CN102834767A - 平视显示装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种能够应用于各种汽车并且能够以减小的成本制造的平视显示装置。具体公开了将显示光（L）投射在汽车的挡风玻璃上而形成虚像的平视显示装置（11）。该平视显示装置（11）包括：壳体（21）；设置在所述壳体（21）中的显示器（22）；反射器（23），该反射器设置在所述壳体（21）中，并且包括多个反射面（31），该多个反射面（31）彼此平行排布并且以相同的角度倾斜，使得从所述显示器（22）所发射的显示光（L）在各反射面（31）上被反射。

Description

平视显示装置

技术领域

本发明涉及一种平视显示装置，该平视显示装置将虚像投射至车辆的挡风玻璃的投射区域，以使得投射的虚像重叠在透过挡风玻璃从车辆的视点所视觉识别的车辆前景上，并且被视觉识别出。

背景技术

近年来，随着司机驾驶时所需要的信息的增加和多样化，在诸如汽车或火车的车辆上安装有平视显示（HUD）（head-up display）装置，该平视显示装置使得紧急信息等作为虚像显示在车辆的挡风玻璃上，并且使得该虚像重叠在透过挡风玻璃所视觉识别的车辆前景上，并且被视觉识别出。

在这种平视显示装置中，显示在显示面板上的图像被平面镜和凹面镜反射和放大，并且放大了的图像被发射并反射至车辆的挡风玻璃的显示区域，使得该图像的虚像被汽车的司机视觉识别出（例如，参见专利文献1）。

引用列表

专利文献

日本专利文献1：JP-A-2009-222881

发明内容

技术问题

在上述的平视显示装置中，通过在壳体中设置平面镜并且利用该平面镜使光路半路折回，使得壳体小型化。

由于虚像所投射至的挡风玻璃的倾斜度对于各种车辆中的每一种车辆是变化的，所以当安装同一个平视显示装置时，对于每一种车辆，产生了虚像所形成的位置的移位。

因此，为了补偿在不同类型的车辆中虚像所形成的位置的移位，有必要通过改变平面镜的角度或者通过改变发射显示光的指示器的位置来校正所述移位。

然而，当以这种方式进行平面镜的角度改变或者指示器的位置改变时，必须要改变平面镜或者指示器的装接部分的结构或形状，结果，需要对各种车辆的每一种制备不同的壳体，这成为了成本上升的因素。

针对上述的情况创造了本发明，并且本发明的目的是提供一种可以应用于各种车辆而不导致成本上升的平视显示装置。

问题的解决方案

为了实现上述目的，根据本发明的平视显示装置的特征在于下述的（1）至（5）。

（1）一种通过将显示光投射在车辆的挡风玻璃上而形成虚像的平视显示装置，该平视显示装置包括：

壳体；

指示器，该指示器设置在所述壳体中；以及

反射器，该反射器设置在所述壳体中，并且包括多个反射面，该多个反射面彼此平行排布并且以相同的角度倾斜，使得从所述指示器所发射的显示光被各反射面反射。

（2）根据构造（1）的平视显示装置，其中

所述反射器包括线性菲涅尔透镜，其中形成有彼此平行排布并且以相同角度倾斜的多个斜面，并且各斜面通过受镜面处理而成为反射面。

（3）根据构造（2）的平视显示装置，其中

所述反射器构造成使得所述线性菲涅尔透镜的受镜面处理的斜面的前表面成为反射面，并且所述显示光被包含所述斜面的前表面的各反射面反射。

（4）根据构造（2）的平视显示装置，其中

所述反射器构造成使得与所述线性菲涅尔透镜的受镜面处理的斜面的前表面相对的后表面成为反射面，并且从该线性菲涅尔透镜的所述后表面进入的显示光被包含所述斜面的后表面的各反射面反射。

（5）根据构造（4）的平视显示装置，其中

所述线性菲涅尔透镜的后表面相对于以斜面形成的加工表面倾斜。

在构造（1）的平视显示装置中，通过并入具有与车辆上所安装的挡风玻璃的倾斜度相对应的适当倾斜角的反射面的反射器，可以非常容易使得该平视显示装置适用于具有该装置的该车辆。

因此，当将平面镜用作反射器时，没有必要通过根据车辆的类型改变平面镜的角度或者改变发射图像的指示器的位置来进行校正，因而可以避免由于为每一种各种类型的车辆制备不同壳体的事实所引起的成本上升。

