(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る表示コンポーネントと、
前記表示コンポーネントの射出光の光路に位置し、前記表示コンポーネントによって投影された前記画像を前面ガラスに反射し、前記前面ガラスが、前記画像を運転者の目に反射させるように構成される三面鏡光学デバイスと、
を含む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であって、前記三面鏡光学デバイスが、
ズームミラーアセンブリと；
画質補正ミラーアセンブリと；
前面ガラス補正ミラーアセンブリと、を含み、
前記ズームミラーアセンブリは、前記表示コンポーネント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焦点を調節するように構成される第１の焦点調節コンポーネントと、を有し、
前記画質補正ミラーアセンブリは、前記ズームミラーの前記焦点を変える間に生じる画質歪みを補正するように構成される画質補正ミラーと、前記画質補正ミラーの焦点を調節するように構成される第２の焦点調節コンポーネントと、を有し、
前記前面ガラス補正ミラーアセンブリは、前記前面ガラスによって生じた画像歪みを補正するように構成され、
前記第１の焦点調節コンポーネント、及び前記第２の焦点調節コンポーネントにより、前記ズームミラー、及び前記画質補正ミラーが同時に位置を変えるように構成されることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記ズームミラーアセンブリ、前記画質補正ミラーアセンブリ、及び前記前面ガラス補正ミラーアセンブリが、前記射出光の前記光路に順に配置される請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記第１の焦点調節コンポーネントが、
ズーム回転モータと、
ズームカムユニットと、を含み、前記ズームカムユニットが、
中空円筒形ズームカムと、
ズームミラー固定シャフトと、を含み、
前記中空円筒形ズームカムが、その側面に形成されるズームカーブ溝を有し、
前記ズームミラー固定シャフトが、前記ズームカムに配置され、前記ズームミラーの裏面に固定され、前記ズームカーブ溝に挿入するように構成されるズームスライドピンを有し、
前記ズーム回転モータが、前記ズームカムと係合し、前記ズームカムを回転させて、前記ズームスライドピンを作動させて前記ズームカーブ溝にスライドする請求項１から２のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記ズーム回転モータが、第１のギアを備える第１の出力シャフトを有し、
前記ズームカムが、前記第１のギアと噛み合う第２のギアを有する請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記ズーム回転モータが、第１のギアを備える第１の出力シャフトを有し；
前記ズームカムが、第２のギアと、前記第１のギアと前記第２のギアとの間に配置された第１のギア列と、を有し、
前記第１のギア列が、それぞれ前記第１のギア及び前記第２のギアと噛み合い、前記第１の出力シャフトの回転を前記ズームカムに伝達する請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記ズームミラーが、ズームミラーフレームに配置される請求項３から５のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記ズームミラー固定シャフトが、ねじ又はピンを介して、前記ズームミラーフレームの裏面に固定される、又は前記ズームミラーフレームと一体化される請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記第２の焦点調節コンポーネントが、
画質回転モータと、
画質カムユニットと、を含み、前記画質カムユニットが、
中空円筒形画質カムと、
画質補正ミラー固定シャフトと、を含み、
前記中空円筒形画質カムが、側面に形成される画質カーブ溝を有し、
前記画質補正ミラー固定シャフトが、前記画質カムに配置され、前記画質補正ミラーの裏面に固定され、前記画質カーブ溝に挿入するように構成される画質スライドピンが備えられ、
前記画質回転モータが、前記画質カムと係合し、前記画質カムを回転させて、前記画質スライドピンを作動させて、前記画質カーブ溝にスライドする請求項１から７のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記画質回転モータが、第３のギアを備える第２の出力シャフトを有し、
