JP2012061987A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型且つ部品点数を抑えた機構で表示部とカバーとを駆動させることができる表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、閉位置でカバーの第３の歯は、カムギアの第２の歯と噛み合い、カムギアが第１の方向に回転するのに伴って、カバーは閉位置から開位置へと移動し、且つ突起が溝の内壁に押されて表示部が収納位置から使用位置に向けて起き上がる。開位置でカバーの第３の歯とカムギアの第２の歯との噛合が外れてカバーは停止し、カバーを開位置で停止させたまま、カムギアの第１の方向またはその反対の第２の方向への回転により、表示部を使用位置から傾動可能である。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

近年、ナビゲーション情報等の表示情報をフロントガラスに直接、またはフロントガラスの近くに配置される表示部に投影して、外界情報と表示情報とを同時に視認可能な車載用のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）の開発が進められている。

フロントガラスとは別に表示部を設けた構成において、使用しないときに表示部を収納でき、且つカバーで覆っておくことができれば、表示部を経年劣化等から保護できる。車両内の限られたスペースを有効活用する観点から、またコスト低減の観点から、小型且つ部品点数を抑えた機構で表示部とカバーとを駆動させることが望ましい。

特開２００３−３９９８１号公報

小型且つ部品点数を抑えた機構で表示部とカバーとを駆動させることができる表示装置を提供する。

実施形態によれば、表示装置は、モーターと、前記モーターに連結された伝達ギアと、支持軸と、回転可能に前記支持軸に支持されたカムギアと、表示部と、カバーと、映像を含む光束を前記表示部に投影する映像光生成部と、を備えた。前記カムギアは、前記伝達ギアと噛み合う第１の歯と、前記第１の歯と一体に回転する第２の歯と、回転方向に沿って設けられた溝と、を有する。前記表示部は、倒れた姿勢になる収納位置と、起立した姿勢になる使用位置との間を移動可能に設けられ、前記溝内に位置する突起を有する。前記カバーは、前記収納位置にある前記表示部を覆う閉位置と、前記使用位置にある前記表示部を開放させる開位置との間を往復移動可能に設けられ、前記第２の歯と噛合可能な第３の歯を有する。前記閉位置で前記第３の歯は前記第２の歯と噛み合い、前記カムギアが第１の方向に回転するのに伴って、前記カバーは前記閉位置から前記開位置へと移動し、且つ前記突起が前記溝の内壁に押されて前記表示部が前記収納位置から前記使用位置に向けて起き上がる。前記開位置で前記第３の歯と前記第２の歯との噛合が外れて前記カバーは停止し、前記カバーを前記開位置で停止させたまま、前記カムギアの前記第１の方向またはその反対の第２の方向への回転により、前記表示部を前記使用位置から傾動可能である。

実施形態に係る表示装置における表示部及びカバーの駆動機構の模式図。 表示部及びカバーの動作を示す模式図。 表示部及びカバーの動作を示す模式図。 実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図。

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。

実施形態に係る表示装置は、例えば、自動車、バス、鉄道車両、船舶、航空機などの移動体に搭載されるＨＵＤ（Head-Up Display）の他、ドライビングシミュレータやフライトシミュレータなどのシミュレータ、さらには、ゲームなどのアミューズメント用途にも適用でき、背景の所望の位置に重ねた表示を提供できる。

以下では、車載用ＨＵＤとして使用される表示装置を例に挙げて説明する。
図４は、その表示装置の構成を例示する模式図である。

本実施形態に係る表示装置７０は、車両９０に搭載される。表示装置７０は、表示部３１（例えばコンバイナ）と、映像を含む光束を表示部３１に投影する映像光生成部とを備える。さらに、表示装置７０は、図１に示すように、カバー４１と、表示部３１及びカバー４１を駆動させる駆動機構とを備える。

映像光生成部は、映像データ生成部８１と、映像投影部８２とを有する。映像データ生成部８１は、映像データを生成する。映像投影部８２は、映像データ生成部８１によって生成された映像データに基づいた映像を含む光束を表示部３１に反射させて、車両９０に搭乗する観視者１００に向けて投影する。このとき、光束の発散角が制御されており、光束が観視者１００の目に入射するように設計できる。

表示部３１の表示内容は、例えば、車両９０の運行情報に関する、進行方向を示す矢印や、速度や、燃料量や、目的地までの距離や時間など種々の内容を含む。

表示部３１は、透過型ミラー構造を有する。観視者１００は、表示内容の像（虚像）を、フロントガラス９１を介して視認される背景に重ねて、所望の奥行き位置に知覚することができる。

