CN106461948A - 平视显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供可通过简单的结构，有效地使图像光朝向观察者的平视显示装置。本发明的平视显示装置包括：投影部(10)，其射出表示显示图像的投影光(200)；第1反射部(21)和第2反射部(24)，其将投影部(10)已射出的投影光(200)朝向透射型屏幕(30)反射；透射型屏幕(30)，其使投影光(200)透射扩散，射出朝向观察者的图像光(100)。通过使第1反射部(21)和第2反射部(24)摆动，对射入透射型屏幕(30)中的投影光(200)的光轴的角度进行调整，从而调整从透射型屏幕(30)而射出的图像光(100)的角度。

Description

平视显示装置
技术领域
本发明涉及一种将图像重叠于实景上而辨认的平视显示装置。
背景技术
平视显示装置通过将虚像重叠于本车辆前方的实景而显示，从而形成在实景上附加了信息等的增强现实(AR：Augmented Reality)，一边极力地抑制驾驶车辆的观察者的视线移动，一边确实地将所希望的信息提供给观察者，由此有助于安全且舒适的车辆运行。
作为这样的让观察者辨认虚像的装置，比如于专利文献1中公开有下述的图像显示装置，在该图像显示装置中，包括将光束投影于规定的投影位置来让观察者辨认虚像的投影部，检测观察者的视点位置，根据该已检测出的视点位置使可动式镜摆动，由此使投影部射出的光束朝向观察者的视点位置。
另外，比如在专利文献2中，公开有下述的显示装置：通过一边沿圆弧使显示器和反射部运动一边调整角度，由此，使从显示器射出的图像光朝向观察者的视点位置，有效地让观察者辨认来自显示器的图像光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2009—246505号公报
专利文献2：JP特开平7—329603号公报
发明内容
发明要解决的课题
像专利文献1的那样，在与观察者的视点位置相对应地使可动式镜摆动来调整光束的投影位置的场合，比如像图10所示的那样，设置有：显示器101，该显示器101射出图像光N；反射部102，该反射部102反射来自显示器101的图像光N；凹面反射部(可动式镜)103，其将反射部102反射的图像光N反射到透射反射面200，通过使凹面反射部103摆动，调整投影了图像光N的位置。
参照图10，朝向视点的高度不同的观察者的各图像光N为从显示器101的显示面101a开始射向不同方向的光。为了在视点的高度不同的情况下所辨认的虚像的亮度仍不变化，必须使显示器101所射出的图像光N的配光特性在宽的范围内一定。于是，必须要求增加从显示器101而射出的图像光N的配光角(扩散角)(降低指向性)，显示器101的效率降低。
另外，像专利文献2所示的那样，为了使图像光朝向观察者的视点位置，使作为电子设备的显示器沿圆弧而运动，必须要求复杂的大规模的移动机构。
于是，本发明是针对上述的课题而提出的，本发明的目的在于提供可通过简单的结构，有效地使图像光朝向观察者的平视显示装置。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的平视显示装置通过将图像光投影于透射反射面上，与经由上述透射反射面的实景一起地辨认基于上述图像光的虚像，其特征在于，该平视显示装置包括：投影部，该投影部射出表示显示图像的投影光；透射型屏幕，该透射型屏幕使对上述投影光进行透射扩散的上述图像光朝向上述透射反射面侧；光轴调整部，该光轴调整部设置于上述投影部和上述透射型屏幕之间，该光轴调整部包括第1反射部，该第1反射部反射上述投影部射出的上述投影光；第2反射部，该第2反射部反射上述第1反射部反射的上述投影光；促动器，该促动器使上述第1反射部和第2反射部摆动，该光轴调整部调整射入上述透射型屏幕中的上述投影光的光轴的角度。
发明的效果
按照本发明的平视显示装置，可通过简单的结构，有效地使图像光朝向观察者。
附图说明
图1为本发明的实施方式的平视显示装置装载于车辆上的外观结构图；
图2为上述实施方式的HUD装置的外观结构剖视图；
图3为用于说明上述实施方式的投影部和光轴调整部的结构的图；
