JP7434435B2

JP7434435B2 - 車両用表示装置

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Publication number: JP7434435B2
Application number: JP2022108505A
Authority: JP
Inventors: 朋宏宮澤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-02-20
Anticipated expiration: 2042-07-05
Also published as: JP2024007196A; WO2024009654A1

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。

従来、車両用の表示装置がある。特許文献１には、シリンドリカルレンズを透過した映像光がフロントウインドシールドを反射することで車両の乗員に映像光の虚像を視認させるＨＵＤ装置が開示されている。特許文献１のＨＵＤ装置では、シリンドリカルレンズが、自身を反射した外光が車両の乗員のアイレンジに到達しないように、映像光に対して傾斜して配置される。

特開２００８－２６８８８３号公報

車両用表示装置において、外光などによるゴーストを抑制して視認性を向上させる点において、なお改良の余地がある。例えば、透明なカバーを介して表示光を投影する場合に、カバーの端面における光の反射を抑制できることが望ましい。

本発明の目的は、カバーの端面における反射を抑制できる車両用表示装置を提供することである。

本発明の車両用表示装置は、車両に搭載されており、かつウインドシールドと対向する開口を有する筐体と、前記筐体の内部に配置され、画像の表示光を出力する画像表示装置と、前記筐体の内部に配置され、かつ前記開口を介して前記ウインドシールドと対向しており、前記表示光を前記ウインドシールドに向けて反射するミラーと、前記開口に配置されており、かつ光学機能を有するように形成された自由曲面を有する透明なカバーと、前記カバーの縁部に配置され、前記カバーの端面における光の反射を抑制する抑制手段と、を備え、前記抑制手段は、前記カバーの縁部を覆う枠部材であり、前記枠部材は、前記カバーの前記端面と対向して前記端面を覆う側壁部と、前記縁部を前記ウインドシールドの側から覆う頂壁部と、を有することを特徴とする。

本発明に係る車両用表示装置は、光学機能を有するカバーの縁部に配置され、カバーの端面における光の反射を抑制する抑制手段を備える。本発明に係る車両用表示装置によれば、カバーの端面における反射を抑制できるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両用表示装置が搭載された車両を示す図である。図２は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図である。図３は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図である。図４は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図である。図５は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図である。図６は、反射光の経路を示す図である。図７は、反射光の経路を示す図である。図８は、目の位置に応じた経路を示す図である。図９は、目の位置に応じた経路を示す図である。図１０は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図である。図１１は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図である。図１２は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る車両用表示装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図１２を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両用表示装置に関する。図１は、実施形態に係る車両用表示装置が搭載された車両を示す図、図２から図５は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図、図６および図７は、反射光の経路を示す図、図８および図９は、目の位置に応じた経路を示す図、図１０から図１２は、実施形態に係る車両用表示装置の断面図である。各断面図には、車両前後方向および車両上下方向に沿った断面が示されている。

図１に示すように、本実施形態に係る車両用表示装置１は、自動車等の車両１００に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置である。車両用表示装置１は、画像の表示光Ｌｔをウインドシールド１１０に向けて投影する。ウインドシールド１１０は、車両１００のアイポイントＥＰに対して車両前方に位置しており、かつ車両前後方向ＸにおいてアイポイントＥＰと対向している。表示光Ｌｔは、ウインドシールド１１０の反射面１１０ａによってアイポイントＥＰに向けて反射される。車両１００のドライバは、表示光Ｌｔによって虚像Ｖｉを視認することができる。虚像Ｖｉは、車両１００の前方の対象物に重畳されて表示されてもよい。虚像Ｖｉは、車両１００のメータ画像であってもよい。

車両用表示装置１は、筐体２、画像表示装置３、ミラー４、カバー５、および抑制手段６を有する。筐体２は、アイポイントＥＰに対して車両前方に配置されており、例えば、インストルメントパネル１２０に収容されている。筐体２は、遮光性の材料で形成される。筐体２は、車両上下方向においてウインドシールド１１０と対向する開口２１ａを有する。開口２１ａは、筒状部２１の先端に位置している。筒状部２１は、筐体２の本体から上方に向けて突出している。筒状部２１の形状は、例えば、角筒形状である。例示された開口２１ａは、筐体２の上端に配置されており、かつ筐体２の前端部に位置する。

