車両用ヘッドアップディスプレイ装置
【課題】表示光が投射されるウインドシールドガラスを介して入射する外光によってウインドシールドガラスに表示部材の映り込みが生じることを簡易な構成で防止する。
【解決手段】車室４を画成する筐体５内に設置され、発光表示デバイス１２から照射された表示光６をプリズムレンズ１５を介してフロントガラス２に投射して虚像を表示する車両用のヘッドアップディスプレイ装置１０であって、プリズムレンズ１５が、車室４側に設けられて発光表示デバイス１２から照射された表示光６をフロントガラス２に投射する表示面１５ｂを備え、表示面１５ｂが、フロントガラス２を介して車室４内に入射する外光７を筐体５内に反射させる角度９０＋β／２≦αとなるように設定する。
【解決手段】車室４を画成する筐体５内に設置され、発光表示デバイス１２から照射された表示光６をプリズムレンズ１５を介してフロントガラス２に投射して虚像を表示する車両用のヘッドアップディスプレイ装置１０であって、プリズムレンズ１５が、車室４側に設けられて発光表示デバイス１２から照射された表示光６をフロントガラス２に投射する表示面１５ｂを備え、表示面１５ｂが、フロントガラス２を介して車室４内に入射する外光７を筐体５内に反射させる角度９０＋β／２≦αとなるように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光表示デバイスから照射された表示光を表示部材を介してウインドシールドガラスに投射して虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の各種情報をドライバに提供する手段として、ヘッドアップディスプレイ装置が搭載されることがある。車両用ヘッドアップディスプレイ装置としては、フロントガラスに半透明のハーフミラー板を貼付し、このハーフミラー板に表示光を投射するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。この車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車室に開口する筐体内に設置されて装置自体がドライバの視界に入らないようにされており、発光表示デバイスから照射された表示光が、特許文献１のように表示部材を透過してフロントガラスに投射されることで、或いは特許文献２のように表示部材に反射してフロントガラスに投射されることで虚像が現れるようになっている。また、近年では、ハーフミラー板を貼付する代わりに、フロントガラスに透明な反射膜をコーティングする技術も実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１６９３４６号公報
【特許文献２】特開２００７−８６２２６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、図１５に示すように、従来のヘッドアップディスプレイ装置８０では、投射した表示光がフロントガラス２のドライバの視界に入り易い位置に表示されるように、発光表示デバイス８２や表示部材８５の位置が設定され、これに合わせて筐体５の位置や形状が設定されている。そのため、フロントガラス２を通って入射する太陽光などの外光７が表示部材８５に当たると、表示部材８５に反射した反射光７ｂがフロントガラス２に投射されてフロントガラス２に映り込むことがあった。このような外光７による映り込みは、運転中に視界に入ったドライバに煩わしさを感じさせたり、情報表示があったものとの誤認させたりする虞があるため、好ましいものではない。
【０００５】
ここで、表示部材８５の映り込みを防止するために、図１５に示すように、筐体５の深さを深くしてその底部に発光表示デバイス８２や表示部材８５を設置するとともに、筐体５の開口部５ｏに保護シート８８を設けることが考えられるが、表示光を透過させるためには保護シート８８を透光性にする必要があるため、フロントガラス２への映り込みを完全に防止することはできない。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
表示光が投射されるウインドシールドガラスを介して入射する外光によってウインドシールドガラスに表示部材の映り込みが生じることを簡易な構成で防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明は、車室（４）に開口するように凹設された筐体（５）内に設置され、発光表示デバイス（１２）から照射された表示光（６）を表示部材（１５，２５，３６，４５，５５，６５，７５）を介してウインドシールドガラス（２）に投射して虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置（１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０）であって、表示部材が、車室側に設けられて発光表示デバイスから照射された表示光をウインドシールドガラスに投射する表示面（１５ｂ，２５ｂ，３６ｂ，４５ｂ，５５ｂ，６５ｂ，７５ｂ）を備え、当該表示面が、ウインドシールドガラスを介して車室内に入射する外光（７）を筐体内に反射させる角度（９０＋β／２≦α）に設定されたことを特徴とするものとした。ここで、表示部材とは、発光表示デバイスから照射された表示光の経路において、表示光の少なくとも一部を透過または反射させる平面を備えた部材のうち最も車室側に配置された部材を云うものであり、表示面とは、表示部材の平面のうち表示光の経路における最も車室側に設けられた面を云うものである。
【０００８】
本発明によれば、ウインドシールドガラスを介して車室内に入射する外光が表示部材に当たっても、表示部材に反射した光は筐体内に投射されるため、ウインドシールドガラスに映り込みが生じることを防止できる。
【０００９】
また、本発明の他の側面によれば、上記車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、虚像をウインドシールドガラスの所望の位置に明瞭に表示すべく、発光表示デバイスから照射された表示光を屈折させる光屈折手段（１５，２５，３５，７５ｃ）を備える構成とすることができる。
【００１０】
この構成によれば、表示部材の表示面で外光を筐体内に反射させつつ、表示光を光屈折手段によって所望の方向に、すなわちウインドシールドガラスの所望の位置に投射することができる。
【００１１】
また、本発明の他の側面によれば、上記車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、表示部材の表示面における少なくとも外光が入射する部分を低反射処理した構成や、筐体の内側表面における表示部材に反射した外光を受ける部分を低反射処理した構成とすることができる。
【００１２】
このような構成によれば、ウインドシールドガラスを介して車室内に入射する外光の表示部材による反射、若しくは表示部材に反射した外光の筐体内表面による反射を抑制することができるため、ウインドシールドガラスへ映り込みを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明によれば、表示光を投射するウインドシールドガラスを介して入射する外光によってウインドシールドガラスに映り込みが生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を側面から見た概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図３】第１実施形態におけるフロントガラスと表示部材との位置関係の説明図である。
【図４】第１実施形態における表示部材の設置角度の説明図である。
【図５】第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置と従来技術との比較説明図である。
【図６】第１実施形態の第１変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図７】第１実施形態の第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図８】第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を側面から見た概略構成図である。
【図９】第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図１０】第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を側面から見た概略構成図である。
【図１１】第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図１２】第３実施形態におけるフロントガラスと表示部材との位置関係の説明図である。
【図１３】第３実施形態の第１変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図１４】第３実施形態の第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図１５】従来技術によるヘッドアップディスプレイ装置を側面から見た概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照して本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