图4为用于说明上述实施方式的投射透镜的投影像距离的图；
图5为表示上述实施方式的HUD装置的电气结构的方框图；
图6为用于说明上述实施方式的光轴调整处理的流程图；
图7A为表示在上述实施方式的HUD装置中，图像光朝向较高的视点位置时的光轴调整部的样子的图；
图7B为图像光朝向图7A所示的较高的视点位置时的HUD装置整体的样子的图；
图8A为表示在上述实施方式的HUD装置中，图像光朝向较低的视点位置时的光轴调整部的样子的图；
图8B为图像光朝向图8A所示的较低的视点位置时的HUD装置整体的样子的图；
图9为表示在变形例的HUD装置中，图像光朝向较低的视点位置时的光轴调整部的样子的图；
图10为用于说明过去的平视显示装置的图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的一个实施方式进行说明。另外，在下面说明的图像光100、投影光200、照明光300等的光束于所有方向以无数方式存在，但是为了容易地理解附图，仅仅示出构成各光束的中心的光轴。
图1为本实施方式的平视显示装置(在下面记载为“HUD装置”)1的概略结构。像图1所示的那样，关于HUD装置1，作为典型的方式，设置于本车辆2的仪表盘内，但是HUD装置1的一部分或全部也可设置于仪表盘上。
图2为表示HUD装置1的结构的概略结构的剖视图。
像图2所示的那样，HUD装置1包括：投影部10；光轴调整部20；透射型屏幕30；折返镜40；凹面镜50；接纳它们的外壳60；进行HUD装置1的电气方面控制的控制部70。HUD装置1射出的图像光100投影于挡风玻璃(透射反射面的一个例子)2a的投影点P，通过挡风玻璃2a而反射，由此，在挡风玻璃2a的前方(比如10～20m前方)的任意的位置辨认虚像V。
(投影部10)
图3为用于说明投影部10和光轴调整部20的具体结构与投影光200的光路的图。
图3的投影部10包括：射出照明光300的光源11；光源镜12；棱镜13；反射型显示部14；投射透镜15，将在透射型屏幕30上形成显示图像(在图中未示出)的投影光200，朝向光轴调整部20射出。另外，形成于透射型屏幕30上的上述显示图像一般也指实像。
图3的光源11具有比如可分别射出红色、蓝色、绿色的光的多个LED，根据后述的控制部70的控制，以所希望的颜色、光强度、时刻而射出照明光300。另外，本实施方式的投影部10采用场序彩色(Field Sequential Color)驱动方式，各颜色的光源11按照时间分割而射出照明光300。
在图3的光源镜12中，在比如由合成树脂材料形成的基材的表面上通过蒸镀等的手段形成反射膜，通过反射，将来自光源11的照明光300以适合的角度射入到反射型显示器14。
图3的棱镜13设置于光源镜12和反射型显示器14之间，具有倾斜面13a，该倾斜面13a相对于从光源镜12射入的照明光300的光轴，以规定的角度倾斜。射入倾斜面13a中的来自光源镜12的照明光300透过倾斜面13a，射入反射型显示器14中，并且，从反射型显示器14射出的投影光200再次射入棱镜13，通过倾斜面13a向投射透镜15的方向反射。
图3的反射型显示器14为比如DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)，LCoS(注册商标：Liquid Crystal On Silicon，硅基液晶)等的反射型的显示器，根据后述的控制部70的控制，将从棱镜13射入的照明光300变换为用于显示虚像V的投影光200，朝向棱镜13而反射。
图3的投射透镜15由比如凸透镜等而形成，将从棱镜13射入的投影光200放大，朝向光轴调整部20的方向而射出。投射透镜15使投影光200成像于透射型屏幕30上。
