(57)【要約】小型なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。表示光Ｌを反射部材に投影することで、乗員に表示像を視認させるヘッドアップディスプレイ１であって、表示光Ｌを発する表示器１１と、前記表示手段の表示を制御する制御手段１１ａと、表示光Ｌを射出する開口部を有する上部筐体２１と、上部筐体２１と、上部筐体２１に接合可能な下部筐体２２と、を設け、表示器１１と制御手段１１ａを収容する筐体２０と、透光性を有し、開口部を覆う保護部材３０と、上部筐体２１と下部筐体２２とを固定する固定部材と、を備え、固定部材は、保護部材３０の鉛直上下方向領域内で固定を行う。
2020026865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示光を反射部材に投影することで、乗員に表示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、
前記表示光を発する表示手段と、
前記表示手段の表示を制御する制御手段と、
前記表示光を射出する開口部を有する上部筐体と、
前記上部筐体と、前記上部筐体に接合可能な下部筐体と、を設け、前記表示手段と前記制御手段とを収容する筐体と、
透光性を有し、前記開口部を覆う保護部材と、
前記上部筐体と前記下部筐体とを固定する固定部材と、
を備え、
前記固定部材は、前記保護部材の鉛直上下方向領域内で前記固定を行う
ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記保護部材は、前記表示光を透過するカバー部材と、前記カバー部材を開口縁部に貼付する接着部材とを設け、
前記固定部材は、螺合部材を含み、
前記カバー部材は前記螺合部材を挿通可能な大きさである作業孔を有する
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記保護部材は、前記表示光を透過するカバー部材と、前記筐体の開口縁部へ固定されることで前記カバー部材を挟持する枠体と、を設ける
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記上部筐体は係止部を設け、
前記係止部は、前記保護部材を少なくとも一箇所で係止することで固定する
請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示すようなヘッドアップディスプレイ装置が開示されている。すなわち、光を出射するための出射装置（２）がケース（１１）内に収納され、光学系を介して表示光が車両のフロントガラスなどに投影されることで利用者に表示光を視認させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−００３８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、限られた車両スペースに搭載される従来のヘッドアップディスプレイには小型化が求められていた。【０００５】
そこで本発明の目的とするところは、上述課題に着目し、小型なヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、
表示光を反射部材に投影することで、乗員に表示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、
前記表示光を発する表示手段と、
前記表示手段の表示を制御する制御手段と、
前記表示光を射出する開口部を有する上部筐体と、
前記上部筐体と、前記上部筐体に接合可能な下部筐体と、を設け、前記表示手段と前記制御手段とを収容する筐体と、
透光性を有し、前記開口部を覆う保護部材と、
前記上部筐体と前記下部筐体とを固定する固定部材と、
を備え、
前記固定部材は、前記保護部材の鉛直上下方向領域内で前記固定を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば小型なヘッドアップディスプレイ装置を提供することとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ヘッドアップディスプレイ１の外観を示す図。
【図２】ヘッドアップディスプレイ１の表示方法を示す図。
【図３】上部筐体２１と下部筐体２２とが固定されている様子を示す断面図。
【図４】固定部材による固定の様子を示す要部IIIの断面図。
【図５】作業孔３２の斜視図。
【図６】ヘッドアップディスプレイ２の外観を示す図。
【図７】固定部材に因る固定の様子を示す要部VIの断面図
【図８】ヘッドアップディスプレイ３の外観を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本開示のヘッドアップディスプレイ装置を実施形態及び変形例として例にあげ、添付図面を用いて次の順序で説明する。
