JP2014215459A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示画像のブレを抑制することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置は、モータ１１０の回転軸に連結されたリードスクリュ１４０と、モータ１１０の駆動によるリードスクリュ１４０の回転に伴って、リードスクリュ１４０の軸線に沿って移動する動力伝達部材１２０と、表示光を出射する表示器と、動力伝達部材１２０に係止され、動力伝達部材１２０の移動に応じて回動軸９５を中心に回動するとともに、表示光を反射して表示画像を投射する反射部材４０と、を備える。反射部材４０において、回動軸９５に対して動力伝達部材１２０による係止箇所と同じ側にある箇所に取り付けられた弾性部材１００により、反射部材４０が引っ張られている。弾性部材１００が反射部材４０に取り付けられた箇所は、反射部材４０の全幅の略中央である。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

表示器から発せられた光を反射部材で反射して、車両のフロントガラス等に表示画像を投影するヘッドアップディスプレイとしては、種々のものが開発され実用化されている。

特許文献１には、表示器からの光を反射する反射部材の角度を調整することで、運転者の視線位置に合うように反射光の表示位置を変えることができるヘッドアップディスプレイ装置が開示されている。このヘッドアップディスプレイ装置は、ステッピングモータにより駆動されるリードスクリュと、リードスクリュに螺合したナットに連動する動力伝達部材と、反射部材を保持するとともに動力伝達部材から力を受けて回動する保持部材とを備えている。リードスクリュの回転による動力伝達部材の移動に伴い、保持部材は回動軸を中心に回動する。これにより、反射部材を所望の角度に調整し、運転者の視線位置に合うように表示位置を設定することが可能である。

特開２０１０−２０８５６５号公報

特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置においては、反射部材を保持する保持部材と動力伝達部材との連結箇所は、保持部材の端部である。保持部材は、この端部での動力伝達部材との連結により、回動軸回りの回動が止められている。一方、回動軸を挟んだ、連結箇所とは反対側の反射部材の端部はフリーの状態にある。そのため、車両等に発生した振動が反射部材に伝わることでその振動が大きくなりやすく、その結果、表示画像にブレが生じ易いという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、表示画像のブレを抑制することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、モータの回転軸に連結されたリードスクリュと、前記モータの駆動による前記リードスクリュの回転に伴って、該リードスクリュの軸線に沿って移動する動力伝達部材と、表示光を出射する表示器と、前記動力伝達部材に係止され、該動力伝達部材の移動に応じて回動軸を中心に回動するとともに、前記表示光を反射して表示画像を投射する反射部材と、を備え、前記反射部材において、前記回動軸に対して前記動力伝達部材による係止箇所と同じ側にある箇所に取り付けられた弾性部材により、該反射部材が引っ張られていることを特徴とする。

本発明によれば、表示画像のブレを抑制することができる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。

本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の斜視図。 図１中の矢視ＩＩ−ＩＩで示した本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の断面図。 本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の部分斜視図。 図３中の“ＩＶ”部で示した範囲を拡大した、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の部分拡大図。 図３中の矢視Ｖ−Ｖで示した本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の部分側面図。 図５中の矢視ＶＩ−ＶＩで示した本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の部分平面図。 本発明の他の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の部分拡大図。

以下、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の斜視図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１においては、上ケース１０と下ケース２０とが組み合わされることで、その内部に種々の部品を収容する筐体が構築されている。この上ケース１０の上面に形成された凹部１１には、表示器６０（図２）からの表示光Ｌを反射する平面鏡３０が配置されている。また、この平面鏡３０と対向するように、平面鏡３０からの表示光Ｌを反射するコンバイナ４０が上ケース１０の上面から突出するように配置されている。

このような本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の構造詳細について説明する。図２は、図１中の矢視ＩＩ−ＩＩで示した本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の断面図、図３は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の部分斜視図である。なお、図３においては、ヘッドアップディスプレイ装置１の内部を分かり易く表示するため、上ケース１０と下ケース２０との図示は省略している。

上ケース１０及び下ケース２０は、合成樹脂製であり、例えばＡＢＳ（Acrylonitrile butadiene styrene）樹脂からなるものである。上ケース１０は、コンバイナ４０を保持するコンバイナ保持ユニット９０を、回動軸９５（図３）を中心に回動自在に支持している。また、下ケース２０には、種々の構成部品を保持するブラインドカバー８０が配置、固定されている。

