本發(fā)明涉及一種將圖像重疊于實(shí)景上而辨認(rèn)的平視顯示裝置。

背景技術(shù)：

平視顯示裝置通過(guò)將虛像重疊于本車輛前方的實(shí)景而顯示，從而形成在實(shí)景上附加了信息等的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR：Augmented Reality)，一邊極力地抑制駕駛車輛的觀察者的視線移動(dòng)，一邊確實(shí)地將所希望的信息提供給觀察者，由此有助于安全且舒適的車輛運(yùn)行。

作為這樣的讓觀察者辨認(rèn)虛像的裝置，比如于專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)有下述的圖像顯示裝置，在該圖像顯示裝置中，包括將光束投影于規(guī)定的投影位置來(lái)讓觀察者辨認(rèn)虛像的投影部，檢測(cè)觀察者的視點(diǎn)位置，根據(jù)該已檢測(cè)出的視點(diǎn)位置使可動(dòng)式鏡擺動(dòng)，由此使投影部射出的光束朝向觀察者的視點(diǎn)位置。

另外，比如在專利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)有下述的顯示裝置：通過(guò)一邊沿圓弧使顯示器和反射部運(yùn)動(dòng)一邊調(diào)整角度，由此，使從顯示器射出的圖像光朝向觀察者的視點(diǎn)位置，有效地讓觀察者辨認(rèn)來(lái)自顯示器的圖像光。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：JP特開(kāi)2009—246505號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：JP特開(kāi)平7—329603號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

像專利文獻(xiàn)1的那樣，在與觀察者的視點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)地使可動(dòng)式鏡擺動(dòng)來(lái)調(diào)整光束的投影位置的場(chǎng)合，比如像圖10所示的那樣，設(shè)置有：顯示器101，該顯示器101射出圖像光N；反射部102，該反射部102反射來(lái)自顯示器101的圖像光N；凹面反射部(可動(dòng)式鏡)103，其將反射部102反射的圖像光N反射到透射反射面200，通過(guò)使凹面反射部103擺動(dòng)，調(diào)整投影了圖像光N的位置。

參照?qǐng)D10，朝向視點(diǎn)的高度不同的觀察者的各圖像光N為從顯示器101的顯示面101a開(kāi)始射向不同方向的光。為了在視點(diǎn)的高度不同的情況下所辨認(rèn)的虛像的亮度仍不變化，必須使顯示器101所射出的圖像光N的配光特性在寬的范圍內(nèi)一定。于是，必須要求增加從顯示器101而射出的圖像光N的配光角(擴(kuò)散角)(降低指向性)，顯示器101的效率降低。

另外，像專利文獻(xiàn)2所示的那樣，為了使圖像光朝向觀察者的視點(diǎn)位置，使作為電子設(shè)備的顯示器沿圓弧而運(yùn)動(dòng)，必須要求復(fù)雜的大規(guī)模的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。

于是，本發(fā)明是針對(duì)上述的課題而提出的，本發(fā)明的目的在于提供可通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，有效地使圖像光朝向觀察者的平視顯示裝置。

用于解決課題的技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的平視顯示裝置通過(guò)將圖像光投影于透射反射面上，與經(jīng)由上述透射反射面的實(shí)景一起地辨認(rèn)基于上述圖像光的虛像，其特征在于，該平視顯示裝置包括：投影部，該投影部射出表示顯示圖像的投影光；透射型屏幕，該透射型屏幕使對(duì)上述投影光進(jìn)行透射擴(kuò)散的上述圖像光朝向上述透射反射面?zhèn)?；光軸調(diào)整部，該光軸調(diào)整部設(shè)置于上述投影部和上述透射型屏幕之間，該光軸調(diào)整部包括第1反射部，該第1反射部反射上述投影部射出的上述投影光；第2反射部，該第2反射部反射上述第1反射部反射的上述投影光；促動(dòng)器，該促動(dòng)器使上述第1反射部和第2反射部擺動(dòng)，該光軸調(diào)整部調(diào)整射入上述透射型屏幕中的上述投影光的光軸的角度。

發(fā)明的效果

按照本發(fā)明的平視顯示裝置，可通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，有效地使圖像光朝向觀察者。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施方式的平視顯示裝置裝載于車輛上的外觀結(jié)構(gòu)圖；

圖2為上述實(shí)施方式的HUD裝置的外觀結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3為用于說(shuō)明上述實(shí)施方式的投影部和光軸調(diào)整部的結(jié)構(gòu)的圖；

圖4為用于說(shuō)明上述實(shí)施方式的投射透鏡的投影像距離的圖；

圖5為表示上述實(shí)施方式的HUD裝置的電氣結(jié)構(gòu)的方框圖；

圖6為用于說(shuō)明上述實(shí)施方式的光軸調(diào)整處理的流程圖；

圖7A為表示在上述實(shí)施方式的HUD裝置中，圖像光朝向較高的視點(diǎn)位置時(shí)的光軸調(diào)整部的樣子的圖；

圖7B為圖像光朝向圖7A所示的較高的視點(diǎn)位置時(shí)的HUD裝置整體的樣子的圖；

圖8A為表示在上述實(shí)施方式的HUD裝置中，圖像光朝向較低的視點(diǎn)位置時(shí)的光軸調(diào)整部的樣子的圖；

圖8B為圖像光朝向圖8A所示的較低的視點(diǎn)位置時(shí)的HUD裝置整體的樣子的圖；

圖9為表示在變形例的HUD裝置中，圖像光朝向較低的視點(diǎn)位置時(shí)的光軸調(diào)整部的樣子的圖；

圖10為用于說(shuō)明過(guò)去的平視顯示裝置的圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，在下面說(shuō)明的圖像光100、投影光200、照明光300等的光束于所有方向以無(wú)數(shù)方式存在，但是為了容易地理解附圖，僅僅示出構(gòu)成各光束的中心的光軸。

