本發(fā)明涉及一種通過(guò)使用在車輛的擋風(fēng)玻璃(窗玻璃)上的光反射來(lái)進(jìn)行顯示的車輛用投影顯示裝置。

背景技術(shù)：

例如，一般的車輛用平視顯示裝置(在下文中，稱為“HUD裝置”)將包括各種待顯示信息的光的圖像投影至前擋風(fēng)玻璃或前擋風(fēng)玻璃附近的組合器(combiner)(反射板)，并且形成光路，使得由前擋風(fēng)玻璃等反射的光朝向駕駛員的視點(diǎn)方向。因此，在視覺(jué)識(shí)別車輛前方的風(fēng)景的同時(shí)，駕駛員能夠視覺(jué)識(shí)別作為虛擬圖像的從將圖像反射到前擋風(fēng)玻璃等的HUD裝置所投影的圖像(在下文中，稱為“顯示圖像”)。換句話說(shuō)，在維持通常的駕駛狀態(tài)的同時(shí)，駕駛員能夠在不移動(dòng)視線的情況下視覺(jué)識(shí)別HUD裝置的顯示圖像。

然而，在與HUD裝置相似的將顯示圖像投影到擋風(fēng)玻璃等的表面上的裝置中，存在在駕駛員視覺(jué)識(shí)別的虛擬圖像中產(chǎn)生扭曲的情況。例如，這種扭曲的原因的實(shí)例包括如下情況：駕駛員可能從傾斜方向觀看投影于擋風(fēng)玻璃的表面的顯示圖像，和擋風(fēng)玻璃的表面自身可能具有光滑曲面的形狀。此外，由于擋風(fēng)玻璃上的各個(gè)位置處的曲率或相對(duì)于水平面(或垂直面)的傾斜角度變化，所以存在根據(jù)這種狀況而在虛擬圖像中產(chǎn)生各種扭曲的情況。另外，在使用擴(kuò)大光學(xué)系統(tǒng)來(lái)投影顯示圖像的情況下，存在由于在擴(kuò)大光學(xué)系統(tǒng)中所包括的透鏡和鏡子的曲面形狀而產(chǎn)生扭曲的情況。扭曲負(fù)面地影響顯示圖像的可視性。

通常，在這樣的扭曲(像差)中，由于“像面彎曲”引起的顯示圖像(虛擬圖像)的三維扭曲是顯示圖像的可視性惡化的一個(gè)主要原因。

由于三維顯示圖像的扭曲被降低，所以專利文獻(xiàn)1中描述的HUD裝置(在下文中稱為“現(xiàn)有技術(shù)中的裝置”)在將從激光模塊發(fā)出的激光投影于擋風(fēng)玻璃等之前，將該激光投影到設(shè)置在HUD裝置的光學(xué)系統(tǒng)中間且以預(yù)定形狀彎曲的屏幕上。此后，從投影到屏幕的圖像(彎曲圖像)出射(反射)的光經(jīng)由凹面鏡等投影到擋風(fēng)玻璃上。以這種方式，現(xiàn)有技術(shù)中的裝置通過(guò)在彎曲的屏幕上形成一次彎曲圖像而修正虛擬圖像的像面彎曲。

引用列表

專利文獻(xiàn)

[專利文獻(xiàn)1]：JP-A-2013-25205

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的裝置通過(guò)將具有特定形狀的屏幕用在HUD裝置的光學(xué)系統(tǒng)的中間(光路上)而降低了由于擋風(fēng)玻璃等的特性產(chǎn)生的“像面彎曲”所引起的顯示圖像(虛擬圖像)的三維扭曲。

然而，在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，由于當(dāng)光由屏幕的表面反射時(shí)光會(huì)分散并且傳遞到光路的下游側(cè)的光量減少，所以光的利用效率不高。此外，在諸如陽(yáng)光這樣的外部光入射到屏幕上的情況下，存在顯示圖像的可視性由于外部光而惡化的可能性。

考慮到上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種車輛用投影顯示裝置，該車輛用投影顯示裝置能夠降低由于擋風(fēng)玻璃等的形狀和HUD裝置的光學(xué)系統(tǒng)而產(chǎn)生的像面彎曲而無(wú)需在光路上設(shè)置具有特定形狀的屏幕，并且該車輛用投影顯示裝置能夠提高顯示圖像的可視性。

解決問(wèn)題的方案

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的車輛用投影顯示裝置具有下面的特征(1)至(11)。

(1)一種能夠從預(yù)定視點(diǎn)視覺(jué)識(shí)別顯示圖像的虛擬圖像的車輛用投影顯示裝置，該裝置包括：投影部，該投影部將待成像為所述顯示圖像的光投射在車輛的擋風(fēng)玻璃中或者所述擋風(fēng)玻璃的附近中的顯示表面上，所述顯示表面由光反射部件形成；光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)將從所述投影部投射的光引導(dǎo)至所述顯示表面；和調(diào)整機(jī)構(gòu)，該調(diào)整機(jī)構(gòu)在光被引導(dǎo)至所述光學(xué)系統(tǒng)之前調(diào)整所述光，從而使得來(lái)源于彎曲圖像的光能夠被引導(dǎo)至所述光學(xué)系統(tǒng)，所述彎曲圖像的至少一部分是彎曲的。

(2)根據(jù)上述(1)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)包括：薄板狀或片狀的柔性顯示裝置，該柔性顯示裝置是所述投影部的一部分，并且具有撓曲性；和形狀保持部件，在所述柔性顯示裝置的至少一部分彎曲的狀態(tài)下，該形狀保持部件保持所述柔性顯示裝置的形狀，并且其中，所述柔性顯示裝置形成彎曲圖像，并且將從所述彎曲圖像出射的光引導(dǎo)至所述光學(xué)系統(tǒng)。

(3)根據(jù)上述(2)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述形狀保持部件包括基礎(chǔ)基板，該基礎(chǔ)基板支撐所述柔性顯示裝置，并且具有以預(yù)定形狀彎曲的表面。