ブラインドカバー８０は、例えばＡＢＳ樹脂から構成され、図２に示すように、平面鏡３０、回路基板５０、表示器６０、及び放熱板７０を保持する保持部材として機能する。また、ブラインドカバー８０には、図中下方に向けて垂れ下がった垂下部８１が形成されている。この垂下部８１の先端には、ばね１００の第１のフック１０１を固定するためのばね固定孔８２が形成されている。

回路基板５０は、例えばエポキシ系樹脂からなり、表示器６０及びモータ１１０（図３）を動作するためのマイコン等（不図示）を搭載している。回路基板５０は、ブラインドカバー８０の下面にビス止めされており、配線部材によって表示器６０及びモータ１１０と電気的に接続されている。また、回路基板５０には、ブラインドカバー８０の垂下部８１を挿通させて下方に突出させるためのブラインドカバー挿通孔５１が形成されている。これにより、ブラインドカバー８０に形成されたばね固定孔８２は、回路基板５０の図中下方に位置している。

表示器６０は、例えば、蛍光表示管から構成されており、ブラインドカバー８０とブラインドカバー８０に固定された放熱板７０との間に狭持されている。図２に示すように、ブラインドカバー８０には、表示器６０からの表示光Ｌを通すための通光孔８３が形成されている。これにより、表示器６０からの表示光Ｌを平面鏡３０に向けて出射することができる。

放熱板７０は、例えば、アルミニウム製で、表示器６０で発生した熱を外部へ放熱する。放熱板７０は、その断面がコの字状に成形されており、ウェブ７１が表示器６０に対向するように配置されている。なお、本実施形態においては、放熱板７０のウェブ７１と表示器６０との間に熱伝導ゴム７５を介在させてある。これにより、表示器６０で発生した熱を効率よく放熱板７０に伝導させて、外部へ放熱させることができる。

平面鏡３０は、表示器６０から発せられた表示光Ｌを反射して、コンバイナ４０に向けて折り返すものである。平面鏡３０は、表示器６０に対向する位置に両面テープ等の固定手段によりブラインドカバー８０に固定されている。なお、平面鏡３０を固定する手段としては、両面テープに限定されず種々の手段を採用することができる。例えば、平面鏡３０を、上ケース１０とブラインドカバー８０との間で狭持するような方法を採用してもよい。

コンバイナ４０は、例えば、ポリカーボネートの表面に反射膜を蒸着することで構築されたハーフミラーから構成されている。コンバイナ４０は、平面鏡３０に対向するように上ケース１０の上面から突出するように配置されており、平面鏡３０で反射された表示光Ｌを運転者側に向けて反射する。コンバイナ４０は、コンバイナ保持ユニット９０と固定板９３との間に狭持されている。

コンバイナ保持ユニット９０は、例えばＡＢＳ樹脂からなり、固定板９３との間でコンバイナ４０を狭持する保持部９６と、この保持部９６から図中下方に垂れ下がり保持部９６から突出した垂下部（突出片）９１とを有する。また、コンバイナ保持ユニット９０の保持部９６の側面には、図３に示すように、円柱状の回動突起９４が形成されている。この回動突起９４は、図示していないが、保持部９６の奥側の側面にも同様に形成されている。これらの回動突起９４は、上ケース１０に形成された軸受部（不図示）に軸支される。これにより、コンバイナ保持ユニット９０は、回動軸９５を中心に回動方向Ｒに回動可能な構成となっている。そのため、コンバイナ保持ユニット９０に保持されたコンバイナ４０は、コンバイナ保持ユニット９０の回動動作に伴って、回動軸９５を中心に回動方向Ｒに回動する。

このように、上述した各部材が配置されることにより、図２の矢印で示したように、表示器６０から出射された表示光Ｌは、平面鏡３０で反射されてコンバイナ４０に向けて折り返される。平面鏡３０で反射した表示光Ｌは、さらに、コンバイナ４０で運転者側に向けて反射される。これにより、運転者は、コンバイナ４０の前方に結像される表示画像を視認することができる。

なお、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１においては、コンバイナ４０を回動軸９５を中心に回動させることで、コンバイナ４０での表示光Ｌの反射する方向を変えることが可能である。これにより、運転者の視線位置に合わせて表示画像の表示位置を変えることができる。以下では、コンバイナ４０を所定の角度に調整するための構成について詳細に説明する。

