平視顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可搭載于移動(dòng)物體上且生成能夠由移動(dòng)物體的駕駛員(乘客)看見的各種影像的平視顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自以往就使用各種各樣的單元，作為向車輛等移動(dòng)物體的駕駛員提供路徑引導(dǎo)、障礙物的警告等駕駛信息的信息提供單元。例如，利用設(shè)置于移動(dòng)物體上的液晶顯示器進(jìn)行顯示，從揚(yáng)聲器輸出聲音等。而且，近年出現(xiàn)了作為這種信息提供單元之一的平視顯示裝置(以下稱為HUD(Head_Up Display:平視顯示器))。
[0003]此處，如JP特開2009-288388號(hào)公報(bào)所記載的那樣，例如設(shè)置于作為移動(dòng)物體上的，特別是設(shè)置于車輛上的HUD，能夠在車輛的窗戶(例如前窗)的前方生成虛像，以使得當(dāng)從車輛的駕駛員的角度觀察時(shí)，該虛像與前方視野的前景重疊。因此，當(dāng)駕駛員看駕駛信息時(shí)，能夠盡量減少視線移動(dòng)，能夠進(jìn)一步減少駕駛時(shí)的負(fù)擔(dān)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:JP特開2009-288388號(hào)公報(bào)(第3-5頁(yè)，圖2)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明想要解決的問題
[0008]此處，為了進(jìn)一步減少車輛的駕駛員的駕駛時(shí)的負(fù)擔(dān)，有必要恰當(dāng)設(shè)定生成虛像的位置(更加具體地，是指從駕駛員到虛像的距離)。例如，為了生成針對(duì)障礙物的警告的虛像，最好是在該障礙物實(shí)際所在的位置上生成虛像。另外，在生成用于引導(dǎo)(指引)道路的左右轉(zhuǎn)彎的虛像的情況下，最好是在左右轉(zhuǎn)彎的地點(diǎn)生成虛像。
[0009]而且，在上述專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中公開了一種技術(shù)，在該技術(shù)中，能夠沿著光路前后移動(dòng)液晶顯示面板的位置來調(diào)整生成虛像的位置，該液晶顯示面板顯示用于生成虛像的影像。
[0010]此處，雖然在上述專利文獻(xiàn)1中針對(duì)使用液晶顯示面板作為顯示單元的HUD進(jìn)行了說明，該顯示單元顯示用于生成虛像的影像，但是作為其他的實(shí)施方式，上述顯示單元也能夠由投射影像的投影儀和放映從投影儀投射出的影像的屏幕來構(gòu)成。而且，就具有這種結(jié)構(gòu)的HUD而言，為了使屏幕顯示出清晰的影像，必需使投影儀的透鏡準(zhǔn)確地聚焦于屏幕。
[0011]但是，例如圖19所示，若為了使從駕駛員到虛像為止的距離變遠(yuǎn)，而使屏幕101向投射透鏡102側(cè)移動(dòng)，則由于投射透鏡102聚焦于移動(dòng)前的屏幕101，所以在固定投射透鏡102的位置的狀態(tài)下，焦點(diǎn)偏離移動(dòng)后的屏幕101。因此，會(huì)產(chǎn)生無法使屏幕101顯示清晰的影像的問題。
[0012]本發(fā)明為了解決上述以往的問題，其目的在于，提供一種能夠生成高品質(zhì)的影像作為虛像的平視顯示裝置。
[0013]用于解決問題的手段
[0014]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的平視顯示裝置(1)是生成對(duì)用戶來講可見的虛像的平視顯示裝置，并且具有:屏幕(20、21)、使用將影像投射于屏幕的投射透鏡(16、17)的投影儀(4)、根據(jù)投射于屏幕的影像生成影像的虛像的虛像生成單元(11、12)。另外，屏幕和投射透鏡能夠沿著投影儀的光路移動(dòng)，還具有以下的單元。具體地，還具有:虛像位置決定單元
(31),決定生成虛像的位置;屏幕位置決定單元，基于由虛像位置決定單元決定的位置，來決定使屏幕移動(dòng)到的屏幕位置;屏幕移動(dòng)單元(31)，使屏幕向由屏幕位置決定單元決定的屏幕位置移動(dòng);透鏡位置決定單元，基于由屏幕位置決定單元決定的屏幕位置，來決定使投射透鏡移動(dòng)到的透鏡位置;透鏡移動(dòng)單元(31)，使投射透鏡向由透鏡位置決定單元決定的透鏡位置移動(dòng)。
