WO2021241495A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Classifications
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- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
Definitions
- the present invention relates to a head-up display device.
- a head-up display (HUD) device that emits display light representing an image toward a translucent member (for example, a windshield of a vehicle) and displays a virtual image of the image.
- a translucent member for example, a windshield of a vehicle
- Patent Document 1 describes a HUD device including a liquid crystal panel that emits display light based on the light emitted by a light source as a display unit.
- the HUD device described in Patent Document 1 is configured to be able to adjust the position of the display unit in the optical axis direction of the display light by moving the display unit in order to adjust the display position of the virtual image.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a head-up display device capable of adjusting the display position of a virtual image while suppressing changes in lighting specifications.
- the head-up display device is A display unit having a light source, a display unit that emits display light based on the light emitted by the light source, and a first opening through which the display light passes, and having an accommodating unit for accommodating the light source and the display unit.
- a housing having a second opening facing the first opening and accommodating a reflecting portion that reflects the display light incident inside from the second opening toward an external translucent member.
- a position adjusting unit for adjusting a position of the display unit along a predetermined direction with respect to the housing is provided.
- the position adjustment unit is A rail that is immovable with respect to the housing and extends in the predetermined direction, A slider portion that is immovable with respect to the accommodating portion, is fitted to the rail, and can slide along the rail.
- a drive unit for moving the accommodating portion and the slider portion along the predetermined direction is provided.
- the slider portion has a first slider and a second slider arranged so as to be spaced apart from each other in the predetermined direction.
- the schematic diagram which shows the mode of the virtual image display of the head-up display (HUD) apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.
- the schematic perspective view of the HUD apparatus which concerns on the said embodiment.
- the configuration diagram including the schematic cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 2 of the HUD apparatus which concerns on the said embodiment.
- the enlarged perspective view of the vicinity of the 1st position adjustment part in the HUD apparatus which concerns on the said embodiment.
- An enlarged perspective view of the vicinity of the first position adjusting portion according to the same embodiment, which is shown by omitting the housing.
- the head-up display (HUD: Head-Up Display) device 100 is arranged, for example, in the dashboard 2 of the vehicle 1.
- the HUD device 100 radiates the display light L toward the windshield 3.
- the display light L reflected by the windshield 3 causes the user 4 (mainly the driver of the vehicle 1) to visually recognize the image represented by the display light L as a virtual image V.
- the virtual image V is displayed in front of the vehicle 1 via the windshield 3.
- the user 4 can visually recognize the virtual image V displayed superimposed on the landscape in front.
- the virtual image V displays various information about the vehicle 1 (hereinafter referred to as vehicle information).
- the vehicle information may include not only the information of the vehicle 1 itself but also the external information of the vehicle 1.
- each configuration may be described using the left / right, up / down, and front / rear directions of the vehicle 1.
- an X-axis along the left-right direction, a Y-axis along the up-down direction, and a Z-axis along the front-back direction are shown.
- the direction of the arrow indicating each axis of X, Y, and Z may be referred to as a "+" direction, and the opposite side thereof may be referred to as a "-" direction.
- the HUD device 100 includes a display unit 10, a reflecting unit 20, a housing 30, and an elastic unit 40, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4, the HUD device 100 includes a position adjusting unit 50 and a limit switch 60. Further, the HUD device 100 includes a control unit 70 schematically shown in FIG.
- FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 2 of the HUD device 100 and a block diagram of the control unit 70.
- FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 2 of the HUD device 100 and a block diagram of the control unit 70.
- hatching showing a cross section of the configuration is omitted in consideration of legibility.
- FIG. 6 is an enlarged perspective view of the vicinity of the first position adjusting portion 50a, which will be described later, in which the housing 30 is omitted.
- the display unit 10 includes a display unit 11, a lighting unit 12 that illuminates the display unit 11 from below, and an accommodating unit 13 that houses the display unit 11 and the lighting unit 12.
- the display unit 11 is composed of, for example, a TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal panel.
- the lighting unit 12 has, for example, a light source 12a made of an LED (Light Emitting Diode), a lens 12b, and a light box 12c.
- the light emitted by the light source 12a is collected by, for example, a lens 12b made of a condenser lens, passes through the light box 12c, and illuminates the display unit 11.
- the display unit 11 displays an image on the display surface 11a by being illuminated by the illumination unit 12. As a result, the display light L representing the image is emitted from the display unit 11.
- the display operation of the display unit 11 is controlled by the control unit 70.
- the light source 12a is mounted on the light source substrate 14, and the light emitting operation is controlled by the control unit 70.
- the light emitted from the light source 12a and the central ray of the display light L emitted from the display unit 11 are set along the ⁇ -axis with the Y-axis tilted backward, as shown in FIG. ing. Then, in the display unit 11, the normal of the display surface 11a is set diagonally with respect to the ⁇ axis. As a result, it is possible to prevent the external light that has entered the inside of the display unit 10 from being reflected by the display surface 11a and becoming unnecessary light (hereinafter referred to as "stray light") for display by the HUD device 100. Can be done.
- the representative light beam of the display light L is schematically shown in FIG.
- the display light L is actually a light beam passing through the optical system in the HUD device 100, and the light beam of the light beam is the same. Includes rays of various angles with respect to the central ray.
- the central ray of the display light L can be defined as a ray connecting the center of the display surface 11a and the center of the eye box defined by the user 4 as a visible range of the virtual image V.
- the movement direction of the display unit 10 described later is set to a direction along the ⁇ axis (hereinafter, referred to as ⁇ direction).
- the accommodating unit 13 is a housing of the display unit 10, and accommodates the display unit 11 and the lighting unit 12.
- the accommodating portion 13 includes a main body portion 130 which is formed in a box shape and has an accommodating space for the display unit 11 and the lighting unit 12, and a pair of plate portions 131 and 132 as shown in FIG. , Have.
- the main body 130 is formed with a first opening H1 that opens upward.
- the display unit 10 radiates the display light L generated by the display unit 11 from the first opening H1 toward the mirror 21 described later.
- the plate portion 131 is provided on one of the outer surfaces of the main body portion 130 facing the X direction, and the plate portion 132 is provided on the other side.
- the plate portion 131 and the plate portion 132 face each other with the main body portion 130 interposed therebetween, and their main surfaces are provided in parallel with each other.
- the main body 130 and the pair of plate 131, 132 may be integrated or separate.
- the reflecting unit 20 has a mirror 21 made of a free curved mirror and a concave mirror 22.
- the mirror 21 reflects the display light L from the display unit 10 toward the concave mirror 22.
- the concave mirror 22 reflects the display light L from the mirror 21 toward the windshield 3 (an example of a translucent member outside the housing 30).
- the virtual image V visually recognized by the user 4 due to the display light L reflected by the concave mirror 22 is magnified more than the image displayed on the display unit 11.
- the mirror 21 may be a plane mirror.
- the type and number of mirrors constituting the reflecting unit 20 can be arbitrarily changed according to the design.
- the housing 30 has a main case 30a for accommodating the reflective portion 20 at an appropriate position satisfying the above functions, and as shown in FIG. 4, facing the plate portion 131 of the accommodating portion 13. It has a plate 31 and a facing plate 32 facing the plate portion 132 of the accommodating portion 13.
