CN111386488A - 平视显示装置 - Google Patents

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CN111386488A
CN111386488A CN201880076354.0A CN201880076354A CN111386488A CN 111386488 A CN111386488 A CN 111386488A CN 201880076354 A CN201880076354 A CN 201880076354A CN 111386488 A CN111386488 A CN 111386488A
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古泽宏幸
水田和明
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Abstract

提高可可靠地对显示图像进行显示的平视显示装置。该平视显示装置包括：显示器，该显示器投射显示光；场镜(50)，该场镜(50)调整显示光的方向；薄板状的屏幕(60)，该屏幕(60)通过背面对从场镜(50)而射出的显示光进行感光，在前面对显示图像进行显示；屏幕保持架(70)，该屏幕保持架(70)保持屏幕(60)；主保持架(100)，该主保持架(100)接纳场镜(50)与保持于屏幕保持架(70)上的屏幕(60)。

Description

平视显示装置
技术领域
本发明涉及装载于车辆等上的平视显示装置。
背景技术
平视显示装置装载于车辆上，经由前挡玻璃等的透射反射部，向驾驶员进行对于驾驶来说必须要求的信息等的各种的信息的虚像显示。由此，平视显示装置可与车辆前面的景色重合地显示信息(图像)。驾驶员可不在驾驶中进行大的视线移动的情况下，把握必要的信息。
表示图像的显示光通过比如投射型显示器而产生。对于已产生的显示光，在其方向通过场镜(field lens)而调整之后，作为图像而显示于屏幕上(比如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2017－21302号公报
发明内容
发明要解决的课题
由于平视显示装置装载于车辆上，故其在振动的环境中使用。由此，形成下述的课题，其中，为了正确地显示作为图像的信息，在尽可能地不振动的情况下保持屏幕、场镜。
本发明是考虑这样的情况而提出的，本发明的目的在于提供可可靠地显示显示图像的平视显示装置。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述的课题，本发明的平视显示装置包括：
显示器，该显示器投射显示光；
场镜，该场镜调整上述显示光的方向；
薄板状的屏幕，该屏幕通过背面，对从上述场镜而射出的显示光进行感光，在前面对显示图像进行显示；
屏幕保持架，该屏幕保持架保持上述屏幕；
主保持架，该主保持架接纳上述场镜与保持于上述屏幕保持架上的上述屏幕。
发明的效果
在本发明的平视显示装置中，可可靠地对显示图像进行显示。
附图说明
图1为本发明的平视显示装置的实施方式，图1为特别是表示光学系统的结构的说明图；
图2为表示显示装置的光学系统的结构的说明图；
图3为屏幕单元的分解立体图；
图4的(A)为屏幕单元的立体图，图4的(B)为从主保持架的接纳口侧而观看屏幕单元的图，图4的(C)为沿图4的(B)中的C－C线的剖视图；
图5的(A)为表示屏幕的外观的俯视图，图5的(B)为表示屏幕保持架的立体图；
图6的(A)为表示热镜和热镜垫片的外观的立体图，图6的(B)为表示热镜垫片的剖视图；
图7为表示场镜与屏幕以及屏幕保持架的组装状态的立体图；
图8为表示场镜与屏幕和屏幕保持架的位置关系的说明图。
