JP2009126494A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 投影部材の上下方向に表示像である虚像を移動させた場合であっても、傾きのない正立像を得ることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】 表示パネル１２が発した表示光Ｌを反射させる凹面鏡５ａと、凹面鏡５ａを回動動作させる第１の駆動手段Ｋとを備え、凹面鏡５ａによって反射された表示光Ｌを投影部材６に投影して虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置において、表示パネル１２を回動動作させる第２の駆動手段４０と、凹面鏡５ａを第１の設定位置に回動動作させるための入力信号が入力されると、凹面鏡５ａを前記第１の設定位置に回動動作させるように第１の駆動手段Ｋに第１の駆動信号を出力し、且つ、表示パネル１２を前記第１の設定位置に応じた第２の設定位置に回動動作させるように前記第２の駆動手段４０に第２の駆動信号を出力する制御手段６４と、を備えてなる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、表示器（表示素子）が発した表示光を車両のフロントガラス等の投影部材に投影して虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

従来より、この種のヘッドアップディスプレイ装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載のごとく、車両のフロントガラス（投影部材）に表示器からの表示光を投射して虚像（表示像）を表示するものが知られている。かかる特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のインストルメントパネル内部に取り付けられており、表示光を発する表示器（表示素子）と、表示器が発した表示光を反射させる凹面鏡等からなる反射鏡（反射部材）と、反射鏡を保持するミラーホルダと、ミラーホルダを所定の回動軸線を中心として回動動作させ、ミラーホルダの角度位置（傾斜角度）を調整するための位置調整手段（駆動手段）とをハウジング内部に収容して保持するものである。なお、ハウジングには、反射鏡の配設位置の上方に表示光を透過してフロントガラスに出射してなる出射部が形成されてなる。

この場合、前記駆動手段は、ステッピングモータと、ステッピングモータの回転軸先端に固定された歯車と、歯車と噛み合うようにミラーホルダに配設された歯車部と、から構成されてなる。なお、歯車部は、ミラーホルダの回動軸線上に位置するようにミラーホルダに一体形成されてなる軸部の先端に固定されてなる。

車両の運転者（乗員）は、例えば図示しない押ボタンスイッチを操作することにより、反射鏡を角度移動させ（つまり、上限位置と下限位置との間の可動範囲で反射鏡の角度位置を設定し）、表示光のフロントガラスに対する投射方向を調整することができる。

つまり、前記押ボタンスイッチの操作に伴う操作入力信号（入力信号）が制御手段に入力されると、制御手段は、前記操作入力信号に基づき反射鏡の角度位置が所定の角度位置となるように、ステッピングモータを駆動させるための駆動信号を出力してなる。そして、前記駆動信号によりステッピングモータが駆動すると、ステッピングモータによる駆動力が、歯車を介して歯車部に伝達する。かかる歯車部への動力（駆動力）の伝達に伴い、歯車部が軸部（つまり、ミラーホルダの回動軸線）を中心として回動し、これによりミラーホルダ並びにミラーホルダに保持された反射鏡が、回動軸線を中心として回動し、反射鏡が所定の角度位置に配設される構成となっている。このように反射鏡を角度移動させることで、表示光のフロントガラスに対する投射方向が調整され、これに伴い車両の運転者が視認可能な前記虚像の位置をフロントガラスの上下方向に移動することが可能となる。
特開２００３−３３５１４８号公報

このように上述したヘッドアップディスプレイ装置では、反射鏡を角度移動させることで、表示光のフロントガラスに対する投射方向を調整する構成（換言すれば、車両の運転者が視認する前記虚像の位置を車両のフロントガラスの上下方向に移動可能とする構成）となっている。

しかしながら、表示光が投影されるフロントガラス（投影部材）における運転者側の面は、所定の曲率を有する凹面となっている。換言すれば、フロントガラスにおける運転者側の面は、その水平方向（左右方向）に対する横断面形状と、その鉛直方向（上下方向）に対する縦断面形状とが、ともに平面ではなく凹面からなる湾曲面となっているため、例えば表示像である前記虚像をフロントガラスの上下方向に移動させた際に、運転者は、正立像（正立表示像）ではなく傾いた状態の表示像を視認してしまう虞があり、この点で更なる改良の余地が残されていた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、投影部材の上下方向に表示像である虚像を移動させた場合であっても、傾きのない正立像を得ることが可能なヘッドアップディスプレイ装置の提供を目的とするものである。

本発明は、表示素子が発した表示光を反射させる反射部材と、前記反射部材を所定の回動軸線を中心として回動動作させる第１の駆動手段とを備え、前記反射部材によって反射された前記表示光を投影部材に投影して虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置において、前記表示素子を前記回動軸線とは異なる他の回動軸線を中心として回動動作させる第２の駆動手段と、前記反射部材を第１の設定位置に回動動作させるための入力信号が入力されると、前記入力信号に基づいて前記反射部材を前記第１の設定位置に回動動作させるように前記第１の駆動手段に第１の駆動信号を出力し、且つ、前記入力信号に基づいて前記表示素子を前記第１の設定位置に応じて定められた第２の設定位置に回動動作させるように前記第２の駆動手段に第２の駆動信号を出力する制御手段と、を備えてなることを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、投影部材の上下方向に表示像である虚像を移動させた場合であっても、傾きのない正立像を得ることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

