JP5916093B2 - Head-up display device - Google Patents

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Description

本発明は、自動車のインストルメントパネル等に取り付けられて、車両情報やナビゲーション情報など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。   The present invention relates to a head-up display device that is attached to an instrument panel or the like of an automobile and displays vehicle information, navigation information, and the like.

コンバイナを回転変位させて角度調整する回転変位手段を備えたヘッドアップディスプレイ装置としては種々のものが提案されている。一従来例として、図５，６に示されたヘッドアップディスプレイ装置について説明する。図５は、従来のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成を示す断面図であり、図６は、図５に示されたコンバイナを回転変位させた状態を示す断面図である。   Various types of head-up display devices having rotational displacement means for adjusting the angle by rotationally displacing the combiner have been proposed. As a conventional example, the head-up display device shown in FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional head-up display device, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the combiner shown in FIG. 5 is rotationally displaced.

図５，６に示すヘッドアップディスプレイ装置２０１は、自動車のインストルメントパネルに取り付けられて、車両情報やナビゲーション情報などを表示するものであり、表示光を照射する照射装置２０２と、表示光を反射することにより虚像を表示するコンバイナ２０３と、コンバイナ２０３の下端側に設けられ、当該コンバイナ２０３を回転変位させて角度調整する回転変位手段２０４と、照射装置２０２や回転変位手段２０４を収容したハウジング２０９と、を備えている。   A head-up display device 201 shown in FIGS. 5 and 6 is attached to an instrument panel of an automobile and displays vehicle information, navigation information, and the like. The irradiation device 202 irradiates display light, and reflects the display light. A combiner 203 that displays a virtual image, a rotary displacement unit 204 that is provided on the lower end side of the combiner 203 and adjusts the angle by rotationally displacing the combiner 203, and a housing 209 that houses the irradiation device 202 and the rotational displacement unit 204. And.

上記照射装置２０２から照射された表示光は、ハウジング２０９の開口部２９１を通ってコンバイナ２０３に反射し、ドライバーの目に届く。また、図５，６中のＥは、ドライバーの目の位置を表しており、Ｌ11，Ｌ12は、照射装置２０２から照射された表示光の道筋を表している。 The display light emitted from the irradiation device 202 is reflected by the combiner 203 through the opening 291 of the housing 209 and reaches the eyes of the driver. Further, E in FIGS. 5 and 6 represents the position of the driver's eyes, and L 11 and L 12 represent the path of the display light emitted from the irradiation device 202.

上記コンバイナ２０３は、半透過性の反射部材であり、板状に形成されている。コンバイナ２０３は、開口部２９２を通されてハウジング２０９外に位置付けられている。   The combiner 203 is a semi-transmissive reflective member and is formed in a plate shape. The combiner 203 is positioned outside the housing 209 through the opening 292.

上記回転変位手段２０４は、モータ、ピニオン軸、複数のピニオン等で構成されており、図６に示すように、回転中心軸２０５を中心としてコンバイナ２０３を回転変位させる。すなわち、コンバイナ２０３は、その下端に配置された回転中心軸２０５を中心として回転変位する。   The rotational displacement means 204 is composed of a motor, a pinion shaft, a plurality of pinions, and the like, and rotationally displaces the combiner 203 around the rotation center shaft 205 as shown in FIG. That is, the combiner 203 is rotationally displaced about the rotation center axis 205 disposed at the lower end thereof.

このような回転変位手段２０４を備えたヘッドアップディスプレイ装置２０１においては、ドライバーの目の位置Ｅが低い場合は、図５に示すようにコンバイナ２０３をドライバー側に傾けるようにし、ドライバーの目の位置Ｅが高い場合は、図６に示すようにコンバイナ２０３をドライバーから離れた側に傾けるようにして、表示光がドライバーの視点に届くように角度調整を行う（特許文献１を参照。）。   In the head-up display device 201 provided with such rotational displacement means 204, when the driver's eye position E is low, the combiner 203 is inclined to the driver side as shown in FIG. When E is high, the combiner 203 is tilted away from the driver as shown in FIG. 6, and the angle is adjusted so that the display light reaches the driver's viewpoint (see Patent Document 1).

