CN105283794B

CN105283794B - 平视显示装置

Info

Publication number: CN105283794B
Application number: CN201480032885.1A
Authority: CN
Inventors: 渡边贤二; 三宅广之
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2018-07-17
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP6241093B2; WO2014208165A1; EP3015904A4; JP2015011212A; EP3015904B1; US9946078B2; US20160124231A1; EP3015904A1; CN105283794A

Abstract

本发明提供能够在上下方向不同距离同时生成多个虚像的平视显示装置。从使用了LED光源的投影仪4，经由第一投射透镜16以及第二投射透镜17分别将影像投射于第一屏幕20以及第二屏幕21，使投射于第一屏幕20以及第二屏幕21的影像反射于车辆2的前车窗6而使车辆的乘客7视认，由此生成供车辆的乘客7视认的影像的虚像。另外，基于投射于第一屏幕20的影像的第一虚像和基于投射于第二屏幕21的影像的第二虚像以距乘客的距离在不同位置分别在上下方向配置的方式构成。

Description

平视显示装置

技术领域

本发明涉及能够搭载于移动体，且生成供移动体的乘客视认的各种影像的平视显示装置。

背景技术

以往，作为对车辆等移动体的乘客提供路径引导、障碍物的警告等驾驶信息的信息提供单元，使用各种单元。例如，基于设置于移动体的液晶显示器的显示、从扬声器输出的声音等。而且，近年来，作为一个这样的信息提供单元存在一种平视显示装置(以下，称为HUD)。

此处，例如相对于作为移动体特别是车辆而设置的HUD如日本特开2009－150947号公报所记载的那样，能够在从车辆的乘客观察车辆的车窗(例如前车窗)的前方，与前方视场的前景重叠，将驾驶信息(例如，速度显示、路径引导显示等)作为虚像生成。其结果，乘客在视认驾驶信息时能够尽量少进行视线移动，从而能够更加减少驾驶时的负担。

专利文献1:日本特开2009－150947号公报(第5－6页，图1)

此处，为了进一步减少车辆的乘客的驾驶时的负担，适当地设定生成虚像的位置(更具体而言从乘客至虚像的距离)是重要的。例如，为了生成相对于障碍物警告的虚像，优选在该障碍物实际存在的位置生成虚像。另外，在生成引导道路的右左转弯的虚像的情况下，优选在右左转弯的地点生成虚像。

另外，在上述专利文献1的技术中公开了以下内容，即：构成为使成为投射来自投影仪的影像的对象的屏幕的位置能够沿着光路前后移动，从而对生成虚像的位置进行调整。而且，也公开有以下内容，即：通过构成为将屏幕在左右方向分割为多个屏幕，使各屏幕能够移动至不同位置，在不同距离同时生成多个虚像。

然而，在车辆的乘客从车窗视认外部环境的情况下，一般越看成为下方越处于靠近车辆的位置，越看成为上方越处于距离车辆较远的位置。例如，在图16所示的例子中，位于前车窗101的下方的其他车辆102相对位于上方的其他车辆103处于更靠近本车辆侧的位置。另一方面，沿左右方向并列的其他车辆103与行人104位于距本车辆大致相同距离。即，在车辆的乘客从车窗视认外部环境的情况下，外部环境不是左右方向而是在上下方向产生距离之差。

此处，如上述那样生成虚像的位置需要成为与外部环境对应的位置，但在上述专利文献1中仅在左右方向分割屏幕，因此无法在上下方向不同距离同时生成多个虚像。例如，在图16所示的例子中，无法在其他车辆102的位置生成与至其他车辆102的距离对应的虚像，并且同时在其他车辆103的位置生成与至其他车辆103的距离对应的虚像。

发明内容

本发明是为了消除上述以往的问题点而完成的，目的在于提供能够在上下方向不同距离同时生成多个虚像的平视显示装置。

为了实现上述目的，本发明的平视显示装置(1)的特征在于，具有：屏幕(20、21)；投影仪(4)，其使用使影像投射于上述屏幕的投射透镜(16、17)；以及虚像生成单元(11、12)，其根据投射于上述屏幕的上述影像生成使用户视认的上述影像的虚像，上述影像包括第一影像和第二影像，上述虚像生成单元根据上述第一影像生成上述第一影像的虚像亦即第一虚像，并且根据上述第二影像生成上述第二影像的虚像亦即第二虚像，上述屏幕由供上述第一影像投射的第一屏幕(20)和供上述第二影像投射的第二屏幕(21)构成，以使上述第二虚像在上述第一虚像的上方生成的方式配置上述第一屏幕和上述第二屏幕。

根据具有上述结构的本发明的平视显示装置，能够在上下方向不同距离同时生成多个虚像。因此，在生成相对于用户视认的虚像的情况下，能够与用户视认的外部环境的距离差对应地在适当的位置生成多个虚像。