図１から図１３は、本発明の実施形態を示すもので、図１は本発明を適用したヘッドアップディスプレイ装置の全体構成を示す概略図、図２は第２反射器を拡大して示す拡大断面図、図３は表示ユニットの斜視図、図４は図３のＡ−Ａ断面図、図５は図３のＢ−Ｂ断面図、図６は図４における規制部材を拡大して示す拡大断面図、図７は表示ユニットを図１における矢印Ｙ方向からみたときの要部背面図、図８は図７において表示器及び可動支持体を取り除いたときの固定支持体の要部背面図、図９は図７において固定支持体を取り除いたときの可動支持体の背面図、図１０は第２の駆動手段の各部を示す斜視図、図１１は第２の駆動手段における駆動部材と移動部材と動力伝達部材との位置関係を示す断面図、図１２はヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示すブロック図、図１３は位置調整後の表示パネルの正面図である。

図１において、本実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置は、例えば自動車等の車両に搭載されるもので、ハウジング１と、表示ユニット２と、バックライトユニット３と、第１反射器４と、第２反射器５とを備えており、表示ユニット２及びバックライトユニット３を通じて生成され、第１反射器４の後述する平面鏡及び第２反射器５の後述する凹面鏡を通じて反射される表示光（表示像）Ｌを前記車両のフロントガラス（投影部材）６に投影（照射）して表示を行うもので、表示内容としては例えば車速等の各種車両情報やナビゲーション情報が挙げられる。

ハウジング１は例えば黒色の合成樹脂からなり、表示ユニット２、バックライトユニット３、各反射器４、５を内部に収容する他、フロントガラス６に対向する側には、表示光Ｌをフロントガラス６に向けて出射させる出射部７が形成され、この出射部７は透光性カバー８にて覆われている。

表示ユニット２は、バックライトユニット３からの光を受けて表示光Ｌを形成するものであるが、その詳細は後述する。

バックライトユニット３ は、図４に詳しく示すように、光源基板３ａ上に間隔を空けて複数個配置された例えば発光ダイオードからなる光源３ｂと、この光源３ｂからの光を入射して表示ユニット２に向けて放射するレンズ部材３ｃと、光源３ｂ、レンズ部材３ｃを収納する光源ケース３ｄとを備え、この場合、光源ケース３ｄは、光反射性の良好な乳白色の合成樹脂から形成されている。

第１反射器４は、例えば平面ミラーからなる平面鏡４ａと、この平面鏡４ａを取り付け固定するための取付部材（図示せず）とを備えてなる。そして、平面鏡４ａは、表示ユニット２からの表示光Ｌを第２反射器５の前記凹面鏡側に反射してなる。なお、前記取付部材は、適宜固定手段を用いてハウジング１に固定される。

第２反射器５は、図２に詳しく示すように凹面鏡（反射部材）５ａ、保持部材５ｂ及び第１のステッピングモータ５ｃを有している。凹面鏡５ａは、樹脂（例えばポリカーボネート）に金属（例えばアルミニウム）を蒸着させ反射面５ｄを形成したものである。反射面５ｄは凹面となっており、平面鏡４ａを通じて反射した表示光Ｌを出射部７に向けて反射してなる。

このように凹面鏡５ａによって反射された表示光Ｌは、出射部７に設けられた透光性カバー８を透過してフロントガラス６上に照射され、虚像を表示してなる。これにより車両の乗員Ｐは、表示像である前記虚像を風景と重畳させて視認することができる。

また、この場合、凹面鏡５ａは、保持部材５ｂに両面粘着テープにより接着されている。保持部材５ｂは樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、歯車部５ｅ及び軸部５ｆが一体に形成されている。なお、保持部材５ｂの軸部５ｆはハウジング１の軸支部（図示しない）に軸支されているものとする。

第１のステッピングモータ５ｃの回転軸には歯車５ｇが取付けられており、この歯車５ｇは、保持部材５ｂの歯車部５ｅと噛合されている。凹面鏡５ａは保持部材５ｂと共に回動可能な状態で支持されており、第１のステッピングモータ５ｃにより凹面鏡５ａを回動させ、表示光Ｌのフロントガラス６に対する投射方向を調整することができる。なお、本実施形態の場合、第１のステッピングモータ５ｃと、第１のステッピングモータ５ｃの回転軸に取り付けられた歯車５ｇと、歯車５ｇと噛合う保持部材５ｂの歯車部５ｅとで、凹面鏡５ａを所定の回動軸線Ｒ１（つまり、軸部５ｆの軸方向に沿った軸線）を中心として回動動作させる第１の駆動手段Ｋを構成してなる。

車両の乗員Ｐは、押ボタンスイッチ（図示しない）を操作し表示光Ｌが乗員Ｐの目の位置に反射されるように（すなわち、表示像である虚像を視認できるように）凹面鏡５ａの角度を調整する。この際、前記表示像は、前記押ボタンスイッチの操作に応じて、フロントガラス６の水平方向とは直交する方向である鉛直方向（上下方向）に移動可能となる。なお、ここで言う前記鉛直方向とは、図１中、矢印Ｗ方向を意味してなる。

