JP2015182635A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化して小さな収容スペースにも設置す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。
【解決手段】表示光Ｌを出射するディスプレイ１２と、揺動軸線を中心に揺動可能に支持されてディスプレイ１２からの表示光Ｌを投影エリアへ向かって反射させる反射部材１３と、反射部材１３に設けられて反射部材１３を揺動させる駆動機構１４と、ディスプレイ１２、反射部材１３及び駆動機構１４を収容するケース１１と、を備え、駆動機構１４は、駆動部２１と、駆動部２１の駆動力を反射部材１３に伝達する伝達部２２とを有し、反射部材１３よりもディスプレイ１２側における表示光Ｌの光路から外れた位置に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のウインドシールドやインストルメントパネルの上方に配置されるコンバイナの投影エリアに虚像を投射し、車両の前景と虚像とを視認することができるヘッドアップディスプレイ装置に関する。

車両のウインドシールド上に虚像を表示させ、車両の前景と虚像とを重畳して視認することができるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）装置として、液晶表示器と、この液晶表示器が発した表示光を反射させる反射鏡と、反射鏡を揺動させて表示光の反射角度を調整する駆動機構とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２−２４０４６７号公報

上記のヘッドアップディスプレイ装置が収容される自動車のインストルメントパネル内は、車両のボディ、補強部材、各種メーターなどの構造物が存在する。したがって、インストルメントパネル内でヘッドアップディスプレイ装置の収容スペースを大きく確保することが困難である。このため、ヘッドアップディスプレイ装置の小型化が望まれている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化して小さな収容スペースにも設置す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にある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、下記（１）〜（３）を特徴としている。
（１） 車両のインストルメントパネル内の収容スペースに収容されて前記インストルメントパネルの上方側の投影エリアへ表示光を照射して虚像を形成するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光を出射するディスプレイと、
揺動軸線を中心に揺動可能に支持されて前記ディスプレイからの前記表示光を前記投影エリアへ向かって反射させる反射部材と、
前記反射部材に設けられて前記反射部材を揺動させる駆動機構と、
前記ディスプレイ、前記反射部材及び前記駆動機構を収容するケースと、
を備え、
前記駆動機構は、駆動部と、該駆動部の駆動力を前記反射部材に伝達する伝達部とを有し、前記反射部材よりも前記ディスプレイ側における前記表示光の光路から外れた位置に配置されていること。
（２） 上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記駆動機構は、前記ケースを構成する側壁に形成された凹部または孔部からなる収容部に収容されていること。
（３） 上記（１）または（２）の構成のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記伝達部は、前記反射部材の前記揺動軸線に沿う方向の中間部分における前記揺動軸線との直交方向の一方の縁部に連結された伝達アームからなり、該伝達アームが前記駆動部によって直線移動することで前記反射部材が揺動すること。

上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置では、反射部材を揺動させる駆動機構を、デッドスペースとなる反射部材よりもディスプレイ側における表示光の光路から外れた位置に配置したので、ケース内のスペースを有効に利用することができる。これにより、反射部材の側部に駆動機構を設けた場合と比較して全体の小型化を図ることができる。よって、大きな収容スペースを確保することが困難な車両のインストルメントパネル内へ容易に収容することができる。
上記（２）の構成のヘッドアップディスプレイ装置では、駆動機構をケースの側壁の収容部に収容することで、ケースの側壁の厚みの分だけケースの寸法を小さくすることができ、全体のさらなる小型化を図ることができる。また、駆動機構の機構部品を側壁の収容部へ直接収容して内蔵することで、機構部品を覆う収容ケースを省略することができる。
上記（３）の構成のヘッドアップディスプレイ装置では、反射部材の揺動軸線に沿う方向の中間部分における揺動軸線との直交方向の一方の縁部に連結された伝達アームを駆動部によって直線移動させる。したがって、反射部材を揺動軸線で揺動可能に支持する一方側の支持箇所に回転力を付与して反射部材を揺動させる場合と比較し、反射部材の捩じれを抑制することができ、投影エリアへ虚像を良好に形成することができる。

