JP6167689B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明はヘッドアップディスプレイ装置に関する。

ヘッドアップディスプレイ装置は、例えば車両の運転者に運転に必要な情報などを車両の前方の景色と重ね合わせて表示する装置であり、運転中に大きな視線移動を行うことなく、必要な情報を把握することができる。
例えば特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置では、透明導光体と、透明導光体に設けられたコンバイナーと、情報を含む光を表示像として発する発光表示手段とを少なくとも有し、発光表示手段からの光が透明導光体によりコンバイナーへ導光可能とされたヘッドアップディスプレイ装置であって、透明導光体は可動とされており、表示像を表示する時はコンバイナーがダッシュボード上に現れ、非表示時はコンバイナーをダッシュボード内に格納可能とされている。コンバイナーを直接フロントガラスに設けていないので、情報の非表示時に車両の内外から目立たず、目障りにならず、コンバイナー自体の耐久性も向上する。
このようなコンバイナーは、ダッシュボード内に格納するため、ダッシュボードの開口部が必要となり、開口部からゴミや埃、水分などが侵入するおそれがあり、開口部を塞ぐ蓋体が必要となる。

ダッシュボードの開口部を開閉する蓋体を備えたヘッドアップディスプレイ装置が特許文献２に開示されており、ダッシュボードの内部に表示源と拡大反射鏡が固定されており、表示源により発光表示されて拡大反射鏡で反射され、運転者の視線の前方のフロントガラス部分に向かう重畳用画像の像光を、出射させるためダッシュボードの上面に開口部が形成され、この開口部を開閉する蓋部材が設けられている。
この蓋部材は、開口部を開放する開蓋状態においては、開口部のアイポイントよりの周縁部分から起立してアイポイントから開口部越しにダッシュボード内部に向かう視線を遮り、蓋部材が開口部を塞ぐ閉蓋状態においては、ダッシュボードの上面に沿って延在するように傾倒して視線から退避する遮蔽部材が設けられ、ダッシュボードの内部が開口部から運転者の視線に入らないようにし、目障りとなることを防止している。

特開平８−１１３０５９号公報 特開２００２−３３１８５５号公報

しかし、特許文献１に記載されているコンバイナーをダッシュボードの格納位置からダッシュボード上の表示位置との間で移動するヘッドアップディスプレイ装置の場合に、コンバイナー用のダッシュボードの開口部を開閉するため特許文献２に記載の蓋部材を適用しようとすると、蓋部材は２分割されており、２分割された各々の蓋体に開閉するリンク機構がそれぞれ設けられており、コンバイナーを上下動させる場合には、蓋体を開閉するリンク機構とコンバイナーを上下させる移動機構を連動する必要があり、構造が複雑になり、大きくなってダッシュボード内への組み付け性が悪くなるなどの問題がある。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、蓋体の開閉機構を簡素化できるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
表示器から発せられた表示すべき情報の表示光を運転者側に向けて反射させるコンバイナーを備え運転者の前方の虚像により視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記コンバイナーが取り付けられて格納位置から開口部を介して表示位置に上下動するホルダーと、
前記ホルダーの側面に設けられたピンと、
前記ピンを案内する上下方向の案内溝を有する支持体と、
前記ホルダーを上下に駆動する上下駆動手段と、
前記ホルダーの上下駆動で上下動する前記ピンに押されて回動する従動アームと、前記従動アームと共通の回転中心で前記従動アームに伴って回動する蓋部を有し、前記開口部を開閉する蓋体と、を備える、
ことを特徴とする。

本発明によれば、蓋体の開閉機構を簡素化できる。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態に係る表示位置での概略斜視図である。 本発明の一実施形態に係る一部分の概略斜視図である。 本発明の一実施形態に係る格納位置での概略側面図である。 本発明の一実施形態に係る車両に搭載した状態の概略側面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を添付図面に基づいて説明する。
この実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置１は、例えば図１および図４に示すように、表示器１０と、平面鏡２０と、反射体であるコンバイナー３０とで構成されており、車両に搭載した場合には、表示器１０から発せされた車両の各種情報に関する表示光を、平面鏡２０を介してコンバイナー３０に向けて照射し、コンバイナー３０で反射された表示光が運転者の観察位置で視認され、コンバイナー３０の前方に虚像として各種情報が背景とともに認識されるようになっている。

このヘッドアップディスプレイ装置１では、車両の各種情報を表示する場合には、ダッシュボード内の格納位置Ａに格納していたコンバイナー３０を上昇させてダッシュボード上の表示位置Ｂにするようにし、表示する必要がない場合には、コンバイナー３０を下降させて格納することで、運転者の目障りとならないようにしてある。

