反射镜单元和平视显示装置

技术领域

本发明涉及一种反射镜单元和平视显示装置。

背景技术

专利文献1所记载的反射镜单元构成为，通过板簧的弹性力将反射部件的被支承部按压在支承部上。

此外，专利文献2所记载的平视显示装置构成为，通过截面为コ字形的弹性部件即板簧的弹性力将反射部的被支承部与支承部相互按压在一起。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-78966号公报

专利文献2：日本特开2016-180796号公报

发明内容

在上述专利文献1、2所记载的结构中，由于通过弯曲加工等制造板簧，因此难以将板簧的弹性力的偏差制造得较少。

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够容易地进行制造的反射镜单元和平视显示装置。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的反射镜单元具备：反射镜主体部，其反射光；轴部，其沿着所述反射镜主体部的旋转轴延伸，并被支承为能够与所述反射镜主体部一起以所述旋转轴为中心旋转；以及线簧，其在所述轴部被支承为能够以所述旋转轴为中心旋转的状态下，通过弹性力将所述轴部向所述轴部的径向和轴向按压。

为了实现上述目的，本发明的第二方面的平视显示装置具备：所述反射镜单元；以及显示器，其朝向所述反射镜单元放射显示光，其中，所述反射镜单元通过将来自所述显示器的所述显示光朝向被投射部件反射而显示虚像。

根据本发明，在反射镜单元和平视显示装置中，能够容易地进行制造。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的平视显示装置的示意图。

图2是本发明的一个实施方式的省略了上壳体部和反射镜主体部的平视显示装置的局部立体图。

图3是本发明的一个实施方式的省略了上壳体部的平视显示装置的局部立体图。

图4是本发明的一个实施方式的省略了下壳体部的平视显示装置的局部侧视图。

图5是本发明的一个实施方式的一对轴环按压部、反射镜轴机构、轴支承部和弹簧收纳部的立体图。

图6是本发明的一个实施方式的轴环按压部、反射镜轴机构、轴支承部和弹簧收纳部的立体图。

图7是本发明的一个实施方式的反射镜轴机构、轴支承部和弹簧收纳部的分解立体图。

图8是本发明的一个实施方式的轴部、夹设部件、线簧和弹簧收纳部的剖面图。

图9是本发明的一个实施方式的被切断的弹簧收纳部和线簧的立体图。

图10是本发明的一个实施方式的轴环按压部、反射镜轴机构、轴支承部和弹簧收纳部的剖面图。

图11是本发明的一个实施方式的轴环按压部、反射镜轴机构、轴支承部和弹簧收纳部的剖面图。

图12是本发明的变形例的轴部、轴环、夹设部件、线簧和弹簧收纳部的平面图。

图13是本发明的变形例的轴部、轴环、夹设部件、线簧和弹簧收纳部的主视图。

图14是本发明的变形例的轴部、轴环、夹设部件、线簧和弹簧收纳部的侧视图。

具体实施方式

参照附图对本发明的一个实施方式的反射镜单元和平视显示装置进行说明。在本实施方式中，平视显示装置搭载于汽车。

如图1所示，平视显示装置100通过将显示光L投射于作为被投射部件的一个例子的挡风玻璃201来显示包含车辆信息的多个虚像V。

接着，对平视显示装置100的结构进行说明。

如图1所示，平视显示装置100具备包括反射镜轴机构80L、80R的反射镜单元50、折回反射镜60、显示器20、反射镜驱动机构70和壳体30。

显示器20放射表示图像的显示光L。显示器20可以是具有液晶面板和照明装置的类型，也可以是具有DMD(Digital Micro mirror Device：数字微镜)元件等反射型显示元件和投影仪的类型。

折回反射镜60将从显示器20放射的显示光L朝向反射镜单元50反射。折回反射镜60位于显示器20的上方，折回反射镜60的反射面朝向车辆的前下方向。折回反射镜60是平面镜或凹面镜。