本発明によれば、小型化して小さな収容スペースにも設置することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の全体構成を説明する概略側面図である。 図２は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置が収容された車両のインストルメントパネルの概略平面図である。 図３は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の内部構成を示す模式図である。 図４は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構の斜視図である。 図５は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構を側面から視た模式図である。 図６は、比較例に係るヘッドアップディスプレイ装置の内部構成を示す模式図である。 図７は、比較例に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構の斜視図である。 図８は、駆動機構の他の例を示す反射部材及び駆動機構を側面から視た模式図である。 図９は、変形例１に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構の斜視図である。 図１０は、変形例２に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構の斜視図である。 図１１は、変形例２に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構の側面図である。

以下、本発明に係る実施形態の例を、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の全体構成を説明する概略側面図である。図２は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置が収容された車両のインストルメントパネルの概略平面図である。図３は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の内部構成を示す模式図である。図４は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構の斜視図である。図５は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構を側面から視た模式図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０は、自動車等の車両Ｓのウインドシールド１の投影エリアＴＡに表示光Ｌを投射し、投影エリアＴＡに表示情報の虚像を形成するもので、運転者のアイポイント（目点）ＥＰからウインドシールド１を透して視認される車両Ｓの前景と虚像とを運転者に重畳して視認させるものである。

ヘッドアップディスプレイ装置１０は、インストルメントパネル２内の収容スペース３に収容されている。インストルメントパネル２には、リンホース等の補強材４や各種のメーター５等の構造体が設けられており、収容スペース３は、構造体によって囲われている。

図３に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、ケース１１と、ディスプレイ１２と、反射部材１３と、駆動機構１４とを備えている。

ケース１１は、合成樹脂等から形成されたもので、このケース１１内に、ディスプレイ１２、反射部材１３及び駆動機構１４が収容されている。ケース１１の上部には、窓部１５が形成されており、この窓部１５には、透光性を有する透光板１６が設けられている。

ディスプレイ１２は、例えば、自発光デバイスディスプレイ、蛍光表示管、ＥＬディスプレイ、あるいはバックライト付きの液晶ディスプレイ等からなるもので、虚像を形成し、その虚像の表示光Ｌを出射する。ディスプレイ１２は、ケース１１内における車両Ｓの後方側に配置されており、車両Ｓの前方側へ向かって表示光Ｌを照射する。ディスプレイ１２から出射される表示光Ｌは、照射方向へ向かって次第に広がる。

図４に示すように、反射部材１３は、非球面ミラーからなるもので、ディスプレイ１２から照射される表示光Ｌを透光板１６を通して投影エリアＴＡへ向かって反射させる。この反射部材１３によって反射される表示光Ｌは、透光板１６を透過し、車両Ｓのウインドシールド１における投影エリアＴＡに照射される。反射部材１３は、ケース１１内における車両Ｓの前方側に配置されている。反射部材１３は、両側部における上下方向の中間部分に、回動軸１３ａを有しており、回動軸１３ａを通る水平軸線を揺動軸線として揺動可能に支持されている。

駆動機構１４は、反射部材１３を揺動させるものである。この駆動機構１４によって反射部材１３が揺動することで、反射部材１３で反射された表示光Ｌの投影エリアＴＡへの照射角度が変わり、虚像の視認位置が、運転者のアイポイントＥＰの高さに応じて変わる。

図５に示すように、駆動機構１４は、駆動部２１と、伝達部２２とを備えている。駆動部２１としては、例えば、ステッピングモータ等の各種の駆動モータが用いられる。この駆動部２１は、駆動ギヤ３１を有している。駆動部２１は、給電されることで、駆動ギヤ３１を回転させる。

