(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投影するように構成された表示部と、
フロントガラスが前記画像を運転者の目に反射するように、前記表示部によって投影された前記画像を前記フロントガラスに反射するように構成された、前記表示部の出射光の光路に配置された３ミラー光デバイスであって、
前記表示部によって投影された前記画像を拡大縮小するためのズームミラーと、前記ズームミラーの曲率を調節するように構成された第１曲率調節部と、を有する、ズームミラーアセンブリと、
前記ズームミラーの曲率の変更の間に引き起こされる画質の歪みを補正するように構成された画質補正ミラーと、前記画質補正ミラーの曲率を調節するように構成された第２曲率調節部と、を有する、画質補正ミラーアセンブリと、
前記フロントガラスによって引き起こされる画像の歪みを補正するように構成されたフロントガラス補正ミラーアセンブリと、を備える、
３ミラー光デバイスと、を備え、
前記第１曲率調節部は、ズーム導電性基板と、前記ズーム導電性基板上に配置された前記ズームミラーと、前記ズームミラー上に貼り付けられたズーム導電性フィルムと、を備え、
前記第１曲率調節部は、前記ズーム導電性フィルムと前記ズーム導電性基板との間に第１電界を生成し、生成された前記第１電界の向きに応じて前記ズームミラーが上向き又は下向きに変形して前記ズームミラーの前記曲率を調節するように、上向き又は下向きの第１静電駆動力を前記ズームミラーに加え、
前記第２曲率調節部は、補正導電性基板と、前記画質補正ミラー上に貼り付けられた補正導電性フィルムと、を備え、
前記補正導電性フィルムと前記補正導電性基板との間に第２電界が生成され、前記画質補正ミラーが上向き又は下向きに変形させられて前記画質補正ミラーの前記曲率を調節するように、前記第２電界における上向き又は下向きの第２静電駆動力が前記画質補正ミラーに加えられる、
ヘッドアップディスプレイシステムのためのプロジェクター。
【請求項２】
前記ズームミラーアセンブリと、前記画質補正ミラーアセンブリと、前記フロントガラス補正ミラーアセンブリとは、前記出射光の前記光路に順に配置されている、
請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記ズームミラーアセンブリは、前記表示部の前記出射光の前記光路に配置され、
前記画質補正ミラーアセンブリは、前記ズームミラーアセンブリの出射光の光路に配置され、
前記フロントガラス補正ミラーアセンブリは、前記画質補正ミラーアセンブリの出射光の光路に配置され、前記フロントガラス補正ミラーアセンブリの出射光が前記フロントガラスに投影される、
請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記ズームミラーは、ズームミラーフレーム内に配置されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記画質補正ミラーは、前記補正導電性フィルムと前記補正導電性基板との間に配置されている、
請求項１乃至４の何れか１項に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記画質補正ミラーは、画質補正ミラーフレーム内に配置されている、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記表示部は、透過型表示スクリーンと、前記透過型表示スクリーン下部の光源部と、を備える、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記光源部は、バックライトプレートと、前記バックライトプレート上に整列して分配された複数のバックライトと、前記複数のバックライトにそれぞれ対応し、整列して分配された複数の集光ミラーと、を備える、
請求項７に記載のプロジェクター。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプロジェクターを備えるヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のヘッドアップディスプレイシステムを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は、２０１４年１２月２５日に、国家知識産権局、Ｐ．Ｒ．Ｃに出願された、中国特許出願第２０１４１０８２０３９５．Ｘ号、及び、２０１４年１２月２５日に、国家知識産権局、Ｐ．Ｒ．Ｃに出願された、中国特許出願第２０１４２０８３４４９０．０号の優先権及び利益を主張し、上記で特定された出願の全ての内容が、ここで参照によって取り込まれる。
【０００２】
（分野）
本開示の実施の形態は、概して車両に関し、特に、プロジェクター、ヘッドアップディスプレイシステム及び車両に関する。
