(57)【要約】【課題】小型化で、角度を適切に調整すること。【解決手段】カム歯車２０と、駆動レバ４０と、駆動レバ４０に配置され、第一カム溝２３に摺動可能な第一ローラ６０と、カム歯車２０に配置され、第一スリット４３に摺動可能な第二ローラ７０とを備え、カム歯車２０は、カム歯車回転軸３０を中心として、第一動作範囲と第二動作範囲とを含む範囲において回転し、第一ローラ６０は、カム歯車２０が第一動作範囲において回転するとき、第一カム溝２３に摺動し、第二ローラ７０は、カム歯車２０が第二動作範囲において回転するとき、第一スリット４３に摺動し、駆動レバ４０は、カム歯車２０が第一動作範囲において回転するとき、第一ローラ６０が摺動することで駆動レバ回転軸５０を中心に回転し、カム歯車２０が第二動作範囲において回転するとき、第二ローラ７０が摺動することで駆動レバ回転軸５０を中心に回転する。【選択図】図１３
2019011833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源の駆動力を伝達し、一方の端部が開口したカム溝を有する第一可動部と、
前記第一可動部と向かい合って配置され、一方の端部が開口したガイド溝を有する第二可動部と、
前記第一可動部と被調整体とを回転可能に支持する第一回転軸と、
前記第二可動部を回転可能に支持する第二回転軸と、
前記第二可動部に配置され、前記カム溝に係合して摺動可能な第一摺動部材と、
前記第一可動部に配置され、前記ガイド溝に係合して摺動可能な第二摺動部材と、
を備え、
前記第一可動部は、前記第一回転軸を中心として、第一動作範囲と第二動作範囲とを含む範囲において回転し、
前記第一摺動部材は、前記第一可動部が前記第一動作範囲において回転するとき、前記カム溝に係合して摺動し、
前記第二摺動部材は、前記第一可動部が前記第二動作範囲において回転するとき、前記ガイド溝に係合して摺動し、
前記第二可動部は、前記第一可動部が前記第一動作範囲において回転するとき、前記第一摺動部材が摺動することによって前記第二回転軸を中心にして回転し、前記第一可動部が前記第二動作範囲において回転するとき、前記第二摺動部材が摺動することによって前記第二回転軸を中心にして回転する、
ことを特徴とする角度調整機構。
【請求項２】
前記第二可動部は、前記第一可動部が前記第二動作範囲において回転するときの前記第二可動部の動作量が、前記第一可動部が前記第一動作範囲において回転するときの前記第二可動部の動作量に比べて大きい、
請求項１に記載の角度調整機構。
【請求項３】
前記第一摺動部材は、前記第一可動部が前記第二動作範囲において回転するとき、前記カム溝の一方の端部から外れて位置し、
前記第二摺動部材は、前記第一可動部が前記第一動作範囲において回転するとき、前記ガイド溝の一方の端部から外れて位置する、
請求項１または２に記載の角度調整機構。
【請求項４】
前記カム溝は、前記一方の端部から他方の端部に向かうにつれて前記第一回転軸に近接する曲線形状であり、
前記ガイド溝は、前記一方の端部から他方の端部に向かうにつれて前記第二回転軸に近接する直線形状である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の角度調整機構。
【請求項５】
前記第一可動部は、前記カム溝が配置された面とは異なる面に、位置検出センサが係合可能なセンサ用カム溝を有する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の角度調整機構。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の角度調整機構と、
被調整体である反射鏡と、
前記第二可動部と前記反射鏡とを回転自在に連結する連結部材と、
を備えることを特徴とする反射鏡ユニット。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の角度調整機構と、
被調整体である反射鏡と、
前記第二可動部と前記反射鏡とを回転自在に連結する連結部材と、
前記反射鏡と向かい合って配置され、前記反射鏡に対して映像表示光を投影する投影部と、
前記角度調整機構と前記反射鏡と前記連結部材と前記投影部とを内部の空間に収容した筐体と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度調整機構、反射鏡ユニット、および、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置が知られている。イグニッションスイッチがオフされたとき、反射鏡を太陽光が表示器に反射されない角度位置に角度移動させ、イグニッションスイッチがオンされたときは、反射鏡を第二の速度にて表示光を視認可能な原点位置に角度移動させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術では、偏心した形状のカム機構の外周に、回転軸までの長さの変化が異なる第一の移動部と第二の移動部とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０９０７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボードなどに組み付けられるため、小型化することが好ましい。