JP2018054966A - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動による表示ブレを抑制可能とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】表示器と反射装置とを備え、表示情報の虚像を投影部材の前方に表示させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、ミラー部１３１は、正面形状が矩形状を成して、背面側に凹む凹面鏡となっており、ホルダ部１３２は、ミラー部の背面側に配置され、ミラー部の周囲に至る外周部１３２ａを有している。そして、外周部の少なくとも一辺において、表示光が反射する側で、凹面鏡の凹みに伴う凹領域内に一体的に設けられて、ホルダ部を補強する補強部１３３を形成する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載されて、表示器からの画像を反射装置で反射させて、例えばフロントウインドシールドに照射することでユーザへの表示を行う車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

従来のヘッドアップディスプレイ装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１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向けて開口される出射部を有するハウジング内に、表示器（表示ユニット）および反射装置（反射ユニット）が設けられている。表示器から出射される表示光は、反射装置で反射されて、出射部を通ってフロントガラスに照射されて、ユーザに表示されるようになっている。

反射装置は、凹面鏡として形成されたミラー部（反射部材）がホルダ部材に接合されて形成されている。そして、ホルダ部材の長手方向の両端部には、軸部が設けられており、各軸部は、ハウジングに固定された支持部材によって支持されている。そして、反射部は、アクチュエータによって回動されて、表示光のフロントガラスに対する照射位置の調整が成されるようになっている。

特開２００８−１８５７９０号公報

ここで、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置においては、走行時の振動を受けるため、反射装置が振動して、フロントガラスに対する表示がブレる（拡大、縮小してしまう）という問題があった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、振動による表示ブレを抑制可能とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

本発明では、車両に搭載され、
表示情報を表す表示光を出射する表示器（１２０）と、
ミラー部（１３１）、およびミラー部を保持するホルダ部（１３２）を有し、表示器から出射される表示光を、ミラー部によって、車両に設けられた投影部材（２０）へ反射させる反射装置（１３０）と、を備え、
表示情報の虚像（３０）を投影部材の前方に表示させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
ミラー部は、正面形状が矩形状を成して、背面側に凹む凹面鏡となっており、
ホルダ部は、ミラー部の背面側に配置され、ミラー部の周囲に至る外周部（１３２ａ）を有しており、
外周部の少なくとも一辺において、表示光が反射する側で、凹面鏡の凹みに伴う凹領域内に一体的に設けられて、ホルダ部を補強する補強部（１３３）が形成されたことを特徴としている。

この発明によれば、ホルダ部（１３２）の外周部（１３２ａ）に補強部（１３３）を一体的に設けることによって、ホルダ部（１３２）の剛性を高くして、車両走行時の振動に伴う表示のブレを抑制することができる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の全体構成を示す概略構成図である。 反射装置を示す平面図、および正面図である。 図２中のIII−III部を示す断面図である。 その他の実施形態１における補強部を示す断面図である。 その他の実施形態２における補強部を示す断面図である。 その他の実施形態３における補強部を示す断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
第１実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００を図１〜図３に基づいて説明する。図１に示すように、車両用ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ−Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置１００は、例えば自動車等の車両に搭載されたものであり、液晶ディスプレイ１２０から出射される表示情報を表す表示光を、車両に設けられたウインドシールド２０の投射位置２０ａに入射させる。そして、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００は、運転者と投射位置２０ａとを結ぶ線の車両前方延長線上（ウインドシールド２０の前方）に、表示情報の表示像３０を結像させて、表示像３０を虚像として運転者に視認させるものとなっている。

この車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００によって、運転者は、表示像３０と、車両の前景とを重畳して視認することができるようになっている。以下、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００をＨＵＤ装置１００と呼ぶことにする。

尚、ウインドシールド２０は、本発明の投影部材に対応するものである。ウインドシールド２０は、車両のフロント側のウインドシールドであり、例えば２枚のガラスとその中間に設けられる中間膜とから形成された合わせガラスが使用されている。ウインドシールド２０は、車両上方から見た場合の左右方向、および車両側方から見た場合のウインドシールド２０のラインに沿う方向にわずかな曲率を有しており、凹面鏡と同一の効果により、表示像３０を拡大して、より遠方に表示できるようになっている。