【背景技術】
【０００３】
生活レベルの改善とともに、車両に対する要求が多くなっている。現在、一部の車両にヘッドアップディスプレイシステムが備えられている。ヘッドアップディスプレイシステムは、車両のダッシュボードに取り付けられ、光学反射原理を用いてテキスト及び画像の形式でフロントガラスに情報を投影する。そして、投影画像の高さと運転者の目は、概して同じレベルにある。運転者は、ヘッドアップディスプレイシステムによって投影された投影画像とともに、フロントガラスによって反射されたバーチャル画像を見ることができる。このように、運転中に運転者が外景とヘッドアップディスプレイシステムによって表示された情報とを組み合わせることは容易である。運転者は、自分の頭を下げることなく、ナビゲーション情報、車両の速度及び他の情報を見ることができる、道路前方から注意をそらす問題が避けられるため、運転の安全性が向上する。
【０００４】
研究者らは、研究している間に運転者の目が常に特定の位置に焦点を合わせていることを発見したが、それは車両の運転プロセスにおいて通常、２．５ｍから３ｍ以内の距離であるから、既存のヘッドアップディスプレイシステムは、概して、画像を透過型の表示スクリーンを通して直接投影し、フロントガラスによって反射された後に運転者から２．５ｍから３ｍ以内の距離にバーチャル画像が生成される。このようにして、運転者は、ヘッドアップディスプレイシステムによって投影された画像とともに、前方の道路の情報を見ることができる。しかし、車両がより高速で走行しているとき、より前方の道路の情報を見るために、運転者は、３ｍの距離より遙かに遠く離れた位置、時には最大６ｍから７ｍの位置にさえ焦点を合わせるかもしれない。しかし、既存のヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像の位置は、変化させられず、もし、運転者がヘッドアップディスプレイシステムからの情報を得たいならば、運転者は、画像と前方の道路の情報との間で視線を変える必要があるので、運転プロセスにおける安全上のリスクを発生させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、運転者によって快適に見られる、画像の適切な位置を見つけることが不便且つ困難であるという問題を解決するために、車両、ヘッドアップディスプレイシステム及びヘッドアップディスプレイシステムのためのプロジェクターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の観点に係る実施形態によれば、ヘッドアップディスプレイシステムのためのプロジェクターが提供される。そのヘッドアップディスプレイシステムのためのプロジェクターは、画像を投影するように構成された表示部と、表示部の出射光の光路に配置され、フロントガラスが画像を運転者の目に反射するように、表示部によって投影された画像をフロントガラスに反射するように構成された３ミラー光デバイスと、を備え、３ミラー光デバイスは、表示部によって投影された画像を拡大縮小するためのズームレンズと、ズームレンズの曲率を調節ように構成された第１曲率調節部と、を有するズームレンズアセンブリと、ズームレンズの曲率の変更の間に引き起こされる画質の歪みを補正するように構成された画質補正レンズを有する画質補正レンズアセンブリと、画質補正レンズの曲率を調節ように構成された第２曲率調節部と、フロントガラスによって引き起こされる画像の歪みを補正するように構成されたフロントガラス補正レンズアセンブリと、を備える。
【０００７】
本開示によるプロジェクターでは、３ミラー光デバイスが表示部の出射光の光路に配置されている。３ミラー光デバイスにおいては、ズームレンズアセンブリは、ズームレンズと、第１曲率調節部と、を含み、画質補正レンズアセンブリは、画質補正レンズと、第２曲率調節部と、を含むので、ズームレンズ及び画質補正レンズの曲率半径を調節することにより、ヘッドアップディスプレイシステムの光路の焦点が調節され、連続的なズームが実現され得る。車両が加速し、視線の焦点位置がより遠くなるとき、ヘッドアップディスプレイシステムは、ズームレンズアセンブリ内のズームレンズの曲率を調節することができ、これと同時に、画像が運転者の視線の焦点位置と一致するように、ヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像がより遠くなり、運転者は画像と前方の道路の情報との間で視線を変える必要がなく、画像の位置は運転者の視線の焦点位置に応じて調節され得るので、運転上の安全性が改善する。それと同時に、ズームレンズアセンブリは、画像をさらに拡大することができ、運転者は複雑な情報をより明確に取得することができる。それと同時に、画質補正レンズアセンブリは、ズームレンズによって光路を変更することで引き起こされる画質を調節し、規則に応じて画質補正レンズの曲率を変化させ、オブジェクト平面が静止している場合には画質を補正し、ズーム調節の間にヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像の画質が低下することを防止することを可能にする。さらに、フロントガラス補正レンズアセンブリを用いることにより、フロントガラスによって引き起こされる画像の歪みが補正され得るので、画像の歪みを避け、画質を改善する。