- the main case 30a has a box shape that opens upward. As shown in FIG. 3, a second opening H2 is formed in the bottom portion 31b of the main case 30a. The second opening H2 is provided at a position facing the first opening H1 of the display unit 10 in the ⁇ direction. The display light L radiated from the first opening H1 of the display unit 10 passes through the second opening H2, reaches the inside of the housing 30, and is incident on the mirror 21.
- the main case 30a is provided with an upper case (not shown) connected to the upper end thereof.
- the upper case is formed with a third opening through which the display light L reflected by the concave mirror 22 passes through the windshield 3 shown in FIG. Further, the upper case is provided with a cover glass (not shown) that closes the third opening and has translucency.
- the display light L reflected by the concave mirror 22 passes through the cover glass and heads toward the windshield 3.
- the facing plate 31 is provided on one of the outer surfaces of the main case 30a facing the X direction, and the facing plate 32 is provided on the other side.
- the facing plate 31 is located outside the plate portion 131, and is located at a distance from the plate portion 131 in the X direction.
- the facing plate 32 is located outside the plate portion 132, and is located at a distance from the plate portion 132 in the X direction.
- the elastic portion 40 is a tubular member that connects the first opening H1 and the second opening H2, and the hollow portion thereof has a first opening H1 to a second opening H2.
- the optical path of the display light L passing through the light path is secured.
- the elastic portion 40 is formed of, for example, urethane foam, and the outer periphery is formed in a rectangular tubular shape.
- the elastic portion 40 is fixed to at least one of the accommodating portion 13 and the housing 30.
- the elastic portion 40 is located between the housing 30 and the accommodating portion 13 in a state of being compressed in the ⁇ direction.
- the elastic portion 40 maintains a state in which the first opening H1 and the second opening H2 are connected. As a result, it is possible to prevent the display light L from leaking from the gap generated between the display unit 10 and the housing 30 and causing stray light. Further, by maintaining the state in which the first opening H1 and the second opening H2 are connected to each other, the elastic portion 40 can suppress the intrusion of dust from the outside of the HUD device 100.
- the position adjusting unit 50 shown in FIG. 4 is configured to adjust the position of the display unit 10 with respect to the housing 30.
- the position adjusting unit 50 adjusts the position of the display unit 10 with respect to the housing 30 in the ⁇ direction. Specifically, the position adjusting unit 50 moves the display unit 10 with respect to the housing 30 within the movable range R (see FIG. 3) along the ⁇ direction. In the movable range R of the display unit 10 by the position adjusting unit 50, even when the display unit 10 is at the position closest to the housing 30 (hereinafter referred to as the closest position), the upper end of the display unit 10 is Does not touch the housing 30.
- the position where the display unit 10 is most separated from the housing 30 (hereinafter referred to as the most separated position) is defined as a position separated from the closest position by a predetermined distance along the ⁇ direction.
- the movable range R of this embodiment is the moving range of the display unit 10 from the closest position to the farthest position in the ⁇ direction.
- FIG. 4 there are a pair of position adjusting units 50, one of which is the first position adjusting unit 50a and the other of which is the second position adjusting unit 50b.
- the first position adjusting unit 50a is located at the end on the ⁇ X side of the HUD device 100
- the second position adjusting unit 50b is located at the end on the + X side. Since the configurations of the first position adjusting unit 50a and the second position adjusting unit 50b are the same, the configuration of the first position adjusting unit 50a will be mainly described below, and the description of the second position adjusting unit 50b will be omitted.
- the first position adjusting unit 50a includes a rail 51a, a slider unit 52a, a driving unit 53a, a transmission unit 54a, and a ball joint 55a.
- the rail 51a is immovable with respect to the housing 30, and extends in the ⁇ direction as shown in FIG. Specifically, the rail 51a is fixed to the surface of the facing plate 31 facing the accommodating portion 13 (plate portion 131).
- each axis of ⁇ , ⁇ , and ⁇ may be used for description.
- the direction in which the arrow indicating each axis of ⁇ , ⁇ , and ⁇ is directed may be referred to as a “+” direction, and the opposite side thereof may be referred to as a “ ⁇ ” direction.
- the slider portion 52a is immovable with respect to the accommodating portion 13, and is fitted to the rail 51a and slidable along the rail 51a as shown in FIG.
- the slider unit 52a has a first slider S1 and a second slider S2 arranged at intervals in the ⁇ direction.
- the plate portion 131 is provided with pedestal portions 131a and 131b that project in the ⁇ direction and are arranged at intervals in the ⁇ direction.
- the first slider S1 is fixed to the pedestal portion 131a, and the second slider S2 is fixed to the pedestal portion 131b.
- the first slider S1 and the second slider S2 arranged at intervals in the ⁇ direction allow the rail 51a, which is immovable with respect to the housing 30, to be around the ⁇ axis of the accommodating portion 13 (that is, the display unit 10).
- the movement that rotates in the direction of ⁇ and the movement in the ⁇ direction are suppressed.
- the first slider S1 and the second slider S2 each have a shape that sandwiches the rail 51a in the ⁇ direction (that is, the width direction of the rail 51a).
- the drive unit 53a has a configuration in which the accommodating unit 13 and the slider unit 52a are moved along the ⁇ direction, and has a motor M and a lead screw N.
- the motor M is composed of, for example, a stepping motor, and is fixed to a motor fixing portion 31a provided on a surface of the facing plate 31 facing in the ⁇ direction, as shown in FIG.
- the lead screw N extends in the ⁇ direction, and is linearly moved in the ⁇ direction according to the rotation of the motor M by the ball screw mechanism.
- the lead screw N can reciprocate in the ⁇ -axis direction with respect to the motor M.
- the lead screw N is supported by the motor M so as to be tilted by a predetermined angle (for example, about 5 °) with respect to the ⁇ axis. Further, the lead screw N is urged in the ⁇ direction by a spring (not shown) provided inside the motor M.
- the transmission unit 54a is fixed to the plate unit 131 and transmits the power of the lead screw N to the plate unit 131.
- the transmission portion 54a has a base portion 540 and a pair of leg portions 541 and 542 connected to the base portion 540, and is formed in a U shape.
- the transmission portion 54a has a pair of leg portions 541 and 542 straddling the rail 51a and the first slider S1 and is fixed to the pedestal portion 131a of the plate portion 131.
- the base portion 540 of the transmission portion 54a is located on the outer side ( ⁇ side) of the facing plate 31.
- the legs 541 and 542 of the transmission portion 54a pass through the guide holes G1 and G2 provided in the facing plate 31 and reach the inside (+ ⁇ side) of the facing plate 31.
- the guide holes G1 and G2 are elongated holes extending in the ⁇ direction while penetrating the facing plate 31 in the ⁇ direction, and guide the movement of the transmission portion 54a in the ⁇ direction.
- the ball joint 55a has a ball stud and a socket that makes spherical contact with the ball of the ball stud, and connects the lead screw N and the transmission portion 54a as shown in FIG.
- the ball of the ball stud can rotate around the point C shown in the figure.
- the ball stud is fixed to the base portion 540 of the transmission portion 54a, and the socket is fixed to the tip of the lead screw N. With this configuration, it is possible to absorb the misalignment in the rotation direction centered on the point C while maintaining high rigidity in the ⁇ direction and connecting the lead screw N and the transmission portion 54a.
- the ball joint 55a and the lead screw N that can be tilted by a predetermined angle with respect to the ⁇ axis and have elasticity in the ⁇ direction, as described above, provide good alignment of the position of the display unit 10 with respect to the housing 30. Can be adjusted to.