画像表示装置３およびミラー４は、筐体２の内部に配置されている。画像表示装置３は、画像の表示光Ｌｔを出力する装置である。画像表示装置３は、例えば、ＴＦＴ－ＬＣＤ（Thin Film Transistor－Liquid Crystal Display）等の液晶表示装置である。画像表示装置３は、例えば、バックライトユニットの光によって表示光Ｌｔを生成する。

ミラー４は、表示光Ｌｔをウインドシールド１１０に向けて反射する反射部材である。ミラー４は、凹状の反射面４１を有しており、画像を拡大することができるように構成されている。ミラー４の反射面４１は、例えば、画像補正機能を有する自由曲面である。より詳しくは、反射面４１の形状は、ウインドシールド１１０の反射面１１０ａにおいて表示光Ｌｔが反射されるときに生じる画像の歪みを補正するように設計されている。反射面４１によって反射された表示光Ｌｔは、更に、ウインドシールド１１０によってアイポイントＥＰに向けて反射される。

カバー５は、筐体２の開口２１ａに配置され、開口２１ａを閉塞している。カバー５は、透明な部材であり、例えば、透明な樹脂で成型される。カバー５は、外側面５１と、内側面５２と、を有する。外側面５１は、車両上側を向く面であり、ウインドシールド１１０と対向している。内側面５２は、車両下側を向く面であり、ミラー４と対向している。

本実施形態のカバー５は、表示光Ｌｔに対する光学機能を有するように形成された自由曲面を有する。カバー５の自由曲面は、例えば、画像の歪みまたは収差の少なくとも一方を補正する。カバー５の自由曲面は、画像を拡大する機能を有してもよい。自由曲面は、内側面５２であってもよく、外側面５１であってもよく、外側面５１および内側面５２の両方であってもよい。光学機能を有するカバー５の厚さは、光学機能を有していないカバーの厚さと比較して大きくなりやすい。カバー５の厚さの平均値は、例えば、約１０［ｍｍ］であってもよい。

本実施形態の車両用表示装置１は、カバー５の縁部に配置された抑制手段６を有している。抑制手段６は、以下に説明するように、カバー５の端面５３による光の反射を抑制し、虚像Ｖｉの視認性を向上させることができる。

図２に例示されたカバー５は、筐体２の筒状部２１に嵌合する。より詳しくは、カバー５は、本体５０および嵌合部５４を有する。本体５０は、光学機能を有するレンズ部であり、外側面５１および内側面５２を有している。嵌合部５４は、内側面５２の縁から突出しており、筒状部２１に対して外側から嵌合する。嵌合部５４の形状は、例えば、角筒形状である。

カバー５の端面５３は、カバー５の側面である。端面５３は、外側面５１および内側面５２を囲むように延在している。端面５３は、本体５０から嵌合部５４まで連続している。端面５３には、外光Ｌ１や、迷光Ｌ２，Ｌ３が入射する可能性がある。外光Ｌ１は、典型的には、車内に向けてウインドシールド１１０を透過する太陽光である。迷光Ｌ２は、画像表示装置３から出力される光であって、かつミラー４を経由せずに直接カバー５に向かう光である。迷光Ｌ３は、ミラー４によってカバー５の端面５３に向けて反射される表示光である。なお、迷光には、カバー５の内部での反射や、内側面５２、ミラー４、画像表示装置３の表面等で反射を繰り返し、最終的に端面５３に入射する光もある。外光Ｌ１や迷光Ｌ２，Ｌ３が端面５３によってアイポイントＥＰに向けて反射されてしまうと、所謂ゴーストが発生し、虚像Ｖｉの視認性が低下してしまう。

図２に示す車両用表示装置１は、抑制手段６として、枠部材７を有する。枠部材７は、遮光性の部材であり、カバー５の縁部を覆う。枠部材７は、側壁部７１と、頂壁部７２と、を有する。側壁部７１は、端面５３と対向して端面５３を覆う壁部である。側壁部７１は、例えば、カバー５が有する全ての端面５３を覆ってもよく、全ての端面５３のうち一部の端面５３を覆ってもよい。側壁部７１は、端面５３における本体５０に対応する部分を少なくとも覆っている。例示された側壁部７１は、本体５０の端面５３だけでなく、嵌合部５４の端面５３を覆っており、かつ筐体２の開口２１ａの位置まで設けられている。側壁部７１は、嵌合部５４の全体を覆っていてもよい。

