显示设备、可移动体设备、显示设备的制造方法和显示方法技术

一种HUD设备被配置成照射光以在设置于可移动体中的透射式反射器上形成图像，并且将虚拟图像显示于显示区域中以使虚拟图像与可移动体外部的场景叠加。场景中的距设定于所述可移动体中的参考点的给定距离范围被包括在显示区域中，并且到存在于给定距离范围内的目标物体(例如，路面)的第一会聚角和到显示于显示区域中的虚拟图像的第二会聚角之间的差值至多为一度。

Manufacturing method and display method of display equipment, movable body equipment and display equipment

An HUD device is configured to illuminate light to form an image on a transmissive reflector set in a movable body, and display the virtual image in a display area to superimpose the virtual image with the scene outside the movable body. A given range of distances from reference points set in the movable body in the scene is included in the display area, and the difference between the first convergence angle of the target object (e.g., road surface) existing within the given range and the second convergence angle of the virtual image displayed in the display area is at most one degree.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】显示设备、可移动体设备、显示设备的制造方法和显示方法
本专利技术涉及显示设备、可移动体设备、显示设备的制造方法和显示方法。
技术介绍
作为相关技术已知将虚拟图像显示于显示区域中以将该虚拟图像叠加到可移动体外部的场景上的设备(例如，参见PTL1)。引用列表专利文献[PTL1]公开号为2013-196359的日本未审查专利申请
技术实现思路
技术问题然而，关于PTL1中所公开的设备，存在着改善存在于可移动体外部的场景中的目标物体和虚拟图像的同时可视性的空间。问题的解决方案在一个实施例中，显示设备被配置成照射光以用于在设置于可移动体中的透射式反射器上形成图像，以及被配置成将虚拟图像显示于显示区域中以使虚拟图像与可移动体外部的场景叠加。从设定于可移动体中的参考点至场景的给定距离范围被包括在显示区域中，并且到存在于给定距离范围中的目标物体(例如，路面)的第一会聚角和到显示于显示区域中的虚拟图像的第二会聚角之间的差值至多为一度。本专利技术的有利效果在一个或多个实施例中，目标物体和虚拟图像的同时可视性可改善。附图说明图1为一个实施例中的HUD设备的总体布置的图示。图2为HUD设备的控制系统的硬件配置的框图。图3为HUD设备的功能配置的框图。图4示出了HUD设备中的光源单元的配置。图5示出了HUD设备中的光偏转器的配置。图6示出了光偏转器的镜和扫描范围之间的关系。图7示出了二维扫描中的扫描轨迹的一个实例。图8A示出了由入射光通量直径和微透镜阵列中的透镜直径之间的尺寸差值所引起的效果差异。图8B示出了由入射光通量直径和微透镜阵列中的透镜直径之间的尺寸差值所引起的效果差异。图9示出了用于将虚拟图像显示为如同虚拟图像粘附至路面的方法。图10示出了用于将虚拟图像显示为如同引导标识粘附至路面的方法。图11示出了用于将虚拟图像显示为如同车辆间距离标示粘附至路面的方法。图12示出了用于将虚拟图像显示为如同指示符粘附至路面的方法。图13示出了显示小心标志的第一实例，该小心标志垂直于路面。图14示出了显示小心标志的第二实例，该小心标志垂直于路面。图15示出了指示车辆和前方车辆之间的相对速度和车辆间距离的期望值之间的关系的图表。图16示出了当观察者同时观察目标物体和虚拟图像时的视差角。图17为示出视点和背景之间的距离与视点和虚拟图像之间的距离之间的关系的表格。图18示出了上面重叠虚拟图像用于显示的路面的适当距离范围。图19示出了用于设定显示区域的位置的第一方法。图20示出了用于设定显示区域的位置的第二方法。图21示出了用于设定参考视点的第一方法。图22示出了用于设定参考视点的第二方法。图23示出了用于设定参考视点的第三方法。图24示出了用于设定参考视点的第四方法。图25示出了用于设定参考视点的第五方法。图26为被配置成显示引导标识的HUD设备的配置实例的框图。图27为被配置成显示车辆间距离的HUD设备的配置实例的框图。图28为被配置成显示指示符的HUD设备的配置实例的框图。图29示出了L_B(背景亮度)和L_P(非虚拟图像区域的亮度)之间的关系。具体实施方式<整体配置>在下文中，将参考附图描述一个实施例中的HUD设备100。需注意，″HUD″为“平视显示器(Heads-UpDisplay)”的缩写。图1示意性地示出了一个实施例中的HUD设备100的总体布置。<HUD设备的总体布置>HUD设备的投影方法通常分类为“面板方法(panelmethods)”和“激光扫描方法”。在面板方法中，中间图像利用成像装置来形成，诸如液晶面板、数字镜装置(DMD)面板，或真空荧光显示器(VFD)。在激光扫描方法中，中间图像通过利用二维扫描装置扫描从激光光源发射的激光束来形成。具体地，在激光扫描方法中，可以为每一个像素分配发射和非发射，并且因此可形成高对比度图像，不同于其中通过部分地遮蔽全屏发射来形成图像的面板方法。因此，作为投影方法，“激光扫描方法”被应用于HUD设备100，但是也可应用“面板方法”。HUD设备100被安装于例如车辆上，并且被配置成产生通过车辆的前挡风玻璃50(参见图1)可视的用于车辆的操作的导航信息。导航信息包括例如车辆速度、路线信息、至目的地的距离、当前位置名称、车辆前方的物体(即，目标物体)存在与否和物体的位置、诸如限速的指示符、拥塞信息，等等。