CN108028901A - 投影型显示装置及投影控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无需增加作业用机械的制造成本便能够在作业用机械的挡风玻璃前方的宽范围内能够辨识虚像的投影型显示装置及投影控制方法。搭载于具有挡风玻璃(7)的施工机械(100)上的投影型显示装置检测操作者的视线，并根据所检测的视线方向将从单元(2)出射的图像光的投影光轴控制成与反射部件(3)(或反射部件(5))相交的方向，且经由反射部件驱动机构(4)(或反射部件驱动机构(6))而控制反射部件(3)(或反射部件(5))的反射面的角度，使来自单元(2)的图像光向挡风玻璃(7)反射。

Description

投影型显示装置及投影控制方法
技术领域
本发明涉及一种投影型显示装置及投影控制方法。
背景技术
已知有将配置于汽车等交通工具的挡风玻璃或挡风玻璃的近前附近的叠像镜用作屏幕，对其投影光而显示图像的交通工具用HUD(Head-upDisplay：平视显示器)。根据该HUD，利用者能够使驾驶者将基于从HUD投影的光的图像在屏幕上作为实像而辨识，或者在屏幕前方作为虚像而辨识。
在专利文献1及专利文献2中，作为铲装载机及起重机等在施工及土木作业中所使用的各种机械类型的施工机械，记载有搭载HUD的施工机械。
专利文献3中记载有搭载有将图像光投影于挡风玻璃上的投影仪的施工机械。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002－146846号公报
专利文献2：日本特开2010－18141号公报
专利文献3：日本特开2009－243073号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在施工机械中，与汽车等以运输为主要目的的交通工具不同，操作者的视线尤其在纵向上频繁地移动。并且，与以运输为主要目的的交通工具不同，操作者的视线在纵向上的移动范围广。并且，在施工机械中，操作者的视线配合成为操作对象的动力挖掘机和/或铲斗的移动而移动。并且，希望在施工机械中通过精密地操作动力挖掘机和/或铲斗而进行作业，由此在存在挡风玻璃的情况下，挡风玻璃前方的视野得到充分的保障。由这种情况考虑，在操作席前方有挡风玻璃的施工机械中，优选在该挡风玻璃的宽范围内能够辨识虚像。
专利文献1中所记载的施工机械通过组合半透明球面反射镜和投影部而能够在宽范围内辨识虚像，所述半透明球面反射镜具有足以覆盖操作者的作业中所需的整个视野的大小，所述投影部可改变光投影于该半透明球面反射镜上的投影方向。然而，由于在该施工机械中难以实施半透明球面反射镜的光学设计，并且，作为半透明球面反射镜而利用大的反射镜，因此施工机械的制造成本变高。并且，半透明球面反射镜因施工机械运转时的振动而有破损的可能性，图像的模糊等作业性及可靠性也会变差。
专利文献2中所记载的施工机械使光从操作者的脚部投影于挡风玻璃上。因此，在操作者的视线朝向上方的情况下无法使操作者辨识虚像，无法在宽范围内提示虚像。
专利文献3中所记载的施工机械通过投影仪将图像光投影于挡风玻璃上而向操作者提示实像。因此，在被投影图像光的部分的视野变差，有可能会降低作业效率。
另外，可以考虑在比操作者的眼部的位置更靠上侧和下侧分别设置投影部，将图像光投影于挡风玻璃的上侧和下侧而辨识宽范围内的虚像。然而，在该结构中投影部的数量增多，因此施工机械的制造成本增加。并且，在施工机械的操作室的空间上存在限制，难以确保设置多个投影部的空间。并且，若使用多个投影部，则由于在各投影部中包括光源等，因此施工机械的耗电量增加，或者操作室的室温因投影部的发热而上升。
至此，以施工机械为例对课题进行了说明，但在拖拉机等农业机械及其他作业用机械中也会产生相同的课题。即，若为用于施工机械及农业机械等进行作业的作业用机械，则产生相同的课题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种无需增加作业用机械的制造成本和耗电量，便能够在作业用机械的挡风玻璃前方的宽范围内辨识虚像的投影型显示装置及投影控制方法。
用于解决问题的手段