(4)根據(jù)上述(3)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述柔性顯示裝置粘附于所述基礎(chǔ)基板的所述表面，并且被固定成具有沿著所述表面彎曲的形狀。

(5)根據(jù)上述(4)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述柔性顯示裝置利用填充所述柔性顯示裝置與所述基礎(chǔ)基板之間的空間并且凝固得填充劑而被固定成具有沿著所述基礎(chǔ)基板的所述表面彎曲的形狀。

(6)根據(jù)上述(2)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述形狀保持部件包括抵接所述柔性顯示裝置的一部分的可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)，并且能夠根據(jù)所述可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)的移動(dòng)而改變所述柔性顯示裝置的彎曲狀態(tài)。

(7)根據(jù)上述(2)至(6)的任意一項(xiàng)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述柔性顯示裝置具有修正與像面彎曲相關(guān)的像差的形狀，所述像面彎曲由所述光學(xué)系統(tǒng)和所述顯示表面中的至少一者的特性所引起并且在所述虛擬圖像中產(chǎn)生。

(8)根據(jù)上述(2)至(7)的任意一項(xiàng)的投影顯示裝置，還包括：光學(xué)修正部件，該光學(xué)修正部件安置在所述柔性顯示裝置的光路的下游側(cè)，并且具有以與所述柔性顯示裝置不同的形狀彎曲的透鏡面。

(9)根據(jù)上述(1)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)包括中間圖像形成光學(xué)部件，所述中間圖像形成光學(xué)部件能夠利用從所述投影部投射的光來(lái)形成具有至少一部分彎曲的形狀的中間圖像，并且其中，所述中間圖像形成光學(xué)部件形成所述中間圖像作為所述彎曲圖像，并且將從所述中間圖像出射的光引導(dǎo)至所述光學(xué)系統(tǒng)。

(10)根據(jù)上述(9)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述中間圖像形成光學(xué)部件形成具有修正與像面彎曲相關(guān)的像差的形狀的所述中間圖像，所述像面彎曲由所述光學(xué)系統(tǒng)和所述顯示表面中的至少一者的特征所引起并且在所述虛擬圖像中產(chǎn)生。

(11)根據(jù)上述(9)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述中間圖像形成光學(xué)部件包括光學(xué)透鏡、菲涅耳透鏡和微透鏡陣列中的至少一者。

根據(jù)具有上述(1)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，由于光被調(diào)整成源自至少一部分彎曲的彎曲圖像的光，該被調(diào)整的光被引導(dǎo)至光學(xué)系統(tǒng)，所以通過(guò)在考慮由于擋風(fēng)玻璃的形狀等產(chǎn)生的像面彎曲的情況下調(diào)整彎曲圖像的形狀，能夠修正像面彎曲。此外，與現(xiàn)有技術(shù)中的裝置不同，由于不需要使用屏幕，所以在不使光的利用效率惡化的情況下，還避免了由于外部光引起的顯示圖像的可視性的惡化。

根據(jù)具有上述(2)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，由于柔性顯示裝置的表面彎曲，所以基于該形狀而形成的圖像(彎曲圖像)被引導(dǎo)至光學(xué)系統(tǒng)。因此，能夠修正像面彎曲的像差。

根據(jù)具有上述(3)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，能夠預(yù)先將柔性顯示裝置的彎曲形狀形成為用于修正像面彎曲所需的形狀。

根據(jù)具有上述(4)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，能夠僅通過(guò)簡(jiǎn)單的粘附工作將柔性顯示裝置的彎曲形狀固定成期望的形狀。

根據(jù)具有上述(5)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，能夠在柔性顯示裝置以期望的彎曲形狀彎曲的狀態(tài)下固定形狀。

根據(jù)具有上述(6)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，通過(guò)移動(dòng)可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)，能夠根據(jù)需要調(diào)整柔性顯示裝置的彎曲形狀。因此，例如，能夠根據(jù)車輛的擋風(fēng)玻璃的實(shí)際表面形狀來(lái)調(diào)整彎曲形狀，并且能夠修正像面彎曲的像差。

根據(jù)具有上述(7)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，由于在考慮車輛的擋風(fēng)玻璃的形狀等引起的像面彎曲的情況下確定柔性顯示裝置的彎曲狀態(tài)，所以有效地降低了像面彎曲，并且提高了顯示圖像的可視性。

根據(jù)具有上述(8)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，能夠高精度地修正像面彎曲的像差。換句話說(shuō)，柔性顯示裝置是柔性的，但是當(dāng)形狀彎曲時(shí)，存在一定制約或限制，并且在一些情況下，與球面的形狀相似的彎曲是不可能的。這里，通過(guò)將以與柔性顯示裝置的形狀不同的形狀彎曲的光學(xué)修正部件與柔性顯示裝置組合，能夠修正各種像面彎曲。

根據(jù)具有上述(9)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，中間圖像形成光學(xué)部件形成至少一部分彎曲的中間圖像(彎曲圖像)，并且將源自該中間圖像的光引導(dǎo)至光學(xué)系統(tǒng)。因此，能夠修正像面彎曲的像差。

根據(jù)具有上述(10)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，由于在考慮由車輛的擋風(fēng)玻璃的形狀等引起的像面彎曲的情況下確定中間圖像的形狀，所以有效地降低了像面彎曲，并且提高了顯示圖像的可視性。

根據(jù)具有上述(11)的構(gòu)造的車輛用投影顯示裝置，能夠在不使得光傳送效率惡化的情況下，將從中間圖像出射的光傳遞到光學(xué)系統(tǒng)。因此，能夠提高光的利用效率。

發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明的車輛用投影顯示裝置，與現(xiàn)有技術(shù)中的裝置不同，能夠在不使用特殊屏幕的情況下降低由于擋風(fēng)玻璃的形狀等和HUD裝置的光學(xué)系統(tǒng)而產(chǎn)生的“像面彎曲”，并且能夠提高顯示圖像的可視性。

