JP2018205614A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置に関する。 The present invention relates to a display device.
近年、例えば、車両の運転席付近にいわゆるヘッドアップディスプレイが搭載され始めている。ヘッドアップディスプレイは、例えば、イメージコンバイナ(以下、単にコンバイナとも称する)と呼ばれる透光性の表示部材に、自車情報や道路情報、ナビゲーション情報等の運転支援情報を画像表示する表示装置である。 In recent years, for example, so-called head-up displays have begun to be mounted near the driver's seat of a vehicle. The head-up display is a display device that displays driving support information such as vehicle information, road information, navigation information, and the like on a translucent display member called an image combiner (hereinafter also simply referred to as a combiner).
ヘッドアップディスプレイは、例えば、上記したような運転支援情報を、フロントガラスの前方に虚像として表示する。当該運転支援情報は、運転者からは車両前方の景色に重なって視認される。従って、ヘッドアップディスプレイは、運転者の視線をほとんど移動させることなく、運転者に当該運転支援情報を提供することができる。 For example, the head-up display displays the driving support information as described above as a virtual image in front of the windshield. The driving support information is visually recognized by the driver over the scenery in front of the vehicle. Therefore, the head-up display can provide the driving support information to the driver with little movement of the driver's line of sight.
例えば、特許文献1には、第一スクリーン及び第二スクリーンに向けて投影光を出射する投影装置を有するヘッドアップディスプレイ装置が開示されている。また、第一スクリーンと第二スクリーンとを用いて奥行きの異なる2つの虚像を表示することが開示されている。
For example,
特許文献1のようなヘッドアップディスプレイ装置では、2つの異なった奥行きを有する虚像を表示するために2つの異なったスクリーンを設ける必要がある。すなわち、表示する虚像の奥行きの種類の数だけスクリーンを設ける必要がある。このため、複数の奥行きを有する虚像を表示するためには、スクリーン部分が複雑化かつ大型化してしまうことが課題の一例としてあげられる。
In a head-up display device such as
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、複数の奥行きを有する虚像を表示可能でありかつ、構造を小型化かつ簡素化することが可能な表示装置を提供することを課題の1つとしている。 The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a display device capable of displaying a virtual image having a plurality of depths and capable of downsizing and simplifying the structure. I am trying.
請求項1に記載の発明は、1の面を有する1の透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンの前記1の面の面上に設けられ、かつ前記スクリーンの前記1の面の面内方向において屈折率の異なる複数の透光性媒体を含む透光性媒体部と、を含むことを特徴とする表示装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided one transmissive screen having one surface, the first transmissive screen provided on the surface of the first surface, and an in-plane direction of the first surface of the screen. And a translucent medium portion including a plurality of translucent media having different refractive indexes.
また、請求項7に記載の発明は、所定の照射領域に光を照射する光源と、前記照射領域内に配されかつ前記光が入射する光入射面及び透過した前記光を出射する光出射面を有する透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンの前記光出射面上に設けられ、かつ前記スクリーンの前記光出射面の面内方向において屈折率の異なる複数の透光性媒体を含む透光性媒体部と、前記透過型スクリーンの前記光出射面側の領域に設けられた凹面上の反射面を有する光学部材と、を有することを特徴とする表示装置である。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a light source that irradiates light to a predetermined irradiation region, a light incident surface that is arranged in the irradiation region and is incident on the light, and a light emission surface that emits the transmitted light. And a translucent medium including a plurality of translucent media provided on the light exit surface of the transmissive screen and having different refractive indexes in the in-plane direction of the light exit surface of the screen And an optical member having a concave reflecting surface provided in a region on the light emitting surface side of the transmissive screen.
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。以下の説明においては、表示装置として、例えば表示部としてコンバイナまたは自動車等のフロントガラスを用いるヘッドアップディスプレイ(HUD:Head-Up Display)を例に説明する。 Examples of the present invention will be described in detail below. In the following description, a head-up display (HUD: Head-Up Display) using, for example, a windshield of a combiner or a car as a display unit will be described as an example of the display device.
以下、図1を参照して、本願の実施例1に係る表示装置10の構成を説明する。図1は、実施例1に係る表示装置10の概要を示す側面図である。表示装置10は、例えば、凹面鏡反射部を有するイメージコンバイナまたは自動車等のフロントガラスに虚像Vを表示するヘッドアップディスプレイである。なお、図1には、表示装置10が表示する虚像Vを破線で示している。また、図1には、虚像Vを観察する観察者、例えば車両の運転者の目の位置を視点EYとして示している。
Hereinafter, with reference to FIG. 1, the structure of the
光源11は、例えば、照射部11Aから照射光ELとしてレーザ光を出射し、当該照射光ELによる走査をして画像または映像(以下、単に画像と称する)を投影することが可能であるレーザ光源、すなわちレーザプロジェクタ装置である。光源11は、光軸AXに沿った方向に画像の色表現及び階調表現を行う光を照射光ELとして照射する。言い換えれば、光源11は、所定の照射方向に向かって照射光ELを照射する光源である。
For example, the light source 11 emits laser light as irradiation light EL from the
以下の説明において、光軸AXに沿った方向を前後方向(X軸方向)として説明する。また、照射光ELの照射方向を前方として説明する。また、図1の紙面に垂直な方向を幅方向(Y軸方向)とし、前後方向及び幅方向と垂直な方向を高さ方向(Z軸方向)とする。 In the following description, the direction along the optical axis AX will be described as the front-rear direction (X-axis direction). Further, the irradiation direction of the irradiation light EL will be described as the front. 1 is defined as the width direction (Y-axis direction), and the direction perpendicular to the front-rear direction and the width direction is defined as the height direction (Z-axis direction).