在这种情况下，前挡风玻璃50还用作透射式反射器，该透射式反射器允许部分的入射光透射并且反射至少一部分的其余光。在下文中，将具体地描述其中HUD设备100安装于机动车中的实例，该机动车为包括前挡风玻璃50的车辆。如图1所示，HUD设备100包括光学扫描单元10、屏幕30和凹面镜40。光学扫描单元10包括光源单元11、光偏转器15和扫描镜20。通过将光束(即，图像光束)发射至前挡风玻璃50以用于在前挡风玻璃50上形成图像，HUD设备100使得虚拟图像I从观察者A(即，在此，作为车辆的占据者的驾驶员)的视点位置为可视的。也就是说，作为前挡风玻璃50上的虚拟图像I，观察者A能够观察屏幕30上的图像(即，中间图像)，该图像通过光学扫描单元10来形成(或呈现)。作为一个实例，HUD设备100设置于车辆的仪表板之下。观察者A的视点位置和前挡风玻璃50之间的距离在数十厘米至最多一米的范围内。在本实施例中，凹面镜40利用现有光学设计仿真软件进行设计以获得恒定聚光功率，使得虚拟图像I可形成于期望位置。在HUD设备100中，在一个实施例中，凹面镜40的聚光功率设定成使得虚拟图像I可显示于距观察者A的视点位置大于或等于一米并小于或等于30米的距离的位置(深度位置)。在另一个实施例中，该距离可大于或等于一米并小于或等于10米。需注意，前挡风玻璃通常不形成为平的表面，而是略微弯曲的表面。为此，虚拟图像I的成像位置由凹面镜40和前挡风玻璃50的弯曲表面来确定。在光源单元11中，将已根据图像数据调制的R，G和B三色的激光束进行组合。其中三色的激光束被组合的组合光束被引导至光偏转器15的反射表面。用作偏转器的光偏转器15可以是通过例如半导体制造过程所生产的微机电系统(MEMS)扫描仪。MEMS扫描仪包括单个微镜，该单个微镜可绕着两个正交轴独立地摆动。光源单元11和光偏转器15的细节将随后描述。根据图像数据从光源单元11所发射的光束(即，组合光束)由光偏转器15偏转，由扫描镜20向后反射，并且被发射至屏幕30上。在屏幕30上，对光进行扫描并且形成中间图像。具体而言，光扫描系统包括光偏转器15和扫描镜20。需注意，凹面镜40可被设计并布置成校正光学畸变元件，其形成由于前挡风玻璃50的影响而向上或向下弯曲的凸面形状的中间图像的水平线。已穿过屏幕30的激光束被凹面镜40反射向前挡风玻璃50。至前挡风玻璃50的入射光通量的一部分穿过前挡风玻璃50，并且至少一部分的其余光通量被反射向观察者A的视点位置。因此，观察者A能够观察前挡风玻璃50上的虚拟图像I，虚拟图像I通过放大中间图像来创建。换句话讲，当从观察者A观察显示区域时，虚拟图像I通过前挡风玻璃50来被放大和显示。需注意，用作透射式反射器的组合器可以被放置于前挡风玻璃50的观察者A的视点位置侧，使得来自凹面镜40的激光束可发射至组合器上。这种配置还使得虚拟图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备被配置成照射光以在设置于可移动体中的透射式反射器上形成图像来将虚拟图像显示于显示区域中，并且使所述虚拟图像与所述可移动体外部的场景叠加，其中所述场景中的距设定于所述可移动体中的参考点的给定距离范围被包括在所述显示区域中，并且到存在于所述给定距离范围中的目标物体的第一会聚角和到显示于所述显示区域中的所述虚拟图像的第二会聚角之间的差值至多为一度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.14 JP 2016-139286;2017.01.30 JP 2017-014181.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备被配置成照射光以在设置于可移动体中的透射式反射器上形成图像来将虚拟图像显示于显示区域中，并且使所述虚拟图像与所述可移动体外部的场景叠加，其中所述场景中的距设定于所述可移动体中的参考点的给定距离范围被包括在所述显示区域中，并且到存在于所述给定距离范围中的目标物体的第一会聚角和到显示于所述显示区域中的所述虚拟图像的第二会聚角之间的差值至多为一度。2.根据权利要求1所述的显示设备，特征在于，所述参考点和所述显示区域中的给定点之间的距离为四米以上且十米以下。3.根据权利要求1或权利要求2所述的显示设备，其特征在于，当所述目标物体存在于所述给定距离范围中的上限的给定点并且所述虚拟图像显示于所述显示区域中的给定点时，所述第一会聚角和所述第二会聚角之间的所述差值至多为一度。4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的显示设备，其特征在于，所述显示区域的顶端位于低于所述参考点的位置。5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的显示设备，其特征在于，所述参考点的高度被设定为在包括中值加或减虚拟线的长度的10％的高度范围内，所述中值为所述可移动体设计中的点的高度，所述虚拟线在给定表面和所述可移动体设计中的所述点的所述高度之间虚拟地延伸。6.根据权利要求5所述的显示设备，其特征在于，在所述高度范围的上限的情况下，第一范围被包括在所述显示区域中，其中，所述第一范围为所述给定距离范围的至少60％，并且在所述高度范围的下限的情况下，第二范围在所述显示区域中被看到，其中，所述第二范围为所述给定距离范围的至少60％。7.根据权利要求6所述的显示设备，其特征在于，所述虚拟图像被显示于所述显示区域中以叠加所述第一范围和所述第二范围的叠加区域。8.根据权利要求5至权利要求7中任一项所述的显示设备，其特征在于，所述参考点的所述高度被设定成高于所述高度范围中的所述中值的所述高度。9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的显示设备，其特征在于，所述给定距离范围的下限为13米至16米。10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的显示设备，其特征在于，所述给...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木友规，齐所贤一郎，草彅真人，安田拓郎，藤田和弘，片桐敬太，山口纮史，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本,JP