本發(fā)明涉及主要用作汽車的平視顯示器等的虛像顯示裝置。

背景技術(shù)：

關(guān)于車輛用的平視顯示器(Head Up Display、以下稱為HUD)，從駕駛者觀察，在前擋風(fēng)玻璃的前方將駕駛輔助信息顯示為虛像。駕駛輔助信息例如是速度顯示、導(dǎo)航信息等。駕駛者能夠重疊地觀察車輛的前景和駕駛輔助信息。因此，駕駛者能夠縮短駕駛時(shí)的視線移動(dòng)的時(shí)間或焦點(diǎn)調(diào)整的時(shí)間。由此，HUD能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛者的疲勞的減輕和安全性的提高。

為了進(jìn)一步縮短駕駛時(shí)的焦點(diǎn)調(diào)整的時(shí)間，需要使虛像的顯示距離接近駕駛者的眼睛的焦距。虛像的顯示距離是從駕駛者到虛像的距離。駕駛者的眼睛的焦距是從駕駛者到駕駛者注視的位置的距離。

但是，駕駛者注視的位置根據(jù)行駛速度等而變化。因此，提出了根據(jù)車輛的行駛速度等而使虛像的顯示距離變化的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

在專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)中，設(shè)置對來自光源的光進(jìn)行掃描的掃描單元、供由掃描單元掃描的光成像的屏幕、對屏幕上成像的影像進(jìn)行投影的投影單元，通過使屏幕移動(dòng)，使虛像的顯示距離變化。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-150947號公報(bào)(段落0023～0047、圖1、2)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

但是，在上述專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)中，為了使虛像的顯示距離大幅變化，需要延長屏幕的移動(dòng)距離。并且，需要用于使屏幕移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。因此，裝置大型化。并且，使虛像的顯示距離變化需要較長時(shí)間。

本發(fā)明的目的在于，提供能夠以可小型化的結(jié)構(gòu)縮短對虛像的顯示距離進(jìn)行變更的時(shí)間的虛像顯示裝置。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的虛像顯示裝置具有：光源部，其出射光；偏振切換部，其設(shè)置在從光源部出射的光的光路上，對保持第一偏振方向還是變更為第二偏振方向進(jìn)行切換，其中，所述第一偏振方向不變更從光源部出射的光的偏振方向；影像生成部，其通過從光源部出射的光生成影像；光路單元，其配置在從影像生成部出射的光入射的位置，具備供具有第一偏振方向的光穿過的第一光路和供具有第二偏振方向的光穿過且光路長度比第一光路長的第二光路；以及投影部，其對從光路單元出射的光進(jìn)行投影。利用穿過了光路單元的第一光路的光，在距觀察者第一距離的位置處將影像顯示為虛像。利用穿過了光路單元的第二光路的光，在距觀察者比第一距離遠(yuǎn)的第二距離的位置處將影像顯示為虛像。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)虛像顯示裝置的小型化，能夠縮短對虛像的顯示距離進(jìn)行變更的時(shí)間。

附圖說明

圖1(A)和(B)是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的虛像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖以及示出虛像顯示裝置的光路上的各距離的圖。

圖2是用于說明實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中的光源部的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

圖3是用于說明實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中的掃描部的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

圖4(A)和(B)是用于說明實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中的偏振切換部的動(dòng)作原理的示意圖。

圖5(A)和(B)是用于說明實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中的光的偏振方向的示意圖。

圖6是示出實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中、從屏幕到放大鏡的距離和從駕駛者的眼睛到虛像的距離的關(guān)系的圖。

圖7(A)和(B)是示出實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中的光路切換動(dòng)作的示意圖。

圖8是用于說明實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中的虛像的顯示距離的切換控制的一例的示意圖。

圖9(A)、(B)和(C)是用于說明實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中的虛像的顯示距離的切換控制的另一例的示意圖。

圖10是用于說明實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中的虛像的顯示距離的切換控制的又一例的示意圖。

圖11(A)和(B)是示出實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中、代替第二偏振鏡而設(shè)置半反射鏡(half mirror)的變形例的圖以及示出進(jìn)一步增加偏振板的變形例的圖。

圖12(A)和(B)是用于說明實(shí)施方式1的虛像顯示裝置中、在不同的顯示距離對影像進(jìn)行時(shí)間分割顯示的變形例的圖。

圖13是示出圖12所示的變形例中顯示的虛像的例子的示意圖。

圖14是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的虛像顯示裝置中的影像顯示部的圖。

圖15是示出實(shí)施方式2的虛像顯示裝置中的光路的圖。

圖16是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的虛像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖17是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的虛像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖18是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的虛像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的變形例的圖。

圖19是示出本發(fā)明的實(shí)施方式5的虛像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式1.

<虛像顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)>

圖1(A)是示出實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100的結(jié)構(gòu)的圖。圖1(B)是用于說明虛像顯示裝置100內(nèi)的光路上的各距離的示意圖。圖1(A)和圖1(B)所示的虛像顯示裝置100例如用作搭載在車輛600(參照圖8)的儀表板610上的平視顯示器。

另外，下面，為了便于說明，在虛像顯示裝置100搭載在車輛600上的狀態(tài)下，將重力方向稱為“鉛直方向”，將與鉛直方向正交的方向稱為“水平方向”。

如圖1(A)所示，虛像顯示裝置100具有光源部111、偏振切換部112、影像生成部115和光路單元120。在以下的說明中，將偏振切換部112作為偏振切換元件進(jìn)行說明。

作為一例，影像生成部115作為具有掃描部113和屏幕114的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。并且，設(shè)具有光源部111、偏振切換元件112、掃描部113和屏幕114的結(jié)構(gòu)為影像顯示部110。

影像顯示部110顯示影像。光源部111出射光(這里為激光)。偏振切換元件112對從光源部111出射的光的偏振方向進(jìn)行控制。掃描部113在屏幕114上掃描從偏振切換元件112出射的光。另外，如上所述，掃描部113和屏幕114構(gòu)成影像生成部115。

光路單元120具有使從影像顯示部110出射的光(影像光)穿過的2個(gè)光路。作為一例，將光路單元120設(shè)為具有第一偏振鏡121、第二偏振鏡122、第一反射鏡123和第二反射鏡124的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

并且，虛像顯示裝置100可以具有放大鏡130和控制部150。

作為投影部的放大鏡130對從光路單元120出射的光進(jìn)行放大并投影。控制部150對光源部111、偏振切換元件112和掃描部113進(jìn)行控制。

<光源部的結(jié)構(gòu)>

圖2是示出光源部111的結(jié)構(gòu)例的示意圖。光源部111例如具有出射紅色、綠色和藍(lán)色的波長的激光的半導(dǎo)體激光器11R、11G、11B。光源部111將從這些半導(dǎo)體激光器11R、11G、11B出射的各激光作為共同光軸A₀上的光束進(jìn)行出射。

在圖2所示的結(jié)構(gòu)例中，半導(dǎo)體激光器11R、11G、11B在一個(gè)方向上并排配置。即，在圖2中，半導(dǎo)體激光器11R、11G、11B在與光軸A₀平行的方向上并排配置。

在半導(dǎo)體激光器11R、11G、11B的出射側(cè)分別配置有鏡11a、11b、11c(合成單元)。

鏡11a是使從半導(dǎo)體激光器11R出射的紅色的激光進(jìn)行90度反射的反射鏡。在實(shí)施方式1中，作為一例，鏡11a是全反射鏡。

鏡11b使從半導(dǎo)體激光器11G出射的綠色的激光進(jìn)行90度反射。并且，鏡11b透射由鏡11a反射的紅色的激光。這里，將透射一部分波長的光并反射其他波長的光的鏡稱為“選擇透射/反射鏡”。即，鏡11b是反射綠色的激光并透射紅色的激光的選擇透射/反射鏡。

鏡11c使從半導(dǎo)體激光器11B出射的藍(lán)色的激光進(jìn)行90度反射。并且，鏡11c使透射過鏡11b的紅色的激光和由鏡11b反射的綠色的激光透射。即，鏡11c是反射藍(lán)色的激光并透射紅色和綠色的激光的選擇透射/反射鏡。

由此，紅色、綠色和藍(lán)色的波長的激光被合成，作為共同光軸A₀上的光束進(jìn)行出射。

另外，光源部111的結(jié)構(gòu)不限于圖2所示的結(jié)構(gòu)例。例如，也可以使用分光棱鏡等對各顏色的激光進(jìn)行合成并出射。

關(guān)于光源部111中使用的半導(dǎo)體激光器的偏振特性，一般具有TE(Transverse Electric)模式和TM(Transverse Magnetic)模式。在TE模式的情況下，成為與半導(dǎo)體激光器的接合面平行的偏振方向的直線偏振光。在TM模式的情況下，成為與半導(dǎo)體激光器的接合面正交的偏振方向的直線偏振光。另外，能夠根據(jù)半導(dǎo)體激光器的封裝形狀來判別半導(dǎo)體激光器的接合面的方向。并且，根據(jù)半導(dǎo)體激光器的規(guī)格來確定半導(dǎo)體激光器的偏振特性的模式(TE模式/TM模式)。

<偏振切換元件的結(jié)構(gòu)>

返回圖1(A)，從光源部111出射的光入射到偏振切換元件112。偏振切換元件112根據(jù)施加電壓對入射光的偏振方向進(jìn)行變更。即，偏振切換元件112根據(jù)施加電壓，能夠使入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度進(jìn)行出射。并且，偏振切換元件112根據(jù)施加電壓，能夠不改變偏振方向進(jìn)行出射。

圖4(A)和(B)是用于說明偏振切換元件112的基本結(jié)構(gòu)的示意圖。偏振切換元件112例如可以由液晶元件構(gòu)成。

具體而言，偏振切換元件112是在槽的方向相差90度的2張取向膜12a、12b之間設(shè)置由液晶分子構(gòu)成的液晶層12c而得到的。在取向膜12a、12b的兩側(cè)設(shè)置有用于對液晶層12c施加電壓的透明電極12d、12e。