≪第１実施形態≫
まず、図１〜図５を参照しながら第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０について説明する。図１に示すように、自動車１のウインドシールドガラスとしてのフロントガラス２の下方には、ダッシュボードパネル３が配置され、フロントガラス２の内面とダッシュボードパネル３の上面とによって車室４が画成されている。ダッシュボードパネル３における運転席の略正面の上面には筐体取付孔３ａが形成されており、この筐体取付孔３ａに筐体５が嵌合され、ダッシュボードパネル３に窪み３ｂを形成している。換言すれば、車室４に開口するようにダッシュボードパネル３に筐体５が凹設されている。筐体５は、その軸線５ａＸが前下がりに傾斜した有底筒状の筒状部５ａと、筒状部５ａの上端縁とダッシュボードパネル３とを接続すべく、筒状部５ａの上端開口の一部を覆うように形成された後壁部５ｂとを有し、筒状部５ａの内部にヘッドアップディスプレイ装置１０が収容されている。
【００１７】
ヘッドアップディスプレイ装置１０は、追突警報としてフラッシュ状の表示光６をフロントガラス２に投射してドライバに虚像を視認させるものであり、図２に併せて示すように、筐体５の筒状部５ａの底壁上にその軸線５ａＸと直交する向きに設けられ、光源としてのＬＥＤ１１（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を備えた板状の発光表示デバイス１２と、筐体５の筒状部５ａの上端近傍にその軸線５ａＸと直交する向きに、すなわち発光表示デバイス１２と略平行に設けられ、ＬＥＤ１１から照射された表示光６を透過させてフロントガラス２に投射することで虚像を表示する表示装置１３とを備えている。
【００１８】
表示装置１３は、発光表示デバイス１２側に配置され、ＬＥＤ１１から放射状に照射された表示光６を内向き（光軸寄り）に屈折させて発光表示デバイス１２に対して垂直となる略平行な光束を作り出す凸レンズ１４と、車室４側に配置され、凸レンズ１４を透過して発光表示デバイス１２に対して垂直に投射される平行光束を上方、すなわちフロントガラス２側へ屈折させる表示部材且つ屈折手段としてのプリズムレンズ１５とから構成される。なお、凸レンズ１４は、発光表示デバイス側の面１４ａが発光表示デバイス１２と平行な平面とされ、車室側の面１４ｂが凸面とされた平凸レンズであり、且つ凸面が同心状の円で所定幅に分割された領域を略平面上に並べて構成されることで、厚みが低減されたフレネルレンズである。また、プリズムレンズ１５は、車室側に配置されて表示光６をフロントガラス２に投射する表示面１５ｂが発光表示デバイス１２と平行な平面とされ、発光表示デバイス側の面１５ａが凸レンズ１４を通過した平行光束に対して傾斜した三角プリズムであり、且つ発光表示デバイス１２の面１５ａが傾斜方向と直交する直線で所定幅に分割された領域を略平面上に並べて構成されることで、厚みが低減された平板状プリズムである。さらに、プリズムレンズ１５の車室側の表示面１５ｂには、艶消し塗装などによる低反射処理が施されている。或いは、筐体５の後壁部５ｂの表面に艶消し塗装などによる低反射処理を施してもよい。
【００１９】
このように構成されたことにより、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、ＬＥＤ１１から照射された表示光６を、表示装置１３に対して直交方向よりも上向きの平行光束としてフロントガラス２に投射し、フロントガラス２に反射した表示光６を虚像としてドライバに表示する。
【００２０】
そして、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、プリズムレンズ１５の車室側の表示面１５ｂがフロントガラス２を介して車室４内に入射する太陽光などの外光７を筐体５内に反射させる角度に設定されている。
【００２１】
ここで、この筐体５内に反射させるプリズムレンズ１５の角度について、図３，図４を参照しながら詳細に説明する。まず、図３に示すように、外光７が、最も筐体５の外（上方）に反射し易い条件である、フロントガラス２の最上部の点Ｐ１を通って表示部材（プリズムレンズ１５）における入射し得る最上部の点Ｐ２に向けて入射する場合において、入射光７ａとプリズムレンズ１５の車室側の表示面１５ｂとのなす角度をαとし、点Ｐ２と筐体５の最上部の点Ｐ３とを結んだ線と入射光７ａとのなす角度をβとする。
【００２２】
この場合に角度αを９０度未満に設定すると、図４の（Ａ）に示すように、点Ｐ２に入射した入射光７ａは、プリズムレンズ１５に対する角度を大きくして反射する。つまり、点Ｐ２で反射した反射光７ｂとプリズムレンズ１５の車室側の表示面１５ｂとのなす角度をγとすると、α＜γの関係となる。したがって、反射光７ｂがフロントガラス２に投射され得ることとなる。
【００２３】
次に、角度αを９０度以上且つ９０＋β／２度未満に設定すると、（Ｂ）に示すように、反射光７ｂは、入射光７ａよりもプリズムレンズ１５に対して小さな角度をもって投射されるが（α＞γ）、依然として筐体５の最上部の点Ｐ３の上方を通過するため、フロントガラス２に投射されることはないが、ドライバに投射され得ることとなる。
【００２４】
そして最後に、角度αを９０＋β／２度以上に設定すると、（Ｃ）に示すように、反射光７ｂは、筐体５の内部（後壁部５ｂ）に投射されることとなり、フロントガラス２およびドライバに投射されることはない。
【００２５】
つまり、フロントガラス２と筐体５との相対位置関係に基づき、プリズムレンズ１５の設置角度を９０＋β／２度以上とすることにより、外光７がフロントガラス２の最上部の点Ｐ１から表示部材における入射し得る最上部の点Ｐ２に向けて入射しても、プリズムレンズ１５に反射した外光７は、筐体５の後壁部５ｂに投射されることとなり、筐体５の後壁部５ｂの上方を通過して直接ドライバに投射されることはなく、フロントガラス２に投射されてヘッドアップディスプレイ装置１０がフロントガラス２に映り込むこともない。そのため、プリズムレンズ１５に反射した外光７によってドライバが眩しさを覚えたり、或いは、フロントガラス２への映り込みによってドライバが煩わしく感じたり情報表示と誤認したりすることもない。
【００２６】
そして、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０は、自動車１に搭載された追突警報装置システムの警報装置として利用され、脇見運転などで注意が前方からそれたドライバに対し、フロントガラス２にフラッシュ状の表示光６を投射して警報表示を行うことで、注意力をインストルメントパネルなどを経由させることなく直接的に車両前方へ向けさせ、前方車両への追突を効果的に防止することができる。
【００２７】
また、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０によれば、以下のような効果が奏される。すなわち、図１５に示す従来のヘッドアップディスプレイ装置８０と重ねて示す図５に示されるように、従来のヘッドアップディスプレイ装置８０では、表示部材８５の映り込みを防止するために、一般的に筐体５の開口部５ｏに保護シート８８を設け、筐体５の深さを深くしてその底部に発光表示デバイス８２や表示部材８５を設置しているが、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０によれば、プリズムレンズ１５による外光７の反射によって映り込みが生じることがないため、保護シート８８を設ける必要がない。したがって、保護シート８８の設置を廃止し、筐体５の深さを浅くすることで筐体５を小型化することができる。さらに、筐体５の小型化に起因して、ヘッドアップディスプレイ装置１０の耐熱対策も容易になる。
【００２８】
また、プリズムレンズ１５の車室側の表示面１５ｂに低反射処理が施されたことにより、プリズムレンズ１５の反射率が低減し、筐体５内に投射される反射光７ｂの光量を低減することができる。そのため、筐体５の後壁部５ｂに投射され、後壁部５ｂ表面において反射する外光量が低減され、フロントガラス２への映り込みを一層確実に防止することができる。或いは、車室側の表示面１５ｂに低反射処理を施す代わりに、筐体５の後壁部５ｂの表面に低反射処理を施すことにより、後壁部５ｂ表面において反射する外光量を低減し、フロントガラス２への映り込みを一層確実に防止することも可能である。
【００２９】
次に、図６，７を参照して、第１実施形態の変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置２０，３０について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付して説明するとともに、上記第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００３０】
＜第１変形例＞