采用图4，对图3的投射透镜15的投影像距离151进行说明。投射透镜15可在从投射透镜15开始离开仅仅规定的投影像距离151的位置，形成使从反射型显示器14而射出的投影光200成像的上述显示图像，可于作为投影像距离151的前后的规定的范围的投影像面深度152内，形成具有投影光200的大致焦点的上述显示图像。后述的光轴调整部20设置于投射透镜15和透射型屏幕30之间，在调整射入到透射型屏幕30中的投影光200的光轴的角度时，改变从投射透镜15到光轴调整部20的投影光200的光路长度。在下面，还将从投射透镜15到光轴调整部20为止的投影光200的光路长度称为投射距离。光轴调整部20可通过在投影光200的上述投射距离于投射透镜15的投影像面深度152内收敛的范围内调整投影光200的光轴的角度，由此，可于投射型屏幕30上形成具有大致焦点的上述显示图像。另外，投影像面深度152由前方投影像面深度152a和后方投影像面深度152b构成，该前方投影像面深度152a相对于投影像距离151位于投射透镜15侧，后方投影像面深度152b相对于投影像距离151位于与投射透镜15相反一侧。对于投影像面深度152，具体来说，比如前方投影像面深度152a为1.641mm，后方投影像面深度具有1.678mm～3.319mm的范围。另外，投影像距离151、投影像面深度152也可分别称为焦点距离、焦点深度。
(光轴调整部20)
图3的光轴调整部20接收投影部10射出的投影光200，调整该投影光200的光轴，将其朝向透射型屏幕30投影。光轴调整部20包括：第1反射部21，该第1反射部21射入而反射来自投影部10的投影光200；第1促动器22，该第1促动器22以第1旋转轴23为中心而使该第1反射部21摆动；第2反射部24，该第2反射部24射入第1反射部21所反射的投影光200，将其朝向透射型屏幕30而反射；第2促动器25，该第2促动器25以第2旋转轴26为中心而使该第2反射部24摆动。
图3的第1反射部21为比如平面镜，其将投影部10射出的投影光200朝向第2反射部24而反射。图3的第1促动器22由比如步进电动机构成，在其旋转轴上设置有齿轮。第1促动器22设置于外壳60的内部，上述齿轮与第1反射部21的齿轮啮合。由此，伴随第1促动器22的旋转驱动，可以第1旋转轴23为中心而调整第1反射部21的倾斜角，可调整投影光200的反射方向。另外，第1反射部21也可由凹面、凸面、自由曲面形状而形成。
图3的第2反射部24为比如平面镜，使第1反射部21反射的投影光200朝向透射型屏幕30而反射。图3的第2促动器25由比如步进电动机构成，在其旋转轴上设置有齿轮。第2促动器25设置于外壳60的内部，上述齿轮与第2反射部24的齿轮啮合。由此，伴随第2促动器25的旋转驱动，可以第2旋转轴26为中心而调整第2反射部24的倾斜角，由此，调整投影光200的反射方向。另外，构成第1反射部21的旋转中心的第1旋转轴23与构成第2反射部24的旋转中心的第2旋转轴26以相同的朝向平行地设置。另外，光轴调整部20按照以下方式设置：来自投影部10的投影光200垂直地射入第1旋转轴23(第2旋转轴26)中。由此，即使在第1反射部21和第2反射部24分别通过后述的“光轴调整处理”而旋转的情况下，仍不间断地使得第1反射部21所反射的从投影部10到第2反射部24的投影光200的光路，与第2反射部24所反射的从第1反射部21到透射型屏幕30的投影光200的光路从同一平面上通过。即，第1反射部21和第2反射部24使摆动的投影光200的光路变化单纯化，可简化光轴调整部20的设置、机构。另外，第2反射部24也可由凹面、凸面、自由曲面形状而形成。
即，图3的光轴调整部20使第1反射部21和第2反射部24各自的角度连动而对它们调整，由此可调整射入到透射型屏幕30中的投影光200的光轴200的光轴的入射角度。关于对该光轴调整部20所进行的调整投影光200的光轴的角度的“光轴调整处理，将在后面具体描述。
图3的透射型屏幕30由比如全息扩散体、微透镜阵列、扩散片等构成，通过背面接收来自光轴调整部20(第2反射部24)的投影光200，朝向图1的配光区域E射出透射扩散的图像光100。透射型屏幕30使射入投影光200而扩散的光朝向折返镜40。在透射型屏幕30中，如果观察者的视点位置位于配光区域E的内部，则按照将辨认出的虚像V的亮度辨认为基本均匀的方式使图像光100取向。本发明的HUD装置1可通过光轴调整部20，调整从透射型屏幕30而射出的图像光100的光轴方向。即，由于本发明的HUD装置1可调整使图像光100配光的配光区域E的位置，故可高效地使图像光100朝向观察者的视点位置(配光区域E)。