図１及び図４は、表示部３１が使用位置にある状態を表す。この使用位置で、表示部３１はフロントガラス９１よりも車両９０の室内側に、フロントガラス９１から離間して位置する。

表示部３１は、図１に示す駆動機構によって駆動される。また、駆動機構は、表示部３１の駆動に連動させてカバー４１を駆動する。カバー４１は、筐体１１に形成された開口１２を開閉する。筐体１１は、フロントガラス９１の下方のダッシュボード内に設けられている。あるいは、筐体１１は、ダッシュボードの筐体である。

駆動機構は、モーター１５、ウォーム１７、カムギア２１、支持軸１９、ねじりコイルばね２８を含む。これらは、開口１２の下方に設けられている。筐体１１、モーター１５および支持軸１９は、車両９０に対して静止して設けられている。

モーター１５の駆動軸１６は上方（開口１２側）に向けて延び、その駆動軸１６にはウォーム１７が結合されている。ウォーム１７は、螺旋状のねじ歯１８を有する。

支持軸１９は、モーター１５の駆動軸１６に対して直交する方向（図１において紙面奥行き方向）に延びる。支持軸１９には、カムギア２１が回転可能に支持されている。

カムギア２１は、第１のギア部２２と第２のギア部２３とを有する。第１のギア部２２及び第２のギア部２３は共にホイールギアであり、中心を一致させて結合もしくは一体に設けられている。第１のギア部２２及び第２のギア部２３の中心には共通の中心孔が形成されている。この中心孔に支持軸１９が挿入され、カムギア２１は支持軸１９のまわりに回転可能となっている。

第１のギア部２２の外周部には、第１の歯２４が設けられている。第１の歯２４は、第１のギア部２２の周方向のすべてにわたって設けられている。第１の歯２４は、ウォーム１７のねじ歯１８と噛み合っている。

ウォーム１７は、モーター１５の駆動力をカムギア２１に伝達する伝達ギアとして機能する。この伝達ギアとしては、ウォームだけの構成に限らず、ウォームとホイールギアとを組み合わせた構成であってもよい。あるいは、ウォームを使わず、ホイールギアから伝達ギアを構成してもよい。本実施形態では、伝達ギアとして、１個のウォーム１７を使うことで、部品点数を少なくでき、設置スペースの省スペース化も図れる。

第２のギア部２３の外周部には、第２の歯２５が設けられている。第２のギア部２３は、第１のギア部２２よりも直径が大きい。したがって、第２の歯２５は、第１の歯２４よりも外周側に位置する。第２の歯２５は、第２のギア部２３の周方向のすべてには設けられていない。第２の歯２５は、第２のギア部２３の周方向の一部の範囲に設けられている。したがって、第２のギア部２３の外周部には、歯が設けられていない領域が存在する。第２の歯２５は、ウォーム１７とは噛み合っていない。

第２のギア部２３の側面（図１における正面及び裏面）には、溝２６が形成されている。溝２６は、図１において紙面を貫く方向に第２のギア部２３を貫通している。溝２６は、第１の歯２４と第２の歯２５との間に形成されている。溝２６は、カムギア２１の回転方向に沿ったカーブで形成されている。溝２６は、第２のギア部２３の周方向のすべてには形成されておらず、周方向の一部の範囲に形成されている。

表示部３１は、その下部に設けられたホルダー３２を有する。ホルダー３２には貫通孔が形成され、その貫通孔には支持軸１９が挿入されている。したがって、表示部３１は支持軸１９のまわりに回転可能に、支持軸１９に支持されている。カムギア２１と表示部３１とを共通の支持軸１９に支持させることで、部品点数の削減及び省スペース化を図れる。

また、ホルダー３２には突起３３が設けられている。突起３３は、第２のギア部２３の側面に向けて突出し、溝２６内に位置する。カムギア２１と表示部３１の回転中心は一致している。そのため、表示部３１が支持軸１９を中心に回転したときの突起３３の移動軌跡は、溝２６のカーブに一致する。

表示部３１は、図２（ａ）に示す収納位置と、図１に示す使用位置との間を移動可能に、支持軸１９に支持されている。表示部３１は、収納位置で倒れた姿勢になり、使用位置で起立した姿勢になる。

