车载用显示装置的制作方法

本发明涉及车载用显示装置，该车载用显示装置构成为车辆的驾驶者透过挡风玻璃或叠像镜(combiner)部等半透半反镜部，能够肉眼观察到形成于其前方的虚像。

背景技术：

专利文献1和专利文献2中记载有涉及作为平视显示(headupdisplay)装置使用的车载用显示装置的发明。

任一文献中记载的车载用显示装置均具有输出对图像进行投影的投影光的投影部、以及对来自上述投影部的投影光进行反射，使其反射光指向作为半透半反镜部的挡风玻璃或叠像镜部的反射镜。来自反射镜的反射光通过半透半反镜部被半反射而射向驾驶者的眼睛，驾驶者能够肉眼观察到在半透半反镜部的前方成像的虚像。

对于此种车载用显示装置，在投影部设有透镜，上述反射镜由凹面镜形成，由投影部生成的显示像被放大并成像为虚像。虚像的放大率由透镜和凹面镜的倍率决定。在点火开关(ignitionswitch)被关闭而未使用车载用显示装置时，若外部光(太阳光)透过半透半反镜部进入，则此外部光通过反射镜被反射并射入投影部的透镜。此时，外部光朝向投影部聚光，因此，投影部变得高温而成为产生光源的劣化和lcd的劣化的原因。

因此，在专利文献1中记载的车载用显示装置中，反射镜(反射部件12)被支承为能够以设于上下端部的中央的轴部13a为支点来倾动，通过致动机构14迫使反射部件12转动。如图2所示，反射部件12的转动角度能够在可视范围(eyerange)c与超过该可视范围c的下限位置b之间进行调节。通过使反射部件12的角度在可视范围c的范围内变化，能够在驾驶者的视野范围内调节虚像的位置。此外，若使反射部件12转动至下限位置b，则外部光(太阳光)不会被朝向投影部(显示器11)反射。

对于专利文献2中记载的车载用显示装置，反射镜30能够以其上端部30a为支点来转动。在点火开启时，图像被投影于作为半透半反镜部的叠像镜部50a，驾驶者能够肉眼观察到虚像54。若点火关闭，则反射镜单元60的下端部被迫朝向后方转动，虚像54被显示为一边逐渐朝向下方移动一边消失。由此，防止外部光影响投影单元10。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开2004－90713号公报

专利文献2日本特开2007－86226号公报

发明所要解决的课题

专利文献1中记载的车载用显示装置的构造为：反射部件12以设于上端部与下端部的中点的轴部13a为中心来转动，因此，为了将反射部件12的角度设定为超过图2的可视范围c的范围的下限位置b，需要迫使反射部件12以轴部13a为中心向顺时针方向大幅转动。此时，必须使反射部件12的下端部向作为与显示器11分离的方向的后方大幅移动，因此，需要将外壳20的内部空间向后方扩大，结果，会阻碍装置的小型化。

专利文献2中记载的车载用显示装置的构造为：在点火开关关闭时，反射镜30以其上端部30a为支点，向作为下端部与投影单元10分离的方向的后方大幅转动。因此，为了使下端部向后方移动，需要扩大壳体16向后方的进深尺寸。此外，在使反射镜30以上端部30a为支点来转动的构造中，使其下端部前后移动时的反射镜30的反射角度的变化微小。由此，若欲利用专利文献2的构造来在驾驶者的视野范围内调节虚像的位置，则需要使下端部前后大幅移动，壳体16的内部需要多余的移动空间。

技术实现要素：

本发明解决上述以往的课题，其目的在于提供一种车载用显示装置，该车载用显示装置能够高效地进行用于调节虚像的成像位置的指向反射镜的调节动作和用于减少外部光对投影部的影响的指向反射镜的退避动作，而且用于使指向反射镜转动的动作空间能够变窄。

用于解决课题的方法

本发明的车载用显示装置设有：投影部，输出投影光；以及指向反射镜，对上述投影光进行反射，使其反射光倾斜向上地指向位于驾驶席前方的半透半反镜部，该车载用显示装置的特征在于，设有：倾动支点部，设于上述指向反射镜，并位于上述指向反射镜的上端部与下端部之间；支点支承部，对上述倾动支点部进行支承；以及施力部件，对上述指向反射镜施加用于将上述倾动支点部按压至上述支点支承部的作用力；对置支承部，位于比上述支点支承部更上方的位置，并与上述指向反射镜的反射面的相反侧的背部对置；驱动部，进行调节动作以及退避动作，上述调节动作在上述支点支承部的下侧对上述指向反射镜施加力，并在上述倾动支点部被支承于上述支点支承部的状态下使上述指向反射镜倾动，上述退避动作对上述指向反射镜施加朝向反射方向的前方的力，并使上述背部抵接于上述对置支承部，以此抵接部为支点，在上述倾动支点部与上述支点支承部分离的状态下使上述指向反射镜转动。