まず、図６に示すように、第１変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置２０では、表示装置２３が１枚の複合レンズ２５によって構成される。表示部材且つ屈折手段であるこの複合レンズ２５は、発光表示デバイス１２側の面が、ＬＥＤ１１から放射状に照射された表示光６を内向き（光軸寄り）に屈折させて発光表示デバイス１２に対して垂直となる略平行な光束を作り出す凸面とされ、車室側の表示面２５ｂが、凸面を通過した平行光束からなる表示光６を表示装置２３に対して直交方向よりも上向きに屈折させるべく、表示光６の光束に対して傾斜した平面を有する三角プリズム面とされている。また、複合レンズ２５は、両面ともに上記第１実施形態と同様に複数に分割された領域が略平面上に並べられたフレネルレンズ或いは平板状プリズムとして構成されている。つまり、本変形例では、表示光６をフロントガラス２に投射する表示面２５ｂの他、透過する表示光６に平行な（表示光６の経路にならず本発明の表示面を構成しない）面２５ｃもが車室側に配置され、表示面２５ｂは、この面２５ｃによって相互に平行な複数の平面に分割されている。
【００３１】
この複合レンズ２５によれば、上記第１実施形態と同様にＬＥＤ１１から照射された表示光６を、複合レンズ２５に対して直交方向よりも上向きの平行光束としてフロントガラス２に照射し、フロントガラス２に反射した表示光６を虚像としてドライバに表示することができる。また、複合レンズ２５が１枚のレンズ部材で構成されるため、部品数の削減および組立工数の削減を図ることができるとともに、装置のより一層の小型化を図ることができる。さらに、車室側に配置されて表示光６をフロントガラス２に投射する表示面２５ｂが平板状の複合レンズ２５に対してフロントガラス２と反対側（下側）に向くように傾斜しているため、フロントガラス２から入射した外光７が複合レンズ２５の車室側の表示面２５ｂに当たっても、確実に反射光７ｂが筐体５内に投射される。したがって、フロントガラス２の最上部の点Ｐ１から表示部材（複合レンズ２５）における入射し得る最上部の点Ｐ２に入射した外光７と複合レンズ２５の車室側の表示面２５ｂとのなす角度α（図３参照）を、９０＋β／２度以上に設定し得る範囲において、複合レンズ２５や筐体５の筒状部５ａを上記第１実施形態よりも上向きに設置することが可能である。
【００３２】
＜第２変形例＞
一方、図７に示すように、第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置３０では、表示装置３３が、上記第１変形例と同様に構成された屈折手段としての複合レンズ３５と、複合レンズ３５の車室４側に配置され、平板状に形成された表示部材としての保護フィルム３６とによって構成される。このような構成とされることにより、ヘッドアップディスプレイ装置１０の内部へ埃や塵が進入することを防止できる。
【００３３】
さらに、保護フィルム３６の少なくとも車室４側の表示面３６ｂに低反射処理を施すことにより、表示光６の経路において最も車室４側に配置される保護フィルム３６の表示面３６ｂによる反射を抑制できる。また、複合レンズ３５の面３５ｃに反射した外光７が筐体５の外部に極僅かに漏れるとしても、保護フィルム３６を半透明にすればこの漏れをも防止することができる。
【００３４】
または、保護フィルム３６の車室側の表示面３６ｂを平滑な反射面とし、筐体５の後壁部５ｂの表面に低反射処理を施すことにより、保護フィルム３６の表示面３６ｂによる反射光７ｂを筐体５の後壁部５ｂに誘導し、後壁部５ｂによる反射を抑制することで、ヘッドアップディスプレイ装置３０のフロントガラス２への映り込みを防止することもできる。
【００３５】
≪第２実施形態≫
次に、図８，図９を参照しながら第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置４０について説明する。なお、上記変形例と同様に、上記第１実施形態と同一の部材などには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。以下の実施形態およびその変形例についても同様とする。図８に示すように、車室４に開口する筐体５は、図１５に示した従来例と同様の傾きをもつ有底の筒状形状を呈してダッシュボードパネル３に凹設されている。一方、本実施形態の筐体５は、従来例のものよりも深く形成されており、その内部にヘッドアップディスプレイ装置４０が収容されている。
【００３６】
ヘッドアップディスプレイ装置４０は、筐体５の底に配置され、ＬＥＤ１１を備えた発光表示デバイス１２と、発光表示デバイス１２と筐体５の開口部５ｏとの間に配置され、ＬＥＤ１１から照射された表示光６をフロントガラス２に投射することで虚像を表示する表示装置４３とを備えている。
【００３７】
図９に併せて示すように、表示装置４３は、発光表示デバイス１２側に配置された第１実施形態と同様の凸レンズ１４と、車室４側に配置された表示部材としてのマジックミラー４５（ミラーガラス）とから構成される。また、埃などの進入を防止するために、筐体５の開口部５ｏには透光性の保護シート４６が設けられている。マジックミラー４５は、入射する光の一部を反射させ、一部を透過させるように、透明板４５ｃの一方の面（ここでは車室側の面）にアルミニウムや銀、錫などからなる反射薄膜４５ｄを蒸着などにより積層させたものであり、ここでは入射光を１対１の割合で透過と反射に分けるハーフミラーとされている。そして、マジックミラー４５は、車室４側の表示面４５ｂが筐体５の後壁に向くように、発光表示デバイス１２や凸レンズ１４よりも後下がりに傾斜して配置されている。そのため、凸レンズ１４を透過して発光表示デバイス１２に対して垂直に投射される平行光束からなる表示光６は、一部（約半分）がマジックミラー４５に反射して筐体５の前壁へ投射され、一部（約半分）がマジックミラー４５を透過してフロントガラス２へ投射されることとなる。
【００３８】
そして、マジックミラー４５は、車室側の表示面４５ｂがフロントガラス２を介して車室４内に入射する太陽光などの外光７を筐体５内に反射させる角度に設定されている。なお、この角度は上記第１実施形態と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。そのため、フロントガラス２を介して車室４内に入射する外光７は、その一部（約半分）がマジックミラー４５に反射して筐体５の後壁へ投射され、その一部（約半分）がマジックミラー４５を透過して凸レンズ１４へ投射される。なお、凸レンズ１４へ投射された外光７の大部分は、凸レンズ１４を透過して発光表示デバイス１２へ投射され、発光表示デバイス１２に吸収される。一方、凸レンズ１４へ投射された外光７のごく一部は凸レンズ１４の凸面に反射するが、この反射光７ｂは、その約半分が再度マジックミラー４５に反射して筐体５の前壁へ投射され、マジックミラー４５を透過する反射光７ｂの一部も、凸レンズ１４の凸面によって拡散状態で投射されるため光束密度が低下する。そのため、ヘッドアップディスプレイ装置１０がフロントガラス２に映り込むことは殆どない。
【００３９】
なお、本実施形態では、表示部材としてマジックミラー４５を用いているが、マジックミラー４５の代わりに入射光の一部を透過させるとともに一部を吸収する平板状のスモークフィルム（図示省略）を用いても同様の効果を得ることができる。表示部材としてスモークフィルムを用いた場合、凸レンズ１４を透過して発光表示デバイス１２に対して垂直に投射される平行光束からなる表示光６は、一部がスモークフィルムに吸収され、一部がスモークフィルムを透過してフロントガラス２へ投射されることとなる。一方、フロントガラス２を介して車室４内に入射する外光７は、一部がスモークフィルムの車室側の表示面に反射して筐体５の後壁へ投射され、一部がスモークフィルムに吸収され、一部がスモークフィルムを透過して凸レンズ１４へ投射される。したがって、凸レンズ１４へ投射される外光７が凸レンズ１４の凸面に拡散状態で反射した後にスモークフィルムを再度透過する光量は微量であり、ヘッドアップディスプレイ装置４０がフロントガラス２に映り込むことは殆どない。
【００４０】
≪第３実施形態≫
次に、図１０〜図１２を参照しながら第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置５０について説明する。図１０に示すように、ダッシュボードパネル３の筐体取付孔３ａに嵌合された筐体５は、その軸線５ａＸが略水平に配置され、後端に底壁を有するとともに筐体取付孔３ａと重なる円筒面部分に開口部５ｏを有する筒状部５ａと、筒状部５ａの前端縁とダッシュボードパネル３とを接続すべく、筒状部５ａの前端開口を覆うように形成された前壁部５ｃとを有し、筒状部５ａの内部にヘッドアップディスプレイ装置５０が収容されている。
【００４１】
ヘッドアップディスプレイ装置５０は、筐体５の筒状部５ａの底部にその軸線５ａＸと直交する向きに設けられ、ＬＥＤ１１を備えた発光表示デバイス１２と、筐体５の筒状部５ａ内において発光表示デバイス１２の前方に設けられ、ＬＥＤ１１から照射された表示光６をフロントガラス２に投射することで虚像を表示する表示装置５３とを備えている。
【００４２】
