JP2020016897A - Virtual image display device - Google Patents

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大介 小嶋
Daisuke Kojima
大介 小嶋
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Abstract

To improve visibility of virtual images by reducing double images.SOLUTION: A virtual image display devise 10 comprises a display unit 14 configured to generate image display light L by modulating illumination light, and a projection optical system 16 including at least a concave mirror 18 for reflecting the image display light L toward a virtual image presentation plate 22 having a uniform width. The display unit 14 is located closer to a meridional in-plane focal point 26m of a composite optical system 20, consisting of the virtual image presentation plate 22 and the projection optical system 20, than a sagittal in-plane focal point 26s of the composite optical system 20.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、虚像表示装置に関する。   The present invention relates to a virtual image display device.

近年、車両用表示装置としてヘッドアップディスプレイが用いられることがある。ヘッドアップディスプレイは、画像表示光を車両のウィンドシールドなどに投射し、画像表示光に基づく虚像を車外の風景に重畳して表示する。ウィンドシールドには車内側と車外側の二つの界面があるため、それぞれの界面にて反射して視認される画像表示光がずれて重畳され、二重像に見えてしまうことがある。このような二重像の発生を抑制するため、二重像のずれ量が人間の目の分解能以内となるように視距離を設定し、その視距離を実現する光学配置を得るための数式が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, a head-up display has been used as a display device for a vehicle. The head-up display projects image display light onto a windshield or the like of a vehicle and displays a virtual image based on the image display light superimposed on a scene outside the vehicle. Since the windshield has two interfaces on the inside and outside of the vehicle, image display light reflected and visually recognized at each interface is shifted and superimposed, and may appear as a double image. In order to suppress the occurrence of such a double image, the viewing distance is set so that the shift amount of the double image is within the resolution of the human eye, and a mathematical expression for obtaining an optical arrangement that realizes the viewing distance is as follows. It has been proposed (for example, see Patent Document 1).

特開昭62−225429号公報JP-A-62-225429

上述の技術では、二重像を低減するためにユーザの前方に見える虚像の提示位置までの視距離を大きくすることが前提とされる。虚像の視距離によらずに二重像の発生を好適に低減できることが好ましい。   The technique described above is premised on increasing the viewing distance to the presentation position of a virtual image seen in front of the user in order to reduce double images. It is preferable that the occurrence of double images can be suitably reduced irrespective of the viewing distance of the virtual image.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、提示する虚像の視認性を向上させる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a technique for improving the visibility of a virtual image to be presented.

本発明のある態様の虚像表示装置は、照明光を変調して画像表示光を生成する表示部と、画像表示光を厚さが均一なウインドシールドに向けて反射させる凹面鏡を少なくとも含む投射光学系と、を備え、表示部は、ウインドシールドおよび投射光学系により構成される合成光学系のサジタル面内焦点より、合成光学系のメリディオナル面内焦点の近くに配置される。   A virtual image display device according to an aspect of the present invention is a projection optical system including at least a display unit that modulates illumination light to generate image display light, and a concave mirror that reflects the image display light toward a windshield having a uniform thickness. The display unit is disposed closer to the meridional in-plane focal point of the composite optical system than the sagittal in-plane focal point of the composite optical system including the windshield and the projection optical system.

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described components and any replacement of the components and expressions of the present invention between methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as embodiments of the present invention.

本発明によれば、二重像の発生を低減して虚像の視認性を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of a double image can be reduced and the visibility of a virtual image can be improved.

実施の形態に係る虚像表示装置の構成を模式的に示す図である。1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a virtual image display device according to an embodiment. 比較例に係る虚像表示装置の光学配置を示す図である。It is a figure showing the optical arrangement of the virtual image display concerning a comparative example. 比較例に係る虚像表示装置を光学配置を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an optical arrangement of a virtual image display device according to a comparative example. 実施の形態に係る虚像表示装置の光学配置を詳細に示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an optical arrangement of the virtual image display device according to the embodiment in detail.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施の形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Specific numerical values and the like shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the present invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Elements not directly related to the present invention will be omitted. I do.

