KR102077633B1 - 허상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

허상 표시 장치(110)는, 화상 표시광(L)을 허상 제시판(22)을 향하여 투사하는 투사경(116)을 포함하는 투사 광학계(114)를 구비한다. 투사경(116)은, 화상 표시광(L)이 비스듬하게 입반사하는 오목 곡면을 갖고, 오목 곡면과 교차하는 제1 단면에서의 곡률보다도 오목 곡면과 교차하는 제2 단면에서의 곡률이 커지도록 구성된다. 제1 단면은, 오목 곡면에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방을 포함하는 평면이고, 제2 단면은, 제1 단면에 직교하는 평면으로서, 오목 곡면에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향을 따르는 평면이다. 표시부(12)는, 허상 제시판(22) 및 투사 광학계(114)에 의해 구성되는 합성 광학계(120)의 메리디오널면 내 초점에 배치된다.

Description

허상 표시 장치
본 발명은, 허상 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 차량용 표시 장치로서 헤드 업 디스플레이가 이용되는 경우가 있다. 헤드 업 디스플레이는, 화상 표시광을 차량의 윈드실드 등에 투사하고, 화상 표시광에 기초하는 허상을 차 밖의 풍경에 중첩하여 표시한다. 윈드실드에는 차 내측과 차 외측의 2개의 계면이 있기 때문에, 각각의 계면에서 반사되어 시인되는 화상 표시광이 어긋나게 중첩되어, 이중상으로 보여 버리는 경우가 있다. 이러한 이중상의 발생을 억제하기 위해, 이중상의 어긋남량이 인간의 눈의 분해능 이내가 되도록 시거리를 설정하고, 그 시거리를 실현하는 광학 배치를 얻기 위한 수식이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본공개특허공보 소62-225429호
전술의 기술에서는, 이중상을 저감하기 위해 유저의 전방에 보이는 허상의 제시 위치까지의 시거리를 크게 하는 것이 전제시 된다. 허상의 시거리에 의하지 않고 이중상의 발생을 적합하게 저감할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명은, 전술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 제시하는 허상의 시인성을 향상시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 어느 실시 형태는, 허상 제시판을 통하여 유저에게 허상을 제시하기 위한 허상 표시 장치로서, 화상 표시광을 생성하는 표시부와, 화상 표시광을 허상 제시판을 향하여 투사하는 투사경을 포함하는 투사 광학계를 구비한다. 투사경은, 화상 표시광이 비스듬하게 입반사(入反射)하는 오목 곡면을 갖고, 오목 곡면과 교차하는 제1 단면에서의 곡률보다도 오목 곡면과 교차하는 제2 단면에서의 곡률이 커지도록 구성되고, 제1 단면은, 오목 곡면에 사입사(斜入射)하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방을 포함하는 평면이고, 제2 단면은, 제1 단면에 직교하는 평면으로서, 오목 곡면에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향을 따르는 평면이다. 표시부는, 허상 제시판 및 투사 광학계에 의해 구성되는 합성 광학계의 메리디오널(merdional)면 내 초점에 배치되고, 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점은, 허상 제시판의 메리디오널면을 따라 유저로부터 허상 제시판을 향하여 평행 광속을 입사시켰을 때의 당해 평행 광속의 집광 위치이다.
또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합이나 본 발명의 구성 요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 상호 치환한 것도 또한, 본 발명의 실시 형태로서 유효하다.
본 발명에 의하면, 이중상의 발생을 저감하여 허상의 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 허상 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 허상 제시판에 기인하는 이중상의 발생을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 쐐기 유리에 의한 이중상의 억제를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 비교예에 따른 허상 표시 장치의 광학 배치를 나타내는 도면이다.
도 5(a), (b)는, 오목 곡면의 일부 영역에 입사하는 평행 광속의 비점 수차를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6(a)∼(c)는, 제1 실시 형태에 따른 허상 표시 장치의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 허상 표시 장치의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 8은 제3 실시 형태에 따른 허상 표시 장치의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 9(a), (b)는, 제4 실시 형태에 따른 허상 표시 장치의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 10은 제5 실시 형태에 따른 허상 표시 장치의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 이러한 실시 형태에 나타내는 구체적인 수치 등은, 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 불과하고, 특별히 언급하는 경우를 제외하고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 갖는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략하고, 또한 본 발명에 직접 관계가 없는 요소는 도시를 생략한다.
