CN110073271A - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

图像显示装置(10)具备：显示部(11)，显示第1图像以及第2图像；和投影光学系统(12)，朝向挡风玻璃(3)射出第1图像的光(L1)以及第2图像的光(L2)。显示部(11)在同一平面上的不同显示区域(DA1、DA2)中显示第1图像以及第2图像。投影光学系统(12)分别设定第1图像的光(L1)的像点以及第2图像的光(L2)的像点，以使得在距视觉辨认区域(SA)内的视点(E)的距离不同的位置形成第1虚像(IM1)以及第2虚像(IM2)。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及平视显示器(head up display)装置等图像显示装置，尤其涉及经由挡风玻璃等透明构件来视觉辨认虚像的图像显示装置。
背景技术
汽车用的平视显示器朝向前窗的玻璃(挡风玻璃)、合成器(combiner)投影影像并使各种信息作为虚像显示在驾驶员的视场的前方，近年来，各种类型的产品已被实用化。
在一般的平视显示器中，通过投影光学系统(放大镜等)将成像于漫射器(diffuser)等的屏幕的中间像投影至挡风玻璃、合成器。因此，即便在投影光学系统的位置被固定了的情况下，也能够通过改变中间像被成像的屏幕的位置来改变驾驶员能看见的虚像的前后方向的位置。
在下述的专利文献1记载的平视显示器装置中，在3个屏幕分别描绘影像，该影像被镜子反射而投影至前玻璃(专利文献1的图3)。3个屏幕距作为投影单元的镜子的距离不同，因此与各个屏幕的影像对应的3个虚像由驾驶员观察时，前后方向的位置看起来不同。
此外，在下述的专利文献2记载的平视显示器装置中，在两个屏幕分别描绘影像，该影像在光学部的凹面镜被反射而投影至前玻璃(专利文献2的图1、图5)。在该平视显示器装置中，与两个屏幕的影像对应的两个虚像由驾驶员观察时，前后方向的位置也看起来不同。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-150947号公报
专利文献2：日本特开2015-34919号公报
发明内容
发明要解决的课题
在通过光线的扫描使中间像成像于屏幕的情况下，射束直径越小则分辨率越高，因此通常通过光学系统使入射至屏幕的光线会聚。由于通过光学系统使光线会聚，因此射束直径根据距光学系统的距离而不同。如果屏幕为一个，则将光学系统构成为在该屏幕上焦点对准(射束直径成为最小)，从而可得到良好的分辨率。但是，在屏幕为多个的情况下，若在任一个屏幕使光线的焦点对准，则在其他屏幕中射束直径会变大。因而，在上述的专利文献1记载的平视显示器装置中，在一个屏幕上使光线的焦点对准的情况下，在其他的两个屏幕中分辨率会下降。如果将光学系统构成为使光线接近于平行光，则屏幕的位置导致的射束直径的差异会变小，但在该方法中不能充分地缩小射束直径，因此各屏幕的分辨率下降。
另一方面，在上述的专利文献2记载的平视显示器装置中，作为进行光线的扫描的焦点变更部，使用能够变更凹面镜的曲率的MEMS镜，能够在两个屏幕分别使焦点对准(专利文献2的图5)。然而，在MEMS镜对凹面镜的曲率的控制中，由于需要复杂的曲率控制，因此存在运算负荷变重的问题、难以精度良好地在屏幕上使光斑直径小的光线的焦点对准的问题。
进而，在上述的以往的平视显示器装置中，需要使得用于成像中间像的多个屏幕相对于光学系统配置在不同的位置，因此存在装置尺寸大型化的问题。
本发明正是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供一种虽为简单结构但却能够形成距视点的距离不同的多个虚像的图像显示装置。
用于解决课题的手段
本发明涉及一种图像显示装置，朝向透光构件射出第1图像的光以及第2图像的光，使所述第1图像的光以及所述第2图像的光从所述透光构件朝向视觉辨认区域反射，从所述视觉辨认区域观察在隔着所述透光构件的位置显示与所述第1图像对应的第1虚像以及与所述第2图像对应的第2虚像。该图像显示装置具备：显示部，显示所述第1图像以及所述第2图像；和投影光学系统，朝向所述透光构件射出所述第1图像的光以及所述第2图像的光。所述显示部在同一平面上的不同显示区域中显示所述第1图像以及所述第2图像。所述投影光学系统分别设定所述第1图像的光的像点以及所述第2图像的光的像点，使得在距所述视觉辨认区域内的视点的距离不同的位置形成所述第1虚像以及所述第2虚像。
根据该结构，在所述显示部中的同一平面上的不同显示区域中显示所述第1图像以及所述第2图像。因而，与各个显示区域不处于同一平面上的情况相比，结构变得简单，装置的尺寸变得小型。
优选地，所述显示部可以具有显示所述第1图像以及所述第2图像的一个显示面。
