(57)【要約】本発明は、枢軸（１７）周りに枢動するミラーホルダ（１５）によって保持された反射ミラー（９）と、モータユニット（３３）を有し、前記反射ミラー（９）を枢動させるモータ駆動システム（３１）とを備えたヘッドアップディスプレイ（１）であって、前記モータ駆動システム（３１）は前記枢軸（１７）に垂直な方向に延在するコネクティングロッド（３５）を備え、前記コネクティングロッドの第１の端部（３５）は前記ミラーホルダ（１５）に関節式に係合しており、前記コネクティングロッドの前記第１の端部（３７）とは反対側の第２の端部（３９）は前記モータユニット（３３）の回転出力部材（４７，４９）に係合していることを特徴とするヘッドアップディスプレイ（１）に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枢軸（１７）周りに枢動するミラーホルダ（１５）によって保持された偏向ミラー（９）と、
モータユニット（３３）を有し、前記偏向ミラー（９）を枢動させるモータ駆動システム（３１）と、
を備えたヘッドアップディスプレイ装置（１）であって、
前記モータ駆動システム（３１）は前記枢軸（１７）に垂直な方向に延在するコネクティングロッド（３５）を備え、前記コネクティングロッドの第１の端部（３５）は前記ミラーホルダ（１５）に関節式に係合しており、前記コネクティングロッドの前記第１の端部（３７）とは反対側の第２の端部（３９）は前記モータユニット（３３）の回転出力部材（４７，４９）に係合し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（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のディスプレイ装置であって、
前記モータユニット（３３）は前記ディスプレイ装置（１）の光学的不感領域に配置されていることを特徴するディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載のディスプレイ装置であって、
前記コネクティングロッド（３５）の前記第１の端部（３７）は、前記ミラーホルダ（１５）上に、前記枢軸（１７）から離間した端部（４３）に近接して連結されていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のディスプレイ装置であって、
前記コネクティングロッド（３５）の前記第１の端部（３７）は、前記ミラーホルダ（１５）によって支持されているとともに前記ミラーの前記枢軸（１７）に平行である作動スピンドル（４５）に係合していることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のディスプレイ装置であって、
前記コネクティングロッド（３５）の前記第２の端部（３９）は、前記モータユニット（３３）により駆動されるロータリディスク（４９）によって支持されたピン（４７）に係合することが可能であることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項４及び請求項５に記載のディスプレイ装置であって、
前記コネクティングロッド（３５）は、前記コネクティングロッドの第１及び第２の端部（３７，３９）の各々において、前記作動スピンドル（４５）及び前記ピン（４７）に係合する開口（５１）を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のディスプレイ装置であって、
各開口（５１）は略「Ｖ」または略「Ｕ」形状をなす部分を有し、前記部分の底部（５５）は、前記開口が協働する前記作動スピンドル（４５）の径、または前記ピン（４７）の径より小さい空間を有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のディスプレイ装置であって、
前記開口（５１）は、前記ヘッドアップディスプレイ装置（１）のベース（５９）の方向に開口していることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項９】
請求項７乃至請求項８のいずれか一項に記載のディスプレイ装置であって、
前記ディスプレイ装置は、特に各端部（３７，３９）に対して、特にばね要素からなる弾性要素（６１）を備え、前記弾性要素は、前記「Ｖ」または「Ｕ」形状をなす部分の前記側壁（５７）に係合した前記作動スピンドル（４５）及び前記ピン（４７）を支持することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のディスプレイ装置であって、
前記ばね要素（６１）は螺旋引張ばねであり、前記螺旋引張ばねの一端は前記コネクティングロッド（３５）に係合しており、前記螺旋引張ばねの他端は、前記ばね（６１）がほぼ、前記コネクティングロッド（３５）の前記軸に垂直であって前記枢軸（１７）に垂直である向きをなすように配置された定着点（６５，６７）に係合していることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のディスプレイ装置であって、