圖1為本實(shí)施方式的平視顯示裝置(在下面記載為“HUD裝置”)1的概略結(jié)構(gòu)。像圖1所示的那樣，關(guān)于HUD裝置1，作為典型的方式，設(shè)置于本車輛2的儀表盤內(nèi)，但是HUD裝置1的一部分或全部也可設(shè)置于儀表盤上。

圖2為表示HUD裝置1的結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。

像圖2所示的那樣，HUD裝置1包括：投影部10；光軸調(diào)整部20；透射型屏幕30；折返鏡40；凹面鏡50；接納它們的外殼60；進(jìn)行HUD裝置1的電氣方面控制的控制部70。HUD裝置1射出的圖像光100投影于擋風(fēng)玻璃(透射反射面的一個(gè)例子)2a的投影點(diǎn)P，通過(guò)擋風(fēng)玻璃2a而反射，由此，在擋風(fēng)玻璃2a的前方(比如10～20m前方)的任意的位置辨認(rèn)虛像V。

(投影部10)

圖3為用于說(shuō)明投影部10和光軸調(diào)整部20的具體結(jié)構(gòu)與投影光200的光路的圖。

圖3的投影部10包括：射出照明光300的光源11；光源鏡12；棱鏡13；反射型顯示部14；投射透鏡15，將在透射型屏幕30上形成顯示圖像(在圖中未示出)的投影光200，朝向光軸調(diào)整部20射出。另外，形成于透射型屏幕30上的上述顯示圖像一般也指實(shí)像。

圖3的光源11具有比如可分別射出紅色、藍(lán)色、綠色的光的多個(gè)LED，根據(jù)后述的控制部70的控制，以所希望的顏色、光強(qiáng)度、時(shí)刻而射出照明光300。另外，本實(shí)施方式的投影部10采用場(chǎng)序彩色(Field Sequential Color)驅(qū)動(dòng)方式，各顏色的光源11按照時(shí)間分割而射出照明光300。

在圖3的光源鏡12中，在比如由合成樹脂材料形成的基材的表面上通過(guò)蒸鍍等的手段形成反射膜，通過(guò)反射，將來(lái)自光源11的照明光300以適合的角度射入到反射型顯示器14。

圖3的棱鏡13設(shè)置于光源鏡12和反射型顯示器14之間，具有傾斜面13a，該傾斜面13a相對(duì)于從光源鏡12射入的照明光300的光軸，以規(guī)定的角度傾斜。射入傾斜面13a中的來(lái)自光源鏡12的照明光300透過(guò)傾斜面13a，射入反射型顯示器14中，并且，從反射型顯示器14射出的投影光200再次射入棱鏡13，通過(guò)傾斜面13a向投射透鏡15的方向反射。

圖3的反射型顯示器14為比如DMD(Digital Micromirror Device，數(shù)字微鏡器件)，LCoS(注冊(cè)商標(biāo)：Liquid Crystal On Silicon，硅基液晶)等的反射型的顯示器，根據(jù)后述的控制部70的控制，將從棱鏡13射入的照明光300變換為用于顯示虛像V的投影光200，朝向棱鏡13而反射。

圖3的投射透鏡15由比如凸透鏡等而形成，將從棱鏡13射入的投影光200放大，朝向光軸調(diào)整部20的方向而射出。投射透鏡15使投影光200成像于透射型屏幕30上。

采用圖4，對(duì)圖3的投射透鏡15的投影像距離151進(jìn)行說(shuō)明。投射透鏡15可在從投射透鏡15開(kāi)始離開(kāi)僅僅規(guī)定的投影像距離151的位置，形成使從反射型顯示器14而射出的投影光200成像的上述顯示圖像，可于作為投影像距離151的前后的規(guī)定的范圍的投影像面深度152內(nèi)，形成具有投影光200的大致焦點(diǎn)的上述顯示圖像。后述的光軸調(diào)整部20設(shè)置于投射透鏡15和透射型屏幕30之間，在調(diào)整射入到透射型屏幕30中的投影光200的光軸的角度時(shí)，改變從投射透鏡15到光軸調(diào)整部20的投影光200的光路長(zhǎng)度。在下面，還將從投射透鏡15到光軸調(diào)整部20為止的投影光200的光路長(zhǎng)度稱為投射距離。光軸調(diào)整部20可通過(guò)在投影光200的上述投射距離于投射透鏡15的投影像面深度152內(nèi)收斂的范圍內(nèi)調(diào)整投影光200的光軸的角度，由此，可于投射型屏幕30上形成具有大致焦點(diǎn)的上述顯示圖像。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構(gòu)成，該前方投影像面深度152a相對(duì)于投影像距離151位于投射透鏡15側(cè)，后方投影像面深度152b相對(duì)于投影像距離151位于與投射透鏡15相反一側(cè)。對(duì)于投影像面深度152，具體來(lái)說(shuō)，比如前方投影像面深度152a為1.641mm，后方投影像面深度具有1.678mm～3.319mm的范圍。另外，投影像距離151、投影像面深度152也可分別稱為焦點(diǎn)距離、焦點(diǎn)深度。