如圖4(A)所示，在未對液晶層12c施加電壓的狀態(tài)下，液晶分子沿著取向膜12a、12b的槽的方向排列。因此，以沿著液晶分子的扭轉(zhuǎn)的方式，入射到液晶層12c的光的偏振方向扭轉(zhuǎn)90度。即，入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度后進(jìn)行出射。例如，在圖4(A)中，當(dāng)設(shè)入射光的偏振方向?yàn)榈谝黄穹较驎r(shí)，出射光的偏振方向是第二偏振方向。

另一方面，如圖4(B)所示，當(dāng)對液晶層12c施加電壓(V)時(shí)，液晶分子沿著電場的方向排列。因此，入射到液晶層12c的光的偏振方向不會變化。入射光以原來的偏振方向進(jìn)行出射。例如，在圖4(B)中，當(dāng)設(shè)入射光的偏振方向?yàn)榈谝黄穹较驎r(shí)，出射光的偏振方向是第一偏振方向。

圖5(A)和(B)是用于說明本實(shí)施方式1中使用的光的偏振方向的示意圖。圖5(A)和(B)是示出從光源部111側(cè)觀察偏振切換元件112的入射面的情況下的偏振方向的圖。

光源部111配置成，從光源部111出射的光(激光)的偏振方向在偏振切換元件112的入射面中成為第一偏振方向(圖5(A))。從光源部111側(cè)觀察偏振切換元件112的入射面，第一偏振方向是相對于鉛直方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度的方向。

偏振切換元件112的入射側(cè)的取向膜12a的槽方向設(shè)置成透射從光源部111出射的第一偏振方向的光的朝向。

在對偏振切換元件112施加了電壓時(shí)，如圖4(B)所示，偏振方向沒有變化。因此，從偏振切換元件112出射第一偏振方向(圖5(A))的光。

在未對偏振切換元件112施加電壓時(shí)，如圖4(A)所示，偏振方向變化90度。因此，從偏振切換元件112出射第二偏振方向(圖5(B))的光。

<掃描部的結(jié)構(gòu)>

掃描部113例如由MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)鏡或檢流計(jì)鏡(galvanometer mirror)構(gòu)成。透射過偏振切換元件112的光入射到掃描部113。掃描部113在屏幕114上對所入射的光進(jìn)行二維掃描，生成影像。另外，將生成影像的光(在屏幕114上掃描的光)稱為影像光。

圖3是示出利用MEMS鏡構(gòu)成掃描部113的情況下的基本結(jié)構(gòu)的示意圖。掃描部113(MEMS鏡)以能夠以2個(gè)軸為中心軸(旋轉(zhuǎn)軸)旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置具有反射面的掃描鏡113a。2個(gè)軸例如是水平方向的旋轉(zhuǎn)軸(X軸)和鉛直方向的旋轉(zhuǎn)軸(Y軸)。

通過使掃描鏡113a繞鉛直方向的旋轉(zhuǎn)軸(Y軸)旋轉(zhuǎn)，在水平方向上掃描光。并且，通過使掃描鏡113a繞水平方向的旋轉(zhuǎn)軸(X軸)旋轉(zhuǎn)，在鉛直方向上掃描光。由此，掃描部113在雙軸方向上進(jìn)行光柵掃描?！肮鈻艗呙琛笔侨缦路绞剑涸陲@示器的畫面上描繪水平的掃描線，通過使該掃描依次在鉛直方向上偏移，顯示圖像。

控制部150根據(jù)要顯示的影像信號數(shù)據(jù)，將激光器驅(qū)動(dòng)信號發(fā)送至光源部111。并且，控制部150將與激光器驅(qū)動(dòng)信號同步的MEMS驅(qū)動(dòng)信號發(fā)送至掃描部113。

屏幕114是透射型屏幕。在屏幕114的表面上對光進(jìn)行二維掃描，顯示影像。屏幕114的尺寸例如為6英寸(對角尺寸)。

另外，屏幕114不限于透射型，也可以是反射型。并且，影像信號數(shù)據(jù)可以由控制部150本身生成，或者也可以由例如車輛的控制部或?qū)Ш较到y(tǒng)等其他設(shè)備生成。

設(shè)掃描鏡113a位于以水平方向的旋轉(zhuǎn)軸為中心的旋轉(zhuǎn)方向的中心位置、且位于以鉛直方向的旋轉(zhuǎn)軸為中心的旋轉(zhuǎn)方向的中心位置的狀態(tài)為掃描鏡113a的基準(zhǔn)位置。設(shè)在掃描鏡113a位于基準(zhǔn)位置(中心位置)的狀態(tài)下從掃描鏡113a出射的光的中心光線的路徑為基準(zhǔn)光軸Ax?；鶞?zhǔn)光軸Ax穿過屏幕114的水平方向和鉛直方向上的中心位置。

<光路單元的結(jié)構(gòu)>

返回圖1(A)，透射過屏幕114的光入射到光路單元120。透射過屏幕114的光是影像光。

光路單元120具有與入射光的偏振方向?qū)?yīng)的第一光路210和第二光路220。入射光的偏振方向由偏振切換元件112控制。第一光路210和第二光路220的光路長度相互不同。即，第一光路210的光路長度與第二光路220的光路長度不同。

光路單元120朝向放大鏡130出射穿過了第一光路210或第二光路220的光。光路單元120的結(jié)構(gòu)在后面敘述。

<放大鏡的結(jié)構(gòu)>

放大鏡130例如具備具有負(fù)光焦度的反射面(凹面)。放大鏡130朝向前擋風(fēng)玻璃300投影從光路單元120出射的影像光。由此，從駕駛者(觀察者)觀察，在前擋風(fēng)玻璃300的前方放大顯示第一虛像410或第二虛像420。

駕駛者能夠觀察到由放大鏡130投影的影像與前擋風(fēng)玻璃300的前方的風(fēng)景重疊。即，駕駛者能夠觀察到第一虛像410和前擋風(fēng)玻璃300的前方的風(fēng)景重疊后的像?；蛘?，駕駛者能夠觀察到第二虛像420和前擋風(fēng)玻璃300的前方的風(fēng)景重疊后的像。

放大鏡130的反射面例如形成為自由曲面，以對由于前擋風(fēng)玻璃300的曲率而產(chǎn)生的影像的失真進(jìn)行校正。

<虛像的顯示距離>

如圖1(B)所示，從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離用Lab表示。并且，從放大鏡130的位置b經(jīng)由前擋風(fēng)玻璃300(位置c)到虛像的位置v的距離用Lbv表示。在圖1(B)中，距離Lbv用單點(diǎn)劃線表示。虛像的位置v是第一虛像410的位置e或第二虛像420的位置f。

放大鏡130的焦距用F表示。該情況下，根據(jù)透鏡的成像公式，以下的式(1)成立。

1/Lab-1/Lbv＝1/F…(1)

對該式(1)進(jìn)行展開時(shí)，得到以下的式(2)。

Lbv＝1/(1/Lab-1/F)…(2)

并且，從放大鏡130的位置b到前擋風(fēng)玻璃300的位置c的距離用Lbc表示。從前擋風(fēng)玻璃300的位置c到駕駛者的眼睛500的位置d的距離用Lcd表示。從駕駛者的眼睛500的位置d到虛像的位置v(即第一虛像410的位置e或第二虛像420的位置f)的距離用Ldv表示。

從前擋風(fēng)玻璃300的位置c到虛像的位置v的距離Lcv可以表示為Ldv-Lcd，并且也可以表示為Lbv-Lbc。因此，以下的式(3)成立。

Ldv-Lcd＝Lbv-Lbc…(3)

將上述的式(3)變形為

Ldv＝Lbv-Lbc+Lcd

代入上述的式(2)時(shí)，得到以下的式(4)。

Ldv＝1/(1/Lab-1/F)-Lbc+Lcd…(4)

例如，設(shè)距離Lbc為250mm。距離Lbc是從放大鏡130的位置b到前擋風(fēng)玻璃300的位置c的距離。設(shè)距離Lcd為850mm。距離Lcd是從前擋風(fēng)玻璃300的位置c到駕駛者的眼睛500的位置d的距離。而且，設(shè)放大鏡130的焦距F為600mm。

在這些條件的情況下，距離Lab和距離Ldv的關(guān)系成為圖6所示的曲線圖。距離Lab是從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離。距離Ldv是從駕駛者的眼睛500的位置d到虛像的距離。

圖6是示出虛像顯示裝置中、從屏幕114到放大鏡130的距離Lab和從駕駛者的眼睛500到虛像的距離Ldv的關(guān)系的圖。橫軸是距離Lab(mm)。在圖6中，左側(cè)的距離Lab的值較小?？v軸是距離Ldv(m)。在圖6中，下側(cè)的距離Ldv的值較小。

如圖6所示，隨著距離Lab接近焦距F(600mm)，距離Ldv變長。并且，隨著距離Lab接近焦距F(600mm)，距離Ldv的變化相對于距離Lab的變化的比例急劇增大。距離Lab是從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離。距離Ldv是從駕駛者的眼睛500的位置d到虛像的距離。

一般情況下，當(dāng)駕駛者在城市街道等以通常速度駕駛時(shí)，認(rèn)為駕駛者注視從駕駛者的眼睛500起比較近的位置(前方4～10m左右的位置)。這里，通常速度例如為時(shí)速50～60Km左右。例如，在通常駕駛時(shí)的虛像顯示位置設(shè)定為比駕駛者注視的位置近的2m的情況下，在圖6的曲線圖中，當(dāng)把距離Ldv設(shè)定為2m時(shí)，距離Lab大約為420mm。距離Ldv是從駕駛者的眼睛500的位置d到虛像的距離。距離Lab是從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離。

另一方面，當(dāng)駕駛者在高速道路等以高速駕駛時(shí)，認(rèn)為駕駛者注視從駕駛者的眼睛500起較遠(yuǎn)的位置(前方30～50m左右的位置)。這里，高速例如為時(shí)速80Km以上。例如，在高速駕駛時(shí)的虛像顯示位置設(shè)定為比駕駛者注視的位置近的20m的情況下，在圖6中，當(dāng)把距離Ldv設(shè)定為20m時(shí)，距離Lab大約為582mm。距離Ldv是從駕駛者的眼睛500的位置d到虛像的距離。距離Lab是從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離。