根据该结构，在一个显示面显示两个图像(第1图像、第2图像)，因此能够将两个图像的显示单元公共化，所述显示部的结构变得简单。
优选地，所述显示部也可以具有显示所述第1图像的一个显示面和显示所述第2图像的一个显示面。
根据该结构，在两个显示面分别显示一个图像(第1图像、第2图像)，因此能够按照每个图像设置独立的显示单元，变得容易按照每个图像设定不同的显示特性(分辨率、亮度等)。
优选地，在上述图像显示装置涉及的第1发明中，也可以第1光路的光路长度与第2光路的光路长度不同，该第1光路从所述显示部中的所述第1图像的显示区域到达所述透光构件中的所述第1图像的光的入射区域，该第2光路从所述显示部中的所述第2图像的显示区域到达所述透光构件中的所述第2图像的光的入射区域。
根据该结构，所述第1光路的光路长度与所述第2光路的光路长度不同，因此从所述视觉辨认区域内的视点观察，形成与所述第1图像对应的所述第1虚像的位置和形成与所述第2图像对应的所述第2虚像的位置不同。
优选地，在上述第1发明中，所述投影光学系统也可以包含第1平面镜和第2平面镜中的至少一方，该第1平面镜仅设置在所述第1光路，该第2平面镜仅设置在所述第2光路。
根据该结构，通过设置所述第1平面镜以及所述第2平面镜中的至少一方，从而与不设置这些平面镜的情况相比，光路变长。因而，能够独立地设定所述第1光路的光路长度与所述第2光路的光路长度。
优选地，在上述第1发明中，所述投影光学系统也可以包含：至少一个公共曲面镜，公共地设置于所述第1光路以及所述第2光路，使反射光集中或者发散。
根据该结构，通过在所述公共曲面镜中反射光集中或者发散，从而设定所述投影光学系统的特性(焦点距离等)。
优选地，在上述第1发明中，所述投影光学系统也可以包含：第1公共曲面镜，朝向所述透光构件反射所述第1图像的光以及第2图像的光，使反射光集中或者发散；和第2公共曲面镜，朝向所述第1公共曲面镜反射所述第1图像的光以及第2图像的光，使反射光集中或者发散。所述第1平面镜以及所述第2平面镜中的至少一方也可以设置于所述显示部与所述第2公共曲面镜之间的光路。
根据该结构，通过在所述第1公共曲面镜以及所述第2公共曲面镜中反射光集中或者发散，从而设定所述投影光学系统的焦点距离等的特性。此外，在所述第1公共曲面镜以及所述第2公共曲面镜中图像被放大的情况下，所述显示部与所述第2公共曲面镜之间的光路(第1光路、第2光路)中的图像(第1图像、第2图像)的尺寸比较小。因而，能够使平面镜(第1平面镜、第2平面镜)变得小型。
优选地，在上述图像显示装置涉及的第2发明中，所述投影光学系统可以包含：第1光学系统，形成第1光路，该第1光路从所述显示部中的所述第1图像的显示区域到达所述透光构件中的所述第1图像的光的入射区域；和第2光学系统，形成第2光路，该第2光路从所述显示部中的所述第2图像的显示区域到达所述透光构件中的所述第2图像的光的入射区域。所述第1光学系统和所述第2光学系统可以具有不同的合成焦点距离。
根据该结构，形成所述第1光路的所述第1光学系统和形成所述第2光路的所述第2光学系统具有不同的合成焦点距离，因此从所述视觉辨认区域内的视点观察，形成与所述第1图像对应的所述第1虚像的位置和形成与所述第2图像对应的所述第2虚像的位置不同。
优选地，在上述第2发明中，所述投影光学系统可以包含第1曲面镜和第2曲面镜中的至少一方，该第1曲面镜仅设置在所述第1光路并使反射光集中或者发散，该第2曲面镜仅设置在所述第2光路并使反射光集中或者发散。
根据该结构，通过设置所述第1曲面镜以及所述第2曲面镜中的至少一方，从而能够独立地设定所述第1光学系统的合成焦点距离与所述第2光学系统的合成焦点距离，变得容易形成两者的合成焦点距离的差。通过在两个光学系统(第1光学系统、第2光学系统)中形成合成焦点距离的差，从而能够省略用于形成所述第1光路的光路长度与所述第2光路的光路长度的差的平面镜。
优选地，在上述第2发明中，所述投影光学系统可以包含：至少一个公共曲面镜，公共地设置于所述第1光路以及所述第2光路，使反射光集中或者发散。
根据该结构，通过在所述公共曲面镜中反射光集中或者发散，从而设定所述第1光学系统以及所述第2光学系统各自中的投影光学系统的特性(合成焦点距离等)。通过使用公共的曲面镜，从而结构变得简单。
优选地，在上述第2发明中，所述投影光学系统也可以包含：第1公共曲面镜，公共地设置于所述第1光路以及所述第2光路，朝向所述透光构件反射所述第1图像的光以及第2图像的光，使反射光集中或者发散；所述第1曲面镜，朝向所述第1公共曲面镜反射所述第1图像的光；和所述第2曲面镜，朝向所述第1公共曲面镜反射所述第2图像的光。
根据该结构，在所述第1曲面镜以及所述第1公共曲面镜中设定所述第1光学系统的合成焦点距离，在所述第2曲面镜以及所述第1公共曲面镜中设定所述第2光学系统的合成焦点距离。由于在两个光学系统(第1光学系统、第2光学系统)中分别设定合成焦点距离，因此变得容易形成两者的合成焦点距离的差。通过在两个光学系统(第1光学系统、第2光学系统)中形成合成焦点距离的差，从而能够省略用于形成所述第1光路的光路长度与所述第2光路的光路长度的差的平面镜。
