JP2020147236A - 駆動装置、ヘッドアップディスプレイ装置及び可動部材の原点位置の検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原点位置検出スイッチを用いずに可動部材の原点位置を把握できる駆動装置を提供すること。【解決手段】本発明の駆動装置１は、雌ネジ部３を有する可動部材５と、雄ネジ部７を有し、雄ネジ部７に雌ネジ部３が取り付けられ、回転することで可動部材５を軸方向Ｙに移動させるリードスクリュー９と、を備え、リードスクリュー９は、ネジが形成されていないシャフト部１１を有し、可動部材５の雌ネジ部３は、リードスクリュー９の雄ネジ部７からシャフト部１１に切り替わる位置でネジの噛み合いが外れ、可動部材５に対して噛み合いが外れた状態から噛み合い状態に復帰させる方向に外力を及ぼす外力部１３を備えている。【選択図】図５

Description

本発明は、駆動部の駆動力によって可動部材を移動させる駆動装置、当該駆動装置を備えるヘッドアップディスプレイ装置及び前記駆動装置を使用する場合に実行される可動部材の原点位置の検出方法に関するものである。

従来、表示装置からの表示光を反射部材（凹面鏡）によって反射させて車両のフロントガラスに投影し、投影された表示像（虚像）を車両の運転者に視認させるヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このようなヘッドアップディスプレイ装置では、一般に、反射部材による表示光の反射角度を調整するため、凹面鏡を保持するミラーホルダを所定の回転軸を中心として回動させる駆動装置が用いられている。

特許文献１及び特許文献２には、ミラーホルダから回転軸の径方向外側に向けて部分的に突出する突出片に駆動力を伝達することで、ミラーホルダを回動させる駆動装置が記載されている。この駆動装置は、ステッピングモータと、ステッピングモータによって回転駆動されるリードスクリュー（送りねじ）と、リードスクリューと平行に配置されたガイドシャフトと、リードスクリュー及びガイドシャフトを支持するフレームと、リードスクリューに螺合するナットを備え、ガイドシャフトが貫通するガイド孔が形成されたスライダであって、リードスクリューの回転に伴ってリードスクリューの軸線方向に沿って往復移動するスライダ（可動部材）とを有し、可動部材が、被支持部材であるミラーホルダの突出片を支持する支持部を備えている。こうして、ミラーホルダの突出片を支持する可動部材が往復移動することで、ミラーホルダを回動させることができる。
前記可動部材の移動を制御するために前記可動部材の原点位置を把握することが必要である。従来は、原点位置検出スイッチを前記モータ側に設けて、前記可動部材が移動して前記原点位置検出スイッチをONすることで、その限定位置を把握している。

特開２０１５−１０２７００号公報 特開２０１６−１０９９７４号公報

前記可動部材の原点位置を把握するために前記原点位置検出スイッチを備える従来の構造は、部品点数が多く且つ高コストになる問題がある。

本発明の目的は、原点位置検出スイッチを用いずに可動部材の原点位置を把握することができるようにすることにある。

上記課題を達成するため、本発明に係る駆動装置は、雌ネジ部を有する可動部材と、雄ネジ部を有し、該雄ネジ部に前記雌ネジ部が取り付けられ、回転することで前記可動部材を軸方向に移動させるリードスクリューと、を備え、前記リードスクリューは、ネジが形成されていないシャフト部を有し、前記可動部材の前記雌ネジ部は、前記リードスクリューの前記雄ネジ部から前記シャフト部に切り替わる位置でネジの噛み合いが外れ、前記可動部材に対して前記噛み合いが外れた状態から噛み合い状態に復帰させる方向に外力を及ぼす外力部、を備える、ことを特徴とする。

本態様によれば、前記可動部材の前記雌ネジ部は、前記リードスクリューの前記雄ネジ部から前記シャフト部に切り替わる位置でネジの噛み合いが外れる。これにより、この切り替わる位置を可動部材の原点位置として利用することが可能になる。そして、前記可動部材に対して前記噛み合いが外れた状態から噛み合い状態に復帰させる方向に外力を及ぼす外力部、を備えるので、前記噛み合いが外れた状態から噛み合い状態に容易に復帰させることができる。
よって、原点位置検出スイッチを用いずに可動部材の原点位置を把握することができ、部品点数の削減及び低コスト化を実現することができる。

また本発明は、上記駆動装置において、前記リードスクリューは、前記シャフト部の太さが前記雄ネジ部より小であるのが好ましい。

本態様において、前記リードスクリューは、前記シャフト部の太さが前記雄ねじ部より小であるので、構造簡単であり、製造容易であり、以って低コスト化を実現することができる。

また本発明は、上記駆動装置において、前記リードスクリューを回転可能に支持するフレームを備え、前記フレームは、前記リードスクリューに沿う本体部と、前記本体部の一端に位置して前記シャフト部の先端を回転可能に支持するシャフト支持部と、前記本体部の他端に位置して前記リードスクリューを回転させるモータが取り付けられるモータ取付け部と、を備えるのが好ましい。