附图说明

图1是示出本实施方式的HUD朝车辆的设置方式的图。

图2是示出本实施方式的HUD的内部结构的图。

图3是示出投影仪具备的第一投射透镜以及第二投射透镜的图。

图4是示出第二投射透镜的移动方式的图。

图5是分别示出第一屏幕与第二屏幕的图。

图6是示出投影仪相对于第一屏幕与第二屏幕的影像的投射方式的图。

图7是示出第二屏幕朝相对于光路的前后方向的移动方式的图。

图8是分别示出通过投射于第一屏幕与第二屏幕的影像而生成的虚像的图。

图9是示出第一屏幕以及第二屏幕朝相对于光路的交叉方向的移动方式的图。

图10是示出使第一屏幕与第二屏幕沿上下方向移动的情况的投影仪的影像的投射方式的图。

图11是示出本实施方式的HUD的结构的框图。

图12是本实施方式的虚像生成处理程序的流程图。

图13是示出位置设定表的一个例子的图。

图14是示出使第二屏幕移动的情况的第二屏幕与第二投射透镜的位置关系的图。

图15是示出能够从车辆的乘客视认的虚像的一个例子的图。

图16是对以往技术的问题点进行了说明的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的平视显示装置具体化的一实施方式详细地进行说明。

首先，针对本实施方式的平视显示装置(以下，称为HUD)1的结构，使用图1进行说明。图1是示出本实施方式的HUD1朝车辆2的设置方式的图。

如图1所示HUD1设置于车辆2的仪表盘3内部，具有在内部投射来自投影仪4、投影仪4的影像的屏幕5。而且，构成为使投射于屏幕5的影像经由如后述那样HUD1所具备的镜、菲涅尔透镜，进一步反射于驾驶席的前方的前车窗6而使车辆2的乘客7视认。另外，作为投射于屏幕5的影像，有关于车辆2的信息、为了乘客7的驾驶的支援而使用的各种信息。例如有针对障碍物(其他车辆、行人)的警告、导航装置所设定的引导路径、基于引导路径的引导信息(示出右左转弯方向的箭头等)、当前车速、引导标志、地图图像、交通信息、新闻、天气预报、时刻、连接的智能手机的画面、电视节目等。

另外，在本实施方式的HUD1中，构成为，在前车窗6反射而乘客7视认了投射于屏幕5的影像的情况下，乘客7将在不是前车窗6的位置而是前车窗6的前面的远方的位置投射于屏幕5的影像作为虚像8视认。另外，乘客7能够视认的虚像8是投射于屏幕5的影像，但经由镜因此上下方向反转。另外，由于经由菲涅尔透镜尺寸也变更。

此处，针对生成虚像8的位置、更具体而言从乘客7至虚像8的距离(以下，称为生成距离)L，通过HUD1所具备的镜、菲涅尔透镜的形状、位置、屏幕5相对于光路的位置等能够适当地设定。特别是，在本实施方式中如后述那样，以使屏幕5的位置沿着光路而能够沿前后方向移动的方式构成。其结果，能够适当地变更生成距离L。例如能够使生成距离L在2.5m～20m之间变更。

接下来，使用图2对HUD1更具体的结构进行说明。图2是示出本实施方式的HUD1的内部结构的图。

如图2所示，HUD1基本上由投影仪4、屏幕5、反射镜10、镜11、菲涅尔透镜12、控制电路部13、以及CAN接口14构成。

此处，投影仪4是作为光源使用了LED光源的影像投射装置，例如为DLP投影仪。另外，作为投影仪4也可以使用液晶投影仪、LCOS投影仪。另外，投影仪4具备用于投射影像的投射透镜15，但在本实施方式中，投射透镜15由第一投射透镜16和第二投射透镜17两个投射透镜构成，并构成为能够分别投射不同的影像。此处，图3是示出了投影仪4所具备的第一投射透镜16以及第二投射透镜17的图。

如图3所示，第一投射透镜16以及第二投射透镜17具有将一个圆形状的透镜在上下方向分割的分割形状。而且，处于下方的第二投射透镜17构成为，能够沿着光路在前后方向移动。另一方面，第一投射透镜16的位置固定。具体而言，通过使处于第二投射透镜17的背面侧的透镜驱动马达18驱动，能够如图4所示使第二投射透镜17沿着光路在前后方向移动。特别是，在本实施方式中，构成为，如后述那样在使屏幕5沿着光路在前后方向移动的情况下，为了使从第二投射透镜17投射的影像的焦点与移动后的屏幕5的位置一致，第二投射透镜17也随着移动。

另外，透镜驱动马达18由步进马达构成。而且，HUD1基于从控制电路部13发送的脉冲信号控制透镜驱动马达18，能够将第二投射透镜17的位置相对于设定位置适当地定位。

另外，屏幕5是供从投影仪4投射的影像投射的被投射介质，使用例如菲涅尔屏幕、扩散型屏幕等。另外，在本实施方式中屏幕5由第一屏幕20和第二屏幕21两个屏幕构成。此处，图5是分别示出第一屏幕20与第二屏幕21的图。