具体实施方式
根据附图，对本发明的平视显示装置的实施方式进行说明。本发明的平视显示装置装载于比如汽车等的车辆上。在本实施方式中，采用本发明的平视显示装置装载于汽车上的例子而进行说明。
图1为本发明的平视显示装置的实施方式，该图1为特别是表示光学系统的结构的说明图。
平视显示装置1(在下面称为“HUD 1”)装载于汽车的仪表面板的内部。HUD 1主要包括：投射型显示器10、第1平面镜13、第2平面镜14、屏幕单元15、第1凹面镜16、第2凹面镜17与外壳18。HUD 1通过构成中继光学系统的第1和第2平面镜13、14和第1与第2凹面镜16、17反射显示光L，将其照射到作为透射反射部的一个例子的汽车的前挡玻璃2上，该显示光L表示投射型显示器10形成的显示图像(图像)。辨认者(主要为驾驶员)可通过将视点4放置于作为HUD 1所形成的图像可视区域的眼动范围(eye box)3的内部，以与车辆前方的景色(实景)重叠的方式，辨认显示图像的虚像V。
投射型显示器10(显示器10)形成涉及显示图像的显示光L，对其进行投射。
第1平面镜13反射显示器10形成而投射的显示光L。第2平面镜14进一步反射第1平面镜13反射的显示光L。
屏幕单元15对第2平面镜14反射显示光L进行感光，显示图像(实像)。屏幕单元15的具体内容将在后面描述。第1凹面镜16具有在使从屏幕单元15而射出的显示光L到达第2凹面镜17之前，在上下交叉(在交叉点c处交叉)的曲率(半径的倒数)，使显示光朝向第2凹面镜17而反射。第2凹面镜17使第1凹面镜16反射的显示光L朝向前挡玻璃2而反射。
外壳18接纳显示器10、第1和第2平面镜13、14、屏幕单元15与第1和第2凹面镜16、17。外壳18在与前挡玻璃2面对的部分具有开口18a。开口18a由具有透光性的透光性外罩19所覆盖。第2凹面镜17反射的显示光L从透光性外罩19中透射，从HUD 1所射出。
图2为表示显示器10的光学系统的结构的说明图。
显示器10主要包括光源22、光学部件23与光调制元件24。
光源22为装载于衬底上的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)。光源22由发出红色光线R的红色光源22a、发出绿色光源G的绿色光源22b与发出蓝色光线B的蓝色光源22c构成。在下面，在不区分红色光源22a、绿色光源22b与蓝色光源22c的场合，将其简称为光源22。
光学部件23包括反光镜41、二向色镜42、43、反射镜44、凸透镜45、棱镜46与投光透镜47。
从红色光源22a而射出的红色光源R通过反光镜41而反射，在二向色镜42、43中进行透射。从绿色光源22b而射出的绿色光线G通过二向色镜42而反射，在二向色镜43中进行透射。从蓝色光源22c而射出的蓝色光线B通过二向色镜43而反射。这些光源R、G、B通过反射镜44而反射，通过凸透镜45而配光，从棱镜46中透射。已透射的光线R、G、B通过光调制元件24而变换为显示光L。显示光L通过棱镜46而反射，在投光透镜47中进行透射，进行投射(射出)。
光调制元件24为比如DMD(Digital Mirror Device，数字微镜器件)、LCOS(LiquidCrystal On Silicon，硅基液晶)等的反射型的显示元件。光调制元件24与控制衬底(在图中没有示出)连接，通过该控制衬底而进行控制。
图3为屏幕单元15的分解立体图。
图4的(A)为屏幕单元15的立体图，图4的(B)为从主保持架100的接纳口106、107侧而观看屏幕单元15的图，图4的(C)为沿图4的(B)中的C－C线的剖视图。
图5的(A)为表示屏幕60的外观的主视图，图5的(B)为表示屏幕保持架70的立体图。