図４は、図３中の“ＩＶ”部で示した本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の部分拡大図、図５は、図３中の矢視Ｖ−Ｖで示した本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の部分側面図、図６は、図５中の矢視ＶＩ−ＶＩで示した本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の部分平面図である。なお、図４においては、構造の理解を容易にするため、動力伝達部材１２０は他の部材から分離した状態で図示している。

図４に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、コの字状に形成された支持体１３０と、この支持体１３０に取り付けられたモータ１１０と、螺合したナット１４１を有し一端がモータ１１０の回転軸（不図示）に連結されたリードスクリュ１４０と、リードスクリュ１４０からの力をコンバイナ支持ユニット９０に伝達する動力伝達部材１２０と、この動力伝達部材１２０の動きを一軸方向に導くガイドシャフト１５０と、を備えている。

支持体１３０は、例えば、ステンレス等の金属材料がチャンネル状に加工されて形成されており、ウェブ１３１、第１のフランジ１３２、及び第２のフランジ１３３から構成されている。支持体１３０は、下ケース２０（図１、２）に固定されているとともに、第１のフランジ１３２においてモータ１１０を保持する。また、支持体１３０には、第１のフランジ１３２及び第２のフランジ１３３を連通する、リードスクリュ１４０及びガイドシャフト１５０が取り付けられている。

モータ１１０は、例えば、パルスモータから構成され、第１のフランジ１３２の外面に固定されている。モータ１１０の回転軸（不図示）には、ナット１４１が螺合したリードスクリュ１４０の一端が軸継手により連結されている。これにより、リードスクリュ１４０は、モータ１１０の駆動により回転する。

ガイドシャフト１５０は、例えば、ステンレス等の金属材料から構成された、断面が円形の棒状部材である。ガイドシャフト１５０は、リードスクリュ１４０と略並行に配され、第１のフランジ１３２と第２のフランジ１３３との間を接続する。

動力伝達部材１２０は、例えば、ポリアセタール等の合成樹脂材料から構成されている。動力伝達部材１２０は、２つの突出した第１の対向壁１２１及び第２の対向壁１２２を有することでＵ字状をなしている。第１の対向壁１２１には、その内面から突出した第１の突起１２３が形成されている。同様に、第２の対向壁１２２には、その内面から突出した第２の突起１２４が形成されている。これら第１及び第２の突起１２３，１２４は、先端に向けて細くなった略半球状をなしている。この第１及び第２の突起１２３、１２４が、コンバイナ保持ユニット９０の垂下部９１に点接触して垂下部９１を挟みこんでいる。これにより、コンバイナ保持ユニット９０は、動力伝達部材１２０により係止され、回動軸９５を中心とした回動が止められる。

また、動力伝達部材１２０には、第１の対向壁１２１及び第２の対向壁１２２が延びる方向と直交する方向に、ガイドシャフト１５０を挿通するためのガイドシャフト挿通孔１２５が形成されている。ガイドシャフト１５０がガイドシャフト挿通孔１２５に挿通されることにより、動力伝達部材１２０は、ガイドシャフト１５０が延びる方向のみに移動可能となっている。

また、動力伝達部材１２０は、リードスクリュ１４０に螺合したナット１４１と連結している。なお、動力伝達部材１２０には、第１の対向壁１２１及び第２の対向壁１２２が延びる方向と直交する方向に、リードスクリュ１４０を挿通するためのリードスクリュ挿通溝１２６が形成されている。これにより、動力伝達部材１２０は、リードスクリュ１４０のねじ部と干渉することなく、リードスクリュ１４０の回転によりガイドシャフト１５０の軸方向に沿って移動する。そして、動力伝達部材１２０により係止されているコンバイナ保持ユニット９０は、その垂下部９１が動力伝達部材１２０の移動方向に力を受けることになる。これにより、コンバイナ保持ユニット９０は、動力伝達部材１２０の移動に応じて回動軸９５を中心にして回動する。

このようにモータ１１０を駆動させることにより、コンバイナ４０を回動軸９５を中心に回動方向Ｒ（図３）に回動させて、コンバイナ４０を所定の方向に向けることができる。これにより、コンバイナ４０で反射された表示光Ｌによる表示画像を、視認しやすい位置に表示させることが可能となる。