【０００８】
本開示の第２の観点に係る実施形態によれば、ヘッドアップディスプレイシステムが提供される。そのヘッドアップディスプレイシステムは、上述のプロジェクターを含む。
【０００９】
本開示によるヘッドアップディスプレイシステムでは、３ミラー光デバイスが表示部の出射光の光路に配置されている。３ミラー光デバイスにおいては、ズームレンズアセンブリは、ズームレンズと、第１曲率調節部と、を含み、画質補正レンズアセンブリは、画質補正レンズと、第２曲率調節部と、を含むので、ズームレンズ及び画質補正レンズの曲率半径を調節することにより、ヘッドアップディスプレイシステムの光路の焦点が調節され、連続的なズームが実現され得る。車両が加速し、視線の焦点位置がより遠くなるとき、ヘッドアップディスプレイシステムは、ズームレンズアセンブリ内のズームレンズの曲率を調節することができ、これと同時に、画像が運転者の視線の焦点位置と一致するように、ヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像がより遠くなり、運転者は画像と前方の道路の情報との間で視線を変える必要がなく、画像の位置は運転者の視線の焦点位置に応じて調節され得るので、運転上の安全性が改善する。それと同時に、ズームレンズアセンブリは、画像をさらに拡大することができ、運転者は複雑な情報をより明確に取得することができる。それと同時に、画質補正レンズアセンブリは、ズームレンズによって光路を変更することで引き起こされる画質を調節し、規則に応じて画質補正レンズの曲率を変化させ、オブジェクト平面が静止している場合には画質を補正し、ズーム調節の間にヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像の画質が低下することを防止することを可能にする。さらに、フロントガラス補正レンズアセンブリを用いることにより、フロントガラスによって引き起こされる画像の歪みが補正され得るので、画像の歪みを避け、画質を改善する。
【００１０】
本開示の第３の観点に係る実施形態によれば、車両が提供される。その車両は、上記のヘッドアップディスプレイシステムを含む。
【００１１】
本開示による車両では、３ミラー光デバイスが表示部の出射光の光路に配置されている。３ミラー光デバイスにおいては、ズームレンズアセンブリは、ズームレンズと、第１曲率調節部と、を含み、画質補正レンズアセンブリは、画質補正レンズと、第２曲率調節部と、を含むので、ズームレンズ及び画質補正レンズの曲率半径を調節することにより、ヘッドアップディスプレイシステムの光路の焦点が調節され、連続的なズームが実現され得る。車両が加速し、視線の焦点位置がより遠くなるとき、ヘッドアップディスプレイシステムは、ズームレンズアセンブリ内のズームレンズの曲率を調節することができ、これと同時に、画像が運転者の視線の焦点位置と一致するように、ヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像がより遠くなり、運転者は画像と前方の道路の情報との間で視線を変える必要がなく、画像の位置は運転者の視線の焦点位置に応じて調節され得るので、運転上の安全性が改善する。それと同時に、ズームレンズアセンブリは、画像をさらに拡大することができ、運転者は複雑な情報をより明確に取得することができる。それと同時に、画質補正レンズアセンブリは、ズームレンズによって光路を変更することで引き起こされる画質を調節し、規則に応じて画質補正レンズの曲率を変化させ、オブジェクト平面が静止している場合には画質を補正し、ズーム調節の間にヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像の画質が低下することを防止することを可能にする。さらに、フロントガラス補正レンズアセンブリを用いることにより、フロントガラスによって引き起こされる画像の歪みが補正され得るので、画像の歪みを避け、画質を改善する。
【００１２】
本開示の追加的な観点及び利点が、以下の記載において部分的に説明され、その記載から部分的に明らかになるか、又は、本開示の実施例から理解されよう。
【００１３】
本開示の実施形態の上記及び他の観点及び利点は、図面を参照してなされる以下の説明から明らかになり、又は、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本開示の一実施形態によるヘッドアップディスプレイシステムにおける光路を示す概略図である。