図1は、実施の形態に係る虚像表示装置10の設置態様を模式的に示す図である。本実施の形態では、移動体の一例である車両60のダッシュボード内に虚像表示装置10が設置される。虚像表示装置10は、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置である。虚像表示装置10は、虚像提示板であるウインドシールド62に画像表示光を投射し、車両60の進行方向(図1の右方向)の前方に虚像50を提示する。運転者などのユーザEは、ウインドシールド62を介して現実の風景に重畳される虚像50を視認できる。そのため、ユーザEは、車両の走行中に視線をほとんど動かすことなく虚像50に示される情報を得ることができる。図1において、車両60の進行方向(前後方向)をz方向、車両60の天地方向(上下方向)をy方向、車両60の左右方向をx方向としている。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an installation mode of a virtual image display device 10 according to an embodiment. In the present embodiment, virtual image display device 10 is installed in a dashboard of vehicle 60, which is an example of a moving object. The virtual image display device 10 is a so-called head-up display device. The virtual image display device 10 projects image display light onto a windshield 62 which is a virtual image presentation board, and presents a virtual image 50 in front of the traveling direction of the vehicle 60 (rightward in FIG. 1). A user E such as a driver can visually recognize a virtual image 50 superimposed on a real scene via the windshield 62. Therefore, the user E can obtain the information shown in the virtual image 50 without substantially moving the line of sight while the vehicle is running. In FIG. 1, the traveling direction (front-back direction) of the vehicle 60 is the z direction, the up-down direction (vertical direction) of the vehicle 60 is the y direction, and the left-right direction of the vehicle 60 is the x direction.

虚像表示装置10は、照明部12と、表示部14と、投射光学系16と、制御部40とを備える。照明部12は、表示光を生成するための光源であり、表示部14を照明するための照明光を生成する。照明部12は、LED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)などの発光素子と、発光素子からの出力光の強度分布や角度分布を調整するための光学素子とを有する。照明部12は、表示部14にほぼ一様な明るさの白色光が照明されるようにする。照明部12の構成は特に限られないが、発光素子からの出力光を整えるために、例えば、ライトトンネル、フレネルレンズ、光拡散板などの光学素子を用いることができる。   The virtual image display device 10 includes an illumination unit 12, a display unit 14, a projection optical system 16, and a control unit 40. The illumination unit 12 is a light source for generating display light, and generates illumination light for illuminating the display unit 14. The illumination unit 12 includes a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) or an LD (Laser Diode), and an optical element for adjusting an intensity distribution and an angular distribution of output light from the light emitting element. The illuminating section 12 illuminates the display section 14 with white light having substantially uniform brightness. Although the configuration of the illumination unit 12 is not particularly limited, for example, an optical element such as a light tunnel, a Fresnel lens, or a light diffusion plate can be used to adjust output light from the light emitting element.

表示部14は、照明部12からの照明光を変調して表示光を生成し、虚像50の表示内容に対応する中間像を形成する。表示部14は、表示光を生成するための透過型の画像表示素子を含み、透過型の液晶パネルといった表示デバイスを含む。画像表示素子は、制御部40から送信される画像信号を受け、画像信号に対応する表示内容の画像表示光を生成する。表示部14は、画像表示光の向きや配光角を整えるための光学素子をさらに含んでもよく、例えば、マイクロレンズアレイシートや光拡散シートといった透過型スクリーンを含んでもよい。   The display unit 14 modulates illumination light from the illumination unit 12 to generate display light, and forms an intermediate image corresponding to the display content of the virtual image 50. The display unit 14 includes a transmissive image display element for generating display light, and includes a display device such as a transmissive liquid crystal panel. The image display element receives an image signal transmitted from the control unit 40 and generates image display light having display contents corresponding to the image signal. The display unit 14 may further include an optical element for adjusting the direction and light distribution angle of image display light, and may include, for example, a transmission screen such as a microlens array sheet or a light diffusion sheet.