支持軸１９には、ねじりコイルばね２８も支持されている。ねじりコイルばね２８のコイル部に支持軸１９が挿入されている。ねじりコイルばね２８の一方のアーム２８ａの先端は、突起３３に当接している。ねじりコイルばね２８の他方のアーム２８ｂの先端は、第２のギア部２３の側面に設けられたばね止め部２７に当接可能となっている。

カバー４１は、開口１２あるいはその付近に設けられている。カバー４１は、図２（ａ）に示す閉位置と、図１に示す開位置との間を往復移動可能に設けられている。カバー４１は、図示しないガイド部によって案内されつつ、モーター１５の駆動軸１６に対して直交する方向に移動する。カバー４１は、閉位置で、収納位置にある表示部３１を覆い、開位置で、使用位置にある表示部３１を開放させる。

カバー４１の表面は車内に露出している。カバー４１の裏面は、開口１２より下方に向けられ、その裏面には第３の歯４２が設けられている。第３の歯４２は、第２のギア部２３の第２の歯２５と噛合可能であり、カバー４１と第２のギア部２３とは、いわゆるラックとピニオンの関係にある。

第３の歯４２において最も開口１２側（図１において右端）の歯４２ａは、他の歯４２ｂよりも高い。すなわち、歯４２ａは他の歯４２ｂよりも下方への突出量が大きい。

次に、図１、図２（ａ）〜図３（ｂ）を参照して、表示部３１及びカバー４１の動作について説明する。なお、図２（ａ）〜図３（ｂ）では、モーター１５及びウォーム１７の図示を省略している。

図２（ａ）は、表示部３１が収納位置にある状態を示す。

収納位置で、表示部３１は開口１２より下方の空間内に、倒れた姿勢で収納されている。その空間にはストッパー１３が設けられている。ストッパー１３は、筐体１１に一体に設けられている。あるいは、筐体１１に対して別部材としてストッパー１３を設けてもよい。収納位置で、表示部３１の表面の上端部はストッパー１３に当接する。

収納位置で、突起３３は、溝２６の一方の端に位置する。ねじりコイルばね２８の一方のアーム２８ａは突起３３に当接し、他方のアーム２８ｂはカムギア２１に設けられたばね止め部２７に当接している。

突起３３及びばね止め部２７には、ねじりコイルばね２８のアーム２８ａ、２８ｂが広がろうとする復元力が作用している。このとき、モーター１５は駆動されず、カムギア２１は回転せず、ばね止め部２７は図２（ａ）に示す位置を維持する。したがって、アーム２８ａは突起３３を下方へと付勢している。これにより、表示部３１は収納位置に付勢され、その収納位置を維持する。

表示部３１が収納位置にあるとき、カバー４１は閉位置にある。閉位置で、カバー４１は開口１２を閉塞し、収納位置にある表示部３１を覆う。閉位置で、カバー４１の第３の歯４２は、カムギア２１の第２の歯２５と噛み合っている。

収納位置（閉位置）で、モーター１５を駆動させると、ウォーム１７が回転する。ウォーム１７のねじ歯１８はカムギア２１の第１の歯２４と噛み合っている。したがって、カムギア２１が回転し始める。

カバー４１とカムギア２１の第２のギア部２３とは、ラックとピニオンの関係になっている。したがって、カムギア２１が第１の方向ａ（本実施形態では反時計回り）に回転し始めると、図２（ｂ）に示すように、カバー４１は開位置に向けて直線移動する。これにより、開口１２が徐々に開放されていく。

カムギア２１の第１の方向ａへの回転に伴って、溝２６も第１の方向ａに移動する。このとき、突起３３は動かず、相対的に溝２６に沿って移動する。ばね止め部２７は、カムギア２１の第１の方向ａへの回転に伴って第１の方向ａに移動する。

図２（ｂ）の位置からさらにカムギア２１が第１の方向ａに回転すると、溝２６の他方の端が突起３３に達し、突起３３が溝２６の内壁（端壁）によって第１の方向ａに押される。これにより、図２（ｃ）に示すように、カバー４１が引き続き開位置へと移動しつつ、表示部３１が支持軸１９を支点にして収納位置から起き上がり始める。

カバー４１が開き始めても、溝２６の端壁が突起３３に達するまでは、表示部３１は起き上がらず、収納位置を維持する。ここで、溝２６の端壁が突起３３に達したときのカバー４１の位置を中間位置とする。中間位置は、閉位置と開位置との間の位置であって、開口１２をある程度開いた状態にする位置である。カバー４１がその中間位置に達するまでは、表示部３１は収納位置を維持して、起き上がらない。ある程度開口１２が開いた状態で、表示部３１が起き上がり始めるので、表示部３１はカバー４１にぶつからない。