- the second position adjusting section 50b includes a rail 51b, a driving section 53b, a transmission section 54b, a ball joint 55b, and a slider section (not shown) shown in FIG. I have.
- the limit switch 60 defines a position where the display unit 10 is farthest from the housing 30 (the above-mentioned farthest position), and is provided in the first position adjusting unit 50a in this embodiment. Specifically, the limit switch 60 is fixed to the surface of the facing plate 31 facing the accommodating portion 13 (plate portion 131). Further, as shown in FIG. 6, the limit switch 60 is provided at a position facing the first slider S1 in the ⁇ direction, and when the slider 52a moves in the ⁇ direction, it contacts and contacts the first slider S1. A detection signal indicating that the operation has been performed is supplied to the control unit 70. The control unit 70 performs drive control of the display unit 10 with the position of the display unit 10 when the detection signal is acquired as the origin.
- the limit switch 60 may be provided in either the first position adjusting unit 50a or the second position adjusting unit 50b, and may be provided only in the second position adjusting unit 50b. Although the example in which the limit switch 60 is a mechanical switch is shown, other elements may be applied.
- the limit switch 60 may be composed of elements such as a photo interrupter, an encoder, and a magnetic switch, which are elements that can define the position where the display unit 10 is most distant from the housing 30. Further, the limit switch 60 may detect the position of the display unit based on the counter electromotive force generated in the motor M.
- the control unit 70 schematically shown in FIG. 3 controls the overall operation of the HUD device 100, and is a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. Consists of.
- ROM Read Only Memory
- RAM Random Access Memory
- an operation program for controlling the overall operation of the HUD device 100 and image parts data necessary for configuring an image displayed by the display unit 11 that is, an image visually recognized as a virtual image V
- the data is stored.
- the control unit 70 controls the image display operation by the display unit 11 via a display drive circuit (not shown).
- the control unit 70 may have a video memory dedicated to image storage. Further, the function of the control unit 70 may be realized by the cooperation of a plurality of microcomputers.
- the control unit 70 is provided at an arbitrary position in, for example, the accommodating unit 13 or the housing 30.
- control unit 70 drives the position adjustment unit 50 via a drive circuit for position adjustment (not shown), and adjusts the position of the display unit 10 with respect to the housing 30.
- the virtual image V is displayed closer to the user 4 than when the display unit 10 is in the predetermined position.
- the virtual image V is displayed farther from the user 4 than when the display unit 10 is at the predetermined position.
- the control unit 70 drives each of the motor M included in the first position adjusting unit 50a and the motor (not shown) included in the second position adjusting unit 50b with the same drive signal. In this way, by driving the first position adjusting unit 50a and the second position adjusting unit 50b with a common drive signal, the alignment of the first position adjusting unit 50a and the second position adjusting unit 50b can be performed with simple control. (That is, the first position adjusting unit 50a and the second position adjusting unit 50b cooperate to drive the display unit 10 with stable operation).
- the control unit 70 may drive each of the motor M included in the first position adjusting unit 50a and the motor (not shown) included in the second position adjusting unit 50b with drive signals synchronized with each other. ..
- control unit 70 communicates with various systems (not shown) configured in the vehicle 1 such as an operation unit and an ECU (Electronic Control Unit) by a known method.
- the operation unit includes an input device such as a button, a touch pad, and a touch panel.
- the operation unit receives an operation by the user 4 and supplies a signal indicating the accepted content to the control unit 70.
- the user 4 can input a command to the HUD device 100 via the operation unit.
- the user 4 can perform a position adjustment operation of the display unit 10 in order to adjust the display position of the virtual image V that matches his / her viewpoint via the operation unit.
- the ECU controls the operation of each part of the vehicle 1.
- the control unit 70 acquires vehicle information indicating the state of the vehicle 1 including a measured amount such as a vehicle speed from the ECU. Then, the control unit 70 can display an image showing the vehicle information acquired from the ECU as a virtual image V.
- the control unit 70 drives the first position adjustment unit 50a and the second position adjustment unit 50b in response to the position adjustment operation by the user 4. At this time, the control unit 70 uses the same drive signal for the motor M of the first position adjustment unit 50a and the motor (not shown) of the second position adjustment unit 50b, or a drive signal synchronized with each other. Drive.
- the motor M of the first position adjusting unit 50a rotates according to the supplied drive signal
- the lead screw N linearly moves along the ⁇ direction according to the rotation of the motor M.
- the linear movement of the lead screw N is transmitted to the plate portion 131 via the ball joint 55a and the transmission portion 54.
- the second position adjusting unit 50b operates in the same manner. As a result, the accommodating portion 13 (that is, the display unit 10) moves in the ⁇ direction with respect to the housing 30.
- the control unit 70 adjusts the position of the display unit 10 with respect to the housing 30 by controlling the movement amount and the direction in the ⁇ direction.
- the configuration of driving the drive units 53a and 53b provided in both the first position adjustment unit 50a and the second position adjustment unit 50b to move the display unit 10 is shown, but the position adjustment unit 50 is described.
- the configuration is not limited to this.
- a configuration may be adopted in which the drive unit is provided only on one of the first position adjustment unit 50a and the second position adjustment unit 50b.
- the fixed portion of the transmission unit 54a is an intermediate position between the first slider S1 and the second slider S2 in the ⁇ direction.
- the elastic portion 40 is formed of urethane foam, but even if the display unit 10 moves within the movable range R, the state in which the first opening H1 and the second opening H2 are connected is maintained.
- the configuration of the elastic portion 40 is arbitrary as long as it can be maintained.
- the tubular elastic portion 40 connecting the first opening H1 and the second opening H2 may be made of a sponge material other than urethane foam, a bellows member, an elastomer containing rubber, or the like.
- the configuration of the optical system in the HUD device 100 is arbitrary as long as the display light L from the display unit 10 can be reflected by the reflecting unit 20 toward the windshield 3 which is an example of the external translucent member.
- the position adjusting unit 50 moves the display unit 10 in the ⁇ direction with respect to the housing 30, but the moving direction of the display unit 10 by the position adjusting unit 50 is arbitrary. It is preferable that the moving direction of the display unit 10 coincides with the direction of the central light beam of the display light L toward the reflection unit 20 (mirror 21 in the example of the above embodiment) from the display unit 10. Further, the second opening H2 of the housing 30 and the first opening H1 of the display unit 10 may face each other in the moving direction of the display unit 10.
- the display unit 11 of the display unit 10 is composed of a liquid crystal panel
- the configuration of the display unit 11 and the display unit 10 is not limited and is arbitrary.
- the display unit 11 included in the display unit 10 may be composed of an OLED (Organic Light-Emitting Diode).
- the display unit 10 may be configured to include a DMD (Digital Micromirror Device) and a display unit 11 including a transmissive screen that receives reflected light from the DMD and displays an image.
- DMD Digital Micromirror Device
- the translucent member that reflects the HUD device 100 toward the user 4 is not limited to the windshield 3 of the vehicle 1, and may be a combiner composed of a plate-shaped half mirror, a hologram element, or the like.
- the type of vehicle 1 on which the HUD device 100 is mounted is not limited, and can be applied to various vehicles such as motorcycles and motorcycles. Further, the HUD device 100 may be mounted on a vehicle other than the vehicle 1, such as an aircraft, a ship, and a snowmobile.
- the HUD device 100 described above includes a position adjusting unit 50 that adjusts a position of the display unit 10 with respect to the housing 30 along the ⁇ direction.