[0015]發(fā)明的效果
[0016]若采用具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的平視顯示裝置，則由于分別使投射透鏡以及屏幕沿著光路移動(dòng)，所以通過移動(dòng)屏幕，能夠調(diào)整從用戶到虛像的距離；另一方面，由于即使在移動(dòng)屏幕的情況下，也能夠使從投射透鏡投射的影像在屏幕上聚焦，所以能夠生成高品質(zhì)的影像來作為虛像。另外，由于在決定了生成虛像的位置之后，基于決定的虛像的位置來決定屏幕的位置，所以在顯示與對(duì)象物相關(guān)的影像作為虛像且該對(duì)象物是離用戶的距離發(fā)生變化的障礙物或者交叉路口等的情況下，能夠在與從用戶到對(duì)象物的距離相對(duì)應(yīng)的恰當(dāng)位置上生成虛像。進(jìn)一步地，由于基于決定的屏幕的位置來決定投射透鏡的位置，所以也能夠一邊在與從用戶到對(duì)象物的距離相對(duì)應(yīng)的恰當(dāng)位置上生成虛像，一邊使從投射透鏡投射的影像在屏幕上聚焦。
【附圖說明】
[0017]圖1是示出本實(shí)施方式的HUD在車輛中的設(shè)置形態(tài)的圖。
[0018]圖2是示出本實(shí)施方式的HUD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
[0019]圖3是示出投影儀所具有的第一投射透鏡以及第二投射透鏡的圖。
[0020]圖4是示出第二投射透鏡的移動(dòng)形態(tài)的圖。
[0021]圖5是分別示出第一屏幕和第二屏幕的圖。
[0022]圖6是示出投影儀的影像對(duì)于第一屏幕和第二屏幕的投射形態(tài)的圖。
[0023]圖7是示出相對(duì)于第二屏幕的光路向前后方向的移動(dòng)形態(tài)的圖。
[0024]圖8是分別示出利用投射于第一屏幕和第二屏幕的影像生成的虛像的圖。
[0025]圖9是示出相對(duì)于第一屏幕以及第二屏幕的光路向交叉方向的移動(dòng)形態(tài)的圖。
[0026]圖10是示出在使第一屏幕和第二屏幕在上下方向上移動(dòng)的情況下的投影儀的影像的投射形態(tài)的圖。
[0027]圖11是示出本實(shí)施方式的HUD的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0028]圖12是本實(shí)施方式的表生成處理程序的流程圖。
[0029]圖13是示出位置設(shè)定表的一個(gè)例子的圖。
[0030]圖14是本實(shí)施方式的虛像生成處理程序的流程圖。
[0031]圖15是示出車輛的駕駛員(乘客)能夠看見的虛像的一個(gè)例子的圖。
[0032]圖16是第一屏幕移動(dòng)處理的子處理程序的流程圖。
[0033]圖17是第二屏幕移動(dòng)處理的子處理程序的流程圖。
[0034]圖18是示出在使第二屏幕移動(dòng)的情況下的第二屏幕與第二投射透鏡的位置關(guān)系的圖。
[0035]圖19是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)進(jìn)行說明的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]接下來，針對(duì)本發(fā)明的平視顯示裝置的具體化的一個(gè)實(shí)施方式，一邊參照附圖，一邊詳細(xì)地進(jìn)行說明。
[0037]首先，針對(duì)本實(shí)施方式的平視顯示裝置(以下稱為HUD)1的結(jié)構(gòu)，使用圖1進(jìn)行說明。圖1是示出本實(shí)施方式的HUD1在車輛2中的設(shè)置形態(tài)的圖。
[0038]如圖1所示，HUD1設(shè)置于車輛2的儀表板3內(nèi)部，其內(nèi)部具有投影儀4以及能夠投射來自投影儀4的影像的屏幕5。而且，如后述那樣地，使得投射于屏幕5的影像經(jīng)由HUD1所具有的反射鏡(mirror)或者菲涅爾(Fresnel)透鏡，進(jìn)而被駕駛席前方的前窗6反射，從而被車輛2的駕駛員7看見。此外，作為投射于屏幕5的影像，有與車輛2相關(guān)的信息、用于輔助駕駛員7的駕駛的各種信息。例如有與障礙物(其他車輛或者行人)對(duì)應(yīng)的警告、基于由導(dǎo)航裝置設(shè)定的引導(dǎo)路徑或者基于引導(dǎo)路徑的引導(dǎo)信息(表示左右轉(zhuǎn)彎方向的箭頭等)、當(dāng)前車速、引導(dǎo)標(biāo)志、地圖圖像、交通信息、新聞、天氣預(yù)報(bào)、時(shí)刻、所連接的智能手機(jī)的畫面、電視節(jié)目等。