前記画質カムが、前記第３のギアと噛み合う第４のギアを有する請求項８に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記画質回転モータが、第３のギアを備える第２の出力シャフトを有し；
前記画質カムが、第４のギアと、前記第３のギアと前記第４のギアとの間に配置された第２のギア列と、を有し、
前記第２のギア列が、それぞれ前記第３のギア及び前記第４のギアと噛み合い、前記第２の出力シャフトの回転を前記画質カムに伝達する請求項８に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記画質補正ミラーが、画質補正ミラーフレームに配置される請求項８から１０のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記画質補正ミラー固定シャフトが、ねじ又はピンを介して、前記画質補正ミラーフレームの前記裏面に固定される、又は前記画質補正ミラーフレームと一体化される請求項１１に記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載のプロジェクタを含むことを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のヘッドアップディスプレイシステムを含むことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、その開示内容の全体を参照によって援用する、２０１４年１２月２５日に中国国家知識産権局に出願の中国特許出願第２０１４１０８２０３２１．６号に対する優先権及び利益を主張するものである。
【０００２】
本開示の実施形態は、一般的には車両、より詳細には、プロジェクタ、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】
生活水準の向上によって、車両に対してより多くの要求がなされている。現在、幾つかの車両は、ヘッドアップディスプレイシステムを備える。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設置され、光学的な反射原理を用いて、テキスト及び画像の形態で、前面ガラス上に情報を投影する。また、画像の高さと運転者の目は、通常同じレベルにある。ヘッドアップディスプレイシステムによって、画像を投影させ、運転者は、前面ガラスに反射したバーチャルイメージを見ることができる。この方法によって、運転者が、運転中に外の景色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を兼ねることを容易にする。運転者は、頭を下げるようなことなく、ナビゲーション情報、車両のスピード、及び他の情報を見ることができ、それによって、道路前方から注意を妨げる問題を回避し、運転の安全を改善する。
【０００４】
今日では、ヘッドアップディスプレイシステムにおいて、画像が運転者の視線を遮らないよう保証するために、運転者が見る画像の大きさは、一般的には１３インチ未満である。画像が小さすぎると、投影された画像に表示された情報が制限され、表示された情報の多様性及び詳細が考慮されることができない。それによってＨＵＤに表示された情報が、同時に制限される（例えば、運転者に対して、ＨＵＤが地図などの複雑な情報について、明確且つ完全に表示することができない）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の実施形態は、関連技術に存在する問題の少なくとも１つを少なくともある程度解決することを図る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様の実施形態によれば、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が提供される。前記プロジェクタは、画像を投影するように構成される表示コンポーネントと、前記表示コンポーネントの射出光の光路に位置し、前記表示コンポーネントによって投影された前記画像を前面ガラスに反射し、前記前面ガラスが、前記画像を運転者の目に反射させるように構成される三面鏡光学デバイスと、を含む。前記三面鏡光学デバイスは、ズームレンズアセンブリと、画質補正レンズアセンブリと、前面ガラス補正レンズアセンブリと、を含む。前記ズームレンズアセンブリは、前記表示コンポーネント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焦点を調節するように構成される第１の焦点調節コンポーネントと、を有する。前記画質補正レンズアセンブリは、前記ズームレンズの前記焦点を変える間に生じる画質歪みを補正するように構成される画質補正レンズと、前記画質補正レンズの焦点を調節するように構成される第２の焦点調節コンポーネントと、を有する。前記前面ガラス補正レンズアセンブリは、前記前面ガラスによって生じた画像歪みを補正するように構成される。