以上簡(jiǎn)要描述了本發(fā)明。此外，通過(guò)參考附圖通讀將在下面描述的用于實(shí)施本發(fā)明的方面(在下文中，稱為“實(shí)施例”)，本發(fā)明的細(xì)節(jié)將變得更加明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是圖示出在從側(cè)面觀看搭載了HUD單元的車輛的情況下的各個(gè)元件之間的位置關(guān)系的縱向截面圖。

圖2是圖示出在圖1所示的車輛用投影顯示裝置中顯示裝置的表面是平坦表面的情況下的光路的光路圖。

圖3是圖示出在圖1所示的車輛用投影顯示裝置中顯示裝置的表面彎曲的情況下的光路的光路圖。

圖4(A)和4(B)是圖示出“構(gòu)造實(shí)例1”中的顯示裝置在厚度方向上的構(gòu)造的縱向截面圖，并且分別圖示出在多個(gè)元件一體化之前和一體化之后的狀態(tài)。

圖5(A)和5(B)是圖示出“構(gòu)造實(shí)例2”中的顯示裝置及其支撐部件在厚度方向上的構(gòu)造的縱向截面圖，并且分別圖示出多個(gè)元件一體化之前和一體化之后的狀態(tài)。

圖6是圖示出“構(gòu)造實(shí)例3”中的顯示裝置及其支撐部件在厚度方向上的構(gòu)造的縱向截面圖。

圖7是圖示出“構(gòu)造實(shí)例4”中的顯示裝置及其支撐部件在厚度方向上的構(gòu)造的縱向截面圖。

圖8是圖示出“構(gòu)造實(shí)例5”中的顯示裝置及其支撐部件在厚度方向上的構(gòu)造的縱向截面圖。

圖9是圖示出“構(gòu)造實(shí)例6”中的顯示裝置及其光學(xué)修正部件的透視圖。

圖10是圖示出當(dāng)從側(cè)面觀看搭載了HUD單元的車輛時(shí)的各個(gè)元件的位置關(guān)系的縱向截面圖。

圖11是圖示出在圖10所示的車輛用投影顯示裝置中顯示裝置的表面是平坦表面的情況下的光路的光路圖。

圖12是圖示出在圖10所示的車輛用投影顯示裝置中顯示裝置的表面彎曲的情況下的光路的光路圖。

圖13是圖示出實(shí)施例的車輛用投影顯示裝置的構(gòu)造和光路的光路圖。

參考標(biāo)記列表

100 HUD裝置

10 顯示裝置

11 有機(jī)EL顯示元件層

11 柔性透明樹(shù)脂基板

13 透明基礎(chǔ)基板

21 曲面狀的支撐部件

22 支撐部件

23 填充劑

31、32、33 可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)

41 光學(xué)修正部件

50 凹面鏡

60、60A、60B 虛擬圖像

WS 擋風(fēng)玻璃

EP 視點(diǎn)

200 HUD裝置

210 顯示裝置

220 投影儀

230 中間圖像形成光學(xué)部件

230A 中間圖像

240 光學(xué)系統(tǒng)

250 凹面鏡

260、260A、260B、260C 虛擬圖像

具體實(shí)施方式

(第一實(shí)施例)

下面將參考各個(gè)附圖描述與本發(fā)明的車輛用投影顯示裝置相關(guān)的第一實(shí)施例。

<車輛用投影顯示裝置的基本構(gòu)造實(shí)例>

圖1圖示出在從側(cè)面觀看搭載了根據(jù)實(shí)施例的車輛用投影顯示裝置(在下文中，稱為“HUD裝置100”)的車輛的情況下的各個(gè)元件的位置關(guān)系。

圖1所示的HUD裝置100容納在車輛的儀表盤(pán)的內(nèi)側(cè)，并且構(gòu)造成能夠從形成在儀表盤(pán)的上表面上的一部分處的開(kāi)口部70向上出射包括顯示圖像的光。

在HUD裝置100的內(nèi)部，設(shè)置了顯示裝置10、凹面鏡50和未示出的顯示控制部。顯示裝置10具有能夠顯示任意二維圖像的顯示表面。在一般的顯示裝置的情況下，其顯示表面是平坦表面，但是如將在稍后所描述地，在該實(shí)施例的顯示裝置10中，表面10a(即，顯示表面)保持彎曲形狀。

在顯示裝置10的顯示表面上，根據(jù)需要來(lái)顯示幫助車輛駕駛的信息，例如，文字信息，諸如車速的值或“km/h”。如圖1所示，包括顯示在顯示裝置10的顯示表面上的二維顯示圖像的光從顯示裝置10出射且朝向凹面鏡50，并且由凹面鏡50的表面反射，并且從開(kāi)口部70出射。從開(kāi)口部70出射的光由擋風(fēng)玻璃WS的表面反射，并且朝向視點(diǎn)EP。因此，在視點(diǎn)EP的位置處，駕駛員能夠視覺(jué)識(shí)別由HUD裝置100投影的顯示圖像。特別地，駕駛員視覺(jué)識(shí)別顯示在比擋風(fēng)玻璃WS遠(yuǎn)的預(yù)定位置處的虛擬圖像60。由于凹面鏡50具有光學(xué)放大倍率，所以能夠以放大要由駕駛員視覺(jué)識(shí)別的顯示圖像的狀態(tài)進(jìn)行投影。

另外，在圖1的實(shí)例中，從HUD裝置100出射的光由擋風(fēng)玻璃WS的表面反射，但是代替擋風(fēng)玻璃WS，可以使用稱為組合器(combiner)或半反射鏡的光學(xué)反射部件。

