JP2016182903A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造がシンプルな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１では、待機状態ＳＴ０においてコンバイナ３と光路扉６とが重ねて配置される。そして、待機状態ＳＴ０から使用状態ＳＴ１に移行する場合に、コンバイナ３と光路扉６とは互いに逆方向に回転し、互いに離れるように移動する。これにより、コンバイナ３と光路扉６とを互いに干渉しないように容易に移動させることができる。このため、ヘッドアップディスプレイ装置１の構造をシンプルにすることができる。【選択図】図１１

Description

本発明は、コンバイナを備えるヘッドアップディスプレイ装置に関する。

近年、ユーザの視界と重なって各種の情報を表示可能なヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ）が実用化されている。コンバイナを備えるヘッドアップディスプレイ装置においては、画像を表示する表示装置の表示光がコンバイナにおいて反射され、コンバイナの前方において画像が虚像として表れる。

ヘッドアップディスプレイ装置を自動車などの車両に搭載した場合には、ドライバは運転中において車両の前方を見ながら視線を大きく移動させずに、虚像として表れた画像を確認して様々な情報を得ることができる。

このようなヘッドアップディスプレイ装置においては、一般に、表示装置は装置内部に配置される。表示装置を常に外部に露出しておくと、異物や直射日光が装置内部に侵入し、装置内部に配置された表示装置を含む部品が劣化する可能性がある。このため、非使用時には装置内部を保護するように、移動可能な保護カバーを設けることが望ましい。また一方で、起立した姿勢で使用されるコンバイナは、非使用時には倒れた姿勢となる位置に移動できることが望まれる。このため、保護カバー及びコンバイナを移動可能なヘッドアップディスプレイ装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開平１１−９１４０３号公報 特開２０１３−１５４８１６号公報

近年、様々な車両に搭載できるように、比較的小型でコストの低いヘッドアップディスプレイ装置が望まれている。

しかしながら、保護カバー及びコンバイナを移動可能なヘッドアップディスプレイ装置では、これら保護カバー及びコンバイナが互いに干渉しないように双方を移動する必要がある。このため一般に、このようなヘッドアップディスプレイ装置は構造が複雑となるため、小型化することは難しくコストも高くなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、構造がシンプルな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。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、ヘッドアップディスプレイ装置であって、情報を表示する表示手段と、前記ヘッドアップディスプレイ装置の使用状態において前記表示手段の表示光を反射するコンバイナと、前記表示手段を収容し、前記表示光の光路が経由する開口部を有するハウジングと、前記ヘッドアップディスプレイ装置の待機状態において前記開口部を閉じるとともに、前記使用状態において前記開口部を開放する保護カバーと、を備え、前記待機状態において、前記コンバイナと前記保護カバーとは重ねて配置され、前記待機状態から前記使用状態に移行する場合に、前記コンバイナと前記保護カバーとは互いに逆方向に回転する。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記待機状態において、前記コンバイナは前記保護カバーの第１側に重ねて配置され、前記待機状態から前記使用状態に移行する場合に、前記コンバイナは前記第１側に移動し、前記保護カバーは前記第１側とは逆方向の第２側に移動する。

また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記コンバイナを保持しつつ回転可能な保持部材と、前記保護カバーの回転軸に対する前記保護カバーの一方側を所定方向に付勢する付勢手段と、前記保持部材に設けられ、前記保持部材の回転に伴って前記回転軸に対する前記保護カバーの他方側に接触して該他方側を前記所定方向に押圧する突起部と、前記保持部材を回転することで、前記コンバイナ及び前記保護カバーの双方を回転させる移動手段と、をさらに備えている。

また、請求項４の発明は、請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記突起部は、前記使用状態において前記保護カバーに接触しない。

また、請求項５の発明は、請求項３または４に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記移動手段は、駆動源の回転に応じて回転する第１ギア群と、前記第１ギア群と前記保持部材との間で回転力を伝達する伝達機構と、を備え、前記伝達機構は、所定以上の前記回転力を遮断する。

また、請求項６の発明は、請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記第１ギア群とは別に設けられ、前記保持部材の回転に応じて回転する第２ギア群と、前記第２ギア群に含まれる一の検出ギアの回転の角度に基づいて、前記コンバイナの位置を検出する検出手段と、を備えている。

また、請求項７の発明は、請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記第２ギア群は、前記検出ギアの回転の角度を前記保持部材の回転の角度よりも大きくする。

また、請求項８の発明は、請求項６または７に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記使用状態における前記コンバイナの位置である使用位置を記憶する記憶手段と、前記検出手段が検出する前記コンバイナの位置が前記使用位置と異なる場合は、前記移動手段を制御して前記コンバイナの位置を前記使用位置に移動する制御手段と、をさらに備えている。

また、請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記保護カバーは、第１面と、前記第１面に対して外側に配置される第２面とを有し、を有し、前記待機状態において、前記コンバイナは前記第１面に重なる。

また、請求項１０の発明は、請求項９に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記コンバイナの主面と前記第１面とは略同一の形状の曲面である。

また、請求項１１の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記表示手段を含む表示ユニットと、前記コンバイナ、前記保護カバー及び前記移動手段を含む駆動ユニットと、を備え、前記表示ユニットと、前記駆動ユニットとは分離可能となっている。

また、請求項１２の発明は、ヘッドアップディスプレイ装置であって、情報を表示する表示手段と、前記表示手段の表示光を反射するコンバイナと、前記表示手段を収容し、前記表示光の光路が経由する開口部を有するハウジングと、前記開口部を開閉する保護カバーと、を備え、前記ヘッドアップディスプレイ装置の待機状態において、前記コンバイナは前記保護カバーの上側に重ねて配置され、前記ヘッドアップディスプレイ装置の使用状態において、前記コンバイナは、起立した姿勢となる位置に移動し、前記保護カバーは、前記ハウジングの内部に移動する。