特開２００５−２０６０４７号公報JP 2005-206047 A

しかしながら、上述した従来のヘッドアップディスプレイ装置２０１においては、以下に示す問題があった。すなわち、ヘッドアップディスプレイ装置２０１においては、回転中心軸２０５がコンバイナ２０３の下端に配置されているので、ドライバーの最適な目の位置にコンバイナ２０３を回転させると、図６に示すように、表示光の反射位置が前後方向及び上下方向の双方において変化し（前後方向の変化量をＤで示し、上下方向の変化量をＨで示す。）、虚像に歪みが生じてしまうという問題があった。   However, the conventional head-up display device 201 described above has the following problems. That is, in the head-up display device 201, since the rotation center axis 205 is disposed at the lower end of the combiner 203, when the combiner 203 is rotated to the optimal eye position of the driver, as shown in FIG. There is a problem that the reflection position of the image changes in both the front-rear direction and the up-down direction (the change amount in the front-rear direction is indicated by D and the change amount in the up-down direction is indicated by H), and the virtual image is distorted.

なお、特開２００５−２９７６１９号公報には、反射ミラーの背面側かつ上下方向中央部に回転軸部材を配置する技術が開示されている。この技術を上記ヘッドアップディスプレイ装置２０１に適用しようとした場合、コンバイナ２０３の角度を変更することによる虚像の歪みは低減できるものの、前記回転軸部材がドライバーの前方視界を遮ることとなるので好ましくない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-297619 discloses a technique in which a rotating shaft member is arranged on the back side of the reflecting mirror and in the center in the vertical direction. When this technique is applied to the head-up display device 201, the distortion of the virtual image due to the change of the angle of the combiner 203 can be reduced, but this is not preferable because the rotating shaft member blocks the front view of the driver. .

したがって、本発明は、コンバイナの角度を変更しても表示される虚像に歪みが生じ難い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。   Therefore, an object of the present invention is to provide a head-up display device in which a displayed virtual image is hardly distorted even if the angle of the combiner is changed.

上記目的を達成するために請求項１に記載された発明は、表示光を照射する照射装置と、前記表示光を反射することにより虚像を表示するコンバイナと、前記コンバイナの下端側に設けられ、当該コンバイナを回転変位させて角度調整する回転変位手段と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置において、前記コンバイナの反射面上に当該コンバイナの回転中心軸が設定されており、前記コンバイナの下端の移動軌跡が前記回転中心軸を中心とした円弧となり、前記回転変位手段が、前記コンバイナの下方に配置され、前記回転中心軸を中心とした円弧に沿って複数の歯が設けられたラックと、前記コンバイナに回転自在に支持され、前記ラックと噛み合うピニオンと、前記ピニオンを回転させる駆動手段と、を備えていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置である。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is provided on an irradiation device that irradiates display light, a combiner that displays a virtual image by reflecting the display light, and a lower end side of the combiner. And a rotational displacement means for rotationally displacing the combiner to adjust the angle, wherein the rotation center axis of the combiner is set on the reflecting surface of the combiner, and the movement locus of the lower end of the combiner Ri but Do an arc around the central axis of rotation, said rotational displacement means being disposed below the combiner, and a rack having a plurality of teeth disposed along an arc around the rotation center axis, It is rotatably supported by the combiner, and a pinion meshing with said rack, to characterized in that and a driving means for rotating said pinion It is a head-up display device.

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記回転変位手段が、前記コンバイナに回転自在に支持され、前記ピニオンとの間に前記ラックを挟むローラをさらに備えていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the rotational displacement unit further includes a roller rotatably supported by the combiner and sandwiching the rack between the pinion and the pinion. It is characterized by being.

請求項１に記載された発明によれば、前記コンバイナの反射面上に当該コンバイナの回転中心軸が設定されており、前記コンバイナの下端の移動軌跡が前記回転中心軸を中心とした円弧となるので、コンバイナの角度を変更しても反射面上における表示光の反射位置がほとんど変化せず、表示される虚像の歪みを低減できる。よって、歪んだ虚像を誤認してしまうことや、歪んだ虚像を見ることによる疲労を防止でき、安全運転に寄与できる。また、歪みを補正した非球面コンバイナを必要とせず、コストダウンが図れる。加えて、回転変位手段がコンバイナの下端側に設けられているので、回転変位手段によってドライバーの前方視界を遮ることがなく、安全運転に寄与できる。 According to the invention described in claim 1, wherein which the central axis of rotation of the combiner is set on a reflective surface of the combiner, the arc movement locus of the lower end of the combiner around the rotation center shaft Therefore, even if the angle of the combiner is changed, the reflection position of the display light on the reflection surface hardly changes, and the distortion of the displayed virtual image can be reduced. Therefore, it is possible to prevent fatigue caused by misidentifying a distorted virtual image or viewing a distorted virtual image, and contribute to safe driving. In addition, an aspherical combiner in which distortion is corrected is not required, and the cost can be reduced. In addition, since the rotational displacement means is provided on the lower end side of the combiner, the forward displacement of the driver is not obstructed by the rotational displacement means, which can contribute to safe driving.