도 1은, 실시 형태에 따른 허상 표시 장치(10)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 이동체의 일 예인 차량(60)의 대시보드 내에 허상 표시 장치(10)가 설치된다. 허상 표시 장치(10)는, 소위 헤드 업 디스플레이 장치이다. 허상 표시 장치(10)는, 허상 제시판인 윈드실드(62)에 화상 표시광을 투사하고, 차량(60)의 진행 방향(도 1의 우 방향)의 전방에 허상(50)을 제시한다. 운전자 등의 유저(E)는, 윈드실드(62)를 통하여 현실의 풍경에 중첩되는 허상(50)을 시인할 수 있다. 그 때문에, 유저(E)는, 차량의 주행 중에 시선을 거의 움직이는 일 없이 허상(50)에 나타나는 정보를 얻을 수 있다. 도 1에 있어서, 차량(60)의 진행 방향(전후 방향)을 z방향, 차량(60)의 천지(天地) 방향(상하 방향)을 y방향, 차량(60)의 좌우 방향을 x방향으로 하고 있다.
허상 표시 장치(10)는, 조명부(11)와, 표시부(12)와, 투사 광학계(14)와, 제어부(40)를 구비한다. 조명부(11)는, 표시광을 생성하기 위한 광원으로서, 표시부(12)를 조명하기 위한 조명광을 생성한다. 조명부(11)는, LED(Light Emitting Diode)나 LD(Laser Diode) 등의 발광 소자와, 발광 소자로부터의 출력광의 강도 분포나 각도 분포를 조정하기 위한 광학 소자를 갖는다. 조명부(11)는, 거의 일률적인 밝기의 백색광을 표시부(12)에 제공한다. 조명부(11)의 구성은 특별히 한정되지 않지만, 발광 소자로부터의 출력광을 조절하기 위해, 예를 들면, 라이트 터널, 프레넬 렌즈, 광 확산판 등의 광학 소자를 이용할 수 있다.
표시부(12)는, 조명부(11)로부터의 조명광을 변조하여 표시광을 생성하고, 허상(50)의 표시 내용에 대응하는 중간상(실상)을 형성한다. 표시부(12)는, 표시광을 생성하기 위한 투과형의 화상 표시 소자를 포함하고, 투과형의 액정 패널과 같은 표시 디바이스를 포함한다. 화상 표시 소자는, 제어부(40)로부터 송신되는 화상 신호를 받아, 화상 신호에 대응하는 표시 내용의 화상 표시광을 생성한다. 표시부(12)는, 화상 표시광의 방향이나 배광각을 조절하기 위한 광학 소자를 추가로 포함해도 좋다. 또한, 표시부(12)는, 예를 들면, 투과형 액정 패널 이외의 DMD(Digital Mirror Device)나 LCOS(Liquid Crystal on Silicon), MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 방식 등의 LSM(Laser Scanning Module)과 같은 프로젝션 유닛과, 마이크로렌즈 어레이 시트나 광 확산 시트와 같은 투과형 스크린을 조합한 구성으로 해도 좋다.
투사 광학계(14)는, 표시부(12)가 생성하는 화상 표시광을 윈드실드(62)를 향하여 투사한다. 투사 광학계(14)는, 볼록 렌즈 등의 투과형 광학 소자나 오목 거울 등의 반사형 광학 소자를 포함한다. 투사 광학계(14)의 구체적 구성은, 별도 후술한다.
제어부(40)는, 표시용 화상을 생성하고, 표시용 화상에 대응하는 허상(50)이 제시되도록 조명부(11) 및 표시부(12)를 동작시킨다. 제어부(40)는, 외부 장치(64)와 접속되어 있고, 외부 장치(64)로부터의 정보에 기초하여 표시용 화상을 생성한다.
외부 장치(64)는, 허상(50)으로서 표시되는 화상의 원(元) 데이터를 생성하는 장치이다. 외부 장치(64)는, 예를 들면, 차량(60)의 전자 제어 유닛(ECU; Electronic Control Unit)이나, 내비게이션 장치, 휴대 전화나 스마트폰, 태블릿과 같은 모바일 장치 등이다. 외부 장치(64)는, 허상(50)의 표시에 필요한 화상 데이터, 화상 데이터의 내용이나 종별을 나타내는 정보, 차량(60)의 속도나 현재 위치와 같은 차량(60)에 관한 정보를 제어부(40)에 송신한다.
