车辆用平视显示器装置的制作方法

本实用新型涉及一种被搭载于车辆的平视显示器装置。

背景技术：

以往，已知一种被搭载于车辆的平视显示器装置(以下，称为HUD装置)(例如专利文献1)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特许第6097382号

技术实现要素：

本实用新型欲解决的技术问题

HUD装置被以不显眼的方式被设置在前围板内的情况较多，但是，在前围板内已经设置有多个设备类，进一步应当将HUD装置怎样配置对于设计者来说是头痛的问题。另外，由光源、反射器、投影装置等多个构成要素构成的HUD装置的零件个数削减以及成本削减是问题。

本实用新型是鉴于这种状况而完成的，提供一种能够实现省空间和零件个数削减的HUD装置。

用于解决问题的技术方案

为了解决上述问题，本公开的HUD装置，其被搭载于车辆，该平视显示器装置的特征在于，具备：光源；第1光学单元，其将所述光源的光向所述平视显示器装置的车内用显示区域引导；以及第2光学单元，其将所述光源的光向车外引导。

优选的是，构成为：所述平视显示器装置被构成为所述光源的光由可动反射器向所述第1光学单元和所述第2光学单元切换地引导。

优选的是，光源、第1光学单元及第2光学单元被容纳在同一箱体内。

优选的是，车内用显示区域是被设置于所述车辆上的窗，经过了第2光学单元的光通过窗而被向车外引导。

优选的是，所述平视显示器装置具备描画装置，所述描画装置使用第2光学单元在车外形成描画图案。

优选的是，所述平视显示器装置还具备彩色化单元，所述彩色化单元对已输入的光进行彩色化。

实用新型效果

根据本公开的构成，能够提供一种能够削减零件个数、并能够实现省空间和零件个数削减的平视显示器装置。

附图说明

图1是示出本实用新型的第1实施方式所涉及的HUD装置的构成的铅直剖视图。

图2是示出本实用新型的第2实施方式所涉及的HUD装置的构成的铅直剖视图。

图3是示出同一HUD装置的共轭用透镜、DMD、滤色器的关系的说明图。

图4是说明同一HUD装置的滤色器及DMD的各元件的说明图，(a)是滤色器放大概略说明图，(b)是DMD放大概略说明图。

图5是示出本实用新型的第3实施方式所涉及的HUD装置的构成的铅直剖视图。

图6是同一HUD装置的光源单元的侧视图。

图7是同一HUD装置的扫描机构的立体图。

图8是示出描画图案的点亮区域的一个例子的图。

图9是说明同一HUD装置进行的路面描画的实施例的图。

图10是示出由同一HUD装置形成的配光图案的一个例子的图，且是说明本实用新型的变形例的图。

图11是说明本实用新型的变形例的图。

图12是示出HUD装置的概要的说明图。

附图标记说明

1、1A、1B HUD装置

2 光源

4 反射器

6 DMD

7 微反射镜

8 可动反射镜

8a 旋转轴

8b 反射镜

10 第1投影透镜

12 箱体

12a 开口部

12b 透光盖

12c 孔部

14 前窗玻璃

16 第2投影透镜

18 共轭用透镜

20 滤色器

22 元件

23 颜色单元

24 光源单元

26 反射器

28 扫描机构

34 控制单元

35 第1光源

36 第2光源

37 第3光源

38 支承台

39 聚光透镜

50 第1扭杆

51 第2扭杆

52 第1永磁铁

53 第2永磁铁

54 端子部

56 反射面

57 基体

58 第1转动体

59 第2转动体

101 行人

B2 光

C 车辆

CL 截止线

E1、E2、E3 描写图案

E1' 点亮区域

ER 眼睛范围

La 近光用配光图案

La' 点亮区域

M1 图像

Re 显示区域

S 灯室

SA 扫描范围

具体实施方式

以下，参照附图，来详细说明本实用新型的实施方式所涉及的HUD装置。对于各图所示的相同或等同的构成要素、构件、处理标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。另外，实施方式并非限定实用新型，而是例示，实施方式中所记述的所有特征及其组合并非都是实用新型的本质部分。