<光路的描述>

圖2圖示出在圖1所示的車輛用投影顯示裝置中的顯示裝置10的表面10a平坦的情況下的光路。同時(shí)，圖3圖示出顯示裝置10的表面10a彎曲的情況下的光路。

在圖2和3中，點(diǎn)f表示凹面鏡50的焦點(diǎn)，并且點(diǎn)c表示凹面鏡50的球心。另外，在圖2和3中，為了使得容易理解本發(fā)明的原理，考慮了凹面鏡50具有單一的曲率半徑的情況。

在顯示裝置10的表面10a平坦的情況下，如圖2所示，由于受到凹面鏡50的反射面的形狀(曲面形狀)的影響，所以虛擬圖像60A在曲面上成像。因此，當(dāng)駕駛員觀看虛擬圖像60A時(shí)，產(chǎn)生像面彎曲，并且產(chǎn)生相對(duì)于光軸的深度方向的扭曲。

同時(shí)，在圖3中，修正了凹面鏡50的反射面的曲面形狀的影響，并且顯示裝置10的表面10a的形狀是彎曲的。因此，如圖3所示，虛擬圖像60B在平面上成像，并且當(dāng)駕駛員觀看虛擬圖像60B時(shí)不產(chǎn)生像面彎曲。因此，即使在光學(xué)系統(tǒng)中使用凹面鏡50的情況下，也能夠在不受到影響的情況下提高顯示圖像的可視性。

在圖2和3中，僅圖示出凹面鏡50的影響，但是實(shí)際上，由于擋風(fēng)玻璃WS的表面通常是曲面，所以還存在由于擋風(fēng)玻璃WS的曲面的影響而產(chǎn)生與圖2相似的像面彎曲的情況。

因此，關(guān)于顯示裝置10的表面10a的形狀，需要既考慮凹面鏡50的影響又考慮擋風(fēng)玻璃WS的影響來(lái)確定彎曲形狀。因此，如圖3所示，得到不具有像面彎曲的虛擬圖像60B。

<顯示裝置10及相關(guān)元件的描述>

如圖3所示，下面將描述用于實(shí)現(xiàn)具有曲面10a的顯示裝置10的構(gòu)造實(shí)例。

<構(gòu)造實(shí)例1>

圖4(A)和4(B)是圖示出“構(gòu)造實(shí)例1”中的顯示裝置10在厚度方向上的構(gòu)造的縱向截面圖，并且附圖分別圖示出在多個(gè)元件一體化之前和一體化之后的狀態(tài)。另外，為了使得容易理解該結(jié)構(gòu)，在圖4(A)和4(B)中，將厚度方向圖示為從實(shí)際尺寸擴(kuò)大。實(shí)際的顯示裝置10具有厚度大約是從一毫米到幾毫米的片狀或薄板狀形狀。

圖4(A)和4(B)所示的顯示裝置10由有機(jī)EL顯示元件層11、柔性透明樹(shù)脂基板12和透明基礎(chǔ)基板13構(gòu)成。有機(jī)EL顯示元件層11和柔性透明樹(shù)脂基板12是所謂的柔性顯示裝置，并且具有撓曲性。此外，在該實(shí)施例中，將描述由有機(jī)EL顯示元件層11和柔性透明樹(shù)脂基板12構(gòu)成的顯示裝置10，但是只要顯示裝置具有撓曲性，則能夠采用任意顯示裝置，而不限于上述的顯示裝置10。

在有機(jī)EL顯示元件層11中，多個(gè)細(xì)小的有機(jī)EL顯示元件以恒定間距形成在縱向(圖4的水平方向)和橫向(圖4的深度方向)上。雖然未示出，但是與一般的有機(jī)EL顯示元件相似地，各個(gè)有機(jī)EL顯示元件由密封層、負(fù)極、有機(jī)半導(dǎo)體、正極、驅(qū)動(dòng)電路和晶體管(TFT)構(gòu)成。

由于有機(jī)EL顯示元件層11形成在柔性透明樹(shù)脂基板12上，所以有機(jī)EL顯示元件層11能夠具有撓曲性并且能夠根據(jù)需要而彎曲。另外，在實(shí)施例中，如圖4(B)所示，為了實(shí)現(xiàn)形狀固定為彎曲狀態(tài)的顯示裝置10，與硬質(zhì)的透明基礎(chǔ)基板13一體化。

將透明基礎(chǔ)基板13預(yù)先加工成用來(lái)修正由于圖1所示的凹面鏡50的反射面的曲面形狀和擋風(fēng)玻璃WS的表面形狀引起的像面彎曲所需要的特定彎曲形狀。如圖4(A)所示，通過(guò)將有機(jī)EL顯示元件層11和柔性透明樹(shù)脂基板12層疊在透明基礎(chǔ)基板13上，并且通過(guò)將表面彼此固定(例如，附著)成緊密附著狀態(tài)，整個(gè)顯示裝置10形成為彎曲形狀，如圖4(B)所示。

因此，通過(guò)將圖4(B)所示的顯示裝置10搭載在圖1所示的HUD裝置100上，能夠得到不具有像面彎曲的虛擬圖像60B，如圖3所示。

另外，在圖4(A)和4(B)的構(gòu)造實(shí)例中，由于透明基礎(chǔ)基板13處于光的出射方向上，所以該透明基礎(chǔ)基板13由透明材料構(gòu)成，但是在透明基礎(chǔ)基板13安置在相反側(cè)的情況下，該透明基礎(chǔ)基板13可以由不透明材料構(gòu)成。

<構(gòu)造實(shí)例2>

圖5(A)和5(B)是圖示出“構(gòu)造實(shí)例2”中的顯示裝置10B及其支撐部件在厚度方向上的構(gòu)造的縱向截面圖，并且附圖分別圖示出多個(gè)元件一體化之前和一體化之后的狀態(tài)。