在构造（2）的平视显示装置中，可以通过由所述线性菲涅尔透镜的斜面所形成的反射面朝着适当方向反射来自指示器的显示光，该线性菲涅尔透镜中形成有相互平行排布并且以相同角度倾斜的多个斜面。

在构造（3）的平视显示装置中，可以通过由所述线性菲涅尔透镜的受镜面处理的斜面的前表面所形成的反射面，朝着适当方向反射来自指示器的显示光。

在构造（4）的平视显示装置中，可以通过由与所述线性菲涅尔透镜的受镜面处理的斜面的前表面相对的后表面所形成的反射面，朝着适当方向反射从该线性菲涅尔透镜的后表面进入的、来自指示器的显示光。

由于当用金属模具使所述加工表面成型时容易形成为具有锐角的所述线性菲涅尔透镜的谷部（valley）当从后表面侧观看时成为峰部（peak），所以能够防止显示光在峰部处被漫反射，因而能够避免由于发生闪光（flare）而使虚像变得模糊。

在构造（5）的平视显示装置中，由于后表面对于其中形成有线性菲涅尔透镜的斜面的加工表面倾斜，所以利用该线性菲涅尔的该后表面反射的显示光的反射光朝着与由所述反射表面反射的显示光的反射光大大不同的方向被引导，并且将到达挡风玻璃的投射区域。因此，可以避免由于线性菲涅尔透镜的后表面的反射光而使得虚像变模糊。

为了实现上述目的，根据本发明的平视显示装置的特征在于下面的（6）。

（6）一种通过将显示光投射在车辆的挡风玻璃上而形成虚像的平视显示装置，该平视显示装置包括：

壳体；

指示器，该指示器设置在所述壳体中；以及

反射器，该反射器设置在所述壳体中，并且包括非规则反射型的全息反射镜，该全息反射镜使得从所述指示器发射的光以与入射角不同的反射角反射。

在构造（6）的平视显示装置中，通过并入包含与车辆上所安装的挡风玻璃的倾斜度相对应的适当反射角的非规则反射型的全息反射镜，能够非常容易地使得平视显示装置适用于具有该装置的车辆。

因此，当将平面镜用作反射器时，没有必要通过根据车辆的类型改变平面镜的角度或者改变发射图像的指示器的位置来进行校正，因而可以避免由于为每一种各种类型的车辆制备不同壳体的事实所引起的成本上升。

本发明的有益效果

根据本发明，可以提供一种能够应用于各种车辆而不导致成本上升的平视显示装置。

上面简单说明了本发明。此外，在参考附图阅读下述本发明的实施例之后，本发明的细节将变得更加清晰。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的示意性结构图，示出了将平视显示装置安装在车辆中的状态。

图2是描述了根据本发明实施例的平视显示装置的内部结构的示意性结构图。

图3是描述了根据第一实施例的平视显示装置的反射器的透视图。

图4是根据第一示例性实施例的平视显示装置的反射器的一部分的剖视图。

图5是描述了在不同类型的车辆中安装时的校正方式的示意性结构图。

图6是描述了平视显示装置中的显示光的发射方向的校正的示意性结构图。

图7是描述了根据第二实施例的平视显示装置的反射器的透视图。

图8是根据第二实施例的平视显示装置的反射器的一部分的剖视图。

图9是描述了使形成所述反射器的线性菲涅尔透镜成型的方法的示意性结构图。

图10是描述了在反射器中发生闪光的该反射器的一部分的剖视图。

图11是反射器的一部分的剖视图，描述了根据第二实施例的平视显示装置的反射器的后表面上的反射光的发生。

图12是描述了根据第二实施例的平视显示装置的反射器的变化的剖视图。

图13是示出了根据第三实施例的平视显示装置的反射器的视图，其中图13（a）是其透视图，而图13（b）是其侧视图。

图14是示出了根据第三实施例的平视显示器的反射器的视图，其中图14（a）是其透视图，而图14（b）使其侧视图。

图15是示出了平视显示装置的参考例的示意性结构图。

图16是示出了平视显示装置的参考例的示意性结构图。

参考标号列表

11平视显示装置

12挡风玻璃

21壳体

22指示器

23、41、51反射器

31、53反射面

32斜面

34线性菲涅尔透镜

34a加工表面

34b后表面

52反射板

L显示光

具体实施方式

接下来，将参考附图描述本发明的实施例。

（第一实施例）

首先，将描述根据第一实施例的平视显示装置。

如图1所示，平视显示（HUD）装置1在安装于挡风玻璃（挡风玻璃）12下方的仪表板中或仪表板上之后使用。

平视显示装置11将显示光L投射在挡风玻璃12的投射区域E上，并且在该投射区域E上形成显示信息的虚像，使得该虚像重叠在透过该挡风玻璃12所视觉识别的车辆前景上，并且从司机的视点（眼点）被该司机视觉识别出。

