JP2020056944A - Virtual image display device - Google Patents
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Abstract
Description
この明細書による開示は、虚像表示装置に関する。 The disclosure according to this specification relates to a virtual image display device.
従来、車両に搭載されるように構成され、投影部に表示光を投影することにより虚像を表示する虚像表示装置が知られている。特許文献1に開示の車両用表示装置は、光学部品としての偏向ミラー及びアクチュエータとしてのモータユニットを備えている。光学部品は、表示光を投影部へ導光し、その内部を貫通する回転軸まわりに回動することにより、向きを変更可能に形成されている。アクチュエータは、コネクティングロッドを介して、光学部品を引っ張る。コネクティングロッドの第1の端部は、ミラーホルダに連結されている。コネクティングロッドは、回転軸に垂直な方向に延在している。 BACKGROUND ART Conventionally, a virtual image display device configured to be mounted on a vehicle and displaying a virtual image by projecting display light onto a projection unit is known. The vehicle display device disclosed in Patent Literature 1 includes a deflecting mirror as an optical component and a motor unit as an actuator. The optical component is formed so as to be able to change the direction by guiding the display light to the projection unit and rotating around a rotation axis passing through the inside of the projection unit. The actuator pulls the optical component via the connecting rod. The first end of the connecting rod is connected to the mirror holder. The connecting rod extends in a direction perpendicular to the rotation axis.
特許文献1のように、ミラーホルダに連結されたコネクティングロッドを軸方向と垂直な光学部品の回転方向に延在させた場合では、光学部品に対して、コネクティングロッドの延在方向にアクチュエータを配置する必要がある。このため、アクチュエータの配置自由度が低く、アクチュエータが虚像表示装置の他の部品と機械的又は光学的に干渉すること、合理的な配置ができずに無駄なスペースが生じること等が懸念されている。そして、車両への搭載性をさらに高める工夫が求められている。 In the case where the connecting rod connected to the mirror holder is extended in the rotation direction of the optical component perpendicular to the axial direction as in Patent Literature 1, the actuator is disposed in the extending direction of the connecting rod with respect to the optical component. There is a need to. For this reason, there is a concern that the degree of freedom in arranging the actuator is low, the actuator mechanically or optically interferes with other components of the virtual image display device, a wasteful space is generated because a rational arrangement cannot be performed, and the like. I have. In addition, there is a need for a device that further enhances the mountability of the vehicle.
開示されるひとつの目的は、車両への搭載に適した虚像表示装置を提供することにある。 One object disclosed is to provide a virtual image display device suitable for mounting on a vehicle.
ここに開示された態様は、車両(1)に搭載されるように構成され、投影部(3a)に表示光を投影することにより虚像を表示する虚像表示装置であって、
表示光を投影部へ導光する光学部品であって、内部を貫通する回転軸(A1)まわりに回動することにより、向きを変更可能に形成された光学部品(40)と、
光学部品のうち、回転軸から離間した軸外に配置された軸外部位(40b)に対して連結された連結アーム(60)と、
光学部品の向きを変更するように、連結アームを介して、軸外部位を回転軸の軸方向(AD1)とは異なる方向である引っ張り方向に引っ張るアクチュエータ(80)と、を備え、
光学部品の軸外部位及び連結アームのうち一方は、光学部品の回転方向(RD)とは異なる方向に沿った補助軸(A2)まわりに湾曲しつつ延伸すると共に、補助軸の径方向外側を向く底面部(54)を有する延伸溝(53)が形成された延伸溝体(50)を有し、
光学部品の軸外部位及び連結アームのうち他方は、延伸溝に嵌った状態で、延伸溝体を挟み込むように、底面部において補助軸まわりの角度が互いに異なる位置に接触する一対の接触体(64a,64b)を有する。
An aspect disclosed herein is a virtual image display device configured to be mounted on a vehicle (1) and displaying a virtual image by projecting display light onto a projection unit (3a),
An optical component (40) for guiding display light to the projection unit, wherein the optical component (40) is formed so as to be able to change its direction by rotating around a rotation axis (A1) penetrating the inside;
A connecting arm (60) connected to an off-axis position (40b) of the optical component that is arranged off-axis away from the rotation axis;
An actuator (80) that pulls an external position of the shaft in a pulling direction that is different from the axial direction (AD1) of the rotation shaft via the connecting arm so as to change a direction of the optical component;
One of the outer axis position of the optical component and the connecting arm extends while bending around the auxiliary shaft (A2) along a direction different from the rotation direction (RD) of the optical component, and extends radially outside the auxiliary shaft. An elongated groove body (50) having an elongated groove (53) having a bottom surface (54) facing the elongated groove body (50);
The other of the outer axis position of the optical component and the connecting arm is in a state of being fitted in the extension groove, and a pair of contact bodies (in contact with positions at different angles around the auxiliary axis on the bottom surface portion so as to sandwich the extension groove body. 64a, 64b).