此外，根据该结构，通过两个曲面镜(第1曲面镜、第2曲面镜)，两个图像(第1图像、第2图像)的光均朝向所述第1公共镜被反射。由此，在所述显示部与所述第1公共曲面镜之间光路(第1光路、第2光路)折返，因此装置尺寸变得小型。
优选地，在上述第2发明中，上述图像显示装置也可以具备：致动器，使所述第1公共曲面镜移动，以使得所述视觉辨认区域的位置改变。
根据该结构，与为了变更所述视觉辨认区域的位置而使多个镜子移动的情况相比，致动器的数量减少，结构变得简单。
优选地，在上述第2发明中，在所述投影光学系统中，所述第1光路的光路长度与所述第2光路的光路长度也可以不同。例如，所述投影光学系统也可以包含第1平面镜和第2平面镜中的至少一方，该第1平面镜仅设置在所述第1光路，该第2平面镜仅设置在所述第2光路。
根据该结构，除了两个光学系统(第1光学系统、第2光学系统)中的合成焦点距离的差之外，还设定所述第1光路的光路长度与所述第2光路的光路长度的差，因此变得容易构成形成所述第1虚像的位置与形成所述第2虚像的位置的距离的差。
发明效果
根据本发明，虽为简单结构但却能够形成距视点的距离不同的多个虚像。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式涉及的图像显示装置搭载于车辆的状态的图。
图2是用于说明由本发明的实施方式涉及的图像显示装置显示的虚像的图。
图3是示出第1实施方式涉及的图像显示装置的结构的一例的图。
图4是示出显示部中的显示面与显示区域的例子的图。图4A示出在一个显示面设置了两个显示区域的例子，图4B示出在两个显示面分别设置了显示区域的例子。
图5是示出显示部的一个变形例的图。
图6是示出第2实施方式涉及的图像显示装置的结构的一例的图。
图7是示出第3实施方式涉及的图像显示装置的结构的一例的图。
图8是从箭头A的方向观察图7所示的图像显示装置中的投影光学系统的图。
图9是示出第4实施方式涉及的图像显示装置的结构的一例的图。
图10是示出第5实施方式涉及的图像显示装置的结构的一例的图。
具体实施方式
<第1实施方式>
以下，参照附图来说明本发明的第1实施方式涉及的图像显示装置。
本实施方式涉及的图像显示装置是在距视点的距离不同的多个位置形成虚像的装置，例如是在驾驶员的前方的接近位置和远离位置分别形成虚像的车辆用的平视显示器装置。
图1是用于说明本实施方式涉及的图像显示装置10搭载于车辆1的状态的图。在图1的例子中，图像显示装置10埋设于比方向盘4更靠前方的仪表盘2的内部。
图像显示装置10朝向挡风玻璃3的第1入射区域PA1射出第1图像的光L1，并且朝向挡风玻璃3的第2入射区域PA2射出第2图像的光L2。挡风玻璃3相当于本发明中的透光构件。挡风玻璃3作为半反射面而发挥功能，由此这些光(L1、L2)从挡风玻璃3朝向驾驶员5的视觉辨认区域SA被反射，到达驾驶员5的眼睛。驾驶员5通过第1图像的光L1对第1虚像IM1进行视觉辨认，通过第2图像的光L2对第2虚像IM2进行视觉辨认。
图2是用于说明由本实施方式涉及的图像显示装置10显示的虚像的图。如图1以及图2所示，从驾驶员5观察到的虚像(IM1、IM2)隔着挡风玻璃3而形成在前方的位置。在图的例子中，第1虚像IM1形成在比第2虚像IM2远的位置。
图3是示出第1实施方式涉及的图像显示装置10的结构的一例的图。在图3的例子中，图像显示装置10具有显示部11、投影光学系统12、致动器15、和控制部16。
显示部11显示与第1虚像IM1以及第2虚像IM2对应的第1图像以及第2图像。显示部11在同一平面上的不同显示区域中显示第1图像以及第2图像。例如，显示部11包含通过使来自LED等光源的光在液晶面板中透射或反射从而在平面状的显示面显示图像的装置(液晶显示器)。
图4是示出显示部11中的显示面和显示区域的例子的图。在图4A的例子中，显示部11具有一个显示面111，在显示面111设置有两个显示区域(DA1、DA2)。显示部11在第1显示区域DA1中显示第1图像，在第2显示区域DA2中显示第2图像。在如图4A那样显示面为一个的情况下，显示部11利用一个显示单元(液晶显示器等)来构成。
另一方面，在图4B的例子中，显示部11具有两个显示面111A以及111B。在显示面111A设置显示第1图像的第1显示区域DA1。在显示面111B设置显示第2图像的第2显示区域DA2。在如图4B那样显示面为两个的情况下，显示部11利用两个显示单元(液晶显示器等)来构成。
投影光学系统12朝向挡风玻璃3射出显示于显示部11的第1图像的光L1以及第2图像的光L2。投影光学系统12分别设定第1图像的光L1的像点以及第2图像的光L2的像点，以使得在距视觉辨认区域SA的视点E的距离不同的位置形成第1虚像IM1以及第2虚像IM2。