- the position adjusting unit 50 is a driving unit that moves the rail 51a, which is immovable with respect to the housing 30, the slider unit 52a, which is immovable with respect to the accommodating unit 13, and the slider unit 52a along the ⁇ direction (an example in a predetermined direction). 53a and.
- the slider portion 52a has a first slider S1 and a second slider S2 that are fitted to the rail 51a and arranged at intervals in the ⁇ direction.
- the entire display unit 10 can be moved without changing the relative positions of the light source 12a and the display unit 11, so that the display position of the virtual image can be adjusted while suppressing the change in the lighting specifications.
- the first slider S1 and the second slider S2 arranged at intervals in the ⁇ direction suppress the rotation direction of the display unit 10 with respect to the housing 30 around the ⁇ axis and the rattling in the ⁇ direction.
- the display unit 10 can be moved stably.
- first slider S1 and the second slider S2 each have a shape that sandwiches the rail 51a in the width direction ( ⁇ direction) of the rail 51a. According to this configuration, as described above, rattling of the display unit 10 in the ⁇ direction with respect to the housing 30 can be suppressed, and the display unit 10 can be moved more stably.
- the drive unit 53a has a motor M for moving the lead screw N in the ⁇ direction, and the position adjusting unit 50 is fixed to the plate unit 131 of the accommodating unit 13 and of the lead screw N. Further, a transmission unit 54a for transmitting power to the plate unit 131 is provided. The lead screw N and the transmission portion 54a are connected to each other via a ball joint 55a. According to this configuration, as described above, it is possible to absorb the misalignment in the rotation direction centered on the point C while maintaining high rigidity in the ⁇ direction and connecting the lead screw N and the transmission portion 54a.
- the motor M of the first position adjusting unit 50a and the second position adjusting unit 50a is driven by the same signal or a signal synchronized with each other. According to this configuration, as described above, the first position adjusting unit 50a and the second position adjusting unit 50b can be aligned with simple control.
- the HUD device 100 further includes a limit switch 60 that defines a position where the display unit 10 is farthest from the housing 30.
- the limit switch 60 is provided in either the first position adjusting unit 50a or the second position adjusting unit 50b. According to this configuration, the first position adjusting unit 50a and the second position adjusting unit 50b can be aligned with a simple configuration.
- HUD Head-up display
- 10 ... Display unit 11 ... Display unit 12 ... Lighting unit, 12a ... Light source, 12b ... Lens, 12c ... Light box 13 ... Housing unit, H1 ... First opening 130 ... Main body unit 131 , 132 ... Plate part, 131a, 131b ... Pedestal part 20 ... Reflection part 30 ... Housing 30a ... Main case, 30b ... Bottom, H2 ... Second opening 31, 32 ... Opposing plate, 31a ... Motor fixing part, G1, G2 ... Guide hole 40 ... Elastic part 50 ... Position adjustment part 50a ... First position adjustment part, 50b ... Second position adjustment part 51a ... Rail 52a ... Slider part, S1 ...
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Abstract
照明仕様の変化を抑制しつつ虚像の表示位置を調整することができるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置を提供する。 HUD装置は、表示ユニット10と、表示ユニット10が放射した表示光を反射させる反射部を収容する筐体と、筐体に対する表示ユニット10のβ方向に沿う位置を調整する位置調整部50と、を備える。表示ユニット10は、表示光を放射する表示部を収容する収容部13を有する。位置調整部50は、筐体に対して不動なレール51aと、収容部13に対して不動なスライダ部52aと、スライダ部52aをβ方向に沿って移動させる駆動部53aと、を備える。スライダ部52aは、レール51aに嵌め合わされ、β方向に互いに間隔を空けて配置された第1スライダS1及び第2スライダS2を有する。
Description
本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
画像を表す表示光を透光部材(例えば、車両のウインドシールド等)に向けて放射し、当該画像の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ(HUD:Head-Up Display)装置が知られている。