このような態様によると、光学部品の軸外部位及び連結アームのうち一方に設けられた一対の接触体は、他方に設けられた延伸溝体の底面部において補助軸まわりの互いに角度が異なる位置に接触している。こうした連結アームと光学部品の軸外部位との結合形態では、アクチュエータが連結アームを介して軸外部位を引っ張ると、延伸溝体が一対の接触体により挟み込まれた状態で、光学部品が引っ張り方向に引っ張られて回動し、その向きが変更される。この際に、補助軸まわりに湾曲しつつ延伸した底面部上を、一対の接触体が補助軸まわりに滑るので、延伸溝体と一対の接触体との周方向における相対位置がずれる。一方、一対の接触体は、底面部を形成する延伸溝に嵌った状態なので、周方向に相対位置がずれても接触状態が維持されやすく、また、連結アームが捻じられるような方向への当該連結アームの回転は規制される。このように、光学部品の向きが円滑に変更されることで、虚像の表示形態を好適に調整可能となるので、虚像表示装置は、車両への搭載に求められる性能を発揮することができる。 According to such an aspect, the pair of contact members provided on one of the outer position of the optical component and the connecting arm is positioned at different angles around the auxiliary axis on the bottom surface of the extending groove provided on the other. Is in contact with In such a coupling form between the connecting arm and the outer axial position of the optical component, when the actuator pulls the outer axial position via the connecting arm, the optical component is pulled in the pulling direction with the extending groove body being sandwiched by the pair of contact members. , And its direction is changed. At this time, the pair of contact members slides around the auxiliary shaft on the bottom surface portion that extends while curving around the auxiliary shaft, so that the relative positions of the extending groove body and the pair of contact members in the circumferential direction are shifted. On the other hand, since the pair of contact bodies are fitted in the extended grooves forming the bottom surface, the contact state is easily maintained even if the relative position is shifted in the circumferential direction, and the contacting direction is such that the connecting arm is twisted. The rotation of the connecting arm is restricted. As described above, since the orientation of the optical component is smoothly changed, the display mode of the virtual image can be appropriately adjusted, so that the virtual image display device can exhibit the performance required for mounting on a vehicle.
さて、一対の接触体で延伸溝体を挟む態様では、連結アームが光学部材の回転方向に対して少し傾いた方向から軸外部位に斜めに結合されたとしても、一対の接触体の底面部への接触状態を維持することが可能となっている。斜めの結合状態においても、補助軸が光学部品の回転方向と交差して配置されているので、一対の接触体を底面部上の補助軸まわりに滑らせながら、光学部品の軸外部位を回転方向に引っ張ることが可能である。したがって、アクチュエータの配置に合わせた向きから連結アームを軸外部位に結合できるので、アクチュエータの配置自由度が高い。故に、アクチュエータを、他の部品への干渉を避けるように、また、無駄なスペースを生じさせないように、配置すること、又は、アクチュエータの配置の制約にとらわれずに光学性能を高めることが可能となる。以上により、車両への搭載に適した虚像表示装置を提供することができる。 By the way, in the aspect in which the extended groove body is sandwiched between the pair of contact bodies, even if the connecting arm is obliquely coupled to the axis outside from a direction slightly inclined with respect to the rotation direction of the optical member, the bottom part of the pair of contact bodies It is possible to maintain the state of contact with. Even in the diagonally connected state, the auxiliary shaft is arranged to intersect with the rotation direction of the optical component, so that the pair of contact members slide around the auxiliary shaft on the bottom surface while rotating the external position of the optical component. It is possible to pull in the direction. Therefore, since the connecting arm can be coupled to the position outside the axis from the direction according to the arrangement of the actuator, the degree of freedom of arrangement of the actuator is high. Therefore, it is possible to arrange the actuator so as to avoid interference with other parts and to avoid wasting space, or to enhance the optical performance without being restricted by the arrangement of the actuator. Become. As described above, a virtual image display device suitable for mounting on a vehicle can be provided.
なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。 It should be noted that the reference numerals in parentheses are for exemplarily showing the correspondence with the parts of the embodiment described later, and are not intended to limit the technical scope.
一実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本開示の第1実施形態による虚像表示装置は、図1に示すように、車両1としての自動車に搭載されるように構成され、当該車両1のインストルメントパネル2内に収容されているヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置)100である。ここで車両とは、自動車、鉄道車両の他、航空機、船舶、移動しないゲーム用筐体等の各種乗り物を含むように広義に解される。
(1st Embodiment)
As shown in FIG. 1, the virtual image display device according to the first embodiment of the present disclosure is configured to be mounted on an automobile as a vehicle 1, and a head-up device housed in an
HUD装置100は、車両1のウインドシールド3に設定された投影部3aへ向けて画像の表示光を投影する。これによりHUD装置100は、車両1の乗員により視認可能な虚像VRIを表示する。すなわち、投影部3aにて反射される表示光が、車両1の室内に設定された視認領域EBに到達する。これにより、インストルメントパネル2とは対向して配置される座席4に着座し、視認領域EBにアイポイントEPが位置する乗員は、当該表示光を虚像VRIとして知覚する。そして、乗員は、虚像VRIとして表示される各種情報を認識することができる。虚像表示される各種情報としては、例えば車速、燃料残量等の車両1の状態を示す情報、又は視界補助情報、道路情報等のナビゲーション情報が挙げられる。
The
以下において、特に断り書きが無い限り、前、後、上、下、左及び右が示す各方向は、水平面HP上の車両1を基準として表記される。 In the following, unless otherwise specified, the directions indicated by front, rear, up, down, left, and right are described with reference to the vehicle 1 on the horizontal plane HP.