ＨＵＤ装置１００は、バックライト１１０、液晶ディスプレイ１２０、反射装置１３０、位置調整スイッチ１４０、および制御装置１５０等を備えている。

ＨＵＤ装置１００の主たる構成要素となるバックライト１１０、液晶ディスプレイ１２０、反射装置１３０、制御装置１５０は、ウインドシールド２０の下端面から車室内後方、更には下方に延出されるインストルメントパネル１０の内側に配設されている。また、位置調整スイッチ１４０は、運転者の操作し易い位置、例えば、インストルメントパネル１０の運転者に対向する面に設けられている。

尚、インストルメントパネル１０の上面には、反射装置１３０からの表示光を通過させる開口部１０ａが設けられており、更に、この開口部１０ａには透光性を有する防塵カバーが設けられている。以下、ＨＵＤ装置１００の、各構成の詳細について説明する。

バックライト１１０は、通電されることで液晶ディスプレイ１２０に対して光を出射する発光素子であり、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ＝ＬＥＤ）が使用されている。バックライト１１０は、液晶ディスプレイ１２０に対する光軸に沿うように光を出射するようになっている。

液晶ディスプレイ１２０は、表示情報を表す表示光を出射する表示器であり、制御装置１５０の駆動回路によって駆動制御されるようになっている。液晶ディスプレイ１２０は、例えば、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ＝ＴＦＴ）が用いられたＴＦＴ液晶パネル、デュアルスキャンタイプのディスプレイ（Ｄｕａｌ Ｓｃａｎ Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ＝Ｄ−ＳＴＮ）、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）セグメント液晶等が使用される。

そして、液晶ディスプレイ１２０は、バックライト１１０から出射される光によって、表示情報を表わす表示光を、バックライト１１０とは反対側となる反射装置１３０に向けて出射するようになっている。液晶ディスプレイ１２０の表示光を出射する面は、例えば、垂直方向を向いており、また表示光の光軸が車両の前後方向を向くように（出射方向が車両の前方側を向くように）配置されている。

液晶ディスプレイ１２０によって形成される表示情報は、例えば、車両用ナビゲーションシステムにおける地図情報、地図上における自車の現在位置情報、あるいは目的地への案内情報等とすることができる。あるいは、表示情報としては、車両走行時における車両情報としての、車速、エンジン回転数、エンジン冷却水温、およびバッテリ電圧等の情報としても良い。

液晶ディスプレイ１２０は、上記のような複数種類の表示情報を１つずつ、あるいは、複数組み合わせて、液晶ディスプレイ１２０の表面に形成することができるようになっている。運転者は表示切替えスイッチにより、表示情報をいずれにするか、選択できるようになっている。

反射装置１３０は、表示光を反射させる装置であり、図２、図３に示すように、ミラー部１３１、ホルダ部１３２、補強部１３３、およびモータ部１３４等を有している。

ミラー部１３１は、液晶ディスプレイ１２０からの表示光を、インストルメントパネル１０の開口部１０ａを通して、ウインドシールド２０の投射位置２０ａに反射させる部材である。ミラー部１３１は、例えば、透明なガラス板材にアルミニウムや銀等の金属が蒸着されて形成されており、液晶ディスプレイ１２０を向く側の面が反射面１３１ａとなっている。ミラー部１３１は、図２（ｂ）に示すように、正面形状が左右方向に細長となる長方形（矩形状）を呈しており、背面側（反射面１３１ａとは反対側）に凹む凹面鏡となっている。ミラー部１３１は、表示情報を投射位置２０ａに向けて拡大することができるようになっている。

ホルダ部１３２は、ミラー部１３１を保持する部材であり、例えば、樹脂材によって形成されている。ホルダ部１３２は、ミラー部１３１の背面側を覆うように、且つ、矩形状に形成されたミラー部１３１の４辺の周囲に至るようになっている。ミラー部１３１は、ホルダ部１３２に接合されている。

ホルダ部１３２のミラー部１３１の周囲（外周の４辺）に位置する部位は、外周部１３２ａとなっている。また、ホルダ部１３２には、ミラー部１３１の長手方向に延びる仮想中心線Ｌ（図３）に沿う軸部１３２ｂ、１３２ｃが一体的に形成されている。軸部１３２ｂ、１３２ｃは、図示しない支持体に回転可能に支持されている。

