JP7183981B2 - 虚像表示装置 - Google Patents
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Description
画面(21,221,421,521)に画像を表示する表示器(20,220,420,520)と、
表示器からの画像の光を視認領域へ導光する光路(OP)を形成する導光光学系(30)と、を備え、
導光光学系は、
画像の光を回折によって反射する回折構造を有する第1回折光学素子(31,531)と、
光路において第1回折光学素子よりも視認領域側に配置され、画像の光を回折によって反射する回折構造を有する第2回折光学素子(36,336,536)と、を備え、
視認領域から虚像までの表示距離は、有限であり、
画像の光の第1回折光学素子への入射角をα1と定義し、
画像の光の第1回折光学素子からの射出角をβ1と定義し、
画像の光の第2回折光学素子への入射角をα2と定義し、
画像の光の第2回折光学素子からの射出角をβ2と定義すると、
色分散方向の条件式
発散起点の条件式
前記ヒトの前記眼球の焦点距離をf p と定義し、
前記ヒトの前記眼球の分解能に対応する許容錯乱円の直径をσと定義し、
前記ヒトの前記眼球の最小FナンバーをFと定義し、
前記視認領域から前記虚像までの表示距離をLと定義し、
前記表示器から前記視認領域までの光路全体を構成する光学系全体の横倍率をγと定義し、
前記画像の光の前記第1回折光学素子経由時の光線高さをH 1 と定義し、
前記画像の光の前記第2回折光学素子経由時の光線高さをH 2 と定義すると、
像倒れ深度の条件式
画面(21,221,421,521)に画像を表示する表示器(20,220,420,520)と、
表示器からの画像の光を視認領域へ導光する光路(OP)を形成する導光光学系(30)と、を備え、
導光光学系は、
画像の光を回折によって反射する回折構造を有する第1回折光学素子(31,131,531)と、
光路において第1回折光学素子よりも視認領域側に配置され、画像の光を回折によって反射する回折構造を有する第2回折光学素子(36,136,336,536)と、を備え、
ヒトの眼球の焦点距離をfpと定義し、
ヒトの眼球の分解能に対応する許容錯乱円の直径をσと定義し、
ヒトの眼球の最小FナンバーをFと定義し、
視認領域から虚像までの表示距離をLと定義し、
表示器から視認領域までの光路全体を構成する光学系全体の横倍率をγと定義し、
画像の光の第1回折光学素子への入射角をα1と定義し、
画像の光の第1回折光学素子からの射出角をβ1と定義し、
画像の光の第2回折光学素子への入射角をα2と定義し、
画像の光の第1回折光学素子経由時の光線高さをH1と定義し、
画像の光の第2回折光学素子経由時の光線高さをH2と定義すると、
像倒れ深度の条件式
図1に示すように、本開示の第1実施形態による虚像表示装置は、車両としての自動車1に搭載されるように構成され、当該自動車1のインストルメントパネル内に収容されているヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置)100となっている。ここで車両とは、自動車、鉄道車両の他、航空機、船舶、移動しないゲーム用筐体等の各種乗り物を含むように広義に解される。
以上説明した第1実施形態の作用効果を以下に改めて説明する。
図6に示すように、第2実施形態は第1実施形態の変形例である。第2実施形態について、第1実施形態とは異なる点を中心に説明する。
図7に示すように、第3実施形態は第1実施形態の変形例である。第3実施形態について、第1実施形態とは異なる点を中心に説明する。
図8に示すように、第4実施形態は第1実施形態の変形例である。第4実施形態について、第1実施形態とは異なる点を中心に説明する。
図9に示すように、第5実施形態は第1実施形態の変形例である。第5実施形態について、第1実施形態とは異なる点を中心に説明する。
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
Claims (7)
- 視認領域(VA)に眼球(EB)が位置するヒトにより視認可能な虚像(VRI)を表示する虚像表示装置であって、