車両1のウインドシールド3は、例えばガラスないし合成樹脂により透光性の板状に形成され、インストルメントパネル2よりも上方に配置されている。ウインドシールド3は、前方から後方へ向かう程、インストルメントパネル2に対して離間するように傾斜して配置されている。ウインドシールド3は、画像の表示光が投影される投影部3aを、滑らかな凹面状又は平面状に形成している。なお、投影部3aは、ウインドシールド3に設けられていなくてもよい。例えば車両1と別体となっているコンバイナを車両内に設置して、当該コンバイナに投影部3aが設けられていてもよい。
The
視認領域EBは、HUD装置100により表示される虚像VRIが所定の規格を満たすように(例えば虚像VRI全体が所定の輝度以上となるように)視認可能となる空間領域であって、アイボックスとも称される。視認領域EBは、典型的には、車両1に設定されたアイリプスと重なるように設定される。アイリプスは、乗員のアイポイントEPの空間分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、仮想の楕円体状に設定されている。
The visual recognition area EB is a space area where the virtual image VRI displayed by the
このようなHUD装置100の具体的構成を、図2〜13も用いて、以下に説明する。図2に示すように、HUD装置100は、ハウジング10、表示器20、平面鏡30、凹面鏡40、連結アーム60、アーム支持体70、アクチュエータ80、及び制御ユニット90等により構成されている。
The specific configuration of the
ハウジング10は、HUD装置100の他の要素を収容する中空箱状を呈しており、車両1のインストルメントパネル2内に設置されている。ハウジング10は、投影部3aと対向する上方に、窓部11を有している。窓部11は、物理的に開口していてもよく、表示光を透過可能な防塵シートで覆われていてもよい。
The
表示器20は、例えば透過型の液晶式の表示器である。表示器20は、液晶パネル及びバックライトをケーシングに収容して形成されている。表示器20は、バックライトにより液晶パネルの画面21を透過照明することで、画像の表示器20に寄与する表示光を投射するようになっている。なお、表示器20として、反射型の液晶式の表示器、エレクトロルミネッセンスを用いて自発光するEL表示器、レーザスキャナ方式の表示器、DMD(Digital Micromirror Device)を用いたDLP(Digital Light Processing;登録商標)方式の表示器等を採用することもできる。表示器20における画面21は、例えばおよそ上方を向き、表示光が上方へ向けて発せられる。
The
平面鏡30及び凹面鏡40は、表示器20から発せられた表示光を、投影部3aへと導光する光学部品である。平面鏡30は、例えば合成樹脂ないしガラスにより、矩形板状に形成されている。平面鏡30は、その表面にアルミニウム等の金属膜を蒸着させること等により形成された反射面31を有している。反射面31は、滑らかな平面状に形成されている。平面鏡30は、表示器20に対しておよそ上方に位置し、反射面31は、前方かつ下方の斜め方向を向いている。表示器20から平面鏡30に入射した表示光は、反射面31により凹面鏡40へ向けて反射される。
The
凹面鏡40は、例えば合成樹脂ないしガラスにより、矩形板状に形成されている。凹面鏡40は、その表面にアルミニウム等の金属膜を蒸着させること等により形成された反射面41を有している。反射面41は、中央部が凹むように凹状に湾曲することで、滑らかな凹面状に形成されている。凹面鏡40は、表示器20及び平面鏡30に対しておよそ前方に位置し、反射面41は、後方かつ上方の斜め方向を向いている。
The
平面鏡30から凹面鏡40に入射した表示光は、反射面41により上方の投影部3aへ向けて反射される。ここで、反射面41での反射によって、虚像VRIを拡大することが可能となる。さらには、反射面41が自由曲面状に形成されることで、拡大された虚像VRIの歪みを低減することができる。
The display light that has entered the
こうして凹面鏡40の反射面41に反射された表示光は、防塵シートを透過することでHUD装置100の外部へ射出され、ウインドシールド3の投影部3aに入射する。投影部3aに反射された表示光が乗員のアイポイントEPに到達すると、当該乗員は虚像VRIを視認可能となるのである。
The display light reflected on the reflecting
また、凹面鏡40には、当該凹面鏡40の内部を、貫通するように、水平面HPに沿った左右方向に延伸する回転軸A1が設けられている。回転軸A1の両端部42は、凹面鏡40の側部40aから突出する円筒状に形成されている。両端部42は、ハウジング10に対して固定された凹面鏡支持体に支持されており、凹面鏡40は、回転軸A1まわりに回動することにより、反射面31の向きを変更可能に形成されている。
Further, the