另外，折回反射镜60也可以省略。

反射镜单元50将被折回反射镜60反射的显示光L朝向挡风玻璃201反射。反射镜单元50的反射面55a朝向车辆的后上方向。被挡风玻璃201反射的显示光L到达观看者(主要是驾驶员)。

关于反射镜单元50的具体结构将在后面描述。

反射镜驱动机构70使反射镜单元50以旋转轴AX为中心旋转。旋转轴AX沿着车宽方向(图1的纸面垂直方向)延伸。反射镜驱动机构70例如具备马达、以及将马达的旋转力转换为直线运动的转换机构，通过将由该转换机构转换后的直线运动传递到反射镜单元50，使反射镜单元50以旋转轴AX为中心旋转。

如图1所示，壳体30由遮光性的树脂或金属形成为中空状。壳体30具备下壳体部31和上壳体部32。

上壳体部32形成为封闭下壳体部31的开口的盖部。上壳体部32具备窗部32a，该窗部32a由供反射镜单元50反射的显示光L透过的透光性部件构成。

如图4和图5所示，上壳体部32具备按压轴环87的一对轴环按压部33L、33R，该轴环87相当于反射镜单元50的后面描述的轴承。一对轴环按压部33L、33R位于上壳体部32的内表面的窗部32a的外周，隔着窗部32a配置于沿着旋转轴AX的方向的两侧。一对轴环按压部33L、33R分别呈向下方延伸的板状，下端部与轴环87的外周面的上部接触。

如图1所示，下壳体部31形成为向上方开口的有底的箱状。在下壳体部31内收纳有反射镜单元50、折回反射镜60、显示器20和反射镜驱动机构70。

如图2所示，下壳体部31具备一对弹簧收纳部35L、35R和一对轴支承部36L、36R。

从观看者处观察，弹簧收纳部35L和轴支承部36L位于下壳体部31的底面31B的左侧端部。从观看者处观察，弹簧收纳部35R和轴支承部36R位于下壳体部31的底面31B的右侧端部。下壳体部31的底面31B是与反射镜单元50的背面侧相对的面，以随着朝向车辆前方而朝向上方的方式倾斜。

一对弹簧收纳部35L、35R分别收纳后面描述的线簧81。一对弹簧收纳部35L、35R分别沿着车辆的前后方向延伸，设置于在车宽方向上分离的位置。一对弹簧收纳部35L、35R相互平行。各弹簧收纳部35L、35R在下壳体部31的底面31B上具有在车辆的前后方向上较长的弹簧收纳孔35h。如图9所示，弹簧收纳孔35h的截面呈大致U字形。

弹簧收纳部35L具备如图6所示的第一弹簧支承部35a、35b、35c、35d和如图8所示的第二弹簧支承部35e、35f。

如图6和图9所示，第一弹簧支承部35a、35b分别从线簧81的宽度方向(径向)夹持线簧81的第一端部。第一弹簧支承部35a、35b位于弹簧收纳孔35h内的侧面，彼此在线簧81的宽度方向上相对。从弹簧收纳孔35h的深度方向观察，第一弹簧支承部35a、35b呈向线簧81的外周面突出的凸状(在本例中，为三角形凸状)。

第一弹簧支承部35c、35d分别从线簧81的宽度方向(径向)夹持线簧81的第二端部。第一弹簧支承部35c、35d位于弹簧收纳孔35h内的侧面，彼此在线簧81的宽度方向上相对。从弹簧收纳孔35h的深度方向观察，第一弹簧支承部35c、35d呈向线簧81的外周面突出的凸状(在本例中，为三角形凸状)。

如图8所示，第二弹簧支承部35e、35f分别位于弹簧收纳孔35h的底面，呈与线簧81的第一端部和第二端部接触的凸状(在本例中，从线簧81的宽度方向观察呈半圆凸状)。随着第二弹簧支承部35e、35f相对于弹簧收纳孔35h的底面的高度变高，线簧81经由夹设部件85施加于轴部82的力增大。

