JP6265701B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、コンバイナを備えるヘッドアップディスプレイ装置に関する。
近年、ユーザの視界と重なって各種の情報を表示可能なヘッドアップディスプレイ装置(HUD)が実用化されている。コンバイナを備えるヘッドアップディスプレイ装置においては、表示デバイスが表示した画像がコンバイナにおいて拡大されて反射され、コンバイナの前方において画像が虚像として表れる。
このようなヘッドアップディスプレイ装置を自動車などの車両に搭載した場合には、ドライバは運転中において車両の前方を見ながら視線を大きく移動させずに、虚像として表れた画像を確認して様々な情報を得ることができる。
このようなヘッドアップディスプレイ装置のコンバイナを常に露出しておくと、直射日光の照射や空気中の塵などに起因してコンバイナの劣化が進行する可能性がある。このため、非使用時にはハウジングの内部にコンバイナを収納し、使用時にのみハウジングの外部にコンバイナを露出させるヘッドアップディスプレイ装置も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2013−159297号公報
近年、ヘッドアップディスプレイ装置で表示する画像の解像感の向上が求められている。一般に、ヘッドアップディスプレイ装置の表示デバイスとしては、蛍光表示管(VFD)や液晶ディスプレイ(LCD)など、複数の画像素子の光の組み合わせで画像を表現する表示デバイスが採用される。しかしながら、このような表示デバイスをヘッドアップディスプレイ装置に採用した場合には、画像素子の光それぞれがコンバイナで拡大されるため、画像の解像感を向上することは難しい。
これに対応するため、投影光を照射することでスクリーンに画像を表示させるプロジェクタを採用することが考えられる。このようなプロジェクタは、比較的小さなサイズのスクリーンに比較的解像度の高い画像を表示させることができるため、画像の解像感を向上できる。ただし、プロジェクタは、投影光を照射するレンズからスクリーンまでの投影光の光路となるスペースを必要とする。このため、プロジェクタを採用した場合には、ヘッドアップディスプレイ装置が大型化する可能性がある。
上述したコンバイナを収納可能なヘッドアップディスプレイ装置においては、コンバイナを収納及び移動するスペースに加えて、このような投影光の光路となるスペースをハウジング内に確保する必要がある。このため、ヘッドアップディスプレイ装置がさらに大型化する可能性がある。
一方で、配置の自由度を確保するためには、ヘッドアップディスプレイ装置はできるだけ小型であることが望まれる。このため、プロジェクタを採用した場合においても、ヘッドアップディスプレイ装置を小型化できる技術が要望されていた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドアップディスプレイ装置を小型化する技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、ヘッドアップディスプレイ装置であって、投影光を照射してスクリーンに画像を表示させるプロジェクタと、使用位置に配置された場合に前記スクリーンに表示された前記画像の表示光を反射するコンバイナと、前記使用位置とハウジング内部の収納スペース内の収納位置との間で前記コンバイナを移動させる第1移動機構と、前記コンバイナが前記使用位置に配置された場合に、前記プロジェクタを前記収納スペース内の投影位置に移動させるとともに、前記コンバイナが前記収納位置に配置された場合に、前記表示光の光路の一部となるハウジング内部の光路スペース内であって、前記収納位置とは異なる位置に前記プロジェクタを移動させる第2移動機構と、を備えている。
また、請求項の発明は、請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記コンバイナが前記収納位置に配置された場合に前記光路スペースを塞ぎ、前記コンバイナが前記使用位置に配置された場合に前記光路スペースを開放するフタ体、をさらに備え、前記プロジェクタは、前記フタ体に固定され、前記フタ体と一体的に移動する。
また、請求項の発明は、請求項1または2のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記第1移動機構は、前記コンバイナを特定方向に移動しながら、前記コンバイナの前記特定方向に対する角度を変更する。
また、請求項の発明は、請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記第1移動機構は、前記特定方向に沿った第1ガイド溝に一部が嵌合したスライド部材と、前記コンバイナを保持し、前記スライド部に対して回転可能に接続され、前記特定方向に対して傾斜した第2ガイド溝に一部が嵌合したホルダ部材と、前記スライド部材を前記第2ガイド溝の側に付勢し、前記ホルダ部材を前記第1ガイド溝の側に付勢する付勢部材と、を備えている。
また、請求項の発明は、請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記コンバイナが前記使用位置に配置された場合に、前記付勢部材に当接して前記付勢部材の付勢力を増大する当接部材、をさらに備えている。
また、請求項の発明は、請求項1ないしのいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記第2移動機構は、前記第1移動機構が前記コンバイナを移動させる動作に連動して前記プロジェクタを移動させる。
また、請求項の発明は、請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記第2移動機構は、前記第1移動機構が前記使用位置に配置された前記コンバイナの角度を変更する場合に、前記プロジェクタを前記投影位置に維持する。
また、請求項8の発明は、請求項1ないし7のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記ハウジングには、前記コンバイナの移動経路となる開口部が形成され、前記ハウジングの前記開口部を開閉するシャッタと、前記開口部を閉じた状態の前記シャッタを、前記ハウジングの内側となる第1方向へ移動させた後に、前記ハウジングの内部で前記第1方向とは異なる第2方向に移動させる第3移動機構と、をさらに備えている。
請求項1ないし9の発明によれば、ヘッドアップディスプレイ装置の使用状態で無駄となる収納スペースにプロジェクタを移動させるため、ヘッドアップディスプレイ装置内の空間を有効に利用できる。その結果、ヘッドアップディスプレイ装置を小型化できる。
また、特に請求項2の発明によれば、ヘッドアップディスプレイ装置の非使用状態で無駄となる光路スペースにプロジェクタを移動させるため、ヘッドアップディスプレイ装置内の空間をさらに有効に利用できる。その結果、ヘッドアップディスプレイ装置を小型化できる。
また、特に請求項3の発明によれば、プロジェクタがフタ体に固定されるため、移動機構を少なくすることができる。
また、特に請求項4の発明によれば、コンバイナの先端部の移動軌跡を小さくすることができ、コンバイナと他の物体との接触を避けるためにヘッドアップディスプレイ装置の周辺の必要なスペースを少なくする事ができる。
また、特に請求項5の発明によれば、付勢部材がスライド部材とホルダ部材とを付勢するため、コンバイナの移動中におけるガタつきを防止できる。
また、特に請求項6の発明によれば、コンバイナが使用位置に配置された場合に付勢部材の付勢力を増大するため、使用位置においてコンバイナの姿勢を安定化することができる。
また、特に請求項7の発明によれば、第2移動機構が第1移動機構と連動するため、駆動源を少なくすることができる。
また、特に請求項8の発明によれば、プロジェクタを投影位置に維持しつつ、使用位置に配置されたコンバイナの角度を調整できる。
また、特に請求項9の発明によれば、シャッタが開口部を閉じた場合における、シャッタと開口部との間の隙間を少なくすることができ、ハウジングの内部への異物の侵入を防止できる。
