特許 6817156 機器固定装置および前記機器固定装置を使用した機器の固定方法

(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】6817156

(24)【登録日】2020年12月28日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】機器固定装置および前記機器固定装置を使用した機器の固定方法

(51)【国際特許分類】

   F16M 11/14 20060101AFI20210107BHJP

   F16M 11/00 20060101ALI20210107BHJP

   F16M 13/00 20060101ALI20210107BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20210107BHJP

   F16C 11/06 20060101ALI20210107BHJP

   F16C 11/10 20060101ALI20210107BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20210107BHJP

【ＦＩ】

   F16M11/14 Z

   F16M11/00 Z

   F16M13/00 S

   H04N5/64 521P

   F16C11/06 F

   F16C11/06 B

   F16C11/10 B

   B60K35/00 A

【請求項の数】14

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-126946(P2017-126946)

(22)【出願日】2017年6月29日

(65)【公開番号】特開2019-11774(P2019-11774A)

(43)【公開日】2019年1月24日

【審査請求日】2020年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000101732

【氏名又は名称】アルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(72)【発明者】

【氏名】加藤 一成

【審査官】 畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０９３６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９６５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３３３４６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｍ １１／１４

Ｂ６０Ｋ ３５／００

Ｆ１６Ｃ １１／０６

Ｆ１６Ｃ １１／１０

Ｆ１６Ｍ １１／００

Ｆ１６Ｍ １３／００

Ｈ０４Ｎ ５／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機器に固定される可動調節部材と、前記可動調節部材を支持する支持部材とを有する機器固定装置において、
前記可動調節部材と前記支持部材の少なくとも一方に、両部材の当接部の少なくとも一部に位置する球面部が形成されて、前記可動調節部材が前記支持部材に対して傾き自在に支持されており、
前記可動調節部材と前記支持部材のそれぞれを貫通する貫通穴に固定軸が挿入され、それぞれの前記貫通穴の内径が前記固定軸の外径よりも大きく形成されて、前記可動調節部材および前記支持部材の双方と、前記固定軸とが、前記固定軸に直交する平面内で相対的に移動可能であり、
前記固定軸の一方の端部にフランジ部が設けられ、前記固定軸の他方の端部が固定基板に固定されて、前記固定基板と前記フランジ部とで、前記可動調節部材と前記支持部材とが挟持されていることを特徴とする機器固定装置。

【請求項2】

前記可動調節部材に形成された前記貫通穴と前記固定軸との間に形成される隙間の範囲内で、前記可動調節部材が、前記固定軸と平行な中心線が倒れる方向へ傾き自在である請求項１記載の機器固定装置。

【請求項3】

前記支持部材は、前記固定基板側に位置する第１支持部材と、前記固定基板から離れた側に位置する第２支持部材とを有し、
前記可動調節部材と前記第１支持部材との当接部と、前記可動調節部材と前記第２支持部材との当接部の、双方に前記球面部が設けられており、
前記第１支持部材と前記第２支持部材に前記貫通穴が形成され、前記第１支持部材と前記第２支持部材の間に前記可動側調節部材が位置し、前記固定基板と前記フランジ部とで、前記第１支持部材と前記第２支持部材および前記可動側調節部材が挟持されている請求項１または２記載の機器固定装置。

【請求項4】

前記第１支持部材よりも前記固定基板側に高さ調節部材が設けられており、前記第１支持部材と前記高さ調節部材との間に、前記固定軸と平行な中心線を中心とする相対的な回動によって前記第１支持部材と前記高さ調節部材との前記中心線方向の距離を変化させる調節段差が設けられている請求項３記載の機器固定装置。

【請求項5】

前記高さ調節部材に貫通穴が形成されており、前記固定軸の外径よりも前記高さ調節部材に形成された前記貫通穴の内径が大きい請求項４記載の機器固定装置。

【請求項6】

前記高さ調節部材に回転止め突起が設けられ、前記固定基板に前記回転止め突起が挿入される規制穴が開口しており、前記回転止め突起の外径よりも前記規制穴の内径が大きい請求項５記載の機器固定装置。

【請求項7】

前記第２支持部材の上に回動操作部材が設けられ、前記第１支持部材と前記回動操作部材との間に連結部が設けられ、前記回動操作部材を操作することで前記第１支持部材の回動調節が可能とされた請求項６記載の機器固定装置。

【請求項8】

機器に固定される可動調節部材と、前記可動調節部材を支持する支持部材の少なくとも一方に、両部材の当接部の少なくとも一部に位置する球面部が形成された機器固定装置を使用し、
前記可動調節部材と前記支持部材のそれぞれを貫通する貫通穴の内径を、固定軸の外径よりも大きくし、それぞれの前記貫通穴に前記固定軸を挿入して、前記固定軸の先部に形成された雄ねじ部を固定基板に螺着し、
前記球面部で前記両部材を摺動させて、前記可動調節部材を前記支持部材に対して傾かせる傾き調節と、それぞれの前記貫通穴と前記固定軸との間の隙間の範囲内で、前記可動調節部材と前記支持部材の双方を、前記固定軸に直交する平面内で移動させる移動調節とを行い、
前記傾き調節と前記移動調節の後に、前記固定軸を前記固定基板に締め付けて、前記可動調節部材と前記支持部材とを互いに当接させた状態で固定基板に固定することを特徴とする機器固定装置を使用した機器の固定方法。