本態様において、上記フレームを用いることで、リードスクリューやモータの組付けを容易に行うことができる。

また本発明は、上記駆動装置において、前記フレームには、前記リードスクリューと平行に配置されたガイド軸が取り付けられ、前記ガイド軸は、前記可動部材の前記軸方向における移動を案内するのが好ましい。

本態様において、前記フレームには、前記リードスクリューと平行に配置されたガイド軸が取り付けられ、前記ガイド軸は、前記可動部材の前記軸方向における移動を案内する。これにより、可動部材の移動を安定性良く行うことができる。

また本発明は、上記駆動装置において、前記外力部は弾性部材であり、前記弾性部材は前記フレームと前記可動部材との間に設けられていることが好ましい。

本態様において、前記外力部は弾性部材であり、前記弾性部材は前記フレームと前記可動部材との間に設けられているので、構造簡単にして上記駆動装置を実現することができる。

また本発明は、上記駆動装置において、前記弾性部材は前記ガイド軸に設けられている、ことが好ましい。

本態様において、前記弾性部材は前記ガイド軸に設けられているので、構造簡単にして上記駆動装置を実現することができる。

また本発明は、上記駆動装置において、前記弾性部材は圧縮バネであり、前記圧縮バネは、前記シャフト支持部と前記可動部材との間に配置され、前記雄ネジ部から前記シャフト部に切り替わる位置は、前記圧縮バネの圧縮高さより他方側にあることが好ましい。
ここで、「圧縮バネの圧縮高さより他方側」とは、圧縮バネの縮限界である圧縮高さにまで縮んでいない位置にあることを意味する。

本態様において、前記雄ネジ部から前記シャフト部に切り替わる位置は、前記圧縮バネの圧縮高さより他方側にあるので、圧縮バネを外力部として、その機能を確実に発揮させることができる。

また本発明は、上記駆動装置において、前記弾性部材はコイルスプリングであることが好ましい。

本態様において、前記弾性部材はコイルスプリングであるので、組付けが容易であり、低コスト化を実現できる。

また本発明は、上記駆動装置において、前記モータはステッピングモータであることが好ましい。

本態様において、前記モータはステッピングモータであるので、前記可動部材の移動の制御が行い易い。

また本発明は、表示すべき情報を発光表示する液晶表示器と、回転軸を中心として揺動可能であり、前記発光表示された情報を反射して被投影対象に投影する反射器と、前記反射器に形成された突出片が前記可動部材に保持され、当該可動部材を前記リードスクリューの軸線方向に沿って移動させることにより、前記反射器を揺動させて前記情報の投影方向を調整する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載された駆動装置と、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である。
本態様によれば、上述した各態様のいずれか一の態様と同様の作用効果を得ることができる。

また、本発明の可動部材の原点位置の検出方法は、前記請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載された駆動装置を使用する場合に実行される可動部材の原点位置の検出方法であって、前記可動部材の雌ネジ部が、前記リードスクリューの雄ネジ部との噛み合いが外れたタイミングを検出して原点位置に設定することを特徴とする。
本態様によれば、例えば往路方向を移動している可動部が往路端に達して復路方向に移動方向を切り替えるときの可動部材の原点位置の検出を、原点位置検出スイッチを用いることなく、少ない部品点数で安価に実現できるようになる。

本発明によれば、原点位置検出スイッチを用いずに可動部材の原点位置を把握することができる駆動装置を得ることができる。

第１実施形態に係る駆動装置が搭載された表示装置を有するヘッドアップディスプレイ装置の概要を示す説明図。 第１実施形態に係る駆動装置が搭載された表示装置を示す側断面図。 第１実施形態に係る駆動装置を示す斜視図。 第１実施形態に係る駆動装置を示す図で、可動部材が往路方向に移動している状態を表す側断面図。 第１実施形態に係る駆動装置を示す図で、可動部材が原点位置に到達した状態を表す側断面図。 第１実施形態に係る駆動装置を示す図で、可動部材が往路方向に移動している状態を表す側断面図。 第１実施形態に係る駆動装置を示す図で、可動部材が原点位置に到達した状態のリードスクリューの雄ネジ部と可動部材の雌ネジ部との位置関係を拡大して表す側断面図。 第２実施形態に係る駆動装置を示す図で、可動部材が原点位置に到達した状態を表す側断面図。 第３実施形態に係る駆動装置を示す図で、可動部材が原点位置に到達した状態を表す側断面図。

以下、図１〜図７に表す第１実施形態と、図８に表す第２実施形態と、図９に表す第３実施形態と、の三つの実施形態を例にとって、本発明の駆動装置、ヘッドアップディスプレイ装置及び可動部材の原点位置の検出方法について詳細に説明する。
尚、以下の説明では最初に図１〜図３に基づいて本発明の第１実施形態に係る駆動装置が搭載された表示装置を有するヘッドアップディスプレイ装置の概要について説明する。次に、図１〜図３に基づいて本発明の第１実施形態に係る駆動装置が搭載された表示装置の構成について説明する。

