平视显示器的制作方法

1.本公开涉及一种例如搭载于车辆等的平视显示器。


背景技术：

2.以往提出了例如搭载于车辆等的平视显示器(参照专利文献1)。在专利文献1中公开了一种平视显示器，其具备具有倾斜的边缘部的凹面镜、具有进行了压纹加工的边缘部的凹面镜。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：国际公开第2017/208961号


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.以往的平视显示器在制造凹面镜时的缩痕对策上在凹面镜的边缘部形成台阶、或者对凹面镜的边缘部进行压纹加工，但由于凹面镜的边缘部变薄，因此刚度下降。因此，在以往的平视显示器的凹面镜中，有时凹面镜较大程度地挠曲，导致投影的图像变形。存在这样的问题：由凹面镜的挠曲引起可视觉辨认区域周边的虚像质量下降，平视显示器的图像质量下降。
8.于是，本公开提供一种防止可视觉辨认区域周边的图像质量下降并提高了图像质量的平视显示器。
9.用于解决问题的方案
10.本公开的一技术方案的平视显示器向显示介质投射虚像，其中，该平视显示器包括：显示部，其射出要成为显示图像的显示光；以及第1反射镜，其通过将由显示部显示的图像向显示介质引导而在相对于显示介质而言与观察者相反的一侧形成虚像，第1反射镜具有基体，该基体具备设有反射面的第1面和作为第1面的背面的第2面，基体在反射面和基体的外周之间具有设有粗糙面的边缘部，在边缘部的背侧设有肋。
11.本公开的一技术方案的平视显示器向显示介质投射虚像，其中，该平视显示器包括：显示部，其射出要成为显示图像的显示光；以及第1反射镜，其通过将由显示部显示的图像向显示介质引导而在相对于显示介质而言与观察者相反的一侧形成虚像，第1反射镜具有基体，该基体具备设有反射面的第1面和作为第1面的背面的第2面，基体在反射面和基体的外周之间具有向第2面侧后退而形成为阶梯形状的边缘部，在边缘部的背侧设有肋。
12.发明的效果
13.根据本公开的一技术方案的平视显示器，能够提高从平视显示器投射的虚像的图像质量。
附图说明
14.图1是实施方式的平视显示器的示意图。
15.图2是该平视显示器的第1反射镜的俯视图。
16.图3是该第1反射镜的仰视立体图。
17.图4是该第1反射镜的aa线剖视图。
18.图5是变形例的第1反射镜的俯视图。
19.图6是变形例的第1反射镜的剖视图。
20.图7是变形例的平视显示器的示意图。
具体实施方式
21.参照附图具体地说明实施方式。
22.以下说明的实施方式和变形例均表示包括的或具体的例子。在以下的实施方式中示出的形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置和连接形态等是一例，主旨并非限定本公开。此外，以下的实施方式的构成要素中的未记载于独立权利要求的构成要素作为任意的构成要素来说明。
23.此外，各图是示意图，并非一定严密地图示。此外，在各图中，对实质上相同的结构标注相同的附图标记。
24.此外，在本说明书中，表示“相同”、“平行”等要素间的关系性的用词和表示“凹面形状”等要素的形状的用词不是仅表示严格含义的表达，而是指也包含实质上同等的范围、例如几％左右的差异的表达。
25.此外，在本说明书中，“上方”和“下方”这样的用词不是指绝对的空间认识上的上方和下方，而是作为由显示介质和显示部的相对的位置关系限定的用词来使用。在没有特别说明的情况下，“上方”是指显示介质和显示部中的显示介质侧，“下方”是指显示介质和显示部中的显示部侧。
26.(实施方式)
27.[1.平视显示器的结构]
[0028]
首先，说明实施方式的平视显示器10的结构。在图1中，用通过显示介质11且沿着从驾驶员的眼睛(未图示)观察的上下方向的截面剖切平视显示器10并将其示意地表示。
[0029]
如图1所示，本实施方式的平视显示器10搭载于车辆，用于形成虚像。该虚像例如以存在于车辆的前方外侧的方式被车辆的驾驶员视觉辨认。平视显示器10以埋设于车辆的仪表盘的方式搭载。驾驶员是视觉辨认平视显示器10的虚像的观察者的一例。
