JP2010282108A - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示像における輪郭線の歪みを小さくすることが可能な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】 表示光Ｌを発する表示素子２３と、表示光Ｌが通過する開口部２４ａとこの開口部２４ａを取り巻く基部２４ｂとを有するケース体２４と、開口部２４ａを通過する表示光Ｌを反射させる反射部材３１とを備え、反射部材３１によって反射された表示光Ｌを所定の曲率を有する投影部材１３に照射し、この照射によって得られた表示像Ｖを車両の利用者１４に視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、開口部２４ａと基部２４ｂとの境界部分における上側開口縁部Ｒ１及び下側開口縁部Ｒ２を湾曲形状とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、表示器（表示素子）が発した表示光を車両のフロントガラス等の投影部材に照射し、この照射によって得られた表示像を車両の利用者に視認させる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。

従来より、この種の車両用ヘッドアップディスプレイ装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載のごとく、車両のフロントガラス（投影部材）に表示器からの表示光を投射（照射）して虚像（表示像）の表示を行うものが知られている。

特開２００８−２２４７９１号公報

この特許文献１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両のインストルメントパネル（以下、インパネと言う）内部に取り付けられており、表示光を発する表示器と、この表示器が発する表示光を反射させる凹面鏡（反射部材）と、表示器及び凹面鏡を収容するハウジングとを備え、凹面鏡によって反射された表示光をハウジングに形成された出射部を通じて所定の曲率を有する投影部材（フロントガラス）に投影（照射）し、この照射によって得られた表示像を車両の利用者（運転者）に視認させるものである。

そして、この場合、表示器は、回路基板上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を形成するように光源の前方側に位置する液晶表示素子（表示素子）と、回路基板と光源と液晶表示素子とを収容する合成樹脂からなるケース体とを備えている。

また、ケース体は、液晶表示素子の表示エリアを臨ませるための矩形状の開口窓からなる開口部と、この開口部を取り巻くように枠状に形成される前面壁部（基部）と、回路基板の背面側に沿うように配置される底壁部と、光源と液晶表示素子とを包囲するように前面壁部と底壁部との間に配置される側壁部とから構成され、この場合、開口部の大きさは、前記表示エリアの大きさよりも若干、小さ目に形成されている。そして、液晶表示素子から発せられる表示光は、開口部を通過して凹面鏡側に導かれるようになっている。

ところで、図６は、凹面鏡側から見たときの表示器１００の正面図を示している。図６中、１１０は液晶表示素子、１２０はケース体であり、ケース体１２０は、液晶表示素子１１０における表示エリア１１１の大きさよりも若干、小さ目に形成された矩形状の開口部１２１と、開口部１２１を取り巻くように枠形状にて形成される前面壁部（基部）１２２とから主に構成され、開口部１２１と前面壁部１２２との境界部分である前面壁部１２２における上下左右に位置する４つの内壁面Ｐはそれぞれ直線形状からなる真っ直ぐな水平内壁面となっている。

上述した車両用ヘッドアップディスプレイ装置の場合、液晶表示素子から発せられる表示光が、凹面鏡を介して投影部材である車両のフロントガラスに照射され、この照射によって得られた表示像を運転者が視認可能な構成となっている。

ここで、図６に示す液晶表示素子１１０とケース体１２０とに着目したとき、液晶表示素子１１０（表示エリア１１１）から発せられる表示光が開口部１２１を通過する際に、開口部１２１の大きさが表示エリア１１１の大きさよりも若干、小さ目に形成されていることに起因して、前面壁部１２２の４つの内壁面Ｐにて囲まれる表示有効エリアが、凹面鏡を介して車両のフロントガラスに映し出され、運転者が表示像を視認すると、表示像にはその周囲に前記４つの内壁面Ｐに対応する輪郭線が形成されることになる。

しかしながら、このとき車両のフロントガラスにおける運転者側の面は所定の曲率を有しているため、図７に示すごとく運転者（車両の利用者）がフロントガラスＦの前方に視認することになる表示像Ｘの輪郭をなす４つの輪郭線Ｙのうち、特に図７中、表示像Ｘの上下に位置する上側輪郭線Ｙ１、下側輪郭線Ｙ２に歪みが生じてしまうという問題点があり、この点で更なる改良の余地が残されていた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、表示像における輪郭線の歪みを小さくすることが可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置の提供を目的とするものである。

本発明は、表示光を発する表示素子と、前記表示光が通過する開口部と前記開口部を取り巻く基部とを有するケース体と、前記開口部を通過する前記表示光を反射させる反射部材とを備え、前記反射部材によって反射された前記表示光を所定の曲率を有する投影部材に照射し、この照射によって得られた表示像を車両の利用者に視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、前記開口部と前記基部との境界部分における所要部を湾曲形状としたことを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、表示像における輪郭線の歪みを小さくすることが可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