圖5(A)和5(B)所示的顯示裝置10B是所謂的柔性顯示裝置，并且具有撓曲性。在顯示裝置10B上，多個(gè)細(xì)小的有機(jī)EL顯示元件以恒定間距形成在縱向(圖5的水平方向)和橫向(圖5的深度方向)上。雖然未示出，但是與一般的有機(jī)EL顯示元件相似地，各個(gè)有機(jī)EL顯示元件由密封層、負(fù)極、有機(jī)半導(dǎo)體、正極、驅(qū)動(dòng)電路和晶體管(TFT)構(gòu)成。

在實(shí)施例中，為了使顯示裝置10B的形狀保持為如圖4(B)所示的彎曲狀態(tài)，使用曲面狀的支撐部件21。將曲面狀的支撐部件21的表面形狀成型為預(yù)先決定的形狀。換句話說(shuō)，曲面狀的支撐部件21成型為圖1所示的凹面鏡50的反射面的曲面形狀，或者成型為用于修正由于擋風(fēng)玻璃WS的曲面形狀而而引起的像面彎曲的像差(aberration)所需的形狀。

如圖5(A)所示，在顯示裝置10B層疊并且緊密附著于曲面狀的支撐部件21的表面的狀態(tài)下，顯示裝置10B通過(guò)粘附和附著而固定。因此，如圖5(B)所示，能夠以彎曲狀態(tài)保持顯示裝置10B的形狀。

因此，通過(guò)將圖5(B)所示的顯示裝置10B搭載在圖1所示的HUD裝置100上，能夠得到不具有像面彎曲的虛擬圖像60B，如圖3所示。

另外，在圖5(A)和5(B)的構(gòu)造實(shí)例中，由于曲面狀的支撐部件21位于光的出射方向的相反側(cè)上，所以曲面狀的支撐部件21由不透明材料構(gòu)成，但是在曲面狀的支撐部件21安置在光的出射方向上的情況下，需要利用透明材料構(gòu)成曲面狀的支撐部件21。

<構(gòu)造實(shí)例3>

圖6是圖示出“構(gòu)造實(shí)例3”中的顯示裝置及其支撐部件在厚度方向上的構(gòu)造的縱向截面圖。

圖6所示的顯示裝置10B是所謂的柔性顯示裝置，并且具有撓曲性。在顯示裝置10B上，多個(gè)細(xì)小的有機(jī)EL顯示元件以恒定間距形成在縱向(圖6的水平方向)和橫向(圖6的深度方向)上。雖然未示出，但是與一般的有機(jī)EL顯示元件相似地，各個(gè)有機(jī)EL顯示元件由密封層、負(fù)極、有機(jī)半導(dǎo)體、正極、驅(qū)動(dòng)電路和晶體管(TFT)構(gòu)成。

在該實(shí)施例中，為了使顯示裝置10B的形狀保持在彎曲狀態(tài)，使用支撐部件22和填充劑23。換句話說(shuō)，當(dāng)將顯示裝置10B固定在平面狀的支撐部件22上時(shí)，顯示裝置10B被彎曲以具有預(yù)先決定的形狀，并且顯示裝置10B與支撐部件22之間的空白的空間填充有填充劑23。如圖6所示，隨著填充劑23凝固，顯示裝置10B的形狀固定，并且顯示裝置10B固定在支撐部件22上。

將形狀固定狀態(tài)下的顯示裝置10B的彎曲形狀成型為與圖1所示的凹面鏡50的反射面的曲面形狀匹配，或者成型為用于修正由于擋風(fēng)玻璃WS的曲面形狀而引起的像面彎曲的像差所需的形狀。

因此，通過(guò)將圖6所示的顯示裝置10B搭載在圖1所示的HUD裝置100上，能夠得到不具有像面彎曲的虛擬圖像60B，如圖3所示。

另外，在圖6的構(gòu)造實(shí)例中，由于支撐部件22和填充劑23位于光的出射方向的相反側(cè)上，所以支撐部件22和填充劑23由不透明材料構(gòu)成，但是在支撐部件22和填充劑23安置在光的出射方向上的情況下，需要利用透明材料構(gòu)成支撐部件22和填充劑23。

<構(gòu)造實(shí)例4>

圖7是圖示出“構(gòu)造實(shí)例4”中的顯示裝置及其支撐部件在厚度方向上的構(gòu)造的縱向截面圖。

如圖7所示，在“構(gòu)造實(shí)例4”中，顯示裝置10B的兩側(cè)端部分別由可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)31和32支撐?？梢苿?dòng)支撐機(jī)構(gòu)31構(gòu)造成能夠在A1方向上移動(dòng)，并且可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)32構(gòu)造成能夠在A2方向上移動(dòng)。

因此，通過(guò)移動(dòng)可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)31和32，能夠設(shè)定可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)31與32之間的距離，以使得機(jī)構(gòu)互相接近和互相分離。通過(guò)使各機(jī)構(gòu)移動(dòng)，顯示裝置10B的彎曲狀態(tài)改變，并且顯示裝置10B的中心部在A3方向上移動(dòng)。

換句話說(shuō)，當(dāng)可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)31與可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)32互相接近時(shí)，顯示裝置10B的形狀極大彎曲，并且當(dāng)可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)31與可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)32互相分離時(shí)，顯示裝置10B的彎曲減小。因此，能夠?qū)@示裝置10B的形狀調(diào)整為期望形狀。

因此，在圖1所示的HUD裝置100中，通過(guò)根據(jù)凹面鏡50的形狀和擋風(fēng)玻璃WS的形狀來(lái)調(diào)整圖7所示的顯示裝置10B的彎曲形狀，能夠修正像面彎曲的像差，并且提高虛擬圖像60B的顯示質(zhì)量。

<構(gòu)造實(shí)例5>

圖8是圖示出“構(gòu)造實(shí)例5”中的顯示裝置及其支撐部件在厚度方向上的構(gòu)造的縱向截面圖。

如圖8所示，在“構(gòu)造實(shí)例5”中，顯示裝置10B的中心附近由可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)33支撐。另外，顯示裝置10B的兩側(cè)端部被支撐為不在厚度方向上移動(dòng)?？梢苿?dòng)支撐機(jī)構(gòu)33構(gòu)造成能夠在A4方向上移動(dòng)。