図１１に併せて示すように、表示装置５３は、筒状部５ａ内の発光表示デバイス１２側に配置された第１実施形態と同様の凸レンズ１４と、筐体５の開口部５ｏ近傍、すなわち表示光６の経路における最も車室４側に配置され、凸レンズ１４を透過して発光表示デバイス１２に対して垂直に投射される平行光束を上方（フロントガラス２側）へ鏡面反射させる表示部材としての鏡５５とから構成される。なお、鏡５５は、アルミニウムなどの反射率の高い金属製の平板の一面を鏡面加工して表面鏡としたものであり、車室４側の面すなわち凸レンズ１４側の面が、表示光６を反射させてフロントガラス２に投射する表示面５５ｂを構成する。そして、鏡５５は、表示面５５ｂが上向きとなるように傾斜配置されている。
【００４３】
このように構成されたことにより、ヘッドアップディスプレイ装置５０は、ＬＥＤ１１から照射された表示光６を、凸レンズ１４によって筒状部５ａの軸線５ａＸと平行な光束とした後、鏡５５によって上向きに反射させて筐体５の開口部５ｏを介してフロントガラス２側へ投射し、フロントガラス２に反射した表示光６を虚像としてドライバに表示する。
【００４４】
そして、ヘッドアップディスプレイ装置５０は、鏡５５の車室側の表示面５５ｂがフロントガラス２を介して車室４内に入射する太陽光などの外光７を筐体５内に反射させる角度に設定されている。なお、この角度は第１実施形態と同様である。すなわち、図１２に示すように、外光７がフロントガラス２の最上部の点Ｐ１を通って表示部材（鏡５５）における入射し得る最上部の点Ｐ２に向けて入射する場合において、入射光７ａと鏡５５の車室側の表示面５５ｂとのなす角度をαとし、点Ｐ２と筐体５の最上部の点Ｐ３とを結んだ線と入射光７ａとのなす角度をβとしたときに、角度αが９０＋β／２度以上となるように表示面５５ｂの角度が設定される（図４（Ｃ）参照）。これにより、反射光７ｂが筐体５の内部に投射されることとなり、反射光７ｂがドライバの視界に入ったりフロントガラス２に映り込んだりすることが防止される。
【００４５】
次に、図１３，図１４を参照して、第３実施形態の変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置６０，７０について説明する。
【００４６】
＜第１変形例＞
まず、図１３に示すように、第１変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置６０では、表示装置６３を構成する表示部材としての鏡６５は、凸レンズ１４を通過した平行光束に対して略垂直すなわち略鉛直に立設されており、車室４側の表示面６５ｂが、凸レンズ１４からの平行光束を上方に反射させるべく、水平線によって鉛直方向に複数に分割されてそれぞれ互いに平行且つ上向きに傾斜した複数の傾斜面によって構成されている。そして、鏡６５の表示面６５ｂは、すべての傾斜面がα≧９０＋β／２を満たす同一角度に設定されている。このような構成とされたことにより、本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置６０は、表示光６をフロントガラス２に向けて反射させるとともに、外光７を筐体５内に反射させることができる。また、鏡６５を上記第３実施形態に比べてより鉛直に立設可能となることにより、ヘッドアップディスプレイ装置６０の小型化が可能になっている。
【００４７】
＜第２変形例＞
一方、図１４に示すように、第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置７０では、表示装置７３を構成する表示部材としての鏡７５が、ガラスやポリエステルフィルムなどからなる透明板７５ｃと、透明板７５ｃにおける車室４と反対側の平面にアルミニウムや銀などの反射率の高い金属を蒸着などによって積層させた反射層７５ｄとにより構成される裏面鏡とされている。そのため、凸レンズ１４を通過した平行光束は、透明板７５ｃを透過して反射層７５ｄの透明板７５ｃ側の面７５ａに反射した後、透明板７５ｃを再度透過してフロントガラス２へ投射される。つまり、本変形例では、鏡７５を構成する透明板７５ｃの車室４側の面が、表示光６の経路における最も車室４側に設けられ、表示光６を透過させてフロントガラス２に投射する表示面７５ｂを構成する。
【００４８】
さらに、鏡７５は、表示面７５ｂが凸レンズ１４からの平行光束を上方に反射させるべく、水平線によって鉛直方向に複数に分割されてそれぞれ互いに平行且つ下向きに傾斜した複数の傾斜面によって構成されている。そのため、凸レンズ１４を通過した平行光束は、表示面７５ｂで上方向へ屈折した後に反射層７５ｄの面７５ａに鏡面反射し、表示面７５ｂで再度上方向へ屈性してフロントガラス２へ投射される。つまり、鏡７５の透明板７５ｃが屈折手段を構成している。そして、鏡７５の表示面７５ｂは、すべての傾斜面がα≧９０＋β／２を満たす同一角度に設定されている。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置７０は、鏡７５で表示光６をフロントガラス２へ向けて投射しつつ、フロントガラス２から入射した外光７の筐体５外への反射を防止することができる。また、鏡７５が凸レンズ１４からの平行光束に対して略垂直に立設されたことにより、ヘッドアップディスプレイ装置７０の小型化が可能になっている。
【００４９】
なお、第３実施形態においても、鏡５５，６５，７５の表示面５５ｂ，６５ｂ，７５ｂに低反射処理を施すことにより、鏡５５，６５，７５の反射率を低下させて筐体５内に投射される反射光７ｂの光量を低減できることは、上記第１実施形態と同様である。また、図示は省略するが、第３実施形態においては、第１実施形態の第２変形例のように保護フィルム３６を設ける場合、表示装置５３，６３，７３の最も車室４側に保護フィルム３６を設けて表示部材を構成させるのではなく、凸レンズ１４と鏡５５，６５，７５の間、すなわち表示装置５３，６３，７３の中間位置に保護フィルム３６を設けることにより、表示部材を構成する鏡５５，６５，７５の反射および保護フィルム３６の反射によってフロントガラス２への映り込みが生じるのを防止しつつ、発光表示デバイス１２および凸レンズ１４に埃や塵が付着することを防止できる。或いは、筐体５の開口部５ｏに保護シート８８を設けて埃などの進入を防止してもよく、このような形態としても装置の大型化を招くことはない。
【００５０】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記各実施形態では、発光表示デバイス１２は、光源としてＬＥＤ１１を備え、ＬＥＤ１１による表示光６を照射しているが、発光源を備えたものであれば、ＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display：蛍光表示管）や、液晶ディスプレイ、その他の光源を備えた発光デバイスであってもよい。また、上記各実施形態では、追突警報装置としてヘッドアップディスプレイ装置が利用されているが、ヘッドアップディスプレイ装置は、追突警報装置に限ることなく、必要な情報をドライバや乗員に提供する各種情報表示装置として利用可能である。この他、各部材や部品の具体的構成や配置など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５１】
２ フロントガラス（ウインドシールドガラス）
４ 車室
５ 筐体
６ 表示光
７ 外光
７ａ 入射光
７ｂ 反射光
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０ ヘッドアップディスプレイ装置
１２ 発光表示デバイス
１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３ 表示装置
１５ プリズムレンズ（表示部材，屈折手段）
１５ｂ 表示面
２５ 複合レンズ（表示部材，屈折手段）
２５ｂ 表示面
３５ 複合レンズ（屈折手段）
３６ 保護レンズ（表示部材）
３６ｂ 表示面
４５ マジックミラー（表示部材）
４５ｂ 表示面
５５，６５，７５ 鏡（表示部材）
５５ｂ，６５ｂ，７５ｂ表示面
７５ｃ 透明板（屈折手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光表示デバイスから照射された表示光を表示部材を介してウインドシールドガラスに投射して虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の各種情報をドライバに提供する手段として、ヘッドアップディスプレイ装置が搭載されることがある。車両用ヘッドアップディスプレイ装置としては、フロントガラスに半透明のハーフミラー板を貼付し、このハーフミラー板に表示光を投射するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。この車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車室に開口する筐体内に設置されて装置自体がドライバの視界に入らないようにされており、発光表示デバイスから照射された表示光が、特許文献１のように表示部材を透過してフロントガラスに投射されることで、或いは特許文献２のように表示部材に反射してフロントガラスに投射されることで虚像が現れるようになっている。また、近年では、ハーフミラー板を貼付する代わりに、フロントガラスに透明な反射膜をコーティングする技術も実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１６９３４６号公報