如图7所示，第二弹簧支承部35e以连结第一弹簧支承部35a、35b的方式在线簧81的宽度方向上延伸。第二弹簧支承部35f以连结第一弹簧支承部35c、35d的方式在线簧81的宽度方向上延伸。

如图2所示，轴支承部36L、36R经由后面描述的轴环87将位于反射镜单元50的旋转轴AX的两侧的一对轴部82支承为能够旋转。轴支承部36L、36R竖立设置在下壳体部31的底面31B上。轴支承部36L、36R以从车宽方向的两侧夹着弹簧收纳部35L、35R的方式配置。轴支承部36L位于弹簧收纳部35L的长度方向的中央部。轴支承部36R位于弹簧收纳部35R的长度方向的中央部。

如图7所示，轴支承部36L具备轴环收纳孔部36a、36b。轴环收纳孔部36a、36b形成于轴支承部36L的上端面。轴环收纳孔部3a、36b以在沿着旋转轴AX的方向上相连的方式排列，呈直径互不相同的向上方开口的半圆孔状。轴环收纳孔部36a位于比轴环收纳孔部36b更靠外侧(远离轴部82的一侧)，形成为比轴环收纳孔部36b直径小且沿旋转轴AX的方向的厚度厚。轴环收纳孔部36a、36b的中心部形成为与旋转轴AX一致。

轴支承部36R在沿着旋转轴AX的方向上与轴支承部36L对称且同样地构成，因此省略其说明。

接着，对反射镜单元50的具体结构进行说明。

如图3所示，反射镜单元50具备反射镜主体部55和反射镜轴机构80L、80R。反射镜主体部55是在沿着旋转轴AX的方向上较长的凹面反射镜。反射镜主体部55具备：反射镜架55h，其呈在沿着旋转轴AX的方向和与旋转轴AX正交的方向弯曲成凹状的板状；以及反射面55a，其形成于反射镜架55h的凹状面且反射显示光。

反射镜轴机构80L、80R分别位于反射镜主体部55的沿着旋转轴AX的方向的两侧，将反射镜主体部55支承为能够以旋转轴AX为中心旋转。

如图6和图7所示，反射镜轴机构80L具备线簧81、轴部82、夹设部件85和轴环87。线簧81为金属制，轴部82、夹设部件85和轴环87分别为树脂制。

线簧81由呈线状延伸的金属材料构成。线簧81收纳在弹簧收纳部35L内。详细而言，线簧81的第一端部在与第二弹簧支承部35e接触的状态下被第一弹簧支承部35a、35b夹持。线簧81的第二端部在与第二弹簧支承部35f接触的状态下被第一弹簧支承部35c、35d夹持。由此，线簧81的两端被弹簧收纳部35L支承，能够在线簧81的中央部产生弹性力。

如图3所示，轴部82呈在旋转轴AX上延伸的大致圆柱状，与反射镜架55h的侧面连结。

如图7所示，轴部82具备轴环收纳部82a、轴主体部82b和轴部凸部82c。

轴主体部82b呈沿着旋转轴AX延伸的大致圆柱状。轴主体部82b的第一端面(图7的左侧端面)与反射镜架55h(参照图3)的侧面连结，轴主体部82b的第二端面(图7的右侧端面)与轴环收纳部82a连结。

轴环收纳部82a呈大致半圆球状，大致半圆球状的顶点部位与轴主体部82b的第二端面连结。轴环收纳部82a以旋转轴AX为中心可滑动旋转地收纳在轴环87内。

轴部凸部82c形成在轴主体部82b的外周面上。轴部凸部82c沿着以旋转轴AX为中心的周向延伸，从该周向观察呈三角形。轴部凸部82c具备形成于轴部82的与轴环收纳部82a相反的一侧的倾斜面82d。倾斜面82d以在沿着旋转轴AX的方向上随着接近轴环收纳部82a而朝向轴部82的径向外侧的方式倾斜。倾斜面82d是与夹设部件85的后面描述的倾斜面85e接触的面。