(光軸調(diào)整部20)

圖3的光軸調(diào)整部20接收投影部10射出的投影光200，調(diào)整該投影光200的光軸，將其朝向透射型屏幕30投影。光軸調(diào)整部20包括：第1反射部21，該第1反射部21射入而反射來(lái)自投影部10的投影光200；第1促動(dòng)器22，該第1促動(dòng)器22以第1旋轉(zhuǎn)軸23為中心而使該第1反射部21擺動(dòng)；第2反射部24，該第2反射部24射入第1反射部21所反射的投影光200，將其朝向透射型屏幕30而反射；第2促動(dòng)器25，該第2促動(dòng)器25以第2旋轉(zhuǎn)軸26為中心而使該第2反射部24擺動(dòng)。

圖3的第1反射部21為比如平面鏡，其將投影部10射出的投影光200朝向第2反射部24而反射。圖3的第1促動(dòng)器22由比如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)構(gòu)成，在其旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有齒輪。第1促動(dòng)器22設(shè)置于外殼60的內(nèi)部，上述齒輪與第1反射部21的齒輪嚙合。由此，伴隨第1促動(dòng)器22的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，可以第1旋轉(zhuǎn)軸23為中心而調(diào)整第1反射部21的傾斜角，可調(diào)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、自由曲面形狀而形成。

圖3的第2反射部24為比如平面鏡，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。圖3的第2促動(dòng)器25由比如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)構(gòu)成，在其旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有齒輪。第2促動(dòng)器25設(shè)置于外殼60的內(nèi)部，上述齒輪與第2反射部24的齒輪嚙合。由此，伴隨第2促動(dòng)器25的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，可以第2旋轉(zhuǎn)軸26為中心而調(diào)整第2反射部24的傾斜角，由此，調(diào)整投影光200的反射方向。另外，構(gòu)成第1反射部21的旋轉(zhuǎn)中心的第1旋轉(zhuǎn)軸23與構(gòu)成第2反射部24的旋轉(zhuǎn)中心的第2旋轉(zhuǎn)軸26以相同的朝向平行地設(shè)置。另外，光軸調(diào)整部20按照以下方式設(shè)置：來(lái)自投影部10的投影光200垂直地射入第1旋轉(zhuǎn)軸23(第2旋轉(zhuǎn)軸26)中。由此，即使在第1反射部21和第2反射部24分別通過(guò)后述的“光軸調(diào)整處理”而旋轉(zhuǎn)的情況下，仍不間斷地使得第1反射部21所反射的從投影部10到第2反射部24的投影光200的光路，與第2反射部24所反射的從第1反射部21到透射型屏幕30的投影光200的光路從同一平面上通過(guò)。即，第1反射部21和第2反射部24使擺動(dòng)的投影光200的光路變化單純化，可簡(jiǎn)化光軸調(diào)整部20的設(shè)置、機(jī)構(gòu)。另外，第2反射部24也可由凹面、凸面、自由曲面形狀而形成。

即，圖3的光軸調(diào)整部20使第1反射部21和第2反射部24各自的角度連動(dòng)而對(duì)它們調(diào)整，由此可調(diào)整射入到透射型屏幕30中的投影光200的光軸200的光軸的入射角度。關(guān)于對(duì)該光軸調(diào)整部20所進(jìn)行的調(diào)整投影光200的光軸的角度的“光軸調(diào)整處理，將在后面具體描述。

圖3的透射型屏幕30由比如全息擴(kuò)散體、微透鏡陣列、擴(kuò)散片等構(gòu)成，通過(guò)背面接收來(lái)自光軸調(diào)整部20(第2反射部24)的投影光200，朝向圖1的配光區(qū)域E射出透射擴(kuò)散的圖像光100。透射型屏幕30使射入投影光200而擴(kuò)散的光朝向折返鏡40。在透射型屏幕30中，如果觀察者的視點(diǎn)位置位于配光區(qū)域E的內(nèi)部，則按照將辨認(rèn)出的虛像V的亮度辨認(rèn)為基本均勻的方式使圖像光100取向。本發(fā)明的HUD裝置1可通過(guò)光軸調(diào)整部20，調(diào)整從透射型屏幕30而射出的圖像光100的光軸方向。即，由于本發(fā)明的HUD裝置1可調(diào)整使圖像光100配光的配光區(qū)域E的位置，故可高效地使圖像光100朝向觀察者的視點(diǎn)位置(配光區(qū)域E)。

在圖2的折返鏡(中繼光學(xué)系統(tǒng))40中，在比如由合成樹脂材料形成的基材的表面上，通過(guò)蒸鍍等的手段形成反射膜，使通過(guò)透射型屏幕30而擴(kuò)散并透射的投影光200朝向后述的凹面鏡50而反射。