因此，在本實(shí)施方式1中，根據(jù)駕駛狀況(例如車輛的行駛速度)來切換距離Lab。由此，在圖1(A)所示的第一距離411與第二距離421之間切換從觀察者到虛像的顯示位置的距離(稱為顯示距離)。距離Lab是從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離。

另外，距離Lcd大致由座椅601(參照圖8)的配置等規(guī)格來決定。距離Lbc大致由儀表板610(參照圖8)與前擋風(fēng)玻璃300的位置關(guān)系等規(guī)格來決定。在一般車輛的規(guī)格中，距離Lbc、Lcd、Ldv等大致為上述數(shù)值。距離Lcd是從前擋風(fēng)玻璃300的位置c到駕駛者的眼睛500的位置d的距離。距離Lbc是從放大鏡130的位置b到前擋風(fēng)玻璃300的位置c的距離。

放大鏡130的放大率M用Lbv/Lab表示。虛像的尺寸成為屏幕114的尺寸乘以放大率M而得到的尺寸。

例如，在設(shè)屏幕114的尺寸為6英寸的情況下，距離2m(第一距離411)的位置e處顯示的影像(虛像)的尺寸(對角尺寸)例如為20英寸。并且，距離20m(第二距離421)的位置f處顯示的影像(虛像)的尺寸例如為200英寸。駕駛者能夠觀察的外觀尺寸例如均為10英寸。另外，畫面的大小用對角線的長度的數(shù)值表示。單位使用英寸，將數(shù)值稱為英寸數(shù)。這里，虛像的大小用英寸數(shù)表示。

另外，這里，設(shè)放大鏡130的焦距F為60mm。但是，當(dāng)放大鏡130的焦距F變化時(shí)，距離Lab與距離Ldv的關(guān)系也變化。距離Lab是從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離。距離Ldv是從駕駛者的眼睛500的位置d到虛像的位置v的距離。

即，放大鏡130的焦距F越小，則圖6所示的曲線越向左側(cè)偏移。即，曲線向距離Lab的值較小的方向移動(dòng)。

因此，將焦距F設(shè)定得越小，則即使較短地設(shè)定距離Lab，也能夠延長距離Ldv。距離Lab是從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離。距離Ldv是從駕駛者的眼睛500的位置d到虛像的距離。

<光路單元的結(jié)構(gòu)>

接著，對切換距離Lab的光路單元120的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。距離Lab是從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離。

如圖1(A)所示，光路單元120例如具有第一偏振鏡121、第二偏振鏡122、第一反射鏡123和第二反射鏡124。

第一偏振鏡121(第一偏振分離元件)配置在透射過屏幕114的光(影像光)入射的位置。即，透射過屏幕114的光(影像光)入射到第一偏振鏡121(第一偏振分離元件)。更具體而言，第一偏振鏡121的中心位置(水平方向和鉛直方向上的中心位置)位于上述基準(zhǔn)光軸Ax上。

第一偏振鏡121是根據(jù)入射光的偏振方向而反射或透射該入射光的偏振分離元件。這里，第一偏振鏡121透射圖5(B)所示的第二偏振方向的光。并且，第一偏振鏡121反射圖5(A)所示的第一偏振方向的光。

在圖1(A)中，例如，第一偏振鏡121朝下方以90度的角度反射第一偏振方向的光。這里的“角度”是合并了光的入射角和反射角而得到的角度。

另外，第一偏振鏡121不限于這種結(jié)構(gòu)，也可以透射圖5(A)所示的第一偏振方向的光，反射圖5(B)所示的第二偏振方向的光。

第二偏振鏡122(第二偏振分離元件)配置在透射過第一偏振鏡121的光入射的位置。第二偏振鏡122(第二偏振分離元件)配置在從第一偏振鏡121起的距離L1的位置。

更具體而言，第二偏振鏡122的水平方向和鉛直方向上的中心位置位于上述掃描鏡113a的基準(zhǔn)光軸Ax上。而且，從第一偏振鏡121到第二偏振鏡122的基準(zhǔn)光軸Ax上的長度為距離L1。

與第一偏振鏡121同樣，第二偏振鏡122是根據(jù)入射光的偏振方向而反射或透射該入射光的偏振分離元件。這里，第二偏振鏡122透射第二偏振方向的光。即，第二偏振鏡122使透射過第一偏振鏡121的光透射。并且，第二偏振鏡122以90度的反射角度反射第一偏振方向的光。即，第二偏振鏡122以90度的反射角度反射由第一偏振鏡121、第一反射鏡123和第二反射鏡124依次反射的光。

第一反射鏡123配置在由第一偏振鏡121反射的光入射的位置。第一反射鏡123配置在從第一偏振鏡121起的距離L2的位置。

更具體而言，第一反射鏡123的中心位置(水平方向和鉛直方向上的中心位置)位于穿過第一偏振鏡121的中心位置且與基準(zhǔn)光軸Ax正交的軸線上。而且，從第一偏振鏡121到第一反射鏡123的與基準(zhǔn)光軸Ax垂直的軸線上的長度為距離L2。

第一反射鏡123例如是以90度的角度反射入射光的全反射鏡。這里，由第一反射鏡123反射的光的行進(jìn)方向與透射過第一偏振鏡121的光的行進(jìn)方向平行。

第二反射鏡124配置在由第一反射鏡123反射的光入射的位置。即，由第一反射鏡123反射的光入射到第二反射鏡124。更具體而言，第二反射鏡124的中心位置(水平方向和鉛直方向上的中心位置)位于穿過第一反射鏡123的中心位置且與基準(zhǔn)光軸Ax平行的軸線上。

從第一反射鏡123到第二反射鏡124的距離與從第一偏振鏡121到第二偏振鏡122的距離L1相同。即，從第一反射鏡123到第二反射鏡124的基準(zhǔn)光軸Ax上的長度為距離L1。

與第一反射鏡123同樣，第二反射鏡124例如是以90度的角度反射入射光的全反射鏡。

第二反射鏡124配置成由該第二反射鏡124反射的光入射到第二偏振鏡122。即，由第二反射鏡124反射的光入射到第二偏振鏡122。更具體而言，第二反射鏡124的中心位置(水平方向和鉛直方向上的中心位置)位于穿過第二反射鏡124的中心位置且與基準(zhǔn)光軸Ax垂直的軸線上。

從第二反射鏡124到第二偏振鏡122的距離與從第一偏振鏡121到第一反射鏡123的距離L2相同。即，從第二反射鏡124到第二偏振鏡122的與基準(zhǔn)光軸Ax垂直的軸線上的長度為距離L2。

由于這樣構(gòu)成，所以，第二偏振方向(圖5(B))的光透射過第一偏振鏡121，還透射過第二偏振鏡122，入射到放大鏡130。這樣，設(shè)透射過第一偏振鏡121和第二偏振鏡122的光的光路為第一光路210。

另一方面，第一偏振方向(圖5(A))的光由第一偏振鏡121反射。

由第一偏振鏡121反射的光進(jìn)一步由第一反射鏡123和第二反射鏡124反射并入射到第二偏振鏡122。進(jìn)而，由反射鏡124反射并入射到第二偏振鏡122的光還由第二偏振鏡122反射并入射到放大鏡130。

這樣，設(shè)由第一偏振鏡121、第一反射鏡123、第二反射鏡124和第二偏振鏡122依次反射的光的光路為第二光路220。第二光路220的光路長度比第一光路210長距離L2×2。

例如，如上所述，在420mm和582mm之間切換距離Lab的情況下，根據(jù)距離L2×2＝582mm-420mm(＝162mm)的計(jì)算，距離L2大約為81mm。并且，距離L1為420mm以下，則可以自由設(shè)定。距離Lab是從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離。

<虛像顯示裝置的作用>

圖7(A)是示出未對偏振切換元件112施加電壓的情況下的從屏幕114到放大鏡130的光路的圖。圖7(B)是示出對偏振切換元件112施加了電壓的情況下的從屏幕114到放大鏡130的光路的圖。在圖7(A)和圖7(B)中，對屏幕114以后的光束施加斜線而示出。

在未對偏振切換元件112施加電壓的情況下，從偏振切換元件112出射第二偏振方向(圖5(B))的光。然后，第二偏振方向的光入射到光路單元120。如圖7(A)所示，第二偏振方向的光透射過第一偏振鏡121并穿過第一光路210。然后，第二偏振方向的光透射過第二偏振鏡122。然后，透射過第二偏振鏡122的光入射到放大鏡130。

另一方面，在對偏振切換元件112施加了電壓的情況下，從偏振切換元件112出射第一偏振方向(圖5(A))的光。然后，第一偏振方向的光入射到光路單元120。如圖7(B)所示，第一偏振方向的光由第一偏振鏡121反射并穿過第二光路220。即，第一偏振方向的光由第一反射鏡123和第二反射鏡124依次反射并入射到第二偏振鏡122。進(jìn)而，第一偏振方向的光由第二偏振鏡122反射。然后，由第二偏振鏡122反射的光入射到放大鏡130。

如上所述，第二光路220的光路長度比第一光路210長距離L2×2。因此，在對偏振切換元件112施加了電壓的情況下，與未施加電壓的情況相比，距離Lab也變長距離L2×2。距離Lab是光從屏幕114的位置a行進(jìn)到放大鏡130的位置b的距離。

因此，在未對偏振切換元件112施加電壓的情況下，在從駕駛者的眼睛500起較近的第一距離411(位置e)，將屏幕114上生成的影像顯示為虛像(第一虛像410)。另一方面，在對偏振切換元件112施加了電壓的情況下，在從駕駛者的眼睛500起較遠(yuǎn)的第二距離421(位置f)，將屏幕114上生成的影像顯示為虛像(第二虛像420)。

