CN113433702A - 平视显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种平视显示装置，能够实现进一步小型化。包括：具有光源和显示元件，在显示元件形成影像的影像显示装置(30)；和使得从影像显示装置(30)出射的光被挡风玻璃或组合器反射而在车辆的前方显示虚像的虚像光学系统。虚像光学系统包括凹面反射镜(41)和畸变修正透镜(43)，畸变修正透镜(43)在影像显示装置(30)与凹面反射镜(41)之间，凹面反射镜(41)配置在包括沿影像光的有效光路区域的形状形成的外装壳(54)的盒体(50)内，影像显示装置(30)安装于盒体(50)的外周的局部。

Description

平视显示装置
技术领域
本发明涉及平视显示装置的技术，特别涉及适用于向透明的玻璃板等投影图像的平视显示装置的有效的技术。
背景技术
例如，在汽车等的车辆中，通常车速、发动机转速等的信息显示于仪表盘内的控制盘(instrument panel)。此外，汽车导航等的画面编入仪表盘或显示于在仪表盘上设置的显示器。驾驶员在对这些信息进行视觉辨认时需要大幅移动视线，因此作为减少视线的移动量的技术，已知将车速等的信息、汽车导航的指示等的信息投射于前玻璃(挡风玻璃)等来进行显示的平视显示器(Head Up Display，以下有时记载为“HUD”)装置。
作为关于HUD的技术，例如，在日本特开2015-194707号公报(专利文献1)中，记载了一种显示装置，其具有显示图像的器件和对在显示器件显示的图像进行投射的投射光学系统，在观察者的视点区域全局使得画面畸变变小并且实现小型化。此处，投射光学系统按从显示器件到观察者的光路的顺序具有第一反射镜和第二反射镜。第一反射镜的图像长轴方向的入射角、第一反射镜的图像短轴方向的入射角和显示器件的图像显示面与第一反射镜的间隔，与由观察者视觉辨认的虚像的水平方向的宽度的关系满足规定的关系，由此实现HUD装置的小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-194707号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
在专利文献1中记载的现有技术中，能够使装置的结构小型化，但小型化也受到限制。即，专利文献1记载的技术中，需要在观察者与显示器件之间配置2个反射镜。此时，为了使得第一反射镜的反射光束不会被第二反射镜遮挡而导致反射镜的配置的自由度受到限制。即，在使2个反射镜接近配置方面存在限制，需要隔开一定程度地配置，因此相应地成为装置结构的小型化、特别是含有盒体的装置整体的容量的减少的阻碍。
于是，本发明的目的在于提供实现装置的进一步小型化的平视显示装置。
本发明的上述内容和其它目的和新的特征，根据本说明书的记载和附图能够明确。
用于解决课题的技术方案
以下对本发明中公开的发明中代表性的内容的概要进行简单说明。
本发明的代表性的实施例的平视显示装置，通过向车辆的挡风玻璃或组合器投射影像，对驾驶员显示所述影像的虚像，该平视显示装置包括：影像显示装置，其包括设置有散热机构的光源和显示元件，在所述显示元件形成所述影像；虚像光学系统，其将从所述影像显示装置出射的光投射于所述挡风玻璃，来将所述虚像显示在所述车辆的前方；和包括依照来自所述影像显示装置的影像光的有效光路区域的形状形成的壁面的盒体。所述虚像光学系统包括凹面反射镜和光学元件，所述光学元件在所述盒体内配置在所述影像显示装置与所述凹面反射镜之间，所述影像显示装置配置在所述盒体的外周的局部。
发明效果
以下对由本发明中公开的发明中代表性的内容得到的效果进行简单说明。
即，根据本发明的代表性实施方式，能够实现平视显示装置进一步的小型化。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的平视显示装置的动作概念的例子的概要的图。
图2中的(a)、(b)是表示本发明的实施例1的平视显示装置的实装方式的例子的概要的图。
图3是本发明的实施例1的平视显示装置的光线说明图。
图4中的(a)～(c)是说明本发明的实施例1的平视显示装置中的构成盒体的外装盖部和外装壳的形成方法的图。
图5是说明构成上述盒体的外装盖部和外装壳的形成方法的图。
图6中的(a)～(c)是表示本发明的实施例1的平视显示装置的包括外装壳的盒体整体的底面、侧面、后视图。
图7是表示本发明的实施例1的影像显示装置的实装方式的例子的概要的图。
图8是表示本发明的实施例1的导光体的实装方式的例子的概要的图。
图9中的(a)～(b)是表示本发明的实施例1的反射镜驱动部的实装方式的具体例的图。
图10是说明上述反射镜驱动部的动作原理的图。
图11中的(a)～(b)是表示本发明的实施例1的LED光源和作为其散热用的部件的散热片的实装方式的具体例的图。
图12是说明上述散热片的动作原理的图。
图13是表示本发明的实施例1的平视显示装置的整体的结构例的概要的功能框图。
图14是表示本发明的实施例1的关于车辆信息的获取的硬件结构的例子的概要的图。
图15是详细表示本发明的实施例1的结构例的功能框图。
图16中的(a)～(c)是表示本发明的实施例1的显示虚像的光学系统的结构例和装置的小型化的概要的图。
图17是表示本发明的实施例1的畸变修正透镜的畸变和像差的修正的例子的概要的图。
图18是表示本发明的实施例1的初始动作的例子的概要的流程图。
图19是表示本发明的实施例1的通常动作的例子的概要的流程图。
图20是表示本发明的实施例1的明亮度等级调节处理的例子的概要的流程图。
图21中的(a)～(b)表示本发明的实施例2的平视显示装置的实装方式的例子的概要的图。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。另外，在用于说明实施方式的所有图中，对相同部分原则上标注相同的附图标记，省略其反复说明。另一方面，对在某图中标注附图标记进行了说明的部位，在其它图的说明时不再图示而标注相同的附图标记提及。此外，以下所示的各实施例中，以平视显示器(HUD)装置设置于汽车等的车辆的情况为例进行了说明，但也能够应用于电车、航空器等其它交通工具。此外，也能够应用于在交通工具以外的用途中使用的HUD装置。
(实施例1)
<概要>
图1是表示本发明的实施例1的平视显示装置的动作概念的例子的概要的图。本实施例的HUD装置1中，由在盒体50内(或如后所述能够对盒体50拆装的部位)配置的影像显示装置30显示的影像被凹面反射镜41反射而投射于车辆2的挡风玻璃3。