在圖2的凹面鏡(中繼光學(xué)系統(tǒng))50中，在比如由合成樹脂材料形成的基材的表面上，通過(guò)蒸鍍等的機(jī)構(gòu)形成反射膜，凹面鏡50的曲率為具有凹狀的自由曲面。其具體的表面形狀根據(jù)透射型屏幕30、折返鏡40、擋風(fēng)玻璃2a、觀察者的視點(diǎn)的移動(dòng)范圍(eye box)之間的位置關(guān)系；擋風(fēng)玻璃2a的曲率；所要求的虛像V的成像距離；觀察者所辨認(rèn)的HUD裝置1的視角，通過(guò)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件而計(jì)算。凹面鏡50可按照通過(guò)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，在即使觀察者的視點(diǎn)位置移動(dòng)的情況下虛像V的位置仍不變化的約束條件下，上述虛像V的形變最小的方式設(shè)計(jì)，將通過(guò)折返鏡40而反射的投影光200放大，朝向擋風(fēng)玻璃2a而反射。另外，使來(lái)自透射型屏幕30的圖像光100朝向配光區(qū)域E的中繼光學(xué)系統(tǒng)不限于折返鏡40和凹面鏡50等的反射型的中繼光學(xué)系統(tǒng)，也可為透鏡等的折射型的中繼光學(xué)系統(tǒng)。

圖2的外殼60由比如鋁等的金屬材料構(gòu)成，為大致呈箱型的部件，于其內(nèi)部設(shè)置有各種的安裝形狀(在圖中未示出)，在本實(shí)施方式中，以規(guī)定的位置關(guān)系保持投影部10、光軸調(diào)整部20、透射型屏幕30、以及折返鏡40。另外，外殼60的內(nèi)面涂敷成比如黑色，難以產(chǎn)生HUD裝置1的外部、投影部10造成的迷光。另外，在外殼60的頂面上設(shè)置有透射部61，該透射部61使凹面鏡50反射的圖像光100透射，該透射部61由透明樹脂材料等形成。

參照?qǐng)D4，對(duì)HUD裝置1的電氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。控制部70像圖4所示的那樣，包括：處理部71，該處理部71具有1個(gè)或多個(gè)微型處理器、微型控制器、ASIC、FPGA、任意的其它IC等；存儲(chǔ)部72，該存儲(chǔ)部72具有ROM、EEPROM、作為非易失型存儲(chǔ)器的閃存等的可存儲(chǔ)程序與數(shù)據(jù)的1個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器；輸入輸出部，該輸入輸出部與后述的網(wǎng)絡(luò)部80連接。另外，控制部70中的外殼60的內(nèi)部或一部分或全部安裝于設(shè)置在外部的在圖中未示出的印刷電路板等上。

網(wǎng)絡(luò)部80為比如CAN(Controller Area Networ(控制器局域網(wǎng)絡(luò)))等，以可授受后述的車輛側(cè)的視點(diǎn)位置檢測(cè)部91、操作輸入部92等的信號(hào)的方式連接控制部70(輸入輸出部73)。

圖5的視點(diǎn)位置檢測(cè)部91檢測(cè)觀察者的視點(diǎn)位置(至少視點(diǎn)的垂直方向的上下位置)，在本實(shí)施方式中，包括：對(duì)觀察者進(jìn)行攝像的紅外線攝像頭(在圖中未示出)；對(duì)通過(guò)該紅外線攝像頭而獲得的攝像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析的視點(diǎn)圖像解析部(在圖中未示出)。

紅外線攝像頭對(duì)觀察者的眼睛進(jìn)行攝像，上述視點(diǎn)圖像解析部通過(guò)公知的圖像裝置、圖案匹配法等，對(duì)通過(guò)紅外線攝像頭而獲得的攝像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像解析，由此，對(duì)觀察者的視點(diǎn)位置進(jìn)行解析，將與觀察者的視點(diǎn)位置有關(guān)的信息(視點(diǎn)位置信息B)輸出給控制部70?？刂撇?0根據(jù)來(lái)自視點(diǎn)位置檢測(cè)部91的視點(diǎn)位置信息B，像后述的那樣，驅(qū)動(dòng)第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25，使第1反射部21和第2反射部24擺動(dòng)。另外，也可通過(guò)觀察者對(duì)操作輸入部92進(jìn)行操作，以對(duì)準(zhǔn)自己的視點(diǎn)位置的方式調(diào)整圖像光100的朝向。在這樣的場(chǎng)合，控制部70經(jīng)由輸入輸出部73，從操作輸入部92輸入操作信息，根據(jù)該操作信息，像后述的那樣，驅(qū)動(dòng)第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25，使第1反射部21和第2反射部24擺動(dòng)。

圖5的輸入輸出部73經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)部80，從視點(diǎn)位置檢測(cè)部91輸入視點(diǎn)位置信息B，從操作輸入部92輸入上述操作信息。處理部71根據(jù)從輸入輸出部73而輸入的視點(diǎn)位置信息B或上述操作信息，從存儲(chǔ)部72讀取并運(yùn)行光軸調(diào)整處理的程序。