【特許文献２】特開２００７−８６２２６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、図１５に示すように、従来のヘッドアップディスプレイ装置８０では、投射した表示光がフロントガラス２のドライバの視界に入り易い位置に表示されるように、発光表示デバイス８２や表示部材８５の位置が設定され、これに合わせて筐体５の位置や形状が設定されている。そのため、フロントガラス２を通って入射する太陽光などの外光７が表示部材８５に当たると、表示部材８５に反射した反射光７ｂがフロントガラス２に投射されてフロントガラス２に映り込むことがあった。このような外光７による映り込みは、運転中に視界に入ったドライバに煩わしさを感じさせたり、情報表示があったものとの誤認させたりする虞があるため、好ましいものではない。
【０００５】
ここで、表示部材８５の映り込みを防止するために、図１５に示すように、筐体５の深さを深くしてその底部に発光表示デバイス８２や表示部材８５を設置するとともに、筐体５の開口部５ｏに保護シート８８を設けることが考えられるが、表示光を透過させるためには保護シート８８を透光性にする必要があるため、フロントガラス２への映り込みを完全に防止することはできない。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
表示光が投射されるウインドシールドガラスを介して入射する外光によってウインドシールドガラスに表示部材の映り込みが生じることを簡易な構成で防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明は、車室（４）に開口するように凹設された筐体（５）内に設置され、発光表示デバイス（１２）から照射された表示光（６）を表示部材（１５，２５，３６，４５，５５，６５，７５）を介してウインドシールドガラス（２）に投射して虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置（１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０）であって、表示部材が、車室側に設けられて発光表示デバイスから照射された表示光をウインドシールドガラスに投射する表示面（１５ｂ，２５ｂ，３６ｂ，４５ｂ，５５ｂ，６５ｂ，７５ｂ）を備え、当該表示面が、ウインドシールドガラスを介して車室内に入射する外光（７）を筐体内に反射させる角度（９０＋β／２≦α）に設定されたことを特徴とするものとした。ここで、表示部材とは、発光表示デバイスから照射された表示光の経路において、表示光の少なくとも一部を透過または反射させる平面を備えた部材のうち最も車室側に配置された部材を云うものであり、表示面とは、表示部材の平面のうち表示光の経路における最も車室側に設けられた面を云うものである。
【０００８】
本発明によれば、ウインドシールドガラスを介して車室内に入射する外光が表示部材に当たっても、表示部材に反射した光は筐体内に投射されるため、ウインドシールドガラスに映り込みが生じることを防止できる。
【０００９】
また、本発明の他の側面によれば、上記車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、虚像をウインドシールドガラスの所望の位置に明瞭に表示すべく、発光表示デバイスから照射された表示光を屈折させる光屈折手段（１５，２５，３５，７５ｃ）を備える構成とすることができる。
【００１０】
この構成によれば、表示部材の表示面で外光を筐体内に反射させつつ、表示光を光屈折手段によって所望の方向に、すなわちウインドシールドガラスの所望の位置に投射することができる。
【００１１】
また、本発明の他の側面によれば、上記車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、表示部材の表示面における少なくとも外光が入射する部分を低反射処理した構成や、筐体の内側表面における表示部材に反射した外光を受ける部分を低反射処理した構成とすることができる。
【００１２】
このような構成によれば、ウインドシールドガラスを介して車室内に入射する外光の表示部材による反射、若しくは表示部材に反射した外光の筐体内表面による反射を抑制することができるため、ウインドシールドガラスへ映り込みを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明によれば、表示光を投射するウインドシールドガラスを介して入射する外光によってウインドシールドガラスに映り込みが生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を側面から見た概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図３】第１実施形態におけるフロントガラスと表示部材との位置関係の説明図である。
【図４】第１実施形態における表示部材の設置角度の説明図である。
【図５】第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置と従来技術との比較説明図である。
【図６】第１実施形態の第１変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図７】第１実施形態の第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図８】第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を側面から見た概略構成図である。
【図９】第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図１０】第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を側面から見た概略構成図である。
【図１１】第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図１２】第３実施形態におけるフロントガラスと表示部材との位置関係の説明図である。
【図１３】第３実施形態の第１変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図１４】第３実施形態の第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置による投射原理の説明図である。
【図１５】従来技術によるヘッドアップディスプレイ装置を側面から見た概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照して本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
≪第１実施形態≫
まず、図１〜図５を参照しながら第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０について説明する。図１に示すように、自動車１のウインドシールドガラスとしてのフロントガラス２の下方には、ダッシュボードパネル３が配置され、フロントガラス２の内面とダッシュボードパネル３の上面とによって車室４が画成されている。ダッシュボードパネル３における運転席の略正面の上面には筐体取付孔３ａが形成されており、この筐体取付孔３ａに筐体５が嵌合され、ダッシュボードパネル３に窪み３ｂを形成している。換言すれば、車室４に開口するようにダッシュボードパネル３に筐体５が凹設されている。筐体５は、その軸線５ａＸが前下がりに傾斜した有底筒状の筒状部５ａと、筒状部５ａの上端縁とダッシュボードパネル３とを接続すべく、筒状部５ａの上端開口の一部を覆うように形成された後壁部５ｂとを有し、筒状部５ａの内部にヘッドアップディスプレイ装置１０が収容されている。
【００１７】
ヘッドアップディスプレイ装置１０は、追突警報としてフラッシュ状の表示光６をフロントガラス２に投射してドライバに虚像を視認させるものであり、図２に併せて示すように、筐体５の筒状部５ａの底壁上にその軸線５ａＸと直交する向きに設けられ、光源としてのＬＥＤ１１（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を備えた板状の発光表示デバイス１２と、筐体５の筒状部５ａの上端近傍にその軸線５ａＸと直交する向きに、すなわち発光表示デバイス１２と略平行に設けられ、ＬＥＤ１１から照射された表示光６を透過させてフロントガラス２に投射することで虚像を表示する表示装置１３とを備えている。
【００１８】