此处，被投射部件不限于挡风玻璃3，只要是能够投射影像的部件，则能够是组合器(combiner)等其它部件。此外，影像显示装置30例如由具有背光的投影仪、LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)等构成。可以是自发光型的VFD(Vacuum FluorescentDisplay，真空荧光显示器)等。也可以由投射装置在屏幕上显示影像。作为这样的屏幕，例如也可以由将微透镜二维状地配置的微透镜阵列构成。
凹面反射镜41例如由自由曲面反射镜、具有光轴非对称的形状的反射镜等构成。更具体地说，凹面反射镜41的形状，为了减少虚像的畸变，例如在其上部的区域(即此处反射的光线在挡风玻璃3的下方反射，因此相对来说与驾驶员5的视点的距离变短)，以放大率变大的方式相对地使曲率半径变小。另一方面，凹面反射镜41的下部的区域(即此处反射的光线在挡风玻璃3的上方反射，因此相对来说与驾驶员5的视点的距离变长)中，以放大率变小的方式相对地使曲率半径变大。将影像显示装置30相对于凹面反射镜41的光轴倾斜配置，由此修正上述那样的像倍率的不同，减少产生的畸变本身。
驾驶员5通过观察投射于挡风玻璃3的影像，通过透明的挡风玻璃3在其前方以虚像的方式视觉辨认上述影像。通过调节凹面反射镜41的角度，调节将影像投射于挡风玻璃3的位置，由此能够将驾驶员5看到的虚像的显示位置在上下方向上调节。另外，作为虚像显示的内容没有特别限定，例如能够适当显示车辆信息、导航信息、由未图示的摄像机影像(监视摄像机、全景观察器等)拍摄到的前方景像的影像等。
为了使驾驶员5视觉辨认的虚像的大小增大至实用等级，需要使从凹面反射镜41到虚像的距离变大，结果不得不使HUD装置1的尺寸变大。此外，被投射影像的挡风玻璃3从驾驶员5看通常是在前后倾斜地配置的，因此难以使虚像的上部和下部的像倍率匹配。
对此，上述专利文献1记载的现有技术中，除了凹面反射镜41之外，在驾驶员5与显示器件(本实施例中是影像显示装置30)之间设置光路折返反射镜，在像倍率部分不同的区域使光路差变小。由此，能够确保从凹面反射镜41至虚像的距离，减少像倍率的部分变化(像的畸变)和装置体积的减少。
另一方面，需要凹面反射镜41和光路折返反射镜这2个反射镜，由此反射镜的配置自由度受到限制，需要使2个反射镜离开一定程度地配置，因此对装置的小型化造成阻碍。此外，对于驾驶员5视觉辨认的虚像中产生的像差的修正，在专利文献1中对于其必要性、具体的方案等没有任何记载。
对此，在本实施例的HUD装置1中，为了实现装置的进一步小型化，如图1所示，使得用于形成虚像的反射镜为仅凹面反射镜41这一个反射镜的结构。进而，在驾驶员5与影像显示装置30之间，作为透射型的光学元件，例如配置至少一个面为凹面(具有负折射率)的畸变修正透镜43。由此，能够抑制HUD装置1的大型化、复杂化，将驾驶员5视觉辨认的虚像的畸变和像差减少至实用上不存在问题的等级，提高视觉辨认性。即，通过用畸变修正透镜43控制光射向凹面反射镜41的出射方向，配合凹面反射镜41的形状进行扭曲像差的修正。
此外，为了进一步提高像差修正能力，可以设置多个畸变修正透镜43。或者，通过代替畸变修正透镜43而配置曲面反射镜，在光路的折返同时控制光线向凹面反射镜41的入射位置，由此减少扭曲像差。像这样，将为了进一步提高像差修正能力而进行了最佳设计的光学元件设置于凹面反射镜41与影像显示装置30之间，也不脱离本发明的技术思想或范围。
进一步，通过使包括畸变修正透镜43等的光学元件的光轴方向的厚度变化，在本来的像差修正之外，能够改变凹面反射镜41与影像显示装置30的光学距离，成为使虚像的显示位置从远方到近方连续变化的结构。
另一方面，作为使HUD装置1的画质下降的原因，已知从影像显示装置30向凹面反射镜41出射的影像光，在配置于途中的畸变修正透镜43的表面进行反射而回到影像显示装置30，再次反射而与本来的影像光重叠。因此，在本实施例中，例如，在畸变修正透镜43的表面形成反射防止膜而抑制反射。此外进一步，关于畸变修正透镜43中的影像光的入射面与出射面的至少任一者，优选将畸变修正透镜面的形状设计成回到影像显示装置30的反射光不会极端地集中于其一部分。此外，在影像显示装置30中，通过配置用于吸收来自上述畸变修正透镜43的反射光的偏振片，也能够减轻画质的下降。
<HUD装置的实装方式>
图2是表示本发明的一实施方式的平视显示装置的实装方式的例子的概要的图。图2(a)是表示以HUD装置1的盒体50为中心的外观的例子的立体图。此外，图2(b)是表示将图2(a)所示的HUD装置1分解成各部件的状态的立体图。
如图2(b)所示，HUD装置1的光学部件保持外装壳55是兼具有作为光学部件保持部件的功能的部件，具有在其内部收纳凹面反射镜41和畸变修正透镜43，进而由外装盖部51覆盖上部的结构。这些光学部件保持外装壳54和外装盖部51的各部件构成图1所示的HUD装置1的盒体50。在光学部件保持外装壳55的开口部安装影像显示装置30。
外装盖部51具有用于将影像光向挡风玻璃3出射的开口部，该开口部被防眩板52(glare trap)覆盖。
光学部件保持外装壳55是兼具有保持图1所示的HUD装置1的凹面反射镜41和畸变修正透镜43的功能的部件，详情后述，本实施例中，该部件保持光学部件，因此由具有高耐热、高刚性、高尺寸精度的特性的材料形成。
<盒体或外装壳和外装盖部>
此处，在上述HUD装置1中，关注从影像显示装置30出射的影像光时，该光从光源射出后，经由畸变修正透镜43向凹面反射镜41去而由该凹面反射镜41反射。进而，通过在形成于外装盖部51的开口部安装的防眩板52(glare trap)向装置的外部即向挡风玻璃3出射。此时，影像光如图3所示，特别是，虽然通过从影像显示装置30的显示元件(例如LCD面板)33出射而向凹面反射镜41去的光路，但由于畸变修正透镜43的作用，一边使其截面积增大或放大一边在光路内前进。其后，也是在凹面反射镜41上反射一边改变其光路的截面一边通过防眩板52(glare trap)向挡风玻璃3去。另外，在这样的光路的途中存在障碍物时，由HUD装置1投射的影像的一部分或全部欠缺，因此，在HUD装置的内部，确保该有效光线(例如相对于最大光量的50％以上等规定的光量以上的光线)通过的光路(以后也称为有效光路区域)是很重要的。但是，考虑到将构成部件等收纳在内部且确保该足够有效光路的一般矩形的盒体，装置整体的外形尺寸过于变大，不能够实现体积的减小。
于是，本实施例的HUD装置1中，如参照上述图2进而以下的图4～图6详细说明的那样，上述盒体50特别是其光学部件保持外装壳55以下述方式构成。其中，该光学部件保持外装壳55是光学部件保持部件和外装壳物理上和功能上一体的部件。即，在具有作为外装壳的功能的光学部件保持外装壳55，分别直接保持凹面反射镜41和畸变修正透镜43的结构。