表示器１０は、例えば３．１インチカラーＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ:Liquid Crystal Display)で構成され、車両の各種情報に関する表示光を反射体であるコンバイナー３０に照射する。なお、表示器は、液晶ディスプレイで構成する場合に限らず、レーザープロジェクターやＣＲＴ（Cathoode Ray Tube）など他の構成の表示器を用いることもできる。
コンバイナー３０は、例えばポリカーボネート（ＰＣ：Polycarbonate）で作られた凹面ミラーで構成され、表示器１０から発せられた表示光を運転者側に向けて反射させ、運転者からは、コンバイナー３０を通して虚像が遠方に拡大して表示されると同時に、コンバイナー３０を透過する外からの光によって背景を同時に見ることができる。

このようなヘッドアップディスプレイ装置１では、コンバイナー３０をダッシュボード２内の格納位置Ａと、ダッシュボード２上の表示位置Ｂとの間で開口部３を介して上下動させるため、コンバイナー３０がホルダー３１に支持されており、前後に２分割されたホルダー３１でコンバイナー３０の下端部を挟んで固定している。このホルダー３１の両側には、上下に２本のピン３２ａ、３２ｂが配置されて外側に突き出すように取り付けてある。

ホルダー３１の両側には、支持体３３を構成する１対のガイドプレート３３ａが配置されており、ガイドプレート３３ａの下端部が水平な支持プレート３３ｂに固定されて支持体３３が構成されている。１対の対向したガイドプレート３３ａには、上下方向に沿って案内溝３４が形成してあり、それぞれの案内溝３４に２本のピン３２ａ、３２ｂが貫通して外側に突き出すように装着され、案内溝３４に沿って上下に昇降移動でき、これによってホルダー３１に支持されたコンバイナー３０が上下に移動することができる。なお、２本のピン３２ａ、３２ｂは、例えば、ステンレスなどの金属製とされる。

このコンバイナー３０の昇降をガイドするとともに、姿勢を規制する案内溝３４は、下端位置と上端位置との間の上下方向に沿って直線状に形成するが、ここでは、案内溝３４の上端部に角度を調整する角度調整部３４ａが車両の前方側（フロントガラス４側）に傾けて案内溝３４に連通して形成してある。
ホルダー３１の２本のピン３２ａ、３２ｂの案内溝３４内での位置によってコンバイナー３０の角度を調整して姿勢を規制することができる。
下側のピン３２ｂに対して上側のピン３２ａを案内溝３４内の直上に位置させることで、コンバイナー３０を垂直状態にでき、下側のピン３２ｂに対して上側のピン３２ａを直上からずらす角度調整部３４ａ内に位置させることで、コンバイナー３０を傾けた傾斜状態にでき、コンバイナー３０の姿勢を２本のピン３２ａ、３２ｂの案内溝３４とで規制することができる。
この支持体３３は、例えばポリブチレンテレフタレ−ト樹脂（ＰＢＴ：Polybutylene Terephthalate)などの合成樹脂製とされる。
なお、案内溝３４内にピンを１本だけ配置し、コンバイナー３０の姿勢を他の機構で規制することもでき、角度調整の必要がない場合には、２本のピンに代えて上下方向に平行部を有するスライダを用いることで、上下方向のガイドと姿勢の規制とを兼用することもできる。

このコンバイナー３０を上下に駆動する上下駆動機構（上下駆動手段）４０は、例えば図１および図２に示すように、支持プレート３３ｂ上に設けた回転軸４１に第１アーム４２の一端部４２ａが取り付けられ、第１アーム４２の他端部４２ｂと第２アーム４３の他端部４３ｂとがピンで連結され、第２アーム４３の一端部４３ａがホルダー３１にピンで連結してある。これら回転軸４１に取り付けた第１アーム４２と第２アーム４３と、案内溝３４とで、いわゆるクランク機構が構成され、第１アーム（クランクに相当）４２を回転軸４１を介して回転することによって、第２アーム４３の一端部４３ａを案内溝３４に沿って往復運動させることができる。

この回転軸４１には、歯車４４が取り付けられて直流モータ４５で駆動されるウォーム４６と噛み合っており、直流モータ４５を制御手段（図示せず）からの動作信号に基づいて回転動作させる。ここでは、直流モータ４５の正転と逆転で、ホルダー３１を上下に駆動して案内溝３４に沿って昇降するようにしている。これにより、ダッシュボード２の開口部３を介してダッシュボード２内の格納位置Ａとダッシュボード２上の表示位置Ｂとの間で、コンバイナー３０を上下に移動させることができる。
なお、図中の符号４７はストッパーであり、正転から逆転、すなわち上昇から下降への切り替えをスムーズに行えるように第２アーム４３に当てることで、上昇と同じ経路で下降が行われるようにしている。

