图像显示装置制造方法
图像显示装置制造方法
【专利摘要】图像显示装置(10)具有投射基于图像信号所生成的图像显示光的投射口(301)，和反射从投射口(301)投射的图像显示光来提示虚像的合成器(400)。合成器(400)在沿合成器(400)的反射面(410)的特定方向上，距投射口(301)的距离越远，特定方向的曲率越小。合成器(400)的反射面(410)可以由双圆锥曲面构成。
【专利说明】图像显示装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像显示装置，特别涉及将基于图像显示光的图像作为虚像提示给用 户的图像显示装置。
【背景技术】
[0002] 已知有被称作平视显示器的图像显示装置。平视显示器具有被称作合成器的光学 元件。该合成器使外来光透射，并反射从平视显示器所具有的光学单元投射来的图像显示 光。由此，用户能介由合成器，将基于图像显示光的图像重叠于风景进行视认。
[0003] 通过该被称为平视显示器的图像显示装置，车辆的驾驶者能几乎不改变视认车外 景色的视线方向和焦点位置地一并观看到从光学单元投射来的图像的信息，故作为车载用 的图像显示装置，近年正被关注。
[0004] 例如专利文献1中公开了一种通过使用X轴平台（stage)、Z轴平台、及旋转平台， 来调整用户可视认的空间的、安装于车辆仪表盘的平视显示器。
[0005] [在先技术文献]
[0006] [专利文献]
[0007] [专利文献1]日本特开平10-278629号公报
【发明内容】
[0008] 然而，上述那样的平视显示器被要求更加小型。例如对于要安装于车辆的平视显 示器，可安装平视显示器的位置和空间受到限制，故要求所安装的合成器更加小型。另一方 面，若为提高作为驾驶者的用户的视认性而想要在小型的合成器上提示大的虚像，则像差 的影响变大，图像可能出现畸变。
[0009] 本发明是鉴于上述的情况而研发的，其目的在于，提供一种在进行安装的位置或 空间受到限制的情况下，也能降低像差导致的图像畸变的小型的图像显示装置。
[0010] 为达到上述目的，本发明的一个方案是图像显示装置。该装置包括：投射基于图 像信号所生成的图像显示光的投射口；反射从投射口投射的图像显示光来提示虚像的合成 器。合成器在沿合成器的反射面的特定方向上，距投射口的距离越远，特定方向的曲率越 小。
[0011] 通过本发明，能提供一种在进行安装的位置或空间受到限制的情况下，也能减少 因像差导致的图像畸变的小型的图像显示装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是基于来自车辆内部的视野，表示本发明实施方式的作为车辆用图像显示装 置的平视显示器的立体图。
[0013] 图2是从车辆内部的视野来表示本发明车辆用显示装置的平视显示器的立体图。
[0014] 图3是一并示出光学单元的内部构成和光的路径的图。
[0015] 图4是实施方式的图像显示光生成部的分解立体图。
[0016] 图5的（a)是从来自光源的光的入射方向看安装有图像显示元件的印刷基板时的 俯视图。图5的（b)是安装有图像显示元件的印刷基板的侧视图。
[0017] 图6是朝图像显示光的出射方向看实施方式的图像显示光生成部时的立体图。
[0018] 图7是从来自光源的光的入射方向看实施方式的图像显示光生成部时的立体图。 [0019] 图8是用于说明实施方式的图像显示光生成部中的、安装位置的调整的图。
[0020] 图9是一并示出光学单元的内部构成和光的路径的图。
[0021] 图10是表不光学单兀的内部一部分及基板安装部的内部一部分的图。
[0022] 图11是表示在图10中、拆掉散热器及挠性缆线时的样子的图。
[0023] 图12是被安装于室内镜的平视显示器的侧视图。
[0024] 图13是被安装于室内镜的平视显示器的主视图。
[0025] 图14是表示被投射于合成器的图像（虚像）的视认区域的图。
[0026] 图15是表示被投射于合成器的图像（虚像）的视认区域的图。
[0027] 图16是表示合成器的形状的立体图。
[0028] 图17是表示图16的合成器的侧视图。
[0029] 图18是表示图16的合成器的俯视图。
[0030] 图19是表示介由合成器提示给用户的图像显示光的光路的侧视图。
[0031] 图20是表示作为驾驶者的用户的视点发生了移动时的图像显示光的光路的侧视 图。
[0032] 图21是表示介由合成器提示给用户的图像显示光的光路的俯视图。
[0033] 图22是表示在被安装于右侧驾驶车用的平视显示器中、拆掉投射部及合成器时 的样子的图。
[0034] 图23是表示为左侧驾驶车用而重新安装基板安装部时的样子的图。
[0035] 图24是表示为左侧驾驶车用而重新安装的平视显示器的图。
[0036] 图25是表示用于将基板安装部安装于室内镜的安装部件的立体图。
[0037] 图26是图25的安装部件中的安装盘的三面图。
[0038] 图27是表示被安装于室内镜的平视显示器的立体图。
[0039] 图28是以基板安装部的第1安装面接于安装盘的方式安装时的固定螺钉部分的 剖视图。
[0040] 图29是以基板安装部的第2安装面接于安装盘的方式安装时的固定螺钉部分的 首1J视图。
[0041] 图30是表示安装盘的变形例的图。
[0042] 图31是表示合成器通过安装合页而被折叠起来的样子的侧视图。
[0043] 图32是表示合成器通过安装合页而被折叠起来的样子的主视图。
[0044] 图33的（a)-(b)是示意性地表示实施方式的透射型中间像屏幕的剖面的剖视图。
[0045] 图34是示意性地表示扩散层的厚度、透射配光角的半值角、及成像在透射型中间 像屏幕上的图像的分辨能力的关系的图。
[0046] 图35是使扩散层的厚度可变，并以表的形式表示扩散层厚度对在透射型中间像 屏幕面上成像的实像的分辨能力的影响的调査结果、与分辨率的计算值的图。
[0047] 图36是表示扩散层的厚度与在透射型中间像屏幕面上成像的实像的分辨能力、 以及扩散层的厚度与分辨率的计算值的关系的图表。
[0048] 图37是表示实施方式的仪表盘上型平视显示器的外观的立体图。
[0049] 图38是示意性地表示仪表盘上型平视显示器的设置位置与提示给驾驶者的虚像 的位置的关系的图。
[0050] 图39是示意性地表示实施方式的反射型中间像屏幕的剖面的剖视图。
[0051] 图40是示意性地表示扩散层的厚度、反射配光角的半值角、以及成像于反射型中 间像屏幕上的图像的分辨能力的关系的图。
[0052] 图41是使扩散层至反射面的距离可变，以表的形式表示扩散层-反射面间距离对 在反射型中间像屏幕面上成像的实像的分辨能力的影响的调査结果、与分辨率的计算值的 图。
[0053] 图42是表示扩散层至反射面的距离与反射型中间像屏幕面上成像的实像的分辨 能力、以及扩散层至反射面的距离与分辨率的计算值的关系的图表。
[0054] 图43是不意性地表不实施方式的三层部的一例的图。
[0055] 图44是示意性地表示实施方式的屏幕保持部的图。
[0056] 图45是表示屏幕保持部设置了三层部的状态的俯视图。
[0057] 图46是说明屏幕保持部设置了三层部的状态的图。
[0058] 图47是表示在实施方式的投射部中设置了屏幕保持部的状态的图。
[0059] 图48是示意性地表示实施方式的三层部的另一例的图。
【具体实施方式】
[0060] 以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。相关实施方式中所示的具体数值等仅是为 便于理解发明的例示，除非有特别的说明，否则不限定本发明。在本说明书及附图中，对于 具有实质上相同的功能、构成的要素，标注相同的标号，由此省略重复的说明，此外，对于与 本发明无直接关系的要素，省略图示。以下说明的实施方式的图像显示装置是以车辆用的 车辆用显示控制装置为前提的，但实施方式的图像显示装置并不限于车辆用，也可以在航 空机或游戏机、娱乐设施等中使用利用。
[0061] [本实施方式的车辆用图像显示装置的外观构成]
[0062] 作为本实施方式的车辆用显示装置，以被安装于车辆所具有的室内镜（后视镜） 来使用的平视显示器为例，参照图1及图2说明其外观构成。图1是表示以从安装平视显 示器10的室内镜600朝车辆的未图示的挡风玻璃方向的视野，来观察本实施方式的平视显 示器10的状态的立体图。图2是以从未图示的挡风玻璃朝室内镜600方向的视野，来观察 平视显示器10的状态的立体图。在以后的说明中，前后、左右及上下所示的方向分别表示 车辆的前方、后方、车辆的左侧方向、右侧方向、垂直于车辆所被配置的路面的相对于该面 的车辆侧方向和其反方向。
[0063] 平视显示器10具备安装有生成要作为虚像而显示于合成器400的图像的图像信 号、并向光学单元200输出该生成的图像信号的电路基板111 (参照图10)的基板安装部 100。电路基板111也能在被输入了从导航装置或媒体再现装置等未图示的外部装置输出 的图像信号时，针对该输入的信号进行预定的处理后，输出给光学单元200。该基板安装部 100与作为平视显示器10的构成要素之一的后述的安装构件500(参照图25)相连结，室 内镜600被保持于安装构件500,由此，平视显示器10被安装于室内镜600。关于基板安装 部100与安装构件500的连结、以及安装构件500的室内镜600的保持的相关各机构的详 细情况，将在后面说明。此外，为便于说明和理解平视显示器10的整体构成，在图1及图2 中省略了安装构件500的记载。
[0064] 平视显不器10具有被输入从电路基板111输出的图像信号的光学单兀200。光 学单元200具有光学单元主体210和投射部300。光学单元主体210上被安装后述的光 源231、图像显示元件240、及各种光学透镜等。投射部300上被安装后述的各种投射镜及 中间像屏幕360。电路基板111输出的图像信号介由光学单元主体210的上述各器件及投 射部300的上述各器件，作为图像显示光而被从投射口 301向具有凹面形状的合成器400 投射。此外，在本实施方式中，作为图像显示元件240,例示了采用反射型液晶显示板的 LC0S(Liquid crystal on silicon :娃基液晶）的情况，但作为图像显示元件240,也可以 采用DMD(Digital Micromirror Device:数字微镜元件）。此时，用与要适用的显示元件相 应的光学系统及驱动电路来构成。
[0065] 作为驾驶者的用户介由合成器400,以虚像的方式观看投射来的图像显示光。在图 1中，投射部300向合成器400投射了 "A"文字的图像显示光。用户通过观看合成器400， 就看到"A"文字仿佛被显示于距用户例如1. 7m?2. 0m前方（车辆前方）那样，即能观看 到虚像450。在此，将从投射部300向合成器400投射的图像显示光的中心轴定义为投射轴 320。