伝達部２２は、互いに噛み合わされた複数の伝達ギヤ３２を有している。駆動部２１側の伝達ギヤ３２は、駆動ギヤ３１に噛み合わされている。また、反射部材１３側の伝達ギヤ３２は、反射部材１３の一側部側の回動軸１３ａに設けられた従動ギヤ３３に噛み合わされている。伝達部２２は、伝達ギヤ３２を介して駆動ギヤ３１の回転力を反射部材１３の従動ギヤ３３へ伝達する。

駆動機構１４は、収容ケース１４ａを有しており、この収容ケース１４ａの内部に、駆動部２１の駆動モータや伝達部２２の伝達ギヤ３２などの機構部品が収容されている。

ヘッドアップディスプレイ装置１０では、駆動機構１４の駆動部２１に給電されて駆動部２１の駆動ギヤ３１が回転することで、駆動ギヤ３１の回転力が伝達部２２の伝達ギヤ３２によって従動ギヤ３３に伝達され、よって、反射部材１３が揺動する。これにより、反射部材１３で反射された表示光Ｌの投影エリアＴＡへの照射角度が変わり、虚像の視認位置が、運転者のアイポイントＥＰの高さに応じて変わる。

ところで、前述したように、ケース１１内において、ディスプレイ１２から出射される表示光Ｌは、照射方向である反射部材１３へ向かって次第に広がる。したがって、平面視矩形状に形成されたケース１１の内部には、ディスプレイ１２と反射部材１３との間における表示光Ｌの光路の側部に、表示光Ｌが通らないデッドスペースＤＳが形成される。

そして、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０では、このケース１１内におけるディスプレイ１２からの表示光Ｌの光路から外れたデッドスペースＤＳに、駆動機構１４が配置されている。具体的には、駆動機構１４は、ケース１１内におけるディスプレイ１２からの表示光Ｌの光路の一側部側において、この光路から外れたデッドスペースＤＳに配置されている。

ここで、比較例について説明する。
図６は、比較例に係るヘッドアップディスプレイ装置の内部構成を示す模式図である。図７は、比較例に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構の斜視図である。

図６及び図７に示すように、比較例では、反射部材１３の一側部に、駆動モータや減速機を有する駆動機構３５を備えている。そして、この駆動機構３５によって反射部材１３が水平軸線からなる揺動軸線を中心として揺動する。このように、反射部材１３の一側部に駆動機構３５を設けた場合では、反射部材１３の一側部に、駆動機構３５を配置させるスペースを要することなる。このため、ケース１１における車両Ｓの前方側の一側部が側方へ張り出してしまう。

車両Ｓのインストルメントパネル２内は、補強材４や各種のメーター５等の構造体が存在するため大きな収容スペース３を確保することが難しい。特に、収容スペース３の車両Ｓの前方側には、エンジンルームと車室とを区画するカウルが設けられている。このカウルは、ボディの剛性確保及び歩行者保護等の観点から形状に制約があり、収容スペース３を大きく確保するために形状を変更することが難しい。このため、特に、収容スペース３の車両Ｓの前方側を大きく確保することは困難である。

したがって、比較例のように、反射部材１３の側部に駆動機構３５が設けられてケース１１における車両Ｓの前方側の一側部が側方へ張り出した構造では、車両Ｓのインストルメントパネル２に収容スペース３を確保することが困難となる場合がある。

これに対して、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０によれば、反射部材１３を揺動させる駆動機構１４を、デッドスペースＤＳとなる反射部材１３よりもディスプレイ１２側における表示光Ｌの光路から外れた位置に配置したので、ケース１１内のスペースを有効に利用することができる。これにより、反射部材１３の側部に駆動機構１４を設けた場合と比較して全体の小型化を図ることができる。特に、カウル等が存在するためにスペースが確保しづらい車両Ｓの前方側に配置される反射部材１３側の幅寸法を抑えることができる。よって、大きな収容スペース３を確保することが困難な車両Ｓのインストルメントパネル２内へ容易に収容することができる。