頂壁部７２は、カバー５の縁部をウインドシールド１１０の側から覆う。頂壁部７２は、外側面５１の縁部と対向しており、端面５３を外光Ｌ１に対して遮蔽するように構成されている。また、頂壁部７２は、迷光Ｌ２，Ｌ３が端面５３によって反射されたとしても、反射光を遮ることができる。

例示された頂壁部７２は、見返し１３０の延長線上の位置まで設けられている。見返し１３０は、インストルメントパネル１２０から下方に向けて延在している遮光壁である。見返し１３０の形状は、例えば、角筒形状である。例示された見返し１３０は、筐体２の筒状部２１に向けて車両上下方向Ｚに沿って突出している。頂壁部７２における内側の端部７２ａは、車両上下方向Ｚにおいて見返し１３０と対向している。つまり、頂壁部７２は、アイポイントＥＰに向かう表示光Ｌｔの光路と干渉しない範囲に設けられている。

枠部材７において、カバー５と対向する対向面は低い反射率を有することが望ましい。枠部材７の対向面は、例えば、光を拡散する凹凸形状を有してもよく、光を吸収する塗装がなされていてもよい。対向面の色は、黒等の暗色であってもよい。

枠部材７は、外光Ｌ１や迷光Ｌ２，Ｌ３がアイポイントＥＰに向けて反射されてしまうことを抑制し、虚像Ｖｉの視認性を向上させることができる。

図３に示す車両用表示装置１は、抑制手段６として、カバー５の端面５３に施されたシボ加工５５を有する。シボ加工５５を有する端面５３は、光を拡散させる。例えば、外光Ｌ１や迷光Ｌ２，Ｌ３が端面５３に入射した場合、これらの光が様々な方向に向けて拡散される。よって、アイポイントＥＰに向かう反射光Ｌｒが発生しにくい。シボ加工５５は、カバー５が有する全ての端面５３に施されてもよく、全ての端面５３のうち一部の端面５３に施されてもよい。なお、車両用表示装置１は、抑制手段６として、シボ加工５５および枠部材７の両方を有していてもよい。

図４に示す車両用表示装置１は、抑制手段６として、端面５３に配置された低反射剤５６を有する。低反射剤５６は、例えば、低い反射率を有する塗料であってもよく、低い反射率を有するシートであってもよい。外光Ｌ１や迷光Ｌ２，Ｌ３が端面５３に入射した場合、低反射剤５６はこれらの光を吸収して反射光を低減させる。低反射剤５６は、カバー５が有する全ての端面５３に施されてもよく、全ての端面５３のうち一部の端面５３に施されてもよい。なお、車両用表示装置１は、抑制手段６として、低反射剤５６および枠部材７の両方を有していてもよい。

図５に示す車両用表示装置１は、抑制手段６として、枠部材７および接着剤５７を有する。接着剤５７は、枠部材７をカバー５に対して接着する。例示された接着剤５７は、端面５３と枠部材７の側壁部７１との間に充填されている。接着剤５７の屈折率の値は、端面５３と枠部材７との間が空気層である場合と比較して端面５３における反射率を小さくできる値である。接着剤５７の屈折率の値は、端面５３における光の反射を十分に低減できるように選択される。接着剤５７の屈折率は、カバー５の屈折率と同等であることが好ましい。接着剤５７は、端面５３における光の反射を抑制し、光を枠部材７まで導くことができる。

なお、以下に説明するように、反射光がアイポイントＥＰへ向かう経路として複数の経路が考えられる。例えば、図６に示すように、外光Ｌ１がカバー５の端面５３によって反射された場合に、その反射光Ｌｒがウインドシールド１１０の反射面１１０ａによってアイポイントＥＰに向けて反射される経路がある。

また、図７に示すように、外光Ｌ１が端面５３によって反射された場合に、その反射光ＬｒがアイポイントＥＰに直接入射する経路がある。迷光Ｌ２，Ｌ３についても同様であり、反射光がウインドシールド１１０によってアイポイントＥＰに向けて反射される経路、および反射光が直接アイポイントＥＰに入射する経路がある。