[0066] 详细情况会在后面说明，光学单元200为可相对于基板安装部100转动的构成。进 而，在本实施方式的平视显示器10中，投射部300和合成器400为可相对于光学单元主体 210的预定面变更安装方向、以及可拆装的构成。
[0067][本实施方式的车辆用图像显示装置的内部构成：光学系统]
[0068] 下面说明平视显示器10的内部构成。图3和图9是用于说明上述的平视显示器 10的光学单元200的内部构成的图。图3是一并示出光学单元主体210的内部构成及投射 部300的内部构成的一部分、和图像显示光的光路的图。图9是一并示出投射部300的内 部构成及光学单元主体210的内部构成的一部分、以及投射至合成器400的图像显示光的 光路的图。
[0069] 首先，参照图3说明光学单元主体210的内部构成及图像显示光的光路。光学单 元主体210包括光源231、准直透镜232、UV-IR(UltraViolet-Infrared Ray :紫外光-红 外光）截止滤波器233、偏振器234、复眼透镜235、反射镜236、场镜237、线栅偏振分束器 238、图像显示光生成部244、检光器241、投射透镜组242、及散热器243。
[0070] 光源231由发出白色光、或发出蓝色、绿色及红色的三色光的发光二极管构成。光 源231上安装有用于使伴随于发光而产生的热散热的散热器243。光源231发出的光被准 直透镜232变成平行光。UV-IR截止滤波器233从通过了准直透镜232的平行光中吸收并 除去紫外光及红外光。偏振器234将通过了 UV-IR截止滤波器233的光变成无杂乱的P偏 振。然后，复眼透镜235将通过了偏振器234的光的亮度调整均匀。在此需要说明的是，通 过了 UV-IR截止滤波器233的直线偏振，在与向线栅偏振分束器238的入射角的关系中成 为P偏振。
[0071] 反射镜236使通过了复眼透镜235的各单元的光的光路改变90度。在反射镜236 反射后的光被场镜237集光。场镜237集光后的光介由使P偏振透射的线栅偏振分束器 238,被照射到图像显示光生成部244。
[0072] 图像显示光生成部244基于介由线栅偏振分束器238照射来的光和电路基板111 所输出的图像信号，生成图像显示光，并作为图像显示光射出。图像显示光生成部244射出 的图像显示光再次入射到线栅偏振分束器238,但在与入射角的关系中成为S偏振。出射的 S偏振的光被线栅偏振分束器238反射，改变光路而通过检光器241后，入射到投射透镜群 242。
[0073] 透射过投射透镜组242的图像显示光从光学单元主体210出来而进入投射部300。 然后，投射部300所具有的第1投射镜351改变入射来的图像显示光的光路。
[0074][图像显示光生成部的构成及安装]
[0075] 接下来说明实施方式的图像显示光生成部244的内部构成及其安装。
[0076] 图4是实施方式的图像显示光生成部244的分解立体图。图像显示光生成部244 如图3所示那样，在光学单元主体210内的光学系统配置部245,相对于从光源231照射来 的光的光轴垂直地设置。在图4所示的坐标系中，Z轴是相对于光轴平行的轴，平行于X轴 和Y轴所形成的XY平面的平面成为相对于光轴垂直的平面，故图像显示光生成部244被相 对于XY平面平行地设置。
[0077] 构成图像显示光生成部244的主要的光学部件是相互变换直线偏振和圆偏振的 1/4波长板239、规定透射过1/4波长板239的圆偏振的照射区域的孔眼掩模270、以及基于 要显示的图像的图像信号而使通过了孔眼掩模270的圆偏振反射来生成图像显示光的图 像显示元件240。图像显示元件240由印刷基板250具备。
[0078] 孔眼掩模270具有用于规定光的照射区域的开口部271，1/4波长板239以覆盖开 口部271的一端侧的面的方式被安装。孔眼掩模270仅使要经过开口部271的光通过，且 在开口部271中为抑制光的衍射，优选采用即使很薄也难以透射光的材料，作为具体例子， 由金属材料形成。此外，为抑制在孔眼掩模270的表面反射后的光成为杂散光，使孔眼掩模 270的表面成为光吸收率高的色较好，例如优选在施以氧化铝膜（alumite)处理后使之成 为黒色。
[0079] 孔眼掩模270在安装1/4波长板239 -侧的面上、在夹着开口部271相对的位置， 具有规制1/4波长板239的安装位置的波长板引导构件272。1/4波长板239上配合波长 板引导构件272地具有半月板273,在将1/4波长板239安装于孔眼掩模270后，其被波长 板引导构件272规制，能以平行于Z轴的旋转轴为中心旋转。
[0080] 更具体来说，1/4波长板239在被压杆簧292压着半月板273的状态下，通过安装 螺钉293安装于孔眼掩模270。压杆簧292以板簧的弹力将1/4波长板239按压于孔眼掩 模270。因此，在用安装螺钉293安装于孔眼掩模270后，也能通过移动1/4波长板239的 调整纽274来使1/4波长板239在预定的角度范围内旋转。
[0081] 被安装于印刷基板250的图像显示元件240使透射过1/4波长板239的光反射， 并基于电路基板111生成的图像信号生成图像显示光。更具体来说，图像显示元件240针 对每个像素具有红色、绿色及蓝色的滤色器，被照射到图像显示元件240的光成为与各像 素对应的颜色，通过图像显示元件240所具有的液晶组合物而被施以调制，成为S偏振的图 像显示光后朝相对于入射方向180度反转的方向射出。因此，进行对位以使得1/4波长板 239与图像显示元件240相对，是重要的。
[0082] 因此，实施方式的图像显示光生成部244具有用于安装装配有1/4波长板239的 孔眼掩模270、和装配有图像显示元件240的印刷基板250的安装基体260。安装基体260 具有成为光路的开口部261，装配有1/4波长板239的孔眼掩模270和装配有图像显示元 件240的印刷基板250被安装在夹着安装基体260的开口部261地相对的位置。更具体来 说，具有1/4波长板239的孔眼掩模270被以覆盖安装基体260的开口部261的一端侧的 面、即第1面整体的方式安装。此外，印刷基板250被以使图像显示元件240位于安装基体 260的开口部261内、并覆盖处于安装基体260的开口部261另一端侧的第2面整体的方式 安装。在以下的本说明书中，有时将孔眼掩模270的开口部271称作"第1开口部"，将安装 基体260的开口部261称作"第2开口部"。
[0083] 安装基体260还具有用于规制孔眼掩模270和印刷基板250的安装位置的定位针 脚262。在此，定位针脚262是沿与光轴平行的方向贯穿安装基体260的。孔眼掩模270和 印刷基板250分别具有用于插入定位针脚262的定位孔251和275,随着将定位针脚262插 入定位孔251和275,其安装于安装基体260的位置得到固定。规制孔眼掩模270和印刷基 板250的安装位置的定位针脚262是由一个部件构成的，故能提高安装位置的精度。
[0084] 孔眼掩模270通过安装螺钉294而固定于安装基体260。同样地，印刷基板250通 过安装螺钉290而固定于安装基体260。由此，能将装配于孔眼掩模270的1/4波长板239 和装配于印刷基板250的图像显示元件240简单地安装于预定的安装位置。
[0085] 但是，装配于印刷基板250的图像显示元件240是电子电路，会因通电而发热。因 此，为介由印刷基板250使图像显示元件240的发热散热，安装基体260由金属材料形成。 更具体来说，在印刷基板250的基板表面区域中的、至少安装于安装基体260时与安装基体 260相接触的区域上，设有成为图像显示元件240的接地（夕'' 9 > F' )的基于金属箔的金属 层。
[0086] 图5的（a)是从来自光源231的光的入射方向看装配有图像显示元件240的印刷 基板250时的俯视图。图5的（b)是装配有图像显示元件240的印刷基板250的侧视图。 [0087] 将图像显示元件240向印刷基板250安装时，按以下工序来实施安装。首先，在印 刷基板250上如图5的（b)所示那样涂覆粘结剂256。利用粘结剂256,将图像显示元件 240装配到印刷基板250的预定位置。在图像显示元件240被装配于印刷基板250后，通过 引线键合254使图像显示元件240电连接于印刷基板250上。然后，施以液晶密封条253， 安装台面玻璃252。最后涂覆用于保护引线键合254的保护树脂255。此外，连接器257连 接后述的挠性缆线246,向图像显示元件240传输电路基板111生成的图像信号。
[0088] 如图5的（a)所示，印刷基板250在两处设有用于规制向安装基体260安装时的 位置的定位孔251。通过使定位针脚262分别贯通于该定位孔251，能简便地将装配于印刷 基板250的图像显示元件240安装到安装基体260的预定安装位置。
[0089] 但是，一般来说印刷基板多由酚醛树脂或环氧树脂等形成。因此，通过在与安装 基体260接触的区域上设置热传导率比上述树脂高的金属层，能提高热传导率。在图5的 (a)中，印刷基板250表面的斜线所示的区域是安装于安装基体260时与安装基体260接 触的区域。实施方式的印刷基板250在图5的（a)中斜线所示的区域设有成为图像显示元 件240的接地的金属层。由于安装基体260是由金属材料构成的，故图像显示元件240的 热容易散热，且还能使安装基体260作为图像显示元件240的接地来发挥功能。
[0090] 另一方面，在用金属材料形成安装基体260时，在安装基体260表面反射的光有可 能成为杂散光。因此，同孔眼掩模270时一样，为抑制杂散光，使安装基体260的表面为光 吸收率高的颜色较好，例如优选在施以氧化铝膜处理后使其成为黒色。
[0091] 图6是朝图像显示光的出射方向观看实施方式的图像显示光生成部244时的立体 图。如图6所示，安装基体260的开口部261的、入射图像显示元件240所生成的图像显示 光的一侧，随着将装配有图像显示元件240的印刷基板250安装到安装基体260上而被封 住。
[0092] 图7是从来自光源231的光的入射方向观看实施方式的图像显示光生成部244时 的立体图。如图7所示，安装基体260的开口部261的、来自光源231的光的入射方向侧， 随着将装配有1/4波长板239的状态的孔眼掩模270安装到安装基体260上而被封住。更 具体来说，孔眼掩模270通过安装螺钉294而被固定到安装基体260上，1/4波长板239基 于压杆簧292的弹力而被按压于孔眼掩模270。
