車両用ヘッドアップディスプレイ装置
【課題】 コストアップを避けながら虚像の輝度低下を抑制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】 出射光Ｌ２を発する発光体７２を少なくとも有する発光ユニット７０と、表示光Ｌ１を発する液晶表示器２０と、表示光Ｌ１を反射させる凹面鏡４１と、発光ユニット７０と液晶表示器２０と凹面鏡４１とを収容するハウジング８０とを備え、発光体７２から発せられる出射光Ｌ２並びに凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌ１は透光性カバー８５を通じてフロントガラス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、発光ユニット７０は、透光性カバー８５を挟んでフロントガラス１３と向かい合うようにハウジング８０の内部に配設されている。
【解決手段】 出射光Ｌ２を発する発光体７２を少なくとも有する発光ユニット７０と、表示光Ｌ１を発する液晶表示器２０と、表示光Ｌ１を反射させる凹面鏡４１と、発光ユニット７０と液晶表示器２０と凹面鏡４１とを収容するハウジング８０とを備え、発光体７２から発せられる出射光Ｌ２並びに凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌ１は透光性カバー８５を通じてフロントガラス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、発光ユニット７０は、透光性カバー８５を挟んでフロントガラス１３と向かい合うようにハウジング８０の内部に配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光体から発せられる出射光を投影部材である車両のフロントガラスに照射し、この照射によって得られた虚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。
【背景技術】
【０００２】
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に記載されているものが知られている。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、車両の走行に係る走行情報等を表示光として発する液晶表示器（表示器）と、この液晶表示器と隣接するように配設されるＬＥＤからなる発光体（発光装置）と、発光体を実装するための配線パターンが形成されたプリント配線板と、液晶表示器が発する表示光と発光体から発せられる出射光（照明光）とを反射させる反射ミラー（反射部材）と、液晶表示器と発光体とプリント配線板と反射ミラーとを収容するユニットケース（ハウジング）とを備え、このユニットケースの上端側には反射ミラーによって反射された前述した表示光並びに出射光が透過する透光部が形成され、ユニットケースの下端側には液晶表示器と発光体の実装されたプリント配線板とが配置されている。
【０００３】
そして、上述のように構成された車両用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、反射ミラーによって反射された液晶表示器からの表示光と発光体からの出射光とがユニットケースに設けられた透光部を通じ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虚像をフロントガラス越しに運転者（車両の利用者）に視認させる構成となっている。
【０００４】
なお、この場合、車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、液晶表示器を表示動作させるとともに発光体を点灯動作させるマイクロコンピュータからなる制御手段がプリント配線板に実装されており、かかる制御手段は、例えば燃料残量が僅かであることを示す状態信号を受信したとき、液晶表示器に走行情報（車速表示）に加えて「ＣＨＥＣＫ」なる文字をも表示させるべく液晶表示器を表示動作させると同時に、後述する円形状の警告表示を前記虚像の一部として表示させるべく発光体を点灯動作させる。
【０００５】
そして、車速表示光と「ＣＨＥＣＫ」なる文字表示光とが液晶表示器から発せられると同時に発光体が点灯し、車速表示光と文字表示光と発光体から発せられる出射光は、反射ミラー、ユニットケースの透光部並びにフロントガラスを通じて運転者側へと反射され、これにより運転者は、車速表示と「ＣＨＥＣＫ」なる文字表示と円形状の警告表示とでなる虚像を風景と重畳させて観察することができる。この虚像の一部として表示される前記警告表示は、「ＣＨＥＣＫ」なる文字表示が表示されていることを運転者に対し確実に報知するために表示されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１８４４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の場合、ＬＥＤからなる発光体の実装されたプリント配線板がユニットケースの下端側に配置され、発光体から発せられる出射光は、反射ミラーを通じてユニットケースの上端側に位置する透光部、フロントガラスを経て運転者の方向へと反射され、運転者は、この反射によって得られた円形の警告表示からなる虚像を視認することができる。
【０００８】
しかしながら、上述のように出射光を反射ミラーにて反射させる構成では、反射ミラーによって反射された後の出射光の発光効率が低下することに起因して、運転者が視認する円形の警告表示からなる虚像の輝度が低下する虞がある。
【０００９】
そこで、この虚像の輝度低下を防止するためには、発光体として高輝度型ＬＥＤを採用すればよいが、発光体として高輝度型ＬＥＤを採用すると、高輝度型ＬＥＤから発せられる熱をユニットケース外部に逃がすための専用の放熱部材が別途、必要となるため、部品費や組付費が嵩み、コストアップになるという問題点がある。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、コストアップを避けながら虚像の輝度低下を抑制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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、出射光を発する発光体を少なくとも有する発光装置と、表示光を発する表示器と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記発光装置と前記表示器と前記反射部材とを収容するハウジングとを備え、前記発光体から発せられる前記出射光並びに前記反射部材によって反射された前記表示光は前記ハウジングに形成された透光部を通じて所定の投影部材に照射され、この照射によって得られた虚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、前記発光装置は、前記透光部を挟んで前記投影部材と向かい合うように前記ハウジングの内部に配設されてなることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記発光体は、その発光面が前記透光部側を向くように、所定の固定手段を用いて前記反射部材に固定されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、初期の目的を達成でき、コストアップを避けながら虚像の輝度低下を抑制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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による車両用ヘッドアップディスプレイ装置の概略図。
【図２】同実施形態による表示装置と投影部材を示す断面図。
【図３】図２において第２反射器及び発光装置を拡大した拡大断面図。
【図４】同実施形態による車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態による投影部材の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜図５に基づいて、本発明を車両用の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。
【００１５】
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装置１２が投射（照射）する照射光Ｌを所定の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に備えられる後述する液晶表示器から発せられる表示光Ｌ１並びに表示装置１２に備えられる後述する発光体から発せられる出射光Ｌ２とでなる照射光Ｌをフロントガラス１３（前記投影部材）に照射し、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、虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。