如图5所示，第一屏幕20具有在上方投射影像的被投射区域22，如图6所示，显示从投影仪4的第一投射透镜16投射的影像。另一方面，第二屏幕21具有在下方投射影像的被投射区域23，如图6所示，显示从投影仪4的第二投射透镜17投射的影像。而且，第一屏幕20与第二屏幕21以不与图2以及图6所示被投射区域22、23重叠的方式沿着光路在前后方向以规定间隔并列地配置。因此，在本实施方式中虚像8由投射于第一屏幕20的影像的虚像(以下，称为第一虚像8A)、和投射于第二屏幕21的影像的虚像(以下，称为第二虚像8B)构成。

另外，第二屏幕21构成为，能够沿着光路在前后方向移动。另一方面，第一屏幕20的位置相对于前后方向固定。具体而言，通过使处于第二屏幕21的背面侧的屏幕前后驱动马达24驱动，如图7所示能够变更第一屏幕20与第二屏幕21之间的距离，能够使第二屏幕21沿着光路在前后方向移动。其结果，能够变更投射于第二屏幕21的影像的虚像亦即第二虚像8B生成的位置(具体而言从乘客7至第二虚像8B的距离亦即生成距离L2)。另外，生成距离L2取决于从镜11至第二屏幕21的距离。即，生成距离L2根据从镜11至第二屏幕21的距离变更长短。例如，若使从镜11至第二屏幕21的距离变长则生成距离L2变长，若从镜11至第二屏幕21的距离变短则生成距离L2变短。

例如，若使第二屏幕21向投影仪4侧(至镜11的距离变长的一侧)移动，则生成距离L2变长(即，从乘客7更远地视认第二虚像8B)。另一方面，若使第二屏幕21向与投影仪4相反的一侧(至镜11的距离变短的一侧)移动，则生成距离L2变短(即，从乘客7更近地视认第二虚像8B)。此外，第一屏幕20的位置相对于前后方向固定，因此投射于第一屏幕20的影像的虚像亦即第一虚像8A生成的位置(具体而言从乘客7至第一虚像8A的距离亦即生成距离L1)固定。因此，通过变更生成距离L2，能够变更从第一虚像8A至第二虚像8B的距离(|L2－L1|)。

因此，假设第一屏幕20与第二屏幕21沿着光路距镜11处于相同距离的情况下，在车辆2的前方的相同位置生成第一虚像8A与第二虚像8B，但在第一屏幕20与第二屏幕21距镜11沿着光路处于不同距离的情况下，如图8所示第一虚像8A与第二虚像8B分别生成于不同位置。另外，如图5以及图6所示，各屏幕以使第一屏幕20的被投射区域22相对第二屏幕21的被投射区域23位于上方的方式配置，但由于镜11使影像上下反转，因此以相对于光路交叉的方向为基准，第二虚像8B生成于第一虚像8A的上方。

另外，在本实施方式中以使第一屏幕20以及第二屏幕21能够向与光路交叉的方向一体移动的方式构成。具体而言，使处于第一屏幕20的侧面的屏幕上下驱动马达25驱动，由此如图9所示，能够使第一屏幕20以及第二屏幕21一体地沿与光路交叉的方向移动。其结果，如图10所示，能够在将第一屏幕20和第二屏幕21作为对象而投射来自投影仪的影像的第一投射方式、与仅将第一屏幕20作为对象而投射来自投影仪4的影像的第二投射方式之间，切换图像朝屏幕5的投射方式。

另外，HUD1在投射方式为第一投射方式的情况下，基本上分别将第一投射透镜16与第二投射透镜17中不同种类的影像(例如，第一投射透镜16中为车辆的当前车速的影像，第二投射透镜17中为引导信息、警告信息的影像)投射于各屏幕。另一方面，在投射方式为第二投射方式的情况下，基本上使将在第一投射透镜16与第二投射透镜17中分别投射的影像组合而得的一个影像(例如，第一投射透镜16中电视画面的下半部分的影像，第二投射透镜17中电视画面的上半部分的影像)投射于第一屏幕20。由此，第二投射方式中，能够将比没有分割线更大的尺寸的影像作为虚像生成。此外，第二投射方式也能够构成为在第一投射透镜16与第二投射透镜17射透不同种类的影像。

另外，屏幕前后驱动马达24以及屏幕上下驱动马达25分别由步进马达构成。而且，HUD1基于从控制电路部13发送的脉冲信号控制屏幕前后驱动马达24，能够相对于设定位置将第二屏幕21的前后位置适当地定位。另外，HUD1基于从控制电路部13发送的脉冲信号控制屏幕上下驱动马达25，能够相对于设定位置将第一屏幕20以及第二屏幕21的上下位置适当地定位。

