JP2012061987A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、表示装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a display device.
近年、ナビゲーション情報等の表示情報をフロントガラスに直接、またはフロントガラスの近くに配置される表示部に投影して、外界情報と表示情報とを同時に視認可能な車載用のヘッドアップディスプレイ(HUD:Head-Up Display)の開発が進められている。 In recent years, display information such as navigation information is projected directly on a windshield or on a display unit disposed near the windshield, and a vehicle-mounted head-up display (HUD) capable of simultaneously viewing external information and display information. Head-Up Display) is being developed.
フロントガラスとは別に表示部を設けた構成において、使用しないときに表示部を収納でき、且つカバーで覆っておくことができれば、表示部を経年劣化等から保護できる。車両内の限られたスペースを有効活用する観点から、またコスト低減の観点から、小型且つ部品点数を抑えた機構で表示部とカバーとを駆動させることが望ましい。 In the configuration in which the display unit is provided separately from the windshield, the display unit can be protected from aging and the like if the display unit can be stored and covered with a cover when not in use. From the viewpoint of effectively utilizing a limited space in the vehicle and from the viewpoint of cost reduction, it is desirable to drive the display unit and the cover with a small mechanism with a reduced number of parts.
小型且つ部品点数を抑えた機構で表示部とカバーとを駆動させることができる表示装置を提供する。 Provided is a display device capable of driving a display unit and a cover with a small mechanism with a reduced number of parts.
実施形態によれば、表示装置は、モーターと、前記モーターに連結された伝達ギアと、支持軸と、回転可能に前記支持軸に支持されたカムギアと、表示部と、カバーと、映像を含む光束を前記表示部に投影する映像光生成部と、を備えた。前記カムギアは、前記伝達ギアと噛み合う第1の歯と、前記第1の歯と一体に回転する第2の歯と、回転方向に沿って設けられた溝と、を有する。前記表示部は、倒れた姿勢になる収納位置と、起立した姿勢になる使用位置との間を移動可能に設けられ、前記溝内に位置する突起を有する。前記カバーは、前記収納位置にある前記表示部を覆う閉位置と、前記使用位置にある前記表示部を開放させる開位置との間を往復移動可能に設けられ、前記第2の歯と噛合可能な第3の歯を有する。前記閉位置で前記第3の歯は前記第2の歯と噛み合い、前記カムギアが第1の方向に回転するのに伴って、前記カバーは前記閉位置から前記開位置へと移動し、且つ前記突起が前記溝の内壁に押されて前記表示部が前記収納位置から前記使用位置に向けて起き上がる。前記開位置で前記第3の歯と前記第2の歯との噛合が外れて前記カバーは停止し、前記カバーを前記開位置で停止させたまま、前記カムギアの前記第1の方向またはその反対の第2の方向への回転により、前記表示部を前記使用位置から傾動可能である。 According to the embodiment, the display device includes a motor, a transmission gear coupled to the motor, a support shaft, a cam gear rotatably supported by the support shaft, a display unit, a cover, and an image. And an image light generation unit that projects a light beam onto the display unit. The cam gear includes first teeth that mesh with the transmission gear, second teeth that rotate integrally with the first teeth, and a groove that is provided along the rotation direction. The display unit is provided so as to be movable between a storage position where the display unit is in a tilted position and a use position where the display unit is in a standing position, and has a protrusion positioned in the groove. The cover is provided so as to be able to reciprocate between a closed position that covers the display unit in the storage position and an open position that opens the display unit in the use position, and can engage with the second tooth. A third tooth. In the closed position, the third tooth meshes with the second tooth, and as the cam gear rotates in the first direction, the cover moves from the closed position to the open position, and The protrusion is pushed against the inner wall of the groove, and the display unit rises from the storage position toward the use position. The engagement of the third tooth and the second tooth is disengaged in the open position, the cover is stopped, and the cam gear is stopped in the open position, and the cam gear is in the first direction or vice versa. The display portion can be tilted from the use position by rotation in the second direction.
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in each drawing.