投射光学系16は、表示部14が生成する画像表示光をウインドシールド62に向けて投射する。投射光学系16は、凸レンズ17と、凹面鏡18とを含む。凹面鏡18は、表示部14からの画像表示光をウインドシールド62に向けて反射させ、表示部14に表示される中間像を拡大してユーザEに提示する。凸レンズ17は、表示部14と凹面鏡18の間に配置され、表示部14から凹面鏡18に向かう画像表示光の向きを変化させる。   The projection optical system 16 projects the image display light generated by the display unit 14 toward the windshield 62. The projection optical system 16 includes a convex lens 17 and a concave mirror 18. The concave mirror 18 reflects the image display light from the display unit 14 toward the windshield 62, enlarges the intermediate image displayed on the display unit 14, and presents it to the user E. The convex lens 17 is disposed between the display unit 14 and the concave mirror 18, and changes the direction of image display light from the display unit 14 toward the concave mirror 18.

投射光学系16は、図示しない追加の光学素子をさらに含んでもよく、例えば、照明部12から凹面鏡18までの光路を折り返すための平面鏡などがさらに設けられてもよい。追加の平面鏡は、照明部12と表示部14の間に配置されてもよいし、表示部14と凸レンズ17の間に配置されてもよいし、凸レンズ17と凹面鏡18の間に配置されてもよい。投射光学系16に二枚以上の平面鏡がさらに設けられてもよい。また、凸レンズ17が複数枚のレンズからなるレンズ群により構成されてもよい。   The projection optical system 16 may further include an additional optical element (not shown). For example, a plane mirror for turning the optical path from the illumination unit 12 to the concave mirror 18 may be further provided. The additional plane mirror may be disposed between the illumination unit 12 and the display unit 14, may be disposed between the display unit 14 and the convex lens 17, or may be disposed between the convex lens 17 and the concave mirror 18. Good. The projection optical system 16 may be further provided with two or more plane mirrors. Further, the convex lens 17 may be configured by a lens group including a plurality of lenses.

制御部40は、表示用画像を生成し、表示用画像に対応する虚像50が提示されるように照明部12および表示部14を動作させる。制御部40は、外部装置64と接続されており、外部装置64からの情報に基づいて表示用画像を生成する。   The control unit 40 generates a display image, and operates the illumination unit 12 and the display unit 14 so that a virtual image 50 corresponding to the display image is presented. The control unit 40 is connected to the external device 64, and generates a display image based on information from the external device 64.

外部装置64は、虚像50として表示される画像の元データを生成する装置である。外部装置64は、例えば、車両60の電子制御ユニット(ECU;Electronic Control Unit)や、ナビゲーション装置、携帯電話やスマートフォン、タブレットといったモバイル装置などである。外部装置64は、虚像50の表示に必要な画像データ、画像データの内容や種別を示す情報、車両60の速度や現在位置といった車両60に関する情報を制御部40に送信する。   The external device 64 is a device that generates original data of an image displayed as the virtual image 50. The external device 64 is, for example, an electronic control unit (ECU) of the vehicle 60, a navigation device, a mobile device such as a mobile phone, a smartphone, or a tablet. The external device 64 transmits to the control unit 40 image data necessary for displaying the virtual image 50, information indicating the content and type of the image data, and information about the vehicle 60 such as the speed and the current position of the vehicle 60.

本実施の形態では、表示部14を所定の位置に配置することにより、ウインドシールド62の車内側と車外側の二つの界面で反射して視認される画像表示光がずれて表示され、二重像に見えてしまうのを抑制する。実施の形態に係る表示部14の配置を詳述する前に、比較例を参照しながらこのような二重像の発生について説明する。   In the present embodiment, by disposing the display unit 14 at a predetermined position, image display light reflected and visually recognized at two interfaces between the inside and outside of the windshield 62 is displayed with a shift. Suppresses the appearance of an image. Before describing the arrangement of the display unit 14 according to the embodiment in detail, generation of such a double image will be described with reference to a comparative example.

