车辆用投影显示装置的制作方法

本发明涉及一种通过使用在车辆的挡风玻璃(窗玻璃)上的光反射来进行显示的车辆用投影显示装置。

背景技术：

例如，一般的车辆用平视显示装置(在下文中，称为“HUD装置”)将包括各种待显示信息的光的图像投影至前挡风玻璃或前挡风玻璃附近的组合器(combiner)(反射板)，并且形成光路，使得由前挡风玻璃等反射的光朝向驾驶员的视点方向。因此，在视觉识别车辆前方的风景的同时，驾驶员能够视觉识别作为虚拟图像的从将图像反射到前挡风玻璃等的HUD装置所投影的图像(在下文中，称为“显示图像”)。换句话说，在维持通常的驾驶状态的同时，驾驶员能够在不移动视线的情况下视觉识别HUD装置的显示图像。

然而，在与HUD装置相似的将显示图像投影到挡风玻璃等的表面上的装置中，存在在驾驶员视觉识别的虚拟图像中产生扭曲的情况。例如，这种扭曲的原因的实例包括如下情况：驾驶员可能从倾斜方向观看投影于挡风玻璃的表面的显示图像，和挡风玻璃的表面自身可能具有光滑曲面的形状。此外，由于挡风玻璃上的各个位置处的曲率或相对于水平面(或垂直面)的倾斜角度变化，所以存在根据这种状况而在虚拟图像中产生各种扭曲的情况。另外，在使用扩大光学系统来投影显示图像的情况下，存在由于在扩大光学系统中所包括的透镜和镜子的曲面形状而产生扭曲的情况。扭曲负面地影响显示图像的可视性。

通常，在这样的扭曲(像差)中，由于“像面弯曲”引起的显示图像(虚拟图像)的三维扭曲是显示图像的可视性恶化的一个主要原因。

由于三维显示图像的扭曲被降低，所以专利文献1中描述的HUD装置(在下文中称为“现有技术中的装置”)在将从激光模块发出的激光投影于挡风玻璃等之前，将该激光投影到设置在HUD装置的光学系统中间且以预定形状弯曲的屏幕上。此后，从投影到屏幕的图像(弯曲图像)出射(反射)的光经由凹面镜等投影到挡风玻璃上。以这种方式，现有技术中的装置通过在弯曲的屏幕上形成一次弯曲图像而修正虚拟图像的像面弯曲。

引用列表

专利文献

[专利文献1]：JP-A-2013-25205

技术实现要素：

技术问题

如上所述，现有技术中的装置通过将具有特定形状的屏幕用在HUD装置的光学系统的中间(光路上)而降低了由于挡风玻璃等的特性产生的“像面弯曲”所引起的显示图像(虚拟图像)的三维扭曲。

然而，在现有技术的装置中，由于当光由屏幕的表面反射时光会分散并且传递到光路的下游侧的光量减少，所以光的利用效率不高。此外，在诸如阳光这样的外部光入射到屏幕上的情况下，存在显示图像的可视性由于外部光而恶化的可能性。

考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种车辆用投影显示装置，该车辆用投影显示装置能够降低由于挡风玻璃等的形状和HUD装置的光学系统而产生的像面弯曲而无需在光路上设置具有特定形状的屏幕，并且该车辆用投影显示装置能够提高显示图像的可视性。

解决问题的方案

为了实现上述目的，根据本发明的车辆用投影显示装置具有下面的特征(1)至(11)。

(1)一种能够从预定视点视觉识别显示图像的虚拟图像的车辆用投影显示装置，该装置包括：投影部，该投影部将待成像为所述显示图像的光投射在车辆的挡风玻璃中或者所述挡风玻璃的附近中的显示表面上，所述显示表面由光反射部件形成；光学系统，该光学系统将从所述投影部投射的光引导至所述显示表面；和调整机构，该调整机构在光被引导至所述光学系统之前调整所述光，从而使得来源于弯曲图像的光能够被引导至所述光学系统，所述弯曲图像的至少一部分是弯曲的。

(2)根据上述(1)的车辆用投影显示装置，其中，所述调整机构包括：薄板状或片状的柔性显示装置，该柔性显示装置是所述投影部的一部分，并且具有挠曲性；和形状保持部件，在所述柔性显示装置的至少一部分弯曲的状态下，该形状保持部件保持所述柔性显示装置的形状，并且其中，所述柔性显示装置形成弯曲图像，并且将从所述弯曲图像出射的光引导至所述光学系统。