【００１６】
表示装置１２は、図２に示すように液晶表示器（表示器）２０と、第１反射器３０と、第２反射器４０と、プリント配線板５０と、覆い部材６０と、発光ユニット（発光装置）７０と、ハウジング８０とから主に構成されている。
【００１７】
液晶表示器２０は、配線基板２１に実装されたＬＥＤからなる光源２２と、この光源２２からの照明光を透過して表示光Ｌ１を形成するように光源２２の前方側（真上）に位置するＴＦＴ型の液晶表示素子（表示素子）２３と、配線基板２１と光源２２と液晶表示素子２３とを収納する合成樹脂からなる筐体（図示せず）とから主に構成される。このことは、液晶表示素子２３の背後（直下）に光源２２が配設され、液晶表示素子２３は、光源２２から発せられる光により、所定情報（後述する表示すべき情報）を表示することを意味している。
【００１８】
なお、前記筐体には、液晶表示素子２３の表示領域（図示せず）を臨ませるための窓部が形成されている。そして、液晶表示素子２３から発せられる表示光Ｌ１は、前記窓部を通過して第１反射器３０側に導かれる構成となっている。
【００１９】
このように構成された液晶表示器２０は、表示光Ｌ１の出射側の面が第１反射器３０に備えられる後述するコールドミラーに対向するようにしてハウジング８０内に設けられ、表示光Ｌ１の光軸が前記コールドミラーに交わるような位置や向きにて固定保持される。
【００２０】
また液晶表示素子２３は、後述する液晶駆動回路によって表示すべき情報（例えば車速）を、数値等で発光表示する。液晶表示器２０は、可視波長域の光からなる表示光Ｌ１を出力するもので、例えば赤色光（主に発光波長域６１０〜６４０ｎｍ）を発する光源２２を適用することができる。なお、前記表示すべき情報は、車速に限らず、エンジン回転数等のあらゆる表示形態を採用できることは言うまでもない。
【００２１】
第１反射器３０は、コールドミラー３１と、このコールドミラー３１を所定の取付手段を用いて取付固定するための取付部材３２とを有している。
【００２２】
コールドミラー３１は、略矩形状のガラス基板３１ａと、このガラス基板３１ａの片面（第２反射器４０の後述する凹面鏡と向かい合う面）に形成された第１の反射層３１ｂとからなり、かかる第１の反射層３１ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、蒸着等の方法で形成されている。またコールドミラー３１は、液晶表示器２０（液晶表示素子２３）から発せられる表示光Ｌ１を、第２反射器４０（前記凹面鏡）側へ反射させるような位置に傾斜状態にて配設される。
【００２３】
なお、コールドミラー３１は、液晶表示器２０の発光波長域を含む可視波長域（４５０〜７５０ｎｍ）の光を高い反射率（例えば８０％以上）で反射し、前記可視波長域以外の光を低い反射率で反射するものである。この場合、コールドミラー３１は、前記可視波長域以外の特に赤外波長域の光（赤外線あるいは太陽光の熱線）を低い反射率（例えば１５％以下）にて反射するものが適用される。なお、第１の反射層３１ｂにて反射されない光は、コールドミラー３１を透過するように構成される。
【００２４】
また本実施形態の場合、コールドミラー３１並びに液晶表示器２０は、ハウジング８０の後述する透光性カバーから直接、臨めない位置に配設され、前記太陽光等の外部からの光（外光）が直接、当たらない構造となっている。なお、取付部材３２は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、ハウジング８０に固定されている。
【００２５】
第２反射器４０は、図３に詳しく示すように凹面鏡（反射部材）４１、保持部材４２及びステッピングモータ４３を有している。凹面鏡４１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に第２の反射層４１ａを蒸着形成してなるものである。かかる凹面鏡４１は、その第２の反射層４１ａがコールドミラー３１並びに前記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。
【００２６】
また凹面鏡４１は、コールドミラー３１からの表示光Ｌ１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（照射）させるものである。このことは、凹面鏡４１が、コールドミラー３１によって反射された表示光Ｌ１を拡大し、この拡大された表示光Ｌ１を前記透光性カバーを通じてフロントガラス１３に照射することを意味している。
【００２７】
このように凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌ１は、前記透光性カバーを透過してフロントガラス１３（フロントガラス１３における運転者１４側の面）に照射され、虚像を表示してなる。これにより運転者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。
【００２８】
また、この場合、凹面鏡４１は、保持部材４２に両面粘着テープにより接着されている。保持部材４２は、合成樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、歯車部４２ａ及び軸部４２ｂが一体に形成されている。なお、保持部材４２の軸部４２ｂはハウジング８０に設けられた軸支部（図示しない）に軸支されているものとする。
【００２９】
ステッピングモータ４３の回転軸には歯車４３ａが取付けられており、この歯車４３ａは、保持部材４２の歯車部４２ａと噛合されている。凹面鏡４１は保持部材４２とともに回動可能な状態で支持されており、ステッピングモータ４３により凹面鏡４１を所定の回動軸線Ｒ（つまり、軸部４２ｂの軸方向に沿った軸線）を中心として回動させ、表示光Ｌ１のフロントガラス１３に対する投射方向（照射方向）を調整することができる。
【００３０】
運転者１４は、後述する操作手段である押ボタンスイッチを操作し表示光Ｌ１が運転者１４の目の位置に反射されるように（すなわち、虚像Ｖを視認できるように）凹面鏡４１の角度を調整する。この際、虚像Ｖは、前記押ボタンスイッチの操作に応じて、フロントガラス１３の水平方向とは直交する方向である鉛直方向（上下方向）に移動可能（位置調整可能）となる。なお、ここで言う前記鉛直方向とは、図１中、矢印Ｚ方向を意味している。
【００３１】
プリント配線板５０は、例えば所定の配線パターンが施された硬質回路基板からなり、配線基板２１や液晶表示素子２３、発光ユニット７０に備えられる後述する回路基板と導通接続され、適宜固定手段によりハウジング８０内に固定されてなる。
【００３２】
かかるプリント配線板５０には、配線基板２１に実装される光源２２の発光制御を行う後述する光源駆動回路、液晶表示素子２３を駆動する前記液晶駆動回路、ステッピングモータ４３の駆動制御を行う後述するモータ駆動回路、発光ユニット７０に備えられる前記発光体の発光制御を行う後述する発光体駆動回路、後述する制御手段等が搭載されてなる。
【００３３】
覆い部材６０は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、主に回路基板５０を覆うように回路基板５０の上方側に位置してなり、回路基板５０と同様に適宜固定手段によりハウジング８０に固定されてなる。
【００３４】
発光装置としての発光ユニット７０は、表示光Ｌ１の光路を妨げないように第２反射器４０の上方側に位置し、回路基板７１と、この回路基板７１上に実装される発光体７２と、この発光体７２の前方側（つまり発光体７２と前記透光性カバーとの間）に配置される半透過性の被覆部７３と、発光体７２と被覆部７３との間に位置するレンズ部材７４と、発光ユニット７０の外装ケースを構成するケース体７５とを有している（図３参照）。
【００３５】
回路基板７１は、所定の配線部が施された硬質回路基板からなり、前記配線部上に発光体７２が搭載（実装）されている。かかる回路基板７１は、ケース体７５の下端側開口を塞ぐようにケース体７５内に配設されている。
【００３６】
発光体７２は、例えば赤色光を発するチップ型発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、レンズ部材７４に照明光（前述した出射光Ｌ２）を供給する発光体である。なお、本例の場合、発光体７２は回路基板７１上に１個実装されているが、例えば発光体７２を回路基板７１上に複数個実装してもよい。
【００３７】
被覆部７３は、暗色系のスモーク色調を有する半透明の合成樹脂板（もしくはガラス板）からなり、前記下端側開口とは反対側に位置するケース体７５の上端側開口を塞ぐようにケース体７５内に配設されている。
【００３８】