[0093] 如上这样，安装基体260随着将1/4波长板239和孔眼掩模270安装到开口部261 的一端侧的面、即第1面侧，以及将装配有图像显示元件240的印刷基板250安装到开口部 261的另一端侧的面、即第2面侧，而以覆盖的方式封住开口部261的两端。更具体来说， 1/4波长板239和孔眼掩模270被安装于安装基体260的面中的、来自光源231的光的入射 方向侧的面、即第1面。装配有图像显示元件240的印刷基板250被安装于安装基体260 的面中的、来自光源231的光的出射方向侧的面、即第2面。
[0094] 由此，不对安装基体260的开口部261使用防尘专用的部件，就能实现抑制进入开 口部261内的灰尘等的防尘构造。特别地、为抑制灰尘或尘埃进入到开口部261内部，优选 在洁净室内进行向安装基体260的开口部261安装1/4波长板239、孔眼掩模270及印刷基 板250的工序。
[0095] 此外，如上所述，在与安装基体260接触的印刷基板250上的区域设有成为图像显 示元件240的接地的金属层，故安装基体260能在作为图像显示元件240的接地发挥功能 的同时，使来自印刷基板250的热散热。
[0096] 在1/4波长板239中的、来自光源231的光的入射方向侧的表面，也有时会附着灰 尘或尘埃。但是，1/4波长板239中的、来自光源231的光的入射方向侧的表面与生成图像 显示光的图像显示元件240至少分离开安装基体260的厚度量。因此，具有如下这样的效 果：附着于1/4波长板239的来自光源231的光的入射方向侧的表面的灰尘或尘埃被散开 而变得不显眼。
[0097] 如上述那样，1/4波长板239是在被入射直线偏振时将直线偏振变换成圆偏振，并 在被入射圆偏振时将圆偏振变换成直线偏振的器件。1/4波长板239的变换效率取决于1/4 波长板239相对于入射到1/4波长板239的光的旋转角度。因此，为使1/4波长板239的 变换效率最优化，调整1/4波长板239相对于光轴的旋转角。
[0098] 如图7所示，1/4波长板239基于压杆簧292的弹力而被装配于孔眼掩模270,故通 过移动调整纽274,能使1/4波长板239以光轴为旋转轴转动。由此，例如在生产线上组装 时，能将1/4波长板239的变换效率调整到最佳。此外，通过在使变换效率最优化后将1/4 波长板239固定于孔眼掩模270,在产品出厂后也能使变换效率保持在最佳状态。
[0099] 如上这样，通过将装配有1/4波长板239的孔眼掩模270安装到安装基体260的开 口部261的一端，并将装配有图像显示元件240的印刷基板安装到开口部261的另一端，能 实现1/4波长板239与图像显示元件240的对位。另一方面，实施方式的图像显示装置是 平视显示器，故还实施使图像显示光生成部244生成的图像显示光成像在中间像屏幕360 的预定位置这样的调整。
[0100] 图8是用于说明实施方式的图像显示光生成部244向光学系统配置部245的安装 位置的调整的图。如图8所示，安装基体260和孔眼掩模270具有用于使安装螺钉290通 过的安装孔263。如图8所示，安装孔263被设于3处，通过3个安装螺钉290进行螺固，由 此，图像显示光生成部244被设置于光学系统配置部245。
[0101] 在此，成为安装螺钉290的螺孔的安装孔263的直径比安装螺钉290的螺钉直径 大，确保了图像显示光生成部244的设置位置的间隙（clearance)。更具体来说，安装孔263 的直径为安装螺钉290的螺钉直径的1. 2?1. 3倍。
[0102] 这样，通过用比安装孔263的直径小预定比例的螺钉直径的安装螺钉290来螺固 使图像显示光生成部244,在将图像显示光生成部244设置于光学系统配置部245时，能向 与图4所示的XY平面平行的平面上的所有方向滑动，安装位置的调整变得自由。其结果， 能调整图像显示光生成部244的设置位置，使得图像显示光生成部244生成的图像显示光 成像于中间像屏幕360的预定位置（例如中间像屏幕360的中央部）。在该意义上，安装孔 263和安装螺钉290作为安装基体260的设置位置调整部来发挥功能。
[0103] 如图8所示，安装基体260和孔眼掩模270被施以C倒角加工，与施以C倒角加工 前相比，安装基体260与孔眼掩模270接触的面积变小。因此，在向安装基体260安装孔眼 掩模270时，能缓和两者所产生的机械性的应力。此外，图像显示光生成部244在安装基体 260和孔眼掩模270所具有的3个安装孔263处被螺固，因此能抑制因机械或热而在安装基 体260和孔眼掩模270上发生的畸变所导致的应力。
[0104] 如以上说明的那样，通过本发明实施方式的平视显示器，能提供用于兼顾光学部 件的防尘和散热的技术、以及能使光学部件的定位简易化的技术。
[0105] 特别是通过在贯通安装基体260地具有的定位针脚262上嵌合具有1/4波长板 239的孔眼掩模270和具有图像显示元件240的印刷基板250,能使1/4波长板239、孔眼掩 模270及图像显示元件240的定位容易，使组装简便化。
[0106] 此外，通过用具有1/4波长板239的孔眼掩模270和具有图像显示元件240的印 刷基板250封住安装基体260的开口部261，能不另外安装防尘用部件地构建出防尘构造。 进而，通过用金属材料形成安装基体260,既能作为印刷基板250的接地，又能效率良好地 使印刷基板250产生的热散热。
[0107] 将1/4波长板239、孔眼掩模270及图像显示元件240安装于安装基体260上而构 成的图像显示光生成部244,设有使安装于光学系统配置部245时的位置调整自由的调整 用的间隙。因此，能使图像显示光生成部244生成的图像显示光和中间像屏幕360的定位 容易，使组装简便化。
[0108] 下面参照图9说明投射部300的内部构成及图像显示光的光路。投射部300具有 第1投射镜351、第2投射镜352、及中间像屏幕360。
[0109] 如上所述，通过了光学单元主体210具有的线栅偏振分束器238、检光器241、及投 射透镜组242的图像显示光的光路被第1投射镜351及第2投射镜352改变成朝向合成器 400的光路。在此期间，基于被第2投射镜352反射后的图像显示光的实像成像于中间像屏 幕360。在中间像屏幕360成像后的实像的图像显示光透过中间像屏幕360而投射到合成 器400。用户如上述那样介由合成器400向前方观看该投射的图像显示光的虚像。
[0110] 通过采用以上那样的内部构成，用户能介由合成器400将基于从电路基板111输 出的图像信号的虚像重叠于现实风景上来视认。
[0111] [本实施方式的车辆用图像显示装置的内部构成：光学单元200的内部构成详细 情况]
[0112] 光学单元200为可相对于基板安装部100转动的构成。下面参照图10,针对光学 单元200及基板安装部100的内部构成，以光学单元200及基板安装部100的连接处附近 为中心详细说明。
[0113] 图10是表示光学单元200的内部的一部分及基板安装部100的内部的一部分的 图。在该图10中，主要示出了光学单元200与基板安装部100的连接处附近。光学单元200 所具有的光学系统配置部245安装有除上述的散热器243外的各种器件。并且，在光学单 元200内的光学系统配置部245的基板安装部100侧的与基板安装部100的连接处附近， 设有散热器243和空间部248。
[0114] 电路基板111对安装于光学系统配置部245的图像显示元件240及光源231进行 电控制。电路基板111和光学系统配置部245所安装的图像显示元件240通过作为配线的 挠性缆线246连接。在此，挠性缆线246只是一例，也可以采用挠性基板或其它传递电信号 的配线。光学单元200在框体的一面形成有光学单元侧开口部247,基板安装部100在框体 的一面形成有基板安装部侧开口部112。挠性缆线246介由这些光学单元侧开口部247和 基板安装部侧开口部112来连接电路基板111和图像显示元件240。挠性缆线246优选具 有能让基板安装部100和光学单元200自由转动的长度。
[0115] 图11是针对图10的光学单元200的内部的一部分及基板安装部100的内部的一 部分，拆掉上述的散热器243及挠性缆线246后的样子的图。
[0116] 光学单元侧开口部247及基板安装部侧开口部112分别被形成为具有按预定角度 相对分开的2边的形状，作为一例，形成为具有预定角度的大致扇形的形状。由此，在如后 述那样光学单元200相对于基板安装部100转动时，能减轻设有光学单元200的光学单元 侧开口部247的面的框体、以及基板安装部100的设有基板安装部侧开口部112的面的框 体施加于挠性缆线246的力。因此，能防止随着转动、挠性缆线246被各框体破损或切断的 情况。
[0117] 此外，如上所述光学单元200内的基板安装部100的连接处附近设有空间部248， 挠性缆线246在光学单元200内主要被安装于该空间部248。通过设置该空间部248,能留 有余地地确保挠性缆线的长度。因此，在光学单元200相对于基板安装部100转动时，能减 轻被施加于挠性缆线246的张力。于是，能防止因伴随于转动的张力而使挠性缆线246破 损或切断的情况。
[0118] 光学单元200及基板安装部100用成为彼此的转动的转动轴的作为转动构件的合 页113和限制转动的角度范围的转动停止机构114连接。光学单元200以该合页113为中 心相对于基板安装部100转动预定的角度。在此，本实施方式中是采用合页113的，但也可 以使用其它转动构件。
[0119] 基板安装部100的基板安装部侧开口部112及光学单元200的光学单元侧开口部 247如上所述为大致扇形形状。在基板安装部100相对于光学单元200转动时，由基板安装 部侧开口部112及光学单元侧开口部247两者形成的用于通过挠性缆线246的开口是被缩 小的，但因基板安装部侧开口部112及光学单元侧开口部247为大致扇形形状，故在转动停 止机构114所限制的角度范围内，维持了足够通过挠性缆线246的开口。
[0120] 此外，上述的基板安装部侧开口部112及光学单元侧开口部247的形状仅为例示， 只要是在转动时不损坏挠性缆线246等的形状，可以是任意形状。例如，也可以仅使基板安 装部侧开口部112及光学单元侧开口部247的一者形成为具有按预定角度相对分开的2边 的形状，使得不对挠性缆线246造成负荷。
[0121] 如上所述，平视显示器10成为光学单元200和基板安装部100能以合页113为中 心转动的构成。并且，合成器400被设于光学单元200,基板安装部100通过安装构件500 而被安装于室内镜600。通过如上这样，用户能分别独立地进行室内镜的观察角度的调整和 合成器400的观察角度的调整。因此，用户能将室内镜600调整成恰当确认车辆后方的角 度，并能调整合成器400的视认角度，观看无畸变的恰当的图像（虚像）。