本发明的投影型显示装置具备：单元，包括投影图像光的投影部和用于变更基于上述投影部的图像光的投影光轴的投影部驱动机构，并佩戴于作业用机械的操作者的头部；视线检测部，检测上述操作者的视线；反射部件，设置于上述作业用机械上，并具有反射面，该反射面使从佩戴于就坐于上述作业用机械的操作席上的操作者的头部的上述投影部投影的图像光反射到上述作业用机械的挡风玻璃上；反射部件驱动机构，用于变更上述反射面相对于上述挡风玻璃的角度；及控制部，根据由上述视线检测部检测的视线，经由上述投影部驱动机构将上述投影部的投影光轴控制成与上述反射部件的反射面相交的方向，并经由上述反射部件驱动机构而控制上述反射部件的反射面的上述角度。
本发明的投影控制方法为投影型显示装置的投影控制方法，所述投影型显示装置具备：单元，包括投影图像光的投影部和用于变更基于上述投影部的图像光的投影光轴的投影部驱动机构，并佩戴于作业用机械的操作者的头部；反射部件，设置于上述作业用机械上，并具有反射面，该反射面使从佩戴于就坐于上述作业用机械的操作席上的操作者的头部的上述投影部投影的图像光反射到上述作业用机械的挡风玻璃上；及反射部件驱动机构，用于变更上述反射面相对于上述挡风玻璃的角度，所述投影控制方法具备：视线检测步骤，检测上述操作者的视线；及控制步骤，根据由上述视线检测步骤检测的视线，经由上述投影部驱动机构将上述投影部的投影光轴控制成与上述反射部件的反射面相交的方向，并经由上述反射部件驱动机构而控制上述反射部件的反射面的上述角度。
发明效果
根据本发明，能够提供一种无需增加作业用机械的制造成本便能够在作业用机械的挡风玻璃前方的宽范围内辨识虚像的投影型显示装置及投影控制方法。
附图说明
图1是表示本发明的投影型显示装置的一实施方式即搭载HUD系统10的施工机械100的概略结构的示意图。
图2是表示图1所示的施工机械100中的驾驶室内的结构例的图。
图3是表示构成图1所示的HUD系统10的单元2的内部结构的示意图。
图4是说明来自单元2的图像光的投影光轴和反射部件5的反射面的角度的控制例的图。
图5是表示操作者的视线朝向上方的情况下的投影光轴的控制例的图。
图6是表示操作者的视线朝向下方的情况下的投影光轴的控制例的图。
图7是操作者的视线稍微朝向上方的情况下的投影光轴的控制例的图。
图8是用于说明图1所示的HUD系统10的动作的流程图。
图9是表示作为图3所示的单元2的变形例的单元2a的内部结构的示意图。
图10是用于说明具有图9所示的单元2a的HUD系统10的动作的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图，关于本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的投影型显示装置的一实施方式即搭载HUD系统10的施工机械100的概略结构的示意图。
图1所示的HUD系统10搭载于施工机械100上而使用，但不仅搭载于施工机械上，而且也能够搭载于农业机械等作业用机械上。即，图1所示的HUD系统10搭载于施工机械及农业机械等作业用机械上而使用。
图1所示的HUD系统10具备：单元2，固定于操作者佩戴于头部的安全帽1上；反射部件3，在操作者就坐于施工机械100的操作席8上的状态下，设置在比操作者的头部更靠上方的驾驶室内(图1的例子中为天花板)；反射部件驱动机构4，在驾驶室上方能够转动地支承反射部件3；反射部件5，在操作者就坐于操作席8上的状态下，设置在比操作者的头部更靠下方的驾驶室内(图1的例子中为仪表板9上)；及反射部件驱动机构6，在仪表板9上能够转动地支承反射部件5。单元2除了与安全帽1成为一体的结构以外，还可以设成能够装卸于安全帽1的结构。
安全帽1是保护人的头部的帽子型保护部件，由搭乘于施工机械100的操作者来佩戴。
单元2根据在施工机械100的挡风玻璃7的前方能够辨识虚像的条件而投影图像光。单元2固定于安全帽1的右侧面或左侧面(图1的例子中为右侧面)，能够与操作者的视线对应地改变图像光的投影方向(投影光轴)。
反射部件3具有用于将从固定于安全帽1上的单元2投影的图像光反射到挡风玻璃7上的反射面3a。反射部件驱动机构4使反射部件3转动而变更反射面3a相对于挡风玻璃7的角度。反射面3a为由光的反射率高的材料涂布的面即可，作为反射部件3，例如可以使用镜子。
反射部件5具有用于将从固定于安全帽1上的单元2投影的图像光反射到挡风玻璃7上的反射面5a。反射部件驱动机构6使反射部件5转动而变更反射面5a相对于挡风玻璃7的角度。反射面5a为由光的反射率高的材料涂布的面即可，作为反射部件5，可以使用例如镜子。