また、請求項１３の発明は、請求項１２に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記ヘッドアップディスプレイ装置の使用状態において、前記保護カバーにおける前記コンバイナとは反対側の端部が前記ハウジングの内部に移動する。

請求項１ないし１３の発明によれば、待機状態において重ねて配置されるコンバイナと保護カバーとが互いに逆方向に回転することから、コンバイナと保護カバーとを互いに干渉しないように容易に移動させることができる。このため、ヘッドアップディスプレイ装置の構造をシンプルにできる。

また、特に請求項３の発明によれば、保持部材を回転するのみでコンバイナ及び保護カバーの双方を回転させるため、ヘッドアップディスプレイ装置の構造をシンプルにできる。

また、特に請求項４の発明によれば、突起部が使用状態において保護カバーに接触しないため、コンバイナの位置の調整のために保持部材を回転させたとしても保護カバーが移動しない。

また、特に請求項５の発明によれば、伝達機構が所定以上の回転力を遮断することから、コンバイナに大きな外力がかかったとしてもコンバイナかかる回転力が第１ギア群に伝達されないため、部品の破損を防止できる。

また、特に請求項６の発明によれば、第２ギア群が第１ギア群とは別に設けられるため、伝達機構が回転力を遮断した場合でも、コンバイナの位置を正しく検出できる。

また、特に請求項７の発明によれば、コンバイナの位置を高精度に検出することができる。

また、特に請求項８の発明によれば、外力などでコンバイナの位置がズレた場合でも、コンバイナの位置を本来の使用位置に戻すことができる。

また、特に請求項９の発明によれば、待機状態における美的外観を向上できる。

また、特に請求項１０の発明によれば、コンバイナと保護カバーとを重ねて略平行に配置できる。

また、特に請求項１１の発明によれば、表示ユニットと駆動ユニットとは分離可能であるため、表示ユニットのみを交換することでヘッドアップディスプレイ装置の表示性能を容易に変更することができる。

図１は、ヘッドアップディスプレイ装置の概要を示す図である。 図２は、ヘッドアップディスプレイ装置の外観を示す斜視図である。 図３は、ヘッドアップディスプレイ装置の外観を示す斜視図である。 図４は、ヘッドアップディスプレイ装置の主な構成を示す図である。 図５は、ヘッドアップディスプレイ装置の主な構成を示す図である。 図６は、ヘッドアップディスプレイ装置の電気的な構成を示す図である。 図７は、ハウジングの内部の構成を示す斜視図である。 図８は、移動部とコンバイナホルダとを示す図である。 図９は、クラッチ部の近傍を拡大して示す図である。 図１０は、光路扉とコンバイナとの関係を説明する図である。 図１１は、光路扉とコンバイナとの関係を説明する図である。 図１２は、光路扉とコンバイナとの関係を説明する図である。 図１３は、復帰機能に係る処理の流れを示す図である。 図１４は、第２の実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

＜１．第１の実施の形態＞
＜１−１．装置の概要＞
図１は、第１の実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１の概要を示す図である。ヘッドアップディスプレイ装置１は、自動車などの車両に搭載され、車両の車室内で利用される。ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両のドライバの視界と重なるように様々な情報を表示することが可能である。図１は、車両の車室内の様子を車両の右側からみた図であり、図１の右側が車両の前方側に相当する。

図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両の車室内の前方のダッシュボード９１に固定される。ヘッドアップディスプレイ装置１のユーザとなるドライバは、車両の座席９２に着座した状態で、このように車室内の前方に配置されたヘッドアップディスプレイ装置１を利用する。

ヘッドアップディスプレイ装置１は、ハウジング７とコンバイナ３とを備えている。ヘッドアップディスプレイ装置１を車両に固定した状態において、ハウジング７はダッシュボード９１の上部に埋め込まれる。また、ヘッドアップディスプレイ装置１の使用時においては、コンバイナ３はダッシュボード９１の上部において起立した姿勢で配置される。コンバイナ３は、例えば、光を反射可能で透明な凹面のハーフミラーなどである。車両のドライバが視認する対象となる画像は、凹面鏡となるコンバイナ３の前方において虚像として表れる。

ドライバは、運転中において車両の前方を見ながら視線を大きく移動させずに、虚像として表れた画像を確認して様々な情報を得ることができる。ヘッドアップディスプレイ装置１は、例えば、車両の速度やルート案内など、ドライバに必要な情報を表示する。ヘッドアップディスプレイ装置１は、例えば、車両のＡＣＣスイッチのオンに連動して電源がオンとなり、車両のＡＣＣスイッチのオフに連動して電源がオフとなる。

図２及び図３は、ヘッドアップディスプレイ装置１の外観を示す斜視図である。なお、以下の説明においては、図中に示す三次元直交座標系（ＸＹＺ）を用いて、適宜、方向や向きを示すこととする。この直交座標系は、ハウジング７に対して相対的に固定される。Ｘ軸方向は車両の左右方向、Ｙ軸方向は車両の前後方向、Ｚ軸方向は上下方向に相当する。以下、車両に合わせて、＋Ｘ側を「左側」、−Ｘ側を「右側」、＋Ｙ側を「前側」、−Ｙ側を「後側」と称する（図１も合わせて参照。）。また、＋Ｚ側を「上側」、−Ｚ側を「下側」と称する。

図２は、ヘッドアップディスプレイ装置１の電源がオフとなった非使用時の状態（以下、「待機状態」という。）ＳＴ０を示している。一方、図３は、ヘッドアップディスプレイ装置１の電源がオンとなった使用時の状態（以下、「使用状態」という。）ＳＴ１を示している。

