特許 7561311 ヘッドアップディスプレイ

(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】

(24)【登録日】2024-09-26

(45)【発行日】2024-10-04

(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】

   B60K 35/231 20240101AFI20240927BHJP

   G02B 27/01 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

B60K35/231

G02B27/01

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020215139

(22)【出願日】2020-12-24

(65)【公開番号】P2022100886

(43)【公開日】2022-07-06

【審査請求日】2023-10-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】野口 建

【審査官】吉村 俊厚

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－５３１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－７３４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６４２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１３０８３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２９６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３３３６００（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ３５／２３１

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示光を出力する表示部と、
前記表示光を反射する反射鏡と、
前記反射鏡を回転させるリードスクリュー機構と、を備え、
前記表示光の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記リードスクリュー機構は、回転軸を有するモータと、前記反射鏡に接続し前記モータの回転に伴って前記回転軸に沿って移動する可動部と、前記可動部の基準位置を検出するスイッチ部と、前記モータと前記スイッチを支持するフレームと、を備え、
前記フレームは、第１方向に延びる第１スリット孔が形成された底板部と、前記底板部の上面から前記第１方向と交わる第２方向に延びる第１側壁部及び第２側壁部と、を備え、
前記モータは、前記回転軸が前記第１側壁部から前記第２側壁部を渡るように前記フレームに支持され、
前記スイッチ部は、前記底板部の下面の前記第１スリット孔の一端側に支持され、
前記可動部は、前記回転軸が貫通する第１孔が形成された基部と、前記基部の一端側に設けられ前記反射鏡に接続する接続部と、前記基部の他端から延びる押圧部と、を備え、
前記可動部は、前記押圧部が前記底板部の前記上面から前記第１スリット孔を貫通して前記下面から突出するように前記回転軸に支持され、前記押圧部で前記スイッチ部を押圧可能に構成する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。

【請求項2】

前記フレームの前記下面の前記第１スリット孔の他端側に、前記スイッチ部の配線を係止する配線クランプを備える、
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。

【請求項3】

前記第１スリット孔に連なるように形成され且つ前記第１方向と直交する第３方向に延びる第２スリット孔を備える、
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。

【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などに表示光を投射し、この表示光の虚像によって車両情報を表示するヘッドアップディスプレイに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に従来のヘッドアップディスプレイが開示されている。このヘッドアップディスプレイはリードスクリュー機構を備えており、リードスクリュー機構の直線移動する可動部材端部に設けられたリンク部材が反射鏡と接続して、反射鏡を回転させる。リンク部材が可動部材の直線移動における基準位置を検出するスイッチを押す構成となっている。スイッチは、モータ上部に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１１７１０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１は、基準位置を検出するスイッチの配置のみを直線移動する可動部材の一端側から他端側へ変更することが困難である。

【0005】

本開示の課題は、ヘッドアップディスプレイの設計の自由度を高めることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のヘッドアップディスプレイは、
表示光を出力する表示部と、
前記表示光を反射する反射鏡と、
前記反射鏡を回転させるリードスクリュー機構と、を備え、
前記表示光の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記リードスクリュー機構は、回転軸を有するモータと、前記反射鏡に接続し前記モータの回転に伴って前記回転軸に沿って移動する可動部と、前記可動部の基準位置を検出するスイッチ部と、前記モータと前記スイッチを支持するフレームと、を備え、
前記フレームは、第１方向に延びる第１スリット孔が形成された底板部と、前記底板部の上面から前記第１方向と交わる第２方向に延びる第１側壁部及び第２側壁部と、を備え、
前記モータは、前記回転軸が前記第１側壁部から前記第２側壁部を渡るように前記フレームに支持され、
前記スイッチ部は、前記底板部の下面の前記第１スリット孔の一端側に支持され、
前記可動部は、前記回転軸が貫通する第１孔が形成された基部と、前記基部の一端側に設けられ前記反射鏡に接続する接続部と、前記基部の他端から延びる押圧部と、を備え、
前記可動部は、前記押圧部が前記底板部の前記上面から前記第１スリット孔を貫通して前記下面から突出するように前記回転軸に支持され、前記押圧部で前記スイッチ部を押圧可能に構成する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、ヘッドアップディスプレイの設計の自由度が高まる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】ヘッドアップディスプレイの構成概略図。

