CN107797281B - 平视显示装置 - Google Patents
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Abstract
在平视显示装置中，实现小型化且良好地校正光学上的各像差而实现高性能化。平视显示装置(10)具备将图像显示面(17)中所显示的图像投射于配置在与观察者(P)的预定观察位置相对置的位置的反射光学面(13)并使观察者(P)将已放大的图像辨识为虚像(16)的投影光学系统(20)。该平视显示装置以如下方式构成：当将从图像显示面(17)的中心出射并到达视点区(15)的中心(15a)的光路设为光轴时，投影光学系统(20)从图像显示面(17)侧依次具备在光轴附近具有负光焦度的第1反射镜(18)及在光轴附近具有正光焦度的第2反射镜(19)，并且满足条件式(1)以及(2)。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车等的移动体用平视显示装置，尤其涉及一种大型车辆用平视显示装置。
背景技术
以往，作为对汽车等的驾驶员显示指示方向、唤起注意及行驶速度等信息的装置，已知有平视显示装置。平视显示装置是用于将所显示的图像的虚像映射在前窗或迭像镜等反射光学面而使驾驶员无需从视野移开目光便能够识别驾驶汽车等时所需的信息的装置。作为这种平视显示装置，提出有专利文献1。专利文献1中公开有通过将小汽车等车辆中所搭载的图像形成装置配置在驾驶员的前方，驾驶员通过第1反射镜、第2反射镜及反射光学面能够辨识图像显示面中所形成的二维图像的已放大的虚像。
专利文献1：日本特开2013-61554号公报
这种平视显示装置中，为了安全性及防止驾驶员的眼疲劳，希望减少确认平视显示装置的显示信息时的驾驶员的视线的移动。为了减少驾驶员的视线的移动，优选尽量使虚像的焦点位置远离驾驶员，为了设为这种结构，需要将从平视显示装置内的图像显示面至反射光学面的光程设为较长。
另一方面，近年来希望开发不仅在用于小汽车还用于在公共汽车、卡车、船舶及重型设备等大型车辆中搭载的平视显示装置。在上述大型车辆中，可配置平视显示装置的空间不同于小汽车，在驾驶座的后侧或顶棚等也可以配置平视显示装置。通过设为这种配置，能够加长从平视显示装置内的图像显示面至配置于观察者的前方的反射光学面的光程，从而容易使虚像的焦点位置远离驾驶员。
然而，为了如上述那样提高平视显示装置的配置的自由度，需要平视显示装置的小型化。
并且，在平视显示装置中，要求进一步的高性能化，为了实现高性能化希望良好地校正光学上的各像差。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种实现小型化且良好地校正光学上的各像差而能够实现高性能化的平视显示装置。
本发明的平视显示装置具备将图像显示面中所显示的图像投射于配置在与观察者的预定观察位置相对置的位置的反射光学面并使观察者将已放大的图像辨识为虚像的投影光学系统，该平视显示装置中，
当将从图像显示面的中心出射并到达视点区(eye box)的中心的光路设为光轴时，
投影光学系统从图像显示面侧依次具备：
第1反射镜，其在光轴附近具有负光焦度；及
第2反射镜，其在光轴附近具有正光焦度，
并且满足下述条件式(1)及下述条件式(2)。
-50＜φ1/|φ12|＜-6…(1)
3.5＜φ2/|φ12|＜50…(2)
其中，
φ1：第1反射镜的光轴附近的光焦度；
φ2：第2反射镜的光轴附近的光焦度；
φ12：第1反射镜和第2反射镜的合成光学系统的光焦度。
本发明中“视点区”表示在已固定平视显示装置的状态下观察者能够适宜地观察虚像的范围。
并且，本发明中“图像显示面”不仅包括图像显示元件其本身的图像显示面，还包括关于为了放大视点区而将图像显示元件中所显示的图像暂时投影于漫射器等扩散部件，将该扩散部件的图像显示面视为上述“图像显示面”的情况。
本发明的平视显示装置优选满足以下条件式(1-1)～(3-1)中的任一个。另外，作为优选方式，可以满足条件式(1-1)～(3-1)中的任一个，或可以满足任意组合。
-35＜φ1/|φ12|＜-8…(1-1)
4＜φ2/|φ12|＜20…(2-1)
0.2＜φ3/|φ12|＜5…(3)
0.4＜φ3/|φ12|＜2…(3-1)
其中，设为
φ3：反射光学面的光轴附近的光焦度。
在本发明的平视显示装置中，优选反射光学面在光轴附近具有正光焦度。
并且，在本发明的平视显示装置中，优选通过使选自第1反射镜及第2反射镜中的至少1片反射镜移动，
将从投影光学系统朝向反射光学面的光束的角度设为可变。
并且，在本发明的平视显示装置中，进一步优选在第1反射镜及第2反射镜中，使配置在离视点区的中心最近的位置的反射镜移动，
由此将从投影光学系统朝向反射光学面的光束的角度设为可变。
另外，在本发明中，“使反射镜移动”表示移动反射镜本身、改变反射镜的斜率、使反射镜以光轴为中心旋转等反射镜中存在动作的变化。
并且，在本发明的平视显示装置中，上述图像可以是根据图像信息由光学系统以中间像来形成的图像。
在该情况下，能够在中间像的形成位置即图像显示面具备漫射器。
另外，在本发明中，“投影光学系统”表示从图像显示面至第2反射镜的光学系统，“光学系统”表示隔着图像显示面位于与第1反射镜及第2反射镜相反的侧的光学系统。
发明效果
本发明的平视显示装置具备将图像显示面中所显示的图像投射于配置在与观察者的预定观察位置相对置的位置的反射光学面并使观察者将已放大的图像辨识为虚像的投影光学系统，该平视显示装置以如下方式构成：当将从图像显示面的中心出射并到达视点区的中心的光路设为光轴时，投影光学系统从图像显示面侧依次具备：第1反射镜，其在光轴附近具有负光焦度；及第2反射镜，其在光轴附近具有正光焦度，并且满足下述条件式(1)及下述条件式(2)，因此能够设为实现小型化且良好地校正光学上的各像差而可实现高性能化的平视显示装置。
-50＜φ1/|φ12|＜-6…(1)
3.5＜φ2/|φ12|＜50…(2)
附图说明
图1是搭载有本发明的一实施方式所涉及的平视显示装置的公共汽车的驾驶座的示意图。
图2是从本发明的实施例1的平视显示装置的x轴方向观察到的概略结构图。
图3是从本发明的实施例1的平视显示装置的y轴方向观察到的概略结构图。
图4是从本发明的实施例1的平视显示装置的z轴方向观察到的概略结构图。
图5是从本发明的实施例2的平视显示装置的x轴方向观察到的概略结构图。
图6是从本发明的实施例2的平视显示装置的y轴方向观察到的概略结构图。
图7是从本发明的实施例2的平视显示装置的z轴方向观察到的概略结构图。
图8是从本发明的实施例3的平视显示装置的x轴方向观察到的概略结构图。
图9是从本发明的实施例3的平视显示装置的y轴方向观察到的概略结构图。
图10是从本发明的实施例3的平视显示装置的z轴方向观察到的概略结构图。