(3)根据上述(2)的车辆用投影显示装置，其中，所述形状保持部件包括基础基板，该基础基板支撑所述柔性显示装置，并且具有以预定形状弯曲的表面。

(4)根据上述(3)的车辆用投影显示装置，其中，所述柔性显示装置粘附于所述基础基板的所述表面，并且被固定成具有沿着所述表面弯曲的形状。

(5)根据上述(4)的车辆用投影显示装置，其中，所述柔性显示装置利用填充所述柔性显示装置与所述基础基板之间的空间并且凝固得填充剂而被固定成具有沿着所述基础基板的所述表面弯曲的形状。

(6)根据上述(2)的车辆用投影显示装置，其中，所述形状保持部件包括抵接所述柔性显示装置的一部分的可移动支撑机构，并且能够根据所述可移动支撑机构的移动而改变所述柔性显示装置的弯曲状态。

(7)根据上述(2)至(6)的任意一项的车辆用投影显示装置，其中，所述柔性显示装置具有修正与像面弯曲相关的像差的形状，所述像面弯曲由所述光学系统和所述显示表面中的至少一者的特性所引起并且在所述虚拟图像中产生。

(8)根据上述(2)至(7)的任意一项的投影显示装置，还包括：光学修正部件，该光学修正部件安置在所述柔性显示装置的光路的下游侧，并且具有以与所述柔性显示装置不同的形状弯曲的透镜面。

(9)根据上述(1)的车辆用投影显示装置，其中，所述调整机构包括中间图像形成光学部件，所述中间图像形成光学部件能够利用从所述投影部投射的光来形成具有至少一部分弯曲的形状的中间图像，并且其中，所述中间图像形成光学部件形成所述中间图像作为所述弯曲图像，并且将从所述中间图像出射的光引导至所述光学系统。

(10)根据上述(9)的车辆用投影显示装置，其中，所述中间图像形成光学部件形成具有修正与像面弯曲相关的像差的形状的所述中间图像，所述像面弯曲由所述光学系统和所述显示表面中的至少一者的特征所引起并且在所述虚拟图像中产生。

(11)根据上述(9)的车辆用投影显示装置，其中，所述中间图像形成光学部件包括光学透镜、菲涅耳透镜和微透镜阵列中的至少一者。

根据具有上述(1)的构造的车辆用投影显示装置，由于光被调整成源自至少一部分弯曲的弯曲图像的光，该被调整的光被引导至光学系统，所以通过在考虑由于挡风玻璃的形状等产生的像面弯曲的情况下调整弯曲图像的形状，能够修正像面弯曲。此外，与现有技术中的装置不同，由于不需要使用屏幕，所以在不使光的利用效率恶化的情况下，还避免了由于外部光引起的显示图像的可视性的恶化。

根据具有上述(2)的构造的车辆用投影显示装置，由于柔性显示装置的表面弯曲，所以基于该形状而形成的图像(弯曲图像)被引导至光学系统。因此，能够修正像面弯曲的像差。

根据具有上述(3)的构造的车辆用投影显示装置，能够预先将柔性显示装置的弯曲形状形成为用于修正像面弯曲所需的形状。

根据具有上述(4)的构造的车辆用投影显示装置，能够仅通过简单的粘附工作将柔性显示装置的弯曲形状固定成期望的形状。

根据具有上述(5)的构造的车辆用投影显示装置，能够在柔性显示装置以期望的弯曲形状弯曲的状态下固定形状。

根据具有上述(6)的构造的车辆用投影显示装置，通过移动可移动支撑机构，能够根据需要调整柔性显示装置的弯曲形状。因此，例如，能够根据车辆的挡风玻璃的实际表面形状来调整弯曲形状，并且能够修正像面弯曲的像差。

根据具有上述(7)的构造的车辆用投影显示装置，由于在考虑车辆的挡风玻璃的形状等引起的像面弯曲的情况下确定柔性显示装置的弯曲状态，所以有效地降低了像面弯曲，并且提高了显示图像的可视性。

根据具有上述(8)的构造的车辆用投影显示装置，能够高精度地修正像面弯曲的像差。换句话说，柔性显示装置是柔性的，但是当形状弯曲时，存在一定制约或限制，并且在一些情况下，与球面的形状相似的弯曲是不可能的。这里，通过将以与柔性显示装置的形状不同的形状弯曲的光学修正部件与柔性显示装置组合，能够修正各种像面弯曲。

根据具有上述(9)的构造的车辆用投影显示装置，中间图像形成光学部件形成至少一部分弯曲的中间图像(弯曲图像)，并且将源自该中间图像的光引导至光学系统。因此，能够修正像面弯曲的像差。