例えば、特許文献1には、光源が発した光に基づいて表示光を放射する液晶パネルを表示部として備えるHUD装置が記載されている。特許文献1に記載のHUD装置は、虚像の表示位置を調整するために表示部を移動させ、表示光の光軸方向における表示部の位置を調整可能に構成されている。
特許文献1に記載のHUD装置のように、虚像の表示位置を調整する際に表示部だけを移動させた場合、光源と表示部の相対位置が変化するため、表示部の位置によって照明仕様が変化してしまう。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、照明仕様の変化を抑制しつつ虚像の表示位置を調整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、
光源、前記光源が発した光に基づいて表示光を放射する表示部、及び、前記表示光が通過する第1開口部が形成され、前記光源及び前記表示部を収容する収容部を有する表示ユニットと、
前記第1開口部と対向する第2開口部を有し、前記第2開口部から内部に入射した前記表示光を外部の透光部材に向けて反射させる反射部を収容する筐体と、
前記筐体に対する前記表示ユニットの所定方向に沿う位置を調整する位置調整部と、を備え、
前記位置調整部は、
前記筐体に対して不動であり、前記所定方向に延びるレールと、
前記収容部に対して不動であり、前記レールに嵌め合わされるとともに、前記レールに沿ってスライド可能なスライダ部と、
前記収容部及び前記スライダ部を前記所定方向に沿って移動させる駆動部と、を備え、
前記スライダ部は、前記所定方向に互いに間隔を空けて配置された第1スライダ及び第2スライダを有する。
光源、前記光源が発した光に基づいて表示光を放射する表示部、及び、前記表示光が通過する第1開口部が形成され、前記光源及び前記表示部を収容する収容部を有する表示ユニットと、
前記第1開口部と対向する第2開口部を有し、前記第2開口部から内部に入射した前記表示光を外部の透光部材に向けて反射させる反射部を収容する筐体と、
前記筐体に対する前記表示ユニットの所定方向に沿う位置を調整する位置調整部と、を備え、
前記位置調整部は、
前記筐体に対して不動であり、前記所定方向に延びるレールと、
前記収容部に対して不動であり、前記レールに嵌め合わされるとともに、前記レールに沿ってスライド可能なスライダ部と、
前記収容部及び前記スライダ部を前記所定方向に沿って移動させる駆動部と、を備え、
前記スライダ部は、前記所定方向に互いに間隔を空けて配置された第1スライダ及び第2スライダを有する。
本発明によれば、照明仕様の変化を抑制しつつ虚像の表示位置を調整することができる。
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ(HUD:Head-Up Display)装置100は、例えば、車両1のダッシュボード2内に配設される。HUD装置100は、表示光Lをウインドシールド3に向けて放射する。ウインドシールド3で反射した表示光Lは、ユーザ4(主に車両1の運転者)に表示光Lが表す画像を虚像Vとして視認させる。虚像Vは、ウインドシールド3を介して車両1の前方に表示される。これにより、ユーザ4は、前方風景に重畳して表示される虚像Vを視認することができる。虚像Vは、車両1に関する各種情報(以下、車両情報と言う。)を表示する。なお、車両情報は、車両1自体の情報のみならず、車両1の外部情報も含んでいてもよい。
以下では、車両1の左右、上下、及び前後方向を用いて各構成を説明する場合がある。適宜の図において、左右方向に沿うX軸、上下方向に沿うY軸、前後方向に沿うZ軸を示した。また、X、Y、Zの各軸を示す矢印の向く方向を「+」方向、その反対側を「-」方向と呼ぶ場合がある。
HUD装置100は、図3に示す、表示ユニット10、反射部20、筐体30及び弾性部40を備える。また、HUD装置100は、図4に示すように、位置調整部50及びリミットスイッチ60を備える。また、HUD装置100は、図3に模式的に示す制御部70を備える。
なお、図3は、HUD装置100の図2に示すA-A線での概略断面図と、制御部70のブロック図とを表したものである。図3の概略断面図では、見易さを考慮して適宜構成の断面を示すハッチングを省略した。また、図6は、筐体30を省略して表した、後述の第1位置調整部50aの近傍の拡大斜視図である。
表示ユニット10は、表示部11と、表示部11を下方から照明する照明部12と、表示部11及び照明部12を収容する収容部13と、を有する。
表示部11は、例えば、TFT(Thin Film Transistor)型の液晶パネルから構成されている。照明部12は、例えばLED(Light Emitting Diode)からなる光源12aと、レンズ12bと、ライトボックス12cと、を有する。光源12aが発した光は、例えばコンデンサレンズからなるレンズ12bに集光され、ライトボックス12cを通過して表示部11を照明する。表示部11は、照明部12によって照明されることで画像を表示面11aに表示する。これにより、画像を表す表示光Lが表示部11から放射される。表示部11は、制御部70によって画像の表示動作が制御される。光源12aは、光源用基板14に実装され、制御部70によって発光動作が制御される。
この実施形態では、光源12aから発せられる光、及び、表示部11から放射される表示光Lの中心光線は、図3に示すように、Y軸を後方に傾けたβ軸に沿って設定されている。そして、表示部11は、表示面11aの法線がβ軸に対して斜めに設定されている。これにより、表示ユニット10の内部へ入り込んだ外光が表示面11aで反射し、HUD装置100により表示を行う上で不要な光(以下、「迷光」と呼ぶ。)となることを抑制することができる。
なお、図3等においては、表示光Lの代表的な光線を模式的に示しているが、実際には、表示光Lは、HUD装置100における光学系を通過する光束であり、当該光束の中心光線に対して様々な角度の光線を含む。表示光Lの中心光線は、表示面11aの中心と、ユーザ4が虚像Vを視認可能な範囲として規定されるアイボックスの中心とを結ぶ光線として定義することができる。また、この実施形態では、表示ユニット10の後述の移動方向は、β軸に沿う方向(以下、β方向と言う。)に設定されている。
なお、図3等においては、表示光Lの代表的な光線を模式的に示しているが、実際には、表示光Lは、HUD装置100における光学系を通過する光束であり、当該光束の中心光線に対して様々な角度の光線を含む。表示光Lの中心光線は、表示面11aの中心と、ユーザ4が虚像Vを視認可能な範囲として規定されるアイボックスの中心とを結ぶ光線として定義することができる。また、この実施形態では、表示ユニット10の後述の移動方向は、β軸に沿う方向(以下、β方向と言う。)に設定されている。
収容部13は、表示ユニット10の筐体であり、表示部11及び照明部12を収容する。収容部13は、図3に示すように、箱状に形成されて表示部11及び照明部12の収容空間を有する本体部130と、図4に示すように、一対のプレート部131,132と、を有する。本体部130には、図3に示すように、上方に向かって開口した第1開口部H1が形成されている。表示ユニット10は、表示部11で生成された表示光Lを、第1開口部H1から後述の鏡21に向けて放射する。
図4に示すように、本体部130のX方向に向く外側面の一方にプレート部131が設けられ、他方にプレート部132が設けられている。プレート部131及びプレート部132は、本体部130を挟んで互いに対向し、且つ、互いの主面が平行に設けられている。なお、本体部130と、一対のプレート部131,132とは、一体であっても別体であってもよい。
反射部20は、図3に示すように、自由曲面鏡からなる鏡21と、凹面鏡22と、を有する。鏡21は、表示ユニット10からの表示光Lを凹面鏡22に向けて反射させる。凹面鏡22は、鏡21からの表示光Lをウインドシールド3(筐体30外部の透光部材の一例)に向けて反射させる。凹面鏡22で反射した表示光Lにより、ユーザ4に視認される虚像Vは、表示部11に表示されている画像よりも拡大されたものとなる。なお、鏡21は、平面鏡であってもよい。反射部20を構成する鏡の種類、枚数は、設計に応じて任意に変更可能である。
筐体30は、図3に示すように、反射部20を上記の機能を満たす適宜の位置に収容するメインケース30aと、図4に示すように、収容部13のプレート部131と対向する対向プレート31、及び、収容部13のプレート部132と対向する対向プレート32と、を有する。
メインケース30aは、上方に向かって開口した箱状をなしている。図3に示すように、メインケース30aの底部31bには、第2開口部H2が形成されている。第2開口部H2は、β方向で表示ユニット10の第1開口部H1と対向する位置に設けられている。表示ユニット10の第1開口部H1から放射された表示光Lは、第2開口部H2を通過して筐体30の内部に至り、鏡21に入射する。
メインケース30aには、その上端部と連結されるアッパーケース(図示せず)が設けられる。アッパーケースには、凹面鏡22で反射した表示光Lを、図1に示すウインドシールド3へと通過させる第3開口部が形成される。また、アッパーケースには、第3開口部を塞ぐとともに透光性を有するカバーガラス(図示せず)が設けられる。凹面鏡22で反射した表示光Lは、カバーガラスを透過してウインドシールド3に向かう。