レンズ部材７４は、透光性合成樹脂からなり、適宜固定手段を用いてケース体７５に固定され、背面側（発光体７２側）が平坦面であるとともに前記背面側とは反対側に位置する前面側（被覆部７３側）が凸面である凸レンズ（平凸レンズ）形状となっている。かかるレンズ部材７４は、発光体７２から出射される出射光Ｌ２を集光させる集光部材としての機能を有している。つまり、レンズ部材７４は、出射光Ｌ２に対し所望の屈折を与え、略平行光束化された平行出射光を被覆部７３側に向けて出射するようになっている。
【００３９】
なお、レンズ部材７４と被覆部７３との間に、必要に応じて拡散シートからなる拡散部材（図示せず）を配置してもよい。かかる拡散部材は、外光が前記透光性カバー及び被覆部７３を通じてケース体７５内に入射した際に、外光を拡散（乱反射）させる機能を有しており、これによりケース体７５内に収容されている回路基板７１や発光体７２等の内機部品が照らされない構成となる。従って、外光による内機部品のフロントガラス１３への映り込みが防止され、虚像Ｖの表示品位の低下を抑制することができるというメリットがある。
【００４０】
ケース体７５は、例えば白色の合成樹脂からなり、略枠形状に形成され、その内部に発光体７２が実装された回路基板７１や被覆部７３、レンズ部材７４が収納されている。なお、７５ａは、保持部材４２の背面に沿うようにケース体７５に一体形成された鍔部であり、この鍔部７５ａは、図３中、右方側となるケース体７５の下端側外壁面から保持部材４２の背面に沿うように突出形成されている。
【００４１】
また、鍔部７５ａには固定手段であるネジＳが貫通するネジ孔７５ｂが設けられるとともに、鍔部７５ａに対応する保持部材４２箇所にはネジ孔７５ｂに連通する凹部形状からなるネジ螺合部４２ｃが設けられている。
【００４２】
そして、ケース体７５（発光ユニット７０）を保持部材４２（第２反射器４０）に固定するには、被覆部７３と透光性カバー８５とが向かい合うようにネジ孔７５ｂとネジ螺合部４２ｃとを位置合わせした後、ネジＳのネジ部をネジ孔７５ｂに貫通させるとともにネジ孔７５ｂを貫通してなる前記ネジ部の所要部をネジ螺合部４２ｃに螺合させればよい。なお、本例の場合、ネジ孔７５ｂは鍔部７５ａに２箇所形成され、ネジ螺合部４２ｃはこの２つのネジ孔７５ｂにそれぞれ対応するように２箇所形成されている。
【００４３】
そして、このように発光体７２を含む発光ユニット７０がネジＳを用いて保持部材４２（保持部材４２に接着されている凹面鏡４１）に固定されている状態にあっては、発光体７２は、その発光面７２ａがレンズ部材７４側（前記透光性カバー側）を向くように位置している構成となる。
【００４４】
ハウジング８０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、ともに断面略凹部形状からなる上ケース８１と下ケース８２とを備え、上ケース８１と下ケース８２とで形成される内部空間である空間部８３において、液晶表示器２０や各反射器３０、４０、プリント配線板５０、覆い部材６０、発光ユニット７０を収納するものである。
【００４５】
上ケース８１には、凹面鏡４１の配設位置の上部（車両１０のフロントガラス１３側）が開口する開口窓部８４が形成されており、この開口窓部８４には、開口窓部８４を塞ぐように透光部である透光性カバー８５が配設されてなる。透光性カバー８５は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、凹面鏡４１で反射された表示光Ｌ１並びに発光ユニット７０から出射される出射光Ｌ２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。
【００４６】
また、８６は、透光性カバー８５の表面に部分的に形成された黒色印刷層からなる遮光層（遮光部）であり、このように透光性カバー８５の表面に部分的に遮光層８６を設けたことで、透光性カバー８５には、遮光層８６の抜き印刷部分（抜き部）となる第１の透光エリア８５ａ及び第２の透光エリア８５ｂが形成されることになる。そして、凹面鏡４１で反射された表示光Ｌ１は第１の透光エリア８５ａを透過（通過）し、発光ユニット７０から出射される出射光Ｌ２は第２の透光エリア８５ｂを透過（通過）する構成となっている。なお、遮光層８６は、透光性カバー８５の表面ではなく、透光性カバー８５の裏面に形成してもよい。
【００４７】
ここで、発光ユニット７０と透光性カバー８５とフロントガラス１３との三者の位置関係に着目すると、透光性カバー８５は、フロントガラス１３とハウジング８０内に配設される発光ユニット７０の双方に向かい合うように配設される構成となっている（図２参照）。つまり、このことは、発光ユニット７０が、透光性カバー８５を挟んでフロントガラス１３と対向する（向かい合う）ようにハウジング８０の内部に配設されていることを意味している。
【００４８】
従って、凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌ１は、凹面鏡４１と対向している第１の透光エリア８５ａを通じて（透過して）フロントガラス１３に照射されるとともに、発光ユニット７０から出射される出射光Ｌ２は、発光ユニット７０と対向している第２の透光エリア８５ｂを通じて（透過して）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。なお、運転者１４が視認する虚像Ｖは、表示光Ｌ１が運転者１４側へと反射されることにより表示される後述する第１の虚像と、出射光Ｌ２が運転者１４側へと反射されることにより表示される後述する第２の虚像とからなる。
【００４９】
以上の各部により、表示装置１２が構成されている。次に、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を図４を用いて説明する。図４中、９１は車速検出手段、９２は操作手段、９３は制御手段、９４は光源駆動回路、９５は液晶駆動回路、９６はモータ駆動回路、９７は発光体駆動回路、２２は光源、２３は液晶表示素子、４３はステッピングモータ、７２は発光体である。
【００５０】
車速検出手段６１は、車両１０の速度を検出するための車速センサからなり、車両の運転状態に応じた車速検出信号を検出し制御手段９３に出力するものである。
【００５１】
操作手段９２は、前記押ボタンスイッチ等からなり、ステッピングモータ４３を駆動させ凹面鏡４１の角度位置を調整するための操作データを制御手段９３に出力するものである。
【００５２】
制御手段９３は、処理動作のプログラムが記憶されたＲＯＭや演算値を一時的に記憶するＲＡＭ、前記プログラムを実行するためのＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータからなり、プリント配線板５０に実装されている。
【００５３】
かかる制御手段９３は、車速検出手段９１からの前記車速検出信号や、操作手段９２から入力した前記操作データに基づいて、液晶表示素子２３と光源２２とステッピングモータ４３と発光体７２の動作を制御する制御信号を出力する。制御手段９３の出力する制御信号は、液晶表示素子２３と光源２２とステッピングモータ４３と発光体７２に対応する個々のドライバ類（駆動回路）に入力され、これらドライバ類は、その信号入力に応じて液晶表示素子２３、光源２２、ステッピングモータ４３、発光体７２を動作させる。
【００５４】
そして、制御手段９３は、車両１０が走行状態となると、前記車速検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、液晶表示素子２３に車速を表示させるべく液晶駆動回路９５に第１の指令信号を出力するとともに光源２２を点灯動作させるべく光源駆動回路９４に第２の指令信号を出力する。すると、この第１の指令信号を受けて液晶駆動回路９５が液晶表示素子２３を駆動するとともに第２の指令信号を受けて光源駆動回路９４が光源２２を点灯動作させ、これにより液晶表示器２０からは車速表示光からなる表示光Ｌ１が発せられる。
【００５５】
この液晶表示器２０から発せられる表示光Ｌ１は、第１反射器３０、第２反射器４０、第１の透光エリア８５ａを経て車両１０のフロントガラス１３に照射され、この照射によって得られた車速表示像（第１の虚像）Ｖ１を運転者１４が視認することになる（図５参照）。
【００５６】
ここで、制御手段９３は、液晶表示器２０から表示光Ｌ１が発せられている状態において、操作手段９２からの前記操作データを受信すると、凹面鏡４１を所定の設定位置に回動動作させるようにステッピングモータ４３を駆動・制御する出力信号を出力し、この出力信号を受信したモータ駆動回路６７がステッピングモータ４３を駆動させる信号を出力し、これによりステッピングモータ４３が駆動する。
【００５７】
すると、ステッピングモータ４３の駆動によって、ステッピングモータ４３の回転軸が回転駆動し、かかる回転駆動力は、前記回転軸に取り付けられた歯車４３ａ、歯車４３ａと噛合う保持部材４２の歯車部４２ａを通じて保持部材４２に伝達し、これにより保持部材４２が回動軸線Ｒを中心として回動動作する（つまり凹面鏡４１の傾斜角度が変化する）ことで、車速表示光である表示光Ｌ１のフロントガラス１３に対する投射方向を調整することができる。つまり、フロントガラス１３越しに表示される車速表示像Ｖ１を前記鉛直方向に沿うように上下移動させることができる。