請求項２に記載された発明によれば、前記回転変位手段が、前記コンバイナに回転自在に支持され、前記ピニオンとの間に前記ラックを挟むローラをさらに備えているので、コンバイナが回転する際のラックとの摩擦力を小さくすることができる。 According to the second aspect of the present invention, the rotational displacement means further includes a roller that is rotatably supported by the combiner and sandwiches the rack with the pinion, so that the combiner rotates. The frictional force with the rack can be reduced.

本発明の一実施の形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置が自動車に搭載された状態を示す図である。It is a figure showing the state where the head up display device concerning one embodiment of the present invention was carried in the car. 図１に示されたヘッドアップディスプレイ装置の主要部品の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of main components of the head-up display device shown in FIG. 1. 図１に示されたヘッドアップディスプレイ装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the head-up display apparatus shown by FIG. 図３に示されたコンバイナを回転変位させた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which carried out the rotational displacement of the combiner shown by FIG. 従来のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the conventional head-up display apparatus. 図５に示されたコンバイナを回転変位させた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which carried out the rotational displacement of the combiner shown by FIG.

本発明の一実施の形態にかかる「ヘッドアップディスプレイ装置」を図１〜４を用いて説明する。   A “head-up display device” according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、自動車のインストルメントパネル１０に取り付けられて、車両情報やナビゲーション情報などを表示するものである。このヘッドアップディスプレイ装置１は、図２，３に示すように、表示光を照射する照射装置２と、表示光を反射することにより虚像（前記各種情報）を表示するコンバイナ３と、コンバイナ３の下端側に設けられ、当該コンバイナ３を回転変位させて角度調整する回転変位手段４と、照射装置２や回転変位手段４を収容したハウジング９と、を備えている。   As shown in FIG. 1, a head-up display device 1 is attached to an instrument panel 10 of an automobile and displays vehicle information, navigation information, and the like. As shown in FIGS. 2 and 3, the head-up display device 1 includes an irradiation device 2 that irradiates display light, a combiner 3 that displays a virtual image (the various information) by reflecting the display light, and a combiner 3. Provided on the lower end side is a rotational displacement means 4 that rotationally displaces the combiner 3 to adjust the angle, and a housing 9 that houses the irradiation device 2 and the rotational displacement means 4.

上記照射装置２から照射された表示光は、ハウジング９の開口部９１及びインストルメントパネル１０の開口部１０ａを通ってコンバイナ３に反射し、ドライバーの目に届く。また、図３，４中のＥは、ドライバーの目の位置を表しており、図１〜４中のＬ1，Ｌ2は、照射装置２から照射された表示光の道筋を表している。 The display light emitted from the irradiation device 2 is reflected by the combiner 3 through the opening 91 of the housing 9 and the opening 10a of the instrument panel 10 and reaches the eyes of the driver. Further, E in FIGS. 3 and 4 represents the position of the driver's eyes, and L 1 and L 2 in FIGS. 1 to 4 represent the path of the display light emitted from the irradiation device 2.

上記コンバイナ３は、ハウジング９外に位置付けられる板状の反射部３０と、反射部３０の下端に取り付けられたベース部３１と、で構成されている。   The combiner 3 includes a plate-like reflecting portion 30 positioned outside the housing 9 and a base portion 31 attached to the lower end of the reflecting portion 30.

上記反射部３０は、ハウジング９の開口部９２及びインストルメントパネル１０の開口部１０ａを通って、フロントガラスとドライバーとの間の位置に立設している。また、反射部３０は、半透過性を有しており、ドライバーが当該反射部３０を通して車両前方を目視することができるように形成されている。   The reflection part 30 is erected at a position between the windshield and the driver through the opening 92 of the housing 9 and the opening 10a of the instrument panel 10. Moreover, the reflecting part 30 has translucency, and is formed so that the driver can see the front of the vehicle through the reflecting part 30.