メインケース30aには、その上端部と連結されるアッパーケース(図示せず)が設けられる。アッパーケースには、凹面鏡22で反射した表示光Lを、図1に示すウインドシールド3へと通過させる第3開口部が形成される。また、アッパーケースには、第3開口部を塞ぐとともに透光性を有するカバーガラス(図示せず)が設けられる。凹面鏡22で反射した表示光Lは、カバーガラスを透過してウインドシールド3に向かう。
図4に示すように、メインケース30aのX方向に向く外側面の一方に対向プレート31が設けられ、他方に対向プレート32が設けられている。対向プレート31は、プレート部131の外側に位置し、プレート部131とX方向に間隔を空けて位置する。対向プレート32は、プレート部132の外側に位置し、プレート部132とX方向に間隔を空けて位置する。
弾性部40は、図3に示すように、第1開口部H1と第2開口部H2とを接続する筒状の部材であって、その中空部分において第1開口部H1から第2開口部H2へと通過する表示光Lの光路を確保する。弾性部40は、例えば、発泡ウレタンから形成され、外周が四角形状の角筒状に形成されている。弾性部40は、収容部13と筐体30の少なくともいずれかに固定される。弾性部40は、筐体30及び収容部13の両者によってβ方向に圧縮された状態で当該両者の間に位置する。そして、弾性部40は、表示ユニット10がβ軸に沿う可動範囲R内で移動しても、第1開口部H1と第2開口部H2とを接続した状態を維持する。これにより、表示ユニット10と筐体30との間に生じる隙間から表示光Lが漏れ出し、迷光が生じることを抑制することができる。また、弾性部40は、第1開口部H1と第2開口部H2とを接続した状態を維持していることにより、HUD装置100の外部からの塵埃の侵入を抑制することができる。
図4に示す位置調整部50は、筐体30に対する表示ユニット10の位置を調整するための構成である。この実施形態では、位置調整部50は、筐体30に対する表示ユニット10のβ方向の位置を調整する。具体的に、位置調整部50は、β方向に沿う可動範囲R(図3参照)内で、筐体30に対して表示ユニット10を移動させる。位置調整部50による表示ユニット10の可動範囲Rにおいて、表示ユニット10が筐体30と最も接近する位置(以下、最接近位置と言う。)にある場合であっても、表示ユニット10の上端は筐体30に接触しない。また、可動範囲Rにおいて、表示ユニット10が筐体30と最も離反する位置(以下、最離反位置と言う。)は、最接近位置からβ方向に沿って所定距離だけ離れた位置として定められている。つまり、この実施形態の可動範囲Rは、β方向における最接近位置から最離反位置までの表示ユニット10の移動範囲である。
この実施形態では、図4に示すように、位置調整部50は、一対あり、一方を第1位置調整部50aとし、他方を第2位置調整部50bとする。HUD装置100における-X側の端部に第1位置調整部50aが位置し、+X側の端部に第2位置調整部50bが位置する。第1位置調整部50aと第2位置調整部50bの構成は同様であるため、以下では、第1位置調整部50aの構成を主に説明し、第2位置調整部50bの説明を省略する。
第1位置調整部50aは、図4に示すように、レール51aと、スライダ部52aと、駆動部53aと、伝達部54aと、ボールジョイント55aと、を備える。
レール51aは、筐体30に対して不動であり、図4に示すように、β方向に延びている。具体的に、レール51aは、対向プレート31の収容部13(プレート部131)に向く面に固定されている。
ここで、図5、図6に示すように、β軸と直交し、レール51aの幅方向に延びる軸をγ軸とし、β及びγ軸と直交する軸をα軸とする。以下では、位置調整部50の構成の理解を容易とするため、α、β、γの各軸を用いて説明する場合がある。また、α、β、γの各軸を示す矢印の向く方向を「+」方向、その反対側を「-」方向と呼ぶ場合がある。
スライダ部52aは、収容部13に対して不動であり、図4に示すように、レール51aに嵌め合わされるとともに、レール51aに沿ってスライド可能な構成である。具体的に、スライダ部52aは、図6に示すように、β方向に互いに間隔を空けて配置された第1スライダS1及び第2スライダS2を有する。プレート部131には、-α方向に突出するとともに、β方向に互いに間隔を空けて配置された台座部131a,131bが設けられている。第1スライダS1は台座部131aに固定され、第2スライダS2は台座部131bに固定されている。
β方向に互いに間隔を空けて配置された第1スライダS1及び第2スライダS2により、筐体30に対して不動なレール51aに対して、収容部13(つまり、表示ユニット10)のγ軸周りに回転する動きと、α方向の動きとが抑制される。これにより、筐体30に対する表示ユニット10のγ軸周りの回転方向、及び、α方向のガタつきを抑制することができる。
また、第1スライダS1及び第2スライダS2は、各々、γ方向(つまり、レール51aの幅方向)においてレール51aを挟み込む形状を有する。この構成により、レール51aに対する、スライダ部52aのγ方向の動きを抑制することができる。結果として、筐体30に対する表示ユニット10のγ方向のガタつきを抑制することができる。
以上により、レール51aに対するスライダ部52aのβ方向の動きを許容しつつ、他の方向のガタつきを抑制し、筐体30に対して表示ユニット10を安定して駆動することができる。
また、第1スライダS1及び第2スライダS2は、各々、γ方向(つまり、レール51aの幅方向)においてレール51aを挟み込む形状を有する。この構成により、レール51aに対する、スライダ部52aのγ方向の動きを抑制することができる。結果として、筐体30に対する表示ユニット10のγ方向のガタつきを抑制することができる。
以上により、レール51aに対するスライダ部52aのβ方向の動きを許容しつつ、他の方向のガタつきを抑制し、筐体30に対して表示ユニット10を安定して駆動することができる。
駆動部53aは、収容部13及びスライダ部52aをβ方向に沿って移動させる構成であり、モータMと、リードスクリューNと、を有する。モータMは、例えばステッピングモータから構成され、図5に示すように、対向プレート31の-α方向に向く面に設けられた、モータ固定部31aに固定されている。リードスクリューNは、β方向に延びており、ボールねじ機構によってモータMの回転に応じてβ方向に直線移動する。リードスクリューNは、モータMに対してβ軸方向に往復運動が可能である。リードスクリューNは、β軸に対して所定角度(例えば5°程度)だけ傾倒可能にモータMに支持されている。また、リードスクリューNは、モータMの内部に設けられたばね(図示せず)で、-β方向に付勢されている。
伝達部54aは、プレ-ト部131に固定されるとともに、リードスクリューNの動力をプレート部131に伝達する。具体的に、伝達部54aは、図6に示すように、台部540と、台部540と連結された一対の脚部541,542と、を有してU字状に形成されている。伝達部54aは、一対の脚部541,542がレール51a及び第1スライダS1を跨ぐ格好で、プレート部131の台座部131aに固定されている。図5に示すように、伝達部54aの台部540は、対向プレート31の外側(-α側)に位置する。伝達部54aの脚部541,542は、対向プレート31に設けられたガイド孔G1,G2を通って、対向プレート31の内側(+α側)に至っている。ガイド孔G1,G2は、対向プレート31をα方向に貫通するとともに、β方向に延びる長孔であり、伝達部54aのβ方向の移動を案内する。
ボールジョイント55aは、ボールスタッドと、ボールスタッドのボールと球面接触するソケットとを有し、図6に示すように、リードスクリューNと伝達部54aを連結する。例えば、ボールスタッドのボールは、同図に示す点Cを中心に回転可能となっている。そして、ボールジョイント55aは、ボールスタッドが伝達部54aの台部540に固定され、ソケットがリードスクリューNの先端に固定されている。この構成により、β方向に高い剛性を保ちリードスクリューNと伝達部54aを連結しつつ、点Cを中心とした回転方向のアライメントずれを吸収することができる。
ここで、前述したスライダ部52aの構成により、筐体30に対する表示ユニット10のガタつきを良好に抑制したぶん、部品間のクリアランスが保てなくなる可能性がある。しかしながら、ボールジョイント55aと、前述のように、β軸に対して所定角度だけ傾倒可能、且つ、β方向に弾性を有するリードスクリューNとによって、筐体30に対する表示ユニット10の位置のアライメントを良好に調整することができる。
以上の構成からなる第1位置調整部50aと同様に、第2位置調整部50bは、図4に示すレール51b、駆動部53b、伝達部54b及びボールジョイント55bと、図示しないスライダ部と、を備えている。