本发明的车载用显示装置通过上述调节动作，调节在上述半透半反镜部的前方生成的虚像与驾驶席的相对位置，通过上述退避动作，设定上述指向反射镜的姿势，以使由上述指向反射镜对外部光进行反射后得到的外部光反射光成为不影响上述投影部的朝向。

本发明的车载用显示装置也可以在上述投影部与上述指向反射镜之间设有使上述投影部输出的投影光朝向上述指向反射镜的中间反射镜。

本发明的车载用显示装置的上述指向反射镜和上述中间反射镜的至少一方为凹面镜。

本发明的车载用显示装置优选在上述驱动部设有作为一系列动作而进行上述调节动作和上述退避动作的致动机构。

不过，也可以在上述驱动部，作为独立机构而设置在调节动作中使指向反射镜以倾动支点部为中心来转动的致动机构和在退避动作中使移动反射镜以上述抵接部为支点向反射方向的前方移动的致动机构。

发明效果

对于本发明的车载用显示装置，在调节动作中，使指向反射镜以设定在其上端部与下端部之间的倾动支点部为中心来倾动，进而使反射角度变化，因此，能够减小使指向反射镜的角度在调节范围内变化时的指向反射镜的上端部和下端部的移动量，并且能够使指向反射镜在狭窄的转动空间内转动来进行精密的调节操作。

此外，在退避动作中，使指向反射镜以在比倾动支点部更上方的位置设定的抵接部为支点，朝向反射方向的前方移动，因此，无需使指向反射镜的上端部大幅超过调节动作中的调节范围而向后方移动。由此，无需确保在装置内用于确保指向反射镜的转动范围的宽阔空间。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式的车载用显示装置搭载于车辆的状态的说明图。

图2为表示本发明的实施方式的车载用显示装置的零部件构成的说明图，表示正在进行调节动作的状态。

图3为表示本发明的实施方式的车载用显示装置的零部件构成的说明图，表示正在进行退避动作的状态。

图4为表示设于本发明的实施方式的车载用显示装置的指向反射镜以及驱动部的构造的放大图，表示正在进行显示动作的状态。

图5为表示设于本发明的实施方式的车载用显示装置的指向反射镜以及驱动部的构造的放大图，表示正在进行退避动作的状态。

图中：

1汽车

4挡风玻璃(半透半反镜部)

7驾驶席

10车载用显示装置

11箱体

12中间反射镜

13支点支承部

14板簧(施力部件)

15对置支承部

20投影部

21光源

22透镜

24图像生成部

30指向反射镜

32b背部

33上端部

34下端部

35倾动支点部

40驱动部

41致动机构

d视觉辨认者(驾驶者)

i虚像

l3投影光

l5指向反射光

lb外部光反射光

具体实施方式

图1中示出本发明的实施方式的车载用显示装置10搭载于作为车辆的一个例子的汽车1的构造。

在汽车1中，挡风玻璃4装配于发动机罩(bonnet)部2与车顶部3之间，通过挡风玻璃4划分出车室空间5和车辆的前方的外部空间6。挡风玻璃4是弯曲的，挡风玻璃4的内表面朝向车室空间5，挡风玻璃4的外表面朝向前方的外部空间6。在本发明的实施方式中，挡风玻璃4作为具有凹曲面的半透半反镜部而发挥功能。

另外，也可以使用叠像镜部作为半透半反镜部来代替挡风玻璃4。叠像镜部由半透光性的合成树脂材料等形成，并配置在相对于挡风玻璃4的车室内侧。

在车室空间5设有驾驶席7，在其前方设有方向盘8。在车室空间5的前方设有仪表板(dashboard)9，在该仪表板9的内部，以嵌入的方式设有车载用显示装置10。车载用显示装置10是所谓的平视显示器(hud)装置。

图1至图5中所示的y1－y2方向和z1－z2方向是以汽车1的车体为基准的朝向。y1方向是以汽车1的车体为基准的前方，y2方向是以车体为基准的后方。z1方向是以车体为基准的上方向，z2方向是以车体为基准的下方向。