比如，存儲(chǔ)部72預(yù)先存儲(chǔ)表格數(shù)據(jù)，在該表格數(shù)據(jù)中，使視點(diǎn)位置信息B或上述操作信息，與第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25的控制數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。接著，處理部71采用存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部72中的表格數(shù)據(jù)，讀取與從輸入輸出部73而輸入的視點(diǎn)位置信息B或與上述操作信息相對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25。此外，由于第1反射部21和第2反射部24以一定的旋轉(zhuǎn)比而擺動(dòng)，故不必分別存儲(chǔ)上述控制數(shù)據(jù)。于是，可刪除存儲(chǔ)部72的容量。另外，本實(shí)施方式的輸入輸出部73還具有以下功能：作為在權(quán)利要求書中記載的視點(diǎn)位置信息獲得機(jī)構(gòu)、操作信息獲得機(jī)構(gòu)。

另外，處理部71可通過(guò)使反射型顯示器14而形成的圖像預(yù)先形變，作為投影光200而射出，抵消或減輕因第1反射部21和第2反射部24的角度、凹面鏡50的曲率、擋風(fēng)玻璃2a(反射透射面)的曲率、觀察者的視點(diǎn)位置等而產(chǎn)生的圖像的形變。由此，采用圖6～圖8對(duì)本實(shí)施方式中的“光軸調(diào)整處理”進(jìn)行說(shuō)明。

圖6為本實(shí)施方式的光軸調(diào)整處理的流程圖。

在步驟S1中，處理部71經(jīng)由輸入輸出部73，從視點(diǎn)位置檢測(cè)部91輸入與觀察者的視點(diǎn)位置(至少包括高度)有關(guān)的當(dāng)前的視點(diǎn)位置信息B。處理部71在輸入當(dāng)前的視點(diǎn)位置信息B時(shí)，轉(zhuǎn)到步驟S2。

在步驟S2，處理部71讀入存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部72中的過(guò)去的(剛才的)視點(diǎn)位置信息A，在步驟S3，對(duì)過(guò)去的視點(diǎn)位置信息A和當(dāng)前的視點(diǎn)位置信息B的差分C進(jìn)行運(yùn)算。

在步驟S4，處理部71判斷差分C的絕對(duì)值是否大于預(yù)定的閾值(|C|＞x)。處理部71在于步驟S4，差分C的絕對(duì)值大于閾值(|C|＞x)的場(chǎng)合(在步驟S4為“是”)，即觀察者的視點(diǎn)位置的變化(上下方向的變化)大于規(guī)定值的場(chǎng)合，轉(zhuǎn)到步驟S5。另外，處理部71在于步驟S4，C的絕對(duì)值為閾值(|C|≤x)以下的場(chǎng)合(在步驟S4為“否”)，再次轉(zhuǎn)到步驟S1。

在步驟S5，處理部71從存儲(chǔ)部72中讀入與當(dāng)前的視點(diǎn)位置信息B相對(duì)應(yīng)的第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25的控制數(shù)據(jù)(補(bǔ)正值)，接著，在步驟S6，將上述控制數(shù)據(jù)輸出給第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25。另外，第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25的上述控制數(shù)據(jù)作為比如與上述視點(diǎn)位置信息相對(duì)應(yīng)的表格數(shù)據(jù)而存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部72中。第1促動(dòng)器22根據(jù)所輸入的上述控制數(shù)據(jù)而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，調(diào)整第1反射部21的傾斜角度，另外，第2促動(dòng)器25根據(jù)所輸入的上述控制數(shù)據(jù)而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，調(diào)整第2反射部24的傾斜角度。

處理部71在步驟S7中，將當(dāng)前的視點(diǎn)位置信息B作為過(guò)去的視點(diǎn)位置信息A而存儲(chǔ)于通用存儲(chǔ)器中，更新過(guò)去的視點(diǎn)位置信息A。

處理部71可通過(guò)反復(fù)地進(jìn)行上述控制直至電源關(guān)閉，來(lái)對(duì)應(yīng)于觀察者的最新的視點(diǎn)位置信息B，使第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25動(dòng)作，調(diào)整第1反射部21的傾斜角度，與第2反射部24的傾斜角度，對(duì)應(yīng)于觀察者的視點(diǎn)位置的高度，調(diào)整圖像光100的投影位置。

圖7A為表示圖像光100a朝向相對(duì)于構(gòu)成基準(zhǔn)的視點(diǎn)位置3的較高的視點(diǎn)位置3a時(shí)的光軸調(diào)整部20的樣子的圖。

處理部71執(zhí)行上述控制方法，對(duì)應(yīng)于最新的視點(diǎn)位置信息B的輸入，控制第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25。沿圖7A中的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向，通過(guò)第1促動(dòng)器22的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而使第1反射部21旋轉(zhuǎn)，將第1反射部21的傾斜角度調(diào)整到更加立起的方向，由此，將從投影部10而接收的投影光200的反射方向調(diào)整到圖7A所示的標(biāo)號(hào)200a的方向。另外同時(shí)，通過(guò)第2促動(dòng)器25的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，使第2反射部24沿圖7A的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，將第2反射部24的傾斜角度調(diào)整到更加立起的方向，由此，按照通過(guò)透射型屏幕30上的規(guī)定的點(diǎn)D的方式，反射從第1反射部21而接收的投影光200a。透射型屏幕30通過(guò)背面而接收從第2反射部24反射的投影光200a，沿該投影光200a射出圖像光100a。