このため、反射鏡の角度を調整する角度調整機構も小型化することが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、角度を適切に調整する小型化された角度調整機構、反射鏡ユニット、および、表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る角度調整機構は、駆動源の駆動力を伝達し、一方の端部が開口したカム溝を有する第一可動部と、前記第一可動部と向かい合って配置され、一方の端部が開口したガイド溝を有する第二可動部と、前記第一可動部と被調整体とを回転可能に支持する第一回転軸と、前記第二可動部を回転可能に支持する第二回転軸と、前記第二可動部に配置され、前記カム溝に係合して摺動可能な第一摺動部材と、前記第一可動部に配置され、前記ガイド溝に係合して摺動可能な第二摺動部材と、を備え、前記第一可動部は、前記第一回転軸を中心として、第一動作範囲と第二動作範囲とを含む範囲において回転し、前記第一摺動部材は、前記第一可動部が前記第一動作範囲において回転するとき、前記カム溝に係合して摺動し、前記第二摺動部材は、前記第一可動部が前記第二動作範囲において回転するとき、前記ガイド溝に係合して摺動し、前記第二可動部は、前記第一可動部が前記第一動作範囲において回転するとき、前記第一摺動部材が摺動することによって前記第二回転軸を中心にして回転し、前記第一可動部が前記第二動作範囲において回転するとき、前記第二摺動部材が摺動することによって前記第二回転軸を中心にして回転する、ことを特徴とする。
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る反射鏡ユニットは、上記の角度調整機構と、被調整体である反射鏡と、前記第二可動部と前記反射鏡とを回転自在に連結する連結部材と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、上記の角度調整機構と、被調整体である反射鏡と、前記第二可動部と前記反射鏡とを回転自在に連結する連結部材と、前記反射鏡と向かい合って配置され、前記反射鏡に対して映像表示光を投影する投影部と、前記角度調整機構と前記反射鏡と前記連結部材と前記投影部とを内部の空間に収容した筐体と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型化され、角度を適切に調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車両に取り付けた状態を示す図であり、虚像視点調整動作を説明する図である。
【図２】図２は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車両に取り付けた状態を示す図であり、太陽光回避動作を説明する図である。
【図３】図３は、実施形態に係る角度調整機構を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、実施形態に係る角度調整機構を示す正面図である。
【図５】図５は、実施形態に係る角度調整機構を示す斜視図である。
【図６】図６は、実施形態に係る角度調整機構のカム歯車の正面図である。
【図７】図７は、実施形態に係る角度調整機構のカム歯車の背面図である。
【図８】図８は、角度調整機構のケーシングを示す正面図である。
【図９】図９は、実施形態に係る反射鏡を示す図であり、虚像視点調整動作の下限位置における反射鏡の姿勢を示す図である。
【図１０】図１０は、実施形態に係る角度調整機構を示す図であり、虚像視点調整動作の下限位置における角度調整機構の姿勢を示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る反射鏡を示す図であり、虚像視点調整動作の中央位置における反射鏡の姿勢を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態に係る角度調整機構を示す図であり、虚像視点調整動作の中央位置における角度調整機構の姿勢を示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態に係る反射鏡を示す図であり、虚像視点調整動作の上限位置における反射鏡の姿勢を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態に係る角度調整機構を示す図であり、虚像視点調整動作の上限位置における角度調整機構の姿勢を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態に係る反射鏡を示す図であり、太陽光回避動作における反射鏡の姿勢を示す図である。
【図１６】図１６は、実施形態に係る角度調整機構を示す図であり、太陽光回避動作における角度調整機構の姿勢を示す図である。