図２及び図３に示すように、コンバイナ３は、ハウジング７の前側（＋Ｙ側）の上部（＋Ｚ側）に配置される。また、ハウジング７の上側（＋Ｚ側）の面には、ハウジング７の内部と外部とを連通する開口部７９が設けられている。そして、ヘッドアップディスプレイ装置１は、この開口部７９を開閉する保護カバーとなる光路扉６を備えている。

図４及び図５は、ヘッドアップディスプレイ装置１の右側（−Ｘ側）からみた、ヘッドアップディスプレイ装置１の主な構成を示す図である。図４は、待機状態ＳＴ０を示し、図５は使用状態ＳＴ１を示している。

図４及び図５に示すように、コンバイナ３は、ハウジング７の前側（＋Ｙ側）にある左右方向（Ｘ軸方向）に沿った第１回転軸３０を中心に回転可能となっている。一方、光路扉６は、第１回転軸３０の後側（−Ｙ側）にある左右方向（Ｘ軸方向）に沿った第２回転軸６０を中心に回転可能となっている。また、ハウジング７の内部には、画像を表示する表示装置５と、各種の電子部品が実装された基板１０とが設けられている。表示装置５はハウジング７の内部の後側（−Ｙ側）に配置され、表示装置５の表示画面は前側（＋Ｙ側）に向けられる。

図２及び図４に示すように、待機状態ＳＴ０では、光路扉６が開口部７９を閉じる。これにより、ハウジング７の内部への異物や直射日光の侵入が防止され、ハウジング７の内部に配置された表示装置５及び電子部品などが保護される。

また、待機状態ＳＴ０では、ハウジング７の上側（＋Ｚ側）の面に沿うようにコンバイナ３は倒れた姿勢となる。これにより、待機状態ＳＴ０では、ヘッドアップディスプレイ装置１は全体としてコンパクトになるとともに、コンバイナ３がドライバの視界を遮ることを防止できる。

一方、図３及び図５に示すように、使用状態ＳＴ１では、コンバイナ３は起立した姿勢となる位置に移動し、ハウジング７の前側（＋Ｙ側）に起立した姿勢で配置される。これとともに、光路扉６が、ハウジング７の内部に移動して開口部７９を開放する。すなわち、光路扉６におけるコンバイナ３とは反対側となる後側（−Ｙ側）の端部がハウジング７の内部に移動する。これにより、ハウジング７の内部の後側（−Ｙ側）に配置された表示装置５が外部に露出する。表示装置５に表示された画像は、コンバイナ３において拡大されつつ反射され、コンバイナ３の前方（＋Ｙ側）において虚像として表れる。

図５中に示す破線Ｌ１は、表示装置５の表示光（表示装置５の表示画面から発する光）の代表的な光路を表している。光路Ｌ１に示すように、表示装置５の表示光は、開放された開口部７９を経由して、ハウジング７の前側（＋Ｙ側）に配置されたコンバイナ３に到達する。そして、表示光はコンバイナ３で反射され、ユーザであるドライバの目まで導かれる。これにより、ドライバは、コンバイナ３の前方（＋Ｙ側）に虚像として表れた画像を視認することができる。

このように表示装置５の表示光の光路Ｌ１は、開口部７９を経由する。したがって、光路扉６は、待機状態ＳＴ０において表示光の光路Ｌ１となる位置を遮るとともに、使用状態ＳＴ１において表示光の光路Ｌ１となる位置を開放する。

また、光路扉６は、第１主面６ａと、第１主面６ａに対して外側に配置される第２主面６ｂとを繋げた形状を有している。これにより、光路扉６は、２つの主面６ａ，６ｂとの相互間に段差を有する形状となっている。第１主面６ａは相対的に内側に凹んだ面となり、第２主面６ｂは相対的に外側に張り出した面となる。同様に、ハウジング７の上側（＋Ｚ側）の面は、光路扉６の形状に合わせて成形され、段差を有する形状となっている。

図２及び図４に示すように、待機状態ＳＴ０では、コンバイナ３は、光路扉６の第１主面（凹んだ面）６ａの上側（＋Ｚ側）に重なるように配置される。これにより、ハウジング７、光路扉６及びコンバイナ３を含む待機状態ＳＴ０でのヘッドアップディスプレイ装置１の上側（＋Ｚ側）が、段差がほぼ無い一つの面となる。その結果、待機状態ＳＴ０において装置全体としての凹凸を緩和することができ、ヘッドアップディスプレイ装置１の美的外観を向上できる。

また、凹面鏡となるコンバイナ３の主面は、所定の曲率を有する曲面となっている。そして、光路扉６及びハウジング７の上面も、コンバイナ３の曲率と同様の曲率を有する曲面となっている。これにより、ハウジング７、光路扉６及びコンバイナ３を含む待機状態ＳＴ０でのヘッドアップディスプレイ装置１の上側（＋Ｚ側）が、一つの曲面となる。したがって、待機状態ＳＴ０におけるヘッドアップディスプレイ装置１の美的外観をさらに向上できる。

なお、待機状態ＳＴ０におけるヘッドアップディスプレイ装置１の上側（＋Ｚ側）の面と、ダッシュボード９１の上側（＋Ｚ側）の面との間においても段差がなくなるように、ヘッドアップディスプレイ装置１を車両に固定することが望ましい。

＜１−２．電気的構成＞
次に、ヘッドアップディスプレイ装置１の電気的な構成について説明する。図６は、ヘッドアップディスプレイ装置１の電気的な構成を示すブロック図である。ヘッドアップディスプレイ装置１は、表示すべき画像を生成するナビゲーション装置などの外部の画像生成装置９３から画像信号を受信し、この画像信号の画像を表示する。