【請求項9】

前記傾き調節では、前記可動調節部材に形成された前記貫通穴と前記固定軸との間に形成される隙間の範囲内で、前記可動調節部材を、前記固定軸と平行な中心線が倒れる方向へ傾かせる請求項８記載の機器固定装置を使用した機器の固定方法。

【請求項10】

前記支持部材として、前記固定基板側に位置する第１支持部材と、前記固定基板から離れた側に位置する第２支持部材とを使用し、
前記可動調節部材と前記第１支持部材とを前記球面部で当接させ、前記可動調節部材と前記第２支持部材とを前記球面部で当接させ、
前記第１支持部材と前記第２支持部材に形成された前記貫通穴と、前記可動調節部材に形成された前記貫通穴に前記固定軸を挿通させて、前記可動側調節部材を前記第１支持部材と前記第２支持部材とで挟んだ状態で、前記固定基板に固定する請求項８または９記載の機器固定装置を使用した機器の固定方法。

【請求項11】

前記第１支持部材よりも前記固定基板側に高さ調節部材を設け、前記第１支持部材と前記高さ調節部材を、前記固定軸と平行な中心線を中心として相対的に回動させて、前記第１支持部材と前記高さ調節部材との間に設けられた調節段差の当接状態を切換えて、前記第１支持部材と前記高さ調節部材の前記中心線方向の距離を変化させて高さ調節を行う請求項１０記載の機器固定装置を使用した機器の固定方法。

【請求項12】

前記高さ調節部材に形成された貫通穴の内径を、前記固定軸の外径よりも大きくし、前記第２支持部材と共に前記高さ調節部材の前記移動調節を可能とする請求項１１記載の機器固定装置を使用した機器の固定方法。

【請求項13】

前記高さ調節部材に回転止め突起を設け、前記固定基板に前記回転止め突起の外径よりも内径が大きい規制穴を形成し、
前記回転止め突起を、前記規制穴内に挿入し、前記高さ調節部材の回動を規制するとともに、前記高さ調節部材の前記移動調節を可能とする請求項１２記載の機器固定装置を使用した機器の固定方法。

【請求項14】

前記第２支持部材の上に回動操作部材を設け、前記第１支持部材と前記回動操作部材とを連結部を介して連結し、前記回動操作部材を操作して前記第１支持部材を回動させて、前記第１支持部材と前記高さ調節部材との相対回動角度を変化させる請求項１３記載の機器固定装置を使用した機器の固定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッドアップディスプレイなどの機器を固定する機器固定装置および前記機器固定装置を使用した機器の固定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、車載用のブラケット装置に関する発明が記載されている。
このブラケット装置は、第１ブラケット体と第２ブラケット体を有している。第１ブラケット体には、球面部と、前記球面部を貫通する円錐面部とが形成されている。第２ブラケット体の２か所に支持部が形成されており、２個の支持部が対向する空間内に、凹状球面部を有する２個の軸受が設けられている。前記球面部が２個の軸受の間に挟まれた状態で、前記軸受の通孔と前記円錐部内に軸体が挿通され、軸体の両端部が前記支持部に固定されている。

【0003】

第１ブラケット体がフロントウインドガラスに固定され、ドライブレコーダが第２ブラケット体に装着される。前記軸体を中心として前記軸受が回動し、２個の軸受の内部で球面部が回動することで、ドライブレコーダの向きを互いに直交する３軸回りに回動させて変化させることが可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−９３６３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されたブラケット装置は、フロントウインドガラスに第１ブラケット体が固定された状態で、第２ブラケット体に装着されたドライブレコーダを、３軸を中心とする回動方向へ傾けることができる。しかし、ドライブレコーダの姿勢を、３軸を中心とする回動方向以外の向きに変化させることができず、例えばフロントウインドガラスの表面に沿う方向へ移動させ、またはフロントウインドガラスの表面に垂直な方向へ移動させることはできない。

【0006】

そのため、前記ブラケット装置を使用して、機器の位置をさらに精密に調節することは難しい。例えば、ブラケット装置を用いて装着する機器がヘッドアップディスプレイの場合に、運転席の前方に結像する虚像を運転者の視野の範囲内に位置させることが必要である。しかし、虚像を形成するための画角が大きくなると、虚像が前記視野の範囲から外れやすくなるため、画角を大きくしたヘッドアップディスプレイを、前記前記ブラケット装置で支持して、虚像を視野範囲内に確実に位置させるための調節を行うことは難しい。