【００５８】
また、制御手段９３は、車速検出手段９１からの前記車速検出信号に基づいて、発光体７２の動作を制御する制御信号を出力する。具体的には、発光体７２の点灯制御は、前記車速検出信号に基づいて以下の通り行われる。
【００５９】
すなわち、本例の場合、制御手段９３は、車両の運転状態に応じて入力される前記車速検出信号の値が所定の閾値（例えば時速１００キロメートル）を超えたときのみ、ＬＥＤである発光体７２を点灯動作させるべく制御信号を出力する。制御手段９３の出力する制御信号は、発光体７２を駆動する発光体駆動回路９７へと入力される。発光体駆動回路９７は、この制御信号を受けて発光体７２を駆動し、これにより発光体７２が点灯する。
【００６０】
そして、このように車速が時速１００キロメートルを超えて発光体７２が点灯すると、発光体７２から発せられる出射光Ｌ２は、レンズ部材７４を通過した後、前記平行出射光としてレンズ部材７４から出射される。かかる平行出射光（つまり発光体７２からの出射光Ｌ２）は、スモーク色調を有する半透過性の被覆部７３及び第２の透光エリア８５ｂを透過し、表示光Ｌ１の光路と重ならないようにフロントガラス１３側へと照射され、さらにフロントガラス１３にて運転者１４側に反射される。
【００６１】
運転者１４は、この反射によって得られた赤色発光像からなる警告表示像（第２の虚像）Ｖ２を車速表示像Ｖ１の下側に視認することができる（図５参照）。ここで、発光体７２からフロントガラス１３へと至る出射光Ｌ２の光路長は液晶表示器２０からフロントガラス１３へと至る表示光Ｌ１の光路長よりも短いため、運転者１４がフロントガラス１３を見た際に警告表示像Ｖ２は車速表示像Ｖ１よりも手前側にて視認（表示）される構成となる。
【００６２】
このように本発明では、ＬＥＤからなる発光体７２から発せられる出射光Ｌ２が、凹面鏡４１を介さずに、透光性カバー８５（第２の透光エリア８５ｂ）を経てフロントガラス１３にダイレクトに照射される構成となっているため、警告表示像Ｖ２の輝度低下を極力抑制することができ、発光体として従来は必要であった高輝度ＬＥＤは不要となる。
【００６３】
そして、このように高輝度ＬＥＤが不要となることに伴い、高輝度ＬＥＤから発せられる熱をハウジング外部に逃がすために従来は必要であった専用の放熱部材が不要となるため、コストアップを避けながら警告表示像Ｖ２の輝度低下を抑制することができる。また、本発明は、速度の出し過ぎを略円形の前記赤色発光像を利用して運転者１４に警告表示することで、運転者１４に対する注意喚起を促すことができるというメリットもある。
【００６４】
なお、発光ユニット７０から出射される出射光Ｌ２は、スモーク色調を有する半透過性の被覆部７３を通過するときにその輝度が減衰するが、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、警告の喚起を目的としているため、輝度が減衰しても、ぼやけた表示になるだけであって表示品位を損なうものではない。
【００６５】
以上のように本実施形態では、出射光Ｌ２を発する発光体７２を少なくとも有する発光ユニット７０と、表示光Ｌ１を発する液晶表示器２０と、表示光Ｌ１を反射させる凹面鏡４１と、発光ユニット７０と液晶表示器２０と凹面鏡４１とを収容するハウジング８０とを備え、発光体７２から発せられる出射光Ｌ２並びに凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌ１は透光性カバー８５を通じて車両１０のフロントガラス１３に照射され、この照射によって得られた虚像Ｖ（車速表示像Ｖ１及び警告表示像Ｖ２）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、発光ユニット７０は、透光性カバー８５を挟んでフロントガラス１３と向かい合うようにハウジング８０の内部に配設されているものである。
【００６６】
従って、ＬＥＤからなる発光体７２から発せられる出射光Ｌ２が、凹面鏡４１を介さずに透光性カバー８５（第２の透光エリア８５ｂ）を経てフロントガラス１３にダイレクトに照射される構成となることから、警告表示像Ｖ２の輝度低下を極力抑制することができ、発光体として従来は必要であった高輝度ＬＥＤは不要となる。しかも、このように高輝度ＬＥＤが不要となることに伴い、高輝度ＬＥＤから発せられる熱をハウジング外部に逃がすために従来は必要であった専用の放熱部材が不要となるため、コストアップを避けながら警告表示像Ｖ２の輝度低下を抑制することができる。
【００６７】
また本実施形態では、発光体７２は、その発光面７２ａが透光性カバー８５側を向くように、ネジＳを用いて保持部材４２（凹面鏡４１）に固定されていることにより、運転者１４が前記押ボタンスイッチ（操作手段９２）を操作して凹面鏡４１の傾斜角度が変化した場合であっても、車速表示像Ｖ１と警告表示像Ｖ２との相対的な位置関係が変わらない状態で両表示像Ｖ１、Ｖ２が前記鉛直方向に沿うように移動（上下移動）することから、表示品位の向上した車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
【００６８】
また本実施形態では、ケース体７５（発光ユニット７０）が保持部材４２（第２反射器４０）に固定されている例について説明したが、例えば発光ユニット７０に備えられるケース体７５を保持部材４２に固定せずに、ケース体７５とハウジング８０とを一体形成するような構成としてもよいし、あるいは発光ユニット７０（被覆部７３またはケース体７５）と透光性カバー８５とを適宜固定手段を用いて固定するような構成としてもよい。
【００６９】
また本実施形態では、発光体７２の点灯に伴い警告表示像Ｖ２を表示するものであったが、例えば発光体７２を点滅させることで、警告表示像Ｖ２を点滅表示させるようにしてもよい。このように警告表示像Ｖ２を点滅表示させることで、運転者１４に対する注意喚起力をより高めることができる。
【００７０】
また本実施形態では、車速が前記閾値を超えたときに発光体７２が点灯することに伴い警告表示像Ｖ２が表示され、運転者１４に対し注意を喚起する（警告を促す）例について説明したが、例えば燃料の残量が所定値以下となっているときや、自車両と前方を走行している他の車両との間の車間距離が所定距離以下となったときに警告表示像Ｖ２を表示（点滅表示）し、運転者１４に対し注意を喚起する（警告を促す）構成であってもよい。
【００７１】
また本実施形態では、レンズ部材７４を、背面側（発光体７２側）が平坦面であるとともに前面側（被覆部７３側）が凸面である平凸レンズ形状とした例について説明したが、例えば発光体７２側並びに被覆部７３側がともに凸面であるような両凸レンズ形状からなるレンズ部材７４を適用してもよい。
【００７２】
なお、本実施形態では、凹面鏡４１によって反射される表示光Ｌ１及び発光ユニット７０から発せられる出射光Ｌ２が、フロントガラス１３に照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Ｌ１及び出射光Ｌ２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し、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の投影部材に表示光Ｌ１及び出射光Ｌ２を照射する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１２ 表示装置
１３ フロントガラス（投影部材）
１４ 運転者（利用者）
２０ 液晶表示器（表示器）
３０ 第１反射器
３１ コールドミラー
４０ 第２反射器
４１ 凹面鏡（反射部材）
４２ 保持部材
５０ プリント配線板
６０ 覆い部材
７０ 発光ユニット（発光装置）
７１ 回路基板
７２ 発光体
７２ａ 発光面
７３ 被覆部
７４ レンズ部材
７５ ケース体
７５ａ 鍔部
８０ ハウジング
８５ 透光性カバー（透光部）
８５ａ 第１の透光エリア
８５ｂ 第２の透光エリア
８６ 遮光層（遮光部）
９１ 車速検出手段
９３ 制御手段
９４ 光源駆動回路
９５ 液晶駆動回路
９７ 発光体駆動回路
Ｌ 照射光
Ｌ１ 表示光
Ｌ２ 出射光
Ｓ ネジ（固定手段）
Ｖ 虚像
Ｖ１ 車速表示像（第１の虚像）
Ｖ２ 警告表示像（第２の虚像）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光体から発せられる出射光を投影部材である車両のフロントガラスに照射し、この照射によって得られた虚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。
【背景技術】
【０００２】