【０００７】
本開示に係るプロジェクタにおいては、前記三面鏡光学デバイスは、前記表示コンポーネントの前記射出光の前記光路に位置する。前記三面鏡光学デバイスにおいては、前記ズームレンズアセンブリは、前記ズームレンズ及び前記第１の焦点調節コンポーネントを含み、前記画質補正レンズアセンブリは、第２の焦点調節コンポーネントを含む。それによって、前記第１の焦点調節コンポーネント及び前記第２の焦点調節コンポーネントの位置を変えることで、前記ヘッドアップディスプレイシステムの前記光路の前記焦点を調節することができ、連続的なズームが実現可能となり、共役距離が不変である。前記プロジェクタにおいては、物体距離及び像距離が不変であり、前記プロジェクタの拡大率のみが変わり、それによって画像の内容が、数倍又は１０倍超にまでも拡大されることができるが、前記画像の位置は、変わらない。更に、画質は安定し、拡大された画像がぼやけたり、変形するといった状況を回避することができ、限られたスペースにおいて、運転者に豊富な情報を提供することができる。
【０００８】
本開示の第２の態様の実施形態によれば、ヘッドアップディスプレイシステムが提供される。前記ヘッドアップディスプレイシステムは、上記で記載されたプロジェクタを含む。
【０００９】
本開示に係るヘッドアップディスプレイにおいては、前記三面鏡光学デバイスは、前記表示コンポーネントの前記射出光の前記光路に位置する。前記三面鏡光学デバイスにおいては、前記ズームレンズアセンブリは、前記ズームレンズ及び前記第１の焦点調節コンポーネントを含み、前記画質補正レンズアセンブリは、第２の焦点調節コンポーネントを含む。それによって、前記第１の焦点調節コンポーネント及び前記第２の焦点調節コンポーネントの位置を変えることで、前記ヘッドアップディスプレイシステムの前記光路の前記焦点を調節することができ、連続的なズームが実現可能となり、共役距離が不変である。前記ヘッドアップディスプレイシステムにおいては、物体距離及び像距離が不変であり、前記ヘッドアップディスプレイシステムの拡大率のみが変わり、それによって画像の内容が、数倍又は１０倍超にまでも拡大されることができるが、前記画像の位置は、変わらない。更に、画質は安定し、拡大された画像がぼやけたり、変形するといった状況を回避することができ、限られたスペースにおいて、運転者に豊富な情報を提供することができる。
【００１０】
本開示の第３の態様の実施形態によれば、車両が提供される。前記車両は、上記で記載されたヘッドアップディスプレイシステムを含む。
【００１１】
本開示に係る車両においては、前記三面鏡光学デバイスは、前記表示コンポーネントの前記射出光の前記光路に位置する。前記三面鏡光学デバイスにおいては、前記ズームレンズアセンブリは、前記ズームレンズ及び前記第１の焦点調節コンポーネントを含み、前記画質補正レンズアセンブリは、第２の焦点調節コンポーネントを含む。それによって、前記第１の焦点調節コンポーネント及び前記第２の焦点調節コンポーネントの位置を変えることで、前記ヘッドアップディスプレイシステムの前記光路の前記焦点を調節することができ、連続的なズームが実現可能となり、共役距離が不変である。前記ヘッドアップディスプレイシステムにおいては、物体距離及び像距離が不変であり、前記ヘッドアップディスプレイシステムの拡大率のみが変わり、それによって画像の内容が、数倍又は１０倍超にまでも拡大されることができるが、前記画像の位置は、変わらない。更に、画質は安定し、拡大された画像がぼやけたり、変形するといった状況を回避することができ、限られたスペースにおいて、運転者に豊富な情報を提供することができる。
【００１２】
本開示の実施形態の追加の態様及び利点は、以下の記載において、部分的に示され、以下の記載において部分的に明らかとなる、又は本開示の実施形態の実施から理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示の実施形態のこれら及びその他の態様及び利点は、図面を参照してなされた下記記載から明らかとなり、より容易に理解されるであろう。
【００１４】
