JP2014174494A - 虚像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像光を投写する画像投写装置10と、画像投写装置10から出射された画像光が入射され、所定角度範囲に画像光を発散出射する発散素子30と、発散素子30から出射した画像光を反射するとともに反射面とは異なる面からの入射光を透過する光分岐素子50と、を備える構成とし、画像投写装置10からの画像光は発散素子30で結像され、光分岐素子50で反射した画像光の出射方向とは逆の方向の延長線上に発散素子30に結像された像の虚像を生じさせるようにした。さらに、画像投写装置10から出射された画像光の光軸を所定の方向に変換する光軸変換素子20を設ける構成とした。
【選択図】図1
Description
より詳細には、特許文献1は、表示器の実像を凹面鏡で反射し、表示光をウィンドシールドで反射させて虚像を提供するヘッドアップディスプレイが記載され、凹面鏡からウィンドシールドへの光路中のプリズムシートを設けて小型化する技術が開示されている。
上記のように、発散素子30は、入光した光を紙面に平行な方向と垂直な方向に異なる所定の角度で発散させる機能を持つ特徴がある。これにより、観察者が視認する観察範囲の大きさや形状を調整する。
図より、発散角度ωv’と観察範囲Dvおよび距離Lの関係は、(1)式のように表すことができる。詳しくは、距離Lは、観察点から虚像までの光路長とみなせる。
ωv’=tan−1(Dv/2/L) (1)
発散角度ωv’=tan−1(Dv/2/L)であれば、観察範囲Dv全域で虚像70の点70oを観察することが可能になる。
図6は、実施例1の表示装置の平面図を示し、x軸に対して平行な方向の観察範囲のサイズと発散角度の関係を説明する図である。なお、x軸は使用者の2個の観察点に対して水平な方向を想定している。
光軸変換素子20は、光軸を所定の方向に折り曲げる機能を持ち、例えば、図7に示す1個のプリズム21、図8に示すプリズム板22、図9に示すレンズ23、図10に示すミラー24などで構成する。
光軸変換素子20の代わりに、画像投写装置10の角度を可変しても、角度θpを変化させることができる。
Claims (13)
- 画像光を投写する画像投写装置と、
前記画像投写装置から出射された画像光が入射され、所定角度範囲に画像光を発散出射する発散素子と、
前記発散素子から出射した画像光を反射するとともに前記反射面とは異なる面からの入射光を透過する光分岐素子と、を備え、
前記画像投写装置からの画像光は前記発散素子で結像され、
前記光分岐素子で反射した画像光の出射方向とは逆の方向の延長線上に前記発散素子に結像された像の虚像を生じさせることを特徴とする虚像表示装置。 - 画像光を投写する画像投写装置と、
前記画像投写装置から出射された画像光の光軸を所定の方向に変換する光軸変換素子と、
前記光軸変換素子から出射された画像光が入射され、所定角度範囲に画像光を発散出射する発散素子と、
前記発散素子から出射した画像光を反射するとともに前記反射面とは異なる面からの入射光を透過する光分岐素子と、を備え、
前記画像投写装置からの画像光は前記発散素子で結像され、
前記光分岐素子で反射した画像光の出射方向とは逆の方向の延長線上に前記発散素子に結像された像の虚像を生じさせることを特徴とする虚像表示装置。 - 画像光を投写する画像投写装置と、
前記画像投写装置から出射された画像光が入射され、入射光の光軸を所定の方向に変換して出射する光軸変換素子と、
前記光軸変換素子から出射された画像光が入射され、所定角度範囲に反射して前記光軸変換素子に画像光を発散出射する発散素子と、
前記光軸変換素子から出射した画像光を反射するとともに前記反射面とは異なる面からの入射光を透過する光分岐素子と、を備え、
前記画像投写装置からの画像光は前記発散素子で結像され、
前記光分岐素子で反射した画像光の出射方向とは逆の方向の延長線上に前記発散素子に結像された像の虚像を生じさせることを特徴とする虚像表示装置。 - 画像光を投写する画像投写装置と、
前記画像投写装置から出射された画像光の光軸を折り曲げる折り返しミラーと、
前記折り返しミラーで反射した画像光の光軸を所定の方向に変換する光軸変換素子と、
前記光軸変換素子から出射された画像光が入射され、所定角度範囲に画像光を発散出射する発散素子と、
前記発散素子から出射した画像光を反射するとともに前記反射面とは異なる面からの入射光を透過する光分岐素子と、を備え、
前記画像投写装置からの画像光は前記発散素子で結像され、
