特許 5890164 ヘッドアップディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5890164

(24)【登録日】2016年2月26日

(45)【発行日】2016年3月22日

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20160308BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20160308BHJP

   B60R 11/02 20060101ALI20160308BHJP

【ＦＩ】

   G02B27/01

   B60K35/00 A

   B60R11/02 C

【請求項の数】1

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-274715(P2011-274715)

(22)【出願日】2011年12月15日

(65)【公開番号】特開2013-125193(P2013-125193A)

(43)【公開日】2013年6月24日

【審査請求日】2014年11月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100105474

【弁理士】

【氏名又は名称】本多 弘徳

(74)【代理人】

【識別番号】100108589

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 利光

(72)【発明者】

【氏名】島田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 淳一

【審査官】 堀部 修平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１３１６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６２７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６４４９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｂ６０Ｋ ３５／００

Ｇ０２Ｂ ７／００ − ７／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示器からの表示光を反射させて車両のウインドシールドへ導く駆動ミラーを備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記駆動ミラーは、
ケースの底面に固定されたベースプレートと、
該ベースプレートに立設されて互いに対向する一対の支持板部に回動可能に支持されたホルダと、
該ホルダに保持された反射ミラーと、
前記ホルダを回動させて前記反射ミラーの角度を変更させる駆動モータと、
前記支持板部における前記ホルダの支持箇所近傍に設けられて前記ケースの前記底面への前記ベースプレートの装着方向へ突出する位置決め突起と、
前記位置決め突起が挿し込まれて前記位置決め突起を所定位置に保持する前記ケースに形成された保持凹部と、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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両のウインドシールドの投射エリアに虚像を投射し、車両のアイポイントからウインドシールドを透して視認される車両の前景と投射した虚像とを重畳視認させるヘッドアップディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、運転者が運転に際して求める情報の増加や多角化に伴って、特に、緊急度の高い情報などを車両のウインドシールド上に虚像表示させ、それを透して車両の前景と重畳視認させる、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置が自動車、列車等の車両に搭載されている。

【0003】

このヘッドアップディスプレイ装置としては、図９に示すように、表示光Ｌを出射する表示器１と、この表示器１からの表示光Ｌが入射されるケース２と、ケース２内に入射された表示光Ｌを反射してケース２に設けた開口部（図示略）に導くケース２内に収容された反射板４，５と、開口部を覆う透明板（図示略）とを備えている（例えば、特許文献１，２参照）。

【0004】

反射板５は、ホルダ７と、ベースプレート８と、ステップモータ９とを備えている。反射板５は、ホルダ７に保持されており、このホルダ７は、ベースプレート８に回動可能に支持されている。そして、反射板５は、ベースプレート８をケース２の底面にねじ止めすることで固定されている。ステップモータ９は、反射板５を保持しているホルダ７を回動させるもので、このステップモータ９によってホルダ７が回動されることで、反射板５の向きが変更される。これにより、反射板５は、ステップモータ９によってホルダ７が回動されることで、表示光の照射方向が変更される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−５５９４０号公報

【特許文献2】特開２０１０−１５０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、光学部品を組み合わせた上記のヘッドアップディスプレイ装置では、各光学部品に位置ずれが生じていると、虚像の表示位置が大きくずれてしまう。特に、ステップモータ９によってホルダ７を回動させることで反射板５の投影角度を調整する機構部分では、ホルダ７を回動させる際に生じるトルクがベースプレート８に作用して撓みが生じることがある。すると、反射板５の角度にずれが生じ、虚像の表示位置がずれてしまうという問題があった。