【図１】図１は、本開示の実施形態に係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、本開示の実施形態に係る第１の焦点調節コンポーネント又は第２の焦点調節コンポーネントの概略図である。
【図３】図３は、本開示の他の実施形態に係るズームカムユニット又は画質カムユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示の実施形態について詳細に説明する。図面に関して本明細書に記載される実施形態は、説明的且つ例示的なものであり、一般的には本開示を理解するのに用いられる。本実施形態は、本開示を限定するために解釈されないものとする。本明細書に亘って、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、同じ参照番号で表される。
【００１６】
下記に、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、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記載される。
【００１７】
図１は、本開示の実施形態に係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１に示されるように、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は、表示コンポーネント１及び三面鏡光学デバイス１０を含む。前記表示コンポーネント１は、画像を投影するように構成される。前記三面鏡光学デバイス１０は、前記表示コンポーネント１の射出光の光路に位置し、前記表示コンポーネント１によって投影された前記画像を前面ガラス５に反射する。それによって、前記前面ガラス５は、前記画像を運転者の目に反射させる。
【００１８】
前記三面鏡光学デバイス１０は、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、及び前面ガラス補正レンズアセンブリ４を含む。前記ズームレンズアセンブリ２、前記画質補正レンズアセンブリ３、及び前記前面ガラス補正レンズアセンブリ４は、前記射出光の前記光路に順に配置される。
【００１９】
前記ズームレンズアセンブリ２は、前記表示コンポーネント１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２１と、前記ズームレンズ２１の焦点を調節するための第１の焦点調節コンポーネント２２と、を有する。
【００２０】
前記画質補正レンズアセンブリ３は、ズームレンズの前記焦点を変える間に生じる画質歪みを補正するように構成される画質補正レンズ３１と、前記画質補正レンズ３１の焦点を調節するための第２の焦点調節コンポーネント３２と、を有する。実施形態においては、焦点を調節することは、ズーミングとも呼ばれ、光路における光学デバイスの焦点を調節する（即ち、前記光学デバイスの焦点を変える）ことを意味する。
【００２１】
前記前面ガラス補正レンズアセンブリ４は、前記前面ガラス５によって生じた画像歪みを補正するように構成される。同時に、前記前面ガラス補正レンズアセンブリ４は、前記画質補正レンズアセンブリ３から前記前面ガラス５に、光を反射するように構成される。更に、前記前面ガラス補正レンズアセンブリ４に角度調節機構を加えることで、反射角を調節し、それによってプロジェクタの画像の高さを調節することができる。前記ズームレンズアセンブリ２、前記画質補正レンズアセンブリ３、前記前面ガラス補正レンズアセンブリ４、及び前記前面ガラス５によって反射された後、前記表示コンポーネント１によって送られた光は、運転者の目に反射させる。
【００２２】
実施形態においては、前記ズームレンズアセンブリ２を用いて、前記光路を反射し、前記表示コンポーネント１によって投影された前記画像を拡大／縮小するように構成されることができ、前記ズームレンズ２１の焦点は、前記第１の焦点調節コンポーネント２２によって調節されることができる。それによって、画像の拡大倍率が調節されることができる。前記ズームレンズアセンブリ２によって前記画像を拡大／縮小した後、画像が歪み、画質が低下することがある。したがって、前記画質補正レンズアセンブリ３は、前記射出光の前記光路において、前記ズームレンズアセンブリ２の後ろに配置される。
【００２３】