【0007】

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、機器の向きを、３軸を中心とする回動方向以外の向きに移動させて調節することが可能となり、例えばヘッドアップディスプレイのような精密光学機器などの各種機器の向きを高精度に調節することができる機器固定装置および前記機器固定装置を使用した機器の固定方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、機器に固定される可動調節部材と、前記可動調節部材を支持する支持部材とを有する機器固定装置において、
前記可動調節部材と前記支持部材の少なくとも一方に、両部材の当接部の少なくとも一部に位置する球面部が形成されて、前記可動調節部材が前記支持部材に対して傾き自在に支持されており、
前記可動調節部材と前記支持部材のそれぞれを貫通する貫通穴に固定軸が挿入され、それぞれの前記貫通穴の内径が前記固定軸の外径よりも大きく形成されて、前記可動調節部材および前記支持部材の双方と、前記固定軸とが、前記固定軸に直交する平面内で相対的に移動可能であり、
前記固定軸の一方の端部にフランジ部が設けられ、前記固定軸の他方の端部が固定基板に固定されて、前記固定基板と前記フランジ部とで、前記可動調節部材と前記支持部材とが挟持されていることを特徴とするものである。

【0009】

本発明の機器固定装置は、前記可動調節部材に形成された前記貫通穴と前記固定軸との間に形成される隙間の範囲内で、前記可動調節部材が、前記固定軸と平行な中心線が倒れる方向へ傾き自在である。

【0010】

本発明の機器固定装置は、前記支持部材が、前記固定基板側に位置する第１支持部材と、前記固定基板から離れた側に位置する第２支持部材とを有し、
前記可動調節部材と前記第１支持部材との当接部と、前記可動調節部材と前記第２支持部材との当接部の、双方に前記球面部が設けられており、
前記第１支持部材と前記第２支持部材に前記貫通穴が形成され、前記第１支持部材と前記第２支持部材の間に前記可動側調節部材が位置し、前記固定基板と前記フランジ部とで、前記第１支持部材と前記第２支持部材および前記可動側調節部材が挟持されているものとして構成できる。

【0011】

本発明の機器固定装置は、前記第１支持部材よりも前記固定基板側に高さ調節部材が設けられており、前記第１支持部材と前記高さ調節部材との間に、前記固定軸と平行な中心線を中心とする相対的な回動によって前記第１支持部材と前記高さ調節部材との前記中心線方向の距離を変化させる調節段差が設けられていることが好ましい。

【0012】

上記機器固定装置は、前記高さ調節部材に貫通穴が形成されており、前記固定軸の外径よりも前記高さ調節部材に形成された前記貫通穴の内径が大きいものとして構成される。

【0013】

さらに前記機器固定装置は、前記高さ調節部材に回転止め突起が設けられ、前記固定基板に前記回転止め突起が挿入される規制穴が開口しており、前記回転止め突起の外径よりも前記規制穴の内径が大きいものとして構成される。

【0014】

本発明の機器固定装置は、前記第２支持部材の上に回動操作部材が設けられ、前記第１支持部材と前記回動操作部材との間に連結部が設けられ、前記回動操作部材を操作することで前記第１支持部材の回動調節が可能とされることが好ましい。

【0015】

次に、本発明の機器固定装置を使用した機器の固定方法は、機器に固定される可動調節部材と、前記可動調節部材を支持する支持部材の少なくとも一方に、両部材の当接部の少なくとも一部に位置する球面部が形成された機器固定装置を使用し、
前記可動調節部材と前記支持部材のそれぞれを貫通する貫通穴の内径を、固定軸の外径よりも大きくし、それぞれの前記貫通穴に前記固定軸を挿入して、前記固定軸の先部に形成された雄ねじ部を固定基板に螺着し、
前記球面部で前記両部材を摺動させて、前記可動調節部材を前記支持部材に対して傾かせる傾き調節と、それぞれの前記貫通穴と前記固定軸との間の隙間の範囲内で、前記可動調節部材と前記支持部材の双方を、前記固定軸に直交する平面内で移動させる移動調節とを行い、
前記傾き調節と前記移動調節の後に、前記固定軸を前記固定基板に締め付けて、前記可動調節部材と前記支持部材とを互いに当接させた状態で固定基板に固定することを特徴とするものである。

【0016】

本発明の機器固定装置を使用した機器の固定方法は、前記傾き調節では、前記可動調節部材に形成された前記貫通穴と前記固定軸との間に形成される隙間の範囲内で、前記可動調節部材を、前記固定軸と平行な中心線が倒れる方向へ傾かせることが可能である。

【0017】

本発明の機器固定装置を使用した機器の固定方法は、前記支持部材として、前記固定基板側に位置する第１支持部材と、前記固定基板から離れた側に位置する第２支持部材とを使用し、
前記可動調節部材と前記第１支持部材とを前記球面部で当接させ、前記可動調節部材と前記第２支持部材とを前記球面部で当接させ、
前記第１支持部材と前記第２支持部材に形成された前記貫通穴と、前記可動調節部材に形成された前記貫通穴に前記固定軸を挿通させて、前記可動側調節部材を前記第１支持部材と前記第２支持部材とで挟んだ状態で、前記固定基板に固定するものとして構成される。

【0018】

本発明の機器固定装置を使用した機器の固定方法は、前記第１支持部材よりも前記固定基板側に高さ調節部材を設け、前記第１支持部材と前記高さ調節部材を、前記固定軸と平行な中心線を中心として相対的に回動させて、前記第１支持部材と前記高さ調節部材との間に設けられた調節段差の当接状態を切換えて、前記第１支持部材と前記高さ調節部材の前記中心線方向の距離を変化させて高さ調節を行うことが好ましい。

