.
  • FIG. 2 shows the distribution of the positions of the left and right eyes of the driver in ovals (the predetermined viewpoint area on the driver's seat side; JIS D0021) Ey, the cover member 30 of the projection device 18, and the display unit 16 Among the external light that can be reflected to reach the eyedrops Ey, the optical path of the external light reaching the common upper end T and lower end B of the eyedrops Ey is shown.
  • the external light that can reach the upper end T and the lower end B of the eyedrops Ey is external light that enters the vehicle interior from near the lower edge of the windshield 11 and is reflected to the display unit 16.
  • the light paths of these external light are all blocked by the black ceramic portion 33.
  • the external light passing between the upper end T and the lower end B of the eye lip Ey passes through the optical path inside the upper and lower outermost optical paths shown in FIG. 2 and is reflected by the cover member 30 to reach the eye lip E y. All the light is blocked by the black ceramic part 33.
  • the light is incident from the windshield 11 and then is reflected to the cover member 30 and the display unit 16 to make the eyedrops Ey.
  • the range through which the outside light that can reach the windshield 11 is determined.
  • the range of the black ceramic portion 33 (specifically, the upper end position of the black ceramic portion 33) formed at the lower edge of the windshield 11 is determined.
  • the sun, streetlights, and the like are not reflected in the display image of the display unit 16, and the black black ceramic portion 33 without gloss is reflected, so that the display image of the display unit 16 can be easily viewed.
  • the upper end position of the black sera part 33 is set to the height which does not obstruct a driver
  • the size of the housing 23 in the vehicle vertical direction can be reduced as compared to the case where the light shielding portion is formed in the housing 23 as in the related art, the size of the projection device 18 in the vehicle vertical direction is reduced. As a result, the layout in the instrument panel 17 can be improved. Furthermore, by effectively utilizing the black ceramic portion 33 of the windshield 11 without forming the light shielding portion in the housing 23, it is possible to form a light shielding portion that shields external light without increasing the number of manufacturing processes.
  • the head-up display device 10 of a type in which an image displayed on the TFT liquid crystal panel is reflected on the display unit 16 of the windshield 11 has been described as an example.
  • a head-up display device of a type in which a combiner is attached to the windshield 11 or a phosphor is supported on the windshield 11 The present invention can also be applied to a head-up display device of a type in which excitation light is emitted by irradiating ultraviolet light to display an image.
  • the shape of the cover member 30 is not restricted only to these.
  • it may be a shape along various quadratic curves (parabola, ellipse, hyperbola, etc.) or a shape combining these.
  • the above-mentioned embodiment demonstrated the case where external light was interrupted
  • the head-up display device of the present invention it is possible to prevent glare on the display surface due to external light, and to reduce the cost and improve the layout of the inside of the instrument panel.