前記画質補正レンズアセンブリ３は、前記ズームレンズアセンブリ２によって、パスを変えることで生じる画質を調節し、物体平面が静止している場合、画質を補正することができる。それによって、焦点を変えている間、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を大きく減らすことはない。また、前記画質補正レンズ３１の焦点は、定期的に変えられることができる。車両の前記前面ガラス５がアーク状ガラスであると、前記前面ガラス５に投影された画像において、糸巻形歪曲又は樽形歪曲が生じることがある。婉曲をなくすために、前記前面ガラス補正レンズアセンブリ４が光路に配置される。
【００２４】
前記ズームレンズ２１及び前記画質補正レンズ３１は、それぞれ凹面鏡である。また、前記前面ガラス補正レンズアセンブリ４は、サドル状鏡（Ｂｉｃｏｎｉｃと呼ばれる。表面形は、非球面係数が水平及び垂直方向に加えられることができることを意味する）である。
【００２５】
前記表示コンポーネント１は、任意の公知の構造であることができる。前記表示コンポーネント１は、透過型表示スクリーンと前記透過型表示スクリーンの下に光源コンポーネントと、を含む。前記光源コンポーネントによって生じる光源は、前記透過型表示スクリーンに照射され、前記透過型表示スクリーンに表示された画像を投射する。この実施形態においては、前記光源コンポーネントは、バックライト板を含み、前記バックライト板にアレーモードでバックライトを分散させる。好ましい実施として、前記光源コンポーネントは、それぞれ、バックライトに応じた集光レンズも備えられ、前記アレーモードで分散されることができる。前記集光レンズは、直接前記バックライト板に配置されることができる、又は前記集光レンズは、前記バックライトをカバーすることができる。前記集光レンズは、集光基板にも接着されることができる、又は前記集光基板と一体化されることができる。前記集光レンズは、光を集光し、光の利用を改善し、射出光を均一にすることを可能とし、より良好な照射効果を達成することができる。
【００２６】
「前記射出光の前記光路に順に配置された、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、及び前面ガラス補正レンズアセンブリ４」は、前記ズームレンズアセンブリ２は、前記表示コンポーネント１の前記射出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３は、前記ズームレンズアセンブリ２の前記射出光の前記光路に配置され、前記前面ガラス補正レンズアセンブリ４は、前記画質補正レンズアセンブリ３の前記射出光の前記光路に配置され、前記前面ガラス補正レンズアセンブリ４の前記射出光は、前記前面ガラス５に投影されることを意味する。
【００２７】
図２は、本開示の実施形態に係る第１の焦点調節コンポーネント又は第２の焦点調節コンポーネントの概略図である。図３は、本開示の他の実施形態に係るズームカムユニット又は画質カムユニットの概略図である。実施形態においては、図２及び図３に示されるように、前記ズームレンズ２１の移動経路は、前記画質補正レンズ３１のものと同じであり、前記ズームレンズ２１と前記画質補正レンズ３１との間の違いは、ズームカーブ溝ｃ１の形状が画質カーブ溝ｃ２の形状と異なる点である。したがって、「ズーム」又は「ズームレンズ」などの接頭語は、前記第１の焦点調節コンポーネント２２の「回転モータ」、「カムユニット」、「カム」、及び「固定シャフト」に追加され、「画質」又は「画質レンズ」などの接頭語は、前記第２の焦点調節コンポーネント３２の「回転モータ」、「カムユニット」、「カム」、及び「固定シャフト」に追加される。したがって、前記第１の焦点調節コンポーネント２２及び前記第２の焦点調節コンポーネント３２は、区別されることができる。実施形態においては、前記カムの形状は、限定されず、前記カムは、回転運動を線運動に変換することが可能な物体であることができ、動作原理に基づいてカムと呼ばれることができる。しかしながら、前記物体の機能が、回転運動を線運動に変換し、前記ズームレンズ２１及び前記画質補正レンズ３１の線運動を作動させるのであれば、前記物体に対して他の名称を用いることもできる。
【００２８】
実施形態においては、前記第１の焦点調節コンポーネント２２は、ズーム回転モータ２２２と、ズームカムユニット２２１と、を含む。前記ズームカムユニット２２１は、中空円筒形ズームカム２２１２と、ズームレンズ固定シャフト２２１１と、を含み、前記中空円筒形ズームカム２２１２は、その側面に形成されるズームカーブ溝ｃ１を有し、前記ズームレンズ固定シャフト２２１１は、前記中空円筒形ズームカム２２１２に配置され、前記ズームレンズ２１の裏面に固定され、前記ズームカーブ溝に挿入するように構成されるズームスライドピンａｌを有する。
【００２９】