图11是从本发明的实施例4的平视显示装置的x轴方向观察到的概略结构图。
图12是从本发明的实施例4的平视显示装置的y轴方向观察到的概略结构图。
图13是从本发明的实施例4的平视显示装置的z轴方向观察到的概略结构图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细的说明。图1是搭载有本发明的一实施方式所涉及的平视显示装置的公共汽车的驾驶座的示意图，图2是从实施例1的平视显示装置的x轴方向观察到的概略结构图，图3是从实施例1的平视显示装置的y轴方向观察到的概略结构图，图4是从实施例1的平视显示装置的z轴方向观察到的概略结构图。另外，在本实施方式中，为了方便起见，利用实施例1的平视显示装置的图进行说明，但对实施例2～4的平视显示装置也能够以与本实施方式相同的方式进行说明。
并且，在以下说明的实施方式中，关于平视显示装置，以搭载于公共汽车的情况进行说明，但本发明并不限定于公共汽车，能够搭载于卡车、船舶及重型设备等大型车辆中。
如图1所示，本实施方式的平视显示装置10配置于公共汽车11的内部空间，配置于公共汽车11的顶棚或驾驶座的后方或侧方等。将表示从平视显示装置10内射出的行驶速度等信息的图像用竖立设置在仪表盘12的上表面的迭像镜(反射光学面)13反射，并隔着观察者(驾驶员)P的前窗14以虚像16来放大显示于前方。
另外，在本实施方式中，用迭像镜13来反射图像，但也可以通过将前窗14设为反射光学面而用前窗14直接反射图像。
如图2～图4所示，平视显示装置10具有包括显示图像的图像显示面17、在光轴附近具有负光焦度的第1反射镜18及在光轴附近具有正光焦度的第2反射镜19的投影光学系统20。另外，在本实施方式中，将从图像显示面17的中心出射并到达视点区15的中心15a的光路设为光轴。即将从图像显示面17的中心出射并用迭像镜13反射而到达视点区15的中心15a的光路A及将如图1所示那样透射迭像镜13而到达虚像16的光路B设为光轴。另外，在本实施方式中，视点区15表示在已固定平视显示装置10的状态下观察者P能够适宜地观察虚像16的范围，视点区15的中心15a表示能够观察虚像16的范围的中心。
平视显示装置10以从图像显示面17射出的显示光以第1反射镜18、第2反射镜19的顺序反射而到达迭像镜13的方式构成。包括图像显示面17、第1反射镜18及第2反射镜19的投影光学系统20配置在装置框体内部，并从装置框体中所形成的开口使上述图像的显示光通过。另外图2～图4中省略了装置框体的图示。
显示于图像显示面17的图像可以是根据图像信息由位于比上述投影光学系统20更靠正前方侧即位于光轴上隔着图像显示面17与第1反射镜18及第2反射镜19相反的侧的位置的光学系统(省略图示)以中间像来形成的图像。在该情况下，可以在中间像的形成位置即图像显示面17具备漫射器，若设为这种方式，则能够放大视点区15的范围。
在本实施方式的平视显示装置10中，通过将第1反射镜18设为在光轴附近具有负光焦度，将第2反射镜19设为在光轴附近具有正光焦度，能够防止第1反射镜18和第2反射镜19的合成光学系统的光焦度过度变强而适当设定第1反射镜18和第2反射镜19的合成光学系统的光焦度，因此能够将投影光学系统20小型化且良好地校正投影光学系统20的各像差。通过防止第1反射镜18和第2反射镜19的合成光学系统的光焦度过度变强，能够适当地确保从图像显示面17至迭像镜13的光程。
并且，关于第1反射镜18和第2反射镜19的光轴附近的光焦度及第1反射镜18和第2反射镜19的合成光学系统的光焦度，以满足下述条件式(1)以及(2)的方式构成。
-50＜φ1/|φ12|＜-6…(1)
3.5＜φ2/|φ12|＜50…(2)
其中，设为
φ1：第1反射镜18的光轴附近的光焦度；
φ2：第2反射镜19的光轴附近的光焦度；
φ12：第1反射镜18和第2反射镜19的合成光学系统的光焦度。
在此，对条件式(1)以及(2)进行详细的说明。在本实施方式中，第1反射镜18及第2反射镜19的反射面的形状以下述式(4)来表示。
[数式1]
其中，设为
x、y、z：以图像显示面的面顶点为原点的各面形状的各坐标；
C_k：曲率半径的倒数；
Dij_k：自由曲面系数。
另外k表示反射镜的编号，本实施方式中设为k＝1～3。并且i及j分别表示正整数，本实施方式中设为i＝1～8以及j＝1～8。并且式中的*即星号表示×即乘法。
关于xz截面内的面形状，设为上述式(4)的y＝0而以下述式(5)来表示。
[数式2]
将上述式(5)的z设为z＝f(x)时，成为下述式。
[数式3]
[数式4]
另一方面，若将f(x)以麦克劳林级数展开，则成为下述式，
[数式5]
但在光轴附近x非常小，因此若在上述式(8)中进行忽略了3次方以上的项的近似，则成为下述式(9)。
[数式6]
上述式(9)表示xz截面内的面形状是曲率为C_k+2*D20_k的抛物面。反射光学面的光焦度φ以φ＝-2*(曲率)来表示，因此xz截面内的光焦度φx以下述式(10)来表示。
φx＝-2*(C_k+2*D20_k)…(10)
同样地，yz截面内的光焦度φy以下述式(11)来表示。
φy＝-2*(C_k+2*D02_k)…(11)
将取这些φx和φy的平均的值作为各反射镜的光焦度φk而以下述式(12)来定义。
φk＝-2*(C_k+D20_k+D02_k)…(12)
由上述式(12)将第1反射镜18及第2反射镜19的光轴附近的光焦度φ1、φ2分别以下述式(13)、(14)来表示。
φ1＝-2*(C_1+D20_1+D02_1)…(13)
φ2＝-2*(C_2+D20_2+D02_2)…(14)
并且，若将第1反射镜18与第2反射镜19的光轴上的间隙设为L2，则第1反射镜18和第2反射镜19的合成光学系统的光焦度φ12以下述式(15)来表示。
φ12＝φ1+φ2-L2*φ1*φ2…(15)
使用由上述定义的φ1、φ2、φ12计算出条件式(1)以及(2)的值。
条件式(1)规定第1反射镜18的光焦度φ1相对于第1反射镜18和第2反射镜19的合成光学系统的光焦度φ12的绝对值之比的优选数值范围。通过分别设定第1反射镜18和第2反射镜19的光焦度φ1、φ2及第1反射镜18与第2反射镜19的光轴上的间隙L2以免成为条件式(1)的下限以下，能够良好地校正各像差。分别设定第1反射镜18和第2反射镜19的光焦度φ1、φ2及第1反射镜18与第2反射镜19的光轴上的间隙L2以免成为条件式(1)的上限以上。由此能够实现投影光学系统20的小型化。另外，若设为满足下述条件式(1-1)，则能够设为更良好的特性。
-35＜φ1/|φ12|＜-8…(1-1)