另外，第一虛像410由具有第一偏振方向(圖5(A))的偏振特性的光形成。并且，第二虛像420由具有第二偏振方向(圖5(B))的偏振特性的光形成。如圖5(A)和圖5(B)所示，第一偏振方向和第二偏振方向均相對于水平方向和鉛直方向傾斜。因此，即使駕駛者佩戴了偏光太陽鏡，也不會妨礙觀察虛像。

這是因?yàn)?，偏光太陽鏡以遮斷太陽光的反射光等為目的，構(gòu)成為遮斷具有水平方向的偏振方向的光。在實(shí)施方式1中，如上所述，形成第一虛像410的光的偏振方向(第一偏振方向)和形成第二虛像420的光的偏振方向(第二偏振方向)相對于水平方向傾斜。因此，即使隔著偏光太陽鏡進(jìn)行觀察，雖然光量減半，但是，能夠觀察到第一虛像410和第二虛像420。

第一偏振鏡121和第二偏振鏡122一般具有透射p偏振的光且反射s偏振的光的特性。

因此，在入射到光路單元120的入射光的偏振方向?yàn)閜偏振的情況下，入射到光路單元120的入射光穿過第一光路210。即，入射到光路單元120的入射光透射過第一偏振鏡121和第二偏振鏡122。第一光路210是透射第一偏振鏡121和第二反射鏡124的光路。

另一方面，在入射到光路單元120的入射光的偏振方向?yàn)閟偏振的情況下，入射到光路單元120的入射光穿過第二光路220。即，入射到光路單元120的入射光由第一偏振鏡121和第二偏振鏡122反射。第二光路220是由第一偏振鏡121、第一反射鏡123、第二反射鏡124和第二偏振鏡122依次反射的光的光路。

因此，在入射到光路單元120的入射光的偏振方向?yàn)閜偏振的情況下，在位置e顯示虛像410。另一方面，在入射到光路單元120的入射光的偏振方向?yàn)閟偏振的情況下，在位置f顯示虛像420。

<虛像的顯示距離的切換控制的例子>

在實(shí)施方式1中，虛像顯示裝置100的控制部150對針對偏振切換元件112的電壓施加進(jìn)行控制，切換顯示虛像的位置e、f。

圖8是用于說明虛像顯示裝置100的控制部150進(jìn)行的虛像的顯示距離的切換控制的一例的示意圖。一般情況下，駕駛者在行駛速度較慢時(shí)注視車輛的附近，在行駛速度較快時(shí)注視遠(yuǎn)方。因此，在駕駛者注視遠(yuǎn)方的狀況下，控制部150對偏振切換元件112施加電壓。然后，虛像顯示裝置100在距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421(位置f)處顯示第二虛像420。

駕駛者注視遠(yuǎn)方的狀況例如是在高速道路上行駛中的情況等。

例如，能夠根據(jù)車輛的行駛速度的信息或?qū)Ш叫畔砼袛嘬囕v600是否在高速道路上行駛中。導(dǎo)航信息是從導(dǎo)航系統(tǒng)630(參照圖9)受理的信息。

例如，在圖8所示的例子中，控制部150從車輛600所具有的行駛速度傳感器620取得車輛600的行駛速度的信息。

在車輛600的行駛速度小于規(guī)定值(例如80km/h)的情況下，控制部150不對偏振切換元件112施加電壓。然后，虛像顯示裝置100在距駕駛者較近的第一距離411(位置e)處顯示第一虛像410。

另一方面，在車輛600的行駛速度為規(guī)定值(例如80km/h)以上的情況下，控制部150對偏振切換元件112施加電壓。然后，虛像顯示裝置100在距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421(位置f)處顯示第二虛像420。

這樣，在駕駛者注視遠(yuǎn)方的狀況下，在距駕駛者更遠(yuǎn)的第二距離421(位置f)處顯示虛像，由此，能夠縮短調(diào)整駕駛者的眼睛500的焦點(diǎn)的時(shí)間，能夠提高可視性。

圖9(A)是用于說明虛像顯示裝置100的控制部150進(jìn)行的虛像的顯示位置的切換控制的另一例的示意圖。

在圖9(A)所示的例子中，控制部150從車輛600所具有的導(dǎo)航系統(tǒng)630取得車輛600的當(dāng)前的位置信息。

在車輛600的當(dāng)前位置是一般道路上的情況下，控制部150不對偏振切換元件112施加電壓。然后，虛像顯示裝置100在距駕駛者較近的第一距離411(位置e)處顯示第一虛像410。

另一方面，在車輛600的當(dāng)前位置是高速道路上的情況下，控制部150對偏振切換元件112施加電壓。然后，虛像顯示裝置100在距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421(位置f)處顯示第二虛像420。

另外，一般情況下，對于車輛600而言，一般道路的行駛頻度高于高速道路的行駛頻度。因此，虛像顯示裝置100構(gòu)成為，在不對偏振切換元件112施加電壓的狀態(tài)下在距駕駛者較近的第一距離411處顯示第一虛像410。

但是，偏振切換元件112的功耗非常小。因此，虛像顯示裝置100也可以構(gòu)成為，在對偏振切換元件112施加了電壓的狀態(tài)下在距駕駛者較近的第一距離411處顯示第一虛像410，在不對偏振切換元件112施加電壓的狀態(tài)下在距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421處顯示第二虛像420。

并且，這里，在車輛600高速行駛時(shí)，在距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421處顯示虛像。但是，不限于這種結(jié)構(gòu)。

例如，在顯示表示在十字路口等處右轉(zhuǎn)的方向或左轉(zhuǎn)的方向的箭頭的情況下，也可以根據(jù)從車輛600的當(dāng)前地到目標(biāo)十字路口的距離來切換虛像的顯示距離。將表示該方向的箭頭稱為“方向指示箭頭”。

該情況下，例如，控制部150從導(dǎo)航系統(tǒng)630(圖9(A))取得車輛600的當(dāng)前地的信息和車輛600預(yù)計(jì)要右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)的十字路口的位置信息。

在從車輛600的當(dāng)前地到十字路口的距離為規(guī)定距離以上的情況下，虛像顯示裝置100在距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421(位置f)處顯示方向指示箭頭。

另一方面，在小于規(guī)定距離的情況下，虛像顯示裝置100在距駕駛者較近的第一距離411(位置e)處顯示方向指示箭頭。

車輛600預(yù)計(jì)要右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)的十字路口越近，則駕駛者注視車輛600的附近的可能性越高。因此，這樣，駕駛者容易識別方向指示箭頭。

進(jìn)而，也可以不僅僅是切換虛像的顯示距離，還使顯示的內(nèi)容的大小變化。

圖9(B)和圖9(C)是示出方向指示箭頭B的顯示例的示意圖。圖9(B)是從當(dāng)前地到十字路口的距離較近的情況下的圖。圖9(C)是從當(dāng)前地到十字路口的距離較遠(yuǎn)的情況下的圖。

例如，如圖9(B)和圖9(C)所示，從當(dāng)前地到十字路口的距離越近，則越大地顯示方向指示箭頭B。并且，從當(dāng)前地到十字路口的距離越遠(yuǎn)，則越小地顯示方向指示箭頭B。這樣，能夠使駕駛者感覺到與十字路口之間的距離感。

并且，還考慮顯示喚起注意的信息作為虛像的情況。喚起注意的信息也稱為注意喚起信息或警告信息。喚起注意的信息例如是車輛的前方的落下物等障礙物或步行者等。下面，將障礙物或步行者等稱為“注意對象物”。

也可以根據(jù)從車輛到注意對象物的距離來切換虛像的顯示距離。圖10是用于說明虛像的顯示距離的切換控制的又一例的示意圖。

例如，如圖10所示，有時(shí)在車輛600中具有組合了前方監(jiān)視照相機(jī)640和圖像處理裝置641的前方監(jiān)視系統(tǒng)。前方監(jiān)視照相機(jī)640是搭載在車輛600上且用于監(jiān)視車輛600的前方的照相機(jī)。

前方監(jiān)視照相機(jī)640取得車輛600的前方的圖像。圖像處理裝置641根據(jù)由前方監(jiān)視照相機(jī)640取得的車輛前方的圖像，計(jì)算從車輛600的當(dāng)前地到注意對象物的距離。虛像顯示裝置100的控制部150從圖像處理裝置641取得與注意對象物之間的距離的信息。

在與注意對象物之間的距離為規(guī)定距離以上的情況下，虛像顯示裝置100在距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421(位置f)處顯示“前方注意”等注意喚起信息。另一方面，在與注意對象物之間的距離小于規(guī)定距離的情況下，虛像顯示裝置100在距駕駛者較近的距離411(位置e)處顯示注意喚起信息。由此，能夠提高針對駕駛者的注意喚起的效果。

<實(shí)施方式1的效果>

如以上說明的那樣，根據(jù)實(shí)施方式1，利用偏振切換元件112切換光的偏振方向。通過切換光的偏振方向，在光路單元120中切換光路長度。并且，通過切換光路長度，切換虛像的顯示距離。虛像的顯示距離是從駕駛者到虛像的顯示位置的距離。

因此，與通過使屏幕移動(dòng)來切換虛像的顯示距離的結(jié)構(gòu)相比，能夠在短時(shí)間內(nèi)切換虛像的顯示距離。并且，不需要設(shè)置使屏幕移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，所以，能夠有助于虛像顯示裝置100的小型化。

并且，偏振切換元件112切換通過掃描部113(例如MEMS鏡)對光進(jìn)行二維掃描之前的光的偏振方向。因此，入射到偏振切換元件112的光的光束較細(xì)，能夠利用較小的元件構(gòu)成偏振切換元件112。

進(jìn)而，關(guān)于光路單元120，只要在設(shè)置于一般的虛像顯示裝置中的光路上追加光路單元120即可。這里，一般的虛像顯示裝置中設(shè)置的光路相當(dāng)于實(shí)施方式1的從屏幕114到放大鏡130的光路。因此，能夠利用簡單的裝置結(jié)構(gòu)來切換虛像的顯示距離。另外，如上所述，光路單元120例如具有第一偏振鏡121、第一反射鏡123、第二反射鏡124和第二偏振鏡122。

