WO2016093163A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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WO2016093163A1
WO2016093163A1 PCT/JP2015/084136 JP2015084136W WO2016093163A1 WO 2016093163 A1 WO2016093163 A1 WO 2016093163A1 JP 2015084136 W JP2015084136 W JP 2015084136W WO 2016093163 A1 WO2016093163 A1 WO 2016093163A1
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WO
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shaft portion
mirror
mirror holder
cylindrical bearing
display
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PCT/JP2015/084136
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French (fr)
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典彦 牛田
芳之 岡本
Original Assignee
日本精機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a head-up display device incorporating a concave mirror that can be tilted.
  • display light (L) is applied to the windshield (13) from the display device (12) (the numbers in parentheses indicate the symbols described in Patent Document 1. The same applies hereinafter). Is done.
  • the driver (14) sitting in the driver's seat of the vehicle can visually recognize the display image (V) obtained by the irradiation through the windshield (13).
  • Patent Document 1 A technique for changing the position of the display light (L) so as to correspond to this change is disclosed in Patent Document 1. That is, the display device (12) shown in FIG. 2 of Patent Document 1 includes a second reflector (40) that can adjust the emission angle of the display light (L).
  • FIG. 8 of Patent Document 1 One form of the second reflector (40) is shown in FIG. 8 of Patent Document 1, and includes a concave mirror (41) that reflects display light and a resin mirror holder (60) that holds the concave mirror (41). 8), and in the side surface portion (61) of the mirror holder (60) located on the left side in FIG. 8, the attached portion (54) of the boss portion (54) provided with the mirror holder (60) in the housing (50) 54a) is provided with a first shaft portion (62) to be attached to the first shaft portion (62) when the first shaft portion (62) is attached to the attached portion (54a).
  • a stress absorbing part (62a) for absorbing stress acting on the first shaft part (62) is provided.
  • the output gear (42c) is fixed to the tip of the drive shaft (42b) of the stepping motor (42a) as an actuator, and meshes with the output gear (42c) on the tip side of the second shaft portion (63).
  • the gear part (63a) is integrally formed.
  • the 2nd axial part (63) is provided in the side part (61) of the mirror holder (60) located in the right side in FIG.
  • the stepping motor (42a) is in a state where the concave mirror (41) is attached to the housing (50) (that is, the first shaft portion (62) is supported by the recessed attachment portion (54a)). Is driven, the driving force of the stepping motor (42a) is transmitted to the gear portion (FIG. 5, Patent Reference 48a) via the output gear (42c). With the transmission of power (driving force) to the gear portion (48a), the gear portion (48a) rotates about the rotation axis (Patent Document 1, FIG. 5, symbol RA), and the mirror holder (60) and the mirror The concave mirror (41) held by the holder (60) is configured to rotate (tilt) by a predetermined angle about the rotation axis (RA). As described above, the position of the display light can be changed in response to the change in the eye height of the driver.
  • an object of the present invention is to provide a head-up display device capable of improving the display quality of a display image visually recognized by a driver.
  • the invention according to claim 1 is a housing, a reflection mirror that is housed in the housing and reflects display light from the display unit, and a mirror that is housed in the housing and is rotatably attached to the housing and supports the reflection mirror.
  • a holder, and position adjusting means for adjusting the position of the mirror holder so as to adjust the angle of the reflecting mirror housed in the housing In a head-up display device that irradiates a projection member with the display light reflected by the reflection mirror and makes a driver visually recognize a display image obtained by the irradiation,
  • the mirror holder is provided with a protruding piece protruding from the approximate center of the holder width defined along the rotation axis, and the protruding piece is moved by the position adjusting means.
  • the mirror holder is supported by the housing via the mounting member, A first shaft portion and a second shaft portion are respectively extended from both ends of the mirror holder along the rotation axis, and a first cylindrical bearing and a second shaft portion that rotatably support the first shaft portion are mounted on the mounting member.
  • a second cylindrical bearing that is rotatably supported is provided;
  • a concave portion having a V-shaped cross section is formed at the bottom of the first cylindrical bearing, a steel ball is placed in the concave portion, and the second shaft portion is interposed between the second cylindrical bearing and the second shaft portion.
  • An urging member for urging the steel ball is placed, and in the direction along the rotation axis, the steel ball hits the first cylindrical bearing, and the first shaft portion hits the steel ball.
  • the position adjusting means includes a feed screw extending in a direction orthogonal to the rotation axis, a stepping motor that rotates the feed screw, and a first wall and a second wall that are fed by the feed screw and sandwich the protruding piece.
  • a moving member having A first leaf spring is interposed between the first wall and the protruding piece, a second leaf spring is interposed between the second wall and the protruding piece, and the protruding piece is always biased by the first and second leaf springs. It is made to be made to be done.
  • the stress acting on the mirror holder from the protruding piece is equalized from the center of the mirror holder in the left-right direction. It is not the present invention that the stress may locally concentrate on a part of the mirror holder (a mirror holder portion located in the vicinity of the second shaft portion) as in the prior art. As a result, the twist (deformation) at the mirror holder portion is greatly suppressed, and accordingly, the driver can visually recognize the display image in which the distortion is suppressed, and the display quality of the display image is improved.
  • the first shaft portion and the steel ball contact at one point.
  • the first shaft portion and the steel ball are in contact at one point, and the contact area is extremely small. Accordingly, there is an advantage that the wear of the first shaft portion that comes into contact with the steel ball formed of the metal material at one point is suppressed, and the durability of the first shaft portion can be improved.