リミットスイッチ60は、筐体30に対して表示ユニット10が最も離れる位置(前述の最離反位置)を規定するものであり、この実施形態では、第1位置調整部50aに設けられている。具体的に、リミットスイッチ60は、対向プレート31の収容部13(プレート部131)に向く面に固定されている。また、リミットスイッチ60は、図6に示すように、β方向において第1スライダS1と対向する位置に設けられ、スライダ52aが-β方向に移動していくと第1スライダS1に接触し、接触したことを示す検出信号を制御部70に供給する。制御部70は、当該検出信号を取得した際の表示ユニット10の位置を原点とし、表示ユニット10の駆動制御を行う。なお、リミットスイッチ60は、第1位置調整部50aと第2位置調整部50bのいずれかに設けられていればよく、第2位置調整部50bにのみ設けられていてもよい。
なお、リミットスイッチ60が機械スイッチである例を示したが、他の要素が適用されてもよい。リミットスイッチ60は、筐体30に対して表示ユニット10が最も離れる位置を規定できる要素である、フォトインタラプタ,エンコーダ,磁気スイッチ等の要素で構成されていても良い。また,リミットスイッチ60は、モータMに生じる逆起電力に基づいて、表示ユニットの位置を検出しても良い。
なお、リミットスイッチ60が機械スイッチである例を示したが、他の要素が適用されてもよい。リミットスイッチ60は、筐体30に対して表示ユニット10が最も離れる位置を規定できる要素である、フォトインタラプタ,エンコーダ,磁気スイッチ等の要素で構成されていても良い。また,リミットスイッチ60は、モータMに生じる逆起電力に基づいて、表示ユニットの位置を検出しても良い。
図3に模式的に示す制御部70は、HUD装置100の全体動作を制御するものであり、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を有するマイクロコンピュータから構成される。ROMには、HUD装置100の全体動作を制御するための動作プログラムや、表示部11が表示する画像(つまり、虚像Vとして視認される画像)を構成するために必要な画像パーツデータ等の固定データが記憶されている。制御部70は、図示しない表示用の駆動回路を介して、表示部11による画像の表示動作を制御する。なお、制御部70は、画像記憶専用のビデオメモリを有していてもよい。また、制御部70の機能は、複数のマイクロコンピュータが協働することで実現されてもよい。制御部70は、例えば、収容部13又は筐体30における任意の位置に設けられている。
また、制御部70は、図示しない位置調整用の駆動回路を介して位置調整部50を駆動し、筐体30に対する表示ユニット10の位置を調整する。所定位置にある表示ユニット10が筐体30に近づくと、虚像Vは、表示ユニット10が当該所定位置にあった場合よりもユーザ4の近くに表示される。一方、所定位置にある表示ユニット10が筐体30から遠ざかると、虚像Vは、表示ユニット10が当該所定位置にあった場合よりもユーザ4から遠くに表示される。
この実施形態では、制御部70は、第1位置調整部50aが有するモータM、及び、第2位置調整部50bが有するモータ(図示せず)の各々を同一の駆動信号で駆動する。このように、第1位置調整部50a及び第2位置調整部50bを、共通の駆動信号で駆動することで、簡潔な制御で、第1位置調整部50a及び第2位置調整部50bのアライメントをとること(つまり、第1位置調整部50a及び第2位置調整部50bが協調し、安定した動作で表示ユニット10を駆動すること)ができる。なお、制御部70は、第1位置調整部50aが有するモータM、及び、第2位置調整部50bが有するモータ(図示せず)の各々を、互いに同期された駆動信号で駆動してもよい。
また、制御部70は、操作部、ECU(Electronic Control Unit)等の車両1内で構成される図示しない各種のシステムと公知の手法により通信を行う。操作部は、ボタン、タッチパッド、タッチパネル等の入力装置からなる。操作部は、ユーザ4による操作を受け付け、受け付けた内容を示す信号を制御部70に供給する。ユーザ4は、操作部を介して、HUD装置100に対する指令を入力することができる。例えば、ユーザ4は、操作部を介して、自身の視点に合った虚像Vの表示位置を調整すべく、表示ユニット10の位置調整操作が可能である。ECUは、車両1の各部の動作を制御するものである。例えば、制御部70は、ECUから、車速等の計測量を含む車両1の状態を示す車両情報を取得する。そして、制御部70は、ECUから取得した車両情報を示す画像を虚像Vとして表示させることが可能となっている。
以上の構成からなるHUD装置100が、表示ユニット10を駆動する際の動作を以下に簡潔に説明する。制御部70は、ユーザ4による位置調整操作に応じて、第1位置調整部50a及び第2位置調整部50bを駆動する。この際、制御部70は、第1位置調整部50aが有するモータM、及び、第2位置調整部50bが有するモータ(図示せず)を同一の駆動信号、又は、互いに同期された駆動信号で駆動する。供給された駆動信号に応じて第1位置調整部50aのモータMが回転すると、モータMの回転に応じて、リードスクリューNがβ方向に沿って直線移動する。リードスクリューNの直線移動は、ボールジョイント55a及び伝達部54を介して、プレート部131に伝達される。第2位置調整部50bも同様に動作する。これにより、筐体30に対して収容部13(つまり、表示ユニット10)がβ方向に移動する。制御部70は、β方向の移動量及び向きを制御することにより、筐体30に対する表示ユニット10の位置を調整する。
なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。
以上の説明では、第1位置調整部50a及び第2位置調整部50bの双方に設けた駆動部53a,53bを駆動して、表示ユニット10を移動させる構成を示したが、位置調整部50の構成はこれに限られない。例えば、第1位置調整部50a及び第2位置調整部50bの一方にのみ駆動部を設ける構成を採用してもよい。
以上の説明では、設計上の理由により、図6に示すように、伝達部54aを、第1スライダS1が固定される台座部131aに固定する例を示したが、伝達部54aの固定箇所は、これに限られない。表示ユニット10を安定して駆動する観点からは、伝達部54aの固定箇所は、β方向における第1スライダS1と第2スライダS2の中間位置であることが好ましい。
以上では、弾性部40が発泡ウレタンから形成された例を示したが、表示ユニット10が可動範囲R内で移動しても、第1開口部H1と第2開口部H2とを接続した状態を維持することができる限りにおいては、弾性部40の構成は任意である。例えば、第1開口部H1と第2開口部H2とを接続する筒状の弾性部40は、発泡ウレタン以外のスポンジ材、蛇腹部材、ゴムを含むエラストマー等から構成されていてもよい。
HUD装置100内における光学系の構成は、表示ユニット10からの表示光Lを反射部20によって、外部の透光部材の一例であるウインドシールド3に向けて反射させることができれば任意である。以上の説明では、位置調整部50が表示ユニット10を筐体30に対してβ方向に移動させる例を示したが、位置調整部50による表示ユニット10の移動方向は任意である。なお、表示ユニット10の移動方向は、表示ユニット10から反射部20(上記実施形態の例では鏡21)へ向かう表示光Lの中心光線の向きと一致していることが好ましい。また、筐体30の第2開口部H2と表示ユニット10の第1開口部H1は、表示ユニット10の移動方向において互いに対向していればよい。
以上では、表示ユニット10の表示部11が液晶パネルからなる例を示したが、表示部11及び表示ユニット10の構成は限定されるものでなく任意である。例えば、表示ユニット10が備える表示部11は、OLED(Organic Light-Emitting Diode)から構成されていてもよい。また、表示ユニット10は、DMD(Digital Micromirror Device)と、DMDによる反射光を受けて画像を表示する透過型スクリーンからなる表示部11と、を備えて構成されていてもよい。
HUD装置100をユーザ4に向けて反射する透光部材は、車両1のウインドシールド3に限定されず、板状のハーフミラー、ホログラム素子等により構成されるコンバイナであってもよい。
HUD装置100が搭載される車両1の種類は限定されず、自動四輪車や、自動二輪車など様々な車両に適用可能である。また、HUD装置100は、航空機、船舶、スノーモービル等、車両1以外の乗り物に搭載されてもよい。
(1)以上に説明したHUD装置100は、筐体30に対する表示ユニット10のβ方向に沿う位置を調整する位置調整部50を備える。位置調整部50は、筐体30に対して不動なレール51aと、収容部13に対して不動なスライダ部52aと、スライダ部52aをβ方向(所定方向の一例)に沿って移動させる駆動部53aと、を備える。スライダ部52aは、レール51aに嵌め合わされ、β方向に互いに間隔を空けて配置された第1スライダS1及び第2スライダS2を有する。この構成によれば、光源12aと表示部11の相対位置を変化させずに、表示ユニット10全体を移動させることができるため、照明仕様の変化を抑制しつつ虚像の表示位置を調整することができる。また、β方向に互いに間隔を空けて配置された第1スライダS1及び第2スライダS2により、筐体30に対する表示ユニット10のγ軸周りの回転方向、及び、α方向のガタつきを抑制し、安定して表示ユニット10を移動させることができる。