表示装置１３は、発光表示デバイス１２側に配置され、ＬＥＤ１１から放射状に照射された表示光６を内向き（光軸寄り）に屈折させて発光表示デバイス１２に対して垂直となる略平行な光束を作り出す凸レンズ１４と、車室４側に配置され、凸レンズ１４を透過して発光表示デバイス１２に対して垂直に投射される平行光束を上方、すなわちフロントガラス２側へ屈折させる表示部材且つ屈折手段としてのプリズムレンズ１５とから構成される。なお、凸レンズ１４は、発光表示デバイス側の面１４ａが発光表示デバイス１２と平行な平面とされ、車室側の面１４ｂが凸面とされた平凸レンズであり、且つ凸面が同心状の円で所定幅に分割された領域を略平面上に並べて構成されることで、厚みが低減されたフレネルレンズである。また、プリズムレンズ１５は、車室側に配置されて表示光６をフロントガラス２に投射する表示面１５ｂが発光表示デバイス１２と平行な平面とされ、発光表示デバイス側の面１５ａが凸レンズ１４を通過した平行光束に対して傾斜した三角プリズムであり、且つ発光表示デバイス１２の面１５ａが傾斜方向と直交する直線で所定幅に分割された領域を略平面上に並べて構成されることで、厚みが低減された平板状プリズムである。さらに、プリズムレンズ１５の車室側の表示面１５ｂには、艶消し塗装などによる低反射処理が施されている。或いは、筐体５の後壁部５ｂの表面に艶消し塗装などによる低反射処理を施してもよい。
【００１９】
このように構成されたことにより、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、ＬＥＤ１１から照射された表示光６を、表示装置１３に対して直交方向よりも上向きの平行光束としてフロントガラス２に投射し、フロントガラス２に反射した表示光６を虚像としてドライバに表示する。
【００２０】
そして、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、プリズムレンズ１５の車室側の表示面１５ｂがフロントガラス２を介して車室４内に入射する太陽光などの外光７を筐体５内に反射させる角度に設定されている。
【００２１】
ここで、この筐体５内に反射させるプリズムレンズ１５の角度について、図３，図４を参照しながら詳細に説明する。まず、図３に示すように、外光７が、最も筐体５の外（上方）に反射し易い条件である、フロントガラス２の最上部の点Ｐ１を通って表示部材（プリズムレンズ１５）における入射し得る最上部の点Ｐ２に向けて入射する場合において、入射光７ａとプリズムレンズ１５の車室側の表示面１５ｂとのなす角度をαとし、点Ｐ２と筐体５の最上部の点Ｐ３とを結んだ線と入射光７ａとのなす角度をβとする。
【００２２】
この場合に角度αを９０度未満に設定すると、図４の（Ａ）に示すように、点Ｐ２に入射した入射光７ａは、プリズムレンズ１５に対する角度を大きくして反射する。つまり、点Ｐ２で反射した反射光７ｂとプリズムレンズ１５の車室側の表示面１５ｂとのなす角度をγとすると、α＜γの関係となる。したがって、反射光７ｂがフロントガラス２に投射され得ることとなる。
【００２３】
次に、角度αを９０度以上且つ９０＋β／２度未満に設定すると、（Ｂ）に示すように、反射光７ｂは、入射光７ａよりもプリズムレンズ１５に対して小さな角度をもって投射されるが（α＞γ）、依然として筐体５の最上部の点Ｐ３の上方を通過するため、フロントガラス２に投射されることはないが、ドライバに投射され得ることとなる。
【００２４】
そして最後に、角度αを９０＋β／２度以上に設定すると、（Ｃ）に示すように、反射光７ｂは、筐体５の内部（後壁部５ｂ）に投射されることとなり、フロントガラス２およびドライバに投射されることはない。
【００２５】
つまり、フロントガラス２と筐体５との相対位置関係に基づき、プリズムレンズ１５の設置角度を９０＋β／２度以上とすることにより、外光７がフロントガラス２の最上部の点Ｐ１から表示部材における入射し得る最上部の点Ｐ２に向けて入射しても、プリズムレンズ１５に反射した外光７は、筐体５の後壁部５ｂに投射されることとなり、筐体５の後壁部５ｂの上方を通過して直接ドライバに投射されることはなく、フロントガラス２に投射されてヘッドアップディスプレイ装置１０がフロントガラス２に映り込むこともない。そのため、プリズムレンズ１５に反射した外光７によってドライバが眩しさを覚えたり、或いは、フロントガラス２への映り込みによってドライバが煩わしく感じたり情報表示と誤認したりすることもない。
【００２６】
そして、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０は、自動車１に搭載された追突警報装置システムの警報装置として利用され、脇見運転などで注意が前方からそれたドライバに対し、フロントガラス２にフラッシュ状の表示光６を投射して警報表示を行うことで、注意力をインストルメントパネルなどを経由させることなく直接的に車両前方へ向けさせ、前方車両への追突を効果的に防止することができる。
【００２７】
また、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０によれば、以下のような効果が奏される。すなわち、図１５に示す従来のヘッドアップディスプレイ装置８０と重ねて示す図５に示されるように、従来のヘッドアップディスプレイ装置８０では、表示部材８５の映り込みを防止するために、一般的に筐体５の開口部５ｏに保護シート８８を設け、筐体５の深さを深くしてその底部に発光表示デバイス８２や表示部材８５を設置しているが、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０によれば、プリズムレンズ１５による外光７の反射によって映り込みが生じることがないため、保護シート８８を設ける必要がない。したがって、保護シート８８の設置を廃止し、筐体５の深さを浅くすることで筐体５を小型化することができる。さらに、筐体５の小型化に起因して、ヘッドアップディスプレイ装置１０の耐熱対策も容易になる。
【００２８】
また、プリズムレンズ１５の車室側の表示面１５ｂに低反射処理が施されたことにより、プリズムレンズ１５の反射率が低減し、筐体５内に投射される反射光７ｂの光量を低減することができる。そのため、筐体５の後壁部５ｂに投射され、後壁部５ｂ表面において反射する外光量が低減され、フロントガラス２への映り込みを一層確実に防止することができる。或いは、車室側の表示面１５ｂに低反射処理を施す代わりに、筐体５の後壁部５ｂの表面に低反射処理を施すことにより、後壁部５ｂ表面において反射する外光量を低減し、フロントガラス２への映り込みを一層確実に防止することも可能である。
【００２９】
次に、図６，７を参照して、第１実施形態の変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置２０，３０について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付して説明するとともに、上記第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００３０】
＜第１変形例＞
まず、図６に示すように、第１変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置２０では、表示装置２３が１枚の複合レンズ２５によって構成される。表示部材且つ屈折手段であるこの複合レンズ２５は、発光表示デバイス１２側の面が、ＬＥＤ１１から放射状に照射された表示光６を内向き（光軸寄り）に屈折させて発光表示デバイス１２に対して垂直となる略平行な光束を作り出す凸面とされ、車室側の表示面２５ｂが、凸面を通過した平行光束からなる表示光６を表示装置２３に対して直交方向よりも上向きに屈折させるべく、表示光６の光束に対して傾斜した平面を有する三角プリズム面とされている。また、複合レンズ２５は、両面ともに上記第１実施形態と同様に複数に分割された領域が略平面上に並べられたフレネルレンズ或いは平板状プリズムとして構成されている。つまり、本変形例では、表示光６をフロントガラス２に投射する表示面２５ｂの他、透過する表示光６に平行な（表示光６の経路にならず本発明の表示面を構成しない）面２５ｃもが車室側に配置され、表示面２５ｂは、この面２５ｃによって相互に平行な複数の平面に分割されている。
【００３１】
この複合レンズ２５によれば、上記第１実施形態と同様にＬＥＤ１１から照射された表示光６を、複合レンズ２５に対して直交方向よりも上向きの平行光束としてフロントガラス２に照射し、フロントガラス２に反射した表示光６を虚像としてドライバに表示することができる。また、複合レンズ２５が１枚のレンズ部材で構成されるため、部品数の削減および組立工数の削減を図ることができるとともに、装置のより一層の小型化を図ることができる。さらに、車室側に配置されて表示光６をフロントガラス２に投射する表示面２５ｂが平板状の複合レンズ２５に対してフロントガラス２と反対側（下側）に向くように傾斜しているため、フロントガラス２から入射した外光７が複合レンズ２５の車室側の表示面２５ｂに当たっても、確実に反射光７ｂが筐体５内に投射される。したがって、フロントガラス２の最上部の点Ｐ１から表示部材（複合レンズ２５）における入射し得る最上部の点Ｐ２に入射した外光７と複合レンズ２５の車室側の表示面２５ｂとのなす角度α（図３参照）を、９０＋β／２度以上に設定し得る範囲において、複合レンズ２５や筐体５の筒状部５ａを上記第１実施形態よりも上向きに設置することが可能である。
【００３２】
＜第２変形例＞
