JP5392276B2 - 虚像表示装置 - Google Patents
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Description
しかし上記特許文献3に記載の装置では、赤外線カメラや赤外線照明ランプがインパネ外部に設置されており、意匠上制約が大きい。また、赤外線カメラや赤外線照明ランプが運転者に対して正面に無いため、それらと運転者の眼の間が顔の他の部分やハンドルなどの車の部品に遮られ、位置検出の精度が悪くなることがある。
しかしながら上記特許文献4の表示装置は、運転者の顔を照らす赤外光照明が車両室内または光学ユニット内部の具体的に限定されない位置に配置されているため、赤外光が横方向や斜め方向からアイボックス近傍に照射されたり、ハンドルや運転者の体などで赤外光が遮られたりする結果、反射した赤外光が充分な強度で受光手段に到達しない場合がある。また赤外光照明から照射される光を強くすると、赤外光のような非可視光であっても眼にダメージを与えてしまう可能性がある。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い精度で眼の位置を特定することができる虚像表示装置を提供することである。
なお、非可視光の一例としては赤外光が挙げられる。
上述した画像の形状を調整する手段とは、例えば、表示光を出力する表示画面の中で、実際に表示光を出力する位置を変更する手段とすることが考えられる。また、それ以外にも、画像を予め歪ませて、搭乗者が虚像を視認するときに生じる歪み(特に、眼の位置が変化することで生じる歪み)を相殺する手段とすることが考えられる。
なお、拡散領域と反射領域とは、請求項5に記載のように、互いに異なる曲率を有していても良いし、請求項6に記載のように、互いに異なる方向に光軸を有していてもよい。
また、請求項7のように、表示光を投射する手段と、非可視光を投射する手段と、が1つの画像表示器によってなるものであって、表示光と、非可視光と、を所定の周期で切り替えて投射するものであってもよい。
[実施例]
(1)構成
本実施例の虚像表示装置1は、車両(移動体)に搭載されて用いられるものであって、図1に示すように、投射光学系11,スクリーン13,凹面鏡15,受光装置17,および制御装置19を備えている。なお、投射光学系11が本発明の表示光投射手段,非可視光投射手段,および画像表示器に相当し、凹面鏡15が本発明の反射板に相当し、受光装置17が本発明の受光手段に相当する。また、スクリーン13および凹面鏡15が本発明の光学系に相当する。
投射光学系11から出力された画像(表示光)は、スクリーン13における所定の拡散領域13aにて結像する。この画像は凹面鏡15で反射拡大され、車両に備えられたウインドシールド21に投射される。そして、このウインドシールド21をコンバイナとして、アイボックス23に位置する運転者(搭乗者)の視点25に到達する。運転者は、ウインドシールド21の前方の地点において、投射光学系11から出力された画像を拡大された虚像(虚像表示像)27として視認することができる。
投射光学系11は、画像を形成する表示光を出力するものである。図2に投射光学系11の内部構成を表す模式図を示す。
上述したように可視光と赤外光とを別々のタイミングで照射するメリットは、常時表示する虚像表示がない場合や虚像表示のデザインが小さい場合でも、赤外光を独立して照射できるため、安定した眼の位置検出が可能となることである。
なお、LCOS49の表示画像(表示面)、スクリーン13上の投影画像と、虚像27と、は共役関係にある。
本実施例の虚像表示装置1では、受光装置17が反射光を受光した位置(結像点の位置)に基づいて運転者の眼(視点25)の位置を特定することができるが、赤外光を表示光の光路と重ね合せて運転者の正面から投射しているため、ハンドルや運転者の体などに遮られることなく運転者に向けて投射することができる。従って、赤外光の強度を強くすることなく、常に運転者の眼を充分に明るく照らすことができ、眼の位置を良好に把握することができる。
また、上記虚像表示装置1では、虚像27を表示するために用いるスクリーン13を、反射光を受光するための構成として利用ことができ、虚像表示装置1の小型化を図ることができる。
また本実施例の虚像表示装置1は、眼からの反射光を検出して眼の位置を特定するものであるため、顔全体の画像から眼を特定するような複雑なプロセスが必要なくなる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
また、ウインドシールド21に、表示光の波長の光を反射させる波長選択膜を設けてもよい。ウインドシールド21に波長選択膜61を設けた状態を図6に示す。波長選択膜61として、ルゲートフィルタを用いている。ルゲートフィルタは誘電体多層膜の一種で、特定の波長帯域のみ高反射率にさせる性質を持っている。
Claims (11)
- 画像を表示する表示光を投射する表示光投射手段と、前記表示光投射手段により投射された光を移動体に設けられたコンバイナに到達させる光学系と、を備え、前記表示光を前記コンバイナで反射させて前記移動体の搭乗者の眼に到達させることで前記画像を前記コンバイナ前方に虚像表示する虚像表示装置において、
前記表示光投射手段から投射された表示光の光路と重なる光路で非可視光を前記搭乗者に向けて投射する非可視光投射手段と、
前記非可視光投射手段から投射された非可視光が前記搭乗者の眼にて反射した反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段が前記反射光を受光した位置に基づいて、前記搭乗者の眼の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記光学系は、前記表示光投射手段が投射した表示光の結像位置に配設されたスクリーンを備え、
前記スクリーンは、前記表示光投射手段が投射する表示光を拡散する拡散領域と、前記非可視光投射手段から投射された非可視光が前記搭乗者の眼にて反射した反射光を前記受光手段に向けて反射する反射領域と、を備える
ことを特徴とする虚像表示装置。 - 前記表示光投射手段における前記表示光を出力する表示面と、前記スクリーンの前記拡散領域と、前記虚像と、が共役関係であり、
前記表示光投射手段の射出瞳と、前記搭乗者が画像を視認可能な領域であるアイボックスと、が共役関係であり、
前記アイボックスと、前記受光手段と、が共役関係である
ことを特徴とする請求項1に記載の虚像表示装置。 - 前記光学系は、前記表示光投射手段および前記非可視光投射手段により投射された光を反射する反射板を有しており、
前記位置特定手段により特定された前記眼の位置に応じて、前記反射板の角度を調整する角度調整手段を備える
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の虚像表示装置。 - 前記位置特定手段により特定された前記眼の位置に応じて、前記表示光投射手段により投射される画像の形状を調整する画像調整手段を備える
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の虚像表示装置。 - 前記拡散領域と前記反射領域は、異なる曲率を有している
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の虚像表示装置。 - 前記拡散領域と前記反射領域は、互いの光軸が異なる方向を向くように構成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の虚像表示装置。 - 前記表示光投射手段および前記非可視光投射手段は、前記表示光と前記非可視光とを出力可能な1つの画像表示器であって、
前記画像表示器は、前記表示光と、前記非可視光と、を所定の周期で切り替えて投射するものである
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の虚像表示装置。 - 前記画像表示器は、当該画像表示器の実質的に全表示面から非可視光を投射する
ことを特徴とする請求項7に記載の虚像表示装置。 - 前記非可視光投射手段は、前記表示光を透過させると共に前記非可視光を反射し、前記表示光の光路上に配設されるフィルタを有しており、前記非可視光を当該フィルタに反射させることで、前記表示光の光路に重なるように前記非可視光を投射する
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の虚像表示装置。 - 前記コンバイナ表面に配置され、前記表示光と前記非可視光の少なくとも一方の波長の光を反射させる波長選択膜を有する
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の虚像表示装置。 - 前記表示光投射手段および前記非可視光投射手段は、前記コンバイナとして用いられる前記移動体のウインドシールドに、前記表示光および前記非可視光を投射する
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の虚像表示装置。
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