図2は、比較例に係る虚像表示装置110の光学配置を示す図であり、二重像が発生している状態を模式的に示している。虚像表示装置110は、上述の実施の形態と同様に構成される表示部114および凹面鏡118を備える。凹面鏡118は、表示部114からの画像表示光Lをウインドシールド62である虚像提示板22に投射する。虚像提示板22は、所定の厚みtを有し、第1主面23と、第2主面24とを有する。第1主面23は、ウインドシールド62の車内側の界面に対応し、第2主面24は、ウインドシールド62の車外側の界面に対応する。   FIG. 2 is a diagram illustrating an optical arrangement of the virtual image display device 110 according to the comparative example, and schematically illustrates a state in which a double image is generated. The virtual image display device 110 includes a display unit 114 and a concave mirror 118 configured in the same manner as in the above-described embodiment. The concave mirror 118 projects the image display light L from the display unit 114 onto the virtual image presentation plate 22 that is the windshield 62. The virtual image presentation plate 22 has a predetermined thickness t, and has a first main surface 23 and a second main surface 24. The first main surface 23 corresponds to the interface of the windshield 62 inside the vehicle, and the second main surface 24 corresponds to the interface of the windshield 62 outside the vehicle.

表示部114の任意の一点からユーザEに達する画像表示光Lは、主に二つの光路L1,L2を通る。第1光路L1は、第1主面23で反射されてユーザEに向かう光路であり、第2光路L2は、第1主面23で屈折し、第2主面24で反射された後、第1主面23で再度屈折してユーザEに向かう光路である。このとき、ユーザEに向かう第1光路L1と第2光路L2の間に角度差Δφが存在すると、その角度差Δφに応じて二つの光路L1,L2のそれぞれを通る画像表示光がずれて視認され、虚像150に二重像が生じる。なお、第1主面23と第2主面24の間を多重反射してユーザEに向かう光路も想定しうるが、多重反射してユーザEに向かう画像表示光の成分は小さく、通常の使用態様において無視できる。   The image display light L reaching the user E from an arbitrary point on the display unit 114 mainly passes through two optical paths L1 and L2. The first optical path L1 is an optical path reflected by the first main surface 23 toward the user E, and the second optical path L2 is refracted by the first main surface 23, reflected by the second main surface 24, The light path is refracted again by the first main surface 23 and travels toward the user E. At this time, if there is an angle difference Δφ between the first optical path L1 and the second optical path L2 toward the user E, the image display light passing through each of the two optical paths L1 and L2 is visually displaced according to the angle difference Δφ. As a result, a double image is generated in the virtual image 150. Although an optical path toward the user E by multiple reflection between the first main surface 23 and the second main surface 24 may be supposed, the component of the image display light toward the user E after multiple reflection is small, so that the normal use is not possible. Negligible in embodiments.

図3は、比較例に係る虚像表示装置110の光学配置を示す図であり、図2とは異なる虚像提示板222を用いて二重像を抑制する様子を模式的に示している。図3に示す虚像提示板222は、いわゆる「楔ガラス」と言われるものであり、虚像提示板222の厚みが変化するよう構成されている。その結果、虚像提示板222の第1主面223と第2主面224は、虚像表示装置110に対して互いに異なる傾斜角を有し、角度差Δθが設けられる。二つの主面223,224の間に角度差Δθが設けられた楔ガラスを用いることにより、図2に示すような第1光路L1と第2光路L2の角度差Δφが補正され、二重像を低減させた虚像250を提示できる。   FIG. 3 is a diagram illustrating an optical arrangement of the virtual image display device 110 according to the comparative example, and schematically illustrates how a double image is suppressed using a virtual image presentation plate 222 different from that in FIG. The virtual image presentation plate 222 shown in FIG. 3 is what is called “wedge glass”, and is configured so that the thickness of the virtual image presentation plate 222 changes. As a result, the first main surface 223 and the second main surface 224 of the virtual image presentation plate 222 have different inclination angles with respect to the virtual image display device 110, and an angle difference Δθ is provided. By using a wedge glass having an angle difference Δθ between the two main surfaces 223 and 224, the angle difference Δφ between the first optical path L1 and the second optical path L2 as shown in FIG. Can be presented.

しかしながら、このような「楔ガラス」は角度差Δθを精密に制御して形成する必要があるため、厚さtが均一な通常のガラスと比べて高価である。また、車両60のウインドシールド62を楔ガラスにする場合には、車両60の形状に応じた専用の楔ガラスが必要となるだけでなく、ウインドシールド62の全体を交換しなければならないため、非常にコストがかかる。したがって、このような特殊な楔ガラスを用いずに二重像の発生を低減できることが好ましい。   However, such “wedge glass” needs to be formed by precisely controlling the angle difference Δθ, so that it is more expensive than ordinary glass having a uniform thickness t. Further, when the windshield 62 of the vehicle 60 is made of wedge glass, not only is it necessary to use a special wedge glass according to the shape of the vehicle 60, but also the entire windshield 62 must be replaced. Costly. Therefore, it is preferable that the occurrence of double images can be reduced without using such special wedge glass.