なお、図１中、Ｔは回路基板であり、この回路基板Ｔは、ガラスエポキシ基板に銅箔からなる配線パターンを形成したものであり、ハウジング１内に収容され、適宜固定手段によりハウジング１に固定されてなる。かかる回路基板Ｔには、後述する表示素子を駆動（表示制御）するための後述する素子駆動回路と、各光源３ｂを発光制御するための後述する光源駆動回路と、第１のステッピングモータ５ｃを駆動するための後述する第１のモータ駆動回路と、後述する第２のステッピングモータを駆動するための後述する第２のモータ駆動回路とを有する駆動回路（図示せず）等が搭載されてなる。

また、本実施形態の場合、回路基板Ｔは、凹面鏡５ａの下端部に隣接するように配置される覆い部材９によって覆い隠される構成となっている。かかる覆い部材９は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、回路基板Ｔの上方側に配設されてなる。また覆い部材９は、回路基板Ｔと同様にハウジング１内に収容され、適宜固定手段によりハウジング１に固定されてなる。

次に、図３〜図１１に基づいて表示ユニット２を説明する。表示ユニット２は、表示器１０と、可動支持体２０と、固定支持体３０と、第２の駆動手段４０と、規制部材５０とを有する。

表示器１０は、表示器ケース１１と、表示パネル（表示素子）１２と、パネルヒータ１３と、パッキン１４とを備え、可動支持体２０上に配置固定されている。

表示器ケース１１は、例えば黒色の合成樹脂からなり、その内部に表示パネル１２、パネルヒータ１３、パッキン１４を収容している。またこの表示器ケース１１には、表示パネル１２に対応した窓部１５が形成されている。

表示パネル１２は、この例では一対のガラス基板間に液晶分子を封入してなる表示パネルが適用されている。この表示パネル１２は、表示像を形成可能な光透過性の表示エリア（画素エリア）ＤＡと、この表示エリアの周囲を取り巻く遮光性の非表示エリア（図示省略）とを有し、この場合、表示エリアＤＡは、表示器ケース１１の窓部１５よりも小さく形成されている。

パネルヒータ１３は、表示パネル１２の温度特性に配慮して採用させるもので、パッキン１４は表示器１０を可動支持体２０上に配置固定するにあたり、表示パネル１２と可動支持体２０との間に介在する緩衝材として採用されている。

可動支持体２０は、例えば黒色の合成樹脂からなり、表示器１０（表示素子１２）を移動不可能に支持している。この可動支持体２０は、所定の平面形状を有する略板状に形成され、立壁部２１と、二つの長孔２２と、第１の開口部（第１の透過部）２３と、第１の嵌合部２４と、当接部２５とを備えている。

立壁部２１は、二つの長孔２２のうち第２の駆動手段４０側に位置する長孔２２に隣接するように配設され、可動支持体２０の前面部２６から表示器１０側に突出形成された壁部からなる基部２１ａを有している。なお、２１ｂは、基部２１ａの先端側外壁面から外方（第２の駆動手段４０側）に向けて略平板状に延在する鍔部であり、この鍔部２１ｂは、その両面２１ｃ，２１ｄが第２の駆動手段４０の後述する動力伝達部材の一対の第１，第２の突起部に各々点接触するように前記一対の突起部によりサンドイッチされる。

長孔２２は、規制部材５０を通じて可動支持体２０を固定支持体３０上に支持した際、固定支持体３０に対して可動支持体２０が回動移動可能となるように規制部材５０を挿通する長孔からなる。

第１の開口部２３は、可動支持体２０の表示パネル１２に対応する位置に形成され、バックライトユニット３からの光を表示パネル１２に向けて透過させる。

第１の嵌合部２４は、第１の開口部２３を挟むように固定支持体３０側に突出形成され、可動支持体２０を固定支持体３０に組み付けた際、固定支持体３０の後述する第２の嵌合部に挿入嵌合する一対の突出部からなり、各突出部の外周形状は、前記第２の嵌合部との嵌合状態で可動支持体２０が固定支持体３０に対して回動できるように円弧状に形成され、また第１の開口部２３に隣接する箇所は、第１の開口部２３に沿ったストレート形状に形成され、結果、一つの前記突出部は、図９において略「Ｄ」字形状を呈すると共に、二つ合わせて可動支持体２０を回動させる際の軸部として機能する。

当接部２５は、第１の開口部２３を挟んで固定支持体３０側に突出形成される一対の突出片からなり、第１の嵌合部２４を前記第２の嵌合部に挿入嵌合して可動支持体２０を固定支持体３０に組み付けた際、後述する回動規制手段に挿入され、可動支持体２０が回動した際、前記回動規制手段の後述する対向壁に当接することにより、固定支持体３０に対する可動支持体２０の回動移動における許容量（回転移動量）を規制するものである。

固定支持体３０は、例えば金属板を所定形状にプレス抜き形成したものが採用され、可動支持体２０を回動移動可能に支持すると共に、第２の駆動手段４０を不動状態に固定支持するものである。