カバー４１の移動開始と同時に表示部３１を駆動させることも考えられる。ただし、この場合に、カバー４１と表示部３１との干渉を回避するには、表示部３１の収納位置を図２（ａ）に示す位置よりもさらに下方に位置させ、より下方の位置から表示部３１が起き上がり始めるようにすればよい。しかし、これは収納スペースの増大をまねく。

これに対して、本実施形態では、表示部３１の収納位置（起動開始位置）を開口１２付近にしつつも、カバー４１がある程度開いた時点で表示部３１を起き上がらせる機構にしているため、コンパクトな収納スペースにしつつ、カバー４１と表示部３１との干渉を回避できる。

表示部３１が起き上がり始めると、以降、カムギア２１の第１の方向ａへの回転に伴って、カバー４１と表示部３１とは連動して動作する。

すなわち、図３（ａ）に示すように、カバー４１はさらに開位置側へと移動し、これに連動して、表示部３１は使用位置に向けて起き上がる。

ねじりコイルばね２８は、表示部３１が起き上がり始めると、一方のアーム２８ａを突起３３に当接させ、他方のアーム２８ｂをねじ止め部２７に当接させた状態で、支持軸１９のまわりにカムギア２１と共に第１の方向ａに回転する。

表示部３１が、図３（ｂ）に示す使用位置まで移動すると、モーター１５の駆動は停止され、カムギア２１の回転が停止する。これにより、カバー４１は、図３（ｂ）に示す開位置で停止する。このとき、カバー４１の第３の歯４２と、カムギア２１の第２の歯２５との噛合が外れる。

使用位置で、突起３３は、ねじりコイルばね２８によって、溝２６の端壁に押し付けられている。これにより、表示部３１は、起立状態を維持できる。

表示部３１を使用位置に移動させ、カバー４１を開位置に停止させた後、再びモーター１５を駆動させてカムギア２１を第１の方向ａまたはその反対の第２の方向ｂにわずかに回転させることで、表示部３１を使用位置から傾動させることが可能である。

図３（ｂ）に示す使用位置から、カムギア２１を第１の方向ａに回転させると、溝２６の端壁によって突起３３が第１の方向ａに押される。これにより、表示部３１は、観視者から離間する方向（図において左方）に傾く。

このとき、カバー４１の第３の歯４２は、カムギア２１の第２の歯２５とは噛み合っていない。したがって、カバー４１は開位置で停止したままである。

図３（ｂ）に示す使用位置から、カムギア２１を第１の方向ａの反対方向の第２の方向ｂに回転させると、突起３３と当接している溝２６の端壁も第２の方向ｂに移動する。このとき、ねじりコイルばね２８のアーム２８ａは突起３３を溝２６の端壁に付勢している。したがって、カムギア２１が第２の方向ｂにわずかに回転すると、表示部３１は観視者側（図において右方）に傾く。

使用位置で、カムギア２１の第２の歯２５における第２の方向ｂ側の端の歯２５ａは、カバー４１における閉位置側の端の歯４２ａから離間している。したがって、歯２５ａを歯４２ａに当てることなく、使用位置からカムギア２１を第２の方向ｂにわずかに回転させることができる。その範囲内の回転であれば、カバー４１の開位置での停止を維持したまま、表示部３１をわずかに傾けることが可能である。

表示部３１の傾きを調整することで、映像の表示位置（表示高さ）を調整することができる。したがって、観視者の身長、座高、背もたれの角度、着席姿勢などに応じて観視者の目の高さが変動しても、表示部３１の傾きを微調整することで、適切な視認位置を設定できる。

また、表示部３１の傾き調整時、カムギア２１が回転しても、カバー４１は表示部３１とは連動せず、開位置で停止したままである。したがって、カバー４１は、表示部３１の傾き動作を妨げない。

次に、表示部３１の収納位置への移動動作およびカバー４１の閉動作について説明する。

図３（ｂ）に示す使用位置（閉位置）で、モーター１５を駆動させて、カムギア２１を第２の方向ｂに回転させると、突起３３と当接している溝２６の端壁も第２の方向ｂに移動する。突起３３は、ねじりコイルばね２８のアーム２８ａによって第２の方向ｂに付勢されている。すなわち、突起３３は溝２６の端壁に押し付けられている。したがって、カムギア２１の第２の方向ｂへの回転に伴って、表示部３１は支持軸１９を支点にして第２の方向ｂ側に倒れる。