反射部件3及反射部件5在施工机械100的驾驶室内在重力方向(图1的上下方向)上分开设置，由此以各种角度反射从固定于安全帽1上的单元2出射的图像光。
由反射部件3及反射部件5它们2个来构成HUD系统10的反射部件。并且，由反射部件驱动机构4及反射部件驱动机构6这2个来构成HUD系统10的反射部件驱动机构。
在HUD系统10中，单元2固定于操作者所佩戴的安全帽1上，且能够变更图像光的投影光轴。并且，反射部件3及反射部件5在施工机械100的驾驶室内在重力方向上分开并设置成能够转动。通过这种结构，在挡风玻璃7的宽范围内能够向操作者提示虚像。
施工机械100的操作者通过观察投影于挡风玻璃7上并在此反射的图像光，能够辨识用于支持施工机械100的操作的图片及文字等信息。并且，挡风玻璃7具有反射从单元2投影的图像光的同时，使来自外部(外界)的光透射的功能。因此，操作者能够将基于从单元2投影的图像光的虚像与外界的风景重叠而进行辨识。
图2是表示图1所示的施工机械100中的驾驶室内的结构例的图。图2表示从操作席8观察到挡风玻璃7的前视图。
施工机械100是在机身前方中央部具备动臂21及铲斗22的液压挖掘机。
驾驶室被作为前窗的挡风玻璃7、右侧窗23、左侧窗24等透明窗所包围，至少在操作席8的周围具备用于操作动臂21的弯曲伸展的左操作杆25及用于操作铲斗22的挖掘及释放的右操作杆26等。
在挡风玻璃7上，作为从单元2投影的图像光所投影的区域而划分有投影范围7A，在反射图像光的同时，使来自外部(外界)的光透射。
图3表示构成图1所示的单元2的内部结构的示意图。
单元2由具备光源单元40、驱动部45、投影光学系统46、扩散板47、反射镜48、放大镜49及投影部驱动机构50的投影单元2A和具备系统控制部60、视线检测部61及电源供给部62的控制单元2B构成。
投影单元2A及控制单元2B可以分体构成，也可以以单体构成。
光源单元40具备：光源控制部40A；出射红色光的红色光源即R光源41r；出射绿色光的绿色光源即G光源41g；出射蓝色光的蓝色光源即B光源41b；分色棱镜43；设置在R光源41r与分色棱镜43之间的准直镜42r；设置在G光源41g与分色棱镜43之间的准直镜42g；设置在B光源41b与分色棱镜43之间的准直镜42b；及光调制元件44。
分色棱镜43是用于将分别从R光源41r、G光源41g及B光源41b出射的光向同一光路引导的光学部件。即，分色棱镜43使通过准直镜42r而成为平行光的红色光透射，并向光调制元件44出射。并且，分色棱镜43使通过准直镜42g而成为平行光的绿色光反射，并向光调制元件44出射。并且，分色棱镜43使通过准直镜42b而成为平行光的蓝色光反射，并向光调制元件44出射。作为具有这种功能的光学部件，并不限定于分色棱镜。也可以使用例如十字分光镜。
R光源41r、G光源41g及B光源41b分别使用激光、LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等发光元件。在本实施方式中，作为光源单元40的光源，包括R光源41r、G光源41g及B光源41b这3种光源，但是光源的数量可以是1个、2个或4个以上。
光源控制部40A将R光源41r、G光源41g及B光源41b各自的发光量设定为预先确定的发光量模式，并按照该发光量模式来进行使光从R光源41r、G光源41g及B光源41b依次出射的控制。
光调制元件44对从分色棱镜43出射的光进行调制，并将与作为图像信息的投影用图像数据对应的光(红色图像光、蓝色图像光及绿色图像光)向投影光学系统46出射。
作为光调制元件44，能够使用例如LCOS(Liquid crystal on silicon：硅基液晶)、DMD(Digital Micromirror Device：数字显微装置)、MEMS(Micro ElectroMechanical Systems：微机电系统)元件及液晶显示元件等。
驱动部45按照从系统控制部60输入的投影用图像数据而驱动光调制元件44，使与投影用图像数据对应的光(红色图像光、蓝色图像光及绿色图像光)向投影光学系统46出射。
投影光学系统46是用于将从光源单元40的光调制元件44出射的可见光投影于扩散板47的光学系统。该光学系统并不限定于透镜，也能够使用扫描仪。例如也可以使从扫描型扫描仪出射的光通过扩散板47扩散而进行面光源化。
