CN110462488A - 平视显示器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种平视显示器装置，具备：成像为虚像的光被投影至显示区域的屏幕、保持屏幕的外壳体(60)、具有以虚拟的扫描轴线(37)为中心振动的扫描仪(30a)并通过该扫描仪的扫描在显示区域描绘显示图像的扫描仪单元(30)、以及被保持于外壳体并保持扫描仪单元的扫描仪壳体(40)，在上述外壳体(60)以及上述扫描仪壳体(40)设置有调整结构(70)，该调整结构能够通过上述扫描仪壳体(40)相对于上述外壳体(60)的相对旋转，至少围绕扫描轴线(37)，调整从上述扫描仪壳体(40)射出的光的射出方向(ID)，在该调整结构(70)中，上述扫描仪壳体(40)相对于上述外壳体(60)相对旋转的虚拟的调整轴线(77)与上述扫描仪单元(30)交叉。

Description

平视显示器装置
相关申请的交叉引用
本申请基于在2017年4月5日申请的日本专利申请第2017－75414号，在此引用其记载内容。
技术领域
本说明书的公开涉及显示由视觉确认者视觉确认的虚像的平视显示器装置。
背景技术
以往，已知有通过朝向车辆的挡风玻璃等的光的投影，使驾驶员等视觉确认者视觉确认虚像的平视显示器(Head-Up Display)装置(以下，为“HUD装置”)。例如在专利文献1中，作为这样的HUD装置的一种，公开了一种具备二维调制元件等光扫描机构的结构。光扫描机构通过激光的扫描，在中间屏幕上描绘图像。
专利文献1：日本特开2014-10409号公报
在专利文献1的结构中，对于从光扫描机构朝向中间屏幕射出的激光的射出方向，不可避免地产生偏差。假定的射出方向的偏差越大，光扫描机构等扫描仪必须扫描到比虚像显示本来所需的显示区域更宽的范围。根据扫描仪的扫描角的扩大，虚像的亮度降低。因此，为了减少扫描从显示区域的突出量，需要将激光的射出方向调整至正确的方向的结构。
但是，在调整射出方向时，若轻易移动HUD装置中的扫描仪的位置，则扫描仪与中间屏幕的光学上的相对位置也发生变化。若扫描仪的位置产生偏差，则在视觉确认者能够视觉确认虚像的范围上，也会产生较大的偏差。
发明内容
本公开的目的在于提供一种能够维持能够视觉确认虚像的范围，并且能够缩小扫描仪的扫描角的HUD装置。
在本公开的一个方式中，通过朝向投影部件的光的投影来显示由视觉确认者视觉确认的虚像的HUD装置具备：屏幕，成像为虚像的光被投影至显示区域；外壳体，保持屏幕；扫描仪单元，具有以虚拟的扫描轴线为中心振动的扫描仪，并且通过该扫描仪的扫描在显示区域描绘显示图像；以及扫描仪壳体，被保持于外壳体，并且保持扫描仪单元。在外壳体以及扫描仪壳体设置有调整结构，该调整结构能够通过扫描仪壳体相对于外壳体的相对旋转，至少围绕扫描轴线，调整从扫描仪壳体射出的光的射出方向。在调整结构中，扫描仪壳体相对于外壳体相对旋转的虚拟的调整轴线与扫描仪单元交叉。
根据该方式的调整结构，通过使扫描仪壳体相对于外壳体相对旋转，能够将从扫描仪壳体射出的光的射出方向调整为能够减少扫描从显示区域的突出量的正确的方向。此外，若为调整结构中的虚拟的调整轴线与扫描仪单元交叉的结构，则从扫描仪壳体射出的光的虚拟的出射光瞳能够位于调整轴线的附近或者调整轴线上。因此，即使在为了射出方向的调整，而使扫描仪壳体相对于外壳体相对旋转的情况下，扫描仪与屏幕的光学上的相对位置很难变化。根据以上，能够维持能够视觉确认虚像的范围，并且能够缩小扫描仪的扫描角。
在本公开的一个方式中，通过朝向投影部件的光的投影来显示由视觉确认者视觉确认的虚像的HUD装置具备：屏幕，成像为虚像的光被投影至显示区域；外壳体，保持屏幕；扫描仪单元，具有以虚拟的扫描轴线为中心振动的扫描仪，并且通过该扫描仪的扫描在显示区域描绘显示图像；扫描仪壳体，被保持于外壳体，并且保持扫描仪单元；以及反射光学元件，被保持于扫描仪壳体，使从扫描仪入射的光朝向扫描仪壳体的外部反射，规定扫描仪单元以及扫描轴线的各镜像的位置。在外壳体以及扫描仪壳体设置有调整结构，该调整结构能够通过扫描仪壳体相对于外壳体的相对旋转，至少围绕扫描轴线的镜像，调整从扫描仪壳体射出的光的射出方向。在调整结构中，扫描仪壳体相对于外壳体相对旋转的虚拟的调整轴线与扫描仪单元的镜像交叉。
根据该方式的调整结构，通过使扫描仪壳体相对于外壳体相对旋转，也能够将从扫描仪壳体射出的光的射出方向调整到能够减少扫描从显示区域的突出量的正确的方向。此外，调整结构中的虚拟的调整轴线与扫描仪单元的镜像交叉，所以从扫描仪壳体射出的光的虚拟的出射光瞳能够位于调整轴线的镜像的附近或者调整轴线的镜像上。因此，即使在为了射出方向的调整，而使扫描仪壳体相对于外壳体相对旋转的情况下，扫描仪与屏幕的光学上的相对位置也很难变化。根据以上，能够维持能够视觉确认虚像的范围，并且能够缩小扫描仪的扫描角。
附图说明
图1是示意性地表示第一实施方式的HUD装置的结构的图。
图2是示意性地表示光扫描装置的显示图像的描绘的图。
图3是表示扫描仪单元的结构的一个例子的图。
图4是示意性地表示扫描范围偏离显示区域的情况的图。
图5是第一实施方式的光扫描装置的主视图。
图6是从图5的箭头VI的方向观察到的光扫描装置的右视图。
图7是从图6的箭头VII的方向观察到的光扫描装置的底视图。