(2)また、第1スライダS1及び第2スライダS2は、各々、レール51aの幅方向(γ方向)においてレール51aを挟み込む形状を有する。この構成によれば、前述の通り、筐体30に対する表示ユニット10のγ方向のガタつきを抑制することができ、より安定して表示ユニット10を移動させることができる。
(3)また、駆動部53aは、リードスクリューNをβ方向に移動させるモータMを有し、位置調整部50は、収容部13のプレ-ト部131に固定されるとともに、リードスクリューNの動力をプレート部131に伝達する伝達部54aをさらに備える。そして、リードスクリューNと伝達部54aとは、ボールジョイント55aを介して連結されている。この構成によれば、前述の通り、β方向に高い剛性を保ちリードスクリューNと伝達部54aを連結しつつ、点Cを中心とした回転方向のアライメントずれを吸収することができる。
(4)また、位置調整部50は、一対あり、一方を第1位置調整部50aとし、他方を第2位置調整部50bとすると、第1位置調整部50aが有するモータM、及び、第2位置調整部50bが有するモータは、同一の信号、又は、互いに同期された信号で駆動される。この構成によれば、前述の通り、簡潔な制御で、第1位置調整部50a及び第2位置調整部50bのアライメントをとることができる。
(5)また、HUD装置100は、筐体30に対して表示ユニット10が最も離れる位置を規定するリミットスイッチ60をさらに備える。リミットスイッチ60は、第1位置調整部50aと第2位置調整部50bのいずれかに設けられている。この構成によれば、簡潔な構成で、第1位置調整部50a及び第2位置調整部50bのアライメントをとることができる。
以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。
100…ヘッドアップディスプレイ(HUD)装置
10…表示ユニット
11…表示部
12…照明部、12a…光源、12b…レンズ、12c…ライトボックス
13…収容部、H1…第1開口部
130…本体部
131,132…プレート部、131a,131b…台座部
20…反射部
30…筐体
30a…メインケース、30b…底部、H2…第2開口部
31,32…対向プレート、31a…モータ固定部、G1,G2…ガイド孔
40…弾性部
50…位置調整部
50a…第1位置調整部,50b…第2位置調整部
51a…レール
52a…スライダ部、S1…第1スライダ、S2…第2スライダ
53a…駆動部、M…モータ、N…リードスクリュー
54a…伝達部、540…台部、541,542…脚部
55a…ボールジョイント
60…リミットスイッチ
70…制御部
1…車両、2…ダッシュボード、3…ウインドシールド、4…ユーザ
L…表示光、V…虚像
10…表示ユニット
11…表示部
12…照明部、12a…光源、12b…レンズ、12c…ライトボックス
13…収容部、H1…第1開口部
130…本体部
131,132…プレート部、131a,131b…台座部
20…反射部
30…筐体
30a…メインケース、30b…底部、H2…第2開口部
31,32…対向プレート、31a…モータ固定部、G1,G2…ガイド孔
40…弾性部
50…位置調整部
50a…第1位置調整部,50b…第2位置調整部
51a…レール
52a…スライダ部、S1…第1スライダ、S2…第2スライダ
53a…駆動部、M…モータ、N…リードスクリュー
54a…伝達部、540…台部、541,542…脚部
55a…ボールジョイント
60…リミットスイッチ
70…制御部
1…車両、2…ダッシュボード、3…ウインドシールド、4…ユーザ
L…表示光、V…虚像
Claims (5)
- 光源、前記光源が発した光に基づいて表示光を放射する表示部、及び、前記表示光が通過する第1開口部が形成され、前記光源及び前記表示部を収容する収容部を有する表示ユニットと、
前記第1開口部と対向する第2開口部を有し、前記第2開口部から内部に入射した前記表示光を外部の透光部材に向けて反射させる反射部を収容する筐体と、
前記筐体に対する前記表示ユニットの所定方向に沿う位置を調整する位置調整部と、を備え、
前記位置調整部は、
前記筐体に対して不動であり、前記所定方向に延びるレールと、
前記収容部に対して不動であり、前記レールに嵌め合わされるとともに、前記レールに沿ってスライド可能なスライダ部と、
前記収容部及び前記スライダ部を前記所定方向に沿って移動させる駆動部と、を備え、
前記スライダ部は、前記所定方向に互いに間隔を空けて配置された第1スライダ及び第2スライダを有する、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記第1スライダ及び前記第2スライダは、各々、前記レールの幅方向において前記レールを挟み込む形状を有する、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記収容部は、前記スライダ部が固定されるプレート部を有し、
前記駆動部は、リードスクリューを前記所定方向に移動させるモータを有し、
前記位置調整部は、前記プレ-ト部に固定されるとともに、前記リードスクリューの動力を前記プレート部に伝達する伝達部をさらに備え、
前記リードスクリューと前記伝達部とは、ボールジョイントを介して連結されている、
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。 - 前記位置調整部は、一対あり、一方を第1位置調整部とし、他方を第2位置調整部とすると、
前記第1位置調整部が有する前記モータ、及び、前記第2位置調整部が有する前記モータは、同一の信号、又は、互いに同期された信号で駆動される、
請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記筐体に対して前記表示ユニットが最も離れる位置を規定するリミットスイッチをさらに備え、
前記リミットスイッチは、前記第1位置調整部と前記第2位置調整部のいずれかに設けられている、
請求項4に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
Priority Applications (1)
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JP2022527027A JPWO2021241495A1 (ja) | 2020-05-25 | 2021-05-24 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020-090634 | 2020-05-25 | ||
JP2020090634 | 2020-05-25 |
Publications (1)
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---|---|
WO2021241495A1 true WO2021241495A1 (ja) | 2021-12-02 |
Family
ID=78744400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2021/019598 WO2021241495A1 (ja) | 2020-05-25 | 2021-05-24 | ヘッドアップディスプレイ装置 |
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WO (1) | WO2021241495A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH05147456A (ja) * | 1991-11-27 | 1993-06-15 | Nippon Seiki Co Ltd | 車両用表示装置 |
JP2003175744A (ja) * | 2001-12-12 | 2003-06-24 | Denso Corp | ヘッドアップディスプレイ |
WO2016117312A1 (ja) * | 2015-01-22 | 2016-07-28 | 株式会社デンソー | ヘッドアップディスプレイ装置 |
JP2019203528A (ja) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | アルパイン株式会社 | 案内駆動装置および案内駆動装置を使用した表示装置 |
-
2021
- 2021-05-24 WO PCT/JP2021/019598 patent/WO2021241495A1/ja active Application Filing
- 2021-05-24 JP JP2022527027A patent/JPWO2021241495A1/ja active Pending
Patent Citations (4)
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ENP | Entry into the national phase |
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