かかる固定支持体３０は、第２の開口部（第２の透過部）３１と、第２の嵌合部３２と、回動規制手段３３と、孔部３４とを備えている。

第２の開口部（第２の透過部）３１は、可動支持体２０の第１の開口部２３に対応する箇所に形成され、バックライトユニット３からの光を表示パネル１２に向けて透過させる。

第２の嵌合部３２は、可動支持体２０の第１の嵌合部２４を挿入嵌合可能な切り欠き部分として、第２の開口部３１に連続するように形成され、その内周形状は第１の嵌合部２４の外周形状に対応する円弧状であり、可動支持体２０と固定支持体３０との組み付け状態において、固定支持体３０に対して可動支持体２０を回動させる際、第１の嵌合部２４を軸支するように摺動保持する。

回動規制手段３３は、可動支持体２０の各当接部２５に対応する切り欠き部分として、第２の開口部３１に連続するように形成され、可動支持体２０と固定支持体３０との組み付け状態において、それぞれが当接部２５を挿通すると共に可動支持体２０が回転した際、当接部２５と当接して可動支持体２０の時計方向（図７中、矢印Ｚ１方向）及び反時計方向（図７中、矢印Ｚ２方向）への回転移動量を規制する一対の対向壁３５を有している。

孔部３４は、規制部材５０を挿通させる孔であり、規制部材５０の挿通状態で規制部材５０が放射方向に移動しない大きさに形成されている。

位置調整手段としての第２の駆動手段４０は、駆動部材４１と、ケース体４２と、移動部材４３と、ガイドシャフト４４と、動力伝達部材４５とから主に構成され、可動支持体２０を回動軸線Ｒ１とは異なる後述する他の回動軸線を中心として回動動作させ、可動支持体２０の配設位置を調整するために用いられる。

駆動部材４１は、通電により回転駆動力を発生する第２のステッピングモータ４１ａと、この第２のステッピングモータ４１ａから延出する回転軸４１ｂとを有する。また、この場合、回転軸４１ｂは、その周面において螺旋状に形成されてなるねじ溝からなるリードスクリュー部４１ｃを備える。リードスクリュー部４１ｃ（回転軸４１ｂ）は、第２のステッピングモータ４１ａからの前記回転駆動力を受けて回転駆動されるようになっている。

ケース体４２は、第２のステッピングモータ４１ａを不動状態に固定支持するモータケースからなり、断面略「Ｕ」字形状に形成され、リードスクリュー部４１ｃの軸方向Ｘに沿うように配設される略板状の平板部４２ａと、この平板部４２ａにおける軸方向Ｘに沿う方向の両端部分が、ともに第２のステッピングモータ４１ａに対応するように折り曲げ形成された一対の第１，第２のフランジ部４２ｂ，４２ｃとを有する。

第２のステッピングモータ４１ａ側に位置する第１のフランジ部４２ｂには、リードスクリュー部４１ｃの端部（末端部）４１ｄが貫通する貫通孔４２ｄと、ガイドシャフト４４の一方の端部が嵌装される第１の嵌合孔４２ｅとが形成されてなる。

一方、第１のフランジ部４２ｂと対をなす第２のフランジ部４２ｃ側には、貫通孔４２ｄに対応する孔（図示省略）と、第１の嵌合孔４２ｅに対応し、ガイドシャフト４４の他方の端部が嵌装される第２の嵌合孔４２ｆとが形成されてなる。なお、第２のフランジ部４２ｃに設けられる前記孔には、軸受部材Ｇが装着されてなる。そして、貫通孔４２ｄを貫通して軸受部材Ｇ側に突出する突出部分の先端側に位置するリードスクリュー部４１ｃの先端部４１ｅ部分が、軸受部材Ｇを通じて回転自在に軸支されてなる。

移動部材４３は、回転軸４１ｂにおけるリードスクリュー部４１ｃの所定箇所に螺合（噛合）されたナットからなり、リードスクリュー部４１ｃの回転により与えられた推力によって、リードスクリュー部４１ｃ上をリードスクリュー部４１ｃの軸方向Ｘに沿い移動するものである。なお、この場合、移動部材４３は、リードスクリュー部４１ｃが回転駆動されることにより、リードスクリュー部４１ｃの先端部４１ｅあるいは末端部４１ｄに移動（往復移動）するようになっている。

ガイドシャフト４４は、例えば細長円柱形状の金属材からなり、リードスクリュー部４１ｃ（回転軸４１ｂ）と略平行状態をなすように、その一方の端部がケース体４２の第１の嵌合孔４２ｅに嵌合されると共に他方の端部がケース体４２の第２の嵌合孔４２ｆに嵌合されてなる。

動力伝達部材４５は、ポリアセタール等の樹脂材料からなり、ベース部４５ａと、このベース部４５ａの表面部４５ｂから上方に向けて、互いに対向するように突出形成された一対の第１，第２の対向壁４５ｃ，４５ｄとを備えている。

ベース部４５ａには、ガイドシャフト４４を挿通させるための略円形の貫通孔形状からなる挿通部４５ｅと、移動部材４３における両側面である第１，第２側面４３ａ，４３ｂの所要部と各々当接（面接触）してなる一対の第１，第２の当接部４５ｆ，４５ｇとが形成されている。この場合、第１，第２の当接部４５ｆ，４５ｇは、移動部材４３の第１，第２側面４３ａ，４３ｂを部分的にサンドイッチするようにベース部４５ａに一体形成されてなる。