【図１７】図１７は、実施形態に係るカム歯車の動作角度を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る角度調整機構１０を備えたヘッドアップディスプレイ装置（表示装置。以下、「ＨＵＤ（Ｈｅａｄ  Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ）装置」という。）１の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１２】
以下の説明においては、ＨＵＤ装置１を車両の運転席の前方に搭載した状態で各方向を定義する。前後方向とは、車両直進時の進行方向と平行な方向であり、運転席側に向かう方向を前後方向の「前」、前方ウィンドシールド側に向かう方向を前後方向「後」とする。左右方向とは、前後方向に対して水平に直交する方向である。運転席側から見て、左手側が「左」、右手側が「右」である。上下方向とは、前後方向および左右方向に対して直交する方向である。したがって、前後方向、左右方向および鉛直方向は、３次元で直交する。
【００１３】
図１、図２を参照して、ＨＵＤ装置１について説明する。図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車両に取り付けた状態を示す図であり、虚像視点調整動作を説明する図である。図２は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車両に取り付けた状態を示す図であり、太陽光回避動作を説明する図である。ＨＵＤ装置１は、例えば、経路案内情報または車速情報を含む運転支援情報を、車両の前方に虚像として投影して運転者に認識させるものである。ＨＵＤ装置１は、車両に配置された筐体２００と、筐体２００内に配置された投影部２１０と反射鏡（被調整体）２２０と角度調整機構１０とを有する。なお、反射鏡ユニットとは、反射鏡２２０と角度調整機構１０とを組み付けた構成である。
【００１４】
筐体２００は、車両のダッシュボートの下側に配置されている。筐体２００は、箱形状に形成されている。筐体２００は、内部の空間に投影部２１０と反射鏡２２０と角度調整機構１０とが組み付けられている。
【００１５】
投影部２１０は、ウィンドシールドＳに対して映像表示光を投射する。投影部２１０は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）または有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ‐Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどを含むディスプレイである。投影部２１０は、図示しない表示制御部からの映像信号に基づいて表示面に映像を表示する。投影部２１０の表示面に表示された映像の映像表示光は、反射鏡２２０に投影される。
【００１６】
反射鏡２２０は、投影部２１０から投射された映像表示光を反射させて、ウィンドシールドＳに投影する。反射鏡２２０が反射した映像表示光は、ウィンドシールドＳにおいて反射されて、視認者に虚像として認識される。反射鏡２２０は、例えば、凹面鏡である。反射鏡２２０は、投影部２１０の表示面およびウィンドシールドＳと向かい合っている。反射鏡２２０は、駆動ピン（連結部材）２２１を介して角度調整機構１０によって角度が調整される。
【００１７】
駆動ピン２２１は、反射鏡２２０と角度調整機構１０とを連結する。駆動ピン２２１は、反射鏡２２０の右側面２２０ａ（図９参照）の下部に配置されている。駆動ピン２２１は、角度調整機構１０の駆動レバ４０（図３参照）の第二スリット４４（図３参照）に挿入されている。駆動ピン２２１は、角度調整機構１０の駆動レバ４０の動作による動力を反射鏡２２０に伝達する。
【００１８】
このように構成された反射鏡２２０は、回転中心２２２を中心として回転することで、虚像視点調整動作と太陽光回避動作とを行う。
【００１９】
図１を参照して、虚像視点調整動作について説明する。虚像視点調整動作は、運転者が虚像位置を調整したいときに実行される。虚像視点調整動作とは、ＨＵＤ装置１の使用時において、視認者の視点位置に合わせて虚像が結像する虚像位置を調整するために、反射鏡２２０の傾きを調整する動作である。より詳しくは、虚像視点調整動作とは、視点位置Ｅ０を中心として視点位置Ｅ１から視点位置Ｅ２までの間で、視認者が虚像を視認しやすいように反射鏡２２０の傾きを調整する動作である。例えば、視点位置Ｅ０のとき、虚像が虚像位置Ｐ０において結像されるように、反射鏡２２０を実線で示す傾きに調整する。視点位置Ｅ０のときの反射鏡２００の姿勢を反射鏡２００の中央位置という。例えば、視点位置Ｅ１のとき、虚像が虚像位置Ｐ１において結像されるように、反射鏡２２０を大きい破線で示す傾きに調整する。視点位置Ｅ１のときの反射鏡２００の姿勢を反射鏡２００の下限位置という。例えば、視点位置Ｅ２のとき、虚像が虚像位置Ｐ２において結像されるように、反射鏡２２０を細かい破線で示す傾きに調整する。視点位置Ｅ２のときの反射鏡２００の姿勢を反射鏡２００の上限位置という。虚像視点調整動作における反射鏡２２０の回転中心２２２を中心とした可動範囲（虚像視点調整範囲）は数°程度である。
【００２０】