条件式(2)规定第2反射镜19的光焦度φ2相对于第1反射镜18和第2反射镜19的合成光学系统的光焦度φ12的绝对值之比的优选数值范围。分别设定第1反射镜18和第2反射镜19的光焦度φ1、φ2及第1反射镜18与第2反射镜19的光轴上的间隙L2以免成为条件式(2)的下限以下。由此能够实现投影光学系统20的小型化。分别设定第1反射镜18和第2反射镜19的光焦度φ1、φ2及第1反射镜18与第2反射镜19的光轴上的间隙L2以免成为条件式(2)的上限以上。由此能够良好地校正各像差。另外，若设为满足下述条件式(2-1)，则能够设为更良好的特性。
4＜φ2/|φ12|＜20…(2-1)
另外，在本实施方式的平视显示装置10中，优选迭像镜13在光轴附近具有正光焦度。通过设为这种结构，能够加大视角(虚像显示尺寸)。
并且，关于迭像镜13的光轴附近的光焦度及第1反射镜18和第2反射镜19的合成光学系统的光焦度，优选构成为满足下述条件式(3)。
0.2＜φ3/|φ12|＜5…(3)
其中，设为
φ3：迭像镜13的光轴附近的光焦度。
另外，由上述式(12)将迭像镜13的光轴附近的光焦度φ3以下述式(16)来表示。
φ3＝-2*(C_3+D20_3+D02_3)…(16)
使用由上述定义的φ3计算出条件式(3)的值。
条件式(3)规定迭像镜13的光轴附近的光焦度φ3相对于第1反射镜18和第2反射镜19的合成光学系统的光焦度φ12的绝对值之比的优选数值范围。分别设定第1反射镜18和第2反射镜19的光焦度φ1、φ2、迭像镜13的光焦度φ3及第1反射镜18与第2反射镜19的光轴上的间隙L2以免成为条件式(3)的下限以下。由此能够将投影光学系统20小型化，并且良好地校正各像差。分别设定第1反射镜18和第2反射镜19的光焦度φ1、φ2、迭像镜13的光焦度φ3及第1反射镜18与第2反射镜19的光轴上的间隙L2以免成为条件式(3)的上限以上。由此能够小型化投影光学系统20，并且良好地校正各像差。另外，若设为满足下述条件式(3-1)，则能够设为更良好的特性。
0.4＜φ3/|φ12|＜2…(3-1)
在本实施方式的平视显示装置10中，优选通过使选自第1反射镜18及第2反射镜19中的至少1片反射镜移动，将从投影光学系统20朝向迭像镜13的光束的角度设为可变。通过设为这种结构，观察者(驾驶员)P能够校正由投影光学系统20的制造误差引起的光束角度的偏移。另外，若设置投影光学系统20后移动上述反射镜，则观察者(驾驶员)P能够一边观察虚像16一边校正光束角度的偏移。
并且，在本实施方式的平视显示装置10中，优选在第1反射镜18及第2反射镜19中，使配置在离离视点区15的中心15a最近的位置的反射镜移动，由此将从投影光学系统20朝向迭像镜13的光束的角度设为可变。通过设为这种结构，在设置投影光学系统20后能够校正光束角度的偏移。并且，观察者(驾驶员)P能够操作离就座位置(预定观察位置)物理上最近的反射镜，因此能够提高操作的容易性。
另外，在本实施方式中，当使上述光束的角度可变时，可以移动反射镜本身，也可以改变反射镜的斜率，也可以使反射镜以光轴为中心旋转，也可以组合它们来使反射镜移动。
在本实施方式的平视显示装置10中，以如下方式构成：具备将图像显示面17中所显示的图像投射于配置在与观察者P的预定观察位置相对置的位置的迭像镜13并使观察者P将已放大的图像辨识为虚像16的投影光学系统20，当将从图像显示面17的中心出射并到达视点区15的中心15a的光路设为光轴时，投影光学系统20从图像显示面17侧依次具备在光轴附近具有负光焦度的第1反射镜18及在光轴附近具有正光焦度的第2反射镜19，并且满足下述条件式(1)及下述条件式(2)。通过这样构成，能够设为实现小型化且良好地校正光学上的各像差而可实现高性能化的平视显示装置。
-50＜φ1/|φ12|＜-6…(1)
3.5＜φ2/|φ12|＜50…(2)
接着，对本发明的平视显示装置的数值实施例进行说明。首先，对实施例1的平视显示装置进行说明。
在表1中示出构成平视显示装置的各要件的配置坐标数据。在此，组合图2～图4中所示的以图像显示面17的中心为原点的绝对坐标系统和设定在第1反射镜18、第2反射镜19及迭像镜13的各要件的面上的局部坐标系统进行叙述。
另外，局部坐标系统的设定如下述。将各局部坐标系统的原点和x轴、y轴、z轴的成分矢量在绝对坐标系统中分别设为(x，y，z)、(Vxx，Vxy，Vxz)、(Vyx，Vyy，Vyz)、(Vzx，Vzy，Vzz)。关于x轴，将与x轴正交的平面(yz平面)设为各要件的基准面，各基准面的法线矢量与局部坐标系统的x轴一致。关于y轴，将与y轴正交的平面(xz平面)设为各要件的基准面，各基准面的法线矢量与局部坐标系统的y轴一致。关于z轴，将与z轴正交的平面(xy平面)设为各要件的基准面，各基准面的法线矢量与局部坐标系统的z轴一致。
并且，第1反射镜18、第2反射镜19及迭像镜13为具有光焦度的反射镜，将与各反射镜的反射面的形状相关的数据示于表2中。各反射镜的反射面的形状以下述式(4)来表示。另外，在下述式(4)中，将第1反射镜18设为k＝1，将第2反射镜19设为k＝2，将迭像镜13设为k＝3，但在表3中按照各反射镜记载有各值，因此没有记载k值。
[数式1]
其中，设为
x、y、z：以图像显示面的面顶点为原点的各面形状的各坐标(mm)；
C_k：曲率半径的倒数(1/mm)；
Dij_k：自由曲面系数。
[表1]
实施例1
[表2]
实施例1
| 第1反射镜 | 第2反射镜 | 反射光学面 | |
| C | 4.1406873532E-03 | -1.7427295044E-03 | -2.0856885808E-04 |
| D<sub>20</sub> | -7.0488233464E-04 | 2.1190991218E-05 | 1.8978155498E-06 |
| D<sub>11</sub> | 1.1411630764E-03 | 3.5040269677E-04 | 2.5245859992E-06 |
| D<sub>02</sub> | 5.6042869322E-05 | -2.1099762426E-04 | 7.5203038015E-07 |
| D<sub>30</sub> | 3.6818225575E-06 | -2.5327458613E-07 | 8.2840423822E-09 |
| D<sub>21</sub> | 7.1122592245E-06 | -3.7902591091E-07 | -8.1271072949E-09 |
| D<sub>12</sub> | 9.1490274706E-06 | -7.2589872631E-07 | -2.1034290263E-08 |
| D<sub>03</sub> | 7.9794043952E-06 | -6.8288685483E-07 | 1.0861210574E-08 |
| D<sub>40</sub> | 2.3301920171E-08 | 2.7160940095E-10 | 2.1001068129E-10 |