如图2所示，平视显示装置11具有：设置在车辆的挡风玻璃12下方的壳体21；以及设置在该壳体21中的、发射显示光L的指示器22。自选装置（例如，场发射显示器、荧光显示管、场致发光显示器等）、具有背光灯的液晶显示器等等用作所述指示器22。

反射从所述指示器22发射的显示光L的反射器23设置在壳体21中，并且被该反射器23反射的显示光L被放大镜24放大，并且被引导至挡风玻璃12。反射器23固定于壳体21的预定位置，并且可从该壳体21移除。由于从指示器22所发射的显示光L被反射器23反射和折射，使得该显示光L的方向改变，所以使平视显示装置11的壳体21小型化。

如图3和4所示，反射器23具有多个反射面31，该多个反射面32相互平行地排布并且以相同的角度倾斜，并且从指示器22发射的显示光L分别被各反射面31反射。

反射器23包括线性菲涅尔透镜34，该线性菲涅尔透镜34由多个斜面32和垂直面33形成，该多个斜面32相互平行地排布并且以相同的角度倾斜，该垂直面33是相邻的斜面32的边界。利用铝气相淀积对加工表面34a进行镜面加工，该加工表面34a由所述线性菲涅尔透镜34的斜面32和垂直面33形成，从而该线性菲涅尔透镜34的斜面32的前表面分别变成反射面31。

线性菲涅尔透镜34由透光材料形成，并且例如是通过注塑成型透明树脂而形成。例如，透光材料可以是塑料基材料。热塑性树脂、热固性树脂，或者可以通过诸如紫外线或电子束这样的能量射线而硬化的树脂，可以用作所述塑料。具体地，例如包括：诸如聚乙烯和聚丙烯的聚烯烃树脂、诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚烯烃树脂、诸如三乙酰纤维和丁基纤维素的纤维素树脂、聚苯乙烯、聚亚安酯、氯乙烯、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树酯和聚酯树脂。

如图5所示，虚像所投射至的挡风玻璃12的倾斜度在安装有所述平视显示装置11的不同类型的车辆中是变化的。因此，为了使得虚像投射在该挡风玻璃12的预定投射区域E上，需要移动平视显示装置11的位置，以改变显示光L从该平视显示装置11的发射方向。

根据本实施例的平视显示装置11，为了改变显示光L的发射方向，首先，将发射方向不合适的反射器23从壳体21移除。然后，用具有与车辆上所安装的挡风玻璃12的倾斜度相对应的适当倾斜角的反射面31的反射器23来替代上述反射器23。

以这种方式，如图6所示，显示光L在反射器23上的反射角可以容易地校正为适合车辆的挡风玻璃12的角度。

即，根据本实施例，通过从壳体21移除反射器23，并且并入具有与车辆上所安装的挡风玻璃12的倾斜度相对应的适当倾斜角的反射面31的反射器23，可以非常容易地使得该平视显示装置11适用于该承载车辆。

因此，当将平面镜用作反射器时，没有必要通过根据车辆的类型改变平面镜的角度或者改变发射图像的指示器的位置来进行校正，因而可以避免由于为各种类型的车辆制备不同壳体所引起的成本上升。

（第二实施例）

接下来，将描述根据第二实施例的平视显示装置11。

与上述第一实施例相同的结构和相同的部件给予相同的标号，并且省略它们的说明。

如图7和8所示，在第二实施例中，通过将第一实施例中所使用的反射器23的前后表面颠倒而形成的反射器41在安装于平视显示装置11的壳体21中之后使用。

即，在反射器41中，与线性菲涅尔透镜34的斜面32的前表面相对的后表面成为反射面31，在该斜面32上利用铝气相淀积进行镜面加工。

因此，来自指示器22的显示光L从形成所述反射器41的线性菲涅尔透镜34的后表面34b进入、被由斜面32的后表面形成的反射面31反射、进一步从该线性菲涅尔透镜34的后表面34b出射，并且通过放大镜24而被引导至挡风玻璃12。

