平视显示设备制造技术

本发明专利技术涉及平视显示设备。将被投射到投射表面（91，93）上的显示图像（71）在将显示图像（71）投射到投射表面（91，93）上时被形成在屏幕部件（30）的成像表面（31）上。投影仪（10）适合于投射光，其在成像表面（31）上形成显示图像（71）。成像表面（31）被形成为限制虚像（70）的场曲率的凸面。

【技术实现步骤摘要】
本公开涉及平视显示设备。
技术介绍
在交通工具的平视显示设备领域中，已知的是在包括交通工具的挡风玻璃的光学系统中产生的像差引起被显示为虚像的图像的变形。光学系统的像差中的一个是由图像的失真引起的像差。在例如JPH07-257225A、JPH10-149085A和JPH11-30764A中公开了减小由失真引起的虚像的二维变形的技术。具体地，JPH07-257225A教导了一种全息显示系统，其包括发光显示装置和反射全息图。发光显示装置投射虚像的光。从发光显示装置输出的光被投射到反射全息图上。由发光显示装置投射的显示图像的形状在补偿在反射全息图处产生的变形之前被预先变形(预先失真)。因此，可以限制所显示虚像的二维变形。JPH10-149085A教导了一种全息显不设备，其包括显不器、光源和全息图组合器。 该显示器投射光，其形成显示图像。从显示器输出的光被投射到全息图组合器上。由显示器投射的显示图像的形状在补偿在全息图组合器处产生的图像的二维变形之前预先变形(预先失真)。因此，可以限制所显示图像的二维变形。JPH11-30764A教导了一种平视显示设备，其包括图像显示表面和半反射镜。图像的光是从图像显示表面投射的。从图像显示表面输出的光被投射到半反射镜上。从图像显示表面投射的图像在补偿在半反射镜处产生的图像的变形之前预先变形(预先失真)。因此，可以限制虚像的二维变形。近来，类似于在JPH11-30764A的情况下，流行使用平视显示设备，其向位于观看者的正面的凹挡风玻璃上投射显示图像。在此类平视显示设备中，除由图像的二维变形引起的像差之外，还发生由三维场曲率引起的像差。因此，由观看者在观看区域处观看的显示图像的所显示的虚像被变形，使得观看者的观看区域与所显示的虚像之间的距离从所显示的虚像的中心部分向所显示的虚像的边缘部分减小。在JPH11-30764A的平视显示设备中，显示所述显示图像的图像显示表面被形成为平面表面。另外，通常，难以改变此类图像显示表面的形状。因此，难以调整光程的距离(其是从图像显示表面到挡风玻璃)以及虚像的成像点。结果，不能减小虚像的三维变形。在其中在虚像中产生三维变形的情况下，当观看者在观看区域内移动他/她的视点时，在显示图像的虚像中发生形状变化和位置变化。因此，被显示为虚像的显示图像的显示质量可能会变得不足。
技术实现思路
鉴于上述缺点完成了本公开。因此，本公开的目的是提供一种平视显示设备，其能够改善被显示为虚像的显示图像的显示质量。根据本公开，提供了一种平视显示设备，其适合于向显示部件的投射表面上投射显示图像以使得观看者能够从预定观看区域观看显示图像的虚像。平视显示设备包括屏幕部件和投影仪。该屏幕部件包括成像表面，在其上面，在向投射表面上投射显示图像时形成将被投射到投射表面上的显示图像。该投影仪适合于投射光，其在成像表面上形成显示图像。该成像表面被形成为限制虚像的场曲率的凸面。附图说明本文所述附图仅仅是用于图示的目的且并不意图以任何方式限制本公开的范围。图I是示出交通工具的示意图，其中安装了本公开的实施例的平视显示设备； 图2是示出交通工具中的实施例的平视显示设备的布置的 图3是示出实施例的平视显示设备的激光扫描仪的结构的图； 图4是示出实施例的平视显示设备的部件的位置的 图5是示出本实施例的平视显示设备的屏幕的凸成像表面以及交通工具的挡风玻璃和在图2中的箭头V的方向上看的虚像的 图6是示出自由曲面透镜以及本实施例的平视显示设备的屏幕的成像表面和激光扫描仪的 图7A是示出在成像表面上形成的显示图像的 图7B是示出在成像表面是平面表面的情况下的虚像的形状的 图7C是示出当观看者的视点沿着向右方向移动时观看者所观看的图7B的虚像的图； 图7D是示出在成像表面是凸面的情况下的虚像的形状的 图7E是示出当观看者的视点沿着向右方向移动时观看者所观看的图7D的虚像的图； 图8是示出具有实施例的凸成像表面的设备的规格的 图9是示出比较例中的具有平面成像表面的设备的规格的 图10是示出使用具有凸成像表面的图8的设备在模拟中测量的激光的斑直径和使用具有平面成像表面的图9的设备在模拟中测量的激光的斑直径的 图11是示出具有本实施例的自由曲面透镜的设备的规格的图；以及图12是示出使用具有实施例的自由曲面透镜的图11的设备在模拟中测量的激光的斑直径以及使用不具有自由曲面透镜的设备在模拟中测量的激光的斑直径的图。具体实施例方式将参考附图来描述本公开的实施例。参考图I至3，本公开的实施例的平视显示设备100被容纳在例如交通工具(在这种情况下为汽车)的仪表板中。显示图像71被从平视显示设备100投射到交通工具I的挡风玻璃(显示部件)90上，使得驾驶员(观看者)能够从预定眼箱60在视觉上识别显示图像71的虚像70。在挡风玻璃90的交通工具内部侧表面中形成了显示图像71被从平视显示设备100投射到其上面的投射表面(也称为投射的表面)91，且该投射表面被形成为凹面，其是凹陷的，即沿着远离观看者(并从而远离观看者的眼箱60)的方向弯曲并凹进。被投射到投射表面91上的显示图像71的光被投射表面91朝着眼箱60反射并到达驾驶员(观看者)的视点61。察觉显示图像71的光的观看者能够在视觉上识别、即能够观看显示图像71的虚像70，其在挡风玻璃90的正面(即，挡风玻璃90的与观看者相对的一面)上形成。被投射到投射表面91上的显示图像71被配置成细长矩形形式(长方形形式)，其具有水平长度，该水平长度是沿着交通工具的水平方向(左至右方向)测量的并大于沿着交通工具的垂直方向测量的显示图像71的垂直长度。这是因为当观看者坐在交通工具中的他/她的座位上时，视点61的移动在水平方向上比在垂直方向上更容易。显示图像71包括指示例如具有平视显示设备100的交通工具的行驶速度的图像段、由导航系统指定的交通工具的行驶方向标志的图像以及交通工具的警告标志。现在，将参考图2和3来描述平视显示设备100的结构。平视显示设备100包括激光扫描仪10、屏幕30和凹面镜40，其被容纳到外壳110 (图I)中。在以下描述中，将由观看者观看到的虚像70的水平方向(也称为横向或第一方向)的轴称为X轴。此外，将垂直于水平方向的虚像70的垂直方向(也称为从上到下的方向或第二方向)的轴称为y轴。并且，在以下描述中，为了方便起见，将在每个相应部件上形成或被投射到每个相应部件上的显示图像71的X轴的方向称为水平方向(也称为横向或第一方向)，并将在每个相应部件上形成或被投射到每个相应部件上的显示图像71的y轴的方向称为垂直方向(也称为从上到下的方向或第二方向)。 激光扫描仪10包括光源13、光学设备20、微机电系统(MEMS)反射镜26和控制器11。光源13包括三个激光投射设备14 16。激光投射设备14 16中的每一个投射相应的激光(也称为激光束)，其具有与激光投射设备14 16中的另外两个的频率不同的频率，即具有与激光投射设备14 16中的另外两个的色彩相位不同的色彩相位的相应激光。具体地，激光投射设备14投射红色的激光。激光投射设备15投射蓝色的激光。激光投射设备16投射绿色的激光。当不同色彩相位的激光被加法地混合时，能够再现各种色彩。每个激光投本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平视显示设备，其适合于向显示部件（90，92）的投射表面（91，93）上投射显示图像（71）以使得观看者能够从预定观看区域（60）观看显示图像（71）的虚像（70），所述平视显示设备包括：屏幕部件（30），所述屏幕部件包括成像表面（31），在其上面，在向投射表面（91，93）上投射显示图像（71）时形成将被投射到投射表面（91，93）上的显示图像（71）；和投影仪（10），所述投影仪适合于投射光，其在成像表面（31）上形成显示图像（71），其中所述成像表面（31）被形成为限制虚像（70）的场曲率的凸面。

