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CN113330354B - 平视显示装置 - Google Patents

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CN113330354B
CN113330354B CN202080010506.4A CN202080010506A CN113330354B CN 113330354 B CN113330354 B CN 113330354B CN 202080010506 A CN202080010506 A CN 202080010506A CN 113330354 B CN113330354 B CN 113330354B
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control unit
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Nippon Seiki Co Ltd
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Abstract

提供可抑制用于驱动反射镜的马达的驱动声音的平视显示(HUD)装置。HUD装置(10)通过将通过凹面镜(13)反射的显示光(L)朝向透光部件射出，将显示光(L)所表示的图像作为虚像进行显示。HUD装置(10)包括：马达，该马达用于旋转驱动凹射镜(13)；作为控制部(80)的功能而实现的驱动控制部和原点检测部；存储部(81)；质量阻尼器(D)。驱动控制部通过控制马达的动作，进行凹射镜(13)的旋转驱动控制。存储部(81)存储凹射镜(13)的旋转范围内的初始设定位置。原点检测部检测凹射镜(13)的旋转范围内的原点。质量阻尼器(D)具有质量体(70)，抑制马达的振动。

Description

平视显示装置
技术领域
本公开涉及一种平视显示装置。
背景技术
作为过去的平视显示装置，例如，在专利文献1中公开了一种装置，其通过马达的动力旋转而驱动反射镜(例如，凹面镜)，该反射镜使表示图像的显示光朝向透光部件(例如，车辆的前挡风玻璃)而反射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2010－230157号公报
发明内容
发明要解决的课题
在过去的平视显示装置中，由用于驱动反射镜的马达产生的振动传送到外部壳体等，并且放大，因此，存在着用户听到刺耳的马达的驱动声音的可能性。
本公开鉴于上述实际情况而得到，其目的在于提供一种平视显示装置，其能够抑制用于驱动反射镜的马达的驱动噪声。
用于解决课题的技术方案
为了达到上述目的，本公开的平视显示装置通过将由反射镜反射的显示光朝向透光部件射出以将上述显示光所表示的图像作为虚像进行显示，该平视显示装置包括：
马达，该马达用于旋转驱动上述反射镜；
驱动控制部，该驱动控制部通过控制上述马达的动作，进行上述反射镜的旋转驱动控制；
存储部，该存储部存储上述反射镜的旋转范围内的初始设定位置；
原点检测部，该原点检测部检测上述反射镜的旋转范围内的原点；
质量阻尼器，该质量阻尼器具有质量体，抑制上述马达的振动，
上述驱动控制部在上述原点检测部检测到上述原点之后，以第1驱动频率而驱动上述马达，将上述反射镜移动到上述初始设定位置；
上述质量体的质量基于上述第1驱动频率而确定。
发明的效果
按照本公开，能够抑制用于驱动反射镜的马达的驱动声音。
附图说明
图1为根据本公开的实施方式的平视显示(HUD)装置在车辆中的安装形态的图；
图2为HUD装置的概略结构图；
图3为反射镜驱动装置的立体图；