次に、図３〜図７に基づいて、本発明の第１実施形態に係る駆動装置の具体的構成について説明する。続いて、該駆動装置を使用する場合に実行される本発明の可動部材の原点位置を検出する方法の内容を、図４〜図７に基づいて、可動部材の動作に合わせて説明すると共に、本発明の第１実施形態に係る駆動装置の作用、効果に言及する。
次に、図８に基づいて本発明の第２実施形態に係る駆動装置の構成を、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、その作用、効果に言及する。更に、図９に基づいて本発明の第３実施形態に係る駆動装置の構成を、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、その作用、効果に言及する。
最後に、これら三つの実施形態とは部分的構成を異にする本発明の他の実施形態について簡単に説明する。

［第１実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る駆動装置１は、雌ネジ部３を有する可動部材５と、雄ネジ部７を有し、雄ネジ部７に雌ネジ部３が螺合状態で取り付けられ、雄ネジ部７が回転することで可動部材５を軸方向Ｙに移動させるリードスクリュー９と、を備えている。
また、リードスクリュー９は、雄ネジ７の軸線上にネジが形成されていないシャフト部１１を有している。また、駆動装置１には、可動部材５の雌ネジ部３がリードスクリュー９の雄ネジ部７に噛み合う方向に外力を及ぼす外力部１３を備えている。

そして、可動部材５の雌ネジ部３は、リードスクリュー９の雄ネジ部７からシャフト部１１に切り替わる位置でネジの噛み合いが外れ、当該噛み合いが外れた状態から噛み合い状態に復帰させる方向に外力部１３が可動部材５に外力を及ぼすように構成されている。
また、本発明の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１２は、表示すべき情報を発光表示する液晶表示器２４と、揺動軸Ｏを中心として揺動可能であり、前記発光表示された情報を反射して被投影対象に投影する反射器２８と、反射器２８に形成された突出片４４ａが可動部材５によって保持され、可動部材５をリードスクリュー９の軸線方向Ｙに沿って移動させることにより、反射器２８を揺動させて前記情報の投影方向を調整する駆動装置１と、を備えている。

（１）ヘッドアップディスプレイ装置の概要（図１〜図３参照）
図１に示すヘッドアップディスプレイ装置１２は、車両１４のインストルメントパネル１６の内部に表示装置１８を有している。表示装置１８が投射する表示光Ｌを投影部材であるフロントガラス２０に当てて車両１４の運転者２２の方向に反射させ、虚像（表示像）Ｖの表示を行うようになっている。換言すると、ヘッドアップディスプレイ装置１２は、表示装置１８の後述する液晶表示器２４から発せられる表示光Ｌをフロントガラス２０に照射（投影）し、この照射によって得られた虚像Ｖを運転者２２に視認させる装置である。これにより、運転者２２は、虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができるようになっている。

（２）表示装置の構成（図１〜図３参照）
図２に示す表示装置１８は、ハウジング３０の内部に液晶表示器２４と、一例として揺動しない第１の反射器２６と、揺動する第２の反射器（前述した「反射器」）２８と、を備えることによって構成されている。
液晶表示器２４は、光源３２と液晶表示素子（表示素子）３４とを備えてことによって構成されている。このうち光源３２は、配線基板Ｒに実装されている発光ダイオードによって構成されている。一方、液晶表示素子３４は、光源３２からの照射光を透過して表示光Ｌを形成する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型の表示素子であって、光源３２の前方（図２中真上）に設けられている。

そして、液晶表示素子３４は、図示しない素子駆動回路からの駆動信号に基づいて、背後（図２中真下）に配置された光源３２から発せられる光により、表示すべき情報（例えば、車両１４の速度やエンジン回転数）を数値表示等により発光表示する。
尚、表示すべき情報は、車両１４の速度やエンジン回転数に限られない。また、表示形態としても数値表示に限らず、グラフ表示等、あらゆる表示形態を採用することが可能である。

また、液晶表示器２４は、可視波長域の光からなる表示光Ｌを出力するものであり、一例として赤色光（主に発光波長域６１０〜６４０ｎｍ）を発する光源３２を利用したものが使用可能である。
第１の反射器２６は、コールドミラー３６と、コールドミラー３６をハウジング３０内に固定するための取付け部材３８と、を備えている。このうち、コールドミラー３６は、液晶表示素子３４の表示光Ｌの出射側の面と対向し、表示光Ｌの光軸が交わるような位置と向きによって固定保持されている。そして、コールドミラー３６は、液晶表示器２４から発せられた表示光Ｌを第２の反射器２８の凹面鏡４００に向けて反射する役割を有している。

