JPH08500909A - 視覚ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ディスプレイ装置は、実質的に透明で射出成形可能なプラスチック材料で形成した基体と、前記基体に設けたダイクロイック・コーティングと、前記基体及び前記ダイクロイック・コーティングと機能的に関連させた固体画像生成装置とを備えており、前記固体画像生成装置が所定の波長領域で生成した画像が前記基体で反射して観察者へ到達し、前記所定の波長領域の領域外の光は前記基体を透過して観察者へ到達するようにしたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】視覚ディスプレイ装置 発明の分野 本発明は視覚ディスプレイ装置に関し、より詳しくは透明面上に重ねて表示す るようにしたディスプレイ装置に関する。発明の背景 ある情報を、外界を注視しているユーザの視界の上に重ねて視覚できるように 表示するようにしたディスプレイ装置として、様々なものが既に存在している。 一般的にこのようなディスプレイ装置は、ヘッド・アップ・ディスプレイ即ちＨ ＵＤと呼ばれており、航空機には広く装備されていて、パイロットが外界から目 を離すことなく情報を入手できるようにし、また、情報入手のために眼の焦点距 離を変化させずに済むようにしている。 従来のヘッド・アップ・ディスプレイは、比較的構造が複雑で高価であった。 従来のヘッド・アップ・ディスプレイは、一般的に高輝度ＣＲＴを使用しており 、また更に、ホログラフィ・コンバイナを使用していることもあり、それらによ って比較的高い光学品質と、背景に対する充分なコントラストとが得られるよう にしていた。従来のヘッド・アップ・ディスプレイは、高価で構造が複雑であっ たため、殆どの民生用の用途には適していなかったし、大量販売を目的とする用 途に使用するには実際的でなかった。発明の概要 本発明の目的は、比較的安価で比較的構造が簡明な、重ね表示式のディスプレ イ装置であって、その構造が簡明でコスト・パフォーマンスが良いことから広範 な種々の用途に用いるのに適したディスプレイ装置を提供することにある。 従って、本発明の好適実施例によれば、次のようなディスプレイ装置が提供さ れ、このディスプレイ装置は、実質的に透明な射出成形可能なプラスチック材料 で形成した基体と、前記基体に設けたダイクロイック（ｄｉｃｈｒｏｉｃ）・コ ーティングと、前記基体及び前記ダイクロイック・コーティングと機能的に関連 させた固体画像生成装置とを備え、前記固体画像生成装置が所定の波長領域で生 成した画像は前記基体で反射されて観察者へ到達し、一方、前記所定の波長領域 の領域外の光は前記基体を透過して観察者へ到達するようにしたことを特徴とす るディスプレイ装置である。 本発明の好適実施例によれば、前記基体は反射に関する倍率を持ち、前記固体 画像生成装置は前記基体の焦点面の面内に配設されている。 更に、本発明の好適実施例によれば、前記ダイクロイック・コーティングは前 記基体の表面に直接形成されている。また本発明の別実施例によれば、前記ダイ クロイック・コーティングはコーティング用基材の表面に形成されており、該コ ーティング用基材が前記基体に備えられている。図面の簡単な説明 添付図面に関する以下の詳細な説明を参照することにより、本発明を更に完全 に理解することができる。添付図面については以下の通りである。 図１は、本発明の好適実施例として構成されかつ機能するディスプレイ装置の 模式図である。 図２Ａは、入射角１５度で入射する赤色光に対する、ポリカーボナイト（ｐｏ ｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）製のバイザーの表面に形成したダイクロイック・コー ティングの透過率／反射率を示したグラフである。 図２Ｂは、入射角１５度で入射する緑色光に対する、ポリカーボナイト製のバ イザーの表面に形成したダイクロイック・コーティングの透過率／反射率を示し たグラフである。 図３は、本発明の好適実施例として構成されかつ機能する、自動車のフロント ガラス用のディスプレイ装置の模式図である。 図４は、本発明の好適実施例として構成されかつ機能する自動車のフロントガ ラス用のディスプレイ装置の模式図である。好適実施例の詳細な説明 先ず図１に付いて説明すると、同図は、好適実施例として構成されかつ好適実 施例としての機能を有する画像表示装置を模式的に示した図である。基体１０は 、一般的にはポリカーボナイト（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）等のプラスチッ ク材料で形成され、ゴーグルないしバイザーを画成しており、図１にはこの基体 １０が断面図で示されている。