【図２】図２は、本開示の一実施形態による第１曲率調節部の概略図である。
【図３】図３は、本開示の別の実施形態による第１曲率調節部の概略図である。
【図４】図４は、本開示の一実施形態による第２曲率調節部の概略図である。
【図５】図５は、本開示の別の実施形態による第２曲率調節部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示の実施形態に詳細な参照がなされる。図面を参照する本書に記載された実施形態は、例示的、説明的であり、本開示を概略的に理解するために用いられる。実施形態は、本開示を限定するように解釈されるべきではない。同一又は類似の要素及び同一又は類似の機能を有する要素は、説明全体を通して似た参照番号によって表される。
【００１６】
以下に、ヘッドアップディスプレイシステムのためのプロジェクター、ヘッドアップディスプレイシステム及び車両が図面を参照して詳細に説明される。
【００１７】
図１は、本開示の一実施形態によるヘッドアップディスプレイシステムにおける光路を説明する概略図である。ヘッドアップディスプレイシステムのためのプロジェクターは、画像を投影するように構成された表示部１と、フロントガラス５により画像が運転者の目に反射するように、表示部１の出射光の光路に配置され、表示部１によって投影された画像をフロントガラス５に反射するように構成された３ミラー光デバイスと、を備え、３ミラー光デバイスは、ズームレンズアセンブリ２と、画質補正レンズアセンブリ３と、フロントガラス補正レンズアセンブリ４と、を含む。
【００１８】
一実施形態において、ズームレンズアセンブリ２、画質補正レンズアセンブリ３及びフロントガラス補正レンズアセンブリ４は、出射光の光路に順に配置されている。
【００１９】
ズームレンズアセンブリ２は、表示部１によって投影された画像を拡大縮小するためのズームレンズ２１と、そのズームレンズの曲率を調節するための第１曲率調節部と、を有する。
【００２０】
画質補正レンズアセンブリ３は、ズームレンズ２１の曲率を変化させる間に引き起こされる画質の歪みを補正するための画質補正レンズ３１と、その画質補正レンズ３１の曲率を調節するための第２曲率調節部と、を有する。
【００２１】
フロントガラス補正レンズアセンブリ４は、フロントガラス５によって引き起こされる画像の歪みを補正するように構成されている。同時に、フロントガラス補正レンズアセンブリ４は、画質補正レンズアセンブリ３からの光をフロントガラス５へ反射するように構成されている。さらに、フロントガラス補正レンズアセンブリ４に角度調節機構を追加することにより、反射の角度が調節されるため、プロジェクターによって投影される画像の高さを調節し得る。ズームレンズアセンブリ２、画質補正レンズアセンブリ３、フロントガラス補正レンズアセンブリ４及びフロントガラス５によって反射された後、表示部１から送られた光は、運転者の目に反射される。ズームレンズ２１及び画質補正レンズ３１の表面の曲率は、変更されてもよく、第１曲率調節部と第２曲率調節部を通して個別に調節されてもよい。
【００２２】
一実施形態において、ズームレンズ部２は、画像の拡大倍率が調節されるように、光路を反射するように用いられ、表示部１によって投影された画像を拡大縮小し、第１曲率調節部によってズームレンズの焦点が調節されるように構成されている。ズームレンズアセンブリ２による画像の拡大縮小の後、その画像が歪められ、画質が低下するかもしれない。そこで、画質補正レンズアセンブリ３は、出射光の光路においてズームレンズアセンブリ２の後方に配置されている。ヘッドアップディスプレイシステムによって投影された画像の画質が曲率の変更の間にあまり低下しないよう、画質補正レンズアセンブリ３は、ズームレンズアセンブリ２によって光路を変更することで引き起される画質を調節し、画質補正レンズ３の曲率を定期的に変更し、オブジェクト平面が静止している場合には、画質を補正し得る。車両のフロントガラス５はアークガラスであるため、フロントガラス５に投影された投影画像にピンクッション歪み又はバレル歪みが生じる可能性がある。歪みを除去するために、フロントガラス補正レンズアセンブリ４が光路に配置されている。
【００２３】
上記のズームレンズ及び画質補正レンズは、それぞれ、凹面鏡である。そして、フロントガラス補正レンズアセンブリ４は、サドルミラー（バイコニックと呼ばれ、表面の種類は、非球面係数が水平方向及び垂直方向に加えられてもよいことを意味する。）である。
【００２４】