在本实施方式中，投影光学系统12中，第1光路OP1的光路长度与第2光路OP2的光路长度不同。第1光路OP1是第1图像的光L1从显示部11的第1显示区域DA1到达挡风玻璃3的第1入射区域PA1的光路。第2光路OP2是第2图像的光L2从显示部11的第2显示区域DA2到达挡风玻璃3的第2入射区域PA2的光路。通过第1光路OP1的光路长度与第2光路OP2的光路长度不同，从而产生第1图像的光L1的像点与第2图像的光L2的像点的偏离，因此产生从视点E到第1虚像IM1的距离与从视点E到第2虚像IM2的距离的差异。
在图3的例子中，投影光学系统12具有第1平面镜121、第2平面镜122、第1公共曲面镜131、和第2公共曲面镜132。
第1公共曲面镜131以及第2公共曲面镜132被公共地设置于第1光路OP1以及第2光路OP2，使反射光集中或者发散。第1公共曲面镜131朝向挡风玻璃3反射第1图像的光L1以及第2图像的光L2。第2公共曲面镜132朝向第1公共曲面镜131反射第1图像的光L1以及第2图像的光L2。
第1平面镜121设置在显示部11与第2公共曲面镜132之间的第1光路OP1，朝向第2公共曲面镜132反射从显示部11入射来的第1图像的光L1。第2平面镜122设置在显示部11与第2公共曲面镜132之间的第2光路OP2，朝向第2公共曲面镜132反射从显示部11入射来的第2图像的光L2。
致动器15是按照控制部16的控制使第1公共曲面镜131移动以使得视觉辨认区域SA的位置改变的机构，例如利用电动机、压电元件等来构成。
控制部16是对图像显示装置10的整体动作进行控制的电路，例如利用按照程序的命令代码执行处理的计算机来构成。控制部16进行在显示部11中显示的图像的生成、利用了致动器15的第1公共曲面镜131的位置、姿势、倾斜度等的控制。
在图3所示的图像显示装置10中，在显示部11中的同一平面上的不同显示区域(DA1、DA2)显示第1图像以及第2图像。显示于第1显示区域DA1的第1图像的光L1入射至第1平面镜121，从第1平面镜121朝向第2公共曲面镜132反射，从第2公共曲面镜132朝向第1公共曲面镜131反射，从第1公共曲面镜131朝向挡风玻璃3反射，从而入射至挡风玻璃3的第1入射区域PA1。此外，显示于第2显示区域DA2的第2图像的光L2入射至第2平面镜122，从第2平面镜122朝向第2公共曲面镜132反射，从第2公共曲面镜132朝向第1公共曲面镜131反射，从第1公共曲面镜131朝向挡风玻璃3反射，从而入射至挡风玻璃3的第2入射区域PA2。入射至挡风玻璃3的第1图像的光L1以及第2图像的光L2分别朝向视觉辨认区域SA反射，到达处于视觉辨认区域SA内的驾驶员5的眼睛。从驾驶员5的视点E观察，基于第1图像的光L1的第1虚像IM1以及基于第2图像的光L2的第2虚像IM2形成在隔着挡风玻璃3的前方的位置。如图3所示，第1图像的光L1的第1光路OP1与第2图像的光L2的第2光路OP2相比，光路长度长。因而，第1图像的光L1的像点与第2图像的光L2的像点相比，从第1公共曲面镜131起的光路长。因此，第1虚像IM1与第2虚像IM2相比形成在远离视点E的位置。
如以上说明的那样，根据本实施方式涉及的图像显示装置10，在显示部11中的同一平面上的不同显示区域(DA1、DA2)显示第1图像以及第2图像。第1图像的光L1的像点以及第2图像的光L2的像点在投影光学系统12中被单独设定，由此，在距视点E的距离不同的位置形成第1虚像IM1以及第2虚像IM2。因而，与第1图像以及第2图像的显示区域不处于同一平面上的情况(利用错开位置而配置的不同屏幕的情况等)相比，能够简化结构，并且能够使装置的尺寸变得小型。
此外，根据本实施方式涉及的图像显示装置10，通过使在一个显示面111显示两个图像(第1图像、第2图像)，从而能够将两个图像的显示单元公共化，因此能够进一步简化显示部11的结构。
进而，根据本实施方式涉及的图像显示装置10，通过使在两个显示面111A以及111B显示两个图像(第1图像、第2图像)，从而能够按照每个图像设置独立的显示单元，因此能够容易按照每个图像设定不同的显示特性(分辨率、亮度等)。
此外，根据本实施方式，通过在第1公共曲面镜131以及第2公共曲面镜132使反射光集中或者发散，从而能够以简单的结构来设定投影光学系统12的焦点距离等的特性。在第1公共曲面镜131以及第2公共曲面镜132中两个图像(第1图像、第2图像)被放大的情况下，在显示部11与第2公共曲面镜132之间的光路(第1光路OP1、第2光路OP2)中，各图像的尺寸比较小。因而，通过在显示部11与第2公共曲面镜132之间设置平面镜(第1平面镜、第2平面镜)，从而能够使平面镜的尺寸变得小型。