  • the protruding piece extending from the mirror holder is not simply sandwiched between the first wall and the second wall, but is urged by the first and second leaf springs. Even if the inclination of the protruding piece changes, there is no gap between the protruding piece and the first and second leaf springs, and the shaft is moved from the moving member via the first and second walls and the first and second leaf springs. A force (a force for rotating the mirror holder around the rotation axis) is transmitted to the protruding piece. As a result, there is no worry that the mirror holder is rattling, and the occurrence of image blurring of the display image can be suppressed.
  • FIG. 1 It is sectional drawing of the head-up display apparatus which concerns on this invention. It is an exploded view of the principal part of a head-up display apparatus. It is a perspective view of a mirror holder and a stay. It is a figure which shows the attachment form of a biasing member. It is sectional drawing which shows the attachment form of a 2nd axial part and a 2nd cylindrical bearing. It is sectional drawing which shows the attachment form of a steel ball, a 1st axial part, and a 1st cylindrical bearing. It is a figure explaining the effect
  • a head-up display device 10 is mounted on a vehicle such as an automobile, for example, and includes a housing 11, a display unit 12 and a backlight unit 13 housed in the housing 11, and a housing 11.
  • a plane mirror 14 and a concave mirror (reflection mirror) 15 that are accommodated, and a position adjusting means 60 that is accommodated in the housing 11 and adjusts the tilt angle of the concave mirror 15 are provided.
  • the reflecting mirror 15 may be a plane mirror or other reflecting mirror in addition to the concave mirror, and may be of any type or form.
  • the display unit 12 receives the light from the backlight unit 13 and generates display light 16.
  • the generated display light 16 is reflected by the plane mirror 14, and the reflected light is reflected by the concave mirror 15. That is, the display light 16 generated through the display unit 12 and the backlight unit 13 and reflected by the plane mirror 14 and the concave mirror 15 is applied to the windshield (projection member) 17 of the vehicle.
  • a driver (vehicle user) 18 seated in the driver's seat of the vehicle visually recognizes the display image 19 obtained by the irradiation through the windshield 17.
  • the contents of the display image 19 are various vehicle information and navigation information, for example.
  • the projection member 17 may be any member that can project (irradiate) the display light 16 such as a reflector, in addition to the windshield, and may be any type or form.
  • the housing 11 is, for example, a black resin molded product.
  • the housing 11 houses the display unit 12, the backlight unit 13, the plane mirror 14, the concave mirror 15, and the position adjusting means 60, and displays light 16 on the surface facing the windshield 17. It has the translucent cover 22 which has the opening part 21 to let it pass through, and covers the opening part 21.
  • the concave mirror 15 is attached to the mirror holder 30 via an adhesive layer 24 such as a double-sided adhesive tape.
  • the mirror holder 30 includes a first shaft portion 31 and a second shaft portion 32, and stays (attached) via the first cylindrical bearing 41 and the second cylindrical bearing 42. Member) 40.
  • the stay 40 includes first and second U-shaped recesses 43 and 44 into which the first and second cylindrical bearings 41 and 42 can be inserted from above.
  • the mounting member 40 may be a bracket in addition to the stay, and the type and form are arbitrary.
  • the stay 40 includes an upper floor portion 45 and a lower floor portion 46 that is lowered from the upper floor portion 45.
  • the position adjusting means 60 can be fixed to the lower floor 46 with screws 47 and 47.
  • the height difference between the upper floor portion 45 and the lower floor portion 46 is determined in consideration of the height dimension of the position adjusting means 60.
  • the height difference between the upper floor portion 45 and the lower floor portion 46 is substantially equal to the height dimension of the position adjusting means 60.
  • a base 25 having a U-shaped cross section is integrally formed on the bottom of the housing 11, and a stay 40 is fixed to the base 25 with screws 26 and 26.
  • the mirror holder 30 includes a horizontally-long rectangular concave mirror support portion 33, a first neck portion 35 protruding rightward from the right side 33 a of the concave mirror support portion 33 along the rotation axis 34, and the first neck portion 35.
  • a projecting piece 38 projecting downward from the lower side 33c of the concave mirror support portion 33 at an intermediate (substantially central) position of the holder width defined by the length from the first side 33a to the right side 33a.
  • the protruding piece 38 includes a first extension 38a extending in parallel with the concave mirror support 33 from the concave mirror support 33, a second extension 38b extending substantially horizontally from the first extension 38a, and the second extension 38b.
  • the third extension 38c extends downward from the tip, and the third extension 38c is substantially vertical in use. That is, in order to make the 3rd extension part 38c vertical, the diagonal 1st extension part 38a and the substantially horizontal 2nd extension part 38b were interposed.
  • the mirror holder 30 is preferably a resin molded product or a metal press product. In particular, in the case of a resin injection-molded product, a complicated shape can be obtained inexpensively and easily.
  • the stay 40 includes a lower floor portion 46 at the center (including substantially the center), upper floor portions 45 and 45 extending left and right from the lower floor portion 46, and a right floor extending upward from both ends of the upper floor portions 45 and 45. It consists of a side wall 48 and a left side wall 49.
  • the stay 40 is preferably a resin molded product or a metal press product.
  • an aluminum alloy press product is suitable as a support member for the mirror holder 30 because it is lightweight and has high rigidity.
  • the first shaft portion 31 extending to the right from the concave mirror support portion 33 is inserted into a first cylindrical bearing 41 having a bottomed cylindrical shape via a steel ball 51.
  • the first cylindrical bearing 41 is set from above in a first U-shaped recess 43 provided in the right side wall 48. Thereafter, the bearing retainer 52 is fixed to the right side wall portion 48 with a screw 53.