実施形態に係る表示装置は、例えば、自動車、バス、鉄道車両、船舶、航空機などの移動体に搭載されるHUD(Head-Up Display)の他、ドライビングシミュレータやフライトシミュレータなどのシミュレータ、さらには、ゲームなどのアミューズメント用途にも適用でき、背景の所望の位置に重ねた表示を提供できる。 The display device according to the embodiment includes, for example, a simulator such as a driving simulator and a flight simulator, in addition to HUD (Head-Up Display) mounted on a moving body such as an automobile, a bus, a rail vehicle, a ship, and an aircraft, It can also be applied to amusement applications such as games, and can provide a display superimposed on a desired position in the background.
以下では、車載用HUDとして使用される表示装置を例に挙げて説明する。
図4は、その表示装置の構成を例示する模式図である。
Hereinafter, a display device used as an in-vehicle HUD will be described as an example.
FIG. 4 is a schematic view illustrating the configuration of the display device.
本実施形態に係る表示装置70は、車両90に搭載される。表示装置70は、表示部31(例えばコンバイナ)と、映像を含む光束を表示部31に投影する映像光生成部とを備える。さらに、表示装置70は、図1に示すように、カバー41と、表示部31及びカバー41を駆動させる駆動機構とを備える。
The
映像光生成部は、映像データ生成部81と、映像投影部82とを有する。映像データ生成部81は、映像データを生成する。映像投影部82は、映像データ生成部81によって生成された映像データに基づいた映像を含む光束を表示部31に反射させて、車両90に搭乗する観視者100に向けて投影する。このとき、光束の発散角が制御されており、光束が観視者100の目に入射するように設計できる。
The video light generation unit includes a video
表示部31の表示内容は、例えば、車両90の運行情報に関する、進行方向を示す矢印や、速度や、燃料量や、目的地までの距離や時間など種々の内容を含む。
The display content of the
表示部31は、透過型ミラー構造を有する。観視者100は、表示内容の像(虚像)を、フロントガラス91を介して視認される背景に重ねて、所望の奥行き位置に知覚することができる。
The
図1及び図4は、表示部31が使用位置にある状態を表す。この使用位置で、表示部31はフロントガラス91よりも車両90の室内側に、フロントガラス91から離間して位置する。
1 and 4 show a state in which the
表示部31は、図1に示す駆動機構によって駆動される。また、駆動機構は、表示部31の駆動に連動させてカバー41を駆動する。カバー41は、筐体11に形成された開口12を開閉する。筐体11は、フロントガラス91の下方のダッシュボード内に設けられている。あるいは、筐体11は、ダッシュボードの筐体である。
The
駆動機構は、モーター15、ウォーム17、カムギア21、支持軸19、ねじりコイルばね28を含む。これらは、開口12の下方に設けられている。筐体11、モーター15および支持軸19は、車両90に対して静止して設けられている。
The drive mechanism includes a
モーター15の駆動軸16は上方(開口12側)に向けて延び、その駆動軸16にはウォーム17が結合されている。ウォーム17は、螺旋状のねじ歯18を有する。
A
支持軸19は、モーター15の駆動軸16に対して直交する方向(図1において紙面奥行き方向)に延びる。支持軸19には、カムギア21が回転可能に支持されている。
The
カムギア21は、第1のギア部22と第2のギア部23とを有する。第1のギア部22及び第2のギア部23は共にホイールギアであり、中心を一致させて結合もしくは一体に設けられている。第1のギア部22及び第2のギア部23の中心には共通の中心孔が形成されている。この中心孔に支持軸19が挿入され、カムギア21は支持軸19のまわりに回転可能となっている。
The
第1のギア部22の外周部には、第1の歯24が設けられている。第1の歯24は、第1のギア部22の周方向のすべてにわたって設けられている。第1の歯24は、ウォーム17のねじ歯18と噛み合っている。
A