而且，根据本实施方式，使两个图像的光(L1、L2)朝向挡风玻璃3反射的第1公共曲面镜131由致动器15驱动，从而可变更视觉辨认区域SA的位置。由此，与为了变更视觉辨认区域SA的位置而使多个镜子移动的情况相比，能够削减致动器的数量，因此能够简化结构。
图5是示出显示部11的变形例的图。在图5的变形例中，显示部11具有：激光等的光源112、对来自光源112的光线LS进行反射的扫描器113、和通过扫描在扫描器113中被反射的光线LS来对图像(第1图像、第2图像)进行成像的屏幕114。扫描器113例如是具有倾斜度按照控制部16的控制而变化的镜面的MEMS元件。控制部16通过控制在光源112中产生的光线LS的各颜色的光强度和扫描器113的角度，从而使给定的图像成像于屏幕114。根据本实施方式，在屏幕114中的同一平面上的不同区域成像两个图像(第1图像、第2图像)，因此无需按照每个图像调整入射至屏幕114的光线的射束直径。
另外，对于显示部11，除了上述的变形例以外，还可以使用例如通过将光照射至多个微小镜面呈阵列状排列的MEMS元件并使其反射来显示图像的显示器装置、有机EL元件等多个自发光元件呈阵列状配置的显示器装置等。
<第2实施方式>
接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。图6是示出第2实施方式涉及的图像显示装置10的结构的一例的图。图6所示的图像显示装置10省略图3所示的图像显示装置10中的致动器15，将投影光学系统12置换为投影光学系统12A，其他结构与图3所示的图像显示装置10相同。第2实施方式涉及的图像显示装置10将第1图像的光L1以及第2图像的光L2入射至合成器3A。合成器3A例如配置在挡风玻璃3的前面，驾驶员5经由合成器3A来对第1虚像IM1以及第2虚像IM2进行视觉辨认。合成器3A相当于本发明中的透光构件。
投影光学系统12A具有第1平面镜121A以及第2平面镜122A。第1平面镜121A朝向合成器3A的第1入射区域PA1反射从显示部11入射来的第1图像的光L1。第2平面镜122A朝向合成器3A的第2入射区域PA2反射从显示部11入射来的第2图像的光L2。
如图6所示，第1图像的光L1的第1光路OP1与第2图像的光L2的2光路OP2相比，光路长度长。因而，基于第1图像的光L1的第1虚像IM1与基于第2图像的光L2的第2虚像IM2相比，形成在远离视点E的位置。
在本实施方式中，也能够起到与第1实施方式同样的效果。
<第3实施方式>
接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。图7是示出第3实施方式涉及的图像显示装置10的结构的一例的图。图8是从箭头A的方向观察图7所示的图像显示装置10中的投影光学系统12B的图。图7以及图8所示的图像显示装置10将图3所示的图像显示装置10中的投影光学系统12置换为投影光学系统12B，其他结构与图3所示的图像显示装置10相同。
投影光学系统12B具有第1平面镜121B以及121C、第1公共曲面镜131B、和第2公共曲面镜132B。
第1公共曲面镜131B以及第2公共曲面镜132B公共地设置于第1光路OP1以及第2光路OP2，使反射光集中或者发散。第1公共曲面镜131B朝向挡风玻璃3反射第1图像的光L1以及第2图像的光L2。第2公共曲面镜132B朝向第1公共曲面镜131反射第1图像的光L1以及第2图像的光L2。
第1平面镜121B以及121C在显示部11与第2公共曲面镜132之间的第1光路OP1中串联地设置。如在图8中示出的那样，第1平面镜121B朝向第1平面镜121C反射从显示部11入射来的第1图像的光L1。第1平面镜121C朝向公共曲面镜132B反射从第1平面镜121B入射来的第1图像的光L1。
致动器15按照控制部16的控制使第1公共曲面镜131B移动以使得视觉辨认区域SA的位置改变。
在图7所示的图像显示装置10中，显示于第1显示区域DA1的第1图像的光L1入射至第1平面镜121B，从第1平面镜121B朝向第1平面镜121C反射，从第1平面镜121C朝向第2公共曲面镜132B反射，从第2公共曲面镜132B朝向第1公共曲面镜131B反射，从第1公共曲面镜131B朝向挡风玻璃3反射，从而入射至挡风玻璃3的第1入射区域PA1。此外，显示于第2显示区域DA2的第2图像的光L2直接入射至第1公共曲面镜131B，从第2公共曲面镜132B朝向第1公共曲面镜131B反射，从第1公共曲面镜131B朝向挡风玻璃3反射，从而入射至挡风玻璃3的第2入射区域PA2。入射至挡风玻璃3的第1图像的光L1以及第2图像的光L2分别朝向视觉辨认区域SA反射，到达处于视觉辨认区域SA内的驾驶员5的眼睛。如图7所示，第1图像的光L1的第1光路OP1比第2图像的光L2的第2光路OP2长，因此第1图像的光L1的像点与第2图像的光L2的像点相比，从第1公共曲面镜131起的光路变长。因此，第1虚像IM1与第2虚像IM2相比，形成在远离视点E的位置。