なお、この場合、移動部材４３において、第１のフランジ部４２ｂ側の面を第１側面４３ａとし、第２のフランジ部４２ｃ側の面を第２側面４３ｂとする。また、第１の当接部４５ｆと第１側面４３ａとが当接すると共に第２の当接部４５ｇと第２側面４３ｂとが当接して、第１，第２の当接部４５ｆ，４５ｇにより移動部材４３がサンドイッチされているものとする。

また、第１，第２の対向壁４５ｃ，４５ｄには、その先端側において、可動支持体２０における立壁部２１の鍔部２１ｂ（両面２１ｃ，２１ｄ）と各々点接触するような一対の第１，第２の突起部４５ｈ，４５ｉが形成されてなる。かかる第１，第２の突起部４５ｈ，４５ｉは、略半球形状からなり、その頂点部分にて鍔部２１ｂの両面２１ｃ，２１ｄと各々点接触するように鍔部２１ｂをサンドイッチしてなる。換言すれば、第１の突起部４５ｈと第２の突起部４５ｉとは、所定の間隙を有して対向配置され、前記間隙に第１，第２の突起部４５ｈ，４５ｉと両面２１ｃ，２１ｄとが各々点接触するように鍔部２１ｂが介在している構成となっている。

このように構成された第２の駆動手段４０は、第２のステッピングモータ４１ａからの前記回転駆動力を受けてリードスクリュー部４１ｃが回転駆動されると、リードスクリュー部４１ｃに噛合された移動部材４３が軸方向Ｘに沿い往復移動する。そして、例えば移動部材４３が、第１のフランジ部４２ｂ側に移動している場合、移動部材４３の第１側面４３ａには、これと面接触している第１の当接部４５ｆを第１のフランジ部４２ｂ側に移動させるような推力が作用する。

かかる推力の作用によって、動力伝達部材４５が、ガイドシャフト４４に案内された状態で、移動部材４３の移動に同期して軸方向Ｘに沿い第１のフランジ部４２ｂ側に移動してなる。この動力伝達部材４５の移動と同時に、鍔部２１ｂの両面２１ｃ，２１ｄと各々点接触している第１，第２の突起部４５ｈ，４５ｉは、鍔部２１ｂの先端側に向けて両面２１ｃ，２１ｄ上を摺動するようになっている。このとき、動力伝達部材４５は、その第１，第２の突起部４５ｈ，４５ｉの鍔部２１ｂの先端側への移動に伴い、鍔部２１ｂに動力を伝達し、この鍔部２１ｂへの動力伝達によって可動支持体２０が固定支持体３０上を前記反時計方向に回動する構成となっている。

なお、詳細説明は省略するが、移動部材４３が、第１のフランジ部４２ｂ側ではなく第２のフランジ部４２ｃ側に移動する場合は、第１，第２の突起部４５ｈ，４５ｉは、鍔部２１ｂの先端側とは反対側に向けて両面２１ｃ，２１ｄ上を摺動し、可動支持体２０が固定支持体３０上を前記時計方向に回動する。

規制部材５０は、ピン部材５１と、第１，第２のスペーサ５２，５３と、付勢部材５４と、Ｅリング５５とから構成されている。

ピン部材５１は、可動支持体２０、固定支持体３０、第１，第２のスペーサ５２，５３、付勢部材５４、Ｅリング５５の全てを挿通する軸部５６と、可動支持体２０上に位置する円板形状のフランジ部５７とを有する金属部材からなる。

第１のスペーサ５２は、可動支持体２０と固定支持体３０との間に位置しピン部材５１の軸部５６に挿通される金属製の環状平ワッシャーからなり、その孔径はピン部材５１への挿入状態で軸部５６の軸方向に移動可能な大きさに形成されている。

第２のスペーサ５３は、固定支持体３０と付勢部材５４との間に位置しピン部材５１の軸部５６に挿通される金属製の環状平ワッシャーからなり、その孔径は第１のスペーサ５２同様、ピン部材５１への挿入状態で軸部５６の軸方向に移動可能な大きさに形成されている。

付勢部材５４は、第２のスペーサ５３とＥリング５５との間に位置しピン部材５１の軸部５６に挿通される金属製のコイルスプリングからなり、第２のスペーサ５３、固定支持体３０、第２のスペーサ５２、可動支持体２０をピン部材５１のフランジ部５７側に押圧付勢する。

Ｅリング５５は、ピン部材５１の軸部５６端部に固定され、付勢部材５４の脱落を防止している。

このように構成される規制部材５０は、可動支持体２０と固定支持体３０とが回動スラスト方向（固定支持体３０に対して可動支持体２０を回動させた際のスラスト方向）に分離（離間）しないようにフランジ部５７と第２のスペーサ５３との間に可動支持体２０と固定支持体３０とを挟んで前記回動スラスト方向における離間方向移動を規制するものであるが、前述のように第１，第２のスペーサ５２，５３の孔径は、ピン部材５１の軸部５６に対して軸方向移動可能な大きさに設定されると共に、長孔２２の長手方向とは直交する方向の幅径及び孔部３４の孔径も軸部５６に対して移動可能な大きさに設定されている。なお長孔２２の長手方向の幅径は、可動支持体２０の回動移動を考慮した大きさに設定されている。