ウォーム17は、モーター15の駆動力をカムギア21に伝達する伝達ギアとして機能する。この伝達ギアとしては、ウォームだけの構成に限らず、ウォームとホイールギアとを組み合わせた構成であってもよい。あるいは、ウォームを使わず、ホイールギアから伝達ギアを構成してもよい。本実施形態では、伝達ギアとして、1個のウォーム17を使うことで、部品点数を少なくでき、設置スペースの省スペース化も図れる。
The
第2のギア部23の外周部には、第2の歯25が設けられている。第2のギア部23は、第1のギア部22よりも直径が大きい。したがって、第2の歯25は、第1の歯24よりも外周側に位置する。第2の歯25は、第2のギア部23の周方向のすべてには設けられていない。第2の歯25は、第2のギア部23の周方向の一部の範囲に設けられている。したがって、第2のギア部23の外周部には、歯が設けられていない領域が存在する。第2の歯25は、ウォーム17とは噛み合っていない。
第2のギア部23の側面(図1における正面及び裏面)には、溝26が形成されている。溝26は、図1において紙面を貫く方向に第2のギア部23を貫通している。溝26は、第1の歯24と第2の歯25との間に形成されている。溝26は、カムギア21の回転方向に沿ったカーブで形成されている。溝26は、第2のギア部23の周方向のすべてには形成されておらず、周方向の一部の範囲に形成されている。
表示部31は、その下部に設けられたホルダー32を有する。ホルダー32には貫通孔が形成され、その貫通孔には支持軸19が挿入されている。したがって、表示部31は支持軸19のまわりに回転可能に、支持軸19に支持されている。カムギア21と表示部31とを共通の支持軸19に支持させることで、部品点数の削減及び省スペース化を図れる。
The
また、ホルダー32には突起33が設けられている。突起33は、第2のギア部23の側面に向けて突出し、溝26内に位置する。カムギア21と表示部31の回転中心は一致している。そのため、表示部31が支持軸19を中心に回転したときの突起33の移動軌跡は、溝26のカーブに一致する。
The
表示部31は、図2(a)に示す収納位置と、図1に示す使用位置との間を移動可能に、支持軸19に支持されている。表示部31は、収納位置で倒れた姿勢になり、使用位置で起立した姿勢になる。
The
支持軸19には、ねじりコイルばね28も支持されている。ねじりコイルばね28のコイル部に支持軸19が挿入されている。ねじりコイルばね28の一方のアーム28aの先端は、突起33に当接している。ねじりコイルばね28の他方のアーム28bの先端は、第2のギア部23の側面に設けられたばね止め部27に当接可能となっている。
A
カバー41は、開口12あるいはその付近に設けられている。カバー41は、図2(a)に示す閉位置と、図1に示す開位置との間を往復移動可能に設けられている。カバー41は、図示しないガイド部によって案内されつつ、モーター15の駆動軸16に対して直交する方向に移動する。カバー41は、閉位置で、収納位置にある表示部31を覆い、開位置で、使用位置にある表示部31を開放させる。
The
カバー41の表面は車内に露出している。カバー41の裏面は、開口12より下方に向けられ、その裏面には第3の歯42が設けられている。第3の歯42は、第2のギア部23の第2の歯25と噛合可能であり、カバー41と第2のギア部23とは、いわゆるラックとピニオンの関係にある。
The surface of the
第3の歯42において最も開口12側(図1において右端)の歯42aは、他の歯42bよりも高い。すなわち、歯42aは他の歯42bよりも下方への突出量が大きい。
In the
次に、図1、図2(a)〜図3(b)を参照して、表示部31及びカバー41の動作について説明する。なお、図2(a)〜図3(b)では、モーター15及びウォーム17の図示を省略している。
Next, operations of the
図2(a)は、表示部31が収納位置にある状態を示す。
FIG. 2A shows a state where the
収納位置で、表示部31は開口12より下方の空間内に、倒れた姿勢で収納されている。その空間にはストッパー13が設けられている。ストッパー13は、筐体11に一体に設けられている。あるいは、筐体11に対して別部材としてストッパー13を設けてもよい。収納位置で、表示部31の表面の上端部はストッパー13に当接する。
At the storage position, the
収納位置で、突起33は、溝26の一方の端に位置する。ねじりコイルばね28の一方のアーム28aは突起33に当接し、他方のアーム28bはカムギア21に設けられたばね止め部27に当接している。
The
突起33及びばね止め部27には、ねじりコイルばね28のアーム28a、28bが広がろうとする復元力が作用している。このとき、モーター15は駆動されず、カムギア21は回転せず、ばね止め部27は図2(a)に示す位置を維持する。したがって、アーム28aは突起33を下方へと付勢している。これにより、表示部31は収納位置に付勢され、その収納位置を維持する。
The
表示部31が収納位置にあるとき、カバー41は閉位置にある。閉位置で、カバー41は開口12を閉塞し、収納位置にある表示部31を覆う。閉位置で、カバー41の第3の歯42は、カムギア21の第2の歯25と噛み合っている。