補強部１３３は、ホルダ部１３２を補強する部位となっている。補強部１３３は、ホルダ部１３２の外周部１３２ａ（４辺）のうち、少なくとも一辺において、表示光が反射する側で、凹面鏡の凹みに伴う凹領域内に形成されている。本実施形態では、補強部１３３は、外周部１３２ａ（４辺）において、矩形状のミラー部１３１の上下の２辺に対応する位置に形成されるようになっている。

上記の凹面鏡の凹みに伴う凹領域とは、ミラー部１３１の上下の２辺において、凹みによって形成される円弧線と、この円弧線の両端部とを結ぶ仮想直線とによって囲まれる領域を意味している。補強部１３３は、この凹領域内において、外周部１３２ａから表示光の反射側に延びる板状のリブとなっている。補強部１３３の反射側に延設された先端側のラインは、ミラー部１３１の円弧線よりも緩い円弧状を成しており、図３に示すように、補強部１３３の全体形状は、三日月状を成している。

モータ部１３４は、例えば、入力されるパルス電力に同期して動作する同期電動機であり、ホルダ部１３２の軸部１３２ｂに接続されている。モータ部１３４は、後述する制御装置１５０によって、回転制御されるようになっている。モータ部１３４が正方向、あるいは逆方向に回転されることで、ホルダ部１３２（ミラー部１３１）は、仮想中心線Ｌを中心として、支持体に対して回動されるようになっている。

位置調整スイッチ１４０は、運転者が入力操作することでウインドシールド２０における表示像３０の位置を、運転者の好みに応じて、上側、あるいは下側に調整するための要求信号を生成する入力部となっている。位置調整スイッチ１４０は、例えば、運転者に対向する四角形のスイッチ面を有しており、このスイッチ面の上側を押込むことで、表示像３０の位置を上側に変更する要求信号が生成され、また、スイッチ面の下側を押込むことで、表示像３０の位置を下側に変更する要求信号が生成されるようになっている。そして、生成された要求信号は、制御装置１５０に出力されるようになっている。

制御装置１５０は、液晶ディスプレイ１２０の表示情報の形成を制御すると共に、位置調整スイッチ１４０からの要求信号あるいはイグニッションスイッチのオンオフ信号に応じてモータ部１３４の作動を制御する制御手段となっている。

ＨＵＤ装置１００は、上記のように構成されており、以下、制御装置１５０による、ＨＵＤ装置１００の作動について説明する。

制御装置１５０は、イグニッションスイッチがオフされると、モータ部１３４を作動させることで、ミラー部１３１の回動位置を予め設定されたリセットポジションに変更させる。

そして、制御装置１５０は、車両のイグニッションスイッチがオンされると、モータ部１３４を作動させることで、ミラー部１３１の回動位置をリセットポジションから、先回の運転時に運転者によって設定されていたドライバー設定位置に戻す。そして、制御装置１５０は、表示切替えスイッチによる運転者の指示に基づいて表示すべき表示情報を決定すると共に、駆動回路を介して液晶ディスプレイ１２０に表示情報を形成させる。

すると、図１に示すように、液晶ディスプレイ１２０は、バックライト１１０から出射される光によって、表示情報を表示光としてミラー部１３１に出射させる。ミラー部１３１は、液晶ディスプレイ１２０から出射された表示光を、開口部１０ａ（防塵カバー）を通して、ウインドシールド２０の投射位置２０ａに反射させる。投射位置２０ａに反射された表示光（表示情報）は、運転者と投射位置２０ａとを結ぶ線の車両前方延長線上（ウインドシールド２０の前方）に表示像３０（虚像）として表示（結像）されて、運転者に視認されることになる。

そして、運転者によって位置調整スイッチ１４０が操作されて、表示像３０の位置を変更するための要求信号が生成されると、制御装置１５０は、モータ部１３４を作動させて、ミラー部１３１を要求方向に回動させて新たなドライバー設定位置に調整する。

ここで、車両に搭載されるＨＵＤ装置１００においては、車両走行時の振動を受けるため、反射装置１３０が振動して、ウインドシールド２０に対する表示がブレる（拡大、縮小してしまう）という問題があった。

本実施形態では、ホルダ部１３２の外周部１３２ａに補強部１３３を一体的に設けることによって、ホルダ部１３２の剛性を高くして、車両走行時の振動に伴う表示のブレを抑制することができる。ここでは、ホルダ部１３２の外周部１３２ａにおいて、凹面鏡による凹領域を活用して、余分なスペースを不要として補強部１３３を形成することができるので、反射装置１３０の大型化を伴うことが無い。