このため、ピン部材５１は、長孔２２、第１のスペーサ５２、孔部３４、第２のスペーサ５３に挿通しただけの状態では、軸部５６の軸方向に移動可能となるが、軸部５６に付勢部材５４を挿通し、且つ付勢部材５４を圧縮した状態で軸部５６の端部にＥリング５５を装着固定すると、付勢部材５４の反発力により、フランジ部５７と第２のスペーサ５３との間で可動支持体２０と固定支持体３０とが第１のスペーサ５２を挟んでフランジ部５７側へ常時押圧された状態となり、これにより振動に伴うがたつきを防止しながら可動支持体２０の回動を可能としている。

次に、表示ユニット２の組み付け例について説明する。まず、表示器１０を図示省略した固定手段を介して可動支持体２０に対し不動状態となるように固定する。

次に、可動支持体２０の第１の嵌合部２４及び当接部２５を前記回動スラスト方向に沿って固定支持体３０の第２の嵌合部３２及び回動規制手段３３に挿入、嵌合させた後、規制手段５０を通じて可動支持体２０と固定支持体３０とを前記回動スラスト方向（反離間方向）に位置規制することで、表示器１０を固定した可動支持体２０が固定支持体３０上に回転可能に組み付けられる。

規制手段５０の組み付けは、可動支持体２０と固定支持体３０との間に第１のスペーサ５２を介在させて、長孔２２と第１のスペーサ５２の挿通孔と孔部３４とを位置合わせし、図６中、上方向からピン部材５１の軸部５６を長孔２２、第１のスペーサ５２の挿通孔、孔部３４に挿入し、その後、図６中、下側から軸部５６に第２のスペーサ５３と付勢部材５４を挿通させ、最後にＥリング５５を図６中、下側から軸部５６に挿通させて付勢部材５４を圧縮させた状態で固定し、完了となる。

次に、第２の駆動手段４０における動力伝達部材４５の第１，第２の突起部４５ｈ，４５ｉ間に可動支持体２０における立壁部２１の鍔部２１ｂがサンドイッチされるように、第２の駆動手段４０を固定支持体３０に適宜取付手段を用いて取り付け固定する。

最後に、表示器１０と可動支持体２０と第２の駆動手段４０とを搭載した固定支持体３０をバックライトユニット３上に位置合わせしてハウジング１に取り付け固定する。

これにより、バックライトユニット３により生成された光は、固定支持体３０及び可動支持体２０の各開口部３１，２３を通じて表示パネル１２を背後から照らし、表示光（表示像）Ｌを形成する。つまり、表示パネル１２は、表示光Ｌを発する。

また、第２の駆動手段４０に備えられる第２のステッピングモータ４１ａを作動させると、その回転駆動力によりナットである移動部材４３がリードスクリュー４１ｃ上を移動すると共に、この移動部材４３の移動に同期して動力伝達部材４５が軸方向Ｘに沿い移動する。このとき、動力伝達部材４５に備えられる第１，第２の突起部４５ｈ，４５ｉが、可動支持体２０における鍔部２１ｂの両面２１ｃ，２１ｄ上を面方向に沿い摺動することで、鍔部２１ｂ（可動支持体２０）に動力を伝達する。すると、この動力が可動支持体２０に伝達され、可動支持体２０上に搭載した表示器１０が前述した時計方向または反時計方向に回転し、これにより表示光（表示像）を左右に回動させることができ、投影部材に対する表示光（表示像）の傾き（言い換えれば、乗員Ｐが視認可能な表示像である前記虚像の仮想水平線に対する傾き）を調整することが可能となる。

ここで、可動支持体２０と固定支持体３０とは各嵌合部２４，３２を通じた嵌合状態において、固定支持体３０に対して可動支持体２０を、表示パネル１２の表示エリアＤＡ内における中心位置を通り、且つ可動支持体２０の前面部２６から垂直に延びる回動軸線（他の回動軸線）Ｒ２を中心として回動動作させ、可動支持体２０の配設位置を調整可能に構成されてなる。これにより表示パネル１２は、第２の駆動手段４０の駆動に伴い、その表示エリアＤＡの中心位置を基準に回動動作することになる。このことは、乗員Ｐが視認可能な表示像である前記虚像も、その中心位置を基準に回動することを意味してなる。

次に、本実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を図１２を用いて説明する。図１２中、６１は車速検出手段、６２は操作手段（入力手段）、６３は記憶手段、６４は制御手段、６５は素子駆動回路、６６は光源駆動回路、６７は第１のモータ駆動回路、６８は第２のモータ駆動回路、１２は表示パネル、３ｂは光源、５ｃは第１のステッピングモータ、４１ａは第２のステッピングモータである。

車速検出手段６１は、車両の速度を検出するための車速センサからなり、車両の運転状態に応じた車速検出信号を検出し制御手段６４に出力するものである。

操作手段６２は、前記押ボタンスイッチ等からなり、第１のステッピングモータ５ｃを駆動させ凹面鏡５ａの角度位置を調整するための操作データを制御手段６４に出力するものである。