根据具有上述(10)的构造的车辆用投影显示装置，由于在考虑由车辆的挡风玻璃的形状等引起的像面弯曲的情况下确定中间图像的形状，所以有效地降低了像面弯曲，并且提高了显示图像的可视性。

根据具有上述(11)的构造的车辆用投影显示装置，能够在不使得光传送效率恶化的情况下，将从中间图像出射的光传递到光学系统。因此，能够提高光的利用效率。

发明的有益效果

根据本发明的车辆用投影显示装置，与现有技术中的装置不同，能够在不使用特殊屏幕的情况下降低由于挡风玻璃的形状等和HUD装置的光学系统而产生的“像面弯曲”，并且能够提高显示图像的可视性。

以上简要描述了本发明。此外，通过参考附图通读将在下面描述的用于实施本发明的方面(在下文中，称为“实施例”)，本发明的细节将变得更加明显。

附图说明

图1是图示出在从侧面观看搭载了HUD单元的车辆的情况下的各个元件之间的位置关系的纵向截面图。

图2是图示出在图1所示的车辆用投影显示装置中显示装置的表面是平坦表面的情况下的光路的光路图。

图3是图示出在图1所示的车辆用投影显示装置中显示装置的表面弯曲的情况下的光路的光路图。

图4(A)和4(B)是图示出“构造实例1”中的显示装置在厚度方向上的构造的纵向截面图，并且分别图示出在多个元件一体化之前和一体化之后的状态。

图5(A)和5(B)是图示出“构造实例2”中的显示装置及其支撑部件在厚度方向上的构造的纵向截面图，并且分别图示出多个元件一体化之前和一体化之后的状态。

图6是图示出“构造实例3”中的显示装置及其支撑部件在厚度方向上的构造的纵向截面图。

图7是图示出“构造实例4”中的显示装置及其支撑部件在厚度方向上的构造的纵向截面图。

图8是图示出“构造实例5”中的显示装置及其支撑部件在厚度方向上的构造的纵向截面图。

图9是图示出“构造实例6”中的显示装置及其光学修正部件的透视图。

图10是图示出当从侧面观看搭载了HUD单元的车辆时的各个元件的位置关系的纵向截面图。

图11是图示出在图10所示的车辆用投影显示装置中显示装置的表面是平坦表面的情况下的光路的光路图。

图12是图示出在图10所示的车辆用投影显示装置中显示装置的表面弯曲的情况下的光路的光路图。

图13是图示出实施例的车辆用投影显示装置的构造和光路的光路图。

参考标记列表

100 HUD装置

10 显示装置

11 有机EL显示元件层

11 柔性透明树脂基板

13 透明基础基板

21 曲面状的支撑部件

22 支撑部件

23 填充剂

31、32、33 可移动支撑机构

41 光学修正部件

50 凹面镜

60、60A、60B 虚拟图像

WS 挡风玻璃

EP 视点

200 HUD装置

210 显示装置

220 投影仪

230 中间图像形成光学部件

230A 中间图像

240 光学系统

250 凹面镜

260、260A、260B、260C 虚拟图像

具体实施方式

(第一实施例)

下面将参考各个附图描述与本发明的车辆用投影显示装置相关的第一实施例。

<车辆用投影显示装置的基本构造实例>

图1图示出在从侧面观看搭载了根据实施例的车辆用投影显示装置(在下文中，称为“HUD装置100”)的车辆的情况下的各个元件的位置关系。

图1所示的HUD装置100容纳在车辆的仪表盘的内侧，并且构造成能够从形成在仪表盘的上表面上的一部分处的开口部70向上出射包括显示图像的光。

在HUD装置100的内部，设置了显示装置10、凹面镜50和未示出的显示控制部。显示装置10具有能够显示任意二维图像的显示表面。在一般的显示装置的情况下，其显示表面是平坦表面，但是如将在稍后所描述地，在该实施例的显示装置10中，表面10a(即，显示表面)保持弯曲形状。

在显示装置10的显示表面上，根据需要来显示帮助车辆驾驶的信息，例如，文字信息，诸如车速的值或“km/h”。如图1所示，包括显示在显示装置10的显示表面上的二维显示图像的光从显示装置10出射且朝向凹面镜50，并且由凹面镜50的表面反射，并且从开口部70出射。从开口部70出射的光由挡风玻璃WS的表面反射，并且朝向视点EP。因此，在视点EP的位置处，驾驶员能够视觉识别由HUD装置100投影的显示图像。特别地，驾驶员视觉识别显示在比挡风玻璃WS远的预定位置处的虚拟图像60。由于凹面镜50具有光学放大倍率，所以能够以放大要由驾驶员视觉识别的显示图像的状态进行投影。