ヘッドアップディスプレイ装置１は、既述の表示装置５とともに、信号受信部１１と、画像処理部１２とを備えている。信号受信部１１は、画像生成装置９３から画像信号を受信する。画像処理部１２は、信号受信部１１が受信した画像信号に対して表示に必要な処理を行い、処理後の画像信号を表示装置５に出力する。表示装置５は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示デバイスを含み、入力された画像信号に基づく画像を表示する。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１は、移動部２と、検出部４と、操作部１３と、記憶部１４と、制御部１５とを備えている。移動部２は、上述したコンバイナ３及び光路扉６を移動する。また、検出部４は、移動部２によって移動されるコンバイナ３の位置を検出する。移動部２及び検出部４の詳細については後述する。

操作部１３は、ドライバの操作を受け付ける操作部材である。操作部１３は、例えば、車両のステアリングホイールに設けられており、ドライバからの操作を受け付ける。ドライバは、操作部１３を利用して所定の指示を行うことができる。

記憶部１４は、例えばフラッシュメモリなど、各種のデータを記憶可能な不揮発性の記憶装置である。記憶部１４には、ヘッドアップディスプレイ装置１の動作に必要な各種のデータが記憶される。

また、制御部１５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどを備えるマイクロコンピュータであり、ヘッドアップディスプレイ装置１の全体を統括的に制御する。制御部１５は、ハウジング７の内部の基板１０に設けられる（図４及び図５参照。）。

制御部１５の各種の機能は、記憶部１４に予め記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。例えば、制御部１５は、検出部４の検出結果に基づいて移動部２を制御して、コンバイナ３を所定の位置に移動させる。制御部１５は、待機状態ＳＴ０では倒れた姿勢となる待機位置にコンバイナ３を移動させ、使用状態ＳＴ１では起立した姿勢となる使用位置にコンバイナ３を移動させる。また、使用状態ＳＴ１では、制御部１５は、操作部１３を介したドライバの操作に応答してコンバイナ３の反射面の向きを微小に変更する。これにより、ドライバは、使用状態ＳＴ１におけるコンバイナ３の位置である使用位置を調整することができる。

＜１−３．コンバイナの移動＞
次に、コンバイナ３の移動に係る構成について説明する。図７は、ハウジング７及び光路扉６の図示を省略した、ヘッドアップディスプレイ装置１のハウジング７の内部の構成を示す斜視図である。図７は、使用状態ＳＴ１を示している。

図７に示すように、ハウジング７の内部には、ハウジング７に対して固定される基準部材となるシャーシ７１が設けられている。このシャーシ７１に対して、既述の表示装置５及び基板１０が固定される。また、シャーシ７１の前側（＋Ｙ側）には、左右方向（Ｘ軸方向）に対向するように２つのギアホルダ７２，７３が固定されている。

図７に示すように、これらのギアホルダ７２，７３に、コンバイナ３が回転する第１回転軸３０、及び、光路扉６が回転する第２回転軸６０が設けられる。これにより、コンバイナ３及び光路扉６は、シャーシ７１及びハウジング７に対して回転可能となる。

また、２つのギアホルダ７２，７３の前側（＋Ｙ側）の相互間には、コンバイナ３を保持する保持部材となるコンバイナホルダ３１が設けられている。コンバイナホルダ３１は、第１回転軸３０を中心に回転可能に設けられる。コンバイナ３の下部は、ネジなどの締結具によりコンバイナホルダ３１に固定される。したがって、コンバイナホルダ３１の回転に合わせてコンバイナ３も回転する。

２つのギアホルダ７２，７３のうち、右側（−Ｘ側）の第１ギアホルダ７２の近傍には、コンバイナ３を移動する移動部２が設けられている。移動部２は、コンバイナホルダ３１を回転することで、コンバイナ３を回転させる。

図８は、移動部２とコンバイナホルダ３１とを示す図である。移動部２は、駆動力を発生する駆動源となるモータ２０と、モータ２０の回転に応じて回転する複数のギアを含む第１ギア群２１とを備えている。第１ギア群２１は、第１ギアホルダ７２（図７参照。）の内部に主に配置される。

また、移動部２は、第１ギア群２１とコンバイナホルダ３１との間で回転力を伝達する伝達機構となるクラッチ部２９を備えている。クラッチ部２９は、第１ギア群２１の回転に応じて回転する駆動ギア２２と、コンバイナホルダ３１の右側（−Ｘ側）に設けられる従動部位３２とを備えている。駆動ギア２２は、第１ギア群２１の前側（＋Ｙ側）端部のギアと歯合し、モータ２０の回転に応じて回転する。

クラッチ部２９は、第１ギア群２１にかかる回転力（すなわち、モータ２０の駆動力）をコンバイナホルダ３１に伝達する機能を有している。また、クラッチ部２９は、第１ギア群２１及びコンバイナホルダ３１のいずれかにかかる回転力が所定以上となる場合は、その回転力を遮断し、第１ギア群２１とコンバイナホルダ３１との間での回転力の伝達を防ぐ機能も有している。すなわち、クラッチ部２９は、比較的小さな回転力を伝達し、比較的大きな回転力を遮断する。

図９は、クラッチ部２９の近傍を拡大して示す図である。図９は、上側（＋Ｚ側）からみた様子を示している。

図９に示すように、駆動ギア２２と従動部位３２とは左右方向（Ｘ軸方向）において互いに対向している。従動部位３２の対向面の中心には、第１回転軸３０が配置される。また、第１回転軸３０は駆動ギア２２の対向面の中心を貫通している。これにより、駆動ギア２２は、第１回転軸３０に沿って左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能とされている。