このようなコンバイナー３０のダッシュボード２内の格納位置Ａでは、ダッシュボード２の開口部３が開口したままとなることから、蓋体５０を設けてホルダー３１の昇降に連動して開閉するようにしてある。
蓋体５０は、ダッシュボード２の開口部３の大きさに対応して開口部３を塞ぐことができる大きさの蓋部５１と、この蓋部５１の両端部に設けられてホルダー３１の両側に設けた２対のピン３２ａ、３２ｂに追従して回動される従動アーム５２とから構成されており、例えばＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymer）などの合成樹脂製とされる。

従動アーム５２は、ガイドプレート３３ａに下端部が回動可能に取り付けられた開閉アーム部５２ａと、開閉アーム部５２ａに連続する開口維持アーム部５２ｂとで構成される。開閉アーム部５２ａは、図３に蓋部５１が閉じた状態を実線で示すように、ホルダー３１の２本のピン３２ａ、３２ｂが案内溝３４の下端に位置した状態で、上側のピン３２ａの表面と開閉アーム部５２ａの下面が接触することで、蓋部５１が開口部３を閉じるように配置してある。

また、ホルダー３１に支持されたコンバイナー３０の上端が開口部３に至る直前まで上昇した場合に、図３中に想像線で示すように、ホルダー３１の上側のピン３２ａと開閉アーム部５２ａの下面との接触で蓋部５１が開口部３から退避した開口状態にできるように開閉アーム部５２ａの回動中心とアーム長さが設定してある。
したがって、開閉アーム部５２ａが、図３に実線で示す状態と想像線で示す状態との回動範囲で蓋部５１の開閉が行われることになる。

この開閉アーム５２ａの上端に連続する開口維持アーム部５２ｂは、図３に示すように、開口部３から退避した蓋部５１の開口状態に回動した位置の開閉アーム部５２ａからほぼ垂直上方に延びるように設けてある。
これにより、開口維持アーム部５２ｂのほぼ垂直な表面と接触しながらホルダー３１の上側のピン３２ａが上昇する間、開閉アーム部５２ａの角度は変化せずに蓋部５１の開いた状態が維持されたままとなり、コンバイナー３０の上昇や下降の際に蓋体５０が接触することを防止している。

この蓋体５０をコンバイナー３０の昇降に連動して開閉する機構は、コンバイナー３０昇降に伴う上下２本のピン３２ａ、３２ｂを駆動源として従動アーム５２を押し上げるようにして回動させる機構であり、２本のピン３２ａ、３２ｂの動きを確実に従動アーム５２に伝達するため従動アーム５２を２本のピン３２ａ、３２ｂ側に、すなわち、蓋体５０を閉じる側に付勢するための付勢手段が設けてあり、例えば引張コイルばね５３が開閉アーム部５２ａと支持体３３のガイドプレート３３ａとの間に取り付けてある。
なお、この付勢手段は、引張コイルばね５３に限らず、従動アーム５２の回動中心にうず巻ばねを取り付けて付勢するようにしたり、他の付勢手段で構成しても良い。

以上のように構成したヘッドアップディスプレイ装置１では、次のようにして蓋体５０の開閉および格納位置Ａのコンバイナー３０の表示位置Ｂへの上昇が行われる。
蓋体５０が閉じられた格納状態では、図３に示すように、コンバイナー３０が下降しており、ホルダー３１の上下のピン３２ａ、３２ｂが案内溝３４の下端部に位置している。この状態では、蓋体５０の従動アーム５２の開閉アーム部５２ａが、引張コイルばね５３が引っ張られることで、上側のピン３２ａに押し付けられて接触して蓋体５０が閉じられた状態となっている。

この状態からヘッドアップディスプレイ装置１で車両の各種情報を表示する場合には、図示しない制御手段から動作指令が直流モータ４５に送られる。
すると、直流モータ４５が回転され、ウォーム４６を介して歯車４４が回転されて回転軸４１が回転し、第１アーム４２と第２アーム４３を介してホルダー３１が案内溝３４に沿って上昇し、２本のピン３２ａ、３２ｂも上昇されることで、ホルダー３１に取り付けられたコンバイナー３０の上昇が開始される。

このコンバイナー３０の上昇の開始により、上側のピン３２ａが従動アーム５２の開閉アーム部５２ａを引張コイルばね５３に抗して押し上げるように回動させ、蓋部５１を開いて行き、コンバイナー３０が蓋部５１と干渉しないように、完全な開口状態となる（図３中の想像線の状態参照）。

さらに、コンバイナー３０が上昇されると、上下のピン３２ａ、３２ｂは案内溝３４内を上昇するが、その際は、従動アーム５２の開口維持アーム部５２ｂに沿って上昇するだけであり、蓋部５１の開口状態はそのまま維持される。