凹面鏡40の反射面41がより上向きになる(すなわち凹面鏡40が寝る)と、投影部3aにおける投影位置がより前方へずれ、虚像VRIの表示位置が上方へずれる。これと共に、視認領域EBの位置は下方へずれる。一方、凹面鏡40の反射面41がより下向きになる(すなわち凹面鏡40が起立する)と、投影部3aにおける投影位置がより後方へずれ、虚像VRIの表示位置がより下方へずれる。これと共に、視認領域EBの位置は上方へずれる。したがって、凹面鏡40の向きの変更に伴って、虚像VRIの表示形態が変更されるようになっている。
When the reflecting
このような凹面鏡40の向きは、アクチュエータ80が凹面鏡40に対して外力を及ぼしていない場合、凹面鏡40に設けられた弾性部材の弾性力による凹面鏡40の押え付けにて規定される。弾性部材には、例えば、ハウジング10又は凹面鏡支持体から凹面鏡40を引っ張る引張ばね、回転軸A1に巻回されたねじりコイルばね等を採用することができる。弾性部材は、凹面鏡40の回転方向RDのうち、凹面鏡40を起立させる方向に、弾性力を及ぼす。こうした凹面鏡40の向きの変更は、アクチュエータ80が連結アーム60を介して軸外部位40bを引っ張ることにより実現される。軸外部位40bとは、凹面鏡40において回転軸A1から離間した軸外の部位を意味する。
Such a direction of the
このために、図3に示すように、凹面鏡40は、軸外部位40bのうち回転軸A1に対して後方かつ下方となる位置に、延伸溝体50を有している。本実施形態において、延伸溝体50は、凹面鏡40と一体的に形成されているが、延伸溝体50が凹面鏡40に対して固定されていればよく、別部品の延伸溝体50が嵌合されること等により凹面鏡40に結合されていてもよい。
For this purpose, as shown in FIG. 3, the
図3〜6に示す延伸溝体50は、例えば合成樹脂により、凹面鏡40の側部40aから回転軸A1の軸方向AD1に沿って突出する円柱形状に形成されている。円柱形状の延伸溝体50の中心軸に実質的に一致して、軸方向AD1に沿った補助軸A2が設定されている。本実施形態において、補助軸A2は、回転軸A1とは実質的に平行に設定されている。延伸溝体50において、補助軸A2を中心軸とした2つの円筒面51に挿まれた溝領域52には、延伸溝53及び弦状部55が設けられている。
The
延伸溝53は、両隣の円筒面51に対して、補助軸A2の径方向内側へ凹むように設けられている。延伸溝53の底面部54は、補助軸A2まわり、より詳細には補助軸A2の周方向に湾曲しつつ滑らかに延伸すると共に、補助軸A2の径方向外側を向く湾曲面状に形成されている。特に本実施形態の底面部54は、延伸溝53の中央部53aを挿んで、側部40a側に位置する傾斜底面54aと、側部40aとは反対側に位置する傾斜底面54bとを、軸方向AD2に実質的に一致する延伸溝53の幅方向に並ぶように、有している。
The extending
一対の傾斜底面54a,54bは、それぞれ、延伸溝53の中央部53aから延伸溝53の側縁部53bへ向かうに従って、実質的に一定の傾きにて、拡径するように傾斜している。換言すると、一対の傾斜底面54aは、それぞれ、側縁部53bから中央部53aに向かうに従って、縮径するように傾斜する部分円錐面状を呈している。
Each of the pair of inclined bottom surfaces 54a and 54b is inclined so as to expand with a substantially constant inclination from the
側縁部53bでは、凸状の湾曲面が形成されることにより、傾斜底面54a,54bと円筒面51とが滑らかに接続されている。中央部53aにおいても、凹状の湾曲面が形成されることにより、両傾斜底面54a,54bが滑らかに接続されている。こうして、本実施形態の延伸溝53の底面部54は、幅方向の断面において、V字状を呈している。
At the
本実施形態において延伸溝53は、補助軸A2のまわりを円環状(円弧状ともいう)に、180度分、延伸している。こうした半円状の領域に形成された延伸溝53は、凹面鏡40において反射面41の向きとは反対側を向くように、配置されている。
In the present embodiment, the
弦状部55は、延伸溝53の両端を結ぶ弦状に、延伸溝53を切り欠くように形成されている。弦状部55は、補助軸A2と交差するように、補助軸A2の径方向に沿って延伸する平面状をなしている。このような弦状部55の面は、凹面鏡40において反射面41と同じ側を向くように、配置されている。
The
図3,7〜11に示す連結アーム60は、例えば合成樹脂により形成され、アクチュエータ80及び軸外部位40bに対して連結されている。換言すると、連結アーム60は、アクチュエータ80と軸外部位40bとを連結している。具体的に、連結アーム60は、棒状部61、挿通部62、分岐部63、及び一対の接触体64a,64bを一体的に有している。
The
棒状部61は、アクチュエータ80側から凹面鏡40側へと伸びる棒状に形成されている。本実施形態の棒状部61は、直線状に伸び、互いに平行になっている2つの直線部61aと、両直線部61aの間に形成され、S字状に屈曲する屈曲部61bとを、有している。屈曲部61bが形成されていることにより、棒状部61において、アクチュエータ80側の端部と、凹面鏡40側の端部とは、補助軸A2の軸方向AD2に大きくずれるように配置されている。なお、本実施形態では、軸方向AD1と軸方向AD2とは、互いに一致している。
The
また、棒状部61は、十字状に張り出すリブ61cを、直線部61a及び屈曲部61bの全体に亘って形成している。こうしたリブ61cにより、連結アーム60の強度が増強されている。