图8是HUD壳体的主视图。
图9是从图8的箭头IX的方向观察到的HUD壳体的右视图。
图10是从图9的箭头X的方向观察到的HUD壳体的俯视图。
图11是第二实施方式的光扫描装置的主视图。
图12是从图11的箭头XII的方向观察到的光扫描装置的右视图。
图13是从图12的箭头XIII的方向观察到的光扫描装置的底视图。
图14是图16的XIV－XIV线剖视图。
图15是图16的XV－XV线剖视图。
图16是HUD壳体的俯视图。
图17是第三实施方式的光扫描装置的主视图。
图18是从图17的箭头XVIII的方向观察到的光扫描装置的右视图。
图19是从图18的箭头XIX的方向观察到的光扫描装置的底视图。
图20是第四实施方式的光扫描装置的主视图。
图21是从图20的箭头XXI的方向观察到的光扫描装置的右视图。
图22是从图21的箭头XXII的方向观察到的光扫描装置的底视图。
图23是HUD壳体的主视图。
图24是从图23的箭头的XXIV的方向观察到的HUD壳体的右视图。
图25是从图24的箭头的XXV的方向观察到的HUD壳体的俯视图。
图26是第五实施方式的光扫描装置的主视图。
图27是从图26的箭头XXVII的方向观察到的光扫描装置的右视图。
图28是从图27的箭头XXVIII的方向观察到的光扫描装置的底视图。
图29是HUD壳体的主视图。
图30是从图29的箭头XXX的方向观察到的HUD壳体的右视图。
图31是从图30的箭头XXXI的方向观察到的HUD壳体的俯视图。
图32是第六实施方式的光扫描装置的主视图。
图33是从图32的箭头XXXIII的方向观察到的光扫描装置的右视图。
图34是从图33的箭头XXXIV的方向观察到的光扫描装置的底视图。
图35是HUD壳体的主视图。
图36是从图35的箭头的XXXVI的方向观察到的HUD壳体的右视图。
图37是从图36的箭头的XXXVII的方向观察到的HUD壳体的俯视图。
图38是第七实施方式的光扫描装置的主视图。
图39是从图38的箭头XXXIX的方向观察到的光扫描装置的右视图。
图40是从图39的箭头XL的方向观察到的光扫描装置的底视图。
图41是变形例1的底视图。
图42是变形例2的底视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本公开的多个实施方式进行说明。此外，存在通过在各实施方式中对于对应的构成要素标注相同的附图标记，来省略重复的说明的情况。在各实施方式中仅对结构的一部分进行说明的情况下，对于该结构的其它部分，能够应用之前说明的其它的实施方式的结构。另外，不光是在各实施方式的说明中明确表示的结构的组合，只要不特别地在组合中产生问题，即使不明确表示，也能够将多个实施方式的结构彼此部分组合。而且，多个实施方式以及变形例所描述的结构彼此的未明确表示的组合也设为通过以下的说明而公开。
(第一实施方式)
图1所示的本公开的第一实施方式的HUD装置100搭载于车辆，将与车辆相关的各种信息提供给车辆的驾驶员D。HUD装置100配置于驾驶员D就座的驾驶座的前方，被收纳于车辆的仪表板。HUD装置100将显示图像11的光投影至挡风玻璃WS的投影区域PA。被投影至挡风玻璃WS的光通过投影区域PA朝向驾驶员D侧反射，到达预先规定成位于驾驶员D的头部周边的眼动范围(Eye box)EB。使眼点位于眼动范围EB的驾驶员D能够将显示图像11的光视觉确认为重叠于前景的虚像10。
虚像10例如将车速和燃料余量等车辆的状态信息、以及路径引导等导航信息等提供给驾驶员D。虚像10在距离眼点向车辆的前方10～20米左右的空间中成像。虚像10在驾驶员D看来重叠于路面等，从而作为增强现实(Augmented Reality：AR)显示发挥作用。
如图1和图2所示，HUD装置100具备光扫描装置20、屏幕50、凹面镜63以及HUD壳体60。
光扫描装置20是通过朝向屏幕50投射的光来在屏幕50上规定的显示区域51描绘显示图像11的激光方式的投影仪。光扫描装置20配置于屏幕50的下方。光扫描装置20使从虚拟的出射光瞳EP射出的激光入射至屏幕50的正面侧。光扫描装置20包括扫描仪单元30、激光源44、反射镜42、控制器45、以及扫描仪壳体40等。
如图2和图3所示，扫描仪单元30具有扫描仪30a。在扫描仪30a，作为虚拟的扫描轴线，规定有谐振扫描轴线37以及强制扫描轴线38。光扫描装置20的扫描中心是谐振扫描轴线37以及强制扫描轴线38的虚拟的交叉点。扫描仪单元30包括MEMS(Micro ElectroMechanical Systems：微电子机械系统)芯片31以及电路基板35等。
MEMS芯片31与控制器45连接，整体形成为矩形的板状。MEMS芯片31具有反射镜部32、外框部以及内框部。在反射镜部32，通过铝的蒸镀等，形成有反射面。通过电流在外框部以及内框部流动，反射镜部32的朝向发生变化。具体而言，反射镜部32以谐振扫描轴线37为中心谐振振动，并且以强制扫描轴线38为中心强制振动。反射镜部32的中心实质上为扫描中心，另外也为出射光瞳EP的中心。MEMS芯片31使以各扫描轴线37、38为中止振动的反射镜部32作为扫描仪30a发挥作用。
