JP6556643B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンバイナを用いて運転者に車両情報やナビゲーション情報等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、コンバイナと発光ユニットをダッシュボードの内部に収納し、使用時にコンバイナをダッシュボードの上面から突出させた状態で、このコンバイナに対して発光ユニットから表示光を照射することにより、フロントガラスよりも運転者側に配置されたコンバイナに虚像を表示するようにしたヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と称する）が知られている。

このようなＨＵＤ装置の一例として、特許文献１に開示されているように、コンバイナと発光ユニットを収納するケーシングの上面にコンバイナの出し入れを可能とする開口部を設け、非使用時には、この開口部を２枚のカバーによって閉鎖しておき、使用時には、２枚のカバーを前方（フロントガラス側）と後方（運転手側）へ逆向きに回動してケーシングの内部に収納すると共に、それに伴って開放する開口部からコンバイナをケーシングの上方へ突出させ、この状態で発光ユニットの表示光を開口部を通してコンバイナに照射するように構成したものが提案されている。

このように構成されたＨＵＤ装置では、２枚のカバーを前方と後方へ逆向きに回動することで開口部が開放されるようになっているため、２枚のカバーをケーシングの内部に収納して開口部を開放させる動作と、コンバイナをケーシングの内部から開口部の上方へ突出させる動作とを同時に行うことができ、使用時にコンバイナをケーシングの内部から上方へ短時間で突出させることが可能となる。

特開２０１２−２５４７０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたＨＵＤ装置では、コンバイナの通過用開口部を閉鎖している一方のカバーを前方に没入動作させると共に、表示光の通過用開口部を閉鎖している他方のカバーを後方に没入動させる必要があるため、装置全体が前後方向に大型化してしまうという問題があった。また、開口部の開放時に後方へ回動したカバーはケーシングの内部空間に収納されるため、ケーシング内の後方下部の設計自由度が大きく制限されてしまい、運転席の前方に設置されるスピードメータ等の計器類の設置スペースと干渉してしまうという問題もあった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、装置全体を前後方向に小型化することができると共に、後方下部の設計自由度を高めて他の機器との干渉を防止することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、上面に第１および第２開口部が前側から後側に向かって連続して設けられたケーシングと、前記ケーシングの内部の収納位置と前記第１開口部から上方へ突出する突出位置との間を移動可能なコンバイナと、前記ケーシングの内部の投光部から前記第２開口部を通して突出位置にある前記コンバイナに表示光を照射する発光ユニットと、前記第１開口部を開閉可能な第１カバーと、前記第２開口部を開閉可能な第２カバーと、前記コンバイナと前記第１カバーおよび前記第２カバーを動作させる駆動手段とを備え、前記第１カバーは前記第１開口部を閉鎖する閉鎖位置から前方へ移動して前記ケーシングの内部に没入可能であり、前記第２カバーは、前記第２開口部を閉鎖する閉鎖位置から前方へ移動して前記ケーシングの内部に没入可能であると共に、前記コンバイナが収納位置で専有していた空間に少なくとも一部が重なるように前記ケーシングの内部に収納されることを特徴としている。

このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置では、コンバイナの移動経路上に設けられた第１開口部が前方へ移動する第１カバーによって開放動作されると共に、発光ユニットの投光部からコンバイナに照射される光路上に設けられた第２開口部が同じく前方へ移動する第２カバーによって開放動作されるが、コンバイナの収納空間を利用した分だけ第２カバーをケーシング内の前側に収納することができるため、装置全体を前後方向に小型化することができると共に、後方下部の設計自由度を高めて他の機器との干渉を防止することもできる。

上記の構成において、ケーシングの内部にコンバイナを移動可能に支持する一対のガイド部材が設けられており、第２カバーの左右方向における幅寸法Ｗ２が一対のガイド部材の対向間距離Ｗ１よりも狭く設定されていると、ケーシングの内部に没入した第２カバーとガイド部材との干渉を防止することができて好ましい。