図1は、ヘッドアップディスプレイ装置の概要を示す図である。 図2は、ヘッドアップディスプレイ装置の外観を示す斜視図である。 図3は、ヘッドアップディスプレイ装置の外観を示す斜視図である。 図4は、ヘッドアップディスプレイ装置の外観を示す斜視図である。 図5は、ヘッドアップディスプレイ装置の外観を示す斜視図である。 図6は、ヘッドアップディスプレイ装置の電気的な構成を示す図である。 図7は、ヘッドアップディスプレイ装置の主な物理的構成を示す図である。 図8は、ヘッドアップディスプレイ装置の主な物理的構成を示す図である。 図9は、ヘッドアップディスプレイ装置の主な物理的構成を示す図である。 図10は、ヘッドアップディスプレイ装置の主な物理的構成を示す図である。 図11は、ヘッドアップディスプレイ装置の比較例を示す図である。 図12は、ヘッドアップディスプレイ装置の比較例を示す図である。 図13は、シャーシ移動機構の構成を示す図である。 図14は、シャーシ移動機構の構成を示す図である。 図15は、シャーシ移動機構の構成を示す図である。 図16は、コンバイナ移動機構の主な構成を示す図である。 図17は、コンバイナ移動機構の構成を示す図である。 図18は、コンバイナ移動機構の構成を示す図である。 図19は、コンバイナ移動機構の構成を示す図である。 図20は、コンバイナ移動機構の構成を示す図である。 図21は、コンバイナの先端部の移動軌跡を示す図である。 図22は、コイルバネの近傍領域を拡大して示す図である。 図23は、コイルバネの近傍領域を拡大して示す図である。 図24は、フタ移動機構の構成を示す図である。 図25は、フタ移動機構の構成を示す図である。 図26は、フタ移動機構の構成を示す図である。 図27は、フタ移動機構の構成を示す図である。 図28は、ロックレバーの近傍領域を拡大して示す図である。 図29は、ロックレバーの近傍領域を拡大して示す図である。 図30は、ロックレバーの近傍領域を拡大して示す図である。 図31は、シャッタ移動機構の構成を示す図である。 図32は、シャッタ移動機構の構成を示す図である。 図33は、シャッタ移動機構の構成を示す図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
<1.ヘッドアップディスプレイ装置の概要>
図1は、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置1の概要を示す図である。ヘッドアップディスプレイ装置1は、自動車などの車両に搭載され、車両の車室内で利用される。図1は、車両の車室内の様子を車両の右側からみた図であり、図1の右側が車両の前方側に相当する。
ヘッドアップディスプレイ装置1は、各種の機構を内部に収容するハウジング7を備えている。図に示すように、ハウジング7は、車室内の前方のダッシュボード91の上部に埋め込んだ状態で固定される。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置1は、ダッシュボード91に取り付けられる。ヘッドアップディスプレイ装置1のユーザとなるドライバは、車両の座席92に着座した状態で、このように前方に配置されたヘッドアップディスプレイ装置1を利用する。
ヘッドアップディスプレイ装置1は、ドライバの視界と重なって各種の情報を表示することが可能である。ヘッドアップディスプレイ装置1は、表示光を反射するコンバイナ3を備えている。コンバイナ3は、例えば、光を反射可能で透明な凹面のハーフミラーなどである。車両のドライバが視認する対象となる画像は、このコンバイナ3の前方において虚像として表れる。
ドライバは、運転中において車両の前方を見ながら視線を大きく移動させずに、虚像として表れた画像を確認して様々な情報を得ることができる。ヘッドアップディスプレイ装置1は、例えば、車両の速度やルート案内など、ドライバに必要な情報を表示する。ヘッドアップディスプレイ装置1は、例えば、車両のACCスイッチのオンに連動して電源オンとなり、車両のACCスイッチのオフに連動して電源オフとなる。
図2から図5は、ヘッドアップディスプレイ装置1の外観を示す斜視図である。なお、以下の説明においては、図中に示す三次元直交座標系(XYZ)を用いて、適宜、方向や向きを示すこととする。この直交座標系は、ハウジング7に対して相対的に固定される。X軸方向は左右方向、Y軸方向は前後方向、Z軸方向は上下方向に相当する。+X側が車両の左側、−X側が車両の右側となり、+Y側が車両の前側、−Y側が車両の後側となる(図1も合わせて参照。)。また、+Z側が上側、−Z側が下側となる。
これらの図に示すように、ハウジング7の前側(+Y側)の上部には、左右方向(X軸方向)に延びる比較的小さな第1開口部71が設けられている。また、第1開口部71の後側(−Y側)となるハウジング7の上面には、比較的大きな第2開口部72が設けられている。ヘッドアップディスプレイ装置1は、第1開口部71を開閉するシャッタ6と、第2開口部72を開閉するフタ体5とを備えている。
ヘッドアップディスプレイ装置1の非使用時(電源オフ時)は、図2に示すように、コンバイナ3は外部に露出せず、ハウジング7の内部に収納されている。また、この非使用時においては、シャッタ6が第1開口部71を閉じるとともに、フタ体5が第2開口部72を閉じている。これにより、ハウジング7の内部への異物の侵入や直射日光の照射が防止され、コンバイナ3が保護される。以下、図2に示すヘッドアップディスプレイ装置1の非使用時の状態を「非使用状態」ST1という。
ヘッドアップディスプレイ装置1の電源がオンとなると、図3に示すように、シャッタ6がハウジング7の内部に移動して第1開口部71を開放し、ハウジング7の内部から第1開口部71を介して前側(+Y側)にコンバイナ3が送出される。そして最終的に、図4及び図5に示すように、コンバイナ3が、ハウジング7の外部に露出し、ハウジング7の前側(+Y側)の第1開口部71から立ち上がった状態で配置される。
また、このようなコンバイナ3の移動と並行して、フタ体5の後側(−Y側)がハウジング7の内側に移動して第2開口部72を開放する。これにより、図5に示すように、ハウジング7の内部の後側(−Y側)に配置されたスクリーン40が露出する。このスクリーン40には、後述するプロジェクタ4(図6参照。)から投影光が照射されて画像が表示される。ヘッドアップディスプレイ装置1の使用時には、スクリーン40に表示された画像が凹面鏡としてのコンバイナ3において拡大されつつ反射され、コンバイナ3の前方(+Y側)において虚像として表れる。以下、図4及び図5に示すヘッドアップディスプレイ装置1の使用時の状態を「使用状態」ST2という。
ヘッドアップディスプレイ装置1の電源がオフとなる場合は、図4及び図5の使用状態ST2から、図3の状態を経由して、図2の非使用状態ST1に戻ることになる。
<2.ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成>
次に、ヘッドアップディスプレイ装置1の電気的構成について説明する。図6は、ヘッドアップディスプレイ装置1の電気的な構成を示す図である。ヘッドアップディスプレイ装置1は、表示すべき画像を生成するナビゲーション装置などの外部の画像生成装置93から画像信号を受信し、この画像信号の画像を表示する機能を有している。
ヘッドアップディスプレイ装置1は、信号受信部11と、画像処理部12と、プロジェクタ4とを備えている。信号受信部11は、画像生成装置93から画像信号を受信する。画像処理部12は、信号受信部11が受信した画像信号に対して表示に必要な処理を行い、処理後の画像信号をプロジェクタ4に出力する。プロジェクタ4は、例えば、DLPあるいはLCOSなどの方式を用いて、画像信号の画像を示す投影光をレンズから照射し、スクリーン40(図5参照。)に画像を投影して画像を表示させる。
また、ヘッドアップディスプレイ装置1は、駆動機構2と、操作部13と、記憶部14と、制御部10とを備えている。駆動機構2は、上述したコンバイナ3、プロジェクタ4、フタ体5及びシャッタ6を含むヘッドアップディスプレイ装置1の各部を移動させる。駆動機構2の詳細については後述する。
操作部13は、ユーザの操作を受け付ける操作部材である。操作部13は、例えば、車両のステアリングホイールに設けられており、ドライバからの操作を受け付ける。ドライバは、操作部13を利用して所定の指示を行うことができる。
記憶部14は、例えばフラッシュメモリなど、各種のデータを記憶可能な不揮発性の記憶装置である。記憶部14には、ヘッドアップディスプレイ装置1の動作に必要な各種のデータが記憶される。
また、制御部10は、例えば、CPU、RAM及びROMなどを備えるマイクロコンピュータであり、ヘッドアップディスプレイ装置1の全体を統括的に制御する。制御部10の各種の機能は、記憶部14に予め記憶されたプログラムをCPUが実行することにより実現される。制御部10は、画像処理部12の処理を制御するとともに、駆動機構2の動作を制御する。例えば、制御部10は、操作部13を介したユーザの操作に応答して駆動機構2の動作を制御し、コンバイナ3の反射面の角度を調整する。
<3.ヘッドアップディスプレイ装置の物理的構成>
次に、ヘッドアップディスプレイ装置の物理的構成について説明する。図7から図10は、ヘッドアップディスプレイ装置1の右側(−X側)からみた、ヘッドアップディスプレイ装置1の主な物理的構成を示す図である。図7は非使用状態ST1を示し、図10は使用状態ST2を示している。また、図8及び図9は、非使用状態ST1及び使用状態ST2の一方から他方へ移行する途中の状態を示している。
これらの図に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置1は、ハウジング7の内部に、駆動機構2の一部として、前後方向(Y軸方向)に直線的に移動するスライドシャーシ31を備えている。スライドシャーシ31は、コンバイナ3の下部と接続され、コンバイナ3を移動させる。