이하, 실시 형태에 따른 광학 배치를 상술하기 전에, 비교예를 참조하면서 이중상의 발생에 대해서 설명한다. 허상(50)이 이중상으로서 보여 버리는 요인으로서, 윈드실드(62)의 차 내측과 차 외측의 2개의 계면에서 반사되어 시인되는 화상 표시광이 어긋나게 제시되는 것을 들 수 있다.
도 2는, 허상 제시판(22)에 기인하는 이중상의 발생을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에서는, 설명의 간략화를 위해, 허상 제시판(22)과 표시부(92)의 사이에 배치되는 오목 거울 등의 광학 소자를 생략하고 있다. 허상 제시판(22)은, 소정의 두께(t)를 갖고, 제1 면(23)과, 제2 면(24)을 갖는다. 제1 면(23)은, 윈드실드(62)의 차 내측의 계면에 대응하고, 제2 면(24)은, 윈드실드(62)의 차 외측의 계면에 대응한다.
표시부(92)의 임의의 한 점으로부터 유저(E)에게 도달하는 화상 표시광(L)은, 주로 2개의 광로(L1, L2)를 통과한다. 제1 광로(L1)는, 제1 면(23)에서 반사되어 유저(E)를 향하는 광로이고, 제2 광로(L2)는, 제1 면(23)에서 굴절되고, 제2 면(24)에서 반사된 후, 제1 면(23)에서 재차 굴절되어 유저(E)를 향하는 광로이다. 이때, 유저(E)를 향하는 제1 광로(L1)와 제2 광로(L2)의 사이에 각도차(Δθ)가 존재하면, 그 각도차(Δθ)에 따라서 2개의 광로(L1, L2)의 각각을 통과하는 화상 표시광이 어긋나게 시인되어, 허상(51)에 이중상이 발생한다. 또한, 제1 면(23)과 제2 면(24)의 사이를 다중 반사되어 유저(E)를 향하는 광로도 상정할 수 있지만, 다중 반사되어 유저(E)를 향하는 화상 표시광의 성분은 작아, 통상의 사용 형태에 있어서 무시할 수 있다.
도 3은, 쐐기 유리에 의한 이중상의 억제를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3의 허상 제시판(82)은, 소위 「쐐기 유리」라고 불리는 것으로서, 허상 제시판(82)의 두께가 장소에 따라서 변화하도록 구성되어 있다. 그 결과, 허상 제시판(82)의 제1 면(83)과 제2 면(84)은, 유저(E)의 시선 방향에 대하여 서로 상이한 경사각을 갖고, 각도차(δ)가 형성된다. 2개의 면(83, 84)의 사이에 각도차(δ)가 형성된 쐐기 유리를 이용함으로써, 도 2에 나타내는 바와 같은 제1 광로(L1)와 제2 광로(L2)의 각도차(Δθ)가 보정되어, 이중상을 억제시킨 허상(52)을 제시할 수 있다.
그러나, 이러한 「쐐기 유리」는 각도차(δ)를 정밀하게 제어하여 형성할 필요가 있기 때문에, 두께(t)가 균일한 통상의 유리와 비교하여 고가이다. 또한, 차량(60)의 윈드실드(62)를 쐐기 유리로 하는 경우에는, 차량(60)의 형상에 따른 전용의 쐐기 유리가 필요해질 뿐만 아니라, 윈드실드(62)의 전체를 교환하지 않으면 안 되기 때문에, 매우 비용이 든다. 따라서, 이러한 특수한 쐐기 유리를 이용하지 않고 이중상의 발생을 저감할 수 있는 것이 바람직하다.
도 4는, 비교예에 따른 허상 표시 장치(90)의 광학 배치를 상세하게 나타내는 도면이다. 비교예는, 허상 제시판(22)과 표시부(92)의 사이에 볼록 렌즈(94)가 형성되는 점에서 도 2의 구성과 상이하다. 본 비교예에서는, 볼록 렌즈(94)를 형성함으로써, 표시부(92)의 임의의 한 점으로부터 출발하고 나서 허상 제시판(22)의 제1 면(23)에서 반사되는 제1 광로(L1)와, 허상 제시판(22)의 제2 면(24)에서 반사되는 제2 광로(L2)의 사이의 각도차를 저감할 수 있다. 특히, 허상 제시판(22)과 볼록 렌즈(94)에 의해 구성되는 합성 광학계의 초점에 표시부(92)를 배치함으로써, 제1 광로(L1)와 제2 광로(L2)의 각도차를 없애 이중상을 해소할 수 있다.