一方、図７に示すように、第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置３０では、表示装置３３が、上記第１変形例と同様に構成された屈折手段としての複合レンズ３５と、複合レンズ３５の車室４側に配置され、平板状に形成された表示部材としての保護フィルム３６とによって構成される。このような構成とされることにより、ヘッドアップディスプレイ装置１０の内部へ埃や塵が進入することを防止できる。
【００３３】
さらに、保護フィルム３６の少なくとも車室４側の表示面３６ｂに低反射処理を施すことにより、表示光６の経路において最も車室４側に配置される保護フィルム３６の表示面３６ｂによる反射を抑制できる。また、複合レンズ３５の面３５ｃに反射した外光７が筐体５の外部に極僅かに漏れるとしても、保護フィルム３６を半透明にすればこの漏れをも防止することができる。
【００３４】
または、保護フィルム３６の車室側の表示面３６ｂを平滑な反射面とし、筐体５の後壁部５ｂの表面に低反射処理を施すことにより、保護フィルム３６の表示面３６ｂによる反射光７ｂを筐体５の後壁部５ｂに誘導し、後壁部５ｂによる反射を抑制することで、ヘッドアップディスプレイ装置３０のフロントガラス２への映り込みを防止することもできる。
【００３５】
≪第２実施形態≫
次に、図８，図９を参照しながら第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置４０について説明する。なお、上記変形例と同様に、上記第１実施形態と同一の部材などには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。以下の実施形態およびその変形例についても同様とする。図８に示すように、車室４に開口する筐体５は、図１５に示した従来例と同様の傾きをもつ有底の筒状形状を呈してダッシュボードパネル３に凹設されている。一方、本実施形態の筐体５は、従来例のものよりも深く形成されており、その内部にヘッドアップディスプレイ装置４０が収容されている。
【００３６】
ヘッドアップディスプレイ装置４０は、筐体５の底に配置され、ＬＥＤ１１を備えた発光表示デバイス１２と、発光表示デバイス１２と筐体５の開口部５ｏとの間に配置され、ＬＥＤ１１から照射された表示光６をフロントガラス２に投射することで虚像を表示する表示装置４３とを備えている。
【００３７】
図９に併せて示すように、表示装置４３は、発光表示デバイス１２側に配置された第１実施形態と同様の凸レンズ１４と、車室４側に配置された表示部材としてのマジックミラー４５（ミラーガラス）とから構成される。また、埃などの進入を防止するために、筐体５の開口部５ｏには透光性の保護シート４６が設けられている。マジックミラー４５は、入射する光の一部を反射させ、一部を透過させるように、透明板４５ｃの一方の面（ここでは車室側の面）にアルミニウムや銀、錫などからなる反射薄膜４５ｄを蒸着などにより積層させたものであり、ここでは入射光を１対１の割合で透過と反射に分けるハーフミラーとされている。そして、マジックミラー４５は、車室４側の表示面４５ｂが筐体５の後壁に向くように、発光表示デバイス１２や凸レンズ１４よりも後下がりに傾斜して配置されている。そのため、凸レンズ１４を透過して発光表示デバイス１２に対して垂直に投射される平行光束からなる表示光６は、一部（約半分）がマジックミラー４５に反射して筐体５の前壁へ投射され、一部（約半分）がマジックミラー４５を透過してフロントガラス２へ投射されることとなる。
【００３８】
そして、マジックミラー４５は、車室側の表示面４５ｂがフロントガラス２を介して車室４内に入射する太陽光などの外光７を筐体５内に反射させる角度に設定されている。なお、この角度は上記第１実施形態と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。そのため、フロントガラス２を介して車室４内に入射する外光７は、その一部（約半分）がマジックミラー４５に反射して筐体５の後壁へ投射され、その一部（約半分）がマジックミラー４５を透過して凸レンズ１４へ投射される。なお、凸レンズ１４へ投射された外光７の大部分は、凸レンズ１４を透過して発光表示デバイス１２へ投射され、発光表示デバイス１２に吸収される。一方、凸レンズ１４へ投射された外光７のごく一部は凸レンズ１４の凸面に反射するが、この反射光７ｂは、その約半分が再度マジックミラー４５に反射して筐体５の前壁へ投射され、マジックミラー４５を透過する反射光７ｂの一部も、凸レンズ１４の凸面によって拡散状態で投射されるため光束密度が低下する。そのため、ヘッドアップディスプレイ装置１０がフロントガラス２に映り込むことは殆どない。
【００３９】
なお、本実施形態では、表示部材としてマジックミラー４５を用いているが、マジックミラー４５の代わりに入射光の一部を透過させるとともに一部を吸収する平板状のスモークフィルム（図示省略）を用いても同様の効果を得ることができる。表示部材としてスモークフィルムを用いた場合、凸レンズ１４を透過して発光表示デバイス１２に対して垂直に投射される平行光束からなる表示光６は、一部がスモークフィルムに吸収され、一部がスモークフィルムを透過してフロントガラス２へ投射されることとなる。一方、フロントガラス２を介して車室４内に入射する外光７は、一部がスモークフィルムの車室側の表示面に反射して筐体５の後壁へ投射され、一部がスモークフィルムに吸収され、一部がスモークフィルムを透過して凸レンズ１４へ投射される。したがって、凸レンズ１４へ投射される外光７が凸レンズ１４の凸面に拡散状態で反射した後にスモークフィルムを再度透過する光量は微量であり、ヘッドアップディスプレイ装置４０がフロントガラス２に映り込むことは殆どない。
【００４０】
≪第３実施形態≫
次に、図１０〜図１２を参照しながら第３実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置５０について説明する。図１０に示すように、ダッシュボードパネル３の筐体取付孔３ａに嵌合された筐体５は、その軸線５ａＸが略水平に配置され、後端に底壁を有するとともに筐体取付孔３ａと重なる円筒面部分に開口部５ｏを有する筒状部５ａと、筒状部５ａの前端縁とダッシュボードパネル３とを接続すべく、筒状部５ａの前端開口を覆うように形成された前壁部５ｃとを有し、筒状部５ａの内部にヘッドアップディスプレイ装置５０が収容されている。
【００４１】
ヘッドアップディスプレイ装置５０は、筐体５の筒状部５ａの底部にその軸線５ａＸと直交する向きに設けられ、ＬＥＤ１１を備えた発光表示デバイス１２と、筐体５の筒状部５ａ内において発光表示デバイス１２の前方に設けられ、ＬＥＤ１１から照射された表示光６をフロントガラス２に投射することで虚像を表示する表示装置５３とを備えている。
【００４２】
図１１に併せて示すように、表示装置５３は、筒状部５ａ内の発光表示デバイス１２側に配置された第１実施形態と同様の凸レンズ１４と、筐体５の開口部５ｏ近傍、すなわち表示光６の経路における最も車室４側に配置され、凸レンズ１４を透過して発光表示デバイス１２に対して垂直に投射される平行光束を上方（フロントガラス２側）へ鏡面反射させる表示部材としての鏡５５とから構成される。なお、鏡５５は、アルミニウムなどの反射率の高い金属製の平板の一面を鏡面加工して表面鏡としたものであり、車室４側の面すなわち凸レンズ１４側の面が、表示光６を反射させてフロントガラス２に投射する表示面５５ｂを構成する。そして、鏡５５は、表示面５５ｂが上向きとなるように傾斜配置されている。
【００４３】
このように構成されたことにより、ヘッドアップディスプレイ装置５０は、ＬＥＤ１１から照射された表示光６を、凸レンズ１４によって筒状部５ａの軸線５ａＸと平行な光束とした後、鏡５５によって上向きに反射させて筐体５の開口部５ｏを介してフロントガラス２側へ投射し、フロントガラス２に反射した表示光６を虚像としてドライバに表示する。
【００４４】
そして、ヘッドアップディスプレイ装置５０は、鏡５５の車室側の表示面５５ｂがフロントガラス２を介して車室４内に入射する太陽光などの外光７を筐体５内に反射させる角度に設定されている。なお、この角度は第１実施形態と同様である。すなわち、図１２に示すように、外光７がフロントガラス２の最上部の点Ｐ１を通って表示部材（鏡５５）における入射し得る最上部の点Ｐ２に向けて入射する場合において、入射光７ａと鏡５５の車室側の表示面５５ｂとのなす角度をαとし、点Ｐ２と筐体５の最上部の点Ｐ３とを結んだ線と入射光７ａとのなす角度をβとしたときに、角度αが９０＋β／２度以上となるように表示面５５ｂの角度が設定される（図４（Ｃ）参照）。これにより、反射光７ｂが筐体５の内部に投射されることとなり、反射光７ｂがドライバの視界に入ったりフロントガラス２に映り込んだりすることが防止される。
【００４５】
次に、図１３，図１４を参照して、第３実施形態の変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置６０，７０について説明する。
【００４６】
＜第１変形例＞
