JP2011150099A - ミラーユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 ヘッドアップディスプレイ等の表示装置に用いられるミラーユニットに関し、コスト低減を実現し得るミラーユニットを提供する。
【解決手段】 樹脂からなる基板４３の前面部４４に反射膜４４ａが形成された反射ミラー４１と、この反射ミラー４１を回転軸線ＲＡを中心として回転駆動させ、反射ミラー４１の傾斜角度を調整する駆動手段４２とを有するミラーユニット４０において、基板４３の側面部４６には、反射ミラー４１を所定の取付部材であるハウジング５０に取り付けるための取付部４７が形成されてなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ等の表示装置に用いられるミラーユニットに関するものである。

従来、表示光を反射させる反射ミラーを有するミラーユニットを用いた表示装置としては、ヘッドアップディスプレイがあり、例えば特許文献１に開示されている。かかる特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイは、車両のインストルメントパネル（以下、インパネと言う）内部に取り付けられており、表示装置が発する表示光を車両のフロントガラス（投影部材）に投影し、車両の利用者（運転者）に対し虚像を表示するものである。

前述した表示装置は、光源と、この光源の発光に伴い表示光を発する表示器と、この表示器が発する表示光をフロントガラス側に反射させるためのミラーユニットと、光源と表示器とミラーユニットとを収容する収納部及びミラーユニット（前記反射ミラー）によって反射された表示光を透過させる透光部を有するハウジングとから主に構成されており、反射ミラーによって反射された表示光を前記透光部を通じてフロントガラスに投影し、虚像を表示するものである。

そして、表示装置の一構成部品であるミラーユニットは、反射ミラーである凹面鏡と、この凹面鏡を保持するミラーホルダと、このミラーホルダを所定の回転軸線を中心として回転駆動させ、ミラーホルダの傾斜角度を調整する駆動手段とを有し、この場合、駆動手段はステッピングモータと、このステッピングモータの駆動軸先端に装着される出力ギヤとから構成され、適宜固定手段を用いてハウジングに固定されている。

凹面鏡は、その母材となる基板と、この基板の前面部（表示器と向かい合う面）に形成された反射膜とを備えている。基板は、所定の板厚を有するポリカーボネート等の樹脂からなり、その前面部と前面部とは反対側となる背面部とが所定の曲率を有する凹状の曲面をなすように成形される。

また反射膜は、アルミニウム等の金属からなり、蒸着法等の手段により基板の前面部に形成される。従って、反射膜形成後の凹面鏡の前面部は、凹状の曲面（つまり凹面）からなる反射面となる。このように基板の前面部に反射膜が形成された凹面鏡は、表示器が発した表示光を拡大し、この拡大された表示光を前記透光部を通じてフロントガラスに投射する機能を有する。

ミラーホルダは、合成樹脂材料からなり、凹面鏡を保持する略矩形平板状の本体部を備え、この本体部の両側には略円柱形状の軸部がそれぞれ突出形成され、さらにこれら２つの軸部のうち一方の軸部先端には歯車部が設けられている。２つの軸部は、その軸線がともに前記回転軸線に一致するように本体部の両側壁部から外方に向けて突出形成され、歯車部は、ステッピングモータの駆動軸先端に装着された出力ギヤと噛み合うように本体部に一体形成されている。

なお、２つの軸部のうち歯車部の形成されない他方の軸部は、ハウジングに設けられた窪み形状からなる軸支部に軸支されることで、ミラーユニットがハウジングに取付固定される。

そして、ステッピングモータが駆動すると、ステッピングモータによる駆動力が、出力ギヤを介して歯車部に伝達する。かかる歯車部への動力（駆動力）の伝達に伴い、歯車部が軸部（つまりミラーホルダの回転軸線）を中心として回転し、これによりミラーホルダ並びにミラーホルダに保持された凹面鏡が、回転軸線を中心として所定角度だけ回転する構成となっている。このように凹面鏡の傾斜角度が変化することで、表示光のフロントガラスに対する投射方向を調整することができる。

特開２００６−１１９３８４号公報

ところで、上記特許文献１に記載の表示装置に備えられるミラーユニットに着目した場合、ミラーユニットの主要部をなす凹面鏡（反射ミラー）は、これを保持するミラーホルダを介してハウジングに取付固定された構成となっている。かかる構成の場合、反射ミラーをハウジングに取り付けるにあたって、反射ミラーを保持するための専用のミラーホルダが別途必要であるため、ミラーユニットを構成する部品点数が多くなり、組付費や部品費が嵩み、コストアップの原因となっていた。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、コスト低減を実現し得るミラーユニットの提供を目的とするものである。

