(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022103700
(43)【公開日】2022-07-08
(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ
(51)【国際特許分類】
G02B 27/01 20060101AFI20220701BHJP
B60K 35/00 20060101ALI20220701BHJP
【FI】
G02B27/01
B60K35/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020218487
(22)【出願日】2020-12-28
(71)【出願人】
【識別番号】000231512
【氏名又は名称】日本精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002871
【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】金子 文吉
(72)【発明者】
【氏名】恩田 貴
(72)【発明者】
【氏名】野口 建
(72)【発明者】
【氏名】今井 琢人
【テーマコード(参考)】
2H199
3D344
【Fターム(参考)】
2H199DA03
2H199DA15
2H199DA28
2H199DA33
2H199DA46
3D344AA03
3D344AA09
3D344AA27
3D344AB01
3D344AC24
3D344AC25
3D344AD13
(57)【要約】
【課題】部品点数の低減を図りつつ、筐体に対して生じうる凹面鏡のガタつきを軸方向及び径方向の双方で低減又は無くす。
【解決手段】筐体と、表示光を出射する表示装置と、表示光を反射する凹面鏡と、筐体に対して凹面鏡を回転可能に支持する支持構造と、凹面鏡を回転させる駆動力を発生する駆動機構とを含み、支持構造は、凹面鏡に形成され、球面状の被支持部を有する回転軸部と、筐体に支持され、被支持部と面接触する球面状の支持部を有する軸受部と、回転軸部と軸受部との間に設けられる弾性部材と、を備え、弾性部材は、被支持部と支持部との間の面接触状態を維持する方向の弾性力を発生させる、ヘッドアップディスプレイが開示される。
【選択図】
図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体と、
表示光を出射する表示装置と、
前記表示光を反射する凹面鏡と、
前記筐体に対して前記凹面鏡を回転可能に支持する支持構造と、
前記凹面鏡を回転させる駆動力を発生する駆動機構とを含み、
前記支持構造は、
前記凹面鏡に形成され、球面状の被支持部を有する回転軸部と、
前記筐体に支持され、前記被支持部と面接触する球面状の支持部を有する軸受部と、
前記回転軸部と前記軸受部との間に設けられる弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、前記被支持部と前記支持部との間の面接触状態を維持する方向の弾性力を発生させる、ヘッドアップディスプレイ。
【請求項2】
前記回転軸部は、前記被支持部よりも軸方向外側に第1係合部と、前記被支持部よりも軸方向内側に第2係合部と、を有し、
前記軸受部は、軸方向外側で前記第1係合部が露出し、かつ、軸方向内側で前記第2係合部が露出するように、前記回転軸部を挿通し、
前記弾性部材は、一端が前記第1係合部及び前記軸受部に係合し、他端が前記第2係合部に係合する、請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項3】
前記第2係合部は、前記回転軸部の軸方向に交差する方向に、対をなす態様で突出する、請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項4】
前記第1係合部は、前記回転軸部の軸方向外側の端部を形成し、
前記第2係合部は、前記回転軸部の軸方向に突出する突起部を有し、
前記弾性部材は、板状の部材により形成されるクリップの形態であり、
前記板状の部材は、前記第1係合部が嵌合する第1孔と、前記第2係合部の前記突起部が嵌合する第2孔と、前記回転軸部の軸方向に交差する方向で前記第2孔の間に、前記回転軸部を通す切り欠き部とを有する、請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項5】
前記軸受部は、前記回転軸部まわりの周方向で、前記支持部と、非支持部とを有し、
前記非支持部は、前記支持部に対して、前記支持部の球面状に係る球面の径方向で径方向外側にオフセットしており、
前記回転軸部は、前記回転軸部まわりの周方向の一部の区間にのみ、前記被支持部を有し、前記回転軸部まわりの周方向の他の区間において、前記回転軸部を樹脂成形する際の金型のパーティションラインを有する、請求項1~4のうちのいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項6】