駆動ギア２２の対向面には、凸状の嵌合片２２ａが設けられる。一方で、従動部位３２の対向面には、凹状の嵌合孔３２ａが設けられている。これら嵌合片２２ａ及び嵌合孔３２ａはそれぞれ、第１回転軸３０を中心として放射状に等間隔に複数（例えば３つ）設けられている。駆動ギア２２の嵌合片２２ａと、従動部位３２の嵌合孔３２ａとは嵌合可能とされる。

嵌合片２２ａ及び嵌合孔３２ａの双方の側面は、左右方向（Ｘ軸方向）に対して傾斜している。このため、嵌合片２２ａと嵌合孔３２ａとの嵌合状態は比較的容易に解消するようになっている。

また、クラッチ部２９は、第１回転軸３０に沿ってコイル状の圧縮バネ２３を備えている。圧縮バネ２３は、駆動ギア２２と第１ギアホルダ７２（図７参照。）との相互間に配置され、駆動ギア２２を左側（＋Ｘ側）に所定の力で付勢する付勢手段である。

嵌合片２２ａと嵌合孔３２ａとの嵌合状態は、通常は、圧縮バネ２３の付勢力により維持される。このため、クラッチ部２９は、第１ギア群２１にかかる回転力をコンバイナホルダ３１に伝達することができる。その結果、移動部２は、コンバイナ３を回転することができる。

一方で、第１ギア群２１及びコンバイナホルダ３１のいずれかにかかる回転力が所定以上となる場合は、圧縮バネ２３の付勢力では嵌合片２２ａと嵌合孔３２ａとの嵌合状態を維持できなくなる。この場合は、圧縮バネ２３の付勢力に逆らって駆動ギア２２が右側（−Ｘ側）に動き、嵌合片２２ａと嵌合孔３２ａとの嵌合状態が解消する。その結果、クラッチ部２９は、回転力を遮断し、第１ギア群２１とコンバイナホルダ３１との間での回転力の伝達を防止する。

例えば、ドライバがコンバイナ３に不用意に触れた場合などにおいて、コンバイナ３に大きな外力がかかる場合がある。このような場合に、コンバイナ３にかかる回転力が第１ギア群２１に直接伝達されたと仮定すると、コンバイナ３とコンバイナホルダ３１との接続部付近に応力が集中し、コンバイナ３などの部品が破損する可能性がある。

これに対して、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１では、クラッチ部２９は所定以上の回転力を遮断する。したがって、コンバイナ３に大きな外力がかかったとしても、コンバイナホルダ３１が駆動ギア２２及び第１ギア群２１に対して空転し、コンバイナ３にかかる回転力が第１ギア群２１に直接伝達されない。このため、コンバイナ３などの部品の破損が防止される。

図７に戻って説明する。２つのギアホルダ７２，７３のうち、左側（＋Ｘ側）の第２ギアホルダ７３の近傍には、コンバイナ３の位置を検出する検出部４が設けられている。

検出部４は、コンバイナホルダ３１の回転に応じて回転する複数のギアを含む第２ギア群４１を備えている。第２ギア群４１は、第２ギアホルダ７３の内部に主に配置される。第２ギア群４１の前側（＋Ｙ側）端部のギアは、コンバイナホルダ３１の左側（＋Ｘ側）の端部に設けられたホルダギア３４（図８参照。）と歯合している。これにより、第２ギア群４１は、コンバイナ３及びコンバイナホルダ３１の回転に応じて回転する。

また、検出部４は、コンバイナ３の位置を検出する位置センサ４０を備えている。位置センサ４０は、例えば、回転の角度を検出するロータリーエンコーダである。位置センサ４０は、第２ギア群４１の後側（＋Ｙ側）端部の検出ギア４２の回転の角度を検出する。コンバイナ３及びコンバイナホルダ３１が回転すると、第２ギア群４１に含まれる検出ギア４２が回転する。このため、位置センサ４０は、検出ギア４２の回転の角度を検出することで、コンバイナ３の位置を検出する。

検出ギア４２を含む第２ギア群４１は、モータ２０の駆動力を伝達する第１ギア群２１とは別に設けられる。このため、クラッチ部２９が第１ギア群２１とコンバイナホルダ３１との間で回転力を遮断した場合においても、第２ギア群４１は影響を受けない。すなわち、コンバイナホルダ３１が第１ギア群２１に対して空転しても、第２ギア群４１はコンバイナホルダ３１とともに常に回転することになる。したがって、位置センサ４０は、このような第２ギア群４１に含まれる一つの検出ギア４２の回転の角度を検出することで、コンバイナ３の位置を正しく検出することができる。

また、第２ギア群４１は、回転の角度を増幅する機能を有している。すなわち、検出ギア４２の回転の角度がコンバイナホルダ３１の回転の角度よりも大きくなるように、第２ギア群４１に含まれる各ギアの歯数比が調整されている。位置センサ４０は、このように増幅された回転の角度を検出するため、ノイズ等の影響を受けにくくなり、コンバイナ３の位置を高精度に検出することができる。

また、検出部４は、検出ギア４２と第２ギアホルダ７３とに接続されるコイル状の引張バネ４３を備えている。引張バネ４３は、検出ギア４２を一方の回転方向に付勢する付勢手段である。第２ギア群４１に含まれる複数のギアの相互間においては、歯面間のあそびであるバックラッシが存在する。このようなバックラッシに起因して、検出ギア４２の回転とコンバイナ３の回転とが正しく連動しない可能性がある。引張バネ４３は、検出ギア４２を一方の回転方向に付勢することで、このようなバックラッシの影響を排除する。これにより、位置センサ４０はコンバイナ３の位置を正しく検出することができる。