まず、図１３に示すように、第１変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置６０では、表示装置６３を構成する表示部材としての鏡６５は、凸レンズ１４を通過した平行光束に対して略垂直すなわち略鉛直に立設されており、車室４側の表示面６５ｂが、凸レンズ１４からの平行光束を上方に反射させるべく、水平線によって鉛直方向に複数に分割されてそれぞれ互いに平行且つ上向きに傾斜した複数の傾斜面によって構成されている。そして、鏡６５の表示面６５ｂは、すべての傾斜面がα≧９０＋β／２を満たす同一角度に設定されている。このような構成とされたことにより、本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置６０は、表示光６をフロントガラス２に向けて反射させるとともに、外光７を筐体５内に反射させることができる。また、鏡６５を上記第３実施形態に比べてより鉛直に立設可能となることにより、ヘッドアップディスプレイ装置６０の小型化が可能になっている。
【００４７】
＜第２変形例＞
一方、図１４に示すように、第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置７０では、表示装置７３を構成する表示部材としての鏡７５が、ガラスやポリエステルフィルムなどからなる透明板７５ｃと、透明板７５ｃにおける車室４と反対側の平面にアルミニウムや銀などの反射率の高い金属を蒸着などによって積層させた反射層７５ｄとにより構成される裏面鏡とされている。そのため、凸レンズ１４を通過した平行光束は、透明板７５ｃを透過して反射層７５ｄの透明板７５ｃ側の面７５ａに反射した後、透明板７５ｃを再度透過してフロントガラス２へ投射される。つまり、本変形例では、鏡７５を構成する透明板７５ｃの車室４側の面が、表示光６の経路における最も車室４側に設けられ、表示光６を透過させてフロントガラス２に投射する表示面７５ｂを構成する。
【００４８】
さらに、鏡７５は、表示面７５ｂが凸レンズ１４からの平行光束を上方に反射させるべく、水平線によって鉛直方向に複数に分割されてそれぞれ互いに平行且つ下向きに傾斜した複数の傾斜面によって構成されている。そのため、凸レンズ１４を通過した平行光束は、表示面７５ｂで上方向へ屈折した後に反射層７５ｄの面７５ａに鏡面反射し、表示面７５ｂで再度上方向へ屈性してフロントガラス２へ投射される。つまり、鏡７５の透明板７５ｃが屈折手段を構成している。そして、鏡７５の表示面７５ｂは、すべての傾斜面がα≧９０＋β／２を満たす同一角度に設定されている。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置７０は、鏡７５で表示光６をフロントガラス２へ向けて投射しつつ、フロントガラス２から入射した外光７の筐体５外への反射を防止することができる。また、鏡７５が凸レンズ１４からの平行光束に対して略垂直に立設されたことにより、ヘッドアップディスプレイ装置７０の小型化が可能になっている。
【００４９】
なお、第３実施形態においても、鏡５５，６５，７５の表示面５５ｂ，６５ｂ，７５ｂに低反射処理を施すことにより、鏡５５，６５，７５の反射率を低下させて筐体５内に投射される反射光７ｂの光量を低減できることは、上記第１実施形態と同様である。また、図示は省略するが、第３実施形態においては、第１実施形態の第２変形例のように保護フィルム３６を設ける場合、表示装置５３，６３，７３の最も車室４側に保護フィルム３６を設けて表示部材を構成させるのではなく、凸レンズ１４と鏡５５，６５，７５の間、すなわち表示装置５３，６３，７３の中間位置に保護フィルム３６を設けることにより、表示部材を構成する鏡５５，６５，７５の反射および保護フィルム３６の反射によってフロントガラス２への映り込みが生じるのを防止しつつ、発光表示デバイス１２および凸レンズ１４に埃や塵が付着することを防止できる。或いは、筐体５の開口部５ｏに保護シート８８を設けて埃などの進入を防止してもよく、このような形態としても装置の大型化を招くことはない。
【００５０】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記各実施形態では、発光表示デバイス１２は、光源としてＬＥＤ１１を備え、ＬＥＤ１１による表示光６を照射しているが、発光源を備えたものであれば、ＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display：蛍光表示管）や、液晶ディスプレイ、その他の光源を備えた発光デバイスであってもよい。また、上記各実施形態では、追突警報装置としてヘッドアップディスプレイ装置が利用されているが、ヘッドアップディスプレイ装置は、追突警報装置に限ることなく、必要な情報をドライバや乗員に提供する各種情報表示装置として利用可能である。この他、各部材や部品の具体的構成や配置など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５１】
２ フロントガラス（ウインドシールドガラス）
４ 車室
５ 筐体
６ 表示光
７ 外光
７ａ 入射光
７ｂ 反射光
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０ ヘッドアップディスプレイ装置
１２ 発光表示デバイス
１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３ 表示装置
１５ プリズムレンズ（表示部材，屈折手段）
１５ｂ 表示面
２５ 複合レンズ（表示部材，屈折手段）
２５ｂ 表示面
３５ 複合レンズ（屈折手段）
３６ 保護レンズ（表示部材）
３６ｂ 表示面
４５ マジックミラー（表示部材）
４５ｂ 表示面
５５，６５，７５ 鏡（表示部材）
５５ｂ，６５ｂ，７５ｂ表示面
７５ｃ 透明板（屈折手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室に開口するように凹設された筐体内に設置され、発光表示デバイスから照射された表示光を表示部材を介してウインドシールドガラスに投射して虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示部材が、前記車室側に設けられて前記発光表示デバイスから照射された表示光を前記ウインドシールドガラスに投射する表示面を備え、
前記表示面が、前記ウインドシールドガラスを介して車室内に入射する外光を前記筐体内に反射させる角度に設定され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。
【請求項２】
前記虚像を前記ウインドシールドガラスの所望の位置に表示すべく、前記発光表示デバイスから照射された表示光を屈折させる光屈折手段を備えたことを特徴とする、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。
【請求項３】
前記表示部材の前記表示面における少なくとも前記外光が入射する部分が低反射処理されたことを特徴とする、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。
【請求項４】
前記筐体の内側表面における前記表示面に反射した外光を受ける部分が低反射処理されたことを特徴とする、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。
【請求項１】
車室に開口するように凹設された筐体内に設置され、発光表示デバイスから照射された表示光を表示部材を介してウインドシールドガラスに投射して虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示部材が、前記車室側に設けられて前記発光表示デバイスから照射された表示光を前記ウインドシールドガラスに投射する表示面を備え、
前記表示面が、前記ウインドシールドガラスを介して車室内に入射する外光を前記筐体内に反射させる角度に設定され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。
【請求項２】
前記虚像を前記ウインドシールドガラスの所望の位置に表示すべく、前記発光表示デバイスから照射された表示光を屈折させる光屈折手段を備えたことを特徴とする、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。
【請求項３】
前記表示部材の前記表示面における少なくとも前記外光が入射する部分が低反射処理されたことを特徴とする、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。
【請求項４】
前記筐体の内側表面における前記表示面に反射した外光を受ける部分が低反射処理されたことを特徴とする、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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２４８３１７（Ｐ２０１１−２４８３１７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３７３５７（Ｐ２０１０−１３７３５７）
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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