本発明は、樹脂からなる基板の前面部に反射膜が形成された反射ミラーを少なくとも有するミラーユニットにおいて、前記前面部を除いた前記基板の所定箇所には、前記反射ミラーを所定の取付部材に取り付けるための取付部が形成されてなることを特徴とする。

また本発明は、前記取付部が、前記前面部から離れた位置となる前記基板の側面部箇所に設けられてなることを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、コスト低減を実現し得るミラーユニットを提供できる。

本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイの概略図。 同実施形態による表示装置の側面図。 図２中、ミラーユニットを拡大して示す図。 図２中、矢印Ａ方向から見たときの反射ミラーの正面図。 図４のＢ−Ｂ断面図。 本発明の第２実施形態による反射ミラーの断面図。

（第１実施形態）以下、図１〜図５に基づいて、本発明のミラーユニットを車両用のヘッドアップディスプレイに適用した一実施形態を説明する。

ヘッドアップディスプレイは、図１に示すように車両１０のインパネ１１内部に配設された表示ユニットである表示装置１２が投射する表示光Ｌを投影部材である車両１０のフロントガラス１３で車両１０の運転者（利用者）１４の方向に反射させ、虚像Ｖの表示を行うものである。換言すれば、ヘッドアップディスプレイは、表示装置１２の後述する液晶表示器から発せられる表示光Ｌをフロントガラス１３（前記投影部材）に出射（投射）し、この出射によって得られた表示像（虚像）Ｖを運転者１４に視認させるものである。これにより運転者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。

表示装置１２は、図２に示すように液晶表示器２０と、第１反射器３０と、ミラーユニットである第２反射器４０と、ハウジング５０とから主に構成されている。

液晶表示器２０は、配線基板Ｈに実装された発光ダイオードからなる光源２１と、この光源２１からの照明光を透過して表示光Ｌを形成するように光源２１の前方側（真上）に位置するＴＦＴ型の液晶表示素子２２とから主に構成される。このことは、液晶表示素子２２の背後（直下）に光源２１が配設され、液晶表示素子２２は、光源２１から発せられる光により、所定情報（後述する表示すべき情報）を表示することを意味している。かかる液晶表示器２０は、表示光Ｌの出射側の面が第１反射器３０の後述するコールドミラーに対向するようにしてハウジング５０内に設けられ、表示光Ｌの光軸が前記コールドミラーに交わるような位置や向きにて固定保持される。

また液晶表示素子２２は、図示しない素子駆動回路によって表示すべき情報（例えば車両の速度やエンジン回転数）を、数値等で発光表示する。液晶表示器２０は、可視波長域の光からなる表示光Ｌを出力するもので、例えば赤色光（主に発光波長域６１０〜６４０ｎｍ）を発する光源２１を適用することができる。なお、前記表示すべき情報は、車両の速度やエンジン回転数に限らず、あらゆる表示形態を採用できることは言うまでもない。

第１反射器３０は、コールドミラー３１と、このコールドミラー３１を所定の固定手段を用いて取付固定するための固定部材３２とを有している。コールドミラー３１は、略矩形状のガラス基板３１ａと、このガラス基板３１ａの片面（第２反射器４０の後述する凹面鏡と向かい合う面）に形成された反射層３１ｂとからなるものである。かかる反射層３１ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、蒸着等の方法で形成されている。また、コールドミラー３１は、液晶表示器２０（液晶表示素子２２）が発した表示光Ｌを、第２反射器４０（前記凹面鏡）側へ反射させるような位置に傾斜状態にて配設される。

なお、コールドミラー３１は、液晶表示器２０の発光波長域を含む可視波長域（４５０〜７５０ｎｍ）の光を高い反射率（例えば８０％以上）で反射し、前記可視波長域以外の光を低い反射率で反射するものである。この場合、コールドミラー３１は、前記可視波長域以外の特に赤外波長域の光（赤外線あるいは太陽光の熱線）を低い反射率（例えば１５％以下）にて反射するものが適用される。なお、反射層３１ｂにて反射されない光は、コールドミラー３１を透過するように構成される。また固定部材３２は、合成樹脂材料からなり、ハウジング５０に固定されてなる。

ミラーユニットである第２反射器４０は、図３に詳しく示すように、コールドミラー３１からの表示光Ｌを反射させるべく、ハウジング５０内に傾斜するように配設された反射ミラーである凹面鏡４１と、この凹面鏡４１を回転駆動させ、凹面鏡４１の傾斜角度を調整する駆動手段４２とを備えている。

凹面鏡４１は、樹脂（例えばポリカーボネート）からなる基板４３と、この基板４３の前面部４４（つまりコールドミラー３１の反射層３１ｂと向かい合う面）に蒸着形成されるアルミニウム等の金属からなる反射膜４４ａとを備え、前面部４４並びに前面部４４とは反対側に位置する基板４３の背面部４５は、ともに所定の曲率を有する凹状の曲面（凹面）となっている。なお、この場合、基板４３は、射出成形によって成形される。