図２を参照して、太陽光回避動作について説明する。太陽光回避動作は、ＨＵＤ装置１の終了時に毎回実行される。本実施形態では、反射鏡２２０の太陽光回避動位置を原点位置とする。太陽光回避動作とは、例えば、駐車時のようにＨＵＤ装置１の不使用時において、反射鏡２２０において反射した太陽光が投影部２１０に集光することを規制するために、反射鏡２２０の傾きを調整する動作である。反射鏡２２０は、太陽光回避動作を行うことで、ＨＵＤ装置１の使用時、言い換えると、虚像視点調整動作時より上部が持ち上がり起立した姿勢となる。太陽光回避動作における反射鏡２２０の回転中心２２２を中心とした可動範囲（太陽光回避動作範囲）は１０数°程度である。反射鏡２２０の太陽光回避動作範囲の動作角度は、虚像視点調整範囲の動作角度の数倍程度である。
【００２１】
図３ないし図８を参照して、角度調整機構１０について説明する。図３は、実施形態に係る角度調整機構を示す分解斜視図である。図４は、実施形態に係る角度調整機構を示す正面図である。図５は、実施形態に係る角度調整機構を示す斜視図である。図６は、実施形態に係る角度調整機構のカム歯車の正面図である。図７は、実施形態に係る角度調整機構のカム歯車の背面図である。図８は、角度調整機構のケーシングを示す正面図である。角度調整機構１０は、反射鏡２２０の傾きを調整する。より詳しくは、角度調整機構１０は、反射鏡２２０の虚像視点調整動作を行って、ＨＵＤ装置１の使用時、視認者の視点位置に合わせて虚像の虚像位置を調整する。また、角度調整機構１０は、反射鏡２２０の太陽光回避動作を行って、ＨＵＤ装置１の不使用時、反射鏡２２０において反射した太陽光が投影部２１０に投影されることを規制する。角度調整機構１０は、カム歯車（第一可動部）２０と、カム歯車回転軸３０と、駆動レバ（第二可動部）４０と、駆動レバ回転軸（第二回転軸）５０と、第一ローラ（第一摺動部材）６０と、第二ローラ（第二摺動部材）７０と、モータユニット（駆動源）８０と、図示しない制御部と、これらを収容するケーシング１００とを有する。
【００２２】
カム歯車２０は、モータユニット８０の動力を駆動レバ４０に出力する。カム歯車２０は、カム歯車回転軸３０によって回転可能に支持されている。カム歯車２０は、駆動レバ４０と向かい合う表面２０ａと、表面２０ａと反対側の面でありモータユニット８０と向かい合う裏面２０ｂとを有する。カム歯車２０は、反射鏡２２０の虚像視点調整動作範囲に対応する第一動作範囲に対応する動作角度Ｂおよび反射鏡２２０の虚像視点調整動作範囲に対応する第二動作範囲に対応する動作角度Ｃの範囲内で回転する。カム歯車２０は、歯車２１と、挿通孔２２と、虚像調整用の第一カム溝（カム溝）２３と、センサ用の第二カム溝（センサ用カム溝）２４と、ストッパ２５とを有する。
【００２３】
歯車２１は、板状材で円形に形成されている。歯車２１は、外周の一部に歯が形成されている。より詳しくは、歯車２１は、カム歯車２０の第一動作範囲および第二動作範囲に対応する外周に刃が形成されている。歯車２１は、モータユニット８０の歯車８１と噛み合っている。
【００２４】
挿通孔２２は、歯車２１の中央部に形成されている。挿通孔２２は、歯車２１を板厚方向に貫通している。挿通孔２２は、カム歯車回転軸３０が挿通されている。
【００２５】
第一カム溝２３は、第一ローラ６０が係合可能なカム溝である。第一カム溝２３は、表面２０ａに形成されている。第一カム溝２３は、一方の端部２３ａから他方の端部２３ｂに向かうにつれて歯車２１の中央部に近接する曲線形状である。第一カム溝２３は、一方の端部２３ａが開口している。一方の端部２３ａは、他方の端部２３ｂに向かうにつれて幅が狭くなるテーパ状に形成されている。一方の端部２３ａがテーパ状に形成されていることにより、第一ローラ６０が第一カム溝２３にガイドされやすくなっている。
【００２６】
第一カム溝２３は、反射鏡２２０の虚像視点調整動作時、第一ローラ６０が係合する。第一カム溝２３は、カム歯車２０の第一動作範囲に対応して形成されている。
【００２７】
第二カム溝２４は、リニアポジションセンサ（位置検出センサ）１１０が係合するカム溝である。第二カム溝２４は、裏面２０ｂに形成されている。第二カム溝２４は、一方の端部２４ａから他方の端部２４ｂに向かうにつれて歯車２１の中央部に近接する曲線形状である。このような第二カム溝２４とリニアポジションセンサ１１０とによってカム歯車２０の回転角を検出可能である。
【００２８】
ストッパ２５は、原点スイッチ１２０と当接する。ストッパ２５は、裏面２０ｂに配置されている。ストッパ２５は、原点側のストッパ１２１と当接することで原点位置を検出する。ストッパ２５は、動作端側のストッパ１２２と当接すると動作側端位置を検出する。このようなストッパ２５により、カム歯車２０が、第一動作範囲および第二動作範囲を動作範囲として回転する。
【００２９】
カム歯車回転軸３０は、カム歯車２０と反射鏡２２０とを回転可能に支持する。カム歯車回転軸３０は、筐体２００によって回転可能に支持されている。カム歯車回転軸３０は、歯車２１の回転に連動して回転する。
【００３０】