【0019】

上記機器固定装置を使用した機器の固定方法では、前記高さ調節部材に形成された貫通穴の内径を、前記固定軸の外径よりも大きくし、前記第２支持部材と共に前記高さ調節部材の前記移動調節を可能とする。

【0020】

さらに、前記機器固定装置を使用した機器の固定方法は、前記高さ調節部材に回転止め突起を設け、前記固定基板に前記回転止め突起の外径よりも内径が大きい規制穴を形成し、
前記回転止め突起を、前記規制穴内に挿入し、前記高さ調節部材の回動を規制するとともに、前記高さ調節部材の前記移動調節を可能とする。

【0021】

本発明の機器固定装置を使用した機器の固定方法は、前記第２支持部材の上に回動操作部材を設け、前記第１支持部材と前記回動操作部材とを連結部を介して連結し、前記回動操作部材を操作して前記第１支持部材を回動させて、前記第１支持部材と前記高さ調節部材との相対回動角度を変化させることが好ましい。

【発明の効果】

【0022】

本発明の機器固定装置および機器固定装置を使用した機器の固定方法は、機器に固定される可動調節部材と支持部材とが固定軸によって固定基板に固定可能とされている。そして、可動調節部材が支持部材に対して傾きを調節自在であるとともに、可動調節部材と支持部材が、固定軸に対して、固定軸と直交する平面内で移動調節自在である。そのため、ヘッドアップディスプレイのような精密光学機器やその他の電子機器などの機器本体の姿勢を多方向へ調節して固定することが可能になる。

【0023】

また、可動調節部材および支持部材（さらには高さ調節部材）に、１本の固定軸を挿通した状態で、傾き調節と、固定軸と直交する平面内での移動調節を行うことができ、各調節の後に、固定軸を締め付けることで固定作業を完了できる。調節作業と固定作業を一連の動作で行うことができるため、組立調節作業を効率良く行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施の形態の機器固定装置を使用して、機器としてのヘッドアップディプレイを車両に固定した状態を示す説明図、

【図2】ヘッドアップディスプレイの画像表示動作を示す説明図、

【図3】本発明の実施の形態の機器固定装置を示す斜視図、

【図4】図３に示す機器固定装置の分解斜視図、

【図5】図３に示す機器固定装置をＶ−Ｖ線で切断した平断面図、

【図6】本発明の実施の形態の機器固定装置に設けられた第１支持部材と回動操作部材および高さ調節部材を示す分解斜視図、

【図7】本発明の実施の形態の機器固定装置に設けられた第１支持部材と回動操作部材および高さ調節部材を示す側面図、

【図8】図３に示す機器固定装置をＸ−Ｚ平面と平行な面で切断した中央縦断面図、

【図9】可動調節部材と支持部材および高さ調節部材を水平方向へ移動調節する動作を示す図８と同じ中央縦断面図、

【図10】可動調節部材を、固定軸と平行な中心線が倒れ方向へ傾き調節する動作を示す図８と同じ中央縦断面図、

【発明を実施するための形態】

【0025】

＜ヘッドアップディスプレイ５０の構造＞
図１には、機器の一例であるヘッドアップディスプレイ５０が、本発明の実施の形態の機器固定装置１０を使用して、自動車１に固定された状態が示されている。

【0026】

自動車１は、ボンネット部２と天井部３との間にウインドシールドガラス４が装着されており、ウインドシールドガラス４で、車室空間５と、車両の前方の外部空間６とが仕切られている。ウインドシールドガラス４は湾曲している。

【0027】

車室空間５には運転席８が設けられ、その前方にステアリングホイールおよびダッシュボード９が設けられている。このダッシュボード９の内部に、ヘッドアップディスプレイ５０が埋め込まれている。ヘッドアップディスプレイ５０は、図３に示す筐体５１を有している。筐体５１には固定ブラケット５１ａが一体にまたは別体に設けられている。固定ブラケット５１ａは、Ｘ−Ｙ平面内の３か所に設けられている。

【0028】

ヘッドアップディスプレイ５０の筐体５１の内部に各種光学部品および電子回路が内蔵されている。図２に示すように、筐体５１の内部に、プロジェクタ５９と中間像スクリーン５４および反射部材５５が設けられている。プロジェクタ５９は、画像生成部材５２と投影レンズ５３とを有している。画像生成部材５２は、例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing）素子（ＤＬＰは登録商標）である。ＤＬＰ素子は、光源と、光源からの光を画素毎に制御するデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を備えている。また、三原色の光源を備え、あるいはカラーフィルターを備えて、多色表示の画像を生成できるようになっている。

【0029】

投影レンズ５３は、画像生成部材５２の前方に位置し、非球面の凸レンズで構成され、または複数のレンズを組み合わせて構成されている。プロジェクタ５９の前方の合焦位置に中間像スクリーン５４が設けられている。中間像スクリーン５４は、マイクロレンズアレイやデフューザで構成される。反射部材５５は、中間像スクリーン５４の前方に設けられ、凹面が反射面となった拡大鏡である。ウインドシールドガラス４の一部は、反射部材５５の上方に対向している。