前記凹面鏡は、前記駆動機構による前記駆動力を受けるレバー部を一体的に有する、請求項1~5のうちのいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
凹面鏡を回動するヘッドアップディスプレイにおいて、車両の振動によって凹面鏡が振動してしまわないように凹面鏡を支持する支持構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のような従来技術では、部品点数の低減を図りつつ、筐体に対して生じうる凹面鏡のガタつきを軸方向及び径方向の双方で低減することが難しい。
【0005】
そこで、本開示は、部品点数の低減を図りつつ、筐体に対して生じうる凹面鏡のガタつきを軸方向及び径方向の双方で低減又は無くすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
1つの側面では、筐体と、
表示光を出射する表示装置と、
前記表示光を反射する凹面鏡と、
前記筐体に対して前記凹面鏡を回転可能に支持する支持構造と、
前記凹面鏡を回転させる駆動力を発生する駆動機構とを含み、
前記支持構造は、
前記凹面鏡に形成され、球面状の被支持部を有する回転軸部と、
前記筐体に支持され、前記被支持部と面接触する球面状の支持部を有する軸受部と、
前記回転軸部と前記軸受部との間に設けられる弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、前記被支持部と前記支持部との間の面接触状態を維持する方向の弾性力を発生させる、ヘッドアップディスプレイが開示される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、部品点数の低減を図りつつ、筐体に対して生じうる凹面鏡のガタつきを軸方向及び径方向の双方で低減又は無くすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】一実施例によるヘッドアップディスプレイの概略図である。
【
図3A】凹面鏡の全体とそれに関連する構成を示す斜視図である。
【
図4】
図3Aに示す構成の一部を分解して示す斜視図である。
【
図6A】弾性部材を組み付ける前の、軸受部と回転軸部との間の嵌合状態を軸方向内側から示す斜視図である。
【
図6B】弾性部材を組み付けた後の、軸受部と回転軸部との間の嵌合状態を軸方向内側から示す斜視図である。
【
図7A】弾性部材を組み付ける前の、軸受部と回転軸部との間の嵌合状態を軸方向外側から示す斜視図である。
【
図7B】弾性部材を組み付けた後の、軸受部と回転軸部との間の嵌合状態を軸方向外側から示す斜視図である。
【
図10】第1比較例による支持構造を示す概略的な分解斜視図である。
【
図11】第2比較例による支持構造を示す概略的な分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【0010】
[ヘッドアップディスプレイの構成]
図1は、本実施例によるヘッドアップディスプレイ12の概略図である。
図2は、本実施例によるヘッドアップディスプレイ12の概略的な断面図である。
【0011】
ヘッドアップディスプレイ12は、
図1に示すように、車両10のインストルメントパネル11内部に配設される。ヘッドアップディスプレイ12は、投射する表示光Lを車両10のフロントガラス13で車両10の運転者(利用者)14の方向に反射させ、虚像Vの表示を行う。すなわち、ヘッドアップディスプレイ12は、後述する液晶表示器20から発せられる表示光Lをフロントガラス13(投影部材)に出射(投射)し、この出射によって得られた表示像(虚像)Vを利用者14に視認させる。これにより利用者14は、虚像Vを風景と重畳させて視認できる。
【0012】
ヘッドアップディスプレイ12は、
図2に示すように、液晶表示器20(表示装置の一例)と、平面鏡30と、凹面鏡40と、筐体50とを備える。
【0013】
液晶表示器20は、配線基板Rに実装された例えば発光ダイオードからなる光源21と、この光源21からの照明光を透過して表示光Lを形成するように光源21の前方側(真上)に位置する例えばTFT(Thin Film Transistor)型の液晶表示素子22(表示素子の一例)とを備える。液晶表示素子22の背後に光源21が配設され、液晶表示素子22は、光源21から発せられる光により、車両情報を表示する。
【0014】
平面鏡30は、コールドミラー31と、このコールドミラー31を取付固定するための取付部材32とを有する。コールドミラー31は、例えば、略矩形状のガラス基板31aと、このガラス基板31aの片面(凹面鏡40の反射部材41と向かい合う面)に形成された第1の反射層31bとを備えてよい。コールドミラー31は、液晶表示器20が発した表示光Lを、凹面鏡40(反射部材41)側へ反射させるような位置に傾斜状態にて配設されてよい。