因此，通過(guò)使可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)33在A4方向上移動(dòng)，顯示裝置10B的中心部在厚度方向(A4方向)上移動(dòng)。因此，能夠?qū)@示裝置10B的形狀調(diào)整為期望的彎曲形狀。

因此，在圖1所示的HUD裝置100中，通過(guò)根據(jù)凹面鏡50的形狀和擋風(fēng)玻璃WS的形狀來(lái)調(diào)整圖8所示的顯示裝置10B的彎曲形狀，能夠修正像面彎曲的像差，并且提高虛擬圖像60B的顯示質(zhì)量。

<構(gòu)造實(shí)例6>

圖9是圖示出“構(gòu)造實(shí)例6”中的顯示裝置10以及光學(xué)修正部件41的透視圖。

如圖9所示，在“構(gòu)造實(shí)例6”中，光學(xué)修正部件41安置在具有彎曲形狀的顯示裝置10的光路的下游側(cè)(光的出射方向)。另外，顯示裝置10B沿著圍繞軸X回轉(zhuǎn)的方向Ax彎曲成中心部相對(duì)于縱向上的周邊部突出的形狀。另外，光學(xué)修正部件41是具有曲面41a的光學(xué)修正透鏡，曲面41a的表面形狀沿著圍繞軸Y回轉(zhuǎn)的方向Ay。軸X和軸Y具有互相不同的方向，并且例如，以軸互相正交的位置關(guān)系安置。

一般地，柔性顯示裝置能夠與紙片相似地比較自由地改變形狀。然而，例如，由于對(duì)柔性顯示裝置允許的扭曲存在一定制約或限制，所以存在難以成型為球面形狀的情況。

同時(shí)，由于存在凹面鏡50的反射面的形狀或擋風(fēng)玻璃WS的表面的形狀具有球面或復(fù)雜三維形狀的許多情況，所以存在不能僅通過(guò)改變顯示裝置10的形狀而對(duì)形狀充分地響應(yīng)的情況。

在圖9的“構(gòu)造實(shí)例6”中，沿著方向Ax彎曲的顯示裝置10和具有沿著方向Ay彎曲的表面的光學(xué)修正部件41互相結(jié)合使用。因此，能夠高精度地修正由于具有球面或復(fù)雜三維形狀的凹面鏡50或擋風(fēng)玻璃WS而產(chǎn)生的像面彎曲。

(第二實(shí)施例)

接著，下面將參考各個(gè)附圖描述與本發(fā)明的車輛用投影顯示裝置相關(guān)的第二實(shí)施例。

<車輛用投影顯示裝置的基本構(gòu)造實(shí)例>

圖10圖示出在從側(cè)面觀看搭載了根據(jù)實(shí)施例的車輛用投影顯示裝置(在下文中，稱為“HUD裝置200”)的車輛的情況下的各個(gè)元件的位置關(guān)系。

圖10所示的HUD裝置200容納在車輛的儀表盤(pán)的內(nèi)側(cè)，并且構(gòu)造成能夠從形成在儀表盤(pán)的上表面上的一部分處的開(kāi)口部270向上出射包括顯示圖像的光。

在HUD裝置200的內(nèi)部，設(shè)置了顯示裝置210、凹面鏡250、中間圖像形成光學(xué)部件230和未示出的顯示控制部。顯示裝置210具有能夠顯示任意二維圖像的顯示表面。該實(shí)施例中的顯示裝置210的顯示表面是平坦表面。中間圖像形成光學(xué)部件230是能夠利用從顯示裝置210投射的光來(lái)形成中間圖像(彎曲圖像)的部件，該中間圖像具有至少一部分彎曲的形狀，并且將在稍后對(duì)該中間圖像形成光學(xué)部件230進(jìn)行詳細(xì)描述。

在顯示裝置210的顯示表面上，根據(jù)需要來(lái)顯示幫助車輛駕駛的信息，例如，文字信息，諸如車速的值或“km/h”。如圖10所示，包括顯示在顯示裝置210的顯示表面上的二維顯示圖像的光從顯示裝置210出射，并且該光在經(jīng)過(guò)中間圖像形成光學(xué)部件230之后由凹面鏡250的表面反射，并且從開(kāi)口部270出射。從開(kāi)口部270出射的光由擋風(fēng)玻璃WS的表面反射，并且朝向視點(diǎn)EP。因此，在視點(diǎn)EP的位置處，駕駛員能夠視覺(jué)識(shí)別由HUD裝置200投影的顯示圖像。實(shí)際上，駕駛員視覺(jué)識(shí)別顯示在比擋風(fēng)玻璃WS遠(yuǎn)的預(yù)定位置處的虛擬圖像260。由于凹面鏡250具有光學(xué)放大倍率，所以能夠以放大要由駕駛員視覺(jué)識(shí)別的顯示圖像的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行投影。

另外，在圖10的實(shí)例中，從HUD裝置200出射的光由擋風(fēng)玻璃WS的表面反射，但是代替擋風(fēng)玻璃WS，可以使用稱為組合器或半反射鏡的光學(xué)反射部件。

<光路的描述>

圖11圖示出在圖10所示的車輛用投影顯示裝置中不存在中間圖像形成光學(xué)部件230的情況下的光路。在圖11的情況下，與圖2所示的情況相似地，由于圖像顯示在顯示裝置210的具有平面形狀的屏幕上，所以顯示圖像210A形成在二維平面上。

同時(shí)，圖12圖示出存在中間圖像形成光學(xué)部件230的情況(即，第二實(shí)施例的情況)下的光路。在圖12的情況下，如將在稍后所描述地，由于中間圖像形成光學(xué)部件230形成彎曲的中間圖像(彎曲圖像)，與圖3所示的情況相似，所以引導(dǎo)至光學(xué)系統(tǒng)(凹面鏡250)的顯示圖像230A(即，中間圖像)處于彎曲狀態(tài)。