【0030】

ヘッドアップディスプレイ５０は、プロジェクタ５９に設けられたＤＬＰ素子である画像生成部材５２で表示画像が生成され、この表示画像が投影レンズ５３によって、中間像スクリーン５４に投影されて中間像が生成される。中間像スクリーン５４で中間像を生成した表示光は、中間像スクリーン５４を透過し、拡大凹面鏡である反射部材５５で画角が拡大されながら全反射されて、ウインドシールドガラス４に向けられる。

【0031】

ウインドシールドガラス４はハーフミラーとして機能し、反射部材５５で全反射された光の一部が、ウインドシールドガラス４で反射されて視認者（運転者）６１の眼６２に向けられる。その結果、眼６２によって、ウインドシールドガラス４の前方の外部空間６に結像する虚像６３を目視することが可能になる。なお、ダッシュボード９の上に、ウインドシールドガラス４の内側に対向するコンバイナーを配置し、反射部材５５からの反射光を投影するハーフミラーとしてコンバイナーを使用することも可能である。

【0032】

ヘッドアップディスプレイ５０では、投影レンズ５３の焦点距離と拡大倍率、および反射部材５５の拡大倍率などによって、虚像６３の結像位置および画角が決められる。ここで、ヘッドアップディスプレイ５０の筐体５１の内部では、画像生成部材５２と投影レンズ５３との光学距離が短く、投影レンズ５３と中間像スクリーン５４との光学距離、および投影レンズ５３と反射部材５５との光学距離も短くなっている。そのため、筐体５１の姿勢が少し変化するだけで、虚像６３の結像位置が大きく変動することになる。そのため、視認者６１の視野の範囲内に虚像６３の位置を収めるためには、ダッシュボード９内で筐体５１の取付け姿勢を精密に調節することが必要である。特に、投影レンズ５３と反射部材５５の拡大倍率を高くして、虚像６３の画角を広くしようとすると、筐体５１の姿勢のわずかな変化で、虚像６３の結像位置が大きく動くようになる。よって、筐体５１の取付け姿勢の調節範囲（調節しろ）を多方向に設定することが必要になる。

【0033】

＜機器固定装置１０の構造＞
そこで、図３に示すように、ヘッドアップディスプレイ５０の筐体５１の３箇所に設けられた固定ブラケット５１ａを、本発明の実施の形態の機器固定装置１０を使用して固定基板５６に固定することで、筐体５１の姿勢を多方向に調節することが可能になる。図３に示す固定基板５６は、ダッシュボード９の内部に位置する車体構造物の一部であり、鉄製である。

【0034】

図３に示す機器固定装置１０は、図４の分解斜視図に示される各部材から構成されている。これら部材は、合成樹脂材料を使用した射出成型、または軽金属材料を使用したダイキャスト成型によって製造されている。ただし、固定軸４０は金属棒から切削加工されて形成されている。

【0035】

機器固定装置１０に可動調節部材１１が設けられている。可動調節部材１１には、固定部１２が突出している。図３に示すように、機器であるヘッドアップディスプレイ５０の筐体５１に設けられた固定ブラケット５１ａが、固定部１２に重ねられて固定ねじなどで固定されている。なお、可動調節部材１１は機器の筐体５１に固定されていればよく、例えば、筐体５１を構成する一部品である固定ブラケット５１ａに、可動調節部材１１が一体に形成されていてもよい。

【0036】

可動調節部材１１の外面の一部は、下方（Ｚ２方向）に向けられた下側凸球面部１３ａと、上方（Ｚ１方向）に向けられた上側凸球面部１３ｂとなっている。下側凸球面部１３ａと上側凸球面部１３ｂは、曲率中心が互いに一致している。図５にも示すように、可動調節部材１１には、上下に貫通する貫通穴１４が形成されている。図６と図７および図１０に、貫通穴１４の中心線Ｏ１が示されている。この中心線Ｏ１は前記曲率中心を通過している。

【0037】

図３と図４に示すように、可動調節部材１１の下側に第１支持部材１５が設けられ、可動調節部材１１の上側に第２支持部材１６が設けられている。第１支持部材１５には、上方に開口する下側凹球面部１７ａが形成され、第２支持部材１６には、下方に開口する上側凹球面部１７ｂが形成されている。下側凹球面部１７ａと上側凹球面部１７ｂは、その曲率半径が、可動調節部材１１の下側凸球面部１３ａおよび上側凸球面部１３ｂとほぼ一致している。

【0038】

図８に示すように、可動調節部材１１は、第１支持部材１５と第２支持部材１６との間に配置され、下側凸球面部１３ａと下側凹球面部１７ａとが当接して下側当接部が形成され、上側凸球面部１３ｂと上側凹球面部１７ｂとが当接して上側当接部が形成されている。下側当接部と上側当接部での球面部どうしの摺動により、可動調節部材１１は、第１支持部材１５と第２支持部材１６に対して、互いに直交するＸ軸とＹ軸およびＺ軸の３軸のそれぞれを中心とする回動方向へ相対的に傾き調節可能となっている。

【0039】

なお、第１支持部材１５と第２支持部材１６に対して、可動調節部材１１を、３軸を中心とする回動方向へ傾き可能とするためには、可動調節部材１１と第１支持部材１５の少なくとも一方、および可動調節部材１１と第２支持部材１６の少なくとも一方に球面部が形成されており、また、可動調節部材１１と第１支持部材１５との当接部の少なくとも一部に球面部が形成され、可動調節部材１１と第２支持部材１６との当接部の少なくとも一部に球面部が形成されていればよい。

