平视显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可搭载于移动物体上且生成能够由移动物体的驾驶员(乘客)看见的各种影像的平视显示装置。
【背景技术】
[0002]自以往就使用各种各样的单元，作为向车辆等移动物体的驾驶员提供路径引导、障碍物的警告等驾驶信息的信息提供单元。例如，利用设置于移动物体上的液晶显示器进行显示，从扬声器输出声音等。而且，近年出现了作为这种信息提供单元之一的平视显示装置(以下称为HUD(Head_Up Display:平视显示器))。
[0003]此处，如JP特开2009-288388号公报所记载的那样，例如设置于作为移动物体上的，特别是设置于车辆上的HUD，能够在车辆的窗户(例如前窗)的前方生成虚像，以使得当从车辆的驾驶员的角度观察时，该虚像与前方视野的前景重叠。因此，当驾驶员看驾驶信息时，能够尽量减少视线移动，能够进一步减少驾驶时的负担。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:JP特开2009-288388号公报(第3-5页，图2)
【发明内容】
[0007]发明想要解决的问题
[0008]此处，为了进一步减少车辆的驾驶员的驾驶时的负担，有必要恰当设定生成虚像的位置(更加具体地，是指从驾驶员到虚像的距离)。例如，为了生成针对障碍物的警告的虚像，最好是在该障碍物实际所在的位置上生成虚像。另外，在生成用于引导(指引)道路的左右转弯的虚像的情况下，最好是在左右转弯的地点生成虚像。
[0009]而且，在上述专利文献1的技术中公开了一种技术，在该技术中，能够沿着光路前后移动液晶显示面板的位置来调整生成虚像的位置，该液晶显示面板显示用于生成虚像的影像。
[0010]此处，虽然在上述专利文献1中针对使用液晶显示面板作为显示单元的HUD进行了说明，该显示单元显示用于生成虚像的影像，但是作为其他的实施方式，上述显示单元也能够由投射影像的投影仪和放映从投影仪投射出的影像的屏幕来构成。而且，就具有这种结构的HUD而言，为了使屏幕显示出清晰的影像，必需使投影仪的透镜准确地聚焦于屏幕。
[0011]但是，例如图19所示，若为了使从驾驶员到虚像为止的距离变远，而使屏幕101向投射透镜102侧移动，则由于投射透镜102聚焦于移动前的屏幕101，所以在固定投射透镜102的位置的状态下，焦点偏离移动后的屏幕101。因此，会产生无法使屏幕101显示清晰的影像的问题。
[0012]本发明为了解决上述以往的问题，其目的在于，提供一种能够生成高品质的影像作为虚像的平视显示装置。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]为了达到上述目的，本发明的平视显示装置(1)是生成对用户来讲可见的虚像的平视显示装置，并且具有:屏幕(20、21)、使用将影像投射于屏幕的投射透镜(16、17)的投影仪(4)、根据投射于屏幕的影像生成影像的虚像的虚像生成单元(11、12)。另外，屏幕和投射透镜能够沿着投影仪的光路移动，还具有以下的单元。具体地，还具有:虚像位置决定单元
(31),决定生成虚像的位置;屏幕位置决定单元，基于由虚像位置决定单元决定的位置，来决定使屏幕移动到的屏幕位置;屏幕移动单元(31)，使屏幕向由屏幕位置决定单元决定的屏幕位置移动;透镜位置决定单元，基于由屏幕位置决定单元决定的屏幕位置，来决定使投射透镜移动到的透镜位置;透镜移动单元(31)，使投射透镜向由透镜位置决定单元决定的透镜位置移动。
[0015]发明的效果
[0016]若采用具有上述结构的本发明的平视显示装置，则由于分别使投射透镜以及屏幕沿着光路移动，所以通过移动屏幕，能够调整从用户到虚像的距离；另一方面，由于即使在移动屏幕的情况下，也能够使从投射透镜投射的影像在屏幕上聚焦，所以能够生成高品质的影像来作为虚像。另外，由于在决定了生成虚像的位置之后，基于决定的虚像的位置来决定屏幕的位置，所以在显示与对象物相关的影像作为虚像且该对象物是离用户的距离发生变化的障碍物或者交叉路口等的情况下，能够在与从用户到对象物的距离相对应的恰当位置上生成虚像。进一步地，由于基于决定的屏幕的位置来决定投射透镜的位置，所以也能够一边在与从用户到对象物的距离相对应的恰当位置上生成虚像，一边使从投射透镜投射的影像在屏幕上聚焦。
【附图说明】
[0017]图1是示出本实施方式的HUD在车辆中的设置形态的图。
[0018]图2是示出本实施方式的HUD的内部结构的图。
[0019]图3是示出投影仪所具有的第一投射透镜以及第二投射透镜的图。
[0020]图4是示出第二投射透镜的移动形态的图。
[0021]图5是分别示出第一屏幕和第二屏幕的图。
[0022]图6是示出投影仪的影像对于第一屏幕和第二屏幕的投射形态的图。
[0023]图7是示出相对于第二屏幕的光路向前后方向的移动形态的图。
[0024]图8是分别示出利用投射于第一屏幕和第二屏幕的影像生成的虚像的图。
[0025]图9是示出相对于第一屏幕以及第二屏幕的光路向交叉方向的移动形态的图。