在本实施方式中，也能够起到与第1实施方式同样的效果。
<第4实施方式>
接下来，对本发明的第4实施方式进行说明。图9是示出第4实施方式涉及的图像显示装置10的结构的一例的图。图9所示的图像显示装置10将图3所示的图像显示装置10中的投影光学系统12置换为投影光学系统12C，其他结构与图3所示的图像显示装置10相同。
投影光学系统12C具备具有不同的合成焦点距离的两个光学系统(12C-1、12C-2)。第1光学系统12C-1形成从显示部11的第1显示区域DA1到达挡风玻璃3的第1入射区域PA1的第1光路OP1。第2光学系统12C-2形成从显示部11的第2显示区域DA2到达挡风玻璃3的第2入射区域PA2的第2光路OP2。第1光学系统12C-1的合成焦点距离比第2光学系统12C-2的合成焦点距离长。通过第1光学系统12C-1的合成焦点距离与第2光学系统12C-2的合成焦点距离不同，从而产生第1图像的光L1的像点与第2图像的光L2的像点的偏离，因此产生从视点E到第1虚像IM1的距离与从视点E到第2虚像IM2的距离的差异。
在图9的例子中，投影光学系统12C具有第1曲面镜141、第2曲面镜142、和第1公共曲面镜131C。第1光学系统12C-1包含第1曲面镜141和第1公共曲面镜131C，第2光学系统12C-2包含第2曲面镜142和第1公共曲面镜131C。
第1公共曲面镜131C公共地设置于第1光路OP1以及第2光路OP2，使反射光集中或者发散。第1公共曲面镜131C朝向挡风玻璃3反射第1图像的光L1以及第2图像的光L2。
第1曲面镜141设置在显示部11与第1公共曲面镜131C之间的第1光路OP1，使反射光集中或者发散。第1曲面镜141朝向第1公共曲面镜131C反射从显示部11入射来的第1图像的光L1。第2曲面镜142设置在显示部11与第1公共曲面镜131C之间的第2光路OP2，使反射光集中或者发散。第2曲面镜142朝向第1公共曲面镜131C反射从显示部11入射来的第2图像的光L2。
致动器15按照控制部16的控制使第1公共曲面镜131C移动以使得视觉辨认区域SA的位置改变。
在图9所示的图像显示装置10中，显示于第1显示区域DA1的第1图像的光L1入射至第1曲面镜141，从第1曲面镜141朝向第1公共曲面镜131C反射，从第1公共曲面镜131C朝向挡风玻璃3反射，从而入射至挡风玻璃3的第1入射区域PA1。此外，显示于第2显示区域DA2的第2图像的光L2入射至第2曲面镜142，从第2曲面镜142朝向第1公共曲面镜131C反射，从第1公共曲面镜131C朝向挡风玻璃3反射，从而入射至挡风玻璃3的第2入射区域PA2。入射至挡风玻璃3的第1图像的光L1以及第2图像的光L2分别朝向视觉辨认区域SA反射，到达处于视觉辨认区域SA内的驾驶员5的眼睛。形成第1光路OP1的第1光学系统12C-1与形成第2光路OP2的第2光学系统12C-2相比，合成焦点距离长，因此第1虚像IM1与第2虚像IM2相比，形成在远离视点E的位置。
根据本实施方式涉及的图像显示装置10，在第1曲面镜141以及第1公共曲面镜131C中设定第1光学系统12C-1的合成焦点距离，在第2曲面镜142以及第1公共曲面镜131C中设定第2光学系统12C-2的合成焦点距离。由于在两个光学系统(第1光学系统12C-1、第2光学系统12C-2)中分别设定合成焦点距离，因此变得容易形成两者的合成焦点距离的差。通过在两个光学系统(第1光学系统12C-1、第2光学系统12C-2)中形成合成焦点距离的差，从而能够省略用于形成第1光路OP1的光路长度与第2光路OP2的光路长度的差的平面镜(例如，图3中的第1平面镜121、第2平面镜122)。因而，能够进一步简化整体结构，并且能够将装置的尺寸进一步小型化。
此外，根据本实施方式涉及的图像显示装置10，通过两个曲面镜(第1曲面镜141、第2曲面镜142)将两个图像(第1图像、第2图像)的光均朝向第1公共曲面镜131C反射。由此，在显示部11与第1公共曲面镜131C之间两个光路(第1光路OP1、第2光路OP2)均折返，因此能够使装置的尺寸变得更加小型。
<第5实施方式>
接下来，对本发明的第5实施方式进行说明。图10是示出第5实施方式涉及的图像显示装置10的结构的一例的图。图10所示的图像显示装置10将图3所示的图像显示装置10中的投影光学系统12置换为投影光学系统12D，其他结构与图3所示的图像显示装置10相同。
投影光学系统12D与已经说明的投影光学系统12C(图9)同样，具备具有不同的合成焦点距离的两个光学系统(12D-1、12D-2)。
在图10的例子中，投影光学系统12D具有第1平面镜121D、第2平面镜122D、第1曲面镜141D、第2曲面镜142D、和第1公共曲面镜131D。第1光学系统12D-1包含第1平面镜121D、第1曲面镜141D、和第1公共曲面镜131D。第2光学系统12D-2包含第2平面镜122D、第2曲面镜142D、和第1公共曲面镜131D。