电路基板35形成为比MEMS芯片31面积大的矩形的板状。在电路基板35的一个安装面，安装有MEMS芯片31。电路基板35被直接地或者间接地保持于扫描仪壳体40。MEMS芯片31的姿势与电路基板35一起与扫描仪壳体40一体地改变。
激光源44是射出向扫描仪30a入射的光的射出红色、绿色以及蓝色的激光的光源。激光源44与控制器45连接，基于来自控制器45的控制信号，投射各色调的激光。反射镜42使从激光源44照射的激光朝向反射镜部32反射。反射镜42被保持于扫描仪壳体40(参照图5～图7)。
控制器45与激光源44以及MEMS芯片31电连接。控制器45通过朝向激光源44的控制信号的输出，使激光间歇地脉冲点亮。控制器45通过朝向MEMS芯片31的驱动信号的输出，以扫描轨迹ST(也参照图4)控制被反射镜部32反射的激光的方向。控制器45通过统一地控制激光的照射和扫描仪30a的扫描，在显示区域51描绘显示图像11。此外，控制器45可以形成于电路基板35，也可以与电路基板35分体地保持于控制器45。
图2以及图5～图7所示的扫描仪壳体40由树脂材料或者金属材料整体形成为长方体形状。扫描仪壳体40收纳于图1所示的HUD壳体60，并被保持于HUD壳体60。扫描仪壳体40形成为如图2以及图5～图7所示那样的箱状，收纳有扫描仪单元30、激光源44以及反射镜42等。扫描仪壳体40对于扫描仪单元30、激光源44以及反射镜42等严格地规定相互的相对的位置关系。在扫描仪壳体40形成有用于射出朝向屏幕50的激光的投射窗41。投射窗41在扫描仪壳体40的四个侧壁面中的成为长边方向的端面的一个侧壁面开口。
图2以及图4所示的屏幕50是在树脂、金属等板状的基体材料通过铝等的蒸镀形成有反射面的光学元件。屏幕50是在反射面二维排列有多个微反射镜的微镜阵列(MicroMirror Array：MMA)。在排列多个微反射镜的反射面，形成有显示区域51。显示区域51被规定为比反射面稍小的面积。如图1所示，屏幕50以将显示区域51朝向光扫描装置20的投射窗41的姿势，直接地或者间接地保持于HUD壳体60。
如图2和图4所示，显示区域51例如形成为横长的矩形。向显示区域51投射从光扫描装置20射出的激光。激光通过扫描仪30a的谐振扫描在显示区域51的长边方向(x轴方向)上进行扫描，通过扫描仪30a的强制扫描在显示区域51的短边方向(y轴方向)上进行扫描。即，扫描仪30a的谐振扫描方向RSD(参照图5和图7)沿着显示区域51的x轴方向。扫描仪30a的强制扫描方向FSD(参照图5)沿着显示区域51的y轴方向。
图1所示的凹面镜63是在由树脂、玻璃等构成的板状的基体材料通过铝等的蒸镀形成有反射面的光学元件。凹面镜63弯曲，以使作为铝的蒸镀面的放大反射面64成为凹面状。凹面镜63配置于投影区域PA的下方且屏幕50的前方。凹面镜63以将放大反射面64朝向屏幕50以及投影区域PA的姿势，直接地或者间接地保持于HUD壳体60。凹面镜63通过放大反射面64扩散从屏幕50入射的光并朝向成为挡风玻璃WS侧的上方反射。通过利用放大反射面64的反射，成像从显示区域51的显示图像11放大而成的虚像10。
HUD壳体60形成为能够收纳于在车辆中确保的收纳空间的形状。HUD壳体60由树脂材料或者金属材料形成为箱状。在HUD壳体60中，收纳有上述的光扫描装置20、屏幕50以及凹面镜63。HUD壳体60保持这些结构。HUD壳体60对于光扫描装置20、屏幕50以及凹面镜63严格地规定相互的相对的位置关系。
在以上说明的HUD装置100中，对于从光扫描装置20朝向屏幕50射出的激光的射出方向ID，不可避免地产生偏差。例如，如图2以及图4所示，在射出方向ID沿屏幕50的x轴方向偏离的情况下，扫描仪30a的扫描范围SA(参照图4)也相对于屏幕50沿x轴方向偏离。光扫描装置20能够通过扩大围绕谐振扫描轴线37的振动的振幅、即扫描仪30a的扫描角，来将显示区域51收纳在扫描范围SA内。此外，能够通过控制器45的控制调整扫描仪30a的扫描角。
但是，越相对于显示区域51扩大扫描角，扫描速度越上升，显示图像11的亮度越降低。为了抑制这样的亮度降低，在扫描仪壳体40以及HUD壳体60，设置有图5～图10所示的调整结构70。此外，在停止了扫描仪30a的振动的状态下，射出方向ID示出从光扫描装置20射出的激光的行进方向。另外，沿着射出方向ID的光轴线相对于反射镜部32的角度θr与入射至反射镜部32的激光的光轴线43相对于反射镜部32的角度θi相同(参照图6)。
调整结构70包括销孔73、调整销71以及长孔75等。调整结构70是使得能够进行扫描仪壳体40相对于HUD壳体60的相对旋转的结构。调整结构70能够至少围绕谐振扫描轴线37调整从扫描仪壳体40射出的光的射出ID。
销孔73是在扫描仪壳体40中，形成于HUD壳体60的底壁47的一个圆筒孔。底壁47形成为平面状，通过扫描仪壳体40的组装与HUD壳体60接触。销孔73在底壁47中形成于与扫描仪30a的谐振扫描轴线37交叉的位置。销孔73的轴向与底壁47实质正交。销孔73的深度尺寸比调整销71的高度尺寸稍大。销孔73的内径与调整销71的外径相同或者比调整销71的外径稍大。销孔73外嵌于调整销71。
调整销71以及长孔75形成于HUD壳体60的组装壁67。在组装壁67组装扫描仪壳体40。调整销71在组装壁67仅设置有一个，并从组装壁67突出为圆柱状。组装壁67的轴向与组装壁67实质正交。调整销71内嵌于销孔73。通过调整销71的外周壁相对于销孔73的内周壁滑动，扫描仪壳体40相对于HUD壳体60以虚拟的调整轴线77为旋转中心相对旋转。