如图7及图10所示，轴环87是将轴部82支承为能够旋转的滑动轴承。轴环87具备筒部87a和凸缘部87b。筒部87a呈以旋转轴AX为中心的有底的圆筒状。

如图10所示，筒部87a具有位于筒部87a的底部并与收纳在轴环87内的轴部82接触的定位凸部87t(参照图10)。筒部87a收纳在轴支承部36L的轴环收纳孔部36a内。通过轴环按压部33L的下端部将筒部87a朝向轴环收纳孔部36a按压，轴环87被固定在轴环收纳孔部36a、36b内。轴部82的轴环收纳部82a可旋转地收纳在筒部87a内。

如图7所示，凸缘部87b与筒部87a的夹设部件85侧的端部连结，呈以旋转轴AX为中心的平板环状。凸缘部87b可旋转地收纳在轴支承部36L的轴环收纳孔部36b内。通过将凸缘部87b收纳在轴环收纳孔部36b内，轴环87在沿着旋转轴AX的方向上被固定。

如图7所示，夹设部件85配置于线簧81的延伸方向的中央部分，被线簧81朝向轴部82按压，对轴环87内的轴部82施加被分解为轴向S和径向R(参照图10)的负荷F。负荷F作用在相对于旋转轴AX倾斜的方向上。

夹设部件85具备主体部85a、按压凸部85b和弹簧嵌合部85c。

主体部85a呈沿着沿着旋转轴AX的方向和线簧81的延伸方向这两个方向的平板状。主体部85a呈在线簧81的延伸方向上较长的长方形板状。

弹簧嵌合部85c位于主体部85a的下表面(线簧81侧的表面)。弹簧嵌合部85c具备供线簧81嵌入的凹部85d。凹部85d在沿着线簧81的方向上延伸，呈与线簧81的上部分对应的半圆状。

按压凸部85b位于主体部85a的上表面，是对轴部82的轴部凸部82c进行按压的部位。按压凸部85b在线簧81的延伸方向上位于主体部85a的上表面中央，在沿着旋转轴AX的方向上设置于远离轴环87的一侧。从线簧81的延伸方向观察，按压凸部85b呈梯形形状。按压凸部85b具备位于按压凸部85b的轴环87侧的倾斜面85e。如图10所示，倾斜面85e与轴部82的倾斜面82d线接触，以在沿着旋转轴AX的方向上随着接近轴环87而朝向主体部85a的方式倾斜。

以上，结束反射镜轴机构80L的结构的说明。

在反射镜轴机构80L中，通过线簧81的弹性力，夹设部件85被朝向轴环87内的轴部82按压。此时，如图10所示，通过夹设部件85的倾斜面85e与轴部82的倾斜面82d的线接触，在与倾斜面82d、85e正交的方向上对轴部82施加负荷F。该负荷F被分解为径向R的负荷和轴向S的负荷。因此，对轴部82施加的向径向R的负荷作用于筒部87a的内周面，对轴部82施加的向轴向S的负荷作用于筒部87a的底部的定位凸部87t。由此，轴部82通过向径向R和轴向S的力被保持在轴环87内。

即使轴部82以旋转轴AX为中心旋转，夹设部件85的倾斜面85e与轴部82的倾斜面82d的接触位置也会在以旋转轴AX为中心的周向上变化，与上述同样地，能够维持通过向径向R和轴向S的力将轴部82保持在轴环87内的状态。

如图11所示，与反射镜轴机构80L同样地，反射镜轴机构80R具备线簧81、轴部82、夹设部件85和轴环87，并具有在沿着旋转轴AX的方向上与反射镜轴机构80L相反的结构。在此，仅对与反射镜轴机构80L的区别进行说明。

在反射镜轴机构80R中，夹设部件85的倾斜面85e与轴部82的倾斜面82d不接触，夹设部件85的按压凸部85b的上表面85f与轴部82的轴主体部82b的外周面接触。由此，在反射镜轴机构80R中，夹设部件85通过线簧81的弹性力仅在径向R上对轴部82施力。

