CN107238927B - 车辆用投影显示设备 - Google Patents

Abstract

一种车辆用投影显示设备，包括：中间图像形成光学部件；显示装置，该显示装置设置为将包括显示图像的光投射到中间图像形成光学部件，并且将中间图像形成为虚像或实像；和HUD光学系统，该HUD光学系统接收由中间图像形成光学部件形成的中间图像的光，将该光引导至车辆的挡风玻璃的反射面或挡风玻璃的附近的光反射部件，并投射光，使得能够在预定的眼点处将显示图像视觉识别为虚像。中间图像形成光学部件在中间图像的至少一部分从平坦面弯曲的状态下，相对于所述显示装置形成中间图像。

Description

车辆用投影显示设备

现有申请的交叉引用

本申请基于2016年3月29日提交的日本专利申请(申请No.2016-065763)并且要求其优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种车辆用投影显示设备，该车辆用投影显示设备通过使用例如设置在车辆中的驾驶员前方的挡风玻璃(窗玻璃)的光反射来进行显示。

背景技术

在显示诸如车辆速度和导航系统上的引导显示这样的车辆中的驾驶员所要求的信息的情况下，在有些场合已经使用了平视显示(HUD)装置来提高当驾驶员在驾驶期间观看显示时的显示的可视性。

在用于一般车辆的平视显示装置中，形成光路，使得将包括要显示的各种信息的光的图像从HUD单元投射到前挡风玻璃或称为组合器的反射板，并且使得由前挡风玻璃等反射的光指向驾驶员的视点。因此，在通过前挡风玻璃视觉识别车辆的前方的景色的同时，驾驶员能够将反射到挡风玻璃等上的HUD单元的显示视觉识别为虚像。也就是说，在维持通常的驾驶状态而不移动视线的同时，驾驶员能够凭借HUD单元的显示而视觉识别各种信息。

然而，如在HUD单元中的情况一样，在用于通过使用在挡风玻璃的面上的光的反射来投射显示图像的装置中，可能在要由驾驶员视觉识别的图像中发生扭曲。换句话说，因为图像由于光在挡风玻璃的面上在倾斜方向上反射而变形，并且因为挡风玻璃的面自身具有逐渐弯曲的形状，所以在图像中发生扭曲。此外，由于挡风玻璃相对于水平面(或垂直面)的曲率和倾斜角度与在挡风玻璃上的位置相对应而不同，所以可能根据情况而在要被视觉识别的显示图像中发生各种类型的扭曲，从而不利地影响可视性。而且，在HUD单元使用放大光学系统投射图像的情况下，由于包含在该光学系统中的透镜和反射镜的曲面的影响而发生像差(aberration)。

已知由于车辆的挡风玻璃和HUD光学系统而产生像差是在显示图像(虚像)中发生扭曲的因素。此外，在各种像差中，将由于“像面曲率”引起的显示图像(虚像)的三维扭曲带来的像差假设为降低显示质量的因素。

为了校正显示图像中的这种扭曲，例如，可以利用在其光学系统中采用非球面镜的显示系统。另外，存在将预先已经扭曲的图像显示在显示装置的显示面上从而得到期望图像(虚像)的情况。

此外，例如，已经在JP-A-2013-25205中公开了用于校正由于像面弯曲而引起的虚像的三维扭曲的技术。在根据JP-A-2013-25205的平视显示装置中，从激光扫描仪出射的激光投射到屏幕的图像形成面上。图像形成面上的图像的光在漫射的同时被反射，并且经由凹面镜和挡风玻璃的投影面指向眼点。而且，屏幕的图像形成面具有在要形成的图像的水平方向上弯曲的凸状，并且该形状用于校正由于凹面镜的反射面的弯曲和挡风玻璃的投影面的弯曲而引起的虚像的像面弯曲。