スクリーン部13は、光源11からみて照射光ELの出射方向に配されている。すなわち、スクリーン部13は、光源11の前方おいて、光軸AX上に配されている。スクリーン部13は、光軸AX上に配された板状のスクリーンSを有している。
The
スクリーンSは、照射光ELを散乱する拡散板等の板状の透過型スクリーンである。スクリーンSは、光源11と対向した面、すなわち照射光ELが入射する面が光入射面としての入射面ISとなっている。また、スクリーンSは、入射面ISと反対側の面、すなわちスクリーンSを通過した照射光ELが出射する面が光出射面としての出射面ESとなっている。光源11から照射された光は、スクリーンSによって散乱され、画像を含む投影光が生成される。 The screen S is a plate-shaped transmission screen such as a diffusion plate that scatters the irradiation light EL. In the screen S, a surface facing the light source 11, that is, a surface on which the irradiation light EL is incident is an incident surface IS as a light incident surface. Further, the screen S has a surface opposite to the incident surface IS, that is, a surface from which the irradiation light EL that has passed through the screen S is emitted as an emission surface ES as a light emission surface. The light emitted from the light source 11 is scattered by the screen S, and projection light including an image is generated.
なお、スクリーンSは、光透過状態と光散乱状態との間で状態変化可能な板状の透過型スクリーンであってもよい。この場合、例えば、スクリーンSとして、ガラス基板等の透明基板に、電圧の印加によって光透過状態と光散乱状態との間で状態を変化させることが可能ないわゆる機能性液晶フィルムを貼り付けたものを用いることが可能である。 The screen S may be a plate-like transmission screen that can change between a light transmission state and a light scattering state. In this case, for example, as a screen S, a so-called functional liquid crystal film that can be changed between a light transmission state and a light scattering state by applying a voltage to a transparent substrate such as a glass substrate is attached. Can be used.
具体的には、ガラス基板等の透明基板に配線を施し、当該ガラス基板に、当該配線に電気的に接続するように、機能性液晶フィルムを貼付したものをスクリーンSとして用いることが可能である。機能性液晶フィルムとしては、例えば、株式会社正興電機製作所製の「SILF(登録商標)」または九州ナノテック光学株式会社製のMIYO−フィルムを用いることが可能である。 Specifically, it is possible to use as the screen S what is provided with a functional liquid crystal film so that wiring is performed on a transparent substrate such as a glass substrate and the glass substrate is electrically connected to the wiring. . As the functional liquid crystal film, for example, “SILF (registered trademark)” manufactured by Shoko Electric Co., Ltd. or MIYO-film manufactured by Kyushu Nanotech Optical Co., Ltd. can be used.
スクリーン部13は、スクリーンSの下部において、スクリーンSの出射面ESに固定されておりかつガラス又は透光性樹脂等の透光性を有する材料からなる透明部材TMを有している。透明部材TMは、光軸AXに沿った方向から見てスクリーンSの出射面ESよりも小さい平面形状を有しており、光軸AXに沿った厚さがTとなっている直方体形状を有している。
The
透明部材TMは、例えば、可視光に対して透光性を有する部材であるガラス基板またはアクリル基板等の透光性基板であってもよい。透明部材TMの材料となる透光性樹脂としては、アクリル樹脂又はシリコーン樹脂等を用いることが可能である。 The transparent member TM may be a light-transmitting substrate such as a glass substrate or an acrylic substrate that is a member having a light-transmitting property with respect to visible light. As the translucent resin used as the material of the transparent member TM, an acrylic resin, a silicone resin, or the like can be used.