また、本発明のヘッドアップディスプレイ装置１は、ドライバーの前方視界を遮らないように、反射部３０の左右両側、上側、裏側（フロントガラス側）に反射部３０の保持部材や回転軸部材等を配置していない。すなわち、本発明では、ドライバーの前方視界を遮らないように、回転変位手段４をコンバイナ３の下端側に設けている。   In addition, the head-up display device 1 of the present invention includes a holding member, a rotating shaft member, and the like of the reflection unit 30 on the left and right sides, the upper side, and the back side (the windshield side) of the reflection unit 30 so as not to block the driver's front view. Not placed. That is, in the present invention, the rotational displacement means 4 is provided on the lower end side of the combiner 3 so as not to block the driver's front view.

また、本発明のヘッドアップディスプレイ装置１は、コンバイナ３の回転中心軸Ｐが反射部３０の反射面（ドライバー側の面）３０ａ上に設定されており、コンバイナ３の下端の移動軌跡Ｎが回転中心軸Ｐを中心とした半径Ｒの円の円弧とされている。このような構成のヘッドアップディスプレイ装置１は、図４に示すようにコンバイナ３の角度を変更しても反射面３０ａ上における表示光の反射位置がほとんど変化せず、表示される虚像の歪みを低減できる。よって、ドライバーが歪んだ虚像を誤認してしまうことや、歪んだ虚像を見ることにより疲労することを防止でき、安全運転に寄与できる。また、歪みを補正した非球面コンバイナを必要とせず、コストダウンが図れる。また、前記「回転中心軸Ｐ」とは、コンバイナ３が回転する際に中心となる直線である。   In the head-up display device 1 of the present invention, the rotation center axis P of the combiner 3 is set on the reflection surface (driver-side surface) 30a of the reflection unit 30, and the movement locus N of the lower end of the combiner 3 is rotated. The arc is a circle with a radius R centered on the central axis P. As shown in FIG. 4, the head-up display device 1 having such a configuration hardly changes the reflection position of the display light on the reflection surface 30a even if the angle of the combiner 3 is changed, and the distortion of the displayed virtual image is reduced. Can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the driver from misidentifying the distorted virtual image and to get tired by seeing the distorted virtual image, and contribute to safe driving. In addition, an aspherical combiner in which distortion is corrected is not required, and the cost can be reduced. The “rotation center axis P” is a straight line that becomes the center when the combiner 3 rotates.

上記回転変位手段４は、コンバイナ３の下方に配置され、回転中心軸Ｐを中心とした円弧に沿って複数の歯５１が設けられたラック５と、ベース部３１に回転自在に支持され、ラック５と噛み合うピニオン６と、ピニオン６を回転させる駆動手段７と、ベース部３１に回転自在に支持され、ピニオン６との間にラック５を挟むとともにラック５の表面を転がるローラ８と、を備えている。また、前記駆動手段７は、モータ７０と、モータ７０の出力軸とピニオン６との間に架け渡されたピニオン軸７１と、で構成されている。   The rotational displacement means 4 is disposed below the combiner 3, and is rotatably supported by a rack 5 provided with a plurality of teeth 51 along an arc centered on the rotation center axis P, and a base portion 31. 5, a drive unit 7 that rotates the pinion 6, and a roller 8 that is rotatably supported by the base portion 31, sandwiches the rack 5 between the pinion 6 and rolls the surface of the rack 5. ing. The driving means 7 is composed of a motor 70 and a pinion shaft 71 spanned between the output shaft of the motor 70 and the pinion 6.

また、回転変位手段４は、図２に示すように、ラック５がコンバイナ３の左右両端位置に一対設けられ、各ラック５に対して１つずつピニオン６が設けられ、各ラック５に対して２つずつローラ８が設けられ、モータ７０が共通で１つ設けられ、この１つのモータ７０によって一対のピニオン６が回転される構成となっている。また、一対のラック５はハウジング９に固定されており、モータ７０はベース部３１に固定されている。   In addition, as shown in FIG. 2, the rotational displacement means 4 includes a pair of racks 5 provided at the left and right end positions of the combiner 3, and one pinion 6 is provided for each rack 5. Two rollers 8 are provided, one motor 70 is provided in common, and the pair of pinions 6 are rotated by the one motor 70. The pair of racks 5 are fixed to the housing 9, and the motor 70 is fixed to the base portion 31.