なお、図３に示すように、コンバイナ保持ユニット９０の垂下部９１が、動力伝達部材１２０の第１及び第２の突起１２３，１２４（図４）で挟みこまれることで、コンバイナ４０は回動することなく固定されている。一方、コンバイナ４０の図中上側は支持されておらずフリーな状態にある。そのため、リードスクリュ１４０とナット１４１との螺合状態、ナット１４１と動力伝達部材１２０との連結状態、及びコンバイナ保持ユニット９０の回動突起９４と上ケース１０に形成された軸受部（不図示）との軸支状態等にガタツキが存在する場合、車両等に発生した振動によりコンバイナ４０はぶれやすい。この結果、コンバイナ４０から反射されて結像された表示画像にブレが発生し、視認しにくいものとなる。そこで、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１においては、ブラインドカバー８０に形成されたばね固定孔８２と、コンバイナ保持ユニット９０に形成されたばね引掛孔９２とをばね１００で接続している。これにより、コンバイナ保持ユニット９０は、ブラインドカバー８０に引き付けられる。これにより、コンバイナ４０のガタツキの要因となっていた種々の部材の隙間が密着し、ガタツキが低減される。

次に、より詳細に、このようなガタツキを低減するための構成について説明する。図４乃至６に示すように、コンバイナ保持ユニット９０の垂下部９１には、ばね１００の第２のフック１０２を引っ掛けるためのばね引掛孔９２が形成されている。このばね引掛孔９２が形成される位置は、動力伝達部材１２０の第１及び第２の突起１２３，１２４が点接触する箇所の隣である。一方、ブラインドカバーの垂下部８１の先端には、ばね１００の第１のフック１０１を固定するためのばね固定孔８２が形成されている。

ばね１００は、例えば、コイルスプリングであり、図４に示すように、ばね固定孔８２とばね引掛孔９２とを接続する。その際、ばね１００に適切な張力Ｔが作用するように、ばね１００の長さが設定されている。ばね１００による張力Ｔが作用する方向は、コンバイナ保持ユニット９０（ばね引掛孔９２）の回動方向Ｒの接線方向と略一致している。これにより、コンバイナ保持ユニット９０は、ばね１００に引っ張られ、ブラインドカバー８０に向けて引き付けられることになる。

これにより、コンバイナ４０のガタツキの要因となっていた種々の部材の隙間が密着する。そのため、コンバイナ４０のガタツキは低減されるとともに、動力伝達部材１２０に係止されていることで、コンバイナ４０は所定の角度を保ったまま保持される。これにより、車両等に発生した振動に起因した表示画像のブレを抑制することができる。なお、ばね引掛孔９２の形成位置（ばね１００の取付位置）は、上記箇所に限定されるものではない。しかしながら、コンバイナ４０のガタツキを低減するという観点から、コンバイナ保持ユニット９０において、回動軸９５（図３）に対して第１及び第２の突起１２３、１２４が点接触する箇所と同じ側に形成する必要がある。すなわち、図３においては、動力伝達部材１２０がコンバイナ保持ユニット９０を係止している箇所は、回動軸９５よりも下側にあるが、この場合、ばね引掛孔９２も回動軸９５よりも下側に形成する必要がある。

また、図３に示すように、コンバイナ保持ユニット９０の垂下部９１は、コンバイナ保持ユニット９０の幅方向（回動軸９５に沿う方向）の略中央に設けられている。すなわち、ばね引掛孔９２の形成位置（ばね１００の取付位置）は、コンバイナ保持ユニット９０の全幅の略中央に位置する。そのため、コンバイナ保持ユニット９０の垂下部９１に作用するばね１００による張力の作用点を、コンバイナ保持ユニット９０の中心線に対して近い位置とするか、あるいはコンバイナ保持ユニット９０の中心線に一致させることができる。これにより、曲げモーメント等の２次的な力の発生を抑制しながら、コンバイナ保持ユニット９０をブラインドカバー８０に引き付けることができる。これにより、コンバイナ保持ユニット９０のガタツキの要因となっていた空隙を確実に解消することができる。

なお、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１においては、コンバイナ保持ユニット９０にコンバイナ４０を保持させたが、凹面鏡を保持させたとしても、本発明の効果を享受することができる。