도 4의 비교예에서는, 허상 제시판(22)에 화상 표시광(L)을 사입사시키고 있기 때문에, 허상 제시판(22)이 곡면으로 구성되는 경우에는 비점 수차가 발생할 수 있다. 일반적인 자동차의 윈드실드(62)는 곡면으로 구성되고, 제1 면(23)이 오목 곡면이 되도록 구성되는 점에서, 이 오목 곡면으로의 화상 표시광(L)의 사입사에 의해 비점 수차가 발생한다. 여기에서 말하는 「비점 수차」란, 합성 광학계의 메리디오널(meridional)면 내 초점과 새지털(sagittal)면 내 초점의 불일치를 말한다. 이러한 비점 수차가 발생하면, 허상(53)의 가로 방향(x방향)의 결상 위치와 세로 방향(y방향)의 결상 위치에 어긋남이 발생하여, 결상 성능의 저하로 이어진다. 또한, 「메리디오널면」이란 합성 광학계의 광축과 화상 표시광(L)의 주광선을 포함하는 평면을 말하고, 도 4의 yz평면이 메리디오널면에 상당한다. 한편, 「새지털면」이란, 합성 광학계의 광축을 포함하는 평면으로서 메리디오널면에 직교하는 평면이고, 도 4의 xz평면이 새지털면에 상당한다.
도 5(a), (b)는, 오목 곡면(96)의 일부 영역(98)에 입사하는 평행 광속의 비점 수차를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 각각 상이한 시점으로부터 본 도면이다. 도 5(a)는, 오목 곡면(96)의 메리디오널면(yz평면) 내에서의 광속을 나타내고, 도 5(b)는, 오목 곡면(96)의 새지털면(xz평면) 내에서의 광속을 나타낸다. 도시되는 바와 같이, 메리디오널면과 새지털면에서는 평행 광속의 수속(收束) 위치(Fm, Fs)가 상이하고, 메리디오널면 내 초점(Fm)보다도 새지털면 내 초점(Fs)의 쪽이 오목 곡면(96)으로부터 멀리에 위치한다. 이는, 오목 거울에 평행 광속을 사입사시키면, 그 입사각에 따라서 빛의 수속 위치까지의 거리(즉, 초점 거리)가 변화하기 때문이다. 오목 거울의 초점 거리를 f, 오목 거울에 입사하는 빛의 입반사각을 φ로 하면, 사입사하는 빛의 초점 거리는 f·cosφ로 나타나고, 입반사각(φ)이 클수록 초점 거리(f·cosφ)는 작아진다. 즉, 광속이 비스듬하게 입사하는 메리디오널면 내에서의 초점 거리가 f·cosφ로 짧아진다. 한편, 새지털면 내에서의 초점 거리는 f/cosφ로 길어진다.
메리디오널면 내 초점(Fm)과 새지털면 내 초점(Fs)의 사이의 어긋남인 비점 수차(As)를 작게 하려면, 오목 곡면(96)의 입반사각(φ)을 작게 하면 좋다. 그러나, 허상 제시판(22)에 있어서의 화상 표시광(L)의 입반사각을 현저하게 작게 하는 것은 현실적이지 않다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 허상 제시판(22) 및 투사 광학계(14)로 구성되는 합성 광학계 전체로서의 비점 수차가 작아지도록 투사 광학계(14)를 구성한다. 구체적으로는, 이하의 (1)∼(5)에 나타내는 1 이상의 특징을 이용함으로써, 이중상의 발생의 완화와 합성 광학계의 비점 수차의 저감을 양립시키는 것으로 한다.
(1) 허상 제시판에 대하여 비틀린 위치에 오목 거울을 배치한다.
(2) 새지털 방향과 메리디오널 방향의 곡률이 상이한 투사경을 배치한다.
(3) 광축에 대하여 경사시킨 평행 평판을 삽입한다.
(4) 서로 비틀린 위치가 되는 2매의 오목 거울을 조합한다.
(5) 허상 제시판과는 요철이 반대가 되는 곡면 형상의 투사경을 배치한다.