基体１０にはダイクロイック（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ）・コーティング１２を備えるようにし、このダイクロイック・コーティング１ ２は基体１０の内面に形成されることが好ましい。ダイクロイック・コーティン グ１２を基体１０に形成するには、米国のニュージャージー、チェリーヒルに所 在のDenton Vacuum社が行なっている真空蒸着法により、基体１０の表面にダイ クロイック・コーティングを直接形成するようにしても良く、また別の方法とし て、別体のポリカーボナイト製のフィルム等の基材にダイクロイック・コーティ ングをコートものを、透明接着剤等を用いて基体１０に貼着するようにしても良 い。 本発明の好適実施例においては、基体１０は、反射効率が良くが透過効率が悪 いように形成されており、また場合に応じて、球面形状の曲面にでも、非球面形 状の曲面にでも、適宜に形成されている。 画像生成装置１４が配設されており、該画像生成装置の配設位置は、ユーザの 片眼ないし両眼と基体とを結ぶ視線から外れた位置であって、しかも、この画像 生成装置１５においてディスプレイされる画像が、ダイクロイック・コーティン グ１２で反射してユーザの片眼ないし両眼へ到達できるような位置に設定されて いる。好適な画像生成装置１４の具体例を挙げるならば、例えばHewlett Packar d社が製造している型式番号が「HDSP2002」ないし「HDSP2003」の製品等の、緑 色光ないし赤色光の５×７ドット・マトリックスの固体画像生成装置を挙げるこ とができる。この画像生成装置１４にとっての好ましい性能の一例は、ＬＥＤの １個あたりのピーク光度が約１０００マイクロキャンドル（ｍｉｃｒｏｃａｎｄ ｌｅ）で、デューティサイクルが２０％、１個のＬＥＤの面積が５．８×１０^-7 平方フィート（＝０．０５４mm²）であって、１０００フートランベルト（Ｆｔ Ｌｍ）の平均輝度が得られることである。 図２Ａ及び図２Ｂには、２種類の適当なダイクロイック・コーティングの透過 率／反射率の曲線が示されている。 １０００フートランベルという平均輝度は、陰極線管（ＣＲＴ）で実現可能な 平均輝度の値である５０００フートランベルトと比較すれば低輝度である。本発 明の特徴の１つとしては、基体１０にダイクロイック・コーティングを設けたこ とによって、そしてまた、そのコーティング１２と画像生成装置１４との間に光 学部材を介在させないことにより減衰を回避したことによって、晴天時の天空に 対してすら、充分なコントラストが得られるようにしたことである。 本発明の他の特徴の１つとして、コーティング１２と画像生成装置１４との間 にいかなる光学部材も介在させる必要がなく、また実際にいかなる光学部材も介 在させていないため、非常に広角の射出瞳（ｅｘｉｔ ｐｕｐｉｌ）１５が得ら れており、この射出瞳１５の大きさは、基体１０のうちのコーティング１２で覆 われている領域の大きさのみによって制限されるに過ぎないということを挙げる ことができる。そのため、ユーザは、比較的大きな容積の空間内で頭部を自由に 動かすことができ、その頭部の動きによって、ディスプレイされた情報の良好な 画像形成が阻害されるということがない。 ユーザの眼の位置を基準とした基体１０の形状及びその配設位置は、画像生成 装置１４から射出されダイクロイック・コーティング１２で反射してユーザの眼 に入射する画像が、ユーザの眼に入射する直前では、あたかも無限遠から到来し たかのように略々平行な光束となるような形状及び配設位置にしてあり、これに よって、その反射画像を見るためにユーザの眼がしょっちゅう焦点を変化させる 必要をなくしている。 次に図３について説明すると、同図は、本発明の好適実施例として構成されか つ機能する自動車のフロントガラス用のディスプレイ装置を示した図である。こ のディスプレイ装置はフロントガラス３０を含んでおり、このフロントガラス３ ０は、一般的にはポリカーボナイト等の光学プラスチックで形成され、またその 形状は一般的に曲面とされ、球面形状とされたり、或いは軸外放物面等の非球面 形状とすることができる。フロントガラス３０の表面にはダイクロイック・コー ティング３２が形成されている。画像生成装置３４には、前述の画像生成装置１ ４と同じものを使用することができる。この画像生成装置３４はフロントガラス ３０の焦点面の面内に配設することが好ましく、そうすれば、この画像生成装置 ３４が生成した画像がダイクロイック・コーティング３２で反射して運転者の眼 に入射するときには平行光束となっているため、運転者の眼には、あたかもその 画像が無限遠に位置していてそこから光束が到来しているかのように見えること になる。 次に図４について説明すると、同図は、ダイクロイック・コーティングをフロ ントガラスの表面に直接形成するのではなく、別体の基材４０の表面に形成し、 その基材４０を適当な手段でフロントガラスの表面に貼着するようにした、別体 構成例のディスプレイ装置を示した図である。 