また、補強部１３３は、三日月状を成すリブとしており、凹面鏡に伴う外周部１３２ａの形状をうまく活用し、無駄のない効果的な補強部１３３を形成することができる。

また、横長の矩形状を成すミラー部１３１において、補強部１３３は、外周部１３２ａにおいて、上下の２辺に形成されるようにしており、ホルダ部１３２に対する効果的な補強部１３３とすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図４〜図６に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、補強部１３３の形状を種々変更したものである。

図４に示す補強部１３３ａは、反射側に延設された先端側のラインを円弧状から直線状にして、凹領域において最大限の大きさとなるようにしたものである。

図５に示す補強部１３３ｂ、１３３ｃは、凹みによって形成される円弧線の両端部を結ぶ棒状のものとしている。補強部１３３ｂは、円弧状に形成され、また、補強部１３３ｃは直線状に形成されている。

図６に示す補強部１３３ｄ、１３３ｅは、第１実施形態の補強部１３３、および上記補強部１３３ａに対して、複数の中抜き部１３３ｆを追加したものである。

本実施形態の各種補強部１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ、１３３ｅにおいても、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、補強部１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ、１３３ｅにおいては、上記第１実施形態に対して、更に、軽量化および材料費の低減を図ることができる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態の反射装置１３０では、ミラー部１３１は、ガラス板材から形成され、ホルダ部１３２に接合されるものとして説明した。しかしながら、樹脂製のホルダ部１３２の液晶ディスプレイ１２０側となる表面に（ミラー部１３１に相当する領域）に、例えば、アルミニウム等を蒸着させることで反射面を形成したミラー一体型の反射装置としてもよい。

また、上記各実施形態では、補強部１３３（１３３ａ〜１３３ｅ）は、外周部１３２ａの上下の２辺に形成されるものとしたが、これに限らず、上側の１辺のみ、あるいは下側の１辺のみの設定としてもよい。

また、液晶ディスプレイ１２０から出射される表示光の投影部材として、車両のウインドシールド２０としたが、これに限らず、ＨＵＤ装置１００に専用に設けられるコンバイナ等としてもよい。

また、液晶ディスプレイ１２０からの表示光を反射装置１３０によって反射させるものとしたが、液晶ディスプレイ１２０からの表示光を例えば平面鏡で一旦反射させた後に、反射装置１３０に出射させるようにしても良い。

また、液晶ディスプレイ（表示器）１２０は、ＴＦＴ液晶パネル、デュアルスキャンタイプのディスプレイ、ＴＮセグメント液晶等が使用されるものとして説明したが、これに限定されることなく、エレクトロルミネセンス等の自発光式の表示器としても良い。更に、レーザをスキャンするレーザプロジェクターとしても良い。

２０ ウインドシールド（投影部材）
３０ 表示像（虚像）
１００ 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
１２０ 液晶ディスプレイ（表示器）
１３０ 反射装置
１３１ ミラー部
１３２ ホルダ部
１３２ａ 外周部
１３３ 補強部

Claims (3)

1. 車両に搭載され、
   表示情報を表す表示光を出射する表示器（１２０）と、
   ミラー部（１３１）、および前記ミラー部を保持するホルダ部（１３２）を有し、前記表示器から出射される前記表示光を、前記ミラー部によって、前記車両に設けられた投影部材（２０）へ反射させる反射装置（１３０）と、を備え、
   前記表示情報の虚像（３０）を前記投影部材の前方に表示させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記ミラー部は、正面形状が矩形状を成して、背面側に凹む凹面鏡となっており、
   前記ホルダ部は、前記ミラー部の前記背面側に配置され、前記ミラー部の周囲に至る外周部（１３２ａ）を有しており、
   前記外周部の少なくとも一辺において、前記表示光が反射する側で、前記凹面鏡の凹みに伴う凹領域内に一体的に設けられて、前記ホルダ部を補強する補強部（１３３）が形成された車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記補強部は、三日月状を成すリブである請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記ミラー部は、横長の矩形状を成しており、
   前記補強部は、前記外周部において、上下の２辺に形成された請求項１または請求項２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。

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