  • the first cylindrical bearing 41 can be prevented from rising and the first cylindrical bearing 41 can be fixed.
  • the first cylindrical bearing 41 has a cylindrical shape in this example, but may have a rectangular shape having a round hole. The rectangular tube shape can easily prevent rotation.
  • the second shaft part 32 extending to the left from the concave mirror support part 33 is inserted into a bottomed cylindrical second cylindrical bearing 42.
  • the second cylindrical bearing 42 is set from above in a second U-shaped recess 44 provided in the left side wall 49. Thereafter, the bearing retainer 52 is fixed to the left side wall portion 49 with a screw 53. Thus, the second cylindrical bearing 42 can be prevented from rising and the second cylindrical bearing 42 can be fixed.
  • the steel ball 51 is not used on the left side. Instead, the urging member 54 is interposed between the flange portion 37 and the left side wall portion 49.
  • the second cylindrical bearing 42 is also a cylindrical shape in this example, but may be a rectangular tube shape having a round hole.
  • the urging member 54 pushes out the collar portion 37 starting from the left side wall portion 49.
  • the urging member 54 can be fixed by any method.
  • the urging member 54 is fixed to the left side wall 49 with a screw 55.
  • the urging member 54 is a plate spring, which is inexpensive and appropriate, but may be a compression coil spring.
  • the second cylindrical bearing 42 is a non-rotating member, and the second shaft portion 32 is a rotating member.
  • the second cylindrical bearing 42 is a sliding (sliding) bearing that rotatably supports the second shaft portion 32.
  • the second cylindrical bearing 42 may be made of resin or metal, but a metal bearing called metal is suitable in terms of durability.
  • the first cylindrical bearing 41 has a concave portion 56 having a V-shaped cross section at the bottom.
  • a steel ball 51 is placed in the recess 56, and the first shaft portion 31 is fitted to the first cylindrical bearing 41 thereon.
  • the first cylindrical bearing 41 is also a non-rotating member, and the first shaft portion 31 is a rotating member.
  • the first cylindrical bearing 41 is a sliding bearing that rotatably supports the first shaft portion 31.
  • the first cylindrical bearing 41 may be made of resin or metal, but a metal bearing called metal is suitable in terms of durability.
  • action of the steel ball 51 can be demonstrated also from another surface.
  • the distance between the first shaft portion 31 and the second shaft portion 32 is slightly changed due to thermal expansion and contraction accompanying a temperature change. In consideration of thermal expansion, a slight gap is set between the first shaft portion 31 and the first cylindrical bearing 41 and between the second shaft portion 32 and the second cylindrical bearing 42. This clearance maintains a smooth tilt of the mirror holder 30.
  • the mirror holder 30 shown in FIG. 3 may swing slightly in the direction along the rotation axis 34 during the angle adjustment (reciprocating in the axial direction). Since this shake induces a shake of the image (display image 19), it is required to limit the movement.
  • the steel ball 51 and the biasing member 54 are provided.
  • the urging member 54 is extended and presses the first shaft portion 31 against the steel ball 51.
  • the urging member 54 is contracted to press the first shaft portion 31 against the steel ball 51.
  • the position adjusting means 60 includes a bottom 61a, a bracket 61 including a front wall 61b extending upward from one end of the bottom 61a, and a rear wall 61c extending upward from the other end of the bottom 61a.
  • a stepping motor 62 attached to the wall 61c and a feed screw (also referred to as a lead screw) that is connected to a motor shaft 62a that passes through the rear wall 61c and extends to the front wall 61b side and whose tip is rotatably supported by the front wall 61b.
  • a moving member 67 having two walls 67a and 67b, a first leaf spring 68 attached to the surface of the first wall 67a on the second wall 67b side, and a surface attached to the surface of the second wall 67b on the first wall 67a side. And and a second plate spring 69.
  • the stepping motor 62 is a means for accurately rotating the feed screw 64, and can be changed to a rotary actuator such as a servo motor.
  • the guide rod 65 is a non-rotating member and a non-moving member, and penetrates the moving member 67.
  • the third extension 38 c of the protruding piece 38 is inserted between the first plate spring 68 and the second plate spring 69.
  • the first and second leaf springs 68 and 69 are elastically deformed.
  • FIG. 9B when the third extending portion 38c is inclined by ⁇ in the clockwise direction with respect to the vertical line 71, the first leaf spring 68 is extended and the second leaf spring 69 is contracted. Even at this time, the first and second leaf springs 68 and 69 are not separated from the third extension portion 38c.
  • the third extension 38c tilts from the angle ⁇ to the angle ⁇ , the third extension 38c moves up and down as part of the arc motion. If the leaf springs 68 and 69 are used, the third extending portion 38c slides (slips) in the vertical direction with respect to the leaf springs 68 and 69, so that there is an advantage that the arc motion is not hindered.
  • the position of the protruding piece 38 will be examined.
  • FIG. 3 it is assumed that the protruding piece 38 is abolished and the second shaft portion 32 is rotated by the rotating means. Since the hole diameter of the first cylindrical bearing 41 and the shaft diameter of the first shaft portion 31 are approximate, the fit (fitting) may become hard due to manufacturing errors or the like.
  • the second shaft portion 32 is turned in this state, there is a concern that stress concentrates in the vicinity of the second neck portion 36 of the concave mirror support portion 33. That is, there is a possibility that the concave mirror support portion 33 is locally deformed and distortion of the display image occurs.
  • the protruding piece 38 is provided at substantially the center as in the present invention and the mirror holder 30 is tilted through the protruding piece 38, the stress concentration is eliminated and the distortion of the display image is greatly reduced.