図4は、実施の形態に係る虚像表示装置10の光学配置を詳細に示す図であり、上述の図1の構成に対応する。図4では、虚像提示板22として楔ガラスではなく、厚さtが均一な通常ガラスを用いている。本実施の形態では、表示部14と凹面鏡18の間に凸レンズ17を挿入することにより、二重像の発生が抑制される。特に、投射光学系16および虚像提示板22により構成される合成光学系20のメリディオナル(meridional)面内焦点26mに表示部14を配置することで二重像の発生を抑制できる。   FIG. 4 is a diagram showing the optical arrangement of the virtual image display device 10 according to the embodiment in detail, and corresponds to the configuration of FIG. 1 described above. In FIG. 4, not the wedge glass but the ordinary glass having a uniform thickness t is used as the virtual image presentation plate 22. In the present embodiment, the occurrence of a double image is suppressed by inserting the convex lens 17 between the display unit 14 and the concave mirror 18. In particular, by arranging the display unit 14 at a meridional in-plane focal point 26m of the combining optical system 20 including the projection optical system 16 and the virtual image presenting plate 22, the occurrence of a double image can be suppressed.

ここで「メリディオナル面」とは、合成光学系20の光軸と画像表示光Lの主光線を含む平面のことをいい、図4に示す例では、yz平面がメリディオナル面に相当する。第1光路L1と第2光路L2の角度差は、メリディオナル面内で生じるため、合成光学系20のメリディオナル面内焦点26mに表示部14を配置することで、ユーザEに向かう二つの光路L1,L2の向きを一致させ、二重像の発生を抑制することができる。   Here, the “meridional surface” refers to a plane including the optical axis of the combining optical system 20 and the principal ray of the image display light L. In the example shown in FIG. 4, the yz plane corresponds to the meridional surface. Since the angle difference between the first optical path L1 and the second optical path L2 occurs in the meridional plane, by disposing the display unit 14 at the meridional in-plane focal point 26m of the combining optical system 20, the two optical paths L1 and L1 toward the user E are provided. By making the directions of L2 coincide, generation of a double image can be suppressed.

合成光学系20では、画像表示光Lが凹面鏡18および虚像提示板22に斜入射するため、非点収差が生じている。つまり、合成光学系20のメリディオナル面内焦点26mは、サジタル(sagittal)面内焦点26sと位置が異なり、メリディオナル面内焦点26mの方がサジタル面内焦点26sよりも凸レンズ17の近くに位置する。ここで「サジタル面」とは、合成光学系20の光軸を含む平面であって、メリディオナル面に直交する平面である。合成光学系20の合成焦点26は、メリディオナル面内焦点26mとサジタル面内焦点26sの間に位置する。   In the combining optical system 20, since the image display light L is obliquely incident on the concave mirror 18 and the virtual image presentation plate 22, astigmatism occurs. That is, the position of the meridional in-plane focal point 26m of the combining optical system 20 is different from that of the sagittal in-plane focal point 26s, and the meridional in-plane focal point 26m is closer to the convex lens 17 than the sagittal in-plane focal point 26s. Here, the “sagittal plane” is a plane including the optical axis of the combining optical system 20 and is a plane orthogonal to the meridional plane. The composite focal point 26 of the composite optical system 20 is located between the meridional in-plane focal point 26m and the sagittal in-plane focal point 26s.