[0026]图10是示出在使第一屏幕和第二屏幕在上下方向上移动的情况下的投影仪的影像的投射形态的图。
[0027]图11是示出本实施方式的HUD的结构的框图。
[0028]图12是本实施方式的表生成处理程序的流程图。
[0029]图13是示出位置设定表的一个例子的图。
[0030]图14是本实施方式的虚像生成处理程序的流程图。
[0031]图15是示出车辆的驾驶员(乘客)能够看见的虚像的一个例子的图。
[0032]图16是第一屏幕移动处理的子处理程序的流程图。
[0033]图17是第二屏幕移动处理的子处理程序的流程图。
[0034]图18是示出在使第二屏幕移动的情况下的第二屏幕与第二投射透镜的位置关系的图。
[0035]图19是针对现有技术的问题点进行说明的图。
【具体实施方式】
[0036]接下来，针对本发明的平视显示装置的具体化的一个实施方式，一边参照附图，一边详细地进行说明。
[0037]首先，针对本实施方式的平视显示装置(以下称为HUD)1的结构，使用图1进行说明。图1是示出本实施方式的HUD1在车辆2中的设置形态的图。
[0038]如图1所示，HUD1设置于车辆2的仪表板3内部，其内部具有投影仪4以及能够投射来自投影仪4的影像的屏幕5。而且，如后述那样地，使得投射于屏幕5的影像经由HUD1所具有的反射镜(mirror)或者菲涅尔(Fresnel)透镜，进而被驾驶席前方的前窗6反射，从而被车辆2的驾驶员7看见。此外，作为投射于屏幕5的影像，有与车辆2相关的信息、用于辅助驾驶员7的驾驶的各种信息。例如有与障碍物(其他车辆或者行人)对应的警告、基于由导航装置设定的引导路径或者基于引导路径的引导信息(表示左右转弯方向的箭头等)、当前车速、引导标志、地图图像、交通信息、新闻、天气预报、时刻、所连接的智能手机的画面、电视节目等。
[0039]另外，就本实施方式的HUD1而言，在驾驶员7看见(以视觉确认)被前窗6反射的投射于屏幕5的影像的情况下，驾驶员7看见的作为虚像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的前方更远的位置。此外，虽然驾驶员7能够看见的虚像8是投射于屏幕5的影像，但是由于经由反射镜，所以上下方向是颠倒的。另外，由于经由菲涅尔透镜，尺寸也变更了。
[0040]此处，针对生成虚像8的位置，更具体地讲，是针对从驾驶员7到虚像8的距离(以下称为生成距离)L，能够根据HUD1所具有的反射镜或者菲涅尔透镜的形状、位置和屏幕5在光路上的位置等适当地进行设定。特别是，如后述那样，在本实施方式中，能够沿着光路向前后方向移动屏幕5的位置。因此，能够恰当地变更生成距离L。例如，能够使得生成距离L在
2.5m?20m之间变更。
[0041]接下来，使用图2，针对HUD1的更加具体的结构进行说明。图2是示出本实施方式的HUD1的内部结构的图。
[0042]如图2所示，HUD1基本上由投影仪4、屏幕5、反射镜10、反射镜11、菲涅尔透镜12、控制电路部13、CAN(Controller Area Network:控制器局域网络)接口 14构成。
[0043]此处，投影仪4是使用LED光源作为光源的影像投射装置，例如将其设置为DLP(Digital Light Processing:数字光学处理)投影仪。此外，也可以使用液晶投影仪或者IX0S(Liquid Crystal On Silicon:娃基液晶)投影仪作为投影仪4。另外，投影仪4具有用于投射影像的投射透镜15，在本实施方式中投射透镜15由第一投射透镜16和第二投射透镜17这两个投射透镜构成，能够分别投射不同的影像。此处，图3是示出投影仪4所具有的第一投射透镜16以及第二投射透镜17的图。
[0044]如图3所示，第一投射透镜16以及第二投射透镜17具有在上下方向上分割一个圆形的透镜而得到的分割形状。进一步地，位于下方的第二投射透镜17能够沿着光路向前后方向移动。另一方面，将第一投射透镜16的位置设置为固定的。具体地，如图4所示，通过使位于第二投射透镜17的背面侧的透镜驱动马达18进行驱动，能够使第二投射透镜17沿着光路向前后方向移动。特别是，在本实施方式中，在如后述那样使屏幕5沿着光路向前后方向移动的情况下，为了使从第二投射透镜17投射出的影像的焦点与移动后的屏幕5的位置相一致(聚焦)，也使第二投射透镜17追随着移动。
[0045]另外，透镜驱动马达18由步进马达构成。而且，HUD1能够基于从控制电路部13发送出的脉冲信号控制透镜驱动马达18，将第二投射透镜17的位置恰当地定位于设定位置。
[0046]另外，屏幕5是被从投影仪4投射出的影像投射到的被投射介质，使用例如菲涅尔屏幕或者扩散式屏幕等。另外，在本实施方式中，屏幕5由第一屏幕20和第二屏幕21这两块屏幕构成。此处，图5是分别示出第一屏幕20和第二屏幕21的图。
[0047]如图5所示，第一屏幕20在上方具有被影像投射的被投射区域22，如图6所示，显示有从投影仪4的第一投射透镜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区域23，如图6所示，显示有