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に記載されているものが知られている。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、車両の走行に係る走行情報等を表示光として発する液晶表示器（表示器）と、この液晶表示器と隣接するように配設されるＬＥＤからなる発光体（発光装置）と、発光体を実装するための配線パターンが形成されたプリント配線板と、液晶表示器が発する表示光と発光体から発せられる出射光（照明光）とを反射させる反射ミラー（反射部材）と、液晶表示器と発光体とプリント配線板と反射ミラーとを収容するユニットケース（ハウジング）とを備え、このユニットケースの上端側には反射ミラーによって反射された前述した表示光並びに出射光が透過する透光部が形成され、ユニットケースの下端側には液晶表示器と発光体の実装されたプリント配線板とが配置されている。
【０００３】
そして、上述のように構成された車両用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、反射ミラーによって反射された液晶表示器からの表示光と発光体からの出射光とがユニットケースに設けられた透光部を通じ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虚像をフロントガラス越しに運転者（車両の利用者）に視認させる構成となっている。
【０００４】
なお、この場合、車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、液晶表示器を表示動作させるとともに発光体を点灯動作させるマイクロコンピュータからなる制御手段がプリント配線板に実装されており、かかる制御手段は、例えば燃料残量が僅かであることを示す状態信号を受信したとき、液晶表示器に走行情報（車速表示）に加えて「ＣＨＥＣＫ」なる文字をも表示させるべく液晶表示器を表示動作させると同時に、後述する円形状の警告表示を前記虚像の一部として表示させるべく発光体を点灯動作させる。
【０００５】
そして、車速表示光と「ＣＨＥＣＫ」なる文字表示光とが液晶表示器から発せられると同時に発光体が点灯し、車速表示光と文字表示光と発光体から発せられる出射光は、反射ミラー、ユニットケースの透光部並びにフロントガラスを通じて運転者側へと反射され、これにより運転者は、車速表示と「ＣＨＥＣＫ」なる文字表示と円形状の警告表示とでなる虚像を風景と重畳させて観察することができる。この虚像の一部として表示される前記警告表示は、「ＣＨＥＣＫ」なる文字表示が表示されていることを運転者に対し確実に報知するために表示されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１８４４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の場合、ＬＥＤからなる発光体の実装されたプリント配線板がユニットケースの下端側に配置され、発光体から発せられる出射光は、反射ミラーを通じてユニットケースの上端側に位置する透光部、フロントガラスを経て運転者の方向へと反射され、運転者は、この反射によって得られた円形の警告表示からなる虚像を視認することができる。
【０００８】
しかしながら、上述のように出射光を反射ミラーにて反射させる構成では、反射ミラーによって反射された後の出射光の発光効率が低下することに起因して、運転者が視認する円形の警告表示からなる虚像の輝度が低下する虞がある。
【０００９】
そこで、この虚像の輝度低下を防止するためには、発光体として高輝度型ＬＥＤを採用すればよいが、発光体として高輝度型ＬＥＤを採用すると、高輝度型ＬＥＤから発せられる熱をユニットケース外部に逃がすための専用の放熱部材が別途、必要となるため、部品費や組付費が嵩み、コストアップになるという問題点がある。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、コストアップを避けながら虚像の輝度低下を抑制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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、出射光を発する発光体を少なくとも有する発光装置と、表示光を発する表示器と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記発光装置と前記表示器と前記反射部材とを収容するハウジングとを備え、前記発光体から発せられる前記出射光並びに前記反射部材によって反射された前記表示光は前記ハウジングに形成された透光部を通じて所定の投影部材に照射され、この照射によって得られた虚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、前記発光装置は、前記透光部を挟んで前記投影部材と向かい合うように前記ハウジングの内部に配設されてなることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記発光体は、その発光面が前記透光部側を向くように、所定の固定手段を用いて前記反射部材に固定されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、初期の目的を達成でき、コストアップを避けながら虚像の輝度低下を抑制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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による車両用ヘッドアップディスプレイ装置の概略図。
【図２】同実施形態による表示装置と投影部材を示す断面図。
【図３】図２において第２反射器及び発光装置を拡大した拡大断面図。
【図４】同実施形態による車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態による投影部材の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜図５に基づいて、本発明を車両用の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。
【００１５】
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装置１２が投射（照射）する照射光Ｌを所定の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に備えられる後述する液晶表示器から発せられる表示光Ｌ１並びに表示装置１２に備えられる後述する発光体から発せられる出射光Ｌ２とでなる照射光Ｌをフロントガラス１３（前記投影部材）に照射し、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、虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。
【００１６】
表示装置１２は、図２に示すように液晶表示器（表示器）２０と、第１反射器３０と、第２反射器４０と、プリント配線板５０と、覆い部材６０と、発光ユニット（発光装置）７０と、ハウジング８０とから主に構成されている。
【００１７】
液晶表示器２０は、配線基板２１に実装されたＬＥＤからなる光源２２と、この光源２２からの照明光を透過して表示光Ｌ１を形成するように光源２２の前方側（真上）に位置するＴＦＴ型の液晶表示素子（表示素子）２３と、配線基板２１と光源２２と液晶表示素子２３とを収納する合成樹脂からなる筐体（図示せず）とから主に構成される。このことは、液晶表示素子２３の背後（直下）に光源２２が配設され、液晶表示素子２３は、光源２２から発せられる光により、所定情報（後述する表示すべき情報）を表示することを意味している。
【００１８】
なお、前記筐体には、液晶表示素子２３の表示領域（図示せず）を臨ませるための窓部が形成されている。そして、液晶表示素子２３から発せられる表示光Ｌ１は、前記窓部を通過して第１反射器３０側に導かれる構成となっている。
【００１９】
このように構成された液晶表示器２０は、表示光Ｌ１の出射側の面が第１反射器３０に備えられる後述するコールドミラーに対向するようにしてハウジング８０内に設けられ、表示光Ｌ１の光軸が前記コールドミラーに交わるような位置や向きにて固定保持される。
【００２０】
また液晶表示素子２３は、後述する液晶駆動回路によって表示すべき情報（例えば車速）を、数値等で発光表示する。液晶表示器２０は、可視波長域の光からなる表示光Ｌ１を出力するもので、例えば赤色光（主に発光波長域６１０〜６４０ｎｍ）を発する光源２２を適用することができる。なお、前記表示すべき情報は、車速に限らず、エンジン回転数等のあらゆる表示形態を採用できることは言うまでもない。
【００２１】
第１反射器３０は、コールドミラー３１と、このコールドミラー３１を所定の取付手段を用いて取付固定するための取付部材３２とを有している。
【００２２】