【図2】リードスクリュー機構の側面図。

【図3】リードスクリュー機構の上面斜視図。

【図4】リードスクリュー機構の下面斜視図。

【図5】リードスクリュー機構の上面図。

【図6】リードスクリュー機構のＡ－Ａ断面図。

【図7】リードスクリュー機構のＢ－Ｂ断面斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

添付図面を参照して本開示のヘッドアップディスプレイＨを以下に説明する。

【0010】

図１を参照する。ヘッドアップディスプレイＨは、車両のウインドシールドＷＳに表示光Ｌを投射し、この表示光Ｌの虚像Ｖを車両の搭乗者Ｐに表示する。表示光Ｌは、車両の走行速度やエンジン回転数などの車両情報を数値や図形で表した画像光である。これにより、搭乗者Ｐは、ウインドシールドＷＳ越しに見える前景に重ねて、車両情報を表す虚像Ｖを視認することができる。

【0011】

ヘッドアップディスプレイＨは、表示部１と、第１反射鏡２と、第２反射鏡３と、リードスクリュー機構４と、制御部５と、筐体６を備える。

【0012】

表示部１は、例えば、液晶表示器やリアプロジェクション方式のプロジェクタなどの画像表示装置である。表示部１は、制御部５に制御されて、車両情報を数値や図形で表した画像光である表示光Ｌを第１反射鏡２に向けて出射する。

【0013】

第１反射鏡２は、例えば、平面鏡である。第１反射鏡２は、表示部１が出射した表示光Ｌを第２反射鏡３に向けて反射する。第１反射鏡２によって表示光Ｌを筐体６内で折り返すことで、表示光Ｌの光路長を長くすることができる。表示光Ｌの光路長が長くなるほど、ウインドシールドＷＳから虚像Ｖまでの結像距離を長くすることができる。

【0014】

第２反射鏡３は、例えば、凹面鏡である。第２反射鏡３は、第１反射鏡２が反射した表示光ＬをウインドシールドＷＳに向けて反射する。第２反射鏡３の反射面は、ウインドシールドＷＳの湾曲形状による虚像の歪みを補正する自由曲面で形成されており、虚像の歪みを抑制する効果がある。また、第２反射鏡３の反射面は、拡大鏡として機能する凹面でもあり、表示部１が表示する画像を拡大して大きな虚像を表示する効果がある。

【0015】

第２反射鏡３は、レバー３ａと回転軸３ｂを備える。リードスクリュー機構４がレバー３ａを動かすことにより、第２反射鏡３は、回転軸３ｂを中心に回転する。第２反射鏡３を回転させることで、表示光Ｌが投射されるウインドシールドＷＳの位置を調整することができる。この調整により、搭乗者Ｐの視線の高さに合わせて虚像Ｖの垂直方向における表示位置を調整することができる。

【0016】

リードスクリュー機構４は、制御部５に制御されて、直線的な力をレバー３ａに加え、第２反射鏡３を回転させる。詳細な構成については、後述する。

【0017】

制御部５は、マイクロコントローラが実装された制御回路基板である。

【0018】

制御部５は、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）などの車内ネットワークに接続し、車両情報を取得する。制御部５は、取得した車両情報を表示部１に画像表示させる。

【0019】

制御部５は、車両のステアリングに設けられたスイッチの操作情報を取得し、このスイッチ操作に応じてリードスクリュー機構４を制御して第２反射鏡３を回転させる。

【0020】

筐体６は、不透過な樹脂や金属で成形されたケースである。筐体６は、表示光Ｌを筐体６の外部に出射するための出射口が形成されている。この出射口は、透明な樹脂製フィルムなどの防塵カバー６ａによって覆われている。

【0021】

（リードスクリュー機構４の構成）
図２から図７を参照する。図２から図７において、互いに直交する第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、第３方向Ｚを次のように定義する。第１方向Ｘを軸線方向と定義し、矢印の先端方向を＋Ｘ方向、他端方向を－Ｘ方向とする。第２方向Ｙを幅方向と定義し、矢印の先端方向を＋Ｙ方向、他端方向を－Ｙ方向とする。第３方向Ｚを上下方向と定義し、矢印の先端方向を＋Ｚ方向と定義し、他端方向を－Ｚ方向と定義する。また、＋Ｚ方向を上方向と定義し、－Ｚ方向を下方向と定義する。