如图9所示，当利用金属模具42由注塑成型等形成所述线性菲涅尔透镜34时，在该线性菲涅尔透镜34的加工表面34a中，峰部34c利用金属模型42的谷部42a形成，而谷部34d利用金属模具42的峰部42b形成。当利用诸如切削加工这样的机械加工制造金属模型42时，可以使峰部42b容易地形成为具有锐角，但是对于谷部42a而言，由于切削刀具并未达到，该谷部42a难以形成为具有锐角。因此，在利用金属模具42制造的线性菲涅尔透镜34中，尽管易于形成锐角的谷部34d，但是与该谷部34d相比，峰部34c可以是圆形的而并不形成为具有锐角。于是，如图10所示，当显示光L在线性菲涅尔透镜34的加工表面34a上反射时，该显示光L被圆形峰部34c漫反射，存在由于漫反射的光La而发生闪光从而虚像变模糊的可能性。

相比之下，在根据第二实施例的反射器41中，由于与线性菲涅尔透镜34的斜面32的前表面相对的后表面成为反射面31，在该斜面32上利用铝气相淀积进行了镜面加工，所以当从后表面34b侧观看时，在加工面34a侧处的锐角的谷部34d成为峰部。因此，在该第二实施例的反射器41中，可以防止显示光L在峰部处被漫反射，因而能够避免由于闪光的发生而导致虚像变模糊。

在上述第二实施例的反射器41中，与线性菲涅尔透镜34的斜面32的前表面相对的后表面成为反射面31，在该斜面32上利用铝气相沉积进行了镜面加工，并且使得来自指示器32的显示光L从该线性菲涅尔透镜34的后表面34b进入，并且被由所述斜面32的后表面形成的该反射面31反射。因此，如图11所示，显示光L还被线性菲涅尔透镜34的后表面34b反射，并且挡风玻璃12的虚像由于该反射光Lb而变模糊。

因此，当与线性菲涅尔透镜34的斜面32的前表面相对的后表面成为反射面31时，如图12所示，优选的是：在所述线性菲涅尔透镜34中，后表面34b对于形成所述斜面32的加工面34a倾斜，在所述斜面32上利用铝气相淀积进行了镜面加工。

因而，当后表面34b对于加工面34a倾斜时，被该后表面34b反射的显示光L的反射光Lb朝着与被反射面31反射的显示光L的反射光大大不同的方向被引导，并且该反射光Lb将不会到达挡风玻璃12的透视区域E。因此，可以避免由线性菲涅尔透镜34的后表面34b的反射光Lb所导致的虚像变模糊。

在利用线性菲涅尔透镜34的反射器23和41中，为了尽可能防止闪光的发生，优选使显示光L的反射侧处的峰部形成为尽可能小的锐角，并且为了防止光在垂直面33上的反射，优选对该垂直面33着色成黑色等，以使得光难以反射。通过尽可能光滑地形成用作所述反射面31的斜面32，可以抑制由于该反射面31上的漫反射而导致的闪光的发生。

（第三实施例）

接下来，将描述根据第三实施例的平视显示装置11。

与上述第一实施例和第二实施例相同的结构和相同的部件给予相同的标号，并且省略它们的说明。

如图13（a）和13（b）所示，在第三实施例中，具有多个反射板52的反射器51用于所述平视显示装置11中。这些反射板52中的每一个都包括从上部观看时形成为矩形形状的镜子，并且这些反射板52的前表面成为反射面53。这些反射板52的短边通过连接结构54而相互连接，因此彼此平行地排布并且以相同角度倾斜。

每一个所述连接结构54包括：固定连接部55，其支撑各反射板52的每个短边的一端；以及可动支撑部56，其支撑各反射板52的每个短边的另一端。在各反射板52的每个短边的一端处形成有孔（图中未示出），并且设置在所述固定连接部55中的转动销57插入到该孔中。因而，反射板52可旋转地连接至所述固定连接部55。在各反射板52的宽度方向上延伸的长槽58形成在该反射板52的每个短边的另一端处，并且设置在所述可动连接部56中的滑动销59可滑动地插入到该长槽58中。

在包括这种连接机构54的反射器51中，通过使得可动连接部56滑动，每个反射板52绕着与所述固定连接部55的连接位置旋转。在该反射器51中，如果可动连接部56在图13（a）和13（b）的箭头A的方向上移动，则每个反射板52在维持平行度和相同倾斜角的情况下沿箭头B的方向转动，因而每个反射板52被向下铺放，使得倾斜角减小。相反地，如果可动连接部56在图14（a）和14（b）所示的箭头C的方向上移动，则每个反射板52在维持平行度和相同倾斜角的情况下沿箭头D的方向转动，因而每个反射板52被向上抬升，使得倾斜角增大。