表示部１は、任意の既知の構造でよい。表示部１は、透過型表示スクリーンと、その透過型表示スクリーン下部の光源部と、を含む。光源部によって生成される光源は、透過型表示スクリーン上に表示される画像を投影するために、その透過型表示スクリーンに照射される。本実施形態においては、光源部は、バックライトプレートを含み、バックライトは、そのバックライトプレート上に整列して（ｉｎ  ａｎ  ａｒｒａｙ  ｍｏｄｅ）分配されている。好適な実施例として、光源部には、複数のバックライトにそれぞれ対応し、整列して分配されている複数の集光レンズが備えられてもよい。集光レンズは、バックライトプレート上に直接配置されていてもよく、集光レンズは、バックライトを覆っていてもよい。集光レンズは、集光基板上に積み重ねられていてもよく、集光基板と一体化されていてもよい。集光レンズは、光を集め、光の利用効率を改善し、出射光を均等にすることを可能にし、より良好な照射効果を達成し得る。
【００２５】
一実施形態において、曲率は、弧に対する曲線上の１点における接線角度の回転割合であり、微分によって定義され、曲線が直線から逸脱する程度を示す。曲率の逆数が曲率半径である。曲率が小さければ小さいほど、曲率半径は大きくなり、ミラーの表面が平坦であれば平坦であるほど、焦点距離は大きくなる。
【００２６】
「ズームレンズアセンブリ２、画質補正レンズアセンブリ３及びフロントガラス補正レンズアセンブリ４は、出射光の光路に順に配置されている」とは、ズームレンズアセンブリ２が表示部１の出射光の光路に配置され、画質補正レンズアセンブリ３がズームレンズアセンブリ２の出射光の光路に配置され、フロントガラス補正レンズアセンブリ４が画質補正レンズアセンブリ３の出射光の光路に配置され、且つ、フロントガラス補正レンズアセンブリ４の出射光がフロントガラス５に投影されることを意味する。
【００２７】
ズームレンズ２１の第１曲率調節部は、特定の形式に限定されない。第１曲率調節部が制御可能であり、曲率を変更することができる限り、第１曲率調節部は、電気的に又は機械的に制御され得る。図２は、本開示の一実施形態による第１曲率調節部の概略図である。図３は、本開示の別の実施形態による第１曲率調節部の概略図である。図２及び図３に示されているように、ズームレンズ２１の第１曲率調節部は、ズーム導電性基板２３と、ズームレンズ２１上に貼り付けられたズーム導電性フィルム２２と、を含む。ズーム導電性フィルム２２とズーム導電性基板２３との間に第１電界が生成され、第１電界においては、ズームレンズ２１が上向き又は下向きに変形させられて（図２に示されているように、矢印で表される静電駆動力の下、ズームレンズ２１は、破線で表される位置まで変形させられる。）ズームレンズ２１の曲率を調節するように、上向き又は下向きの第１静電駆動力が生じ、ズームレンズ２１に加えられる。
【００２８】
一実施形態において、図２及び図３に示されているように、ズームレンズ２１は、ズーム導電性フィルム２２とズーム導電性基板２３との間に配置されている。ズームレンズ２１は、ズームレンズフレーム２４内に配置されている。
【００２９】
第２曲率調節部は、特定の形式に限定されない。第２曲率調節部が制御可能であり、曲率を変更することができる限り、第２曲率調節部は、電気的に又は機械的に制御され得る。図４は、本開示の一実施形態による第２曲率調節部の概略図である。図５は、本開示の別の実施形態による第２曲率調節部の概略図である。図４及び図５に示されているように、第２曲率調節部は、補正導電性基板３３と、画質補正レンズ３１上に貼り付けられた補正導電性フィルム３２と、を含む。補正導電性フィルム３２と補正導電性基板３３との間に第２電界が生成され、第２電界においては、画質補正レンズ３１が上向き又は下向きに変形させられて（図４に示されているように、矢印で表される静電駆動力の下、画質補正レンズ３１は、破線で表される位置まで変形させられる。）画質補正レンズ３１の曲率を調節するように、上向き又は下向きの第２静電駆動力が生じ、画質補正レンズ３１に加えられる。
【００３０】
一実施形態において、図４及び図５に示されているように、画質補正レンズ３１は、補正導電性フィルム３２と補正導電性基板３３との間に配置されている。画質補正レンズ３１は、画質補正レンズフレーム３４内に配置されている。
【００３１】
第１曲率調節部及び第２曲率調節部の曲率調節の原則は、簡潔に以下のように記述される。ズーム導電性基板２３と補正導電性基板３３は、総称して導電性基板と呼ばれることがあり、ズーム導電性フィルム２２と補正導電性フィルム３２は、総称して導電性フィルムと呼ばれることがあり、画質補正レンズ３１とズームレンズ２１は総称してレンズと呼ばれることがあり、ズームレンズフレーム２４と画質補正レンズフレーム３４は、総称してレンズフレームと呼ばれることがある。第１曲率調節部の曲率と第２曲率調節部の曲率は、電気的制御モードよって調節され得る。電界は、導電性フィルムと導電性基板との間に生成され、上向き又は下向きの静電駆動力が生まれる。レンズの曲率を変化させるために、レンズが上向き又は下向きにわずかに変形させられるように、静電駆動力がレンズに加えられる。電界の電圧の値及び方向を変化させることにより、静電駆動力の大きさ及び方向が制御され得る。したがって、導電性フィルムと導電性基板との間に加えられる電圧を変化させることにより、ヘッドアップディスプレイシステムの曲率が変えられ得る。