并且，虛像顯示裝置100根據(jù)車輛的行駛速度、從車輛的當(dāng)前地到十字路口的距離或從車輛到注意對象物的距離等，切換虛像的顯示距離。由此，虛像顯示裝置100能夠在駕駛者的注視位置的附近顯示虛像。

而且，虛像顯示裝置100能夠進(jìn)一步提高駕駛者的可視性。十字路口是車輛預(yù)計(jì)要右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)的十字路口。

另外，在實(shí)施方式1中，將偏振切換元件112配置在掃描部113的入射側(cè)(光源部111側(cè))。但是，偏振切換元件112只要配置在從光源部111到光路單元120之間即可。例如，可以將偏振切換元件112配置在掃描部113與屏幕114之間。并且，還可以將偏振切換元件112配置在屏幕114的出射側(cè)。

并且，在實(shí)施方式1中，在不對偏振切換元件112施加電壓的情況下，光穿過第一光路210，在對偏振切換元件112施加了電壓的情況下，光穿過第二光路220。但是，也可以是，與此相反，在對偏振切換元件112施加了電壓的情況下，光穿過第一光路210，在不對偏振切換元件112施加電壓的情況下，光穿過第二光路220。

并且，在實(shí)施方式1中，將第一偏振方向(圖5(A))設(shè)為光路單元120的入射面中相對于鉛直方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度后的偏振方向，將第二偏振方向(圖5(B))設(shè)為光路單元120的入射面中相對于鉛直方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度后的偏振方向。但是，第一偏振方向和第二偏振方向的關(guān)系也可以相反。

<結(jié)構(gòu)的變形例1>

圖11(A)是示出代替第二偏振鏡122而使用半透半反鏡125的虛像顯示裝置100的結(jié)構(gòu)的變形例1的圖。半透半反鏡125與偏振方向無關(guān)而透射入射光的光量的一半并反射一半。

在圖11(A)所示的虛像顯示裝置100中，半透半反鏡125配置在與第二偏振鏡122(圖1(A))相同的位置。透射過第一偏振鏡121的光入射到半透半反鏡125，其光量的一半透射過半透半反鏡125并入射到放大鏡130。

并且，由第一偏振鏡121反射的光由第一反射鏡123和第二反射鏡124依次反射并入射到半透半反鏡125。從第二反射鏡124入射到半透半反鏡125的光的光量的一半由半透半反鏡125反射并入射到放大鏡130。

半透半反鏡未利用入射光的光量的一半，所以，在光的利用效率的方面，比偏振鏡差，但是，在低成本的方面是有利的。

并且，在實(shí)施方式1中，將從光源部111輸出的光的偏振方向(第一偏振方向)設(shè)為相對于鉛直方向傾斜45度的方向，但是，光的偏振方向也可以是鉛直方向。

<結(jié)構(gòu)的變形例2>

圖11(B)是示出光的偏振方向?yàn)殂U直方向的情況下的虛像顯示裝置100的結(jié)構(gòu)的變形例2的圖。

在圖11(B)所示的虛像顯示裝置100中，在第一偏振鏡121與半透半反鏡125之間配置使偏振方向旋轉(zhuǎn)90度的光學(xué)元件。使偏振方向旋轉(zhuǎn)90度的光學(xué)元件例如是1/2波長板(λ/2板)126。并且，第一偏振鏡121配置成透射具有水平方向的偏振方向的光、反射具有鉛直方向的偏振方向的光。

在圖11(B)的虛像顯示裝置100中，當(dāng)對偏振切換元件112施加電壓時(shí)，偏振切換元件112將光的偏振方向(鉛直方向)切換為水平方向。第一偏振鏡121透射具有水平方向的偏振方向的光。

透射過第一偏振鏡121的光的偏振方向由1/2波長板126切換為鉛直方向后，該光入射到半透半反鏡125。從1/2波長板126入射到半透半反鏡125的光的光量的一半透射過半透半反鏡125并入射到放大鏡130。

在不對偏振切換元件112施加電壓的情況下，偏振切換元件112不切換光的偏振方向。因此，具有鉛直方向的偏振方向的光入射到第一偏振鏡121。

具有鉛直方向的偏振方向的光由第一偏振鏡121反射。然后，由第一偏振鏡121反射的光由第一偏振鏡121、第一反射鏡123和第二反射鏡124依次反射并入射到半透半反鏡125。然后，從第二反射鏡124入射到半透半反鏡125的光的光量的一半由半透半反鏡125反射并入射到放大鏡130。

由此，在距駕駛者較近的第一距離411(位置e)處形成第一虛像410的情況下，形成虛像的光的偏振方向成為鉛直方向。并且，在距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421(位置f)處形成第二虛像420的情況下，形成虛像的光的偏振方向也成為鉛直方向。即，第一虛像410的光的偏振方向和第二虛像420的光的偏振方向均成為鉛直方向。因此，即使駕駛者佩戴遮擋具有水平方向的偏振方向的光的偏振太陽鏡，也能夠觀察到虛像。

另外，在上述說明中，將光的偏振方向設(shè)為相對于鉛直方向傾斜45度的方向、鉛直方向或水平方向進(jìn)行了說明。但是，偏振方向的角度不需要是嚴(yán)格的，也可以存在幾度左右的誤差。但是，當(dāng)考慮透射過各光學(xué)元件并進(jìn)行反射時(shí)的光的利用效率時(shí)，優(yōu)選光源部111、偏振切換元件112、光路單元120的偏振鏡121、122等的相對角度的誤差盡可能較小。

并且，在實(shí)施方式1中，偏振切換元件112由根據(jù)有無施加電壓(接通/斷開)來切換入射光的偏振方向的液晶元件構(gòu)成。但是，只要對從光源部111輸出的光的偏振方向進(jìn)行切換，則不限于液晶元件。例如，也可以機(jī)械地切換是否將1/2波長板配置在光路中。配置1/2波長板的位置例如是光源部111與掃描部113之間。

并且，在實(shí)施方式1中，將第二光路220設(shè)置在第一光路210的下側(cè)。但是，也可以將第二光路220設(shè)置在第一光路210的上側(cè)。并且，還可以將第二光路220相對于第一光路210設(shè)置在紙面的里側(cè)方向或近前方向。

并且，光路單元120的結(jié)構(gòu)不限于圖1(A)所示的結(jié)構(gòu)。只要根據(jù)入射光的偏振方向來選擇不同光路長度的光路即可。

另外，在本實(shí)施方式1中，利用掃描部113掃描從光源部111出射的3色的光(激光)，由此在屏幕114上顯示影像。但是，不限于這種結(jié)構(gòu)。

例如，也可以利用使用了DMD(Digital Mirror Device)的DLP(Digital Light Processing：注冊商標(biāo))等來顯示影像。即，作為影像生成部115，也可以使用DLP。DLP是二維排列微鏡并形成圖像的元件。在由DLP形成的影像光穿過的位置配置偏振切換元件112來切換影像光的偏振方向即可。

并且，也可以代替掃描部113和屏幕114，而使用液晶顯示部(液晶顯示器)作為影像生成部115。該情況下，例如在圖1所示的屏幕114的位置配置液晶顯示部。而且，在液晶顯示部的出射光(影像光)穿過的位置配置偏振切換元件112而切換影像光的偏振方向。并且，光源部111可以構(gòu)成為液晶顯示部的背景燈。

并且，用于顯示影像的光不限于激光。但是，為了利用偏光來變更光路長度，與LED光等其他光相比，具有偏振特性的激光適合于虛像顯示裝置100。

并且，在本實(shí)施方式1中，示出了根據(jù)與車輛的駕駛狀況有關(guān)的信息(行駛速度、當(dāng)前地、注意對象物等)來切換虛像的顯示距離的例子。但是，例如，也可以在第一距離411(位置e)和第二距離421(位置f)處以時(shí)間分割的方式顯示不同的影像(內(nèi)容)。

<顯示方法的變形例>

圖12(A)和圖12(B)是用于說明在不同的顯示距離處對影像進(jìn)行時(shí)間分割顯示的變形例的圖。

圖12(A)是示出針對偏振切換元件112的通電模式的示意圖?？v軸表示電壓的高低。橫軸表示時(shí)間。將縱軸中較高的電壓表示為“ON(接通)”，將較低的電壓表示為“OFF(斷開)”?！癘N(接通)”的狀態(tài)是施加了電壓的狀態(tài)?！癘FF(斷開)”的狀態(tài)是未施加電壓的狀態(tài)。“施加電壓”是指加電壓。圖12(A)中示出電壓以矩形波的方式變化的例子。

圖12(B)是時(shí)序地示出所顯示的影像的種類的示意圖。影像A1、A2的切換定時(shí)與圖12(A)的矩形波的切換定時(shí)同步。

在電壓為“OFF(斷開)”的狀態(tài)下，顯示影像A1。在電壓為“ON(接通)”的狀態(tài)下，顯示影像A2。

在該情況下，如圖12(A)所示，控制部150以一定周期對偏振切換元件112的電壓的接通和斷開進(jìn)行切換。然后，與偏振切換元件112的電壓的接通和斷開的定時(shí)同步地，如圖12(B)所示，通過光源部111和掃描部113交替顯示影像A1和影像A2。

影像A1是在未對偏振切換元件112施加電壓的狀態(tài)(斷開狀態(tài))下顯示的影像。影像A1例如相當(dāng)于在距駕駛者較近的第一距離411(位置e)處顯示的第一虛像410。影像A2是在對偏振切換元件112施加了電壓的狀態(tài)(接通狀態(tài))下顯示的影像。影像A2例如相當(dāng)于在距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421(距離f)處顯示的第二虛像420。

由此，駕駛者能夠觀察到同時(shí)顯示影像A1和影像A2。但是，當(dāng)影像A1和影像A2顯示在完全相同的區(qū)域內(nèi)時(shí)，駕駛者很難辨認(rèn)。因此，例如，如圖13所示，優(yōu)選將影像A1和影像A2顯示在不同的區(qū)域內(nèi)。

圖13是示出所顯示的虛像的例子的示意圖。影像A表示為“60km/h”。影像A2是向右轉(zhuǎn)向的箭頭的圖。影像A1、A2顯示在前擋風(fēng)玻璃300的左側(cè)。并且，影像A1顯示在影像A2的下側(cè)。

特別地，駕駛者在觀察下方向時(shí)，容易對焦在近距離處。因此，如圖13所示，優(yōu)選將影像A1(第一虛像410)顯示在下側(cè)的區(qū)域，將影像A2(第二虛像420)顯示在上側(cè)的區(qū)域。

影像A1例如是基于從行駛速度傳感器620(圖8)取得的信息的車輛的行駛速度的信息。并且，影像A2例如是基于從導(dǎo)航系統(tǒng)630(圖9(A))取得的信息的方向指示箭頭B?；蛘?，影像A2也可以是上述注意喚起信息。

在駕駛者注視附近時(shí)，對于駕駛者而言，可清楚地觀察到距駕駛者較近的第一距離411的影像A1(第一虛像410)。并且，此時(shí)，對于駕駛者而言，模糊地觀察到距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421的影像A2(第二虛像420)。

相反，在駕駛者注視遠(yuǎn)方時(shí)，對于駕駛者而言，可清楚地觀察到影像A2(第二虛像420)。并且，此時(shí)，對于駕駛者而言，模糊地觀察到影像A1(第一虛像410)。因此，能夠根據(jù)駕駛者觀察的位置而觀察到分別不同的信息。

實(shí)施方式2.