图4(a)～(c)表示从作为光源的影像显示装置30的显示元件(LCD面板)33出射后由畸变修正透镜43放大而投射于凹面反射镜41的光线的光路(有效光路区域)。另外，图4(a)是其立体图，图4(b)是侧视图，图4(c)是上表面图。此外，图5表示被上述凹面反射镜41反射，通过防眩板52(glare trap)向盒体50的外部射出的光线的光路(有效光路区域)。
于是，在本实施例中，如图4中虚线所示，光学部件保持外装壳55以覆盖凹面反射镜41和有效光路区域的外部的方式形成。更具体地说，光学部件保持外装壳55以覆盖从畸变修正透镜43到凹面反射镜41的有效光路区域的外部的方式，具有包括大致扇形的形状的底面部55b和从该底面部的两侧端部向上方垂直立起的侧面部55s的形状。为了不妨碍由凹面反射镜41反射的光线的光路，以覆盖由凹面反射镜41反射的光线的光路的外部的方式，具有图5中虚线所示的形状。即，成为具有相对于底面部55b倾斜的(沿着由凹面反射镜41反射的光线区域的下表面)中间底面部55mb，而且，从该中间底面部55mb垂直立起、上部侧面部55us和外装盖部51的侧面部51s沿着由凹面反射镜41反射的光线的光路的侧面的形状。换言之，该上部侧面部55us和外装盖部51的侧面部51s以成为相同面的方式形成。再换言之，构成上述盒体50的外装盖部51和光学部件保持外装壳55成为组合在图4和图5中用虚线表示的形状的双层的形状。另外，这些外装盖部51和光学部件保持外装壳55在本例中例如通过嵌合一体地组装。
此外，从有效光路区域到上述底面部、侧面部的间隙优选设定在从有效光路区域起1mm以上且低于15mm的范围。另外，该间隙优选在光路整体是均匀的，但是，局部的部位的间隙与其它部位的间隙也可以不同而不均匀。即，构成盒体50的外装盖部51和外装壳55的底面部、侧面部设定在对它们被投射的影像不造成影响的范围是很重要的。
图6(a)～(c)表示HUD装置1的包括外装壳的盒体整体，图6(a)是其俯视图，图6(b)是其侧视图，图6(c)是后视图，根据这些图可知，根据以上述方式形成的包括底面部55b、侧面部55s、中间底面部55mb、上部侧面部55us的盒体50，影像光的有效光线能够在HUD装置1内不被遮挡地以规定的角度入射至挡风玻璃3。
安装有后述的控制部等的主电路板70、包括用于使凹面反射镜41的倾斜角度变化的电机等的反射镜驱动部42等其它部件，为了能够相对于包括光学部件保持外装壳55的盒体50的外周面安装/拆下，例如利用螺钉等固定机构可拆装地安装。另外，本实施例中，凹面反射镜41利用光学部件保持部件53安装于该光学部件保持外装壳55的内部，在该外装壳55的一部分，形成有用于安装影像显示装置30的开口部等。由此，用螺钉等拆装机构固定，使得能够容易地相对于该外装壳55的外周面安装/拆下。
此外，主电路板70相对于光学部件保持外装壳55的底壁的外周面用螺钉等拆装机构固定，进而，由电机等构成的反射镜驱动部也用螺钉等拆装机构固定于外装壳55的底部的外周面的一部分。另外，安装了所需的各部分的HUD装置1，之后在车厢内的仪表盘的内部，固定在相对于挡风玻璃(前玻璃)3为规定的角度的位置而安装。此外，关于其它必要部件，也可以安装于包括光学部件保持外装壳55、外装盖部51的盒体50的外周面。
本实施例中，影像显示装置30被模块化，构成为在上述光学部件保持外装壳55的外侧通过螺钉等能够一体地安装/拆下。由此，例如，能够不将HUD装置1自身拆下或分解而仅更换影像显示装置30，能够大幅提高作为容易损坏的部件的影像显示装置30的可更换性。此外，通过采用将影像显示装置30安装于HUD装置1的盒体50的外部的结构，能够提高向外部的散热性，得到减少由热引起的故障、劣化的效果。
此外，根据上述光学部件保持外装壳55、外装盖部51，能够提高在其内部形成的作为有效光线的光路的有效光路区域的密闭性。由此，不会像现有构造那样在折返反射镜、凹面反射镜等光学部件的表面附着空气中的尘埃等，能够长期间维持较高的光学性能。此外，通过采用将必要的各部分安装于外装壳54的外侧的结构，能够将HUD装置1的整体的体积形成为更小型化，向仪表盘内部的安装作业以及故障部件的更换等作业也变得容易。
而且，例如，如以下图21(b)所示，在单个的光学部件保持部件53的两端部分别保持凹面反射镜41和畸变修正透镜43时，从光学部件保持部件53的侧面看到的形状大致为凹形状(或コ字形)。例如，在图21(b)所示的光学部件保持部件53中使侧面为壁状时，光学部件保持部件53不仅保持凹面反射镜41和畸变修正透镜43，也处于具有作为收纳它们的外装壳的功能的状态，即成为本实施例1的光学部件保持外装壳55。通过采用光学部件保持外装壳55，能够使HUD装置1进一步小型化。
进而，在本实施例中，如上所述，采用不使用光路折返反射镜的直接(direct)光学系统的结构。由此，例如不能够采用通过在光路折返反射镜使用冷反射镜(使红外线透过而仅反射可视光的反射镜)而抑制盒体50的内部的温度上升的现有技术的方法。于是，例如，可以将对红外线进行隔断、反射的隔热膜等光学部件设置在防眩板52之上(影像光的出射面侧)、畸变修正透镜43的前方(影像光的出射面侧)或影像显示装置30(LCD面板)的前方(影像光的出射面侧)。作为抑制温度上升的其它机构，例如，也能够使用使与入射面垂直的S波通过，不使与入射面平行的P波通过的偏振片。配置偏振片的位置也可以是畸变修正透镜43的前方(影像光的出射面侧)。此外，通过在畸变修正透镜43之前配置偏振片，能够减少从太阳入射的光(太阳光)在透镜反射后回到驾驶员的眼里。
图7是表示影像显示装置30的实装例的概要的图。此处，对将模块化的影像显示装置30分解成各部件的状态以立体图表示。影像显示装置30中，LCD面板等的显示元件33基于经由挠性线缆34从主电路板70输入的影像信号，对来自背光源的光进行调制，从而显示影像。显示的影像通过图2的光学部件保持外装壳55的开口部而输出至虚像光学系统(本实施例中是图2的畸变修正透镜43和凹面反射镜41)，生成驾驶员5能够视觉辨认的虚像。
作为背光源的光源元件，例如使用作为固体光源比较价廉且可靠性高的LED(Light Emitting Diode)光源31a。LED光源31a为了实现高输出化而为面发光型。图7的例子中以LED基板的方式安装。此时，例如，使用后述的技术性处理以提高辐射光的利用效率。
LED的对于输入电力的发光效率，虽然根据发光色有所不同，但仍是20～30％程度，剩余的几乎均转换成了热。因此，在安装LED光源31a的框架35，设置包括热传导率高的部件(例如，铝等金属部件)的散热用的翅片(散热片31b)以将热向外部发散。由此，能够获得使LED光源31a的发光效率提高的效果。特别是，现在市场上出售的以红色为发光色的LED，结温变高时发光效率大幅下降，同时影像的色度也发生变化。由此，为了优先减少LED光源31a的温度，优选使散热片31b的散热翅片的面积变大而提高冷却效率的结构。