【００３２】
一実施形態において、ガウス光学理論によると、ズームレンズ２１の変形値α１（変形値とは、変形前の曲率半径と変形後の曲率半径との差である。）は、次の公式に従って計算され得る。
【数１】
0006626895.tif 000002
ここで、画質補正レンズ３１の変形値α２は、次の公式に従って計算され得る。
【数２】
0006626895.tif 000003
ここで、ｆは、ヘッドアップディスプレイシステムの合計焦点であり、Ｄは、入射瞳孔径であり、τは、ズーム比であり、ｓは、ズームレンズ２１と画質補正レンズ３１との間の距離対ヘッドアップディスプレイシステムの合計焦点ｆの比であり、ｑは、ズームレンズ２１のクリアアパーチャ対画質補正レンズ３１のクリアアパーチャの比であり、Ｗは、画像平面の高さの２倍の値である。
【００３３】
ここで、レンズの半径と、導電性フィルムと導電性基板との間に電圧を加えることにより生成される静電駆動力Ｆとの関係は、次の公式によって表現される。
【数３】
0006626895.tif 000004
ここで、Ｔ０は、フィルムの表面張力であり、ｒ０は、レンズの初期半径であり、ｒ１は、最大変形半径である。
【００３４】
ガウス光学理論によると、オブジェクト空間における媒体が画像空間における媒体と同一ならば、球面鏡は、次の公式を充足する。
【数４】
0006626895.tif 000005
ここで、Ｉ’は、画像距離であり、ｌは、オブジェクト距離であり、ｆ’はヘッドアップディスプレイシステムの合計焦点である。
【００３５】
一実施形態において、ヘッドアップディスプレイシステムの拡大率は、
【数５】
0006626895.tif 000006
である。
【００３６】
一実施形態において、ヘッドアップディスプレイシステムのオブジェクト距離は一定であり、焦点が大きくなると、画像距離は大きくなり、拡大率は大きくなり、すなわち、運転者が見るかもしれない画像の距離はより遠くなり、画像はより大きくなる。焦点が小さくなると、画像距離は小さくなり、拡大率は小さくなり、すなわち、運転者が見るかもしれない画像の距離はより近くなる。
【００３７】
第１曲率調節部及び第２曲率調節部では、曲率は調節されることができ、導電性フィルムと導電性基板との間に電圧を加えることにより、レンズの変形値を得るための曲率又は曲率半径が計算され得るので、様々なヘッドアップディスプレイシステムの焦点が取得される。そして、ヘッドアップディスプレイシステムの調節後のヘッドアップディスプレイシステムの焦点が必要に応じて得られ、ズームレンズ２１の曲率及び画質補正レンズ３１の曲率を調節するために必要とされる電圧の変化が得られる。
【００３８】
本開示によるプロジェクターでは、３ミラー光デバイスが表示部の出射光の光路に配置されている。３ミラー光デバイスにおいては、ズームレンズアセンブリは、ズームレンズと、第１曲率調節部と、を含み、画質補正レンズアセンブリは、画質補正レンズと、第２曲率調節部と、を含むので、このように、ズームレンズの曲率半径と画質補正レンズの曲率半径を調節することにより、ヘッドアップディスプレイシステムの光路の焦点が調節され、連続的なズームが実現され得る。車両が加速し、視線の焦点位置がより遠くなるとき、ヘッドアップディスプレイシステムは、ズームレンズアセンブリ内のズームレンズの曲率を調節することができ、これと同時に、画像が運転者の視線の焦点位置と一致するように、ヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像がより遠くなり、運転者は画像と前方の道路の情報との間で視線を変える必要がなく、画像の位置は、運転者の視線の焦点位置に応じて調節され得るので、運転上の安全性が改善する。それと同時に、ズームレンズアセンブリは、画像をさらに拡大することができ、運転者は複雑な情報をより明確に取得することができる。それと同時に、画質補正レンズアセンブリは、ズームレンズによって光路を変更することで引き起こされる画質を調節し、規則に応じて画質補正レンズの曲率を変化させ、オブジェクト平面が静止している場合には画質を補正し、ズーム調節の間にヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像の画質が低下することを防止することを可能にする。さらに、フロントガラス補正レンズ部を用いることにより、フロントガラスによって引き起こされる画像の歪みが補正され得るので、画像の歪みを避け、画質を改善する。
【００３９】
一実施形態において、ヘッドアップディスプレイシステムの動作手順が次のように説明される。
【００４０】