When the
収納位置(閉位置)で、モーター15を駆動させると、ウォーム17が回転する。ウォーム17のねじ歯18はカムギア21の第1の歯24と噛み合っている。したがって、カムギア21が回転し始める。
When the
カバー41とカムギア21の第2のギア部23とは、ラックとピニオンの関係になっている。したがって、カムギア21が第1の方向a(本実施形態では反時計回り)に回転し始めると、図2(b)に示すように、カバー41は開位置に向けて直線移動する。これにより、開口12が徐々に開放されていく。
The
カムギア21の第1の方向aへの回転に伴って、溝26も第1の方向aに移動する。このとき、突起33は動かず、相対的に溝26に沿って移動する。ばね止め部27は、カムギア21の第1の方向aへの回転に伴って第1の方向aに移動する。
As the
図2(b)の位置からさらにカムギア21が第1の方向aに回転すると、溝26の他方の端が突起33に達し、突起33が溝26の内壁(端壁)によって第1の方向aに押される。これにより、図2(c)に示すように、カバー41が引き続き開位置へと移動しつつ、表示部31が支持軸19を支点にして収納位置から起き上がり始める。
When the
カバー41が開き始めても、溝26の端壁が突起33に達するまでは、表示部31は起き上がらず、収納位置を維持する。ここで、溝26の端壁が突起33に達したときのカバー41の位置を中間位置とする。中間位置は、閉位置と開位置との間の位置であって、開口12をある程度開いた状態にする位置である。カバー41がその中間位置に達するまでは、表示部31は収納位置を維持して、起き上がらない。ある程度開口12が開いた状態で、表示部31が起き上がり始めるので、表示部31はカバー41にぶつからない。
Even when the
カバー41の移動開始と同時に表示部31を駆動させることも考えられる。ただし、この場合に、カバー41と表示部31との干渉を回避するには、表示部31の収納位置を図2(a)に示す位置よりもさらに下方に位置させ、より下方の位置から表示部31が起き上がり始めるようにすればよい。しかし、これは収納スペースの増大をまねく。
It may be considered that the
これに対して、本実施形態では、表示部31の収納位置(起動開始位置)を開口12付近にしつつも、カバー41がある程度開いた時点で表示部31を起き上がらせる機構にしているため、コンパクトな収納スペースにしつつ、カバー41と表示部31との干渉を回避できる。
On the other hand, in this embodiment, since the storage position (starting start position) of the
表示部31が起き上がり始めると、以降、カムギア21の第1の方向aへの回転に伴って、カバー41と表示部31とは連動して動作する。
When the
すなわち、図3(a)に示すように、カバー41はさらに開位置側へと移動し、これに連動して、表示部31は使用位置に向けて起き上がる。
That is, as shown in FIG. 3A, the
ねじりコイルばね28は、表示部31が起き上がり始めると、一方のアーム28aを突起33に当接させ、他方のアーム28bをねじ止め部27に当接させた状態で、支持軸19のまわりにカムギア21と共に第1の方向aに回転する。
When the
表示部31が、図3(b)に示す使用位置まで移動すると、モーター15の駆動は停止され、カムギア21の回転が停止する。これにより、カバー41は、図3(b)に示す開位置で停止する。このとき、カバー41の第3の歯42と、カムギア21の第2の歯25との噛合が外れる。
When the
使用位置で、突起33は、ねじりコイルばね28によって、溝26の端壁に押し付けられている。これにより、表示部31は、起立状態を維持できる。
In the use position, the
表示部31を使用位置に移動させ、カバー41を開位置に停止させた後、再びモーター15を駆動させてカムギア21を第1の方向aまたはその反対の第2の方向bにわずかに回転させることで、表示部31を使用位置から傾動させることが可能である。
After the
図3(b)に示す使用位置から、カムギア21を第1の方向aに回転させると、溝26の端壁によって突起33が第1の方向aに押される。これにより、表示部31は、観視者から離間する方向(図において左方)に傾く。
When the
このとき、カバー41の第3の歯42は、カムギア21の第2の歯25とは噛み合っていない。したがって、カバー41は開位置で停止したままである。
At this time, the
図3(b)に示す使用位置から、カムギア21を第1の方向aの反対方向の第2の方向bに回転させると、突起33と当接している溝26の端壁も第2の方向bに移動する。このとき、ねじりコイルばね28のアーム28aは突起33を溝26の端壁に付勢している。したがって、カムギア21が第2の方向bにわずかに回転すると、表示部31は観視者側(図において右方)に傾く。
When the