非使用状態ST1においては、図7に示すように、コンバイナ3はハウジング7の内部の所定の位置(以下、「収納位置」という。)に収納されている。このように非使用状態ST1においては、ハウジング7の内部の下部のスペースは、コンバイナ3を収納する収納スペースSP1として利用される。
非使用状態ST1から使用状態ST2に移行する場合は、図8及び図9に示すように、スライドシャーシ31が、水平方向に沿って前側(+Y側)に移動する。このスライドシャーシ31の動きにより、コンバイナ8は、徐々に立ち上がるように水平方向に対する角度を変更しながら前側(+Y側)に移動する。コンバイナ3は、シャッタ6の移動により開放された第1開口部71を経由して、ハウジング7の外部に送出される。そして、図10に示すように、使用状態ST2においては、コンバイナ8は、第1開口部71から立ち上がり、ハウジング7の前側(+Y側)の所定の位置(以下、「使用位置」という。)に配置される。また、使用状態ST2から非使用状態ST1に移行する場合は、コンバイナ3はこれとは逆に動作して、使用位置から収納位置に移動する。
また、プロジェクタ4は、フタ体5の下面(ハウジング7の内側に向いた面)に固定されている。フタ体5は、ハウジング7に対して回転軸5aで回転可能に接続されており、回転軸5aを中心に回動する。したがって、プロジェクタ4は、フタ体5と一体的に回転軸5aを中心に移動する。
非使用状態ST1においては、図7に示すように、フタ体5が第2開口部72を閉じている。このため、このフタ体5の下面に固定されるプロジェクタ4は、非使用状態ST1において、ハウジング7の内部の上部のスペースにおける所定の位置に配置される。この際、プロジェクタ4は、収納位置に配置されたコンバイナ8の上部に配置される。
非使用状態ST1から使用状態ST2に移行した場合は、図10に示すように、フタ体5が回転軸5aを中心に回動し、フタ体5の後側(−Y側)が下側(−Z側)に移動する。これにより、フタ体5は第2開口部72を開放する。プロジェクタ4は、このフタ体5と一体的に移動し、ハウジング7の内部の下部のスペースにおける所定の位置(以下、「投影位置」という。)に移動する。
この投影位置に配置されたプロジェクタ4のレンズから投影光L1を照射すると、投影光L1は、ハウジング7の内部の後側(−Y側)に設けられた複数のミラー41,42で反射され、スクリーン40まで導かれる。したがって、投影位置に配置されたプロジェクタ4は、スクリーン40の後側(−Y側)の面に画像を投影し、スクリーン40に画像を表示させることが可能となる。
スクリーン40は、後側(−Y側)の面に投影された画像を前側(+Y側)の面から視認可能とする半透明の透過スクリーンとなっている。図10に示すように、スクリーン40の前側(+Y側)の面に表示された画像の表示光L2は、開放された第2開口部72を経由して、使用位置に配置されたコンバイナ3に到達する。そして、表示光L2はコンバイナ3で反射され、ユーザであるドライバの目まで導かれる。これにより、ドライバは、コンバイナ3の前方(+Y側)に虚像として表れた画像を視認することができる。
このように使用状態ST2においては、ハウジング7の内部の上部のスペースは、表示光L2の光路の一部となる光路スペースSP2として利用される。フタ体5は、非使用状態ST1においてこの光路スペースSP2を塞ぎ(図7参照。)、使用状態ST2においてこの光路スペースSP2を開放する(図10参照。)。
また、図10に示すように、使用状態ST2においては、コンバイナ8が使用位置に配置されることによって、ハウジング7の内部の下部の収納スペースSP1が空くことになる。使用状態ST2においては、このように空いて無駄となる収納スペースSP1内の投影位置にプロジェクタ4が移動される。したがって、ハウジング7の内部の空間を有効に利用できる。
一方で、図7に示すように、非使用状態ST1においては、コンバイナ8が収納スペースSP1内の収納位置に配置されるが、ハウジング7の内部の上部の光路スペースSP2は使用されずに空くことになる。非使用状態ST1においては、このように空いて無駄となる光路スペースSP2内の位置にプロジェクタ4が移動される。したがって、ハウジング7の内部の空間をさらに有効に利用できる。これらにより、ハウジング7を小型化できるため、ヘッドアップディスプレイ装置1を小型化できる。
図11及び図12は、比較例となるヘッドアップディスプレイ装置1a,1bの概略構成を示す図である。これらのヘッドアップディスプレイ装置1a,1bにおいては、プロジェクタ4が移動されずに固定的に配置される。
図11に示すように、スクリーン40に直接的に画像を投影するようにプロジェクタ4を配置した場合は、スクリーン40のレンズからスクリーン40までの投影光L1の光路となるスペースを前後方向(Y軸方向)に確保する必要がある。このため、本実施の形態のハウジング7と比較して、この比較例のハウジング7aは前後方向(Y軸方向)に大きなサイズが必要となる。
また、図12に示すように、スクリーン40に複数のミラー41,42を介して画像を投影するようにプロジェクタ4を配置した場合においても、プロジェクタ4が固定的に配置されるため、コンバイナ3を収納するための収納スペースにプロジェクタ4を配置できない。このため、本実施の形態のハウジング7と比較して、この比較例のハウジング7bは上下方向(Z軸方向)に大きなサイズが必要となる。
これに対して、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置1では、非使用状態ST1及び使用状態ST2においてそれぞれ無駄となるスペースにプロジェクタ4を移動させる。すなわち、非使用状態ST1では光路スペースSP2にプロジェクタ4を移動させ、使用状態ST2では収納スペースSP1にプロジェクタ4を移動させる。このため、ハウジング7の内部の空間を有効に利用でき、ヘッドアップディスプレイ装置1を小型化できる。
<4.駆動機構>
上述のように、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、プロジェクタ4、フタ体5及びシャッタ6が移動される。これらコンバイナ3、プロジェクタ4、フタ体5及びシャッタ6は全て、ハウジング7の内部に設けられた駆動機構2によって移動される。駆動機構2は、スライドシャーシ31を前後方向(Y軸方向)に移動し、この一つのスライドシャーシ31の動きによってコンバイナ3、プロジェクタ4、フタ体5及びシャッタ6の全てを移動させる。これにより、駆動機構2として必要な駆動源を少なくしている。以下、この駆動機構2について詳細に説明する。
<4−1.シャーシ移動機構>
まず、駆動機構2の一部として、スライドシャーシ31を移動させるシャーシ移動機構について説明する。図13から図15は、ヘッドアップディスプレイ装置1の下側(−Z側)からみたシャーシ移動機構20の構成を示す図である。図中の上側が後側(−Y側)、図中の下側が前側(+Y側)に相当する。図13は非使用状態ST1を示し、図15は使用状態ST2を示している。また、図14は、非使用状態ST1及び使用状態ST2の一方から他方へ移行する途中の状態を示している。これらの図では、説明の便宜上、一部の部材を透過して示し、シャーシ移動機構20に関連の少ない構成については図示を省略している。
図に示すように、駆動機構2は、ハウジング7に対して固定された基準部材となるメインシャーシ70を備えている。シャーシ移動機構20は、このメインシャーシ70に対して、スライドシャーシ31を前後方向(Y軸方向)に沿って直線的に移動させる。シャーシ移動機構20は、図13に示す非使用状態ST1においては、スライドシャーシ31をメインシャーシ70の後側(−Y側)に移動させる。一方、シャーシ移動機構20は、図15に示す使用状態ST2においては、スライドシャーシ31をメインシャーシ70の前側(+Y側)に移動させる。
シャーシ移動機構20は、メインシャーシ70に対して直線的に移動する左右スライドレバー21及び前後スライドレバー22を備えている。メインシャーシ70の底面は、シャーシ移動機構20の一部となる。
左右スライドレバー21は、3つのシャフト21bを備えている。3つのシャフト21bは、メインシャーシ70の底面に設けられた左右方向(X軸方向)に沿った3つのガイド溝70bに嵌合している。このため、左右スライドレバー21は、3つのガイド溝70bに沿って左右方向(X軸方向)にメインシャーシ70に対して移動可能となっている。
また、前後スライドレバー22も、3つのシャフト22a,22b,22cを備えている。3つのシャフト22a,22b,22cは、メインシャーシ70の底面に設けられた前後方向(Y軸方向)に沿った3つのガイド溝70aに嵌合している。このため、前後スライドレバー22は、3つのガイド溝70aに沿って前後方向(Y軸方向)にメインシャーシ70に対して移動可能となっている。
また、左右スライドレバー21は、ガイド溝21aを備えている。ガイド溝21aは、全体として左右方向(X軸方向)に対して傾斜している。このガイド溝21aに対して、前後スライドレバー22が備える連動シャフト22dが嵌合している。