Further, the bar-shaped
挿通部62は、アーム支持体70に支持されるように、当該アーム支持体70のガイド凹部72に挿通されている。挿通部62は、拡径部62aと、拡径部62aを棒状部61に接続する接続部62cとを有している。接続部62cは、棒状部61及び拡径部62aに対して小径の円柱状に形成されている。拡径部62aは、接続部62cからアクチュエータ80側へ向かう程拡径することにより、接続部62c側を向く球面状のストッパ面62bを形成した柱状に形成されている。拡径部62aにおいて大径となる側は、アクチュエータ80の運動変換機構82と接続されている。
The
ここで、図3,12に示すアーム支持体70は、例えば合成樹脂により形成され、挿通部62を挿通させることにより、連結アーム60を支持している。アーム支持体70は、壁部71、ガイド凹部72、及び窪み部73を有している。壁部71は、挿通部62の延伸方向に対して垂直に起立して形成されている。ガイド凹部72は、壁部71上方の開放端から下方の底部へ向かってU字状に凹むように形成されている。ガイド凹部72の幅は、接続部62cの径よりも僅かに大きく形成されている。窪み部73は、ストッパ面62bと対向するように形成され、壁部71の拡径部62a側の表面から、ガイド凹部72の底部を囲むように球面状に窪んで形成されている。これにより、アクチュエータ80が凹面鏡40に対して外力を及ぼしていない状態において、ストッパ面62bは窪み部73にフィットした状態で当接するようになっている。そして、アクチュエータ80が引っ張り方向に連結アーム60を変位させると、ストッパ面62bが窪み部73と離間する。
Here, the
連結アーム60において凹面鏡40側には、図10に拡大して示すように、分岐部63が形成されている。分岐部63は、棒状部61の凹面鏡40側の端部から二股に分岐して形成されている。より詳細に、分岐部63は、延伸溝体50の上側を補助軸A2の周方向に沿って回り込むように延伸する上部63aと、延伸溝体50の下側を補助軸A2の周方向に沿って回り込むように延伸する下部63bと、を有している。延伸溝体50は、こうした上部63a及び下部63bにより、隙間を介して、上下に挿まれた配置となっている。特に本実施形態の上部63a及び下部63bは、棒状部61とは補助軸A2を挿んで反対側の、延伸溝53の底面部54と補助軸A2の径方向に対向する位置まで延伸し、当該位置に先端部を形成している。
On the
接触体64a,64bは、片側の上部63aに1つ設けられると共に、もう片側の下部63bに1つ設けられることにより、一対形成されている。接触体64aは、上部63aの先端部から補助軸A2の径方向内側へ突出するように形成され、接触体64bは、下部63bの先端部から補助軸A2の径方向内側へ突出するように形成されている。
One
各接触体64a,64bは、特に図11に示すように、滑らかな球面状の表面を有する球体状に形成されている。これにより、図4,13に示すように、接触体64aは、底面部54が上向きとなる位置において、延伸溝53の幅方向に並んだ傾斜底面54a及び傾斜底面54bのそれぞれに1点ずつ点状接触している。接触体64bは、底面部54が下向きとなる位置において、傾斜底面54a及び傾斜底面54bのそれぞれに点状接触している。なお、図4の二重丸のマーキングが接触点を示している(図10,11の一重丸のマーキングも接触点を示している)。こうして、一対の接触体64aは、延伸溝53に嵌った状態となる。一対の接触体64a,64bは、延伸溝体50を挟み込むように、底面部54において補助軸A2まわりの角度が互いに異なる位置に、接触している。棒状部61とは補助軸A2を挿んで反対側に、180度より小さな角度をなすように、一対の接触体64a,64bが補助軸A2に対してなす接触角度θが設定されている。
Each
アクチュエータ80は、図2に示すように、電動モータ81及び運動変換機構82を有している。電動モータ81は、例えばステッピングモータであり、制御ユニット90から入力された電気信号に応じて、モータ軸を所定の回転量だけ回転させる。運動変換機構82は、モータ軸の回転運動を、往復直線運動に変換する。こうして運動変換機構82は、これに連結された連結アーム60を上記回転量に応じた移動量にて引っ張ることが可能となっている。
The
こうしてアクチュエータ80が凹面鏡40の回転方向RDのうち、弾性部材の弾性力が及ぼされる方向とは反対側に(凹面鏡40が寝るように)、連結アーム60を引っ張る。これと連動して、一対の接触体64a,64bが延伸溝体50を挟み込んだ状態で当該延伸溝体50を軸方向AD1とは異なる方向である引っ張り方向に引っ張る。したがって、回転軸A1まわりの回転モーメントが凹面鏡40に作用し、凹面鏡40が回動する。この際に、一対の接触体64a,64bが底面部54をその延伸方向に滑って摺動するので、一対の接触体64a,64bと底面部54との接触状態が維持される。
In this way, the
また図13に示すように、1つの接触体64a,64bが底面部54に2点ずつ接触しているため、接触点は合計4点となっている。アクチュエータ80が凹面鏡40を引っ張る際には、この4点を介して底面部54がそれぞれ延伸溝53の中央部53a側への成分を有する垂直抗力を及ぼすため、延伸溝53に対して連結アーム60が軸方向AD2にずれ難くなる。故に、安定した凹面鏡40の回動が実現される。