  • the position of the protruding piece 38 can be explained by the magnitude of the twist angle.
  • the mirror holder 30 is almost twisted around the rotation shaft 34.
  • the amount of deformation increases in proportion to the distance from the first shaft portion 31.
  • the torsion amount of the concave mirror support portion 33 increases, and the distortion of the display image becomes remarkable.
  • the distance from the protruding piece 38 to the first shaft portion 31 and the distance from the protruding piece 38 to the second shaft portion 32 are reduced.
  • the half of the length along the rotation axis 34 of the mirror holder 30 is obtained. Since the distance is halved, the amount of twist of the concave mirror support portion 33 is reduced by half in the vicinity of the first and second neck portions 35 and 36, and as a result, the distortion of the display image is greatly reduced.
  • the display image according to the present invention has an advantage that the distortion becomes less conspicuous than the display image is locally distorted in the vicinity of the second neck portion 36 as in the prior art.
  • the right distance and the left distance are desired to be equal. However, even if the distance on the right and the distance on the left are almost equal, the same operation and effect are exhibited. Therefore, the ratio of the right distance / left distance is set in the range of 0.8 to 1.2, preferably 0.95 to 1.05. As described above, the projecting piece 38 can be provided at a substantially center of the width of the holder of the mirror holder 30 (concave mirror support portion 33), thereby obtaining a desired action and effect.
  • the plane mirror is provided.
  • the plane mirror may be eliminated, and display light from the display unit may be directly irradiated onto the concave mirror.
  • the Example demonstrated the example in which the display light 16 emitted from the display unit 12 was irradiated to the windshield (windshield) 17, for example, the display light 16 is given to the exclusive reflector different from the windshield 17. It is good also as a structure to irradiate.
  • the head-up display device 10 of the present invention can be mounted on a vehicle traveling on land, a ship, and an aircraft.
  • the present invention is suitable for a head-up display device incorporating a concave mirror.
  • SYMBOLS 10 Head-up display apparatus, 11 ... Housing, 12 ... Display unit, 15 ... Reflection mirror (concave mirror), 16 ... Display light, 17 ... Projection member (front glass), 18 ... Driver, 19 ... Display image, 30 ... Mirror holder, 31 ... first shaft portion, 32 ... second shaft portion, 33 ... concave mirror support portion, 34 ... rotating shaft, 38 ... projection piece, 40 ... mounting member (stay), 41 ... first cylindrical bearing, 42 2nd cylindrical bearing, 51 ... Steel ball, 54 ... Biasing member, 56 ... Recessed portion having a V-shaped cross section, 60 ... Position adjusting means, 62 ... Stepping motor, 64 ... Feed screw, 67 ... Moving member, 67a ... 1st wall, 67b ... 2nd wall, 68 ... 1st leaf