接著，對本發(fā)明的實(shí)施方式2的虛像顯示裝置100A進(jìn)行說明。實(shí)施方式2的虛像顯示裝置100A與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100的不同之處在于影像顯示部110A的結(jié)構(gòu)，其他部分相同。下面，對與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100的不同之處進(jìn)行說明。并且，對與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100相同或?qū)?yīng)的要素標(biāo)注相同標(biāo)號并省略其說明。

與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100相同的結(jié)構(gòu)要素是光源部111、掃描部113、屏幕114、光路單元120、放大鏡130和控制部150。

圖14是示出實(shí)施方式2的虛像顯示裝置100A中的影像顯示部110A的圖。影像顯示部110A具有光源部111、偏振切換部112A和影像生成部115。下面，將偏振切換部112A作為偏振切換元件進(jìn)行說明。

作為一例，設(shè)影像生成部115構(gòu)成為具有掃描部113和屏幕114進(jìn)行說明。光源部111、掃描部113和屏幕114的結(jié)構(gòu)如實(shí)施方式1中說明的那樣。

在實(shí)施方式2中，偏振切換元件112A與屏幕114的入射側(cè)鄰接配置?！班徑印笔侵赶噜?。與實(shí)施方式1不同，偏振切換元件112A配置在掃描部113與屏幕114之間。在圖14中，偏振切換元件112A配置成與屏幕114接觸。屏幕114的入射側(cè)相對于屏幕114是光源部111側(cè)。

并且，偏振切換元件112A具有與屏幕114大致相同的大小。在圖14中，偏振切換元件112A是與屏幕114相同的大小。另外，偏振切換元件112A的大小不需要與屏幕114的大小嚴(yán)格相同。只要是入射到屏幕114的光全部穿過偏振切換元件112A的大小即可。即，在偏振切換元件112A是與屏幕114不同的大小的情況下，偏振切換元件112A小于屏幕114。

與實(shí)施方式1的偏振切換元件112同樣，偏振切換元件112A是能夠通過電壓的施加來切換偏振方向的元件。但是，與實(shí)施方式1的偏振切換元件112不同，構(gòu)成為能夠按照每個(gè)像素對施加電壓進(jìn)行控制。例如，如一般的液晶面板那樣，偏振切換元件112具有按照每個(gè)像素獨(dú)立地控制有無對液晶層的施加電壓(接通/斷開)的開關(guān)。

在未對偏振切換元件112A的全部像素施加電壓的情況下，如圖7(A)所示，光穿過第一光路210。在對偏振切換元件112A的全部像素施加了電壓的情況下，如圖7(B)所示，光穿過第二光路220。

圖15是示出實(shí)施方式2的虛像顯示裝置100A中的影像光的光路的圖。在圖15中，虛像顯示裝置100A未對偏振切換元件112A的上半部分的區(qū)域(非電壓施加區(qū)域R1)施加電壓。并且，虛像顯示裝置100A對偏振切換元件112A的下半部分的區(qū)域(電壓施加區(qū)域R2)施加電壓。

透射過偏振切換元件112A的非電壓施加區(qū)域R1的光透射過第一偏振鏡121和第二偏振鏡122并入射到放大鏡130。即，透射過偏振切換元件112A的非電壓施加區(qū)域R1的光穿過第一光路211。

另一方面，透射過偏振切換元件112A的電壓施加區(qū)域R2的光由第一偏振鏡121、第一反射鏡123、第二反射鏡124、第二偏振鏡122依次反射并入射到放大鏡130。即，透射過偏振切換元件112A的電壓施加區(qū)域R2的光穿過第二光路221。

通過穿過了第一光路211的光，在距駕駛者較近的第一距離411(位置e)處顯示影像A1(第一虛像410)。通過穿過了第二光路221的光，在距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421(位置f)處顯示影像A2(第二虛像420)。即，如上述圖13所示，同時(shí)顯示影像A1和影像A2。

另外，通過放大鏡130的反射作用，屏幕114顯示的影像在上下方向上反轉(zhuǎn)。因此，基于穿過了偏振切換元件112A的上半部分的非電壓施加區(qū)域R1的光的影像A1(第一虛像410)顯示在下側(cè)。基于穿過了偏振切換元件112A的下半部分的電壓施加區(qū)域R2的光的影像A2(第二虛像420)顯示在上側(cè)。

如參照圖13說明的那樣，影像A1例如是基于從行駛速度傳感器620(圖8)取得的信息的車輛行駛速度等信息。并且，影像A2例如是基于從導(dǎo)航系統(tǒng)630(圖9(A))取得的信息的方向指示箭頭或注意喚起信息等。

在駕駛者注視附近時(shí)，可清楚地觀察到距駕駛者較近的第一距離411的影像A1(第一虛像410)。并且，此時(shí)，對于駕駛者而言，模糊地觀察到距駕駛者較遠(yuǎn)的第二距離421的影像A2(第二虛像420)。

相反，在駕駛者注視遠(yuǎn)方時(shí)，可清楚地觀察到影像A2(第二虛像420)。并且，此時(shí)，對于駕駛者而言，模糊地觀察到影像A1(第一虛像410)。

虛像顯示裝置100A的控制部150進(jìn)行不對與偏振切換元件112A的上半部分的區(qū)域(非電壓施加區(qū)域R1)相當(dāng)?shù)南袼厥┘与妷旱目刂啤６?，控制?50進(jìn)行對與偏振切換元件112A的下半部分的區(qū)域(電壓施加區(qū)域R2)相當(dāng)?shù)南袼厥┘与妷旱目刂啤?/p>

進(jìn)而，控制部150對光源部111和掃描部113進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，以使得在屏幕114的上側(cè)的區(qū)域顯示影像A1。并且，控制部150對光源部111和掃描部113進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，以使得在屏幕114的下側(cè)的區(qū)域顯示影像A2。

這里，設(shè)為按照每個(gè)像素對偏振切換元件112A的施加電壓進(jìn)行控制。但是，不限于每個(gè)像素的控制。按照偏振切換元件112A的每個(gè)區(qū)域進(jìn)行偏振切換元件112A的施加電壓的控制即可。例如，在偏振切換元件112A的上半部分的區(qū)域和下半部分的區(qū)域進(jìn)行偏振切換元件112A的施加電壓的控制。

如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2，偏振切換元件112A按照每個(gè)區(qū)域(每個(gè)像素)切換偏振方向。而且，虛像顯示裝置100A能夠在距駕駛者的距離不同的2個(gè)位置e、f處同時(shí)顯示虛像。因此，駕駛者能夠根據(jù)駕駛者觀察的位置而觀察到分別不同的信息。

另外，在實(shí)施方式2中，透射過偏振切換元件112A的非電壓施加區(qū)域R1的光穿過第一光路211。而且，透射過偏振切換元件112A的電壓施加區(qū)域R2的光穿過第二光路221。但是，相反，也可以使透射過偏振切換元件112A的非電壓施加區(qū)域R1的光穿過第二光路221，透射過偏振切換元件112A的電壓施加區(qū)域R2的光穿過第一光路211。

并且，在實(shí)施方式2中，將偏振切換元件112A配置在屏幕114的入射側(cè)(光源部111側(cè))。但是，也可以將偏振切換元件112A配置在屏幕114的出射側(cè)(與光源部111側(cè)相反的一側(cè))。

即，本在實(shí)施方式2中，偏振切換元件112A對由掃描部113形成的影像光的偏振方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

并且，如實(shí)施方式1中說明的那樣，也可以代替掃描部113和屏幕114(影像生成部115)而使用液晶顯示部。在該情況下，例如在圖15所示的屏幕114的位置配置液晶顯示部。而且，在液晶顯示部的出射光(影像光)入射的位置配置偏振切換元件112A。并且，光源部111可以構(gòu)成為液晶顯示部的背景燈。

并且，如實(shí)施方式1中說明的那樣，也可以代替掃描部113和屏幕114(影像生成部115)而使用DLP。即，也可以代替液晶顯示部而使用二維排列微鏡的DLP。

并且，在實(shí)施方式2中，入射到屏幕114的光全部透射過偏振切換元件112A(非電壓施加區(qū)域R1和電壓施加區(qū)域R2)。但是，也可以是，只有入射到屏幕114的特定區(qū)域的光透射過偏振切換元件112A。屏幕114的特定區(qū)域例如是屏幕114的上側(cè)的1/3到1/2的區(qū)域。

如實(shí)施方式2中說明的那樣，該情況下的偏振切換元件也可以按照每個(gè)像素進(jìn)行電壓施加的切換。并且，如實(shí)施方式1中說明的那樣，偏振切換元件也可以整體進(jìn)行電壓施加的切換。由此，虛像顯示裝置100A能夠僅切換屏幕114上的必要區(qū)域的影像的虛像的顯示距離。

并且，也可以將實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)例與實(shí)施方式1中說明的結(jié)構(gòu)例(圖8～圖11)進(jìn)行組合。

實(shí)施方式3.