调整轴线77与调整销71以及销孔73的中心轴线实质一致，也与扫描仪30a的谐振扫描轴线37实质一致。因此，以调整轴线77为中心的扫描仪壳体40的朝向的调整方向AD为沿着谐振扫描方向RSD的方向。另外，调整轴线77与扫描仪单元30中的特别是反射镜部32交叉。此外，若以包括入射至扫描仪30a的激光的光轴线43以及谐振扫描轴线37的方式规定虚拟平面VP，则调整轴线77为沿着虚拟平面VP的姿势，并且包括于虚拟平面VP。
长孔75是沿板厚方向贯通组装壁67的开口。在组装壁67形成有多个(四个)长孔75(参照图10)。各长孔75是以调整销71为中心的圆弧状。以调整销71为中心的各长孔75的中心角θa、θb规定为大体相同。因此，距离调整销71较远的长孔75比接近调整销71的长孔75长。通过将插入至各长孔75的螺钉等拧到扫描仪壳体40，扫描仪壳体40被固定于HUD壳体60。
若设置以上说明的调整结构70，则进行将扫描仪壳体40组装于HUD壳体60的作业的作业者或者作业机械通过沿调整方向AD移动扫描仪壳体40，从而能够以调整轴线77为中心使扫描仪壳体40旋转。根据以上，能够将激光的射出方向ID调整到能够减少扫描范围SA从显示区域51的突出量的正确的方向(参照图2)。
此外，调整结构70的调整轴线77与谐振扫描轴线37实质一致。因此，光扫描装置20的出射光瞳EP位于调整轴线77上。因此，即使在为了射出方向ID的调整而使扫描仪壳体40相对于HUD壳体60相对旋转的情况下，出射光瞳EP的位置相对于屏幕50也不实质移动。假设，若出射光瞳EP的位置因射出方向ID的调整而偏离，出射光瞳EP与屏幕50的相对位置发生变化，则眼动范围EB的位置也较大地偏离。另一方面，若如上述那样维持出射光瞳EP的位置，则出射光瞳EP与屏幕50的光学的相对位置的变化很小。因此，也能够抑制眼动范围EB的位置变化。其结果是，能够维持能够视觉确认虚像10的范围，并且能够缩小扫描仪30a的扫描角。因此，能够抑制虚像10的亮度降低。
此外，光学上的相对位置的变化包括有屏幕50以及出射光瞳EP之间的沿着光轴的光路长度的变化、和由相对于光轴向上下左右的平行移动引起的变化。
此外，如第一实施方式那样，若是调整轴线77与反射镜部32交叉的结构，则由调整方向AD的旋转引起的出射光瞳EP的位置变化进一步变小或者实质没有。因此，能够将伴随着射出方向ID的调整的眼动范围EB的移动抑制在最小限度。
另外，如第一实施方式那样，若调整轴线77的朝向沿着谐振扫描轴线37，则围绕调整轴线77的扫描仪壳体40的旋转能够直接反映至沿着谐振扫描方向RSD的射出方向ID的调整。因此，通过扫描仪壳体40的旋转来调整射出方向ID的作业变得更容易。
进一步，根据第一实施方式的调整结构70，能够沿着谐振扫描方向RSD来调整射出方向ID。像这样，在使扫描仪30a谐振扫描的情况下，实质上只有反射镜部32的振幅、即扫描角成为主要可控制的项目。因此，若能够围绕谐振扫描轴线37调整射出方向ID，则能够具有较高的可靠性地发挥由扫描角的减少实现的亮度降低的抑制效果。
此外，在第一实施方式中，挡风玻璃WS相当于“投影部件”，MEMS芯片31相当于“扫描仪芯片”，谐振扫描轴线37相当于“扫描轴线”，激光源44相当于“光源”。另外，调整销71相当于“圆柱部”，销孔73相当于“圆筒孔部”，HUD壳体60相当于“外壳体”，驾驶员D相当于“视觉确认者”。
(第二实施方式)
图11～图16所示的本公开的第二实施方式是第一实施方式的变形例。在第二实施方式的光扫描装置220中，投射窗241在扫描仪壳体240的四个侧壁面中在沿着长边方向的一个侧壁面开口。扫描仪单元30按照将扫描仪30a的正面朝向投射窗241的姿势保持于扫描仪壳体240。光扫描装置220中的谐振扫描方向RSD沿着扫描仪壳体240的长边方向。
在第二实施方式的调整结构270中，在扫描仪壳体240的底壁47设置有调整销71。调整销71以与扫描仪30a的谐振扫描轴线37同轴的方式配置于底壁47。另一方面，销孔73与长孔75一起设置于HUD壳体60的组装壁67。在以上的调整结构270中，也以调整轴线77为中心沿调整方向AD调整光扫描装置220的朝向。因此，激光的射出方向ID能够调整为在谐振扫描方向RSD上能够减少扫描范围SA从显示区域51的突出量(参照图2)的正确的方向。
在以上说明的第二实施方式中，也是调整轴线77与谐振扫描轴线37实质一致并通过扫描仪单元30的反射镜部32的中央。因此，即使调整射出方向ID，出射光瞳EP的位置、进而眼动范围EB(参照图1)的位置实质上不会移动。因此，能够维持能够视觉确认虚像10(参照图1)的范围，并且能够缩小扫描仪30a的扫描角。
此外，在第二实施方式中，MEMS芯片31与调整轴线77实质上平行。因此，围绕调整轴线77的扫描仪壳体240的旋转能够直接反映至谐振扫描方向RSD上的射出方向ID的调整。因此，调整射出方向ID的作业能够变得很容易。此外，在第二实施方式中，也与第一实施方式相同，沿着射出方向ID的光轴线相对于反射镜部32的角度θr与入射至反射镜部32的激光的光轴线43相对于反射镜部32的角度θi相同(参照图11)。