【0022】

リードスクリュー機構４は、フレーム４１と、回転軸４２ａを有するモータ４２と、ガイド軸４３と、可動部４４と、スイッチ部４５と、コネクタ４６と、配線クランプ部材４７と、錘４８を備える。

【0023】

フレーム４１は、Ｕ字型の金属製支持体である。フレーム４１は、底板部４１ａと、第１側面部４１ｂと、第２側面部４１ｃと、を備える。

【0024】

底板部４１ａは、軸線方向Ｘに延びるベース部であり、筐体６に螺子などで固定される。底板部４１ａは、上面４１ａｕから下面４１ａｂに貫通する貫通孔が形成されている。この貫通孔は、軸線方向Ｘに延びる第１スリット孔４１ａ１と、第１スリット孔４１ａ１に連なって幅方向Ｙに延びる第２スリット孔４１ａ２から構成されている。

【0025】

第１側面部４１ｂは、底板部４１ａの軸線方向Ｘの一端部の上面ａｕから上方向＋Ｚに延びた支持部である。第１側面部４２ｂは、モータ４２と錘４８を支持する。第１側面部４１ｂは、モータ４２の回転軸４２ａが貫通する孔が形成されている。また、第１側面部４１ｂは、ガイド軸４３の一端を支持する。

【0026】

第２側面部４１ｃは、底板部４１ａの軸線方向Ｘの他端部の上面ａｕから上方向＋Ｚに延びた支持部であり、第１側面部４１ｂと向かい合う。第２側面部４１ｃは、モータ４２の回転軸４２ａの先端部を支持する。また、第２側面部４１ｃは、ガイド軸４３の他端を支持する。

【0027】

モータ４２は、回転軸４２ａと、配線４２ｂ、ナット４２ｃ、ばね４２ｄを備える。モータ４２は、リードスクリュー機構４の動力であり、制御部５に制御されて回転軸４２ａを回転させる。回転軸４２ａは、軸線方向Ｘに延びる金属製のシャフトであり、ねじ切り加工がされている。２つの対となるナット４２ｃは、回転軸４２ａに組付けられている。また、ばね４２ｄがナット４２ｃの間に位置するように回転軸４２ａに挿通されている。

【0028】

ガイド軸４３は、軸線方向Ｘに延びる金属製のシャフトである。ガイド軸４３は、第１側壁部４１ｂから第２側壁部４２ｃに架け渡されている。言い換えると、ガイド軸４３の一端が第１側壁部４１ｂに固定され、ガイド軸４３の他端が第２側壁部４１ｃに固定されている。また、ガイド軸４３は、回転軸４２ａと平行になるようにフレーム４１に支持されている。

【0029】

可動部４４は、第２反射鏡３のレバー３ａに接続し、モータ４２の回転に伴って回転軸４２ａ上を軸線方向Ｘに直線移動する移動体である。可動部４４が軸線方向Ｘに直線移動するのに伴ってレバー３ａが操作されて第２反射鏡３が回転する。

【0030】

可動部４４は、基部４４ａと、接続部４４ｂと、押圧部４４ｃを備える。

【0031】

基部４４ａは、第１孔４４ａ１と、第２孔４４ａ２が形成されている。第１孔４４ａ１は、Ｕ字の孔である。第１孔４４ａ１は、２つの対となるナット４２ｃ及びばね４２ｄを収容するようにモータ４２の回転軸４２ａが挿通されている。第２孔４４ａ２は、ガイド軸４３が挿通されている。基部４４ａは、モータ４２の回転に伴って回転軸４２ａ上を軸線方向Ｘに直線移動する。

【0032】

接続部４４ｂは、第２反射鏡３のレバー３ａを挟んで接触するクリップ状の部位である。接続部４４ｂは、基部４４ａの上方向＋Ｚの一端部に形成される。

【0033】

押圧部４４ｃは、スイッチ部４５を押す平板状の部位である。押圧部４４ｃは、基部４４ａの下方向－Ｚの他端部に形成される。押圧部４４ｃは、フレーム４１の底板部４１ａの第１スリット孔４１ａ１を貫通するように、基部４４ａから下方向－Ｚに向けて延びる。