図2にスクリーン部13の斜視図を示す。図2に示すように、透明部材TMは、出射面ES上において光軸AXに沿った方向、すなわちX軸に沿った方向からみてスクリーンSの出射面ESの1の辺の中央部に接して配されている。また、透明部材TMは、スクリーンSの出射面ESの他の辺とは接していない。すなわち、X軸に沿った方向から見て、スクリーンSの一部が透明部材TMと重なっている。
FIG. 2 is a perspective view of the
スクリーンSの出射面ES上の領域のうち透明部材TMが存在しない領域には、透明部材TMの屈折率より低い屈折率を有する空気が存在している。すなわち、出射面ES上の領域のうちの透明部材TMが存在しない領域には、空気層ALが存在している。すなわち、出射面ES上には、光を伝播する媒体として互いに屈折率の異なる2つの透光性媒体である透明部材TM及び空気層ALを含む透光性媒体部TPが形成されている。従って、スクリーンSの出射面ESから出射する投影光には、空気層ALを伝播する投影光PL1及び透明部材TMを伝播する投影光PL2が存在する。 Air having a refractive index lower than the refractive index of the transparent member TM exists in a region where the transparent member TM does not exist in the region on the emission surface ES of the screen S. That is, the air layer AL is present in a region where the transparent member TM does not exist in the region on the emission surface ES. That is, on the exit surface ES, a light-transmitting medium part TP including a transparent member TM and an air layer AL, which are two light-transmitting media having different refractive indexes, is formed as a light propagation medium. Accordingly, the projection light emitted from the exit surface ES of the screen S includes the projection light PL1 propagating through the air layer AL and the projection light PL2 propagating through the transparent member TM.
コンバイナ15は、スクリーン部13からみて光源11と反対側にかつ光軸AX上に配されている透光性を有する板状の部材である。コンバイナ15は、その板面が一方の方向に凸に湾曲している。すなわち、コンバイナ15は、スクリーン部13に対向した反射面である凹面15Sを有している。凹面15Sに入射した投影光PL1及び投影光PL2は、反射して運転者の視点EYに到達する。
The
この場合、視点EYから見ると、コンバイナ15を通してコンバイナ15の反対側の空間領域に虚像Vが視認される。すなわち、コンバイナ15は、凹面15S側から投影光PL1及び投影光PL2が入射すると凸面側の空間領域に虚像を形成するように構成されている。
In this case, when viewed from the viewpoint EY, the virtual image V is visually recognized through the
上述のように、スクリーンSに到達した照射光ELは、スクリーンSによって散乱され、スクリーンSの出射面ESから投影光PL1及びPL2が出射される。投影光PL1は、スクリーンSから出射して、透明部材TMを通過せずに空気層ALを通過する投影光である。また、投影光PL2は、スクリーンSから出射して、透明部材TMを通過する投影光である。 As described above, the irradiation light EL that has reached the screen S is scattered by the screen S, and the projection lights PL1 and PL2 are emitted from the emission surface ES of the screen S. The projection light PL1 is projection light that is emitted from the screen S and passes through the air layer AL without passing through the transparent member TM. The projection light PL2 is projection light that is emitted from the screen S and passes through the transparent member TM.
上述のように、出射面ES上の領域においては、投影光PL1及び投影光PL2を伝播する媒体として、透明部材TM及び空気層ALが存在している。また、投影光PL2が伝播する透明部材TMは、投影光PL1が伝播する空気より屈折率が高い。 As described above, in the region on the exit surface ES, the transparent member TM and the air layer AL exist as the medium that propagates the projection light PL1 and the projection light PL2. Further, the transparent member TM through which the projection light PL2 propagates has a higher refractive index than the air through which the projection light PL1 propagates.
よって、スクリーンSの出射面ESからコンバイナ15の凹面15Sまでの距離は、出射面ESのどの領域でもほぼ変わらないが、出射面ESから凹面15Sに到達するまでの光学的距離は投影光PL1と投影光PL2で異なる。具体的には、出射面ESから凹面15Sに到達するまでの投影光PL2の光学的距離の方が投影光PL1の光学的距離よりも長くなる。
Therefore, the distance from the exit surface ES of the screen S to the
より詳細説明すると、透明部材TMの材料にガラスを用い、空気の屈折率を1.0として透明部材TMに用いるガラスの屈折率を1.5とする。そうすると、スクリーンSの出射面ESからコンバイナ15の凹面15Sまでの光学的距離は、投影光PL1に比べて投影光PL2の方が、1.5T−1.0T=0.5T長くなる。
More specifically, glass is used as the material of the transparent member TM, the refractive index of air is 1.0, and the refractive index of the glass used for the transparent member TM is 1.5. Then, the optical distance from the exit surface ES of the screen S to the
見かけの距離の観点でいうと、コンバイナ15からの見かけの距離は、スクリーンSの出射面ELの投影光PL1が出射する領域からよりも投影光PL2が出射する領域からの方が1.0T−1.0/1.5・T≒0.33Tだけ短くなる。よって、この0.33Tの見かけの距離の差分に基づいた距離だけ虚像V2の方が虚像V1よりコンバイナ15の近くに形成される。
In terms of the apparent distance, the apparent distance from the
従って、投影光PL2によって形成される虚像V2は、投影光PL1によって形成される虚像V1より、視点EYから見て近くに形成される。なお、虚像V1の形状は、光軸AXに沿った方向から見たスクリーンSの平面形状から透明部材TMの部分を除いた形状に基づいた形状となる。また、虚像V2の形状は、光軸AXに沿った方向から見た透明部材TMの形状に基づいた形状になる。 Accordingly, the virtual image V2 formed by the projection light PL2 is formed closer to the virtual image V1 formed by the projection light PL1 when viewed from the viewpoint EY. Note that the shape of the virtual image V1 is a shape based on a shape obtained by removing the transparent member TM from the planar shape of the screen S viewed from the direction along the optical axis AX. Further, the shape of the virtual image V2 is a shape based on the shape of the transparent member TM viewed from the direction along the optical axis AX.