(第1实施方式)

图1是示出本实用新型的第1实施方式所涉及的HUD装置的概略结构的铅直剖视图。HUD装置1是向车辆C的前窗玻璃14的预定的显示区域(HUD显示区域Re)主要投影各种图像(例如箭头图像M1)、并将这些图像以重叠在从驾驶座隔着前窗玻璃可见的景色上的方式进行显示的装置(参照图12)。

如图1所示，HUD装置1具备箱体12，该箱体12在前方具有开口部。箱体12被设置成开口部在前窗玻璃14的下部封闭，且与前窗玻璃14的一部分一起形成灯室S。

在灯室S内，作为HUD装置1的构成要素，容纳有DMD(Digital Mirror Device：数字反射镜装置)6；光源2；反射器4；能转动的可动反射镜8；将来自DMD6的光向上方的前窗玻璃14投影的第1投影透镜10；以及将来自DMD6的光向车辆前方投影的第2投影透镜16。这些构成要素利用未图示的支承机构而被安装于箱体12。

光源2是被搭载在基板上的LED(发光二极管)，利用被供给的电流来发光，并将漫射光向反射器4出射。

反射器4是为了将从光源2出射的光向DMD6反射而设置的，该反射器具备用于使光反射的反射面。

DMD6是在单一的基板上呈矩阵状排列有多个微反射镜7的二维图像形成装置。通过驱动控制该微反射镜7，从而用微反射镜7选择性地反射从反射器4出射的光，形成并照射期望的图像(图像光)。

可动反射镜8的构成包括旋转轴8a及被能绕旋转轴8a转动地安装的反射镜8b。利用反射镜8b的配置来决定由DMD6形成的图像光被投影的场所。在反射镜8b被配置在HUD作用位置(图1的实线位置)的情况下，图像光由反射镜8b反射并入射到第1投影透镜10。在反射镜8b被配置在HUD非作用位置(图1的虚线位置)的情况下，反射镜8b从DMD6的对置位置离开，图像光直接入射到第2投影透镜16。

第1投影透镜10被设置成将图像光以特定的大小投影到前窗玻璃14上的HUD显示区域Re。第1投影透镜10将来自可动反射镜8的映像光放大或缩小。在箱体12的上表面壁设置有开口部12a，并使来自第1投影透镜10的光通过。也可以以覆盖开口部12a的方式设置有使光透射的透光盖12b。

被投影到HUD显示区域Re的图像光在眼睛范围ER内成为被形成在车辆前方的虚像。在HUD装置1中，虚像被以重叠在隔着前窗玻璃14可见的景色上的方式投影，且能够使驾驶员不必将视线从存在于车辆C的行进路上的注视物移动就能够视觉识别。

第2投影透镜16被配置在与DMD6对置的位置，图像光经由第2投影透镜16并通过前窗玻璃14而被投影到车辆C前方。配光图案所涉及的图像光由DMD6形成，并经由第2投影透镜16作为期望的配光图案而被照射到车辆C前方。

在本实施方式中，光源2的出射强度调整、DMD6的微反射镜的驱动控制、可动反射镜8的配置位置、HUD装置1的显示内容由在图1中未图示的控制单元34来控制。对于控制单元34，作为其硬件构成，由以计算机的CPU、存储器为首的元件、电路实现，作为其软件构成，由计算机程序等实现。控制单元34接收来自未图示的开关等的信号。然后，根据所接收到的信号，向光源2、DMD6、可动反射镜8发送各种控制信号。

(作用效果)