图6的(A)为表示热镜80和热镜垫片90的外观的立体图，图6的(B)为表示热镜垫片90的剖视图。
图7为表示组装场镜50与屏幕60和屏幕保持架70的状态的剖视图。
图8为说明场镜50与屏幕60和屏幕保持架80的位置关系的说明图。图8(A)为表示与第1凹面镜16的位置关系的说明图，图8(B)为表示第1凹面镜16代替第3平面镜160的场合的热镜80的位置关系的说明图。
屏幕单元15包括：场镜50、屏幕60、屏幕保持架70、热镜80、热镜垫片90、主保持架100。
场镜50调整显示光L的方向。即，场镜50具有以规定的配光角度将显示光L导向到屏幕60的功能。场镜50包括屏幕用定位销51与主保持架用定位销52。
屏幕用定位销51(定位部件)定位而固定于屏幕保持架70和屏幕60上。屏幕用定位销51设置2个。按照没有将屏幕60的前面62和背面61搞错的情况下，将屏幕60和屏幕保持架70安装于场镜50上的方式，2个屏幕用定位销51设置于非对称的位置(对角线上)。即，其中一个屏幕用定位销51设置于短边方向的中间处，另一个屏幕用定位销51设置于短边方向的更靠近端部处。主保持架用定位销52在接纳于主保持架100中的场合，设置于位于插入方向里侧的侧面。
屏幕60通过背面61对从场镜50而射出的显示光L进行感光，在前面62对显示图像进行显示。屏幕60为比如聚碳酸酯树脂，其呈薄板状，具有柔软性。屏幕60包括微透镜阵列面63、定位孔65。微透镜阵列面63为设置多个凸状的微小透镜的面，该微小透镜设置于基材66上，微透镜阵列面63设置于屏幕60的背面61侧。定位孔65通过由场镜50的屏幕用定位销51贯通而进行定位固定。定位孔65设置于与场镜50的屏幕用定位销51相对应的位置。
屏幕保持架70由金属制的薄板形成，保持屏幕60。屏幕保持架70包括：前面侧板弹簧71、侧面侧板弹簧72、夹子73与定位孔75。
前面侧板弹簧71(前面侧缓冲部件)在于屏幕60的前面62侧，与屏幕60的面相正交的方向，与主保持架100抵接的方式设置。前面侧板弹簧71缓冲伴随车辆的振动的屏幕60的上下方向(图1的基本上下方向)的振动。即，前面侧板弹簧71缓冲伴随屏幕60的上下方向的振动的对主保持架100的抵接。
侧面侧板弹簧72(侧面侧缓冲部件)设置于从主保持架100而露出的侧面76(参照图5的(B)。侧面侧板弹簧72按照与外壳18等的HUD 1内的其它的结构物抵接的方式设置。侧面侧板弹簧72缓冲伴随车辆的振动的屏幕60的水平方向(图1的基本左右方向和纸面的里，靠近自己侧方向)的振动。
夹子73固定屏幕60。夹子73设置4个，在屏幕60的4个角部的附近夹持而固定屏幕60。
定位孔75通过场镜50的屏幕用定位销51贯通而进行定位固定。定位孔75设置于与屏幕用定位销51相对应的位置。
热镜80使显示于屏幕60上的显示图像透射，并且反射(和吸收)红外线。热镜80具有进行了倒角加工的一个热镜侧角部81。热镜侧角部81在保持于热镜垫片90上的场合，位于插入方向里侧。
热镜垫片90保持热镜80。热镜垫片90为由比如乙丙橡胶(EPDM)构成的黑色的部件。另外，热镜垫片90像图6所示的那样，为U字状的框架状部件，在其一边上，具有供热镜80插入的插入口91。热镜垫片90包括狭缝92与凸状部93。
狭缝92设置于热镜垫片90的内周侧，插入和保持热镜80。狭缝92像图6的(A)的区域A和图6的(B)所示的那样，在与热镜侧角部81相对应的位置包括垫片侧角部95，该垫片侧角部95按照与热镜侧角部81嵌合的方式进行倒角加工。
凸状部93设置于热镜垫片90中的从主保持架100而露出的侧面96上。凸状部93与屏幕保持架70的侧面侧板弹簧72相同，按照与外壳18等的HUD 1内的其它的结构物抵接的方式设置。凸状部93缓冲伴随车辆的振动的热镜80的水平方向的振动。