従って、この凹面として形成された基板４３の前面部４４に反射膜４４ａが形成されると、前面部４４は、コールドミラー３１からの表示光Ｌをハウジング５０の後述する透光性カバー側へ反射させるための光反射面となる。なお、凹面鏡４１は、反射膜４４ａの形成された前面部４４（つまり前記光反射面）がコールドミラー３１並びに前記透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて配設される。

また、基板４３の前面部４４に反射膜４４ａが形成された凹面鏡４１は、コールドミラー３１からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光性カバー（車両１０のフロントガラス１３）側へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡４１が、コールドミラー３１によって反射された表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光性カバーを通じてフロントガラス１３に投射することを意味している。

ところで、図４は、図２中、矢印Ａ方向から見たときの反射ミラー４１の正面図を示したものである。この場合、反射ミラー４１を正視したときの反射ミラー４１の外形形状は、図４に示すように略矩形状に形成され、反射ミラー４１の母材である基板４３の上下左右にある４つの側面部４６のうち、図４中、左方に位置する側面部４６の略中央部には、略円柱状の第１の軸部４７が突出形成されている。かかる第１の軸部４７は、ハウジング５０に一体形成された後述する軸支部によって軸支される。

また、４つの側面部４６のうち、図４中、右方に位置する側面部４６の略中央部には、第１の軸部４７と対をなすように略円柱状の第２の軸部４８が突出形成され、この第２の軸部４８の先端側には駆動手段４２に備えられる後述する出力ギヤに噛み合う歯車部４８ａが一体形成されている。なお、本実施形態の場合、各軸部４７、４８の中心軸線は、図４のＢ−Ｂ断面図である図５に示すように、凹面鏡４１が駆動手段４２からの駆動力を受けて回転駆動する際の凹面鏡４１の回転軸線ＲＡと一致しているものとする。

また、各軸部４７、４８は、反射膜４４ａの形成される基板４３の前面部４４から所定距離だけ離れた位置となる側面部４６箇所、この場合、前面部４４から数ミリ程度下側となる側面部４６の略中央部領域に設けられてなる。このように各軸部４７、４８を前面部４４から離れた位置となる側面部４６の略中央部領域に設けることで、基板４３の射出成形時に各軸部４７、４８付近となる前面部４４箇所に生じる歪みが防止され、前面部４４に歪み変形のない基板４３を得ることができるというメリットがある。

一方、駆動手段４２は、通電により駆動力を発生するステッピングモータ４２ａと、このステッピングモータ４２ａの駆動軸４２ｂ先端に装着される出力ギヤ４２ｃとを備え、この出力ギヤ４２ｃと第２の軸部４８先端に装着された歯車部４８ａとが噛み合うようになっている。

また、この場合、図５に示すように、ハウジング５０に一体形成された後述する支持体が、駆動手段４２の主要部を構成するステッピングモータ４２ａを不動状態に固定支持している。つまり、第２の軸部４８は、その先端に装着される歯車部４８ａと、この歯車部４８ａに噛み合い固定される出力ギヤ４２ｃを備えた駆動手段４２とを通じてハウジング５０に固定される構成となる。

ハウジング５０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、略箱型形状に形成され、その内部空間である空間部５１に液晶表示器２０や第１、第２反射器３０、４０を保持して収容するものであり、第２反射器４０における凹面鏡４１の配設位置の上部（フロントガラス１３側）が開口する開口窓部５２を備えてなる。

またハウジング５０には、開口窓部５２を塞ぐように透光部である透光性カバー５３が配設されてなる。かかる透光性カバー５３は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、湾曲形状（曲面形状）に形成され、凹面鏡４１で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性部材としての機能を有している。つまり、凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌは、ハウジング５０に形成された透光性カバー５３を通じてフロントガラス１３に投影され、これにより虚像Ｖの表示が運転者１４に対し行われることになる。

さらに、本実施形態の場合、ハウジング５０には、空間部５１側（第２反射器４０側）に向けてボス部５４と支持体５５とが一体形成されており（図５参照）、ボス部５４は、凸部形状からなり、その先端部には第１の軸部４７を軸支するための窪み形状からなる軸支部５４ａが設けられている。また支持体５５は、ボス部形状からなり、その先端部にてステッピングモータ４２ａを載置してなる。

ここで、ハウジング５０と、反射ミラー４１の母材である基板４３とに着目した場合、前面部４４を除いた基板４３の所定箇所である基板４３の側面部４６には、反射膜４４ａ形成後の基板４３（つまり反射ミラー４１）を取付部材であるハウジング５０に取り付けるための取付部である前述した第１の軸部４７が形成されている。具体的には、取付部である第１の軸部４７がハウジング５０の軸支部５４ａに軸受け支持され、これにより反射ミラー４１がハウジング５０に取り付けられる状態となる。