(제1 실시 형태)
도 6(a)∼(c)는, 제1 실시 형태에 따른 허상 표시 장치(10)의 구성을 상세하게 나타내는 도면으로서, 각각 상이한 시점으로부터 본 도면이다. 도 6(a)는, 도 1에 대응하고, yz평면에서 본 구성을 나타낸다. 도 6(b)는, xz평면에서 본 구성을 나타내고, 도 6(c)는, xy평면에서 본 구성을 나타낸다. 본 실시 형태는, 전술의 특징 (1)을 이용한 구성으로, 허상 제시판(22)에 대하여, 투사 광학계(14)에 포함되는 오목 거울(16)이 비틀린 위치에 배치되어 있다.
허상 표시 장치(10)는, 조명부(11), 표시부(12) 및 투사 광학계(14)를 구비한다. 투사 광학계(14)는, 오목 거울(16) 및 볼록 렌즈(18)를 포함한다. 조명부(11), 표시부(12), 볼록 렌즈(18) 및 오목 거울(16)은, x방향으로 연장되는 광축상에 배치되어 있다. 오목 거울(16)은, x방향으로 입사하는 화상 표시광(L)을 허상 제시판(22)을 향하여 y방향으로 반사시킨다. 허상 제시판(22)은, y방향의 입사하는 화상 표시광(L)을 유저(E)를 향하여 z방향으로 반사시킨다.
허상 제시판(22)은, 제1 면(23)이 오목 곡면이 되도록 구성된다. 허상 제시판(22)의 제1 면(23)은, 화상 표시광(L)이 비스듬하게 입반사하는 제1 오목 곡면이다. 허상 제시판(22)은, 두께(t)가 일정해지도록 구성되어 있고, 제1 면(23) 및 제2 면(24)의 곡면 형상이 동일하다. 허상 제시판(22)은, 제1 면(23)(제1 오목 곡면)에 있어서의 화상 표시광(L)의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향(축 A)이 x방향이 되도록 배치되어 있다.
오목 거울(16)은, 화상 표시광(L)을 허상 제시판(22)을 향하여 투사하는 투사경이다. 볼록 렌즈(18)는, 표시부(12)와 오목 거울(16)의 사이에 배치된다. 오목 거울(16)은, 화상 표시광(L)이 비스듬하게 입반사하는 제2 오목 곡면을 갖고, 제2 오목 곡면에 있어서의 화상 표시광(L)의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향(축 B)이 z방향이 되도록 배치되어 있다. 따라서, 오목 거울(16)의 축 B의 방향은, 허상 제시판(22)의 축 A의 방향과 직교하고 있고, 오목 거울(16)과 허상 제시판(22)은 비틀린 배치로 되어 있다.
본 실시 형태에서는, 허상 제시판(22)과 오목 거울(16)이 비틀림 배치로 되어 있기 때문에, 허상 제시판(22)에서 발생하는 비점 수차와 오목 거울(16)에서 발생하는 비점 수차가 서로 반대 방향으로 발생한다. 예를 들면, 허상 제시판(22)의 메리디오널면(yz평면)에 평행 광속을 입사시킨 경우, 그 평행 광속은, 허상 제시판(22) 및 오목 거울(16)에서 반사되어 볼록 렌즈(18)를 통과한 후, 표시부(12)에 있어서의 x방향의 광축상에서 xz평면 내에서 수속한다. 따라서, 허상 제시판(22)은, 표시부(12)의 광축상에 있어서, xz평면 내의 광속의 초점 거리를 짧게 하고, xy평면 내의 광속의 초점 거리를 길게 하도록 작용한다. 한편, 오목 거울(16)은, xy평면 내의 광속의 초점 거리를 짧게 하고, xz평면 내의 광속의 초점 거리를 짧게 하도록 작용한다. 따라서, 이러한 비틀림 배치의 허상 제시판(22)과 오목 거울(16)을 조합함으로써, 비틀림 배치의 오목 거울(16)이 형성되지 않는 경우보다도 비점 수차량을 작게 할 수 있다.