駆動レバ４０は、伝達されたモータユニット８０の動力によって動作することで反射鏡２２０を駆動する。駆動レバ４０は、駆動レバ回転軸５０によって回転可能に支持されている。駆動レバ４０は、カム歯車２０と向かい合って配置されている。駆動レバ４０は、本体部４１と、挿通孔４２と、太陽光回避動作用の第一スリット（ガイド溝）４３と、反射鏡駆動用の第二スリット４４とを有する。
【００３１】
本体部４１は、カム歯車２０と向かい合って配置されている。本体部４１は、第一平面部４１１と、第二平面部４１２と、アーム部４１３とが一体として形成されている。第一平面部４１１は、カム歯車２０と対面している。第二平面部４１２は、第一平面部４１１に対してカム歯車２０の径方向の外側に突出している。アーム部４１３は、カム歯車２０と対面し、第一平面部４１１に対して突出している。アーム部４１３には、第一ローラ６０が配置されている。
【００３２】
挿通孔４２は、第一平面部４１１に形成されている。挿通孔４２は、第一平面部４１１を板厚方向に貫通している。挿通孔４２は、駆動レバ回転軸５０が挿通されている。
【００３３】
第一スリット４３は、第二ローラ７０が係合可能なスリットである。第一スリット４３は、駆動レバ回転軸５０を回転中心とする第一平面部４１１の径方向に沿って直線状に形成されている。第一スリット４３は、一方の端部４３ａから他方の端部４３ｂに向かうにつれて駆動レバ回転軸５０に近接する直線形状である。第一スリット４３は、一方の端部４３ａが開口している。一方の端部４３ａは、他方の端部４３ｂに向かうにつれて幅が狭くなるテーパ状に形成されている。一方の端部４３ａがテーパ状に形成されていることにより、第二ローラ７０が第一スリット４３にガイドされやすくなっている。
【００３４】
第一スリット４３は、反射鏡２２０の太陽光回避動作時、第二ローラ７０が係合する。第一スリット４３は、カム歯車２０の第二動作範囲に対応して形成されている。
【００３５】
第二スリット４４は、反射鏡２２０の駆動ピン２２１が係合している。第二スリット４４は、第二平面部４１２に直線状に形成されている。第二スリット４４は、駆動レバ回転軸５０を回転中心とする第二平面部４１２の径方向に沿って延びている。第二スリット４４は、第一スリット４３の延在する方向と異なる方向に沿って形成されている。言い換えると、第二スリット４４が延在する方向と第一スリット４３が延在する方向とは、同一直線上に存在しない。
【００３６】
本実施形態では、第一スリット４３の中心線と駆動レバ回転軸５０の中心とを結ぶ線分と、アーム部４１３に配置された第一ローラ６０の中心と駆動レバ回転軸５０の中心とを結ぶ線分と、第二スリット４４の中心線と駆動レバ回転軸５０の中心とを結ぶ線分とが、Ｙ字形状となるように配置されている。
【００３７】
駆動レバ回転軸５０は、駆動レバ４０を回転可能に支持する。駆動レバ回転軸５０は、筐体２００によって回転可能に支持されている。
【００３８】
第一ローラ６０は、駆動レバ４０のアーム部４１３に配置されている。第一ローラ６０は、カム歯車２０の第一カム溝２３に係合して摺動可能である。第一ローラ６０は、反射鏡２２０の虚像視点調整動作時、モータユニット８０の動力を駆動レバ４０に出力する。第一ローラ６０は、反射鏡２２０の虚像視点調整動作時、第一カム溝２３に係合しているので、カム歯車２０の回転に追従して第一カム溝２３の一方の端部２３ａと他方の端部２３ｂとの間を移動する。第一ローラ６０は、反射鏡２２０の太陽光回避動作時、第一カム溝２３から外れている。
【００３９】
第二ローラ７０は、カム歯車２０の表面２０ａに配置されている。第二ローラ７０は、駆動レバ４０の第一スリット４３に係合して摺動可能である。第二ローラ７０は、反射鏡２２０の太陽光回避動作時、モータユニット８０の動力を駆動レバ４０に出力する。第二ローラ７０は、反射鏡２２０の太陽光回避動作時、第一スリット４３に係合しているので、カム歯車２０の回転に追従して第一スリット４３の一方の端部４３ａと他方の端部４３ｂとの間を移動する。第二ローラ７０は、反射鏡２２０の虚像視点調整動作時、第一スリット４３から外れている。
【００４０】
モータユニット８０は、角度調整機構１０の駆動源である。モータユニット８０は、カム歯車２０を介して駆動レバ４０に動力を出力する。モータユニット８０は、例えば、ステッピングモータである。モータユニット８０は、歯車８１を有する。歯車８１は、カム歯車２０の歯車２１と噛み合っている。モータユニット８０が駆動して歯車８１が回転すると、カム歯車２０が回転する。
【００４１】
このような構成により、カム歯車２０が第一動作範囲において回転するとき、第一ローラ６０がカム歯車２０の第一カム溝２３に係合して摺動することによって駆動レバ回転軸５０を中心にして回転する。また、カム歯車２０が第二動作範囲において回転するとき、第二ローラ７０が駆動レバ４０の第一スリット４３に係合して摺動することによって駆動レバ回転軸５０を中心にして回転する。
【００４２】
ケーシング１００は、角度調整機構１０の各部材を収容している。
【００４３】
リニアポジションセンサ１１０は、カム歯車２０の回転角を検出可能である。リニアポジションセンサ１１０は、カム歯車２０の第二カム溝２４に係合する。リニアポジションセンサ１１０は、検出結果を制御部に出力する。
【００４４】