因而，根据上述第三实施例，通过调整相互平行布置并且以相同角度倾斜的多个反射板52的倾斜角，可以非常容易使得所述平视显示装置适用于承载车辆。

反射器51的可动连接部56可以手动地或者电动地移动。

为了描述本发明的进一步的优点，图15和图16示出了参考例。

图15和图16示出了其中一面平面镜61设置在壳体21中作为反射器的平视显示装置。

当以这种方式使该平面镜61用作为反射器时，为了安装到虚像所投射至的挡风玻璃12的倾斜度变化的各种车辆，必须如图15所示移动指示器22的位置，以改变显示光L的发射方向，或者必须如图16所示改变平面镜61的角度。

即，在利用平面镜61的平视显示装置中，伴随着结构或形状相对于壳体21的改变，不得不对每一种各种类型的车辆制备不同的壳体21，这成为了成本上升的因素。

相比之下，根据本实施例，即使平视显示装置安装在虚像所投射至的挡风玻璃12的倾斜度变化的各种车辆中，由于可以装接具有适用于该挡风玻璃的倾斜度的反射角反射器23或41，或者可以将反射器51的反射板52调整至适用于挡风玻璃12的倾斜度的角度，所以并不需要结构和形状相对于壳体21的改变。因此，可以避免为每一种各种类型的车辆制备不同壳体21的事实而导致的成本上升。

尽管在上述实施例中使用具有反射器23或41或多个反射板52的反射器51，该反射器23或41或多个反射板52形成所述线性菲涅尔透镜34，但是可以使用入射角与反射角不同的非规则反射型的全息反射镜作为反射器，并且可以使得包括该非规则反射型的全息反射镜的反射器可从壳体21移除。

如果包含了包括非规则反射型的全息反射镜的反射器，则通过将包含与车辆上所安装的挡风玻璃12的倾斜度对应的适当反射角的所述非规则反射型的全息反射镜并入到壳体中，可以非常容易地使得该平视显示装置适用于其所安装的车辆。

本发明并不局限于上述实施例，并且可以进行适当的修改、改进等。此外，上述实施例中的部件的材料、形状、尺寸、数目、安装场所等等是任意的，只要能够实现本发明即可，并且不受具体限制。

尽管参考实施例详细描述了本发明，但是显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以做出各种变更和修改。

本发明基于2010年3月18日提交的日本专利申请（专利申请No.2010-063042），其内容通过引用并入此处。

工业实用性

根据本发明，可以提供一种能够应用于各种类型的车辆的平视显示装置，而不导致成本上升。

Claims (6)

1.一种平视显示装置，该平视显示装置通过将显示光投射在车辆的挡风玻璃上而形成虚像，该平视显示装置包括：

壳体；

指示器，该指示器设置在所述壳体中；以及

反射器，该反射器设置在所述壳体中，并且包括多个反射面；该多个反射面彼此平行排布并且以相同的角度倾斜，使得从所述指示器所发射的显示光被所述反射面反射。

2.根据权利要求1所述的平视显示装置，其中

所述反射器包括线性菲涅尔透镜，该线性菲涅尔透镜中形成有彼此平行排布并且以相同角度倾斜的多个斜面，并且所述斜面通过被镜面处理而成为所述反射面。

3.根据权利要求2所述的平视显示装置，其中

所述反射器构造成使得所述线性菲涅尔透镜的被镜面处理的所述斜面的前表面成为所述反射面，并且所述显示光被包括所述斜面的所述前表面的所述反射面反射。

4.根据权利要求2所述的平视显示装置，其中

所述反射器构造成使得：与所述线性菲涅尔透镜的被镜面处理的所述斜面的所述前表面相对的后表面成为所述反射面，并且从该线性菲涅尔透镜的所述后表面进入的所述显示光被包括所述斜面的所述后表面的所述反射面反射。

5.根据权利要求4所述的平视显示装置，其中

所述线性菲涅尔透镜的所述后表面相对于形成有所述斜面的加工表面倾斜。

6.一种平视显示装置，该平视显示装置通过将显示光投射在车辆的挡风玻璃上而形成虚像，该平视显示装置包括：

壳体；

指示器，该指示器设置在所述壳体中；以及

反射器，该反射器设置在所述壳体中，并且包括非规则反射型的全息反射镜，该全息反射镜使得从所述指示器发射的光以与入射角不同的反射角反射。

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