実施例1の表示装置10によれば、1のスクリーンによって2種類の奥行きを有する虚像を形成することが可能である。このことにより、スクリーンの枚数以上の種類の奥行きの虚像を形成することが可能となる。よって、所定数の奥行きの虚像を形成するために必要なスクリーンの数を減らすことが可能となり、装置の構造の小型化及び簡略化を達成することが可能となる。
According to the
以下、本願の実施例2の表示装置20について図3及び図4を用いて説明する。実施例2の表示装置20においては、スクリーン部23の構成が実施例1のスクリーン部13と異なる以外は同一の構成を有している。従って、以下、主にスクリーン部23の構成及び形成される虚像について説明する。
Hereinafter, the
図3は、実施例2に係る表示装置20の概要を示す側面図である。表示装置20においては、実施例1の表示装置10とは異なり、スクリーン部23が第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2の2つのスクリーンを含む。第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2は、光透過状態と光散乱状態との間で状態変化可能な板状の透過型スクリーンである。
FIG. 3 is a side view illustrating the outline of the
上述のように、例えば、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2として、ガラス基板等の透明基板に、電圧の印加によって光透過状態と光散乱状態との間で状態を変化させることが可能ないわゆる機能性液晶フィルムを貼り付けたものを用いることが可能である。 As described above, for example, as the first screen S1 and the second screen S2, it is possible to change the state between a light transmission state and a light scattering state by applying a voltage to a transparent substrate such as a glass substrate. It is possible to use a film to which a so-called functional liquid crystal film is attached.
具体的には、ガラス基板等の透明基板に配線を施し、当該ガラス基板に、当該配線に電気的に接続するように、機能性液晶フィルムを貼付したものを第1の及び第2のスクリーンS1及びS2として用いることが可能である。機能性液晶フィルムとしては、例えば、株式会社正興電機製作所製の「SILF(登録商標)」または九州ナノテック光学株式会社製のMIYO−フィルムを用いることが可能である。 Specifically, wiring is performed on a transparent substrate such as a glass substrate, and a functional liquid crystal film attached to the glass substrate so as to be electrically connected to the wiring is the first and second screens S1. And S2. As the functional liquid crystal film, for example, “SILF (registered trademark)” manufactured by Shoko Electric Co., Ltd. or MIYO-film manufactured by Kyushu Nanotech Optical Co., Ltd. can be used.
表示装置20においては、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2の一方を散乱状態にして他方を光透過状態とすることで、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2のいずれかにおいて選択的に照射光ELを散乱させることが可能である。
In the
図4に、スクリーン部23の斜視図を示す。図4に示すように、具体的には、スクリーン部23は、実施例1の表示装置10のスクリーン部13の透明部材TMのコンバイナ15と対向する面に第2のスクリーンS2を取り付けた構造となっている。言い換えれば、スクリーン部23は、厚さTの透明部材TMを2つのスクリーンS1及びS2で挟持した構造を有している。
FIG. 4 is a perspective view of the
このように、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2で透明部材TMを挟持しているので、自動車等への搭載時に発生する強い振動を受けた場合に、第1のスクリーンS1と第2のスクリーンS2の相対的位置が変化することを防止することが可能である。 As described above, since the transparent member TM is sandwiched between the first screen S1 and the second screen S2, the first screen S1 and the second screen S2 are subjected to strong vibrations that occur when mounted on an automobile or the like. It is possible to prevent the relative position of the screen S2 from changing.
なお、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2と透明部材TMとは、光学接着又は光学貼り合わせされているのが好ましい。すなわち、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2と透明部材TMとを接着または貼り合わせ(以下、接着等という)する際に、当該接着等に使用する接着剤または貼り合わせ材が、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2と透明部材TMを通過する光に対して光学的に影響を与えない態様で接着等がなされるのが好ましい。 The first screen S1, the second screen S2, and the transparent member TM are preferably optically bonded or optically bonded. That is, when the first screen S1 and the second screen S2 and the transparent member TM are bonded or bonded (hereinafter referred to as bonding or the like), the adhesive or bonding material used for the bonding or the like is the first. It is preferable that the screen S1 and the second screen S2 and the light passing through the transparent member TM are bonded in a manner that does not optically affect the light.