通过如上所述地构成，从而HUD装置1能够一方面作为HUD装置而使驾驶员视觉识别图像，另一方面作为车辆用灯具而在车辆C前方形成配光图案。通过用反射器4使从光源2出射的光反射从而引导到DMD6，并使用可动反射镜8来向进行车内图像显示的第1投影透镜10和向车外引导光的第2投影透镜16切换引导光的方向，从而将两个功能的光源、反射器及图像形成装置共用化。由此，与分别设置HUD装置和车辆用灯具的情况相比较，实现了零件数量削减和省空间。通过将这些构成要素配置在1个箱体内，从而实现省空间、小型化。

HUD装置1显示图像的HUD显示区域Re是前窗玻璃14的预定区域，作为灯具的配光也通过前窗玻璃14而照射到车外。通过如本实施方式这样构成，从而与通常相比，能够以覆盖车辆C的前面的方式配置前窗玻璃14，能够对应未来的设计，能够将HUD装置1在光学上和结构上均效率良好地配置在车内。

通过调整光源2的输出，从而能够使被投影在前窗玻璃14上的图像与被配光在车辆前方的配光图案的明亮度产生差别。在向车内照射的情况下，将输出抑制到能够视觉识别的程度以能够减轻炫目，在向车外照射的情况下，提高输出以能够确保良好的视野，并能够提供舒适的驾驶环境。

(第2实施方式)

图2是示出第2实施方式所涉及的HUD装置的概略结构的铅直剖视图。对于与第1实施方式同样或对应的构成要素，标注相同的附图标记，并且适当省略重复的说明。

本实施方式的HUD装置1A除了在可动反射镜8与第1投影透镜10之间还具备共轭用透镜18、滤色器20之外，是与第1实施方式同样的构成。

分别地，图3是说明DMD6、共轭用透镜18和滤色器20的关系的放大概略说明图，图4的(a)是说明滤色器20的放大概略说明图，(b)是说明DMD6的各元件的放大概略说明图。

如上所述，DMD6具备多个被呈矩阵状地配置的微反射镜7，通过选择用各个微反射镜7反射/不反射光，从而将1个微反射镜7作为显示元件的1个像素来形成图像。

滤色器20具有规则地呈矩阵状地配置有三色以上(例如红/绿/蓝、浅蓝色/品红色/黄色等)的元件22的构成。将最低含有各1个三色的多个元件22的集合作为1个单元(颜色单元23)。通过各元件22的光的量由未图示的控制单元34来进行控制，且通过控制各颜色单元23a、23b、23c…的三色的混合比率，从而按每个颜色单元形成白色、或混色光。

共轭用透镜18被配置在滤色器20与DMD6之间，且将入射的来自DMD6的光放大或缩小并投射到滤色器20，以使DMD6的1个要素(微反射镜7)对应1个元件22。

具体的各部的1个要素所涉及的作用如以下所述。在位于DMD6右下的微反射镜7a上反射后的光通过共轭用透镜18，并入射到第一色的元件22α，该第一色的元件22α构成被配置在滤色器20的左上处的颜色单元23a。在微反射镜7b上反射后的光通过共轭用透镜18，并入射到构成颜色单元23a的第二色的元件22β。同样，微反射镜7c的反射光入射到第三色的元件22γ。这些颜色单元23a的光作为混色光而出射。利用共轭用透镜18，从DMD6的微反射镜7出射的各光入射到滤色器20的对应的元件22。通过改变各微反射镜7的反射光量，从而控制元件的发色。将1个颜色单元23作为1个像素，而使从滤色器20出射的光形成彩色图像。即，由DMD6形成的单色图像光通过共轭用透镜18并通过滤色器20，从而彩色化。

通过如上所述地构成，从而HUD装置1A能够将彩色图像投影到HUD显示区域Re。

(第3实施方式)

图5是示出第3实施方式所涉及的HUD装置的概略结构的铅直剖视图。对于与第1实施方式同样或对应的构成要素，标注相同的附图标记，并且适当省略重复的说明。

本实施方式的HUD装置1B在灯室S内具备：光源单元24、扫描机构28、反射器26、控制单元34、第1投影透镜10以及第2投影透镜16。

(光源单元24)