原点スイッチ１２０は、カム歯車２０のストッパ２５に当接する。原点スイッチ１２０は、カム歯車２０の動作範囲の原点側のストッパ１２１と動作端側のストッパ１２２と有する。原点スイッチ１２０は、検出結果を制御部に出力する。
【００４５】
制御部は、ＨＵＤ装置１の各機構を制御する。制御部は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などで構成された演算処理装置である。制御部は、図示しない記憶部に記憶されているプログラムをメモリにロードして、プログラムに含まれる命令を実行する。制御部には図示しない内部メモリが含まれ、内部メモリは制御部におけるデータの一時記憶などに用いられる。
【００４６】
制御部は、カム歯車２０が動作角度Ｂおよび動作角度Ｃの範囲内で動作するように制御する。より詳しくは、制御部は、虚像視点調整動作時は、カム歯車２０が動作角度Ｂの範囲内で動作するように制御する。制御部は、太陽光回避動作時は、カム歯車２０が動作角度Ｃの範囲内で動作するように制御する。
【００４７】
次に、このように構成されたＨＵＤ装置１の動作と作用について説明する。
【００４８】
まず、図９ないし図１４を参照して、虚像視点調整動作について説明する。図９は、実施形態に係る反射鏡を示す図であり、虚像視点調整動作の下限位置における反射鏡の姿勢を示す図である。図１０は、実施形態に係る角度調整機構を示す図であり、虚像視点調整動作の下限位置における角度調整機構の姿勢を示す図である。図１１は、実施形態に係る反射鏡を示す図であり、虚像視点調整動作の中央位置における反射鏡の姿勢を示す図である。図１２は、実施形態に係る角度調整機構を示す図であり、虚像視点調整動作の中央位置における角度調整機構の姿勢を示す図である。図１３は、実施形態に係る反射鏡を示す図であり、虚像視点調整動作の上限位置における反射鏡の姿勢を示す図である。図１４は、実施形態に係る角度調整機構を示す図であり、虚像視点調整動作の上限位置における角度調整機構の姿勢を示す図である。反射鏡２２０は、虚像視点調整動作によって、下限位置と上限位置との間で角度を細かい分解能で調整可能である。
【００４９】
図９、図１０を参照して、虚像視点調整動作時に、視点位置Ｅ１に対応して、反射鏡２２０が下限位置に位置付けられた状態について説明する。第一ローラ６０は、カム歯車２０の第一カム溝２３に係合している。第一ローラ６０は、第一カム溝２３の位置Ａ１に位置している。第二ローラ７０は、駆動レバ４０の第一スリット４３から外れている。このとき、反射鏡２２０は、上部が後方に傾倒している。
【００５０】
図１１、図１２を参照して、虚像視点調整動作時に、視点位置Ｅ０に対応して、反射鏡２２０が中央位置に位置付けられた状態について説明する。第一ローラ６０は、カム歯車２０の第一カム溝２３に係合している。第一ローラ６０は、第一カム溝２３の位置Ａ０に位置している。位置Ａ０は、位置Ａ１より歯車２１の中央部からの距離が大きい。このため、図９、図１０に示す状態に比べて第一ローラ６０が配置されたアーム部４１３がカム歯車回転軸３０から遠ざかるように、駆動レバ４０が駆動レバ回転軸５０を中心にして反時計回りに回転する。なお、第二ローラ７０は、駆動レバ４０の第一スリット４３から外れている。このような駆動レバ４０の動作に連動して、反射鏡２２０は、駆動ピン２２１を介して下部が後方に押し込まれる。これにより、反射鏡２２０は、回転中心２２２を中心にして、図９に示す状態に比べて上部が起き上がる。
【００５１】
反射鏡２２０が中央位置に位置付けられているとき、駆動ピン２２１位置と回転中心２２２を結んだ直線Ｌ上に、駆動レバ回転軸５０を配置することが好ましい。これにより、反射鏡２２０の姿勢を中央位置と上限位置との間で変化させる場合と、中央位置と下限位置との間で変化させる場合とのいずれの場合も、反射鏡２２０の動作角度移動量が同じになる。これに対して、直線Ｌ上から、駆動レバ回転軸５０の位置をずらして配置した場合、反射鏡２２０の姿勢を中央位置と上限位置との間で変化させる場合と、中央位置と下限位置との間で変化させる場合とで、反射鏡２２０の動作角度移動量に微小な差が発生する。
【００５２】
図１３、図１４を参照して、虚像視点調整動作時に、視点位置Ｅ２に対応して、反射鏡２２０が上限位置に位置付けられた状態について説明する。第一ローラ６０は、カム歯車２０の第一カム溝２３に係合している。第一ローラ６０は、第一カム溝２３の位置Ａ２に位置している。位置Ａ２は、位置Ａ０より歯車２１の中央部からの距離が大きい。このため、図１１、図１２に示す状態に比べて第一ローラ６０が配置されたアーム部４１３がカム歯車回転軸３０から遠ざかるように、駆動レバ４０が駆動レバ回転軸５０を中心にして反時計回りに回転する。なお、第二ローラ７０は、駆動レバ４０の第一スリット４３の一方の端部４３ａに位置している。このような駆動レバ４０の動作に連動して、反射鏡２２０は、駆動ピン２２１を介して下部が後方に押し込まれる。これにより、反射鏡２２０は、回転中心２２２を中心にして、図１１に示す状態に比べて上部が起き上がる。
【００５３】