[0030]
平视显示器10具有壳体12、显示部13、投射光学系统，利用平视显示器10形成的虚像投射于显示介质11。显示部13和投射光学系统收纳于壳体12。
[0031]
显示介质11使驾驶员视觉辨认与隔着显示介质11视觉辨认的景色重叠地投影的图像的虚像。显示介质11是具有透光性的构件，例如利用挡风玻璃、叠像镜(combiner)来实现。在本实施方式中，说明显示介质11是挡风玻璃的例子。
[0032]
壳体12用于收纳显示部13、投射光学系统。壳体12例如是树脂成型品，配置于车辆的仪表盘的内部。此外，在壳体12形成有供从投射光学系统朝向显示介质11投射的显示光通过的开口。开口被透明的树脂片等罩所覆盖。
[0033]
显示部13用于显示被驾驶员作为虚像而视觉辨认的图像。显示部13例如是lcd(liquid crystal display：液晶显示器)。另外，显示部13也可以是除lcd之外的器件，例如有机发光二极管(电致发光)、荧光显示装置(七段)等。此外，显示部13也可以是投影仪或者扫描型激光器。这样的显示部13收纳于壳体12的底面侧，朝向车辆的后方上侧显示图像。
[0034]
投射光学系统具有配置于从显示部13到显示介质11的挡风玻璃的光路的第1反射镜14和第2反射镜15。第1反射镜14配置于光路上的开口侧，第2反射镜15配置于光路上的显示部13侧。第1反射镜14、第2反射镜15均配置于比显示部13靠上方的位置。从显示部13射出的显示光被第2反射镜15朝向第1反射镜14反射。由第2反射镜15反射的显示光例如在车辆的前方下侧反射，被向显示介质11引导。其结果，显示介质11在接收到由第1反射镜14反射的显示光时将该显示光朝向驾驶员的视点反射。由此，驾驶员能够借助显示介质11视觉辨认处于车辆的前方外侧的道路、行人或者构造物等对象物以及与该对象物重叠的虚像。
[0035]
第1反射镜14具有矩形形状的基体16，基体16采用通过注射成型聚碳酸酯等树脂而形成的树脂成型品、玻璃等。基体16为黑色。基体16并不限定于矩形形状，但在本实施方式中以矩形形状的基体16为例进行说明。基体16具有第1面17、作为第1面17的背面的第2面18、第1面17和第2面18之间的侧面19。在基体16的第1面17的中央部分设有反射膜从而形成反射面20，在反射面20的外侧的边缘部21未设置反射膜。在此，边缘部21是指基体16的设有反射面20的中央部分和基体16的外周之间的包围反射面20的区域。第1反射镜14的反射面20是凹面形状。第1反射镜14的反射面20可以是球面或非球面(自由曲面)。第1反射镜14的反射面20并不限定于矩形形状，但在本实施方式中以矩形形状为例进行说明。
[0036]
如图4所示，第1反射镜14的边缘部21为相比于反射面20向第2面18侧后退的阶梯形状。边缘部21相对于反射面20倾斜。在本实施方式中，以阶梯形状的边缘部21与反射面20的大致中心的切面大致平行的例子进行说明。边缘部21与反射面20的大致中心大致平行表示与反射面20的大致中心(图心)处的反射面的切面大致平行。
[0037]
此外，在第1反射镜14的边缘部21设有粗糙面。也就是说，对边缘部21实施了压纹加工，在表面设有细微的凹凸。粗糙面设于第1反射镜14的边缘部21整周。
[0038]
第1反射镜14的边缘部21的内周与外周平行，内周的任意的边与同该边相对的外周的边之间的最短距离w例如在边缘部21的上下左右的任一个区域都相同。在此，第1反射镜14的左右方向表示从第1反射镜14的上表面观察、即在安装于壳体12的状态下从第1面17侧观察的情况下的左右方向。在图2中，附图的上下左右方向与第1反射镜14的上下左右方向对应。边缘部21的内周与外周之间的距离w也可以不是在所有区域都相等，而是根据区域而不同。对于边缘部21，在使上下左右的各区域的内周与外周之间的距离w相等时设计变容易。
[0039]