Further, as shown in FIG. 13, one
一対の接触体64a,64bを介して、延伸溝体50に対して連結アーム60が連結されている。こうした延伸溝体50、連結アーム60、アーム支持体70等によって、連結ユニット49が構成されている。本実施形態の連結ユニット49においては、連結アーム60を、補助軸A2に対して垂直方向から延伸溝体50に連結することも可能であるが、アクチュエータ80を軸方向AD2に沿って移動して、連結アーム60の角度を振った状態で、連結アーム60を斜め方向から延伸溝体50に連結させることができる。また、凹面鏡40の設置高さに対するアクチュエータ80の設置高さを上下させた状態で、連結アーム60を連結させることも可能である。
The
そして、連結アーム60の角度を振っても、補助軸A2まわりに延伸する底面部54に対して、球状の接触体64a,64b側の接触部位がずれるだけである。このため、上記の4点の点状接触状態は容易に維持され、アクチュエータ80が作動する際に連結アーム60をねじるような力も発生し難い。
Even if the angle of the connecting
すなわち、車種毎に最適な光学設計を実現するために、平面鏡30等の光学部品等の配置を変更し、その配置変更に伴ってアクチュエータ80の位置も変更されたとしても、同性能の連結形態を維持することができる。換言すると、連結ユニット49の部品形状は、搭載される車両1の車種間にて共通化される。故に、本実施形態の連結形態は、車種に対する光学設計の最適化を容易にし、HUD装置100の製造コストを低減することに寄与できる。
That is, even if the arrangement of the optical components such as the
また、本実施形態のようなアクチュエータ80で凹面鏡40の軸外部位40bを引っ張る形態では、回転軸A1に直接アクチュエータ80を連結する必要がない。このため、HUD装置100の軸方向AD1の体格拡大を抑制すること、あるいは、凹面鏡40の反射面41を軸方向AD1に大きくして光学設計されることで虚像VRIの左右方向のサイズを大きくすることができる。
Further, in the case where the
制御ユニット90は、図2に示すように、調整スイッチ91及び制御回路部92等により構成されている。調整スイッチ91は、ハウジング10の外部の、例えば車両1のステアリングハンドル等に設置され、乗員により操作可能となっている。調整スイッチ91は、例えばプッシュ式等の2種類の操作部材91a,91bを有している。具体的に、アップ操作部材91aは、虚像VRIの表示位置を上方に移動させるための操作部材である。ダウン操作部材91bは、虚像VRIの表示位置を下方に移動させるための操作部材である。
The
制御回路部92は、少なくとも1つのプロセッサ、メモリ装置(例えば半導体メモリ)、入出力インターフェース等を基板上に実装した電子回路となっている。プロセッサは、操作部材91a,91bが操作されることに応じて調整スイッチ91から入力された電気信号に基づいて、メモリ装置に記憶されたコンピュータプログラムを実行する。これにより、プロセッサは、アクチュエータ80の電動モータ81に電気信号を出力し、当該電動モータ81のモータ軸を回動させるようになっている。
The
(作用効果)
以上説明した第1実施形態の作用効果を以下に改めて説明する。
(Effects)
The operation and effect of the first embodiment described above will be described again below.
第1実施形態によると、光学部品としての凹面鏡40の軸外部位40b及び連結アーム60のうち一方に設けられた一対の接触体64a,64bは、他方に設けられた延伸溝体50の底面部54において補助軸A2まわりの互いに角度が異なる位置に接触している。こうした連結アーム60と凹面鏡40の軸外部位40bとの結合形態では、アクチュエータ80が連結アーム60を介して軸外部位40bを引っ張ると、延伸溝体50が一対の接触体64a,64bにより挟み込まれた状態で、凹面鏡40が引っ張り方向に引っ張られて回動し、その向きが変更される。この際に、補助軸A2まわりに湾曲しつつ延伸した底面部54上を、一対の接触体64a,64bが補助軸A2まわりに滑るので、延伸溝体50と一対の接触体64a,64bとの周方向における相対位置がずれる。一対の接触体64a,64bは、底面部54を形成する延伸溝53に嵌った状態なので、周方向に相対位置がずれても接触状態が維持されやすく、また、連結アーム60が捻じられるような方向への当該連結アーム60の回転は規制される。このように、凹面鏡40の向きが円滑に変更されることで、虚像VRIの表示形態を好適に調整可能となるので、虚像表示装置としてのHUD装置100は、車両1への搭載に求められる性能を発揮することができる。
According to the first embodiment, a pair of