反射镜48使通过扩散板47而扩散的光向放大镜49侧反射。
放大镜49使基于通过反射镜48而反射过来的光的图像放大，并投影于挡风玻璃7上。
由投影单元2A内的光源单元40、投影光学系统46、扩散板47、反射镜48及放大镜49，构成将基于投影用图像数据的图像光进行投影的HUD系统10的投影部。
投影部驱动机构50是用于变更从投影单元2A投影的图像光的投影光轴的驱动机构，通过使投影单元2A转动而变更投影光轴。投影部驱动机构50通过系统控制部60而被控制。由于投影单元2A进行转动，因此从投影单元2A出射的图像光的投影光轴进行变更。
系统控制部60对光源控制部40A、驱动部45及投影部驱动机构50进行控制。系统控制部60控制驱动部45和光源控制部40A而投影基于投影用图像数据的图像光。
系统控制部60控制投影部驱动机构50而使投影单元2A转动，从而控制从投影单元2A出射的图像光的投影光轴。
系统控制部60能够与反射部件驱动机构4及反射部件驱动机构6进行无线通信，并经由反射部件驱动机构4而控制反射部件3的反射面3a相对于挡风玻璃7的角度，且经由反射部件驱动机构6而控制反射部件5的反射面5a相对于挡风玻璃7的角度。
由系统控制部60构成HUD系统10的控制部。关于系统控制部60的详细的功能，将进行后述。
视线检测部61检测操作者的视线，并将表示所检测到的操作者的视线的信息输入到系统控制部60。
关于操作者的视线的检测方法，例如可以举出以下所示的第一检测方法及第二检测方法，但并不限定于这些方法。
(第一检测方法)
例如，将摄像部搭载于施工机械100的仪表板9上，该摄像部拍摄就坐于操作席8上的操作者的脸部，将所拍摄到的图像数据通过无线通信而传送到视线检测部61。然后，视线检测部61根据公知的图像分析处理来分析摄像图像数据，并检测操作者的视线方向。
(第二检测方法)
例如，在单元2的控制单元2B中搭载加速度传感器，控制单元2B固定于安全帽1上，因此从该加速度传感器输出的加速度信息成为与操作者的头部的移动对应的信息。根据该加速度信息来判断头部倾斜了多少程度，由此能够以粗精度来检测操作者的视线方向。
电源供给部62为向系统控制部60及视线检测部61供给电源，且对投影单元2A的整体供给电源的电源装置。电源供给部62可以是可更换的电池式，或者，也可以是可充电的蓄电式。根据电源供给部62，单元2通过电池而进行动作，因此单元2可以不接受来自施工机械100的电源供给，施工机械100的油耗能够得到改善。并且，也可以设为通过无线供电来对单元2进行电源供给的结构。
系统控制部60根据由视线检测部61检测到的操作者的视线，参考预先存储于内部存储器(未图示)中的图表来读取与操作者的视线对应的调整数据，并根据所读取的调整数据来控制反射部件驱动机构4、反射部件驱动机构6及投影部驱动机构50。
在存储于内部存储器中的图表中，视线方向、投影单元2A的转动角度、反射部件3或反射部件5的转动角度相对应，并作为调整数据而被存储。
例如，如图4所示，在操作者的视线朝向正面的情况下，为了使操作者辨识虚像，需要使从投影单元2A出射的图像光从视线方向A1入射于操作者的眼部。但是由于投影单元2A佩戴于操作者的头部，因此位于从操作者的视线偏离的位置上，并且，挡风玻璃7并不是垂直地构成。因此，若从投影单元2A向挡风玻璃7直接投影图像光，则难以使图像光从视线方向A1入射于操作者的眼部。
该情况下，若将视线方向A1和视线方向A1与挡风玻璃7的交点位置上的挡风玻璃7的法线方向所成角度设为角度θ2，将从操作者的眼部向视线方向A1前进的光在挡风玻璃7的上述交点位置进行正反射的情况下的反射光的方向A2与反射面5a的法线方向所成角度设为角度θ1，则自投影单元2A从相对于反射部件5的反射面5a的法线成为角度θ1的方向A3投影图像光，由此能够使图像光从视线方向A1入射于操作者的眼部。
从而，该情况下，相对于操作者的视线方向，用于实现图像光以角度θ1入射于反射面5a的投影单元2A的转动量与反射面5a的转动量的组合信息相对应，并作为调整数据而生成。
如此，为了使图像光从操作者的视线方向入射于操作者的眼部，对每一个操作者的视线方向求出反射部件5(或者反射部件3)的反射面的转动量及投影单元2A的转动量，并预先作为调整数据存储于内部存储器中。
在此，预先生成调整数据并存储于内部存储器中，但也可使用施工机械100的设计信息和反射部件3及反射部件5的结构及配置信息来实时算出调整数据并加以利用。
