JP2016206293A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装飾性や情報表現力に富み、商品性を向上させることが可能であり、また、部品コストの増加や回路基板の大型化を抑制可能とする。【解決手段】ＨＵＤ装置１は、表示画像を表す表示光Ｌ１を出射する表示器２０を備え、表示光Ｌ１をコンバイナ４０の主面４０ａに投射して視認者２に前記表示画像を視認させる。表示器２０は、前記表示画像を表示する画像表示領域２１と、照明光Ｌ２を発する光源領域２２と、を有する。コンバイナ４０は、光源領域２２からの照明光Ｌ２をコンバイナ４０内に入射する入射部４１ａと、コンバイナ４０内に導かれた照明光Ｌ２を外部に出射する出射部４２と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

ヘッドアップディスプレイ（Head-Up Display；ＨＵＤ）装置として、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。このＨＵＤ装置は、表示器と、反射鏡と、コンバイナと、を備え、表示器の表示画像を表す光（表示光）を反射鏡によりコンバイナに向け反射させ、コンバイナにより前記表示画像を虚像としてユーザに視認させるものである。このようなＨＵＤ装置は、例えば、車両のダッシュボード上に設けられており、主に運転者であるユーザに、前方風景に重ねるようにして車速、走行距離等の表示情報を視認させることができるように構成されている。
また、特許文献２には、表示画像を表す表示光を出射する表示部とは異なる光源と、コンバイナに形成され光源からの光をコンバイナ内に入射する入射部と、コンバイナに形成されコンバイナ内に導かれた光を外部に出射する出射部と、を備えるＨＵＤ装置が開示されている。特許文献２に開示される構成によれば、コンバイナの例えば周縁を光源からの光で発光させ、装飾性あるいは情報表現力を高め、商品性を向上させることができる。

特開２００１−２８２１３２号公報 特開２０１４−１２３００７号公報

しかしながら特許文献２に係るＨＵＤ装置では、コンバイナを発光させるために専用の光源が必要となり、電子部品の増加による部品コストの増加や回路基板への実装スペース確保による回路基板の大型化といった問題点があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、装飾性や情報表現力に富み、商品性を向上させることが可能であり、また、部品コストの増加や回路基板の大型化を抑制可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
表示画像を表す表示光を出射する表示器を備え、前記表示光をコンバイナの主面に投射して視認者に前記表示画像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示器は、前記表示画像を表示する表示領域と、照明光を発する光源領域と、を有し、
前記コンバイナは、前記光源領域からの前記照明光を前記コンバイナ内に入射する入射部と、前記コンバイナ内に導かれた前記照明光を外部に出射する出射部と、を有する、ことを特徴とする。

本発明によれば、装飾性や情報表現力に富み、商品性を向上させることが可能であり、また、部品コストの増加や回路基板の大型化を抑制可能となる。

本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置を示す全体構成図である。 同上ＨＵＤ装置を示す概略断面図である。 図２に示すＨＵＤ装置の正面図である。 同上ＨＵＤ装置の表示器を示す図である。

本発明の第一の実施形態に係るＨＵＤ装置を、図面を参照して説明する。

ＨＵＤ装置１は、図１に示すように、車両のダッシュボードＢ上（例えばインストルメントパネル上方）に取り付けられる据え置き型のＨＵＤ装置として構成されている。なお、以下の説明では、ＨＵＤ装置１が表示する表示画像を視認する視認者２から見て、上方向を「上」、下方向を「下」、前方向を「前」、後ろ方向を「後」、右方向を「右」、左方向を「左」として（図１及び図２の両端矢印参照）、適宜、ＨＵＤ装置１を構成する各部を説明する。

ＨＵＤ装置１は、図２及び図３に示すように、ケース体１０と、表示器２０と、回路基板３０と、コンバイナ４０と、取付部材５０と、を備える。

ケース体１０は、ＡＢＳ等の樹脂材料からなる上ケース１１と下ケース１２とによって構成されており、上ケース１１と下ケース１２とはネジ部１３によって固定されている。また、ケース体１０は、内部に表示器２０を配設する載置部１４を備えている。また、下ケース１２の裏面部１５には後述する第二の角度調整部を構成する突出部１６が形成されている。