合成光学系20の焦点は、合成光学系20を構成する凸レンズ17、凹面鏡18および虚像提示板22の特性および配置により決定される。具体的には、凸レンズ17の焦点距離、凹面鏡18の焦点距離、虚像提示板22の焦点距離、凸レンズ17、凹面鏡18および虚像提示板22の相対距離や向きにより決まる。このとき、虚像提示板22は、所定の曲率を有し、第1主面23が凹面、第2主面24が凸面となる形状を有してもよいし、第1主面23および第2主面24が平面となる形状を有してもよい。なお、図4に示される合成光学系20の各焦点26,26m,26sの位置は模式的に示すものであり、合成光学系20の光学配置に基づく正確な焦点位置を示すものではない。   The focal point of the combining optical system 20 is determined by the characteristics and arrangement of the convex lens 17, the concave mirror 18 and the virtual image presenting plate 22 that constitute the combining optical system 20. Specifically, it is determined by the focal length of the convex lens 17, the focal length of the concave mirror 18, the focal length of the virtual image presenting plate 22, and the relative distance and orientation of the convex lens 17, the concave mirror 18 and the virtual image presenting plate 22. At this time, the virtual image presentation plate 22 may have a predetermined curvature, the first main surface 23 may have a concave surface, the second main surface 24 may have a convex surface, or the first main surface 23 and the second main surface 23 may have a convex surface. The main surface 24 may have a shape that is flat. Note that the positions of the focal points 26, 26m, and 26s of the combining optical system 20 shown in FIG. 4 are schematically shown, and do not show accurate focal positions based on the optical arrangement of the combining optical system 20.

本実施の形態によれば、表示部14を合成光学系20のメリディオナル面内焦点26mに配置することにより、虚像提示板22の第1主面23と第2主面24のそれぞれで反射してユーザEに向かう画像表示光の光路L1,L2の向きを一致させることができる。これにより、楔ガラスのような高価な部材を用いることなく、第1光路L1と第2光路L2の角度差Δφを解消し、二重像の発生を抑制できる。したがって、本実施の形態によれば、簡易な構成で視認性の高い虚像50を提示することができる。   According to the present embodiment, by arranging the display unit 14 at the meridional in-plane focal point 26 m of the combining optical system 20, the display unit 14 reflects light on each of the first main surface 23 and the second main surface 24 of the virtual image presentation plate 22. The directions of the optical paths L1 and L2 of the image display light toward the user E can be matched. Thereby, the angle difference Δφ between the first optical path L1 and the second optical path L2 can be eliminated without using an expensive member such as a wedge glass, and generation of a double image can be suppressed. Therefore, according to the present embodiment, a virtual image 50 with high visibility can be presented with a simple configuration.

本実施の形態によれば、表示部14が合成光学系20の合成焦点26からずれているため、ユーザEから見たときの虚像50の視距離を有限値にできる。その結果、有限の距離に見える風景と重畳される虚像50の視認性を高めることができる。   According to the present embodiment, since the display unit 14 is shifted from the combined focal point 26 of the combined optical system 20, the viewing distance of the virtual image 50 as viewed from the user E can be set to a finite value. As a result, the visibility of the virtual image 50 superimposed on the scenery seen at a finite distance can be increased.

本実施の形態によれば、凸レンズ17と凹面鏡18を組み合わせて投射光学系16を構成することにより、投射光学系を凹面鏡のみで構成する場合と比べて、曲率半径の大きい凹面鏡18を採用できる。凹面鏡18の曲率半径を大きく(つまり、曲率を小さく)することにより、虚像提示面上のより広い範囲内で二重像を解消させることができ、視認性のより高い虚像50を提示できる。また、投射光学系を凹面鏡のみで構成する場合と比べて、投射光学系16の非点収差量を小さくでき、より解像度の高い虚像50を提示できる。   According to the present embodiment, by forming the projection optical system 16 by combining the convex lens 17 and the concave mirror 18, the concave mirror 18 having a larger radius of curvature can be employed as compared with the case where the projection optical system is configured only with the concave mirror. By increasing the radius of curvature of the concave mirror 18 (ie, reducing the curvature), double images can be eliminated within a wider range on the virtual image presentation surface, and a virtual image 50 with higher visibility can be presented. Further, the amount of astigmatism of the projection optical system 16 can be reduced, and a virtual image 50 with higher resolution can be presented as compared with the case where the projection optical system is configured only with a concave mirror.

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、各表示例に示す構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。   As described above, the present invention has been described with reference to the above-described embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be obtained by appropriately combining or replacing the configurations shown in the display examples. Are also included in the present invention.