为了将来自LED光源31a的辐射光高效地向显示元件33引导，在图7的例子中使用导光体32b。此时，为了防止尘埃等附着，例如优选用外装部件36a、36b覆盖导光体32b、显示元件33等的整体，作为影像显示装置30模块化。
此外，在图7的例子中，为了取入来自LED光源31a的辐射光使其成为平行光，设置有包括准直透镜等的多个光漏斗32a。在各光漏斗32a中取入来自LED光源31a的辐射光的开口部，例如，为平面而且在与LED光源31a之间插入介质而光学连接，或者为凸面形状而使其具有聚光作用。由此，使辐射光尽可能为平行光，使入射至光漏斗32a的界面的光的入射角变小。结果，通过光漏斗32a后，能够进一步使发散角变小，因此由导光体32b反射后向显示元件33去的光源光的控制变得容易。
为了进一步提高来自LED光源31a的辐射光的利用效率，在光漏斗32a与导光体32b的接合部分使用PBS(Polarizing Beam Splitter，偏振分光镜)进行偏振转换，转换成所需的偏振方向。由此，能够提高向显示元件33的入射光的效率。像这样使光源光的偏振方向匹配时，进一步优选作为导光体32b的材料使用双折射少的材料。由此，在偏振波的方向旋转而通过显示元件33时，例如能够抑制黑显示时发生颜色残留等问题。
像这样，来自发散角减少了的LED光源31a的光束被导光体32b控制，在设置于导光体32b的斜面(图7的例子中是外装部件36a侧的面)的全反射面进行反射。在导光体32b中被配置在与该全反射面相对的面(出射面)与显示元件33之间的扩散板32c(Diffuser)扩散后，入射至显示元件33(LCD面板)。另外，在图7的例子中，通过在导光体32b与显示元件33之间配置扩散板32c使来自LED光源31a的光束发散，但并不限于该结构。代替配置扩散板32c，通过例如在导光体32b的出射面设置微小的凹凸形状使其具有扩散效果，也能够得到同样的效果。
此外，如上所述，上述影像显示装置30采用在包括光学部件保持外装壳55、外装盖部51的盒体50的外周部通过螺钉等一体地安装的结构，因此构成LED光源31a的散热用的翅片的散热片31b能够容易地与外装壳55的外部的空气接触，由此能够将热向外部高效发散。此外，通过将散热片31b配置在盒体50的外部，不需要在盒体50的一部分形成冷却用空气的流通开口部，因此能够提高内部的防尘性，并且防止内部的结露，由此能够长期间维持高光学性能。
图8是表示导光体32b的实装方式的例子的概要的图。此处，对包括导光体32b和光漏斗32a的部分的截面形状示意性地进行表示。利用光漏斗32a减少了发散角的光束(图中的箭头)，经由接合部32d入射至导光体32b的入射面32b_1。此时，利用入射面的截面形状的效果，控制垂直方向(图8的上下方向)的发散角，在导光体32b内高效传播。
从入射面32b_1入射的光源光被设置于相对面32b_2的全反射棱镜全反射而向出射面32b_3去。全反射棱镜在入射面32b_1的附近(图中的“B部”)与出射面32b_3的附近(图中的“A部”)中其形状(参照放大图)各不相同。即，根据入射至各个面的光束的发散角而阶梯状地被分割形成，由此控制相对面32b_2的全反射的角度。另一方面，关于从出射面32b_3出射而向后级的显示元件33入射的光束，为了使出射面32b_3内的光量分布均匀，使相对面32b_2的上述分割的尺寸为变量，控制分割后的光束的反射后的到达位置和能量。
图9是表示用于使凹面反射镜41的倾斜角度变化的反射镜驱动部42的实装例的概要的图。此处，反射镜驱动部如图9(a)所示，在壳421内至少设置有电动机422、蜗杆423、在该电机的输出轴与蜗杆之间组合的多个齿轮424。该反射镜驱动部42如图9(b)所示，在盒体50的外周部，更具体而言在上述光学部件保持外装壳55的下端部，该蜗杆423以经由局部的缺口部与形成在凹面反射镜41的下端部的蜗轮411啮合的方式安装。
根据上述反射镜驱动部42的结构，如图10所示，电动电机422的旋转经由多个齿轮424转换为所需的驱动力传递至蜗杆423，进而，能够利用形成于凹面反射镜的下端部的蜗轮424，使凹面反射镜41以旋转轴为中心旋转并且在前后方向移动(参照图的箭头)，将凹面反射镜41调节至所需的倾斜角度。另外，在该图中，多个齿轮424为了容易图示而以具有间隔的方式表示，但实际上它们是啮合的，本领域的技术人员均能够理解。
图11是表示LED光源31a和构成作为其散热用的部件的翅片的散热片31b的实装例的概要的图。此处，在图11(a)中表示了将散热片31b沿作为发热部件的LED光源31a的长边一体地安装的结构，而在图11(b)中表示了将散热片31b安装于LED光源31a的两侧的短边的例子。这样，根据能够适当地设定LED光源31a的散热用的翅片的安装位置的结构，特别是像本实施例这样，能够将散热片31b的对盒体50的安装位置适当地设定在适于使装置整体的尺寸(体积)最小的配置位置，具有能够达到装置的小型化并且提高设计的自由度的优点。
另外，在散热片31b与作为发热部件的LED光源31a之间远离的情况下，如图12所示，优选将作为热的传递部件的所谓热导管31h设置在它们之间。据此，LED光源31a的热传递至散热片31b(参照图中的箭头)，因此能够实现高效散热。
<HUD装置的功能结构>
图13是表示本发明的实施例1的平视显示装置的整体的结构例的概要的功能框图。搭载于车辆2的HUD装置1例如包括：车辆信息获取部10、控制部20、影像显示装置30、凹面反射镜41、反射镜驱动部42和扬声器60等各部分。另外，在图13的例子中，将车辆2的形状显示为乘用车，但并不限定于此，能够普遍适用于车辆。
车辆信息获取部10包括设置于车辆2的各部分的后述的各种传感器等信息获取器件，检测在车辆2产生的各种事件，以规定的间隔检测、获取关于行驶状况的各种参数的值，由此获取车辆信息4并输出。在车辆信息4中，如图所示，能够包括例如车辆2的速度信息、传动信息、方向盘转向角信息、灯点亮信息、外部光信息、距离信息、红外线信息、发动机ON/OFF(接通/关断)信息、摄像机影像信息(车内/车外)、加速度角速度信息、GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)信息、导航信息、车车间通信信息和路车间通信信息等。
控制部20具有控制HUD装置1的动作的功能，例如，由CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)和由其执行的软件实现。也可以由微型计算机、FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)等硬件实现。控制部20如图1所示，基于从车辆信息获取部10获取的车辆信息4等，驱动影像显示装置30形成作为虚像显示的影像，将其用凹面反射镜41反射，由此向挡风玻璃3投射。