前記コネクティングロッド（３５）は、特に各端部（３７，３９）において、前記螺旋ばね（６１）の一端における係合箇所として作用する切欠きフックを備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１２】
請求項６乃至請求項１１のいずれか一項に記載のディスプレイ装置であって、
開口（５１）間の距離は４０ｍｍから１６０ｍｍまでの間にあり、特に９０ｍｍであることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載のディスプレイ装置であって、
前記モータユニット（３３）はモータ減速機を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、例えば、車両のユーザ、特に車両の運転者に通知及び／または案内を行う自動車への用途を有する。
【０００３】
ヘッドアップディスプレイ、すなわちＨＵＤ（英語で“Head-Up Display”の略である）としても知られるヘッドアップディスプレイ装置を自動車に装備することは公知である。斯かるディスプレイは自動車の運転者の視界内に配置され、車両、交通、または他のものの状態に関する情報を表示する。
【０００４】
自動車用のこの種のヘッドアップディスプレイ装置は、ユーザ、特に車両の運転者が、昼夜を問わず、また気象条件（晴れまたは曇り）に左右されるいかなる状況においても十分に画像を視認することが可能な十分な輝度を有する画像を取得することができるようになっている。
【０００５】
ヘッドアップディスプレイ装置によって斯かる画像を形成する候補技術の中で、従来技術において最もよく用いられるものは液晶ディスプレイ技術、特にＴＦＴ−ＬＣＤ（英語で“Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display”の略である）技術である。これらのＴＦＴ−ＬＣＤ表示画面は、画像を表示するのに、一般に複数の発光ダイオード、すなわちＬＥＤ（ＬＥＤは英語で“Light-Emitting Diode”の略である）によって実施される、バックライトを必要とする。実際は、このＴＦＴ−ＬＣＤ画面及びバックライトは、画像生成装置とよばれ、また英語の「イメージャ（imager）」としても知られるアセンブリに構成される。
【０００６】
ヘッドアップディスプレイ装置は一般に、光線の進行方向における画面の下流側に、英語で「コンバイナ（combiner）」とよばれる半反射膜、またはフロントガラスの半反射領域を備え、また、画面とコンバイナまたはフロントガラスとの間に、１つまたは複数の平面鏡または凹面鏡を有する反射装置を備える。
【０００７】
この画像は、半反射膜を通して、及び反射により拡大されて表示され、車両のフロントガラスを越えて、したがってフロントガラスの前方に現れたように見える。
【０００８】
しかし、ユーザの機能として、例えば運転者の高さを考慮するために、フロントガラス上に投影される画像の位置、特に高さを調整することが可能であることが必要である。
【０００９】
現在、ヘッドアップディスプレイ装置は、モータが直接に、またはピニオンもしくはウォームねじを介して末端の偏向ミラーの枢軸に係合し、これによってフロントガラス上における画像の高さを調整することを可能とすることが知られている。
【００１０】
しかし、システムは、微小な角度分解能を有する非常に高価なステップモータを使用することが必要であるような、非常に高精度のものである。さらに、公知のシステムは、車両が移動するときに振動の問題に晒される。投影された画像も振動する場合は、読み取ることが困難となり、または判読不能にさえなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の不利益の少なくともいくつかを克服することを目的とする。
【００１２】
特に、本発明は、標準のステップモータを使用して偏向ミラーを調整することが可能であ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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このために、本発明は、枢軸周りに旋回（枢動）するミラーホルダによって保持された偏向ミラーと、モータユニットを有し、前記偏向ミラーを枢動させるモータ駆動システムとを備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、前記モータ駆動システムは前記枢軸に垂直な方向に延在するコネクティングロッドを備え、前記コネクティングロッドの第１の端部は前記ミラーホルダに枢着されて（関節式に係合して）おり、前記コネクティングロッドの前記第１の端部とは反対側の第２の端部は前記モータユニットの回転出力部材に係合し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に関する。
【００１４】
したがって、モータユニットをミラーから隔てて配置することが可能であり、これによって当該配置をより容易に小さいスペースに適応させることが可能となる。
【００１５】
ヘッドアップディスプレイ装置は、以下の特徴の１つまたは複数を、単独でまたは組合せによりさらに備えることが可能である。