在圖11和12中，點(diǎn)f表示凹面鏡250的焦點(diǎn)，并且點(diǎn)c表示凹面鏡250的球心。另外，在圖11和12中，為了使得容易理解本發(fā)明的原理，考慮了凹面鏡250具有單一的曲率半徑的情況。

在不存在中間圖像形成光學(xué)部件230的情況下，如圖11所示，由于受到凹面鏡250的反射面的形狀(曲面形狀)的影響，所以虛擬圖像260A在曲面上成像。因此，當(dāng)駕駛員觀看虛擬圖像260A時(shí)，產(chǎn)生像面彎曲，并且產(chǎn)生相對(duì)于光軸的深度方向的扭曲。

同時(shí)，在圖12中，由于中間圖像形成光學(xué)部件230形成彎曲的中間圖像，所以從該中間圖像(彎曲圖像)釋放且被引導(dǎo)至光學(xué)系統(tǒng)(凹面鏡250)的顯示圖像(中間圖像)的形狀是彎曲的。因此，如圖12所示，虛擬圖像260B形成在平面上，并且當(dāng)駕駛員觀看虛擬圖像260B時(shí)不產(chǎn)生像面彎曲。因此，即使在光學(xué)系統(tǒng)中使用凹面鏡250的情況下，也能夠在不受到影響的情況下提高顯示圖像的可視性。

在圖11和12中，僅圖示出凹面鏡250的影響，但是實(shí)際上，由于擋風(fēng)玻璃WS的表面通常是曲面，所以還存在由于擋風(fēng)玻璃WS的曲面的影響而產(chǎn)生與圖11相似的像面彎曲的情況。

因此，關(guān)于由中間圖像形成光學(xué)部件230形成的中間圖像(彎曲圖像)的形狀，需要在既考慮凹面鏡250的影響又考慮擋風(fēng)玻璃WS的影響的情況下確定彎曲形狀。因此，如圖12所示，得到不具有像面彎曲的虛擬圖像260B。

<實(shí)施例的車輛用投影顯示裝置的構(gòu)造>

圖13中詳細(xì)圖示出了HUD裝置200的構(gòu)造和光路。關(guān)于圖13的HUD裝置200，為了方便描述，如下改變圖10所示的構(gòu)造的一部分。

換句話說(shuō)，在HUD裝置200中，投影儀220用作對(duì)應(yīng)于顯示裝置210的元件。另外，中間圖像形成光學(xué)部件230安置在投影儀220的光路的下游側(cè)。另外，圖13所示的光學(xué)系統(tǒng)240對(duì)應(yīng)于圖10的凹面鏡250。

投影儀220設(shè)置有光源221、顯示裝置222和投影透鏡223。在圖13的實(shí)例中，考慮顯示裝置222是透明型液晶顯示裝置的情況，但是能夠使用與一般投影器相似的各種類型的顯示裝置。例如，可以使用諸如液晶覆硅(LCOS)和數(shù)字微鏡裝置(DMD)這樣的反射型裝置，并且能夠利用其中使用了微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的掃描儀構(gòu)成投影儀。作為光源，根據(jù)需要使用LED或激光光源。

在圖13的實(shí)例中，當(dāng)從光源221發(fā)出的照明光透過(guò)顯示裝置222時(shí)，根據(jù)顯示在顯示裝置222中的二維顯示圖像而調(diào)整強(qiáng)度等，并且照明光入射在投影透鏡223上，作為包括顯示圖像的信息的光。

從投影儀220的投影透鏡223投射的光被引導(dǎo)至中間圖像形成光學(xué)部件230。中間圖像形成光學(xué)部件230由光學(xué)透鏡、菲涅耳透鏡、微透鏡陣列和反射鏡構(gòu)成，并且通過(guò)使用從投影透鏡223投射的光而形成了具有至少一部分彎曲的形狀(圖12所示的彎曲形狀)的中間圖像230A。另外，從中間圖像230A出射的光被引導(dǎo)至光學(xué)系統(tǒng)240。

光學(xué)系統(tǒng)240將經(jīng)由中間圖像形成光學(xué)部件230入射的中間圖像230A的光朝著擋風(fēng)玻璃WS傳送，如圖10所示，并且在擋風(fēng)玻璃WS上形成顯示圖像。在視點(diǎn)EP處，顯示圖像被視覺(jué)識(shí)別為顯示成比擋風(fēng)玻璃WS遠(yuǎn)的虛擬圖像260C。

即使在圖13的構(gòu)造中，由于光學(xué)系統(tǒng)240(凹面鏡250)和擋風(fēng)玻璃WS的曲面的影響，存在在虛擬圖像260C中產(chǎn)生像面彎曲的像差的可能性。然而，在圖13的HUD裝置200中，中間圖像230A形成彎曲形狀的圖像，并且通過(guò)該形狀，能夠得到修正了像面彎曲以補(bǔ)償凹面鏡250和擋風(fēng)玻璃WS的曲面的影響的效果。因此，圖13的虛擬圖像260C形成在與圖12的虛擬圖像260B相似的平面上，并且抑制像面彎曲的產(chǎn)生。

另外，在圖13的HUD裝置200中，由于中間圖像形成光學(xué)部件230原樣地將從中間圖像230A出射的光引導(dǎo)至光學(xué)系統(tǒng)240側(cè)而無(wú)需使用現(xiàn)有技術(shù)中的裝置的屏幕等，所以能夠更加有效地傳送光。因此，能夠減小顯示裝置210(投影儀220)的光源221所需的發(fā)光強(qiáng)度，并且這導(dǎo)致電力消耗和發(fā)熱的減少。

另外，與用于形成中間圖像230A的現(xiàn)有技術(shù)中的裝置不同，由于圖13所示的HUD裝置200不使用屏幕，所以能夠防止諸如陽(yáng)光這樣的外部光分散，并且因此，提高了虛擬圖像260C的可視性。