图4为反射镜驱动装置的分解立体图；
图5为用于说明凹面镜与滑动部的位置关系的示意图；
图6为表示马达的驱动声音的降低效果的曲线图。
具体实施方式
参照附图而描述本公开的1个实施方式。
如图1所示的那样，本实施方式的平视显示装置(HUD：Head-up Display)装置10例如，布置在车辆1的仪表板2中。HUD装置10向前挡风玻璃3而射出显示光L。由前挡风玻璃3而反射的显示光L朝向用户4(主要是车辆1的驾驶员)侧，使用户4将显示光L所表示的图像辨认为虚像V。虚像V经由前挡风玻璃3而显示在车辆1的前方。由此，用户4能够与前方风景重叠地观察虚像V。虚像V显示与车辆1有关的各种信息(以下，称为车辆信息)。此外，车辆信息不仅包括车辆1自身的信息，还包括车辆1的外部信息。
HUD装置10如图2所示的那样，包括显示器11、平面镜12、凹面镜13、壳体14、反射镜驱动装置20、操作部90。
显示器11通过显示图像，将表示该图像的显示光L向平面镜12发出。显示器11例如以包括LCD(液晶显示器)和从背后对LCD进行照明的背光源的方式构成。LCD例如为TFT(薄膜晶体管)型。背光例如由LED(发光二极管)或导光部件构成。
平面镜12例如由冷光镜构成，以相对于显示器11所发出的显示光L的光轴而倾斜的方式设置。平面镜12使来自显示器11的显示光L朝向凹面镜13而反射。平面镜12通过未图示的保持器固定在壳体14上。
凹面镜13例如以通过在具有凹面的由聚碳酸酯构成的树脂基板上蒸镀形成反射层的方式构成。凹面镜13使来自平面镜12的显示光L放大，并且朝向前挡风玻璃3而反射。由此，通过用户4而辨认的虚像V为显示器11显示的图像放大的图像。
凹面镜13由保持架13a而保持。保持架13a例如由合成树脂材料构成，具有轴部13b和杆部13c。轴部13b呈轴线AX延伸的方向(图2中的纸面法线方向)为高度方向的大致圆柱状。另外，轴部13b在支架13a上设置有一对，但在图2中仅示出一个轴部13b。轴部13b可旋转地支承在设置于壳体14的轴承部(省略图示)上。由此，保持于保持架13a的凹面镜13能够相对于壳体14以轴线AX为中心而旋转。杆部13c呈平板状，朝向反射镜驱动装置20突出而形成。反射镜驱动装置20通过使杆部13c在X轴方向上平行移动，驱动保持于保持架13a上的凹面镜13绕轴线AX而旋转。关于反射镜驱动装置20，将在后面详细描述。
壳体14将显示器11、平面镜12、凹面镜13以及反射镜驱动装置20分别收纳在实现上述功能的适当的位置。壳体14由合成树脂或金属制成，具有遮光性，呈箱状。另外，壳体14也可以通过多个部件的组合而构成。在壳体14上设置有朝向前挡风玻璃3开口的射出口14a。在壳体14上安装有堵住射出口14a的透光性罩15。
从显示器11发出且按照平面镜12、凹面镜13的顺序而反射的显示光L从射出口14a射出到HUD装置10的外部，朝向前挡风玻璃3。显示光L通过前挡风玻璃3而反射，从用户4侧观看，虚像V显示在前挡风玻璃3的前方。
如图3和图4所示的那样，反射镜驱动装置20包括马达30、支承体40、导向轴G、滑动部50和电路衬底60。并且，反射镜驱动装置20具有图2示意性地示出的质量体70、控制部80和存储部81。
马达30用于旋转驱动凹面镜13，例如由PM(永磁)型的步进马达构成。马达30通过后述的驱动控制单元以微步驱动方式进行驱动。所驱动的马达30使图3所示的沿着X轴延伸的旋转轴31旋转。在旋转轴31的周面上形成有螺旋状的螺纹槽。