(第三实施方式)
图17～图19所示的本公开的第三实施方式是第一实施方式的另一变形例。在第三实施方式的光扫描装置320中，扫描仪单元30以相对于底壁47倾斜的姿势保持于扫描仪壳体40。销孔73以及调整销71的中心轴线亦即调整结构70的调整轴线77成为相对于谐振扫描轴线37倾斜的姿势。与第一实施方式相同，若以包括光轴线43以及谐振扫描轴线37的方式规定虚拟平面VP，则调整轴线77为沿着虚拟平面VP的姿势，并且包括于虚拟平面VP。另外，扫描仪30a的谐振扫描方向RSD被规定为与虚拟平面VP实质正交的朝向。
此外，在从与虚拟平面VP垂直的方向观察谐振扫描轴线37、光轴线43以及调整轴线77的情况下(参照图18)，调整轴线77相对于谐振扫描轴线37的倾斜角度θ2比光轴线43相对于谐振扫描轴线37的倾斜角度θ1小。换言之，在虚拟平面VP，在谐振扫描轴线37与光轴线43之间形成的锐角内，配置有调整轴线77。
在以上说明的第三实施方式中，调整轴线77也通过扫描仪单元30中的反射镜部32的中央。因此，即使调整射出方向ID，出射光瞳EP的位置、眼动范围EB(参照图1)的位置实质上也不会移动。因此，能够维持能够视觉确认虚像10(参照图1)的范围，并且能够缩小扫描仪30a的扫描角来抑制虚像10的亮度降低。
此外，通过使倾斜角度θ2比倾斜角度θ1小，较小地抑制扫描仪30a相对于调整轴线77的倾斜。因此，围绕调整轴线77的扫描仪壳体40的旋转容易直接地反映至谐振扫描方向RSD上的射出方向ID的调整。此外，第三实施方式的HUD壳体60的形状与图8～图10所示的第一实施方式实质相同。
(第四实施方式)
图20～图25所示的本公开的第四实施方式是第三实施方式的变形例。第四实施方式的调整结构470能够通过调整导轨471以及导轨槽473调整光扫描装置420的射出方向ID。调整导轨471设置于扫描仪壳体440的底壁47。调整导轨471被直立设置成以调整轴线77为中心的半径R的圆弧状。调整导轨471以一定的导轨宽度延伸。调整轴线77为与底壁47实质正交的姿势，并且通过扫描仪30a的出射光瞳EP。此外，扫描仪单元30以倾斜的姿势保持于扫描仪壳体440。因此，谐振扫描轴线37成为相对于底壁47倾斜的姿势。
导轨槽473与四个长孔75一起形成于HUD壳体60的组装壁67。导轨槽473是沿板厚方向贯通组装壁67的开口。导轨槽473与调整导轨471相同地形成为半径R的圆弧状。导轨槽473的槽宽度比调整导轨471的导轨宽度稍大。导轨槽473嵌合于调整导轨471。
在以上的调整结构470中，通过调整导轨471沿着导轨槽473移动，扫描仪壳体440相对于HUD壳体60以调整轴线77为旋转中心相对旋转。因此，射出方向ID能够沿调整方向AD调整成朝向正确的方向。此外，即使是调整结构470，由于调整轴线77通过出射光瞳EP，所以即使调整射出方向ID，出射光瞳EP的位置、进而眼动范围EB(参照图1)的位置实质上也不会移动。因此，能够维持能够视觉确认虚像10(参照图1)的范围，并且能够缩小扫描仪30a的扫描角来抑制虚像10的亮度降低。
此外，在第四实施方式中，调整导轨471相当于“导轨部”。另外，设置调整导轨471以及导轨槽473的结构也可以相反。具体而言，也可以将调整导轨471设置于HUD壳体60，另一方面将导轨槽473设置于扫描仪壳体440。
(第五实施方式)
图26～图31所示的本公开的第五实施方式是第三实施方式的另一变形例。第五实施方式的调整结构570能够通过一对台阶部571、573调整光扫描装置520的射出方向ID。台阶部571设置于扫描仪壳体540的底壁47。台阶部571形成为以调整轴线77为中心的半径R的圆弧状。台阶部571将底壁47划分为第一底壁部547a和第二底壁部547b。台阶部571在第一底壁部547a与第二底壁部547b之间形成有高度h的阶梯差。第二底壁部547b相对于第一底壁部547a朝向HUD壳体60突出高度h。
台阶部573与四个长孔75一起形成于HUD壳体60的组装壁67。台阶部573与台阶部571相同地形成为半径R的圆弧状。台阶部573将组装壁67划分为第一组装壁部567a和第二组装壁部567b。台阶部573在第一组装壁部567a与第二组装壁部567b之间形成有高度h的阶梯差。第一组装壁部567a相对于第二组装壁部567b朝向扫描仪壳体540突出高度h。台阶部571、573以相互能够滑动的方式接触。
在以上的调整结构570中，通过台阶部571沿着台阶部573滑动，扫描仪壳体540相对于HUD壳体60以调整轴线77为旋转中心相对旋转。其结果是，射出方向ID能够沿调整方向AD调整成朝向正确的方向。此外，即使是调整结构570，由于调整轴线77通过出射光瞳EP，所以即使调整射出方向ID，出射光瞳EP的位置、进而眼动范围EB(参照图1)的位置实质上也不会移动。因此，能够维持能够视觉确认虚像10(参照图1)的范围，并且能够缩小扫描仪30a的扫描角来抑制虚像10的亮度降低。
此外，底壁47以及组装壁67的凹凸也可以相反。具体而言，也可以第一组装壁部567a为相对于第二组装壁部567b突出的形状，另一方面第二组装壁部567b为相对于第一组装壁部567a突出的形状。
(第六实施方式)