接著，對本發(fā)明的實(shí)施方式3的虛像顯示裝置100B進(jìn)行說明。實(shí)施方式3的虛像顯示裝置100B與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100的不同之處在于光路單元120B的結(jié)構(gòu)，其他部分相同。下面，對與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100的不同之處進(jìn)行說明。并且，對與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100相同或?qū)?yīng)的要素標(biāo)注相同標(biāo)號并省略其說明。

與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100相同的結(jié)構(gòu)要素是影像顯示部110(光源部111、偏振切換元件112、掃描部113和屏幕114)、第一偏振鏡121、第二偏振鏡122、第一反射鏡123、第二反射鏡124、放大鏡130和控制部150。但是，第一反射鏡123和第二反射鏡124搭載在移動(dòng)部127上，這點(diǎn)與實(shí)施方式1不同。即，第一反射鏡123和第二反射鏡124本身與實(shí)施方式1相同。

圖16是示出實(shí)施方式3的虛像顯示裝置100B的圖。

實(shí)施方式3的虛像顯示裝置100B的光路單元120B在實(shí)施方式1中說明的光路單元120的基礎(chǔ)上具有移動(dòng)部127。移動(dòng)部127搭載有第一反射鏡123和第二反射鏡124。移動(dòng)部127能夠在鉛直方向上移動(dòng)。這里，鉛直方向是在第一偏振鏡121的中心位置處反射的光的行進(jìn)方向。

實(shí)施方式3的虛像顯示裝置100B還具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160使移動(dòng)部127在鉛直方向上移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160例如組合了進(jìn)給絲杠和馬達(dá)。但是，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160不限于使用進(jìn)給絲杠和馬達(dá)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160只要能夠使移動(dòng)部127進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)即可?？刂撇?50對驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160的馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)160使移動(dòng)部127在鉛直方向上移動(dòng)。移動(dòng)部127搭載有第一反射鏡123和第二反射鏡124。即，第一反射鏡123和第二反射鏡124在鉛直方向上移動(dòng)。由此，光路220的長度變化。

例如，當(dāng)移動(dòng)部127向下方向移動(dòng)時(shí)，第二光路220的光路長度變長。

而且，顯示第二虛像420的位置f向遠(yuǎn)離駕駛者的方向移動(dòng)。

相反，當(dāng)移動(dòng)部127向上方向移動(dòng)時(shí)，第二光路220的光路長度變短。而且，顯示第二虛像420的位置f向接近駕駛者的方向移動(dòng)。

這里，根據(jù)圖6所示的曲線圖，在距離Ldv為10m以上的情況下，相對于距離Lab的變化量，距離Ldv大幅變化。距離Ldv是從駕駛者的眼睛500的位置d到虛像的距離。距離Lab是從屏幕114的位置a到放大鏡130的位置b的距離。距離Ldv是從駕駛者的眼睛500的位置d到虛像的距離。

因此，這里，以在移動(dòng)部127位于其移動(dòng)范圍內(nèi)的基準(zhǔn)位置時(shí)距離Ldv成為10m以上的方式設(shè)定移動(dòng)部127的位置。基準(zhǔn)位置例如是移動(dòng)部127的移動(dòng)方向的中心位置。

由此，僅僅通過使移動(dòng)部127稍微移動(dòng)，就能夠使第二虛像420的顯示距離大幅移動(dòng)。

如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式3，通過使移動(dòng)部127移動(dòng)，使第一反射鏡123和第二反射鏡124移動(dòng)。由此，在實(shí)施方式1的效果的基礎(chǔ)上，虛像顯示裝置100B還能夠?qū)Φ诙撓?20的顯示距離進(jìn)行調(diào)整。

因此，例如，在AR(Augmented Reality：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))顯示中，能夠與實(shí)像對應(yīng)地調(diào)整虛像的顯示距離?！霸鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)”是通過計(jì)算機(jī)增強(qiáng)人感知的現(xiàn)實(shí)環(huán)境的技術(shù)。在AR顯示中，例如使虛像與實(shí)像重合。

并且，虛像顯示裝置100B還能夠根據(jù)駕駛者的喜好來調(diào)整第二虛像420的顯示距離(第二距離421)。

另外，在本實(shí)施方式3中，使搭載在移動(dòng)部127上的第一反射鏡123和第二反射鏡124在鉛直方向上移動(dòng)。但是，不限于這種結(jié)構(gòu)。只要構(gòu)成為在使第一光路210或第二光路220中的至少一方的光路長度變化的方向上使光路單元120的結(jié)構(gòu)要素的一部分移動(dòng)即可。

例如，也可以使第一偏振鏡121和第一反射鏡123在前后方向(圖16中的左右方向)上移動(dòng)。并且，還可以使第二反射鏡124和第二偏振鏡122在前后方向上移動(dòng)。

并且，也可以使屏幕114在前后方向(透射過第二偏振鏡122的中心位置的激光的行進(jìn)方向)上移動(dòng)。并且，還可以使影像顯示部110的整體在前后方向上移動(dòng)。

如果這樣構(gòu)成，則能夠?qū)Φ谝还饴?10和第二光路220雙方的光路長度進(jìn)行調(diào)整。因此，能夠?qū)︼@示第一虛像410的位置e和顯示第二虛像420的位置f雙方進(jìn)行調(diào)整。

并且，也可以將本實(shí)施方式3與實(shí)施方式1中說明的結(jié)構(gòu)例(圖8～圖11)或?qū)嵤┓绞?進(jìn)行組合。

實(shí)施方式4.

接著，對本發(fā)明的實(shí)施方式4的虛像顯示裝置100C進(jìn)行說明。實(shí)施方式4的虛像顯示裝置100C與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100的不同之處在于光路單元120C的結(jié)構(gòu)，其他部分相同。下面，對與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100的不同之處進(jìn)行說明。并且，對與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100相同或?qū)?yīng)的要素標(biāo)注相同標(biāo)號并省略其說明。

與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100相同的結(jié)構(gòu)要素是影像顯示部110(光源部111、偏振切換元件112、掃描部113和屏幕114)、偏振鏡121、放大鏡130和控制部150。

圖17是示出實(shí)施方式4的虛像顯示裝置100C的圖。實(shí)施方式4的虛像顯示裝置100C的光路單元120C具有作為偏振分離元件的偏振鏡121、第一1/4波長板125a、第二1/4波長板125b、第一鏡126a和第二鏡126b。偏振鏡121與實(shí)施方式1中說明的光路單元120中的偏振鏡121相同。

偏振鏡121配置在來自影像顯示部110的影像光入射的位置。第一1/4波長板125a和第一鏡126a配置在由偏振鏡121反射入射光的光軸上。第二1/4波長板125b和第二鏡126b隔著偏振鏡121而配置在與第一1/4波長板125a以及第一鏡126a相反的一側(cè)。

下面，對偏振鏡121具有透射p偏振光且反射s偏振光的特性的情況下的例子進(jìn)行說明。

入射到光路單元120C的光入射到偏振鏡121。在入射到偏振鏡121的光為p偏振光的情況下，入射到偏振鏡121的光透射過偏振鏡121，穿過第一光路210。然后，在位置e處顯示虛像410。第一光路210是透射過偏振鏡121的光路。

另一方面，在入射到偏振鏡121的光為s偏振光的情況下，入射到偏振鏡121的光由偏振鏡121反射，穿過第二光路220。然后，在位置g處顯示虛像430。第二光路220例如由下面的(1)、(2)和(3)的光路構(gòu)成。

(1)入射到偏振鏡121的光由偏振鏡121反射，透射過第一1/4波長板125a，由第一鏡126a反射，然后，再次透射過第一1/4波長板125a，再次入射到偏振鏡121。

(2)再次入射到偏振鏡121的光穿過偏振鏡121后，透射過第二1/4波長板125b，由第二鏡126b反射，然后，再次透射過第二1/4波長板125b，三度(三次)入射到偏振鏡121。

(3)三度入射到偏振鏡121的光由偏振鏡121反射，朝放大鏡130行進(jìn)。

這里，說明第二光路220成為上述那樣的原因。在入射到偏振鏡121的光為s偏振光的情況下，首先，由偏振鏡121反射。由偏振鏡121反射的光朝圖17的下方向行進(jìn)。朝圖17的下方向行進(jìn)的光到達(dá)第一1/4波長板125a。透射過第一1/4波長板125a的s偏振的光(直線偏振光)被轉(zhuǎn)換為相位差為90度的圓偏振的光。然后，圓偏振的光到達(dá)第一鏡126a。在第一鏡126a中，圓偏振的光直接被反射。由第一鏡126a反射的圓偏振的光再次透射過第一1/4波長板125a，相位差進(jìn)一步增加90度。然后，再次透射過第一1/4波長板125a的光從圓偏振光轉(zhuǎn)換為直線偏振光。其結(jié)果，相對于最初入射到偏振鏡121的光(s偏振光)，再次入射到偏振鏡121的光被轉(zhuǎn)換為相位差為180度、偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度的p偏振光。

這樣，通過使第一1/4波長板125a往復(fù)而轉(zhuǎn)換為p偏振光的光透射過偏振鏡121，朝圖17的上方向行進(jìn)。透射過偏振鏡121的光到達(dá)第二1/4波長板125b。與上述同樣，透射過偏振鏡121的光透射過第二1/4波長板125b，被轉(zhuǎn)換為相位差為90度的圓偏振光，由第二鏡126反射。然后，由第二鏡126b反射的圓偏振光再次透射過第二1/4波長板125b，由此被轉(zhuǎn)換為s偏振光。然后，再次返回到偏振鏡121的光由偏振鏡121反射，朝放大鏡130行進(jìn)。