表示器２０は、車速、エンジン回転数、走行距離等の表示情報を報知するための表示画像（表示像）を表す表示光Ｌ１を出射するものであり、例えばＴＦＴ型の液晶表示素子，バックライト手段及び表示光Ｌ１の出射方向を一定方向に規制するルーバーを主に備える液晶表示器からなり、ケース体１０内の載置部１４に配設されている。なお、表示器２０を蛍光表示管や有機ＥＬパネル等の自発光型ディスプレイで構成してもよい。また、表示器２０は、図２及び図４に示すように、その表示面のうち後側に位置し表示画像を表示する画像表示領域２１と、前側に位置し後述するコンバイナ４０の入射部４１ａに向けて照明光Ｌ２を発する光源領域２２と、画像表示領域２１と光源領域２２との間に位置する非表示領域２３と、を有する。非表示領域２３は、常時表示（発光）を行わない（黒を表示する）領域であり、図２に示すように、その一部がコンバイナ４０の入射部４１ａと対向し、一部がコンバイナ４０の主面４０ａと略対向するように形成される。このように画像表示領域２１と光源領域２２との間に非発光領域２３を設けることで、表示器２０のケース体１０への配置に前後方向の位置ズレが生じた場合であっても、光源領域２２がコンバイナ４０の主面４０ａと略対向して照明光Ｌ２が主面４０ａに映り込むことや、画像表示領域２１が入射部４１ａからコンバイナ４０内に入射して出射部４２が誤点灯することを防止することができる。

回路基板３０は、ガラス繊維を含む樹脂等からなる板状の基材に、ガラス繊維を含む樹脂等からなる板状の基材に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部とを含むマイコン、グラフィックディスプレイコントローラー（ＧＤＣ）等から構成される制御部（図示せず）を実装したプリント回路板である。回路基板３０は、例えば、下ケース１２にネジ部１３により固定されており、表示器２０よりも下側に位置する。回路基板３０と表示器２０とは、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やコネクタ等の図示しない接続部材によって導通接続されている。前記制御部は、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の外部装置（図示せず）から通信ラインにより伝送される車速やエンジン回転数等の車両の状態情報を取得し、これに応じて表示器２０を駆動する（つまり、表示器２０に所定の表示画像を表示させる）。

コンバイナ４０は、平面あるいは曲面を有する板状の部材であり、例えば主面４０ａ（表示器２０の表示面と略対向する面）に半透過反射層が成膜された透明な樹脂成型品からなるハーフミラーにより構成される。コンバイナ４０は、その一端側（下端側）が上ケース１１の被取付部１５にネジや接着剤等で固定されることで、上ケース１１に取り付けられる。

以上のように取り付けられ、上ケース１１に固定されたコンバイナ４０は、その主面４０ａが表示器２０の表示面の画像表示領域２１と略対向するようになる。コンバイナ４０は、図２に示すように、表示器２０の画像表示領域２１から主面４０ａに投射（入射）される表示光Ｌ１の光路を変更する（コンバイナ４０としてハーフミラーを用いる場合には主面４０ａでの反射により表示光Ｌ１の光路を変更する）。コンバイナ４０は、その所定の前方位置に表示画像の虚像Ｖ１を形成し、また、前方からの光を透過する。これにより、ＨＵＤ装置１は、虚像Ｖ１と前方に実際に存在する外景等の双方を、視認者２に視認させることができる。

また、コンバイナ４０は、その下端側から表示器２０に向かって突出する導光部４１を有する。導光部４１は、その下端側に表示器２０の光源領域２２と対向し、光源領域２２から発せられる照明光Ｌ２を受けてコンバイナ４０の内部（コンバイナ４０を構成する透明樹脂部の内側）に照明光Ｌ２を入射する入射部４１ａが形成されている。入射部４１ａは平面状に図示されているが、照明光Ｌ２をコンバイナ４０の内側全体に拡散するべく、凹曲面状に形成してもよい。さらに、導光部４１は、導光部４１の後側に形成され入射部４１ａと略対向する第１の傾斜部４１ｂと、導光部４１の前側に形成され第１の傾斜部４１ｂの下側と略対向する第２の傾斜部４１ｃと、第２の傾斜部４１ｃの上方に位置するように導光部４１の前側に形成され第１の傾斜部４１ｂの上側と略対向する第３の傾斜部４１ｄと、を有する。入射部４１ａから入射した照明光Ｌ２は、第１の傾斜部４１ｂ（下側）、第２の傾斜部４１ｃ、第１の傾斜部４１ｂ（上側）、第３の傾斜部４１ｄの順に反射されてコンバイナ４０の上端に向かって導かれる。以上のように、導光部４１は、照明光Ｌ２を入射し、コンバイナ４０の内部全体に導く機能を有する。