本発明の実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図。 同実施形態による表示装置の断面図。 同実施形態による表示器の断面図。 同実施形態による反射部材側から見たときの表示器の正面図。 同実施形態による投影部材の正面図。 従来技術による反射部材側から見たときの表示器の正面図。 従来技術による投影部材の正面図。

以下、添付図面に基づいて、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。

車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、図１に示すように車両１０のインパネ１１内部に配設された表示ユニットである表示装置１２が投射する表示光Ｌを投影部材である車両１０のフロントガラス１３で車両１０の運転者（利用者）１４の方向に反射させ、虚像Ｖの表示を行うものである。換言すれば、車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置１２の後述する表示器から発せられる表示光Ｌを所定の曲率を有するフロントガラス１３（前記投影部材）に照射（投射）し、この照射によって得られた虚像（表示像）Ｖを運転者１４に視認させるものである。これにより運転者１４は、運転席の正面前方に表示される虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。

表示装置１２は、図２に示すように表示器２０と、反射器３０と、ハウジング４０とから主に構成されている。

表示器２０は、図３に詳しく示すように回路基板２１と、回路基板２１に実装された光源２２と、この光源２２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２２の前方側に位置する液晶表示素子（表示素子）２３と、回路基板２１と光源２２と液晶表示素子２３とを収納するケース体２４とを備えてなる。

回路基板２１は、例えば所定の配線パターンが施された配線基板からなり、前記配線パターン上に光源２２が搭載されている。

光源２２は、例えばチップ型発光ダイオードからなり、液晶表示素子２３に照明光を供給する発光体である。

液晶表示素子２３は、例えば一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前後面に偏光膜を各々設けたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）型の液晶表示パネルからなるものである。かかる液晶表示素子２３は、車両１０に設けられる車速センサやエンジン回転センサからの出力信号に基づいて車速，エンジン回転数を計測する演算回路（図示せず）並びにこの演算結果に基づいて前記液晶を駆動する素子駆動回路（図示せず）によって、車両１０の速度またはエンジン回転数の計測値を数値として表示することができる。

なお、液晶表示素子２３によって表示される表示情報は、車速やエンジン回転数に限らず任意であり、例えば走行距離情報、ナビゲーション情報、外気温情報であってもよい。

ケース体２４は、合成樹脂からなり、略箱形状にて形成され、液晶表示素子２３の後述する表示エリアを臨ませるための開口部２４ａと、この開口部２４ａを取り巻くように略枠形状にて形成される前面壁部としての基部２４ｂと、回路基板２１の背面側に沿うように配置される略平板状の底壁部２４ｃと、光源２２と液晶表示素子２３とを包囲するように基部２４ｂ周縁と底壁部２４ｃ周縁との間に位置する側壁部２４ｄとを備え、この場合、基部２４ｂの内壁部は、液晶表示素子２３の中心方向に向かうに従って先細り形状（以下、先細り部分と言う）をなしている。そして、液晶表示素子２３から発せられる表示光Ｌは、開口部２４ａを通過して反射器３０側に導かれる構成となっている。

ここで、図４は、図３中、矢印Ａ方向（後述する凹面鏡側）から見たときの表示器２０の正面図を示しており、以下の説明においては、基部２４ｂにおいて、図４中、上側となる開口部２４ａと基部２４ｂとの境界部分を上側開口縁部Ｒ１と定義し、図４中、下側となる開口部２４ａと基部２４ｂとの境界部分を下側開口縁部Ｒ２と定義し、図４中、左側となる開口部２４ａと基部２４ｂとの境界部分を左側開口縁部Ｒ３と定義し、図４中、右側となる開口部２４ａと基部２４ｂとの境界部分を右側開口縁部Ｒ４と定義する。なお、図４における点線部分は、液晶表示素子２３の表示エリア２３ａを示しており、この表示エリア２３ａの大きさは開口部２４ａの大きさよりも若干、大き目に形成されている。

そして、本例では、上述した上側開口縁部Ｒ１と下側開口縁部Ｒ２と左側開口縁部Ｒ３と右側開口縁部Ｒ４のうち、上側開口縁部Ｒ１及び下側開口縁部Ｒ２は、ケース体２４を正視したときの形状が図４に示すように上側に湾曲した湾曲形状となっていて、また図３における基部２４ｂ板厚方向の断面形状で言うと、前記先細り部分のエッジ部分に相当してなる。

他方、左側開口縁部Ｒ３及び右側開口縁部Ｒ４は、ケース体２４を正視したときの形状が図４に示すように湾曲形状ではなく直線形状となっていて、また上述した基部２４ｂ板厚方向の断面形状で言うと、図示はしていないが、上側開口縁部Ｒ１及び下側開口縁部Ｒ２と同様に前記先細り部分のエッジ部分に相当してなる。

反射器３０は、開口部２４ａを通過する表示光Ｌを反射させる凹面鏡（反射部材）３１と、この凹面鏡３１を保持する合成樹脂からなるミラーホルダ３２とを備えてなる。

凹面鏡３１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に反射層３１ａを蒸着形成してなるものである。かかる凹面鏡３１は、その反射層３１ａが液晶表示素子２３並びにハウジング４０の後述する透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて配設される。