| D<sub>31</sub> | 1.7945683260E-07 | 6.3669142339E-11 | 2.7138288261E-11 |
| D<sub>22</sub> | 2.2844721053E-07 | -3.4289225002E-09 | 3.8514030439E-10 |
| D<sub>13</sub> | 1.2538502910E-07 | 1.5794956869E-09 | 5.6074317916E-11 |
| D<sub>04</sub> | 3.4240989884E-08 | 8.3256471122E-10 | -2.6968229274E-11 |
| D<sub>50</sub> | -1.6819155322E-12 | -8.9627172436E-13 | 1.2528307989E-13 |
| D<sub>41</sub> | -9.6570600213E-11 | -6.2915531917E-13 | 1.5887622569E-13 |
| D<sub>32</sub> | -4.9985144694E-11 | 7.2162596391E-14 | 7.5376151699E-13 |
| D<sub>23</sub> | -1.2447402599E-10 | 1.4357891423E-12 | -3.5616569692E-13 |
| D<sub>14</sub> | 8.2888157099E-12 | 3.0302400858E-13 | -2.4433134595E-13 |
| D<sub>05</sub> | 1.4610675951E-11 | -4.3497161714E-13 | 4.1992228003E-14 |
| D<sub>60</sub> | -1.1542437590E-12 | -1.1098187483E-14 | -3.7810090342E-16 |
| D<sub>51</sub> | -2.6644627464E-13 | -9.6527147573E-15 | 4.6345482534E-16 |
| D<sub>42</sub> | 6.0543844242E-12 | 1.2360927913E-14 | -2.3080498215E-15 |
| D<sub>33</sub> | -5.6078353174E-13 | -2.0648914032E-14 | 9.2628774074E-16 |
| D<sub>24</sub> | 1.8930334176E-13 | 1.0575645525E-14 | 8.9546704699E-16 |
| D<sub>15</sub> | -3.9021033268E-13 | -1.2165325386E-14 | -4.7496174966E-16 |
| D<sub>06</sub> | 2.1959434329E-13 | 1.1246836668E-15 | -4.8129648584E-17 |
| D<sub>70</sub> | 6.7952593533E-15 | -2.7935929700E-18 | 2.9262339430E-18 |
| D<sub>61</sub> | -1.3949370552E-14 | -8.1539906228E-18 | 9.3472173294E-19 |
| D<sub>52</sub> | 1.1613501707E-14 | -1.5372507579E-17 | 2.9344943453E-18 |
| D<sub>43</sub> | -3.2268514087E-14 | 2.4915342182E-17 | -1.6520447363E-18 |
| D<sub>34</sub> | -1.8429777118E-14 | -2.9909400454E-17 | 7.0310022010E-18 |
| D<sub>25</sub> | -5.2177609408E-15 | 3.7583814363E-17 | -2.3923312690E-18 |
| D<sub>16</sub> | 1.1223628346E-15 | -3.7998592057E-17 | 3.8673228650E-19 |
| D<sub>07</sub> | 7.9572545230E-16 | 3.0365240393E-18 | 7.7715653188E-19 |
| D<sub>80</sub> | -5.6960769150E-16 | -1.5317392634E-19 | -1.3903439720E-20 |
| D<sub>71</sub> | -1.2606207938E-17 | -1.2060212413E-20 | -5.3437910768E-21 |
| D<sub>62</sub> | 9.8989355419E-16 | 7.6115961957E-20 | -3.8038403794E-20 |
| D<sub>53</sub> | -2.8191419311E-16 | -1.9000363801E-19 | -1.5912852566E-20 |
| D<sub>44</sub> | 1.4603938257E-16 | 1.9621169090E-19 | 2.0007802158E-21 |
| D<sub>35</sub> | -3.5209822077E-17 | -3.3729862552E-19 | 8.1134632810E-21 |
| D<sub>26</sub> | 6.7093993797E-17 | 1.6729368484E-19 | -1.9032965278E-21 |
| D<sub>17</sub> | -2.9675789355E-17 | 1.4517471581E-19 | -1.8039910919E-21 |
| D<sub>08</sub> | 1.6204566417E-17 | 1.6237124286E-20 | -2.8932163311E-21 |
关于在上述实施例1的说明中叙述的各数据的记号、意义及记载方法，若无特别说明，则对以下实施例的各数据的记号、意义及记载方法也相同，因此以下省略重复说明。
接着，对实施例2的平视显示装置进行说明。将实施例2的平视显示装置的概略结构图示于图5～图7中。并且，将实施例2的平视显示装置的各要件的配置坐标数据示于表3中，将与各反射镜的反射面的形状相关的数据示于表4中。
[表3]
实施例2
[表4]
实施例2
| 第1反射镜 | 第2反射镜 | 反射光学面 | |
| C | 2.7804357441E-03 | -1.3904762082E-03 | -2.2787825812E-04 |