圖7B表示相對(duì)于圖7A所說(shuō)明的構(gòu)成基準(zhǔn)的視點(diǎn)位置3，圖像光100a朝向較高的視點(diǎn)位置3a時(shí)的HUD裝置1整體的樣子。通過(guò)圖7A的光軸調(diào)整部20而進(jìn)行了角度調(diào)節(jié)的圖像光100a像圖7B所示的那樣，在投影點(diǎn)Pa朝向視點(diǎn)位置3a反射，該投影點(diǎn)Pa位于朝向構(gòu)成基準(zhǔn)的視點(diǎn)位置3a的圖像光100a的投影點(diǎn)P的上方。朝向觀察者的視點(diǎn)位置3a的圖像光100a與朝向圖7B的視點(diǎn)位置3、3b的圖像光100、100b相同，通過(guò)透射型屏幕30上的規(guī)定的點(diǎn)D。由此，從較高的視點(diǎn)位置3a而辨認(rèn)的虛像V的成像位置基本與在標(biāo)準(zhǔn)的視點(diǎn)位置3、較低的視點(diǎn)位置3b而辨認(rèn)的虛像V的成像位置一致。另外，可通過(guò)光軸調(diào)整部20的光軸調(diào)整處理，使從透射型屏幕30射出的圖像光100有效地朝向較高的視點(diǎn)位置3a。

圖8A表示相對(duì)于構(gòu)成基準(zhǔn)的視點(diǎn)位置3，圖像光100b朝向較低的視點(diǎn)位置3b時(shí)的光軸調(diào)整部20的樣子的圖。

處理部71進(jìn)行上述的控制方法，對(duì)應(yīng)于最新的視點(diǎn)位置信息B的輸入，控制第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25。通過(guò)第1促動(dòng)器22的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，沿圖8A中的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向而使第1反射部21旋轉(zhuǎn)，將第1反射部21的傾斜角度調(diào)整到更傾倒的方向，由此，將從投影部10接收到的投影光200的反射方向調(diào)整到圖8A所示的圖示的標(biāo)號(hào)200b的方向。另外，同時(shí)，通過(guò)第2促動(dòng)器25的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，沿圖8A中的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向而使第2反射部24旋轉(zhuǎn)，將第2反射部24的傾斜角度調(diào)整到更傾倒的方向，由此，按照通過(guò)透射型屏幕30上的規(guī)定的點(diǎn)D的方式，使從第1反射部21而接收到的投影光200b反射。透射型屏幕30通過(guò)背面而接收從第2反射部24而反射的投影光200b，射出沿該投影光200b的圖像光100b。

圖8B表示相對(duì)于通過(guò)圖8A而說(shuō)明的構(gòu)成基準(zhǔn)的視點(diǎn)位置3，在圖像光100b朝向較低的視點(diǎn)位置3b時(shí)的HUD裝置1整體的樣子。通過(guò)圖8A的光軸調(diào)整部20而進(jìn)行了角度調(diào)整的圖像光100b像圖8B所示的那樣，在位于朝向構(gòu)成基準(zhǔn)的視點(diǎn)位置3的投影光100的投影點(diǎn)P的下方的投影點(diǎn)Pb，朝向視點(diǎn)位置3b而反射。朝向觀察者的視點(diǎn)位置3b的圖像光100b與朝向圖8B的視點(diǎn)位置3、3a的圖像光100、100a相同，通過(guò)透射型屏幕30上的規(guī)定的點(diǎn)D。由此，從較低的視點(diǎn)位置3b而辨認(rèn)的虛像V的成像位置與在標(biāo)準(zhǔn)的視點(diǎn)位置3、較高的地點(diǎn)位置3a而辨認(rèn)的虛像V的成像位置基本一致。另外，可通過(guò)光軸調(diào)整部20的光軸調(diào)整處理，有效地使從透射型屏幕30射出的圖像光100朝向較低的視點(diǎn)位置3b。

第1反射部21和透射型屏幕30像比如圖7A和圖8A所示的那樣，分別設(shè)置于規(guī)定的橢圓Q的焦點(diǎn)Fa，F(xiàn)b的位置或其附近。具體來(lái)說(shuō)，比如，第1反射部21的反射面的中心點(diǎn)21r設(shè)置于橢圓Q的一個(gè)焦點(diǎn)Fa處，透射型屏幕30的中心點(diǎn)設(shè)置于另一焦點(diǎn)Fb處。第2反射部24將通過(guò)圖7A和圖8A的虛線表示的位于橢圓Q的軌跡的附近的反射位置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上的規(guī)定的點(diǎn)D而反射。