在图2的折返镜(中继光学系统)40中，在比如由合成树脂材料形成的基材的表面上，通过蒸镀等的手段形成反射膜，使通过透射型屏幕30而扩散并透射的投影光200朝向后述的凹面镜50而反射。
在图2的凹面镜(中继光学系统)50中，在比如由合成树脂材料形成的基材的表面上，通过蒸镀等的机构形成反射膜，凹面镜50的曲率为具有凹状的自由曲面。其具体的表面形状根据透射型屏幕30、折返镜40、挡风玻璃2a、观察者的视点的移动范围(eye box)之间的位置关系；挡风玻璃2a的曲率；所要求的虚像V的成像距离；观察者所辨认的HUD装置1的视角，通过光学设计软件而计算。凹面镜50可按照通过光学设计软件，在即使观察者的视点位置移动的情况下虚像V的位置仍不变化的约束条件下，上述虚像V的形变最小的方式设计，将通过折返镜40而反射的投影光200放大，朝向挡风玻璃2a而反射。另外，使来自透射型屏幕30的图像光100朝向配光区域E的中继光学系统不限于折返镜40和凹面镜50等的反射型的中继光学系统，也可为透镜等的折射型的中继光学系统。
图2的外壳60由比如铝等的金属材料构成，为大致呈箱型的部件，于其内部设置有各种的安装形状(在图中未示出)，在本实施方式中，以规定的位置关系保持投影部10、光轴调整部20、透射型屏幕30、以及折返镜40。另外，外壳60的内面涂敷成比如黑色，难以产生HUD装置1的外部、投影部10造成的迷光。另外，在外壳60的顶面上设置有透射部61，该透射部61使凹面镜50反射的图像光100透射，该透射部61由透明树脂材料等形成。
参照图4，对HUD装置1的电气结构进行说明。控制部70像图4所示的那样，包括：处理部71，该处理部71具有1个或多个微型处理器、微型控制器、ASIC、FPGA、任意的其它IC等；存储部72，该存储部72具有ROM、EEPROM、作为非易失型存储器的闪存等的可存储程序与数据的1个或多个存储器；输入输出部，该输入输出部与后述的网络部80连接。另外，控制部70中的外壳60的内部或一部分或全部安装于设置在外部的在图中未示出的印刷电路板等上。
网络部80为比如CAN(Controller Area Networ(控制器局域网络))等，以可授受后述的车辆侧的视点位置检测部91、操作输入部92等的信号的方式连接控制部70(输入输出部73)。
图5的视点位置检测部91检测观察者的视点位置(至少视点的垂直方向的上下位置)，在本实施方式中，包括：对观察者进行摄像的红外线摄像头(在图中未示出)；对通过该红外线摄像头而获得的摄像数据进行解析的视点图像解析部(在图中未示出)。
红外线摄像头对观察者的眼睛进行摄像，上述视点图像解析部通过公知的图像装置、图案匹配法等，对通过红外线摄像头而获得的摄像数据进行图像解析，由此，对观察者的视点位置进行解析，将与观察者的视点位置有关的信息(视点位置信息B)输出给控制部70。控制部70根据来自视点位置检测部91的视点位置信息B，像后述的那样，驱动第1促动器22和第2促动器25，使第1反射部21和第2反射部24摆动。另外，也可通过观察者对操作输入部92进行操作，以对准自己的视点位置的方式调整图像光100的朝向。在这样的场合，控制部70经由输入输出部73，从操作输入部92输入操作信息，根据该操作信息，像后述的那样，驱动第1促动器22和第2促动器25，使第1反射部21和第2反射部24摆动。
图5的输入输出部73经由网络部80，从视点位置检测部91输入视点位置信息B，从操作输入部92输入上述操作信息。处理部71根据从输入输出部73而输入的视点位置信息B或上述操作信息，从存储部72读取并运行光轴调整处理的程序。
比如，存储部72预先存储表格数据，在该表格数据中，使视点位置信息B或上述操作信息，与第1促动器22和第2促动器25的控制数据关联。接着，处理部71采用存储于存储部72中的表格数据，读取与从输入输出部73而输入的视点位置信息B或与上述操作信息相对应的控制数据，驱动第1促动器22和第2促动器25。此外，由于第1反射部21和第2反射部24以一定的旋转比而摆动，故不必分别存储上述控制数据。于是，可删除存储部72的容量。另外，本实施方式的输入输出部73还具有以下功能：作为在权利要求书中记载的视点位置信息获得机构、操作信息获得机构。