另外，在根据JP-A-2010-224016的图像显示装置中，平凸柱面镜设置在与用于显示二维图像的显示装置的显示面相邻的位置处，并且该图像显示装置构造为，使得由于该柱面镜的光学作用引起的显示面的表面(apparent)弯曲与由于凹面镜而发生的像面弯曲互相抵消，从而减小像面弯曲。

而且，根据JP-A-2004-130892的车辆用显示装置公开了能够在视野内的视觉识别范围中进行位置调整的技术。

发明内容

在采用非球面镜作为HUD光学系统的反射镜的情况下，能够减小由于反射镜自身的特性而发生的像差，并且能够校正由于车辆的挡风玻璃的反射面的特性而引起的像差。然而，即使使用非球面镜，也不能校正像面弯曲，即，三维扭曲。

此外，在要显示在内置于HUD单元中的显示装置的显示面上的图像已经预先扭曲的情况下，能够在一定程度上校正要在眼点处被视觉识别的虚像中的扭曲。然而，由于显示装置的显示面通常是平坦的，所以即使要显示在显示面上的图像已经扭曲，也仅能够校正要显示的虚像的平面扭曲。也就是说，由于不能校正图像的在深度方向(当投射图像时的光轴的方向)上的扭曲，所以不能校正由于“像面弯曲”而引起的显示图像(虚像)的三维扭曲。

在采用如在JP-A-2013-25205的情况中一样的图像投射到的屏幕的情况下，屏幕的面能够弯曲。因此，屏幕的面的弯曲形状能够减小由于挡风玻璃等的特性而发生的“像面弯曲”所导致的显示图像(虚像)的三维扭曲。

然而，由于在投影仪等中要采用的屏幕的面是漫反射面，所以要投射到屏幕的显示图像的光漫射。结果，存在这样的问题：光的利用效率降低，并且在光源中产生额外的电力消耗和发热。此外，在诸如太阳光这样的外部光进入屏幕的面的情况下，由于该外部光散射，所以存在显示光的可视性劣化的问题。

再者，同样在采用根据JP-A-2010-224016的技术的情况下，能够减小由于像面弯曲而引起的三维扭曲。然而，在根据JP-A-2010-224016的技术中，由于柱面镜设置在与显示装置的显示面相邻的位置处，所以HUD光学系统使用具有相对于显示装置的显示面的大出射角的光线。因此，在使用诸如TN液晶(扭曲向列相液晶)这样的具有小的可视角度并且具有根据观看角度而显著改变的亮度特性的显示装置的情况下，难以获得在HUD单元的虚像显示中的良好的亮度特性。因此，在根据JP-A-2010-224016的技术中，凹面菲涅耳透镜设置在显示装置的显示面与柱面镜的平坦面之间，以提高显示特性。然而，不可避免地，图像显示装置的结构变得复杂化。

已经考虑到上述情况做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种车辆用投影显示设备，该车辆用投影显示设备能够在不使用屏幕的情况下减小由于挡风玻璃和HUD光学系统中的其它部件而发生的“像面弯曲”的影响，并且能够在不使得装置的结构复杂化的情况下提高显示质量。

下面描述车辆用投影显示设备的方面：

(1)一种车辆用投影显示设备，包括：

中间图像形成光学部件，该中间图像形成光学部件包括光学透镜、凸面镜和凹面镜中的至少一者，并且具有用于透过或反射光的面；

显示装置，该显示装置设置成将包括显示图像的光投射到所述中间图像形成光学部件，并且在比所述中间图像形成光学部件的焦点更靠近所述中间图像形成光学部件的位置处，将所述显示图像的中间图像形成为虚像，或者在比所述中间图像形成光学部件的所述焦点更加远离所述中间图像形成光学部件的位置处，将所述中间图像形成为实像，以及