在以上的结构中，通过仅对一对轴部82中的一方施加轴向S的负荷，能够抑制反射面55a的变形。此外，通过对一对轴部82双方均施加径向R的负荷，能够抑制反射镜单元50的晃动，进而抑制虚像V的图像模糊。

(效果)

根据以上说明的一个实施方式，获得以下的效果。

(1)反射镜单元50具备：反射镜主体部55，其反射显示光L；轴部82，其沿着反射镜主体部55的旋转轴AX延伸，并被支承为能够与反射镜主体部55一起以旋转轴AX为中心旋转；以及线簧81，其在轴部82被支承为能够以旋转轴AX为中心旋转的状态下，通过弹性力将轴部82向轴部82的径向R和轴向S按压。

根据该结构，利用线簧81作为将轴部82向径向R和轴向S按压的机构。与板簧相比，线簧81的弹性力大，偏差也少，因此能够提高由弹性力不足导致的成品率，进而能够容易地进行制造。此外，由于线簧81仅从线材切出，因此不需要板簧所需的弯曲加工、冲裁加工，容易制造。此外，与板簧相比，线簧81到塑性变形为止耐受的外力大。由此，即使在外力因其他部件的公差而增大的情况下，线簧81也能够发挥弹性力，能够提高成品率，进而能够容易地进行制造。

更具体而言，例如，在板簧中，由于材料特性的制约，为了产生充分的负荷，存在以下等难以取得设计上的自由度的问题：由于弹性力会根据加工时的公差而显著变化因此需要较高的加工精度、或者由于挠曲量的偏差而产生大的负荷变化。关于这一点，在线簧81中，没有这样的问题，设计自由度得到改善。进一步地，在板簧中，为了在这样自由度较少的状态下形成产品，需要将板簧高精度地组装在保持凹面镜的固定侧上，组装操作变得复杂。关于这一点，在线簧81中，不要求高的组装精度，因此组装操作变得容易。

(2)反射镜单元50具备夹设部件85，该夹设部件85夹设于金属制的线簧81和树脂制的轴部82之间，由树脂形成，在轴部82被作为轴支承部的一例的轴环87支承为能够以旋转轴AX为中心旋转的状态下，接受来自线簧81的弹性力而将轴部82向径向R和轴向S朝向轴环87按压。

根据该结构，通过夹设部件85，能够抑制轴部82与线簧81之间的滑动磨损。此外，能够抑制线簧81与轴部82之间产生滑动噪音。

此外，通过设置夹设部件85，不需要对轴部82或线簧81施加润滑剂、润滑镀层等处理。

(3)线簧81与旋转轴AX正交，收纳在弹簧收纳部35L内，该弹簧收纳部35L形成在收纳反射镜主体部55和轴部82的壳体30内的底面31B上。轴部82具备作为相对于旋转轴AX倾斜的第一倾斜面的一例的倾斜面82d。夹设部件85具备作为第二倾斜面的一例的倾斜面85e，该倾斜面85e相对于旋转轴AX倾斜并通过与倾斜面82d接触而将轴部82向径向R和轴向S朝向轴环87按压。

根据该结构，通过轴部82的倾斜面82d与夹设部件85的倾斜面85e的接触，仅作用于线簧81的一个方向(径向R)的弹性力被分解为向径向R和轴向S的按压力。由此，能够利用一个弹性部件(线簧81)产生两个方向的按压力。

(4)夹设部件85具备供线簧81嵌入的凹部85d。

根据该结构，夹设部件85容易受到来自线簧81的弹性力。

(5)平视显示装置100具备：反射镜单元50；以及显示器20，其朝向反射镜单元50放射显示光L。反射镜单元50通过将来自显示器20的显示光L朝向作为被投射部件的一例的挡风玻璃201反射而显示虚像V。

根据该结构，由于线簧81的弹性力的偏差变少，因此能够对反射镜单元50的轴部82施加稳定的保持力。由此，能够更稳定地抑制虚像V的图像模糊。

另外，本发明并非限定于以上实施方式和附图。在不变更本发明的主旨的范围内，能够适当地加以变更(也包括构成要素的删除)。以下，对变形的一例进行说明。

(变形例)