在热镜垫片90中，像图6的(A)所示的那样，其壁厚在插入方向不同。热镜垫片90可通过最佳地设定壁厚、狭缝92的倾斜度与后述的主保持架100的热镜接纳部103的接纳角度，以相对屏幕60的面，倾斜规定角度的方式保持热镜80的面。
主保持架100为金属制的架体，该架体由比如镁合金形成，该架体接纳场镜50、屏幕60与保持于热镜垫片90上的热镜80。主保持架100包括：透镜接纳部101、热镜接纳部103与遮蔽壁105。
透镜接纳部101从接纳口106接纳场镜50，该场镜50固定于屏幕保持架70和屏幕60上。透镜接纳部101具有定位孔102，该定位孔102与场镜50的主保持架用定位销52相对应。热镜接纳部103从接纳口107而接纳保持于热镜垫片90上的热镜80。遮蔽壁105按照接纳于透镜接纳部101中的屏幕保持架70无法从热镜80侧而辨认的方式，另外按照不在热镜80侧露出的方式遮蔽屏幕保持架70。由此，可防止金属制的屏幕保持架70因外光而进行反射，无法适当地显示显示图像的情况。
下面对屏幕单元15的组装流程进行说明。
在第1步骤中，屏幕60插入屏幕保持架70的夹子73中。此时，屏幕60的定位孔65与屏幕保持架70的定位孔75以一致的方式插入。在第2步骤中，像图7所示的那样，场镜50安装于屏幕60和屏幕保持架70上。此时，场镜50的屏幕用定位销51按照可靠地插入于定位孔65、75中的方式安装。由于2组的定位孔65、75和屏幕用定位销51设置于非对称的位置，故可防止屏幕60的前面62和背面61在搞错的状态组装的情况。
在第3步骤中，像图6的(A)所示的那样，热镜80从插入口91，沿狭缝92插入热镜垫片90中。此时，经过倒角加工的热镜侧角部81以位于插入方向里侧，并且与垫片侧角部95的位置一致的方式插入。由此，可防止热镜80的前面和背面在搞错的状态组装的情况。在第4步骤中，场镜50接纳于主保持架100的透镜接纳部101中。此时，像图4的(C)所示的那样，场镜50的主保持架用定位销52可靠地插入到主保持架100的定位孔102中。由此，场镜50与和场镜50形成一体的屏幕60同时地相对主保持架100而定位。
在第5步骤中，热镜80接纳于主保持架100的热镜接纳部103中。另外，热镜80从热镜垫片90的插入口91侧插入接纳口107中。
通过以上的步骤，屏幕单元15在图4所示的状态被组装。
参照图8。像图8(A)所示的那样，热镜80通过热镜垫片90，按照通过场镜50、屏幕60的显示光L的光轴AX，朝向第1凹面镜16的下侧端部16D的方式倾斜角度θ地设置。由此，通过借助热镜80的内面而反射的屏幕60的显示光L再次朝向第1凹面镜16而行进的危险少，难以形成杂散光。
另外，像图8(B)所示的那样，在将第1凹面镜16代替第3平面镜160的场合，热镜80相对通过场镜50、屏幕60的显示光L的光轴AX，按照朝向第3平面镜16的上侧端部160U的方式倾斜角度θ。由此，通过借助热镜80的内面而反射的屏幕60的显示光L再次朝向第3平面镜160而行进的危险小，难以形成杂散光。即，使热镜80倾斜的朝向最好为凹面镜(第1凹面镜16)或平面镜(第3平面镜160)的反向。
由于本实施方式的HUD 1具有上述那样的屏幕单元15，故可适当地显示显示图像。即，由于屏幕60通过屏幕保持架70而可靠地保持，故可防止因屏幕60的振动、挠曲，不适合的图像相对辨认者而显示的情况。特别是，由于设置前面侧板弹簧71和侧面侧板弹簧72，故可缓和伴随车辆的振动的屏幕60的振动，可显示更加适合的图像。
另外，由于设置屏幕保持器70，故作为树脂的屏幕60与作为金属的主保持架100没有直接地接触。由此，可避免因与主保持器100的摩擦而切削屏幕60，已切削的粉末附着于屏幕60上，不适当地显示显示图像的情况。即，由于屏幕保持架70由与主保持架100相同的金属形成，故不因摩擦而切削。