HUD光学系统，该HUD光学系统接收经由所述中间图像形成光学部件的由所述中间图像形成光学部件形成的所述中间图像的光，该HUD光学系统将所述光引导至车辆的挡风玻璃的反射面或所述挡风玻璃的附近的光反射部件，并且该HUD光学系统投射所述光，从而使得由所述反射面反射的所述光的显示图像能够在预定的眼点处被视觉识别为虚像，

其中，所述中间图像形成光学部件在所述中间图像的至少一部分从平坦面弯曲的状态下，相对于所述显示装置形成所述中间图像。

(2)根据上述条目(1)的车辆用投影显示设备，

其中，所述HUD光学系统包括放大要投射的图像的凹面镜，

其中，所述中间图像形成光学部件包括凸面镜，所述凸面镜具有与所述HUD光学系统的所述凹面镜的凹面对置的面的中央部相对于所述面的外周部突出的形状，并且通过所述中间图像形成光学部件形成的所述中间图像是虚像，并且

其中，所述中间图像的弯曲状态具有如下形状：其校正由于包括在所述HUD光学系统中的曲面和所述车辆的所述挡风玻璃的表面形状中的至少一者的影响而发生的像面弯曲的像差。

(3)根据上述条目(1)的车辆用投影显示设备，

其中，所述HUD光学系统包括放大要投射的图像的第一凹面镜，

其中，所述中间图像形成光学部件包括第二凸面镜，所述第二凸面镜具有与所述第一凹面镜的凹面对置的面的外周部比所述面的中央部更突出的形状，并且通过所述中间图像形成光学部件形成的所述中间图像是实像，并且

其中，所述中间图像的弯曲状态具有如下形状：其校正由于包括在所述HUD光学系统中的曲面和所述车辆的所述挡风玻璃的表面形状中的至少一者的影响而发生的像面弯曲的像差。

(4)根据上述条目(1)的车辆用投影显示设备，

其中，所述HUD光学系统包括放大要投射的图像的凹面镜，

其中，所述中间图像形成光学部件包括一个以上的凸面，所述一个以上的凸面具有其中央部比其外周部更突出的形状，并且通过所述中间图像形成光学部件形成的所述中间图像是实像，并且

其中，所述中间图像的弯曲状态具有如下形状：其校正由于包括在所述HUD光学系统中的曲面和所述车辆的所述挡风玻璃的表面形状中的至少一者的影响而发生的像面弯曲的像差。

(5)根据上述条目(1)至(4)的任意一项的车辆用投影显示设备，

其中，确定设置所述中间图像形成光学部件的位置，并且确定所述中间图像形成光学部件的光学特性，使得经由包括所述挡风玻璃或在所述挡风玻璃附近的反射面、所述HUD光学系统和所述中间图像形成光学部件的光学系统而形成在所述眼点的位置处的图像设置在包括所述中间图像形成光学部件的所述焦点的平面的附近。

利用具有上述条目(1)中所述的构造的车辆用投影显示设备，由于中间图像形成为弯曲状态，所以能够校正由于车辆的挡风玻璃和HUD光学系统而发生的“像面弯曲”。此外，由于中间图像形成光学部件透过或反射中间图像的光，并且将该光直接传输到HUD光学系统，所以提高了光传输效率。而且，由于不使用光散射屏幕，所以该车辆用投影显示设备难以受到诸如太阳光这样的外部光的影响。而且，由于不要求中间图像形成光学部件必须设置在显示装置的附近，所以能够使用具有小的出射角度并且从显示装置的显示面出射的光，并且能够防止要显示的图像的亮度特性的劣化。

利用上述条目(2)中所述的构造的车辆用投影显示设备，由用作中间图像形成光学部件的凸面镜形成的中间图像是在与HUD光学系统的凹面镜的弯曲方向相同的方向上弯曲的虚像。因此，能够通过中间图像的弯曲形状来校正由于HUD光学系统的凹面镜的曲面的影响而发生的像面弯曲的像差。