另外，在图1的实例中，从HUD装置100出射的光由挡风玻璃WS的表面反射，但是代替挡风玻璃WS，可以使用称为组合器(combiner)或半反射镜的光学反射部件。

<光路的描述>

图2图示出在图1所示的车辆用投影显示装置中的显示装置10的表面10a平坦的情况下的光路。同时，图3图示出显示装置10的表面10a弯曲的情况下的光路。

在图2和3中，点f表示凹面镜50的焦点，并且点c表示凹面镜50的球心。另外，在图2和3中，为了使得容易理解本发明的原理，考虑了凹面镜50具有单一的曲率半径的情况。

在显示装置10的表面10a平坦的情况下，如图2所示，由于受到凹面镜50的反射面的形状(曲面形状)的影响，所以虚拟图像60A在曲面上成像。因此，当驾驶员观看虚拟图像60A时，产生像面弯曲，并且产生相对于光轴的深度方向的扭曲。

同时，在图3中，修正了凹面镜50的反射面的曲面形状的影响，并且显示装置10的表面10a的形状是弯曲的。因此，如图3所示，虚拟图像60B在平面上成像，并且当驾驶员观看虚拟图像60B时不产生像面弯曲。因此，即使在光学系统中使用凹面镜50的情况下，也能够在不受到影响的情况下提高显示图像的可视性。

在图2和3中，仅图示出凹面镜50的影响，但是实际上，由于挡风玻璃WS的表面通常是曲面，所以还存在由于挡风玻璃WS的曲面的影响而产生与图2相似的像面弯曲的情况。

因此，关于显示装置10的表面10a的形状，需要既考虑凹面镜50的影响又考虑挡风玻璃WS的影响来确定弯曲形状。因此，如图3所示，得到不具有像面弯曲的虚拟图像60B。

<显示装置10及相关元件的描述>

如图3所示，下面将描述用于实现具有曲面10a的显示装置10的构造实例。

<构造实例1>

图4(A)和4(B)是图示出“构造实例1”中的显示装置10在厚度方向上的构造的纵向截面图，并且附图分别图示出在多个元件一体化之前和一体化之后的状态。另外，为了使得容易理解该结构，在图4(A)和4(B)中，将厚度方向图示为从实际尺寸扩大。实际的显示装置10具有厚度大约是从一毫米到几毫米的片状或薄板状形状。

图4(A)和4(B)所示的显示装置10由有机EL显示元件层11、柔性透明树脂基板12和透明基础基板13构成。有机EL显示元件层11和柔性透明树脂基板12是所谓的柔性显示装置，并且具有挠曲性。此外，在该实施例中，将描述由有机EL显示元件层11和柔性透明树脂基板12构成的显示装置10，但是只要显示装置具有挠曲性，则能够采用任意显示装置，而不限于上述的显示装置10。

在有机EL显示元件层11中，多个细小的有机EL显示元件以恒定间距形成在纵向(图4的水平方向)和横向(图4的深度方向)上。虽然未示出，但是与一般的有机EL显示元件相似地，各个有机EL显示元件由密封层、负极、有机半导体、正极、驱动电路和晶体管(TFT)构成。

由于有机EL显示元件层11形成在柔性透明树脂基板12上，所以有机EL显示元件层11能够具有挠曲性并且能够根据需要而弯曲。另外，在实施例中，如图4(B)所示，为了实现形状固定为弯曲状态的显示装置10，与硬质的透明基础基板13一体化。

将透明基础基板13预先加工成用来修正由于图1所示的凹面镜50的反射面的曲面形状和挡风玻璃WS的表面形状引起的像面弯曲所需要的特定弯曲形状。如图4(A)所示，通过将有机EL显示元件层11和柔性透明树脂基板12层叠在透明基础基板13上，并且通过将表面彼此固定(例如，附着)成紧密附着状态，整个显示装置10形成为弯曲形状，如图4(B)所示。

因此，通过将图4(B)所示的显示装置10搭载在图1所示的HUD装置100上，能够得到不具有像面弯曲的虚拟图像60B，如图3所示。

另外，在图4(A)和4(B)的构造实例中，由于透明基础基板13处于光的出射方向上，所以该透明基础基板13由透明材料构成，但是在透明基础基板13安置在相反侧的情况下，该透明基础基板13可以由不透明材料构成。