另一方面，反射镜10是如图2所示，反射从投影仪4投射的影像而变更光路，朝屏幕5投射的反射板。

另外，镜11是如图2所示使来自屏幕5的影像光反射，经由前车窗6，在乘客7的前方投射虚像8(参照图1)的投影单元。作为镜11，使用球面凹面镜、非球面凹面镜、或者用于修正投影影像的形变的自由曲面镜。

另外，菲涅尔透镜12是如图2所示用于将投射于屏幕5的影像放大而生成虚像8的放大镜。而且，在本实施方式的HUD1中，使投射于屏幕5的影像经由镜11、菲涅尔透镜12，进一步反射于前车窗6而使乘客7视认，由此将在前车窗6的前面的远方的位置投射于屏幕5的影像放大，作为虚像8供乘客视认(参照图1)。

另外，控制电路部13是进行HUD1的整体的控制的电子控制单元。此处，图11是示出本实施方式的HUD1的结构的框图。

如图11所示，控制电路部13除了作为运算装置以及控制装置的CPU31、以及在CPU31进行各种的运算处理时作为工作存储器而使用的RAM32、控制用的程序之外，还具备对从记录了后述的虚像生成处理程序(参照图12)等的ROM33、ROM33读出的程序、后述的位置设定表进行存储的闪存34等内部存储装置。另外，控制电路部13分别与投影仪4、透镜驱动马达18、屏幕前后驱动马达24、屏幕上下驱动马达25连接，进行投影仪4、各种马达的驱动控制。

另外，CAN(控制器局域网络)接口14是相对于在设置于车辆内的各种车载器、车辆机器的控制装置之间进行重叠通信的车载网络规格的CAN，进行数据的输入输出的接口。而且，HUD1经由CAN，以能够相互通信的方式与各种车载器、车辆机器的控制装置(例如，导航装置48、AV装置49等)连接。由此，HUD1构成为能够投影导航装置48、AV装置49等的输出画面。

接着，在具有上述结构的HUD1中，基于图12针对CPU31执行的虚像生成处理程序进行说明。图12是本实施方式的虚像生成处理程序的流程图。此处，虚像生成处理程序是如下程序，即：在车辆的ACC接通后执行，在其他车道行驶的其他车辆超车插入本车辆的行进行驶前方的情况下，生成警告该其他车辆的虚像8。此外，以下的图12中流程图所示的程序存储于HUD1所具备的RAM32、ROM33，由CPU31执行。另外，以下的说明中，图像朝屏幕5的投射方式总是以第一投射方式(图10)进行说明。

首先，在虚像生成处理程序中，在步骤(以下，略记为S)1中，CPU31对在其他车道行驶的其他车辆是否进行超车插入本车辆的行进行驶前方进行判定。具体而言，成为通过测距传感器常时检测与前方车辆的距离的结构，在该距离一度变化为比规定量短的情况下，判定为其他车辆进行超车插入。另外，在获得在与本车辆行驶的车道邻接的车道行驶的其他车辆的方向指示器信息，并检测出本车辆行驶的车道侧的方向指示器工作的情况下，也可以判定其他车辆进行超车插入。

然后，在判定为在其他车道行驶的其他车辆进行超车插入本车辆的行进行驶前方的情况下(S1：是)，移至S2。与此相对地，在判定为没有超车插入车辆的情况下(S1：否)，结束该虚像生成处理程序。

S2中，CPU31基于测距传感器等的检测结果获得从本车辆至进行超车插入的其他车辆(以下，称为超车插入车辆)的距离R。也可以构成为取代测距传感器而使用前摄像机拍摄的拍摄影像来获得距离R。

S3中，CPU31对上述S2中获得的距离R是否为20m以下进行判定。此外，成为上述S3的判定基准的距离由HUD1的规格决定，具体而言为通过HUD1能够生成第二虚像8B的最长的生成距离L2。如上述那样，在本实施方式中通过使第二屏幕21沿着光路在前后方向移动能够变更生成投射于第二屏幕21的影像的虚像亦即第二虚像8B的位置(具体而言从乘客7至第二虚像8B的距离亦即生成距离L2)(参照图8)。在使第二屏幕21移动至最靠投影仪4侧的情况下，生成距离L2最长。而且，在通过HUD1能够生成第二虚像8B的最长的生成距离L2为20m的情况下，上述S3的判定基准为20m。另一方面，在通过HUD1能够生成第二虚像8B的最长的生成距离L2为30m的情况下，上述S3的判定基准为30m。以下的例子中，对通过HUD1能够生成第二虚像8B的最长的生成距离L2为20m进行说明。

然后，在判定为上述S2中获得的距离R为20m以下的情况下(S3：是)，移至S4。与此相对地，在判定为上述S2中获得的距离R比20m长的情况下(S3：否)，移至S5。

S4中CPU31将第二虚像8B的生成距离L2设定为上述S2中获得的距离R。另一方面，S5中CPU31将第二虚像8B的生成距离L2设定为最大距离亦即20m。其后，CPU31如后述那样以在从乘客7离开上述S4或者S5中设定的生成距离L2的位置生成第二虚像8B的方式控制第二屏幕21的位置。