또한, 오목 거울(16) 및 허상 제시판(22)을 조합한 합성 광학계(20)의 비점 수차량을 작게 하기 위해서는, 오목 거울(16) 및 허상 제시판(22)의 각각에서 발생하는 비점 수차량이 동등해지도록 하면 좋다. 구체적으로는, 오목 거울(16)의 초점 거리(fa)와 오목 거울(16)에 있어서의 화상 표시광(L)의 입반사각(φa)의 코사인(cosφa)의 곱(fa·cosφa)과, 허상 제시판(22)의 초점 거리(fb)와 허상 제시판(22)에 있어서의 화상 표시광(L)의 입반사각(φb)의 코사인(cosφb)의 곱(fb·cosφb)이 동등해지도록 하면 좋다. 예를 들면, 오목 거울(16)의 메리디오널면 내 초점 거리(fa·cosφa)가 허상 제시판(22)의 메리디오널면 내 초점 거리(fb·cosφb)의 0.5배 이상 2배 이하가 되도록 설계함으로써, 비점 수차에 기인하는 결상 성능의 저하를 적합하게 막을 수 있다.
추가로, 오목 거울(16), 볼록 렌즈(18) 및 허상 제시판(22)에 의해 구성되는 합성 광학계(20)의 메리디오널면 내 초점에 표시부(12)를 배치함으로써, 2개의 면(23, 24)을 갖는 허상 제시판(22)에 기인하는 이중상의 발생을 해소할 수 있다. 여기에서, 합성 광학계(20)의 메리디오널면 내 초점이란, 허상 제시판(22)의 메리디오널면(yz평면)을 따라 유저(E)로부터 허상 제시판(22)을 향하여 평행 광속을 입사시켰을 때의 평행 광속의 집광 위치이다.
본 실시 형태에 의하면, 표시부(12)를 합성 광학계(20)의 메리디오널면 내 초점에 배치함으로써, 쐐기 유리와 같은 특수 사양의 허상 제시판을 이용하는 일 없이, 이중상의 발생을 완화할 수 있다. 추가로, 허상 제시판(22)에 대하여 비틀림 배치의 오목 거울(16)을 형성함으로써, 합성 광학계(20)의 비점 수차량을 작게 할 수 있어, 비점 수차에 기인하는 결상 성능의 저하를 막을 수 있다. 이에 따라, 유저(E)에게 제시하는 허상(50)의 시인성을 높일 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 7은, 제2 실시 형태에 따른 허상 표시 장치(110)의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다. 본 실시 형태는, 허상 제시판(22)의 축 A와 오목 거울(116)의 축 B가 동일한 방향(x방향)으로 되어 있고, 허상 제시판(22)에 대하여 오목 거울(116)이 비틀림 배치가 아닌 점에서 전술의 제1 실시 형태와 상위하다.
허상 표시 장치(110)는, 조명부(11), 표시부(12) 및 투사 광학계(114)를 구비한다. 투사 광학계(114)는, 오목 거울(116) 및 볼록 렌즈(18)를 포함한다. 오목 거울(116)은, 화상 표시광(L)이 비스듬하게 입반사하는 오목 곡면을 갖는 투사경이다. 조명부(11), 표시부(12), 볼록 렌즈(18) 및 오목 거울(116)은, z방향으로 연장되는 광축상에 배치되어 있다. 오목 거울(116)은, z방향으로 입사하는 화상 표시광(L)을 허상 제시판(22)을 향하여 반사시킨다. 허상 제시판(22)은, 오목 거울(116)로부터의 화상 표시광(L)을 유저(E)를 향하여 반사시킨다.
오목 거울(116)은, 투사 광학계(114) 및 허상 제시판(22)으로 구성되는 합성 광학계(120)의 비점 수차량을 작게 하기 위해, 메리디오널면 내(제1 단면)의 곡률과 새지털면 내(제2 단면)의 곡률이 상이하도록 구성되어 있다. 여기에서, 오목 거울(116)의 메리디오널면은, 오목 거울(116)에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방을 포함하는 평면(yz평면)으로서, 오목 거울(116)의 오목 곡면과 교차하는 평면이다. 한편, 오목 거울(116)의 새지털면은, 메리디오널면에 직교하는 평면이고, 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향(x방향)을 따르는 평면으로서, 오목 거울(116)의 오목 곡면과 교차하는 평면이다. 메리디오널면 내의 곡률은, 메리디오널면을 따라 입사하는 평행 광속의 초점 거리, 즉, 메리디오널면 내 초점 거리에 관련된다. 한편, 새지털면 내의 곡률은, 새지털면 내 초점 거리에 관련된다.