利用具有上述条目(3)中所述的构造的车辆用投影显示设备，由用作中间图像形成光学部件的第二凹面镜形成的中间图像是在与HUD光学系统的第一凹面镜的弯曲方向相同的方向上弯曲的实像。因此，能够通过中间图像的弯曲形状来校正由于HUD光学系统的第一凹面镜的曲面的影响而发生的像面弯曲的像差。

利用具有上述条目(4)中所述的构造的车辆用投影显示设备，由用作中间图像形成光学部件的凸面形成的中间图像是在与HUD光学系统的凹面镜的弯曲方向相同的方向上弯曲的实像。因此，能够通过中间图像的弯曲形状来校正由于HUD光学系统的凹面镜的曲面的影响而发生的像面弯曲的像差。

利用具有在上述条目(5)中描述而构造的车辆用投影显示设备，具有小的出射角度并且从显示装置的显示面出射的光能够形成光路，使得在眼点的附近形成图像。因此，即使在显示装置的角度小的情况下，也能够将要投射的图像的亮度特性维持在良好状态。

利用根据本发明的方面的车辆用投影显示设备，能够在不使用屏幕的情况下减小由于挡风玻璃或HUD光学系统中的其它部件而发生的“像面弯曲”的影响。此外，能够提高装置的显示质量，与此同时，抑制构成装置的部件的数量的增加。

以上已经简要描述了本发明的方面。而且，通过参考附图阅读下面描述的用于实施本发明的实施方式(在下文中称为“实施例”)，本发明的细节将更加清晰。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的车辆用投影显示设备的整体构造和装置中的光路的视图；

图2是示出图1所示的凸面镜、物体与中间图像之间的关系的光路图；

图3是示出要在变形例1中使用的凹面镜、物体与中间图像之间的关系的光路图；

图4是示出要在变形例2中使用的凸透镜、物体与中间图像之间的关系的光路图；

图5是根据变形例2的车辆用投影显示设备中的光路图。

具体实施方式

下面将参考各个附图描述根据本发明的具体实施例。

首先，将描述车辆用投影显示设备的构造实例。图1示出从侧面观看配备有车辆用投影显示设备，即，HUD单元100的车辆的情况下的车辆用投影显示设备的各个部件的位置关系。

图1所示的HUD单元100容纳在车辆的仪表板的内侧，并且被构造为能够从形成在仪表板的上面的一部分中的开口部70向上出射包括显示图像的光。

显示装置20、凸面镜30、凹面镜50、和未示出的显示控制部设置在HUD单元100的内部。显示装置20可以是诸如透过型液晶显示面板这样的显示装置，或者内置有光源和用于投射显示光的光学系统，并且在图1所示的显示装置20的位置处具有屏幕的投影仪，虽然未示出这样的显示装置和投影仪。

显示装置20内部的显示装置具有能够显示任意二维图像的显示面。在一般显示装置的情况下，其显示面是平坦的。对于车辆驾驶有用的信息，例如，诸如车辆速度值和“km/h”这样的文字信息根据需要显示在显示装置的显示面上。

包括显示在显示装置20的显示面上显示的二维显示图像的光从显示装置20发射到凸面镜30，由凸面镜30的面反射到凹面镜50，由凹面镜50的面反射，并且从开口部70出射，如图1所示。从开口部70出射的光由挡风玻璃WS的面反射到眼点EP。眼点(eye point)EP是假设驾驶员的实际视点(viewpoint)存在而设计的点或区域。

因此，驾驶员能够在眼点EP的位置处视觉识别由HUD单元100投射的显示图像。要由驾驶员实际视觉识别的显示图像60在挡风玻璃WS的前方的预定位置处形成为虚像。由于凹面镜50具有光学放大系数，所以凹面镜能够以放大状态投射要由驾驶员视觉识别的显示图像。