接着，S6中CPU31从闪存34读出位置设定表，基于上述S4或者S5中设定的生成距离L2决定第二屏幕21的位置。另外，S7中CPU31基于上述S6中决定的第二屏幕21的位置来决定第二投射透镜17的位置。此外，位置设定表如图13所示针对每个生成距离L2，规定用于在该生成距离L2生成第二虚像8B的第二屏幕21的位置。另外，与第二屏幕21的位置建立对应关系而针对第二投射透镜17的位置进行规定。

此处，第二屏幕21以及第二投射透镜17的位置如图14所示，以能够沿着投影仪4的光源51的光路52移动的方式构成。而且，生成距离L2取决于从镜11至第二屏幕21的距离，因此将第二屏幕21的位置决定为使从镜11至第二屏幕21的距离成为与上述S4或者S5中设定的生成距离L2对应的距离。另一方面，将第二投射透镜17的位置决定为，使从第二投射透镜17投射的影像的焦点在第二屏幕21上对焦的位置。即，若为了使生成距离L2变长，第二屏幕21沿着光路向从镜11分离的方向(即靠近第二投射透镜17的方向)移动，则第二投射透镜17沿着光路向其相反方向亦即靠近第二屏幕21的方向移动。另一方面，若为了使生成距离L2变短，第二屏幕21沿着光路朝靠近镜11的方向(即从第二投射透镜17分离的方向)移动，则第二投射透镜17沿着光路朝其相反方向亦即从第二屏幕21分离的方向移动。即，基于上述S4或者上述S5中设定的生成距离L2，首先决定光路52的第二屏幕21的位置，基于决定的第二屏幕21的位置，决定光路52的第二投射透镜17的位置。另外，第二投射透镜17与第二屏幕21沿着光路52相互向不同方向移动。

其结果，例如在为了使生成距离L2变更为更长，使第二屏幕21向第二投射透镜17侧移动的情况下，伴随着第二屏幕21的移动第二投射透镜17也向第二屏幕21侧移动由此能够维持使投射的影像的焦点在第二屏幕21上对焦的状态。由此，在使第二屏幕21移动后也能够投射鲜明的影像。

接着，在S8中，为了使第二屏幕21从第二屏幕21的当前位置移动至上述S6决定的位置，CPU31决定所需的屏幕前后驱动马达24的驱动量(脉冲数)。同样，为了使第二投射透镜17从第二投射透镜17的当前位置移动至上述S7中决定的位置，而决定所需的透镜驱动马达18的驱动量(脉冲数)。

其后，S9中CPU31将用于以上述S8所决定的驱动量使屏幕前后驱动马达24驱动的脉冲信号朝屏幕前后驱动马达24发送。同样，将用于以上述S8中决定的驱动量使透镜驱动马达18驱动的脉冲信号朝透镜驱动马达18发送。而且，接收了脉冲信号的屏幕前后驱动马达24、透镜驱动马达18基于接收的脉冲信号进行驱动。其结果，第二屏幕21移动至上述S6中决定的位置，第二投射透镜17移动至上述S7中决定的位置。

接下来，S10中CPU31对第二屏幕21以及第二投射透镜17的移动是否结束进行判定。具体而言，上述S9中从发送了脉冲信号的屏幕前后驱动马达24、透镜驱动马达18接收到表示结束了驱动的信号的情况下，判定为第二屏幕21以及第二投射透镜17的移动结束。

然后，在判定为第二屏幕21以及第二投射透镜17的移动结束的情况下(S10：是)，移至S11。与此相对地，在判定为第二屏幕21以及第二投射透镜17的移动未结束的情况下(S10：否)，待机至移动结束。

S11中CPU31朝投影仪4发送信号，开始基于投影仪4的影像的投射。此处，作为由投影仪4投射的影像，有关于车辆2的信息、用于乘客7的驾驶的支援的各种信息。例如有相对于障碍物(其他车辆、行人)的警告、基于导航装置所设定的引导路径、引导路径的引导信息(表示右左转弯方向的箭头等)、当前车速、引导标志、地图图像、交通信息、新闻、天气预报、时刻、连接的智能手机的画面、电视节目等。

特别是在本实施方式中，通过第一投射透镜16投射于第一屏幕20的影像成为车辆的当前车速的影像。另外，通过第二投射透镜17投射于第二屏幕21的影像成为相对于超车插入车辆的警告的影像。此外，在本实施方式中，如图2所示，在第一屏幕20的下方配置有第二屏幕21。因此，由镜11反射的结果，投射于第二屏幕21的影像的虚像亦即第二虚像8B在投射于第一屏幕20的影像的虚像亦即第一虚像8A的上方生成。