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Abstract

 表示像の表示品質を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することを課題とする。 凹面鏡を支えるミラーホルダ30は、回転軸34に沿って定められるホルダ幅の略中央から突出する突出片38を備えており、この突出片38を位置調整手段で移動するようにした。 突出片からミラーホルダに作用する応力は、ミラーホルダの中央から左右方向へ均等にされる。結果、当該ミラーホルダ箇所でのねじれが大幅に抑制され、これに伴い運転者はゆがみが抑制された表示像を視認でき、表示像の表示品質が向上する。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置
 本発明は、傾動させることができる凹面鏡を内蔵するヘッドアップディスプレイ装置に関する。
 車両の運転者は、フロントガラスを通して前方を注視すると共に、インストルメントパネル上の計器類を目視しながら運転を実施する。すなわち、視線が前方と下方の計器類とへ移動する。前方を見たままで、計器類を見ることができれば、視線の移動がなく、運転性の向上が期待できる。この知見からヘッドアップディスプレイ装置が開発され、実用に供されるようになってきた(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1の図1に示されるよう、表示装置(12)(括弧付き数字は、特許文献1に記載された符号を示す。以下同様)から表示光(L)がフロントガラス(13)に照射される。車両の運転席に着座している運転者(14)は、この照射によって得られた表示像(V)をフロントガラス(13)越しに視認することができる。
 運転者(14)が交替すると、体格差(座高差)に基づいて眼の高さが変わる。この変化に対応するように、表示光(L)の位置を変更する技術が、特許文献1に開示されている。
 すなわち、特許文献1の図2に示される表示装置(12)は、表示光(L)の出射角度を調節することができる第2反射器(40)を備えている。
 第2反射器(40)の一形態が、特許文献1の図8に示されており、表示光を反射する凹面鏡(41)と、この凹面鏡(41)を保持する樹脂製のミラーホルダ(60)とを備え、図8中、左方に位置するミラーホルダ(60)の側面部(61)に、ミラーホルダ(60)をハウジング(50)に設けたボス部(54)の被取付部(54a)に取り付けられるための第1の軸部(62)を設け、第1の軸部(62)には、第1の軸部(62)が被取付部(54a)に取り付けられた際に、第1の軸部(62)に作用する応力を吸収する応力吸収部(62a)が設けられているものである。
 さらには、アクチュエータとしてのステッピングモータ(42a)の駆動軸(42b)先端に出力ギヤ(42c)が固定され、第2の軸部(63)の先端側に上記出力ギヤ(42c)と噛み合うように歯車部(63a)が一体形成されている。ここで、第2の軸部(63)は、図8中、右方に位置するミラーホルダ(60)の側面部(61)に設けられている。
 そして、凹面鏡(41)がハウジング(50)に取り付けられた状態(つまり第1の軸部(62)が凹部形状の被取付部(54a)に軸受け保持された状態)で、ステッピングモータ(42a)が駆動すると、ステッピングモータ(42a)による駆動力が、出力ギヤ(42c)を介して歯車部(特許文献1図5、符号48a)に伝達する。かかる歯車部(48a)への動力(駆動力)の伝達に伴い、歯車部(48a)が回転軸線(特許文献1図5、符号RA)を中心として回転し、ミラーホルダ(60)及び該ミラーホルダ(60)で保持された凹面鏡(41)が、回転軸線(RA)を中心として所定角度だけ回転(傾動)する構成となっている。
 以上により、運転者の目の高さの変更に対応して、表示光の位置を変更することができる。
 しかしながら、ステッピングモータ(42a)からの駆動力を受けてミラーホルダ(60)及び凹面鏡(41)が回動する際、第1の軸部(62)が被取付部(54a)に軸受け保持されていることで、第2の軸部(63)の付近に位置するミラーホルダ(60)箇所に応力が集中することが考えられる。この現象は、ミラーホルダ(60)を比較的硬質の樹脂で形成した場合であっても起こり得る。また、この現象は応力吸収部(62a)の有無に関係なく起こり得る。
 結果、第2の軸部(63)の付近に位置するミラーホルダ(60)箇所にねじれ(変形)が発生する。
 また、別の観点から考察すると、被取付部(54a)と第1の軸部(62)の間には不可避的に摩擦に起因する抵抗力(抵抗トルク)が発生する。被取付部(54a)から最も遠い部位にある第2の軸部(63)がステッピングモータ(42a)で回されると、抵抗を受けている第1の軸部(62)に対して、被取付部(54a)から遠い第2の軸部(63)の回転角が大きくなる。結果、第2の軸部(63)の付近に位置するミラーホルダ(60)箇所にねじれ(変形)が発生する。
 このねじれ(変形)の発生に伴って、上述した運転者(14)がフロントガラス(13)越しに視認する表示像(V)がゆがみ、表示像(V)の表示品質が損なわれるという問題点があり、この点の更なる改良の余地が残されている。
特開2012-133244号公報
 本発明は、前述の課題に対して対処するため、運転者が視認する表示像の表示品質を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することを課題とする。
 請求項1に係る発明は、ハウジングと、このハウジングに収納され表示ユニットからの表示光を反射させる反射ミラーと、前記ハウジングに収納されるとともに前記ハウジングに回転可能に取付けられ前記反射ミラーを支えるミラーホルダと、前記ハウジングに収納され前記反射ミラーの角度を調整するように前記ミラーホルダの位置を調整する位置調整手段とを備え、
 前記反射ミラーで反射された前記表示光を投影部材に照射し、この照射によって得られた表示像を運転者に視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、