[0122] 平视显示器10的合成器400如后文详细说明的那样，是距投射口 301的距离越 远、特定方向的曲率就越小的结构。通过该结构，即使将合成器400小型化了，也能提示畸 变少的图像。如上所述，光学单元200为能相对于基板安装部100转动的构成，故用户能在 保持光学单元200的投射口 301与合成器400的位置关系的状态下调整合成器400的视认 角度。因此，通过平视显示器10,用户能在使畸变少的图像提示于合成器400的状态下调整 该合成器400的视认角度。
[0123] 此外，通过在光学单元200内设置用于安装确保了一定余裕的长度的挠性缆线 246的空间部248,光学单元200相对于基板安装部100的转动变得自由，用户能适当地实 施上述各观察角度的调整，并能防止因转动所产生的张力使挠性缆线246破损或切断。
[0124] 进而，通过使基板安装部侧开口部112和光学单元200的光学单元侧开口部247 成为上述的大致扇形的形状，能防止因光学单元200相对于基板安装部100的转动，光学单 元200及基板安装部100的各框体外壁使挠性缆线246破损或切断，用户能适当地实施上 述各观察角度的调整。
[0125] 此外，如图3所示，在本实施方式中，通过采用反射镜236和线栅偏振分束器238， 使图像显示光的光路折曲了 2次90度。由此，图像显示光按与光源231的光的射出方向相 反朝向的方向向投射部300射出。通过像这样使图像显示光的路径成为" 3 "字形，能将挠 性缆线246以不与光源231相接近的方式布线（参照图10)。由此，能防止从光源231产生 的电磁波所引起的噪音混入图像信号，并能防止挠性缆线246因光源231产生的热而发生 破损。进而，由于与光源231相接近地设置的散热器243也被远离挠性缆线246地配置，故 能设置安装挠性缆线246的空间部248。
[0126] [采用了合页的角度调整]
[0127] 下面详细说明上述的光学单元200相对于基板安装部100的转动。图12是被安 装于室内镜600的平视显示器10的侧视图。如该图所示，室内镜600通常为驾驶者能视认 车辆后方而朝向驾驶者侧。即，很少情况下驾驶者在室内镜600的镜面602相对于车辆底 面及行驶路面垂直的状态下进行驾驶，通常，驾驶者以使室内镜600的镜面602相对于与车 辆底面等垂直的面具有一定角度的方式、来使室内镜600的朝向有所倾斜。因此，在室内镜 600上安装平视显示器10时，随着室内镜600的倾斜，基板安装部100也相对于与车辆底面 等平行的面具有一定角度。
[0128] 本申请的发明人在针对很多车辆及各种用户进行了使其观看合成器400所提示 的虚像的实验后发现，在以室内镜600的长度方向和基板安装部100的长度方向为相同方 向的方式设置平视显示器10时，若调整合成器400及光学单元200的角度以成为用户无畸 变地观看到虚像的位置，多数情况下镜面602与光学单元主体210的基准面212所成的角 度约为100度。
[0129] 这里所谓光学单元主体210的"基准面"，是作为用于测量光学单元主体210相对 于室内镜600的镜面602的倾角的基准来使用的角度测量基准面。作为基准面212的一 例，有包含光学单元主体210的光轴的平面或与其平行的平面。作为基准面212的另一例， 有在将平视显示器10安装于右侧驾驶车辆时的作为下侧面的第1主体面221或作为与第 1主体面221相对的面的第2主体面222,或者是与这些面平行的平面。光学单元主体210 的"基准面"也可以作为光学单元200的基准面。
[0130] 基于上述实验结果，实施方式的平视显示器10被如下这样设计：在以室内镜600 的长度方向和基板安装部100的长度方向成为相同方向的方式、利用安装构件500或安装 托盘571、581等将平视显示器10安装于室内镜600的情况下，当镜面602与基准面212所 成的角度为预定的基准角度时能提示无畸变的最佳图像。具体来说，对构成平视显示器10 的光学系统的光学部进行设计，以使得在上述条件下能提示最佳的图像。
[0131] 这里所谓"构成平视显示器10的光学系统的光学部"，是基于基板安装部100上所 安装的电路基板111输出的图像信号生成图像显示光并进行投射的系统。更具体来说，是 光学单元主体210中的、光源231、准直透镜232、UV-IR截止滤波器233、偏振器234、复眼 透镜235、反射镜236、场镜237、线栅偏振分束器238、1/4波长板239、检光器241、以及投射 透镜组242、投射部300中的第1投射镜351、第2投射镜352、中间像屏幕360、以及合成器 400的全部或预定的一部分。
[0132] 此外，所谓"预定的基准角度"，是镜面602与基准面212所成的角度，是在平视显 示器10的光学设计时作为设计基准而预设的角度。"预定的基准角度"只要针对多个车辆 和各种用户通过实验来确定，以使得能提示无畸变的最佳图像即可。作为预定的基准角度 的一例，是钝角，更具体来说为100度。此外，"预定的基准角度"在图12中用φ示出。
[0133] 这样，实施方式的平视显示器10,以镜面602与基准面212所成角度成为预定的 基准角度时为基准来设计构成光学系统的光学部，故与在通常的使用状态下所预想的室内 镜600的倾斜相对应地、进行了最佳的光学设计。以能针对多种车辆和各种用户提示无畸 变的最佳图像的方式安装实施方式的平视显示器10后，多数情况下光学单元200被保持为 水平附近。由于光学单元200没有朝向用户的方向，故能降低作为驾驶者的用户所受到的 压迫感。
[0134] 在图12中，介由未图示的安装构件500安装的基板安装部100如上述那样被固定 设置于朝向用户的室内镜600。因此，基板安装部100就被施加与室内镜600所被施加的朝 向变更同样的朝向变更。另一方面，如上述那样，包含投射部300的光学单元200和合成器 400能通过合页113相对于基板安装部100 -体地转动。因此，驾驶者能与室内镜600的调 整角度无关地、不使投射到合成器400的图像（虚像）发生畸变地调整为可视认的位置。
[0135] 图13是被安装于室内镜600的平视显示器10的从室内镜600的镜面602侧来看 时的视野的图。如该图所示，由基于合页113的转动所形成的作为基板安装部100及光学 单元200的分界面的合页113的转动面，是与镜面602垂直且与投射轴320平行的面，从而 处于不横跨室内镜600的位置。因此，能在基板安装部100被固定于室内镜600的状态下、 不接触室内镜600地使光学单元200及合成器400 -体地转动。
[0136] 图14及图15是表示被投射到合成器400的图像（虚像）的可视认空间的图，是 用于说明通过上述的合页113而转动的光学单元200及合成器400的驾驶者观察方向的变 化的图。例如驾驶者A和眼的位置比其高的驾驶者B都使用被安装于同一车辆的平视显示 器10时，驾驶者A使用时的合页113的调整角度如图14所示那样为角度φ?。以该角度，能 使驾驶者Α无畸变地视认到被投射到合成器400的图像（虚像）。另一方面，驾驶者Β使用 时的合页113的调整角度如图15所示那样为比角度φ?大的角度φ2,以该角度φ2,能使驾 驶者Β无畸变地视认到被投射到合成器400的图像（虚像）。从该角度φ?向角度φ2的合 页113的转动，使观看由合成器400作为虚像而显示的图像的位置主要沿平行于转动面和 室内镜600的镜面602所形成的直线的方向变化。
[0137] 因此，本实施方式的平视显示器10即使被设置在车辆内狭窄的空间，也能省空间 地调节来自投射部300的图像显示光的投射方向、和被投射图像显示光的合成器400。此 夕卜，由于能不移动平视显示器10整体地仅一体移动光学单元200和合成器400,故能容易地 调整可视认显示图像的空间。
[0138] [本实施方式的合成器的形状]
[0139] 下面详细说明合成器400的形状。图16是表示合成器400的形状的立体图。从投 射口 301沿投射轴320投射出的图像显示光在合成器400的反射面410上的投射位置322 被反射。反射后的图像显示光沿反射轴330前进，到达作为驾驶者的用户。用户将从投射口 301投射出的图像显示光作为在合成器400前方的视线方向340上来看的虚像进行视认。
[0140] 在用球面构成合成器400的反射面410的情况下，提示给用户Ε的图像显示光的 虚像有可能受像差影响而发生畸变，视认性下降。特别是为作为室内镜安装型的小型图像 显示装置而缩短投射口 301与合成器400的距离时，为向用户提示较大的虚像，需要加大合 成器400的反射面410的曲率。若加大反射面410的曲率，则球差或像散会増大，提示给用 户的虚像容易发生畸变，故难以高精细地提示视认性高的图像显示光。
[0141] 因此，为降低因像差引起的图像的畸变或精细度的劣化，本实施方式的合成器400 的反射面410由非球面构成。例如，反射面410由以式（1)表示的双圆锥曲面（Biconic) 构成。在式（1)中，z轴方向为用户的视线方向340, X轴方向、y轴方向分别为正交于视线 方向340的水平方向和铅直方向。xyz轴的原点位置为说明方便而定为构成合成器400的 反射面410的双圆锥曲面的顶点。
[0142]
【权利要求】
1. 一种图像显示装置，其特征在于，包括： 投射基于图像信号所生成的图像显示光的投射口，和 反射从上述投射口投射的图像显示光来提示虚像的合成器； 其中，上述合成器在沿上述合成器的反射面的特定方向上，距上述投射口的距离越远， 上述特定方向的曲率越小。
2. 如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于， 上述合成器的上述反射面由双圆锥曲面构成。
3. 如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于， 在将介由上述合成器视认虚像的视线方向记作z轴方向、将与该z轴方向正交的方向 记作X轴方向、将与该z轴方向和该X轴方向正交的方向记作y轴方向时， 上述合成器的被从上述投射口投射图像显示光的投射轴与上述反射面相交的投射位 置、与构成上述反射面的双圆锥曲面的X轴方向的曲率和y轴方向的曲率都成为最大的顶 点位置被设在不同的位置。
4. 如权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于， 上述合成器的上述反射面上的上述投射位置和上述反射面上的上述顶点位置在上述y 轴方向上不同。
5. 如权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于， 上述合成器是如下形状： 构成上述反射面的双圆锥曲面与χζ平面的交线为椭圆线的形状，且 构成上述反射面的双圆锥曲面与yz平面的交线为双曲线的形状。
【文档编号】B60K35/00GK104145207SQ201380012053
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2012年7月20日
【发明者】小林学 申请人:Jvc建伍株式会社