<构造实例2>

图5(A)和5(B)是图示出“构造实例2”中的显示装置10B及其支撑部件在厚度方向上的构造的纵向截面图，并且附图分别图示出多个元件一体化之前和一体化之后的状态。

图5(A)和5(B)所示的显示装置10B是所谓的柔性显示装置，并且具有挠曲性。在显示装置10B上，多个细小的有机EL显示元件以恒定间距形成在纵向(图5的水平方向)和横向(图5的深度方向)上。虽然未示出，但是与一般的有机EL显示元件相似地，各个有机EL显示元件由密封层、负极、有机半导体、正极、驱动电路和晶体管(TFT)构成。

在实施例中，为了使显示装置10B的形状保持为如图4(B)所示的弯曲状态，使用曲面状的支撑部件21。将曲面状的支撑部件21的表面形状成型为预先决定的形状。换句话说，曲面状的支撑部件21成型为图1所示的凹面镜50的反射面的曲面形状，或者成型为用于修正由于挡风玻璃WS的曲面形状而而引起的像面弯曲的像差(aberration)所需的形状。

如图5(A)所示，在显示装置10B层叠并且紧密附着于曲面状的支撑部件21的表面的状态下，显示装置10B通过粘附和附着而固定。因此，如图5(B)所示，能够以弯曲状态保持显示装置10B的形状。

因此，通过将图5(B)所示的显示装置10B搭载在图1所示的HUD装置100上，能够得到不具有像面弯曲的虚拟图像60B，如图3所示。

另外，在图5(A)和5(B)的构造实例中，由于曲面状的支撑部件21位于光的出射方向的相反侧上，所以曲面状的支撑部件21由不透明材料构成，但是在曲面状的支撑部件21安置在光的出射方向上的情况下，需要利用透明材料构成曲面状的支撑部件21。

<构造实例3>

图6是图示出“构造实例3”中的显示装置及其支撑部件在厚度方向上的构造的纵向截面图。

图6所示的显示装置10B是所谓的柔性显示装置，并且具有挠曲性。在显示装置10B上，多个细小的有机EL显示元件以恒定间距形成在纵向(图6的水平方向)和横向(图6的深度方向)上。虽然未示出，但是与一般的有机EL显示元件相似地，各个有机EL显示元件由密封层、负极、有机半导体、正极、驱动电路和晶体管(TFT)构成。

在该实施例中，为了使显示装置10B的形状保持在弯曲状态，使用支撑部件22和填充剂23。换句话说，当将显示装置10B固定在平面状的支撑部件22上时，显示装置10B被弯曲以具有预先决定的形状，并且显示装置10B与支撑部件22之间的空白的空间填充有填充剂23。如图6所示，随着填充剂23凝固，显示装置10B的形状固定，并且显示装置10B固定在支撑部件22上。

将形状固定状态下的显示装置10B的弯曲形状成型为与图1所示的凹面镜50的反射面的曲面形状匹配，或者成型为用于修正由于挡风玻璃WS的曲面形状而引起的像面弯曲的像差所需的形状。

因此，通过将图6所示的显示装置10B搭载在图1所示的HUD装置100上，能够得到不具有像面弯曲的虚拟图像60B，如图3所示。

另外，在图6的构造实例中，由于支撑部件22和填充剂23位于光的出射方向的相反侧上，所以支撑部件22和填充剂23由不透明材料构成，但是在支撑部件22和填充剂23安置在光的出射方向上的情况下，需要利用透明材料构成支撑部件22和填充剂23。

<构造实例4>

图7是图示出“构造实例4”中的显示装置及其支撑部件在厚度方向上的构造的纵向截面图。

如图7所示，在“构造实例4”中，显示装置10B的两侧端部分别由可移动支撑机构31和32支撑。可移动支撑机构31构造成能够在A1方向上移动，并且可移动支撑机构32构造成能够在A2方向上移动。

因此，通过移动可移动支撑机构31和32，能够设定可移动支撑机构31与32之间的距离，以使得机构互相接近和互相分离。通过使各机构移动，显示装置10B的弯曲状态改变，并且显示装置10B的中心部在A3方向上移动。

换句话说，当可移动支撑机构31与可移动支撑机构32互相接近时，显示装置10B的形状极大弯曲，并且当可移动支撑机构31与可移动支撑机构32互相分离时，显示装置10B的弯曲减小。因此，能够将显示装置10B的形状调整为期望形状。

因此，在图1所示的HUD装置100中，通过根据凹面镜50的形状和挡风玻璃WS的形状来调整图7所示的显示装置10B的弯曲形状，能够修正像面弯曲的像差，并且提高虚拟图像60B的显示质量。