［第一実施形態］
１−１．構成の説明
１−２．組み立て方法
１−３．変形例
［第二実施形態］
２−１．構成の説明
２−２．組み立て方法
２−３．変形例
［その他の変形例］
［効果例］
［第一実施形態］
＜１−１．構成の説明＞
【００１０】
図１から図５を用いてヘッドアップディスプレイ１を説明する。
ヘッドアップディスプレイ１は、車両のインパネ内部に配設された表示ユニットである表示器１１が投射する表示光Ｌを投影部材である車両のフロントガラスで車両の運転者（観察者）の方向に反射させ、虚像の表示を行う。換言すれば、ヘッドアップディスプレイは、表示器１１から発せられる表示光Ｌをフロントガラス（投影部材）に出射し、この出射によって得られた表示像（虚像）を運転者に視認させる。これにより運転者は、表示像を風景と重畳させて観察できる。
【００１１】
図１、図２に示す通りヘッドアップディスプレイ１は表示器１１、平面鏡１２、凹面鏡１３、筐体２０、保護部材３０、両面テープ４０とから主に構成されている。
表示光Ｌの射出に関する部材を、図２を用いて説明する。
【００１２】
表示器１１（表示手段）は、配線基板に実装された発光ダイオードからなる光源と、この光源からの照明光を透過して表示光Ｌを形成するように光源の前方側に位置するＴＦＴ型の液晶表示素子（表示素子）とから主に構成される。このことは、液晶表示素子の背後に光源が配設され、液晶表示素子が生成する表示像は、光源から発せられる光により、所定情報を表示する表示光Ｌとして出力されることを意味している。所定情報としては、例えば速度やエンジン回転数と言った車両情報や、ターンバイターンや地図などの経路案内表示、ブラインドサイドインジケータや制限速度超過警告などの警告表示など、乗員（利用者）へ注意喚起する必要性が高い情報が表示される。
この表示器１１は、表示光Ｌの出射側の面が平面鏡１２に対向するようにして筐体２０内に設けられ、表示光Ｌの光軸が前記平面鏡１２に交わるような位置や向きにて固定保持される。
また表示器１１は、制御手段１１ａを設ける。制御手段１１ａと表示器１１は電気的に接続され、ともに筐体２０に収容される。また制御手段１１ａは電気的に接続された外部の演算素子から表示する画像を電気信号として受信し、電気信号に基づいて表示器１１の表示を制御する。
本開示では制御手段１１ａを、言わば駆動ドライバーの様なものとして例示するが、これに限るものではない。例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）トランシーバを設け、車両に搭載される外部の電子機器とＣＡＮ通信を行うことで受信した車両情報と、記憶手段に保存された画像情報と、に基づいて表示器１１に表示する画像を生成する、マイクロコンピュータで構成された制御手段であってもよい。
【００１３】
平面鏡１２はガラス基材の片面に銀メッキを施した鏡で構成でき、光を反射する反射部材である。この平面鏡１２は表示器１１から出射された表示光Ｌを後述の凹面鏡１３に向けて反射するような位置や向きで筐体２０内に設けられている。
【００１４】
凹面鏡１３はガラス基材の片面に銀メッキを施すことで光を反射する反射部材であって、表示像の歪みや表示像の距離を、その反射面の形状である自由曲面で調節する反射部材である。凹面鏡１３は、平面鏡１２が反射した表示光Ｌを筐体２０の開口部を覆うように設けられているカバーガラス３１に向けて反射するように筐体２０内に設けられている。
【００１５】
保護部材３０を構成するカバーガラス３１（カバー部材）は厚さが一様な板状である透明合成樹脂基材が適用でき、例えばＰＭＭＡや、ポリカーボネートで構成できる。カバーガラス３１は筐体２０の開口部を塞ぐように湾曲しながら貼付される。これは、筐体２０の開口縁部２１３に保護部材の一部を構成する後述の両面テープ４０（接着部材）で貼付されることを意味する。
【００１６】
表示器１１、平面鏡１２、凹面鏡１３、カバーガラス３１が筐体２０に上述のように設けられていることで、表示光Ｌはヘッドアップディスプレイ１の外に射出される。そして車両のフロントガラスで運転者の視点方向へ反射され、運転者は表示像として所定情報を視認することを達する。
【００１７】
図３に示すように、筐体２０は上下で分割可能な構造をしている。具体的には、筐体２０は上部筐体２１と下部筐体２２が嵌合されることで構成される。
上部筐体２１は例えばＡＢＳのような硬質合成樹脂やマグネシウムなどの金属で形成された収容部材であって、表示光Ｌを射出する開口部の周囲を取り巻く開口縁部２１３を設ける。また上部筐体２１は後述のネジ５０（螺合部材、固定手段）が挿通可能な上部固定部２１１と、挿通後のネジ５０の頭部を収容するポケット部２１２を設ける。
ポケット部２１２はカバーガラス３１と上部筐体２１で形成される空間である。