また、シャーシ移動機構20は、互いに交差するように配置される棒状部材である2つのリンクレバー23,24を備えている。
第1リンクレバー23は、その一端に回転軸23bを備えている。第1リンクレバー23は、メインシャーシ70の底面に回転可能に回転軸23bで接続され、メインシャーシ70の底面中央の右側(−X側)近傍の位置を中心に回転する。また、第1リンクレバー23は、その他端に作用シャフト23aを備えている。この作用シャフト23aは、スライドシャーシ31の左側(+X側)に左右方向(X軸方向)に沿って設けられるガイド溝31dに嵌合している。
さらに、第1リンクレバー23は、第2リンクレバー24と交差する位置の近傍に、ガイド溝23cを備えている。このガイド溝23cは、第1リンクレバー23が延びる方向に沿っており、前後スライドレバー22のシャフト(以下、「中央シャフト」という。)22cが嵌合している。
また、第2リンクレバー24は、その一端に回転軸24bを備えている。第1リンクレバー24は、メインシャーシ70に固定されるプレート25に回転可能に回転軸24bで接続され、メインシャーシ70の底面中央の左側(+X側)近傍の位置を中心に回転する。また、第2リンクレバー24は、その他端に作用シャフト23aを備えている。この作用シャフト23aは、スライドシャーシ31の右側(−X側)に左右方向(X軸方向)に沿って設けられるガイド溝31dに嵌合している。
さらに、第2リンクレバー24は、第1リンクレバー23と交差する位置の近傍に、ガイド溝24cを備えている。このガイド溝24cは、第2リンクレバー24が延びる方向に沿っており、前後スライドレバー22の中央シャフト22cが嵌合している。
したがって、前後スライドレバー22の中央シャフト22cは、メインシャーシ70のガイド溝70a、第1リンクレバー23のガイド溝23c、及び、第2リンクレバー24のガイド溝24cの全てに嵌合している。
左右スライドレバー21が左右方向(X軸方向)に移動すると、ガイド溝21aに沿って前後スライドレバー22の連動シャフト22dが移動する。この連動シャフト22dの移動により、前後スライドレバー22が前後方向(Y軸方向)に移動する。
前後スライドレバー22が前後方向(Y軸方向)に移動すると、前後スライドレバー22の中央シャフト22cも前後方向(Y軸方向)に移動する。中央シャフト22cが前後方向(Y軸方向)に移動すると、中央シャフト22cが2つのガイド溝23c,24cの側面を押圧して、2つのリンクレバー23,24の双方がメインシャーシ70に対して回転する。
2つのリンクレバー23,24の双方が回転すると、これらの作用シャフト23a,24aそれぞれがスライドシャーシ31の2つのガイド溝31dに沿って移動する。この際、作用シャフト23a,24aそれぞれが2つのガイド溝31dの側面を押圧し、スライドシャーシ31が前後方向(Y軸方向)に移動する。
例えば、図13に示す非使用状態ST1から、左右スライドレバー21が右側(−X側)に移動すると、図14に示すように、前後スライドレバー22の連動シャフト22dがガイド溝21aに沿って前側(+Y側)に移動する。これにより、前後スライドレバー22も前側(+Y側)に移動する。この前後スライドレバー22の移動により、中央シャフト22cが2つのリンクレバー23,24の双方を前側(+Y側)に押圧し、第1リンクレバー23が回転軸23bを中心に図中左回りに回転し、第2リンクレバー24が回転軸24bを中心に図中右回りに回転する。この2つのリンクレバー23,24の回転により、作用シャフト23a,24aが、ガイド溝31dに沿って移動しつつスライドシャーシ31を前側(+Y側)に押圧する。これにより、スライドシャーシ31が前側(+Y側)に移動する。
図14に示す状態から左右スライドレバー21がさらに右側(−X側)に移動すると、前後スライドレバー22がさらに前側(+Y側)に移動する。この前後スライドレバー22の移動により、中央シャフト22cが2つのリンクレバー23,24の双方をさらに前側(+Y側)に押圧して、2つのリンクレバー23,24の双方がさらに回転する。この2つのリンクレバー23,24の回転により、2つの作用シャフト23a,24bがスライドシャーシ31をさらに前側(+Y側)に押圧する。これにより、図15に示すように、スライドシャーシ31がメインシャーシ70の前側(+Y側)に移動し、ヘッドアップディスプレイ装置1は使用状態ST2となる。
逆に、図15に示す使用状態ST2から左右スライドレバー21が左側(+X側)に移動すると、シャーシ移動機構20の各部が上述した動作とは逆の動作を行なう。その結果、スライドシャーシ31がメインシャーシ70の後側(−Y側)に移動し、ヘッドアップディスプレイ装置1は図13に示す非使用状態ST1となる。
また、図13から図15に示すように、左右スライドレバー21のガイド溝21aの左右方向(X軸方向)に対する傾斜の度合いは、左側(+X側)が右側(−X側)と比較して小さくなっている。スライドシャーシ31がメインシャーシ70の後側(−Y側)にある場合は連動シャフト22dはガイド溝21aの右側(−X側)を移動し、スライドシャーシ31がメインシャーシ70の前側(+Y側)にある場合は連動シャフト22dはガイド溝21aの左側(+X側)を移動する。したがって、スライドシャーシ31がメインシャーシ70の前側(+Y側)にある場合は、後側(−Y側)にある場合と比較して、スライドシャーシ31の移動速度は遅くなる。
また、シャーシ移動機構20は、駆動力を発生する駆動源となるモータ29と、モータ29の駆動力を伝達する複数のギア27とを備えている。これらモータ29及び複数のギア27は、メインシャーシ70の後側(−Y側)に配置される。複数のギア27の一つは、左右スライドレバー21に設けられるラックギア21cに係合している。したがって、モータ29の駆動力は、複数のギア27を介して左右スライドレバー21に伝達される。モータ29が回転すると、左右スライドレバー21は、3つのガイド溝70bに沿って左右方向(X軸方向)に移動する。このようなモータ29の回転は、制御部10(図6参照。)によって制御される。
また、シャーシ移動機構20は、前後スライドレバー22の位置を検出する位置センサ28を備えている。位置センサ28は、例えば、回転した角度を検出するロータリーエンコーダであり、メインシャーシ70の底面に配置される。位置センサ28は、前後スライドレバー22に設けられるラックギア21cに係合している。これにより、位置センサ28は、前後スライドレバー22の位置を検出することができる。
位置センサ28は、前後スライドレバー22の位置を示す検出結果を制御部10に出力する。前述のように、スライドシャーシ31は前後スライドレバー22と連動して移動し、コンバイナ3はスライドシャーシ31と連動して移動する。したがって、位置センサ28が検出した検出結果は、実質的にコンバイナ3の状態を示すことになる。制御部10は、位置センサ28の検出結果に基づいてモータ29を回転させることで、コンバイナ3の位置や角度を調整する。
<4−2.コンバイナ移動機構>
次に、駆動機構2の一部として、使用位置と収納位置との間でコンバイナ3を移動させるコンバイナ移動機構について説明する。前述のように、コンバイナ3は、水平方向に移動するスライド部材であるスライドシャーシ31に接続され、スライドシャーシ31と連動して移動する。
図16は、コンバイナ移動機構30の主たる構成を示す図である。図に示すように、コンバイナ移動機構30は、コンバイナ3を保持するホルダ部材となるコンバイナホルダ32を備えている。また、スライドシャーシ31は、コンバイナ移動機構30の一部となる。
コンバイナホルダ32は、コンバイナ3の下部に固定されてコンバイナ3を保持する。また、このコンバイナホルダ32の下部は、スライドシャーシ31に左右方向(X軸方向)に沿った回転軸3aで回転可能に接続される。したがって、コンバイナホルダ32に保持されたコンバイナ3も、回転軸3aを中心にスライドシャーシ31に対して回転可能とされている。
また、コンバイナホルダ32の左右の中央部には、コンバイナホルダ32とスライドシャーシ31とに接触して付勢する付勢部材となるコイルバネ33が設けられている。コイルバネ33は、スライドシャーシ31を固定した場合に、コンバイナホルダ32の上部を前側(+Y)に傾ける方向(図中の矢印A0の方向)に、コンバイナホルダ32とスライドシャーシ31とを付勢する。
また、スライドシャーシ31の左右方向の両端部には、左右方向(X軸方向)に沿った2つのスライドシャフト31aが設けられている。一方、コンバイナホルダ32の左右方向の両端部には、左右方向(X軸方向)に沿った1つのスライドシャフト32aが設けられている。
図17から図20は、ヘッドアップディスプレイ装置1の右側(−X側)からみた、コンバイナ移動機構30の構成を示す図である。図17は非使用状態ST1を示し、図20は使用状態ST2を示している。また、図18及び図19は、非使用状態ST1及び使用状態ST2の一方から他方へ移行する途中の状態を示している。