コールドミラー３１は、略矩形状のガラス基板３１ａと、このガラス基板３１ａの片面（第２反射器４０の後述する凹面鏡と向かい合う面）に形成された第１の反射層３１ｂとからなり、かかる第１の反射層３１ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、蒸着等の方法で形成されている。またコールドミラー３１は、液晶表示器２０（液晶表示素子２３）から発せられる表示光Ｌ１を、第２反射器４０（前記凹面鏡）側へ反射させるような位置に傾斜状態にて配設される。
【００２３】
なお、コールドミラー３１は、液晶表示器２０の発光波長域を含む可視波長域（４５０〜７５０ｎｍ）の光を高い反射率（例えば８０％以上）で反射し、前記可視波長域以外の光を低い反射率で反射するものである。この場合、コールドミラー３１は、前記可視波長域以外の特に赤外波長域の光（赤外線あるいは太陽光の熱線）を低い反射率（例えば１５％以下）にて反射するものが適用される。なお、第１の反射層３１ｂにて反射されない光は、コールドミラー３１を透過するように構成される。
【００２４】
また本実施形態の場合、コールドミラー３１並びに液晶表示器２０は、ハウジング８０の後述する透光性カバーから直接、臨めない位置に配設され、前記太陽光等の外部からの光（外光）が直接、当たらない構造となっている。なお、取付部材３２は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、ハウジング８０に固定されている。
【００２５】
第２反射器４０は、図３に詳しく示すように凹面鏡（反射部材）４１、保持部材４２及びステッピングモータ４３を有している。凹面鏡４１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に第２の反射層４１ａを蒸着形成してなるものである。かかる凹面鏡４１は、その第２の反射層４１ａがコールドミラー３１並びに前記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。
【００２６】
また凹面鏡４１は、コールドミラー３１からの表示光Ｌ１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（照射）させるものである。このことは、凹面鏡４１が、コールドミラー３１によって反射された表示光Ｌ１を拡大し、この拡大された表示光Ｌ１を前記透光性カバーを通じてフロントガラス１３に照射することを意味している。
【００２７】
このように凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌ１は、前記透光性カバーを透過してフロントガラス１３（フロントガラス１３における運転者１４側の面）に照射され、虚像を表示してなる。これにより運転者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。
【００２８】
また、この場合、凹面鏡４１は、保持部材４２に両面粘着テープにより接着されている。保持部材４２は、合成樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、歯車部４２ａ及び軸部４２ｂが一体に形成されている。なお、保持部材４２の軸部４２ｂはハウジング８０に設けられた軸支部（図示しない）に軸支されているものとする。
【００２９】
ステッピングモータ４３の回転軸には歯車４３ａが取付けられており、この歯車４３ａは、保持部材４２の歯車部４２ａと噛合されている。凹面鏡４１は保持部材４２とともに回動可能な状態で支持されており、ステッピングモータ４３により凹面鏡４１を所定の回動軸線Ｒ（つまり、軸部４２ｂの軸方向に沿った軸線）を中心として回動させ、表示光Ｌ１のフロントガラス１３に対する投射方向（照射方向）を調整することができる。
【００３０】
運転者１４は、後述する操作手段である押ボタンスイッチを操作し表示光Ｌ１が運転者１４の目の位置に反射されるように（すなわち、虚像Ｖを視認できるように）凹面鏡４１の角度を調整する。この際、虚像Ｖは、前記押ボタンスイッチの操作に応じて、フロントガラス１３の水平方向とは直交する方向である鉛直方向（上下方向）に移動可能（位置調整可能）となる。なお、ここで言う前記鉛直方向とは、図１中、矢印Ｚ方向を意味している。
【００３１】
プリント配線板５０は、例えば所定の配線パターンが施された硬質回路基板からなり、配線基板２１や液晶表示素子２３、発光ユニット７０に備えられる後述する回路基板と導通接続され、適宜固定手段によりハウジング８０内に固定されてなる。
【００３２】
かかるプリント配線板５０には、配線基板２１に実装される光源２２の発光制御を行う後述する光源駆動回路、液晶表示素子２３を駆動する前記液晶駆動回路、ステッピングモータ４３の駆動制御を行う後述するモータ駆動回路、発光ユニット７０に備えられる前記発光体の発光制御を行う後述する発光体駆動回路、後述する制御手段等が搭載されてなる。
【００３３】
覆い部材６０は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、主に回路基板５０を覆うように回路基板５０の上方側に位置してなり、回路基板５０と同様に適宜固定手段によりハウジング８０に固定されてなる。
【００３４】
発光装置としての発光ユニット７０は、表示光Ｌ１の光路を妨げないように第２反射器４０の上方側に位置し、回路基板７１と、この回路基板７１上に実装される発光体７２と、この発光体７２の前方側（つまり発光体７２と前記透光性カバーとの間）に配置される半透過性の被覆部７３と、発光体７２と被覆部７３との間に位置するレンズ部材７４と、発光ユニット７０の外装ケースを構成するケース体７５とを有している（図３参照）。
【００３５】
回路基板７１は、所定の配線部が施された硬質回路基板からなり、前記配線部上に発光体７２が搭載（実装）されている。かかる回路基板７１は、ケース体７５の下端側開口を塞ぐようにケース体７５内に配設されている。
【００３６】
発光体７２は、例えば赤色光を発するチップ型発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、レンズ部材７４に照明光（前述した出射光Ｌ２）を供給する発光体である。なお、本例の場合、発光体７２は回路基板７１上に１個実装されているが、例えば発光体７２を回路基板７１上に複数個実装してもよい。
【００３７】
被覆部７３は、暗色系のスモーク色調を有する半透明の合成樹脂板（もしくはガラス板）からなり、前記下端側開口とは反対側に位置するケース体７５の上端側開口を塞ぐようにケース体７５内に配設されている。
【００３８】
レンズ部材７４は、透光性合成樹脂からなり、適宜固定手段を用いてケース体７５に固定され、背面側（発光体７２側）が平坦面であるとともに前記背面側とは反対側に位置する前面側（被覆部７３側）が凸面である凸レンズ（平凸レンズ）形状となっている。かかるレンズ部材７４は、発光体７２から出射される出射光Ｌ２を集光させる集光部材としての機能を有している。つまり、レンズ部材７４は、出射光Ｌ２に対し所望の屈折を与え、略平行光束化された平行出射光を被覆部７３側に向けて出射するようになっている。
【００３９】
なお、レンズ部材７４と被覆部７３との間に、必要に応じて拡散シートからなる拡散部材（図示せず）を配置してもよい。かかる拡散部材は、外光が前記透光性カバー及び被覆部７３を通じてケース体７５内に入射した際に、外光を拡散（乱反射）させる機能を有しており、これによりケース体７５内に収容されている回路基板７１や発光体７２等の内機部品が照らされない構成となる。従って、外光による内機部品のフロントガラス１３への映り込みが防止され、虚像Ｖの表示品位の低下を抑制することができるというメリットがある。
【００４０】
ケース体７５は、例えば白色の合成樹脂からなり、略枠形状に形成され、その内部に発光体７２が実装された回路基板７１や被覆部７３、レンズ部材７４が収納されている。なお、７５ａは、保持部材４２の背面に沿うようにケース体７５に一体形成された鍔部であり、この鍔部７５ａは、図３中、右方側となるケース体７５の下端側外壁面から保持部材４２の背面に沿うように突出形成されている。
【００４１】
また、鍔部７５ａには固定手段であるネジＳが貫通するネジ孔７５ｂが設けられるとともに、鍔部７５ａに対応する保持部材４２箇所にはネジ孔７５ｂに連通する凹部形状からなるネジ螺合部４２ｃが設けられている。
【００４２】
そして、ケース体７５（発光ユニット７０）を保持部材４２（第２反射器４０）に固定するには、被覆部７３と透光性カバー８５とが向かい合うようにネジ孔７５ｂとネジ螺合部４２ｃとを位置合わせした後、ネジＳのネジ部をネジ孔７５ｂに貫通させるとともにネジ孔７５ｂを貫通してなる前記ネジ部の所要部をネジ螺合部４２ｃに螺合させればよい。なお、本例の場合、ネジ孔７５ｂは鍔部７５ａに２箇所形成され、ネジ螺合部４２ｃはこの２つのネジ孔７５ｂにそれぞれ対応するように２箇所形成されている。
【００４３】