虽然在图1所示的实例中，从HUD单元100出射的光由挡风玻璃WS的面反射，但是可以使用被称为组合器或半反射镜的光学反射部件代替挡风玻璃WS。

接着，将描述凸面镜30的光路。在图1所示的车辆用投影显示设备200中，HUD单元100内部的凸面镜30具有形成特别的中间图像40的功能，用于校正由于凹面镜50的曲面和挡风玻璃WS上的反射面的形状的影响而导致的在显示图像60中产生的三维像面弯曲。

图2示出图1所示的凸面镜30、物体与中间图像40之间的关系。在图2中，点f1表示凸面镜30的焦点，并且点c表示凸面镜30的球心。虽然为了有助于理解装置的操作原理而假设凸面镜30在图2中具有单一的曲率半径，但是镜子的形状可以根据需要而改变。

在显示装置20的面平坦的情况下，由于图像显示在显示装置的平坦的显示面上，所以平坦的光学图像进入凸面镜30，如图2中的“物体”所示。在该“物体”靠近凸面镜30的情况下，“物体”的中间图像40在比焦平面31更靠近凸面镜30的位置处形成为虚像，该焦平面31用作包括凸面镜30的焦点f1并且与图2所示的凸面镜30的光轴垂直的平面。

此外，由于凸面镜30的反射面是弯曲的，所以中间图像40具有与通过弯曲“物体”的平坦面而得到的形状相似的弯曲形状。也就是说，像凸面镜30的弯曲形状一样，中间图像40的弯曲形状是这样的形状：其中，弯曲形状的中央部比该弯曲形状的外周部更向凸面镜30的反射面侧突出。

在图1所示的车辆用投影显示设备200中，由凸面镜30形成的中间图像40的光学图像(虚像)经由凸面镜30被引导至凹面镜50的面。中间图像40在与凹面镜50的反射面相同的方向上弯曲。也就是说，虽然凹面镜50的反射面的中央部相对于其外周部凹入，但是与中间图像40的外周部相比，中间图像40的中央部向凹面镜50的反射面侧突出地弯曲。

接着，将描述像面弯曲及其校正。当假设不形成图1所示的特别的中间图像40时，在显示装置20的面平坦的情况下，由于具有曲面的凹面镜50的反射面的形状的影响，导致显示图像(虚像)的图像形成位置是弯曲面而不是平坦面上的位置。因此，在驾驶员视觉识别显示图像60的情况下，发生像面弯曲的像差，并且发生在光轴的深度方向(Z方向)上的扭曲。

另一方面，在图1所示的车辆用投影显示设备200中，由于通过凸面镜30从显示装置20形成弯曲的中间图像40，所以显示图像60也受到中间图像40的形状的影响。此外，由于中间图像40的形状在与凹面镜50的反射面的弯曲方向相同的方向上弯曲，所以中间图像40的形状的影响发挥作用，从而抵消由于凹面镜50的曲面的影响而产生的像面弯曲。也就是说，显示图像60不是形成为弯曲的而是形成为平坦的，从而校正像面弯曲。

然而，实际上，挡风玻璃WS的面一般是弯曲的。因此，有时可能由于挡风玻璃WS的曲面的影响而发生像面弯曲。从而，要求考虑凹面镜50的影响和挡风玻璃WS的影响二者来确定中间图像40的弯曲形状。结果，还能够校正由于挡风玻璃WS的形状的影响而产生的像面弯曲。

接着，将描述显示装置20的入射角的影响和显示装置的显示质量的提高。

在图1所示的显示装置20是例如TN液晶显示装置的情况下，其视角小。因此，在使用具有大的出射角度并且从显示装置出射的光束的情况下，显示的亮度特性根据出射角度而显著变化，并且显示质量可能降低。

因此，即使在采用具有小的视角的显示装置的情况下，也能够通过仅使用具有小的出射角度并且从显示装置20出射的光束来防止显示质量降低。在图1所示的车辆用投影显示设备200中，已经预先调整了光学系统的特性和设置凸面镜30的位置，使得通过仅使用具有小的出射角度并且从显示装置出射的光束来显示显示图像(虚像)60。