此外，在固定于屏幕保持架70上的屏幕60与场镜50在一体地组装之后，安装于主保持架100上。由此，与屏幕60和场镜50分别地定位于主保持架100上的场合相比较，可减少组装误差。
对本发明的几个实施方式进行了说明，这些实施方式作为例子而给出，但是，不打算限定发明的范围。这些新的实施方式可通过其它的各种方式而实施，可在不脱离发明的实质的范围内，进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式，其变形包含在发明的范围、要旨内，并且包含在与于权利要求书中记载的发明等同的范围内。
标号的说明：
标号1表示平视显示装置(HUD)；
标号2表示前挡玻璃；
标号3表示眼动范围；
标号4表示视点；
标号10表示投射型显示器(显示器)；
标号13表示第1平面镜；
标号14表示第2平面镜；
标号15表示屏幕单元；
标号16表示第1凹面镜；
标号17表示第2凹面镜；
标号18表示外壳；
标号18a表示开口；
标号19表示透光性外罩；
标号22表示光源；
标号22a表示红色光源；
标号22b表示绿色光源；
标号22c表示蓝色光源；
标号23表示光学部件；
标号24表示光调制元件；
标号41表示反光镜；
标号42、43表示二向色镜；
标号44表示反射镜；
标号45表示凸透镜；
标号46表示棱镜；
标号47表示投光透镜；
标号50表示场镜；
标号51表示屏幕用定位销；
标号52表示主保持器用定位销；
标号60表示屏幕；
标号61表示背面；
标号62表示前面；
标号63表示微型透镜阵列面；
标号65、75、102表示定位孔；
标号66表示基材；
标号70表示屏幕保持器；
标号71表示前面侧板簧；
标号72表示侧面侧板簧；
标号73表示夹子；
标号76、96表示侧面；
标号80表示热镜；
标号81表示热镜侧角部；
标号90表示热镜垫片；
标号91表示插入口；
标号92表示狭缝；
标号93表示凸状部；
标号95表示垫片侧角部；
标号100表示主保持器；
标号101表示透镜接纳部；
标号103表示热镜接纳部；
标号105表示遮蔽壁；
标号106、107表示接纳口。

Claims (5)

1.一种平视显示装置，该平视显示装置包括：
显示器，该显示器投射显示光；
场镜，该场镜调整上述显示光的方向；
薄板状的屏幕，该屏幕通过背面，对从上述场镜而射出的显示光进行感光，在前面对显示图像进行显示；
屏幕保持架，该屏幕保持架保持上述屏幕；
主保持架，该主保持架接纳上述场镜与保持于上述屏幕保持架上的上述屏幕。
2.根据权利要求1所述的平视显示装置，其中，上述屏幕保持架包括前面侧缓冲部件，该前面侧缓冲部件在与上述屏幕的面相正交的方向，在上述屏幕的上述前面侧与上述主保持架抵接，缓冲上述屏幕相对上述主保持架的振动。
3.根据权利要求1或2所述的平视显示装置，其中，上述屏幕保持架包括：侧面，该侧面从上述主保持架而露出；侧面侧缓冲部件，该侧面侧缓冲部件设置于该侧面上，缓冲上述屏幕的振动。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的平视显示装置，其中，上述屏幕保持架包括固定上述屏幕的多个夹子。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的平视显示装置，其中，上述场镜包括定位部件，该定位部件相对上述屏幕保持架和保持于该屏幕保持架上的上述屏幕而定位固定。
上述主保持架包括透镜接纳部，该透镜接纳部相对上述屏幕保持架和上述屏幕而固定，接纳上述场镜。
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