具体的には、例えば、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2と透明部材TMとは、透明光学粘着(OCA:Optical Clear Adhesive)フィルムを用いて接着するのが好ましい。この透明光学粘着フィルムによる第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2と透明部材TMとの接着においては、大気貼り合わせ装置または真空貼り合わせ装置を用いるのが好ましい。 Specifically, for example, the first screen S1 and the second screen S2 and the transparent member TM are preferably bonded using a transparent optical adhesive (OCA: Optical Clear Adhesive) film. In bonding the first screen S1 and the second screen S2 and the transparent member TM with the transparent optical adhesive film, it is preferable to use an air bonding apparatus or a vacuum bonding apparatus.
また、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2と透明部材TMとの接着においては、光学樹脂(OCR:Optical Clear Resin)を用いて接着がなされてもよい。 In addition, the first screen S1 and the second screen S2 and the transparent member TM may be bonded using an optical resin (OCR: Optical Clear Resin).
第1のスクリーンS1の出射面ES1上の領域、すなわち第1のスクリーンS1と第2スクリーンS2に挟まれている領域のうち透明部材TMが存在しない領域には、透明部材TMの屈折率より低い屈折率を有する空気が存在している。すなわち、出射面ES1上の領域のうちの透明部材TMが存在しない領域には、空気層ALが存在している。 The region on the emission surface ES1 of the first screen S1, that is, the region between the first screen S1 and the second screen S2, where the transparent member TM is not present, is lower than the refractive index of the transparent member TM. Air having a refractive index is present. That is, the air layer AL is present in a region where the transparent member TM is not present in the region on the emission surface ES1.
言い換えれば、出射面ES1上には、光を伝播する媒体として互いに屈折率の異なる2つの透光性媒体である透明部材TM及び空気層ALを含む透光性媒体部TPが形成されている。従って、スクリーン部23から出射する投影光には、第1のスクリーンS1の出射面ES1から出射し、空気層ALを伝播する投影光PL1及び透明部材TMを伝播する投影光PL2が存在する。
In other words, the light-transmitting medium part TP including the transparent member TM and the air layer AL, which are two light-transmitting media having different refractive indexes, are formed on the emission surface ES1. Accordingly, the projection light emitted from the
またスクリーン部23から出射する投影光には第2のスクリーンS2の出射面ES2から出射する投影光PL3が存在する。
In addition, the projection light PL3 emitted from the emission surface ES2 of the second screen S2 exists in the projection light emitted from the
実施例1の場合と同様に、第1のスクリーンS1の出射面EL1上には、投影光PL1及び投影光PL2を伝播する媒体として、透明部材TM及び空気層ALが存在している。また、投影光PL2が伝播する透明部材TMは、投影光PL1が伝播する空気より屈折率が高い。 As in the case of the first embodiment, the transparent member TM and the air layer AL are present on the emission surface EL1 of the first screen S1 as a medium for propagating the projection light PL1 and the projection light PL2. Further, the transparent member TM through which the projection light PL2 propagates has a higher refractive index than the air through which the projection light PL1 propagates.
よって、第1のスクリーンS1の出射面ES1からコンバイナ15の凹面15Sまでの距離は、出射面ES1のどの領域でもほぼ変わらないが、出射面ES1から凹面15Sに到達するまでの光学的距離は投影光PL1と投影光PL2で異なる。具体的には、出射面ES1から凹面15Sに到達するまでの投影光PL2の光学的距離の方が投影光PL1の光学的距離よりも長くなる。
Therefore, the distance from the exit surface ES1 of the first screen S1 to the
より詳細説明すると、透明部材TMの材料にガラスを用い、空気の屈折率を1.0として透明部材TMに用いるガラスの屈折率を1.5とする。そうすると、第1のスクリーンS1の出射面ES1からコンバイナ15の凹面15Sまでの光学的距離は、投影光PL1に比べて投影光PL2の方が、1.5T−1.0T=0.5T長くなる。
More specifically, glass is used as the material of the transparent member TM, the refractive index of air is 1.0, and the refractive index of the glass used for the transparent member TM is 1.5. Then, the optical distance from the exit surface ES1 of the first screen S1 to the
言い換えれば、見かけの距離の観点でいうと、コンバイナ15からの見かけの距離が、第1のスクリーンS1の出射面EL1の投影光PL1が出射する領域までよりも投影光PL2が出射する領域までの方が1.0T−1.0/1.5・T≒0.33Tだけ短くなる。よって、この0.33Tの見かけの距離の差分に基づいた距離だけ虚像V2の方が虚像V1よりコンバイナ15の近くに形成される。
In other words, in terms of the apparent distance, the apparent distance from the
従って、投影光PL2によって形成される虚像V2は、投影光PL1によって形成される虚像V1より、視点EYから見て近くに形成される。なお、虚像V1の形状は、光軸AXに沿った方向から見た第1のスクリーンS1の平面形状から透明部材TMの部分を除いた形状に基づいた形状となる。また、虚像V2の形状は、光軸AXに沿った方向から見た透明部材TMの形状に基づいた形状になる。 Accordingly, the virtual image V2 formed by the projection light PL2 is formed closer to the virtual image V1 formed by the projection light PL1 when viewed from the viewpoint EY. The shape of the virtual image V1 is a shape based on a shape obtained by removing the transparent member TM from the planar shape of the first screen S1 viewed from the direction along the optical axis AX. Further, the shape of the virtual image V2 is a shape based on the shape of the transparent member TM viewed from the direction along the optical axis AX.