コールドミラー３６は、ほぼ矩形状のガラス基板３６ａと、ガラス基板３６ａの表面（第２の反射器２８の凹面鏡４０と対向する面）に蒸着等によって形成される第１の反射層３６ｂと、を備えることによって構成されている。
そして、第１の反射層３６ｂは、膜厚の異なる多層の干渉膜によって構成されている。一方、取付け部材３８は、例えば黒色の合成樹脂材料によって構成されており、ハウジング３０に対して固定された状態で取り付けられている。

また、コールドミラー３６は、液晶表示器２４の発光波長域を含む、４５０〜７５０ｎｍの可視波長域の光を高い反射率で反射するものが適用され、可視波長域以外の光、特に赤外波長域の光（赤外線或いは太陽光の熱線）を例えば１５％以下の低い反射率で反射するものが適用される。
尚、第１の反射層３６ｂで反射されない光は、コールドミラー３６を透過するようになっている。また、本実施形態ではコールドミラー３６は、液晶表示器２４と同様に、ハウジング３０の後述する透光性カバー４２から直接見えない位置に配置されており、太陽光等の外部からの光（外光）が直接、当たらないようになっている。

第２の反射器２８は、凹面鏡４０と、凹面鏡４０を保持するミラーホルダ４４とを備えることによって構成されている。凹面鏡４０は、一例としてポリカーボネイトによって形成される樹脂基板の凹面に蒸着された第２の反射層４０ａを有している。凹面鏡４０は、液晶表示素子３４から出射されコールドミラー３６によって反射された表示光Ｌを拡大すると共に、ハウジング３０の透光性カバー４２を通じてフロントガラス２０に向けて表示光Ｌを反射する役割を有している。
そして、凹面鏡４０は、第２の反射層４０ａがコールドミラー３６と、ハウジング３０の透光性カバー４２と、に対向するように配置されている。更に、凹面鏡４０は、透光性カバー４２から見える位置に配置されている。

ミラーホルダ４４は、一例として合材樹脂材料によって形成されており、ハウジング３０側に設けられた図示しない軸受部によって軸支された、表示光Ｌの光軸と直交する方向（図２中の紙面の前後方向）に延びる揺動軸Ｏを有している。これにより、ミラーホルダ４４と、ミラーホルダ４４によって保持された凹面鏡４０は、揺動軸Ｏを中心として揺動可能であり、ミラーホルダ４４の角度位置を変えて表示光Ｌの投射方向を調整できるように構成されている。
そして、このミラーホルダ４４には、揺動軸Ｏの径方向外側に向けて部分的に突出する棒状の突出片４４ａが一体に形成されており、この突出片４４ａが後述する駆動装置１からの駆動力を受けて移動することによって、ミラーホルダ４４を揺動させることができるように構成されている。

ハウジング３０は、一例としてアルミダイキャスト製で、上面が開放された容器状の下側ケース体４８の開放された上面を、蓋状の上側ケース体４６を被せることによって閉塞した構成を有している。そして、上側ケース体４６と下側ケース体４８の内部空間５０に対して、液晶表示器２４と、第１の反射器２６と、第２の反射器２８と、駆動装置１と、が収納されている。
また、上側ケース体４６には、第２の反射器２８における凹面鏡４０と対向する位置に開口部４６ａが形成されており、この開口部４６ａを塞ぐように透光性カバー４２が配置されている。

そして、透光性カバー４２は、例えばアクリル樹脂等の透光性に優れた合成樹脂材料によって形成されており、凹面鏡４０で反射された表示光Ｌ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。これにより、凹面鏡４０によって反射された表示光Ｌは、ハウジング３０の上側ケース体４６に設けられた透光性カバー４２を通じてフロントガラス２０に投影され、これにより虚像Ｖの表示が視認できるように構成されている。

（３）駆動装置の具体的構成（図３〜図７参照）
駆動装置１は、雌ネジ部３を有する可動部材５と、雄ネジ部７とシャフト部１１を有するリードスクリュー９と、可動部材５を雌ネジ部３が雄ネジ部７に噛み合う方向に外力を及ぼす外力部１３と、を備えている。
また、本実施形態に係る駆動装置１Ａは、前記構成に加えて、可動部材５の移動を案内するガイド軸５１と、リードスクリュー９とガイド軸５１を平行に支持するフレーム５３と、リードスクリュー９を回転駆動するモータ５５と、が備えている。

このうち、可動部材５は、ミラーホルダ４４の突出片４４ａと接続される一例として二枚の挟持片５７Ｌ、５７Ｒと、この二枚の挟持片５７Ｌ、５７Ｒにおける下部のスライド部５８の中央に形成される雌ネジ部３と、この雌ネジ部３の下方に形成される、ガイド軸５１と嵌合するガイド孔５９と、スライド部５８の下部に設けられ、後述するフレーム５３の本体部６１の上面６１ａと接触する接触部６５と、を備えることによって構成されている。