图5是表示操作者的视线朝向上方的情况下的图像光的投影光轴的控制例的图。
在通过视线检测部61而检测出操作者的视线朝向上方的情况下，系统控制部60从内部存储器读取与由视线检测部61检测到的视线方向相对应的调整数据。
系统控制部60根据所读取的调整数据而控制投影部驱动机构50及反射部件驱动机构4。投影部驱动机构50及反射部件驱动机构4控制投影单元2A和反射部件3的转动量，以使从投影单元2A出射的图像光的投影光轴与反射部件3的反射面3a的法线方向所成角度为θ3。
通过该控制，从投影单元2A出射的图像光以入射角θ3入射于反射部件3，并以反射角θ3反射，进而，该图像光以入射角θ4入射于挡风玻璃7的投影面，并以反射角θ4反射而入射于操作者的眼部。由此，操作者即使将视线朝向上方，也能够可靠地辨识基于投影于挡风玻璃7上的图像光的虚像。
图6是表示操作者的视线朝向下方的情况下的图像光的投影光轴的控制例的图。
在通过视线检测部61而检测出操作者的视线朝向下方的情况下，系统控制部60从内部存储器读取与由视线检测部61检测到的视线方向相对应的调整数据。
系统控制部60根据所读取的调整数据而控制投影部驱动机构50及反射部件驱动机构6。投影部驱动机构50及反射部件驱动机构6控制投影单元2A和反射部件5的转动量，以使从投影单元2A出射的图像光的投影光轴与反射部件5的反射面5a的法线方向所成角度成为θ5。
通过该控制，从投影单元2A出射的图像光以入射角θ5入射于反射部件5，并以反射角θ5反射，进而，该图像光以入射角θ6入射于挡风玻璃7的投影面，并以反射角θ6反射而入射于操作者的眼部。由此，操作者即使将视线朝向下方，也能够可靠地辨识基于投影于挡风玻璃7上的图像光的虚像。
至此，作为调整数据，对视线方向、投影单元2A的转动量、反射部件3或反射部件5的转动量相对应的情况已进行说明。然而，如图7所示，在挡风玻璃7的法线方向与操作者的视线方向所成角度θ31成为阈值以下的情况下，使图像光在反射面5a或反射面3a上反射的方法中，无法使图像光从视线方向入射于操作者的眼部。该情况下，需要将图像光直接投影于挡风玻璃7上。
为此，仅限于这种情况将视线方向与投影单元2A的转动量相对应的数据作为调整数据而存储于内部存储器中。
具体而言，在图7的情况下，相对于操作者的视线方向，用于实现图像光以角度θ31入射于挡风玻璃7的投影单元2A的转动量相对应，并作为调整数据而被存储。
图8是用于说明图1所示的HUD系统10的动作的流程图。
若HUD系统10启动，则控制单元2B的视线检测部61检测操作者的视线(步骤S1)。
系统控制部60从内部存储器读取与从视线检测部61输入的视线方向的信息对应的调整数据(步骤S2)。
系统控制部60根据所读取的调整数据而控制投影部驱动机构50和反射部件驱动机构4或反射部件驱动机构6中的至少一个，从而使投影单元2A和反射部件3(或反射部件5)中的至少一个进行转动(步骤S3)。
通过步骤S3，从投影单元2A出射的基于投影用图像数据的图像光投影于挡风玻璃7的投影范围7A中。投射用图像数据例如为用于显示施工机械100的行驶速度信息、燃料信息、施工信息等的数据。
步骤S3之后，返回到步骤S1，并反复进行上述处理。
如上所述，根据图1所示的HUD系统10，在作业现场中的作业中，通过固定于操作者所佩戴的安全帽1上的单元2、及在重力方向上分开设置的反射部件3及反射部件5，能够在挡风玻璃7的宽范围内投影图像光。由此，即使操作者的纵向上的视线移动随着操作对象的挖掘机和铲斗等的动作而变大，也能够对操作者进行充分的作业支持。
并且，HUD系统10构成为仅具有1个投影单元2A。因此，若与施工机械100中搭载多个投影单元的结构相比，能够抑制HUD系统10的制造成本。并且，由于是投影单元2A固定于安全帽1上的结构，因此不受施工机械100的驾驶室内的空间的限制便能够在宽范围内提示虚像，而不会对施工机械100的设计造成影响。
并且，根据HUD系统10，由于投影单元2A为1个，因此能够抑制HUD系统10的耗电量及发热。并且，根据HUD系统10，单元2通过电池进行动作，因此无需为了HUD系统10而消耗施工机械100的电力，能够改善施工机械100的油耗。
并且，根据HUD系统10，通过单元2、简单的结构的反射部件3及反射部件5而能够在宽范围内提示虚像。因此，若与使用复杂的结构的半透明球面反射镜的情况相比，能够实现降低装置的制造成本的和提高装置的可靠性。