【专利摘要】图像显示装置(10)具有投射基于图像信号所生成的图像显示光的投射口(301)，和反射从投射口(301)投射的图像显示光来提示虚像的合成器(400)。合成器(400)在沿合成器(400)的反射面(410)的特定方向上，距投射口(301)的距离越远，特定方向的曲率越小。合成器(400)的反射面(410)可以由双圆锥曲面构成。
【专利说明】图像显示装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像显示装置，特别涉及将基于图像显示光的图像作为虚像提示给用 户的图像显示装置。
【背景技术】
[0002] 已知有被称作平视显示器的图像显示装置。平视显示器具有被称作合成器的光学 元件。该合成器使外来光透射，并反射从平视显示器所具有的光学单元投射来的图像显示 光。由此，用户能介由合成器，将基于图像显示光的图像重叠于风景进行视认。
[0003] 通过该被称为平视显示器的图像显示装置，车辆的驾驶者能几乎不改变视认车外 景色的视线方向和焦点位置地一并观看到从光学单元投射来的图像的信息，故作为车载用 的图像显示装置，近年正被关注。
[0004] 例如专利文献1中公开了一种通过使用X轴平台（stage)、Z轴平台、及旋转平台， 来调整用户可视认的空间的、安装于车辆仪表盘的平视显示器。
[0005] [在先技术文献]
[0006] [专利文献]
[0007] [专利文献1]日本特开平10-278629号公报
【发明内容】
[0008] 然而，上述那样的平视显示器被要求更加小型。例如对于要安装于车辆的平视显 示器，可安装平视显示器的位置和空间受到限制，故要求所安装的合成器更加小型。另一方 面，若为提高作为驾驶者的用户的视认性而想要在小型的合成器上提示大的虚像，则像差 的影响变大，图像可能出现畸变。
[0009] 本发明是鉴于上述的情况而研发的，其目的在于，提供一种在进行安装的位置或 空间受到限制的情况下，也能降低像差导致的图像畸变的小型的图像显示装置。
[0010] 为达到上述目的，本发明的一个方案是图像显示装置。该装置包括：投射基于图 像信号所生成的图像显示光的投射口；反射从投射口投射的图像显示光来提示虚像的合成 器。合成器在沿合成器的反射面的特定方向上，距投射口的距离越远，特定方向的曲率越 小。
[0011] 通过本发明，能提供一种在进行安装的位置或空间受到限制的情况下，也能减少 因像差导致的图像畸变的小型的图像显示装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是基于来自车辆内部的视野，表示本发明实施方式的作为车辆用图像显示装 置的平视显示器的立体图。
[0013] 图2是从车辆内部的视野来表示本发明车辆用显示装置的平视显示器的立体图。
[0014] 图3是一并示出光学单元的内部构成和光的路径的图。
[0015] 图4是实施方式的图像显示光生成部的分解立体图。
[0016] 图5的（a)是从来自光源的光的入射方向看安装有图像显示元件的印刷基板时的 俯视图。图5的（b)是安装有图像显示元件的印刷基板的侧视图。
[0017] 图6是朝图像显示光的出射方向看实施方式的图像显示光生成部时的立体图。
[0018] 图7是从来自光源的光的入射方向看实施方式的图像显示光生成部时的立体图。 [0019] 图8是用于说明实施方式的图像显示光生成部中的、安装位置的调整的图。
[0020] 图9是一并示出光学单元的内部构成和光的路径的图。
[0021] 图10是表不光学单兀的内部一部分及基板安装部的内部一部分的图。
[0022] 图11是表示在图10中、拆掉散热器及挠性缆线时的样子的图。
[0023] 图12是被安装于室内镜的平视显示器的侧视图。
[0024] 图13是被安装于室内镜的平视显示器的主视图。
[0025] 图14是表示被投射于合成器的图像（虚像）的视认区域的图。
[0026] 图15是表示被投射于合成器的图像（虚像）的视认区域的图。
[0027] 图16是表示合成器的形状的立体图。
[0028] 图17是表示图16的合成器的侧视图。
[0029] 图18是表示图16的合成器的俯视图。
[0030] 图19是表示介由合成器提示给用户的图像显示光的光路的侧视图。
[0031] 图20是表示作为驾驶者的用户的视点发生了移动时的图像显示光的光路的侧视 图。
[0032] 图21是表示介由合成器提示给用户的图像显示光的光路的俯视图。
[0033] 图22是表示在被安装于右侧驾驶车用的平视显示器中、拆掉投射部及合成器时 的样子的图。
[0034] 图23是表示为左侧驾驶车用而重新安装基板安装部时的样子的图。
[0035] 图24是表示为左侧驾驶车用而重新安装的平视显示器的图。
[0036] 图25是表示用于将基板安装部安装于室内镜的安装部件的立体图。
[0037] 图26是图25的安装部件中的安装盘的三面图。
[0038] 图27是表示被安装于室内镜的平视显示器的立体图。
[0039] 图28是以基板安装部的第1安装面接于安装盘的方式安装时的固定螺钉部分的 剖视图。
[0040] 图29是以基板安装部的第2安装面接于安装盘的方式安装时的固定螺钉部分的 首1J视图。
[0041] 图30是表示安装盘的变形例的图。
[0042] 图31是表示合成器通过安装合页而被折叠起来的样子的侧视图。
[0043] 图32是表示合成器通过安装合页而被折叠起来的样子的主视图。
[0044] 图33的（a)-(b)是示意性地表示实施方式的透射型中间像屏幕的剖面的剖视图。
[0045] 图34是示意性地表示扩散层的厚度、透射配光角的半值角、及成像在透射型中间 像屏幕上的图像的分辨能力的关系的图。
[0046] 图35是使扩散层的厚度可变，并以表的形式表示扩散层厚度对在透射型中间像 屏幕面上成像的实像的分辨能力的影响的调査结果、与分辨率的计算值的图。
[0047] 图36是表示扩散层的厚度与在透射型中间像屏幕面上成像的实像的分辨能力、 以及扩散层的厚度与分辨率的计算值的关系的图表。
[0048] 图37是表示实施方式的仪表盘上型平视显示器的外观的立体图。
[0049] 图38是示意性地表示仪表盘上型平视显示器的设置位置与提示给驾驶者的虚像 的位置的关系的图。
[0050] 图39是示意性地表示实施方式的反射型中间像屏幕的剖面的剖视图。
[0051] 图40是示意性地表示扩散层的厚度、反射配光角的半值角、以及成像于反射型中 间像屏幕上的图像的分辨能力的关系的图。
[0052] 图41是使扩散层至反射面的距离可变，以表的形式表示扩散层-反射面间距离对 在反射型中间像屏幕面上成像的实像的分辨能力的影响的调査结果、与分辨率的计算值的 图。
[0053] 图42是表示扩散层至反射面的距离与反射型中间像屏幕面上成像的实像的分辨 能力、以及扩散层至反射面的距离与分辨率的计算值的关系的图表。
[0054] 图43是不意性地表不实施方式的三层部的一例的图。
[0055] 图44是示意性地表示实施方式的屏幕保持部的图。
[0056] 图45是表示屏幕保持部设置了三层部的状态的俯视图。
[0057] 图46是说明屏幕保持部设置了三层部的状态的图。
[0058] 图47是表示在实施方式的投射部中设置了屏幕保持部的状态的图。
[0059] 图48是示意性地表示实施方式的三层部的另一例的图。
【具体实施方式】
[0060] 以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。相关实施方式中所示的具体数值等仅是为 便于理解发明的例示，除非有特别的说明，否则不限定本发明。在本说明书及附图中，对于 具有实质上相同的功能、构成的要素，标注相同的标号，由此省略重复的说明，此外，对于与 本发明无直接关系的要素，省略图示。以下说明的实施方式的图像显示装置是以车辆用的 车辆用显示控制装置为前提的，但实施方式的图像显示装置并不限于车辆用，也可以在航 空机或游戏机、娱乐设施等中使用利用。
[0061] [本实施方式的车辆用图像显示装置的外观构成]
[0062] 作为本实施方式的车辆用显示装置，以被安装于车辆所具有的室内镜（后视镜） 来使用的平视显示器为例，参照图1及图2说明其外观构成。图1是表示以从安装平视显 示器10的室内镜600朝车辆的未图示的挡风玻璃方向的视野，来观察本实施方式的平视显 示器10的状态的立体图。图2是以从未图示的挡风玻璃朝室内镜600方向的视野，来观察 平视显示器10的状态的立体图。在以后的说明中，前后、左右及上下所示的方向分别表示 车辆的前方、后方、车辆的左侧方向、右侧方向、垂直于车辆所被配置的路面的相对于该面 的车辆侧方向和其反方向。
[0063] 平视显示器10具备安装有生成要作为虚像而显示于合成器400的图像的图像信 号、并向光学单元200输出该生成的图像信号的电路基板111 (参照图10)的基板安装部 100。电路基板111也能在被输入了从导航装置或媒体再现装置等未图示的外部装置输出 的图像信号时，针对该输入的信号进行预定的处理后，输出给光学单元200。该基板安装部 100与作为平视显示器10的构成要素之一的后述的安装构件500(参照图25)相连结，室 内镜600被保持于安装构件500,由此，平视显示器10被安装于室内镜600。关于基板安装 部100与安装构件500的连结、以及安装构件500的室内镜600的保持的相关各机构的详 细情况，将在后面说明。此外，为便于说明和理解平视显示器10的整体构成，在图1及图2 中省略了安装构件500的记载。
[0064] 平视显不器10具有被输入从电路基板111输出的图像信号的光学单兀200。光 学单元200具有光学单元主体210和投射部300。光学单元主体210上被安装后述的光 源231、图像显示元件240、及各种光学透镜等。投射部300上被安装后述的各种投射镜及 中间像屏幕360。电路基板111输出的图像信号介由光学单元主体210的上述各器件及投 射部300的上述各器件，作为图像显示光而被从投射口 301向具有凹面形状的合成器400 投射。此外，在本实施方式中，作为图像显示元件240,例示了采用反射型液晶显示板的 LC0S(Liquid crystal on silicon :娃基液晶）的情况，但作为图像显示元件240,也可以 采用DMD(Digital Micromirror Device:数字微镜元件）。此时，用与要适用的显示元件相 应的光学系统及驱动电路来构成。
[0065] 作为驾驶者的用户介由合成器400,以虚像的方式观看投射来的图像显示光。在图 1中，投射部300向合成器400投射了 "A"文字的图像显示光。用户通过观看合成器400， 就看到"A"文字仿佛被显示于距用户例如1. 7m?2. 0m前方（车辆前方）那样，即能观看 到虚像450。在此，将从投射部300向合成器400投射的图像显示光的中心轴定义为投射轴 320。