使用位置で、カムギア21の第2の歯25における第2の方向b側の端の歯25aは、カバー41における閉位置側の端の歯42aから離間している。したがって、歯25aを歯42aに当てることなく、使用位置からカムギア21を第2の方向bにわずかに回転させることができる。その範囲内の回転であれば、カバー41の開位置での停止を維持したまま、表示部31をわずかに傾けることが可能である。
In the use position, the
表示部31の傾きを調整することで、映像の表示位置(表示高さ)を調整することができる。したがって、観視者の身長、座高、背もたれの角度、着席姿勢などに応じて観視者の目の高さが変動しても、表示部31の傾きを微調整することで、適切な視認位置を設定できる。
By adjusting the tilt of the
また、表示部31の傾き調整時、カムギア21が回転しても、カバー41は表示部31とは連動せず、開位置で停止したままである。したがって、カバー41は、表示部31の傾き動作を妨げない。
Further, when adjusting the tilt of the
次に、表示部31の収納位置への移動動作およびカバー41の閉動作について説明する。
Next, the movement operation of the
図3(b)に示す使用位置(閉位置)で、モーター15を駆動させて、カムギア21を第2の方向bに回転させると、突起33と当接している溝26の端壁も第2の方向bに移動する。突起33は、ねじりコイルばね28のアーム28aによって第2の方向bに付勢されている。すなわち、突起33は溝26の端壁に押し付けられている。したがって、カムギア21の第2の方向bへの回転に伴って、表示部31は支持軸19を支点にして第2の方向b側に倒れる。
When the
また、カムギア21が第2の方向bに回転すると、カムギア21の第2の歯25がカバー41の第3の歯42に噛み合い、カバー41は閉位置へと移動し始める。カバー41が開位置にある状態で第3の歯42における最も閉位置側に設けられた歯42aの高さは、第3の歯42における他の歯42bの高さよりも高い。したがって、第2の歯25と第3の歯42との噛合が外れた状態であっても、カムギア21が第2の方向bに回転し始めると、突出量の大きい歯42aに対して、第2の歯25を確実に当てることができ、第2の歯25と第3の歯42とを円滑に噛合させることができる。
When the
カムギア21が第2の方向bへの回転を続け、図2(a)に示すように、表示部31の上端部がストッパー13に当接し、カバー41が開口12を閉塞すると、モーター15の駆動は停止され、カムギア21の回転も停止する。
When the
この閉位置で、表示部31はカバー41に覆われる。したがって、運転していないときなどの非使用時に、表示部31を、傷、ほこり、太陽光などから保護することができる。
In this closed position, the
本実施形態では、1個のモーター15と1個のカムギア21の組み合わせで、異なる動きをする表示部31とカバー41とを連動させて駆動することができる。この結果、小型化、部品点数削減およびコスト低減を実現できる。
In the present embodiment, a combination of one
ただし、前述したように、カバー41のオープン動作の開始時と、表示部31の使用位置での傾き調整時には、カバー41と表示部31とは連動せず、一方は停止したままとなる。カバー41のオープン開始時に表示部31を閉位置に維持しておくことで、コンパクトな設置スペースを実現しつつ、表示部31をカバー41と衝突させずに起き上がらせることができる。表示部31の傾き調整時に、カバー41を開位置に停止させておくことで、表示部31の傾き動作がカバー41によって阻害されない。
However, as described above, when the opening operation of the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
15…モーター、17…ウォーム、21…カムギア、22…第1のギア部、23…第2のギア部、24…第1の歯、25…第2の歯、26…溝、28…ねじりコイルばね、31…表示部、33…突起、41…カバー、42,42a,42b…第3の歯、70…表示装置、81…映像データ生成部、82…映像投影部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記モーターに連結された伝達ギアと、
支持軸と、
回転可能に前記支持軸に支持されたカムギアであって、前記伝達ギアと噛み合う第1の歯と、前記第1の歯と一体に回転する第2の歯と、回転方向に沿って設けられた溝と、を有するカムギアと、
倒れた姿勢になる収納位置と、起立した姿勢になる使用位置との間を移動可能に設けられ、前記溝内に位置する突起を有する表示部と、
前記収納位置にある前記表示部を覆う閉位置と、前記使用位置にある前記表示部を開放させる開位置との間を往復移動可能に設けられ、前記第2の歯と噛合可能な第3の歯を有するカバーと、
映像を含む光束を前記表示部に投影する映像光生成部と、