以上说明中，具有投影单元2A和控制单元2B的单元2固定于安全帽1上，但控制单元2B也可以设置于单元2的外部，例如施工机械100的仪表板9的内部。
该情况下，设为如下结构：在投影单元2A侧设置有电源供给部62，控制单元2B的系统控制部60通过无线通信而控制固定于安全帽1上的投影单元2A的各部。单元2外部的控制单元2B可以通过电池进行动作，也可以从施工机械100的未图示的电源供给部被供给电源。
如此，通过设为将控制单元2B设置于单元2外部的结构，能够使佩戴于安全帽1上的单元2轻量化，并能够减轻佩戴安全帽1的操作者的负担。
图9是表示作为图3所示的单元2的变形例的单元2a的内部结构的示意图。图9中对于与图3相同的结构标注相同的符号而省略说明。
图9所示的单元2a在单元2中将控制单元2B变更为控制单元2Ba而成。
控制单元2Ba的结构为在控制单元2B的结构的基础上追加了形状数据获取部63。
形状数据获取部63获取挡风玻璃7的形状数据，并将所获取的形状数据输入到系统控制部60。
作为挡风玻璃7的形状数据的获取方法，有从测定设置于施工机械100上的物体的三维形状的测定装置获取形状数据的方法。该测定装置使用例如深度传感器。
作为深度传感器，能够采用以下众所周知的方式：使用红外线发光部和红外线受光部，并通过飞行时间方式等而算出到物体为止的距离的方式；根据用2个相机拍摄物体而得到的2个摄像图像数据，算出到物体为止的距离的方式；及根据使1个相机一边移动，一边在多个位置拍摄物体而得到的多个摄像图像数据，算出到物体为止的距离的方式等。
并且，作为挡风玻璃7的形状数据的获取方法，有以下方法：将使用上述测定装置预先测定的挡风玻璃7的形状数据存储于存储器中，从该存储器获取形状数据。
系统控制部60根据由视线检测部61检测到的操作者的视线和从形状数据获取部63获取的形状数据，判定与挡风玻璃7上的视线的交点位置。而且，系统控制部60算出交点位置上的挡风玻璃7的垂线方向与由视线检测部61检测到的操作者的视线方向所成角度(在图4的例子中为θ2)。
在图4的例子中，若能够算出角度θ2，则能够确定为了使图像光以入射角θ2入射于挡风玻璃7的上述交点位置所需反射部件5的转动量和投影单元2A的转动量。在图9的控制单元2B中，该角度、反射部件3或反射部件5的转动量及投影单元2A的转动量相对应的调整数据存储于内部存储器中。
另外，图7的例子中角度θ31变小。该情况下，为了使图像光以入射角θ31入射于挡风玻璃7的上述交点位置所需投影单元2A的转动量和该角度θ31相对应，并作为调整数据而被存储。
系统控制部60获取与所算出的角度对应的调整数据，并根据该调整数据而控制反射部件驱动机构4、反射部件驱动机构6及投影部驱动机构50。
图10是用于说明具有图9所示的单元2a的HUD系统10的动作的流程图。
若HUD系统10启动，则控制单元2Ba的视线检测部61检测操作者的视线，形状数据获取部63获取挡风玻璃7的形状数据(步骤S12)。
系统控制部60根据从视线检测部61输入的视线方向的信息和由形状数据获取部63获取的形状数据，判定操作者的视线与挡风玻璃7的交点位置(步骤S13)。
接着，系统控制部60算出在步骤S13中所判定的交点位置中的挡风玻璃7的垂线方向与从视线检测部61输入的视线方向所成角度(步骤S14)。
系统控制部60判定所算出的角度是否为阈值以下(步骤S15)，在判定为该角度超过阈值的情况下(步骤S15：否)，根据与该角度对应的调整数据，使投影单元2A和反射部件3或反射部件5进行转动(步骤S16)。
通过步骤S16的处理，投影单元2A的投影光轴的方向被控制成与反射部件3或反射部件5的反射面相交的方向，反射部件3或反射部件5的反射面相对于挡风玻璃7的角度受到控制。从而，从投影单元2A出射的基于投影用图像数据的图像光在反射部件3或反射部件5上反射并投影于挡风玻璃7的上述交点位置，在此，进而反射并入射于操作者的眼部。
另一方面，系统控制部60在判定为在步骤S14中所算出的角度为阈值以下的情况下(步骤S15：是)，根据与该角度对应的调整数据使投影单元2A进行转动(步骤S17)。
通过步骤S17的处理，投影单元2A的投影光轴的方向被控制成与挡风玻璃7相交的方向，反射部件3或反射部件5的反射面相对于挡风玻璃7的角度不受控制。从而，从投影单元2A出射的基于投影用图像数据的图像光直接投影于挡风玻璃7的上述交点位置，在此，进行反射并入射于操作者的眼部。