こうしてコンバイナー３０が上昇され、上側のピン３２ａが案内溝３４の上方の角度調整部３４ａに入ると、コンバイナー３０が角度調整部３４ａの角度に応じて傾斜して行き、案内溝３４内に位置する下側ピン３２ｂが開口維持アーム部５２ｂに接することで、蓋部５１が戻されることなく開口状態が維持され、コンバイナー３０が表示位置Ｂにおいて角度調整部３４ａで定められる所定の角度に保持される。

一方、コンバイナー３０を表示位置Ｂから格納する場合には、上昇の場合と逆に動作することになり、コンバイナー３０の上端が開口部３より下降するまでは、蓋部５１は開口維持アーム５２ｂで開いた状態が維持され、蓋部５１との干渉が生じない状態まで下降すると、上側のピン３２ａが開閉アーム部５２ａに位置し、コンバイナー３０の下降とともに、上側のピン３２ａが下降することで、蓋部５１が閉じられる。

このようにコンバイナー３０が支持されるホルダー３１の上下駆動機構４０によって案内溝３４内を上下動する２本ピン３２ａ、３２bの動作を利用して蓋体５０の開閉アーム部５２ａを押し上げるようにして蓋部５１を開き、開閉アーム部５２ａを２本ピン３２ａ、３２bの動作で押えるようにして蓋部５１を閉じることで、蓋体に専用の開閉機構を設ける必要がなく、構造を簡素化してコンパクトにすることができる。これにより、ダッシュボード２内への組み付け性を向上することができる。
また、蓋体５０を閉じる方向には、付勢手段を構成する引張コイルばね５３で付勢することで、蓋体５０を開いた状態でも閉じた状態でも安定した状態に蓋体５０を保持することができる。

なお、実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１では、コンバイナー３０の昇降駆動を直流モータ４５と歯車４４およびウォーム４６を用いた上下駆動機構で構成したが、これに限らず、平歯車のピニオンおよび歯車で構成したものなど他の上下駆動機構を用いることもできる。
また、上記の実施の形態では、車両に搭載したヘッドアップディスプレイ装置を例に説明したが、車両に限らず、船舶や航空機など他の乗り物などに搭載して用いることができるものである。

１ ヘッドアップディスプレイ装置
２ ダッシュボード
３ 開口部
４ フロントガラス
１０ 表示器
２０ 平面鏡
３０ コンバイナー
３１ ホルダー
３２ａ 上側のピン
３２ｂ 下側のピン
３３ 支持体
３３ａ ガイドプレート
３３ｂ 支持プレート
３４ 案内溝
３４ａ 角度調整部
４０ 上下駆動機構（上下駆動手段）
４１ 回転軸
４２ 第１アーム
４２ａ 第１アームの一端部
４２ｂ 第１アームの他端部
４３ 第２アーム
４３ａ 第２アームの一端部
４３ｂ 第２アームの他端部
４４ 歯車
４５ 直流モータ
４６ ウォーム
４７ ストッパー
５０ 蓋体
５１ 蓋部
５２ 従動アーム
５２ａ 開閉アーム部
５２ｂ 開口維持アーム部
５３ 引張コイルばね
Ａ 格納位置
Ｂ 表示位置

Claims (3)

1. 表示器から発せられた表示すべき情報の表示光を運転者側に向けて反射させるコンバイナーを備え運転者の前方の虚像により視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記コンバイナーが取り付けられて格納位置から開口部を介して表示位置に上下動するホルダーと、
   前記ホルダーの側面に設けられたピンと、
   前記ピンを案内する上下方向の案内溝を有する支持体と、
   前記ホルダーを上下に駆動する上下駆動手段と、
   前記ホルダーの上下駆動で上下動する前記ピンに押されて回動する従動アームと、前記従動アームと共通の回転中心で前記従動アームに伴って回動する蓋部を有し、前記開口部を開閉する蓋体と、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。
2. 前記支持体の案内溝には、表示位置の前記コンバイナーの角度を調整する角度調整部を備える、
   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装置。
3. 前記従動アームには、前記蓋体を閉方向に付勢する付勢手段を備え、
   前記従動アームは、開閉アーム部と前記開閉アーム部の上端に連続する開口維持アーム部とを有し、
   前記ピンは前記開口部が閉じられた状態で上昇すると、前記コンバイナ―が前記開口部に至る前に前記開閉アーム部に接触して前記蓋部を前記開口部から退避させ、
   前記ピンは前記蓋部を前記開口部から退避させてからさらに上昇すると、前開口維持アーム部と接触して前記蓋部を前記開口部から退避させた位置を維持して前記コンバイナ―を上昇させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
   

Images