この図４の構成は、レトロフィット式（後付け式）の装置を構成する場合や、 大形の基体にコーティングを形成することが無理であったりコスト的に引き合わ ないような場合に、特に有用なものである。 当業者には容易に理解されるように、本発明は、以上に具体的に図示して説明 したものに限定されない。本発明の範囲は以下の請求項によって規定されるもの である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ディスプレイ装置において、 実質的に透明な射出成形可能なプラスチック材料で形成した基体と、 前記基体に設けたダイクロイック・コーティングと、 前記基体及び前記ダイクロイック・コーティングと機能的に関連させた固体画 像生成装置とを備え、 前記固体画像生成装置が所定の波長領域で生成した画像が前記基体で反射され て観察者へ到達し、一方、前記所定の波長領域の領域外の光は前記基体を透過し て観察者へ到達するようにした ことを特徴とするディスプレイ装置。 ２．請求項１記載のディスプレイ装置において、前記基体は反射に関する倍率 を持ち、前記固体画像生成装置は前記基体の焦点面の面内に配設されていること を特徴とするディスプレイ装置。 ３．請求項１記載のディスプレイ装置において、前記ダイクロイック・コーテ ィングが、前記基体の表面に直接形成されていること特徴とする装置。 ４．請求項２記載のディスプレイ装置において、前記ダイクロイック・コーテ ィングが、前記基体の表面に直接形成されていることを特徴とするディスプレイ 装置。 ５．請求項１記載のディスプレイ装置において、前記ダイクロイック・コーテ ィングがコーティング用基材の表面に形成されており、該コーティング用基材が 前記基体に備えられることを特徴とするディスプレイ装置。 ６．請求項２記載のディスプレイ装置において、前記ダイクロイック・コーテ ィングがコーティング用基材の表面に形成されており、該コーティング用基材が 前記基体に備えられていることを特徴とするディスプレイ装置。 ７．自動車において、 フロントガラスと、 前記フロントガラスに設けたダイクロイック・コーティングと、 前記フロントガラス及び前記ダイクロイック・コーティングと機能的に関連さ せた固体画像生成装置とを備え、 前記固体画像生成装置によって所定の波長領域で生成された画像は前記フロン トガラスで反射されて観察者へ到達し、前記所定の波長領域の領域外の光は前記 フロントガラスを透過して観察者へ到達するようにした ことを特徴とする自動車。 ８．請求項１記載のディスプレイ装置において、前記固体画像生成装置と前記 コーティングとの間にいかなる光学部材をも介在させないことによって広角の射 出瞳が得られるようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。 ９．請求項２記載のディスプレイ装置において、前記固体画像生成装置と前記 コーティングとの間にいかなる光学部材をも介在させないことによって広角の射 出瞳が得られるようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。 １０．請求項７記載のディスプレイ装置において、前記固体画像生成装置と前 記コーティングとの間にいかなる光学部材をも介在させないことによって広角の 射出瞳が得られるようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。 １１．請求項１記載のディスプレイ装置において、前記固体画像生成装置と前 記コーティングとの配置関係を、結果的に得られる射出瞳が実質的に前記基体の 前記コーティングによってコートされている領域のみによって制限されるように 定めてあることを特徴とするディスプレイ装置。 １２．請求項２記載のディスプレイ装置において、前記固体画像生成装置と前 記コーティングとの配置関係を、結果的に得られる射出瞳が実質的に前記基体の 前記コーティングによってコートされている領域のみによって制限されるように 定めてあることを特徴とするディスプレイ装置。 １３．請求項７記載のディスプレイ装置において、前記固体画像生成装置と前 記コーティングとの配置関係を、結果的に得られる射出瞳が実質的に前記基体の 前記コーティングによってコートされている領域のみによって制限されるように 定めてあることを特徴とするディスプレイ装置。 １４．請求項１記載のディスプレイ装置において、ディスプレイされた画像が 観察者の眼には無限遠に位置しているように見えるようにしたことを特徴とする ディスプレイ装置。 １５．請求項２記載のディスプレイ装置において、ディスプレイされた画像が 観察者の眼には無限遠に位置しているように見えるようにしたことを特徴とする ディスプレイ装置。 １６．請求項７記載のディスプレイ装置において、ディスプレイされた画像が 観察者の眼には無限遠に位置しているように見えるようにしたことを特徴とする ディスプレイ装置。