影像显示装置30如上所述，例如是包括投影仪、LCD的模块化的器件，基于来自控制部20的指示形成用于显示虚像的影像并对其进行投射、显示。反射镜驱动部42基于来自控制部20的指示调节凹面反射镜41的角度，在上下方向调节虚像的显示区域的位置。扬声器60进行关于HUD装置1的声音输出。例如，能够进行导航系统的声音引导、对驾驶员5通知警告等时的声音输出等。
图14是表示本实施例的平视显示装置的关于车辆信息4的获取的硬件结构的例子的概要的图。此处主要表示车辆信息获取部10和控制部20的一部分的硬件结构。车辆信息4的获取例如在ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)21的控制下，利用与ECU21连接的各种传感器等信息获取器件进行。
作为这些信息获取器件，例如有车速传感器101、偏移位置传感器102、方向盘转向角传感器103、前灯传感器104、照度传感器105、色度传感器106、测距传感器107、红外线传感器108、发动机起动传感器109、加速度传感器110、角速度传感器111、温度传感器112、路车间通信用无线接收机113、车车间通信用无线接收机114、摄像机(车内)115、摄像机(车外)116、GPS接收机117和VICS(Vehicle Information and Communication System，道路交通信息通信系统，注册商标(以下同样))接收机118等各器件。并非必须具有所有的这些器件，此外也可以具有其它种类的器件。能够适当使用能够由所具有的器件获取的车辆信息4。
车速传感器101获取车辆2的速度信息。偏移位置传感器102获取车辆2当前的传动信息。方向盘转向角传感器103获取方向盘转向角信息。前灯传感器104获取关于前灯的ON/OFF(开/关)的灯点亮信息。照度传感器105和色度传感器106获取外部光信息。测距传感器107获取车辆2与外部的物体之间的距离信息。红外线传感器108获取关于车辆2的近距离的物体的有无、距离等的红外线信息。发动机起动传感器109检测发动机接通/关断信息。
加速度传感器110和角速度传感器111作为车辆2的姿态、举动的信息，获取包括加速度、角速度的加速度角速度信息。温度传感器112获取车内外的温度信息。路车间通信用无线接收机113和车车间通信用无线接收机114分别获取由车辆2与道路、标识、信号灯等之间的路车间通信接收到的路车间通信信息和由车辆2与周边的其它车辆之间的车车间通信接收到的车车间通信信息。
摄像机(车内)115和摄像机(车外)116分别对车内和车外的状况的动态图像进行摄影而获取摄像机影像信息(车内/车外)。摄像机(车内)115例如对驾驶员5的姿态、眼的位置、动作等进行摄影。通过分析得到的动态图像，例如能够掌握驾驶员5的疲劳状况、视线的位置等。此外，摄像机(车外)116对车辆2的前方、后方等的周围的状况进行摄影。通过分析得到的动态图像，例如能够掌握周边的其它车辆、人等移动物的有无、建筑物、地形、路面状况(雨、积雪、冻结、凹凸等)等。
GPS接收机117和VICS接收机118分别获取接收GPS信号而得的GPS信息和接收VICS信号而得的VICS信息。可以作为获取这些信息并利用的汽车导航系统的一部分实现。
图15是详细表示本实施例的平视显示装置的结构例的功能框图。图15的例子中表示影像显示装置30为投影仪的情况，影像显示装置30例如具有光源31、照明光学系统32和显示元件33等各部分。
光源31是产生投射用的照明光而构成背光的部件，例如能够使用高压水银灯、氙弧灯、LED光源、激光光源等。优选采用产品寿命长的固体光源。例如，对于对周围的温度变化的光输出的变化较少的LED光源，优选使用设置有减少光的发散角的光学机构的PBS进行偏振转换。在本实施例中，如图5所示，由LED光源31a和散热片31b构成光源31。光源31中光对后述的显示元件33的入射方向被配置或控制，使得高效地入射至凹面反射镜41的入射瞳。
照明光学系统32是对由光源31产生的照明光进行聚光，更为均匀化地照射至显示元件33的光学系统。本实施例中，如图7所示，由光漏斗32a、导光体32b和扩散板32c构成照明光学系统32。
显示元件33是生成投射的影像的元件，例如能够使用透射型液晶面板、反射型液晶面板、DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)(注册商标)面板等。在显示元件33的光入射面(即光源31和照明光学系统32侧)和光出射面(即图1的畸变修正透镜43和凹面反射镜41侧)，优选分别配置偏振片而提高影像光的对比度。在设置于光入射面的偏振片，通过使用偏振度高的碘类的材料能够得到高的对比度。另一方面，在设置于光出射面的偏振片，通过使用染料类的材料，在外部光入射时、环境温度高时也能够得到高可靠性。
作为显示元件33使用LCD面板时，特别是驾驶员5戴着偏振太阳镜时，可能发生特定的偏振波被遮蔽而看不到影像的问题。为了防止该情况发生，优选在配置于LCD面板的光出射面的偏振片的更前方(即，畸变修正透镜43和凹面反射镜41侧)配置λ/4板，将匹配成特定的偏振方向的影像光转换为圆偏振光。
控制部20更详细地说具有ECU21、声音输出部22、非易失性存储器23、存储器24、光源调节部25、畸变修正部26、显示元件驱动部27和反射镜调节部28等各部分。
ECU21如图15所示，经由车辆信息获取部10获取车辆信息4，并且根据需要将获取的信息对非易失性存储器23、存储器24进行记录、存储、读出。在非易失性存储器23可以存储有用于各种控制的设定值、参数等设定信息。此外，ECU21通过执行专用的程序等，生成关于作为HUD装置1显示的虚像的影像数据。声音输出部22根据需要经由扬声器60输出声音信息。光源调节部25调节影像显示装置30的光源31的发光量。在有多个光源31时，可以分别单独控制。
畸变修正部26对于ECU21生成的影像由影像显示装置30向车辆2的挡风玻璃3投射时产生的畸变通过图像处理进行修正。该畸变包括例如由于挡风玻璃3的曲率产生的影像的畸变、伴随安装影像显示装置30的模块时的微小的错位产生的畸变等。显示元件驱动部27将与畸变修正部26修正后的影像数据对应的驱动信号对显示元件33发送，使其生成投射的影像。反射镜调节部28在需要调节虚像的显示区域自体的位置时，利用反射镜驱动部42使凹面反射镜41的角度变更，使虚像的显示区域上下移动。
<虚像光学系统的结构>
图16是表示HUD装置1的显示虚像的光学系统的结构例和装置的小型化的概要的图。图16(a)是表示HUD装置1的虚像光学系统的基本结构的概要的图，示意性地表示HUD装置1的垂直截面的形状。此处，为了简化说明，像差和歪曲像差修正用的畸变修正透镜43的图示省略。此外，凹面反射镜41显示为简单的平面反射镜。