上述の実施の形態では、表示部14を合成光学系20のメリディオナル面内焦点26mに配置することにした。表示部14は、合成光学系20のメリディオナル面内焦点26mに厳密に一致させなくてもよく、メリディオナル面内焦点26mの近傍の所定範囲内に位置させてもよい。この場合、表示部14は、合成光学系20の合成焦点26とメリディオナル面内焦点26mの間に位置してよく、サジタル面内焦点26sよりメリディオナル面内焦点26mの近くに位置してもよい。表示部14は、メリディオナル面内焦点26mよりも凸レンズ17の近くに位置してもよい。表示部14の位置をメリディオナル面内焦点26mから離すほど二重像が視認されやすくなるため、例えば、視力1.0の人間から見て二重像の発生が知覚できない程度にメリディオナル面内焦点26mに近い位置に表示部14を配置することが好ましい。   In the above-described embodiment, the display unit 14 is arranged at the meridional in-plane focal point 26 m of the combining optical system 20. The display unit 14 does not have to exactly coincide with the meridional in-plane focal point 26m of the combining optical system 20, and may be located within a predetermined range near the meridional in-plane focal point 26m. In this case, the display unit 14 may be located between the combined focal point 26 of the combining optical system 20 and the meridional in-plane focal point 26m, or may be located closer to the meridional in-plane focal point 26m than the sagittal in-plane focal point 26s. The display unit 14 may be located closer to the convex lens 17 than the meridional in-plane focal point 26 m. The more the position of the display unit 14 is away from the meridional in-plane focal point 26 m, the more easily the double image can be visually recognized. For example, the meridional in-plane focal point 26 m is so small that a human with a visual acuity of 1.0 cannot perceive the occurrence of the double image. It is preferable to dispose the display unit 14 at a position close to.

上述の実施の形態では、表示部14と凹面鏡18の間に凸レンズ17が配置される構成を示した。変形例においては、投射光学系16に凸レンズ17が設けられなくてもよい。この場合であっても、凹面鏡18と虚像提示板22により構成される合成光学系のメリディオナル面内焦点またはその近傍に表示部14を配置することで、二重像の発生を抑制できる。   In the above-described embodiment, the configuration in which the convex lens 17 is disposed between the display unit 14 and the concave mirror 18 has been described. In a modified example, the projection optical system 16 may not be provided with the convex lens 17. Even in this case, by arranging the display unit 14 at or near the meridional in-plane focal point of the combined optical system constituted by the concave mirror 18 and the virtual image presenting plate 22, the occurrence of double images can be suppressed.

10…虚像表示装置、14…表示部、16…投射光学系、17…凸レンズ、18…凹面鏡、20…合成光学系、22…虚像提示板、26m…メリディオナル面内焦点、26s…サジタル面内焦点、50…虚像、60…車両。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Virtual image display device, 14 ... Display part, 16 ... Projection optical system, 17 ... Convex lens, 18 ... Concave mirror, 20 ... Synthetic optical system, 22 ... Virtual image presentation board, 26m ... Meridional in-plane focus, 26s ... Sagittal in-plane focus , 50 ... virtual image, 60 ... vehicle.

Claims (3)

照明光を変調して画像表示光を生成する表示部と、
前記画像表示光を厚さが均一なウインドシールドに向けて反射させる凹面鏡を少なくとも含む投射光学系と、を備え、
前記表示部は、前記ウインドシールドおよび前記投射光学系により構成される合成光学系のサジタル面内焦点より、前記合成光学系のメリディオナル面内焦点の近くに配置されることを特徴とする虚像表示装置。
A display unit that modulates illumination light to generate image display light,
A projection optical system including at least a concave mirror that reflects the image display light toward a windshield having a uniform thickness,
The virtual image display device, wherein the display unit is disposed closer to a meridional in-plane focal point of the composite optical system than to a sagittal in-plane focal point of the composite optical system including the windshield and the projection optical system. .
前記投射光学系は、前記表示部と前記凹面鏡の間に配置される凸レンズをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to claim 1, wherein the projection optical system further includes a convex lens disposed between the display unit and the concave mirror. 前記ウインドシールドおよび前記虚像表示装置は、車両に設けられることを特徴とする請求項1または2に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to claim 1, wherein the windshield and the virtual image display device are provided in a vehicle.
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