因此，如图15所示，在前车窗6的下缘附近且前车窗6的前方，作为第一虚像8A生成示出当前车速的数值，能够从乘客视认。另外，在前车窗6的中央附近且前车窗6的前方，作为第二虚像8B生成包围超车插入车辆61的框，能够从乘客视认。此处，第一屏幕20位置固定因此第一虚像8A生成的位置(具体而言从乘客7至第一虚像8A的距离亦即生成距离L1)也固定，距乘客7为2.5m前方的位置。此外，生成距离L1也可以为2.5m以外。其中，若使生成距离L1过长，则第一虚像8A埋入路面，因此优选为2m～4m左右。

另外，图15所示的例子中成为作为第一虚像8A显示当前车速的影像的结构，也可以是针对其以外的信息、例如引导标志、地图图像、交通信息、新闻、天气预报、时刻、连接的智能手机的画面、电视节目等不需要使距车辆的距离改变的信息的影像进行显示的结构。而且，通过将生成距离L1固定为适当的距离(例如2.5m)，假设如图15所示，在超车插入车辆61靠近本车辆，生成第二虚像8B的位置移动的情况下，也能够防止生成埋入路面那样的不自然的虚像。而且，车辆的乘客在视认第一虚像8A时能够极力减少视线移动，从而能够进一步减少驾驶时的负担。

另一方面，如图15所示，第二虚像8B生成的位置成为距车辆上述S4或者上述S5中设定的生成距离L2前方的位置(即，超车插入车辆61的位置)。因此，乘客在视认第二虚像8B时也能够极力减少视线移动，从而能够进一步减少驾驶时的负担。

其后，S12中CPU31对上述S11中开始基于投影仪4的影像的投射后的经过时间t是否在规定时间Y(例如5秒)以上进行判定。此外，规定时间Y能够根据投射的影像的内容适当地变更。

另外，在判定为开始基于投影仪4的影像投射后的经过时间t为规定时间Y以上的情况下(S12：是)，使基于投影仪4的影像投射结束(S13)。此外，也可以成为仅将基于第二投射透镜17的投射结束，基于第一投射透镜16投射继续的结构。

另一方面，在判定为开始基于投影仪4的影像的投射后的经过时间t不足规定时间Y的情况下(S12：否)，移至S14。

S14中CPU31再度获得从本车辆至超车插入车辆的距离R。

接下来，S15中CPU31判定上述S4或者上述S5中设定的生成距离L2与上述S14中获得的距离R的差量是否在规定距离X(例如2m)以上。此外，规定距离X也能够根据投射的影像的内容适当地变更。

另外，在判定为上述S4或者上述S5中设定的生成距离L2与上述S14中获得的距离R的差量在规定距离X以上的情况下(S15：是)，移至S3。其后，基于重新获得的距离R重新设定生成距离L2(S4、S5)，进行第二屏幕21的移动。其结果，从本车辆至超车插入车辆的距离变化较大的情况下，也能够在变更后的超车插入车辆的位置生成第二虚像8B。

另一方面，在判定为上述S4或者上述S5中设定的生成距离L2与上述S14中获得的距离R的差量不足规定距离X的情况下(S15：否)，移至S12，继续进行现在的影像的投射。

如以上详细说明的样，根据本实施方式的HUD1，从使用了LED光源的投影仪4，经由第一投射透镜16以及第二投射透镜17分别将影像投射于第一屏幕20以及第二屏幕21，使投射于第一屏幕20以及第二屏幕21的影像反射于车辆2的前车窗6而使车辆的乘客7视认，由此生成供车辆的乘客7视认的影像的虚像。另外，基于投射于第一屏幕20的影像的第一虚像8A和基于投射于第二屏幕21的影像的第二虚像8B距车辆的乘客7的距离在不同位置分别在上下方向配置，因此能够在上下方向不同距离同时生成多个虚像。因此，在生成相对于车辆的乘客7视认的虚像的情况下，能够与供车辆的乘客7视认的外部环境的距离差对应，在适当的位置生成多个虚像。

另外，特别是能够变更从第一虚像8A至第二虚像8B的距离，因此在将距乘客7的距离不同的障碍物、交叉点等多个对象物所相关的影像作为虚像显示的情况下，能够在与至各对象物的距离对应的适当的位置生成虚像。其结果，乘客7在视认虚像时能够极力减少视线移动，从而能够进一步减少负担。

另外，作为距乘客7的距离固定的第一虚像8A显示当前车速、引导标志、地图图像、交通信息、新闻、天气预报、时刻、连接的智能手机的画面、电视节目等不需要使距乘客7的距离移动的信息的影像，由此能够防止生成这些信息埋入道路那样的不自然的虚像。另一方面，距乘客7的距离移动的障碍物、交叉点等对象物所相关的影像能够在与从乘客7至对象物的距离对应的适当的位置作为第二虚像8B而生成。

另外，通过使第二屏幕21移动来变更从第一虚像8A至第二虚像8B的距离，因此不进行投影仪4的控制、光路的变更，也能够通过使第二屏幕21的位置移动来容易地控制从第一虚像8A至第二虚像8B的距离。