支承体40主要支承马达30，该支承体40例如由金属一体形成。支承体40具有固定于壳体14的底部14b(参照图2)的平板部40a、和在X轴方向上彼此相对的第1壁部41以及第2壁部42。支承体40通过小螺钉等的固定机构而将平板部40a固定在底部14b上。另外，支承体40也可以经由未图示的缓冲部件而固定于底部14b上。第1壁部41从平板部40a的一端部而立设，第2壁部42从平板部40a的另一端部而立设。在第1壁部41的与第2壁部42对置的面的背面侧安装有马达30。马达30通过螺钉等的固定机构而固定于第1壁部41上。从马达30而延伸的旋转轴31穿过设置在第1壁部41中的插入孔O1，并且由设置在第2壁部42中的轴承孔O2可旋转地支承。另外，支承体40支承质量体70。
导向轴G用于导向滑动部50的移动方向，与旋转轴31同样沿X轴方向延伸。导向轴G的一端支承在第1壁部41上，其另一端支承在第2壁部42上。
滑动部50具有基部51和夹持凹面镜13的杆部13c的夹持部52。滑动部50例如由聚缩醛等的合成树脂材料一体形成。
在基部51上形成有插入导向轴G的导向孔51a。另外，在基部51设置有与旋转轴31的螺纹槽啮合的螺母部(在图中未示出)，该螺母部对应于旋转轴31的旋转而使滑动部50沿X轴方向移动。通过这样的结构，滑动部50能够根据旋转轴31的旋转而沿着导向轴G在X轴方向上滑动。
夹持部52设置在基部51上，具有相互对置的一对壁部，在该对壁部之间夹入凹面镜13的杆部13c。如图3所示的那样，在该对壁部的一者上形成有朝向另一方突起的突起部52a，在另一者上设置有板簧52b。夹持部52通过板簧52b的弹力将杆部13c向突起部52a按压，由此以点接触状态而夹持杆部13c。
电路衬底60是印刷电路板，在该印刷电路板上形成有各种电路，并且在该印刷电路板上安装有马达30、用于驱动马达30的驱动电路、以及开关61。如图3所示的那样，电路衬底60固定在支承体40的第1壁部41的上部。开关61在X轴方向上设置于与滑动部50对置的位置，当滑动部50向图3中的左方向移动时，开关61与滑动部50接触，并将表示接触的检测信号供给至控制部80。控制部80以取得该检测信号时的滑动部50的位置为原点，进行凹面镜13的驱动控制。
质量体70是作为后述的质量阻尼器D的一部分而发挥功能的结构，设置在支承体40的任意部位。质量体70例如是由黄铜等金属材料形成的配重。另外，质量体70的材质没有限定，但为了节省空间且确保质量阻尼器D所需的功能，优选选择比重大的材质。
在反射镜驱动装置20中，质量体70和支承体40作为图2示意性地示出的质量阻尼器D(也称为同步质量阻尼器)发挥功能。质量阻尼器D通过在作为吸振对象的马达30上经由作为弹簧发挥功能的支承体40附加辅助的质量体70，抑制共振现象。象这样，质量阻尼器D抑制马达30的振动。如后所述，质量体70的质量是基于驱动马达30时的驱动频率而确定的。
控制部80由具有CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等的微型计算机构成，控制反射镜驱动装置20的动作。存储部81是闪存等非易失性存储器，由控制部80控制而存储后述的凹面镜13的初始设定位置。另外，初始设定位置也可以存储在控制部80的ROM中。例如，控制部80和存储部81安装于在壳体14的预定位置设置的印刷电路板(与电路衬底60不同的衬底)。在该实施方式中，控制部80不仅控制反射镜驱动装置20的动作，还控制HUD装置10的整体动作，还控制显示器11的显示动作。例如，控制部80与控制车辆1的各部的ECU(电子控制单元)等系统进行通信，使表示车辆信息的图像显示于显示器11中。
另外，控制部80通过经由电路衬底60的驱动电路，以微步驱动方式驱动马达30，从而控制凹面镜13的旋转驱动。即，控制部80及驱动电路作为进行凹面镜13的旋转驱动控制的驱动控制部而发挥作用。驱动电路具有与马达30的励磁线圈连接的晶体管桥，并且以能够调整流入励磁线圈的励磁电流的方向和大小的方式设置。驱动电路通过控制部80的控制，控制在马达30的励磁线圈中流过的电流。另外，如何构成驱动控制部这一点是任意的，可以安装在一个基板上，也可以通过安装在多个衬底上的各部协同动作来实现。