二枚の挟持片５７Ｌ、５７Ｒは、ブロック状のスライド部５８の上方に垂直に立ち上げられた板状の部材で、突出片４４ａを挟持するための間隙を軸方向Ｙに隔てて対向配置されている。
スライド部５８には、軸方向Ｙに貫通する二つの貫通孔６７、５９が形成されている。上方の貫通孔６７は、リードスクリュー９を往路方向＋Ｙと復路方向−Ｙとに移動可能に受け入れると共に、下方のガイド孔５９より口径の大きな嵌合孔６７になっている。一方、下方の貫通孔５９は、ガイド軸５１を受け入れると共に、口径が嵌合孔６７より小さなガイド孔５９になっている。また、嵌合孔６７の軸方向Ｙの中央部に雌ネジ部３が形成されていて、嵌合孔６７の他の部位よりも小径に形成されている（図４）。

リードスクリュー９は、軸方向Ｙに延びる棒状の部材で、その中間部に雌ネジ部３と螺合する雄ネジ部７が形成されている。本実施形態では、雄ネジ部７の左右の部位において、その両端にかけてシャフト部１１Ｌ、１１Ｒが形成されている。また、雄ネジ部７と左右のシャフト部１１Ｌ、１１Ｒの境界には、ネジ山の高さが徐々に低くなってシャフト部１１Ｌ、１１Ｒの径と一致する、図中、テーパ軸状に図示されているネジ移行部１０Ｌ、１０Ｒが形成されている。
これに伴って、リードスクリュー９の左右のシャフト部１１Ｌ、１１Ｒの太さは、中間部の雄ネジ部７の太さよりも小、即ち細くなっている。また、リードスクリュー９の雄ネジ部７の長さは、従来の雄ネジ部の長さよりも短く形成されていて、ネジ移行部１０の存する位置で雄ネジ部７と雌ネジ部３の噛み合いが外れるように構成されている。そして、当該噛み合いが外れる噛合い解除点Ｐ１の位置を原点位置Ｑ１として位置決めを行うように構成されている。
尚、シャフト部１１Ｌ、１１Ｒとネジ移行部１０Ｌ、１０Ｒは、どちらか一方の対だけ設ける構造でもよい。

ガイド軸５１は、リードスクリュー９の下方の位置に、平行に配置され棒状の部材で、可動部材５の軸方向Ｙにおける移動を案内している。
また、リードスクリュー９とガイド軸５１は、軸方向Ｙに長い金属製の矩形平板材料の両端を上方に垂直に折り曲げることによって形成されるフレーム５３によって水平に支持されている。フレーム５３は、リードスクリュー９とガイド軸５１に沿うように水平に設けられる本体部６１と、この本体部６１の一端に位置して上方に垂直に立ち上げられているシャフト支持部６２と、本体部６１の他端に位置して同じく上方に垂直に立ち上げられているモータ取付け部６３と、を備えている。

そして、対向して配置されるシャフト支持部６２とモータ取付け部６３の対応する位置には、リードスクリュー９の左右のシャフト部１１Ｌ、１１Ｒの先端を回転可能に支持する軸受６９Ｌ、６９Ｒと、ガイド軸５１の左右両端を固定状態で支持する支持孔７１Ｌ、７１Ｒと、が形成されている。
また、リードスクリュー９のモータ取付け部６３側の端部には、リードスクリュー９を回転駆動するためのモータ５５の図示しない出力軸が接続されていて、リードスクリュー９は正転方向と逆転方向とに回転できるように構成されている。尚、モータ５５としては回転角度を細かく制御できるステッピングモータが一例として使用されている。

外力部１３は、本実施形態ではフレーム５３のシャフト支持部６２と可動部材５との間に設けられる弾性部材によって構成されており、ここでは弾性部材としてガイド軸５１に外嵌する圧縮コイルスプリング７３が一例として使用されている。
また、シャフト支持部６２側の雄ネジ部７からシャフト部１１に切り替わる位置に設けられるネジ移行部１０Ｌにおける雄ネジ部７と雌ネジ部３との噛み合いが外れる噛合い解除点Ｐ１（図５）と、シャフト支持部６２の内面との間の間隔Ｔ１は、当該部位に縮設される圧縮コイルスプリング７３の適正な圧縮力が発揮される最大圧縮時のバネ高さである圧縮高さＳよりも大きくなるように設定されている。

これにより、圧縮コイルスプリング７３が圧縮高さＳまでシャフト支持部６２側に圧縮されたとき、噛合い解除点Ｐ１は、圧縮コイルスプリング７３のモータ取付け部６３側の端面よりも他方側（モータ取付け部６３側）に位置することになる。
また、外力部１３として使用した圧縮コイルスプリング７３は、例えば往路方向＋Ｙに移動していた雌ネジ部３が雄ネジ部７との噛み合いが外れ、その後に噛み合いを再開して復路方向−Ｙに移動できるようにする機能に加えて、雌ネジ部３と雄ネジ部７との移動切換え時等に生ずる可動部材５のガタを取り除く機能を有している。