この場合において、コンバイナの下端部に支持体が固定されており、この支持体の左右両端部から突出する一対の脚片がガイド部材に移動可能に支持されていると、コンバイナを収納位置と突出位置との間で安定的に移動することができる。なお、第２カバーの左右方向における幅寸法Ｗ２が一対の脚片の左右方向における幅寸法よりも狭く設定されていると、第２カバーと一対の脚片の干渉を防止することができる。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、装置全体を前後方向に小型化することができると共に、後方下部の設計自由度を高めて他の機器との干渉を防止することができる。

本発明の実施形態例に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す非使用時の斜視図である。 該ヘッドアップディスプレイ装置の非使用時の断面図である。 該ヘッドアップディスプレイ装置の使用時の斜視図である。 該ヘッドアップディスプレイ装置の使用時の断面図である。 図１のヘッドアップディスプレイ装置からケーシングを取り除いて示す斜視図である。 該ヘッドアップディスプレイ装置に備えられるコンバイナと第２カバーの開閉機構の要部を示す斜視図である。 該コンバイナのガイド機構と第２カバーの関係を示す説明図である。 該コンバイナのガイド機構と第２カバーの関係を示す斜視図である。 該ヘッドアップディスプレイ装置に備えられる駆動機構の要部説明図である。 該コンバイナの収納状態を示す説明図である。 該コンバイナの立ち上げ開始状態を示す説明図である。 該コンバイナの立ち上げ途中状態を示す説明図である。 該コンバイナの立ち上げ完了状態を示す説明図である。 該コンバイナのチルト動作を示す説明図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、本実施形態例に係るヘッドアップディスプレイ装置１（以下、ＨＵＤ装置１と称す）は、車室内の運転席よりも前方のダッシュボードに配置され、車両情報やナビゲーション情報等を表示する表示装置である。なお、以下の説明では、図１の矢印で示すＹ１−Ｙ２方向を前後方向、Ｘ１−Ｘ２方向を左右方向、Ｚ１−Ｚ２方向を上下方向とする。

このＨＵＤ装置１は、上面に第１および第２開口部２，３を有する上部ケース４と、上部ケース４の内部に収納されて第１開口部２から上方へ突出可能なコンバイナ５と、上部ケース４の内部に配置されて第２開口部３を通して外部に表示光を照射可能な発光ユニット６と、第１開口部２を開閉可能な第１カバー７と、第２開口部３を開閉可能な第２カバー８と、これらコンバイナ５と第１カバー７および第２カバー８を動作させる駆動機構９等を備えており、非使用時にコンバイナ５を上部ケース４の内部に収納しておき、このコンバイナ５を使用時に上部ケース４の内部から上方へ突出させるというポップアップタイプのものである。

上部ケース４は下部ケース１０と組み合わされて中空構造のケーシング１１を構成しており、図５に示すように、このケーシング１１の内部には筐体状のシャーシ１２が配設されている。ケーシング１１は上部ケース４の上面を露出させた状態でダッシュボードの凹所内に配置されるようになっており、その場合、運転席から見て第２開口部３が手前側で第１開口部２が前方側（フロントガラス側）を向くように配置される。

第１開口部２はコンバイナ５の移動経路上に設けられており、第２開口部３は発光ユニット６の後述する投光部から突出状態のコンバイナ５に向けて照射される光路上に設けられている。これら第１開口部２と第２開口部３は前側から後側に向かって連続形成され、互いの一辺を共通する長方形状の切欠きであるが、第１開口部２が前後方向に比べて左右方向の長さが遥かに長い横長形状であるのに対し、第２開口部３の左右方向の長さは第１開口部２に比べて幾分短めに設定されている。

コンバイナ５はハーフミラー等からなる表示パネルユニットであり、矩形状の透明板を前方側へ緩やかに湾曲させた形状となっている。図６〜図８に示すように、コンバイナ５の下辺部には支持体１３が固定されており、この支持体１３の左右両端部には脚片１３ａが突設されている。これら脚片１３ａには軸部１３ｂと長孔１３ｃおよび突起１３ｄが設けられており、軸部１３ｂには作動板１４が回転可能に連結されている。この作動板１４の外表面には一対のガイドピン１４ａが設けられており、作動板１４の内表面には連結ピン１４ｂが設けられている。この連結ピン１４ｂは脚片１３ａの長孔１３ｃ内に移動可能に挿入されており、支持体１３と作動板１４の相対角度は連結ピン１４ｂが長孔１３ｃを移動できる範囲内に規定されている。