图32～图37所示的本公开的第六实施方式是第五实施方式的变形例。第五实施方式的调整结构670由多个台阶部671～674等构成。在扫描仪壳体640，形成有二个台阶部671和一个台阶部672。台阶部671在隔着调整轴线77的两侧各设置有一个。台阶部671形成为以调整轴线77为中心的半径R1的圆弧状。台阶部672设置于比台阶部671远离调整轴线77的位置。台阶部672形成为以调整轴线77为中心的半径R2的圆弧状。半径R2比半径R1大。各台阶部671、672的中心全部为调整轴线77。通过各台阶部671、672，底壁47被划分为第一底壁部647a和第二底壁部647b。第一底壁部647a从第二底壁部647b凹陷。
在HUD壳体60，形成有台阶部673、674。台阶部673形成为半径R1的圆弧状。台阶部674形成为半径R2的圆弧状。各台阶部673、674的中心相互一致。各台阶部673、674将组装壁67划分为第一组装壁部667a和第二组装壁部667b。第一组装壁部667a相对于第二组装壁部667b朝向扫描仪壳体640突出。台阶部673以能够滑动的方式与台阶部671接触。台阶部674以能够滑动的方式与台阶部672接触。
在以上的调整结构670中，通过台阶部671、672沿着台阶部673、674滑动，扫描仪壳体640相对于HUD壳体60以调整轴线77为旋转中心相对旋转。其结果是，光扫描装置620的朝向被沿调整方向AD调整，射出方向ID能够朝向正确的方向。此外，即使是调整结构670，由于调整轴线77通过出射光瞳EP，所以即使调整射出方向ID，出射光瞳EP的位置、进而眼动范围EB(参照图1)的位置实质上也不会移动。因此，能够维持能够视觉确认虚像10(参照图1)的范围，并且能够缩小扫描仪30a的扫描角来抑制虚像10的亮度降低。
(第七实施方式)
图38～图40所示的本公开的第七实施方式是第一实施方式的又一变形例。第七实施方式的调整结构70为与第一实施方式实质相同的结构。调整结构70能够通过设置于扫描仪壳体40的销孔73和设置于HUD壳体60的调整销71，来调整光扫描装置720的射出方向ID。在光扫描装置720中，代替扫描仪单元30(参照图6)，具备第一扫描仪单元730和第二扫描仪单元130。第一扫描仪单元730以及第二扫描仪单元130被扫描仪壳体40保持。
第一扫描仪单元730包括MEMS芯片731以及电路基板735等。在MEMS芯片731，规定有虚拟的谐振扫描轴线37。MEMS芯片731通过控制器45(参照图2)的控制，使反射镜部32谐振振动。向反射镜部32入射从激光源44(参照图2)照射出的激光。反射镜部32使激光朝向第二扫描仪单元130反射。第一扫描仪单元730使以谐振扫描轴线37为中心谐振振动的反射镜部32作为谐振扫描扫描仪730a发挥作用。
第二扫描仪单元130包括MEMS芯片131以及电路基板135等。在MEMS芯片131，规定有虚拟的强制扫描轴线38。MEMS芯片131通过控制器45(参照图2)的控制使反射镜部132强制振动。向反射镜部132入射通过第一扫描仪单元730反射出的激光。反射镜部132使入射的激光朝向扫描仪壳体40的外部反射。第二扫描仪单元130使以强制扫描轴线38为中心振动的反射镜部132作为强制扫描扫描仪130a发挥作用。
在以上的结构中，通过反射镜部32的谐振振动，激光沿x轴(水平)方向扫描显示区域51。另外，通过反射镜部132的强制振动，激光沿y轴(垂直)方向扫描显示区域51。像这样，光扫描装置720使谐振扫描扫描仪730a和强制扫描扫描仪130a配合，通过这两个扫描仪730a、130a的扫描，在显示区域51描绘显示图像11(参照图2)。
此外，第二扫描仪单元130的反射镜部132规定第一扫描仪单元730以及谐振扫描轴线37的各镜像30m、37m的位置。各镜像30m、37m是映至处于静止状态的反射镜部132的第一扫描仪单元730以及谐振扫描轴线37的虚像。光扫描装置720的虚拟的出射光瞳EP为在第一扫描仪单元730的镜像30m中特别是相当于反射镜部32的中央的位置。
调整结构70能够通过扫描仪壳体40相对于HUD壳体60的相对旋转，至少围绕谐振扫描轴线37的镜像37m，调整从扫描仪壳体40射出的激光的射出方向ID。调整结构70的调整轴线77与第一扫描仪单元730的镜像30m交叉。更具体而言，调整轴线77与MEMS芯片731的反射镜部32的镜像32m交叉，并通过光扫描装置720的出射光瞳EP。
以上说明的第七实施方式为谐振扫描扫描仪730a和强制扫描扫描仪130a分体地设置，两个扫描仪730a、130a中的谐振扫描扫描仪730a配置于激光源44(参照图2)侧的结构。在这样的结构中，以由强制扫描扫描仪130a的反射镜部132规定的第一扫描仪单元730的镜像30m为基准，将调整轴线77设定为与镜像30m交叉。根据以上，即使通过朝向调整方向AD的扫描仪壳体40的旋转来调整射出方向ID，出射光瞳EP的位置实质上也不会移动。因此，即使是第七实施方式，也能够维持能够视觉确认虚像10(参照图1)的范围，并且能够缩小谐振扫描扫描仪730a的扫描角来抑制虚像10的亮度降低。