在图16的例子中，作为影像显示装置30的显示元件33使用LCD面板，进而以配置有作为背光源的光源31和凹面反射镜41的结构为基本结构，表示它们收纳于盒体50的状态。基本结构的各要素配置在显示于显示元件33的影像被凹面反射镜41反射而能够作为虚像被视觉辨认的位置。此外，将从显示元件33的画面上端、中央和下端的影像产生的影像光分别作为影像光R1、R2和R3以虚线的箭头表示。此处，如图所示，以各影像光分别在凹面反射镜41反射时，不与显示元件33发生干涉而遮挡影像光的方式配置各要素成为设计上的限制。
图16(a)～(c)分别表示在考虑上述设计限制的基础上，使凹面反射镜41和显示元件33各自的中央的水平方向的距离Z作为参数使其变化的状态。从图16(a)到图16(c)，表示如图所示距离Z从Z1到Z3逐渐变小的结构，随之凹面反射镜41的与水平面的角度也从α1到α3逐渐变大。同样地，凹面反射镜41的垂直方向的尺寸也逐渐变大。
当使距离Z的参数变化时，HUD装置1(更具体地说是盒体50)的高度和进深变化，随之体积也变化。即，当使距离Z变小时，如图16(c)所示，HUD装置1的高度稍微变高，但能够使进深大幅减少。结果，构成上述盒体50的外装壳54、外装盖部51的结构的体积减小，距离Z变小，由此能够使HUD装置1(盒体50)的体积更小而实现小型化。
另一方面，例如当像图16(c)所示使距离Z变小(距离Z3)时，从显示元件33的上端到凹面反射镜41的上端的距离(与影像光R1对应)与从显示元件33的下端到凹面反射镜41的下端的距离(与影像光R3对应)的差变大。即，当使距离Z变小时，HUD装置1的容积能够变小，但在凹面反射镜41产生的虚像的畸变、像差变大。对此，优选至少使显示元件33等的配置位置在不与影像光(特别是影像光R3)干涉的范围中在图16(c)所示的箭头图形的方向移动，以显示元件33与凹面反射镜41的距离尽可能均匀的方式配置。此外，光源31和显示元件33以处于凹面反射镜41的高度尺寸的内部的方式配置，由此不会无谓地增加盒体50的高度方向的尺寸，适于装置的小型化。
进而，在本实施例中，如上所述，通过在显示元件33与凹面反射镜41之间，配置用于修正虚像的畸变和虚像产生的像差的畸变修正透镜43，进行畸变和像差的修正。
图17是表示畸变修正透镜43进行的畸变和像差的修正的例子的概要的图。如图所示，通过相对于凹面反射镜41的光轴上的点O，在焦点F(焦点距离f)的内侧配置显示元件33(物点)，能够得到凹面反射镜41的虚像(图中用箭头图形记载)。另外，图中为了方便说明，将凹面反射镜41看作具有相同正的折射率的凸透镜，表示物点和凸透镜(图中为了方便说明，记为凹面反射镜41)以及产生的虚像的关系。
在本实施例中，如上所述，为了减少由凹面反射镜41产生的畸变和像差而配置畸变修正透镜43。在本实施例中，该光学元件是透射型的光学透镜，但并不限于透镜也可以是凹面反射镜。畸变修正透镜43设置成：
(1)来自显示元件33的影像光以远心的光束的方式向畸变修正透镜43的反射面入射时，畸变修正透镜43(光学透镜或凹面反射镜)的折射率大致为零；
(2)来自显示元件33的影像光发散而入射至畸变修正透镜43时，畸变修正透镜43具有正的折射率；
(3)来自显示元件33的影像光聚光而入射至畸变修正透镜43时，畸变修正透镜43具有负的折射率，控制入射至凹面反射镜41的光束的方向(角度和位置)。由此，在凹面反射镜41产生的虚像的歪曲像差得以修正。进而，畸变修正透镜43由透射型的光学透镜构成时，利用光入射面(显示元件33侧)和光出射面(凹面反射镜41侧)的相互作用，修正在虚像产生的关于成像性能的像差。
此外，从显示元件33到凹面反射镜41的距离a和从凹面反射镜41到虚像的距离b如上所述，由于挡风玻璃3的倾斜、曲率，在虚像的上端部与下端部不同。由此，驾驶员5视觉辨认的虚像的像倍率也在上端部和下端部存在不同。
对此，在本实施例中，使显示元件33相对于凹面反射镜41的光轴如图17所示倾斜(不直行，即利用透镜将光轴抬起，由此使虚像上端部的像倍率M’＝b’/a’与虚像下端部的像倍率M＝b/a大致一致。由此，使挡风玻璃3的倾斜等引起的歪曲像差减少。
在本实施例中，还使畸变修正透镜43的垂直方向的截面形状的平均曲率半径与水平方向的截面形状的平均曲率半径为不同的值。由此，修正由于挡风玻璃3的垂直方向的曲率半径与水平方向的曲率半径的不同而产生的光路差引起的歪曲像差和使虚像的成像性能下降的像差。在使挡风玻璃3直接反射影像光而得到虚像的HUD装置1中，由于挡风玻璃3的垂直方向的曲率半径与水平方向的曲率半径的不同产生的光路差所产生的像差的修正对于虚像的结像性能确保是最重要的。
具体地说，通过作为畸变修正透镜43的形状使用自由曲面形状，使上述那样由挡风玻璃3的曲率半径的不同导致的虚像的成像性能下降减少。现有的光学设计中，使用作为从光轴起的距离r的函数定义透镜面、反射镜面的形状的非球面形状。非球面形状以下述式子表示。
[式1]
Figure BDA0003176921510000191
对此，在本实施例中，使用作为从光轴起的绝对坐标(x,y)的函数能够定义面的形状的自由曲面形状。自由曲面形状以下述式子表示。
[式2]
Figure BDA0003176921510000192
像这样，通过使用畸变修正透镜43，控制其截面形状、配置位置，能够修正在凹面反射镜41产生的虚像的畸变和像差。但是，其前提是对于凹面反射镜41和畸变修正透镜43等光学部件确保高定位精度。
关于这一点，例如在图2(b)所示的HUD装置1的结构中，将构成盒体50的外装盖部51、光学部件保持外装壳55等各部件使用耐热性、刚性、尺寸精度不高的材料形成时会发生问题。例如，由于HUD装置1的制造时、向车辆2的安装时的加工精度、作业精度、使用中的热引起的膨胀、畸变等的影响，在凹面反射镜41与畸变修正透镜43的位置关系产生出于设计的错位。结果，使用畸变修正透镜43带来的畸变、像差的修正的精度也下降。
于是，在本实施例中，在图2(b)所示的HUD装置1的结构中，至少将保持凹面反射镜41和畸变修正透镜43的光学部件保持外装壳55用具有高耐热、高刚性、高尺寸精度的特性的材料形成。具体地说，例如，使用BMC(Bulk Molding Compound，块状模塑料)等不饱和聚酯树脂、加入玻璃填料的聚碳酸酯等。特别是，BMC具有热固化性，能够进行利用模具的复杂成形，因此在本实施例中使用BMC。
通过用由上述材料形成的光学部件保持外装壳55保持凹面反射镜41和畸变修正透镜43，在车辆2的高温、振动等严苛的使用环境下，能够高精度地维持凹面反射镜41与畸变修正透镜43之间的位置关系。另外，凹面反射镜41与畸变修正透镜43的相对位置关系在三维中存在复杂的异面的关系，因此验证以仅凹面反射镜41和畸变修正透镜43地一体构成并保持。由此，在本实施例中，采用将凹面反射镜41和畸变修正透镜43一起用光学部件保持外装壳55保持的结构。