另外，控制部80将滑动部50与开关61接触的地点作为原点而存储在控制部80的RAM中，并以存储在RAM中的原点为基准，通过对驱动中的马达30的驱动步骤数进行计数，确定凹面镜13当前位于何处。
控制部80通过驱动电路驱动马达30，使滑动部50在支承体40的第1壁部41和第2壁部42之间的范围内沿X轴方向移动，由此控制凹面镜13的旋转位置。另外，控制部80根据来自操作部90的用户4的输入操作，在能够显示虚像V的凹面镜13的旋转范围内调整凹面镜13的位置，从而调整从用户4观察到的虚像V的上下方向上的显示位置。然后，控制部80将通过用户4的操作而调整后的凹面镜13的位置作为新的初始设定位置，并覆盖(更新)存储于存储部81的初始设定位置。
操作部90接受用户4的输入操作，由按钮、触摸面板等的公知的输入装置构成，与进行了输入操作的情况相对应，将表示操作内容的信号提供给控制部80。例如，设置在车辆1中的方向盘开关可以用作操作部90。
在这里，参照图5，对凹面镜13与滑动部50的位置关系进行说明。图5示意性地示出了凹面镜13的旋转位置与滑动部50的滑动位置的关系，实际上，当然作为凹面镜13的旋转中心的轴线AX不在X轴方向上移动。将由凹面镜13反射的显示光L未到达前挡风玻璃3、不能进行虚像V的显示的凹面镜13的旋转范围设为非显示范围R1。另外，将由凹面镜13而反射的显示光L到达挡风玻璃3而能够进行虚像V的显示的凹面镜13的旋转范围设为显示范围R2。在非显示范围R1内，将位于滑动部50与开关61接触的位置X1的凹面镜13的旋转位置设为第1位置P1。此外，将显示范围R2中的凹面镜13的初始设定位置(通过用户4的调整而设定的位置)设为第2位置P2。另外，将显示范围R2内的最接近非显示范围R1的位置，也就是说，将虚像V从非显示状态切换到显示状态的情况下的凹面镜13的位置设为特定位置Ps。在该场合，在滑动部50的滑动范围内，按照离开关61从近到远的顺序，成为位置X1、将凹面镜13设为特定位置Ps的滑动部50的位置Xs、将凹面镜13设为第2位置P2的滑动部50的位置X2。
如果车辆1的点火装置开启，向HUD装置10供给动作电力，则控制部80经由驱动电路而驱动马达30，使滑动部50与开关61接触，将接触的地点作为原点而存储。这样，控制部80作为检测原点的原点检测部发挥功能。控制部80在存储了原点之后，通过使滑动部50从位置X1朝向位置X2移动，使凹面镜13从作为非显示范围R1的原点的位置P1向作为显示范围R2内的初始设定位置而存储的位置P2旋转移动。控制部80在使凹面镜13位于位置P2时，控制显示器11的动作，进行虚像V的显示控制。
在该实施方式中，控制部80在使凹面镜13从位置P1(原点)朝向位置P2(初始设定位置)旋转时，将非显示范围R1中的凹面镜13的旋转速度设定得比显示范围R2中的凹面镜13的旋转速度快，缩短到虚像V开始显示为止的期间。具体而言，控制部80在使凹面镜13从非显示范围R1的位置P1(原点)，移动到显示范围R2内的位置P2(初始设定位置)时，以第1驱动频率而驱动马达30。另外，控制部80在使凹面镜13移动到位置P2(初始设定位置)之后，在根据来自操作部90的输入而在显示范围R2内调整凹面镜13的位置时，以比第1驱动频率低的第2驱动频率而驱动马达30。此时，控制部80为了实现非显示范围R1中的凹面镜13的旋转速度，以2500pps(pulse per second，脉冲每秒)左右(例如，2496pps)驱动频率而驱动马达30，形成第1驱动频率。于是，在没有采取任何对策的情况下，与该驱动频率对应，产生2.5kHz频带的驱动声音，对于用户4而言，有时会听到刺耳的声音。