此外，在第七实施方式中，在从与虚拟平面VP垂直的方向观察谐振扫描轴线37、光轴线43以及调整轴线77的情况下，调整轴线77相对于谐振扫描轴线37的倾斜角度θ2也比光轴线43相对于谐振扫描轴线37的倾斜角度θ1小。根据以上的配置，也较小地抑制镜像30m相对于调整轴线77的倾斜。因此，围绕调整轴线77的旋转容易反映至谐振扫描方向RSD上的射出方向ID的调整。此外，在第七实施方式中，反射镜部132相当于“反射光学元件”，MEMS芯片731相当于“扫描仪芯片”，谐振扫描扫描仪730a相当于“扫描仪”。
(其它实施方式)
以上，对本公开的多个实施方式进行了说明，但本公开并不限定并解释为上述实施方式，能够在不脱离本公开的主旨的范围内应用于各种实施方式以及组合。
在上述第三实施方式的变形例1中，如图41所示，作为调整销71的中心轴线的调整轴线77不通过作为出射光瞳EP的反射镜部32的中心。调整轴线77与电路基板35中安装有MEMS芯片31的区域外交叉。另外，在上述第七实施方式的变形例2中，如图42所示，作为调整销71的中心轴线的调整轴线77不通过作为出射光瞳EP的反射镜部32的镜像32m的中心。调整轴线77与电路基板735中安装有MEMS芯片731的区域外的部分的镜像30m交叉。
也可以如以上的变形例1、2那样，调整轴线77不严格通过出射光瞳EP，而是通过出射光瞳EP的附近、例如以出射光瞳EP为中心的半径30mm左右的空间即可。作为一个例子，按照由将射出方向ID移动α°引起的眼动范围EB的移动收敛于βmm以下的位置关系，设定调整轴线以及谐振扫描轴线的相对位置。具体而言，调整轴线77也可以与MEMS芯片31中的反射镜部32以外的区域交叉。或者，调整轴线77也可以与MEMS芯片731的镜像30m中的反射镜部32(参照图39)的镜像32m以外的区域交叉。若是这样的结构，即使为了射出方向ID的调整而以调整轴线77为中心使扫描仪壳体40沿调整方向AD旋转，出射光瞳EP与屏幕的光学上的相对位置很难变化。因此，能够抑制眼动范围的位置的移动。此外，变形例1、2的调整轴线77成为沿着虚拟平面VP的姿势。
在上述实施方式的调整结构中，调整轴线被规定为与包括光轴线以及谐振扫描轴线的虚拟平面VP平行的姿势。但是，这些轴线的朝向可以不全部一致，也可以相互倾斜。
在上述实施方式中，作为调整结构，公开了使用调整销以及销孔的结构、使用调整导轨以及导轨槽的结构、以及组合多个台阶部的结构等。但是，能够适当地变更调整结构的具体的形状、配置、数量等。
在上述第七实施方式中，以基于第二扫描仪单元130的反射镜部132的镜像30m为基准来设定调整轴线77的位置(参照图39)。但是，若为使反射镜进一步反射被反射至扫描仪的激光来射出至扫描仪壳体的外部的光扫描装置，则优选以由该反射镜规定的扫描仪的镜像为基准，来设定调整轴线的位置。如以上那样，也可以在扫描仪与投射窗之间适当地设置“反射光学元件”。在这样的结构中，调整轴线被设定为通过基于“反射光学元件”的扫描仪的镜像。另外，也可以在扫描仪与投射窗之间适当地设置“透过光学元件”。在这样的结构中，调整轴线被设定为通过由“透过光学元件”形成的扫描仪的像(虚像)。
在上述第七实施方式中，在接近激光源的位置，配置有谐振扫描扫描仪730a(参照图39)。但是，谐振扫描扫描仪730a也可以设置于比强制扫描扫描仪130a远离激光源的位置。在该情况下，调整轴线77设置为与谐振扫描扫描仪730a交叉。进一步，也可以在为在扫描仪中规定有多个谐振扫描轴线的结构的情况下，在HUD壳体以及扫描仪壳体设置能够围绕各谐振扫描轴线调整射出方向的多个调整结构。
在上述实施方式中，通过插入至多个长孔的螺钉等紧固部件，将光扫描装置固定于HUD壳体。但是，也可以适当地变更将光扫描装置固定于HUD壳体的固定结构。
上述实施方式的屏幕采用微镜阵列。但是，能够适当地变更屏幕的结构。例如，作为透射式的屏幕，也可以采用微透镜阵列(Micro Lens Array，MLA)。或者，屏幕也可以采用全息扩散器以及扩散板等。进一步，屏幕也可以不是平面状，也可以是弯曲的形状以修正虚像的形变。
上述实施方式的扫描仪通过光栅扫描方式在屏幕上描绘显示图像。但是，能够适当地变更扫描仪的扫描方式。例如，也可以通过李萨如扫描方式在屏幕上描绘显示图像。即使变更扫描仪的扫描方式，调整结构也能够调整激光的射出方向ID。
上述实施方式的扫描仪单元是包括MEMS芯片以及电路基板的结构。像这样，扫描仪单元是具有扫描仪并与扫描仪壳体分体地构成的集合的结构。扫描仪单元所包括的结构并不仅限定于MEMS芯片以及电路基板，也可以适当地追加。另外，扫描仪单元也可以不包括电路基板。
搭载HUD装置的移动体也可以是车辆以外的船舶、飞机以及运输设备等。进一步，HUD装置也可以是不搭载于车辆等移动体的结构。此外，视觉确认者也可以不是操纵车辆等的驾驶员。另外，通过HUD装置投影显示图像的光的投影部件并不限于挡风玻璃，也可以是配置于仪表罩的上方的组合器等。进一步，投影区域PA也可以通过粘贴于挡风玻璃WS的结构、例如用于提高光的反射率的蒸镀膜或者薄膜等形成。
以上公开的结构除了确保虚像的亮度这样的上述的效果以外，还有助于与HUD装置相关的各种性能的提高。例如本公开的结构能够有助于各虚像的显示品质(表现力以及自由度等)的提高、针对AR显示中的对象物的颜色及位置的跟踪性提高、观察区域的放大、节省电力化、轻型化、小型化、低成本化、以及提高制造时的成型性以及易于组装等。进一步，本公开的结构也能够有助于朝向车辆的搭载作业时的作业性、搭载后的维护性、针对太阳光等的耐热性、针对车辆的振动和冲击等的耐久性、以及防尘性等的提高。而且本公开的结构也能够相互兼得并且发挥如上述那样的多个效果。