これらの図では、説明の便宜上、一部の部材を透過して示し、コンバイナ移動機構30に関連の少ない構成については図示を省略している。ハウジング7に関しては、第1開口部71の近傍の一部のみを図示している。図17から図20は、ヘッドアップディスプレイ装置1の右側(−X側)からみた構成を示しているが、左側(+X側)からみた構成はこれらの図に示す構成に対して左右反転したものとなる。
メインシャーシ70の左右方向の側面は、コンバイナ移動機構30の一部となる。図に示すように、スライドシャーシ31の端部の2つのスライドシャフト31aは双方ともに、メインシャーシ70の側面に設けられた第1ガイド溝70cに嵌合している。一方、コンバイナホルダ32の端部の1つのスライドシャフト31aは、メインシャーシ70の側面の第1ガイド溝70dの上側(+Z側)に設けられた第2ガイド溝70dに嵌合している。第1ガイド溝70cは、水平方向(前後方向)に沿って直線的に延びている。これに対して、第2ガイド溝70dは、前側(+Y側)ほど高くなるように水平方向に対して傾斜している。
スライドシャーシ31のスライドシャフト31aは、第1ガイド溝70cに沿って、その高さを維持したまま前後方向(Y軸方向)に移動する。これにより、スライドシャーシ31は、水平方向に直線的に移動する。一方、コンバイナホルダ32のコンバイナホルダ32のスライドシャフト32aは、傾斜した第2ガイド溝70dに沿って高さを変更しながら移動する。
前述のように、コンバイナ3を保持するコンバイナホルダ32はスライドシャーシ31に回転軸3aで回転可能に接続されている。したがって、コンバイナホルダ32のスライドシャフト32aと、スライドシャーシ31のスライドシャフト31aとの相対位置が変わると、コンバイナ3が回転軸3aで回転してコンバイナ3の水平方向に対する角度が変わる。
コンバイナホルダ32のスライドシャフト32aは、前側(+Y側)に移動するほど、その位置が高くなる。このため、コンバイナホルダ32のスライドシャフト32aは、前側(+Y側)に移動するほど、スライドシャーシ31のスライドシャフト31aから離れる。したがって、コンバイナ3は、前側(+Y側)に移動すると図中左回りに回転して立ち上がった姿勢となる。
このような構成により、コンバイナ移動機構30は、コンバイナ3の下部の回転軸3aを水平方向に移動しながら、コンバイナ3の水平方向に対する角度を変更できる。コンバイナ移動機構30は、コンバイナ3を前側(+Y側)に移動するほどコンバイナ3が立ち上がるように、コンバイナ3の水平方向に対する角度を変更する。
図17に示す非使用状態ST1においては、コンバイナ3は、全体として倒れた姿勢で収納位置に配置される。図17に示す非使用状態ST1から、スライドシャーシ31が前側(+Y側)に移動すると、コンバイナホルダ32のスライドシャフト32aも前側(+Y側)に移動する。図18及び図19に示すように、コンバイナホルダ32のスライドシャフト32aは、第2ガイド溝70dに沿って徐々に高さを高くしながら前側(+Y側)に移動する。これにより、コンバイナ3は、徐々に先端部を上昇させるように図中左回りに回転し、水平方向に対する角度を変更しながら前側(+Y側)に移動する。
図19に示す状態から、スライドシャーシ31がさらに前側(+Y側)に移動すると、コンバイナホルダ32のスライドシャフト32aは、第2ガイド溝70dに沿ってさらに高さが高くなる。これにより、図20に示すように、コンバイナ3が第1開口部71から立ち上がった状態で使用位置に配置され、ヘッドアップディスプレイ装置1は使用状態ST2となる。
逆に、図20に示す使用状態ST2からスライドシャーシ31が後側(−Y側)に移動すると、コンバイナ移動機構30の各部が上述した動作とは逆の動作を行なう。その結果、コンバイナ3は収納位置に移動し、ヘッドアップディスプレイ装置1は図13に示す非使用状態ST1となる。
このようにコンバイナ移動機構30が、コンバイナ3を水平方向に移動しながら、コンバイナ3の水平方向に対する角度を変更するため、コンバイナ3の先端部の移動軌跡を小さくすることができる。
図21は、収納位置から使用位置までコンバイナ3を移動させた場合におけるコンバイナ3の先端部の移動軌跡を示す図である。図中の破線が、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置1におけるコンバイナ3の先端部の移動軌跡T1を示している。
一方、図中の一点鎖線は、コンバイナ3を倒れた姿勢のまま前側(+Y側)に完全に移動した後に、コンバイナ3を立ち上げるように回転させた場合のコンバイナ3の先端部の移動軌跡T0を比較例として示している。この移動軌跡T0が示すように、この比較例においては、ヘッドアップディスプレイ装置1の前側(+Y側)にコンバイナ3が大きく移動する。このため、ヘッドアップディスプレイ装置1の前方に車両のフロントガラスなどが存在する場合には、コンバイナ3とフロントガラスとが接触する可能性がある。また、ハウジング7に形成する第1開口部71のサイズも大きくする必要がある。
これに対して、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置1では、コンバイナ移動機構30が、コンバイナ3の水平方向の位置を移動しながらコンバイナ3の角度も並行して変更する。このため、移動軌跡T1が示すように、ヘッドアップディスプレイ装置1の前側(+Y側)においてコンバイナ3の先端部が移動する範囲を小さくすることができる。このため、コンバイナ3と他の物体との接触を避けるために、ヘッドアップディスプレイ装置1の前方に必要となるスペースを少なくすることができる。その結果、ヘッドアップディスプレイ装置1の配置の自由度を向上できる。また、ハウジング7に形成する第1開口部71のサイズも小さくすることができる。
また、図20に示す使用状態ST2においては、コンバイナ移動機構30は、コンバイナ3の反射面の水平方向に対する角度を調整可能となっている。第2ガイド溝70dの水平方向に対する傾斜の度合いは、前側(+Y側)の端部の近傍部分(以下、「前端部分」という。)P1で急激に大きくなっている。この前端部分P1において第2ガイド溝70dは、上下方向(Z軸方向)におよそ沿うように延びている。
図20に示すように、使用状態ST2においては、コンバイナホルダ32のスライドシャフト32aが、この第2ガイド溝70dの前端部分P1に位置している。このため、使用状態ST2においてスライドシャーシ31を前後方向(Y軸方向)に移動させたとしても、コンバイナホルダ32のスライドシャフト32aは前後方向にはあまり変動しない。このため、使用状態ST2においてスライドシャーシ31を前後方向(Y軸方向)に微小に移動させた場合は、コンバイナ3の前後方向(Y軸方向)の位置を変えずに水平方向に対する角度を微小に変更できる。このような構成により、コンバイナ移動機構30は、制御部10(図6参照。)の制御により、使用状態ST2におけるコンバイナ3の反射面の角度を調整することができる。
また、前述のように、コンバイナホルダ32の左右の中央部には、コンバイナホルダ32とスライドシャーシ31とを付勢するコイルバネ33が設けられている(図16参照。)。このコイルバネ33は、スライドシャーシ31のスライドシャフト31aを第2ガイド溝70dの側(上側)に付勢し、コンバイナホルダ32のスライドシャフト32aを第1ガイド溝70cの側(下側)に付勢する。これにより、スライドシャフト31aとスライドシャフト32aとが、互いに近づく方向に付勢され、メインシャーシ70の一部(2つのガイド溝70c,70dの相互間)を挟み込む。したがって、コンバイナ3の姿勢が安定し、コンバイナ3の移動中におけるガタつきを防止できる。
また、使用状態ST2においては、このコイルバネ33の付勢力が増大され、コンバイナ3の姿勢がさらに安定化される。図22及び図23は、コイルバネ33の近傍領域(図20に示す領域Aに相当)を拡大して示す図である。図22は使用状態ST2へ移行する直前の状態を示し、図23は使用状態ST2を示している。
図22に示すように、使用状態ST2以外の状態においては、コイルバネ33の一端は、スライドシャーシ31の係合爪31cに係合されて、スライドシャーシ31を図中の矢印A1の向きに付勢する。また、コイルバネ33の他端は、コンバイナホルダ32の係合片32bに係合されて、コンバイナホルダ32を図中の矢印A2の向きに付勢する。この図22の状態からスライドシャーシ31が前側(+Y側)に移動すると、コイルバネ33は図23に示す状態となり、ヘッドアップディスプレイ装置1は使用状態ST2となる。
図23に示すように、使用状態ST2においては、メインシャーシ70に固定された当接部37が、前側(+Y側)からコイルバネ33の一端に当接する。これにより、コイルバネ33の一端は、スライドシャーシ31の係合爪31cから外れた状態となる。当接部37は、コイルバネ33の付勢力に逆らうようにコイルバネ33に当接するため、コイルバネ33の付勢力が増大する。したがって、使用位置に配置されたコンバイナ3の姿勢を安定化することができる。