を備え、
前記閉位置で前記第3の歯は前記第2の歯と噛み合い、前記カムギアが第1の方向に回転するのに伴って、前記カバーは前記閉位置から前記開位置へと移動し、且つ前記突起が前記溝の内壁に押されて前記表示部が前記収納位置から前記使用位置に向けて起き上がり、
前記開位置で前記第3の歯と前記第2の歯との噛合が外れて前記カバーは停止し、前記カバーを前記開位置で停止させたまま、前記カムギアの前記第1の方向またはその反対の第2の方向への回転により、前記表示部を前記使用位置から傾動可能であることを特徴とする表示装置。 A motor,
A transmission gear coupled to the motor;
A support shaft;
A cam gear rotatably supported by the support shaft, the first gear meshing with the transmission gear, the second tooth rotating integrally with the first tooth, and provided along the rotation direction A cam gear having a groove;
A display unit that is provided so as to be movable between a storage position that is in a tilted position and a use position that is in a standing position, and having a protrusion positioned in the groove;
A third position that is reciprocally movable between a closed position that covers the display section in the storage position and an open position that opens the display section in the use position and that can mesh with the second tooth. A cover having teeth;
An image light generation unit that projects a light beam including an image onto the display unit;
With
In the closed position, the third tooth meshes with the second tooth, and as the cam gear rotates in the first direction, the cover moves from the closed position to the open position, and The projection is pushed against the inner wall of the groove, and the display unit rises from the storage position toward the use position,
The engagement of the third tooth and the second tooth is disengaged in the open position, the cover is stopped, and the cam gear is stopped in the open position, and the cam gear is in the first direction or vice versa. The display device can be tilted from the use position by rotating in the second direction.
前記第1の歯は、前記第1のギア部の周方向のすべてにわたって設けられ、
前記第2の歯は、前記第2のギア部の周方向の一部の範囲に設けられたことを特徴とする請求項1記載の表示装置。 The cam gear has a first gear portion and a second gear portion that rotate together,
The first teeth are provided over the entire circumferential direction of the first gear portion,
The display device according to claim 1, wherein the second tooth is provided in a partial range in a circumferential direction of the second gear portion.
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