以下、駆動装置１Ａの可動部材５が往路方向＋Ｙに移動している場合と、可動部材５が原点位置Ｑ１に到達した場合と、可動部材５が復路方向−Ｙに移動している場合とに分けて、本実施形態の駆動装置１Ａの動作と合わせて本発明の可動部材の原点位置の検出方法の内容を具体的に説明する。

（Ａ）可動部材が往路方向に移動している場合（図４参照）
可動部材５が往路方向＋Ｙに移動している場合は、図４に示すように可動部材５のスライド部５８に設けられている雌ネジ部３がリードスクリュー９の雄ネジ部７と螺合した状態になっていて、雄ネジ部７の例えば正転方向の回転が雌ネジ部３に伝わっている状態になっている。
尚、この状態では圧縮コイルスプリング７３のバネ高さは、前記圧縮高さＳよりも大きな負荷の掛かっていない自由高さＦになっている。また、往路方向＋Ｙを移動する可動部材５の姿勢は、ガイド孔５９に内嵌するガイド軸５１と、フレーム５３の本体部６１の上面６１ａに摺接する接触部６５と、によって安定した一定の姿勢に保たれている。

（Ｂ）可動部材が原点位置に到達した場合（図５及び図７参照）
可動部材５の雌ネジ部３が、リードスクリュー９の雄ネジ部７のシャフト支持部６２側の終端に達すると、雌ネジ部３と雄ネジ部７との噛み合いが外れて、リードスクリュー９の回転が雌ネジ部３に伝わらないため可動部材５の往路方向＋Ｙへの移動は停止される。
この場合、外力部１３である圧縮コイルスプリング７３がなければ可動部材５の位置がリードスクリュー９の回転に伴って生ずる振動等によって微動して変化するため、その位置を原点位置Ｑ１に設定することはできない。

本実施形態では、外力部１３として圧縮コイルスプリング７３が設けられているため、前記噛合い解除点Ｐ１に達した可動部材５に対して可動部材５をモータ取付け部６３側に、押し戻す付勢力を作用させている。
従って、可動部材５は噛合い解除点Ｐ１にそのまま位置しており、その位置を原点位置Ｑ１に設定することが可能になっている。また、このような圧縮コイルスプリング７３の付勢力によって、次に述べる可動部材５の復路方向−Ｙへの移動に、円滑に切り換えることができ、雌ネジ部３が雄ネジ部７と噛み合っていないことによって生ずる可動部材５のガタも取り除くことができるように構成されている。

（Ｃ）可動部材が復路方向に移動している場合（図６参照）
可動部材５が原点位置Ｑ１に位置している状態でモータ５５の回転を例えば正転方向から逆転方向に切り換えると、可動部材５の雌ネジ部３は再びリードスクリュー９の雄ネジ部７と螺合した状態に復帰する。これによりリードスクリュー９の回転が雌ネジ部３に伝わって可動部材５を復路方向−Ｙに移動させることが可能になる。
尚、この状態では圧縮コイルスプリング７３のバネ高さは、圧縮高さＳから自由高さＦに移行している。そして、復路方向−Ｙを移動する可動部材５の姿勢は、前記往路方向＋Ｙに移動する場合と同様、ガイド孔５９に内嵌するガイド軸５１と、フレーム５３の本体部６１の上面６１ａに摺接する接触部６５と、の作用によって安定した一定の姿勢に保たれている。

そして、このようにして構成される本実施形態に係る駆動装置１Ａと、該駆動装置１Ａを備えたヘッドアップディスプレイ装置１２と、前記駆動装置１Ａを使用することによって実行される可動部材の原点位置の検出方法によれば、従来、可動部材５の原点位置Ｑの検出に使用されていたリミットスイッチ等が不要になるから、部品点数がその分少なくて済む、構造が簡単で計量、コンパクトな駆動装置を従来よりも低コストで製造できるようになる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る駆動装置１Ｂは、外力部１３を設ける部位をガイド軸５１からリードスクリュー９に変更した実施形態である。従って、その他の構成については第１実施形態に係る駆動装置１Ａと同様であるので、ここでは、第１実施形態と同様の構成については説明を省略し、第１実施形態と異なる外力部１３を設ける部位を中心に説明する。

即ち、本実施形態では、外力部１３としては、第１実施形態と同じ圧縮コイルスプリング７３が使用されており、圧縮コイルスプリング７３は、リードスクリュー９に外嵌した状態でシャフト支持部６２の内面と、これと対向する可動部材５のスライド部５８の端面との間に設けられている。
また、本実施形態では、嵌合孔６７が大径に形成されているので、嵌合孔６７内に圧縮コイルスプリング７３が入り込まないようにバネ座として機能するワッシャー７５を圧縮コイルスプリング７３と、可動部材５のスライド部５８と、の間に一例として介在させている。