在第1反射镜14的边缘部21的背侧(第2面18侧)设有肋22。即，在从第1面17侧观察时与边缘部21的形成为阶梯形状的区域和形成有粗糙面的区域重叠的位置设有肋22。在本实施方式中，在从第1面17侧观察时边缘部21的形成为阶梯形状的区域和形成有粗糙面的区域的面积与肋22的面积相等。在肋22的局部设有连结基体16的第1面17和第2面18的方向的厚度比肋22的其他部分厚的厚壁部23。从肋22设有自第1反射镜14的侧面突出的突出部24。在图2中，肋22与粗糙面同样地设于边缘部21整周。在本实施方式的例子中，肋22是在形成第1反射镜14时与基体16一体地形成的。
[0040]
在第1反射镜14的基体16的侧面19设有支承部25，该第1反射镜14利用支承部25以能够旋转的方式支承于壳体12。支承部25与齿轮26连接，齿轮26利用马达(未图示)作为驱动源进行旋转。第1反射镜14将连结两个支承部25的直线l作为旋转轴线地旋转。通过马达旋转来调节第1反射镜14的角度。另外，在本实施方式中，马达是驱动部的一例。
[0041]
第2反射镜15具有矩形形状的基体16，基体16采用通过注射成型聚碳酸酯等树脂而形成的树脂成型品、玻璃等。基体16并不限定于矩形形状，在本实施方式中以矩形形状的基体16为例进行说明。在基体16设有反射面20，反射面20例如是凸面形状。反射面20也可以设为平面形状、凹面形状。第2反射镜15的反射面20也可以是球面或非球面(自由曲面)。第2反射镜15固定于壳体12。
[0042]
通过将第1反射镜14的反射面20设为凹面形状，将第2反射镜15的反射面20设为凸面形状，从而能够形成所谓的远摄型的光学系统。通过做成远摄型的光学系统，从而第1反射镜14的折射能力(日文：
パワー
)(即，第1反射镜14的光焦度(日文：屈折力))变强，第1反射镜14的边缘部21的面精度对虚像失真造成的影响变大。因此，在第1反射镜14的边缘部21的背侧设有肋22的效果变得更大。
[0043]
[2.平视显示器的作用和效果]
[0044]
说明平视显示器10的作用和效果。
[0045]
第1反射镜14在马达的作用下旋转，调整虚像的显示位置。由于在第1反射镜14旋转时在第1反射镜14作用有应力，因此第1反射镜14发生应变。特别是，距第1反射镜14的旋转轴线越远，应力越大，在第1反射镜14的边缘部21作用有最大的应力，因此第1反射镜14的边缘部21较大程度地发生应变。
[0046]
第1反射镜14在第2面18具有肋22，因此与不设置肋22的情况相比边缘部21的刚度变高。此外，通过设置肋22，第1反射镜14的边缘部21的刚度比设有反射面20的中央部分的刚度高。通过提高边缘部21的刚度，能够减小在使第1反射镜14旋转时产生的第1反射镜14的应变。此外，通过设置肋22，还能够防止第1反射镜14的翘曲。
[0047]
在通过注射成型形成第1反射镜14时，因设有肋22而在边缘部21产生缩痕。若在基体16产生缩痕，则由缩痕反射的显示光有时向未设计的方向反射。因此，从平视显示器10投射的虚像失真，图像质量下降。虽然也能够在成形条件下校正该缩痕，但成形周期延长，生产率显著下降。
[0048]
平视显示器10的边缘部21形成为阶梯形状。通过将边缘部21设为阶梯形状，从而因形成肋22而产生了缩痕的部分向第2面18侧后退，因此缩痕难以显眼，能够减小缩痕的影响。边缘部21设为阶梯形状时变薄，但通过在边缘部21的背侧设置肋22能够增厚边缘部21，提高刚度。此外，由于边缘部21在整周相对于反射面20倾斜，因此由边缘部21反射的显示光难以朝向显示介质11。即，在将平视显示器10搭载于车辆时，从显示介质11射入到车辆内的太阳光从开口射入到壳体12。射入到壳体12的太阳光在射入到第1反射镜14时通常向第2反射镜15的方向反射。特别是，在第1反射镜14的边缘部21，射入到边缘部21的太阳光与太阳光向反射面20射入时同样地向第2反射镜15的方向反射，易于按照显示部13、第2反射镜15、第1反射镜14、显示介质11的顺序反复反射，易于产生被驾驶员视觉辨认的杂散光。但是，在边缘部21与反射面20的大致中心大致平行时，太阳光向与反射面20不同的方向反射，因此太阳光难以向第2反射镜15的方向反射。因此，通过使边缘部21与反射面20的大致中心大致