图6是光源单元24的侧视图。此外，在图6中透视地示出了光源单元24的箱体内部。光源单元24是RGB激光单元，出射红色激光的第1光源35、出射绿色激光的第2光源36及出射浅蓝色激光的第3光源37分别经由基板而被固定于支承台38。光源单元24通过利用各聚光透镜40、41、42而使来自光源35、36、37的各出射光成为平行光并汇聚，且入射到各二向色镜45、46、47，使该平行光通过二向色镜45、46、47，从而进行RGB合成，该激光B2能够形成各单色光或者混色光或者白色光。光源单元24的各光源35、36、37的输出被控制单元34控制，且激光B2的照射强度被控制。此外，光源单元24的光源不限于具有由各光源35、36、37构成的RGB3光源的光源，也可以通过具备单体的白色光源、或者具备对RGB追加了橙色激光二极管的4光源、或者具备使浅蓝色激光二极管的出射光通过黄色的荧光体的构成，从而通过进行激发而产生白色的光源。另外，各光源35、36、37也可以是激光二极管以外的其它激光器。

本实施方式的光源单元24中，支承台38兼做散热器，为了避免灯室S内的温度上升，而将该光源单元配置成支承台38的散热器部分从箱体12的孔部12c到达灯室S外，并被安装于箱体12。

(扫描机构28)

图7是扫描机构28的立体图。扫描机构28是具有能在2个轴向上摆动的反射镜的扫描设备。在本实施方式中，作为一个例子，采用了MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)反射镜。

扫描机构28具有基体57、第1转动体58、第2转动体59、第1扭杆50、第2扭杆51、一对第1永磁铁52、一对第2永磁铁53以及端子部54。第2转动体59是被形成为板状的反射镜，在第2转动体59的前表面，利用银蒸镀、溅射处理等形成有反射面56。

板状的第1转动体58由第1扭杆50能左右(绕Y轴)转动地支承，第2转动体59由一对第2扭杆51以能上下(绕X轴)转动的状态支承于第1转动体58。一对第1永磁铁52及一对第2永磁铁53在基体57中分别被沿着一对第1及第2扭杆50、51的延伸方向设置。在一对第1及第2转动体58、59上分别设置有经由端子部54而通电的第1及第2线圈(未图示)。未图示的第1及第2线圈由控制单元34分别进行独立的通电控制。

第1转动体58基于向第1线圈(未图示)的通电接通或断开而绕第1扭杆的轴线(Y线)往复摆动，第2转动体59基于向第2线圈(未图示)的通电的接通或断开而绕第2扭杆51的轴线(X轴)往复摆动。反射面56基于向第1或第2线圈(未图示)的通电而上下左右摆动，并反射光B2。

在本实施方式中，作为一个例子而采用了MEMS反射镜，但是，在扫描机构28中，能够采用振镜、一边反射来自光源的光一边以旋转轴为中心向一方向旋转的旋转反射器(日本特开2016－195129)等多样的公知的扫描机构。

控制单元34控制光源单元24的各光源的输出、扫描机构28的各线圈的通电。在本实施方式中，控制单元34被配置在灯室S内，但是，也可以被配置在灯室S外。反射器26被配置为将扫描机构28的扫描光反射到第2投影透镜16。

光源单元24和扫描机构28被配置在从光源单元24出射的光B2在反射面56上既能向反射器26也能向第1投影透镜10反射的位置。扫描机构28利用反射面56的往复转动而用光B2来扫描反射器26的表面(反射面)、或者第1投影透镜10的入射面。

扫描机构28在扫描反射器26表面的情况下，用光B2扫描被描写在路面上的描写图案所涉及的区域。被反射器26扫描的光在反射器26上反射并经由第2投影透镜16作为描写图案而被照射到车辆前方。