[0066] 详细情况会在后面说明，光学单元200为可相对于基板安装部100转动的构成。进 而，在本实施方式的平视显示器10中，投射部300和合成器400为可相对于光学单元主体 210的预定面变更安装方向、以及可拆装的构成。
[0067][本实施方式的车辆用图像显示装置的内部构成：光学系统]
[0068] 下面说明平视显示器10的内部构成。图3和图9是用于说明上述的平视显示器 10的光学单元200的内部构成的图。图3是一并示出光学单元主体210的内部构成及投射 部300的内部构成的一部分、和图像显示光的光路的图。图9是一并示出投射部300的内 部构成及光学单元主体210的内部构成的一部分、以及投射至合成器400的图像显示光的 光路的图。
[0069] 首先，参照图3说明光学单元主体210的内部构成及图像显示光的光路。光学单 元主体210包括光源231、准直透镜232、UV-IR(UltraViolet-Infrared Ray :紫外光-红 外光）截止滤波器233、偏振器234、复眼透镜235、反射镜236、场镜237、线栅偏振分束器 238、图像显示光生成部244、检光器241、投射透镜组242、及散热器243。
[0070] 光源231由发出白色光、或发出蓝色、绿色及红色的三色光的发光二极管构成。光 源231上安装有用于使伴随于发光而产生的热散热的散热器243。光源231发出的光被准 直透镜232变成平行光。UV-IR截止滤波器233从通过了准直透镜232的平行光中吸收并 除去紫外光及红外光。偏振器234将通过了 UV-IR截止滤波器233的光变成无杂乱的P偏 振。然后，复眼透镜235将通过了偏振器234的光的亮度调整均匀。在此需要说明的是，通 过了 UV-IR截止滤波器233的直线偏振，在与向线栅偏振分束器238的入射角的关系中成 为P偏振。
[0071] 反射镜236使通过了复眼透镜235的各单元的光的光路改变90度。在反射镜236 反射后的光被场镜237集光。场镜237集光后的光介由使P偏振透射的线栅偏振分束器 238,被照射到图像显示光生成部244。
[0072] 图像显示光生成部244基于介由线栅偏振分束器238照射来的光和电路基板111 所输出的图像信号，生成图像显示光，并作为图像显示光射出。图像显示光生成部244射出 的图像显示光再次入射到线栅偏振分束器238,但在与入射角的关系中成为S偏振。出射的 S偏振的光被线栅偏振分束器238反射，改变光路而通过检光器241后，入射到投射透镜群 242。
[0073] 透射过投射透镜组242的图像显示光从光学单元主体210出来而进入投射部300。 然后，投射部300所具有的第1投射镜351改变入射来的图像显示光的光路。
[0074][图像显示光生成部的构成及安装]
[0075] 接下来说明实施方式的图像显示光生成部244的内部构成及其安装。
[0076] 图4是实施方式的图像显示光生成部244的分解立体图。图像显示光生成部244 如图3所示那样，在光学单元主体210内的光学系统配置部245,相对于从光源231照射来 的光的光轴垂直地设置。在图4所示的坐标系中，Z轴是相对于光轴平行的轴，平行于X轴 和Y轴所形成的XY平面的平面成为相对于光轴垂直的平面，故图像显示光生成部244被相 对于XY平面平行地设置。
[0077] 构成图像显示光生成部244的主要的光学部件是相互变换直线偏振和圆偏振的 1/4波长板239、规定透射过1/4波长板239的圆偏振的照射区域的孔眼掩模270、以及基于 要显示的图像的图像信号而使通过了孔眼掩模270的圆偏振反射来生成图像显示光的图 像显示元件240。图像显示元件240由印刷基板250具备。
[0078] 孔眼掩模270具有用于规定光的照射区域的开口部271，1/4波长板239以覆盖开 口部271的一端侧的面的方式被安装。孔眼掩模270仅使要经过开口部271的光通过，且 在开口部271中为抑制光的衍射，优选采用即使很薄也难以透射光的材料，作为具体例子， 由金属材料形成。此外，为抑制在孔眼掩模270的表面反射后的光成为杂散光，使孔眼掩模 270的表面成为光吸收率高的色较好，例如优选在施以氧化铝膜（alumite)处理后使之成 为黒色。
[0079] 孔眼掩模270在安装1/4波长板239 -侧的面上、在夹着开口部271相对的位置， 具有规制1/4波长板239的安装位置的波长板引导构件272。1/4波长板239上配合波长 板引导构件272地具有半月板273,在将1/4波长板239安装于孔眼掩模270后，其被波长 板引导构件272规制，能以平行于Z轴的旋转轴为中心旋转。
[0080] 更具体来说，1/4波长板239在被压杆簧292压着半月板273的状态下，通过安装 螺钉293安装于孔眼掩模270。压杆簧292以板簧的弹力将1/4波长板239按压于孔眼掩 模270。因此，在用安装螺钉293安装于孔眼掩模270后，也能通过移动1/4波长板239的 调整纽274来使1/4波长板239在预定的角度范围内旋转。
[0081] 被安装于印刷基板250的图像显示元件240使透射过1/4波长板239的光反射， 并基于电路基板111生成的图像信号生成图像显示光。更具体来说，图像显示元件240针 对每个像素具有红色、绿色及蓝色的滤色器，被照射到图像显示元件240的光成为与各像 素对应的颜色，通过图像显示元件240所具有的液晶组合物而被施以调制，成为S偏振的图 像显示光后朝相对于入射方向180度反转的方向射出。因此，进行对位以使得1/4波长板 239与图像显示元件240相对，是重要的。
[0082] 因此，实施方式的图像显示光生成部244具有用于安装装配有1/4波长板239的 孔眼掩模270、和装配有图像显示元件240的印刷基板250的安装基体260。安装基体260 具有成为光路的开口部261，装配有1/4波长板239的孔眼掩模270和装配有图像显示元 件240的印刷基板250被安装在夹着安装基体260的开口部261地相对的位置。更具体来 说，具有1/4波长板239的孔眼掩模270被以覆盖安装基体260的开口部261的一端侧的 面、即第1面整体的方式安装。此外，印刷基板250被以使图像显示元件240位于安装基体 260的开口部261内、并覆盖处于安装基体260的开口部261另一端侧的第2面整体的方式 安装。在以下的本说明书中，有时将孔眼掩模270的开口部271称作"第1开口部"，将安装 基体260的开口部261称作"第2开口部"。
[0083] 安装基体260还具有用于规制孔眼掩模270和印刷基板250的安装位置的定位针 脚262。在此，定位针脚262是沿与光轴平行的方向贯穿安装基体260的。孔眼掩模270和 印刷基板250分别具有用于插入定位针脚262的定位孔251和275,随着将定位针脚262插 入定位孔251和275,其安装于安装基体260的位置得到固定。规制孔眼掩模270和印刷基 板250的安装位置的定位针脚262是由一个部件构成的，故能提高安装位置的精度。
[0084] 孔眼掩模270通过安装螺钉294而固定于安装基体260。同样地，印刷基板250通 过安装螺钉290而固定于安装基体260。由此，能将装配于孔眼掩模270的1/4波长板239 和装配于印刷基板250的图像显示元件240简单地安装于预定的安装位置。
[0085] 但是，装配于印刷基板250的图像显示元件240是电子电路，会因通电而发热。因 此，为介由印刷基板250使图像显示元件240的发热散热，安装基体260由金属材料形成。 更具体来说，在印刷基板250的基板表面区域中的、至少安装于安装基体260时与安装基体 260相接触的区域上，设有成为图像显示元件240的接地（夕'' 9 > F' )的基于金属箔的金属 层。
[0086] 图5的（a)是从来自光源231的光的入射方向看装配有图像显示元件240的印刷 基板250时的俯视图。图5的（b)是装配有图像显示元件240的印刷基板250的侧视图。 [0087] 将图像显示元件240向印刷基板250安装时，按以下工序来实施安装。首先，在印 刷基板250上如图5的（b)所示那样涂覆粘结剂256。利用粘结剂256,将图像显示元件 240装配到印刷基板250的预定位置。在图像显示元件240被装配于印刷基板250后，通过 引线键合254使图像显示元件240电连接于印刷基板250上。然后，施以液晶密封条253， 安装台面玻璃252。最后涂覆用于保护引线键合254的保护树脂255。此外，连接器257连 接后述的挠性缆线246,向图像显示元件240传输电路基板111生成的图像信号。
[0088] 如图5的（a)所示，印刷基板250在两处设有用于规制向安装基体260安装时的 位置的定位孔251。通过使定位针脚262分别贯通于该定位孔251，能简便地将装配于印刷 基板250的图像显示元件240安装到安装基体260的预定安装位置。
[0089] 但是，一般来说印刷基板多由酚醛树脂或环氧树脂等形成。因此，通过在与安装 基体260接触的区域上设置热传导率比上述树脂高的金属层，能提高热传导率。在图5的 (a)中，印刷基板250表面的斜线所示的区域是安装于安装基体260时与安装基体260接 触的区域。实施方式的印刷基板250在图5的（a)中斜线所示的区域设有成为图像显示元 件240的接地的金属层。由于安装基体260是由金属材料构成的，故图像显示元件240的 热容易散热，且还能使安装基体260作为图像显示元件240的接地来发挥功能。
[0090] 另一方面，在用金属材料形成安装基体260时，在安装基体260表面反射的光有可 能成为杂散光。因此，同孔眼掩模270时一样，为抑制杂散光，使安装基体260的表面为光 吸收率高的颜色较好，例如优选在施以氧化铝膜处理后使其成为黒色。
[0091] 图6是朝图像显示光的出射方向观看实施方式的图像显示光生成部244时的立体 图。如图6所示，安装基体260的开口部261的、入射图像显示元件240所生成的图像显示 光的一侧，随着将装配有图像显示元件240的印刷基板250安装到安装基体260上而被封 住。
[0092] 图7是从来自光源231的光的入射方向观看实施方式的图像显示光生成部244时 的立体图。如图7所示，安装基体260的开口部261的、来自光源231的光的入射方向侧， 随着将装配有1/4波长板239的状态的孔眼掩模270安装到安装基体260上而被封住。更 具体来说，孔眼掩模270通过安装螺钉294而被固定到安装基体260上，1/4波长板239基 于压杆簧292的弹力而被按压于孔眼掩模270。
[0093] 如上这样，安装基体260随着将1/4波长板239和孔眼掩模270安装到开口部261 的一端侧的面、即第1面侧，以及将装配有图像显示元件240的印刷基板250安装到开口部 261的另一端侧的面、即第2面侧，而以覆盖的方式封住开口部261的两端。更具体来说， 1/4波长板239和孔眼掩模270被安装于安装基体260的面中的、来自光源231的光的入射 方向侧的面、即第1面。装配有图像显示元件240的印刷基板250被安装于安装基体260 的面中的、来自光源231的光的出射方向侧的面、即第2面。