另外，决定生成第二虚像8B的位置，基于决定的位置决定第二屏幕21的位置，因此在将距乘客7的距离移动的障碍物、交叉点等对象物所相关的影像作为虚像显示的情况下，能够在与从乘客7至对象物的距离对应的适当的位置生成虚像。

另外，使投影仪4的透镜与屏幕对应地上下分割，由此能够分别在不同距离生成不同种类的影像的虚像。

此外，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改进、变形是自不必说的。

例如，在本实施方式中成为通过HUD1在车辆2的前车窗6的前方生成虚像的结构，但也可以成为在前车窗6以外的车窗的前方生成虚像的结构。另外，通过HUD1反射影像的对象也可以不是前车窗6自身而是设置于前车窗6的周边的遮阳板(组合器)。另外，作为投影仪4也可以使用将LED作为光源的投影仪以外的投影仪。

另外，在本实施方式中成为相对于车辆2设置HUD1的结构，但也可以成为设置于车辆2以外的移动体的结构。例如，也能够相对于船舶、飞机等设置。另外，也可以设置于娱乐施设的骑乘式景点。该情况下，能够在骑乘的周围生成虚像，使骑乘的乘客视认虚像。

另外，在本实施方式中作为第一虚像8A，显示当前车速、引导标志、地图图像、交通信息、新闻、天气预报、时刻、连接的智能手机的画面、电视节目等不需要使生成距离移动的信息的影像，但也可以成为第一虚像8A也与第二虚像8B同样显示距车辆的距离移动的障碍物、交叉点等对象物所相关的影像(即需要使生成距离移动的信息)的结构。

另外，在本实施方式中，构成为仅使第二屏幕21能够沿着光路在前后方向移动，但也可以构成为第一屏幕20也能够移动。同样，也可以构成为第一投射透镜16也能够移动。该情况下，第一虚像8A的生成距离L1能够变更。另外，也可以构成为仅使第二屏幕21能够沿着光路在前后方向移动，第二投射透镜17固定位置。

另外，在本实施方式中，使屏幕由第一屏幕20和第二屏幕21两个屏幕构成，使投影仪4的透镜由第一投射透镜16和第二投射透镜17两个透镜构成，但屏幕与透镜数量也可以在三对以上。另外，也可以投影仪4的透镜仅为一个，仅屏幕由多个构成。

另外，针对将本发明的平视显示装置具体化的实施例上述进行了说明，但平视显示装置也能够具有以下的结构，该情况起到以下的效果。

例如，第一结构如以下所述。

其特征在于，具有：屏幕；投影仪，其使用使影像投射于上述屏幕的投射透镜；以及虚像生成单元，其根据投射于上述屏幕的上述影像生成使用户视认的上述影像的虚像，上述影像由第一影像和第二影像构成，上述虚像生成单元根据上述第一影像生成上述第一影像的虚像亦即第一虚像，并且根据上述第二影像生成上述第二影像的虚像亦即第二虚像，上述屏幕由供上述第一影像投射的第一屏幕和供上述第二影像投射的第二屏幕构成，以上述第二虚像在上述第一虚像的上方生成的方式配置上述第一屏幕和上述第二屏幕。

根据具有上述结构的平视显示装置，能够在上下方向不同距离同时生成多个虚像。因此，在生成相对于用户视认的虚像的情况下，能够与用户视认的外部环境的距离差对应地在适当的位置生成多个虚像。

另外，第二结构如以下所述。

其特征在于，以使上述第一虚像与上述第二虚像在相对于上述投影仪的光路交叉的方向分别平行地生成的方式，使上述第一屏幕与上述第二屏幕在相对于上述投影仪的光路交叉的方向分别平行地配置。

根据具有上述结构的平视显示装置，能够使第一虚像与第二虚像在相对于投影仪的光路交叉的方向分别平行地生成。

另外，第三结构如以下所述。

其特征在于，具有变更从上述第一虚像至上述第二虚像的距离的距离变更单元。

根据具有上述结构的平视显示装置，特别是能够变更从第一虚像至第二虚像的距离，因此在将距用户的距离不同的障碍物、交叉点等多个对象物所相关的影像作为虚像显示的情况下，能够在与至各对象物的距离对应的适当的位置生成虚像。其结果，用户在视认虚像时能够极力减少视线移动，从而能够进一步减少负担。

另外，第四结构如以下所述。

其特征在于，上述距离变更单元将从视认上述虚像的用户至上述第一虚像的距离固定，并且通过变更从上述用户至上述第二虚像的距离来变更从上述第一虚像至上述第二虚像的距离。

根据具有上述结构的平视显示装置，作为距用户的距离固定的第一虚像，显示当前车速、引导标志、地图图像、交通信息、新闻、天气预报、时刻、连接的智能手机的画面、电视节目等不需要使距用户的距离移动的信息的影像，由此能够防止生成这些信息埋入道路那样的不自然的虚像。另一方面，距用户的距离移动的障碍物、交叉点等对象物所相关的影像能够在与从用户至对象物的距离对应的适当的位置作为第二虚像而生成。