前記ズーム回転モータ２２２は、前記ズームカム２２１２と係合し、前記ズームカム２２１２を回転させ、それによって前記ズームスライドピンａ１を作動させて、前記ズームカーブ溝ｃ１にスライドする。
【００３０】
図２に示されるように、前記ズーム回転モータ２２２によって作動される場合、前記ズームカム２２１２は、矢印Ａで示される方向に沿って、時計回り又は時計と反対周りに回転する。前記ズームスライドピンａ１は、前記ズームカーブ溝ｃ１にスライドし、前記ズームレンズ固定シャフト２２１１を作動させ、矢印Ｂで示される方向に沿って、前後に動き、それによって、前記ズームレンズ２１を作動させ、光路において前後に動く（図２に示されるように、左右に動く）。
【００３１】
実施形態においては、前記ズーム回転モータ２２２は、第１のギアを備える第１の出力シャフトを有する。前記ズームカム２２１２は、前記第１の出力シャフトの前記第１のギアと噛み合う第２のギアｂ１を有する。
【００３２】
実施形態によれば、前記ズーム回転モータ２２２は、第１のギアを備える第１の出力シャフトを有する。前記ズームカム２２１２は、第２のギアと、前記第１のギアと前記第２のギアとの間に配置された第１のギア列と、を有し、前記第１のギア列は、それぞれ前記第１のギア及び前記第２のギアと噛み合い、前記第１の出力シャフトの回転を前記ズームカム２２１２に伝達する。
【００３３】
実施形態においては、前記ズームレンズ２１は、ズームレンズフレームに配置される。前記ズームレンズ固定シャフト２２１１は、ねじ又はピンを介して、前記ズームレンズフレームの裏面に固定される、又は前記ズームレンズフレームと一体化され、前記ズームレンズ固定シャフト３２１１に対して、前記ズームレンズ２１が動かないようにする。
【００３４】
実施形態においては、図２及び図３に示されるように、前記第２の焦点調節コンポーネント３２は、画質回転モータ３２２と、画質カムユニット３２１と、を含む。前記画質カムユニット３２１は、中空円筒形画質カム３２１２と、画質補正レンズ固定シャフト３２１１と、を含み、前記中空円筒形画質カム３２１２は、側面に形成される画質カーブ溝ｃ２を有し、前記画質補正レンズ固定シャフト３２１１は、前記画質カム３２１２に配置され、前記画質補正レンズ３１の裏面に固定され、前記画質カーブ溝ｃ２に挿入するように構成される画質スライドピンａ２を備える。
【００３５】
前記画質回転モータ３２２は、前記画質カム３２１２と係合し、前記画質カム３２１２を回転させ、前記画質スライドピンａ２を作動させて、前記画質カーブ溝ｃ２にスライドする。
【００３６】
図２に示されるように、前記画質回転モータ３２２によって作動される場合、前記画質カム３２１２は、矢印Ａで示される方向に沿って、時計回り又は時計と反対周りに回転する。前記画質スライドピンａ２は、前記画質カーブ溝ｃ２にスライドし、前記画質レンズ固定シャフト３２１１を作動させ、矢印Ｂで示される方向に沿って、前後に動き、それによって、前記画質レンズ３１を作動させ、光路において前後に動く（図２に示されるように、左右に動く）。
【００３７】
実施形態においては、前記画質回転モータ３２２は、第３のギアを備える第２の出力シャフトを有する。前記画質カム３２１２は、前記第２の出力シャフトの前記第３のギアと噛み合う第４のギアｂ１を有する。前記画質カム３２１２は、第４のギアと、前記第３のギアと前記第４のギアとの間に配置された第２のギア列と、を有し、前記第２のギア列は、それぞれ前記第３のギア及び前記第４のギアと噛み合い、前記第２の出力シャフトの回転を前記画質カム３２１２に伝達する。
【００３８】
実施形態においては、前記画質レンズ３１は、画質補正レンズフレームに配置される。前記画質補正レンズ固定シャフト３２１１は、ねじ山又はピンを介して、前記画質補正レンズフレームの裏面に固定される、又は前記画質補正レンズフレームと一体化され、前記画質レンズ固定シャフト３２１１に対して、前記画質レンズ３１が動かないようにする。
【００３９】
本開示に係るプロジェクタにおいては、前記三面鏡光学デバイスは、前記表示コンポーネントの前記射出光の前記光路に位置する。前記三面鏡光学デバイスにおいては、前記ズームレンズアセンブリは、前記ズームレンズ及び前記第１の焦点調節コンポーネントを含み、前記画質補正レンズアセンブリは、第２の焦点調節コンポーネントを含む。それによって、前記第１の焦点調節コンポーネント及び前記第２の焦点調節コンポーネントの位置を変えることで、前記ヘッドアップディスプレイシステムの前記光路の前記焦点を調節することができ、連続的なズームが実現可能となり、共役距離が不変である。前記プロジェクタにおいては、物体距離及び像距離が不変であり、前記プロジェクタの拡大率のみが変わり、それによって画像の内容が、数倍又は１０倍超にまでも拡大されることができるが、前記画像の位置は、変わらない。更に、画質は安定し、拡大された画像がぼやけたり、変形するといった状況を回避することができ、限られたスペースにおいて、運転者に豊富な情報を提供することができる。