【技术特征摘要】
2011.07.24 JP 2011-1614661.一种平视显示设备，其适合于向显示部件(90，92)的投射表面(91，93)上投射显示图像(71)以使得观看者能够从预定观看区域(60)观看显示图像(71)的虚像(70)，所述平视显示设备包括 屏幕部件(30)，所述屏幕部件包括成像表面(31)，在其上面，在向投射表面(91，93)上投射显示图像(71)时形成将被投射到投射表面(91，93)上的显示图像(71);和 投影仪(10)，所述投影仪适合于投射光，其在成像表面(31)上形成显示图像(71)，其中所述成像表面(31)被形成为限制虚像(70 )的场曲率的凸面。2.根据权利要求I的平视显示设备，其中 投射表面(91，93)被形成为凹面；并且 成像表面(31)被形成为限制由于投射表面(91，93)的曲率引起的虚像(70)的场曲率的凸面。3.根据权利要求I的平视显示设备，其中投射表面(91，93)被形成为凹面，其沿远离所述预定观看区域(60)的方向弯曲和凹进。4.根据权利要求I的平视显示设备，其中成像表面(31)朝着投影仪(10)弯曲和突出。5.根据权利要求I的平视显示设备，其中基于投射表面(91，93)在第一方向上的曲率和投射表面(91,93)在第二方向上的曲率,成像表面(31)沿第一方向和第二方向都是三维弯曲的，所述第一方向和第二方向相互垂直。6.根据权利要求I的平视显示设备，还包括放大镜(40)，其包括被形成为凹面的反射表面(41),所述反射表面(41)通过在通过反射表面(41)放大显示图像(71)时反射形成在成像表面(31)上的显示图像(71)在将显示图像(71)投射到投射表面(91，93)上时将显示图像(71)投射到投射表面(91，93)上，其中成像表面(31)被形成为凸面，所述凸面限制由反射表面(41)的曲率引起的虚像(70...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤川卓之，深泽一登，今堀秀晃，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：