 前記ミラーホルダは、回転軸に沿って定められるホルダ幅の略中央から突出する突出片を備えており、この突出片を前記位置調整手段で移動するようにしたことを特徴とする。
 請求項2に係る発明では、ミラーホルダは、取付部材を介してハウジングで支えられ、
 ミラーホルダの両端から、回転軸に沿って第1軸部及び第2軸部が各々延ばされ、取付部材に、第1軸部を回転自在に支える第1筒状軸受及び第2軸部を回転自在に支える第2筒状軸受が設けられ、
 第1筒状軸受の底に、V字断面を呈する凹部が形成されており、凹部に鋼球が置かれ、第2筒状軸受と第2軸部との間にこの第2軸部を前記鋼球側へ付勢する付勢部材が置かれ、回転軸に沿った方向においては、第1筒状軸受に鋼球が当たり、この鋼球に第1軸部が当たるようにしたことを特徴とする。
 請求項3に係る発明では、位置調整手段は、回転軸に直交する方向に延びる送りねじと、この送りねじを回すステッピングモータと、送りねじで送られ突出片を挟む第1壁及び第2壁を有する移動部材とを備え、
 第1壁と突出片の間に第1板ばねが介設され、第2壁と突出片の間に第2板ばねが介設され、突出片が第1・第2板ばねで常に付勢されるようにしたことを特徴とする。
 請求項1に係る発明では、位置調整手段の作動時に、突出片からミラーホルダに作用する応力は、ミラーホルダの中央から左右方向へ均等にされる。従来のようにミラーホルダの一部(第2軸部の付近に位置するミラーホルダ箇所)に局部的に応力が集中する虞は、本発明ではない。結果、当該ミラーホルダ箇所でのねじれ(変形)が大幅に抑制され、これに伴い運転者はゆがみが抑制された表示像を視認でき、表示像の表示品質が向上するという利点がある。
 請求項2に係る発明では、第1軸部と鋼球は1点で接触する。このように第1軸部と鋼球とは、1点で接触し、接触面積が極く小さくなる。これにより金属材料にて形成された鋼球と1点で接することになる第1軸部の摩耗が抑制され、第1軸部の耐久性を向上させることができるという利点がある。
 請求項3に係る発明では、ミラーホルダから延びる突出片は、第1壁と第2壁とで単に挟むのではなく、第1・第2板ばねで付勢するようにした。突出片の傾きが変化しても、突出片と第1・第2板ばねの間に隙間ができることはなく、移動部材から第1・第2壁及び第1・第2板ばねを介して軸力(ミラーホルダを回転軸を中心として回転させるための力)が突出片に伝達される。結果、ミラーホルダが、がたつく心配は無く、表示像の像ぶれの発生を抑制することができる。
本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。 ヘッドアップディスプレイ装置の要部の分解図である。 ミラーホルダ及びステイの斜視図である。 付勢部材の取付形態を示す図である。 第2軸部と第2筒状軸受の取付形態を示す断面図である。 鋼球と第1軸部と第1筒状軸受の取付形態を示す断面図である。 鋼球の作用を説明する図である。 位置調整手段の斜視図である。 第1・第2板ばねの作用図である。
 本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
 図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置10は、例えば自動車等の車両に搭載されるもので、ハウジング11と、このハウジング11に収納される表示ユニット12及びバックライトユニット13と、ハウジング11に収納される平面鏡14及び凹面鏡(反射ミラー)15と、ハウジング11に収納され凹面鏡15の傾き角度を調整する位置調整手段60とを備えている。反射ミラー15は、凹面鏡の他、平面鏡、その他の反射鏡であればよく、種類や形態は問わない。
 表示ユニット12は、バックライトユニット13からの光を受けて、表示光16を生成する。生成された表示光16は、平面鏡14で反射され、この反射光が凹面鏡15で反射される。
 すなわち、表示ユニット12及びバックライトユニット13を通じて生成され、平面鏡14及び凹面鏡15で反射された表示光16は、車両のフロントガラス(投影部材)17へ照射される。車両の運転席に着座している運転者(車両の利用者)18は、この照射によって得られた表示像19をフロントガラス17越しに視認する。表示像19の内容は、例えば各種車両情報やナビゲーション情報である。投影部材17は、フロントガラスの他、反射体など表示光16を投射(照射)することができる部材であればよく、種類や形態は問わない。
 ハウジング11は、例えば黒色の樹脂成形品であり、表示ユニット12、バックライトユニット13、平面鏡14、凹面鏡15、位置調整手段60を収納するほか、フロントガラス17に対向する面に、表示光16を通過させる開口部21を有すると共に開口部21を覆う透光性カバー22を有する。
 図2に示すように、凹面鏡15は、両面粘着テープなどの接着層24を介してミラーホルダ30に取付けられる。
 ミラーホルダ30の詳細な形状は後述するが、ミラーホルダ30は、第1軸部31及び第2軸部32を備え、第1筒状軸受41及び第2筒状軸受42を介してステイ(取付部材)40で支持される。ステイ40には、第1・第2筒状軸受41、42を上から挿入することができる第1・第2U字凹部43、44を備えている。取付部材40は、ステイの他、ブラケットでもよく、種類や形態は任意である。
 ステイ40の詳細な形状は後述するが、上段床部45と、この上段床部45から下がっている下段床部46を有する。下段床部46に、ビス47、47にて位置調整手段60を固定することができる。上段床部45と下段床部46の高低差は、位置調整手段60の高さ寸法を考慮して決定される。好ましくは、上段床部45と下段床部46の高低差は、位置調整手段60の高さ寸法とほぼ等しくする。
 また、ハウジング11には、底に断面コ字状の台部25が一体形成されており、台部25にビス26、26にて、ステイ40が固定される。
 図3に示すように、ミラーホルダ30は、横長矩形の凹面鏡支持部33と、この凹面鏡支持部33の右辺33aから回転軸34に沿って右へ突出する第1ネック部35と、この第1ネック部35から更に右へ突出し第1ネック部35より小径の第1軸部31と、凹面鏡支持部33の左辺33bから回転軸34に沿って左へ突出する第2ネック部36と、この第2ネック部36に一体形成され第2ネック部36より大径である鍔部37と、この鍔部37から更に左へ突出し第1軸部31と同径の第2軸部32と、左辺33bから右辺33aまでの長さで定められるホルダ幅の中間(略中央)位置にて凹面鏡支持部33の下辺33cから下方へ突出された突出片38とを備えている。