【0007】

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、虚像の表示位置のずれを極力抑えつつ表示光の投影角度の調整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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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）を特徴としている。
（１） 表示器からの表示光を反射させて車両のウインドシールドへ導く駆動ミラーを備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記駆動ミラーは、
ケースの底面に固定されたベースプレートと、
該ベースプレートに立設されて互いに対向する一対の支持板部に回動可能に支持されたホルダと、
該ホルダに保持された反射ミラーと、
前記ホルダを回動させて前記反射ミラーの角度を変更させる駆動モータと、
前記支持板部における前記ホルダの支持箇所近傍に設けられて前記ケースの前記底面への前記ベースプレートの装着方向へ突出する位置決め突起と、
前記位置決め突起が挿し込まれて前記位置決め突起を所定位置に保持する前記ケースに形成された保持凹部と、を備えること。

【0009】

上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置では、ベースプレートの支持板部におけるホルダの支持箇所近傍の位置決め突起がケースの保持凹部に位置決めされて保持される。したがって、ホルダを回動させて反射ミラーの角度を変更すべく駆動する際のトルクによってベースプレートの支持板部が変形しようとしても、位置決め突起がケースの保持凹部に保持されているので、支持板部の変形が抑制される。
これにより、ベースプレートの支持板部が変形することによる反射ミラーの角度のずれを抑制することができ、よって、反射ミラーで反射されて車両のウインドシールドに映し出される虚像の表示位置のずれの発生を抑制することができる。
つまり、表示光の投影角度の調整を行う反射ミラーの位置精度を向上させ、虚像の表示位置のずれを極力抑えることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、虚像の表示位置のずれを極力抑えつつ表示光の投影角度の調整が可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

【0011】

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。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における表示器アッシー及び配線基板を取り外した状態の斜視図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の分解斜視図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置におけるアッパーケースを外した状態の平面図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置におけるアッパーケースを外した状態の斜視図である。

【図5】図５は、ロアーケース及び駆動ミラーアッシーの分解斜視図である。

【図6】図６は、駆動ミラーアッシーの斜視図である。

【図7】図７は、ヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。

【図8】図８は、破断させたヘッドアップディスプレイ装置の斜視図である。

【図9】図９は、従来のヘッドアップディスプレイ装置の横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係る実施の形態の例を、図面を参照して説明する。

【0014】

なお、この実施の形態では、表示器としてＡＭＶＦＤ（Active Matrix Vacuum Fluorescent Display）等のＶＦＤ（蛍光表示管）を用いたヘッドアップディスプレイ装置について説明する。

【0015】

図１は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における表示器アッシー及び配線基板を取り外した状態の斜視図、図２は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の分解斜視図、図３は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置におけるアッパーケースを外した状態の平面図、図４は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置におけるアッパーケースを外した状態の斜視図、図５は、ロアーケース及び駆動ミラーアッシーの分解斜視図、図６は、駆動ミラーアッシーの斜視図、図７は、ヘッドアップディスプレイ装置の断面図、図８は、破断させたヘッドアップディスプレイ装置の斜視図である。

【0016】

図１及び図２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を有している。ケース１１は、ロアーケース（ケース）１２と、アッパーケース１３とからなり、ロアーケース１２の上部にアッパーケース１３を組み付けることでケース１１が構成される。

【0017】

図３及び図４に示すように、ロアーケース１２には、表示器アッシー１４と、平面ミラーアッシー１５と、駆動ミラーアッシー（駆動ミラー）１６とが組み付けられている。

【0018】

表示器アッシー１４は、ロアーケース１２の一端側に組み付けられている。平面ミラーアッシー１５は、ロアーケース１２の他端側に組み付けられている。また、駆動ミラーアッシー１６は、ロアーケース１２の一側部側に組み付けられている。

【0019】

図１及び図２に示すように、表示器アッシー１４は、ＡＭＶＦＤ（Active Matrix Vacuum Fluorescent Display）等のＶＦＤ（蛍光表示管）からなる表示器２２と、ヒートシンク２４と、ヒートシンクカバー２５とを有しており、これらをネジ等の固定手段により一体化することで構成されている。この表示器アッシー１４は、表示器２２から表示光Ｌ（図３参照）を前面側へ照射する。そして、この表示器２２から出射した表示光Ｌの照射経路が導光路Ｄとされている。