また、アイポイントＥＰの位置に応じて反射光の経路も異なる。図８には、車両１００のアイリプスＥＬが示されている。アイリプスＥＬは、車両上下方向Ｚの上端位置ＥＬｕおよび下端位置ＥＬｄを有する。アイポイントＥＰが上端位置ＥＬｕにある場合と、下端位置ＥＬｄにある場合とで、端面５３の可視範囲が異なる。

図９には、端面５３における上端位置ＥＬｕから視認可能な範囲５３ｖが示されている。視認可能な範囲５３ｖは、ドライバから視認可能な範囲を示すものであり、車両上下方向Ｚの範囲である。ドライバの目がアイリプスＥＬの上端位置ＥＬｕにある場合、ドライバはウインドシールド１１０の反射面１１０ａを介して視認可能な範囲５３ｖを見ることが可能である。言い換えると、視認可能な範囲５３ｖは、端面５３の全範囲のうち、上端位置ＥＬｕに向けて光を反射することが可能な範囲である。

これに対して、ドライバの目が下端位置ＥＬｄにある場合、端面５３における下端５３ｄの近傍の狭い範囲のみが視認可能である。つまり、アイポイントＥＰが下端位置ＥＬｄにある場合、上端位置ＥＬｕにある場合と比較して、ドライバから視認可能な範囲が狭い。

カバー５は、最も厳しい条件でもアイポイントＥＰへ向かう反射光を抑制できるように設計されてもよい。例えば、カバー５は、以下に説明するようにアイポイントＥＰが上端位置ＥＬｕにある場合の各部の位置関係に基づいて設計されてもよい。

図１０には、カバー５の一例が示されている。図１０に示すカバー５は、抑制手段として、端面５３を傾斜させた傾斜部５８を有する。傾斜部５８は、外側面５１から内側面５２へ向かうに従ってカバー５の中心Ｃ１から遠ざかるように傾斜している。基準線ＡＸに対する傾斜部５８の傾斜角度θは、アイポイントＥＰへ向かう反射光の発生を抑制できるように定められる。基準線ＡＸは、例えば、車両上下方向Ｚである。傾斜角度θの下限値は、例えば、以下に説明する仮想線ＩＬに基づいて定められる。

図１０に示す仮想線ＩＬは、アイリプスＥＬの上端位置ＥＬｕと、見返し１３０の下端１３０ａの位置から決まる。仮想線ＩＬは、下端１３０ａがウインドシールド１１０の反射面１１０ａによって上端位置ＥＬｕへ反射される光路である。図１０に示す断面において、仮想線ＩＬは、基準線ＡＸに対して角度θ１で傾斜している。傾斜部５８の傾斜角度θは、例えば、角度θ１よりも大きな角度である。傾斜部５８は、アイリプスＥＬへ向かう反射光の発生を効果的に抑制することができる。

図１０に示す傾斜部５８は、車両前後方向Ｘにおける前方の端面５３Ｆに設けられている。なお、傾斜部５８は、カバー５における左右の端面５３に設けられてもよく、車両前後方向Ｘにおける後方の端面５３Ｒに設けられてもよい。

図１１に示すように、抑制手段６として、見返し１３０の位置が調節されてもよい。図１１に示す見返し１３０は、筐体２の筒状部２１と対向する位置１３０ｂよりも車両後方に配置されている。見返し１３０の位置は、例えば、仮想線ＩＬが前方の端面５３Ｆと交差しないように設定される。

図１２に示すように、見返し１３０の位置に応じてカバー５が延長されてもよい。図１２に示すカバー５は、抑制手段６として延長部５ｘを有する。延長部５ｘは、見返し１３０に対して車両前後方向Ｘの前方に位置している。前方の端面５３Ｆは、見返し１３０と対向する位置５３ａよりも車両前方に位置している。前方の端面５３Ｆの位置は、例えば、前方の端面５３Ｆが仮想線ＩＬと交差しないように設定される。なお、図１０から図１２に示す抑制手段６は、相互に組み合わされてもよい。