在橢圓的性質(zhì)上，如果反射位置24r位于橢圓Q的軌跡上，則從一個(gè)焦點(diǎn)Fa到反射位置24r的距離，與從反射位置24r到另一焦點(diǎn)Fb的距離的和不取決于反射位置24r的位置，而是一定的。換言之，如果來(lái)自一個(gè)焦點(diǎn)Fa(第1反射部21)的光(投影光200)朝向另一焦點(diǎn)Fb(透射型屏幕30)，于橢圓Q的軌跡上反射，則從一個(gè)焦點(diǎn)Fa(第1反射部21)到另一個(gè)焦點(diǎn)Fb(透射型屏幕30)的光(投影光200)的光路長(zhǎng)度可一直一定。但是，在本實(shí)施方式中，由于第2反射部24以第2旋轉(zhuǎn)軸26為中心而擺動(dòng)，故在反射點(diǎn)24r設(shè)置于橢圓Q的軌跡上的場(chǎng)合，第2反射部24所反射的投影光200沒(méi)有通過(guò)透射型屏幕30上的規(guī)定的點(diǎn)D。即，在按照第2反射部24的反射點(diǎn)24r于規(guī)定的橢圓Q的軌跡上設(shè)置的方式調(diào)整第2反射部24的角度的場(chǎng)合，形成于透射型屏幕30上的上述顯示圖像的位置錯(cuò)位。于透射型屏幕30上形成的上述顯示圖像在由于光軸調(diào)整部20的光軸調(diào)整而錯(cuò)位的場(chǎng)合，必須按照所形成的上述顯示圖像不會(huì)相對(duì)透射型屏幕30而露出的方式，預(yù)先增加透射型屏幕30的尺寸。

本實(shí)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上的規(guī)定的點(diǎn)D而反射的方式將不位于橢圓Q的軌跡上的位置作為反射位置24r(24ra、24rb)。由此，可通過(guò)第2反射部24的角度調(diào)整，抑制形成于透射型屏幕30上的上述顯示圖像的錯(cuò)位，使透射型屏幕30的尺寸小型化。另外，在本實(shí)施方式中，由于第2反射部24的反射點(diǎn)24r沒(méi)有設(shè)置于橢圓Q的軌跡上，故通過(guò)光軸調(diào)整處理，從第1反射部21到透射型屏幕30的投影光200的光路長(zhǎng)度不經(jīng)常一定，但是，通過(guò)將因光軸調(diào)整處理而變化的上述投射距離抑制在投射透鏡15的投影像面深度的范圍內(nèi)，可形成可視為于透射型屏幕30上合焦的上述顯示圖像。

在以上說(shuō)明的HUD裝置1中，讓觀察者辨認(rèn)虛像V，該HUD裝置1包括：投影部10，該投影部10射出投影光200；第1反射部21，該第1反射部21反射投影部10射出的投影光200；第1促動(dòng)器22，該第1促動(dòng)器22使第1反射部21擺動(dòng)；第2反射部24，該第2反射部24反射第1反射部21反射的投影光200；第2促動(dòng)器25，該第2促動(dòng)器25使第2反射部24擺動(dòng)；控制部70，該控制部70控制第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25；透射型屏幕30，該透射型屏幕30使第2反射部24反射的投影光200透射擴(kuò)散；凹面鏡50，該凹面鏡50具有凹狀的曲面，其將從透射型屏幕30射出的圖像光100朝向擋風(fēng)玻璃2a(透射反射面)反射，即使在觀察者的視點(diǎn)的高度在規(guī)定的范圍內(nèi)變化的情況下，仍抑制辨認(rèn)虛像V相對(duì)于實(shí)景的位置的錯(cuò)位，控制部70驅(qū)動(dòng)第1促動(dòng)器22和第2促動(dòng)器25，調(diào)整射入透射型屏幕30中的投影光200的光軸的角度。于是，通過(guò)使第1反射部21和第2反射部24擺動(dòng)的簡(jiǎn)單的方法，可使從透射型屏幕30射出的圖像光100的方向朝向觀察者的視點(diǎn)位置。

另外，光軸調(diào)整部20在規(guī)定的角度范圍內(nèi)調(diào)整射入透射型屏幕30中的投影光200的角度，以便使圖像光100朝向通常采用的視點(diǎn)的高度范圍(視點(diǎn)位置3a～3b)，在該角度范圍內(nèi)調(diào)整的從投影光200的投影部10到透射型屏幕30的上述投射距離收斂在投射透鏡15的投影像面深度內(nèi)，由此，即使在進(jìn)行了光軸調(diào)整處理的情況下，仍可在透射型屏幕30上形成可視為合焦的上述顯示圖像。

另外，光軸調(diào)整部20至少可將投影光200調(diào)整為射入透射型屏幕30中的，角度分別不同的沿第1光軸的第1投影光200、沿第2光軸的第2投影光200a、沿第3光軸的第3投影光200b，此外，該第1、第2、第3圖像光200、200a、200b朝向透射型屏幕30上的規(guī)定的點(diǎn)D。因此，即使在進(jìn)行了光軸調(diào)整處理的情況下，仍于透射型屏幕30上的基本相同的領(lǐng)域形成上述顯示圖像，故可使透射型屏幕30小型化。另外，由于進(jìn)行了光軸調(diào)整處理的圖像光200(200a、200b)通過(guò)規(guī)定的點(diǎn)D，故可讓視點(diǎn)位置不同的觀察者在相對(duì)于實(shí)景而相同的位置辨認(rèn)虛像V。另外，在上述實(shí)施方式中，規(guī)定的點(diǎn)D設(shè)置于透射型屏幕30上，但是也可不位于透射型屏幕30上。具體來(lái)說(shuō)，也可將透射型屏幕30的位置移動(dòng)而設(shè)置于相對(duì)圖7B中記載的位置的折返鏡40側(cè)或投影部10側(cè)。