[0039]另外，就本實(shí)施方式的HUD1而言，在駕駛員7看見(以視覺確認(rèn))被前窗6反射的投射于屏幕5的影像的情況下，駕駛員7看見的作為虛像8的投射于屏幕5的影像不是在前窗6的位置，而是在前窗6的前方更遠(yuǎn)的位置。此外，雖然駕駛員7能夠看見的虛像8是投射于屏幕5的影像，但是由于經(jīng)由反射鏡，所以上下方向是顛倒的。另外，由于經(jīng)由菲涅爾透鏡，尺寸也變更了。
[0040]此處，針對(duì)生成虛像8的位置，更具體地講，是針對(duì)從駕駛員7到虛像8的距離(以下稱為生成距離)L，能夠根據(jù)HUD1所具有的反射鏡或者菲涅爾透鏡的形狀、位置和屏幕5在光路上的位置等適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。特別是，如后述那樣，在本實(shí)施方式中，能夠沿著光路向前后方向移動(dòng)屏幕5的位置。因此，能夠恰當(dāng)?shù)刈兏删嚯xL。例如，能夠使得生成距離L在
2.5m?20m之間變更。
[0041]接下來，使用圖2，針對(duì)HUD1的更加具體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖2是示出本實(shí)施方式的HUD1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
[0042]如圖2所示，HUD1基本上由投影儀4、屏幕5、反射鏡10、反射鏡11、菲涅爾透鏡12、控制電路部13、CAN(Controller Area Network:控制器局域網(wǎng)絡(luò))接口 14構(gòu)成。
[0043]此處，投影儀4是使用LED光源作為光源的影像投射裝置，例如將其設(shè)置為DLP(Digital Light Processing:數(shù)字光學(xué)處理)投影儀。此外，也可以使用液晶投影儀或者IX0S(Liquid Crystal On Silicon:娃基液晶)投影儀作為投影儀4。另外，投影儀4具有用于投射影像的投射透鏡15，在本實(shí)施方式中投射透鏡15由第一投射透鏡16和第二投射透鏡17這兩個(gè)投射透鏡構(gòu)成，能夠分別投射不同的影像。此處，圖3是示出投影儀4所具有的第一投射透鏡16以及第二投射透鏡17的圖。
[0044]如圖3所示，第一投射透鏡16以及第二投射透鏡17具有在上下方向上分割一個(gè)圓形的透鏡而得到的分割形狀。進(jìn)一步地，位于下方的第二投射透鏡17能夠沿著光路向前后方向移動(dòng)。另一方面，將第一投射透鏡16的位置設(shè)置為固定的。具體地，如圖4所示，通過使位于第二投射透鏡17的背面?zhèn)鹊耐哥R驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能夠使第二投射透鏡17沿著光路向前后方向移動(dòng)。特別是，在本實(shí)施方式中，在如后述那樣使屏幕5沿著光路向前后方向移動(dòng)的情況下，為了使從第二投射透鏡17投射出的影像的焦點(diǎn)與移動(dòng)后的屏幕5的位置相一致(聚焦)，也使第二投射透鏡17追隨著移動(dòng)。
[0045]另外，透鏡驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18由步進(jìn)馬達(dá)構(gòu)成。而且，HUD1能夠基于從控制電路部13發(fā)送出的脈沖信號(hào)控制透鏡驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18，將第二投射透鏡17的位置恰當(dāng)?shù)囟ㄎ挥谠O(shè)定位置。
[0046]另外，屏幕5是被從投影儀4投射出的影像投射到的被投射介質(zhì)，使用例如菲涅爾屏幕或者擴(kuò)散式屏幕等。另外，在本實(shí)施方式中，屏幕5由第一屏幕20和第二屏幕21這兩塊屏幕構(gòu)成。此處，圖5是分別示出第一屏幕20和第二屏幕21的圖。
[0047]如圖5所示，第一屏幕20在上方具有被影像投射的被投射區(qū)域22，如圖6所示，顯示有從投影儀4的第一投射透鏡16投射出的影像。另一方面，第二屏幕21在下方具有被影像投射到的被投射區(qū)域23，如圖6所示，顯示有