图2和图3中示出车载用显示装置10的构造。

车载用显示装置10具有箱体11。箱体11具有朝向前方(y1方向)的前侧部11a、朝向后方(y2方向)的后侧部11b、以及朝向下方向(z2方向)的底部11c。在箱体11形成有向斜上朝向的前方(y1方向且z1方向)开口的开口部11d。作为半透半反镜部的挡风玻璃4与开口部11d的斜上朝向的前方对置。

在箱体11的内部空间的下方位置设有投影部20。投影部20具有led等光源21。若汽车的点火开关被开启，则光源21点亮。如图2所示，在投影部20设有供来自光源21的光穿过的透镜22、对经过透镜22的光束l1进行反射的平面反射镜23、以及使通过平面反射镜23获得的光束l1的反射光l2透射的图像生成部24。图像生成部24具有透射型的液晶显示单元(cell)。从投影部20的图像生成部24透射的投影光l3朝斜上朝向的前方输出。

另外，对于投影部20而言，除了由透射型的液晶显示单元来生成投影光的构造以外，也可以是使用lcos元件、或使用作为反射型设备的dlp投影仪的构造。

在箱体11的内部，以在投影部20的斜上朝向的前方且箱体11的前侧部11a的内侧固定的方式设有中间反射镜12。中间反射镜12是凹面镜，其反射面12a朝向后方的斜下方。从投影部20输出的投影光l3通过中间反射镜12的反射面12a被反射而形成中间反射光l4。

在箱体11的后侧部11b的内侧设有指向反射镜30。指向反射镜30具有凹面镜31和保持该凹面镜31的支承体32。凹面镜31的反射面31a朝向前方。支承体32的背部即指向反射镜30的背部32a朝向箱体11的后侧部11b的内表面。

指向反射镜30位于接近箱体11的开口部11d的位置，并具有朝向作为半透半反镜部的挡风玻璃4所处的上方(z1方向)的上端部33和朝向箱体11的底部11c的下端部34。在指向反射镜30的支承体32上，倾动支点部35设于上端部33与下端部34之间。倾动支点部35在指向反射镜30中设于作为与图2和图3的纸面正交的方向的两侧部。

倾动支点部35设于上端部33与下端部34之间，但这里的“之间”意味着除了上端部33和下端部34以外的从上端部33至下端部34的任意位置。不过，优选的是，倾动支点部35设于上端部33与下端部34之间的中点，即沿着从上端部33至下端部34的反射面31a的距离的一半的位置。

如图4和图5所示，以在箱体11的后侧部11b的内侧固定的方式设有支点支承部13。支点支承部13具有沿着前后方向(y1－y2方向)朝上的水平支承面13a和沿着上下方向(z1－z2方向)朝向前方的垂直支承面13b。在水平支承面13a与垂直支承面13b的边界部形成有直角的支承角部13c。

在支点支承部13的垂直支承面13b埋设并固定有作为施力部件的板簧14的基部。板簧14与倾动支点部35抵接，通过板簧14的弹性力，倾动支点部35被压接于支点支承部13的支承角部13c。在实施方式中，通过板簧14，倾动支点部直接被按压，但也可以是通过板簧14来推指向反射镜30的支承体32，而倾动支点部35被按压在支点支承部13上。此外，施力部件并不限于板簧14，也可以使用拉伸螺旋弹簧或压缩螺旋弹簧。

如图2和图3所示，在箱体11的内部设有对指向反射镜30的下端部34施力的驱动部40。如图4和图5所示，在实施方式的车载用显示装置10中，在驱动部40设有单一的致动机构41。

致动机构41中，在指向反射镜30的下端部34固定有齿条(rack)42。齿条42的齿部42a朝向前方的斜下方向。齿部42a具有连续的节圆42p。节圆42p沿着以设于指向反射镜30的倾动支点部35的轴心为中心的固定半径r的圆弧延伸。

在致动机构41设有小齿轮43。小齿轮43被旋转自如地支承于固定在箱体11内部的齿轮轴43a。在箱体11的内部设有马达44和使马达44的旋转输出减速并传递至小齿轮43的减速齿轮系45。另外，省略减速齿轮系45的详细构造的图示。如图4和图5所示，上述板簧14还作为用于将齿条42的齿部42a始终按压至小齿轮43来防止齿隙的影响的施力部件发挥功能。

