[发明专利]平视显示装置

说明书

一种能够在挡风玻璃的宽阔的面积上，将不同的多个影像信息作为虚像显示在不同的位置处的小型信息显示装置。作为有代表性的实施方式，配置有用于形成影像信息的平板显示器并设有包括被投影部件的虚像光学系统，该被投影部件用于通过使平板显示器的影像反射来在交通工具的前方多个位置显示虚像，虚像与驾驶员的视点位置对应地形成在多个位置上。在虚像光学系统中，用于形成各虚像的影像光束以在平板显示器与凹面反射镜之间分离而独立的方式配置，与各光束对应地配置有不同的光学元件。

技术领域

本发明涉及一种在汽车、火车、飞机等(以下，一般称为“交通工具”)的挡风玻璃上投影图像的信息显示装置，尤其涉及使得该图像隔着挡风玻璃以虚像观察的虚像光学系统及使用该虚像光学系统的信息显示装置。

背景技术

根据以下的专利文献1，已知一种将影像光投影到汽车的挡风玻璃上形成虚像，对路径信息、拥堵信息等交通信息和燃料余量、冷却水温度等汽车信息进行显示的所谓的平视显示装置(HUD:Head-Up-Display)。

在此类信息显示装置中，出于使驾驶员容易辨识到信息之目的，要求根据驾驶员的注视位置在多个位置上形成虚像，即，使虚像的形成距离与驾驶员的注视位置相匹配。因此，存在一种例如以下的专利文献2中公开的那样，在距驾驶员较远处(远距离)和较近处(近距离)分别形成像的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-229552号公报

专利文献2：日本特开2015-34919号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

专利文献1公开的平视显示装置例采用了这样的结构，即，液晶显示面板上显示的影像光被中继光学系统成像为实像(专利文献1的图2的Ir)，经由目视光学系统(同图的L1)观察虚像(同图的Iv)。按成像关系整理可知，液晶显示面板上的影像光(平面)被成像为实像Ir(平面)，进而实像Ir(平面)被成像为虚像Iv(平面)。

但是，驾驶员的前景不是二维平面而是三维空间。因此，使用图18说明从乘坐汽车(本车)的驾驶员起的视线方向和该视线方向上的距离。

在本车101的驾驶员观看到的前景也就是其视野范围中，存在着前方行驶的前方车辆102、其跟前的路面105(例如路面上是否有抛落物等)、在道路边缘行驶于附近的自行车、人行道上的行人等。

观看前方行驶的前方车辆102的视线方向103是使视线从正面方向略微降低的方向，而观看道路上其跟前的路面105的视线方向104是使视线进一步降低的方向。这样可知，对于驾驶过程中驾驶员要注意的对象物来说，其与驾驶员之间的距离随着视线方向而相应地不同。

从而，为了进一步提高汽车驾驶的安全性，非常重要的一点是，通过使驾驶过程中注视的对象物的距离接近此时显示的虚像的像距，来缩短人眼对焦所需的时间。

另外，上述专利文献2公开的头戴式显示装置例采用了在离驾驶员不同的距离处形成虚像的结构，具体而言，不可或缺的一点是，根据显示内容来选择屏幕，并与选中的屏幕相应地利用可变焦透镜高速地进行对焦。因此，作为可变焦透镜，使用了“液体透镜，其改变密封在容器内的液体的液体界面”或者“凹面反射镜，其构成为曲率可变”等，头戴式显示器装置向大型化发展，成本增加。

另外，对于被投影部件(6)即挡风玻璃的反射面来说，在驾驶员的视点位置存在多个的情况下，由于挡风玻璃的车体垂直方向曲率半径和车体水平方向曲率半径的中心位置与驾驶员的眼睛的位置不同，所以显示的图像会发生畸变，专利文献2对这一点完全没有考虑。

如上所述，在上述的现有的信息显示装置中，难以在抑制装置结构的大型化和复杂化的同时，在驾驶员的不同的视点位置(距离)处形成虚像。而且，对于显示的影像，也完全没有考虑由于驾驶员的视点位置而产生畸变的问题。