【0040】

図８に示すように、第１支持部材１５には、下向きに突出する嵌合突部１５ａが形成されており、この嵌合突部１５ａを上下に貫通する貫通穴１８ａが形成されている。第２支持部材１６にも上下に貫通する貫通穴１８ｂが形成されている。図８に示すように、第１支持部材１５と第２支持部材１６との間に可動調節部材１１が挟まれた状態で、第１支持部材１５に形成された貫通穴１８ａと第２支持部材１６に形成された貫通穴１８ｂは、上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）において同一線上に位置している。

【0041】

図３と図４および図８に示すように、第２支持部材１６の上側に回動操作部材２１が設けられている。回動操作部材２１の下面２１ａは平面である。第２支持部材１６の上面にも平面部１９が形成されており、回動操作部材２１の下面２１ａが、第２支持部材１６の平面部１９の上に載せられている。第１支持部材１５には、下側連結部２４が一体に形成されている。第１支持部材１５の外周面と下側連結部２４との間に連結貫通部２４ａが形成されている。回動操作部材２１には、側方に上側連結部２２が下向きに一体に形成されており、上側連結部２２に、弾性変形可能な連結爪２３が一体に形成されている。

【0042】

図８に示すように、可動調節部材１１の下側凸球面部１３ａが第１支持部材１５の下側凹球面部１７ａの内部に入り込み、可動調節部材１１の上側凸球面部１３ｂが第２支持部材１６の上側凹球面部１７ｂは入り込んだ状態で、第２支持部材１６の平面部１９の上に回動操作部材２１が設置される。

【0043】

図８に示すように、回動操作部材２１から下向きに延びる上側連結部２２が、第１支持部材１５の連結貫通部２４ａ内に挿入され、上側連結部２２に形成された連結爪２３が、第１支持部材１５に形成された下側連結部２４の下端部２４ｂに掛止される。この連結爪２３の係止により、第１支持部材１５と回動操作部材２１とが中心線Ｏ１に沿う方向で互いに離れないように連結される。また、図５に示すように、上側連結部２２が連結貫通部２４ａ内に回転方向に隙間なく嵌入することで、第１支持部材１５と回動操作部材２１は、相対的に回動できないように一体化される。

【0044】

その結果、下側凸球面部１３ａと上側凸球面部１３ｂとが、下側凹球面部１７ａと上側凹球面部１７ｂとの間に嵌合した状態で、可動調節部材１１と第２支持部材１６が、第１支持部材１５と回動操作部材２１との間に挟まれる。これにより、可動調節部材１１と第１支持部材１５と第２支持部材１６および回動操作部材２１が、互いに離れることなく組み合わされる。

【0045】

図４と図８に示すように、回動操作部材２１には、上下に貫通する貫通穴２５が形成されており、貫通穴２５の周囲に十字状に形成された操作溝２６が形成されている。可動調節部材１１と第１支持部材１５と第２支持部材１６および回動操作部材２１が組み合わされた状態で、操作溝２６に治具を挿入して、第２支持部材１６の上に位置する回動操作部材２１を回動させると、回動操作部材２１と第１支持部材１５とをＺ軸を中心として回動させることができる。

【0046】

第１支持部材１５の下側に高さ調節部材３１が設けられている。高さ調節部材３１は円板である。図４と図６および図７に示すように、高さ調節部材３１の上面に下側調節段差３２が設けられ、第１支持部材１５の下面には、上側調節段差３３が形成されている。図６と図７に、第１支持部材１５と回動操作部材２１および高さ調節部材３１とが組み合わされた状態でのＺ１−Ｚ２方向に延びる中心線Ｏ２が示されている。この中心線Ｏ２は、可動調節部材１１が傾いていないときの中心線Ｏ１（図１０参照）と一致する。

【0047】

図６と図７に示すように、高さ調節部材３１に設けられた下側調節段差３２には、上方から見たときに中心線Ｏ２を中心とする反時計方向に向かうにしたがって、Ｚ１方向へ順に高くなるように多段に形成された階段面３３ａが形成されている。第１支持部材１５に設けられた上側調節段差３３には、上方から見たときに、中心線Ｏ２に対する反時計回り方向にしたがってＺ１方向へ向けて順に低くなるように多段に形成された階段面３３ａが形成されている。

【0048】

図７に示すように、下側調節段差３２では、隣り合う階段面３２ａの境界となる段差部３２ｂが、中心線Ｏ２と平行な線に対して反時計方向へα１の角度を有して傾斜している。上側調節段差３３でも、隣り合う階段面３３ａの境界となる段差部３３ｂが、中心線Ｏ２と平行な線に対して反時計方向へα２の角度を有して傾斜している。角度α１と角度α２はほぼ一致している。

【0049】

図４と図６および図８に示すように、高さ調節部材３１には、Ｚ２方向に延びる一対の回転止め突起３４が一体に形成されている。固定基板５６には、回転止め突起３４が入り込む規制穴５７が形成されている。図４と図８に示すように、規制穴５７の内径は、回転止め突起３４の外径よりも十分に大きく形成されている。