そして、このようにして構成される本実施形態に係る駆動装置１Ｂによっても、第１実施形態に係る駆動装置１Ａと同様の作用、効果を発揮して、部品点数が少なく、構造が簡単で軽量、コンパクトな駆動装置１を従来よりも低コストで製造できる。
また、本実施形態に係る駆動装置１Ｂを、第１実施形態に係る駆動装置１Ａに差し替えてヘッドアップディスプレイ装置１２に適用することも可能であり、本実施形態に係る駆動装置１Ｂを使用した場合でも、本発明の可動部材の原点位置の検出方法をそのまま実施することができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る駆動装置１Ｃは、外力部１３を設ける位置をガイド軸５１のシャフト支持部６２側からモータ取付け部６３側に変更した実施形態である。従って、その他の構成については第１実施形態に係る駆動装置１Ａと同様であるので、ここでは第1実施形態と同様の構成については説明を省略し、第１実施形態と異なる外力部１３を設ける位置を中心に説明する。

即ち、本実施形態では、外力部１３としては、第１実施形態と同じ圧縮コイルスプリング７３が使用されており、圧縮コイルスプリング７３は、モータ取付け部６３側のガイド軸５１に外嵌され、モータ取付け部６３の内面と、これと対向する可動部材５のスライド部５８の端面との間に設けられている。
そして、本実施形態の場合には、可動部材５が復路方向−Ｙに移動してリードスクリュー９の雄ネジ部７から可動部材５の雌ネジ部３の噛み合いが外れる噛合い解除点Ｐ２がモータ取付け部６３側のネジ移行部１０Ｒに移動しており、この噛合い解除点Ｐ２が原点位置Ｑ２となる。

また、可動部材５のスライド部５８の端面と、モータ取付け部６３の内面との間の間隔Ｔ２が、圧縮コイルスプリング７３の圧縮高さＳよりも大きくなるように設定されていて、圧縮コイルスプリング７３が圧縮高さＳまでモータ取付け部６３側に圧縮されたとき、前記噛合い解除点Ｐ２が圧縮コイルスプリング７３のシャフト支持部６２側の端面よりも一方側（シャウト支持部６２側）に位置するように構成されている。
そして、本実施形態では、原点位置Ｑ２が、復路方向−Ｙに移動している可動部材５が復路端に達して、移動方向を往路方向＋Ｙに切り換える際の位置を決める原点位置になっている。

そして、このようにして構成される本実施形態に係る駆動装置１Ｃによっても、第１実施形態に係る駆動装置１Ａと同様の作用、効果を発揮して、部品点数が少なく、構造が簡単で、軽量、コンパクトな駆動装置を従来よりも低コストで製造できるようになる。
また、本実施形態に係る駆動装置１Ｃを、た第１実施形態に係る駆動装置１Ａに差し替えてヘッドアップディスプレイ装置１２に適用することも可能であり、本実施形態に係る駆動装置１Ｃを使用した場合でも、可動部材の原点位置の検出方法を復路方向−Ｙから往路方向＋Ｙへの可動部材５の移動に置き替えて実施することが可能である。

［他の実施形態］
本発明に係る駆動装置１は、以上述べたような構成を有することを基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内での部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。

例えば、本発明の駆動装置１は、ヘッドアップディスプレイ装置１２に限らず、モータ５５の回転を所定ストロークの直線運動に変換する機構を必要とする種々の装置に適用することが可能である。また、外力部１３は、駆動装置１のハウジング３０内に設けられる駆動装置１専用の構成とする他、駆動装置１のハウジング３０外に設けられていて、駆動装置１と接続することによって可動部材５に外力を及ぼすような構成のものであってもよい。
例えば、可動部材５の二枚の挟持片５７Ｌ、５７Ｒによって保持されているミラーホルダ４４の突出片４４ａが、揺動軸Ｏを中心にして揺動するときの重心位置の移動等を利用して、雌ネジ部３が雄ネジ部７に噛み合う方向にベクトル成分を有するように外力を及ぼしている場合には、その外力を利用して外力部１３を構成することも可能である。

また、駆動装置１のハウジング３０内に設けられる外力部１３としても、圧縮コイルスプリング７３に限らず、引張りコイルスプリングや捩りコイルバネ、板バネ等の機械的な弾性部材の他、エアダンパ等を使用した流体的な弾性部材やマグネット等の反発力を利用した磁気的な弾性部材を使用することも可能である。
また、第１実施形態で述べた可動部材５とシャフト支持部６２との間に設けた圧縮コイルスプリング７３と、第３実施形態で述べた可動部材５とモータ取付け部６３との間に設けた圧縮コイルスプリング７３を両方設けた構成の駆動装置１にすることも可能であるし、これら二つの圧縮コイルスプリング７３、７３を前記第２実施形態のようにリードスクリュー９に対して適用することも可能である。