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Abstract

　本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のフロントガラスに表示する画像を投射する投射器と；前記投射器を収容するとともに、この投射器が投射する投射光の進路上に開口部を有するハウジングと；前記開口部を閉塞するとともに、前記投射光を透過させる透過部材と；前記車両の外部から入射する入射光が前記透過部材および前記フロントガラスで反射して運転席側の所定の視点領域まで達する光路を遮断する遮光部と；を備え、前記遮光部が、前記フロントガラスの周縁部に設けられる印刷層により形成されている。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置
　本発明は、車両のフロントガラスに画像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に関する。
　本願は、２００９年３月１２日に、日本に出願された特願２００９－０５９５３０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来の車両のフロントガラスに画像を表示するヘッドアップディスプレイ装置は、インストゥルメントパネルの上部に投射装置を収納して車両に配置されている。そして、この投射装置がフロントガラス上の表示面に光を投射することによって、画像が表示される。
　また、上記のヘッドアップディスプレイ装置であって、投射装置の上側の開口部から塵埃や異物等が侵入しないようにカバーガラスをさらに設けたヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このようなヘッドアップディスプレイ装置では、カバーガラスにより反射した車両の外からの光が表示面でさらに反射して車内にいる乗員の眼の位置へ到達した場合、表示面がぎらついて見えてしまう。
　この課題に対して、下記特許文献１によると、カバーガラスのフロントガラス側（車両前方側）の縁部から上方へ突出する遮光壁を設けたヘッドアップディスプレイ装置が提案されている。
実開平４－５７８８１号公報
　しかしながら、上述した従来のヘッドアップディスプレイ装置では、遮光壁を設けることによって製造工数が増加してコストが上昇してしまうという課題がある。
　また、遮光壁を設けない場合には、カバーガラスの車両後方側が高くなるように大きく傾斜させることによって、アイリプス（例えば、運転席側の所定の視点領域；JIS D0021）に到達するカバーガラスの反射光を抑制している。しかし、この場合、上下方向の寸法が大きくなるため、インストゥルメントパネル内部のレイアウト性が低下してしまうという課題がある。
　本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、外光による表示面のぎらつきを防止できるとともに、コストの削減およびインストゥルメントパネル内部のレイアウト性を向上できるヘッドアップディスプレイ装置の提供を目的とする。
　本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。すなわち、
（１）本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のフロントガラスに表示する画像を投射する投射器と；前記投射器を収容するとともに、この投射器が投射する投射光の進路上に開口部を有するハウジングと；前記開口部を閉塞するとともに、前記投射光を透過させる透過部材と；前記車両の外部から入射する入射光が前記透過部材および前記フロントガラスで反射して運転席側の所定の視点領域まで達する光路を遮断する遮光部と；を備え、前記遮光部が、前記フロントガラスの周縁部に設けられる印刷層により形成されている。
　上記（１）に記載のヘッドアップディスプレイ装置によれば、遮光部をハウジングに形成する必要がなくなるため、コストを削減できるとともに、外観性を向上できる。また、遮光部をハウジングに形成する場合と比較して、ハウジングの車両上下方向の寸法を小型化できるため、インストゥルメントパネル内のレイアウト性を向上できる。
（２）上記（１）に記載のヘッドアップディスプレイ装置では、前記印刷層が、前記入射光を遮断する色のセラミックプリントにより形成されていてもよい。
　上記（２）に記載のヘッドアップディスプレイ装置によれば、製造工程を増やすことなく遮光部を形成できる。
　本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、外光による表示面のぎらつきを防止できるとともに、コストの削減およびインストゥルメントパネル内部のレイアウト性を向上できる。