| D<sub>20</sub> | 7.1862827513E-04 | -1.4462292880E-04 | 2.2121830452E-05 |
| D<sub>11</sub> | 3.9991124479E-04 | 3.0941074381E-04 | 2.5422271693E-07 |
| D<sub>02</sub> | 1.2601197792E-04 | -1.5783805113E-04 | 9.3129565390E-06 |
| D<sub>30</sub> | -1.4528154513E-05 | -8.8484335965E-07 | 4.1364351554E-09 |
| D<sub>21</sub> | 7.1341744640E-07 | -3.2805874443E-07 | -1.8057545611E-09 |
| D<sub>12</sub> | -6.8568953465E-06 | -9.0464946890E-07 | -1.5208453715E-08 |
| D<sub>03</sub> | 4.4433314955E-06 | -4.1371719525E-07 | 6.9869180081E-09 |
| D<sub>40</sub> | 9.7922736511E-08 | -1.2119913743E-09 | 1.2998611030E-10 |
| D<sub>31</sub> | 2.1297435564E-08 | -1.9200280112E-10 | 8.4969595109E-11 |
| D<sub>22</sub> | 7.6262384673E-08 | -1.9341511352E-09 | 2.0855422313E-10 |
| D<sub>13</sub> | 1.3571986280E-07 | 7.4761230356E-10 | 5.7218498519E-11 |
| D<sub>04</sub> | 1.0901563589E-07 | -1.0197192228E-09 | 1.1328119679E-12 |
| D<sub>50</sub> | -1.3369320895E-10 | 9.8488025917E-13 | 1.2508828140E-14 |
| D<sub>41</sub> | -2.2682942784E-10 | -2.1154072049E-12 | 3.8416524084E-13 |
| D<sub>32</sub> | 3.7293922882E-10 | 3.8775332534E-12 | 3.8585855436E-13 |
| D<sub>23</sub> | -1.1188307654E-10 | 3.4430570884E-15 | -7.4866407983E-13 |
| D<sub>14</sub> | -2.8423883362E-10 | 4.4392385456E-12 | -7.1088686808E-14 |
| D<sub>05</sub> | 3.6327038178E-11 | -1.3553713133E-12 | 2.0413427329E-14 |
| D<sub>60</sub> | -3.4811428985E-13 | -3.1588912914E-15 | -1.9224266946E-17 |
| D<sub>51</sub> | -5.5765300166E-12 | -8.5773953362E-15 | -7.2727528921E-16 |
| D<sub>42</sub> | 4.2685812001E-12 | 7.2845570166E-15 | -1.6247568019E-15 |
| D<sub>33</sub> | 1.1950140756E-12 | -1.7401681977E-14 | 1.3113382010E-15 |
| D<sub>24</sub> | 3.1084357231E-12 | -1.4574899198E-14 | 3.5599356519E-15 |
| D<sub>15</sub> | 8.4801972309E-13 | 5.8496969723E-15 | -8.8238642908E-17 |
| D<sub>06</sub> | 2.9455771609E-12 | 1.4392544826E-14 | -3.7177637037E-17 |
| D<sub>70</sub> | 9.9243653361E-15 | 8.6936640301E-18 | -3.8106695518E-19 |
| D<sub>61</sub> | -3.4583525313E-14 | -7.4996995173E-18 | -7.6811378903E-19 |
| D<sub>52</sub> | 1.6091757481E-14 | 1.0934870590E-17 | 1.8552354258E-18 |
| D<sub>43</sub> | -2.9335073114E-15 | 1.2459629960E-17 | 2.7152429245E-18 |
| D<sub>34</sub> | 1.0872188742E-14 | -1.3372587896E-17 | 4.7430353014E-18 |
| D<sub>25</sub> | -8.6055551052E-15 | 1.9859915724E-17 | 2.6511820712E-20 |
| D<sub>16</sub> | -8.7592126004E-15 | -3.3242692439E-17 | -1.5477429743E-18 |
| D<sub>07</sub> | 2.7265428337E-16 | -3.5647362380E-18 | -1.3626331767E-20 |
| D<sub>80</sub> | -8.1287167008E-16 | 7.2053858223E-21 | -2.0624580045E-21 |
| D<sub>71</sub> | -5.3371579209E-17 | 8.0633884675E-21 | 2.0471629546E-21 |
| D<sub>62</sub> | -2.4116982541E-16 | 6.7027918995E-20 | -1.7945386942E-20 |
| D<sub>53</sub> | 2.0134321856E-16 | -1.8208742905E-19 | -1.2130074182E-20 |
| D<sub>44</sub> | 1.9441856819E-16 | 1.9003343053E-20 | -1.4396191579E-20 |