図２に示すように、発光ユニット６はシャーシ１２の後方下部に配設されており、発光ユニット６から出射された表示光は、第２開口部３の前方下部に配置された第１ミラー１５で反射した後、第２開口部３の後方下部に配置された第２ミラー１６へ向かうようになっている。この第２ミラー１６は発光ユニット６の投光部に相当する部位であり、詳細については後述するが、図４に示すように、コンバイナ５が突出位置にあるとき、第２ミラー１６（投光部）で反射した発光ユニット６の表示光は第２開口部３を通ってコンバイナ５に照射される。

図９に示すように、第１カバー７は第１開口部２とほぼ同形状の蓋部７ａを有しており、この蓋部７ａの左右両端部から突出する脚片７ｂの先端部にはガイドピン７ｃが設けられている。第１カバー７は脚片７ｂの軸部７ｄを中心としてシャーシ１２に回転可能に支持されており、ガイドピン７ｃは後述する駆動板のカム孔に挿入されるようになっている。

図６に示すように、第２カバー８は第２開口部３とほぼ同形状の蓋部８ａを有しており、この蓋部８ａの四隅から突出する脚片８ｂには４つのガイドピン８ｃが設けられている。第２カバー８の前側の脚片８ｂにはリンクアーム１７が回転可能に連結されており、このリンクアーム１７はシャーシ１２の側部に軸支された中継ギア１８に固定されている。中継ギア１８には別の中継ギア１９が噛合されており、この中継ギア１９に固定されたリンクアーム２０は作動板１４に回転可能に連結されている。さらに、中継ギア１９には扇形ギア２１が噛合されており、この扇形ギア２１にはガイドピン２１ａが設けられている。

図９に示すように、シャーシ１２の左右両側部には一対の第１ガイド部材２２と一対の第２ガイド部材２３がそれぞれ取り付けられている。第１ガイド部材２２には斜め方向へ延びるガイド孔２２ａが形成されており、このガイド孔２２ａに作動板１４のガイドピン１４ａが挿入されることにより、コンバイナ５と支持体１３および作動板１４が第１ガイド部材２２に移動可能に支持されている。ここで、図７に示すように、一対の第１ガイド部材２２の対向間距離Ｗ１に対して第２カバー８の左右方向における幅寸法Ｗ２は狭く設定されており、詳細については後述するが、第２カバー８はコンバイナ５を移動可能に支持する一対の第１ガイド部材２２の間を通ってケーシング１１の内部に没入動作されるようになっている。また、第２カバー８の左右方向における幅寸法Ｗ２は、支持体１３から突出する一対の脚片１３ａの左右方向における幅寸法よりも狭く設定されている。

第２ガイド部材２３には一対のガイド孔２３ａ，２３ｂが形成されており、一方のガイド孔２３ａに第２カバー８の前側のガイドピン８ｃが移動可能に挿入されると共に、他方のガイド孔２３ｂに第２カバー８の後側のガイドピン８ｃが移動可能に挿入されている。

また、シャーシ１２の左右両側部には駆動板２４が前後方向へ移動可能に支持されており、この駆動板２４はコンバイナ５の側方に配置されてコンバイナ５の収納位置の前側から後側に向かって延在している。駆動板２４には２つのカム孔２４ａ，２４ｂが形成されており、上段側のカム孔２４ａには第１カバー７の先端側のガイドピン７ｃが移動可能に挿入され、下段側のカム孔２４ｂには扇形ギア２１のガイドピン２１ａが移動可能に挿入されている。