步骤S16或步骤S17的处理之后，返回到步骤S12，并反复进行上述处理。
如上所述，根据图9的单元2a，基于挡风玻璃7的形状数据和操作者的视线来判定视线与挡风玻璃7的交点位置，投影单元2A、反射部件3或反射部件5以与由该所判定的交点位置求出的垂线方向与视线方向的角度对应的驱动量而转动。
挡风玻璃7的形状根据施工机械100的型号而不同，即使型号相同，也有可能因制造误差而不同。从而，利用通过测定装置而测定的挡风玻璃7的形状数据来确定投影单元2A、反射部件3或反射部件5的驱动量(转动量)，由此能够更准确地控制投影单元2A、反射部件3或反射部件5的转动。
如以上说明，在本说明书中公开了以下情况。
所公开的投影型显示装置具备：单元，包括投影图像光的投影部和用于变更基于上述投影部的图像光的投影光轴的投影部驱动机构，并佩戴于作业用机械的操作者的头部；视线检测部，检测上述操作者的视线；反射部件，设置于上述作业用机械上，并具有反射面，该反射面使从佩戴于就坐于上述作业用机械的操作席上的操作者的头部的上述投影部投影的图像光反射到上述作业用机械的挡风玻璃上；反射部件驱动机构，用于变更上述反射面相对于上述挡风玻璃的角度；及控制部，根据由上述视线检测部检测的视线，经由上述投影部驱动机构将上述投影部的投影光轴控制成与上述反射部件的反射面相交的方向，并经由上述反射部件驱动机构而控制上述反射部件的反射面的上述角度。
所公开的投影型显示装置还具备获取上述挡风玻璃的形状数据的形状数据获取部，上述控制部根据由上述视线检测部检测的视线和由上述形状数据获取部获取的形状数据而判定上述挡风玻璃上的与上述视线的交点位置，并以与所判定的交点位置上的上述挡风玻璃的法线方向与上述视线方向所成角度对应的驱动量来驱动上述投影部和上述反射部件。
所公开的投影型显示装置中，在上述角度为阈值以下的情况下，上述控制部经由上述投影部驱动机构将上述投影部的投影光轴控制成与上述挡风玻璃相交的方向，从而使图像光从上述投影部直接投影于上述挡风玻璃上。
所公开的投影型显示装置中，上述单元固定于保护人的头部的帽子型保护部件上而使用。
所公开的投影型显示装置中，上述控制部内置于上述单元中。
所公开的投影型显示装置中，上述单元通过设置于上述单元中的电池而进行动作。
所公开的投影型显示装置中，上述反射部件由在重力方向上分开配置的2个反射部件构成。
所公开的投影控制方法为投影型显示装置的投影控制方法，所述投影型显示装置具备：单元，包括投影图像光的投影部和用于变更基于上述投影部的图像光的投影光轴的投影部驱动机构，并佩戴于作业用机械的操作者的头部；反射部件，设置于上述作业用机械上，并具有反射面，该反射面使从佩戴于就坐于上述作业用机械的操作席上的操作者的头部的上述投影部投影的图像光反射到上述作业用机械的挡风玻璃上；及反射部件驱动机构，用于变更上述反射面相对于上述挡风玻璃的角度，所述投影控制方法具备：视线检测步骤，检测上述操作者的视线；及控制步骤，根据由上述视线检测步骤检测的视线，经由上述投影部驱动机构将上述投影部的投影光轴控制成与上述反射部件的反射面相交的方向，并经由上述反射部件驱动机构而控制上述反射部件的反射面的上述角度。
所公开的投影控制方法还具备获取上述挡风玻璃的形状数据的形状数据获取步骤，上述控制步骤根据由上述视线检测步骤检测的视线和由上述形状数据获取步骤获取的形状数据而判定上述挡风玻璃上的与上述视线的交点位置，并以与所判定的交点位置上的上述挡风玻璃的法线方向与上述视线方向所成角度对应的驱动量来驱动上述投影部和上述反射部件。
所公开的投影控制方法中，在上述角度为阈值以下的情况下，上述控制步骤经由上述投影部驱动机构将上述投影部的投影光轴控制成与上述挡风玻璃相交的方向，从而使图像光从上述投影部直接投影于上述挡风玻璃上。
所公开的投影控制方法中，上述单元固定于保护人的头部的帽子型保护部件上而使用。
所公开的投影控制方法中，上述单元通过电池而进行动作。
所公开的投影控制方法中，上述反射部件由在重力方向上分开配置的2个反射部件构成。
工业实用性
本发明适用于施工机械及农业机械等作业用机械中，便利性高且有效。
符号说明
2-单元，2A-投影单元，2B-控制单元，3-反射部件，4-反射部件驱动机构，5-反射部件，6-反射部件驱动机构，7-挡风玻璃，10-HUD系统，40-光源单元，45-驱动部，60-系统控制部，61-视线检测部，62-电源供给部，63-形状数据获取部，100-施工机械。

