JP5904627B2 - ヘッドアップディスプレイ装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、車両のウインドシールドの投射エリアに虚像を投射し、車両のアイポイントからウインドシールドを透して視認される車両の前景と投射した虚像とを重畳視認させるヘッドアップディスプレイ装置に関する。
近年、運転者が運転に際して求める情報の増加や多角化に伴って、特に、緊急度の高い情報などを車両のウインドシールド上に虚像表示させ、それを透して視認させる車両の前景と重畳視認させる、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置が自動車、列車等の車両に搭載されている。
この種のヘッドアップディスプレイ装置としては、表示パネルに表示された画像を平面ミラーと凹面ミラーとに反射させて拡大し、拡大された画像を自動車のフロントガラスの表示領域に照射し反射させて、自動車の運転者に画像の虚像を視認させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
上記装置のように、ヘッドアップディスプレイ装置では、筺体内に平面ミラーを設け、この平面ミラーによって光路を途中で折り返すことにより、筺体の小型化を図っている。
ところで、虚像が投射されるウインドシールドは、車種毎に傾きが異なるため、同じヘッドアップディスプレイ装置を搭載しても車種毎に虚像形成位置にずれが発生してしまう。
したがって、異なる車種においても虚像形成位置のずれをなくすためには、平面ミラーの角度を変更したり、あるいは表示光を照射する表示器の位置を変更して補正する必要がある。
しかし、このように、平面ミラーの角度変更や表示器の位置変更を行う場合、平面ミラー及び表示器の取り付け箇所の構造や形状を変更しなければならず、結果的に、車種毎に異なる筺体を用意せざるを得ず、コストアップの要因となっていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストアップを招くことなく、各車種に適用することが可能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。
前述した目的を達成するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の製造方法は、下記（１）〜（４）を特徴としている。
（１） 車両のウインドシールド上の虚像形成位置に表示光を投射して虚像を形成させるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記ウインドシールドの下方に配置される筺体と、前記筺体内に設けられた表示器と、前記表示器から照射される表示光を反射するために前記筺体内の所定位置に着脱可能な状態で固定された反射器と、を有し、前記反射器は、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の斜面部を有するリニアフレネルレンズから成り、前記斜面部が鏡面処理されて反射面とされた、ヘッドアップディスプレイ装置、の製造方法であって、
複数の前記反射器を準備し、
前記準備された複数の反射器の中から、前記斜面部の角度が、前記筐体から出た前記表示光がウインドシールド上の虚像形成位置に向かうように設定されている前記反射器を選択し、
前記選択された反射器を、前記筐体内に固定すること。
（２） 上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法において、
前記反射器の前記斜面部における表面側が前記反射面とされること。
（３） 上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法において、
前記反射器の前記斜面部の表面側と反対側の背面側が前記反射面とされ、この反射面で前記リニアフレネルレンズの裏面から入り込んだ前記表示光が反射されること。
（４） 上記（３）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法において、
前記リニアフレネルレンズは、前記斜面部が形成された加工面に対して裏面が傾斜されていること。
（１） 車両のウインドシールド上の虚像形成位置に表示光を投射して虚像を形成させるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記ウインドシールドの下方に配置される筺体と、前記筺体内に設けられた表示器と、前記表示器から照射される表示光を反射するために前記筺体内の所定位置に着脱可能な状態で固定された反射器と、を有し、前記反射器は、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の斜面部を有するリニアフレネルレンズから成り、前記斜面部が鏡面処理されて反射面とされた、ヘッドアップディスプレイ装置、の製造方法であって、
複数の前記反射器を準備し、
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前記選択された反射器を、前記筐体内に固定すること。
（２） 上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法において、
前記反射器の前記斜面部における表面側が前記反射面とされること。