在箱体11的后侧部11b的内表面的上部设有对置支承部15。对置支承部15由合成树脂材料形成，以便朝向前方(y1方向)的抵接面15a的摩擦系数降低。或者，箱体11的后侧部11b的内表面的一部分也可以直接作为对置支承部15使用。

在图2中，由α表示使驱动部40的致动机构41工作来进行调节动作时的、指向反射镜30在顺时针方向上的转动临界姿势，由β表示在逆时针方向上的转动临界姿势。对置支承部15位于比支点支承部13更上方的位置，与指向反射镜30的背部(支承体32的背部)32a对置。若指向反射镜30超过向调节动作中的逆时针方向的转动临界姿势β，进而向逆时针方向转动，则背部32a与对置支承部15抵接。

接着，对车载用显示装置10的动作加以说明。

若汽车的点火开关开启，则车载用显示装置10被设定为图2和图4所示的状态。在驱动部40的致动机构41中，齿条42通过小齿轮43而被送向后方(y2方向)。由此，指向反射镜30的背部32a与对置支承部15分离，通过板簧14的作用力，倾动支点部35被按压至支点支承部13的支承角部13c。

该状态下，在投影部20，光源21被点亮，从透镜22透射的光束l1通过平面反射镜23被反射，其反射光l2从图像生成部24透射，伴有由图像生成部24生成的图像的投影光l3被输出。投影光l3通过中间反射镜12的反射面12a被反射而成为中间反射光l4，并射至指向反射镜30。进而，中间反射光l4通过指向反射镜30的凹面镜31的反射面31a被反射，其指向反射光l5从设于箱体11的开口部11d的透光性的罩(未作图示)透射而被照射至挡风玻璃4。

挡风玻璃4作为稍微弯曲的半透半反镜部发挥功能。通过指向反射镜30被反射的指向反射光l5在挡风玻璃4的内表面进行照射，光的一部分朝向坐在驾驶席7的视觉辨认者(驾驶者)d的眼睛聚光。结果，通过视觉辨认者d的眼睛，能够视觉辨认出在挡风玻璃4的前方的外部空间6成像的虚像i。

通过透镜22的倍率、以及中间反射镜12和指向反射镜30的放大率(曲率)，由投影部20的图像生成部24生成的图像被放大而被成像为虚像i。

虚像i在上下方向(z1－z2方向)的成像位置根据图2所示的指向反射光l5的上下方向的指向角度而变化。因此，在车载用显示装置10中，能够进行调节动作，该调节动作用于使驱动部40的致动机构41工作，使虚像i的成像位置上下移动，并使虚像i与视觉辨认者d的眼睛的高度位置对齐，即用于调节驾驶席7与虚像i的相对位置。

调节动作通过对设于仪表盘(instrumentpanel)或方向盘8的操作部进行操作而使设于致动机构41的马达44工作来进行。或者，视觉辨认者(驾驶者)d的信息被预先存储，在视觉辨认者d通过驾驶席7的传感器而被识别出来时，从存储器提取信息，基于此信息来控制马达44，从而进行调节动作。

在图4所示的致动机构41中，若通过马达44使小齿轮43正转或反转，则齿条42被迫向前方或后方移动。如图2所示，在调节动作中，迫使指向反射镜30在向顺时针方向的转动临界姿势α与向逆时针方向的转动临界姿势β之间转动，从而调节停止时的指向反射镜的反射角度。

在转动临界姿势α―β的范围内，指向反射镜30不会抵碰对置支承部15，因此，倾动支点部35维持与支点支承部13的支承角部13c抵接的状态。齿条42的齿部42a具有以倾动支点部35的轴心为中心的半径r的节圆42p，因此，通过小齿轮43的旋转，指向反射镜30以倾动支点部35的轴心为中心，其角度被迫在转动临界姿势α与转动临界姿势β之间变化。由此，迫使指向反射光l5的斜上朝向的指向角度变化，虚像i的高度位置被调节为与视觉辨认者d的眼睛的高度对齐。

在该调节动作中，指向反射镜30以位于上端部33与下端部34之间的倾动支点部35、优选以位于沿着上端部33与下端部34的镜面的长度尺寸的一半的中点的倾动支点部35为中心来调节角度姿势。由于被赋予来自致动机构41的力的下端部34与倾动支点部35的距离短，因此，即使小齿轮43的转动角度小，也能够使指向反射镜30的角度大幅变化。此外，指向反射镜30以位于上端部33与下端部34之间的倾动支点部35为中心来倾动，因此，转动临界姿势α与转动临界姿势β之间的、上端部33的前后的移动距离和下端部34的前后的移动距离也变小。由此，在比较窄的转动空间内，能够使指向反射镜30的角度姿势大幅变化，并能够使虚像i的成像位置在上下方向大幅变化地对虚像i的成像位置进行设定。