したがって、駆動板２４が前後方向へ移動すると、ガイドピン７ｃが上段側のカム孔２４ａ内を摺動することにより、第１カバー７が軸部７ｄを回転中心として回動し、それに伴って第１開口部２の開閉動作を行うことができる。また、このように駆動板２４が前後方向へ移動すると、扇形ギア２１のガイドピン２１ａが下段側のカム孔２４ｂに沿って移動するため、扇形ギア２１の回転に伴って２つの中継ギア１８，１９が逆向きに回転する。その結果、一方の中継ギア１８の回転がリンクアーム１７を介して第２カバー８に伝達され、第２カバー８の各ガイドピン８ｃが第２ガイド部材２３のガイド孔２３ａ，２３ｂに沿って移動するため、第２カバー８が回動して第２開口部３の開閉動作を行うことができる。これと同時に他方の中継ギア１９の回転がリンクアーム２０を介して作動板１４に伝達され、作動板１４のガイドピン１４ａが第１ガイド部材２２のガイド孔２２ａ内を摺動するため、作動板１４と支持体１３がガイド孔２２ａに沿って一体的に移動し、支持体１３に保持されたコンバイナ５をケーシング１１の内部と第１開口部２の外部との間で移動させることができる。

駆動板２４の上面にはラック２４ｃが形成されており、このラック２４ｃにはギア２５が噛合されている。図５に示すように、ギア２５はシャーシ１２の左右方向へ延びる同期シャフト２６の両端に固着されており、シャーシ１２の前方下部に配設されたモータ２７を駆動源として同期シャフト２６が回転すると、左右一対の駆動板２４が前後方向へ移動するようになっている。また、駆動板２４の上部には押圧突起２４ｄが形成されており、詳細については後述するが、コンバイナ５の立ち上げ動作が完了した後に駆動板２４をさらに移動させると、押圧突起２４ｄが突起１３ｄに当接して支持体１３を回転させることにより、コンバイナ５のチルト動作を行うことができるようになっている。なお、これらモータ２７やギア２５、駆動板２４、扇形ギア２１、中継ギア１８，１９、リンクアーム１７，２０、作動板１４等によって、コンバイナ５と第１カバー７および第２カバー８を動作させる駆動機構９（駆動手段）が構成されている。また、駆動板２４、扇形ギア２１、中継ギア１８、リンクアーム１７等によって、モータ２７の動力を第２カバー８に伝達する伝達機構が構成されている。

次に、このように構成されたＨＵＤ装置１におけるコンバイナ５の立ち上げ動作を、図１０〜図１４を参照しつつ説明する。

図１，２はＨＵＤ装置１の非使用状態を示しており、この非使用状態において、上部ケース４の上面に設けられた第１開口部２と第２開口部３はそれぞれ第１カバー７と第２カバー８によって閉鎖されており、コンバイナ５はケーシング１１の内部の収納位置に保持されている。この場合、図１０に示すように、駆動板２４は図中左端の前進位置で停止しており、第１カバー７のガイドピン７ｃは上段側カム孔２４ａの図中右端部と係合し、扇形ギア２１のガイドピン２１ａは下段側カム孔２４ｂの図中右端部と係合している。また、作動板１４のガイドピン１４ａは第１ガイド部材２２のガイド孔２２ａの下端部と係合しており、コンバイナ５は最も下端側の収納位置で停止している。

この状態でモータ２７を正逆いずれか一方向へ回転駆動すると、モータ２７の回転が同期シャフト２６を介してギア２５に伝達されるため、駆動板２４が前進位置から後退位置に向かって図中右方向（矢印Ａ方向）へ移動し始める。これにより、図１１に示すように、第１カバー７のガイドピン７ｃが上段側カム孔２４ａの傾斜部へ移行するため、第１カバー７が軸部７ｄを中心に前方へ回動して上部ケース４の内部に収納され、それに伴って第１開口部２が開放される。

また、このように駆動板２４が後退位置に向かって移動し始めると、扇形ギア２１のガイドピン２１ａが下段側カム孔２４ｂの傾斜部へ移行するため、扇形ギア２１が図中の反時計回りに回転して一対の中継ギア１８，１９を逆向きに回転させる。これにより、中継ギア１９に固定されたリンクアーム２０の動きが作動板１４に伝達され、作動板１４のガイドピン１４ａが第１ガイド部材２２のガイド孔２２ａの下端部から上方へ移行するため、それに伴って作動板１４と支持体１３の脚片１３ａが一体的に上方へ移動し、支持体１３に保持されたコンバイナ５が収納位置から第１開口部２に向かって上昇し始める。それと同時に中継ギア１８に固定されたリンクアーム１７の動きが第２カバー８に伝達され、第２カバー８の各ガイドピン８ｃが第２ガイド部材２３のガイド孔２３ａ，２３ｂの図中右端部から左方向へ移行するため、第２カバー８が前方へ回動しながら上部ケース４の内部へと向かい、それに伴って第２開口部３の後端側が次第に開放されていく。