さらに、上述のように、実施例2の表示装置20においては、第2スクリーンS2の出射面ES2から出射する投影光PL3が存在する。第2のスクリーンS2の出射面ES2からコンバイナ15までの距離は、第1のスクリーンS1の出射面ES1からコンバイナまでの距離よりも近い。
Furthermore, as described above, in the
よって、表示装置20によれば、投影光PL3によって、虚像V2よりもコンバイナ15に近い位置に虚像V3が形成される。
Therefore, according to the
実施例2の表示装置20によれば、実施例1と同様に、1のスクリーンによって2種類の奥行きを有する虚像を形成することが可能である。このことにより、スクリーンの枚数以上の種類の奥行きの虚像を形成することが可能となる。よって、所定数の奥行きの虚像を形成するために必要なスクリーンの数を減らすことが可能となり、装置の構造の小型化及び簡略化を達成することが可能となる。
According to the
また、実施例20の表示装置20によれば、振動等の外部からの力によって、第1のスクリーンS1と第2のスクリーンS2の相対的位置関係が変化しにくくなっている。よって、振動等が発生しても形成される虚像Vの各々同士の相対的位置関係を保つことができ、高品質な虚像表示をもたらすことが可能である。
Further, according to the
以下、本願の実施例3の表示装置30について図5及び6を用いて説明する。実施例3の表示装置30においては、スクリーン部33の構成が実施例1のスクリーン部13と異なる以外は同一の構成を有している。従って、以下、主にスクリーン部33構成及び形成される虚像について説明する。
Hereinafter, the
図5は、実施例3に係る表示装置30の概要を示す側面図である。表示装置30においては、実施例1の表示装置10とは異なり、スクリーン部33が第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2の2つのスクリーンを含む。第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2は、光透過状態と光散乱状態との間で状態変化可能な板状の透過型スクリーンである。
FIG. 5 is a side view illustrating the outline of the
上述のように、例えば、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2として、ガラス基板等の透明基板に、電圧の印加によって光透過状態と光散乱状態との間で状態を変化させることが可能ないわゆる機能性液晶フィルムを貼り付けたものを用いることが可能である。具体例については、実施例1及び2において説明したので省略する。 As described above, for example, as the first screen S1 and the second screen S2, it is possible to change the state between a light transmission state and a light scattering state by applying a voltage to a transparent substrate such as a glass substrate. It is possible to use a film to which a so-called functional liquid crystal film is attached. Since the specific example has been described in the first and second embodiments, it will be omitted.
実施例2の表示装置20と同様に、表示装置30においては、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2の一方を散乱状態にして他方を光透過状態とすることで、第1のスクリーンS1及び第2のスクリーンS2のいずれかにおいて選択的に照射光ELを散乱させることが可能である。
Similar to the
図6に、スクリーン部33の斜視図を示す。図6に示すように、スクリーン部33は、実施例1の表示装置10のスクリーン部13のスクリーンSの入射面IS(図1参照)側の領域に、第2のスクリーンS2を配置した構造となっている。
FIG. 6 shows a perspective view of the
第1のスクリーンS1の出射面ES1上の領域のうち透明部材TMが存在しない領域には、透明部材TMの屈折率より低い屈折率を有する空気が存在している。すなわち、出射面ES1上の領域のうちの透明部材TMが存在しない領域には、空気層ALが存在している。 Air having a refractive index lower than the refractive index of the transparent member TM is present in a region where the transparent member TM is not present in the region on the emission surface ES1 of the first screen S1. That is, the air layer AL is present in a region where the transparent member TM is not present in the region on the emission surface ES1.