【００１６】
一態様によれば、前記モータユニットは前記ディスプレイ装置の光学的不感領域に配置されている。
【００１７】
「光学的不感」との表現は、例えば太陽光線などの明るい外部照明下においても、反射光線がディスプレイ装置のディスプレイ、特にフロントガラス上に到達せず、美観上、外部から見えないようにもなっている領域を意味し、そこでは横方向のコネクティングロッドが部分的に見えるのみであって、目障りではない。
【００１８】
他の態様によれば、前記コネクティングロッドの前記第１の端部は、前記ミラーホルダ上に、前記枢軸から離間した端部に近接して連結されている。
【００１９】
実際のところ、コネクティングロッドが枢軸から遠ざかるほど、回転／枢動の動きをミラーに伝達するためにコネクティングロッドが移動することとなる経路は長くなる。したがって、システムがより高精度となり、より低分解能の駆動モータを用いることが可能である。
【００２０】
前記コネクティングロッドの前記第１の端部は、前記ミラーホルダによって支持されているとともに前記ミラーの前記枢軸に平行である作動スピンドルに、係合している。
【００２１】
前記コネクティングロッドの前記第２の端部は、前記モータユニットにより駆動されるロータリディスクによって支持されたピンに係合することが可能である。
【００２２】
さらに、前記コネクティングロッドは、例えば、前記コネクティングロッドの第１及び第２の端部の各々において、作動スピンドル及びピンが係合する開口を有する。
【００２３】
さらに他の態様によれば、各開口は概して「Ｖ」または「Ｕ」形状をなす部分を有し、前記部分の底部は、前記開口が協働する前記作動スピンドルの径、または前記ピンの径より小さい空間を有する。
【００２４】
したがって、円柱ピンは「Ｖ」または「Ｕ」に保持され、公差によって生じる並進運動の遊びの問題がない。
【００２５】
前記開口は、例えば前記ヘッドアップディスプレイ装置のベースの方向に開口し（輪郭が閉じていない）、これにより組み付けが容易になる。閉じた輪郭を有する、開口の代替物も考えられる。
【００２６】
前記ディスプレイ装置は、特に各端部に対して、特にばね要素からなる弾性要素を備え、前記弾性要素は、前記「Ｖ」または「Ｕ」形状をなす部分の前記側壁に係合する前記作動スピンドル及び前記ピンを支持する。
【００２７】
「Ｖ」または「Ｕ」の側壁との接触を維持することは、偏向ミラーの枢動を制御する本システムにおける公差の影響を解消することに寄与する。
【００２８】
さらに他の態様によれば、前記ばね要素は螺旋引張ばねであり、前記螺旋引張ばねの一端は前記コネクティングロッドに係合しており、前記螺旋引張ばねの他端は、前記ばねがほぼ、前記コネクティングロッドの前記軸に垂直であって前記枢軸に垂直である向きをなすように配置された関連する定着点に係合していることを特徴とするディスプレイ装置。
【００２９】
ほぼ垂直であることの効果によって、コネクティングロッドの並進方向には力が加わらず、押圧反作用もばね効果も働かず、コネクティングロッドを各端部においてコネクティングロッドの「Ｖ」または「Ｕ」形状溝の底部に押圧することが可能となる。
【００３０】
前記コネクティングロッドは、特に各端部において、前記螺旋ばねの一端における係合箇所として作用する切欠きフックを備えることが可能である。
【００３１】
開口間の距離は、例えば４０ｍｍから１６０ｍｍまでの間にあり、特に９０ｍｍである。
【００３２】
モータユニットは、例えばモータ減速機を備える。
【００３３】
他の利点及び特徴は、本発明の説明を理解することに伴い、また添付の図面より明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、ヘッドアップディスプレイ装置を図式的に示す。
【図２】図２は、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の特定の要素の側面図を示す。
【図３】図３は、図２に示すヘッドアップディスプレイ装置の上方斜視図を示す。
【図４】図４は、図２に示すヘッドアップディスプレイ装置の後方斜視図を示す。
【図５】図５は、図２の細部Ｖの図式的な断面図を示す。
【図６】図６は、図２の細部ＶＩの図式的な断面図を示す。
【図７】図７は、図２に示すヘッドアップディスプレイ装置の偏向ミラーの正面図を示す。
【００３５】
全図面において、同一の要素は同一の参照番号を有する。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、図面を参照して実施形態例を説明する。
【００３７】
以下の実施形態は例である。説明は１つまたは複数の実施形態に言及するが、このことは、各言及が同じ実施形態に関すること、または特徴が単一の実施形態のみに該当することを必ずしも意味しない。異なる実施形態のそれぞれの特徴を組み合わせることによって他の実施形態を提供することも可能である。
【００３８】
図１は、ヘッドアップディスプレイ装置１の図を示す。
【００３９】
ディスプレイ装置１は、イメージャである画像生成装置３を備える。
【００４０】