また、カムギア２１が第２の方向ｂに回転すると、カムギア２１の第２の歯２５がカバー４１の第３の歯４２に噛み合い、カバー４１は閉位置へと移動し始める。カバー４１が開位置にある状態で第３の歯４２における最も閉位置側に設けられた歯４２ａの高さは、第３の歯４２における他の歯４２ｂの高さよりも高い。したがって、第２の歯２５と第３の歯４２との噛合が外れた状態であっても、カムギア２１が第２の方向ｂに回転し始めると、突出量の大きい歯４２ａに対して、第２の歯２５を確実に当てることができ、第２の歯２５と第３の歯４２とを円滑に噛合させることができる。

カムギア２１が第２の方向ｂへの回転を続け、図２（ａ）に示すように、表示部３１の上端部がストッパー１３に当接し、カバー４１が開口１２を閉塞すると、モーター１５の駆動は停止され、カムギア２１の回転も停止する。

この閉位置で、表示部３１はカバー４１に覆われる。したがって、運転していないときなどの非使用時に、表示部３１を、傷、ほこり、太陽光などから保護することができる。

本実施形態では、１個のモーター１５と１個のカムギア２１の組み合わせで、異なる動きをする表示部３１とカバー４１とを連動させて駆動することができる。この結果、小型化、部品点数削減およびコスト低減を実現できる。

ただし、前述したように、カバー４１のオープン動作の開始時と、表示部３１の使用位置での傾き調整時には、カバー４１と表示部３１とは連動せず、一方は停止したままとなる。カバー４１のオープン開始時に表示部３１を閉位置に維持しておくことで、コンパクトな設置スペースを実現しつつ、表示部３１をカバー４１と衝突させずに起き上がらせることができる。表示部３１の傾き調整時に、カバー４１を開位置に停止させておくことで、表示部３１の傾き動作がカバー４１によって阻害されない。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１５…モーター、１７…ウォーム、２１…カムギア、２２…第１のギア部、２３…第２のギア部、２４…第１の歯、２５…第２の歯、２６…溝、２８…ねじりコイルばね、３１…表示部、３３…突起、４１…カバー、４２，４２ａ，４２ｂ…第３の歯、７０…表示装置、８１…映像データ生成部、８２…映像投影部

Claims (5)

1. モーターと、
   前記モーターに連結された伝達ギアと、
   支持軸と、
   回転可能に前記支持軸に支持されたカムギアであって、前記伝達ギアと噛み合う第１の歯と、前記第１の歯と一体に回転する第２の歯と、回転方向に沿って設けられた溝と、を有するカムギアと、
   倒れた姿勢になる収納位置と、起立した姿勢になる使用位置との間を移動可能に設けられ、前記溝内に位置する突起を有する表示部と、
   前記収納位置にある前記表示部を覆う閉位置と、前記使用位置にある前記表示部を開放させる開位置との間を往復移動可能に設けられ、前記第２の歯と噛合可能な第３の歯を有するカバーと、
   映像を含む光束を前記表示部に投影する映像光生成部と、
   を備え、
   前記閉位置で前記第３の歯は前記第２の歯と噛み合い、前記カムギアが第１の方向に回転するのに伴って、前記カバーは前記閉位置から前記開位置へと移動し、且つ前記突起が前記溝の内壁に押されて前記表示部が前記収納位置から前記使用位置に向けて起き上がり、
   前記開位置で前記第３の歯と前記第２の歯との噛合が外れて前記カバーは停止し、前記カバーを前記開位置で停止させたまま、前記カムギアの前記第１の方向またはその反対の第２の方向への回転により、前記表示部を前記使用位置から傾動可能であることを特徴とする表示装置。
2. 前記カムギアは、一体に回転する第１のギア部及び第２のギア部を有し、
   前記第１の歯は、前記第１のギア部の周方向のすべてにわたって設けられ、
   前記第２の歯は、前記第２のギア部の周方向の一部の範囲に設けられたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記カバーが前記開位置にある状態で前記第３の歯における最も前記閉位置側に設けられた歯の高さは、前記第３の歯における他の歯の高さよりも高いことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記表示部を前記収納位置へと付勢するばねをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の表示装置。
5. 前記カバーが、前記閉位置から、前記閉位置と前記開位置との間の中間位置に移動するまでは、前記突起は前記溝に沿って相対的に移動し、前記表示部は前記収納位置を維持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示装置。

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