 突出片38は、凹面鏡支持部33から凹面鏡支持部33と平行に延びる第1延長部38aと、この第1延長部38aから略水平に延びる第2延長部38bと、この第2延長部38bの先端から下へ延びる第3延長部38cとからなり、この第3延長部38cは、使用状態で略鉛直に向く。すなわち、第3延長部38cを鉛直にするために、斜めの第1延長部38aと略水平の第2延長部38bを、介在させた。
 ミラーホルダ30は、樹脂の成形品又は金属のプレス品が好適である。特に、樹脂の射出成形品であれば、複雑な形状のものを安価に且つ容易に得ることができる。
 ステイ40は、中央(略中央を含む。)の下段床部46と、この下段床部46から左右に延びる上段床部45、45と、上段床部45、45の両端から上へ延びる右の側壁部48、左の側壁部49とからなる。
 ステイ40は、樹脂の成形品又は金属のプレス品が好適である。特に、アルミニウム合金のプレス品であれば、軽量で且つ剛性に富むため、ミラーホルダ30の支持部材として好適である。
 凹面鏡支持部33から右へ延びる第1軸部31は、鋼球51を介して有底筒形状の第1筒状軸受41に挿入される。第1筒状軸受41は、右の側壁部48に設けられている第1U字凹部43に上からセットされる。その後、軸受抑え52を右の側壁部48にビス53で固定する。これで、第1筒状軸受41の浮き上がりを防止し、第1筒状軸受41を固定することができる。第1筒状軸受41は、この例では円筒形状としたが、丸穴を有する角筒形状であってもよい。角筒形状の方が、回転を容易に防止できる。
 凹面鏡支持部33から左へ延びる第2軸部32は、有底筒形状の第2筒状軸受42に挿入される。第2筒状軸受42は、左の側壁部49に設けられている第2U字凹部44に上からセットされる。その後、軸受抑え52を左の側壁部49にビス53で固定する。これで、第2筒状軸受42の浮き上がりを防止し、第2筒状軸受42を固定することができる。左側には鋼球51は使用しない。代わりに、鍔部37と左の側壁部49の間に付勢部材54を介在させる。第2筒状軸受42も、この例では円筒形状としたが、丸穴を有する角筒形状であってもよい。
 すなわち、図4に示すように、付勢部材54は、左の側壁部49を起点にして、鍔部37を押し出す。付勢部材54の固定方法は任意であるが、例えば、ビス55で左の側壁部49に固定する。なお、付勢部材54は、板ばねが、安価であり、適当であるが、圧縮コイルばねであってもよい。
 図5に示すように、第2筒状軸受42は、非回転部材であり、第2軸部32が回転部材である。第2筒状軸受42は、第2軸部32を回転自在に支える滑り(すべり)軸受である。第2筒状軸受42は、樹脂製、金属製を問わないが、耐久性の点ではメタルと呼ばれる金属製軸受が適している。
 図6に示すように、第1筒状軸受41は、底にV字断面を呈する凹部56を有している。この凹部56に鋼球51を置き、その上で第1筒状軸受41に第1軸部31を嵌合する。第1筒状軸受41も非回転部材であり、第1軸部31が回転部材である。第1筒状軸受41は、第1軸部31を回転自在に支える滑り軸受である。第1筒状軸受41は、樹脂製、金属製を問わないが、耐久性の点ではメタルと呼ばれる金属製軸受が適している。
 図7に示すように、鍔部37が付勢部材(図4、符号54)で、鋼球51側へ付勢されるため、第1軸部31が金属部材にて形成された鋼球51側に押圧される。この際、第1軸部31と鋼球51は1つの接触点P1で接するので、第1軸部31と鋼球51との接触面積が極く小さくなる。これにより、金属部材にて形成された鋼球51と1つの接触点P1で接することになる第1軸部31の摩耗が抑制され、第1軸部31の耐久性を向上させることができる。
 また、鋼球51の作用は、別の面からも説明できる。
 第1軸部31と第2軸部32との距離は、温度変化に伴う熱膨張、収縮により、僅かではあるが変化する。熱膨張を考慮して、第1軸部31と第1筒状軸受41との間、及び第2軸部32と第2筒状軸受42との間に、僅かな隙間を設定する。この隙間により、ミラーホルダ30の円滑な傾動を維持する。
 鋼球51が無い場合には、図3に示すミラーホルダ30は、角度調整中に、回転軸34に沿った方向に僅かではあるが振れる(軸方向での往復移動)可能性がある。この振れは像(表示像19)の揺れを誘発するため、移動を制限することが求められる。
 本発明では、鋼球51と付勢部材54を設けた。第1軸部31と第2軸部32との距離が減少すると付勢部材54が伸び状態となって第1軸部31を鋼球51に押圧する。第1軸部31と第2軸部32との距離が増大すると付勢部材54が縮み状態となって第1軸部31を鋼球51に押圧する。これにより、回転軸34に沿った方向での振れを抑制することができる。結果、ミラーホルダ30を安定的に角度調整することができ、像(表示像19)の揺れを防止することができる。
 次に、位置調整手段60の詳細な構造を説明する。
 図8に示すように、位置調整手段60は、底61aとこの底61aの一端から上へ延ばした前壁61bと底61aの他端から上へ延ばした後壁61cからなるブラケット61と、後壁61cに取付けたステッピングモータ62と、後壁61cを貫通して前壁61b側へ延びるモータ軸62aに接続され先端が前壁61bで回転自在に支持される送りねじ(リードスクリューとも呼ばれる。)64と、この送りねじ64と平行に延びて前壁61bと後壁61cで支持されるガイドロッド65と、送りねじ64にねじ込まれているナット66と、このナット66で支持され第1・第2壁67a、67bを有する移動部材67と、第1壁67aの第2壁67b側の面に取付けられた第1板ばね68と、第2壁67bの第1壁67a側の面に取付けられた第2板ばね69とを備えている。
 ステッピングモータ62は、正確に送りねじ64を回す役割を果たす手段であり、サーボモータなどのロータリ型アクチュエータに変更することができる。
 ガイドロッド65は、非回転部材であり且つ非移動部材であって、移動部材67を貫通している。ステッピングモータ62により、送りねじ64が回されると、非回転のナット66が移動し、このナット66と共に移動部材67が直線的に移動する。
 図9(a)に示すように、突出片38の第3延長部38cを、第1板ばね68と第2板ばね69の間に挿入する。この挿入により、第1・第2板ばね68、69は弾性変形する。
 図9(b)に示すように、第3延長部38cが鉛直線71に対して図時計回りにαだけ傾斜すると、第1板ばね68が伸び、第2板ばね69が縮む。このときであっても、第1・第2板ばね68、69が、第3延長部38cから離れることはない。