更具体地，整个光路形成为使得眼点EP处的图像经过例如光束L1、L2和L3的路径，由挡风玻璃WS的面反射，并且由凹面镜50的面反射，而后在包括凸面镜30的焦点f1的焦平面31的附近形成为图像32。

因此，由于凸面镜30的光学特性的影响，导致对于要在眼点EP的位置处由驾驶员视觉识别的图像，仅使用从显示装置20出射的光束之中的具有小的出射角度的光束。因此，即使在采用具有小的视角的显示装置的情况下，也能够抑制亮度特性的变化，并且能够防止诸如对比度的降低这样的显示质量的劣化。

<变形例1>

图3示出要在变形例1中使用的凹面镜30B、物体与中间图像之间的位置关系。也就是说，在变形例1中，使用图3所示的凹面镜30B代替图1所示的凸面镜30。

而且，在变形例1中，光路形成为使得与图3所示的“物体”相对应的显示装置20设置在比焦平面更加远离凹面镜30B的反射面的位置处，该焦平面包括凹面镜30B的焦点f2，如图3所示。图3中的点c表示凸面镜30B的反射面的球心。

在变形例1中，如图3所示，中间图像40B在比凹面镜30B的焦点f2更加远离凹面镜30B的反射面的位置处形成为实像。中间图像40B的光束，即，实像被引导至图1所示的凹面镜50，并且显示图像的光束进一步经由凹面镜50的反射面和挡风玻璃WS的面被引导至眼点EP。

中间图像40B，即，实像在与凹面镜30B的反射面的方向相反的方向上弯曲，如图3所示。因此，在设置凹面镜30B代替图1所示的凸面镜30的情况下，在与凹面镜50的反射面的弯曲方向相同的方向上弯曲的中间图像40B形成在与图1所示的中间图像40相对应的位置处。

因此，同样在变形例1中，如在图1所示的构造的情况中一样，能够通过中间图像40的弯曲形状而抵消由于凹面镜50的反射面的曲面形状而发生的像面弯曲。另外，同样在变形例1中，如在图1所示的构造的情况中一样，能够抑制显示图像60中的亮度特性的变化，并且能够通过形成光路使得眼点EP处的图像32形成在凹面镜30B的焦平面31的附近，而防止诸如对比度的下降这样的显示质量的劣化。

<变形例2>

图4示出要在变形例2中使用的凸透镜30C、物体与中间图像之间的位置关系。此外，图5示出根据变形例2的车辆用投影显示设备的光路。

也就是说，在变形例2中，使用图4所示的凸透镜30C代替图1所示的凸面镜30，并且如图5所示地形成光路。凸透镜30C的两个面可以具有凸状，或者仅其一个面可以具有凸状并且另一个面可以具有平面状。

而且，在变形例2中，光路如图5所示地形成，使得与图4所示的“物体”相对应的显示装置20设置在比焦平面更加远离凸透镜30C的位置处，该焦平面包括凸透镜30C的焦点f3a，如图4所示。

在变形例2中，如图4所示，中间图像40C在比凸透镜30C的焦点f3b更加远离凸透镜30C的位置处形成为实像。中间图像40C，即，实像的光束被引导至图5所示的凹面镜50，并且显示图像的光束进一步经由凹面镜50的反射面和挡风玻璃WS的面被引导至眼点EP。

中间图像40C，即，实像在与凹面镜50的反射面的弯曲方向相同的方向上弯曲，如图4和5所示。也就是说，在与凹面镜50的反射面的弯曲方向相同的方向上弯曲的中间图像40C形成在图5所示的位置处。

