[发明专利]显示图像投影设备和显示图像投影系统

说明书

在HUD单元内部设置自由曲面菲涅耳镜，并且来自显示装置的显示光被发射至车辆的挡风玻璃的图像投影区域。通过使用由具有平面形状的自由曲面菲涅耳镜形成的自由曲面，提供用于抑制像差的失真修正功能。在图像投影区域中设置构造为菲涅耳镜的带有放大功能的半反射镜，从而为带有放大功能的半反射镜提供放大功能。

相关申请的交叉引用

本申请基于2017年3月6日提交的日本专利申请No.2017-041694并要求其优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种能够安装在例如车辆上的显示图像投影设备和显示图像投影系统。

背景技术

例如，在专利文献JP-A-2004-226469中公开的平视显示(HUD)设备中，从光学单元发出的显示光投射在车辆的车厢内部的前挡风玻璃表面上的预定显示区域，部分显示光被反射并且导向驾驶员的视点。因此，显示光生成的图像形成为前挡风玻璃前方的虚像，并且驾驶员能够视觉识别该虚像。光学单元由内置在光学单元的壳体中的显示装置、第一反射镜和第二反射镜构成。

此外，在专利文献JP-A-2004-226469中，反射面的曲率和设置在光学系统中的多个反射镜的位置关系被特别设计，以抑制在放大显示图像的情况下发生的图像失真。

发明内容

然而，在利用HUD显示图像的情况下，例如，由于HUD的光学系统的特征并且由于包括在光学系统的光路中的车辆挡风玻璃的曲面形状的影响，产生了像差。因此，需要修正像差以获得清晰的显示图像，从而需要诸如专利文献JP-A-2004-226469中公开的技术。此外，一般而言，能够通过采用具有自由曲面的非球面透镜或非球面镜作为光学系统的组件来修正像差。

另一方面，在近年来的车辆中，在距驾驶员的视点的更远距离位置处显示虚像的必要性以及增大用于显示虚像的显示屏的必要性在HUD中得以加剧。因此，需要通过增大设置在HUD的光学系统中的透镜和反射镜的曲率来提高图像的放大系数，并且还需要将多个光学系统设置为按顺序排列。

然而，例如，为了使具有大曲率的非球面镜作为组件容纳在HUD单元的壳体中，壳体自身需要更大，因为非球面镜的厚度尺寸是大的。从而难以在车辆内部的小空间中安装HUD单元。

已经考虑上述情况做出本发明，并且本发明的目的是提供一种即使在虚像显示位置位于远距离处或者虚像显示屏幕更大的情况下也能够避免壳体的增大的显示图像投影设备和显示图像投影系统。

为达到上述目的，根据本发明的显示图像投影设备和显示图像投影系统的特征如以下(1)-(5)项所述。

(1)一种显示图像投影设备，具有：壳体；显示装置，该显示装置容纳在所述壳体中；以及投影光学系统，该投影光学系统容纳在所述壳体中，并且用于在预定的方向上发射所述显示装置的显示图像，其中

所述投影光学系统配备有菲涅耳镜，并且

在用于修正在从所述显示装置到预定的视点的光路中产生的像差的自由曲面形状被分割为多个区域的状态下，形成所述菲涅耳镜的表面形状。

(2)上述(1)项中所述的显示图像投影设备，其中

所述菲涅耳镜的表面形状具有用于放大待形成在从所述显示装置到所述视点的所述光路中的图像的光学放大功能。

(3)一种显示图像投影系统，配备有：

上述(1)项中所述的显示图像投影设备；以及

第二菲涅耳镜，该第二菲涅耳镜设置在车辆的挡风玻璃上或者设置在所述挡风玻璃附近，以反射从所述投影光学系统发射的光学图像的至少一部分，并且将所述光学图像的所述至少一部分引导至所述视点，其中