第1公共曲面镜131D公共地设置于第1光路OP1以及第2光路OP2，使反射光集中或者发散。第1公共曲面镜131D朝向挡风玻璃3反射第1图像的光L1以及第2图像的光L2。
第1曲面镜141D设置在第1平面镜121D与第1公共曲面镜131D之间的第1光路OP1，使反射光集中或者发散。第1曲面镜141D朝向第1公共曲面镜131D反射从第1平面镜121D入射来的第1图像的光L1。
第2曲面镜142D设置在第2平面镜122D与第1公共曲面镜131D之间的第2光路OP2，使反射光集中或者发散。第2曲面镜142D朝向第1公共曲面镜131D反射从第2平面镜122D入射来的第2图像的光L2。
第1平面镜121D设置在显示部11与第1曲面镜141D之间的第1光路OP1，朝向第1曲面镜141D反射从显示部11入射来的第1图像的光L1。
第2平面镜122D设置在显示部11与第2曲面镜142D之间的第2光路OP2，朝向第2曲面镜142D反射从显示部11入射来的第1图像的光L1。
在图10所示的图像显示装置10中，显示于第1显示区域DA1的第1图像的光L1入射至第1平面镜121D，从第1平面镜121D朝向第1曲面镜141D反射，从第1曲面镜141D朝向第1公共曲面镜131D反射，从第1公共曲面镜131D朝向挡风玻璃3反射，从而入射至挡风玻璃3的第1入射区域PA1。此外，显示于第2显示区域DA2的第2图像的光L2入射至第2平面镜122D，从第2平面镜122D朝向第2曲面镜142D反射，从第2曲面镜142D朝向第1公共曲面镜131D反射，从第1公共曲面镜131D朝向挡风玻璃3反射，从而入射至挡风玻璃3的第2入射区域PA2。入射至挡风玻璃3的第1图像的光L1以及第2图像的光L2分别朝向视觉辨认区域SA反射，到达处于视觉辨认区域SA内的驾驶员5的眼睛。形成第1光路OP1的第1光学系统12C-1与形成第2光路OP2的第2光学系统12C-2相比，合成焦点距离长。此外，如在图10中示出的那样，第1光路OP1的光路长度比第2光路OP2的光路长度长。因而，第1虚像IM1与第2虚像IM2相比，形成在远离视点E的位置。
根据本实施方式，除了两个光学系统(第1光学系统12D-1、第2光学系统12D-2)中的合成焦点距离的差之外，还设定第1光路OP1的光路长度与第2光路OP2的光路长度的差，因此变得更容易构成形成第1虚像IM1的位置与形成第2虚像IM2的位置的距离的差。此外，即便在各个光学系统中能够设定的合成焦点距离的范围有限制的情况下，也能够通过设定第1光路OP1的光路长度与第2光路OP2的光路长度的差，从而将形成第1虚像IM1的位置与形成第2虚像IM2的位置的距离的差设定为更宽的范围。此外，能够单独地调整形成第1虚像IM1的位置与形成第2虚像IM2的位置的距离和各个虚像的投影倍率之间的关系。
以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，还包含各种变形。
例如，在上述的实施方式中列举的投影光学系统中的平面镜的数量、曲面镜的数量、公共曲面镜的数量为一例，这些镜子的数量可以是任意的。此外，上述的实施方式中的各镜子的形状、配置也为一例，也可以是其他形状、其他配置。
此外，在上述的实施方式中，列举了形成距视点的距离不同的两个虚像的例子，但在本发明的其他实施方式中，也可以形成距视点的距离不同的三个以上的虚像。
此外，在图9以及图10的例子中，两个曲面镜(141以及142、141D以及142D)在物理上分离，但这些曲面镜也可以形成为一体。
本发明中的透光构件是具有使光透射的性质的构件，透明性的程度根据用途而能够任意地选择。
符号说明
1...车辆1，2...仪表盘，3...挡风玻璃，3A...合成器，4...方向盘，5...驾驶员，10...图像显示装置，11...显示部，111、111A、111B...显示面，112...光源112，113...扫描器113，114...屏幕114，12...投影光学系统，12C-1、12D-1...第1光学系统，12C-2、12D-2...第2光学系统，121、121A、121B、121C、121D...第1平面镜，122、122A、122D...第2平面镜，131、131B、131C、131D...第1公共曲面镜，132、132B...第2公共曲面镜，141、141D...第1曲面镜，142、142D...第2曲面镜，15...致动器，16...控制部，DA1...第1显示区域，DA2...第2显示区域，PA1...第1入射区域，PA2...第2入射区域，IM1...第1虚像，IM2...第2虚像，OP1...第1光路，OP2...第2光路，L1...第1图像的光，L2...第2图像的光，SA...视觉辨认区域，E...视点。