＜１−４．光路扉の移動＞
次に、光路扉６の移動に係る構成について説明する。光路扉６は、コンバイナ３の回転に連動して回転するようになっている。

図１０から図１２は、光路扉６とコンバイナ３との関係を説明する図である。図１０から図１２は、ヘッドアップディスプレイ装置１の右側（−Ｘ側）からみた左右方向（Ｘ軸方向）の中央部付近の断面図である。図１０は、待機状態ＳＴ０を示し、図１２は使用状態ＳＴ１を示している。前述のように、コンバイナ３は第１回転軸３０を中心に回転可能であり、光路扉６は第２回転軸６０を中心に回転可能となっている。

これらの図に示すように、第２回転軸６０に対する光路扉６の後側（−Ｙ側）には、下側（−Ｚ側）に突出した爪部６４が設けられている。また、シャーシ７１には、上側（−Ｚ側）に突出した爪部７４が設けられている。そして、これらの２つの爪部６４，７４の相互間にコイル状の引張バネ６９が設けられている。引張バネ６９は、第２回転軸６０に対する光路扉６の後側（−Ｙ側）を下側（−Ｚ側）に付勢する付勢手段となる。すなわち、引張バネ６９は、光路扉６が開口部７９を開放する方向に光路扉６を付勢する。

また、コンバイナホルダ３１には、光路扉６に上側（＋Ｚ側）から接触して光路扉６を押圧する突起部３９が設けられている。突起部３９は、コンバイナホルダ３１の左右方向（Ｘ軸方向）の中央部に設けられる（図７及び図８も併せて参照。）。

図１０に示すように、待機状態ＳＴ０においては、突起部３９は、第２回転軸６０に対する光路扉６の前側（＋Ｙ側）に上側（＋Ｚ側）から接触する。そして、突起部３９は、この光路扉６の前側（＋Ｙ側）を下側（−Ｚ側）に押圧する。これにより、第２回転軸６０に対する光路扉６の後側（−Ｙ側）が、引張バネ６９の付勢力に逆らって上側（＋Ｚ側）に移動する。その結果、光路扉６が開口部７９を閉じることになる。待機状態ＳＴ０において、コンバイナ３は、この光路扉６の第１主面６ａの上側（＋Ｚ側）に重なるように配置される。

待機状態ＳＴ０から使用状態ＳＴ１に移行する場合は、制御部１５の制御により、移動部２がコンバイナホルダ３１を回転させ、図１１に示すように、第１回転軸３０を中心にしてコンバイナ３が図中右回りに回転する（矢印ＡＲ１）。コンバイナ３は、起き上がるように全体として上側（＋Ｚ側）に移動する。

そして、このようなコンバイナホルダ３１の回転に伴って、光路扉６に接触する突起部３９が上側（＋Ｚ側）に移動する。これにより、引張バネ６９の付勢力により第２回転軸６０を中心にして光路扉６が図中左回りに回転する（矢印ＡＲ２）。その結果、光路扉６は、開口部７９を開放するように全体として下側（−Ｚ側）に移動する。

このように、待機状態ＳＴ０において重ねて配置されていたコンバイナ３と光路扉６とは、待機状態ＳＴ０から使用状態ＳＴ１に移行する際に、図中の矢印ＡＲ１，ＡＲ２に示すように互いに逆方向に回転することになる。

このような動作により、コンバイナ３及び光路扉６は並行して回転するが、コンバイナ３の回転が完了するより前に、光路扉６におけるコンバイナ３とは反対側となる後側（−Ｙ側）の端部がハウジング７の内部の下面に到達する。これにより、光路扉６が開口部７９を完全に開放する。光路扉６が開口部７９を完全に開放した以降は、コンバイナ３のみがさらに回転し、突起部３９が光路扉６から離間する。

そして、最終的に図１２に示すように、起立した姿勢となる所定の使用位置までコンバイナ３が移動すると、制御部１５の制御により移動部２がコンバイナホルダ３１の回転を停止する。その結果、コンバイナ３の回転が完了し、ヘッドアップディスプレイ装置１は使用状態ＳＴ１となる。

また逆に、使用状態ＳＴ１から待機状態ＳＴ０に移行する場合は、制御部１５の制御により、移動部２がコンバイナホルダ３１を上記とは逆に回転させ、第１回転軸３０を中心にしてコンバイナ３が図中左回りに回転する。当初はコンバイナ３のみが回転するが、回転の途中において突起部３９が光路扉６に接触する。突起部３９が光路扉６に接触した以降は、コンバイナホルダ３１の回転に伴って、第２回転軸６０に対する光路扉６の前側（＋Ｙ側）を突起部３９が下側（−Ｚ側）に押圧する。これにより、光路扉６は開口部７９を閉じるように、第２回転軸６０を中心にして光路扉６が図中右回りに回転する。

そして、最終的に図１０に示すように、光路扉６が開口部７９を完全に閉じ、この光路扉６に重なる姿勢となる所定の待機位置までコンバイナ３が移動すると、制御部１５の制御により移動部２がコンバイナホルダ３１の回転を停止する。その結果、コンバイナ３及び光路扉６の双方の回転が完了し、ヘッドアップディスプレイ装置１は待機状態ＳＴ０となる。

このようにヘッドアップディスプレイ装置１では、待機状態ＳＴ０においてコンバイナ３と光路扉６とが重ねて配置される。そして、待機状態ＳＴ０から使用状態ＳＴ１に移行する場合に、コンバイナ３と光路扉６とは互いに逆方向に回転し、互いに離れるように移動する。すなわち、待機状態ＳＴ０において上側（＋Ｚ側）に配置されていたコンバイナ３が上側（＋Ｚ側）に移動し、待機状態ＳＴ０において下側（−Ｚ側）に配置されていた光路扉６が下側（−Ｚ側）に移動する。これにより、コンバイナ３と光路扉６とを互いに干渉しないように容易に移動させることができる。このため、ヘッドアップディスプレイ装置１の構造をシンプルにすることができる。その結果、ヘッドアップディスプレイ装置１を容易に小型化することができ、コストも低減できる。