カム歯車２０の第一動作範囲の動作角度Ｂは、第一ローラ６０が第一カム溝２３の位置Ａ１と位置Ａ２との間を動作するときに、カム歯車２０が動作する範囲に対応する角度である。本実施形態では、動作角度Ｂは、１８０°よりわずかに小さい値に設定されている。このように、虚像視点調整動作においては、カム歯車２０が第一動作範囲で大きく動作することで、駆動レバ４０が小さく動作する。これにより、虚像視点調整動作においては、反射鏡２２０は角度がゆっくりと細かい分解能で変化する。
【００５４】
つづいて、図１５、図１６を参照して、太陽光回避動作について説明する。図１５は、実施形態に係る反射鏡を示す図であり、太陽光回避動作における反射鏡の姿勢を示す図である。図１６は、実施形態に係る角度調整機構を示す図であり、太陽光回避動作における角度調整機構の姿勢を示す図である。ここでは、太陽光回避動作時に、反射鏡２２０が太陽光回避位置に位置付けられた状態について説明する。第一ローラ６０は、カム歯車２０の第一カム溝２３から外れている。第二ローラ７０は、駆動レバ４０の第一スリット４３に係合している。このため、カム歯車２０が回転して第一スリット４３に係合した第二ローラ７０が摺動すると、図１３、図１４に示す状態に比べて駆動レバ４０が駆動レバ回転軸５０を中心にして反時計回りに回転する。このような駆動レバ４０の動作に連動して、反射鏡２２０は、駆動ピン２２１を介して下部が後方に押し込まれる。これにより、反射鏡２２０は、回転中心２２２を中心にして、図１３に示す状態に比べて上部が起き上がる。
【００５５】
図１７を参照して、カム歯車２０の第二動作範囲の動作角度Ｃについて説明する。図１７は、実施形態に係るカム歯車の動作角度を説明する図である。第二動作範囲の動作角度Ｃは、第一ローラ６０がカム歯車２０の第一カム溝２３から外れ、第二ローラ７０が第一スリット４３の一方の端部４３ａと他方の端部４３ｂとの間を動作するときに、カム歯車２０が動作する範囲に対応する角度である。動作角度Ｃは、動作角度Ｂの１／４程度の大きさである。カム歯車２０が第二動作範囲において回転するときの駆動レバ４０の動作量は、カム歯車２０が第一動作範囲において回転するときの駆動レバ４０の動作量に比べて大きい。このように、太陽光回避動作においては、カム歯車２０が第二動作範囲で小さく動作することで、駆動レバ４０が大きく動作する。これにより、太陽光回避動作においては、反射鏡２２０は角度が速く大きく変化する。
【００５６】
このようなＨＵＤ装置１は、起動時には、虚像視点調整動作によって調整された反射鏡２２０の使用時位置に反射鏡２２０の姿勢を復帰する制御信号をモータユニット８０に出力する。これにより、ＨＵＤ装置１は、反射鏡２２０の原点位置から虚像視点調整動作時の下限位置までは、角度が速く大きく変化し、反射鏡２２０の虚像視点調整動作時の下限位置から使用時位置までは、角度がゆっくりと細かい分解能で変化する。
【００５７】
また、ＨＵＤ装置１は、終了時には、原点位置である反射鏡２２０の太陽光回避位置に反射鏡２２０の姿勢を復帰する制御信号をモータユニット８０に出力する。これにより、ＨＵＤ装置１は、反射鏡２２０の使用時位置から虚像視点調整動作時の下限位置までは、角度がゆっくりと細かい分解能で変化し、反射鏡２２０の虚像視点調整動作時の下限位置から原点位置までは、角度が速く大きく変化する。
【００５８】
このようにして、虚像視点調整動作においては、カム歯車２０が第一動作範囲で大きく動作するときに、第一カム溝２３と第一ローラ６０とによって駆動レバ４０を小さく動作させる。これにより、反射鏡２２０は角度がゆっくりと細かい分解能で変化する。また、太陽光回避動作においては、カム歯車２０が第二動作範囲で小さく動作するときに、第一スリット４３と第二ローラ７０とによって駆動レバ４０を大きく動作させる。これにより、反射鏡２２０は角度が速く大きく変化する。
【００５９】
上述したように、虚像視点調整動作においては、カム歯車２０が第一動作範囲で大きく動作するときに、第一カム溝２３と第一ローラ６０とによって駆動レバ４０を小さく動作させる。本実施形態は、駆動レバ４０を小さく動作させることで、反射鏡２２０の角度を下限位置と上限位置との間で細かい分解能で調整することができる。本実施形態は、虚像視点調整動作を細かい分解能で行うことができる。また、太陽光回避動作においては、カム歯車２０が第二動作範囲で小さく動作するときに、第一スリット４３と第二ローラ７０とによって駆動レバ４０を大きく動作させる。本実施形態は、駆動レバ４０を大きく動作させることで、反射鏡２２０を速く大きく動かすことができる。このような本実施形態は、虚像視点調整動作および太陽光回避動作を一つのカム歯車に形成された連続したカム溝で行なう従来の機構に比べて、カム歯車を小型化することができる。
【００６０】
本実施形態は、角度調整機構１０を小型化することができるので、取付けスペースの制約が少なくなり、様々な車両に搭載することができる。
【００６１】
本実施形態によれば、カム歯車２０の動作角度Ｃは、動作角度Ｂに比べて小さい。これにより、虚像視点調整動作および太陽光回避動作を、モータユニット８０の回転速度を変えることなく、短時間で実行することができる。これにより、本実施形態によれば、ＨＵＤ装置１の起動に要する時間を短縮することができる。
【００６２】