なお、このように使用状態ST2に移行する際には、コイルバネ33の付勢力を増大させるために、スライドシャーシ31を比較的大きな力で移動させる必要がある。前述のように、スライドシャーシ31がメインシャーシ70の前側(+Y側)にある場合は、スライドシャーシ31の移動速度は遅くなることから、スライドシャーシ31を比較的大きな力で移動させることが可能である。
<4−3.フタ移動機構>
次に、駆動機構2の一部として、フタ体5を移動させるフタ移動機構について説明する。プロジェクタ4はフタ体5と一体的に移動するため、フタ移動機構は、プロジェクタ4を移動させる移動機構であるともいえる。
図24から図27は、ヘッドアップディスプレイ装置1の右側(−X側)からみた、フタ移動機構50の構成を示す図である。図24は非使用状態ST1を示し、図27は使用状態ST2を示している。また、図25及び図26は、非使用状態ST1及び使用状態ST2の一方から他方へ移行する途中の状態を示している。
これらの図では、説明の便宜上、一部の部材を透過して示し、フタ移動機構50に関連の少ない構成については図示を省略している。また、フタ体5に固定されるプロジェクタ4についても図示を省略している。ハウジング7に関しては、第1開口部71の近傍の一部のみを図示している。図24から図27は、ヘッドアップディスプレイ装置1の右側(−X側)からみた構成を示しているが、左側(+X側)からみた構成はこれらの図に示す構成に対して左右反転したものとなる。
フタ移動機構50は、メインシャーシ70の左右方向の側面の内側に、メインシャーシ70に対して直線的に移動するスライドレバー51を備えている。また、メインシャーシ70の左右方向の側面及びスライドシャーシ31は、フタ移動機構50の一部となる。
スライドレバー51は、3つのシャフト51bを備えている。3つのシャフト51bは、メインシャーシ70の側面に設けられた前後方向(Y軸方向)に沿った3つのガイド溝70eに嵌合している。このため、スライドレバー51は、3つのガイド溝70eに沿って前後方向(Y軸方向)にメインシャーシ70に対して移動可能となっている。スライドレバー51は、弾性部材であるバネ53によって後側(−Y側)に付勢される。バネ53は、一端がスライドレバー51の一部に接続され、他端がメインシャーシ70の後側(−Y側)に接続されている。
また、スライドレバー51は、ガイド溝51aを備えている。このガイド溝51aは、前側(+Y側)が高くなるように全体として前後方向(Y軸方向)に対して傾斜している。ただし、ガイド溝51aの両端近傍の部分は前後方向(Y軸方向)に沿って延びている。このガイド溝51aに対して、フタ体5の側面に設けられた連動シャフト5bが嵌合している。したがって、スライドレバー51が移動すると、ガイド溝51aに沿って連動シャフト5bも移動する。この連動シャフト5bの移動により、フタ体5(及び、フタ体5に固定されたプロジェクタ4)が回転軸5aを中心に回動する。
スライドレバー51は、スライドシャーシ31に押圧されることで前後方向(Y軸方向)に移動する。スライドシャーシ31は、スライドレバー51の前側(+Y側)の端部に設けられる突出片51c、あるいは、スライドレバー51の一部に設けられたロックレバー52を押圧する。
図28から図30は、突出片51c及びロックレバー52の近傍領域(図25に示す領域Bに相当)を拡大して示す図である。これら3つの図のうち、図28の状態が最も後側(−Y側)にスライドシャーシ31が位置しており、図30の状態が最も前側(+Y側)にスライドシャーシ31が位置している。
これらの図に示すように、ロックレバー52は、スライドレバー51の凹部51dに設けられている。凹部51dは、スライドレバー51の前側(+Y側)に形成され下側(−Z側)が開口している。ロックレバー52は、上下方向(Z軸方向)に沿ったガイド溝52aを備えており、このガイド溝52aに、スライドレバー51に設けられるシャフト51eが嵌合している。このため、ロックレバー52は、スライドレバー51に対して上下方向(Z軸方向)に移動可能となっている。
また、ロックレバー52は、凹部51dの内部に設けられた弾性部材であるバネ52bによって下側(−Z側)に付勢されている。ロックレバー52の下辺52cは、前側(+Y側)が低くなるよう水平方向に対して傾斜している。この下辺52cには、メインシャーシ70の側面に固定的に設けられた保持シャフト70fが接触する。
図28に示すように、スライドシャーシ31が比較的後側(−Y側)に位置し、スライドレバー51と接触しない状態においては、ロックレバー52は下辺52cの前側(+Y側)で保持シャフト70fと接触する。これにより、ロックレバー52は保持シャフト70fによって上側(+Z側)に押圧され、ロックレバー52の略全体がスライドレバー51の凹部51dに収容される。
図28に示す状態からスライドシャーシ31が前側(+Y側)に移動すると、図29に示すようにスライドシャーシ31の上部の押圧片31bが、スライドレバー51の突出片51cに接触する。そして、スライドシャーシ31がこの突出片51cを押圧することで、スライドレバー51が前側(+Y側)に移動する。スライドレバー51が前側(+Y側)に移動すると、スライドレバー51に設けられたロックレバー52も前側(+Y側)に移動する。これにより、ロックレバー52と保持シャフト70fとの相対位置が変わり、バネ52bの付勢力によりロックレバー52が徐々に下側(−Z側)に移動する。
そして、図29に示す状態からスライドシャーシ31がさらに前側(+Y側)に移動すると、図30に示すように、ロックレバー52が保持シャフト70fと接触しなくなる。これにより、ロックレバー52がさらに下側(−Z側)に移動して、ロックレバー52の下部が凹部51dから突出した状態となる。その結果、スライドシャーシ31の上部の押圧片31bは、スライドレバー51の突出片51cとロックレバー52とに挟まれた状態となる。
図30に示す状態において、スライドシャーシ31が前側(+Y側)に移動すると、スライドシャーシ31の押圧片31bがスライドレバー51の突出片51cを前側(+Y側)に押圧する。これにより、突出片51cとロックレバー52とがスライドシャーシ31の押圧片31bを挟み込んだ状態を維持したまま、スライドレバー51が前側(+Y側)に移動する。
逆に、図30に示す状態において、スライドシャーシ31が後側(−Y側)に移動すると、スライドシャーシ31の押圧片31bがロックレバー52の前端部を後側(−Y側)に押圧する。これにより、ロックレバー52が設けられたスライドレバー51が後側(−Y側)に移動する。
スライドシャーシ31がさらに後側(−Y側)に移動すると、図29に示すように、ロックレバー52の下辺52cが保持シャフト70fと接触し、ロックレバー52が徐々に上側(+Z側)に移動する。
そして、図29に示す状態からスライドシャーシ31がさらに後側(−Y側)に移動すると、図28に示すように、ロックレバー52は保持シャフト70fによって上側(+Z側)に押圧され、ロックレバー52の略全体がスライドレバー51の凹部51dに収容される。これにより、スライドシャーシ31の押圧片31bとロックレバー52との接触が解除され、スライドシャーシ31がロックレバー52を押圧しなくなる。また、スライドレバー51の突出片51cの基端部が保持シャフト70fと接触して、スライドレバー51のさらなる後側(−Y側)への移動が規制される。その結果、スライドシャーシ31が、スライドレバー51から離れ、後側(−Y側)に独立して移動することになる。
このようにスライドシャーシ31が突出片51cを押圧することでスライドレバー51は前側(+Y側)に移動し、スライドシャーシ31がロックレバー52を押圧することでスライドレバー51は後側(−Y側)に移動することになる。
図24に戻って説明する。図24に示す非使用状態ST1においては、スライドレバー51がスライドシャーシ31とは接触しておらず、その可動範囲の最も後側(−Y側)に配置される。この際、スライドレバー51は、保持シャフト70fによって移動が規制されつつバネ53によって後側(−Y側)に付勢されるため、スライドレバー51の位置は安定する。また、フタ体5は、第2開口部72を閉じるように、その可動範囲の最も上側(+Z側)に配置される。フタ体5の連動シャフト5bは、ガイド溝51aの前側(+Y側)の端部近傍に位置している。
図24に示す非使用状態ST1から、スライドシャーシ31が前側(+Y側)に移動した場合は、図25に示すように、スライドシャーシ31は一定距離移動した後にスライドレバー51の突出片51cと接触する。このようにスライドシャーシ31がスライドレバー51と接触するまではスライドレバー51は移動しないため、フタ体5は第2開口部72を閉じた状態を維持する。
スライドシャーシ31がスライドレバー51の突出片51cと接触した後は、スライドシャーシ31がスライドレバー51を前側(+Y側)に押圧し、スライドレバー51が前側(+Y側)に移動する。このスライドレバー51の移動により、図26に示すように、フタ体5の連動シャフト5bがガイド溝51aの傾斜部分に沿って下側(−Z側)に移動する。この連動シャフト5bの移動により、フタ体5が回転軸5aを中心に図中左回りに回動し、フタ体5の後側(−Y側)が下側(−Z側)に移動する。