【００４０】
実施形態においては、前記ヘッドアップディスプレイシステムは、上記プロジェクタを含む。
【００４１】
前記プロジェクタの焦点を調節する原理は、下記に記載される。
【００４２】
前記プロジェクタのシステム焦点ｆ’は、下記式によって計算することができる。
【数０】
0006469870.tif 000002
式中、ｆ’１は、前記前面ガラス補正レンズの焦点であり、ａ２は、前記ズームレンズ２１の拡大率であり、ａ３は、前記画質補正レンズ３１の拡大率である。
【００４３】
前記ヘッドアップディスプレイシステムのズーム処理をしている間のズーム率Γは、下記式によって計算することができる。
【数０】
0006469870.tif 000003
式中、ａ２０は、ズームする前の前記ズームレンズ２１の拡大率であり；ａ３０は、ズームする前の前記画質補正レンズ３１の拡大率であり；ａ２１は、ズームした後の前記ズームレンズ２１の拡大率であり；ａ３１は、ズームした後の前記画質補正レンズ３１の拡大率である。
【００４４】
焦点を調節する処理において、像平面の安定性を維持するために、前記ズームレンズ２１の共役距離及び前記画質補正レンズ３１の共役距離の合計が、ズーム処理をしている間一定であることが保証される。式は、下記の通りである。
【数０】
0006469870.tif 000004
Ｄ２０は、ズーム前の前記ズームレンズ２１の共役距離であり；Ｄ３０は、ズーム前の前記画質補正レンズ３１の共役距離であり；Ｄ２１は、ズーム後の前記ズームレンズ２１の共役距離であり；Ｄ３１は、ズーム後の前記画質補正レンズ３１の共役距離である。
【００４５】
理想的な光学系においては、球面鏡の物体と画像との位置関係は、下記の通りである。
【数０】
0006469870.tif 000005
式中、ｌ’は、前記球面鏡の像距離であり、ｌは、前記球面鏡の物体距離であり、ｒは、前記球面鏡の曲率半径である。
【００４６】
拡大率は、下記式によって計算することができる。
【数０】
0006469870.tif 000006
【００４７】
ｉ番目の球面鏡の共役距離は、下記式によって計算することができる。
【数０】
0006469870.tif 000007
【００４８】
式（６）において、ｒｉは、前記ｉ番目の球面鏡の曲率半径である。
【００４９】
式（６）を式（３）に代入し、下記式を得る。
【数０】
0006469870.tif 000008
【００５０】
式（７）において、ｒ２は、前記ズームレンズ２１の曲率半径であり、ｒ３は、前記画質レンズ３１の曲率半径である。
【００５１】
ａ２０、ａ２１、及びａ３０が既知である場合、式（７）を変換して下記式を得る。
【数０】
0006469870.tif 000009
【００５２】
式（８）のパラメータｃが得られ、下記式によって表されることができる。
【数０】
0006469870.tif 000010
【００５３】
式（８）は、２つの解があり、結果は、下記式（１０）である。
【数０】
0006469870.tif 000011
【００５４】
ズーム後の前記画質レンズ３１の拡大率ａ３１及びズーム後の前記ズームレンズ２１の拡大率ａ２１の導関数を求め、下記式（１１）を得る。
【数０】
0006469870.tif 000012
【００５５】
上記式（１１）によって解を得る。上記式（１１）においては、実際の状況に応じて、ａ３１を単にａ２１に変え、ａ３１の解の１つを放棄してもよい。
【００５６】
ガウスの光学理論によれば、初期位置に対する前記ズームレンズ２１のオフセットｚ１は、下記式によって得られることができる。
【数０】
0006469870.tif 000013
【００５７】
初期位置に対する前記画質補正レンズ３１のオフセットｚ２は、下記式によって得られることができる。
【数０】
0006469870.tif 000014
【００５８】
前記ズームカム２２１２の前記ズームカーブ溝ｃ１の曲線及び前記画質カム３２１２の前記画質カーブ溝ｃ２の曲線を上記式（１２）及び上記式（１３）によって得られることができる。
【００５９】