この画像生成装置３は、例えば、例えば薄膜トランジスタを有する液晶ディスプレイ画面（ＬＣＤ画面）、及び組み込まれたバックライト装置（不図示）を備える。液晶ディスプレイ画面５は、アクティブマトリクス画面またはパッシブマトリクス画面からなり得る。薄膜トランジスタ液晶画面５は、一般にマルチカラーＴＦＴ−ＬＣＤ（英語で“Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display”の略である）画面とよばれ、画像生成装置３による画像の形成を可能とする。
【００４１】
したがって、画像生成装置３は、液晶ディスプレイ画面５を利用して画像を形成する。
【００４２】
ディスプレイ装置１は、光線の進行方向における画面５の下流に、断面において直線状をなす、または僅かに湾曲した形状をなす少なくとも１つの半反射膜または半反射領域７と、第１の反射装置８と、画面５と半反射膜７との間の画像の経路に介装された第２の反射装置９とを備える。
【００４３】
第１の反射装置８は、例えば平面鏡（英語では、この鏡はしばしば「フォールディングミラー（folding mirror）」とよばれる）であるのに対して、第２の反射装置９は、投影画像の拡大を可能とする凹面偏向ミラー（英語では、この鏡はしばしば「フリーフォームミラー（freeform mirror）」とよばれる）である。以降でより詳細にわかるが、偏向ミラー９は、枢軸１７（図７に示す）の周りに枢動することが可能であるように枢動式かつモータ駆動方式で取り付けられ、これによって、特に、目１２を図式的に表したユーザに対して、生成された画像の高さを調整することが可能となる。
【００４４】
車両のフロントガラスの特殊処理された領域により形成され得る半反射膜または半反射領域７は、上記の画像生成器３によって生成された、ＨＵＤ装置からの光線を受光する半反射表示領域をなす。
【００４５】
この半反射膜または半反射領域７は、例えば２０％以上の反射率を有し、これによって、ユーザが環境に重畳表示された反射画像を視認することを可能としながら、ユーザが車両の進行する道路を膜７を通して視認することを可能とする。
【００４６】
本図１において、点線で描かれた３つの矢印により画像の経路が記号化されており、該矢印は反射装置８及び９上で反射されてから半反射膜７を通過して表示される。
【００４７】
反射装置９は、拡大により、及び／または透過により、仮想画面１３の当該高さにおいて、半反射膜を越えた、特に車両のフロントガラスを越えた画像の表示を可能とする。
【００４８】
次に、図２乃至図７を参照して、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置１の構造の特定の要素を説明する。
【００４９】
図２乃至図４と図７からわかるように、偏向ミラー９は、枢軸１７（特に、図７を参照）の周りに旋回（枢動）するミラーホルダ１５によって支持されている。
【００５０】
このため、ミラーホルダ１５は、突起２１により支持されて側面支持板２３と協働する第１のスピンドル１９と、ホルダからの後部突起２７により支持されて後部支持板２９（図４を参照）と協働する第２のスピンドル２５（図２を参照）とを備える。したがって、ミラーホルダ１５を枢動させることによってミラー９は角度を伴って枢動することが可能であり、特に、仮想画面１３上に表示される画像の高さを調整することが可能となる。
【００５１】
この枢動を生じるために、ヘッドアップディスプレイ装置１は、例えばハウジング内またはベース上に固定されたモータユニット３３を有する、ミラーを枢動させるモータ駆動システム（モータにより駆動されるシステム）３１を備える（特に、図３を参照）。
【００５２】
このモータ駆動システムは、枢軸１７に垂直な方向に延在するコネクティングロッド３５を備え、当該コネクティングロッドの第１の端部３７はミラーホルダ１５上に連結されており、当該コネクティングロッドの、第１の端部３７とは反対側の第２の端部３９は、モータユニット３３の回転出力部材４１に係合している。
【００５３】
このコネクティングロッド３５機構の働きにより、モータユニット３３を出力ミラー９から隔てて配置することが可能であり、これによって、ヘッドアップディスプレイ装置１の種々の要素の配置を、光線の領域から離間させ、装置の外側から見えないようにし、また日光の入口から離間させて、小スペースに対してより容易に適応する目的に適うようにすることができる。
【００５４】
より具体的には、モータユニット３３を、ヘッドアップディスプレイ装置１に対して光学的に不感である領域に配置する。
【００５５】
「光学的不感領域」は、例えば、ディスプレイ装置の外部からハウジング内に到来する太陽光線（不図示）などの偶発的な外部照明を伴っても、反射された光線がディスプレイ装置１の仮想画面１３、特にフロントガラス上に到達しないことを意味すると理解される。この光学的不感領域は、特に、画像生成装置３から反射装置８及び９に伝達される光線の経路から離間している。したがって、例えば、モータユニット３３の一部が、ユーザから、または装置の外側の通行人から仮想画面１３上に見えるように出現する状況は発生しない。
【００５６】
第１の端部３７は、ミラーホルダ１５上に、例えば枢軸１７から離間した上端４３などの端部に近接して連結されている。