另外，处理部71可通过使反射型显示器14而形成的图像预先形变，作为投影光200而射出，抵消或减轻因第1反射部21和第2反射部24的角度、凹面镜50的曲率、挡风玻璃2a(反射透射面)的曲率、观察者的视点位置等而产生的图像的形变。由此，采用图6～图8对本实施方式中的“光轴调整处理”进行说明。
图6为本实施方式的光轴调整处理的流程图。
在步骤S1中，处理部71经由输入输出部73，从视点位置检测部91输入与观察者的视点位置(至少包括高度)有关的当前的视点位置信息B。处理部71在输入当前的视点位置信息B时，转到步骤S2。
在步骤S2，处理部71读入存储于存储部72中的过去的(刚才的)视点位置信息A，在步骤S3，对过去的视点位置信息A和当前的视点位置信息B的差分C进行运算。
在步骤S4，处理部71判断差分C的绝对值是否大于预定的阈值(|C|＞x)。处理部71在于步骤S4，差分C的绝对值大于阈值(|C|＞x)的场合(在步骤S4为“是”)，即观察者的视点位置的变化(上下方向的变化)大于规定值的场合，转到步骤S5。另外，处理部71在于步骤S4，C的绝对值为阈值(|C|≤x)以下的场合(在步骤S4为“否”)，再次转到步骤S1。
在步骤S5，处理部71从存储部72中读入与当前的视点位置信息B相对应的第1促动器22和第2促动器25的控制数据(补正值)，接着，在步骤S6，将上述控制数据输出给第1促动器22和第2促动器25。另外，第1促动器22和第2促动器25的上述控制数据作为比如与上述视点位置信息相对应的表格数据而存储于存储部72中。第1促动器22根据所输入的上述控制数据而旋转驱动，调整第1反射部21的倾斜角度，另外，第2促动器25根据所输入的上述控制数据而旋转驱动，调整第2反射部24的倾斜角度。
处理部71在步骤S7中，将当前的视点位置信息B作为过去的视点位置信息A而存储于通用存储器中，更新过去的视点位置信息A。
处理部71可通过反复地进行上述控制直至电源关闭，来对应于观察者的最新的视点位置信息B，使第1促动器22和第2促动器25动作，调整第1反射部21的倾斜角度，与第2反射部24的倾斜角度，对应于观察者的视点位置的高度，调整图像光100的投影位置。
图7A为表示图像光100a朝向相对于构成基准的视点位置3的较高的视点位置3a时的光轴调整部20的样子的图。
处理部71执行上述控制方法，对应于最新的视点位置信息B的输入，控制第1促动器22和第2促动器25。沿图7A中的顺时针旋转方向，通过第1促动器22的旋转驱动而使第1反射部21旋转，将第1反射部21的倾斜角度调整到更加立起的方向，由此，将从投影部10而接收的投影光200的反射方向调整到图7A所示的标号200a的方向。另外同时，通过第2促动器25的旋转驱动，使第2反射部24沿图7A的顺时针旋转方向旋转，将第2反射部24的倾斜角度调整到更加立起的方向，由此，按照通过透射型屏幕30上的规定的点D的方式，反射从第1反射部21而接收的投影光200a。透射型屏幕30通过背面而接收从第2反射部24反射的投影光200a，沿该投影光200a射出图像光100a。
图7B表示相对于图7A所说明的构成基准的视点位置3，图像光100a朝向较高的视点位置3a时的HUD装置1整体的样子。通过图7A的光轴调整部20而进行了角度调节的图像光100a像图7B所示的那样，在投影点Pa朝向视点位置3a反射，该投影点Pa位于朝向构成基准的视点位置3a的图像光100a的投影点P的上方。朝向观察者的视点位置3a的图像光100a与朝向图7B的视点位置3、3b的图像光100、100b相同，通过透射型屏幕30上的规定的点D。由此，从较高的视点位置3a而辨认的虚像V的成像位置基本与在标准的视点位置3、较低的视点位置3b而辨认的虚像V的成像位置一致。另外，可通过光轴调整部20的光轴调整处理，使从透射型屏幕30射出的图像光100有效地朝向较高的视点位置3a。
图8A表示相对于构成基准的视点位置3，图像光100b朝向较低的视点位置3b时的光轴调整部20的样子的图。