본 실시 형태에서는, 오목 거울(116)의 메리디오널면 내의 곡률과 새지털면 내의 곡률을 적절히 설정함으로써, 합성 광학계(120)의 메리디오널면 내 초점과 새지털면 내 초점이 일치하도록 한다. 예를 들면, 오목 거울(116)의 메리디오널면 내의 곡률을 새지털면 내의 곡률보다도 작게 함으로써, 메리디오널면 내 초점 거리와 새지털면 내 초점 거리의 차를 저감할 수 있다. 오목 거울(116)의 구체적인 곡률은, 허상 제시판(22)의 메리디오널면 내 및 새지털면 내의 곡률, 허상 제시판(22)에 있어서의 화상 표시광(L)의 입반사각(φa), 오목 거울(116)에 있어서의 화상 표시광(L)의 입반사각(φb)의 값에 따라서 적절히 설정하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 의하면, 오목 거울(116)의 메리디오널면 내의 곡률과 새지털면 내의 곡률을 상이하게 함으로써, 합성 광학계(120)의 비점 수차량을 저감하여, 비점 수차에 기인하는 결상 성능의 저하를 막을 수 있다. 또한, 표시부(12)를 합성 광학계(120)의 메리디오널면 내 초점에 배치함으로써, 이중상의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 시인성이 높은 허상(150)을 유저에게 제시할 수 있다.
또한, 본 실시 형태는, 허상 제시판(22)의 제1 면(23)이 평면인 경우에도 적용 가능하다. 이 경우, 허상 제시판(22)에 있어서의 비점 수차는 무시할 수 있는 점에서, 오목 거울(116)에 있어서의 비점 수차량이 저감되도록, 오목 거울(116)의 메리디오널면 내 및 새지털면 내의 각각의 곡률을 상이한 값으로 설정하면 좋다.
(제3 실시 형태)
도 8은, 제3 실시 형태에 따른 허상 표시 장치(210)의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다. 본 실시 형태는, 표시부(12)와 볼록 렌즈(218)의 사이에 비스듬하게 배치되는 평행 평판(219)이 추가되는 점에서 전술의 실시 형태와 상위하다.
허상 표시 장치(210)는, 조명부(11), 표시부(12) 및 투사 광학계(214)를 구비한다. 투사 광학계(214)는, 오목 거울(216), 볼록 렌즈(218) 및 평행 평판(219)을 포함한다. 조명부(11), 표시부(12), 평행 평판(219), 볼록 렌즈(218) 및 오목 거울(216)은, z방향으로 연장되는 광축상에 배치되어 있다.
평행 평판(219)은, 두께가 균일한 투명 부재로서, 유리나 수지 재료로 구성된다. 평행 평판(219)은, 투사 광학계(214)의 광로에 대하여 비스듬하게 배치되어 있고, 회전축 C가 메리디오널면(yz평면)과 직교하는 방향(x방향)이 되도록 배치되어 있다. 평행 평판(219)을 비스듬하게 삽입함으로써, 허상 제시판(22) 및 투사 광학계(214)로 구성되는 합성 광학계(220)의 초점 거리가 길어진다. 특히, 평행 평판(219)의 회전축 C의 방향을 메리디오널면과 직교시킴으로써, 새지털면 내 초점 거리에 비해 메리디오널면 내 초점 거리를 보다 길게 할 수 있다. 이에 따라, 평행 평판(219)을 삽입하지 않는 경우와 비교하여, 메리디오널면 내 초점 거리와 새지털면 내 초점 거리의 차를 저감하여, 비점 수차를 완화시킬 수 있다. 평행 평판(219)에 의한 초점 거리의 증가량은, 평행 평판(219)의 경사각(φc)에 의존하기 때문에, 경사각(φc)을 바꿈으로써 비점 수차량을 조정할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 평행 평판(219)을 삽입함으로써 합성 광학계(220)의 비점 수차량을 저감할 수 있다. 추가로, 표시부(12)를 합성 광학계(220)의 메리디오널면 내 초점에 배치함으로써, 이중상의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 허상(250)의 시인성을 높일 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 9(a), (b)는, 제4 실시 형태에 따른 허상 표시 장치(310)의 구성을 상세하게 나타내는 도면으로서, 각각 상이한 시점으로부터 본 도면이다. 도 9(a)는, 도 1에 대응하고, yz평면에서 본 구성을 나타내고, 도 9(b)는, xz평면에서 본 구성을 나타낸다. 본 실시 형태는, 투사 광학계(314)가 2매의 오목 거울(316, 318)을 포함하고, 2매의 오목 거울(316, 318)이 비틀림 배치가 되는 점에서 전술의 실시 형태와 상위하다.