そして、このように発光体７２を含む発光ユニット７０がネジＳを用いて保持部材４２（保持部材４２に接着されている凹面鏡４１）に固定されている状態にあっては、発光体７２は、その発光面７２ａがレンズ部材７４側（前記透光性カバー側）を向くように位置している構成となる。
【００４４】
ハウジング８０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、ともに断面略凹部形状からなる上ケース８１と下ケース８２とを備え、上ケース８１と下ケース８２とで形成される内部空間である空間部８３において、液晶表示器２０や各反射器３０、４０、プリント配線板５０、覆い部材６０、発光ユニット７０を収納するものである。
【００４５】
上ケース８１には、凹面鏡４１の配設位置の上部（車両１０のフロントガラス１３側）が開口する開口窓部８４が形成されており、この開口窓部８４には、開口窓部８４を塞ぐように透光部である透光性カバー８５が配設されてなる。透光性カバー８５は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、凹面鏡４１で反射された表示光Ｌ１並びに発光ユニット７０から出射される出射光Ｌ２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。
【００４６】
また、８６は、透光性カバー８５の表面に部分的に形成された黒色印刷層からなる遮光層（遮光部）であり、このように透光性カバー８５の表面に部分的に遮光層８６を設けたことで、透光性カバー８５には、遮光層８６の抜き印刷部分（抜き部）となる第１の透光エリア８５ａ及び第２の透光エリア８５ｂが形成されることになる。そして、凹面鏡４１で反射された表示光Ｌ１は第１の透光エリア８５ａを透過（通過）し、発光ユニット７０から出射される出射光Ｌ２は第２の透光エリア８５ｂを透過（通過）する構成となっている。なお、遮光層８６は、透光性カバー８５の表面ではなく、透光性カバー８５の裏面に形成してもよい。
【００４７】
ここで、発光ユニット７０と透光性カバー８５とフロントガラス１３との三者の位置関係に着目すると、透光性カバー８５は、フロントガラス１３とハウジング８０内に配設される発光ユニット７０の双方に向かい合うように配設される構成となっている（図２参照）。つまり、このことは、発光ユニット７０が、透光性カバー８５を挟んでフロントガラス１３と対向する（向かい合う）ようにハウジング８０の内部に配設されていることを意味している。
【００４８】
従って、凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌ１は、凹面鏡４１と対向している第１の透光エリア８５ａを通じて（透過して）フロントガラス１３に照射されるとともに、発光ユニット７０から出射される出射光Ｌ２は、発光ユニット７０と対向している第２の透光エリア８５ｂを通じて（透過して）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。なお、運転者１４が視認する虚像Ｖは、表示光Ｌ１が運転者１４側へと反射されることにより表示される後述する第１の虚像と、出射光Ｌ２が運転者１４側へと反射されることにより表示される後述する第２の虚像とからなる。
【００４９】
以上の各部により、表示装置１２が構成されている。次に、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を図４を用いて説明する。図４中、９１は車速検出手段、９２は操作手段、９３は制御手段、９４は光源駆動回路、９５は液晶駆動回路、９６はモータ駆動回路、９７は発光体駆動回路、２２は光源、２３は液晶表示素子、４３はステッピングモータ、７２は発光体である。
【００５０】
車速検出手段６１は、車両１０の速度を検出するための車速センサからなり、車両の運転状態に応じた車速検出信号を検出し制御手段９３に出力するものである。
【００５１】
操作手段９２は、前記押ボタンスイッチ等からなり、ステッピングモータ４３を駆動させ凹面鏡４１の角度位置を調整するための操作データを制御手段９３に出力するものである。
【００５２】
制御手段９３は、処理動作のプログラムが記憶されたＲＯＭや演算値を一時的に記憶するＲＡＭ、前記プログラムを実行するためのＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータからなり、プリント配線板５０に実装されている。
【００５３】
かかる制御手段９３は、車速検出手段９１からの前記車速検出信号や、操作手段９２から入力した前記操作データに基づいて、液晶表示素子２３と光源２２とステッピングモータ４３と発光体７２の動作を制御する制御信号を出力する。制御手段９３の出力する制御信号は、液晶表示素子２３と光源２２とステッピングモータ４３と発光体７２に対応する個々のドライバ類（駆動回路）に入力され、これらドライバ類は、その信号入力に応じて液晶表示素子２３、光源２２、ステッピングモータ４３、発光体７２を動作させる。
【００５４】
そして、制御手段９３は、車両１０が走行状態となると、前記車速検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、液晶表示素子２３に車速を表示させるべく液晶駆動回路９５に第１の指令信号を出力するとともに光源２２を点灯動作させるべく光源駆動回路９４に第２の指令信号を出力する。すると、この第１の指令信号を受けて液晶駆動回路９５が液晶表示素子２３を駆動するとともに第２の指令信号を受けて光源駆動回路９４が光源２２を点灯動作させ、これにより液晶表示器２０からは車速表示光からなる表示光Ｌ１が発せられる。
【００５５】
この液晶表示器２０から発せられる表示光Ｌ１は、第１反射器３０、第２反射器４０、第１の透光エリア８５ａを経て車両１０のフロントガラス１３に照射され、この照射によって得られた車速表示像（第１の虚像）Ｖ１を運転者１４が視認することになる（図５参照）。
【００５６】
ここで、制御手段９３は、液晶表示器２０から表示光Ｌ１が発せられている状態において、操作手段９２からの前記操作データを受信すると、凹面鏡４１を所定の設定位置に回動動作させるようにステッピングモータ４３を駆動・制御する出力信号を出力し、この出力信号を受信したモータ駆動回路６７がステッピングモータ４３を駆動させる信号を出力し、これによりステッピングモータ４３が駆動する。
【００５７】
すると、ステッピングモータ４３の駆動によって、ステッピングモータ４３の回転軸が回転駆動し、かかる回転駆動力は、前記回転軸に取り付けられた歯車４３ａ、歯車４３ａと噛合う保持部材４２の歯車部４２ａを通じて保持部材４２に伝達し、これにより保持部材４２が回動軸線Ｒを中心として回動動作する（つまり凹面鏡４１の傾斜角度が変化する）ことで、車速表示光である表示光Ｌ１のフロントガラス１３に対する投射方向を調整することができる。つまり、フロントガラス１３越しに表示される車速表示像Ｖ１を前記鉛直方向に沿うように上下移動させることができる。
【００５８】
また、制御手段９３は、車速検出手段９１からの前記車速検出信号に基づいて、発光体７２の動作を制御する制御信号を出力する。具体的には、発光体７２の点灯制御は、前記車速検出信号に基づいて以下の通り行われる。
【００５９】
すなわち、本例の場合、制御手段９３は、車両の運転状態に応じて入力される前記車速検出信号の値が所定の閾値（例えば時速１００キロメートル）を超えたときのみ、ＬＥＤである発光体７２を点灯動作させるべく制御信号を出力する。制御手段９３の出力する制御信号は、発光体７２を駆動する発光体駆動回路９７へと入力される。発光体駆動回路９７は、この制御信号を受けて発光体７２を駆動し、これにより発光体７２が点灯する。
【００６０】
そして、このように車速が時速１００キロメートルを超えて発光体７２が点灯すると、発光体７２から発せられる出射光Ｌ２は、レンズ部材７４を通過した後、前記平行出射光としてレンズ部材７４から出射される。かかる平行出射光（つまり発光体７２からの出射光Ｌ２）は、スモーク色調を有する半透過性の被覆部７３及び第２の透光エリア８５ｂを透過し、表示光Ｌ１の光路と重ならないようにフロントガラス１３側へと照射され、さらにフロントガラス１３にて運転者１４側に反射される。
【００６１】
運転者１４は、この反射によって得られた赤色発光像からなる警告表示像（第２の虚像）Ｖ２を車速表示像Ｖ１の下側に視認することができる（図５参照）。ここで、発光体７２からフロントガラス１３へと至る出射光Ｌ２の光路長は液晶表示器２０からフロントガラス１３へと至る表示光Ｌ１の光路長よりも短いため、運転者１４がフロントガラス１３を見た際に警告表示像Ｖ２は車速表示像Ｖ１よりも手前側にて視認（表示）される構成となる。
【００６２】
このように本発明では、ＬＥＤからなる発光体７２から発せられる出射光Ｌ２が、凹面鏡４１を介さずに、透光性カバー８５（第２の透光エリア８５ｂ）を経てフロントガラス１３にダイレクトに照射される構成となっているため、警告表示像Ｖ２の輝度低下を極力抑制することができ、発光体として従来は必要であった高輝度ＬＥＤは不要となる。