また、動力伝達部材１２０に形成された第１及び第２の突起１２３，１２４は、半球状であると説明したが、他の形状であってもよい。例えば、図７に示すように、第１及び第２の突起２２３、２２４を半円柱状とし、コンバイナ保持ユニット９０の垂下部９１と線接触する構成であってもよい。これにより、コンバイナ保持ユニット９０の垂下部９１を動力伝達部材１２０で確実に狭持することができる。

また、上述の実施形態では、ばね１００の第１のフック１０１を下ケース２０に固定されたブラインドカバー８０に固定した。しかしながら、コンバイナ保持ユニット９０のガタツキを抑制できる方法としては、例えば、下ケース２０にばね固定孔を形成して、下ケース２０に一端が固定されたばね１００でコンバイナ保持ユニット９０を引き付ける構成であってもよい。

また、モータ１１０の回転軸に軸継手されたものはリードスクリュ１４０であると説明したが、例えば、リードスクリュ１４０の代わりにボールねじを採用することも可能である。

また、上述の実施形態では、ばね１００の第２のフック１０２は、コンバイナ４０を保持するコンバイナ保持ユニット９０に接続されていると説明したが、例えば垂下部やばね引掛孔が一体的に形成されたコンバイナを用いて、コンバイナに直接、ばねを引っ掛ける構成であってもよい。このような構成の場合、垂下部やばね引掛孔が一体的に形成されたコンバイナが反射部材として機能する。一方、上述の実施形態においては、このような反射部材は、コンバイナ４０、及びコンバイナ保持ユニット９０（さらに、固定板９３を含んでもよい）から構成されているといえる。この場合、ばね１００が反射部材（コンバイナ４０、及びコンバイナ保持ユニット９０）に取り付けられた箇所は、反射部材の全幅の略中央であるといえる。

また、ブラインドカバー８０とコンバイナ保持ユニット９０を接続するばね１００は、コイルばねであると説明したが、その他の弾性部材を用いた態様であってもよく、例えば、渦巻きばね等の他のばねであっても良いし、ゴム材により張力を付与してもよい。

このように、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１ ヘッドアップディスプレイ装置
１０ 上ケース
１１ 凹部
２０ 下ケース
３０ 平面鏡
４０ コンバイナ
５０ 回路基板
５１ ブラインドカバー挿通孔
６０ 表示器
７０ 放熱板
７１ ウェブ
７５ 熱伝導ゴム
８０ ブラインドカバー
８１ 垂下部
８２ ばね固定孔
８３ 通光孔
９０ コンバイナ保持ユニット
９１ 垂下部
９２ ばね引掛孔
９３ 固定板
９４ 回動突起
９５ 回動軸
９６ 保持部
１００ ばね
１０１ 第１のフック
１０２ 第２のフック
１１０ モータ
１２０ 動力伝達部材
１２１ 第１の対向壁
１２２ 第２の対向壁
１２３ 第１の突起
１２４ 第２の突起
１２５ ガイドシャフト挿通孔
１２６ リードスクリュ挿通溝
１３０ 支持体
１３１ ウェブ
１３２ 第１のフランジ
１３３ 第２のフランジ
１４０ リードスクリュ
１４１ ナット
１５０ ガイドシャフト
Ｌ 表示光
Ｒ 回動方向

Claims (5)

1. モータの回転軸に連結されたリードスクリュと、
   前記モータの駆動による前記リードスクリュの回転に伴って、該リードスクリュの軸線に沿って移動する動力伝達部材と、
   表示光を出射する表示器と、
   前記動力伝達部材に係止され、該動力伝達部材の移動に応じて回動軸を中心に回動するとともに、前記表示光を反射して表示画像を投射する反射部材と、を備え、
   前記反射部材において、前記回動軸に対して前記動力伝達部材による係止箇所と同じ側にある箇所に取り付けられた弾性部材により、該反射部材が引っ張られていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記弾性部材が前記反射部材に取り付けられた箇所は、前記反射部材の全幅の略中央であ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。
3. 前記反射部材は、凹面鏡あるいはコンバイナを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記反射部材は、前記凹面鏡あるいは前記コンバイナを保持する保持ユニットを有し、
   前記保持ユニットに形成された突出片に前記動力伝達部材による係止箇所と前記弾性部材による引張り箇所が設けら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。
5. 前記弾性部材は、前記表示器を保持する保持部材に一端が取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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