处理部71进行上述的控制方法，对应于最新的视点位置信息B的输入，控制第1促动器22和第2促动器25。通过第1促动器22的旋转驱动，沿图8A中的逆时针旋转方向而使第1反射部21旋转，将第1反射部21的倾斜角度调整到更倾倒的方向，由此，将从投影部10接收到的投影光200的反射方向调整到图8A所示的图示的标号200b的方向。另外，同时，通过第2促动器25的旋转驱动，沿图8A中的逆时针旋转方向而使第2反射部24旋转，将第2反射部24的倾斜角度调整到更倾倒的方向，由此，按照通过透射型屏幕30上的规定的点D的方式，使从第1反射部21而接收到的投影光200b反射。透射型屏幕30通过背面而接收从第2反射部24而反射的投影光200b，射出沿该投影光200b的图像光100b。
图8B表示相对于通过图8A而说明的构成基准的视点位置3，在图像光100b朝向较低的视点位置3b时的HUD装置1整体的样子。通过图8A的光轴调整部20而进行了角度调整的图像光100b像图8B所示的那样，在位于朝向构成基准的视点位置3的投影光100的投影点P的下方的投影点Pb，朝向视点位置3b而反射。朝向观察者的视点位置3b的图像光100b与朝向图8B的视点位置3、3a的图像光100、100a相同，通过透射型屏幕30上的规定的点D。由此，从较低的视点位置3b而辨认的虚像V的成像位置与在标准的视点位置3、较高的地点位置3a而辨认的虚像V的成像位置基本一致。另外，可通过光轴调整部20的光轴调整处理，有效地使从透射型屏幕30射出的图像光100朝向较低的视点位置3b。
第1反射部21和透射型屏幕30像比如图7A和图8A所示的那样，分别设置于规定的椭圆Q的焦点Fa，Fb的位置或其附近。具体来说，比如，第1反射部21的反射面的中心点21r设置于椭圆Q的一个焦点Fa处，透射型屏幕30的中心点设置于另一焦点Fb处。第2反射部24将通过图7A和图8A的虚线表示的位于椭圆Q的轨迹的附近的反射位置24r(24ra、24rb)的第1反射部21反射的投影光200，朝向透射型屏幕30上的规定的点D而反射。
在椭圆的性质上，如果反射位置24r位于椭圆Q的轨迹上，则从一个焦点Fa到反射位置24r的距离，与从反射位置24r到另一焦点Fb的距离的和不取决于反射位置24r的位置，而是一定的。换言之，如果来自一个焦点Fa(第1反射部21)的光(投影光200)朝向另一焦点Fb(透射型屏幕30)，于椭圆Q的轨迹上反射，则从一个焦点Fa(第1反射部21)到另一个焦点Fb(透射型屏幕30)的光(投影光200)的光路长度可一直一定。但是，在本实施方式中，由于第2反射部24以第2旋转轴26为中心而摆动，故在反射点24r设置于椭圆Q的轨迹上的场合，第2反射部24所反射的投影光200没有通过透射型屏幕30上的规定的点D。即，在按照第2反射部24的反射点24r于规定的椭圆Q的轨迹上设置的方式调整第2反射部24的角度的场合，形成于透射型屏幕30上的上述显示图像的位置错位。于透射型屏幕30上形成的上述显示图像在由于光轴调整部20的光轴调整而错位的场合，必须按照所形成的上述显示图像不会相对透射型屏幕30而露出的方式，预先增加透射型屏幕30的尺寸。
本实施方式的第2反射部24按照第1反射部21所反射的投影光200朝向透射型屏幕30上的规定的点D而反射的方式将不位于椭圆Q的轨迹上的位置作为反射位置24r(24ra、24rb)。由此，可通过第2反射部24的角度调整，抑制形成于透射型屏幕30上的上述显示图像的错位，使透射型屏幕30的尺寸小型化。另外，在本实施方式中，由于第2反射部24的反射点24r没有设置于椭圆Q的轨迹上，故通过光轴调整处理，从第1反射部21到透射型屏幕30的投影光200的光路长度不经常一定，但是，通过将因光轴调整处理而变化的上述投射距离抑制在投射透镜15的投影像面深度的范围内，可形成可视为于透射型屏幕30上合焦的上述显示图像。
在以上说明的HUD装置1中，让观察者辨认虚像V，该HUD装置1包括：投影部10，该投影部10射出投影光200；第1反射部21，该第1反射部21反射投影部10射出的投影光200；第1促动器22，该第1促动器22使第1反射部21摆动；第2反射部24，该第2反射部24反射第1反射部21反射的投影光200；第2促动器25，该第2促动器25使第2反射部24摆动；控制部70，该控制部70控制第1促动器22和第2促动器25；透射型屏幕30，该透射型屏幕30使第2反射部24反射的投影光200透射扩散；凹面镜50，该凹面镜50具有凹状的曲面，其将从透射型屏幕30射出的图像光100朝向挡风玻璃2a(透射反射面)反射，即使在观察者的视点的高度在规定的范围内变化的情况下，仍抑制辨认虚像V相对于实景的位置的错位，控制部70驱动第1促动器22和第2促动器25，调整射入透射型屏幕30中的投影光200的光轴的角度。于是，通过使第1反射部21和第2反射部24摆动的简单的方法，可使从透射型屏幕30射出的图像光100的方向朝向观察者的视点位置。