さらに、コンバイナ４０は、導光部４１が形成された下端側を除く周縁、すなわち、上端側及び左右端側の端部に入射部４１ａからコンバイナ４０の内部に導かれた照明光Ｌ２を後側、すなわち視認者２に向けて（図２中右側に向けて）外部に出射する出射部４２が形成されている。出射部４２は、コンバイナ５０の外形に沿った形状であり、例えば４０の主面４０ａ側の所定個所に微細なドット（視認者２が１ドットの形状を認識で以内程度の大きさである）を形成する微細加工を施した微細加工部からなる。なお、出射部４２は、コンバイナ５０の前面側に設けられてもよいし、微細加工部のほか傾斜部であってもよい。照明光Ｌ２が出射部４２で視認者２に向かって拡散されて外部に出射されることによって、図３の斜線部分で示すように、コンバイナ４０はその周縁部分（下端を除く）が発光する格好となる。これによって、コンバイナ４０の表示画像の虚像Ｖ１が表示されない部分を利用して、出射部４２に発光によって装飾性を高める、あるいは表示画像とは別の情報（例えば警告情報）を視認者２に提供することができる。

さらに、コンバイナ４０は、導光部４１の第１の傾斜部４１ｂの後側に遮光部４３が設けられている。遮光部４３は、例えば黒色などの遮光性樹脂材料からなり、照明光Ｌ２のうち第１の傾斜部４１ｂからコンバイナ４０外に出射して主面４０ａに向う一部の光を遮るものである。遮光部４３によって、光源領域２２から発せられる照明光Ｌ２が主面４０ａに映り込んで表示画像の虚像Ｖ１の視認性を低下させることを防ぐことができる。また、光源領域２２から発せられる照明光Ｌ２のうち、第１の傾斜部４１ｂからコンバイナ４０外に出射して、あるいは直接視認者２に向かう一部の光がある場合は、この一部の光も遮るように（すなわち、視認者２に向かう光路上に位置するように）遮光部４３を設けることが望ましい。また、コンバイナ４０に替えて、下ケース１２に遮光部を設けてもよい。また、遮光部４３のコンバイナ４０側を反射性とし、第１の傾斜部４１ｂでの照明光Ｌ２の反射効率を向上させてもよい。

取付部材５０は、ＨＵＤ装置１を車両のダッシュボードＢ状に取り付けるものであり、台座５１と、連結部材５２と、固定部材５３と、を備える。

台座５１は、例えば金属板から形成されており、略矩形の平板に２つの差込リブ５１ａが立設されて形成されている（図２では１つの差込リブ５１ａが図示されている）。２つの差込リブ５１ａのそれぞれには、後述するピンボルト３が挿通されるボルト孔（図示しない）が形成されている。台座５１は、両面テープなどのシート状の接着部材（図示しない）を介して車両のダッシュボードＢと接合し、ＨＵＤ装置１をダッシュボードＢ上に配置する。

連結部材５２は、例えば硬質合成樹脂から形成され、略矩形の平板部５２ａと、平板部５２ａの前側（図２中左側）の端部に連続して形成され、内部にピンボルト３とこのピンボルト３と螺合されるナット（図示しない）とを収容する空間が形成されたスリーブ部５２ｂと、から構成されている。平板部５２ａには、平面中央のやや後側寄りに下ケース１２の突出部１６に対応して孔部（図示せず）が形成されており、この孔部に突出部１６が嵌入されることで、連結部材５２が下ケース１２の下面に突出部１６を中心として左右方向に回転可能に取り付けられる。また、スリーブ部５２ｂには、台座５１に設けられた差込リブ５１ａを挿入する差込スリット（図示せず）が形成されている。差込リブ５１ａを前記差込スリットに挿入した後、ピンボルト３をスリーブ部５２ｂに挿入して前記ナットと螺合することによって、連結部材５２がピンボルト３を中心として上下方向に回転移動可能に台座５１に取り付けられる。

固定部材５３は、例えば硬質合成樹脂から形成され、略円板状であり、下ケース１２の突出部１６及び連結部材５２の平板部５１ａの下側に配設され、突出部１６及び平板部５１ａを下方から支持する。固定部材５３は、例えば図示しないネジによって突出部１６及び連結部材５２を支持した状態で固定されている。固定部材５３は、突出部１６及び連結部材５２を支持することによって連結部材５２が配置位置から外れることを防止する。

以上の構成からなるＨＵＤ装置１は、表示画像を表す表示光Ｌ１を出射する表示器２０を備え、表示光Ｌ１をコンバイナ４０の主面４０ａに投射して視認者２に前記表示画像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
表示器２０は、前記表示画像を表示する画像表示領域２１と、照明光Ｌ２を発する光源領域２２と、を有し、
コンバイナ４０は、光源領域２２からの照明光Ｌ２をコンバイナ４０内に入射する入射部４１ａと、コンバイナ４０内に導かれた照明光Ｌ２を外部に出射する出射部４２と、を有する。
これによれば、出射部４２から出射される照明光Ｌ２によって、装飾性あるいは情報表現力を高め、商品性を向上させることができる。また、出射部４２を発光させる照明光Ｌ２を発する光源として表示器２０の表示面の一部である光源領域２２を利用することによって、専用の光源を設ける必要がなく、部品コストの増加や回路基板の大型化を抑制することができる。なお、表示器２０に複数色で表示が可能なカラー表示器を用いる場合は、光源領域２２の発光色を変更することで容易に様々な色で出射部４２を演出でき、装飾性や情報表現力が更に向上する。また、光源領域２２をさらに複数の領域に分割し、領域毎に発光色を変更したり、領域毎に順次発光させたりすることで例えば光が流れるような動的な演出を出射部４２で表現することができ、装飾性や情報表現力を更に向上させることができる。