【0020】

表示器アッシー１４は、配線基板３１に実装されている。この配線基板３１には、表示器アッシー１４の表示器２２を駆動させる駆動回路が設けられており、表示器アッシー１４は、この配線基板３１の表面側における一端側に実装されて一体化されている。これにより、配線基板３１は、表示器アッシー１４の表示器２２からの表示光Ｌの照射方向に沿って延在されている。また、この配線基板３１には、コネクタ３２が実装されており、このコネクタ３２の接続口３２ａが側方へ向けられている。

【0021】

ロアーケース１２には、表示器アッシー１４の前面側に、導光路Ｄを囲む角筒状に形成された導光枠３４が設けられており、表示器アッシー１４から照射された表示光Ｌが導光枠３４を通してロアーケース１２の他端側へ導かれる。また、ロアーケース１２には、導光枠３４の内周面及び導光枠３４よりも表示光Ｌの照射方向前方側における底面に、照射方向に対して直交する方向に沿って形成された複数のゴースト防止リブ３７が設けられている。これらのゴースト防止リブ３７は、表示器アッシー１４から照射される表示光Ｌの乱反射による虚像の発生を防止する。

【0022】

平面ミラーアッシー１５は、平面ミラー４１と、ベゼル４２とを有しており、平面ミラー４１は、ベゼル４２によってロアーケース１２に固定されている。この平面ミラーアッシー１５は、表示器アッシー１４の表示器２２からの表示光Ｌの照射方向前方側に配置されており、その表示光Ｌの照射方向に対して斜め側方へ傾けられている。これにより、平面ミラーアッシー１５は、その平面ミラー４１によって、表示器２２から照射された表示光Ｌを、ロアーケース１２の一側部側の駆動ミラーアッシー１６へ向かって反射させる。

【0023】

図５及び図６に示すように、駆動ミラーアッシー１６は、例えば、凹面鏡等の非球面ミラーからなる反射ミラー５１と、ホルダ５２と、ベースプレート５３と、ステップモータ（駆動モータ）５４とを備えている。反射ミラー５１は、ホルダ５２に保持されており、このホルダ５２は、ベースプレート５３に、水平方向の軸線を中心として回動可能に支持されている。そして、駆動ミラーアッシー１６は、ベースプレート５３をロアーケース１２の底面１２ｄにねじ止めすることで、ロアーケース１２に固定されている。ステップモータ５４は、反射ミラー５１を保持しているホルダ５２を回動させるもので、このステップモータ５４によってホルダ５２が回動されることで、反射ミラー５１の向きが変更される。

【0024】

この駆動ミラーアッシー１６の反射ミラー５１には、平面ミラーアッシー１５の平面ミラー４１で反射された表示光Ｌが導かれる。すると、反射ミラー５１は、この表示光Ｌを上方へ向かって拡大反射させる。このとき、駆動ミラーアッシー１６のステップモータ５４によってホルダ５２が回動されることで、表示光Ｌの照射方向が変更される。

【0025】

アッパーケース１３は、ロアーケース１２の上部にねじ止め等によって組み付けられることでケース１１を構成し、これにより、ケース１１内が遮光された状態となる。アッパーケース１３は、反射ミラー５１によって反射される表示光Ｌの導光箇所に開口部６１を有しており、この開口部６１には、表ガラス６２が取り付けられている。

【0026】

ロアーケース１２には、その周囲に、複数のブラケット１２ａが形成されており、これらのブラケット１２ａを車両のインストルメントパネルへねじ止めすることで、ヘッドアップディスプレイ装置１０がインストルメントパネル内の所定の設置箇所に固定される。

【0027】

上記構成のヘッドアップディスプレイ装置１０では、表示器アッシー１４を構成する表示器２２から照射された表示光Ｌが、ロアーケース１２の導光路Ｄを通って平面ミラー４１で反射され、さらに反射ミラー５１で拡大反射された後、アッパーケース１３の開口部６１の表ガラス６２を介して出射され、さらにインストルメントパネルの開口部を通ってウインドシールドで反射されて、運転者のアイレンジに導かれる。