<构造实例5>

图8是图示出“构造实例5”中的显示装置及其支撑部件在厚度方向上的构造的纵向截面图。

如图8所示，在“构造实例5”中，显示装置10B的中心附近由可移动支撑机构33支撑。另外，显示装置10B的两侧端部被支撑为不在厚度方向上移动。可移动支撑机构33构造成能够在A4方向上移动。

因此，通过使可移动支撑机构33在A4方向上移动，显示装置10B的中心部在厚度方向(A4方向)上移动。因此，能够将显示装置10B的形状调整为期望的弯曲形状。

因此，在图1所示的HUD装置100中，通过根据凹面镜50的形状和挡风玻璃WS的形状来调整图8所示的显示装置10B的弯曲形状，能够修正像面弯曲的像差，并且提高虚拟图像60B的显示质量。

<构造实例6>

图9是图示出“构造实例6”中的显示装置10以及光学修正部件41的透视图。

如图9所示，在“构造实例6”中，光学修正部件41安置在具有弯曲形状的显示装置10的光路的下游侧(光的出射方向)。另外，显示装置10B沿着围绕轴X回转的方向Ax弯曲成中心部相对于纵向上的周边部突出的形状。另外，光学修正部件41是具有曲面41a的光学修正透镜，曲面41a的表面形状沿着围绕轴Y回转的方向Ay。轴X和轴Y具有互相不同的方向，并且例如，以轴互相正交的位置关系安置。

一般地，柔性显示装置能够与纸片相似地比较自由地改变形状。然而，例如，由于对柔性显示装置允许的扭曲存在一定制约或限制，所以存在难以成型为球面形状的情况。

同时，由于存在凹面镜50的反射面的形状或挡风玻璃WS的表面的形状具有球面或复杂三维形状的许多情况，所以存在不能仅通过改变显示装置10的形状而对形状充分地响应的情况。

在图9的“构造实例6”中，沿着方向Ax弯曲的显示装置10和具有沿着方向Ay弯曲的表面的光学修正部件41互相结合使用。因此，能够高精度地修正由于具有球面或复杂三维形状的凹面镜50或挡风玻璃WS而产生的像面弯曲。

(第二实施例)

接着，下面将参考各个附图描述与本发明的车辆用投影显示装置相关的第二实施例。

<车辆用投影显示装置的基本构造实例>

图10图示出在从侧面观看搭载了根据实施例的车辆用投影显示装置(在下文中，称为“HUD装置200”)的车辆的情况下的各个元件的位置关系。

图10所示的HUD装置200容纳在车辆的仪表盘的内侧，并且构造成能够从形成在仪表盘的上表面上的一部分处的开口部270向上出射包括显示图像的光。

在HUD装置200的内部，设置了显示装置210、凹面镜250、中间图像形成光学部件230和未示出的显示控制部。显示装置210具有能够显示任意二维图像的显示表面。该实施例中的显示装置210的显示表面是平坦表面。中间图像形成光学部件230是能够利用从显示装置210投射的光来形成中间图像(弯曲图像)的部件，该中间图像具有至少一部分弯曲的形状，并且将在稍后对该中间图像形成光学部件230进行详细描述。

在显示装置210的显示表面上，根据需要来显示帮助车辆驾驶的信息，例如，文字信息，诸如车速的值或“km/h”。如图10所示，包括显示在显示装置210的显示表面上的二维显示图像的光从显示装置210出射，并且该光在经过中间图像形成光学部件230之后由凹面镜250的表面反射，并且从开口部270出射。从开口部270出射的光由挡风玻璃WS的表面反射，并且朝向视点EP。因此，在视点EP的位置处，驾驶员能够视觉识别由HUD装置200投影的显示图像。实际上，驾驶员视觉识别显示在比挡风玻璃WS远的预定位置处的虚拟图像260。由于凹面镜250具有光学放大倍率，所以能够以放大要由驾驶员视觉识别的显示图像的状态来进行投影。

另外，在图10的实例中，从HUD装置200出射的光由挡风玻璃WS的表面反射，但是代替挡风玻璃WS，可以使用称为组合器或半反射镜的光学反射部件。

<光路的描述>

图11图示出在图10所示的车辆用投影显示装置中不存在中间图像形成光学部件230的情况下的光路。在图11的情况下，与图2所示的情况相似地，由于图像显示在显示装置210的具有平面形状的屏幕上，所以显示图像210A形成在二维平面上。

同时，图12图示出存在中间图像形成光学部件230的情况(即，第二实施例的情况)下的光路。在图12的情况下，如将在稍后所描述地，由于中间图像形成光学部件230形成弯曲的中间图像(弯曲图像)，与图3所示的情况相似，所以引导至光学系统(凹面镜250)的显示图像230A(即，中间图像)处于弯曲状态。