本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を側方から見た部分断面図である。 同実施形態に係るアイリプスの上下限位置に到達する外光の光路を示す部分断面図である。
　本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を、図１および図２を参照しながら以下に説明する。
　本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両のフロントガラス１１の車室内側表面に光線を反射させることで、乗員に対する注意喚起などの情報を含む画像を表示する。
　図１は、車両の運転席前方に配置されるヘッドアップディスプレイ装置１０の縦断面を示す。図１に示すように、車室内前方には、図示しない車両のフロアパネル前部から車幅方向に亘って立ち上がるダッシュボードアッパー１３が形成されている。このダッシュボードアッパー１３の上縁に車幅方向に亘ってカウルトップ１４が配置されている。そして、車室前方の開口（図示略）には、上記カウルトップ１４の付近から車室後方に立ち上がる傾斜状態でフロントガラス１１が取り付けられている。このフロントガラス１１の車室内側の表面の所定の領域（以下、表示部）１６には、後述する投射装置１８より出射される画像の光線が反射されて表示像として表示される。
　上記ダッシュボードアッパー１３の車室内側には、インストゥルメントパネル１７が車幅方向に亘って取り付けられている。このインストゥルメントパネル１７には、図示しないカーナビゲーション装置などの車載機器やスピードメータなどの計器類が取り付けられる。またインストゥルメントパネル１７には、フロントガラス１１近傍に、ヘッドアップディスプレイ装置１０を構成する投射装置１８を収容するための収容部１９が形成されている。この収容部１９の開口２０がインストゥルメントパネル１７の上面２１に配置されている。
　投射装置１８は、フロントガラス１１の表示部１６へ表示像を反射表示させるための画像を投射する装置である。この投射装置１８は、上部開口部２２が形成されたハウジング２３を備えている。このハウジング２３内に、液晶ユニット２４及び光拡散ユニット２５及びバックライトユニット２６及びヒートシンク２９を備えた投射器３２と、平面ミラー２７と、凹面ミラー２８とがそれぞれ収容されている。また、ハウジング２３には、上部開口部２２を閉塞するカバー部材３０が取り付けられている。
　液晶ユニット２４は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などの液晶パネルを内蔵し、図示しない制御部からの制御指令に基づいて液晶パネルに画像を映し出す。
　光拡散ユニット２５は、バックライトユニット２６の光線を発散させる凹レンズと拡散板とを備えるユニットである。この光拡散ユニット２５で発散させた光線が、液晶ユニットの液晶パネル背面に供給される。
　バックライトユニット２６は、液晶パネルを背面側などから照らす光源（例えば、複数のＬＥＤ等）を備えたユニットであり、液晶ユニット２４の下部に接続されて制御部の制御指令に基づいて駆動される。このバックライトユニット２６には光源を冷却するためのヒートシンク２９が接続されている。このヒートシンク２９が、ハウジング２３のロアケース３１内に収容される。
　平面ミラー２７は、液晶パネルを透過したバックライトの光線すなわち液晶パネルに表示された画像を凹面ミラー２８方向に反射する。
　凹面ミラー２８は、平面ミラー２７による反射画像を受けてフロントガラス１１の表示部１６へ向けてさらに反射するとともに、所定の凹形状によって、傾斜配置されたフロントガラス１１に画像を反射させる際に生じる歪みを補正する。この歪み補正により、表示部１６に反射された画像は運転者から見て略矩形となる。なお、表示部１６に反射される画像を拡大するために、画像の光路上に拡大レンズを配置してもよい。
　カバー部材３０は、ハウジング２３への塵埃や異物などの浸入を防ぐために開口２０を閉塞する部材であって、平板状または、車両前後方向に沿って若干湾曲する断面略円弧状に形成され、画像の光線を十分に透過可能な透明な樹脂または透明なガラスによって形成されている。また、カバー部材３０は、その上面が水平よりも若干車両前方側に傾斜して取り付けられる。そして、このカバー部材３０は、投射装置１８が収容部１９に収容された状態で、ハウジング２３の開口２０を介してフロントガラス１１の車室内側に臨む。なお、図１においてはカバー部材３０が若干湾曲している場合の一例を示している。
　すなわち、上記構成を備える投射装置１８によれば、背面等からバックライトユニット２６で照らされた液晶ユニット２４の液晶パネルに表示された画像が投射器３２から投射されて、平面ミラー２７及び凹面ミラー２８を介して透明なカバー部材３０を透過した後、表示部１６に反射して略矩形な表示像として運転者の視点領域（後述するアイリプスＥｙ）に到達する。