【0028】

これにより、運転者は、車両のアイポイントからウインドシールドを透して視認される車両の前景と投射した虚像とを重畳視認することができる。

【0029】

次に、駆動ミラーアッシー１６のロアーケース１２への具体的な組み付け構造について説明する。

【0030】

図５から図８に示すように、ベースプレート５３は、ロアーケース１２の底面１２ｄに固定される固定板部７１を有しており、この固定板部７１の両端部には、互いに対向する一対の支持板部７２，７３が立設されている。固定板部７１には、位置決め孔７５及び挿通孔７６が形成されている。位置決め孔７５には、ロアーケース１２に形成された位置決めボス７７が挿入され、これにより、ベースプレート５３がロアーケース１２の所定位置に位置決めされる。また、挿通孔７６には、上方側からネジ７８が挿入され、これらのネジ７８をロアーケース１２に設けられたネジ孔７９へねじ込むことで、ベースプレート５３がロアーケース１２に固定される。

【0031】

一方側の支持板部７２には、先端部近傍に、支持孔８１が形成されている。また、支持板部７２における支持孔８１の近傍には、位置決め部８２が形成されている。この位置決め部８２は、支持板部７２から側方へ突出しており、その先端部には、ロアーケース１２へのベースプレート５３の装着方向である下方側へ突出する位置決め突起８３が形成されている。

【0032】

他方側の支持板部７３には、先端部に、支持溝８５が形成されている。また、支持板部７３における支持溝８５の近傍にも、位置決め部８６が形成されている。この位置決め部８６は、支持板部７３から後方へ突出しており、その先端部には、ロアーケース１２へのベースプレート５３の装着方向である下方側へ突出する位置決め突起８７が形成されている。

【0033】

ロアーケース１２には、上方側が開放された保持凹部９１，９２が形成されている。これらの保持凹部９１，９２には、ロアーケース１２の底面１２ｄに取り付けられるベースプレート５３の支持板部７２，７３に形成された位置決め部８２，８６のそれぞれの位置決め突起８３，８７が挿入されて強固に保持される。これにより、支持板部７２の支持孔８１及び支持板部７３の支持溝８５が所定位置に位置決めされる。

【0034】

また、位置決め突起８３，８７が挿入される保持凹部９１，９２は、その底面が、変形抑制壁９１ａ，９２ａ（図３参照）とされており、保持凹部９１，９２へ位置決め突起８３，８７が挿入されると、位置決め突起８３，８７の先端部が保持凹部９１，９２の底面からなる変形抑制壁９１ａ，９２ａに当接し、よって、支持板部７２の支持孔８１及び支持板部７３の支持溝８５の高さ位置も位置決めされる。

【0035】

そして、保持凹部９１，９２へ位置決め突起８３，８７が挿入されて位置決め突起８３，８７の先端部が保持凹部９１，９２の底面からなる変形抑制壁９１ａ，９２ａに当接することで、変形抑制壁９１ａ，９２ａは、位置決め突起８３，８７に対して、ステップモータ５４によってホルダ５２が回動される際に生じるトルクの支持板部７２，７３への作用方向の前方側に隙間なく配置されることとなる。

【0036】

また、支持板部７３には、その前方に、ステー部９５が形成されている。このステー部９５は、支持板部７３に対して直交する方向へ屈曲されて形成されており、このステー部９５に、ステップモータ５４が固定されている。ステー部９５には、窓部９６が形成されており（図８参照）、この窓部９６からステップモータ５４の駆動軸５４ａが後方側へ突出されている。また、支持板部７３には、その後方に、軸受部９７が形成されている。この軸受部９７には、ステップモータ５４の駆動軸５４ａの先端部が回動可能に支持されている。ステップモータ５４の駆動軸５４ａには、ラックギヤ９８が取り付けられている。