在图11和12中，点f表示凹面镜250的焦点，并且点c表示凹面镜250的球心。另外，在图11和12中，为了使得容易理解本发明的原理，考虑了凹面镜250具有单一的曲率半径的情况。

在不存在中间图像形成光学部件230的情况下，如图11所示，由于受到凹面镜250的反射面的形状(曲面形状)的影响，所以虚拟图像260A在曲面上成像。因此，当驾驶员观看虚拟图像260A时，产生像面弯曲，并且产生相对于光轴的深度方向的扭曲。

同时，在图12中，由于中间图像形成光学部件230形成弯曲的中间图像，所以从该中间图像(弯曲图像)释放且被引导至光学系统(凹面镜250)的显示图像(中间图像)的形状是弯曲的。因此，如图12所示，虚拟图像260B形成在平面上，并且当驾驶员观看虚拟图像260B时不产生像面弯曲。因此，即使在光学系统中使用凹面镜250的情况下，也能够在不受到影响的情况下提高显示图像的可视性。

在图11和12中，仅图示出凹面镜250的影响，但是实际上，由于挡风玻璃WS的表面通常是曲面，所以还存在由于挡风玻璃WS的曲面的影响而产生与图11相似的像面弯曲的情况。

因此，关于由中间图像形成光学部件230形成的中间图像(弯曲图像)的形状，需要在既考虑凹面镜250的影响又考虑挡风玻璃WS的影响的情况下确定弯曲形状。因此，如图12所示，得到不具有像面弯曲的虚拟图像260B。

<实施例的车辆用投影显示装置的构造>

图13中详细图示出了HUD装置200的构造和光路。关于图13的HUD装置200，为了方便描述，如下改变图10所示的构造的一部分。

换句话说，在HUD装置200中，投影仪220用作对应于显示装置210的元件。另外，中间图像形成光学部件230安置在投影仪220的光路的下游侧。另外，图13所示的光学系统240对应于图10的凹面镜250。

投影仪220设置有光源221、显示装置222和投影透镜223。在图13的实例中，考虑显示装置222是透明型液晶显示装置的情况，但是能够使用与一般投影器相似的各种类型的显示装置。例如，可以使用诸如液晶覆硅(LCOS)和数字微镜装置(DMD)这样的反射型装置，并且能够利用其中使用了微电子机械系统(MEMS)的扫描仪构成投影仪。作为光源，根据需要使用LED或激光光源。

在图13的实例中，当从光源221发出的照明光透过显示装置222时，根据显示在显示装置222中的二维显示图像而调整强度等，并且照明光入射在投影透镜223上，作为包括显示图像的信息的光。

从投影仪220的投影透镜223投射的光被引导至中间图像形成光学部件230。中间图像形成光学部件230由光学透镜、菲涅耳透镜、微透镜阵列和反射镜构成，并且通过使用从投影透镜223投射的光而形成了具有至少一部分弯曲的形状(图12所示的弯曲形状)的中间图像230A。另外，从中间图像230A出射的光被引导至光学系统240。

光学系统240将经由中间图像形成光学部件230入射的中间图像230A的光朝着挡风玻璃WS传送，如图10所示，并且在挡风玻璃WS上形成显示图像。在视点EP处，显示图像被视觉识别为显示成比挡风玻璃WS远的虚拟图像260C。

即使在图13的构造中，由于光学系统240(凹面镜250)和挡风玻璃WS的曲面的影响，存在在虚拟图像260C中产生像面弯曲的像差的可能性。然而，在图13的HUD装置200中，中间图像230A形成弯曲形状的图像，并且通过该形状，能够得到修正了像面弯曲以补偿凹面镜250和挡风玻璃WS的曲面的影响的效果。因此，图13的虚拟图像260C形成在与图12的虚拟图像260B相似的平面上，并且抑制像面弯曲的产生。

另外，在图13的HUD装置200中，由于中间图像形成光学部件230原样地将从中间图像230A出射的光引导至光学系统240侧而无需使用现有技术中的装置的屏幕等，所以能够更加有效地传送光。因此，能够减小显示装置210(投影仪220)的光源221所需的发光强度，并且这导致电力消耗和发热的减少。

另外，与用于形成中间图像230A的现有技术中的装置不同，由于图13所示的HUD装置200不使用屏幕，所以能够防止诸如阳光这样的外部光分散，并且因此，提高了虚拟图像260C的可视性。