接着，若关闭点火开关等来迫使车载用显示装置10的显示动作停止，则在车载用显示装置10中进行退避动作。

如图5所示，在退避动作中，驱动部40的致动机构41的马达44起动，小齿轮43被迫向顺时针方向转动，齿条42被迫向前方大幅移动。此时，最初，在倾动支点部35与支点支承部13抵接的状态下，指向反射镜30向逆时针方向转动，若其转动角度超过图2所示的转动临界姿势β，则指向反射镜30的背部32a的上方部分、即倾动支点部35的上方部分抵碰对置支承部15的抵接面15a。在退避动作中，之后也是通过小齿轮43迫使齿条42向前方(y1方向)移动。

结果，如图5所示，指向反射镜30被迫以背部32a与对置支承部15的抵接部为支点向逆时针方向大幅转动，倾动支点部35与支点支承部13分离。不过，通过作为施力部件的板簧14，倾动支点部35被向下方(z2方向)施力，因此，通过此作用力，齿条42的齿部42a被按压至小齿轮43，维持齿条42与小齿轮43的啮合状态。

如图3所示，通过退避动作，在指向反射镜30以与对置支承部15的抵接部为支点，被迫超过转动临界姿势β而向逆时针方向大幅转动的状态下，马达44停止。若指向反射镜30以图3和图5所示的退避姿势停止，则即使外部光(太阳光)la从挡风玻璃4透射，穿过箱体11的开口部11d而照射至指向反射镜30的反射面31a，通过反射面31a被反射的外部光反射光lb也会朝上地射向前方，而不会直接射向投影部20。即，能够防止外部光反射光lb的光轴朝向投影部20。外部光la通过指向反射镜30和中间反射镜12被反射，由此形成会聚光，但该光难以进入投影部20。此外，即使该光进入投影部20也不会聚光于光源21，能够保护投影部20。

如图3和图5所示，在退避动作中，指向反射镜30以与设于箱体11的对置支承部15的抵接部为支点向逆时针方向转动，指向反射镜30的下端部34朝向箱体11的内部空间向前方(y1方向)移动，因此，指向反射镜30的上端部33不会向与对置支承部15的抵接部的后方(y2方向)移动。

若假设指向反射镜30的构造为角度仅以倾动支点部35为中心而变化，则为了使指向反射镜30向超过图2所示的转动临界姿势β的逆时针方向转动以使外部光la不影响投影部20的退避动作，必须使指向反射镜30的上端部33朝向后方大幅移动。因此，需要在箱体11的后方进一步扩大转动空间。

与此相对，在实施方式的车载用显示装置10，在调节动作中，使指向反射镜30以倾动支点部35为中心来转动，由此，能够通过致动机构41的动作使指向反射镜30的角度大幅变化。在退避动作中，指向反射镜30以与对置支承部15的抵接部为支点向逆时针方向转动，使下端部34朝向箱体11的内部空间大幅移动，因此，不需要特别地设置为了进行退避动作的指向反射镜的转动所需的动作空间，能够防止向箱体11的后方增加尺寸。

实施方式的车载用显示装置10在驱动部40设有单一的致动机构41，通过小齿轮43与齿条42的啮合动作，能够将调节动作和退避动作作为一系列的动作来进行，因此，能够以简单的致动机构41顺利地进行调节动作和退避动作。不过，在本发明中，也可以在驱动部40设有两种致动机构。例如，在调节动作中，在第一致动机构，通过小齿轮与齿条的啮合，使指向反射镜30的角度在转动临界姿势α―β的范围内变化，在退避姿势中，可以使用第二致动机构，将指向反射镜30的倾动支点部35的下方的部分朝向前方(y1方向)大幅推出。

此外，在箱体11设有导轨部或长孔引导部，以便倾动支点部35能够从图4所示的位置移动至图5所示的位置，导轨部或长孔引导部的y2侧的端部也可以作为支点支承部13发挥功能。

此外，中间反射镜12和指向反射镜30的任意一方为平面反射镜，另一方为具有凹面镜的部件。此外，在高倍率的透镜设于投影部20时，中间反射镜12和指向反射镜30的双方均可以是平面反射镜。