【0015】
凹面鏡40は、
図2に示すようにコールドミラー31(すなわち、液晶表示素子22)からの表示光Lを反射させる反射部材41と、この反射部材41を保持する保持部材42とを備える。
【0016】
反射部材41は、凹面を有する基板に第2の反射層41aを蒸着形成することで、形成されてよい。なお、凹面を有する基板は、保持部材42と一体であってもよい。反射部材41は、その第2の反射層41aがコールドミラー31及び透光性カバー54に対向し、透光性カバー54から臨める位置に傾斜状態にて配設されてよい。
【0017】
[凹面鏡40の構成]
図3Aは、凹面鏡40の全体とそれに関連する構成を示す斜視図であり、
図3Bは、
図3AのQ1部の拡大図である。
図4は、
図3Aに示す構成の一部を分解して示す分解斜視図である。
図5は、弾性部材64の単品状態を示す斜視図である。
図6Aは、弾性部材64を組み付ける前の、軸受部62と回転軸部43との間の嵌合状態を軸方向内側から示す斜視図である。
図6Bは、弾性部材64を組み付けた後の、軸受部62と回転軸部43との間の嵌合状態を軸方向内側から示す斜視図である。
図7Aは、弾性部材64を組み付ける前の、軸受部62と回転軸部43との間の嵌合状態を軸方向外側から示す斜視図である。
図7Bは、弾性部材64を組み付けた後の、軸受部62と回転軸部43との間の嵌合状態を軸方向外側から示す斜視図である。
図8Aは、軸受部62を拡大して示す斜視図である。
図8Bは、回転軸部43を拡大して示す斜視図である。
図9は、駆動機構70の斜視図である。
【0018】
なお、
図3以降では、各部品の向きの参考用に、右手座標系で直交する3軸(X,Y,Z軸)の座標系が共通に示されている。
【0019】
凹面鏡40は、長手方向の両側に、回転軸部43、43Aを有する。回転軸部43、43Aは、同一の方向に延在し、凹面鏡40の回転軸Iを形成する。以下では、特に言及しない限り、軸方向、周方向、及び径方向の各用語は、回転軸Iを基準とした方向であるものとする。また、軸方向内側とは、凹面鏡40の中心Oに近い側を指し、軸方向外側とは、凹面鏡40の中心Oから遠い側を指す。
【0020】
凹面鏡40は、回転軸部43、43Aを介して、筐体50(
図3A等には図示せず、
図2参照)に対して回転可能に支持される。
【0021】
本実施例では、凹面鏡40は、支持構造60により筐体50に回転可能に支持される。また、凹面鏡40は、レバー部45を有し、駆動機構70により回転軸Iまわりに回転できる。レバー部45は、好ましくは、凹面鏡40と一体的に形成される。これにより、部品点数を効率的に低減できる。なお、凹面鏡40と一体的に形成されるとは、凹面鏡40の保持部材42と一体的に形成される、と同義である。
【0022】
支持構造60は、凹面鏡40の回転軸部43と、軸受部62と、弾性部材64とを含む。
【0023】
回転軸部43は、好ましくは、凹面鏡40と一体的に形成される。これにより、部品点数を効率的に低減できる。保持部材42は、樹脂材料により成形されてよく、この場合、樹脂成形により回転軸部43及びレバー部45を保持部材42とともに同時に形成できる。
【0024】
回転軸部43は、被支持部430と、第1係合部431と、第2係合部432とを有する。
【0025】
被支持部430は、球面状の形態である。被支持部430の球面状に係る球体の中心は、回転軸部43の回転軸I上に位置してよい。なお、被支持部430の球面状は、完全な球面を形成せず、軸方向外側の半球状のうちの、軸方向外側端部を切除した態様の形態である。また、被支持部430の球面状は、後述するように部位430A(
図8B参照)を有することで、周方向においても非連続的な球面状である。なお、これは、軸受部62の支持部620の球面状についても同様である(
図8A参照)。
【0026】
被支持部430は、後述する軸受部62の球面状の支持部620と面接触することで、支持構造60において凹面鏡40に生じうる軸方向及び径方向のガタつきを低減又は無くす機能(以下、「ガタつき低減機能」と称する)を有する。
【0027】
被支持部430は、周方向で全周にわたって形成されてもよいが、好ましくは、
図8Bに示すように、周方向で分断される態様で形成される。すなわち、回転軸部43は、好ましくは、周方向の一部の区間にのみ、被支持部430を有し、周方向の他の区間において、被支持部430とは異なる部位430Aを有する。周方向で被支持部430と部位430Aとの間の境界4300は、回転軸部43を樹脂成形する際の金型のパーティションラインPLにより形成されてよい。この場合、金型のパーティションラインPLが被支持部430に形成されることを、防止できる。なお、金型のパーティションラインPLが被支持部430に形成される場合、パーティションラインPLに起因して生じうるバリや寸法誤差等に起因して、上述したガタつき低減機能が損なわれるおそれがある。金型のパーティションラインPLが被支持部430に位置しないように、被支持部430を形成することで、上述したガタつき低減機能を適切に実現できる。