（３） 上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法において、
前記反射器の前記斜面部の表面側と反対側の背面側が前記反射面とされ、この反射面で前記リニアフレネルレンズの裏面から入り込んだ前記表示光が反射されること。
（４） 上記（３）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法において、
前記リニアフレネルレンズは、前記斜面部が形成された加工面に対して裏面が傾斜されていること。
上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法では、搭載する車両のウインドシールドの傾きに対応した適切な傾斜角度の反射面を有する反射器を組み込むことにより、極めて容易に搭載車両に適合したヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。
これにより、反射器として一枚の平面ミラーを用いた場合のように、車種に合わせて平面ミラーの角度を変更したり、あるいは画像を照射する表示器の位置を変更するような補正が不要となり、よって、車種毎に異なる筺体を用意することによるコストアップをなくすことができる。
また、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の斜面部が形成されたリニアフレネルレンズの斜面部からなる反射面にて表示器からの表示光を適切な方向へ反射させることができる。
上記（２）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法では、リニアフレネルレンズの鏡面処理された斜面部における表面側からなる反射面にて表示器からの表示光を適切な方向へ反射させることができる。
上記（３）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法では、リニアフレネルレンズの鏡面処理された斜面部における表面側と反対側の背面側からなる反射面にてリニアフレネルレンズの裏面から入り込んだ表示器からの表示光を適切な方向へ反射させることができる。
また、リニアフレネルレンズは、その加工面側では金型によって成形する際に鋭角に形成しやすい谷部が、裏面側から視ると山部となるので、山部における表示光の乱反射を防止することができ、よって、フレアの発生による虚像のぼやけをなくすことができる。
上記（４）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法では、リニアフレネルレンズの斜面部が形成された加工面に対して裏面が傾斜されているので、リニアフレネルレンズの裏面にて反射した表示光の反射光が、反射面にて反射した表示光と大きく異なる方向へ導かれ、ウインドシールドの投射エリアへ到達されることがない。よって、このリニアフレネルレンズの裏面での反射光によって虚像がぼやけるような不具合をなくすことができる。
これにより、反射器として一枚の平面ミラーを用いた場合のように、車種に合わせて平面ミラーの角度を変更したり、あるいは画像を照射する表示器の位置を変更するような補正が不要となり、よって、車種毎に異なる筺体を用意することによるコストアップをなくすことができる。
また、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の斜面部が形成されたリニアフレネルレンズの斜面部からなる反射面にて表示器からの表示光を適切な方向へ反射させることができる。
上記（２）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法では、リニアフレネルレンズの鏡面処理された斜面部における表面側からなる反射面にて表示器からの表示光を適切な方向へ反射させることができる。
上記（３）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法では、リニアフレネルレンズの鏡面処理された斜面部における表面側と反対側の背面側からなる反射面にてリニアフレネルレンズの裏面から入り込んだ表示器からの表示光を適切な方向へ反射させることができる。
また、リニアフレネルレンズは、その加工面側では金型によって成形する際に鋭角に形成しやすい谷部が、裏面側から視ると山部となるので、山部における表示光の乱反射を防止することができ、よって、フレアの発生による虚像のぼやけをなくすことができる。
上記（４）の構成のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法では、リニアフレネルレンズの斜面部が形成された加工面に対して裏面が傾斜されているので、リニアフレネルレンズの裏面にて反射した表示光の反射光が、反射面にて反射した表示光と大きく異なる方向へ導かれ、ウインドシールドの投射エリアへ到達されることがない。よって、このリニアフレネルレンズの裏面での反射光によって虚像がぼやけるような不具合をなくすことができる。
本発明によれば、コストアップを招くことなく、各車種に適用することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について説明する。