下部筐体２２も上部筐体２１と同様な材料で形成される収容部材であって、上部筐体２１とはそれぞれの印籠構造により噛み合うことで一体となる。これは上部筐体２１と下部筐体２２とが接合可能であることを意味する。そして一体となったあと、後述のネジ５０で挟持固定される。
【００１８】
図３の要部IIIを拡大した図４を用いて、その挟持の様子を説明する。
上部筐体２１と下部筐体２２が、ネジ５０を上部固定部２１１と下部固定部２２１とに挿通され、下部固定部２２１の内面に形成された螺合部と螺合することで、この３つの部材は挟持固定される。これは、ネジ５０、上部固定部２１１、下部固定部２２１の３つにより固定部材を構成している。要するに、固定部材とは、上部筐体２１と下部筐体２２の接合状態を固定することに寄与する部材のことである。
またネジ５０のネジ径はφ１、頭部径はφ２である。
特に、このネジ５０は、カバーガラス３１に形成された作業孔３２からドライバーを差し込むことで回転可能に設けられている。
【００１９】
従来はカバーガラスを貼付または固定するために、上部筐体２１の開口部周辺は開口縁部２１３として所定の広さを残していた。従って、上部筐体２１と下部筐体２２との挟持固定は、車両への組み付け状態の水平方向成分において開口縁部２１３の更に外側で行っていた。しかし今回は、水平方向成分において開口縁部２１３の最外縁より内側、換言すれば保護部材３０であるカバーガラス３１に対して鉛直方向成分において鉛直上下方向領域内で行うことで、小型なヘッドアップディスプレイ装置を実現している。特にこの実施形態では、鉛直下方向領域で挟持固定を行っている。
【００２０】
図５を用いて作業孔３２について詳述する。
作業孔３２は挿通円３２１、線部３２２、端円３２３で形成されている。
挿通円３２１は本実施形態ではネジ径φ１以上であって頭部径φ２未満である円径φ３を有する円状の切り欠きである。
線部３２２は挿通円３２１の法線方向に設けられた線状の切り込みであって、図５に図示する領域Ｖの弾性を大きくするために設けられている。
端円３２３は、領域Ｖが撓んだ場合に線部３２２の切り込みが広がることを防ぐための形状である。
＜１−２．組み立て方法＞
【００２１】
上述の様な構成のヘッドアップディスプレイ１は、次の手順のように組み立てられる。
まずカバーガラス３１を両面テープ４０によって開口縁部２１３に貼付する。
次に、ネジ５０以外の各部材を筐体２０にそれぞれの機能が損なわれない様に貼付、螺合、挟持などの公知の手段で固定する。
【００２２】
次に、下部筐体２２と上部筐体２１とを印籠構造が噛み合うように嵌合する。嵌合したことで一体となった筐体２０を、開口部が鉛直上方向を向いた状態にする。その状態で挿通円３２１にネジ５０を置く。このとき、φ１＜φ３＜φ２であるため、ネジ５０は挿通円３２１に引っかかり、ネジ５０はポケット部２１２に落ちることは無い。
これにより組立時に誤ってネジ５０がポケット部２１２に落ちて作業が滞る虞を低減している。
【００２３】
次に、ネジ５０にドライバーを押し当て、回転及び挿入していく。
このとき、挿通円３２１がガイドとなり、下部固定部２２１の内面の螺合部に円滑にネジ５０を挿入できる。
【００２４】
挿入を進めると、線部３２２によって大きい弾性を有する領域Ｖをネジ５０の頭部が押し開く。
この押し開く際、線部３２２の先端方向には切り開かれる様なモーメントが加わるが、端円３２３が設けられていることにより線部３２２の先端にそのモーメントが集中することを防いでいる。従って、線部３２２が損傷する虞を低減している。
【００２５】
やがてネジ５０はポケット部２１２に進行する。その後、下部固定部２２１と上部固定部２１１とを挟持固定し、下部筐体２２と上部筐体２１は固定される。
これにより、固定部材が水平方向においてカバーガラス３１の外側の領域に出ること無く、上部筐体２１と下部筐体２２を挟持固定することで、小型なヘッドアップディスプレイ装置が実現できる。
＜１−３．変形例＞
【００２６】
本開示のヘッドアップディスプレイ装置を第一実施形態の例で説明したが、下記のような構成であってもよい。
まず、カバーガラスの鉛直上下方向領域で上部筐体と下部筐体とを固定する箇所は、少なくとも一箇所存在すれば、小型なヘッドアップディスプレイ装置が実現できる。それぞれの製品形状に因るが、上部筐体と下部筐体を有するヘッドアップディスプレイ装置で上部筐体と下部筐体とを固定する際はおおむね４箇所以上で固定されることが望ましい。しかし、その固定箇所全てがカバーガラスの鉛直下方向領域で行われる必要は無く、少なくとも一箇所で行われていれば、その分小型な筐体であるヘッドアップディスプレイ装置が実現できる。
【００２７】
また、作業孔３２が挿通円３２１のみで構成されてもよい。この場合は、円径φ３がネジ５０の頭部径φ２より大きくすることが好ましい。この構成によっても、固定部材が水平方向に置いてカバーガラス３１の外側の領域に配設されることがないため、小型なヘッドアップディスプレイが実現できる。