また、ＨＵＤ装置１は、コンバイナ４０に設けられ、コンバイナ４０外からコンバイナ４０の主面４０ａ及び／あるいは視認者２に向かう照明光Ｌ２を遮る遮光部４３を備えてなる。
これによれば、照明光Ｌ２がコンバイナ４０の主面４０ａに映り込んだり、直接視認者２に視認されたりすることによってＨＵＤ装置１の視認性が低下することを防止することができる。

また、ＨＵＤ装置１において、表示器２０は、画像表示領域２１と光源領域２２との間に非表示領域２３を有する。
これによれば、表示器２０のケース体１０への配置に位置ズレが生じた場合であっても、光源領域２２がコンバイナ４０の主面４０ａと略対向して照明光Ｌ２が主面４０ａに映り込むことや、画像表示領域２１が入射部４１ａからコンバイナ４０内に入射して出射部４２が誤点灯することを防止することができ、視認性や情報の正確性を保つことができる。

なお、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。上記実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。

本実施形態において、出射部４２は、コンバイナ４０の端部に設けられるものであったが、出射部の位置及び形状はこれに限定されるものではない。例えば、出射部が、所定の情報を示す意匠をなすように形成してもよい。具体的には、燃料計のアイコン、シートベルトやサイドブレーキなどの他の警告シンボルのほか、文字によるメッセージあるいは車両操作に関するガイド線（適切な車両停止位置を示すライン）などをなすように出射部が形成されてもよい。また、出射部を視認者２に視認される前記表示画像の虚像Ｖ１の一部を強調あるいは装飾する位置に形成してもよい。具体的な一例としては、出射部を枠状とし、前記表示画像の虚像Ｖ１の少なくとも一部を囲むように形成する。また、出射部をコンバイナ４０の位置調整に用いてもよい。例えば、ＨＵＤ装置１に、表示器２０に光源領域２２を発光せるとともに、所定の位置合わせ用意匠を表示画像として表示させる所定の位置調整モードを設け、照明光Ｌ２発光する出射部と前記位置合わせ用意匠とが重なる、出射部の内側に前記位置合わせ用意匠が位置するなどの両者の位置関係によってコンバイナ４０が表示画像の視認に適した位置であることを報知することが考えられる。

また、コンバイナ４０の主面４０ａの出射部４２に対向する個所に塗装や印刷によって発光個所が予め分かるようにし、情報が表示されることを示唆してもよい。また、出射部４２に形成される微細なドットの密度や大きさを部分的に異ならせるなどして、出射部４２から出射される光量が部分的に異なるように形成してもよく、グラデーションを表現して装飾性を高めることができる。

以上の説明では、ＨＵＤ装置１を設置する乗り物の一例を車両としたが、これに限られない。ＨＵＤ装置１を船舶、航空機等のその他の乗り物の運転席付近に設置することもできる。さらには、乗り物の運転席付近に設置するものに限らず、室内に設置する卓上インテリア等に適用することも可能である。

また、以上では、ＨＵＤ装置１を据え置き型のものとして説明したが、ＨＵＤ装置１は、例えば、車両のダッシュボードと一体的に構成されるものであってもよい。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１ ＨＵＤ装置
２ 視認者
１０ ケース体
１１ 上ケース
１２ 下ケース
２０ 表示器
２１ 画像表示領域
２２ 光源領域
２３ 非表示領域
３０ 回路基板
４０ コンバイナ
４１ 導光部
４１ａ 入射部
４２ 出射部
５０ 取付部材
Ｌ１ 表示光
Ｌ２ 照明光
Ｖ１ 虚像

Claims (3)

1. 表示画像を表す表示光を出射する表示器を備え、前記表示光をコンバイナの主面に投射して視認者に前記表示画像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記表示器は、前記表示画像を表示する画像表示領域と、照明光を発する光源領域と、を有し、
   前記コンバイナは、前記光源領域からの前記照明光を前記コンバイナ内に入射する入射部と、前記コンバイナ内に導かれた前記照明光を外部に出射する出射部と、を有する、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記コンバイナ外から前記コンバイナの前記主面及び／あるいは前記視認者に向かう前記照明光を遮る遮光部を備えてなる、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。
3. 前記表示器は、前記画像表示領域と前記光源領域との間に非表示領域を有する、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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