図26に示す状態からスライドシャーシ31がさらに前側(+Y側)に移動すると、図27に示すように、スライドシャーシ31がスライドレバー51を前側(+Y側)に押圧し、スライドレバー51がさらに前側(+Y側)に移動する。これにより、フタ体5の連動シャフト5bが、ガイド溝51aに沿ってさらに移動し、ガイド溝51aの後側(−Y側)の端部近傍まで移動する。この連動シャフト5bの移動により、フタ体5がその可動範囲の最も下側(−Z側)に移動され、フタ体5が第2開口部72を開放する。その結果、フタ体5と一体的に移動するプロジェクタ4は投影位置に配置される(図10参照。)。
逆に、図27に示す使用状態ST2からスライドシャーシ31が後側(−Y側)に移動すると、スライドシャーシ31がロックレバー52を押圧して、スライドレバー51が後側(−Y側)に移動する。そして、フタ移動機構50の各部が上述した動作とは逆の動作を行なう。その結果、フタ体5が第2開口部72を閉じ、ヘッドアップディスプレイ装置1は図24に示す非使用状態ST1となる。
このようにフタ移動機構50は、スライドシャーシ31の動作に連動してフタ体5及びプロジェクタ4を移動させる。すなわち、フタ移動機構50は、コンバイナ移動機構30がコンバイナ3を移動させる動作に連動して、プロジェクタ4を移動させることになる。
前述のように、使用状態ST2において、コンバイナ移動機構30は、スライドシャーシ31を前後方向(Y軸方向)に微小に移動させて、使用位置に配置されたコンバイナ3の反射面の水平方向に対する角度を変更する。このようにコンバイナ3の角度の変更のためにコンバイナ移動機構30がスライドシャーシ31を移動する場合であっても、フタ移動機構50はプロジェクタ4を投影位置から移動させずに投影位置に維持する。
図27に示すように、使用状態ST2において、フタ体5の連動シャフト5bは、ガイド溝51aの後側(−Y側)の端部近傍に位置している。ガイド溝51aの後側(−Y側)の部分は、前後方向(Y軸方向)に沿って比較的長く延びている。このため、スライドシャーシ31の移動に合わせてスライドレバー51が前後方向(Y軸方向)に微小に移動したとしても、フタ体5の連動シャフト5bの位置は変動しない。したがって、フタ体5は移動せず、フタ移動機構50はプロジェクタ4を投影位置に維持することができる。その結果、コンバイナ3の角度を調整した場合であっても、プロジェクタ4はスクリーン40に正しく画像を投影することができる。
なお、上記説明では、スライドシャーシ31がロックレバー52を押圧することで、スライドレバー51を後側(−Y側)に移動させていた。これに対して、ロックレバー52を採用せず、バネ53の後側(−Y側)への付勢力を利用して、スライドレバー51を後側(−Y側)に移動させてもよい。
<4−4.シャッタ移動機構>
次に、駆動機構2の一部として、シャッタ6を移動させるシャッタ移動機構について説明する。
図31から図33は、ヘッドアップディスプレイ装置1の右側(−X側)からみた、シャッタ移動機構60の構成を示す図である。図31はシャッタ6が第1開口部71を閉じた状態(非使用状態ST1)を示し、図33はシャッタ6が第1開口部71を開放した状態を示している。また、図32は、図31の状態及び図33の状態の一方から他方へ移行する途中の状態を示している。
これらの図では、説明の便宜上、一部の部材を透過して示し、シャッタ移動機構60に関連の少ない構成については図示を省略している。ハウジング7に関しては、第1開口部71の近傍の一部のみを図示している。図31から図33は、ヘッドアップディスプレイ装置1の右側(−X側)からみた構成を示しているが、左側(+X側)からみた構成はこれらの図に示す構成に対して左右反転したものとなる。
シャッタ移動機構60は、スライドレバー62と、固定レバー63と、回転レバー61とを備えている。また、メインシャーシ70の左右方向の側面及びスライドシャーシ31は、シャッタ移動機構60の一部となる。
スライドレバー62は、メインシャーシ70の左右方向の側面の外側に配置される。スライドレバー62は、前後方向(Y軸方向)に沿った2つのガイド溝62cを備えている。この2つのガイド溝62cに対して、メインシャーシ70の側面に固定的に設けられる2つのシャフト70gがそれぞれ嵌合している。このため、スライドレバー62は、2つのガイド溝62cに沿って前後方向(Y軸方向)にメインシャーシ70に対して移動可能となっている。
スライドレバー62は、その前側(+Y側)に第1ガイド溝62a及び第2ガイド溝62bを備えている。第1ガイド溝62aは、前側(+Y側)ほど高くなるように前後方向(Y軸方向)に対して傾斜した上側部分と、上下方向(Z軸方向)に沿った下側部分とを含んでいる。第2ガイド溝62bは、前側(+Y側)ほど高くなるように前後方向(Y軸方向)に対して傾斜した前側部分と、前後方向(Y軸方向)に沿った後側部分とを含んでいる。
固定レバー63は、メインシャーシ70の前側(+Y側)に固定的に配置される。固定レバー63は、第3ガイド溝63a及び第4ガイド溝63bを備えている。第3ガイド溝63aは、上下方向(Z軸方向)に沿った上側部分と、前側(+Y側)ほど低くなるように前後方向(Y軸方向)に対して傾斜した下側部分とを含んでいる。第4ガイド溝63bは、上下方向に沿って延びている。
回転レバー61は、シャッタ6の裏面(ハウジング7の内側に向いた面)に対して固定される。回転レバー61は、第1シャフト61a、第2シャフト61a及び第3シャフト61cを備えている。
第1シャフト61aは、スライドレバー62の第1ガイド溝62a、及び、固定レバー63の第3ガイド溝63aの双方に嵌合している。また、第2シャフト61bは、スライドレバー62の第2ガイド溝62b、及び、固定レバー63の第4ガイド溝63bの双方に嵌合している。また、第3シャフト61cは、回転レバー61の下側(−Z側)の端部に配置される。
また、シャッタ移動機構60は、弾性部材であるバネ64を備えている。バネ64は、一端がスライドレバー62の一部に接続され、他端が回転レバー61の第3シャフト61cに接続されている。このバネ64により、スライドレバー62は前側(+Y側)に付勢され、回転レバー61の第3シャフト61cは後側(−Y側)に付勢される。
スライドレバー62は、後側(−Y側)の端部に設けられる突出片62dにおいて、スライドシャーシ31の後側(−Y側)のスライドシャフト31aと接触する。スライドレバー62は、このスライドシャフト31aによって前側(+Y側)への移動が規制される。スライドシャーシ31が前側(+Y側)に移動すると、スライドレバー62はバネ64の付勢力によって前側(+Y側)に移動する。また、スライドシャーシ31が後側(−Y側)に移動すると、スライドレバー62の突出片62dがスライドシャフト31aに押圧され、スライドレバー62は後側(−Y側)に移動する。
スライドレバー62が前後方向(Y軸方向)に移動すると、スライドレバー62のガイド溝62a,62bと、固定レバー63のガイド溝63a,63bとが重なる範囲が変更される。このため、この重なる範囲に応じて回転レバー61の第1シャフト61a及び第2シャフト61aが移動し、その結果、シャッタ6が移動する。
図31に示すように、非使用状態ST1においては、シャッタ6は第1開口部71を閉じ、シャッタ6の表面(外側に向いた面)の位置はハウジング7の表面の位置と略一致されている。また、回転レバー61の第1シャフト61aは第1ガイド溝62a及び第3ガイド溝63aの双方の上側(+Z側)の端部に配置され、回転レバー61の第2シャフト61bは第2ガイド溝62b及び第4ガイド溝63bの双方の上側(+Z側)の端部に配置される。スライドレバー62は、スライドシャーシ31のスライドシャフト31aによって前側(+Y側)への移動が規制されている。
図31に示す非使用状態ST1から、スライドシャーシ31が前側(+Y側)に移動すると、図32に示すように、スライドレバー62はバネ64の付勢力によって前側(+Y側)に移動する。このスライドレバー62の動きにより、回転レバー61の第1シャフト61aは第1ガイド溝62aの上側部分、及び、第3ガイド溝63aの上側部分に沿って下側(−Z側)に移動する。また、回転レバー61の第2シャフト61bは第2ガイド溝62bの前側部分、及び、第4ガイド溝63bに沿って下側(−Z側)に移動する。
これにより、回転レバー61の全体が下側(−Z側)に移動する。その結果、回転レバー61に固定されたシャッタ6は、ハウジング7の内側の方向である下方向(−Z方向)に移動し、ハウジング7の内部に侵入する。シャッタ6の表面の位置はハウジング7の表面の位置よりも低くなり、第1開口部71には凹部が形成される。