言い換えれば、出射面ES1上には、光を伝播する媒体として互いに屈折率の異なる2つの透光性媒体である透明部材TM及び空気層ALを含む透光性媒体部TPが設けられている。従って、スクリーン部33から出射する投影光には、第1のスクリーンS1の出射面ES1から出射し、空気層ALを伝播する投影光PL1及び透明部材TMを伝播する投影光PL2が存在する。
In other words, the light-transmitting medium part TP including the transparent member TM and the air layer AL, which are two light-transmitting media having different refractive indexes, are provided on the exit surface ES1. Accordingly, the projection light emitted from the
またスクリーン部33から出射する投影光には第2のスクリーンS2の出射面ES2から出射して、空気層ALを伝播する投影光PL3及び透明部材TMを伝播する投影光PL4が存在する。
The projection light emitted from the
実施例1の場合と同様に、第1のスクリーンS1の出射面EL1上には、投影光PL1及び投影光PL2を伝播する媒体として、透明部材TM及び空気層ALが存在している。また、投影光PL2が伝播する透明部材TMは、投影光PL1が伝播する空気より屈折率が高い。 As in the case of the first embodiment, the transparent member TM and the air layer AL are present on the emission surface EL1 of the first screen S1 as a medium for propagating the projection light PL1 and the projection light PL2. Further, the transparent member TM through which the projection light PL2 propagates has a higher refractive index than the air through which the projection light PL1 propagates.
よって、第1のスクリーンS1の出射面ES1からコンバイナ15の凹面15Sまでの距離は、出射面ES1のどの領域でもほぼ変わらないが、凹面15Sまでの見た目の距離は、出射面ES1の投影光PL1を出射する領域と投影光PL2を出射する領域で異なる。具体的には、凹面15Sまでの見た目の距離は、出射面ES1の投影光PL2を出射する領域からの方が、出射面ES1の投影光PL1を出射する領域からよりも短くなる。
Therefore, the distance from the exit surface ES1 of the first screen S1 to the
より詳細説明すると、コンバイナ15の凹面15Sまでの見かけの距離が、出射面ES1の投影光PL1が出射する領域からよりも出射面ES1の投影光PL2が出射する領域からの方が1.0T−1.0/1.5・T≒0.33Tだけ短くなる。よって、この0.33Tの見かけの距離の差分に基づいた距離だけ虚像V2の方が虚像V1よりコンバイナ15の近くに形成される。
More specifically, the apparent distance to the
従って、投影光PL2によって形成される虚像V2は、投影光PL1によって形成される虚像V1より、視点EYから見て近くに形成される。なお、虚像V1の形状は、光軸AXに沿った方向から見た第1のスクリーンS1の平面形状から透明部材TMの部分を除いた形状に基づいた形状となる。また、虚像V2の形状は、光軸AXに沿った方向から見た透明部材TMの形状に基づいた形状になる。 Accordingly, the virtual image V2 formed by the projection light PL2 is formed closer to the virtual image V1 formed by the projection light PL1 when viewed from the viewpoint EY. The shape of the virtual image V1 is a shape based on a shape obtained by removing the transparent member TM from the planar shape of the first screen S1 viewed from the direction along the optical axis AX. Further, the shape of the virtual image V2 is a shape based on the shape of the transparent member TM viewed from the direction along the optical axis AX.
さらに、上述のように、実施例3の表示装置30においては、第2スクリーンS2の出射面ES2から出射して空気層ALを通過する投影光PL3及び透明部材TMを通過する投影光PL4が存在する。第2のスクリーンS2の出射面ES2からコンバイナ15までの距離は、第1のスクリーンS1の出射面ES1からコンバイナ15までの距離よりも近い。
Furthermore, as described above, in the
よって、表示装置30によっては、虚像V2よりもコンバイナ15に近い位置に虚像V3及びV4が形成される。
Therefore, depending on the
第1のスクリーンS1の出射面ES1とコンバイナ15の凹面15Sとの見た目の距離と同様に、第2のスクリーンS2の出射面ES2の領域によってコンバイナ15の凹面15Sとの見た目の距離が異なる。そのため、虚像V3よりもコンバイナ15に近い位置に虚像V4が形成される。
Similar to the apparent distance between the exit surface ES1 of the first screen S1 and the
実施例3の表示装置30によれば、実施例1と同様に、1のスクリーンによって2種類の奥行きを有する虚像を形成することが可能である。このことにより、スクリーンの枚数以上の種類の奥行きの虚像を形成することが可能となる。よって、所定数の奥行きの虚像を形成するために必要なスクリーンの数を減らすことが可能となり、装置の小型化及び簡略化を達成することが可能となる。
According to the
[変形例]
上記実施例においては、透光性媒体部TPを透明部材TM及び空気層ALによって形成する例について説明した。透光性媒体部TPを複数の透光性部材によって形成してもよい。
[Modification]
In the said Example, the example which forms the translucent medium part TP with the transparent member TM and the air layer AL was demonstrated. The translucent medium part TP may be formed by a plurality of translucent members.