また、コンバイナ３を保持するコンバイナホルダ３１に突起部３９が設けられる。そして、突起部３９が光路扉６に接触して光路扉６を押圧することで、光路扉６を回転させる。このため、移動部２は、コンバイナホルダ３１を回転するのみで、コンバイナ３及び光路扉６の双方を回転させることができる。したがって、光路扉６のための独立した移動機構が不要なため、ヘッドアップディスプレイ装置１の構造をシンプルにすることができる。

また、使用状態ＳＴ１においては、図１２に示すように、コンバイナホルダ３１の突起部３９は光路扉６から完全に離間して接触しない。したがって、使用状態ＳＴ１においてコンバイナ３の使用位置を調整する場合に、コンバイナホルダ３１を一定の範囲（例えば±１０度の範囲）で回転させたとしても突起部３９が光路扉６に接触しないため、光路扉６が移動することが防止される。

また、待機状態ＳＴ０においては、図１０に示すように、コンバイナ３と光路扉６とは略平行に重ねて配置される。待機状態ＳＴ０において、コンバイナ３の主面と対向する光路扉６の第１主面（凹んだ面）６ａは、コンバイナ３の主面と略同一の形状の曲面となっている。このため、コンバイナ３と光路扉６とを略平行に配置することができる。また仮に、制御上の不具合などにより所定の待機位置よりも過剰にコンバイナ３が倒れた場合を想定する。この想定の場合には、図１０に示す状態よりも、コンバイナ３は図中左回りに回転した姿勢となる一方で、光路扉６は図中右回りに回転した姿勢となる。したがって、コンバイナ３と光路扉６とは平行とならずに線接触することになる。このため、過剰にコンバイナ３が倒れた場合であっても、コンバイナ３の主面に光路扉６が面接触することはないため、コンバイナ３の主面が傷つくことが防止される。

＜１−５．復帰機能＞
また、ヘッドアップディスプレイ装置１の制御部１５は、使用状態ＳＴ１において、コンバイナ３に外力がかかってコンバイナ３の位置が使用位置から変更された場合に、コンバイナ３の位置を使用位置に戻す復帰機能を有している。

図１３は、この復帰機能に係る処理の流れを示す図である。図１３に示す処理は、制御部１５により所定の周期（例えば、５秒周期）で繰り返し実行される。

まず、制御部１５は、現在におけるコンバイナ３の実際の位置を取得する（ステップＳ１１）。制御部１５は、検出部４の位置センサ４０の検出結果を取得することでコンバイナ３の実際の位置を取得する。

次に、制御部１５は、コンバイナ３の使用位置を取得する（ステップＳ１２）。使用状態ＳＴ１におけるコンバイナ３の位置である使用位置は記憶部１４にデータとして予め記憶されている。制御部１５は、記憶部１４からデータを読み出すことでコンバイナ３の使用位置を取得する。過去にコンバイナ３の使用位置が調整されていた場合は、調整後の使用位置が記憶部１４に記憶される。

次に、制御部１５は、コンバイナ３の実際の位置と使用位置とを比較し、コンバイナ３の実際の位置が使用位置と異なるか否かを判定する（ステップＳ１３）。制御部１５は、コンバイナ３の実際の位置が使用位置と同じ場合は、処理を終了する。

一方、コンバイナ３の実際の位置が使用位置と異なる場合は（ステップＳ１３にてＹｅｓ）、制御部１５は、移動部２を制御してコンバイナ３の位置を使用位置に移動する（ステップＳ１４）。

このように、制御部１５が復帰機能を有しているため、外力などでコンバイナ３の位置が使用位置からズレた場合であっても、コンバイナ３の位置を本来の使用位置に容易に戻すことができる。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置の構成及び処理は、第１の実施の形態と略同様であるため、相違点を中心に説明する。

第１の実施の形態では、表示装置５と移動部２とが同一のハウジング７内に設けられていた。これに対して、図１４に示すように、第２の実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１ａでは、表示装置５を含む表示ユニット８１と、移動部２を含む駆動ユニット８２とが分離可能となっている。ヘッドアップディスプレイ装置１ａは、表示ユニット８１と駆動ユニット８２とを組み合わせることで構成される。

表示ユニット８１は、表示装置５とともに、基板１０１を備えている。基板１０１には、表示装置５の制御に係る制御部が設けられる。一方、駆動ユニット８２は、移動部２とともに、コンバイナ３、光路扉６、及び、基板１０２を備えている。コンバイナ３、光路扉６及び移動部２の構成は、第１の実施の形態と同様である。基板１０２には、移動部２の制御に係る制御部が設けられる。

表示ユニット８１と駆動ユニット８２とは、例えば、係合部８３を係合させることで固定され、一体化される。２つの基板１０１，１０２それぞれの制御部は、ケーブルや端子等を介して電気的に接続され、信号の送受信が可能とされる。

このように表示ユニット８１と駆動ユニット８２とを分離可能とすることで、コンバイナ３及び光路扉６を移動するシンプルな構造を維持したまま、表示ユニット８１のみを容易に交換することができる。蛍光表示管（ＶＦＤ）及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示デバイスが異なる複数の種類の表示ユニット８１を用意しておけば、表示ユニット８１を交換することでヘッドアップディスプレイ装置１ａの表示性能を容易に変更することができる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。