此外，控制单元34也可以配合用扫描机构28所产生的光B2进行扫描来控制光源35、36、37的激光的出射。例如，扫描机构28在比描写图案所涉及的区域大的范围内使反射面56转动。而且，控制单元34在反射面56的转动位置处于与应当形成的描写图案所涉及的区域对应的位置时使各光源35、36、37点亮。利用这样的控制，也能够在车辆C前方形成预定的描写图案。

图8是示出作为利用HUD装置1B而形成的描写图案的一个例子即描写图案E1所涉及的点亮区域E1'的图。点亮区域E1'被形成在反射器26的反射面上。

本实施方式所涉及的HUD装置1B的扫描机构28能够用激光B2扫描矩形的扫描范围SA内。控制单元34在扫描机构28的扫描位置为点亮区域E1'内的情况下，使来自各光源35、36、37的激光出射，在处于点亮区域E1'外的情况下，使来自各光源的激光的出射停止。将线形像上下层叠而成的点亮区域E1'由反射器26反射，通过第2投影透镜16及前窗玻璃14，并被照射到车辆C前方的路面。第2投影透镜16的焦点被设定在反射器26的表面(反射面)上，点亮区域E1'被反射器26左右翻转，进一步经由第2投影透镜16而被上下左右翻转并投影到车辆C前方，在路面上将描写图案E1进行描写。(参照图9)。

另外，扫描机构28也能够通过反射面56的转动使光B2向第1投影透镜10入射面扫描。在此情况下，将表示驾驶信息的各种图像与上述同样地形成为光B2的线形像，并经由第1投影透镜投影到前窗玻璃14的HUD显示区域Re。被投影到前窗玻璃14上的图像在眼睛范围ER内成为被形成在车辆前方的虚像，且被驾驶员视觉识别。

通过如上所述地构成，从而在本实施方式的HUD装置1B中，使得能够使用1个光源来作为HUD装置，以使驾驶员视觉识别图像，另一方面，作为路面描写装置，在车辆C前方的路面上形成描画图案。由此，与分别设置HUD装置和路面描画装置的情况相比较，能够实现零件数量削减和省空间。

(变形例)

HUD装置1B也可以用扫描机构28形成配光图案并作为灯具来使用。图10是示出由HUB装置1B形成的配光图案的一个例子的图。扫描机构28用光B2扫描比近光用配光图案La所涉及的点亮区域La'大的扫描范围SA。通过进行控制单元34的光源单元24的点亮控制，从而层叠在点亮区域La'中的线形像在反射器26上反射，并通过第2投影透镜16及前窗玻璃14而被照射到车辆C前方，形成具有截止线CL的近光用配光图案La。同样，也可以将DMD6用于图像描画。

在上述实施方式中，能够使得HUD装置也能够起作为灯具或者描画装置的作用从而将光源共用化，但是，也能够实现与标识灯、室内灯等其它发光装置的光源的共用化。

也可以采用以下构成：利用各种传感器取得本车辆及本车辆周围的信息，并使用DMD6或扫描机构28对驾驶员或行人等他人进行信息通知、警告。例如，也可以如图11那样构成为：从控制单元34所取得的信息来判断本车辆的状况，

在交叉路口显示描画图案E2或者描画图案E3，描画图案E2表示示出行人从左侧过来的主旨的信息的箭头、到存在行人闯出的风险的交叉路口为止的距离，描画图案E3为了向行人101通知车辆C向交叉路口直行而示出警告和停止。通过向行人、驾驶员显示驾驶所涉及的信息，从而能够对驾驶员或行人等他人进行信息通知、警告。将光源设为一个并具有两个的功能，与设置2个装置相比，能够实现零件数量的削减和省空间。

以上，基于实施方式说明了本实用新型。这些实施方式是例示，各构成要素、组合存在各种变形例、另外这种变形例也处于本实用新型的范围内，这是本领域技术人员可理解的范畴。