平行，从而能够防止由边缘部21反射的太阳光成为杂散光。因此，通过将边缘部21形成为阶梯形状，且使左右方向和上下方向的边缘部21与反射面20的大致中心大致平行，从而能够在减小缩痕的影响和第1反射镜14的旋转引起的应变的影响的同时还减小杂散光的影响。此外，通过将边缘部21设为阶梯形状，从而在第1反射镜14的反射膜成膜时能够使反射膜的掩蔽治具紧贴阶梯形状，因此能够提高治具的位置精度。
[0049]
通过这样第1反射镜14的边缘部21形成为阶梯形状，在边缘部21的背侧具有肋22，从而能够在提高第1反射镜14的边缘部21的刚度的同时还减小在边缘部21产生的缩痕的影响。因此，能够提高从平视显示器10投射的虚像的图像质量。
[0050]
平视显示器10在边缘部21具有粗糙面。由粗糙面反射的显示光由于扩散而难以朝向显示介质11。因此，通过在边缘部21设置粗糙面，从而能够减小在边缘部21产生的缩痕的影响。
[0051]
此外，若设置粗糙面，则设有粗糙面的位置变薄，但通过在粗糙面的背侧设置肋22，从而能够提高边缘部21的刚度。通过提高边缘部21的刚度，从而即便使第1反射镜14旋转，边缘部21也难以发生应变。
[0052]
由于这样第1反射镜14具有粗糙面和肋22，因此能够在提高第1反射镜14的边缘部21的刚度的同时还减小在边缘部21产生的缩痕的影响。因此，能够提高从平视显示器10投射的虚像的图像质量。
[0053]
通过设为将边缘部21形成为阶梯形状并设置肋22的结构和在边缘部21形成粗糙面并设置肋22的结构中的任一种结构，都能够获得本发明的效果。由于第1反射镜14的边缘部21形成为阶梯形状，且在边缘部21设有粗糙面，因此与仅设置阶梯形状和粗糙面中的任一者的情况相比能够减小在边缘部21产生的缩痕对虚像的失真的影响。由此，与将边缘部21设为阶梯形状的情况和在边缘部21设有粗糙面的情况中的任一种情况相比都能提高从平视显示器10投射的虚像的图像质量。
[0054]
边缘部21的上下左右的所有区域都形成为阶梯形状，设有粗糙面。即，沿着边缘部21的外周整周形成有阶梯形状和粗糙面。随之，肋22也沿着第2面18的外周整周设置。由于沿着外周整周设置肋22，因此能够在提高第1反射镜14的边缘部21整周的刚度的同时还减小缩痕对虚像的失真的影响。与仅在边缘部21的局部形成有阶梯形状和粗糙面的情况相比更加能够获得本发明的效果。特别是，通过在距第1反射镜14的旋转轴线较远的边缘部21(上下方向的区域)形成有肋22，从而能够有效地减小第1反射镜14旋转时产生的应力。
[0055]
此外，第1反射镜14的基体16是黑色。既可以在基体16上涂敷黑色的涂料，也可以使用黑色的材料形成基体16。通过将基体16设为黑色，能够减少可视光的反射，因此减少边缘部21对显示光进行的反射。由此，能够进一步减小缩痕的影响。另外，基体16的颜色并不限于黑色，若是可视光的反射率较低的颜色则具有效果，但通过设为黑色，能够较大程度地减少可视光的反射。
[0056]
肋22的厚度只要设为边缘部21的刚度比基体16的中央部分的刚度高的厚度即可。此外，通过设置肋22，也能够调整第1反射镜14的共振频率。若调整第1反射镜14的共振频率，则能够实施搭载平视显示器10的车产生的振动的对策。
[0057]
只要肋22形成为在从第1面17侧观察时与边缘部21的形成有阶梯形状和粗糙面的区域的背侧的局部重叠，就能够获得本发明的效果。在本实施方式中，肋22形成为在从第1
面17侧观察时与阶梯形状和粗糙面的整个面重叠。由此，边缘部21的所有区域的刚度都比基体16的中央部分的刚度高。
[0058]
在肋22形成有厚壁部23。通过在肋22设置厚壁部23，从而易于调整第1反射镜14的共振频率。由此，易于实施振动对策。此外，通过将肋22的厚壁部23设于距第1反射镜14的旋转轴线较远的位置的边缘部21，从而能够较大程度地减小使第1反射镜14旋转时的应力。由此，能够减小因第1反射镜14的旋转而产生的第1反射镜14的应变。在图2和图3中，厚壁部23设于第1反射镜14的下方右侧，但设置厚壁部23的位置能够适当地变更。