本実施形態によれば、モータユニット８０の回転速度をカム歯車２０の第一動作範囲と第二動作範囲とで変えなくてよいため、モータユニット８０に対する制御を簡略化することができる。
【００６３】
本実施形態は、第一カム溝２３は第一ローラ６０が係合可能な溝構造であり、第一スリット４３は第二ローラ７０が係合可能なスリット構造である。これにより、本実施形態によれば、車両の振動などによって、第一ローラ６０または第二ローラ７０がカムから脱落するなどの不具合の発生を抑制することができる。
【００６４】
本実施形態は、カム歯車２０の重心位置の偏芯を少なくすることができる。これにより、本実施形態は、車両の振動などによって外力が作用したとしても、ガタつきを抑制して、安定して動作させることができる。
【００６５】
本実施形態は、太陽光回避位置を駆動機構の原点とする。これにより、本実施形態によれば、ＨＵＤ装置１の終了動作時に原点復帰動作を行うようにすると、反射鏡２２０を自動的に太陽光回避位置にすることができる。
【００６６】
本実施形態は、角度調整機構１０をユニット化することができる。これにより、本実施形態は、駆動レバ４０の形状を変えることによって、様々な配置レイアウトをとることができる。このように、本実施形態は、様々なＨＵＤ装置１に共通部品として使用することができる。
【００６７】
これに対して、従来のように、一つのカム歯車に形成された連続したカム溝によって、虚像視点調整動作および太陽光回避動作を行うおうとすると、カム歯車の動作範囲が広くなり動作時間を要する。動作時間を短縮するためには、虚像調整動作における調整角度の分解能を下げて、全動作範囲の動作ステップ数を減らす必要がある。または、動作時間を短縮するためには、虚像視点調整動作および太陽光回避動作において、モータユニットを異なる回転速度で動作させて、虚像視点調整時以外はモータユニットの回転速度を速くする必要がある。これにより、モータユニット８０に対する制御が複雑化する。
【００６８】
または、従来のように、一つのカム歯車に形成された連続したカム溝によって、反射鏡の角度変位を行うと、変位量を確保するために、カム歯車およびカム溝が歪んだ形状となり、カム歯車の外形が大きくなる。これにより、角度調整機構が大型化するので、ＨＵＤ装置が大型化する。さらに、カム歯車の形状が歪んでいると、重心位置が回転中心から大きく離れてしまい、車両の振動などによって外力が作用してガタつきを生じるなど悪影響を受けやすくなる。さらにまた、カム歯車の外形を小さくするために外周カムにすると、外力でカムから外れてしまうおそれがある。
【００６９】
さて、これまで本発明に係るＨＵＤ装置１について説明したが、上述した実施形態以外にも種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００７０】
上記の説明では、角度調整機構１０は、虚像視点調整動作および太陽光回避動作を実行する反射鏡２２０に適用するものとして説明したが、適用対象はこれに限定されない。角度調整機構１０は、高精度な分解能を有する第一動作と、大きな動作角度で動作する第二動作とを行う被調整体に対して適用することができる。
【００７１】
カム歯車２０を板状材で形成することにより、第一カム溝２３をよけて反対面にリニアポジションセンサ用の第二カム溝２４を設けることができる。これにより、カム歯車２０の回転角を検出することができる。モータユニット８０は、ステッピングモータに限定されず、ＤＣモーターによる制御も可能となる。
【００７２】
第一摺動部材と第二摺動部材とは、いずれもローラであるものとして説明したが、これに限定されない。第一摺動部材は、駆動レバ４０のアーム部４１３に一体に形成された突起部であってもよい。第二摺動部材は、カム歯車２０の表面２０ａに一体に形成された突起部であってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１        ＨＵＤ装置
１０      角度調整機構
２０      カム歯車（第一可動部）
２３      第一カム溝（カム溝）
２３ａ    一方の端部
２３ｂ    他方の端部
２４      第二カム溝（センサ用カム溝）
３０      カム歯車回転軸（第一回転軸）
４０      駆動レバ（第二可動部）
４３      第一スリット（ガイド溝）
４３ａ    一方の端部
４３ｂ    他方の端部
４４      第二スリット
５０      駆動レバ回転軸（第二回転軸）
６０      第一ローラ（第一摺動部材）
７０      第二ローラ（第二摺動部材）
８０      モータユニット（駆動源）
１００    ケーシング
１１０    リニアポジションセンサ（位置検出センサ）
１２０    原点スイッチ
２００    筐体
２１０    投影部
２２０    反射鏡（被調整体）
２２１    駆動ピン（連結部材）
Ｂ        第一動作範囲に対応する動作角度
Ｃ        第二動作範囲に対応する動作角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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