[0094] 由此，不对安装基体260的开口部261使用防尘专用的部件，就能实现抑制进入开 口部261内的灰尘等的防尘构造。特别地、为抑制灰尘或尘埃进入到开口部261内部，优选 在洁净室内进行向安装基体260的开口部261安装1/4波长板239、孔眼掩模270及印刷基 板250的工序。
[0095] 此外，如上所述，在与安装基体260接触的印刷基板250上的区域设有成为图像显 示元件240的接地的金属层，故安装基体260能在作为图像显示元件240的接地发挥功能 的同时，使来自印刷基板250的热散热。
[0096] 在1/4波长板239中的、来自光源231的光的入射方向侧的表面，也有时会附着灰 尘或尘埃。但是，1/4波长板239中的、来自光源231的光的入射方向侧的表面与生成图像 显示光的图像显示元件240至少分离开安装基体260的厚度量。因此，具有如下这样的效 果：附着于1/4波长板239的来自光源231的光的入射方向侧的表面的灰尘或尘埃被散开 而变得不显眼。
[0097] 如上述那样，1/4波长板239是在被入射直线偏振时将直线偏振变换成圆偏振，并 在被入射圆偏振时将圆偏振变换成直线偏振的器件。1/4波长板239的变换效率取决于1/4 波长板239相对于入射到1/4波长板239的光的旋转角度。因此，为使1/4波长板239的 变换效率最优化，调整1/4波长板239相对于光轴的旋转角。
[0098] 如图7所示，1/4波长板239基于压杆簧292的弹力而被装配于孔眼掩模270,故通 过移动调整纽274,能使1/4波长板239以光轴为旋转轴转动。由此，例如在生产线上组装 时，能将1/4波长板239的变换效率调整到最佳。此外，通过在使变换效率最优化后将1/4 波长板239固定于孔眼掩模270,在产品出厂后也能使变换效率保持在最佳状态。
[0099] 如上这样，通过将装配有1/4波长板239的孔眼掩模270安装到安装基体260的开 口部261的一端，并将装配有图像显示元件240的印刷基板安装到开口部261的另一端，能 实现1/4波长板239与图像显示元件240的对位。另一方面，实施方式的图像显示装置是 平视显示器，故还实施使图像显示光生成部244生成的图像显示光成像在中间像屏幕360 的预定位置这样的调整。
[0100] 图8是用于说明实施方式的图像显示光生成部244向光学系统配置部245的安装 位置的调整的图。如图8所示，安装基体260和孔眼掩模270具有用于使安装螺钉290通 过的安装孔263。如图8所示，安装孔263被设于3处，通过3个安装螺钉290进行螺固，由 此，图像显示光生成部244被设置于光学系统配置部245。
[0101] 在此，成为安装螺钉290的螺孔的安装孔263的直径比安装螺钉290的螺钉直径 大，确保了图像显示光生成部244的设置位置的间隙（clearance)。更具体来说，安装孔263 的直径为安装螺钉290的螺钉直径的1. 2?1. 3倍。
[0102] 这样，通过用比安装孔263的直径小预定比例的螺钉直径的安装螺钉290来螺固 使图像显示光生成部244,在将图像显示光生成部244设置于光学系统配置部245时，能向 与图4所示的XY平面平行的平面上的所有方向滑动，安装位置的调整变得自由。其结果， 能调整图像显示光生成部244的设置位置，使得图像显示光生成部244生成的图像显示光 成像于中间像屏幕360的预定位置（例如中间像屏幕360的中央部）。在该意义上，安装孔 263和安装螺钉290作为安装基体260的设置位置调整部来发挥功能。
[0103] 如图8所示，安装基体260和孔眼掩模270被施以C倒角加工，与施以C倒角加工 前相比，安装基体260与孔眼掩模270接触的面积变小。因此，在向安装基体260安装孔眼 掩模270时，能缓和两者所产生的机械性的应力。此外，图像显示光生成部244在安装基体 260和孔眼掩模270所具有的3个安装孔263处被螺固，因此能抑制因机械或热而在安装基 体260和孔眼掩模270上发生的畸变所导致的应力。
[0104] 如以上说明的那样，通过本发明实施方式的平视显示器，能提供用于兼顾光学部 件的防尘和散热的技术、以及能使光学部件的定位简易化的技术。
[0105] 特别是通过在贯通安装基体260地具有的定位针脚262上嵌合具有1/4波长板 239的孔眼掩模270和具有图像显示元件240的印刷基板250,能使1/4波长板239、孔眼掩 模270及图像显示元件240的定位容易，使组装简便化。
[0106] 此外，通过用具有1/4波长板239的孔眼掩模270和具有图像显示元件240的印 刷基板250封住安装基体260的开口部261，能不另外安装防尘用部件地构建出防尘构造。 进而，通过用金属材料形成安装基体260,既能作为印刷基板250的接地，又能效率良好地 使印刷基板250产生的热散热。
[0107] 将1/4波长板239、孔眼掩模270及图像显示元件240安装于安装基体260上而构 成的图像显示光生成部244,设有使安装于光学系统配置部245时的位置调整自由的调整 用的间隙。因此，能使图像显示光生成部244生成的图像显示光和中间像屏幕360的定位 容易，使组装简便化。
[0108] 下面参照图9说明投射部300的内部构成及图像显示光的光路。投射部300具有 第1投射镜351、第2投射镜352、及中间像屏幕360。
[0109] 如上所述，通过了光学单元主体210具有的线栅偏振分束器238、检光器241、及投 射透镜组242的图像显示光的光路被第1投射镜351及第2投射镜352改变成朝向合成器 400的光路。在此期间，基于被第2投射镜352反射后的图像显示光的实像成像于中间像屏 幕360。在中间像屏幕360成像后的实像的图像显示光透过中间像屏幕360而投射到合成 器400。用户如上述那样介由合成器400向前方观看该投射的图像显示光的虚像。
[0110] 通过采用以上那样的内部构成，用户能介由合成器400将基于从电路基板111输 出的图像信号的虚像重叠于现实风景上来视认。
[0111] [本实施方式的车辆用图像显示装置的内部构成：光学单元200的内部构成详细 情况]
[0112] 光学单元200为可相对于基板安装部100转动的构成。下面参照图10,针对光学 单元200及基板安装部100的内部构成，以光学单元200及基板安装部100的连接处附近 为中心详细说明。
[0113] 图10是表示光学单元200的内部的一部分及基板安装部100的内部的一部分的 图。在该图10中，主要示出了光学单元200与基板安装部100的连接处附近。光学单元200 所具有的光学系统配置部245安装有除上述的散热器243外的各种器件。并且，在光学单 元200内的光学系统配置部245的基板安装部100侧的与基板安装部100的连接处附近， 设有散热器243和空间部248。
[0114] 电路基板111对安装于光学系统配置部245的图像显示元件240及光源231进行 电控制。电路基板111和光学系统配置部245所安装的图像显示元件240通过作为配线的 挠性缆线246连接。在此，挠性缆线246只是一例，也可以采用挠性基板或其它传递电信号 的配线。光学单元200在框体的一面形成有光学单元侧开口部247,基板安装部100在框体 的一面形成有基板安装部侧开口部112。挠性缆线246介由这些光学单元侧开口部247和 基板安装部侧开口部112来连接电路基板111和图像显示元件240。挠性缆线246优选具 有能让基板安装部100和光学单元200自由转动的长度。
[0115] 图11是针对图10的光学单元200的内部的一部分及基板安装部100的内部的一 部分，拆掉上述的散热器243及挠性缆线246后的样子的图。
[0116] 光学单元侧开口部247及基板安装部侧开口部112分别被形成为具有按预定角度 相对分开的2边的形状，作为一例，形成为具有预定角度的大致扇形的形状。由此，在如后 述那样光学单元200相对于基板安装部100转动时，能减轻设有光学单元200的光学单元 侧开口部247的面的框体、以及基板安装部100的设有基板安装部侧开口部112的面的框 体施加于挠性缆线246的力。因此，能防止随着转动、挠性缆线246被各框体破损或切断的 情况。
[0117] 此外，如上所述光学单元200内的基板安装部100的连接处附近设有空间部248， 挠性缆线246在光学单元200内主要被安装于该空间部248。通过设置该空间部248,能留 有余地地确保挠性缆线的长度。因此，在光学单元200相对于基板安装部100转动时，能减 轻被施加于挠性缆线246的张力。于是，能防止因伴随于转动的张力而使挠性缆线246破 损或切断的情况。
[0118] 光学单元200及基板安装部100用成为彼此的转动的转动轴的作为转动构件的合 页113和限制转动的角度范围的转动停止机构114连接。光学单元200以该合页113为中 心相对于基板安装部100转动预定的角度。在此，本实施方式中是采用合页113的，但也可 以使用其它转动构件。
[0119] 基板安装部100的基板安装部侧开口部112及光学单元200的光学单元侧开口部 247如上所述为大致扇形形状。在基板安装部100相对于光学单元200转动时，由基板安装 部侧开口部112及光学单元侧开口部247两者形成的用于通过挠性缆线246的开口是被缩 小的，但因基板安装部侧开口部112及光学单元侧开口部247为大致扇形形状，故在转动停 止机构114所限制的角度范围内，维持了足够通过挠性缆线246的开口。
[0120] 此外，上述的基板安装部侧开口部112及光学单元侧开口部247的形状仅为例示， 只要是在转动时不损坏挠性缆线246等的形状，可以是任意形状。例如，也可以仅使基板安 装部侧开口部112及光学单元侧开口部247的一者形成为具有按预定角度相对分开的2边 的形状，使得不对挠性缆线246造成负荷。
[0121] 如上所述，平视显示器10成为光学单元200和基板安装部100能以合页113为中 心转动的构成。并且，合成器400被设于光学单元200,基板安装部100通过安装构件500 而被安装于室内镜600。通过如上这样，用户能分别独立地进行室内镜的观察角度的调整和 合成器400的观察角度的调整。因此，用户能将室内镜600调整成恰当确认车辆后方的角 度，并能调整合成器400的视认角度，观看无畸变的恰当的图像（虚像）。
[0122] 平视显示器10的合成器400如后文详细说明的那样，是距投射口 301的距离越 远、特定方向的曲率就越小的结构。通过该结构，即使将合成器400小型化了，也能提示畸 变少的图像。如上所述，光学单元200为能相对于基板安装部100转动的构成，故用户能在 保持光学单元200的投射口 301与合成器400的位置关系的状态下调整合成器400的视认 角度。因此，通过平视显示器10,用户能在使畸变少的图像提示于合成器400的状态下调整 该合成器400的视认角度。