| D<sub>35</sub> | 1.2315210638E-16 | -1.4172881471E-19 | -1.1924554048E-20 |
| D<sub>26</sub> | 1.1177985187E-16 | -7.9018917860E-20 | 1.8234961066E-22 |
| D<sub>17</sub> | 5.0584219434E-17 | 1.4264446162E-19 | 9.4221665457E-21 |
| D<sub>08</sub> | 1.1342514069E-16 | 2.6835000369E-20 | 5.6740699919E-23 |
接着，对实施例3的平视显示装置进行说明。将实施例3的平视显示装置的概略结构图示于图8～图10中。并且，将实施例3的平视显示装置的各要件的配置坐标数据示于表5中，将与各反射镜的反射面的形状相关的数据示于表6中。
[表5]
实施例3
[表6]
实施例3
| 第1反射镜 | 第2反射镜 | 反射光学面 | |
| C | 6.4104530561E-04 | 1.5687956208E-03 | -1.7618681455E-04 |
| D<sub>20</sub> | 1.5253690932E-03 | -1.6507586959E-03 | 3.8877275827E-06 |
| D<sub>11</sub> | -7.8025088141E-04 | -1.1656532606E-04 | 8.2231509723E-07 |
| D<sub>02</sub> | 4.7898324345E-04 | -1.4486278638E-03 | -1.7027851800E-05 |
| D<sub>30</sub> | -5.5152686023E-06 | -5.3740321051E-07 | 3.2878105722E-09 |
| D<sub>21</sub> | -2.5313937935E-06 | 3.4247070067E-07 | -1.7439957144E-08 |
| D<sub>12</sub> | -1.2205671669E-05 | -6.7961827019E-07 | -6.5526849956E-09 |
| D<sub>03</sub> | 9.7750915706E-06 | -1.1846559594E-07 | 1.5754454351E-08 |
| D<sub>40</sub> | 7.6010830414E-08 | -1.8770593202E-09 | 2.4917638016E-10 |
| D<sub>31</sub> | 5.9843032420E-08 | 1.6899436354E-09 | 1.3112985863E-10 |
| D<sub>22</sub> | -1.1872109193E-08 | -1.9995537219E-09 | -1.3794916834E-10 |
| D<sub>13</sub> | 1.1602833529E-07 | 1.5588015595E-09 | 6.6599333283E-11 |
| D<sub>04</sub> | -1.1062281001E-07 | 1.6345503963E-09 | 2.3785733903E-10 |
| D<sub>50</sub> | -8.1135277199E-10 | -4.2845924386E-12 | 5.3092353016E-13 |
| D<sub>41</sub> | -1.2724980105E-09 | -4.2901971487E-14 | 1.9610328531E-12 |
| D<sub>32</sub> | -1.0629878227E-10 | -3.4605158216E-12 | 1.3240067624E-12 |
| D<sub>23</sub> | -1.8993000693E-10 | -1.1390122574E-11 | 2.5187148364E-13 |
| D<sub>14</sub> | 1.9488730065E-09 | 1.8104775482E-11 | -4.0407660590E-13 |
| D<sub>05</sub> | -1.5640289374E-09 | 2.8807006420E-11 | -8.8264731437E-13 |
| D<sub>60</sub> | 8.8733175825E-12 | 1.9924898816E-14 | -9.2431899670E-15 |
| D<sub>51</sub> | 2.0544907025E-11 | -2.3773273092E-14 | -5.4678673150E-15 |
| D<sub>42</sub> | -9.4642308801E-12 | 3.3895471208E-14 | 9.3960943057E-15 |
| D<sub>33</sub> | 3.3019741984E-12 | -4.2168863432E-14 | 5.2536798404E-15 |
| D<sub>24</sub> | -1.0184492237E-12 | -1.5591869137E-13 | 5.9552218249E-15 |
| D<sub>15</sub> | -7.5242357221E-12 | 2.5910770593E-15 | -6.4650028280E-15 |
| D<sub>06</sub> | 9.9381397588E-12 | -3.2261489827E-14 | -1.4333355430E-14 |
| D<sub>70</sub> | 2.3249420402E-14 | 1.3590089254E-16 | -8.1614070726E-18 |
| D<sub>61</sub> | -4.4280725947E-13 | 2.8878084361E-16 | -3.8306336217E-17 |
| D<sub>52</sub> | -1.1117704298E-13 | -2.5033856496E-16 | -3.1270794140E-17 |
| D<sub>43</sub> | 2.6629686964E-13 | 2.9462155178E-16 | -1.6615861275E-17 |
| D<sub>34</sub> | 4.6631738873E-14 | 5.3556679313E-16 | 9.5434420802E-18 |
| D<sub>25</sub> | -5.3596479202E-14 | 6.5233919821E-16 | 1.9109530760E-17 |