また、本発明の回転変位手段４において、上記ローラ８は必須の構成ではないが、構成に含めることにより、コンバイナ３が回転する際のラック５との摩擦力を小さくすることができる。   Moreover, in the rotational displacement means 4 of this invention, although the said roller 8 is not an essential structure, the frictional force with the rack 5 at the time of the combiner 3 rotating can be made small by including in a structure.

このような回転変位手段４を備えたヘッドアップディスプレイ装置１においては、ドライバーの目の位置Ｅが低い場合は、図４中に点線で示すようにコンバイナ３をドライバー側に傾けるようにし（その際の表示光の道筋を点線Ｌ1で示す。）、ドライバーの目の位置Ｅが高い場合は、図４中に実線で示すようにコンバイナ３をドライバーから離れた側に傾けるようにして（その際の表示光の道筋を二点鎖線Ｌ2で示す。）、表示光がドライバーの視点に届くように角度調整を行う。また、図４に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１においては、コンバイナ３の角度を変更しても反射面３０ａ上における表示光の反射位置がほぼ同じ位置となるので、表示される虚像の歪みを低減できる。 In the head-up display device 1 provided with such rotational displacement means 4, when the eye position E of the driver is low, the combiner 3 is inclined to the driver side as shown by a dotted line in FIG. The display light path is indicated by a dotted line L 1. ) When the driver's eye position E is high, the combiner 3 is inclined to the side away from the driver as shown by the solid line in FIG. The path of the display light is indicated by a two-dot chain line L 2 ), and the angle is adjusted so that the display light reaches the driver's viewpoint. Further, as shown in FIG. 4, in the head-up display device 1, even if the angle of the combiner 3 is changed, the reflection position of the display light on the reflection surface 30a is almost the same position, so that the distortion of the displayed virtual image Can be reduced.

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   In addition, embodiment mentioned above only showed the typical form of this invention, and this invention is not limited to embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

１ ヘッドアップディスプレイ装置
２ 照射装置
３ コンバイナ
４ 回転変位手段
５ ラック
６ ピニオン
７ 駆動手段
８ ローラ
３０ａ 反射面
５１ 歯
Ｐ 回転中心軸
Ｎ 移動軌跡 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head up display apparatus 2 Irradiation apparatus 3 Combiner 4 Rotation displacement means 5 Rack 6 Pinion 7 Driving means 8 Roller 30a Reflecting surface 51 Tooth P Rotation center axis N Movement locus

Claims (2)

表示光を照射する照射装置と、前記表示光を反射することにより虚像を表示するコンバイナと、前記コンバイナの下端側に設けられ、当該コンバイナを回転変位させて角度調整する回転変位手段と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置において、
前記コンバイナの反射面上に当該コンバイナの回転中心軸が設定されており、前記コンバイナの下端の移動軌跡が前記回転中心軸を中心とした円弧となり、
前記回転変位手段が、
前記コンバイナの下方に配置され、前記回転中心軸を中心とした円弧に沿って複数の歯が設けられたラックと、
前記コンバイナに回転自在に支持され、前記ラックと噛み合うピニオンと、
前記ピニオンを回転させる駆動手段と、を備えている
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 An irradiation device that irradiates display light, a combiner that displays a virtual image by reflecting the display light, and a rotational displacement unit that is provided on a lower end side of the combiner and rotationally displaces the combiner to adjust an angle. In a head-up display device,
The axis of rotation of the combiner is set on a reflective surface of the combiner, Ri Do the arc movement locus of the lower end of the combiner around the rotation center axis,
The rotational displacement means is
A rack disposed below the combiner and provided with a plurality of teeth along an arc centered on the rotation center axis;
A pinion rotatably supported by the combiner and meshing with the rack;
Driving means for rotating the pinion.
A head-up display device. 前記回転変位手段が、前記コンバイナに回転自在に支持され、前記ピニオンとの間に前記ラックを挟むローラをさらに備えている
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。 The head-up display device according to claim 1 , wherein the rotational displacement unit further includes a roller rotatably supported by the combiner and sandwiching the rack with the pinion.
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