車両が、その速度の変更を検知し、運転者の視線の焦点位置の変更を決定したとき、ズームレンズアセンブリ２は、ズームレンズ２１の曲率を自動的に調節でき、そして、ヘッドアップディスプレイシステムの合計焦点が変化し、ヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像の位置が変化するので、画像の位置と運転者の視線の焦点位置とが一致する。それと同時に、ズームレンズ部２がズームレンズの曲率を調節するので、運転者に高品質の画像を自動的に提供するために、画質補正レンズは、自動的に画質を調節することができる。さらに、フロントガラス補正レンズアセンブリ４を用いることにより、フロントガラス５によって引き起こされる画像の歪みが補正され得るので、画像の歪みを避ける。
【００４１】
一実施形態において、ヘッドアップディスプレイシステムは、上記のプロジェクターを含む。
【００４２】
本開示によるヘッドアップディスプレイシステムでは、３ミラー光デバイスが表示部１の出射光の光路に配置されている。３ミラー光デバイスにおいては、ズームレンズアセンブリ２は、ズームレンズ２１と、第１曲率調節部と、を含み、画質補正レンズアセンブリは、画質補正レンズと、第２曲率調節部と、を含むので、ズームレンズの曲率半径と画質補正レンズ３１の曲率半径を調節することにより、ヘッドアップディスプレイシステムの光路の焦点が調節され、連続的なズームが実現され得る。車両が加速し、視線の焦点位置がより遠くなるとき、ヘッドアップディスプレイシステムは、ズームレンズアセンブリ２内のズームレンズ２１の曲率を調節することができ、これと同時に、画像が運転者の視線の焦点位置と一致するように、ヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像がより遠くなり、運転者は画像と前方の道路の情報との間で視線を変える必要がなく、画像の位置は、運転者の視線の焦点位置に応じて調節され得るので、運転上の安全性が改善する。それと同時に、ズームレンズアセンブリは、画像をさらに拡大することができ、運転者は複雑な情報をより明確に取得することができる（例えば、視線が妨げられるという問題のため、表示される画像の大きさが制限されるが、それは、概して１３インチ未満であるので、地図のような複雑な画像の詳細は見づらい。しかし、もとの情報が明確になるように、画像の拡大率は、ズーム調節によって増大し得るが、画像の大きさの制限のため、すべての情報がＬＣＤ上に表示されるわけではない。本質は、画像の全体が拡大されるのであり、拡大された画像の一部だけが表示されるということである。それゆえに、その画像が、当該画像中の詳細な情報が識別しやすくなるように拡大される。）。それと同時に、画質補正レンズアセンブリ３は、ズームレンズ２１によって光路を変更することで引き起こされる画質を調節し、規則に応じて画質補正レンズ３１の曲率を変化させ、オブジェクト平面が静止している場合には画質を補正し、ズーム調節の間にヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像の画質が低下することを防止することを可能にする。さらに、フロントガラス補正レンズアセンブリ４を用いることにより、フロントガラス５によって引き起こされる画像の歪みが補正され得るので、画像の歪みを避ける。
【００４３】
一実施形態において、車両は、上記のヘッドアップディスプレイシステムを含む。
【００４４】
本開示による車両では、３ミラー光デバイスが表示部の出射光の光路に配置されている。３ミラー光デバイスにおいては、ズームレンズアセンブリは、ズームレンズと、第１曲率調節部と、を含み、画質補正レンズアセンブリは、画質補正レンズと、第２曲率調節部と、を含むので、このように、ズームレンズの曲率半径と画質補正レンズの曲率半径を調節することにより、ヘッドアップディスプレイシステムの光路の焦点が調節され、連続的なズームが実現され得る。車両が加速し、視線の焦点位置がより遠くなるとき、ヘッドアップディスプレイシステムは、ズームレンズアセンブリ内のズームレンズの曲率を調節することができ、これと同時に、画像が運転者の視線の焦点位置と一致するように、ヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像がより遠くなり、運転者は画像と前方の道路の情報との間で視線を変える必要がなく、画像の位置は運転者の視線の焦点位置に応じて調節され得るので、運転上の安全性が改善する。それと同時に、ズームレンズアセンブリは、画像をさらに拡大することができ、運転者は複雑な情報をより明確に取得することができる。それと同時に、画質補正レンズアセンブリは、ズームレンズによって光路を変更することで引き起こされる画質を調節し、規則に応じて画質補正レンズの曲率を変化させ、オブジェクト平面が静止している場合には画質を補正し、ズーム調節の間にヘッドアップディスプレイシステムによって投影される画像の画質が低下することを防止することを可能にする。さらに、フロントガラス補正レンズアセンブリを用いることにより、フロントガラスによって引き起こされる画像の歪みが補正され得るので、画像の歪みを避ける。