因此，在本实施方式中，为了抑制如上所述地产生的驱动声音，根据马达30的驱动频率2500pps来决定质量阻尼器D中的质量体70的质量。质量体70的质量例如，也可以通过求解线性弹簧质量系中的运动方程式而根据理论求出，但在驱动声音到达用户4的耳朵之前，存在反射镜驱动装置20以及HUD装置10的构成、HUD装置10向车辆1的搭载方式等复合因素，所以实际上是通过实验、理论和实验的组合而求出。由于同样的理由，用于有效地抑制驱动声音的质量体70在支承体40上的配设部位也优选通过实验、理论和实验的组合来求出。
图6表示质量阻尼器D对马达30的驱动声音的降低效果。实线的曲线图5是在以上说明的反射镜驱动装置20中，根据2496pps的驱动频率来确定质量阻尼器D的质量体70的质量时的驱动声的测定结果。另一方面，虚线的曲线6是未设置质量阻尼器D的反射镜驱动装置的驱动声音的测定结果。参照图6可知，在设置质量阻尼器D时，与不设置质量阻尼器D时相比，2.5kHz频带的驱动声音大幅度降低。
(1)以上说明的HUD装置10通过将由凹面镜13(反射镜的一个例子)反射的显示光L朝向前挡风玻璃3(透光部件的一个例子)而射出，将显示光L所表示的图像作为虚像V显示。HUD装置10包括用于旋转驱动凹面镜13的马达30，作为控制部80的功能而实现的驱动控制部和原点检测部、存储部81、质量阻尼器D。驱动控制部通过控制马达30的动作，进行凹面镜13的旋转驱动控制。存储部81存储凹面镜13的旋转范围内的初始设定位置(位置P2)。原点检测部检测凹面镜13的旋转范围内的原点(位置P1)。质量阻尼器D具有质量体70，抑制马达30的振动。
根据该结构，如上所述，能够抑制用于驱动反射镜的马达30的驱动声音。
(2)具体来说，原点(位置P1)位于不能进行虚像V的显示的凹面镜13的旋转范围内(非显示范围R1)。另外，初始设定位置(位置P2)位于能够进行虚像V的显示的凹面镜13的旋转范围内(显示范围R2)。
根据该结构，能够抑制使反射镜从位于非显示范围R1内的原点旋转至位于显示范围R2内的初始设定位置时的马达30的驱动声音。
(3)另外，HUD装置10具有操作部90。而且，驱动控制部在使凹面镜13移动到初始设定位置之后，根据来自操作部90的输入，以比第1驱动频率低的第2驱动频率而驱动马达30，在能够显示虚像V的凹面镜13的旋转范围(显示范围内R2)内使反射镜的位置移动。根据该结构，与对应于用户4的调整操作的第2驱动频率下的驱动声音相比，能够有效地降低显著产生的第1驱动频率下的驱动声音。由此，可有效地降低比如，HUD装置10启动，将凹面镜13移动到初始设定位置的期间(即，车辆1还未开始行驶，没有道路噪音，假定注意到驱动声音的期间)的驱动声音。
另外，本公开不受以上的实施方式以及附图限定。在不变更本公开的主旨的范围内，能够适当地施加变更(也包括构成要素的删除)。
在连接平面镜12与凹面镜13的显示光L的光路中，也可以设置平面镜12以外的平面镜。另外，也可以设置自由曲面镜来代替平面镜12。在HUD装置10中，使用几片镜子、如何使显示光L的光路折回这一点，能够根据设计而适当变更。
以上，说明了反射镜驱动装置20使凹面镜13旋转移动的例子，但反射镜驱动装置20也可以是使平面镜或自由曲面镜(反射镜的其他例子)旋转移动的装置。反射镜驱动装置20只要是利用马达30的动力来旋转驱动反射镜的装置，其结构是任意的。
以上，示出了将质量体70设置在支承体40上的例子，但也可以采用经由弹性部件而安装在马达30、支承体40上的结构。