［第二実施形態］
【００２８】
図６及び図７を用いて、ヘッドアップディスプレイ２を説明する。
＜２−１．構成の説明＞
【００２９】
ヘッドアップディスプレイ２は、上述した第一実施形態と比べると、カバーガラス３１を固定する両面テープ４０を用いない替わりに、枠体としてフレーム体３６を新たに設ける点と、カバーガラス３１及びフレーム体３６で保護部材を構成する点で大きく異なる。そこで、第二実施形態のヘッドアップディスプレイ２に関し、上述の第一実施形態と同様の構成は同じ符号を付して、ここでの説明を省略し、主に上記の相違点について説明する。
【００３０】
図６に示すように、ヘッドアップディスプレイ２は保護部材３０の一部を為すフレーム体３６を備える。
フレーム体３６は例えばＡＢＳ樹脂やＰＰ樹脂と言った硬質合成樹脂を適用できる枠体である。表示光Ｌを遮断しない程度、カバーガラス３１の外側（縁部）に当接している。  特に底面内縁部３６２は、フレーム体３６の底面のうち内側にあたる箇所である。底面内縁部３６２はカバーガラス３１に連続して線接触し、カバーガラス３１を開口縁部２１３に押し当てており、底面内縁部３６２よりも開口方向の防塵又は防水が保たれる効果を奏している。つまり、底面内縁部３６２は、車両の振動を受けてヘッドアップディスプレイ２が振動し、ネジ５０によりカバーガラス３１、上部筐体２１、フレーム体３６から樹脂の削り屑が生じてしまった場合でも塵埃や水分がヘッドアップディスプレイ２の内部に入ることを低減できる。また、底面外縁部３６３は、フレーム体３６の底面のうち外側にあたる箇所設けられている。また、底面外縁部３６３は上部筐体２１に連続して線接触しており、外縁に対して防塵又は防水が保たれる効果を奏する。
フレーム体３６はネジ５０により挟持固定されると同時に下部筐体２２と螺合固定される。固定の様子を要部VIの断面図である図７を用いて説明する。
フレーム体３６は孔部３６１を有する。孔部３６１は円形であって、径はネジ５０の頭部径φ２より小さくネジ径φ１より大きい孔である。
【００３１】
フレーム体３６を筐体２０へ固定することで、同時にカバーガラス３１をも固定するこの構成では、両面テープ４０を排することができる。ヘッドアップディスプレイの製造上、両面テープはコストが高い部材である。具体的には、テープそのものの価格以外にも、組付け性の悪さ、再利用の困難性に起因するコストなどにより、極力使用を避けたい部材である。それに対しフレーム体３６による固定は、組付け性の容易さ、再利用の容易さの点でコストを低減できるのである。
＜２−２．組付けの方法＞
【００３２】
図７に示すように、ネジ５０のネジ部が孔部３６１、作業孔３２、上部固定部２１１を通過した後に、下部固定部２２１と螺合したときに、これら部材の挟持固定が完了する。＜２−３．変形例＞
【００３３】
本開示のヘッドアップディスプレイ装置を第一実施形態の例で説明したが、下記のような構成であってもよい。
例えば、図８に示すようなヘッドアップディスプレイ３であってもよい。これは、係止部２１５をさらに備えたヘッドアップディスプレイ２である。
係止部２１５は、上部筐体２１の開口縁部２１３のうち、上辺にフレーム体３６を係止するための係止部である。この係止部２１５によってもフレーム体３６は係止固定されるため、替わりに図面に４つ示すネジ５０による固定部を減らしてもよい。これにより、商品性の高いヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。というのも、ヘッドアップディスプレイの最外面にネジのような金属部分が多いと、材質上表面反射が大きくなる傾向があり、迷光が発生する可能性が大きいからである。このような懸念事項は少ないことが設計上望ましいため、係止部２１５によるフレーム体３６の係止は好適である。
【００３４】
また一方、この係止部２１５をヘッドアップディスプレイ１に適用することも可能である。ヘッドアップディスプレイ１にはフレーム体３６は備わっていないが、この係止部２１５と同様な形状でカバーガラス３１を係止することもできる。カバーガラス３１は車両のインパネに設けられた孔から外界を望める態様で設けられることが多い。これはカバーガラス３１が外光（主に太陽）に照らされ得ることを意味する。外光に照らされるとカバーガラス３１は熱せられ、膨張し、形状が変化、両面テープの剥離などが生じる虞がある。しかしこの構成に依れば、係止部２１５がカバーガラス３１、ひいては保護部材３０をより強固に固定するため、その虞を低減できる。
［その他の変形例］
【００３５】
これまで第一実施形態、第二実施形態として本開示のヘッドアップディスプレイ装置を例示したが、他の態様であっても効果を発揮できることは言うまでもないことである。