さて、一対の接触体64a,64bで延伸溝体50を挟む態様では、連結アーム60が凹面鏡40の回転方向RDに対して少し傾いた方向から軸外部位40bに斜めに結合されたとしても、一対の接触体64a,64bの底面部54への接触状態を維持することが可能となっている。斜めの結合状態においても、補助軸A2が凹面鏡40の回転方向RDと交差して配置されているので、一対の接触体64a,64bを底面部54上の補助軸A2まわりに滑らせながら、凹面鏡40の軸外部位40bを回転方向RDに引っ張ることが可能である。したがって、アクチュエータ80の配置に合わせた向きから連結アーム60を軸外部位40bに結合できるので、アクチュエータ80の配置自由度が高い。故に、アクチュエータ80を、他の部品への干渉を避けるように、また、無駄なスペースを生じさせないように、配置すること、又は、アクチュエータ80の配置の制約にとらわれずに光学性能を高めることが可能となる。以上により、車両1への搭載に適したHUD装置100を提供することができる。
By the way, in a mode in which the
また、第1実施形態によると、各接触体64a,64bは、球体状に形成されている。球体状の接触体64a,64bでは、底面部54への接触位置が、どの方向にずれても、接触体64a,64b側の接触位置での曲面状態が均一化されているので、接触状態を維持し易い。例えば、アクチュエータ80が連結アーム60を引っ張って一対の接触体64a,64bの接触位置が補助軸A2の周方向にずれても、好適な接触状態を維持することができる。また例えば、斜めの結合状態において連結アーム60の角度を振る場合において、一対の接触体64a,64bの接触位置がずれても、好適な接触状態を維持することができる。
According to the first embodiment, each of the
また、第1実施形態によると、各接触体64a,64bは、それぞれ両方の傾斜底面54a,54bに接触している。このようにすると、一対の接触体64a,64bと底面部54とは、合計4箇所の接触となる。そして、一対の傾斜底面54a,54bは、延伸溝53の側縁部53bから中央部53aへ向かうに従って、縮径するように傾斜しているので、各接触点にて傾斜底面54a,54bからの垂直抗力は、延伸溝53の中央部53a側への成分を含む。こうした垂直抗力を受ける各接触体64a,64bは、軸方向AD2において延伸溝53の中央部53aへとガイドされる。故に、各接触体64a,64bの延伸溝53に嵌った状態は維持され易く、軸方向AD2に並ぶ接触箇所を含む4箇所の接触により連結アーム60が捻じられるような方向への回転はより規制されている。したがって、凹面鏡40の向きをより円滑に変更することができる。
Further, according to the first embodiment, each of the
また、第1実施形態によると、連結アーム60は、アクチュエータ80側から凹面鏡40側へと伸びる棒状部61を有する。こうした棒状部61によって、アクチュエータ80を凹面鏡40から離間させることができるので、アクチュエータ80が凹面鏡40と干渉することを抑制することができる。
According to the first embodiment, the connecting
また、第1実施形態によると、連結アーム60において、棒状部61の凹面鏡40側の端部から二股に分岐する分岐部63を設け、その両側に一対の接触体64a,64bがそれぞれ配置される。したがって、一対の接触体64a,64bによって延伸溝体50を挟む配置は容易に実現可能となる。
Further, according to the first embodiment, the connecting
また、第1実施形態によると、棒状部61は、アクチュエータ80側の端部と凹面鏡40側の端部とが、補助軸A2の軸方向AD2にずれるように屈曲する屈曲部61bを有する。このようにすると、回転軸A1の垂直方向に対する連結アーム60の角度以上に、アクチュエータ80の配置を軸方向AD1,AD2に沿ってずらすことが可能となる。したがって、アクチュエータ80の配置自由度をさらに高めることができる。
Further, according to the first embodiment, the rod-shaped
また、第1実施形態によると、アーム支持体70により、連結アーム60が引っ張り方向に変位可能に支持されているので、凹面鏡40を円滑に回動させることができる。
According to the first embodiment, since the connecting
また、第1実施形態によると、凹面鏡40の軸外部位40bに延伸溝体50が設けられ、連結アーム60に一対の接触体64a,64bが設けられている。このようにすると、連結アーム60の角度に依存せずに、回転軸A1に対する延伸溝体50の補助軸A2の方向が決まるので、円滑な凹面鏡40の回動を、安定的に実現することができる。
Further, according to the first embodiment, the
(他の実施形態)
以上、一実施形態について説明したが、本開示は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
(Other embodiments)
Although one embodiment has been described above, the present disclosure is not construed as being limited to the embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist of the present disclosure.