１…駆動装置、３…雌ネジ部、５…可動部材、７…雄ネジ部、９…リードスクリュー、
１０…ネジ移行部、１１…シャフト部、１２…ヘッドアップディスプレイ装置、
１３…外力部、１４…車両、１６…インストルメントパネル、１８…表示装置、
２０…フロントガラス、２２…運転者、２４…液晶表示器、２６…第１の反射器、
２８…第２の反射器（反射器）、３０…ハウジング、３２…光源、
３４…液晶表示素子（表示素子）、３６…コールドミラー、３６ａ…ガラス基板、
３６ｂ…第１の反射層、３８…取付け部材、４０…凹面鏡、４０a…第２の反射層、
４２…透光性カバー、４４…ミラーホルダ、４４ａ…突出片、４６…上側ケース体、
４６ａ…開口部、４８…下側ケース体、５０…内部空間、５１…ガイド軸、
５３…フレーム、 ５５…モータ、５７…挟持片、５８…スライド部、
５９…ガイド孔、６１…本体部、６１ａ…上面、６２…シャフト支持部、
６３…モータ取付け部、６５…接触部、６７…嵌合孔、６９…軸受、
７１…支持孔、７３…圧縮コイルスプリング、７５…ワッシャー、
Ｏ…揺動軸、Ｌ…表示光、Ｙ…軸方向（軸線方向）、＋Ｙ…往路方向、
−Ｙ…復路方向、Ｖ…虚像（表示像）、Ｒ…配線基板、Ｐ…噛合い解除点、
Ｔ…間隔、Ｓ…圧縮高さ、Ｑ…原点位置、Ｆ…自由高さ

Claims (11)

1. 雌ネジ部を有する可動部材と、
   雄ネジ部を有し、該雄ネジ部に前記雌ネジ部が取り付けられ、回転することで前記可動部材を軸方向に移動させるリードスクリューと、を備え、
   前記リードスクリューは、ネジが形成されていないシャフト部を有し、
   前記可動部材の前記雌ネジ部は、前記リードスクリューの前記雄ネジ部から前記シャフト部に切り替わる位置でネジの噛み合いが外れ、
   前記可動部材に対して前記噛み合いが外れた状態から噛み合い状態に復帰させる方向に外力を及ぼす外力部、を備える、
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置において、
   前記リードスクリューは、前記シャフト部の太さが前記雄ネジ部より小である、
   ことを特徴とする駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載の駆動装置において、
   前記リードスクリューを回転可能に支持するフレームを備え、
   前記フレームは、
   前記リードスクリューに沿う本体部と、
   前記本体部の一端に位置して前記シャフト部の先端を回転可能に支持するシャフト支持部と、
   前記本体部の他端に位置して前記リードスクリューを回転させるモータが取り付けられるモータ取付け部と、を備える、
   ことを特徴とする駆動装置。
4. 請求項３に記載の駆動装置において、
   前記フレームには、前記リードスクリューと平行に配置されたガイド軸が取り付けられ、
   前記ガイド軸は、前記可動部材の前記軸方向における移動を案内する、
   ことを特徴とする駆動装置。
5. 請求項３又は４に記載の駆動装置において、
   前記外力部は弾性部材であり、
   前記弾性部材は前記フレームと前記可動部材との間に設けられている、
   ことを特徴とする駆動装置。
6. 請求項５に記載の駆動装置において、
   前記弾性部材は前記ガイド軸に設けられている、
   ことを特徴とする駆動装置。
7. 請求項５又は６に記載の駆動装置において、
   前記弾性部材は圧縮バネであり、
   前記圧縮バネは、前記シャフト支持部と前記可動部材との間に配置され、
   前記雄ネジ部から前記シャフト部に切り替わる位置は、前記圧縮バネの圧縮高さより他方側にある、ことを特徴とする駆動装置。
8. 請求項７に記載の駆動装置において、
   前記弾性部材はコイルスプリングである、
   ことを特徴とする駆動装置。
9. 請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の駆動装置において、
   前記モータはステッピングモータである、
   ことを特徴とする駆動装置。
10. 表示すべき情報を発光表示する液晶表示器と、
    回転軸を中心として揺動可能であり、前記発光表示された情報を反射して被投影対象に投影する反射器と、
    前記反射器に形成された突出片が前記可動部材に保持され、当該可動部材を前記リードスクリューの軸線方向に沿って移動させることにより、前記反射器を揺動させて前記情報の投影方向を調整する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載された駆動装置と、
    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。
11. 前記請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載された駆動装置を使用する場合に実行される可動部材の原点位置の検出方法であって、
    前記可動部材の雌ネジ部が、前記リードスクリューの雄ネジ部との噛み合いが外れたタイミングを検出して原点位置に設定することを特徴とする可動部材原点位置の検出方法。

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