【0028】
第1係合部431は、被支持部430よりも軸方向外側に形成される。本実施例では、第1係合部431は、回転軸部43の軸方向端部を形成する。
【0029】
第2係合部432は、被支持部430よりも軸方向内側に形成される。本実施例では、第2係合部432は、
図6Aに示すように、対の腕部4321と、対の突起部4322とを含む。対の腕部4321は、径方向(軸方向に交差する方向)に突出する。突起部4322は、対の腕部4321のそれぞれに形成される。突起部4322は、腕部4321の軸方向内側を向く表面に形成され、軸方向内側に突出する形態を有する。
【0030】
軸受部62は、筐体50に支持される。本実施例では、軸受部62は、筐体50に支持されるステー80に一体的に形成される。なお、ステー80は、駆動機構70を形成するモータ72(
図9参照)を保持するモータブラケット74とともに、筐体50に固定される。
【0031】
軸受部62は、被支持部430と面接触する球面状(部分的に球面状)の支持部620を有する。支持部620の球面状に係る球体の中心は、被支持部430の球面状と同様、回転軸部43の回転軸I上に位置してよい。球面状の支持部620に係る球体は、上述した球面状の被支持部430に係る球体と同じ半径を有してよい。この場合、軸受部62の球面状の支持部620と球面状の被支持部430との間の面接触が促進され、上述したガタつき低減機能を高めることができる。
【0032】
支持部620は、周方向で全周にわたって形成されてもよいが、好ましくは、
図8Aに示すように、周方向で分断される態様で形成される。具体的には、軸受部62は、
図8Aに示すように、周方向で、支持部620と、非支持部620Aとを交互に有する。非支持部620Aは、支持部620の球面状に係る球面(球体)に対して径方向外側にわずかにオフセットする(すなわち回転軸部43から径方向に離れる側に凹む形態である)。非支持部620Aは、上述した回転軸部43の部位430Aと径方向で対向する。
【0033】
ところで、凹面鏡40が回転駆動される際、軸受部62の支持部620と回転軸部43の被支持部430とは面接触状態を保ちながら互いに対して摺動する。本実施例では、凹面鏡40の回転可能な範囲の全ストロークにわたって、軸受部62の支持部620と回転軸部43の被支持部430とは、互いの面接触状態が維持されるように形成される。具体的には、凹面鏡40がどのような回転角度位置である場合でも、回転軸部43の部位430A(
図8B参照)が支持部620に径方向で対向しない。これにより、金型のパーティションラインPLに起因して軸受部62の支持部620と回転軸部43の被支持部430との間の良好な摺動性が阻害されることを、防止できる。
【0034】
軸受部62は、回転軸Iが通る軸方向の挿通孔622を有する。軸受部62は、
図3Bに示すように軸方向外側で回転軸部43の第1係合部431が露出し、かつ、
図6Aに示すように軸方向内側で回転軸部43の第2係合部432が露出するように、回転軸部43を挿通する。この場合、組み付け時、回転軸部43の第1係合部431が挿通孔622を通って軸方向外側に露出する。
【0035】
弾性部材64は、回転軸部43と軸受部62との間に設けられる。弾性部材64は、一端(径方向外側の端部)が第1係合部431及び軸受部62に係合し、他端(径方向内側の端部)が第2係合部432に係合する。弾性部材64は、軸受部62と第2係合部432に係合しつつ、弾性変形することで、被支持部430と支持部620との間の面接触状態を維持する方向の弾性力を発生させる。
【0036】
本実施例では、弾性部材64は、板状の部材(例えば板バネを形成する金属板)により形成されるクリップの形態であり、組み付け状態において、軸方向に開く態様(
図5の距離L1が広がる態様)で弾性変形する。
【0037】
弾性部材64は、第1押圧部64Aと、第2押圧部64Bと、第1孔641と、第2孔642と、切り欠き部643とを有する。
【0038】
第1押圧部64Aは、
図7A及び
図7Bに示すように、軸受部62の軸方向外側の表面に軸方向外側から当接し、軸受部62の軸方向外側の表面を軸方向内側に押圧する。本実施例では、軸受部62は、軸方向外側の表面に、
図7Aに示すように、第1押圧部64Aにより押圧される被押圧部628を有する。被押圧部628は、第1孔641まわりに円環状に延在してよい。
【0039】
第1孔641は、第1押圧部64Aの中心付近に設けられる軸方向に貫通する孔であり、回転軸部43の第1係合部431が嵌合する。なお、第1孔641の内径は、第1係合部431の外径よりもわずかに大きくてよい。第1孔641は、第1係合部431と嵌合することで、軸受部62の被押圧部628に対して第1押圧部64Aを位置決めし、かつ、回転軸部43からの弾性部材64の離脱(抜け)を防止する。
【0040】
第2押圧部64Bは、対の第2係合部432に対応して、対で設けられる。第2押圧部64Bのそれぞれは、