記憶手段６３は、ＥＥＰＲＯＭ等からなり、前記操作データに応じた後述する第１の設定位置データと、この第１の設定位置データにより定められる後述する第２の設定位置データとを記憶してなる。

制御手段６４は、処理動作のプログラムが記憶されたＲＯＭや演算値を一時的に記憶するＲＡＭ、前記プログラムを実行するためのＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータからなり、回路基板Ｔ上に搭載されている。

かかる制御手段６４は、車速検出手段６１からの車速検出信号や、操作手段６２から入力した前記操作データ（入力信号）に基づいて、表示パネル１２と光源３ｂと各ステッピングモータ５ｃ、４１ａの動作を制御する制御信号を出力する。制御手段６４の出力する制御信号は、表示パネル１２と光源３ｂと各ステッピングモータ５ｃ、４１ａに対応する個々のドライバ類（駆動回路）に入力され、これらドライバ類は、その信号入力に応じて表示パネル１２、光源３ｂ、各ステッピングモータ５ｃ、４１ａを動作させる。

ここで、制御手段６４は、まず、表示パネル１２と光源３ｂと各ステッピングモータ５ｃ、４１ａのうち、表示パネル１２を駆動させるための指令信号を素子駆動回路６５に出力し、この指令信号を受けて素子駆動回路６５が表示パネル１２を駆動し、表示パネル１２に車両の車速を表示させる。制御手段６４は、車両の速度が表示された後、光源３ｂを点灯動作させるための指令信号を光源駆動回路６６に出力し、この指令信号を受けて光源駆動回路６６が光源３ｂを点灯動作させ、これにより表示パネル１２からは表示光（車速表示光）Ｌが発せられる。

制御手段６４は、表示パネル１２から表示光Ｌが発せられた後、記憶手段６３に記憶された前記第１の設定位置データを読み出し、この読み出された第１の設定位置データに基づいて凹面鏡５ａを後述する第１の設定位置に回動動作させるように、第１のステッピングモータ５ｃを駆動・制御する第１の駆動信号を出力し、この第１の駆動信号を受信した第１のモータ駆動回路６７が第１のステッピングモータ５ｃを駆動させる信号を出力し、これにより第１のステッピングモータ５ｃが駆動する。

すると、第１のステッピングモータ５ｃの駆動によって、第１のステッピングモータ５ｃの回転軸が回転駆動し、かかる回転駆動力は、前記回転軸に取り付けられた歯車５ｇ、歯車５ｇと噛合う保持部材５ｂの歯車部５ｅを通じて保持部材５ｂに伝達してなり、保持部材５ｂが回動軸線Ｒ１を中心として回動動作する。これにより凹面鏡５ａの角度位置が前記第１の設定位置となるように調整される。かかる第１の設定位置とは、本実施形態の場合、図２中、保持部材５ｂ底面と仮想水平線Ｆとのなす傾斜角度θが基準角度である４５度から４０度に調整された位置としている。

制御手段６４は、凹面鏡５ａの角度位置が前記第１の設定位置に調整された後、記憶手段６３に記憶された前記第２の設定位置データに基づいて可動支持体２０（表示パネル１２）を後述する第２の設定位置に回動動作させるように、第２のステッピングモータ４１ａを駆動・制御する第２の駆動信号を出力し、この第２の駆動信号を受信した第２のモータ駆動回路６８が第２のステッピングモータ４１ａを駆動させる信号を出力し、これにより第２のステッピングモータ４１ａが駆動する。

すると、第２のステッピングモータ４１ａの駆動によって、前述したように可動支持体２０（表示器１０）を他の回動軸線Ｒ２を中心として前記時計方向または前記反時計方向に回動動作させ、これに伴い例えば図１３に示すように表示パネル１２が、前記第１の設定位置に応じて定められた前記第２の設定位置となるように回動してなる。かかる第２の設定位置とは、本実施形態の場合、表示パネル１２の基準位置（図１３中、点線部分）から表示パネル１２をその中心位置（他の回動軸線Ｒ２）を基準として時計方向に５度回動させた位置としている。

つまり、凹面鏡５ａの角度位置（傾斜角度θ）が４５度から４０度に角度調整され、凹面鏡５ａを前記操作データに応じて前記第１の設定位置に位置させたとき、表示像（虚像）は、フロントガラス６の上方に若干移動する。この際、フロントガラス６が所定の曲率を有していることに起因して、乗員Ｐが、傾いた状態の表示像を視認した場合であっても、この傾いた状態の表示像を正立像に戻すべく、表示パネル１２を前記第１の設定位置に基づいて定められた前記第２の設定位置に回動動作させる構成となっている（換言すれば、前記第１の設定位置である凹面鏡５ａの角度位置に連動して前記第２の設定位置である表示パネル１２の配設位置が定められている）ことから、乗員Ｐは、フロントガラス６の位置に関係なく正立像を視認することが可能となる。