在上述实施方式中，在线簧81与轴部82之间设有夹设部件85，但夹设部件85也可以省略。在这种情况下，也可以是线簧81的中央部(非端部)直接按压轴部82的倾斜面82d。此外，在这种情况下，例如，也可以是在线簧81与倾斜面82d的接触部分的至少任一方形成减少摩擦的涂层。此外，也可以是在倾斜面82d上形成有供线簧81嵌入的凹部。

在上述实施方式中，也可以是轴环87通过未图示的螺栓固定在轴环收纳孔部36a、36b内。在这种情况下，能够省略上壳体部32的轴环按压部33L、33R。此外，也可以是轴环87与轴支承部36L、36R一体形成。

在上述实施方式中，一对线簧81以相互平行的方式收纳在弹簧收纳部35L、35R内，但也可以不平行，也可以相互以八字形收纳在弹簧收纳部35L、35R内。

在上述实施方式中，弹簧收纳部35L、35R在下壳体部31的底面31B上形成为孔，但也可以不是孔，而是形成为竖立设置在底面31B上且支承线簧81的两端部的支承销。

在上述实施方式中，线簧81形成为一直线状，但不限于一直线状，也可以弯曲形成。例如，如图12至图14所示，线簧181具备：主体部181a，其在与旋转轴AX正交的方向上延伸；弯曲部181b、181c，其从主体部181a的两端向与主体部181a正交的方向延伸；以及腿部181d、181e，其从弯曲部181b、181c的下端部在沿着旋转轴AX的方向上向相互远离的方向延伸。通过腿部181d、181e与弹簧收纳部135的底面接触，成为主体部181a离开该底面的状态。

如图13所示，从线簧181的主体部181a延伸的方向观察，夹设部件185在上下方向上呈倒立的大致V字形。主体部181a嵌入到夹设部件185的内角部中。夹设部件185的外角部嵌入到形成于轴部182的外周面的凹部182a中。凹部182a在上下方向上形成为倒立的大致V字形的孔。凹部182a具备夹设部件185接触的倾斜面182b。通过线簧181的主体部181a的弹性力，夹设部件185按压倾斜面182b，从而与上述实施方式同样地，夹设部件185将轴部182在轴环87内向轴向和径向按压。

在上述实施方式中，与一个轴部82对应地设有一个线簧81，但也可以是，与一个轴部82对应地设置两个线簧81，两个线簧81中的一方将轴部82向径向R按压，两个线簧81中的另一方将轴部82向轴向S按压。

在上述实施方式中，平视显示装置100用于车载，但不限于此，也可以搭载于飞机、船等交通工具。此外，被投射部件不限于挡风玻璃201，也可以是专用的组合器。

符号说明

20：显示器；

30：壳体；

31：下壳体部；

31B：底面；

32：上壳体部；

32a：窗部；

33L、33R：轴环按压部；

35L、35R、135：弹簧收纳部；

35a、35b、35c、35d：第一弹簧支承部；

35e、35f：第二弹簧支承部；

35h：弹簧收纳孔；

36L、36R：轴支承部；

36a、36b：轴环收纳孔部；

50：反射镜单元；

55：反射镜主体部；

55a：反射面；

55h：反射镜架；

60：折回反射镜；

70：反射镜驱动机构；

80L、80R：反射镜轴机构；

81：线簧；

82、182：轴部；

82a：轴环收纳部；

82b：轴主体部；

82c：轴部凸部；

82d、85e、182b：倾斜面；

85、185：夹设部件；

85a、181a：主体部；

85b：按压凸部；

85c：弹簧嵌合部；

85d、182a：凹部；

85f：上表面；

87：轴环；

87a：筒部；

87b：凸缘部；

87t：定位凸部；

100：平视显示装置；

181：线簧；

181b、181c：弯曲部；

181d、181e：腿部；

201：挡风玻璃；

F：负荷；

L:显示光；

R：径向；

S：轴向；

V：虚像；

AX：旋转轴。