【００６３】
そして、このように高輝度ＬＥＤが不要となることに伴い、高輝度ＬＥＤから発せられる熱をハウジング外部に逃がすために従来は必要であった専用の放熱部材が不要となるため、コストアップを避けながら警告表示像Ｖ２の輝度低下を抑制することができる。また、本発明は、速度の出し過ぎを略円形の前記赤色発光像を利用して運転者１４に警告表示することで、運転者１４に対する注意喚起を促すことができるというメリットもある。
【００６４】
なお、発光ユニット７０から出射される出射光Ｌ２は、スモーク色調を有する半透過性の被覆部７３を通過するときにその輝度が減衰するが、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、警告の喚起を目的としているため、輝度が減衰しても、ぼやけた表示になるだけであって表示品位を損なうものではない。
【００６５】
以上のように本実施形態では、出射光Ｌ２を発する発光体７２を少なくとも有する発光ユニット７０と、表示光Ｌ１を発する液晶表示器２０と、表示光Ｌ１を反射させる凹面鏡４１と、発光ユニット７０と液晶表示器２０と凹面鏡４１とを収容するハウジング８０とを備え、発光体７２から発せられる出射光Ｌ２並びに凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌ１は透光性カバー８５を通じて車両１０のフロントガラス１３に照射され、この照射によって得られた虚像Ｖ（車速表示像Ｖ１及び警告表示像Ｖ２）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、発光ユニット７０は、透光性カバー８５を挟んでフロントガラス１３と向かい合うようにハウジング８０の内部に配設されているものである。
【００６６】
従って、ＬＥＤからなる発光体７２から発せられる出射光Ｌ２が、凹面鏡４１を介さずに透光性カバー８５（第２の透光エリア８５ｂ）を経てフロントガラス１３にダイレクトに照射される構成となることから、警告表示像Ｖ２の輝度低下を極力抑制することができ、発光体として従来は必要であった高輝度ＬＥＤは不要となる。しかも、このように高輝度ＬＥＤが不要となることに伴い、高輝度ＬＥＤから発せられる熱をハウジング外部に逃がすために従来は必要であった専用の放熱部材が不要となるため、コストアップを避けながら警告表示像Ｖ２の輝度低下を抑制することができる。
【００６７】
また本実施形態では、発光体７２は、その発光面７２ａが透光性カバー８５側を向くように、ネジＳを用いて保持部材４２（凹面鏡４１）に固定されていることにより、運転者１４が前記押ボタンスイッチ（操作手段９２）を操作して凹面鏡４１の傾斜角度が変化した場合であっても、車速表示像Ｖ１と警告表示像Ｖ２との相対的な位置関係が変わらない状態で両表示像Ｖ１、Ｖ２が前記鉛直方向に沿うように移動（上下移動）することから、表示品位の向上した車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
【００６８】
また本実施形態では、ケース体７５（発光ユニット７０）が保持部材４２（第２反射器４０）に固定されている例について説明したが、例えば発光ユニット７０に備えられるケース体７５を保持部材４２に固定せずに、ケース体７５とハウジング８０とを一体形成するような構成としてもよいし、あるいは発光ユニット７０（被覆部７３またはケース体７５）と透光性カバー８５とを適宜固定手段を用いて固定するような構成としてもよい。
【００６９】
また本実施形態では、発光体７２の点灯に伴い警告表示像Ｖ２を表示するものであったが、例えば発光体７２を点滅させることで、警告表示像Ｖ２を点滅表示させるようにしてもよい。このように警告表示像Ｖ２を点滅表示させることで、運転者１４に対する注意喚起力をより高めることができる。
【００７０】
また本実施形態では、車速が前記閾値を超えたときに発光体７２が点灯することに伴い警告表示像Ｖ２が表示され、運転者１４に対し注意を喚起する（警告を促す）例について説明したが、例えば燃料の残量が所定値以下となっているときや、自車両と前方を走行している他の車両との間の車間距離が所定距離以下となったときに警告表示像Ｖ２を表示（点滅表示）し、運転者１４に対し注意を喚起する（警告を促す）構成であってもよい。
【００７１】
また本実施形態では、レンズ部材７４を、背面側（発光体７２側）が平坦面であるとともに前面側（被覆部７３側）が凸面である平凸レンズ形状とした例について説明したが、例えば発光体７２側並びに被覆部７３側がともに凸面であるような両凸レンズ形状からなるレンズ部材７４を適用してもよい。
【００７２】
なお、本実施形態では、凹面鏡４１によって反射される表示光Ｌ１及び発光ユニット７０から発せられる出射光Ｌ２が、フロントガラス１３に照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Ｌ１及び出射光Ｌ２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し、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の投影部材に表示光Ｌ１及び出射光Ｌ２を照射する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１２ 表示装置
１３ フロントガラス（投影部材）
１４ 運転者（利用者）
２０ 液晶表示器（表示器）
３０ 第１反射器
３１ コールドミラー
４０ 第２反射器
４１ 凹面鏡（反射部材）
４２ 保持部材
５０ プリント配線板
６０ 覆い部材
７０ 発光ユニット（発光装置）
７１ 回路基板
７２ 発光体
７２ａ 発光面
７３ 被覆部
７４ レンズ部材
７５ ケース体
７５ａ 鍔部
８０ ハウジング
８５ 透光性カバー（透光部）
８５ａ 第１の透光エリア
８５ｂ 第２の透光エリア
８６ 遮光層（遮光部）
９１ 車速検出手段
９３ 制御手段
９４ 光源駆動回路
９５ 液晶駆動回路
９７ 発光体駆動回路
Ｌ 照射光
Ｌ１ 表示光
Ｌ２ 出射光
Ｓ ネジ（固定手段）
Ｖ 虚像
Ｖ１ 車速表示像（第１の虚像）
Ｖ２ 警告表示像（第２の虚像）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射光を発する発光体を少なくとも有する発光装置と、
表示光を発する表示器と、
前記表示光を反射させる反射部材と、
前記発光装置と前記表示器と前記反射部材とを収容するハウジングとを備え、
前記発光体から発せられる前記出射光並びに前記反射部材によって反射された前記表示光は前記ハウジングに形成された透光部を通じて所定の投影部材に照射され、この照射によって得られた虚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、
前記発光装置は、前記透光部を挟んで前記投影部材と向かい合うように前記ハウジングの内部に配設されてなる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】
前記発光体は、その発光面が前記透光部側を向くように、所定の固定手段を用いて前記反射部材に固定されてなることを特徴とする請求項１記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１】
出射光を発する発光体を少なくとも有する発光装置と、
表示光を発する表示器と、
前記表示光を反射させる反射部材と、
前記発光装置と前記表示器と前記反射部材とを収容するハウジングとを備え、
前記発光体から発せられる前記出射光並びに前記反射部材によって反射された前記表示光は前記ハウジングに形成された透光部を通じて所定の投影部材に照射され、この照射によって得られた虚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、
前記発光装置は、前記透光部を挟んで前記投影部材と向かい合うように前記ハウジングの内部に配設されてなる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】
前記発光体は、その発光面が前記透光部側を向くように、所定の固定手段を用いて前記反射部材に固定されてなることを特徴とする請求項１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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８６６９１（Ｐ２０１３−８６６９１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０２７１（Ｐ２０１１−２３０２７１）
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
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