図32に示す状態からスライドシャーシ31がさらに前側(+Y側)に移動すると、図33に示すように、スライドレバー62はさらに前側(+Y側)に移動する。ただし、スライドレバー62の2つのガイド溝62cの後側(−Y側)の端部が、メインシャーシ70の2つのシャフト70gと接触すると、スライドレバー62の前側(+Y側)への移動が規制される。したがって以降は、スライドシャーシ31が、スライドレバー62から離れ、前側(+Y側)に独立して移動する。
また、このようなスライドレバー62の移動により、回転レバー61の第1シャフト61aは第1ガイド溝62aの下側部分、及び、第3ガイド溝63aの下側部分に沿って下側(−Z側)に移動する。一方で、回転レバー61の第2シャフト61bは、第2ガイド溝62bの前後方向(Y軸方向)に沿った後側部分を移動するため、その位置が維持される。また、回転レバー61の下端の第3シャフト61cは、バネ64によって後側(−Y側)への付勢力を受ける。これにより、回転レバー61の上部は、第2シャフト61bを中心に図中右回りに回転する。その結果、回転レバー61に固定されたシャッタ6も、ハウジング7の内部で図中右回りに回転して前方向(+Y方向)に移動し、第1開口部71を開放する。
逆に、図33に示す状態からスライドシャーシ31が後側(−Y側)に移動すると、スライドシャフト31aがスライドレバー62の突出片62dを押圧して、スライドレバー62が後側(−Y側)に移動する。そして、シャッタ移動機構60の各部が上述した動作とは逆の動作を行なう。これにより、シャッタ6がハウジング7の内部で後方向(−Y方向)に移動した後に、第1開口部71の直下から上方向(+Z方向)に移動し、第1開口部71を閉じる。その結果、ヘッドアップディスプレイ装置1は図31に示す非使用状態ST1となる。
このようにシャッタ移動機構60は、非使用状態ST1からシャッタ6を、ハウジング7の内側となる下方向(−Z方向)へ移動させた後に、ハウジング7の内部で下方向(−Z方向)とは異なる前方向(+Y方向)に移動させることで、第1開口部71を開放する。このようにシャッタ6を移動させるため、非使用状態ST1において、シャッタ6の表面の位置をハウジング7の表面の位置と略一致させることができる。このため、非使用状態ST1において、シャッタ6と第1開口部71との間の隙間を少なくすることができ、ハウジング7の内部への異物の侵入を有効に防止できる。これとともに、非使用状態ST1におけるヘッドアップディスプレイ装置1の美的外観を向上できる。
<5.変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。
上記実施の形態では、ヘッドアップディスプレイ装置1は、ダッシュボード91に埋め込まれていたが、他の手法で車両に取り付けられてもよい。ヘッドアップディスプレイ装置1は、例えば、ダッシュボード91の上部に載置してもよく、車室内の天井に取り付けてもよい。ヘッドアップディスプレイ装置1を車室内の天井に取り付ける場合は、ヘッドアップディスプレイ装置1の構成は上述した構成に対して上下反転したものとすればよい。
また、上記実施の形態では、スライドシャーシ31は水平方向に沿って移動するものとして説明したが、スライドシャーシ31が移動する特定方向は水平方向に対して傾いていてもよい。また、上述した前後方向(Y軸方向)や左右方向(X軸方向)が水平方向に対して傾いていてもよい。
また、上記実施の形態では、車両のACCスイッチに連動して、ヘッドアップディスプレイ装置1の電源のオン/オフが切り替えられていた。これに対して、ユーザの操作に応答して、ヘッドアップディスプレイ装置1の電源のオン/オフが切り替えられるようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、位置センサ28としてロータリーエンコーダを採用していたが、可変抵抗器やスイッチなどの他の方式のセンサを採用してもよい。
また、上記実施の形態では、駆動源として一つのモータ29のみが設けられ、このモータ29がスライドシャーシ31を移動させ、このスライドシャーシ31が、コンバイナ移動機構30、フタ移動機構50及びシャッタ移動機構60で兼用されていた。これに対して、コンバイナ移動機構30、フタ移動機構50及びシャッタ移動機構60のそれぞれに関して独立した駆動源を設けてもよい。
また、上記実施の形態では、ヘッドアップディスプレイ装置1は、自動車などの車両において用いられるとしていたが、航空機や船舶などの他の乗り物で用いられてもよく、家庭、店舗、オフィス、工場などの他の場所で使用されるものであってもよい。
3 コンバイナ
4 プロジェクタ
5 フタ体
6 シャッタ
7 ハウジング
20 シャーシ移動機構
30 コンバイナ移動機構
31 スライドシャーシ
32 コンバイナホルダ
40 スクリーン
50 フタ移動機構
60 シャッタ移動機構
70 メインシャーシ

Claims (8)

  1. ヘッドアップディスプレイ装置であって、
    投影光を照射してスクリーンに画像を表示させるプロジェクタと、
    使用位置に配置された場合に前記スクリーンに表示された前記画像の表示光を反射するコンバイナと、
    前記使用位置とハウジング内部の収納スペース内の収納位置との間で前記コンバイナを移動させる第1移動機構と、
    前記コンバイナが前記使用位置に配置された場合に、前記プロジェクタを前記収納スペース内の投影位置に移動させるとともに、前記コンバイナが前記収納位置に配置された場合に、前記表示光の光路の一部となるハウジング内部の光路スペース内であって、前記収納位置とは異なる位置に前記プロジェクタを移動させる第2移動機構と、
    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. 請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記コンバイナが前記収納位置に配置された場合に前記光路スペースを塞ぎ、前記コンバイナが前記使用位置に配置された場合に前記光路スペースを開放するフタ体、
    をさらに備え、
    前記プロジェクタは、前記フタ体に固定され、前記フタ体と一体的に移動することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 請求項1または2のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記第1移動機構は、前記コンバイナを特定方向に移動しながら、前記コンバイナの前記特定方向に対する角度を変更することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記第1移動機構は、
    前記特定方向に沿った第1ガイド溝に一部が嵌合したスライド部材と、
    前記コンバイナを保持し、前記スライド部に対して回転可能に接続され、前記特定方向に対して傾斜した第2ガイド溝に一部が嵌合したホルダ部材と、
    前記スライド部材を前記第2ガイド溝の側に付勢し、前記ホルダ部材を前記第1ガイド溝の側に付勢する付勢部材と、
    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。
  5. 請求項4に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記コンバイナが前記使用位置に配置された場合に、前記付勢部材に当接して前記付勢部材の付勢力を増大する当接部材、
    をさらに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。
  6. 請求項1ないし5のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記第2移動機構は、前記第1移動機構が前記コンバイナを移動させる動作に連動して前記プロジェクタを移動させることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  7. 請求項6に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記第2移動機構は、前記第1移動機構が前記使用位置に配置された前記コンバイナの角度を変更する場合に、前記プロジェクタを前記投影位置に維持することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  8. 請求項1ないし7のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記ハウジングには、前記コンバイナの移動経路となる開口部が形成され、
    前記ハウジングの前記開口部を開閉するシャッタと、
    前記開口部を閉じた状態の前記シャッタを、前記ハウジングの内側となる第1方向へ移動させた後に、前記ハウジングの内部で前記第1方向とは異なる第2方向に移動させる第3移動機構と、
    をさらに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。
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