なお、上記実施形態では、伝達部２２の複数の伝達ギヤ３２を駆動ギヤ３１と従動ギヤ３３とに噛み合わせて駆動部２１の回転力を反射部材１３に伝達させたが、駆動部２１の回転力を反射部材１３に伝達させる機構は、伝達ギヤ３２によるものに限定されない。

図８は、駆動機構の他の例を示す反射部材及び駆動機構を側面から視た模式図である。

図８に示すように、この駆動機構１４は、伝達ベルト４２を有する伝達部２２を備えている。伝達部２２の伝達ベルト４２は、駆動部２１に設けられた駆動プーリ４１と、反射部材１３の回動軸１３ａに設けられた従動プーリ４３とに掛けられている。そして、この駆動機構１４を備えたヘッドアップディスプレイ装置１０では、駆動部２１に給電されて駆動部２１の駆動プーリ４１が回転することで、駆動プーリ４１の回転力が伝達部２２の伝達ベルト４２によって従動プーリ４３に伝達され、よって、反射部材１３が揺動する。これにより、反射部材１３で反射された表示光Ｌの投影エリアＴＡへの照射角度が変わり、虚像の視認位置が、運転者のアイポイントＥＰの高さに応じて変わる。

次に、変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置について説明する。

（変形例１）
図９は、変形例１に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構の斜視図である。

図９に示すように、変形例１では、駆動機構１４の配置側におけるケース１１の側壁１１ａの内面に、凹部または孔部からなる収容部５１が形成されている。この収容部５１には、駆動機構１４が収容されている。

この変形例１によれば、駆動機構１４を、ケース１１の側壁１１ａの収容部５１に収容することで、側壁１１ａの厚みの分だけケース１１の幅寸法を小さくすることができる。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置１０の全体のさらなる小型化が図れる。また、駆動機構１４の機構部品を側壁１１ａの収容部５１へ直接収容して内蔵することで、機構部品を覆う収容ケース１４ａを省略することができる。

（変形例２）
図１０は、変形例２に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構の斜視図である。図１１は、変形例２に係るヘッドアップディスプレイ装置の反射部材及び駆動機構の側面図である。

図１０及び図１１に示すように、変形例２では、駆動機構１４は、伝達アーム６１からなる伝達部２２を有している。伝達アーム６１の一端は、揺動軸線に沿う反射部材１３の幅方向中央において、揺動軸線との直交方向の一方の縁部である下縁に、水平軸線を中心として回動可能に連結されている。伝達アーム６１は、他端側における上面に、ラック６２を有している。このラック６２には、駆動部２１に設けられた駆動ギヤ３１が噛み合わされている。

この変形例２では、駆動機構１４の駆動部２１に給電されて駆動部２１の駆動ギヤ３１が回転すると、この駆動ギヤ３１が噛み合わされたラック６２を有する伝達アーム６１が前後方向へ移動する。よって、この伝達アーム６１が連結された反射部材１３が揺動する。これにより、反射部材１３で反射された表示光Ｌの投影エリアＴＡへの照射角度が変わり、虚像の視認位置が、運転者のアイポイントＥＰの高さに応じて変わる。

この変形例２の場合も、ケース１１内におけるディスプレイ１２からの表示光Ｌの光路から外れたデッドスペースＤＳに、駆動機構１４が配置されている。具体的には、駆動機構１４は、ケース１１内におけるディスプレイ１２からの表示光Ｌの光路の下方側において、この光路から外れたデッドスペースＤＳに配置されている。

したがって、変形例２の場合も、ケース１１内のスペースを有効に利用することで、全体の小型化を図ることができ、よって、大きな収容スペース３を確保することが困難な車両Ｓのインストルメントパネル２内へ容易に収容することができる。

ところで、反射部材１３を揺動軸線で揺動可能に支持する一方側の支持箇所である回動軸１３ａに回転力を付与して反射部材１３を揺動させる構造の場合、反射部材１３を揺動させる際に、反射部材１３に捩じれを生じさせる力が付与される。特に、反射部材１３が大きい場合では、この捩じれを生じさせる力が大きくなる。