以上，根据在非显示范围R1内对凹面镜13进行旋转驱动时的马达30的驱动频率来确定质量体70的质量，但也可以根据在显示范围R2内对凹面镜13进行旋转驱动时的马达30的驱动频率来确定质量体70的质量。此外，驱动声中的要抑制的频带也是任意的，可以比2.5kHz频带高也可以低。例如，作为用户4感到刺耳的频带，可举出1kHz～5kHz范围内的任意频带。如果使质量体比抑制驱动声音的2.5kHz频带的质量阻尼器D的质量体70轻，则能够降低比2.5kHz频带高的任意频带，如果使质量体更重，则能够降低比2.5kHz频带低的任意频带。
以上，示出了将支撑体40固定于壳体14的底部14b的例子，但不限于此。只要能够使反射镜旋转移动，则将反射镜驱动装置20的支承体40相对于壳体14如何固定这一点是任意的。
另外，显示器11不限于使用了LCD的显示器，也可以采用使用了OLED(有机发光二极管)的显示器。另外，显示器11例如，也可以使用DMD(数字微镜装置)或LCOS(液晶覆硅)等的反射型显示设备。
另外，作为显示光L的投射对象的透光部件并不限定于车辆1的前挡风玻璃3，也可以是由板状的半透半反镜、全息元件等构成的组合器。
另外，搭载HUD装置10的车辆1的种类没有限定，可适用于机动四轮车、机动二轮车等的各种车辆。另外，HUD装置10也可装载于飞机、船舶、雪地车等的车辆1以外的交通工具上。
在以上的说明中，为了容易理解本公开，适当省略了公知的技术事项的说明。
标号的说明：
标号1表示车辆；
标号2表示仪表板；
标号3表示前挡风玻璃；
标号4表示用户；
符号L表示显示光；
符号V表示虚像；
标号10表示平视显示(HUD)装置；
标号11表示显示器；
标号12表示平面镜；
标号13表示凹面镜(反射镜的一个例子)；
符号R1表示非显示范围；
符号R2表示显示范围；
符号P1表示第1位置；
符号P2表示第2位置；
符号Ps表示特定位置；
标号13a表示保持架；
标号13b表示轴部；
标号13c表示杆部；
符号AX表示轴线；
标号14表示壳体；
标号14a表示射出口；
标号14b表示底部；
标号20表示反射镜驱动装置；
标号30表示马达；
标号31表示旋转轴；
标号40表示支承体；
标号40a表示平板部；
标号41表示第1壁部；
标号42表示第2壁部；
符号G表示导向轴；
标号50表示滑动部；
标号51表示基部；
标号52表示夹持部；
标号60表示电路衬底；
标号61表示开关；
标号70表示质量体；
符号D表示质量阻尼器；
标号80表示控制部；
标号81表示存储部；
标号90表示操作部。

Claims (3)

1.一种平视显示装置，该平视显示装置通过将由反射镜反射的显示光朝向透光部件射出以将上述显示光所表示的图像作为虚像进行显示，该平视显示装置包括：
马达，该马达用于旋转驱动上述反射镜；
驱动控制部，该驱动控制部通过控制上述马达的动作，进行上述反射镜的旋转驱动控制；
存储部，该存储部存储上述反射镜的旋转范围内的初始设定位置；
原点检测部，该原点检测部检测上述反射镜的旋转范围内的原点；
质量阻尼器，该质量阻尼器具有质量体，抑制上述马达的振动，
上述驱动控制部在上述原点检测部检测到上述原点之后，以第1驱动频率而驱动上述马达，将上述反射镜移动到上述初始设定位置；
上述质量体的质量基于上述第1驱动频率而确定。
2.根据权利要求1所述的平视显示装置，其中，上述原点位于，不能显示上述虚像的上述反射镜的旋转范围内的非显示范围，并且上述初始设定位置位于，能够显示上述虚像的上述反射镜的旋转范围内的显示范围。
3.根据权利要求2所述的平视显示装置，其中，该平视显示装置包括操作部；
上述驱动控制部在将上述反射镜移动到上述初始设定位置之后，根据来自上述操作部的输入，以低于上述第1驱动频率的第2驱动频率驱动上述马达，并且在上述反射镜的允许上述虚像的显示的旋转范围内移动上述反射镜的位置。
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