　ところで、上述したフロントガラス１１の外周は、車体の前部開口部（図示略）の周縁に接着等により固定されている。そして、フロントガラス１１の車室内側の周縁には、外側から内側に向かった所定幅に艶の無い黒色のセラミックプリントなどが施された印刷層の部分（以下、黒セラ部）３３が形成されている。
　図２は、運転者の左右の眼の位置の分布を長円で表したアイリプス（運転席側の所定の視点領域；JIS D0021）Ｅｙの配置と、投射装置１８のカバー部材３０および表示部１６に反射してアイリプスＥｙに到達し得る外光のうちアイリプスＥｙの共通の上端Ｔ及び下端Ｂに到達する外光の光路とを示している。
　図２に示すように、アイリプスＥｙの上端Ｔおよび下端Ｂに達し得る外光は、フロントガラス１１の下縁付近から車室内に侵入して表示部１６に反射する外光である。これらの外光の光路は、何れも黒セラ部３３によって遮断される。そして、アイリプスＥｙの上端Ｔから下端Ｂの間を通過する外光は、上記図２に示す上下最外側の光路よりも内側の光路を通るので、カバー部材３０に反射してアイリプスＥｙに達する外光は全て黒セラ部３３によって遮断される。
　そして、アイリプスＥｙや、表示部１６や、カバー部材３０の配置や、カバー部材３０の形状や傾斜に基づいて、フロントガラス１１から入射した後にカバー部材３０および表示部１６に反射してアイリプスＥｙに到達し得る外光のフロントガラス１１を通過する範囲が決まる。この範囲に基づいてフロントガラス１１下縁に形成される黒セラ部３３の範囲（具体的には、黒セラ部３３の上端位置）が決定される。
　これにより、表示部１６の表示像に太陽や街灯などが映り込まなくなるとともに、艶の無い黒色の黒セラ部３３が映り込むため、表示部１６の表示像が見やすくなる。なお、黒セラ部３３の上端位置は、運転者の視界を遮らない高さに設定される。
　したがって、上述の実施形態によれば、従来のように外光を遮断する遮光部を投射装置１８のハウジング２３に形成する必要がなくなるため、コスト削減が可能になり、外観性を向上できる。
　また、従来のように遮光部をハウジング２３に形成する場合と比較して、ハウジング２３の車両上下方向の寸法を小型化できるため、投射装置１８の車両上下方向の寸法が小型化される。この結果、インストゥルメントパネル１７内部のレイアウト性を向上できる。
　さらに、遮光部をハウジング２３に形成せずにフロントガラス１１の黒セラ部３３を有効利用することによって、製造工程を増やすことなく外光を遮断する遮光部を形成できる。
　なお、上述の実施形態では、ＴＦＴ液晶パネルに表示される画像をフロントガラス１１の表示部１６に反射させるタイプのヘッドアップディスプレイ装置１０を一例に説明した。また、ハウジング２３の上部開口部２２をカバー部材３０により閉塞している装置であれば、例えば、フロントガラス１１にコンバイナを貼付するタイプのヘッドアップディスプレイ装置や、フロントガラス１１に蛍光体を担持して紫外光を照射することで励起発光させて画像を表示するタイプのヘッドアップディスプレイ装置にも適用できる。
　また、上述の実施形態では、カバー部材３０を平板状または断面略円弧状に形成する一例を説明したが、カバー部材３０の形状は、これらのみに限られない。例えば、種々の２次曲線（放物線、楕円、双曲線等）に沿う形状や、これらを組み合わせた形状であってもよい。
　さらに、上述の実施形態では、フロントガラス１１の下縁に形成された黒セラ部３３により外光を遮断する場合について説明したが、外光が遮断可能であれば、黒色のセラミックのみに限られない。
　本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、外光による表示面のぎらつきを防止できるとともに、コストの削減およびインストゥルメントパネル内部のレイアウト性を向上できる。
　１１　フロントガラス
　１７　インストゥルメントパネル
　１６　表示部
　３０　カバー部材
　３２　投射器
　３３　黒セラ部
　Ｅｙ　アイリプス（視点領域）

Claims (2)

  1. 　車両のフロントガラスに表示する画像を投射する投射器と；
    　前記投射器を収容するとともに、この投射器が投射する投射光の進路上に開口部を有するハウジングと；
    　前記開口部を閉塞するとともに、前記投射光を透過させる透過部材と；
    　前記車両の外部から入射する入射光が前記透過部材および前記フロントガラスで反射して運転席側の所定の視点領域まで達する光路を遮断する遮光部と；
    を備え、
    　前記遮光部が、前記フロントガラスの周縁部に設けられる印刷層により形成されている
    ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 　前記印刷層が、前記入射光を遮断する色のセラミックプリントにより形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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