【００４５】
例示的な実施形態が示され、説明されたが、当業者においては、上記の実施形態は、本開示を限定するように解釈され得ず、本開示の精神、原理及び範囲から離れることなく、実施形態に変更、代替及び変形が施され得ることを理解されたい。
【００４６】
（付記）
（付記１）
画像を投影するように構成された表示部と、
フロントガラスが前記画像を運転者の目に反射するように、前記表示部によって投影された前記画像を前記フロントガラスに反射するように構成された、前記表示部の出射光の光路に配置された３ミラー光デバイスであって、
前記表示部によって投影された前記画像を拡大縮小するためのズームレンズと、前記ズームレンズの曲率を調節するように構成された第１曲率調節部と、を有する、ズームレンズアセンブリと、
前記ズームレンズの曲率の変更の間に引き起こされる画質の歪みを補正するように構成された画質補正レンズと、前記画質補正レンズの曲率を調節するように構成された第２曲率調節部と、を有する、画質補正レンズアセンブリと、
前記フロントガラスによって引き起こされる画像の歪みを補正するように構成されたフロントガラス補正レンズアセンブリと、を備える、
３ミラー光デバイスと、を備える、
ヘッドアップディスプレイシステムのためのプロジェクター。
【００４７】
（付記２）
前記ズームレンズアセンブリと、前記画質補正レンズアセンブリと、前記フロントガラス補正レンズアセンブリとは、前記出射光の前記光路に順に配置されている、
付記１に記載のプロジェクター。
【００４８】
（付記３）
前記ズームレンズアセンブリは、前記表示部の前記出射光の前記光路に配置され、
前記画質補正レンズアセンブリは、前記ズームレンズアセンブリの出射光の光路に配置され、
前記フロントガラス補正レンズアセンブリは、前記画質補正レンズアセンブリの出射光の光路に配置され、前記フロントガラス補正レンズアセンブリの出射光が前記フロントガラスに投影される、
付記２に記載のプロジェクター。
【００４９】
（付記４）
前記第１曲率調節部は、ズーム導電性基板と、前記ズームレンズ上に貼り付けられたズーム導電性フィルムと、を備え、
前記ズーム導電性フィルムと前記ズーム導電性基板との間に第１電界が生成され、前記第１電界において、前記ズームレンズが上向き又は下向きに変形させられて前記ズームレンズの前記曲率を調節するように、上向き又は下向きの第１静電駆動力が前記ズームレンズに加えられる、
付記１乃至３のいずれか１つに記載のプロジェクター。
【００５０】
（付記５）
前記ズームレンズは、前記ズーム導電性フィルムと前記ズーム導電性基板との間に配置されている、
付記４に記載のプロジェクター。
【００５１】
（付記６）
前記ズームレンズは、ズームレンズフレーム内に配置されている、
付記１乃至５のいずれか１つに記載のプロジェクター。
【００５２】
（付記７）
前記第２曲率調節部は、補正導電性基板と、前記画質補正レンズ上に貼り付けられた補正導電性フィルムと、を備え、
前記補正導電性フィルムと前記補正導電性基板との間に第２電界が生成され、前記画質補正レンズが上向き又は下向きに変形させられて前記画質補正レンズの前記曲率を調節するように、前記第２電界における上向き又は下向きの第２静電駆動力が前記画質補正レンズに加えられる、
付記１乃至６のいずれか１つに記載のプロジェクター。
【００５３】
（付記８）
前記画質補正レンズは、前記補正導電性フィルムと前記補正導電性基板との間に配置されている、
付記７に記載のプロジェクター。
【００５４】
（付記９）
前記画質補正レンズは、画質補正レンズフレーム内に配置されている、
付記１乃至８のいずれか１つに記載のプロジェクター。
【００５５】
（付記１０）
前記表示部は、透過型表示スクリーンと、前記透過型表示スクリーン下部の光源部と、を備える、
付記１乃至９のいずれか１つに記載のプロジェクター。
【００５６】
（付記１１）
前記光源部は、バックライトプレートと、前記バックライトプレート上に整列して分配された複数のバックライトと、前記複数のバックライトにそれぞれ対応し、整列して分配された複数の集光レンズと、を備える、
付記１０に記載のプロジェクター。
【００５７】
（付記１２）
付記１乃至１１のいずれか１つに記載のプロジェクターを備えるヘッドアップディスプレイシステム。
【００５８】
（付記１３）
付記１２に記載のヘッドアップディスプレイシステムを備える車両。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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