画面(21,221,421,521)に画像を表示する表示器(20,220,420,520)と、
前記表示器からの前記画像の光を前記視認領域へ導光する光路(OP)を形成する導光光学系(30)と、を備え、
前記導光光学系は、
前記画像の光を回折によって反射する回折構造を有する第1回折光学素子(31,531)と、
前記光路において前記第1回折光学素子よりも前記視認領域側に配置され、前記画像の光を回折によって反射する回折構造を有する第2回折光学素子(36,336,536)と、を備え、
前記視認領域から前記虚像までの表示距離は、有限であり、
前記画像の光の前記第1回折光学素子への入射角をα1と定義し、
前記画像の光の前記第1回折光学素子からの射出角をβ1と定義し、
前記画像の光の前記第2回折光学素子への入射角をα2と定義し、
前記画像の光の前記第2回折光学素子からの射出角をβ2と定義すると、
色分散方向の条件式
発散起点の条件式
前記ヒトの前記眼球の焦点距離をf p と定義し、
前記ヒトの前記眼球の分解能に対応する許容錯乱円の直径をσと定義し、
前記ヒトの前記眼球の最小FナンバーをFと定義し、
前記視認領域から前記虚像までの表示距離をLと定義し、
前記表示器から前記視認領域までの光路全体を構成する光学系全体の横倍率をγと定義し、
前記画像の光の前記第1回折光学素子経由時の光線高さをH 1 と定義し、
前記画像の光の前記第2回折光学素子経由時の光線高さをH 2 と定義すると、
像倒れ深度の条件式
- 前記画面は、前記画像の光のうち画面中央から射出される主光線に対して傾斜して配置されている請求項1に記載の虚像表示装置。
- 前記表示器と前記第2回折光学素子との間の前記光路上に配置され、前記画面から射出された前記画像の光のうち、前記第1回折光学素子及び前記第2回折光学素子の回折に利用される回折利用波長領域の成分を透過させ、それ以外の波長領域の成分を前記光路から遮断する波長選択性を有する波長選択光学素子(441)を、さらに備える請求項1又は2に記載の虚像表示装置。
- 車両に搭載されるように構成された請求項1から3のいずれか1項に記載の虚像表示装置であって、
前記車両には、前記第2回折光学素子と前記視認領域との間の前記光路上に配置され、前記画像の光を反射する透明部材であるウインドシールド(3)が設けられ、
前記第2回折光学素子は、前記ウインドシールドを透過し、前記画像の光と逆行して入射し得る外光を、前記車両の前方へ正反射する虚像表示装置。 - 車両に搭載されるように構成された請求項1から3のいずれか1項に記載の虚像表示装置であって、
前記第2回折光学素子は、前記車両に設けられたウインドシールドに配置されている虚像表示装置。 - 視認領域(VA)に眼球(EB)が位置するヒトにより視認可能な虚像(VRI)を表示する虚像表示装置であって、
画面(21,221,421,521)に画像を表示する表示器(20,220,420,520)と、
前記表示器からの前記画像の光を前記視認領域へ導光する光路(OP)を形成する導光光学系(30)と、を備え、
前記導光光学系は、
前記画像の光を回折によって反射する回折構造を有する第1回折光学素子(31,131,531)と、
前記光路において前記第1回折光学素子よりも前記視認領域側に配置され、前記画像の光を回折によって反射する回折構造を有する第2回折光学素子(36,136,336,536)と、を備え、
前記ヒトの前記眼球の焦点距離をfpと定義し、
前記ヒトの前記眼球の分解能に対応する許容錯乱円の直径をσと定義し、
前記ヒトの前記眼球の最小FナンバーをFと定義し、
前記視認領域から前記虚像までの表示距離をLと定義し、
前記表示器から前記視認領域までの光路全体を構成する光学系全体の横倍率をγと定義し、
前記画像の光の前記第1回折光学素子への入射角をα1と定義し、
前記画像の光の前記第1回折光学素子からの射出角をβ1と定義し、
前記画像の光の前記第2回折光学素子への入射角をα2と定義し、
前記画像の光の前記第1回折光学素子経由時の光線高さをH1と定義し、
前記画像の光の前記第2回折光学素子経由時の光線高さをH2と定義すると、
像倒れ深度の条件式
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