| D<sub>16</sub> | -1.1068286591E-13 | 1.3266133701E-16 | 8.8974507124E-18 |
| D<sub>07</sub> | 7.6555000417E-14 | -3.5168448375E-16 | 9.1462712743E-18 |
| D<sub>80</sub> | -9.6688752369E-16 | -2.4962209447E-19 | 1.2724760425E-19 |
| D<sub>71</sub> | 3.1333338205E-15 | 1.6337645511E-18 | 1.0674408393E-19 |
| D<sub>62</sub> | 1.9099606364E-15 | -6.8579906486E-19 | -1.2070438243E-19 |
| D<sub>53</sub> | -1.7010363517E-15 | -1.1050392289E-19 | -1.5667049090E-19 |
| D<sub>44</sub> | -8.5736461456E-16 | 3.5543188330E-18 | -1.8013158967E-19 |
| D<sub>35</sub> | -3.5184493970E-16 | 4.7196803895E-18 | 5.9570008407E-20 |
| D<sub>26</sub> | 5.1527107163E-16 | 7.0138096683E-18 | 4.4024723999E-20 |
| D<sub>17</sub> | 5.9590292646E-16 | 3.4635114284E-18 | 1.1425272030E-19 |
| D<sub>08</sub> | -5.0074916782E-16 | 8.4555691111E-19 | 2.0039901420E-19 |
接着，对实施例4的平视显示装置进行说明。将实施例4的平视显示装置的概略结构图示于图11～图13中。并且，将实施例4的平视显示装置的各要件的配置坐标数据示于表7中，将与各反射镜的反射面的形状相关的数据示于表8中。
[表7]
实施例4
[表8]
实施例4
| 第1反射镜 | 第2反射镜 | 反射光学面 | |
| C | 3.3901553453E-03 | -1.4735575766E-03 | -2.1865093056E-04 |
| D<sub>20</sub> | 1.5228350908E-04 | -1.2158802961E-04 | 1.6871882531E-05 |
| D<sub>11</sub> | -8.8655086403E-05 | -1.8705581996E-04 | -2.1856597936E-06 |
| D<sub>02</sub> | -1.9203347568E-05 | -1.6602207171E-04 | 2.0250058661E-06 |
| D<sub>30</sub> | -1.0181218223E-06 | -4.7505008987E-07 | 9.4113430161E-09 |
| D<sub>21</sub> | -6.6923515037E-06 | 3.8598112853E-07 | 7.0749345292E-09 |
| D<sub>12</sub> | 7.1322085393E-06 | -4.2144247016E-07 | -1.8023614286E-08 |
| D<sub>03</sub> | -2.1815074667E-06 | 3.5842659912E-07 | -2.0061092833E-08 |
| D<sub>40</sub> | -1.4503617228E-08 | -1.2595456792E-10 | 1.3565672617E-10 |
| D<sub>31</sub> | -5.4241521687E-08 | 3.8399028909E-10 | 8.3307407062E-11 |
| D<sub>22</sub> | 1.1681024227E-07 | -2.5925664313E-09 | 4.0404927668E-10 |
| D<sub>13</sub> | -1.0461747494E-07 | -1.1084159024E-09 | -9.3143687891E-11 |
| D<sub>04</sub> | 5.8003097372E-08 | -4.9201976721E-11 | -5.0918008708E-12 |
| D<sub>50</sub> | -5.0105382823E-10 | -2.8347844421E-12 | 1.8288223128E-14 |
| D<sub>41</sub> | 3.2715652761E-10 | 2.8113171627E-12 | -5.2334609853E-13 |
| D<sub>32</sub> | 1.0570419854E-09 | 1.2944023590E-12 | 1.7855607454E-12 |
| D<sub>23</sub> | 1.0002847516E-09 | -6.5886632653E-12 | 1.3185072297E-12 |
| D<sub>14</sub> | -7.7646193942E-10 | -2.8158350133E-12 | -2.1218461515E-13 |
| D<sub>05</sub> | -1.3548306476E-10 | 5.8713623702E-12 | -1.2254672177E-13 |
| D<sub>60</sub> | -4.7146692372E-12 | -6.6368843515E-15 | 4.0860463430E-16 |
| D<sub>51</sub> | -6.4319335057E-12 | 1.2544104519E-15 | -2.9169426773E-15 |
| D<sub>42</sub> | 8.5841796031E-12 | 3.0201528819E-15 | -2.5516475474E-15 |
| D<sub>33</sub> | -7.3767463455E-12 | 1.3335170605E-14 | 1.6668147039E-15 |
| D<sub>24</sub> | 4.3087486783E-12 | 2.8405026641E-15 | 2.9728347830E-15 |
| D<sub>15</sub> | 2.3694988315E-13 | 4.6223310562E-15 | 6.7067892304E-16 |