図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１１は、ウインドシールド（ウインドシールドガラス）１２の下方のインストルメントパネル（インパネ）内あるいはインストルメントパネル上に設置されて用いられる。
このヘッドアップディスプレイ装置１１は、ウインドシールド１２の投射エリアＥ上に表示光Ｌを投射し、投射エリアＥに表示情報の虚像を形成するもので、運転者のアイポイント（目点）ＥＰからウインドシールド１２を透して視認される車両の前景と虚像とを運転者に重畳視認させるものである。
図２に示すように、このヘッドアップディスプレイ装置１１は、車両のウインドシールド１２の下方に設けられる筺体２１を有しており、この筺体２１内に、表示光Ｌを照射する表示器２２が設けられている。この表示器２２としては、自発光デバイス（例えば、フィールドエミッションディスプレイ、蛍光表示管、エレクトロルミネッセンスディスプレイ等）あるいはバックライト付きの液晶ディスプレイ等が用いられる。
また、筺体２１内には、表示器２２から照射される表示光Ｌを反射させる反射器２３が設けられており、この反射器２３にて反射された表示光Ｌは、拡大ミラー２４によって拡大されてウインドシールド１２へ導かれる。反射器２３は、筺体２１内における所定位置に固定されたものであり、筺体２１に対して着脱可能とされている。そして、ヘッドアップディスプレイ装置１１は、反射器２３によって表示器２２から照射される表示光Ｌを反射屈折させて表示光Ｌの方向へ変えることにより、筺体２１の小型化が図られている。
図３及び図４に示すように、反射器２３は、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の反射面３１を有しており、それぞれの反射面３１にて表示器２２から照射される表示光Ｌが反射される。
この反射器２３は、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の斜面部３２と、隣接する斜面部３２の境界の垂直面部３３とが形成されたリニアフレネルレンズ３４から構成されている。このリニアフレネルレンズ３４の斜面部３２及び垂直面部３３が形成された加工面３４ａ側は、アルミ蒸着することにより鏡面処理が施されており、これにより、リニアフレネルレンズ３４の斜面部３２の表面側が、それぞれ反射面３１とされている。
リニアフレネルレンズ３４は、透光性材料から形成されたもので、例えば、透明な樹脂を射出成型することにより形成されている。透光性材料としては、例えば、プラスチック基材等があり、プラスチックとしては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線や電子線等のエネルギー線硬化型樹脂が使用可能である。具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリオレフィン樹脂、トリアセチルセルロース、ブチルセルロース等のセルロース樹脂、ポリスチレン、ポリウレタン、塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリカボネート樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
ところで、図５に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１１が設置される車両は、その車種毎に、虚像が投射されるウインドシールド１２の傾きが異なる。したがって、ウインドシールド１２の所定の投射エリアＥに虚像を投射させるために、ヘッドアップディスプレイ装置１１の位置を移動させ、さらに、ヘッドアップディスプレイ装置１１からの表示光Ｌの照射方向を変更する必要がある。
このとき、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１１によれば、表示光Ｌの照射方向を変更するために、まず、照射方向が適切でない反射器２３を筺体２１から取り外す。次いで、搭載する車両のウインドシールド１２の傾きに対応した適切な傾斜角度の反射面３１を有する反射器２３に付け替える。
このようにすると、図６に示すように、反射器２３での表示光Ｌの反射角度を、容易に車両のウインドシールド１２に適合した角度に補正することができる。
つまり、本実施形態によれば、筺体２１に対して反射器２３を着脱して、搭載する車両のウインドシールド１２の傾きに対応した傾斜角度の反射面３１を有する反射器２３を組み込むことにより、極めて容易に搭載車両に適合したヘッドアップディスプレイ装置１１とすることができる。
これにより、反射器として一枚の平面ミラーを用いた場合のように、車種に合わせて平面ミラーの角度を変更したり、あるいは画像を照射する表示器の位置を変更するような補正が不要となり、よって、車種毎に異なる筺体を用意することによるコストアップをなくすことができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１１について説明する。
なお、上記の第１実施形態と同一構成及び同一構造部分は、同一符号を付して説明を省略する。
図７及び図８に示すように、第２実施形態では、第１実施形態で用いられる反射器２３を表裏逆向きにした反射器４１を、ヘッドアップディスプレイ装置１１の筺体２１内に取り付けて用いる。
つまり、反射器４１は、リニアフレネルレンズ３４のアルミ蒸着により鏡面処理された斜面部３２における表面側と反対側の背面側が反射面３１とされている。