【0050】

また、高さ調節部材３１には、上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に貫通する貫通穴３５が形成されている。図８に示すように、第１支持部材１５に形成された嵌合突部１５ａを貫通穴３５に嵌合させることで、第１支持部材１５と高さ調節部材３１とを連結させることが可能である。

【0051】

図４と図８に示すように、機器固定装置１０に固定軸４０が設けられている。固定軸４０は金属製である。固定軸４０は、下端部（他方の端部）に雄ねじ部４１が形成されている。固定軸４０の上端部（一方の端部）には操作頭部４２とその下に位置するフランジ部４３が一体に形成されている。また、固定基板５６には前記雄ねじ部４１が螺合する雌ねじ穴５８が形成されている。なお、フランジ部４３が固定軸４０とは別体に形成されたリング形状であり、固定軸４０の軸部がフランジ部４３の中心部の穴に挿入されてもよい。

【0052】

図８の断面図に、各部材の寸法の相対関係が示されている。
図５にも示すように、固定軸４０のフランジ部４３よりも下側部分の外径Ｄ１に対し、可動調節部材１１に形成された貫通穴１４の内径Ｄ２が十分に大きく形成されている。図８に示すように、第１支持部材１５に形成された貫通穴１８ａの内径Ｄ３と第２支持部材１６に形成された貫通穴１８ｂの内径Ｄ４も、固定軸４０の外径Ｄ１よりも十分に大きく形成されている。高さ調節部材３１に形成されている貫通穴３５には、第１支持部材１５の嵌合突部１５ａが嵌合しているため、貫通穴３５の内径Ｄ５も固定軸４０の外径Ｄ１よりも十分に大きく形成されている。また、回動操作部材２１に形成されている貫通穴２５の最大径部分２５ａの内径Ｄ６は、固定軸４０の一部であるフランジ部４３の外径よりも十分に広く形成されている。

【0053】

＜機器の固定方法＞
次に、前記機器固定装置１０を使用したヘッドアップディスプレイ５０の筐体５１の固定方法を説明する。

【0054】

図３と図８に示すように、第１支持部材１５と第２支持部材１６との間に可動調節部材１１を挟んだ状態で、第２支持部材１６の上に回動操作部材２１を設置する。回動操作部材２１から延びる上側連結部２２を、第１支持部材１５に形成された連結貫通部２４ａに挿入し、上側連結部２２に形成された連結爪２３を、第１支持部材１５に形成された下側連結部２４の下端部２４ｂに掛止させて、第１支持部材１５と回動操作部材２１とを連結する。これにより、第１支持部材１５と回動操作部材２１との間に、第２支持部材１６と可動調節部材１１とが挟まれて、各部材が互いに離れないように組み立てられる。

【0055】

その後、第１支持部材１５の下面の嵌合突部１５ａに高さ調節部材３１を嵌合させ、固定軸４０を、回動操作部材２１の貫通穴２５、第２支持部材１６の貫通穴１８ｂ、可動調節部材１１の貫通穴１４、第１支持部材１５の貫通穴１８ａ、および高さ調節部材３１の貫通穴３５内に挿入し、固定軸４０の下端の雄ねじ部４１を固定基板５６の雌ねじ穴５８に螺着させる。このとき、高さ調節部材３１から下向きに突出する回転止め突起３４を、固定基板５６に形成された規制穴５７に入り込ませる。

【0056】

固定軸４０を固定基板５６に螺着する前の行程または後の行程で、可動調節部材１１の固定部１２をヘッドアップディスプレイ５０の筐体５１に設けられた固定ブラケット５１ａに固定する。固定ブラケット５１ａは、Ｘ−Ｙ平面内の３か所に設けられ、機器固定装置１０も３個使用されて、それぞれが固定基板５６に取付けられる。

【0057】

可動調節部材１１が傾いていないときに、貫通穴１４の中心を通る図１０に示す中心線Ｏ１と、図６と図７に示す第１支持部材１５と回動操作部材２１の中心を通過する中心線Ｏ２は、共に固定軸４０の軸中心と平行である。

【0058】

（傾き調節）
機器固定装置１０では、固定軸４０の雄ねじ部４１を固定基板５６の雌ねじ穴５８に螺着し、ただし完全に締め付けていない弛み状態の下で、第１支持部材１５と第２支持部材１６を基準として、可動調節部材１１を、直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のそれぞれを中心とする回動方向に向けて傾かせて調節することが可能である。図５と図８に示すように、可動調節部材１１に形成された貫通穴１４の内径Ｄ２は固定軸４０の外径Ｄ１よりも十分に大きく、貫通穴１４の内面と固定軸４０の外面との間に大きな隙間が形成されている。そのため、図１０に示すように、可動調節部材１１を、中心線Ｏ１が傾く方向へ、すなわちＸ軸とＹ軸を中心とする回動方向へ傾かせることが可能である。
この傾き調節により、ヘッドアップディスプレイ５０の筐体５１を傾かせる調節作業が可能になる。