【0037】

反射ミラー５１を保持するホルダ５２は、反射ミラー５１の裏面を覆う裏面板部１００と、反射ミラー５１の周囲を囲う枠体１０１とを有しており、反射ミラー５１は、ホルダ５２の前面側から枠体１０１内へ嵌め込まれている。この枠体１０１には、その一側部に、支持軸１０２が設けられており、この支持軸１０２は、ベースプレート５３の一方側の支持板部７２に形成された支持孔８１に挿し込まれて回動可能に支持されている。また、枠体１０１には、その他側部に、支持軸１０３が設けられており、この支持軸１０３は、ベースプレート５３の他方側の支持板部７３に形成された支持溝８５に、その上方側から挿し込まれて回動可能に支持されている。これにより、反射ミラー５１を保持するホルダ５２が、ベースプレート５３に、水平方向の軸線を中心として回動可能に支持される。

【0038】

他方の支持軸１０３の端部には、動力伝達部材１０５が固定されている。この動力伝達部材１０５には、その下端部に、ギヤ１０６が固定されており、このギヤ１０６がラックギヤ９８に噛み合わされている。これにより、ステップモータ５４が駆動して駆動軸５４ａが回転されると、その回転力がラックギヤ９８からギヤ１０６へ伝達される。すると、動力伝達部材１０５が支持軸１０３の軸線を中心として回動され、よって、反射ミラー５１を保持するホルダ５２が、支持軸１０２，１０３の軸線である水平軸線を中心として回動される。これにより、反射ミラー５１の向きが変更され、このとき、反射ミラー５１で反射されてアッパーケース１３の開口部６１の表ガラス６２を介して出射される表示光Ｌの投影角度が調整される。

【0039】

ここで、駆動ミラーアッシー１６では、ステップモータ５４が駆動し、反射ミラー５１を保持しているホルダ５２が回動されると、ベースプレート５３の各支持板部７２，７３には、その回動方向にトルクが生じる。すると、このトルクによってベースプレート５３の各支持板部７２，７３が撓み、反射ミラー５１の角度にずれが生じて虚像の表示位置がずれてしまう。

【0040】

しかし、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、反射ミラー５１の角度を変更すべくステップモータ５４によってホルダ５２が回動された際に生じるトルクでベースプレート５３の支持板部７２，７３が変形しようとしても、位置決め突起８３，８７がロアーケース１２の保持凹部９１，９２に保持されているので、支持板部７２，７３に作用したトルクがロアーケース１２に受け止められ、ベースプレート５３の支持板部７２，７３の変形が抑制される。

【0041】

これにより、ベースプレート５３の支持板部７２，７３が変形することによる反射ミラー５１の角度のずれを抑制することができ、よって、反射ミラー５１で反射されて車両のウインドシールドに映し出される虚像の表示位置のずれの発生を抑制することができる。

【0042】

つまり、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、表示光Ｌの投影角度の調整を行う反射ミラー５１の位置精度を向上させ、虚像の表示位置のずれを極力抑えることができる。

【0043】

特に、位置決め突起８３，８７に対して、ステップモータ５４によってホルダ５２が回動される際に生じるトルクの支持板部７２，７３への作用方向の前方側に、保持凹部９１，９２の底面からなる変形抑制壁９１ａ，９２ａが隙間なく配置されているので、変形抑制壁９１a，９２aが位置決め突起８３，８７を受け止めることで、支持板部７２，７３の変形を確実に抑制することができる。

【0044】

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。

【符号の説明】

【0045】

１０ ヘッドアップディスプレイ装置
１２ ロアーケース（ケース）
１２ｄ 底面
１６ 駆動ミラーアッシー（駆動ミラー）
２２ 表示器
５１ 反射ミラー
５２ ホルダ
５３ ベースプレート
５４ ステップモータ（駆動モータ）
７２，７３ 支持板部
８３，８７ 位置決め突起
９１，９２ 保持凹部
９１ａ，９２ａ 変形抑制壁
Ｌ 表示光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】