[0123] 此外，通过在光学单元200内设置用于安装确保了一定余裕的长度的挠性缆线 246的空间部248,光学单元200相对于基板安装部100的转动变得自由，用户能适当地实 施上述各观察角度的调整，并能防止因转动所产生的张力使挠性缆线246破损或切断。
[0124] 进而，通过使基板安装部侧开口部112和光学单元200的光学单元侧开口部247 成为上述的大致扇形的形状，能防止因光学单元200相对于基板安装部100的转动，光学单 元200及基板安装部100的各框体外壁使挠性缆线246破损或切断，用户能适当地实施上 述各观察角度的调整。
[0125] 此外，如图3所示，在本实施方式中，通过采用反射镜236和线栅偏振分束器238， 使图像显示光的光路折曲了 2次90度。由此，图像显示光按与光源231的光的射出方向相 反朝向的方向向投射部300射出。通过像这样使图像显示光的路径成为" 3 "字形，能将挠 性缆线246以不与光源231相接近的方式布线（参照图10)。由此，能防止从光源231产生 的电磁波所引起的噪音混入图像信号，并能防止挠性缆线246因光源231产生的热而发生 破损。进而，由于与光源231相接近地设置的散热器243也被远离挠性缆线246地配置，故 能设置安装挠性缆线246的空间部248。
[0126] [采用了合页的角度调整]
[0127] 下面详细说明上述的光学单元200相对于基板安装部100的转动。图12是被安 装于室内镜600的平视显示器10的侧视图。如该图所示，室内镜600通常为驾驶者能视认 车辆后方而朝向驾驶者侧。即，很少情况下驾驶者在室内镜600的镜面602相对于车辆底 面及行驶路面垂直的状态下进行驾驶，通常，驾驶者以使室内镜600的镜面602相对于与车 辆底面等垂直的面具有一定角度的方式、来使室内镜600的朝向有所倾斜。因此，在室内镜 600上安装平视显示器10时，随着室内镜600的倾斜，基板安装部100也相对于与车辆底面 等平行的面具有一定角度。
[0128] 本申请的发明人在针对很多车辆及各种用户进行了使其观看合成器400所提示 的虚像的实验后发现，在以室内镜600的长度方向和基板安装部100的长度方向为相同方 向的方式设置平视显示器10时，若调整合成器400及光学单元200的角度以成为用户无畸 变地观看到虚像的位置，多数情况下镜面602与光学单元主体210的基准面212所成的角 度约为100度。
[0129] 这里所谓光学单元主体210的"基准面"，是作为用于测量光学单元主体210相对 于室内镜600的镜面602的倾角的基准来使用的角度测量基准面。作为基准面212的一 例，有包含光学单元主体210的光轴的平面或与其平行的平面。作为基准面212的另一例， 有在将平视显示器10安装于右侧驾驶车辆时的作为下侧面的第1主体面221或作为与第 1主体面221相对的面的第2主体面222,或者是与这些面平行的平面。光学单元主体210 的"基准面"也可以作为光学单元200的基准面。
[0130] 基于上述实验结果，实施方式的平视显示器10被如下这样设计：在以室内镜600 的长度方向和基板安装部100的长度方向成为相同方向的方式、利用安装构件500或安装 托盘571、581等将平视显示器10安装于室内镜600的情况下，当镜面602与基准面212所 成的角度为预定的基准角度时能提示无畸变的最佳图像。具体来说，对构成平视显示器10 的光学系统的光学部进行设计，以使得在上述条件下能提示最佳的图像。
[0131] 这里所谓"构成平视显示器10的光学系统的光学部"，是基于基板安装部100上所 安装的电路基板111输出的图像信号生成图像显示光并进行投射的系统。更具体来说，是 光学单元主体210中的、光源231、准直透镜232、UV-IR截止滤波器233、偏振器234、复眼 透镜235、反射镜236、场镜237、线栅偏振分束器238、1/4波长板239、检光器241、以及投射 透镜组242、投射部300中的第1投射镜351、第2投射镜352、中间像屏幕360、以及合成器 400的全部或预定的一部分。
[0132] 此外，所谓"预定的基准角度"，是镜面602与基准面212所成的角度，是在平视显 示器10的光学设计时作为设计基准而预设的角度。"预定的基准角度"只要针对多个车辆 和各种用户通过实验来确定，以使得能提示无畸变的最佳图像即可。作为预定的基准角度 的一例，是钝角，更具体来说为100度。此外，"预定的基准角度"在图12中用φ示出。
[0133] 这样，实施方式的平视显示器10,以镜面602与基准面212所成角度成为预定的 基准角度时为基准来设计构成光学系统的光学部，故与在通常的使用状态下所预想的室内 镜600的倾斜相对应地、进行了最佳的光学设计。以能针对多种车辆和各种用户提示无畸 变的最佳图像的方式安装实施方式的平视显示器10后，多数情况下光学单元200被保持为 水平附近。由于光学单元200没有朝向用户的方向，故能降低作为驾驶者的用户所受到的 压迫感。
[0134] 在图12中，介由未图示的安装构件500安装的基板安装部100如上述那样被固定 设置于朝向用户的室内镜600。因此，基板安装部100就被施加与室内镜600所被施加的朝 向变更同样的朝向变更。另一方面，如上述那样，包含投射部300的光学单元200和合成器 400能通过合页113相对于基板安装部100 -体地转动。因此，驾驶者能与室内镜600的调 整角度无关地、不使投射到合成器400的图像（虚像）发生畸变地调整为可视认的位置。
[0135] 图13是被安装于室内镜600的平视显示器10的从室内镜600的镜面602侧来看 时的视野的图。如该图所示，由基于合页113的转动所形成的作为基板安装部100及光学 单元200的分界面的合页113的转动面，是与镜面602垂直且与投射轴320平行的面，从而 处于不横跨室内镜600的位置。因此，能在基板安装部100被固定于室内镜600的状态下、 不接触室内镜600地使光学单元200及合成器400 -体地转动。
[0136] 图14及图15是表示被投射到合成器400的图像（虚像）的可视认空间的图，是 用于说明通过上述的合页113而转动的光学单元200及合成器400的驾驶者观察方向的变 化的图。例如驾驶者A和眼的位置比其高的驾驶者B都使用被安装于同一车辆的平视显示 器10时，驾驶者A使用时的合页113的调整角度如图14所示那样为角度φ?。以该角度，能 使驾驶者Α无畸变地视认到被投射到合成器400的图像（虚像）。另一方面，驾驶者Β使用 时的合页113的调整角度如图15所示那样为比角度φ?大的角度φ2,以该角度φ2,能使驾 驶者Β无畸变地视认到被投射到合成器400的图像（虚像）。从该角度φ?向角度φ2的合 页113的转动，使观看由合成器400作为虚像而显示的图像的位置主要沿平行于转动面和 室内镜600的镜面602所形成的直线的方向变化。
[0137] 因此，本实施方式的平视显示器10即使被设置在车辆内狭窄的空间，也能省空间 地调节来自投射部300的图像显示光的投射方向、和被投射图像显示光的合成器400。此 夕卜，由于能不移动平视显示器10整体地仅一体移动光学单元200和合成器400,故能容易地 调整可视认显示图像的空间。
[0138] [本实施方式的合成器的形状]
[0139] 下面详细说明合成器400的形状。图16是表示合成器400的形状的立体图。从投 射口 301沿投射轴320投射出的图像显示光在合成器400的反射面410上的投射位置322 被反射。反射后的图像显示光沿反射轴330前进，到达作为驾驶者的用户。用户将从投射口 301投射出的图像显示光作为在合成器400前方的视线方向340上来看的虚像进行视认。
[0140] 在用球面构成合成器400的反射面410的情况下，提示给用户Ε的图像显示光的 虚像有可能受像差影响而发生畸变，视认性下降。特别是为作为室内镜安装型的小型图像 显示装置而缩短投射口 301与合成器400的距离时，为向用户提示较大的虚像，需要加大合 成器400的反射面410的曲率。若加大反射面410的曲率，则球差或像散会増大，提示给用 户的虚像容易发生畸变，故难以高精细地提示视认性高的图像显示光。
[0141] 因此，为降低因像差引起的图像的畸变或精细度的劣化，本实施方式的合成器400 的反射面410由非球面构成。例如，反射面410由以式（1)表示的双圆锥曲面（Biconic) 构成。在式（1)中，z轴方向为用户的视线方向340, X轴方向、y轴方向分别为正交于视线 方向340的水平方向和铅直方向。xyz轴的原点位置为说明方便而定为构成合成器400的 反射面410的双圆锥曲面的顶点。
[0142]
【权利要求】
1. 一种图像显示装置，其特征在于，包括： 投射基于图像信号所生成的图像显示光的投射口，和 反射从上述投射口投射的图像显示光来提示虚像的合成器； 其中，上述合成器在沿上述合成器的反射面的特定方向上，距上述投射口的距离越远， 上述特定方向的曲率越小。
2. 如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于， 上述合成器的上述反射面由双圆锥曲面构成。
3. 如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于， 在将介由上述合成器视认虚像的视线方向记作z轴方向、将与该z轴方向正交的方向 记作X轴方向、将与该z轴方向和该X轴方向正交的方向记作y轴方向时， 上述合成器的被从上述投射口投射图像显示光的投射轴与上述反射面相交的投射位 置、与构成上述反射面的双圆锥曲面的X轴方向的曲率和y轴方向的曲率都成为最大的顶 点位置被设在不同的位置。
4. 如权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于， 上述合成器的上述反射面上的上述投射位置和上述反射面上的上述顶点位置在上述y 轴方向上不同。
5. 如权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于， 上述合成器是如下形状： 构成上述反射面的双圆锥曲面与χζ平面的交线为椭圆线的形状，且 构成上述反射面的双圆锥曲面与yz平面的交线为双曲线的形状。
【文档编号】B60K35/00GK104145207SQ201380012053
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2012年7月20日
【发明者】小林学 申请人:Jvc建伍株式会社
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