駆動板２４がさらに後退位置に向かって移動し続けると、図１２に示すように、コンバイナ５が第１開口部２から上部ケース４の上方へ突出し始めると共に、第２カバー８が上部ケース４の内部に入り込んでいく。その際、第２カバー８の左右方向における幅寸法Ｗ２が一対の第１ガイド部材２２の対向間距離Ｗ１よりも狭く設定されているため（図７参照）、第２カバー８は一対の第１ガイド部材２２の間を通ってケーシング１１の内部に入り込んでいく。そして、駆動板２４が後退位置まで移動した時点でモータ２７を停止すると、図１３に示すように、コンバイナ５がその全体を第１開口部２から突出した突出位置に保持されると共に、第２カバー８が第２開口部３を全開状態とするように上部ケース４の内部に収納され、この時点でコンバイナ５の立ち上げ動作が完了する。

図３，４はコンバイナ５の立ち上げ動作が完了したＨＵＤ装置１の使用状態を示しており、この使用状態において、発光ユニット６から表示光が出射されると、この表示光は第１ミラー１５と第２ミラー１６で反射した後に第２開口部３を通ってコンバイナ５に照射される。その際、図４から明らかなように、第１カバー７はコンバイナ５の移動経路の前方位置で停止しており、第２カバー８はその前端部をコンバイナ５が収納位置で専有していた空間Ｓに入り込ませた状態で停止している。

なお、このＨＵＤ装置１には、突出位置に保持されたコンバイナ５の向きを調整可能なチルト機能が備えられている。すなわち、コンバイナ５の立ち上げ動作が完了した後に、駆動板２４を図１１に示す後退位置から図中右方へさらに移動すると、図１２に示すように、駆動板２４の押圧突起２４ｄが支持体１３の突起１３ｄを押圧するため、軸部１３ｂを介して回転可能に連結された支持体１３と作動板１４の相対角度が変化する。これにより、支持体１３に一体化されたコンバイナ５が軸部１３ｂを中心に回転し、コンバイナ５の向きをユーザの所望する角度に調整することができる。

また、立ち上げ動作したコンバイナ５をケーシング１１の内部の収納位置に没入動作する際は、モータ２７を上記と逆方向へ回転することにより、駆動板２４を図１３に示す後退位置から図１０に示す前進位置まで移動させれば良い。

以上説明したように、本実施形態例に係るＨＵＤ装置１では、コンバイナ５の移動経路上に設けられた第１開口部２が前方へ移動する第１カバー７によって開放動作されると共に、発光ユニット６の投光部である第２ミラー１６からコンバイナ５に照射される光路上に設けられた第２開口部３が同じく前方へ移動する第２カバー８によって開放動作されるが、コンバイナ５が収納位置から突出位置へ向かって移動するとき、コンバイナ５が収納位置で専有していた空間Ｓに第２カバー８の前端部が入り込むため、コンバイナ５の収納空間を利用した分だけ第２カバー８をケーシング１１内の前側に収納することができる。その結果、発光ユニット６の投光部（第２ミラー１６）を前側に配置することが可能になるため、装置全体を前後方向に小型化することができると共に、ケーシング１１の後方下部に第２カバー８の収納スペースを確保する必要がなくなるため、後方下部の設計自由度を高めてスピードメータ等の計器類との干渉を防止することができる。