Claims (13)

1.一种平视显示器装置，通过朝向投影部件(WS)的光的投影，显示由视觉确认者(D)视觉确认的虚像(10)，其中，
所述平视显示器装置具备：
屏幕(50)，成像为所述虚像的光被投射至显示区域(51)；
外壳体(60)，保持所述屏幕；
扫描仪单元(30)，具有以虚拟的扫描轴线(37)为中心振动的扫描仪(30a)，通过该扫描仪的扫描在所述显示区域描绘显示图像(11)；以及
扫描仪壳体(40、240、440、540、640)，被保持于所述外壳体，并且保持所述扫描仪单元，
在所述外壳体以及所述扫描仪壳体设置有调整结构(70、270、470、570、670)，该调整结构能够通过所述扫描仪壳体相对于所述外壳体的相对旋转，至少围绕所述扫描轴线，调整从所述扫描仪壳体射出的光的射出方向(ID)，
在所述调整结构中，所述扫描仪壳体相对于所述外壳体相对旋转的虚拟的调整轴线(77)与所述扫描仪单元交叉。
2.根据权利要求1所述的平视显示器装置，其中，
所述扫描仪单元具备扫描仪芯片(31)，该扫描仪芯片具有反射镜部(32)，并且使以所述扫描轴线为中心振动的所述反射镜部作为所述扫描仪发挥作用，
所述调整轴线与所述扫描仪芯片交叉。
3.根据权利要求2所述的平视显示器装置，其中，
所述调整轴线与所述反射镜部交叉。
4.根据权利要求1所述的平视显示器装置，其中，
所述扫描仪单元具备：
扫描仪芯片(31)，具有反射镜部(32)，并且使以所述扫描轴线为中心振动的所述反射镜部作为所述扫描仪发挥作用；以及
电路基板(35)，安装有所述扫描仪芯片，
所述调整轴线与所述电路基板中的安装有所述扫描仪芯片的区域以外的部分交叉。
5.一种平视显示器装置，通过朝向投影部件(WS)的光的投影，显示由视觉确认者(D)视觉确认的虚像(10)，其中，
所述平视显示器装置具备：
屏幕(50)，成像为所述虚像的光被投射至显示区域(51)；
外壳体(60)，保持所述屏幕；
扫描仪单元(730)，具有以虚拟的扫描轴线(37)为中心振动的扫描仪(730a)，通过该扫描仪的扫描在所述显示区域描绘显示图像；
扫描仪壳体(40)，被保持于所述外壳体，并且保持所述扫描仪单元；以及
反射光学元件(132)，被保持于所述扫描仪壳体，使从所述扫描仪入射的光朝向所述扫描仪壳体的外部反射，规定所述扫描仪单元以及所述扫描轴线的各镜像的位置，
在所述外壳体以及所述扫描仪壳体设置有调整结构(70)，该调整结构(70)能够通过所述扫描仪壳体相对于所述外壳体的相对旋转，至少围绕所述扫描轴线的镜像(37m)，调整从所述扫描仪壳体射出的光的射出方向(ID)，
在所述调整结构中，所述扫描仪壳体相对于所述外壳体相对旋转的虚拟的调整轴线(77)与所述扫描仪单元的镜像(30m)交叉。
6.根据权利要求5所述的平视显示器装置，其中，
所述扫描仪单元具备扫描仪芯片(731)，该扫描仪芯片具有反射镜部(32)，并且使以所述扫描轴线为中心振动的所述反射镜部作为所述扫描仪发挥作用，
所述调整轴线与所述扫描仪芯片的镜像交叉。
7.根据权利要求6所述的平视显示器装置，其中，
所述调整轴线与所述反射镜部的镜像(32m)交叉。
8.根据权利要求5所述的平视显示器装置，其中，
所述扫描仪单元具备：
扫描仪芯片(731)，具有反射镜部(32)，并且使以所述扫描轴线为中心振动的所述反射镜部作为所述扫描仪发挥作用；以及
电路基板(735)，安装有所述扫描仪芯片，
所述调整轴线与所述电路基板中的安装有所述扫描仪芯片的区域以外的部分的镜像交叉。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的平视显示器装置，其中，
还具备射出入射至所述扫描仪的光的光源(44)，
所述调整轴线为沿着包括入射至所述扫描仪的光的光轴线(43)和所述扫描轴线的虚拟平面(VP)的姿势。
10.根据权利要求9所述的平视显示器装置，其中，
在沿与所述虚拟平面垂直的方向观察所述扫描轴线、所述光轴线以及所述调整轴线的情况下，所述调整轴线相对于所述扫描轴线的倾斜角度(θ2)比所述光轴线相对于所述扫描轴线的倾斜角度(θ1)小。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的平视显示器装置，其中，
所述扫描仪单元通过所述扫描仪的谐振扫描在所述显示区域描绘所述显示图像，
所述扫描轴线为所述扫描仪的谐振扫描轴线。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的平视显示器装置，其中，
所述调整结构具有：圆柱部(71)，形成于所述扫描仪壳体以及所述外壳体中的一方；以及圆筒孔部(73)，形成于所述扫描仪壳体以及所述外壳体中的另一方并外嵌于所述圆柱部。
13.根据权利要求1～11中任一项所述的平视显示器装置，其中，
所述调整结构具有：导轨部(471)，形成于所述扫描仪壳体以及所述外壳体中的一方；以及导轨槽(473)，形成于所述扫描仪壳体以及所述外壳体中的另一方并嵌合于所述导轨部。
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