なお、上述した説明では、凹面鏡５ａの傾斜角度θが４５度から４０度に調整された例であったが、例えば傾斜角度θが４５度から５０度に調整された場合は、表示像（虚像）が、フロントガラス６の下方に若干移動するが、この際、表示パネル１２を所定角度だけ回動動作させ、傾いた状態の表示像ではなく正立像を視認させる構成としてもよい。

以上のように本実施形態では、表示パネル１２が発した表示光Ｌを反射させる凹面鏡５ａと、凹面鏡５ａを回動軸線Ｒ１を中心として回動動作させる第１の駆動手段Ｋとを備え、凹面鏡５ａによって反射された表示光Ｌをフロントガラス６に投影して虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置において、表示パネル１２を他の回動軸線Ｒ２を中心として回動動作させる第２の駆動手段４０と、凹面鏡５ａを前記第１の設定位置に回動動作させるための前記入力信号が入力されると、前記入力信号に基づいて凹面鏡５ａを前記第１の設定位置に回動動作させるように第１の駆動手段Ｋ（第１のステッピングモータ５ｃ）に前記第１の駆動信号を出力し、且つ、前記入力信号に基づいて表示パネル１２を前記第１の設定位置に応じて定められた前記第２の設定位置に回動動作させるように第２の駆動手段４０（第２のステッピングモータ４１ａ）に前記第２の駆動信号を出力する制御手段６４と、を備えてなることにより、フロントガラスの上下方向に表示像である虚像を移動させた場合であっても、表示パネル１２を回動動作させることで、フロントガラスの位置に関係なく傾きのない正立像を得ることが可能となる。

また本実施形態では、前記入力信号に基づいて凹面鏡５ａを前記第１の設定位置に位置調整した後に、表示パネル１２を前記第２の設定位置に位置調整してなる例について説明したが、これとは逆に前記入力信号に基づいて表示パネル１２を前記第２の設定位置に位置調整した後に、凹面鏡５ａを前記第１の設定位置に位置調整してなる構成としてもよい。

また本実施形態では、前記入力信号として操作手段６２から入力される操作データを採用した例について説明したが、例えば前記入力信号としてＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信によって入力されるＣＡＮ通信データを採用してもよい。

また本実施形態では、可動支持体２０を表示パネル１２の表示エリアＤＡ内の前記中心位置を通り、且つ可動支持体２０の前面部２６から垂直に延びる他の回動軸線Ｒ２を中心として回動させたが、他の回動軸線Ｒ２の設定位置はこれに限らず、あらゆる位置（任意）に設定できる。例えば表示パネル１２において、前記中心位置とは異なる所定位置を通り、且つ可動支持体２０の前面部２６から垂直に延びる軸線を他の回動軸線Ｒ２として可動支持体２０を回動させてもよい。

なお本実施形態では、表示ユニット２から発せられる表示光Ｌが、フロントガラス６に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス６に表示光Ｌを良好に乗員Ｐ方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス６とは別の専用の反射体に表示光Ｌを投射する構成としてもよい。

本発明の実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の全体構成を示す概略図。 同実施形態による第２反射器を拡大して示す拡大断面図。 同実施形態による表示ユニットの斜視図。 図３のＡ−Ａ断面図。 図３のＢ−Ｂ断面図。 図４における規制部材を拡大して示す拡大断面図。 同実施形態による表示ユニットを図１における矢印Ｙ方向からみたときの要部背面図。 図７において表示器及び可動支持体を取り除いたときの固定支持体の要部背面図。 図７において固定支持体を取り除いたときの可動支持体の背面図。 同実施形態による第２の駆動手段の各部を示す斜視図。 同実施形態による第２の駆動手段における駆動部材と移動部材と動力伝達部材との位置関係を示す断面図。 同実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示すブロック図。 同実施形態による位置調整後の表示パネルの正面図。

符号の説明

２ 表示ユニット
４ 第１反射器
５ 第２反射器
５ａ 凹面鏡（反射部材）
５ｂ 保持部材
５ｃ 第１のステッピングモータ
５ｅ 歯車部
５ｇ 歯車
６ フロントガラス（投影部材）
１０ 表示器
１２ 表示パネル（表示素子）
２０ 可動支持体
４０ 第２の駆動手段
４１ 駆動部材
４１ａ 第２のステッピングモータ
６２ 操作手段（入力手段）
６３ 記憶手段
６４ 制御手段
Ｋ 第１の駆動手段
Ｌ 表示光（表示像）
Ｒ１ 回動軸線
Ｒ２ 他の回動軸線

Claims (1)

1. 表示素子が発した表示光を反射させる反射部材と、前記反射部材を所定の回動軸線を中心として回動動作させる第１の駆動手段とを備え、
   前記反射部材によって反射された前記表示光を投影部材に投影して虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記表示素子を前記回動軸線とは異なる他の回動軸線を中心として回動動作させる第２の駆動手段と、
   前記反射部材を第１の設定位置に回動動作させるための入力信号が入力されると、前記入力信号に基づいて前記反射部材を前記第１の設定位置に回動動作させるように前記第１の駆動手段に第１の駆動信号を出力し、且つ、前記表示素子を前記第１の設定位置に応じて定められた第２の設定位置に回動動作させるように前記第２の駆動手段に第２の駆動信号を出力する制御手段と、を備えてなることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

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