また凹面鏡３１は、表示器２０からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光性カバー（車両１０のフロントガラス１３）側へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡３１が、表示器２０から発せられる表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光性カバーを通じてフロントガラス１３に投射（照射）することを意味している。なお、凹面鏡３１は、ミラーホルダ３２に両面粘着テープにより接着されている。

ハウジング４０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、略箱型形状に形成され、その内部空間である空間部４１に表示器２０及び反射器３０を保持して収容するものであり、反射器３０における凹面鏡３１の配設位置の上部（フロントガラス１３側）が開口する開口窓部４２を備えてなる。

またハウジング４０には、開口窓部４２を塞ぐように出射部である透光性カバー４３が配設されてなる。かかる透光性カバー４３は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、湾曲形状（曲面形状）に形成され、凹面鏡３１で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性部材としての機能を有している。つまり、開口部２４ａを通過した後、凹面鏡３１によって反射された表示光Ｌは、ハウジング４０に形成された透光性カバー４３を通じて所定の曲率を有するフロントガラス１３に照射され、この照射によって得られた虚像Ｖを運転者１４が視認することになる。

ここで、表示光Ｌが開口部２４ａを通過するとき、開口部２４ａの大きさが表示エリア２３ａの大きさよりも若干、小さ目に形成されていることに起因して、上側開口縁部Ｒ１と下側開口縁部Ｒ２と左側開口縁部Ｒ３と右側開口縁部Ｒ４とで囲まれる表示有効エリアが、凹面鏡３１を介してフロントガラス１３に映し出され、運転者１４が虚像Ｖを視認すると、虚像Ｖにはその周囲に前述した４つの開口縁部Ｒ１〜Ｒ４に対応した輪郭線Ｗが形成されることになる（図５参照）。

この際、運転者１４が視認することになる虚像Ｖにおける輪郭線Ｗのうち上側輪郭線Ｗ１及び下側輪郭線Ｗ２の歪みが極力小さくなるように、前述した４つの開口縁部Ｒ１〜Ｒ４のうち上側開口縁部Ｒ１及び下側開口縁部Ｒ２の形状を従来のように直線形状ではなく前述したように湾曲形状に設定している。

従って、フロントガラス１３（フロントガラス１３における運転者１４側の面）が所定の曲率を備えている場合であっても、上側開口縁部Ｒ１及び下側開口縁部Ｒ２を所定の曲率を有する湾曲形状としたことで、運転者１４が視認することになる虚像Ｖの上側輪郭線Ｗ１及び下側輪郭線Ｗ２が略水平な輪郭線となるため、虚像における輪郭線（特に上側、下側輪郭線）の歪みを従来に比べて小さくすることができる。

以上のように本実施形態では、表示光Ｌを発する液晶表示素子２３と、表示光Ｌが通過する開口部２４ａとこの開口部２４ａを取り巻く基部２４ｂとを有するケース体２４と、開口部２４ａを通過する表示光Ｌを反射させる凹面鏡３１とを備え、凹面鏡３１によって反射された表示光Ｌを所定の曲率を有するフロントガラス１３に照射し、この照射によって得られた虚像Ｖを運転者１４に視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、開口部２４ａと基部２４ｂとの境界部分における所要部（すなわち上側開口縁部Ｒ１及び下側開口縁部Ｒ２）を湾曲形状としたことにより、フロントガラスの曲率に起因して生じていた虚像の輪郭線の歪みを従来よりも小さくすることが可能となる。

なお本実施形態では、液晶表示素子２３から発せられる表示光Ｌが、フロントガラス１３に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス１３に表示光Ｌを良好に運転者１４方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよい。

１３ フロントガラス（投影部材）
１４ 運転者（利用者）
２０ 表示器
２２ 光源
２３ 液晶表示素子（表示素子）
２３ａ 表示エリア
２４ ケース体
２４ａ 開口部
２４ｂ 基部
３０ 反射器
３１ 凹面鏡（反射部材）
Ｌ 表示光
Ｒ１ 上側開口縁部
Ｒ２ 下側開口縁部
Ｒ３ 左側開口縁部
Ｒ４ 右側開口縁部
Ｖ 虚像（表示像）
Ｗ 輪郭線
Ｗ１ 上側輪郭線
Ｗ２ 下側輪郭線

Claims (1)

1. 表示光を発する表示素子と、前記表示光が通過する開口部と前記開口部を取り巻く基部とを有するケース体と、前記開口部を通過する前記表示光を反射させる反射部材とを備え、
   前記反射部材によって反射された前記表示光を所定の曲率を有する投影部材に照射し、この照射によって得られた表示像を車両の利用者に視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記開口部と前記基部との境界部分における所要部を湾曲形状としたことを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。

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