Claims (13)

1.一种投影型显示装置，其具备：
单元，包括投影图像光的投影部和用于变更基于所述投影部的图像光的投影光轴的投影部驱动机构，并佩戴于作业用机械的操作者的头部；
视线检测部，检测所述操作者的视线；
反射部件，设置于所述作业用机械上，并具有反射面，该反射面使从佩戴于就坐于所述作业用机械的操作席上的操作者的头部的所述投影部投影的图像光反射到所述作业用机械的挡风玻璃上；
反射部件驱动机构，用于变更所述反射面相对于所述挡风玻璃的角度；及
控制部，根据由所述视线检测部检测的视线，经由所述投影部驱动机构将所述投影部的投影光轴控制成与所述反射部件的反射面相交的方向，并经由所述反射部件驱动机构而控制所述反射部件的反射面的所述角度。
2.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其还具备获取所述挡风玻璃的形状数据的形状数据获取部，
所述控制部根据由所述视线检测部检测的视线和由所述形状数据获取部获取的形状数据，判定所述挡风玻璃上的与所述视线的交点位置，并以与所判定的交点位置上的所述挡风玻璃的法线方向与所述视线方向所成角度对应的驱动量来驱动所述投影部和所述反射部件。
3.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其中，
在所述角度为阈值以下的情况下，所述控制部经由所述投影部驱动机构将所述投影部的投影光轴控制成与所述挡风玻璃相交的方向，从而使图像光从所述投影部直接投影于所述挡风玻璃上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的投影型显示装置，其中，
所述单元固定于保护人的头部的帽子型保护部件上而使用。
5.根据权利要求4所述的投影型显示装置，其中，
所述控制部内置于所述单元中。
6.根据权利要求4或5所述的投影型显示装置，其中，
所述单元通过设置于所述单元中的电池而进行动作。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的投影型显示装置，其中，
所述反射部件由在重力方向上分开配置的2个反射部件构成。
8.一种投影控制方法，其为投影型显示装置的投影控制方法，所述投影型显示装置具备：单元，包括投影图像光的投影部和用于变更基于所述投影部的图像光的投影光轴的投影部驱动机构，并佩戴于作业用机械的操作者的头部；反射部件，设置于所述作业用机械上，并具有反射面，该反射面使从佩戴于就坐于所述作业用机械的操作席上的操作者的头部的所述投影部投影的图像光反射到所述作业用机械的挡风玻璃上；及反射部件驱动机构，用于变更所述反射面相对于所述挡风玻璃的角度，
所述投影控制方法具备：
视线检测步骤，检测所述操作者的视线；及
控制步骤，根据由所述视线检测步骤检测的视线，经由所述投影部驱动机构将所述投影部的投影光轴控制成与所述反射部件的反射面相交的方向，并经由所述反射部件驱动机构而控制所述反射部件的反射面的所述角度。
9.根据权利要求8所述的投影控制方法，其还具备获取所述挡风玻璃的形状数据的形状数据获取步骤，
所述控制步骤根据由所述视线检测步骤检测的视线和由所述形状数据获取步骤获取的形状数据，判定所述挡风玻璃上的与所述视线的交点位置，并以与所判定的交点位置上的所述挡风玻璃的法线方向与所述视线方向所成角度对应的驱动量来驱动所述投影部和所述反射部件。
10.根据权利要求9所述的投影控制方法，其中，
在所述角度为阈值以下的情况下，所述控制步骤经由所述投影部驱动机构将所述投影部的投影光轴控制成与所述挡风玻璃相交的方向，从而使图像光从所述投影部直接投影于所述挡风玻璃上。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的投影控制方法，其中，
所述单元固定于保护人的头部的帽子型保护部件上而使用。
12.根据权利要求11所述的投影控制方法，其中，
所述单元通过电池而进行动作。
13.根据权利要求8～12中任一项所述的投影控制方法，其中，
所述反射部件由在重力方向上分开配置的2个反射部件构成。
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