另外，第五结构如以下所述。

其特征在于，上述第一影像是不需要使从上述用户至基于该影像而生成的虚像的距离变化的信息的影像，上述第二影像是需要使从上述用户至基于该影像而生成的虚像的距离变化的信息的影像。

根据具有上述结构的平视显示装置，能够将不需要变更距用户的距离的信息、和需要变更距用户的距离的信息分别作为虚像适当地生成。

另外，第六结构如以下所述。

其特征在于，上述距离变更单元通过使上述第二屏幕沿着光路在前后方向移动，来变更从上述第一虚像至上述第二虚像的距离。

根据具有上述结构的平视显示装置，通过使第二屏幕移动来变更从第一虚像至第二虚像的距离，因此不进行投影仪的控制、光路的变更，也能够通过使第二屏幕的位置移动来容易地控制从第一虚像至第二虚像的距离。

另外，第七结构如以下所述。

其特征在于，具有：虚像位置决定单元，其决定生成上述第二虚像的位置；以及装置位置决定单元，其基于由上述虚像位置决定单元决定的位置，决定上述光路的上述第二屏幕的位置，上述距离变更单元使上述第二屏幕移动至由上述装置位置决定单元决定的位置。

根据具有上述结构的平视显示装置，决定生成第二虚像的位置，基于决定的位置来决定第二屏幕的位置，因此在将距用户的距离移动的障碍物、交叉点等对象物所相关的影像作为虚像显示的情况下，能够在与从用户至对象物的距离对应的适当的位置生成虚像。

另外，第八结构如以下所述。

其特征在于，上述投影仪具备：使上述第一影像投射于上述第一屏幕的第一投射透镜、和使上述第二影像投射于上述第二屏幕的第二投射透镜，上述第一投射透镜与上述第二投射透镜具有将一个圆形状的透镜在上下方向分割的分割形状。

根据具有上述结构的平视显示装置，使投影仪的透镜与屏幕对应地上下分割，由此能够在不同距离分别生成不同种类的影像的虚像。

附图标记的说明

1...平视显示装置；2...车辆；3...仪表盘；4...投影仪；5...屏幕；6...前车窗；7...乘客；8...虚像；16...第一投射透镜；17...第二投射透镜；18...透镜驱动马达；20...第一屏幕；21...第二屏幕；24...屏幕前后驱动马达；25...屏幕上下驱动马达；31...CPU；32...RAM；33...ROM；34...闪存。

Claims

1.一种平视显示装置，其特征在于，具有：

屏幕；

投影仪，其使用使影像投射于所述屏幕的投射透镜；以及

虚像生成单元，其根据投射于所述屏幕的所述影像生成使用户视认的所述影像的虚像，

所述影像包括第一影像和第二影像，

所述虚像生成单元根据所述第一影像生成所述第一影像的虚像亦即第一虚像，并且根据所述第二影像生成所述第二影像的虚像亦即第二虚像，

所述屏幕由供所述第一影像投射的第一屏幕和供所述第二影像投射的第二屏幕构成，以所述第二虚像在所述第一虚像的上方生成的方式配置所述第一屏幕和所述第二屏幕，

在到用户的距离不同的位置同时生成位于上下方向的第一虚像和第二虚像，

所述平视显示装置具有变更从所述第一虚像至所述第二虚像的距离的距离变更单元，

所述距离变更单元将从视认所述虚像的用户至所述第一虚像的距离固定，并且通过变更从所述用户至所述第二虚像的距离来变更从所述第一虚像至所述第二虚像的距离，

所述第一影像是不需要使从所述用户至基于该影像而生成的虚像的距离变化的信息的影像，

所述第二影像是需要使从所述用户至基于该影像而生成的虚像的距离变化的信息的影像。

2.根据权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，

以使所述第一虚像与所述第二虚像分别与相对于所述投影仪的光路交叉的方向平行地生成的方式，使所述第一屏幕与所述第二屏幕分别与相对于所述投影仪的光路交叉的方向平行地配置。

3.根据权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，

所述距离变更单元通过使所述第二屏幕沿着光路在前后方向移动，来变更从所述第一虚像至所述第二虚像的距离。

4.根据权利要求3所述的平视显示装置，其特征在于，具有：

虚像位置决定单元，该虚像位置决定单元决定生成所述第二虚像的位置；以及

装置位置决定单元，该装置位置决定单元基于通过所述虚像位置决定单元决定的位置来决定所述第二屏幕在所述光路中的位置，

所述距离变更单元使所述第二屏幕移动至由所述装置位置决定单元决定的位置。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的平视显示装置，其特征在于，

所述投影仪具备：使所述第一影像投射于所述第一屏幕的第一投射透镜、和使所述第二影像投射于所述第二屏幕的第二投射透镜，

所述第一投射透镜与所述第二投射透镜具有将一个圆形状的透镜在上下方向分割的分割形状。