 また、図9(c)に示すように、第3延長部38cが鉛直線71に対して図反時計回りにβだけ傾斜すると、第1板ばね68が縮み、第2板ばね69が伸びる。このときであっても、第1・第2板ばね68、69が、第3延長部38cから離れることはない。
 結果、図1において、ミラーホルダ30及び凹面鏡15は、ガタつくことなく、滑らかに傾動する。
 なお、角度αから角度βまで第3延長部38cが傾動するときに、この第3延長部38cは、円弧運動の一環で、上下にも移動する。板ばね68、69であれば、板ばね68、69に対して第3延長部38cが鉛直方向に滑る(スリップする)ため、円弧運動が妨げられないという利点もある。
 次に、突出片38の位置について、検討する。
 図3において、仮に、突出片38を廃止して、第2軸部32を回動手段で回すことを想定する。第1筒状軸受41の穴径と第1軸部31の軸径は近似しているため、製作誤差などで、はめあい(嵌合)が固くなることがある。この状態で、第2軸部32を回すと、凹面鏡支持部33の第2ネック部36の近傍に応力が集中することが懸念される。すなわち、凹面鏡支持部33が局部的に変形し、表示像の歪みが発生する虞がある。
 この点、本発明のように略中央に突出片38を設け、この突出片38を介してミラーホルダ30を傾動させるようにすると、応力の集中が解消され、表示像の歪みが大幅に軽減される。
 また、突出片38の位置については、捩れ角の大きさによって、説明することができる。
 図3において、仮に、第1軸部31を抑えながら、第2軸部32を回すと、ミラーホルダ30は、ほぼ回転軸34回りにねじり変形が発生する。この変形量は第1軸部31からの距離に比例して増大する。すると、第2ネック部36の近傍において、凹面鏡支持部33のねじり量が増大し、表示像の歪みが顕著になる。
 この点、本発明のようにミラーホルダ30の略中央に偶力(モーメント)を加えると、突出片38から第1軸部31までの距離及び突出片38から第2軸部32までの距離が、ミラーホルダ30の回転軸34に沿った長さの半分になる。距離が半分になるため、第1・第2ネック部35、36の近傍において、凹面鏡支持部33のねじり量が半減し、結果、表示像の歪みが大幅に軽減される。加えて、歪みが発生したとしても、表示像は左右均等に歪む。従来の技術のように、第2ネック部36近傍で局部的に表示像が歪むよりは、本発明による表示像の方が歪みが目立たなくなるという利点もある。
 凹面鏡支持部33の右辺33aから突出片38までの距離を右の距離と呼び、凹面鏡支持部33の左辺33bから突出片38までの距離を左の距離と呼ぶ場合、右の距離と左の距離が等しいことが望まれる。しかし、右の距離と左の距離がほぼ等しくても、同等の作用、効果が発揮される。そこで、右の距離/左の距離の比率を、0.8~1.2、好ましくは0.95~1.05の範囲に設定する。
 このように、突出片38は、ミラーホルダ30(凹面鏡支持部33)のホルダ幅の略中央に設けることで、所望の作用、効果を得ることができる。
 尚、実施例では、平面鏡を備えたが、平面鏡を廃止し、表示ユニットからの表示光を直接凹面鏡へ照射するようにしてもよい。
 また、実施例では、表示ユニット12から発せられる表示光16がフロントガラス(ウインドシールド)17に照射される例について説明したが、例えばフロントガラス17とは別の専用の反射体に表示光16を照射する構成としてもよい。
 また、本発明のヘッドアップディスプレイ装置10は、陸上を走行する車両他、船舶、航空機に搭載することもできる。
 本発明は、凹面鏡を内蔵するヘッドアップディスプレイ装置に好適である。
 10…ヘッドアップディスプレイ装置、11…ハウジング、12…表示ユニット、15…反射ミラー(凹面鏡)、16…表示光、17…投影部材(フロントガラス)、18…運転者、19…表示像、30…ミラーホルダ、31…第1軸部、32…第2軸部、33…凹面鏡支持部、34…回転軸、38…突出片、40…取付部材(ステイ)、41…第1筒状軸受、42…第2筒状軸受、51…鋼球、54…付勢部材、56…V字断面を呈する凹部、60…位置調整手段、62…ステッピングモータ、64…送りねじ、67…移動部材、67a…第1壁、67b…第2壁、68…第1板ばね、69…第2板ばね。

Claims (3)

  1.  ハウジングと、このハウジングに収納され表示ユニットからの表示光を反射させる反射ミラーと、前記ハウジングに収納されるとともに前記ハウジングに回転可能に取付けられ前記反射ミラーを支えるミラーホルダと、前記ハウジングに収納され前記反射ミラーの角度を調整するように前記ミラーホルダの位置を調整する位置調整手段とを備え、
     前記反射ミラーで反射された前記表示光を投影部材に照射し、この照射によって得られた表示像を運転者に視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、
     前記ミラーホルダは、回転軸に沿って定められるホルダ幅の略中央から突出する突出片を備えており、この突出片を前記位置調整手段で移動するようにしたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  2.  前記ミラーホルダは、取付部材を介して前記ハウジングで支えられ、
     前記ミラーホルダの両端から、前記回転軸に沿って第1軸部及び第2軸部が各々延ばされ、前記取付部材に、前記第1軸部を回転自在に支える第1筒状軸受及び前記第2軸部を回転自在に支える第2筒状軸受が設けられ、
     前記第1筒状軸受の底に、V字断面を呈する凹部が形成されており、
     前記凹部に鋼球が置かれ、前記第2筒状軸受と前記第2軸部との間にこの第2軸部を前記鋼球側へ付勢する付勢部材が置かれ、
     前記回転軸に沿った方向においては、前記第1筒状軸受に前記鋼球が当たり、この鋼球に前記第1軸部が当たるようにしたことを特徴とする請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3.  前記位置調整手段は、前記回転軸に直交する方向に延びる送りねじと、この送りねじを回すステッピングモータと、前記送りねじで送られ前記突出片を挟む第1壁及び第2壁を有する移動部材とを備え、
     前記第1壁と前記突出片の間に第1板ばねが介設され、前記第2壁と前記突出片の間に第2板ばねが介設され、前記突出片が前記第1・第2板ばねで常に付勢されるようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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