具体的に変形例1としては、延伸溝53の底面部54は、1つの底面54cによって形成されていてもよい。図14の例において延伸溝53の底面54cは、幅方向の断面において、U字状に形成されている。底面54cの中央部53aにおける曲率半径を、接触体64a,64bの曲率半径よりも大きく設定することで、底面54cと一対の接触体64a,64bとの合計2点の点状接触が実現されている。
Specifically, as a first modification, the
変形例2としては、図14とはまた異なる底面部54の形状を採用することができる。図15の例において延伸溝53の底面54dは、幅方向の断面において、平面状に形成されている。図15において延伸溝53は、底面54dに対して垂直な壁面54eを両側の側縁部53bに形成していることにより、断面矩形状に形成されている。この態様においても、底面54dと一対の接触体64a,64bとの合計2点の点状接触が実現されている。
As a second modification, a shape of the
変形例3としては、延伸溝53は、補助軸A2のまわりに、180度以上延伸していてもよい。例えば延伸溝53は、360度延伸して、環状に形成されていてもよい。他方、延伸溝53は、補助軸A2のまわりに180未満に延伸していてもよい。凹面鏡40の回動角度の範囲に合わせて、延伸溝53の延伸角度を適宜設定することができる。
As a third modification, the
変形例4としては、補助軸A2は、凹面鏡40の回転方向RDとは異なる方向に沿ったものであれば、回転軸A1に対して傾斜していてもよい。ただし、補助軸A2の回転軸A1に対する傾斜角度を45度未満、より好適には30度未満にすると、引っ張り力が効率的に伝達され易く、また、一対の接触体64a,64bが延伸溝53から外れ難く、より円滑に凹面鏡40を回動させることができる。
As a fourth modification, the auxiliary axis A2 may be inclined with respect to the rotation axis A1 as long as it is along a direction different from the rotation direction RD of the
変形例5としては、図16に示すように、分岐部63において、上部63aの先端部と下部63bの先端部とが再び結合することによって、分岐部63は、全体として延伸溝体50を挿通させた環状に形成されていてもよい。
As a fifth modification, as shown in FIG. 16, in the
変形例6としては、連結アーム60の棒状部61は、屈曲部61bを有さずに、直線部61aのみで構成されていてもよい。
As a modified example 6, the bar-shaped
変形例7としては、一対の接触体64a,64bは、球状に限らず、楕円体状等に形成されていてもよい。
As a modification 7, the pair of
変形例8としては、連結アーム60に延伸溝体50を設けると共に、凹面鏡40に一対の接触体64a,64bを設けてもよい。
As a modified example 8, the connecting
変形例9としては、向きを変更可能な光学部品として、凹面鏡40以外の平面鏡、レンズ、プリズム等が採用されてもよい。
As a ninth modification, a plane mirror other than the
変形例10としては、制御ユニット90は、調整スイッチ91の操作に代えて、車両1に設置されたカメラ等で乗員の眼の位置を検出し、当該検出結果に基づいてアクチュエータ80を作動させるようにしてもよい。
As a tenth modification, the
100 HUD装置(虚像表示装置)、1 車両、3a 投影部、40 凹面鏡(光学部品)、40b 軸外部位、50 延伸溝体、53 延伸溝、54 底面部、60 連結アーム、64a,64b 接触体、80 アクチュエータ、AD1 回転軸の軸方向、RD 光学部品の回転方向
Claims (8)
前記表示光を前記投影部へ導光する光学部品であって、内部を貫通する回転軸(A1)まわりに回動することにより、向きを変更可能に形成された光学部品(40)と、
前記光学部品のうち、前記回転軸から離間した軸外に配置された軸外部位(40b)に対して連結された連結アーム(60)と、
前記光学部品の向きを変更するように、前記連結アームを介して、前記軸外部位を前記回転軸の軸方向(AD1)とは異なる方向である引っ張り方向に引っ張るアクチュエータ(80)と、を備え、
前記光学部品の前記軸外部位及び前記連結アームのうち一方は、前記光学部品の回転方向(RD)とは異なる方向に沿った補助軸(A2)まわりに湾曲しつつ延伸すると共に、前記補助軸の径方向外側を向く底面部(54)を有する延伸溝(53)が形成された延伸溝体(50)を有し、
前記光学部品の前記軸外部位及び前記連結アームのうち他方は、前記延伸溝に嵌った状態で、前記延伸溝体を挟み込むように、前記底面部において前記補助軸まわりの角度が互いに異なる位置に接触する一対の接触体(64a,64b)を有する虚像表示装置。 A virtual image display device configured to be mounted on a vehicle (1) and displaying a virtual image by projecting display light onto a projection unit (3a),
An optical component (40) that guides the display light to the projection unit, the optical component (40) being formed to be able to change its direction by rotating around a rotation axis (A1) penetrating the inside;
A connecting arm (60) connected to an off-axis position (40b) of the optical component that is arranged off-axis away from the rotation axis;
An actuator (80) that pulls the external position of the shaft in a pulling direction that is different from the axial direction (AD1) of the rotating shaft via the connecting arm so as to change the direction of the optical component. ,
One of the axis outer position of the optical component and the connection arm extends while bending around an auxiliary axis (A2) along a direction different from the rotation direction (RD) of the optical component. An elongated groove body (50) in which an elongated groove (53) having a bottom surface portion (54) facing radially outward of
The other of the axis outer position and the connection arm of the optical component is fitted in the extension groove, so that the extension groove body is sandwiched therebetween, so that angles around the auxiliary axis are different from each other on the bottom surface portion. A virtual image display device having a pair of contact bodies (64a, 64b) that come into contact with each other.
各前記接触体は、両方の前記傾斜底面に接触している請求項1又は2に記載の虚像表示装置。 The bottom surface portion has a pair of inclined bottom surfaces (54a, 54b) that incline so as to decrease in diameter from a side edge portion of the extension groove toward a central portion,
The virtual image display device according to claim 1, wherein each of the contact bodies is in contact with both of the inclined bottom surfaces.
一対の前記接触体は、前記両側のうち、片側に1つ、もう片側に1つ、それぞれ設けられている請求項4に記載の虚像表示装置。 The connection arm further includes a branch portion (63) that branches off from the end of the rod-shaped portion on the optical component side and is disposed on both sides where the elongated groove is inserted.
5. The virtual image display device according to claim 4, wherein one of the pair of the contact bodies is provided on one of the two sides and one on the other side. 6.
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