前記光分岐素子で反射した画像光の出射方向とは逆の方向の延長線上に前記発散素子に結像された像の虚像を生じさせることを特徴とする虚像表示装置。 - 画像光を投写する画像投写装置と、
前記画像投写装置から出射された画像光の光軸を折り曲げる折り返しミラーと、
前記折り返しミラーで反射した画像光の光軸を所定の方向に変換する光軸変換素子と、
前記光軸変換素子から出射された画像光が入射され、所定角度範囲に画像光を発散出射する発散素子と、
前記発散素子から出射された画像光を拡大して出射するレンズと、
前記レンズから出射した画像光を反射するとともに前記反射面とは異なる面からの入射光を透過する光分岐素子と、を備え、
前記画像投写装置からの画像光は前記発散素子で結像され、
前記光分岐素子で反射した画像光の出射方向とは逆の方向の延長線上に前記発散素子に結像された像の虚像を生じさせることを特徴とする虚像表示装置。 - 画像光を投写する画像投写装置と、
前記画像投写装置から出射された画像光の光軸を所定の方向に変換する光軸変換素子と、
前記光軸変換素子から出射された画像光が入射され、所定角度範囲に画像光を発散出射する発散素子と、
前記発散素子から出射される画像光を反射する凹面ミラーと、
前記凹面ミラーから出射した画像光を反射するとともに前記反射面とは異なる面からの入射光を透過する光分岐素子と、を備え、
前記画像投写装置からの画像光は前記発散素子で結像され、
前記光分岐素子で反射した画像光の出射方向とは逆の方向の延長線上に前記発散素子に結像された像の虚像を生じさせることを特徴とする虚像表示装置。 - 画像光を投写する画像投写装置と、
前記画像投写装置から出射された画像光の光軸を所定の方向に変換する光軸変換素子と、
前記光軸変換素子から出射された画像光が入射され、所定角度範囲に画像光を発散出射する発散素子と、
前記発散素子から出射した画像光を凹面反射するとともに前記反射面とは異なる面からの入射光を透過する半透過凹面ミラーと、を備え、
前記画像投写装置からの画像光は前記発散素子で結像され、
前記半透過凹面ミラーで反射した画像光の出射方向とは逆の方向の延長線上に前記発散素子に結像された像の虚像を生じさせることを特徴とする虚像表示装置。 - 請求項2から請求項7のいずれかに記載の虚像表示装置において、
前記光軸変換素子は、出射方向に垂直な方向を中心に回動可能に設けられ、
前記発散素子から出射される画像光の方向を変えて、虚像の観察範囲の位置を変えることを特徴とする虚像表示装置。 - 請求項8に記載の虚像表示装置において、
前記光軸変換素子は、プリズム、プリズム板、ホログラフィック素子、レンズあるいはミラーであることを特徴とする虚像表示装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の虚像表示装置において、
前記虚像と観察点を結ぶ直線の所定の水平軸からの角度をθeとし、
前記光分岐素子の水平軸からの角度をθwとし、
前記発散素子からの出射光の水平軸からの角度をθpとしたとき、
θp=2×θw−θe
となることを特徴とする虚像表示装置。 - 請求項2から請求項9のいずれかに記載の虚像表示装置において、
前記発散素子は、所定の第1の方向の発散角度と、前記第1の方向に垂直な第2の方向の発散角度とが異なる角度で画像光を発散出射し、
前記光軸変換素子は、前記第1の方向に光軸の方向を変換する
ことを特徴とする虚像表示装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の虚像表示装置において、
前記虚像を観察できる範囲を観察範囲とし、
観察点から前記虚像までの距離をL、
前記観察範囲の垂直方向の大きさをDv、水平方向の大きさをDhとし、
前記発散素子の垂直方向の発散角度をωv、水平方向の発散角度をωhとしたとき、
ωv<=tan―1(Dv/2/L)
ωh<=tan―1(Dh/2/L)
の関係を満たすことを特徴とする虚像表示装置。 - 請求項5から請求項7のいずれかに記載の虚像表示装置において、
前記虚像を観察できる範囲を観察範囲とし、
観察点から前記虚像までの距離をL、
前記レンズあるいは前記凹面ミラーあるいは前記半透過凹面ミラーの画像光の倍率をM、
前記観察範囲の垂直方向の大きさをDv、水平方向の大きさをDhとし、
前記発散素子の垂直方向の発散角度をωv、水平方向の発散角度をωhとしたとき、
ωv<=M×tan―1(Dv/L)
ωh<=M×tan―1(Dh/L)
の関係を満たすことを特徴とする虚像表示装置。
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