| D<sub>06</sub> | 2.1188485361E-12 | 4.8563341890E-15 | -1.1922255484E-17 |
| D<sub>70</sub> | 1.1010941100E-14 | -3.9859073265E-18 | 4.0738292671E-19 |
| D<sub>61</sub> | -6.2361574993E-14 | 5.7185234561E-18 | 6.3007890725E-19 |
| D<sub>52</sub> | 5.9646805158E-15 | -5.2342388559E-18 | -3.2292674674E-18 |
| D<sub>43</sub> | -4.2657887205E-18 | -1.9562878299E-18 | -3.4164121736E-18 |
| D<sub>34</sub> | -6.1009514112E-15 | -9.6267922473E-19 | 4.5740246862E-18 |
| D<sub>25</sub> | -4.8093185807E-16 | -1.6882816588E-17 | -9.2936686654E-19 |
| D<sub>16</sub> | -3.1130488960E-15 | -1.0315994688E-17 | 8.3685902262E-20 |
| D<sub>07</sub> | -3.6068811633E-15 | -7.6677814797E-18 | -3.3071397441E-19 |
| D<sub>80</sub> | -7.5668105744E-16 | 5.4502586413E-21 | -1.1316109881E-21 |
| D<sub>71</sub> | 1.0056742789E-15 | -2.2121102549E-20 | -4.6745469420E-21 |
| D<sub>62</sub> | -1.9929984930E-15 | 1.8559071030E-20 | -2.9612496721E-20 |
| D<sub>53</sub> | 2.3533019989E-15 | 1.6133467720E-20 | -4.0628544327E-21 |
| D<sub>44</sub> | -5.1061285140E-16 | 4.2267689582E-21 | -1.9937012573E-20 |
| D<sub>35</sub> | -7.1786662119E-18 | 8.1890564063E-20 | 8.3308709721E-21 |
| D<sub>26</sub> | 5.0483139891E-16 | -2.9706058658E-20 | 2.7888707791E-21 |
| D<sub>17</sub> | -1.5708976441E-17 | 6.9096944674E-20 | -8.6525253904E-21 |
| D<sub>08</sub> | 7.5067821428E-17 | 6.2415707031E-20 | -1.2630239265E-22 |
将与实施例1～4的平视显示装置的条件式(1)～(3)对应的值示于表9中。
[表9]
由以上数据可知，实施例1～4的平视显示装置为均满足条件式(1)～(3)，并且实现小型化且良好地校正光学上的各像差而可实现高性能化的平视显示装置。
另外，在此将与专利文献1中所记载的平视显示装置的条件式(1)～(3)对应的值作为比较例来示于表10中。
[表10]
由以上数据可知，比较例1～3的平视显示装置均不满足条件式(1)以及(2)，因此无法获得与本发明相等的效果。并且比较例2的平视显示装置满足条件式(3)，但不满足条件式(1)以及(2)，因此无法获得与本发明相等的效果。
以上，举出实施方式及实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式及实施例，能够进行各种变形。例如，关于构成平视显示装置的各要件的位置、大小，并不限定于以上述各数值实施例表示的值，能够采用其他值。
符号说明
10-平视显示装置，11-公共汽车，12-仪表盘，13-迭像镜(反射光学面)，14-前窗，15-视点区，15a-视点区的中心，16-虚像，17-图像显示面，18-第1反射镜，19-第2反射镜，20-投影光学系统，P-观察者(驾驶员)。
Claims (9)
1.一种平视显示装置，其具备投影光学系统，该投影光学系统将图像显示面中所显示的图像投射于配置在与观察者的预定观察位置相对置的位置的反射光学面并使观察者将已放大的所述图像辨识为虚像，所述平视显示装置中，
当将从所述图像显示面的中心出射并到达视点区的中心的光路设为光轴时，
所述投影光学系统从所述图像显示面侧依次具备：
第1反射镜，其在所述光轴附近具有负光焦度；及
第2反射镜，其在所述光轴附近具有正光焦度，
并且满足下述条件式(1)～下述条件式(3)：
-50＜φ1/|φ12|＜-6…(1)
3.5＜φ2/|φ12|＜50…(2)
0.2＜φ3/|φ12|＜5…(3)
其中，
φ1：所述第1反射镜的所述光轴附近的光焦度；
φ2：所述第2反射镜的所述光轴附近的光焦度；
φ3：所述反射光学面的所述光轴附近的光焦度；
φ12：所述第1反射镜和所述第2反射镜的合成光学系统的光焦度。
2.根据权利要求1所述的平视显示装置，其中，
所述反射光学面在所述光轴附近具有正光焦度。
3.根据权利要求1或2所述的平视显示装置，其中，
通过使选自所述第1反射镜及所述第2反射镜中的至少1片反射镜移动，
从而将从所述投影光学系统朝向所述反射光学面的光束的角度设为可变。
4.根据权利要求1或2所述的平视显示装置，其中，
通过使所述第1反射镜及所述第2反射镜中配置在离所述视点区的中心最近的位置的反射镜移动，
从而将从所述投影光学系统朝向所述反射光学面的光束的角度设为可变。
5.根据权利要求1或2所述的平视显示装置，其中，
所述图像为根据图像信息通过光学系统形成为中间像的图像。
6.根据权利要求5所述的平视显示装置，其中，
在作为所述中间像的形成位置的所述图像显示面具备漫射器。
7.根据权利要求1或2所述的平视显示装置，其满足下述条件式(1-1)：
-35＜φ1/|φ12|＜-8…(1-1)。
8.根据权利要求1或2所述的平视显示装置，其满足下述条件式(2-1)：
4＜φ2/|φ12|＜20…(2-1)。
9.根据权利要求1或2所述的平视显示装置，其满足下述条件式(3-1)：
0.4＜φ3/|φ12|＜2…(3-1)
其中，
φ3：所述反射光学面的所述光轴附近的光焦度。
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