前記ズームカム２２１２の前記ズームカーブ溝ｃ１のカーブ及び前記画質カム３２１２の前記画質カーブ溝ｃ２のカーブに応じて、前記ズームカム２２１２の前記ズームカーブ溝ｃ１及び前記画質カム３２１２の前記画質カーブ溝ｃ２を得ることができ、前記ズームカーブ溝ｃ１及び前記画質カーブ溝ｃ２に応じて、前記ズームカム２２１２及び前記画質カム３２１２を得ることができる。前記ズームカム２２１２を制御する前記ズーム回転モータ２２２は、前記画質カム３２１２を制御する前記画質回転モータ３２２と同調して回転する。前記ズームカーブ溝ｃ１と前記ズームスライドピンａ１との間の協調及び前記画質カーブ溝ｃ２と前記画質スライドピンａ２との間の協調によって、前記ズームレンズ２１の線運動及び前記画質レンズ３１の線運動の実現が可能となり、連続的なズームが実現されることができる。
【００６０】
同じ正の信号が同調的に前記ズーム回転モータ２２２及び前記画質回転モータ３２２に提供され、前記ズーム回転モータ２２２及び前記画質回転モータ３２２への信号は、同時に起こる。それによって、前記ズームレンズ２１及び前記画質レンズ３１は、同時に位置を変え、画像位置を変えず、画質が安定する。
【００６１】
前記ヘッドアップディスプレイシステムの動作原理は、下記の通り記載される。
【００６２】
前記ズームレンズアセンブリ２及び前記画質補正レンズアセンブリ３は、自動的にそれぞれの焦点を調節することができ、前記ズームレンズアセンブリ２及び前記画質補正レンズアセンブリ３の共役距離は、不変であることができる。前記ヘッドアップディスプレイシステムにおいては、前記物体距離及び前記像距離は、不変であり、前記ヘッドアップディスプレイシステムの拡大率のみが変わり、画像の内容を拡大したり、縮めたりすることができる。画質は、自動的に調節されることができる。前記前面ガラス補正レンズアセンブリ４は、前記前面ガラス５によって生じる歪みを補正し、画像歪みを防ぐことができる。
【００６３】
本開示に係るヘッドアップディスプレイにおいては、前記三面鏡光学デバイスは、前記表示コンポーネントの前記射出光の前記光路に位置する。前記三面鏡光学デバイスにおいては、前記ズームレンズアセンブリは、前記ズームレンズ及び前記第１の焦点調節コンポーネントを含み、前記画質補正レンズアセンブリは、第２の焦点調節コンポーネントを含む。それによって、前記第１の焦点調節コンポーネント及び前記第２の焦点調節コンポーネントの位置を変えることで、前記ヘッドアップディスプレイシステムの前記光路の前記焦点を調節することができ、連続的なズームが実現可能となり、共役距離が不変である。前記ヘッドアップディスプレイシステムにおいては、物体距離及び像距離が不変であり、前記ヘッドアップディスプレイシステムの拡大率のみが変わり、それによって画像の内容が、数倍又は１０倍超にまでも拡大されることができるが、前記画像の位置は、変わらない。更に、画質は安定し、拡大された画像がぼやけたり、変形するといった状況を回避することができ、限られたスペースにおいて、運転者に豊富な情報を提供することができる。
【００６４】
実施形態においては、前記車両は、上記ヘッドアップディスプレイシステムを含む。
【００６５】
本開示に係る車両においては、前記三面鏡光学デバイスは、前記表示コンポーネントの前記射出光の前記光路に位置する。前記三面鏡光学デバイスにおいては、前記ズームレンズアセンブリは、前記ズームレンズ及び前記第１の焦点調節コンポーネントを含み、前記画質補正レンズアセンブリは、第２の焦点調節コンポーネントを含む。それによって、前記第１の焦点調節コンポーネント及び前記第２の焦点調節コンポーネントの位置を変えることで、前記ヘッドアップディスプレイシステムの前記光路の前記焦点を調節することができ、連続的なズームが実現可能となり、共役距離が不変である。前記ヘッドアップディスプレイシステムにおいては、物体距離及び像距離が不変であり、前記ヘッドアップディスプレイシステムの拡大率のみが変わり、それによって画像の内容が、数倍又は１０倍超にまでも拡大されることができるが、前記画像の位置は、変わらない。更に、画質は安定し、拡大された画像がぼやけたり、変形するといった状況を回避することができ、限られたスペースにおいて、運転者に豊富な情報を提供することができる。
【００６６】
説明的な実施形態を示し、記載してきたが、上記実施形態を本開示を限定するように解釈することはできないこと、及び実施形態について、本開示の精神、原理、及び範囲から逸脱することなく、変更、代替、及び改変を行うことができることが当業者によって理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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