これに対して、変形例２では、反射部材１３の揺動軸線に沿う方向の中間部分における揺動軸線との直交方向の下方の縁部に連結された伝達アーム６１を駆動部２１によって直線移動させる構造である。したがって、反射部材１３を揺動軸線で揺動可能に支持する一方側の回動軸１３ａ支持箇所に回転力を付与して反射部材１３を揺動させる場合と比較し、反射部材１３の捩じれを抑制することができ、投影エリアＴＡへ虚像を良好に形成することができる。

なお、上記実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１０として、反射部材１３で反射させた表示光Ｌを車両Ｓのウインドシールド１の投影エリアＴＡに照射して虚像を形成するものを例示したが、本発明は、車両Ｓのインストルメントパネル２の上方側に配置させたコンバイナの投影エリアに表示光Ｌを照射して虚像を形成するヘッドアップディスプレイ装置にも適用できるのは勿論である。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

ここで、上述した本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下（１）〜（３）に簡潔に纏めて列記する。
（１） 車両のインストルメントパネル（２）内の収容スペース（３）に収容されて前記インストルメントパネルの上方側の投影エリア（ＴＡ）へ表示光を照射して虚像を形成するヘッドアップディスプレイ装置（１０）であって、
前記表示光を出射するディスプレイ（１２）と、
揺動軸線を中心に揺動可能に支持されて前記ディスプレイからの前記表示光を前記投影エリアへ向かって反射させる反射部材（１３）と、
前記反射部材に設けられて前記反射部材を揺動させる駆動機構（１４）と、
前記ディスプレイ、前記反射部材及び前記駆動機構を収容するケース（１１）と、
を備え、
前記駆動機構は、駆動部（２１）と、該駆動部の駆動力を前記反射部材に伝達する伝達部（２２）とを有し、前記反射部材よりも前記ディスプレイ側における前記表示光の光路から外れた位置に配置されていること。
（２） 上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記駆動機構は、前記ケースを構成する側壁（１１ａ）に形成された凹部または孔部からなる収容部（５１）に収容されていること。
（３） 上記（１）または（２）の構成のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記伝達部は、前記反射部材の前記揺動軸線に沿う方向の中間部分における前記揺動軸線との直交方向の一方の縁部に連結された伝達アーム（６１）からなり、該伝達アームが前記駆動部によって直線移動することで前記反射部材が揺動すること。

２ インストルメントパネル
３ 収容スペース
１０ ヘッドアップディスプレイ装置
１１ ケース
１１ａ 側壁
１２ ディスプレイ
１３ 反射部材
１４ 駆動機構
２１ 駆動部
２２ 伝達部
５１ 収容部
６１ 伝達アーム
Ｌ 表示光
Ｓ 車両
ＴＡ 投影エリア

Claims (3)

1. 車両のインストルメントパネル内の収容スペースに収容されて前記インストルメントパネルの上方側の投影エリアへ表示光を照射して虚像を形成するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記表示光を出射するディスプレイと、
   揺動軸線を中心に揺動可能に支持されて前記ディスプレイからの前記表示光を前記投影エリアへ向かって反射させる反射部材と、
   前記反射部材に設けられて前記反射部材を揺動させる駆動機構と、
   前記ディスプレイ、前記反射部材及び前記駆動機構を収容するケースと、
   を備え、
   前記駆動機構は、駆動部と、該駆動部の駆動力を前記反射部材に伝達する伝達部とを有し、前記反射部材よりも前記ディスプレイ側における前記表示光の光路から外れた位置に配置されている
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記駆動機構は、前記ケースを構成する側壁に形成された凹部または孔部からなる収容部に収容されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記伝達部は、前記反射部材の前記揺動軸線に沿う方向の中間部分における前記揺動軸線との直交方向の一方の縁部に連結された伝達アームからなり、該伝達アームが前記駆動部によって直線移動することで前記反射部材が揺動する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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