両実施形態では固定手段としてネジ５０による挟持固定を示したが、この固定方法に限定されるものではない。例えば、固定手段としてプッシュリベットやフックによる係止固定で上部筐体と下部筐体とに設けられた固定部を固定することも可能である。この場合でも、保護部材３０の鉛直上下方向領域内で固定を行えば小型化を達することができる。
また固定部材と筐体の上下関係に関しては、開口縁部は上部筐体の下面方向にあっても何ら問題は無い。これは、下部筐体と上部筐体によって保護部材が挟持され、その上で保護部材の鉛直上下方向領域内で固定することを意味する。その固定には例えばネジなどの螺合部材でも、前述のプッシュリベット、フックなどの係止手段を用いることが可能である。さらに具体的には、これは保護部材がそれぞれの筐体に対する上下関係は本発明の効果を発揮するにあたり何ら支障をきたすものでは無く、あくまでも水平方向成分において保護部材の内側にて固定を行えば良いことを意味している。
また、表示手段として液晶表示器を用いることを例示したが、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Dvice）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）を用いたプロジェクタ方式の表示手段を用いても、本発明の効果を発揮できる。これは画像を表示できるディスプレイが適用できることを意味する。
［効果例］
【００３６】
第一に、以上に説明したヘッドアップディスプレイ１は、
表示光Ｌを反射部材に投影することで、乗員に表示像を視認させるヘッドアップディスプレイ１であって、
表示光Ｌを発する表示器１１と、
表示器１１の表示を制御する制御手段１１ａと、
表示光Ｌを射出する開口部を有する上部筐体２１と、
上部筐体２１と、上部筐体２１に接合可能な下部筐体２２と、を設け、表示器１１と制御手段１１ａとを収容する筐体２０と、
透光性を有し、開口部を覆う保護部材３０と、
上部筐体２１と下部筐体２２とを固定する固定部材と、
を備え、
固定部材は、保護部材３０の鉛直上下方向領域内で固定を行う
ヘッドアップディスプレイ１である。
この構成に依れば、前述のように小型なヘッドアップディスプレイ装置を提供することを達する。
【００３７】
第二に、保護部材３０は、表示光Ｌを透過するカバーガラス３１と、カバーガラス３１を開口縁部２１３に貼付する両面テープ４０とを設け、
固定部材は、ネジ５０を含み、
カバーガラス３１は螺合部材を挿通可能な大きさである作業孔３２を有する
ヘッドアップディスプレイ１である。
この構成に依れば、前述のように、小型であって、組付け性に富んだヘッドアップディスプレイ装置を提供することを達する。
【００３８】
第三に、保護部材３０は、表示光Ｌを透過するカバーガラス３１と、筐体２０の開口縁部２１３へ固定されることでカバーガラス３１を挟持するフレーム体３６と、を設ける
ヘッドアップディスプレイ２である。
この構成に依れば、前述のように、小型であって、コストを低減したヘッドアップディスプレイ装置を提供することを達する。
【００３９】
第四に上部筐体２１は係止部２１５を設け、係止部２１５は、保護部材３０を少なくとも一箇所で係止することで固定するヘッドアップディスプレイ３である。
この構成に依れば、前述のように、小型であって、より耐久性の高いヘッドアップディスプレイ装置を提供することを達する。
【００４０】
本開示では発明の理解を容易にするために、公知技術の説明を適宜省略した。
【符号の説明】
【００４１】
１  ヘッドアップディスプレイ
１１  表示器
１１ａ  制御手段
１２  平面鏡
１３  凹面鏡
２０  筐体
２１  上部筐体
２１１  上部固定部
２１２  ポケット部
２１３  開口縁部
２２  下部筐体
２２１  下部固定部
２９    取り付けステー
３０  保護部材
３１  カバーガラス（カバー部材）
３２  作業孔
３２１  挿通円
３２２  線部
３２３  端円
３６  フレーム体（枠体）
４０  両面テープ
５０  ネジ（螺合部材、固定手段）
φ１  ネジ径
φ２  頭部径
φ３  円径
３６  フレーム体
３６１  孔部（上部固定部）
２１５  係止部
【図１】
2020026865.tif 000003
【図２】
2020026865.tif 000004
【図３】
2020026865.tif 000005
【図４】
2020026865.tif 000006
【図５】
2020026865.tif 000007
【図６】
2020026865.tif 000008
【図７】
2020026865.tif 000009
【図８】
2020026865.tif 000010
【国際調査報告】
2020026865.tif 000011
2020026865.tif 000012
2020026865.tif 000013
2020026865.tif 000014