これにより、表示器２２からの表示光Ｌは、この反射器４１を構成するリニアフレネルレンズ３４の裏面３４ｂから入り込み、斜面部３２の背面からなる反射面３１にて反射し、さらに、リニアフレネルレンズ３４の裏面３４ｂから出射し、拡大ミラー２４を介してウインドシールド１２へ導かれることとなる。
ここで、図９に示すように、金型４２を用いてリニアフレネルレンズ３４を射出成型等によって成形する場合、リニアフレネルレンズ３４の加工面３４ａでは、金型４２の谷部４２ａにて山部３４ｃが形成され、また、金型４２の山部４２ｂにて谷部３４ｄが形成されることとなる。金型４２を切削加工などの機械加工にて作製する場合、山部４２ｂは容易に鋭角に形成することが可能であるが、谷部４２ａは、切削工具が届かないなどの理由により、鋭角に形成することが困難である。したがって、この金型４２にて成形されるリニアフレネルレンズ３４は、谷部３４ｄを鋭角に形成することは容易であるが、山部３４ｃは谷部３４ｄと比較して鋭角に形成されずに丸みを帯びてしまう場合がある。すると、図１０に示すように、リニアフレネルレンズ３４の加工面３４ａ側にて表示光Ｌを反射させると、丸みを帯びた山部３４ｃにて表示光Ｌが乱反射し、その乱反射光Ｌａによってフレアが生じて虚像がぼやけるおそれがある。
これに対して、第２実施形態の反射器４１は、リニアフレネルレンズ３４のアルミ蒸着により鏡面処理された斜面部３２における表面側と反対側の背面側が反射面３１とされているので、加工面３４ａ側における鋭角の谷部３４ｄが、裏面３４ｂ側から視て山部となる。したがって、この第２実施形態の反射器４１では、山部における表示光Ｌの乱反射を防止することができ、よって、フレアの発生による虚像のぼやけをなくすことができる。
ところで、上記第２実施形態の反射器４１では、リニアフレネルレンズ３４のアルミ蒸着により鏡面処理された斜面部３２における表面側と反対側の背面側を反射面３１とし、表示器２２からの表示光Ｌを、リニアフレネルレンズ３４の裏面３４ｂから入り込ませ、斜面部３２の背面からなる反射面３１にて反射させている。したがって、図１１に示すように、表示光Ｌはリニアフレネルレンズ３４の裏面３４ｂにおいても反射することとなり、この反射光Ｌｂによってウインドシールド１２の虚像がぼやけることがある。
したがって、リニアフレネルレンズ３４のアルミ蒸着により鏡面処理された斜面部３２における表面側と反対側の背面側を反射面３１とする場合、図１２に示すように、リニアフレネルレンズ３４としては、斜面部３２が形成された加工面３４ａに対して裏面３４ｂが傾斜されていることが好ましい。
このように、加工面３４ａに対して裏面３４ｂが傾斜していると、裏面３４ｂにて反射した表示光Ｌの反射光Ｌｂは、反射面３１にて反射した表示光Ｌと大きく異なる方向へ導かれ、ウインドシールド１２の投射エリアＥへ到達されることがない。よって、このリニアフレネルレンズ３４の裏面３４ｂでの反射光Ｌｂで虚像がぼやけるような不具合をなくすことができる。
なお、リニアフレネルレンズ３４を用いた反射器２３，４１では、フレアの発生を極力抑えるため、表示光Ｌの反射側における山部を極力鋭角に形成することが好ましく、また、垂直面部３３での光の反射を防ぐために、この垂直面部３３を光が反射しづらい黒色等に着色するのが好ましい。さらに、反射面３１となる斜面部３２を極力平滑に形成することにより、反射面３１における乱反射によるフレアの発生を抑えることができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１１について説明する。
なお、上記の第１、第２実施形態と同一構成及び同一構造部分は、同一符号を付して説明を省略する。
図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、第３実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１１に用いられる反射器５１として、複数の反射板５２を有するものが用いられる。これらの反射板５２は、それぞれ平面視長方形状に形成されたミラーからなるもので、これらの反射板５２の表面が反射面５３とされている。これらの反射板５２の短辺側は、リンク機構５４によって互いに連結され、これにより、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜されている。
リンク機構５４は、反射板５２の短辺側における一端を支持する固定リンク５５と、反射板５２の短辺側における他端を支持する可動リンク５６とを備えている。反射板５２の短辺側における一端には、穴部（図示略）が形成されており、この穴部には、固定リンク５５に設けられた回動ピン５７が挿入されている。これにより、反射板５２は、固定リンク５５に対して回動可能に連結されている。また、反射板５２の短辺側における他端には、反射板５２の幅方向に延びる長溝５８が形成されており、この長溝５８には、可動リンク５６に設けられた摺動ピン５９が摺動可能に挿入されている。
このようなリンク機構５４を備えた反射器５１では、可動リンク５６を可動させることにより、各反射板５２が、固定リンク５５との連結箇所を中心として回動する。そして、この反射器５１では、可動リンク５６を、図１３（ａ）、（ｂ）における矢印Ａ方向へ移動させると、各反射板５２が平行かつ同一傾斜角度を維持しつつ矢印Ｂ方向へ回動し、よって、各反射板５２が寝かされて傾斜角度が小さくされた状態となる。また、これとは逆に、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、可動リンク５６を、矢印Ｃ方向へ移動させると、各反射板５２が平行かつ同一傾斜角度を維持しつつ矢印Ｄ方向へ回動し、よって、各反射板５２が起こされて傾斜角度が大きくされた状態となる。