另外，光轴调整部20在规定的角度范围内调整射入透射型屏幕30中的投影光200的角度，以便使图像光100朝向通常采用的视点的高度范围(视点位置3a～3b)，在该角度范围内调整的从投影光200的投影部10到透射型屏幕30的上述投射距离收敛在投射透镜15的投影像面深度内，由此，即使在进行了光轴调整处理的情况下，仍可在透射型屏幕30上形成可视为合焦的上述显示图像。
另外，光轴调整部20至少可将投影光200调整为射入透射型屏幕30中的，角度分别不同的沿第1光轴的第1投影光200、沿第2光轴的第2投影光200a、沿第3光轴的第3投影光200b，此外，该第1、第2、第3图像光200、200a、200b朝向透射型屏幕30上的规定的点D。因此，即使在进行了光轴调整处理的情况下，仍于透射型屏幕30上的基本相同的领域形成上述显示图像，故可使透射型屏幕30小型化。另外，由于进行了光轴调整处理的图像光200(200a、200b)通过规定的点D，故可让视点位置不同的观察者在相对于实景而相同的位置辨认虚像V。另外，在上述实施方式中，规定的点D设置于透射型屏幕30上，但是也可不位于透射型屏幕30上。具体来说，也可将透射型屏幕30的位置移动而设置于相对图7B中记载的位置的折返镜40侧或投影部10侧。
此外，由于凹面镜50具有凹状的曲面，其即使在观察者的视点的高度于规定的范围内变化的情况下，仍抑制虚像V相对实景的位置的错位，故可通过使第1反射部21和第2反射部24在外壳60内摆动的简单的结构，即使在观察者的视点位置(高度)不同的情况下，仍可辨认出相对于实景而辨认的相对的位置没有变化的具有一定的亮度的虚像V。
还有，在上述实施方式中，第2反射部24仅仅以第2旋转轴26为中心而摆动，但是，像图9所示的那样，也可在移动的同时摆动。通过该方案，可一边一定地保持从投影部10到透射型屏幕30的光路长度，一边使从第1反射部21而入射的投影光200朝向规定的点D。
再有，在上述实施方式中，分别通过各自的促动器使第1反射部21和第2反射部24旋转，但是也可通过在图中没有示出的共同的促动器，使第1反射部21和第2反射部24摆动。另外，通过使将动力从上述共同的促动器传递给第1反射部21和第2反射部24的齿轮等的齿轮比不同，第1反射部21和第2反射部24伴随共同的促动器的驱动，以规定的旋转比旋转。
另外，在于作为曲面的挡风玻璃2a中，投影光200的投影位置不同的场合，具有因投影位置，虚像V的形变不同的情况。相对该情况，控制部70也可与第1促动器22和/或第2促动器25的动作状态，即，投影光200向透射型屏幕30的入射角度相对应，变更对虚像V的形变进行补正的补正参数。该补正参数为下述的参数：其用于预先沿与挡风玻璃2a中的形变相反的方向，使上述显示图像形变并进行显示，以便抑制投影于挡风玻璃2a上的虚像V的形变。比如，与第1促动器22和/或第2促动器25的控制数据相对应，将多个补正参数以数据表格的方式存储于存储部72中，处理部71对应于由上述的控制方法而确定的第1促动器22和/或第2促动器25的上述控制数据，确定上述补正参数，将其输出给投影部10。由此，即使在调整投影光200的挡风玻璃2a中的投影位置的情况下，仍可抑制虚像V的形变。
还有，投影有投影光200的反射透射面不限于本车辆2的挡风玻璃2a。投影有投影光200的反射透射面也可为比如专用而设置的合成器部件。
另外，投影部10还可包括比如通过调整透射透镜15的位置来调整投影像距离151的功能。
在以上的说明中，为了容易理解本发明，适当省略非重要的公知的技术事项的说明。
产业上的利用可能性
本发明可用作装载于车辆等的移动体上的平视显示装置。
标号的说明：
标号1表示HUD装置(平视显示装置)；