该光学部件保持外装壳55即使在凹面反射镜41与畸变修正透镜43之间的位置关系存在上述那样的三维的异面关系时，也能够以高精度实现和维持该关系。即，通过将凹面反射镜41和畸变修正透镜43用由具有高耐热、高刚性、高尺寸精度等特性的材料形成的作为单一的插装部件的光学保持部件53保持，能够高精度地维持相对的位置关系。在本实施例中，将具有这样的特性的光学部件保持外装壳55用树脂模具成形而成形为单一的部件，对于其形状也能够实现最佳化。
此外，本实施例中，如上所述，将影像显示装置30模块化而构成为容易拆装。由此，虽然影像显示装置30安装时存在产生微小的错位的可能性，但该错位能够通过例如图15所示的控制部20的畸变修正部26的图像处理等进行修正/调节。
<HUD装置的处理内容>
图18是表示本实施例的平视显示装置的初始动作的例子的概要的流程图。在停止的车辆2中，通过点火开关为ON(开)而HUD装置1的电源为ON(接通)(S01)，HUD装置1基于来自控制部20的指示，首先用车辆信息获取部10获取车辆信息(S02)。控制部20基于车辆信息4中由照度传感器105、色度传感器106等获取的外部光信息计算出适合的明亮度等级(S03)，用光源调节部25控制光源31的发光量，设定成为计算出的明亮度等级(S04)。例如，设定成在外部光明亮时使明亮度等级提高，在外部光暗时使明亮度等级降低。
之后，用ECU21决定、生成作为虚像显示的影像(例如初始图像)(S05)，对生成的影像实施由畸变修正部26修正畸变的处理后(S06)，由显示元件驱动部27驱动、控制显示元件33，形成投射的影像(S07)。由此，影像被投射至挡风玻璃3，驾驶员5能够视觉辨认虚像。
在HUD装置1整体，当包括上述一系列的初始动作的各部分的起动、始动完成时，输出HUD-ON信号，在控制部20判断是否接收到该信号(S08)。如果没有接收到，进一步等待HUD-ON信号一定时间(S09)，直至在步骤S08中判断为接收到HUD-ON信号，反复进行HUD-ON信号的等待处理(S09)。在步骤S08中判断为接收到HUD-ON信号时，开始后述的HUD装置1的通常动作(S10)，结束一系列的初始动作。
图19是表示本实施例的平视显示装置的通常动作的例子的概要的流程图。在通常动作中，基本的处理流程与上述图18所示的初始动作大致相同。首先，HUD装置1基于来自控制部20的指示，由车辆信息获取部10获取车辆信息(S21)。控制部20基于车辆信息4中由照度传感器105、色度传感器106等获取的外部光信息来进行明亮度等级调节处理(S22)。
图20是表示本实施例的平视显示装置的明亮度等级调节处理的例子的概要的流程图。当开始明亮度等级调节处理时，首先基于获取的外部光信息计算出适合的明亮度等级(S221)。然后，通过与现状设定的明亮度等级进行比较，判断是否要进行明亮度等级的变更(S222)。在不需要变更时就这样结束明亮度等级调节处理。另一方面，在需要变更时，由光源调节部25控制光源31的发光量，设定成变更后的明亮度等级(S223)，结束明亮度等级调节处理。另外，在步骤S222中，在步骤S221中计算出的适合的明亮度等级与现状设定的明亮度等级之间存在差时，可以仅在差为规定的阈值以上时判断为需要进行明亮度等级的变更。
回到图19，之后，由ECU21基于步骤S21中获取的最新的车辆信息4，对作为虚像显示的影像从现状的影像根据需要进行变更，决定、生成变更后的影像(S23)。另外，基于车辆信息4变更显示内容的方式，根据获取的车辆信息4的内容、它们的组合等能够有多种。例如，通过变化速度信息变更总是显示的速度显示的数值的情况、基于导航信息显示/删除引导的箭头图形、变更箭头的形状、显示位置等情况等，能够有各种方式。
之后，在本实施例中，根据车辆2的行驶状况进行用于维持视觉辨认性、显示内容的适应性等的调节/修正处理。首先，在需要调节虚像的显示区域自身的位置时，进行利用反射镜驱动部42变更凹面反射镜41的角度，使虚像的显示区域上下移动的反射镜调节处理(S24)。之后进一步进行对车辆2的振动修正显示区域内的影像的显示位置的振动修正处理(S25)。之后，对调节/修正后的影像实施用畸变修正部26修正畸变的处理后(S26)，用显示元件驱动部27驱动/控制显示元件33而形成投射的影像(S27)。
在进行上述一系列的通常动作时，当随着车辆2的停止等而电源OFF(关断)等时，对HUD装置1输出HUD-OFF信号，控制部20判断是否接收到该信号(S28)。如果没有接收到HUD-OFF信号，则回到步骤S21，在接收到HUD-OFF信号之前反复进行一系列的通常动作。在判断为接收到HUD-OFF信号时，结束一系列的通常动作。
如以上所说明的，根据本发明的实施例1的HUD装置1，在虚像光学系统中采用不使用光路折返反射镜的、仅凹面反射镜41的直接光学系统。为了修正在凹面反射镜41产生的虚像的畸变和像差，在凹面反射镜41与显示元件33之间配置畸变修正透镜43。进一步，作为包括沿形成影像光的有效光路区域的最外周的面形成的外装壳54、外装盖部51的HUD装置1的盒体50，实现其整个体积的缩小。通过采用这样的结构，能够实现HUD装置1的进一步小型化。
本实施例中进一步，将凹面反射镜41和畸变修正透镜43用由高耐热、高刚性、高尺寸精度的材料形成的光学部件保持外装壳55保持。由此，能够高精度地维持凹面反射镜41与畸变修正透镜43之间的位置关系。此外，采用将光源31、照明光学系统32、显示元件33(LCD面板等)作为影像显示装置30模块化，相对于盒体50的外周的一部分可拆装的结构。由此，能够提高容易故障等的影像显示装置30的更换性能，并且提高散热性。
(实施例2)
在上述实施例1中，如图2(b)所示，采用将凹面反射镜41和畸变修正透镜43用光学部件保持外装壳55保持，将它们收纳在包括该外装壳54和外装盖部51的盒体50的内部的结构。此时，为了高精度地维持凹面反射镜41与畸变修正透镜43的位置关系，如上所述至少光学部件保外装壳55由BMC等的高耐热、高刚性、高尺寸精度的材料形成。
但是，在实施例2的HUD装置1中，作为与外装壳54一起保持凹面反射镜41和畸变修正透镜43的光学部件的部件，具有与上述外装壳不同的单独的部件，即光学部件保持部件53。
图21是表示实施例2的平视显示装置概要的图。此处，采用在与上述实施例1所示的结构同样的HUD装置1中，对与外装壳54不同的光学部件保持部件53分别直接保持凹面反射镜41和畸变修正透镜43的结构。光学部件保持部件53与图2(b)的光学部件保持外装壳55同样，由BMC等的具有高耐热、高刚性、高尺寸精度等特性的材料形成。
由此能够达到高精度地维持凹面反射镜41与畸变修正透镜43的位置关系等与由实施例1的HUD装置1的结构得到的效果同样的效果。