そして、反射ミラー４１がハウジング５０に取り付けられた状態で、ステッピングモータ４２ａが駆動すると、ステッピングモータ４２による駆動力が、出力ギヤ４２ｃを介して歯車部４８ａに伝達する。かかる歯車部４８ａへの動力（駆動力）の伝達に伴い、歯車部４８ａが回転軸線ＲＡを中心として回転し、これにより凹面鏡４１が、回転軸線ＲＡを中心として所定角度だけ回転（回動）する構成となっている。このように凹面鏡４１の傾斜角度が変化することで、表示光Ｌのフロントガラス１３に対する投射方向を調整することができる。

以上のように本実施形態では、樹脂からなる基板４３の前面部４４に反射膜４４ａが形成された反射ミラー４１を有するミラーユニット４０において、前面部４４を除いた基板４３の所定箇所である基板４３の側面部４６には、反射ミラー４１をハウジング（取付部材）５０に取り付けるための取付部である第１の軸部４７が形成されてなるものである。

従って、反射ミラー４１の母材である基板４３に一体形成された第１の軸部（取付部）４７を用いて反射ミラー４１をハウジング５０に取り付けることができ、従来のように反射ミラーを保持するミラーホルダに一体形成された軸部をハウジングに設けられた軸支部に軸支させることが不要な構成となる。かかる構成によれば、ミラーユニットの構成部品として従来は必要であった反射ミラーを保持するためのミラーホルダが不要となるため、部品点数が削減可能となり、コスト低減を実現することが可能となる。

（第２実施形態）次に、本発明の第２実施形態を図６に基づいて説明するが、前述の第１実施形態と同一もしくは相当個所には同一の符号を用いてその詳細な説明は省略する。この第２実施形態においては、基板４３の背面部４５に前記第１実施形態にて採用した第１の軸部（取付部）４７に相当する第１の軸部４９を設け、この第１の軸部４９がハウジング５０に一体形成されたボス部５６の軸支部５６ａに軸支された構成となっている。

第１の軸部４９は、図６に示すように背面部４５の左端側から第２の軸部４８の突出方向とは逆方向に向けて突出形成された略円柱形状の突出部からなり、その軸線方向は、第２の軸部４８（またはステッピングモータ４２ａの駆動軸４２ｂ）の軸線方向と略一致している。

またハウジング５０には、前記第１実施形態にて採用したボス部５４と略同一形状をなすボス部５６が反射ミラー４１側に向けて一体形成されており、このボス部５６の先端に設けられた窪み形状からなる軸支部５６ａに第１の軸部４９が軸支された構成となっている。

かかる第２実施形態によれば、取付部である第１の軸部４９がハウジング５０の軸支部５６ａに軸受け支持され、これにより反射ミラー４１がハウジング５０に取り付けられる構成となる。かかる構成によれば、ミラーユニットの構成部品として従来は必要であった反射ミラーを保持するためのミラーホルダが不要となるため、部品点数が削減可能となり、前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また前記各実施形態では、反射ミラーとして凹面鏡４１を採用した例について説明したが、例えば凹面鏡４１に代えて、凸面鏡や平面鏡を採用してもよい。

なお前記各実施形態では、液晶表示素子２２から発せられる表示光Ｌが、フロントガラス１３に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス１３に表示光Ｌを良好に運転者１４方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の反射体に表示光Ｌを投射する構成としてもよい。

１２ 表示装置
２０ 液晶表示器
３０ 第１反射器
４０ 第２反射器（ミラーユニット）
４１ 凹面鏡（反射ミラー）
４２ 駆動手段
４２ａ ステッピングモータ
４２ｃ 出力ギヤ
４３ 基板
４４ 前面部（第１の凹面）
４４ａ 反射膜
４５ 背面部（第２の凹面）
４６ 側面部
４７、４９ 第１の軸部（取付部）
４８ 第２の軸部
４８ａ 歯車部
５０ ハウジング（取付部材）
５４、５６ ボス部
５４ａ、５６ａ 軸支部
５５ 支持体
Ｌ 表示光
ＲＡ 回転軸線

Claims (2)

1. 樹脂からなる基板の前面部に反射膜が形成された反射ミラーを少なくとも有するミラーユニットにおいて、
   前記前面部を除いた前記基板の所定箇所には、前記反射ミラーを所定の取付部材に取り付けるための取付部が形成されてなることを特徴とするミラーユニット。
2. 前記取付部が、前記前面部から離れた位置となる前記基板の側面部箇所に設けられてなることを特徴とする請求項１記載のミラーユニット。

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