标号2表示本车辆；
标号2a表示挡风玻璃(透射反射面)；
标号3表示观察者；
标号10表示投影部；
标号11表示光源；
标号12表示光源镜；
标号13表示棱镜；
标号14表示反射型显示器；
标号15表示投射透镜；
标号20表示光轴调整部；
标号21表示第1反射部；
标号22表示第1促动器；
标号24表示第2反射部；
标号25表示第2促动器；
标号30表示透射型屏幕；
标号40表示折返镜；
标号50表示凹面镜；
标号60表示外壳；
标号70表示控制部；
标号71表示处理部；
标号72表示存储部；
标号73表示输入输出部(视点位置信息获得机构，操作信息获得机构)；
标号80表示网络部；
标号91表示视点位置检测部；
标号92表示操作输入部；
标号100表示图像光；
标号200表示投影光；
标号300表示照明光。

Claims (10)

1.一种平视显示装置，该平视显示装置通过将图像光投影于透射反射面，与经由上述透射反射面的实景一起地辨认基于上述图像光的虚像，其特征在于，该平视显示装置包括：
投影部，该投影部射出表示显示图像的投影光；
透射型屏幕，该透射型屏幕使对上述投影光进行透射扩散的上述图像光朝向上述透射反射面侧；
光轴调整部，该光轴调整部设置于上述投影部和上述透射型屏幕之间，该光轴调整部包括：第1反射部，该第1反射部反射上述投影部射出的上述投影光；第2反射部，该第2反射部反射上述第1反射部反射的上述投影光；促动器，该促动器使上述第1反射部和第2反射部摆动，该光轴调整部调整射入上述透射型屏幕中的上述投影光的光轴的角度。
2.根据权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，上述投影部具有使上述投影光于上述透射型屏幕上成像的投射透镜；
上述光轴调整部使从在规定的角度范围内调整的上述投影光的上述投影部到上述透射型屏幕的投影像距离，收敛在上述投射透镜的投影像面深度内。
3.根据权利要求1或2所述的平视显示装置，其特征在于，上述光轴调整部能将上述投影光至少调整为射入上述透射型屏幕中的角度分别不同的沿第1光轴的第1投影光、沿第2光轴的第2投影光、沿第3光轴的第3投影光，上述第1、第2、第3投影光在规定的点交叉。
4.根据权利要求3所述的平视显示装置，其特征在于，上述透射型屏幕包括具有上述规定的点的面。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的平视显示装置，其特征在于，上述促动器包括使上述第1反射部和第2反射部摆动的同一促动器，以规定的旋转比而使上述第1反射部和上述第2反射部旋转。
6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的平视显示装置，其特征在于，上述促动器使上述第2反射部在上述规定的椭圆的轨迹上运动的同时，使上述第2反射部摆动。
7.根据权利要求1～7中的任意一项所述的平视显示装置，其特征在于，上述第1反射部反射的从上述投影部到上述第2反射部的上述投影光的光路，与上述第2反射部反射的从上述第1反射部到上述透射型屏幕的上述投影光的光路，从同一平面上通过。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的平视显示装置，其特征在于，上述投影部按照伴随上述光轴调整部的动作，补正上述虚像的变形的方式使上述投影光变化。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的平视显示装置，其特征在于，其还包括视点位置信息获得机构，该视点位置信息获得机构获得与观察者的视点位置有关的视点位置信息；
根据来自上述视点位置信息获得机构的输入的上述视点位置信息，驱动上述促动器。
10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的平视显示装置，其特征在于，其还包括获得观察者所操作的操作信息的操作信息获得机构，根据从该操作信息获得机构而输入的上述操作信息，驱动上述促动器。
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