以上，对本发明者提出的发明基于实施例进行了具体说明，但本发明并不限定于上述实施例，在不脱离其主旨的范围中能够进行各种变更。例如，上述实施例为了容易理解本发明地进行说明而详细地进行了说明，但是并不限定于必须具有说明的全部结构。此外，能够将某实施例的结构的一部分置换为其它实施例的结构，此外，也能够在某实施例的结构上添加其它实施例的结构。此外，能够对各实施例的结构的一部分添加、删除、转换其它构成。
工业上的可利用性
本发明能够用于对透明的玻璃板等投影图像的平视显示装置。
附图标记说明
1…HUD装置，2…车辆，3…挡风玻璃，4…车辆信息，5…驾驶员，
10…车辆信息获取部，
20…控制部，21…ECU，22…声音输出部，23…非易失性存储器，24…存储器，25…光源调节部，26…畸变修正部，27…显示元件驱动部，28…反射镜调节部，
30…影像显示装置，31…光源，31a…LED光源，31b…散热片，32…照明光学系统，32a…光漏斗，32b…导光体，32b_1…入射面，33…显示元件，33b_2…相对面，32b_3…出射面，32c…扩散板，32d…接合部，33…显示元件，34…挠性线缆，35…框架，36a，36b…外装部件，
41…凹面反射镜，42…反射镜驱动部，43…畸变修正透镜，
50…盒体，51…外装盖部，51s…侧面部，52…防眩板，53…光学部件保持部件，54…外装壳，55…光学部件保持外装壳，55b…底面部，55s…侧面部，55mb…中间底面部，55us…上部侧面部，
60…扬声器，
70…主电路板，
101…车速传感器，102…偏移位置传感器，103…方向盘转向角传感器，104…前灯传感器，105…照度传感器，106…色度传感器，107…测距传感器，108…红外线传感器，109…发动机起动传感器，110…加速度传感器，111…角速度传感器，112…温度传感器，113…路车间通信用无线接收机，114…车车间通信用无线接收机，115…摄像机(车内)，116…摄像机(车外)，117…GPS接收机，118…VICS接收机。

Claims (17)

1.一种车辆，其特征在于，包括：
车体，其搭载有获取关于车辆的信息的车辆信息获取部；
影像显示装置，其包括光源和显示元件，使用所述关于车辆的信息在所述显示元件显示影像而生成影像投射光后出射该影像投射光；
虚像光学系统，其使得从所述影像显示装置出射的所述影像投射光被所述车辆的挡风玻璃或组合器反射而在所述车辆的前方显示虚像；和
盒体，其搭载于所述车体，
所述影像显示装置配置在所述盒体内，或配置在能够对所述盒体拆装的部位，所述虚像光学系统配置在所述盒体内，
所述虚像光学系统包括反射镜和修正透镜，
所述反射镜は是凹面反射镜，与所述挡风玻璃或所述组合器的下侧对应的区域的曲率半径小于与所述挡风玻璃或所述组合器的上侧对应的区域的曲率半径，
所述修正透镜，在所述盒体内配置在所述影像显示装置与所述反射镜之间，修正与驾驶员的视点位置对应地产生的所述虚像的畸变，光轴方向的厚度发生变化，至少一个面由凹面构成。
2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
在所述修正透镜的表面设置有反射防止膜。
3.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
在所述影像显示装置与所述反射镜之间，设置有多个所述修正透镜。
4.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
所述盒体包括：沿从所述影像显示装置出射而去往所述反射镜的影像光的光路的底面形成的底面部；和具有与该底面部不同的倾斜角度的、沿被所述反射镜反射的反射光的光路的底面形成的中间底面部。
5.如权利要求4所述的车辆，其特征在于：
所述盒体还包括从所述底面的两侧端部立起的第1侧面部和从所述中间底面部的端部立起的第2侧面部。
6.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
所述盒体包括：将所述反射镜收纳在内部的外装壳；和在该外装壳的上部一体地组装的、具有使被所述反射镜反射的反射光透射的部件的外装盖部。
7.如权利要求5所述的车辆，其特征在于：
构成所述盒体的所述第1侧面部、所述中间底面部、所述第2侧面部，与所述影像光的有效光路区域的最外周隔开1mm以上且低于15mm的范围的距离而形成在外侧。
8.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
所述影像显示装置在所述盒体的外周部的局部，以至少所述光源的散热机构位于该盒体的外周的方式安装。
9.如权利要求8所述的车辆，其特征在于：
所述散热机构是散热片。
10.如权利要求9所述的车辆，其特征在于：
所述散热机构还具有将所述光源散发的热向所述散热片传递的热导管。
11.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
在所述盒体的局部形成有与所述影像显示装置的所述显示元件的发光面对应的开口部，所述影像显示装置经由所述盒体的该开口部安装。
12.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
所述反射镜具有驱动该反射镜的反射镜驱动部，该反射镜驱动部以位于所述盒体的外周的方式安装。
13.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
安装有控制部的电路板安装在所述盒体的外周的局部，所述控制部用于控制包括构成所述影像显示装置的所述光源和所述显示元件的各部分的动作。
14.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
所述影像显示装置相对于所述反射镜的光轴倾斜地配置。
15.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
存在三维异面关系的所述反射镜和所述修正透镜被单个的保持部件或外装壳保持。
16.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
所述反射镜被保持于保持部件或外装壳，具有角度调节机构，
能够利用所述角度调节机构调节所述反射镜的角度，调节投射于所述挡风玻璃或所述组合器的位置，在上下方向上调节所述驾驶员看到的虚像的位置。
17.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：
所述修正透镜的垂直方向的截面形状的平均曲率半径和水平方向的截面形状的平均曲率半径是不同的值。
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