Claims (13)

1.一种图像显示装置，朝向透光构件射出第1图像的光以及第2图像的光，使所述第1图像的光以及所述第2图像的光从所述透光构件朝向视觉辨认区域反射，从所述视觉辨认区域观察在隔着所述透光构件的位置显示与所述第1图像对应的第1虚像以及与所述第2图像对应的第2虚像，其中，
所述图像显示装置具备：
显示部，显示所述第1图像以及所述第2图像；和
投影光学系统，朝向所述透光构件射出所述第1图像的光以及所述第2图像的光，
所述显示部在同一平面上的不同显示区域中显示所述第1图像以及所述第2图像，
所述投影光学系统分别设定所述第1图像的光的像点以及所述第2图像的光的像点，使得在距所述视觉辨认区域内的视点的距离不同的位置形成所述第1虚像以及所述第2虚像。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中，
所述显示部具有显示所述第1图像以及所述第2图像的一个显示面，或者，具有显示所述第1图像的一个显示面和显示所述第2图像的一个显示面。
3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中，
所述投影光学系统中，第1光路的光路长度与第2光路的光路长度不同，该第1光路从所述显示部中的所述第1图像的显示区域到达所述透光构件中的所述第1图像的光的入射区域，该第2光路从所述显示部中的所述第2图像的显示区域到达所述透光构件中的所述第2图像的光的入射区域。
4.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中，
所述投影光学系统包含第1平面镜和第2平面镜中的至少一方，该第1平面镜仅设置在所述第1光路，该第2平面镜仅设置在所述第2光路。
5.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中，
所述投影光学系统包含：至少一个公共曲面镜，公共地设置于所述第1光路以及所述第2光路，使反射光集中或者发散。
6.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中，
所述投影光学系统包含：
第1公共曲面镜，朝向所述透光构件反射所述第1图像的光以及第2图像的光，使反射光集中或者发散；和
第2公共曲面镜，朝向所述第1公共曲面镜反射所述第1图像的光以及第2图像的光，使反射光集中或者发散，
所述第1平面镜以及所述第2平面镜中的至少一方设置于所述显示部与所述第2公共曲面镜之间的光路。
7.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中，
所述投影光学系统包含：
第1光学系统，形成第1光路，该第1光路从所述显示部中的所述第1图像的显示区域到达所述透光构件中的所述第1图像的光的入射区域；和
第2光学系统，形成第2光路，该第2光路从所述显示部中的所述第2图像的显示区域到达所述透光构件中的所述第2图像的光的入射区域，
所述第1光学系统和所述第2光学系统具有不同的合成焦点距离。
8.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中，
所述投影光学系统包含第1曲面镜和第2曲面镜中的至少一方，该第1曲面镜仅设置在所述第1光路并使反射光集中或者发散，该第2曲面镜仅设置在所述第2光路并使反射光集中或者发散。
9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中，
所述投影光学系统包含：至少一个公共曲面镜，公共地设置于所述第1光路以及所述第2光路，使反射光集中或者发散。
10.根据权利要求9所述的图像显示装置，其中，
所述投影光学系统包含：
第1公共曲面镜，公共地设置于所述第1光路以及所述第2光路，朝向所述透光构件反射所述第1图像的光以及第2图像的光，使反射光集中或者发散；
所述第1曲面镜，朝向所述第1公共曲面镜反射所述第1图像的光；和
所述第2曲面镜，朝向所述第1公共曲面镜反射所述第2图像的光。
11.根据权利要求6或10所述的图像显示装置，其中，
所述图像显示装置具备：致动器，使所述第1公共曲面镜移动，以使得所述视觉辨认区域的位置改变。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的图像显示装置，其中，
所述投影光学系统中，所述第1光路的光路长度与所述第2光路的光路长度不同。
13.根据权利要求12所述的图像显示装置，其中，
所述投影光学系统包含第1平面镜和第2平面镜中的至少一方，该第1平面镜仅设置在所述第1光路，该第2平面镜仅设置在所述第2光路。
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