【００５７】
実際、コネクティングロッド３５の連結が枢軸１７から遠くに離れるほど、回転／枢動の動きを偏向ミラー９に付与するためにコネクティングロッド３５が移動することとなる経路は長くなる。したがって、より低分解能の駆動モータを用いても偏向ミラー９の動きを高精度に保つことが可能である。
【００５８】
より詳細には、コネクティングロッド３５の第１の端部３７は、ミラーホルダ１５によって支持されているとともにミラー枢軸１７に平行である作動スピンドル４５に、係合している。
【００５９】
コネクティングロッド３５の第２の端部３９に関して、当該第２の端部は、モータユニット３３により駆動されるロータリディスク４９によって支持されたピン４７に係合している。モータユニット３３は、例えばステップモータ及びモータ減速機を備え、当該モータ減速機の出力シャフトはロータリディスク４９を駆動する。ステップモータは、ステップ当たり０．２５°より大きい回転、特にステップ当たり０．３°の回転を伴う標準のモータからなり得る。
【００６０】
図５及び図６からわかるように、作動スピンドル４５及びピン４７にそれぞれ係合する開口５１を介して、作動スピンドル４５及びピン４７とコネクティングロッド３５との協働が実施される。
【００６１】
より詳細には、各開口５１は略「Ｖ」または略「Ｕ」形状をなす部分を有し、当該部分の底部５５は、当該開口が協働する相手の作動スピンドル４７の径、またはピン４７の径より小さい空間を有する。
【００６２】
この結果、作動スピンドル４５またはピン４７は、開口５１の、例えば１０°より小さい傾斜を伴って閉端する側壁５７に常に係合し、これにより、コネクティングロッド３５の軸に沿った公差及び当該軸に垂直な公差の両方に起因するいくつかの遊びの問題が解消される。ヒステリシスの問題も解消される。
【００６３】
図２乃至図６からわかるように、開口５１は、例えばヘッドアップディスプレイ装置１のベース５９の方向に開口し（図２を参照）、これにより組み付けが容易になる。
【００６４】
作動スピンドル４５及びピン４７と側面５７との接触及び強固な係合を確保するために、車両の振動に関しても、各端部３７及び３９に弾性要素６１、特にばね要素が設けられている。
【００６５】
例えば、ばね要素６１は螺旋引張ばねであり、当該螺旋引張ばねの一端はコネクティングロッド３５に係合しており、当該螺旋引張ばねの他端は、ばね６１がほぼ、コネクティングロッド３５の軸に垂直であって枢軸１７に垂直となるように配置された定着点６５、６７に係合している。
【００６６】
ばね６１が当該ほぼ垂直な向きにあることから、コネクティングロッドの並進方向にはこれらのばねによって力が加わらず、これによって、モータユニット３３を小型のままとすることが可能である。
【００６７】
図示しない変形例によれば、ばねを１つだけ設け、当該ばねの一端を、コネクティングロッド３５の中心においてコネクティングロッド３５に係合するとともにベース５９上に係止することが可能である。さらに、弾性要素は、リーフばね、圧縮ばね、またはエラストマー要素を備えることが可能である。
【００６８】
コネクティングロッド３５に係合したばね６１の端部に対して、コネクティングロッド３５は、例えば、各端部３７、３９において、螺旋ばね６３に対する係合箇所として作用する切欠きフック７１を備える。
【００６９】
干渉する角度を用いずに、また光線の光学領域から必要なだけは離間させて、一方側におけるミラー９の枢動と他方側におけるロータリディスク４９の回転との間の良好なギア比を得るには、開口５１間の距離は４０ｍｍから１６０ｍｍまでの間にあり、特に９０ｍｍである。
【００７０】
動作時において、仮想画面１３上における仮想画像の高さを調整するには、いくつかの非常に小さいステップだけ、すなわち小さい角度だけロータリディスク４９を回転させれば十分であり、これには、ミラーホルダ１５、したがってさらにはミラー９自体が微小量だけごく僅かに枢動するようにコネクティングロッド３５を押したり引いたりする効果がある。
【００７１】
例えば、コネクティングロッド３５を備えたシステム３１の働きにより、標準の０．３°ステップモータの約４ステップは、約０．１５°からなる偏向ミラー９の枢動角度に相当し、当該枢動角度は投影画像を適正に位置決めすることが可能であることに必要な精度である。さらに、公差及びヒステリシスの影響の効果的な解消によって、車両が動作しているときに発生し得るいかなる振動問題も回避される。
【００７２】
したがって、閉端する開口５１の働きによって、公差及びヒステリシスの問題は解消された。本アセンブリによって、また、標準の安価なステップモータを使用することが可能となる。
【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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【国際調査報告】
2018501510.tif 000010
2018501510.tif 000011
2018501510.tif 000012
2018501510.tif 000013
2018501510.tif 000014