【0034】

スイッチ部４５は、２本の配線４５ａを備えたプッシュスイッチである。スイッチ部４５は、可動部４４の基準位置を検出するためのスイッチである。言い換えれば、第２反射鏡３の回転角度の基準位置を検出するためのスイッチである。スイッチ部４５は、底板部４１ａの下面４１ａｂの第１スリット孔４１ａ１の端部近傍に固定されている。

【0035】

コネクタ４６は、モータ４２の配線４２ｂ及びスイッチ部４５の配線４５ａを制御部５に電気的に接続するコネクタである。

【0036】

配線クランプ部材４７は、スイッチ部４５の配線４５ａを支持する樹脂製のクランプである。配線クランプ部材４７は、底板部４１ａの下面４１ａｂに固定されている。

【0037】

錘４８は、真鍮などの金属製の錘である。錘４８は、リードスクリュー機構４の固有振動数周辺での共振現象を抑制するＴＭＤ（Tuned Mass Damper）である。

【0038】

（本開示のヘッドアップディスプレイＨの利点）
ヘッドアップディスプレイＨのリードスクリュー機構４は、基準位置を検出するスイッチ部４５が底板部４１ａの下面４１ａｂの第１スリット孔４１ａ１の端部近傍に固定されている。そして、軸線方向Ｘに直線移動する可動部４４の下方向－Ｚに押圧部４４ｃが形成されており、この押圧部４４ｃが第１スリット孔４１ａ１を貫通する。
この構成は、基準位置を検出するスイッチ部４５の配置のみを直線移動する可動部材の一端側から他端側へ変更することが容易であるため、ヘッドアップディスプレイの設計の自由度が高まる。
また、第１スリット孔４１ａ１の端部が押圧部４４ｃのストッパとして機能することから、軸線方向Ｘにおける長さを調整することで、リードスクリュー機構４の可動範囲を定めることができる。

【0039】

また、配線クランプ部材４７によりスイッチ部４５の配線４５ａを保持する構成であるため、リードスクリュー機構４の筐体６への組付け性が良好となる。尚、配線クランプ部材４７は、フレーム４１と一体に構成してもよい。

【0040】

また、底板部４１ａには、軸線方向Ｘに延びる第１スリット孔４１ａ１に連なって幅方向Ｙに延びる第２スリット孔４１ａ２が形成されている。この第２スリット孔４１ａ２により、可動部４４をモータ４２の回転軸４２ａに組み付ける際の組付けが良好となる。

【0041】

可動部４４の組付けについて図７を参照して説明する。可動部４４は、Ｕ字の第１孔４４ａ１にナット４２ｃ及びばね４２ｄを収容するようにモータ４２の回転軸４２ａを挿通する。この際、幅方向Ｙの先端方向＋Ｙに向けて可動部４４をスライドさせて回転軸４２ａに組付ける必要があるが、同時に可動部４４の押圧部４４ｃを第１スリット孔４１ａ１に挿通しなければならない。ここで、第１スリット孔４１ａ１に連なって幅方向Ｙに延びる第２スリット孔４１ａ２が形成されているため、組付けが良好となる。

【符号の説明】

【0042】

ＷＳ …ウインドシールド
Ｖ …虚像
Ｌ …表示光
Ｈ …ヘッドアップディスプレイ
１ …表示部
２ …第１反射鏡
３ …第２反射鏡
３ａ …レバー
３ｂ …回転軸
４ …リードスクリュー機構
４１ …フレーム
４１ａ …底板部
４１ａ１…第１スリット孔
４１ａ２…第２スリット孔
４１ａｕ…上面
４１ａｂ…後面
４１ｂ …第１側壁部
４１ｃ …第２側壁部
４２ …モータ
４２ａ …回転軸
４２ｂ …配線
４２ｃ …ナット
４２ｄ …ばね
４３ …ガイド軸
４４ …可動部
４４ａ …基部
４４ａ１…第１孔
４４ａ２…第２孔
４４ｂ …接続部
４４ｃ …押圧部
４５ …スイッチ部
４５ａ …配線
４６ …コネクタ
４７ …配線クランプ部材
４８ …錘
５ …制御部
６ …筐体
６ａ …防塵カバー
Ｘ …軸線方向
Ｙ …幅方向
Ｚ …上下方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】