[0059]
在第1反射镜14的侧面19设有沿侧面19方向突出的突出部24。通过设置突出部24，从而易于调整第1反射镜14的共振频率。由此，易于实施振动对策。在图2和图3中，突出部24设于第1反射镜14的下方右侧，但设置突出部24的位置能够适当地变更。
[0060]
也可以在第1反射镜14的包含肋22的侧面19的局部设置槽。通过在第1反射镜14的侧面19设置槽，也能够调整第1反射镜14的共振频率。该槽既可以在制作模具时设置，也可以通过注射成型后的二次加工来设置。
[0061]
另外，以具备第2反射镜15的平视显示器10为例进行了说明，但也可以设为不具备第2反射镜15的结构。若设为不具备第2反射镜15的结构，则能够使平视显示器10小型化。
[0062]
(变形例)
[0063]
以上，基于上述实施方式说明了本公开的平视显示器，但本公开并不限定于上述的实施方式。例如，对各实施方式实施本领域技术人员能够想到的各种变形而得到的形态、在不脱离本公开的主旨的范围内将各实施方式的构成要素和功能任意地组合而实现的形态也包含于本公开。
[0064]
在上述实施方式中，以在从第1面17侧观察时边缘部21的形成有阶梯形状和粗糙面的区域的面积与肋22的面积相等的情况为例进行了说明，但并不限于此。只要构成为在从第1面17侧观察时肋22的面积比边缘部21的形成有阶梯形状和粗糙面的区域的面积小，就能够使平视显示器10小型化。将该一例表示于图5。图5表示从第1面17侧观察的第1反射镜14。虚线d表示肋22的外周。优选的是，像图5那样形成为在从第1面17侧观察时肋22整体处于边缘部21的形成有阶梯形状和粗糙面的区域的内侧。
[0065]
在上述实施方式中，以将第1反射镜14的上方的边缘部21形成为与反射面20的大致中心大致平行并相对于反射面20的倾斜方向倾斜的例子进行了说明，但并不限于此。也可以使第1反射镜14的上方的边缘部21向与反射面20的倾斜方向相同的方向倾斜。在图2中用被虚线包围的区域r表示上方的边缘部21。图6中，区域r位于附图上的左侧。图6是变形例的第1反射镜14的图2的aa线的位置的剖视图。在图6中，配置为边缘部30中的、区域r所示的上方的边缘部30接近显示介质11。边缘部30仅是接近显示介质11的一侧的区域r形成为与反射面平行，剩余的下方和左右方向的边缘部30相对于反射面20倾斜。
[0066]
在上述实施方式中，以投射光学系统具备第1反射镜14和第2反射镜15这两个反射镜的结构进行了说明，但并不限于此。投射光学系统也可以由1个反射镜构成，也可以具有3个以上反射镜。此外，也可以在投射光学系统中包含透镜。图7示出由1个反射镜形成投射光学系统的平视显示器31的示意图。
[0067]
投射光学系统具有配置于从显示部13到显示介质11的挡风玻璃的光路的第1反射镜14。第1反射镜14配置于比显示部13靠上方的位置。由第1反射镜14反射的显示光被引导
到显示介质11。显示介质11在接收到由第1反射镜14反射的显示光时将该显示光朝向驾驶员的视点反射。由此，驾驶员能够借助显示介质11视觉辨认处于车辆的前方外侧的道路、行人或者构造物等对象物以及与该对象物重叠的虚像。
[0068]
平视显示器10的投射光学系统仅由第1反射镜14构成，因此与由两个反射镜构成投射光学系统的上述实施方式相比能够实现平视显示器31的小型化。
[0069]
产业上的可利用性
[0070]
本公开例如能够应用于搭载于车辆等的平视显示器。
[0071]
附图标记说明
[0072]
10、31、平视显示器；11、显示介质；12、壳体；13、显示部；14、第1反射镜；15、第2反射镜；16、基体；17、第1面；18、第2面；19、侧面；20、反射面；21、30、边缘部；22、肋；23、厚壁部；24、突出部；25、支承部；26、齿轮。