このように、上記第３実施形態によれば、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の反射板５２の傾斜角度を調整することにより、極めて容易に搭載車両に適合したヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。
なお、反射器５１の可動リンク５６の移動方式は、手動あるいは電動のいずれであっても良い。
ここで、本発明の更なる優位性を説明するため、図１５及び図１６に参考例を示す。
図１５及び図１６に示すものは、反射器として一枚の平面ミラー６１を筺体２１内に設けたヘッドアップディスプレイ装置である。
このように、反射器として一枚の平面ミラー６１を用いた場合、虚像を投射させるウインドシールド１２の傾きが異なる各種の車両に搭載するには、図１５に示すように、表示器２２の位置を移動させて表示光Ｌの照射方向を変更したり、あるいは図１６に示すように、平面ミラー６１の角度を変更しなければならなくなる。
つまり、一枚の平面ミラー６１を用いたヘッドアップディスプレイ装置では、筺体２１に対する構造や形状の変更を伴うことにより、車種毎に異なる筺体２１を用意しなければならず、コストアップの要因となってしまう。
これに対して、本実施形態によれば、虚像を投射させるウインドシールド１２の傾きが異なる各種の車両に搭載する場合においても、そのウインドシールド１２の傾きに適応した反射角度を有する反射器２３，４１を取り付けたり、あるいは反射器５１の反射板５２を、ウインドシールド１２の傾きに適応する角度に調整することができるので、筺体２１に対する構造や形状の変更を伴うことがない。よって、車種毎に異なる筺体２１を用意することによるコストアップをなくすことができる。
なお、上記実施形態では、リニアフレネルレンズ３４からなる反射器２３，４１あるいは複数の反射板５２を有する反射器５１を用いたが、入射角と反射角とが異なる非正反射型ホログラフィックミラーを反射器として用い、この非正反射型ホログラフィックミラーからなる反射器を筺体２１に対して着脱可能としても良い。
そして、この非正反射型ホログラフィックミラーからなる反射器を備えれば、搭載する車両のウインドシールド１２の傾きに対応した適切な反射角度の非正反射型ホログラフィックミラーからなる反射器を筺体に組み込むことにより、極めて容易に搭載車両に適合したヘッドアップディスプレイ装置１１とすることができる。
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
１１ ヘッドアップディスプレイ装置
１２ ウインドシールド
２１ 筺体
２２ 表示器
２３，４１，５１ 反射器
３１，５３ 反射面
３２ 斜面部
３４ リニアフレネルレンズ
３４ａ 加工面
３４ｂ 裏面
５２ 反射板
Ｌ 表示光
１２ ウインドシールド
２１ 筺体
２２ 表示器
２３，４１，５１ 反射器
３１，５３ 反射面
３２ 斜面部
３４ リニアフレネルレンズ
３４ａ 加工面
３４ｂ 裏面
５２ 反射板
Ｌ 表示光
Claims (4)
- 車両のウインドシールド上の虚像形成位置に表示光を投射して虚像を形成させるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記ウインドシールドの下方に配置される筺体と、前記筺体内に設けられた表示器と、前記表示器から照射される表示光を反射するために前記筺体内の所定位置に着脱可能な状態で固定された反射器と、を有し、前記反射器は、互いに平行に配置されかつ同一角度に傾斜された複数の斜面部を有するリニアフレネルレンズから成り、前記斜面部が鏡面処理されて反射面とされた、ヘッドアップディスプレイ装置、の製造方法であって、
複数の前記反射器を準備し、
前記準備された複数の反射器の中から、前記斜面部の角度が、前記筐体から出た前記表示光がウインドシールド上の虚像形成位置に向かうように設定されている前記反射器を選択し、
前記選択された反射器を、前記筐体内に固定することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置の製造方法。 - 前記反射器の前記斜面部における表面側が前記反射面とされ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の製造方法。
- 前記反射器の前記斜面部の表面側と反対側の背面側が前記反射面とされ、この反射面で前記リニアフレネルレンズの裏面から入り込んだ前記表示光が反射され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の製造方法。
- 前記リニアフレネルレンズは、前記斜面部が形成された加工面に対して裏面が傾斜されていることを特徴とする請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置の製造方法。
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