また、本実施形態例では、ケーシング１１の内部にコンバイナ５を移動可能に支持する一対の第１ガイド部材２２が設けられており、第２カバー８の左右方向における幅寸法Ｗ２が一対の第１ガイド部材２２の対向間距離Ｗ１よりも狭く設定されているため、ケーシング１１の内部に没入した第２カバー８と第１ガイド部材２２との干渉を防止することができる。しかも、コンバイナ５の下端部に支持体１３が固定されており、この支持体１３の左右両端部から突出する一対の脚片１３ａが第１ガイド部材２２に移動可能に支持されているため、コンバイナ５を収納位置と突出位置との間で安定的に移動することができる。さらに、第２カバー８の左右方向における幅寸法Ｗ２が一対の脚片１３ａの左右方向における幅寸法よりも狭く設定されているため、第２カバー８と一対の脚片１３ａとの干渉も防止されている。

なお、上記実施形態例では、発光ユニット６の表示光を第１ミラー１５と第２ミラー１６で反射させた後、この第２ミラー１６を投光部としてコンバイナ５へ表示光を照射するように構成されているが、使用されるミラーの数は２枚に限らず、例えば、発光ユニット６の表示光を第２ミラー１６のみを用いてコンバイナ５へ照射するようにしても良い。あるいは、ミラーを全く使用せずに発光ユニット６からコンバイナ５へ表示光を直接照射するようにしても良く、その場合は、発光ユニット６が投光部に相当することになる。

また、上記実施形態例では、駆動板２４の下段側カム孔２４ｂに係合する扇形ギア２１によって一対の中継ギア１８，１９を逆向きに回転させ、これら中継ギア１８，１９の回転に伴ってコンバイナ５と第２カバー８が同時に動作するようにしているが、コンバイナ５と第２カバー８は必ずしも同時動作しなくても良く、例えば、駆動板２４にコンバイナ５の動作用カム孔と第２カバー８の動作用カム孔を個別に形成することにより、コンバイナ５が収納位置から所定距離だけ上方へ移動した後に第２カバー８が開放動作を開始するようにしても良い。

１ ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
２ 第１開口部
３ 第２開口部
４ 上部ケース
５ コンバイナ
６ 発光ユニット
７ 第１カバー
８ 第２カバー
９ 駆動機構（駆動手段）
１０ 下部ケース
１１ ケーシング
１２ シャーシ
１３ 支持体
１３ａ 脚片
１４ 作動板
１５ 第１ミラー
１６ 第２ミラー（投光部）
１７，２０ リンクアーム
１８，１９ 中継ギア
２１ 扇形ギア
２２ 第１ガイド部材（ガイド部材）
２２ａ ガイド孔
２３ 第２ガイド部材
２４ 駆動板
２４ａ，２４ｂ カム孔
２５ ギア
２６ 同期シャフト
２７ モータ
Ｓ 空間

Claims (4)

1. 上面に第１および第２開口部が前側から後側に向かって連続して設けられたケーシングと、前記ケーシングの内部の収納位置と前記第１開口部から上方へ突出する突出位置との間を移動可能なコンバイナと、前記ケーシングの内部の投光部から前記第２開口部を通して突出位置にある前記コンバイナに表示光を照射する発光ユニットと、前記第１開口部を開閉可能な第１カバーと、前記第２開口部を開閉可能な第２カバーと、前記コンバイナと前記第１カバーおよび前記第２カバーを動作させる駆動手段とを備え、
   前記第１カバーは前記第１開口部を閉鎖する閉鎖位置から前方へ移動して前記ケーシングの内部に没入可能であり、前記第２カバーは、前記第２開口部を閉鎖する閉鎖位置から前方へ移動して前記ケーシングの内部に没入可能であると共に、前記コンバイナが収納位置で専有していた空間に少なくとも一部が重なるように前記ケーシングの内部に収納され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の記載において、前記ケーシングの内部に前記コンバイナを移動可能に支持する一対のガイド部材が設けられており、前記第２カバーの左右方向における幅寸法Ｗ２が前記一対のガイド部材の対向間距離Ｗ１よりも狭く設定され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。
3. 請求項２の記載において、前記コンバイナの下端部に支持体が固定されており、前記支持体の左右両端部から突出する一対の脚片が前記ガイド部材に移動可能に支持され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。
4. 請求項３の記載において、前記第２カバーの左右方向における幅寸法Ｗ２が前記一対の脚片の左右方向における幅寸法よりも狭く設定され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。