【0059】

（移動調節）
図８に示すように、可動調節部材１１に形成された貫通穴１４の内径Ｄ２、第１支持部材１５に形成された貫通穴１８ａの内径Ｄ３、第２支持部材１６に形成された貫通穴１８ｂの内径Ｄ４、高さ調節部材３１に形成された貫通穴３５の内径Ｄ５は、いずれも固定軸４０の外径Ｄ１よりも十分に大きく、回動操作部材２１の貫通穴２５の最大径部分２５ａの内径Ｄ６は固定軸４０のフランジ部４３の外径よりも大きい。さらに、高さ調節部材３１に設けられた回転止め突起３４の外径よりも、固定基板５６に形成された規制穴５７の内径が十分に大きい。

【0060】

そのため、固定軸４０を完全に締め付けない弛み状態の下で、第１支持部材１５と第２支持部材１６と可動調節部材１１および回動操作部材２１と高さ調節部材３１の全ての部材を互いに離れることなく組み合わせて、固定軸４０と直交する平面、すなわちＸ−Ｙ平面に沿って移動させる調節が可能である。図９には、第１支持部材１５と第２支持部材１６と可動調節部材１１および回動操作部材２１と高さ調節部材３１の全ての部材を、Ｘ１方向へ移動した調節状態が示されている。
この移動調節によって、ヘッドアップディスプレイ５０の筐体５１の固定位置を、Ｘ−Ｙ平面に沿う方向で調節することが可能になる。

【0061】

（高さ調節）
固定軸４０を完全に締め付けない弛み状態の下で、最上部に設けられた回動操作部材２１の操作溝２６に治具を嵌合させてＺ軸（中心線Ｏ２）を中心として回動させると、下側連結部２４と上側連結部２２とで互いに連結されている第１支持部材１５が、回動操作部材２１と共に回動する。これにより、高さ調節部材３１に形成された下側調節段差３２と、第１支持部材１５に形成された上側調節段差３３との当接状態が切換えられる。高さ調節部材３１に設けられた回転止め突起３４が、規制穴５７の内部に位置しているため、回動操作部材２１を回動させたときに、高さ調節部材３１の回動を規制した状態で、第１支持部材１５を回動させることが可能である。

【0062】

図７に示すように、下側調節段差３２では隣り合う階段面３２ａの境界となる段差部３２ｂが、上方から見たときの反時計方向へ角度α１で傾き、上側調節段差３３でも、隣り合う階段面３３ａの境界となる段差部３３ｂが反時計方向へ角度α２で傾いている。そのため、固定軸４０を弛めた状態で、回動操作部材２１を、上方から見た反時計方向へ回動させたときに、階段面３２ａと階段面３３ａの当接状態が滑らかに切換えられて、高さ調節部材３１と第１支持部材１５とが、中心線Ｏ１に沿って互いに離れる方向へ調節される。

【0063】

逆に、回動操作部材２１と共に第１支持部材１５を上方から見た時計方向へ回動させると、高さ調節部材３１と第１支持部材１５は、中心線Ｏ１に沿って互いに接近する方向へ調節される。

【0064】

機器固定装置１０では、最上部に位置する回動操作部材２１を上方から操作して回動させることで、第１支持部材１５と高さ調節部材３１との相対回動角度を変えることができるので、高さ調節作業が容易である。

【0065】

この高さ調節作業で、図３に示す筐体５１に設けられた固定ブラケット５１ａのＺ１−Ｚ２方向の高さ位置を調節することが可能になる。

【0066】

（固定作業）
前記傾き調節と移動調節および高さ調節を組み合わせて行った後に、固定軸４０の操作頭部４２に治具を嵌合させて、固定基板５６の雌ねじ穴５８に締め付けると、固定軸４０に設けられたフランジ部４３で、第２支持部材１６と可動調節部材１１と第１支持部材１５および高さ調節部材３１が固定基板５６に押し付けられ、それぞれの部材が相互に動くことのないように固定される。

【0067】

前記調節作業で、筐体５１の位置を多方向に調節することができるため、図１と図２に示す虚像６３を、視認者６１の眼６２の視野内に収めるための調節が可能になる。また、投影レンズ５３と反射部材５５の拡大倍率を大きくして、虚像６３の画角を大きくしたとしても、虚像６３を視野内に収める調節が可能になる。

【0068】

なお、本発明での機器はヘッドアップディスプレイに限られるものではなく、他の精密光学装置や電子装置であってもよい。機器固定装置１０を使用することにより、これらの各種装置の位置決め調節を高精度に行うことが可能になる。

【符号の説明】

【0069】

１ 自動車
４ ウインドシールドガラス
９ ダッシュボード
１０ 機器固定装置
１１ 可動調節部材
１３ａ 下側凸球面部
１３ｂ 上側凸球面部
１４ 貫通穴
１５ 第１支持部材
１６ 第２支持部材
１７ａ 下側凹球面部
１７ｂ 上側凹球面部
１８ａ，１８ｂ 貫通穴
２１ 回動操作部材
２２ 上側連結部
２３ 連結爪
２４ 下側連結部
２４ａ 連結貫通部
２５ 貫通穴
３１ 高さ調節部材
３２ 下側調節段差
３３ 上側調節段差
４０ 固定軸
４１ 雄ねじ部
４３ フランジ部
５０ ヘッドアップディスプレイ（機器）
５１ 筐体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】