以上説明したように、本実施形態の車両用表示装置１は、筐体２と、画像表示装置３と、ミラー４と、透明なカバー５と、抑制手段６と、を有する。筐体２は、車両１００に搭載されており、かつウインドシールド１１０と対向する開口２１ａを有する。画像表示装置３は、筐体２の内部に配置され、画像の表示光Ｌｔを出力する。ミラー４は、筐体２の内部に配置され、かつ開口２１ａを介してウインドシールド１１０と対向している。ミラー４は、表示光Ｌｔをウインドシールド１１０に向けて反射する。カバー５は、開口２１ａに配置されており、かつ光学機能を有するように形成された自由曲面を有する。抑制手段６は、カバー５の縁部に配置され、カバー５の端面５３における光の反射を抑制する。本実施形態の車両用表示装置１は、端面５３における光の反射を抑制することにより虚像Ｖｉの視認性を向上させることができる。

抑制手段６は、例えば、カバー５の縁部を覆う枠部材７である。枠部材７は、側壁部７１と、頂壁部７２と、を有する。側壁部７１は、カバー５の端面５３と対向して端面５３を覆う。頂壁部７２は、カバー５の縁部をウインドシールド１１０の側から覆う。枠部材７は、端面５３における光の反射を抑制することができる。枠部材７は、例えば、端面５３へ光が入射しないようにすることで、結果として反射を抑制することができる。また、枠部材７の頂壁部７２は、アイポイントＥＰへ向かうような反射光を遮ることができる。

抑制手段６は、例えば、カバー５の端面５３に施されたシボ加工５５である。シボ加工５５は、端面５３において光を拡散させ、アイポイントＥＰへ向かうような反射を抑制することができる。

抑制手段６は、例えば、カバー５の端面５３を傾斜させた傾斜部５８である。傾斜部５８は、外側面５１から内側面５２へ向かうに従ってカバー５の中心Ｃ１から遠ざかるように傾斜している。傾斜部５８は、筐体２の外側へ向かうような反射を抑制することができる。

なお、カバー５は、嵌合部５４を有していなくてもよい。この場合、例えば、筐体２がカバー５を保持する保持構造や、カバー５を位置決めする位置決め構造を有していることが好ましい。

上記の実施形態に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１車両用表示装置
２：筐体、３：画像表示装置、４：ミラー、５：カバー、６：抑制手段
７：枠部材
２１：筒状部、２１ａ：開口
５０：本体、５１：外側面、５２：内側面
５３：端面、５３Ｆ：前方の端面、５３Ｒ：後方の端面、５４：嵌合部
５５：シボ加工、５６：低反射剤、５７：接着剤、５８：傾斜部
７１：側壁部、７２：頂壁部
１００：車両、１１０：ウインドシールド、１１０ａ：反射面
１２０：インストルメントパネル、１３０：見返し
ＥＰ：アイポイント、ＥＬ：アイリプス、ＥＬｕ：上端位置、ＥＬｄ：下端位置
Ｌ１：外光、Ｌ２，Ｌ３：迷光
Ｌｔ：表示光、Ｌｒ：反射光
Ｖｉ：虚像
Ｘ：車両前後方向Ｚ：車両上下方向

Claims

車両に搭載されており、かつウインドシールドと対向する開口を有する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、画像の表示光を出力する画像表示装置と、
前記筐体の内部に配置され、かつ前記開口を介して前記ウインドシールドと対向しており、前記表示光を前記ウインドシールドに向けて反射するミラーと、
前記開口に配置されており、かつ光学機能を有するように形成された自由曲面を有する透明なカバーと、
前記カバーの縁部に配置され、前記カバーの端面における光の反射を抑制する抑制手段と、
を備え、
前記抑制手段は、前記カバーの縁部を覆う枠部材であり、
前記枠部材は、前記カバーの前記端面と対向して前記端面を覆う側壁部と、前記縁部を前記ウインドシールドの側から覆う頂壁部と、を有する
ことを特徴とする車両用表示装置。
前記カバーの前記端面にシボ加工が施されている
請求項１に記載の車両用表示装置。
前記カバーは、前記ウインドシールドと対向する外側面と、前記ミラーと対向する内側面と、を有し、
前記カバーの前記端面は傾斜させた傾斜部であり、
前記傾斜部は、前記外側面から前記内側面へ向かうに従って前記カバーの中心から遠ざかるように傾斜している
請求項１に記載の車両用表示装置。
前記側壁部は、前記カバーが有する全ての前記端面を覆う
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用表示装置。