因此，同样在变形例2中，如在图1所示的构造的情况中一样，能够通过中间图像40C的弯曲形状而抵消由于凹面镜50的反射面的弯曲形状而发生的像面弯曲。另外，同样在变形例2中，如在图1所示的构造的情况中一样，能够抑制显示图像60中的亮度特性的变化，并且能够通过形成光路使得眼点EP处的图像32形成在凸透镜30C的焦平面的附近，而防止诸如对比度的降低这样的显示质量的劣化。

在图5所示的构造中，在将显示装置20设置成使得其显示面比凸透镜30C的焦平面更靠近凸透镜30C的情况下，中间图像，即，弯曲的虚像能够形成在凸透镜30C与显示装置之间的位置处，并且能够通过将中间图像的光学图像引导至凹面镜50而如在图1所示的构造的情况一样地减小像面弯曲。然而，在凸透镜30C靠近显示装置的情况下，由于使用具有大的出射角度并且从显示装置发出的光束，所以对比度可能降低。

如上所述，在图1中示出以及变形例1和变形例2中描述的所有构造中，能够减小由于凹面镜50和挡风玻璃WS的反射面的形状而发生的像面弯曲的三维扭曲，从而能够提高要视觉识别的显示图像(虚像)60的显示质量。另外，在光路形成为使得眼点位置处的图像32形成在用于形成中间图像的凸透镜30等的焦平面31的附近的情况下，仅具有小的出射角度并且从显示装置出射的光束能够用于显示图像60的显示，从而即使在使用具有小的视角的显示装置的情况下，也能够防止显示质量的恶化。

在下面的条目[1]至[5]中简要概括并且列出了上述根据本发明的实施例的车辆用投影显示设备。

[1]一种车辆用投影显示设备，包括：

中间图像形成光学部件(凸面镜30、凹面镜30B或凸透镜30C)，该中间图像形成光学部件包括光学透镜、凸面镜和凹面镜中的至少一者，并且具有用于透过或反射光的面；

显示装置(20)，该显示装置设置成将包括显示图像的光投射到所述中间图像形成光学部件，并且在比所述中间图像形成光学部件的焦点(f1)更靠近所述中间图像形成光学部件的位置处，将所述显示图像的中间图像(40、40B、40C)形成为虚像，或者在比所述中间图像形成光学部件的所述焦点(f2、f3)更加远离所述中间图像形成光学部件的位置处，将所述中间图像形成为实像，和

HUD光学系统(凹面镜50)，该HUD光学系统接收经过所述中间图像形成光学部件的由所述中间图像形成光学部件形成的所述中间图像的光，该HUD光学系统将所述光引导至车辆的挡风玻璃的反射面或所述挡风玻璃的附近的光反射部件，并且该HUD光学系统投射所述光，从而使得由所述反射面反射的所述光的显示图像能够在预定的眼点处被视觉识别为虚像，

其中，在所述中间图像的至少一部分从平坦面弯曲的状态下，所述中间图像形成光学部件相对于所述显示装置形成所述中间图像。

[2]根据上述条目[1]的车辆用投影显示设备，

其中，所述HUD光学系统包括放大要投射的图像的凹面镜(凹面镜50)，

其中，所述中间图像形成光学部件包括凸面镜(凸面镜30)，所述凸面镜具有其中与所述HUD光学系统的所述凹面镜的凹面对置的面的中央部相对于所述面的外周部突出的形状，并且通过所述中间图像形成光学部件形成的所述中间图像(40)是虚像，并且

其中，所述中间图像的弯曲状态具有如下形状：其校正由于包括在所述HUD光学系统中的曲面和所述车辆的所述挡风玻璃的表面形状中的至少一者的影响而发生的像面弯曲的像差。

[3]根据上述条目[1]的车辆用投影显示设备，

其中，所述HUD光学系统包括放大要投射的图像的第一凹面镜(凹面镜50)，

其中，所述中间图像形成光学部件包括第二凸面镜(凸面镜30B)，所述第二凸面镜具有其中与所述第一凹面镜的凹面对置的面的外周部比所述面的中央部更突出的形状，并且通过所述中间图像形成光学部件形成的所述中间图像(40B)是实像，并且