由于如上所述構(gòu)成，所以，與實(shí)施方式1～3相比，實(shí)施方式4的虛像顯示裝置100C具有以下的特征。第一，光路單元120C僅具有一個(gè)作為特殊光學(xué)部件的偏振鏡。第二，由于第二光路220構(gòu)成為在相同光路上使光折返，所以，能夠在較小空間內(nèi)構(gòu)成光路單元120C，能夠?qū)崿F(xiàn)虛像顯示裝置100C的小型化。第二光路220是光路長度較長的光路。

第一鏡126a或第二鏡126b的配置也可以被固定。并且，也可以使第一鏡126a或第二鏡126b移動(dòng)。在使第一鏡126a或第二鏡126b移動(dòng)的結(jié)構(gòu)中，在圖17中，使第一鏡126a或第二鏡126b在上下方向上移動(dòng)。由此，能夠?qū)μ撓?30的位置g進(jìn)行變更。

在該情況下，也可以僅使第一鏡126a或第二鏡126b中的任意一方移動(dòng)。并且，還可以使第一鏡126a和第二鏡126b雙方分別在相反方向上移動(dòng)。

并且，也可以使第一1/4波長板125a和第一鏡126a一起移動(dòng)。并且，還可以使第二1/4波長板125b和第二鏡126b一起移動(dòng)。

<結(jié)構(gòu)的變形例>

圖18是示出實(shí)施方式4的虛像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的變形例的圖。圖18所示的變形例的虛像顯示裝置100D在光路單元120C的基礎(chǔ)上還具有光路單元120D。除了光路長度以外，光路單元120D采用與光路單元120C相同的結(jié)構(gòu)。并且，虛像顯示裝置100D在光路單元120C與光路單元D之間具有第二偏振切換部128。

這里，第二光路220在光路單元120C和光路單元120D中設(shè)為分別不同的光路長度。第二光路220是光路單元內(nèi)的光路長度較長的一方的光路。在圖18中示出光路單元120D的光路長度比光路單元120C的光路長度短的情況。

光路單元120C配置在來自影像顯示部110的影像光入射的位置。第二偏振切換部128配置在從光路單元120C出射的光入射的位置。光路單元120D配置在從第二偏振切換部128出射的光入射的位置。

第二偏振切換部128構(gòu)成為能夠切換不改變?nèi)肷涔獾钠穹较蜻M(jìn)行出射還是使偏振方向變化90度而出射。第二偏振切換部128由控制部150進(jìn)行控制。另外，在圖18中，省略了從控制部150到第二偏振切換部128的箭頭。

在來自屏幕114的光為p偏振光、第二偏振切換部128不改變偏振方向的情況下，入射到光路單元120C的光穿過第一光路210。即，入射到光路單元120C的光穿過光路單元120C的較短光路和光路單元D的較短光路。然后，在位置e處顯示虛像410。不通過第二偏振切換部128對從光路單元120C出射的光的偏振進(jìn)行切換。即，從光路單元120C出射的光作為p偏振光入射到光路單元120D。

接著，對第二光路220進(jìn)行說明。在該變形例中，第二光路220具有3個(gè)光路長度。即，虛像440顯示在位置h，虛像430顯示在位置g，虛像450顯示在位置i。虛像440顯示在比虛像410更靠遠(yuǎn)方的位置。虛像430顯示在比虛像440更靠遠(yuǎn)方的位置。虛像450顯示在比虛像430更靠遠(yuǎn)方的位置。

首先，對顯示在位置h的虛像440進(jìn)行說明。在該情況下，來自屏幕114的光為p偏振光，第二偏振切換部128使入射光的偏振方向變化90度。入射到光路單元120C的光穿過光路單元120C的較短光路(第一光路210)。通過第二偏振切換部128將從光路單元120C出射的光從p偏振光切換為s偏振光。切換為s偏振光的光穿過光路單元120D的較長光路(第二光路220)。通過從光路單元120D出射的光，在位置h處顯示虛像440。

接著，對顯示在位置g的虛像430進(jìn)行說明。在該情況下，來自屏幕114的光為s偏振光，第二偏振切換部128使入射光的偏振方向變化90度。入射到光路單元120C的光穿過光路單元C的較長光路(第二光路220)。通過第二偏振切換部128將從光路單元120C出射的光從s偏振光切換為p偏振光。切換為p偏振光的光穿過光路單元120D的較短光路(第一光路210)。通過從光路單元120D出射的光，在位置g處顯示虛像430。

最后，對顯示在位置i處的虛像450進(jìn)行說明。在該情況下，來自屏幕114的光為s偏振光，第二偏振切換部128不改變?nèi)肷涔獾钠穹较?。入射到光路單?20C的光穿過光路單元C的較長光路(第二光路220)。不通過第二偏振切換部128改變從光路單元120C出射的光的偏振方向。即，從光路單元120C出射的光作為s偏振光入射到光路單元120D。入射到光路單元120D的光穿過光路單元120D的較長光路(第二光路220)。通過從光路單元120D出射的光，在位置i處顯示虛像450。

在實(shí)施方式4中，將1/4波長板125a、125b和鏡126a、126b配置在偏振鏡121的上下方向。但是，不限于這種配置。例如，也可以將1/4波長板125a、125b和鏡126a、126b配置在偏振鏡121的橫向上。

并且，在圖17和圖18所示的例子中，使從第一偏振鏡121到第一鏡126a的距離和從第一偏振鏡121到第二鏡126b的距離相同。但是，也可以構(gòu)成為使任意一方的距離較長。例如，能夠根據(jù)汽車的儀表板的空間而配置在非對稱的距離。由此，與實(shí)施方式1～3的結(jié)構(gòu)相比，設(shè)置虛像顯示裝置的自由度提高。

并且，也可以將實(shí)施方式4與實(shí)施方式1(圖1～7)、其結(jié)構(gòu)例(圖8～圖11)、實(shí)施方式2或?qū)嵤┓绞?進(jìn)行組合。

實(shí)施方式5.

接著，對本發(fā)明的實(shí)施方式5的虛像顯示裝置100E進(jìn)行說明。實(shí)施方式5的虛像顯示裝置100E例如是安裝在眼鏡等上的頭戴式顯示器。

實(shí)施方式5的虛像顯示裝置100E的基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同。下面，對與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100的不同之處進(jìn)行說明。并且，對與實(shí)施方式1的虛像顯示裝置100相同或?qū)?yīng)的要素標(biāo)注相同標(biāo)號。

圖19是從上表面觀察作為實(shí)施方式5的虛像顯示裝置100E的眼鏡型頭戴式顯示器的圖。實(shí)施方式5的虛像顯示裝置100E設(shè)置在眼鏡700上。來自影像顯示部110的影像光穿過光路210或光路220中的任意一方，通過鏡131向眼鏡700的鏡片方向反射。由鏡131反射的影像光由組入眼鏡700的鏡片部分中的鏡301反射，佩戴著眼鏡700的人能夠觀察到虛像410或虛像420。另外，在圖19中省略了控制部150(圖1)。

這里，鏡301相當(dāng)于實(shí)施方式1的前擋風(fēng)玻璃300(圖1)。例如，通過透射型的自由曲面鏡，影像光向眼睛(左眼)500L的方向反射。另外，鏡301不限于自由曲面鏡。例如，也可以使用能夠?qū)⒐獾难苌浣嵌瓤刂瞥善谕嵌鹊娜⒃蜓苌湓取?/p>

與實(shí)施方式1同樣，通過偏振切換元件112切換影像光的偏振方向，能夠切換影像光穿過的光路210和光路220。在穿過光路210的情況下，能夠在距眼睛(左眼)500L較近的位置處觀察到虛像410。在穿過光路220的情況下，能夠在距眼睛(左眼)500L較遠(yuǎn)的位置處觀察到虛像420。

作為作業(yè)輔助用的影像顯示，頭戴式顯示器顯示與背景重疊的信息和影像。因此，當(dāng)從眼睛到虛像(信息)的距離與從眼睛到背景的距離之差較大時(shí)，可視性降低。并且，容易使作業(yè)者疲勞。因此，例如，另外測定重疊信息時(shí)的與背景之間的距離，對在近距離顯示虛像還是在遠(yuǎn)距離顯示虛像進(jìn)行切換。

如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式5，在頭戴式顯示器中，對顯示虛像的距離進(jìn)行切換。因此，能夠減小與背景重疊的信息或影像的距離差。而且，能夠?qū)崿F(xiàn)可視性的提高和作業(yè)者的疲勞減輕。

另外，在實(shí)施方式5中，如上所述，采用與實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)。但是，也可以采用與實(shí)施方式2～4相同的結(jié)構(gòu)。并且，在實(shí)施方式5中，在左眼500L側(cè)安裝虛像顯示裝置100D，但是，也可以在右眼500R側(cè)同樣安裝虛像顯示裝置100D。并且，還可以在左眼500L側(cè)和右眼側(cè)500R雙方安裝虛像顯示裝置100D。

上述虛像顯示裝置100、100A、100B、100C、100D、100E例如能夠用作汽車等的平視顯示器或頭戴式顯示器。并且，虛像顯示裝置100、100A、100B、100C、100D、100E不限于汽車，還能夠在飛機(jī)、醫(yī)療領(lǐng)域或利用虛像的各種領(lǐng)域進(jìn)行利用。

標(biāo)號說明

100、100A、100B、100C、100D、100E：虛像顯示裝置；110、110A：影像顯示部；111：光源部；11R、11G、11B：半導(dǎo)體激光器；11a、11b、11c：鏡；112、112A：偏振切換元件；113：掃描部；113a：掃描鏡；114：屏幕；115：影像生成部；120、120B、120C：光路單元；121：第一偏振鏡；122：第二偏振鏡；123：第一反射鏡；124：第二反射鏡；125：半透半反鏡；125a：第一1/4波長板；125b：第二1/4波長板；126a：第一鏡；126b：第二鏡；126：偏振板；127：移動(dòng)部；128：第二偏振切換部；130：放大鏡；150：控制部；160：驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；210、211：第一光路；220、221：第二光路；300：前擋風(fēng)玻璃；410：第一虛像；411：第一距離；420：第二虛像；421：第二距離；500：駕駛者的眼睛；600：車輛。