図7に透光性媒体部TPを複数の透光性部材によって形成する場合のスクリーン部43の斜視図を示す。図7に示すように、実施例1のスクリーン部13の空気層ALに代えて、例えば、アクリル樹脂またはガラス等の透光性固体材からなる第2の透明部材TM2を用いてもよい。すなわち、透光性媒体部TPを、第1の透明部材TM1及び第1の透明部材TM1と屈折率の異なる第2の透明部材TM2によって形成してもよい。
FIG. 7 shows a perspective view of the
この場合、第1の透明部材TM1と第2の透明部材TM2との屈折率の大小によって,虚像V1とV2のどちらがコンバイナ15により近い位置に形成されるかが決まることとなる。
In this case, which of the virtual images V1 and V2 is formed at a position closer to the
この図7に示す変形例の態様に従って、実施例2及び3の空気層ALに代えて透光性固体材を用いることも可能である。 According to the mode of the modified example shown in FIG. 7, a light-transmitting solid material can be used in place of the air layer AL of the second and third embodiments.
また、図8に示すように、実施例1の表示装置10において、スクリーン部13の透明部材TMをスクリーンSの入射面側に設けてもよい。このようにすることで、出射光ELが透明部材TMを通過する際に僅かに屈折し、スクリーンSへの入射角度が変化する。そのため、スクリーンSから出射した投影光PL2によって表示される虚像を縮小することが可能である。
As shown in FIG. 8, the transparent member TM of the
上記実施例においては、スクリーンS、S1及びS2が拡散板または機能性液晶フィルムであるとした。しかし、スクリーンS、S1及びS2は、マイクロレンズ等を有する透過型のスクリーンまたはホログラフィックディフューザであってもよい。例えば、スクリーンS、S1及びS2は、液晶マイクロレンズ等を有する透過型の拡散スクリーンであってもよい。 In the above embodiment, the screens S, S1 and S2 are diffusing plates or functional liquid crystal films. However, the screens S, S1 and S2 may be transmissive screens or holographic diffusers having microlenses or the like. For example, the screens S, S1, and S2 may be transmissive diffusion screens having liquid crystal microlenses and the like.
また、上記実施例においては、光源11がレーザプロジェクタである場合を例に説明したが、光源11は、DMD(Digital Mirror Device)を用いたDLP(Digital Light Processing)プロジェクタからなる光源であってもよい。また、光源11は、液晶プロジェクタからなる光源であってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the light source 11 is a laser projector has been described as an example. However, the light source 11 may be a light source composed of a DLP (Digital Light Processing) projector using a DMD (Digital Mirror Device). Good. Further, the light source 11 may be a light source composed of a liquid crystal projector.
また、スクリーンSまたはS1の出射面SまたはS1における透明部材TMを設ける位置または透明部材TMの形状は、上記説明において例示した位置に限られない。例えば、透明部材TMの位置を変更することで、虚像の位置及び形状を自在に変更することが可能である。また、透明部材TMの屈折率及び厚さを変更することで、虚像の奥行き位置を変更することも可能である。 Further, the position where the transparent member TM is provided on the exit surface S or S1 of the screen S or S1 or the shape of the transparent member TM is not limited to the position exemplified in the above description. For example, the position and shape of the virtual image can be freely changed by changing the position of the transparent member TM. Further, the depth position of the virtual image can be changed by changing the refractive index and the thickness of the transparent member TM.
上述した実施例における種々の構成等は、例示に過ぎず、用途等に応じて、適宜選択することができる。 Various configurations and the like in the above-described embodiments are merely examples, and can be appropriately selected according to the usage and the like.
10、20、30 表示装置
11 光源
13、23、33、43 スクリーン部
15 コンバイナ
15S 凹面
S スクリーン
S1 第1のスクリーン
S2 第2のスクリーン
TP 透光性媒体部
TM 透明部材
AL 空気層
IS 入射面
ES 出射面
10, 20, 30 Display device 11
Claims (5)
前記1の透過型スクリーンの前記1の面の面上に設けられ、かつ前記1の透過型スクリーンの前記1の面の面内方向において屈折率の異なる複数の透光性媒体を含む透光性媒体部と、
を有することを特徴とする表示装置。 One transmissive screen having one surface;
A translucent material including a plurality of translucent media provided on the surface of the one surface of the one transmissive screen and having different refractive indexes in the in-plane direction of the one surface of the one transmissive screen. A media section;
A display device comprising:
前記照射方向に配されかつ前記光が入射する光入射面及び透過した前記光を出射する光出射面を有する透過型スクリーンと、
前記透過型スクリーンの前記光出射面上に設けられ、かつ前記スクリーンの前記光出射面の面内方向において屈折率の異なる複数の透光性媒体を含む透光性媒体部と、
前記透過型スクリーンの前記光出射面側の領域に設けられた凹面上の反射面を有する光学部材と、
を有することを特徴とする表示装置。 A light source that emits light in a predetermined irradiation direction;
A transmissive screen arranged in the irradiation direction and having a light incident surface on which the light is incident and a light emitting surface that emits the transmitted light;
A translucent medium portion including a plurality of translucent media provided on the light exit surface of the transmissive screen and having different refractive indexes in an in-plane direction of the light exit surface of the screen;
An optical member having a reflective surface on a concave surface provided in a region on the light emitting surface side of the transmissive screen;
A display device comprising:
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