上記実施の形態では、車両のＡＣＣスイッチに連動して、ヘッドアップディスプレイ装置１の電源のオン／オフが切り替えられていた。これに対して、ユーザの操作に応答して、ヘッドアップディスプレイ装置１の電源のオン／オフが切り替えられてもよい。

また、上記実施の形態では、操作部１３を介したユーザの操作に応じてコンバイナ３の使用位置が調整されていたが、画像生成装置９３などの外部装置からの信号に応じてコンバイナ３の使用位置が調整されてもよい。

また、上記実施の形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１は、ダッシュボード９１に埋め込まれていたが、他の手法で車両に取り付けられてもよい。ヘッドアップディスプレイ装置１は、例えば、ダッシュボード９１の上部に載置してもよく、車室内の天井に取り付けてもよい。

また、表示装置５は、２次元配列された画素を含む画像を表示するものに限定されず、単なる文字、記号、及び、図形などの情報を表示するものであってもよい。

また、上記実施の形態では、コンバイナ３の位置が使用位置から変更された場合に、コンバイナ３の位置を使用位置に移動するようにしていた。これに対して、コンバイナ３の位置が使用位置から変更された場合には、待機状態ＳＴ０におけるコンバイナ３の位置である待機位置にコンバイナ３の位置を移動してもよい。

また、上記実施の形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１は、自動車などの車両において用いられるとしていたが、航空機や船舶などの他の乗り物で用いられてもよく、家庭、店舗、オフィス、工場などの他の場所で使用されるものであってもよい。

１ ヘッドアップディスプレイ装置
２ 移動部
３ コンバイナ
４ 検出部
５ 表示装置
６ 光路扉
１５ 制御部
２０ モータ
２１ 第１ギア群
２９ クラッチ部
３１ コンバイナホルダ
３９ 突起部
４０ 位置センサ
４１ 第２ギア群
４２ 検出ギア

Claims (13)

1. ヘッドアップディスプレイ装置であって、
   情報を表示する表示手段と、
   前記ヘッドアップディスプレイ装置の使用状態において前記表示手段の表示光を反射するコンバイナと、
   前記表示手段を収容し、前記表示光の光路が経由する開口部を有するハウジングと、
   前記ヘッドアップディスプレイ装置の待機状態において前記開口部を閉じるとともに、前記使用状態において前記開口部を開放する保護カバーと、
   を備え、
   前記待機状態において、前記コンバイナと前記保護カバーとは重ねて配置され、
   前記待機状態から前記使用状態に移行する場合に、前記コンバイナと前記保護カバーとは互いに逆方向に回転することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記待機状態において、前記コンバイナは前記保護カバーの第１側に重ねて配置され、
   前記待機状態から前記使用状態に移行する場合に、
   前記コンバイナは前記第１側に移動し、
   前記保護カバーは前記第１側とは逆方向の第２側に移動することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
3. 請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記コンバイナを保持しつつ回転可能な保持部材と、
   前記保護カバーの回転軸に対する前記保護カバーの一方側を所定方向に付勢する付勢手段と、
   前記保持部材に設けられ、前記保持部材の回転に伴って前記回転軸に対する前記保護カバーの他方側に接触して該他方側を前記所定方向に押圧する突起部と、
   前記保持部材を回転することで、前記コンバイナ及び前記保護カバーの双方を回転させる移動手段と、
   をさらに備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
4. 請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記突起部は、前記使用状態において前記保護カバーに接触しないことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
5. 請求項３または４に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記移動手段は、
   駆動源の回転に応じて回転する第１ギア群と、
   前記第１ギア群と前記保持部材との間で回転力を伝達する伝達機構と、
   を備え、
   前記伝達機構は、所定以上の前記回転力を遮断することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
6. 請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記第１ギア群とは別に設けられ、前記保持部材の回転に応じて回転する第２ギア群と、
   前記第２ギア群に含まれる一の検出ギアの回転の角度に基づいて、前記コンバイナの位置を検出する検出手段と、
   を備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
7. 請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記第２ギア群は、前記検出ギアの回転の角度を前記保持部材の回転の角度よりも大きくすることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
8. 請求項６または７に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記使用状態における前記コンバイナの位置である使用位置を記憶する記憶手段と、
   前記検出手段が検出する前記コンバイナの位置が前記使用位置と異なる場合は、前記移動手段を制御して前記コンバイナの位置を前記使用位置に移動する制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記保護カバーは、第１面と、前記第１面に対して外側に配置される第２面とを有し、
   を有し、
   前記待機状態において、前記コンバイナは前記第１面に重なることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
10. 請求項９に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記コンバイナの主面と前記第１面とは略同一の形状の曲面であることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記表示手段を含む表示ユニットと、
    前記コンバイナ、前記保護カバー及び前記移動手段を含む駆動ユニットと、
    を備え、
    前記表示ユニットと、前記駆動ユニットとは分離可能となっ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。
12. ヘッドアップディスプレイ装置であって、
    情報を表示する表示手段と、
    前記表示手段の表示光を反射するコンバイナと、
    前記表示手段を収容し、前記表示光の光路が経由する開口部を有するハウジングと、
    前記開口部を開閉する保護カバーと、
    を備え、
    前記ヘッドアップディスプレイ装置の待機状態において、前記コンバイナは前記保護カバーの上側に重ねて配置され、
    前記ヘッドアップディスプレイ装置の使用状態において、
    前記コンバイナは、起立した姿勢となる位置に移動し、
    前記保護カバーは、前記ハウジングの内部に移動することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
13. 請求項１２に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記ヘッドアップディスプレイ装置の使用状態において、前記保護カバーにおける前記コンバイナとは反対側の端部が前記ハウジングの内部に移動することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

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