這里，將在下面的(1)至(11)中簡(jiǎn)要地概括根據(jù)上述本發(fā)明的車輛用投影顯示裝置的實(shí)施例的特征。

(1)一種能夠從預(yù)定視點(diǎn)(EP)視覺(jué)識(shí)別顯示圖像的虛擬圖像的車輛用投影顯示裝置(第一實(shí)施例的100或第二實(shí)施例的200)(HUD裝置100)，包括：投影部(顯示裝置10)，該投影部將形成作為顯示圖像的圖像的光投射在車輛的擋風(fēng)玻璃(WS)中或所述擋風(fēng)玻璃(WS)的附近中的顯示表面上，光反射部件形成在所述顯示表面上；光學(xué)系統(tǒng)(凹面鏡50)，該光學(xué)系統(tǒng)將從所述投影部投射的光引導(dǎo)至所述顯示表面；和調(diào)整機(jī)構(gòu)(第一實(shí)施例的顯示裝置10或第二實(shí)施例的中間圖像形成光學(xué)部件230)，該調(diào)整機(jī)構(gòu)在光被引導(dǎo)至所述光學(xué)系統(tǒng)之前調(diào)整所述光，從而使得能夠?qū)?lái)源于彎曲圖像的光引導(dǎo)至所述光學(xué)系統(tǒng)，所述彎曲圖像的至少一部分是彎曲的。

(2)根據(jù)上述(1)的車輛用投影顯示裝置(HUD裝置100)，其中，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)包括：薄板狀或片狀的柔性顯示裝置(圖4的顯示裝置11和12)，該柔性顯示裝置是所述投影部(10)的一部分，并且具有撓曲性；和形狀保持部件(圖4的透明基礎(chǔ)基板13)，在所述柔性顯示裝置的至少一部分彎曲的狀態(tài)下，該形狀保持部件保持所述柔性顯示裝置的形狀，并且其中，所述柔性顯示裝置形成彎曲圖像，并且將從所述彎曲圖像出射的光引導(dǎo)至所述光學(xué)系統(tǒng)(50)。

(3)根據(jù)上述(2)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述形狀保持部件(參見(jiàn)圖4)包括支撐所述柔性顯示裝置(11)并且具有以預(yù)定形狀彎曲的表面的基礎(chǔ)基板(13)。

(4)根據(jù)上述(3)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述柔性顯示裝置(圖5的10B)粘附于所述基礎(chǔ)基板(圖5的曲面狀的支撐部件21)的表面，并且固定成具有沿著所述表面彎曲的形狀。

(5)根據(jù)上述(4)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述柔性顯示裝置(圖6的10B)利用填充所述柔性顯示裝置與所述基礎(chǔ)基板(圖6的支撐部件22)之間的空間且凝固填充劑(圖6的23)而被固定成具有沿著所述基礎(chǔ)基板的所述表面彎曲的形狀。

(6)根據(jù)上述(2)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述形狀保持部件包括抵接所述柔性顯示裝置的一部分的可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)(圖7的31和32，圖8的33)，并且能夠根據(jù)所述可移動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)的移動(dòng)而改變所述柔性顯示裝置(圖7和8的10B)的彎曲狀態(tài)。

(7)根據(jù)上述(2)至(6)的任意一項(xiàng)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述柔性顯示裝置(圖7和8的10B)具有修正與像面彎曲相關(guān)的像差的形狀，所述像面彎曲由所述光學(xué)系統(tǒng)和所述顯示表面中的至少一者的特性所引起并且在所述虛擬圖像中產(chǎn)生。

(8)根據(jù)上述(2)至(7)的任意一項(xiàng)的車輛用投影顯示裝置，還包括：光學(xué)修正部件(圖9的41)，該光學(xué)修正部件安置在所述柔性顯示裝置的光路的下游側(cè)，并且具有以與所述柔性顯示裝置不同的形狀彎曲的透鏡面。

(9)根據(jù)上述(1)的車輛用投影顯示裝置(HUD裝置200)，其中，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)包括中間圖像形成光學(xué)部件(230)，所述中間圖像形成光學(xué)部件能夠利用從所述投影部(顯示裝置210，具體地，投影儀220)投射的光來(lái)形成具有至少一部分彎曲的形狀的中間圖像(230A)，并且其中，所述中間圖像形成光學(xué)部件形成作為所述彎曲圖像的所述中間圖像，并且將從所述中間圖像出射的光引導(dǎo)至所述光學(xué)系統(tǒng)(240，具體地，凹面鏡250)。

(10)根據(jù)上述(9)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述中間圖像形成光學(xué)部件(230)形成中間圖像，該中間圖像具有修正與像面彎曲相關(guān)的像差的形狀，所述像面彎曲由所述光學(xué)系統(tǒng)和所述顯示表面中的至少一者的特性所引起并且在所述虛擬圖像中產(chǎn)生。

(11)根據(jù)上述(9)的車輛用投影顯示裝置，其中，所述中間圖像形成光學(xué)部件(230)包括光學(xué)透鏡、菲涅耳透鏡和微透鏡陣列中的至少一者。

參考詳細(xì)的特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯地：能夠在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下增加各種修改或修正。

本申請(qǐng)基于2014年6月3日提交的日本專利申請(qǐng)No.2014-114931和2014年6月3日提交的日本專利申請(qǐng)No.2014-114932，這兩個(gè)專利申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入此處。

工業(yè)實(shí)用性

根據(jù)本發(fā)明，能夠在不使用特殊屏幕的情況下，降低由于擋風(fēng)玻璃等的形狀和HUD裝置的光學(xué)系統(tǒng)而產(chǎn)生的像面彎曲，并且能夠提高顯示圖像的可視性。實(shí)現(xiàn)了該效果的本發(fā)明在使用車輛的擋風(fēng)玻璃等上的光反射進(jìn)行顯示的車輛用投影顯示裝置方面是有用的。