这里，将在下面的(1)至(11)中简要地概括根据上述本发明的车辆用投影显示装置的实施例的特征。

(1)一种能够从预定视点(EP)视觉识别显示图像的虚拟图像的车辆用投影显示装置(第一实施例的100或第二实施例的200)(HUD装置100)，包括：投影部(显示装置10)，该投影部将形成作为显示图像的图像的光投射在车辆的挡风玻璃(WS)中或所述挡风玻璃(WS)的附近中的显示表面上，光反射部件形成在所述显示表面上；光学系统(凹面镜50)，该光学系统将从所述投影部投射的光引导至所述显示表面；和调整机构(第一实施例的显示装置10或第二实施例的中间图像形成光学部件230)，该调整机构在光被引导至所述光学系统之前调整所述光，从而使得能够将来源于弯曲图像的光引导至所述光学系统，所述弯曲图像的至少一部分是弯曲的。

(2)根据上述(1)的车辆用投影显示装置(HUD装置100)，其中，所述调整机构包括：薄板状或片状的柔性显示装置(图4的显示装置11和12)，该柔性显示装置是所述投影部(10)的一部分，并且具有挠曲性；和形状保持部件(图4的透明基础基板13)，在所述柔性显示装置的至少一部分弯曲的状态下，该形状保持部件保持所述柔性显示装置的形状，并且其中，所述柔性显示装置形成弯曲图像，并且将从所述弯曲图像出射的光引导至所述光学系统(50)。

(3)根据上述(2)的车辆用投影显示装置，其中，所述形状保持部件(参见图4)包括支撑所述柔性显示装置(11)并且具有以预定形状弯曲的表面的基础基板(13)。

(4)根据上述(3)的车辆用投影显示装置，其中，所述柔性显示装置(图5的10B)粘附于所述基础基板(图5的曲面状的支撑部件21)的表面，并且固定成具有沿着所述表面弯曲的形状。

(5)根据上述(4)的车辆用投影显示装置，其中，所述柔性显示装置(图6的10B)利用填充所述柔性显示装置与所述基础基板(图6的支撑部件22)之间的空间且凝固填充剂(图6的23)而被固定成具有沿着所述基础基板的所述表面弯曲的形状。

(6)根据上述(2)的车辆用投影显示装置，其中，所述形状保持部件包括抵接所述柔性显示装置的一部分的可移动支撑机构(图7的31和32，图8的33)，并且能够根据所述可移动支撑机构的移动而改变所述柔性显示装置(图7和8的10B)的弯曲状态。

(7)根据上述(2)至(6)的任意一项的车辆用投影显示装置，其中，所述柔性显示装置(图7和8的10B)具有修正与像面弯曲相关的像差的形状，所述像面弯曲由所述光学系统和所述显示表面中的至少一者的特性所引起并且在所述虚拟图像中产生。

(8)根据上述(2)至(7)的任意一项的车辆用投影显示装置，还包括：光学修正部件(图9的41)，该光学修正部件安置在所述柔性显示装置的光路的下游侧，并且具有以与所述柔性显示装置不同的形状弯曲的透镜面。

(9)根据上述(1)的车辆用投影显示装置(HUD装置200)，其中，所述调整机构包括中间图像形成光学部件(230)，所述中间图像形成光学部件能够利用从所述投影部(显示装置210，具体地，投影仪220)投射的光来形成具有至少一部分弯曲的形状的中间图像(230A)，并且其中，所述中间图像形成光学部件形成作为所述弯曲图像的所述中间图像，并且将从所述中间图像出射的光引导至所述光学系统(240，具体地，凹面镜250)。

(10)根据上述(9)的车辆用投影显示装置，其中，所述中间图像形成光学部件(230)形成中间图像，该中间图像具有修正与像面弯曲相关的像差的形状，所述像面弯曲由所述光学系统和所述显示表面中的至少一者的特性所引起并且在所述虚拟图像中产生。

(11)根据上述(9)的车辆用投影显示装置，其中，所述中间图像形成光学部件(230)包括光学透镜、菲涅耳透镜和微透镜阵列中的至少一者。

参考详细的特定实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说明显地：能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下增加各种修改或修正。

本申请基于2014年6月3日提交的日本专利申请No.2014-114931和2014年6月3日提交的日本专利申请No.2014-114932，这两个专利申请的内容通过引用并入此处。

工业实用性

根据本发明，能够在不使用特殊屏幕的情况下，降低由于挡风玻璃等的形状和HUD装置的光学系统而产生的像面弯曲，并且能够提高显示图像的可视性。实现了该效果的本发明在使用车辆的挡风玻璃等上的光反射进行显示的车辆用投影显示装置方面是有用的。