其中，所述中间图像的弯曲状态具有如下形状：其校正由于包括在所述HUD光学系统中的曲面和所述车辆的所述挡风玻璃的表面形状中的至少一者的影响而发生的像面弯曲的像差。

[4]根据上述条目[1]的车辆用投影显示设备，

其中，所述HUD光学系统包括放大要投射的图像的凹面镜(凹面镜50)，

其中，所述中间图像形成光学部件包括一个以上的凸面(凸透镜30C)，所述一个以上的凸面具有其中央部比其外周部更突出的形状，并且通过所述中间图像形成光学部件形成的所述中间图像(40C)是实像，并且

其中，所述中间图像的弯曲状态具有如下形状：其校正由于包括在所述HUD光学系统中的曲面和所述车辆的所述挡风玻璃的表面形状中的至少一者的影响而发生的像面弯曲的像差。

[5]根据上述条目[1]至[4]的任意一项的车辆用投影显示设备，

其中，确定设置所述中间图像形成光学部件的位置并且确定所述中间图像形成光学部件的光学特性，使得经由包括所述挡风玻璃或在挡风玻璃附近的反射面、所述HUD光学系统和所述中间图像形成光学部件的光学系统而形成在所述眼点的位置处的图像(32)设置在包括所述中间图像形成光学部件的所述焦点的平面(焦平面31)的附近。

Claims (2)

1.一种车辆用投影显示设备，包括：

中间图像形成光学部件，该中间图像形成光学部件包括光学透镜、凸面镜和凹面镜中的至少一者，并且具有用于透过或反射光的面；

显示装置，该显示装置设置为将包括显示图像的光投射到所述中间图像形成光学部件，并且在比所述中间图像形成光学部件的焦点更靠近所述中间图像形成光学部件的位置处，将所述显示图像的中间图像形成为虚像，或者在比所述中间图像形成光学部件的所述焦点更加远离所述中间图像形成光学部件的位置处，将所述中间图像形成为实像，以及

HUD光学系统，该HUD光学系统接收经过所述中间图像形成光学部件的由所述中间图像形成光学部件形成的所述中间图像的光，该HUD光学系统将所述光引导至车辆的挡风玻璃的反射面或所述挡风玻璃的附近的光反射部件，并且该HUD光学系统投射所述光，从而使得由所述反射面反射的所述光的显示图像能够在预定的眼点处被视觉识别为虚像，

其中，所述中间图像形成光学部件在所述中间图像的至少一部分从平坦面弯曲的状态下，相对于所述显示装置形成所述中间图像，

其中，所述HUD光学系统包括放大要投射的图像的凹面镜，

其中，所述中间图像形成光学部件包括一个以上的凸透镜，所述一个以上的凸透镜具有所述凸面的中央部比所述凸面的外周部更突出的形状，

其中，所述显示装置布置在比焦平面更远离所述凸透镜的位置处，该焦平面是包括所述凸透镜的焦点并且与所述凸透镜的光轴垂直的平面，

其中，通过所述中间图像形成光学部件形成的所述中间图像是实像，并且

其中，所述中间图像的弯曲状态具有如下形状：其校正由于包括在所述HUD光学系统中的曲面和所述车辆的所述挡风玻璃的表面形状中的至少一者的影响而发生的像面弯曲的像差。

2.根据权利要求1所述的车辆用投影显示设备，

其中，确定设置所述中间图像形成光学部件的位置，并且确定所述中间图像形成光学部件的光学特性，使得经由包括所述挡风玻璃或在所述挡风玻璃附近的反射面、所述HUD光学系统和所述中间图像形成光学部件的光学系统而形成在所述眼点的位置处的图像设置在包括所述中间图像形成光学部件的所述焦点的平面的附近。

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