此外，由于凹面鏡50具有凹狀的曲面，其即使在觀察者的視點(diǎn)的高度于規(guī)定的范圍內(nèi)變化的情況下，仍抑制虛像V相對(duì)實(shí)景的位置的錯(cuò)位，故可通過(guò)使第1反射部21和第2反射部24在外殼60內(nèi)擺動(dòng)的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，即使在觀察者的視點(diǎn)位置(高度)不同的情況下，仍可辨認(rèn)出相對(duì)于實(shí)景而辨認(rèn)的相對(duì)的位置沒(méi)有變化的具有一定的亮度的虛像V。

還有，在上述實(shí)施方式中，第2反射部24僅僅以第2旋轉(zhuǎn)軸26為中心而擺動(dòng)，但是，像圖9所示的那樣，也可在移動(dòng)的同時(shí)擺動(dòng)。通過(guò)該方案，可一邊一定地保持從投影部10到透射型屏幕30的光路長(zhǎng)度，一邊使從第1反射部21而入射的投影光200朝向規(guī)定的點(diǎn)D。

再有，在上述實(shí)施方式中，分別通過(guò)各自的促動(dòng)器使第1反射部21和第2反射部24旋轉(zhuǎn)，但是也可通過(guò)在圖中沒(méi)有示出的共同的促動(dòng)器，使第1反射部21和第2反射部24擺動(dòng)。另外，通過(guò)使將動(dòng)力從上述共同的促動(dòng)器傳遞給第1反射部21和第2反射部24的齒輪等的齒輪比不同，第1反射部21和第2反射部24伴隨共同的促動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)，以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)比旋轉(zhuǎn)。

另外，在于作為曲面的擋風(fēng)玻璃2a中，投影光200的投影位置不同的場(chǎng)合，具有因投影位置，虛像V的形變不同的情況。相對(duì)該情況，控制部70也可與第1促動(dòng)器22和/或第2促動(dòng)器25的動(dòng)作狀態(tài)，即，投影光200向透射型屏幕30的入射角度相對(duì)應(yīng)，變更對(duì)虛像V的形變進(jìn)行補(bǔ)正的補(bǔ)正參數(shù)。該補(bǔ)正參數(shù)為下述的參數(shù)：其用于預(yù)先沿與擋風(fēng)玻璃2a中的形變相反的方向，使上述顯示圖像形變并進(jìn)行顯示，以便抑制投影于擋風(fēng)玻璃2a上的虛像V的形變。比如，與第1促動(dòng)器22和/或第2促動(dòng)器25的控制數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，將多個(gè)補(bǔ)正參數(shù)以數(shù)據(jù)表格的方式存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部72中，處理部71對(duì)應(yīng)于由上述的控制方法而確定的第1促動(dòng)器22和/或第2促動(dòng)器25的上述控制數(shù)據(jù)，確定上述補(bǔ)正參數(shù)，將其輸出給投影部10。由此，即使在調(diào)整投影光200的擋風(fēng)玻璃2a中的投影位置的情況下，仍可抑制虛像V的形變。

還有，投影有投影光200的反射透射面不限于本車輛2的擋風(fēng)玻璃2a。投影有投影光200的反射透射面也可為比如專用而設(shè)置的合成器部件。

另外，投影部10還可包括比如通過(guò)調(diào)整透射透鏡15的位置來(lái)調(diào)整投影像距離151的功能。

在以上的說(shuō)明中，為了容易理解本發(fā)明，適當(dāng)省略非重要的公知的技術(shù)事項(xiàng)的說(shuō)明。

產(chǎn)業(yè)上的利用可能性

本發(fā)明可用作裝載于車輛等的移動(dòng)體上的平視顯示裝置。

標(biāo)號(hào)的說(shuō)明：

標(biāo)號(hào)1表示HUD裝置(平視顯示裝置)；

標(biāo)號(hào)2表示本車輛；

標(biāo)號(hào)2a表示擋風(fēng)玻璃(透射反射面)；

標(biāo)號(hào)3表示觀察者；

標(biāo)號(hào)10表示投影部；

標(biāo)號(hào)11表示光源；

標(biāo)號(hào)12表示光源鏡；

標(biāo)號(hào)13表示棱鏡；

標(biāo)號(hào)14表示反射型顯示器；

標(biāo)號(hào)15表示投射透鏡；

標(biāo)號(hào)20表示光軸調(diào)整部；

標(biāo)號(hào)21表示第1反射部；

標(biāo)號(hào)22表示第1促動(dòng)器；

標(biāo)號(hào)24表示第2反射部；

標(biāo)號(hào)25表示第2促動(dòng)器；

標(biāo)號(hào)30表示透射型屏幕；

標(biāo)號(hào)40表示折返鏡；

標(biāo)號(hào)50表示凹面鏡；

標(biāo)號(hào)60表示外殼；

標(biāo)號(hào)70表示控制部；

標(biāo)號(hào)71表示處理部；

標(biāo)號(hào)72表示存儲(chǔ)部；

標(biāo)號(hào)73表示輸入輸出部(視點(diǎn)位置信息獲得機(jī)構(gòu)，操作信息獲得機(jī)構(gòu))；

標(biāo)號(hào)80表示網(wǎng)絡(luò)部；

標(biāo)號(hào)91表示視點(diǎn)位置檢測(cè)部；

標(biāo)號(hào)92表示操作輸入部；

標(biāo)號(hào)100表示圖像光；

標(biāo)號(hào)200表示投影光；

標(biāo)號(hào)300表示照明光。