図6A及び
図6Bに示すように、第2係合部432のそれぞれの腕部4321の軸方向内側の表面に軸方向内側から当接し、腕部4321の軸方向内側の表面を軸方向外側に押圧する。
【0041】
第2孔642は、軸方向に貫通する孔であり、回転軸部43の第2係合部432の突起部4322が嵌合する。第2孔642は、対の第2係合部432に対応して、対で設けられる。なお、第2孔642の内径は、突起部4322の外径よりもわずかに大きくてよい。第2孔642は、第2係合部432と嵌合することで、腕部4321の被押圧部に対して第2押圧部64Bを位置決めし、かつ、回転軸部43からの弾性部材64の離脱(抜け)を防止する。
【0042】
切り欠き部643は、径方向で第2孔642の間(又は径方向で第2押圧部64Bの間)に、回転軸部43を通すように形成される(
図6B参照)。なお、この場合、弾性部材64は、このような切り欠き部643を有することで、三又状のクリップの形態となる。このような切り欠き部643を有することで、対の第2押圧部64Bから弾性力を対称的に回転軸部43に付与できる。
【0043】
駆動機構70は、凹面鏡40を回転させる駆動力を発生する。駆動機構70は、
図9に示すように、モータ72やレバー把持部73等を含む。
【0044】
モータ72は、ステッピングモータであり、図示しない制御装置により駆動制御される。レバー把持部73は、凹面鏡40のレバー部45を把持し、モータ72の駆動によりリードスクリュー73Aの延在方向に沿って並進移動する。これにより、レバー部45がレバー把持部73とともに変位し、凹面鏡40の回転が実現される。
【0045】
次に、
図10及び
図11に示す各種比較例と対比して、本実施例の効果について説明する。
【0046】
図10は、第1比較例による支持構造60Aを示す概略的な分解斜視図であり、
図11は、第2比較例による支持構造60Bを示す概略的な分解斜視図である。
【0047】
第1比較例による支持構造60Aは、
図10に示すように、凹面鏡4Aとモータ70Aをクリップ65を使って固定する構造である。具体的には、支持構造60Aでは、凹面鏡4Aと、回転軸を持ったギアレバー90Aとを、スクリュー96Aで固定し、モータ70Aとギアレバー90Aとをクリップ65を使って挟んで固定している。このような第1比較例では、クリップ65で固定するため、凹面鏡4Aとギアレバー90Aとが別体になり、部品点数が増えるといった問題がある。
【0048】
これに対して、本実施例によれば、上述したように、回転軸部43及びレバー部45が凹面鏡40と一体であるので、弾性部材64とステー80(軸受部62を有するステー80)の2部品により、駆動機構70と凹面鏡40とを駆動連結できる。これにより、部品点数を効率的に低減できる。
【0049】
第2比較例による支持構造60Bは、
図11に示すように、クリップを使わないで保持する構造である。具体的には、支持構造60Bでは、回転軸を持った凹面鏡4Bと、モータ70Bに駆動連結されるレバー90Bとを、スクリュー96Bで固定し、ステー80Bにより、凹面鏡4Bの回転軸を支持する。この場合、回転軸が径方向及び軸方向でフリーになり、異音が発生しやすいといった問題がある。
【0050】
これに対して、本実施例によれば、上述したように、回転軸部43を有する凹面鏡40と、ステー80とは、球面状の被支持部430と球面状の支持部620とが面接触する態様で接続され、弾性部材64が面接触状態を維持する方向の弾性力を発生させる。これにより、凹面鏡40の回転軸部43が径方向及び軸方向のいずれにおいてもフリーとなることはなく、ステー80(及びそれに伴い筐体50)に対する凹面鏡40のガタつきを軸方向及び径方向の双方で低減又は無くすことができる。また、回転軸部43やレバー部45が凹面鏡40と一体的に形成されるので、部品点数の低減を図ることができる。
【0051】
このようにして、本実施例によれば、部品点数の低減を図りつつ、筐体50に対して生じうる凹面鏡40のガタつきを軸方向及び径方向の双方で低減又は無くすことができる。
【0052】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【0053】
10 車両
11 インストルメントパネル
12 ヘッドアップディスプレイ
20 液晶表示器
21 光源
22 液晶表示素子
30 平面鏡
40 凹面鏡
42 保持部材
43 回転軸部
430 被支持部
430A 部位
431 第1係合部
432 第2係合部
4321 腕部
4322 突起部
43A 回転軸部
45 レバー部
50 筐体
60 支持構造
62 軸受部
620 支持部
620A 非支持部
622 挿通孔
628 被押圧部
64 弾性部材
64A 第1押圧部
64B 第2押圧部
641 第1孔
642 第2孔
643 切り欠き部
70 駆動機構
72 モータ
73 レバー把持部
74 モータブラケット
80 ステー