허상 표시 장치(310)는, 조명부(11), 표시부(12) 및 투사 광학계(314)를 구비한다. 투사 광학계(314)는, 제1 오목 거울(316) 및 제2 오목 거울(318)을 포함한다. 조명부(11), 표시부(12) 및 제2 오목 거울(318)은, x방향으로 연장되는 광축상에 배치되어 있다. 제2 오목 거울(318)은, 화상 표시광(L)의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향(축 D)이 y방향이 되도록 배치되어 있고, x방향으로 입사하는 화상 표시광(L)을 z방향으로 반사시킨다. 제1 오목 거울(316)은, 화상 표시광(L)의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향(축 B)이 x방향이 되도록 배치되고, z방향으로 입사하는 화상 표시광(L)을 허상 제시판(22)을 향하여 반사시킨다.
본 실시 형태에 의하면, 제1 오목 거울(316) 및 제2 오목 거울(318)이 비틀림 배치로 되어 있기 때문에, 각각의 오목 거울에서 발생하는 비점 수차를 서로 반대 방향으로 할 수 있다. 2개의 오목 곡면을 조합하여 비점 수차를 완화시키는 메커니즘은 전술의 제1 실시 형태와 동일하다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서도, 허상 제시판(22) 및 투사 광학계(314)로 구성되는 합성 광학계(320)의 비점 수차량을 저감시켜, 결상 성능을 높일 수 있다. 추가로, 표시부(12)를 합성 광학계(320)의 메리디오널면 내 초점에 배치함으로써, 이중상의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 허상(350)의 시인성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태는, 허상 제시판(22)의 제1 면(23)이 평면인 경우에도 적용 가능하다. 이 경우, 허상 제시판(22)에 있어서의 비점 수차는 무시할 수 있는 점에서, 제1 오목 거울(316) 및 제2 오목 거울(318)의 조합의 비점 수차량이 저감되도록, 2개의 오목 거울(316, 318)의 각각의 곡률 및 입반사각(φb, φd)을 설정하면 좋다.
본 실시 형태에서는, 투사 광학계(314)에 볼록 렌즈가 형성되지 않는 구성으로 하고 있지만, 투사 광학계(314)에 추가의 볼록 렌즈를 형성해도 좋다. 예를 들면, 표시부(12)와 제2 오목 거울(318)의 사이에 추가의 볼록 렌즈를 배치해도 좋고, 제2 오목 거울(318)과 제1 오목 거울(316)의 사이에 추가의 볼록 렌즈를 배치해도 좋다.
(제5 실시 형태)
도 10은, 제5 실시 형태에 따른 허상 표시 장치(410)의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다. 본 실시 형태는, 허상 제시판(22)에서 발생하는 비점 수차를 완화시키기 위해, 볼록 거울(416)을 이용하는 점에서 전술의 실시 형태와 상위하다. 즉, 허상 제시판(22)과 투사경의 요철 형상을 반대로 함으로써, 각각의 곡면에서 발생하는 비점 수차를 반대 방향으로 발생시켜, 합성 광학계 전체의 비점 수차량을 작게 한다.
허상 표시 장치(410)는, 조명부(11), 표시부(12) 및 투사 광학계(414)를 구비한다. 투사 광학계(414)는, 볼록 거울(416) 및 볼록 렌즈(418)를 포함한다. 조명부(11), 표시부(12), 볼록 렌즈(418) 및 볼록 거울(416)은, z방향으로 연장되는 광축상에 배치되어 있다. 볼록 거울(416)은, 화상 표시광(L)의 입반사면이 볼록 곡면인 투사경이다. 볼록 거울(416)은, 화상 표시광(L)의 입사 방향 및 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향(축 B)이 x방향이 되도록 배치되어 있고, z방향으로 입사하는 화상 표시광(L)을 허상 제시판(22)을 향하여 반사시킨다.
허상 제시판(22)은, 화상 표시광(L)이 입반사하는 제1 면(23)이 오목 곡면이 되도록 구성되어 있고, 화상 표시광(L)의 입사 방향 및 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향(축 A)이 x방향이 되도록 배치된다. 허상 제시판(22)은, 볼록 거울(416)로부터의 화상 표시광(L)을 유저(E)를 향하여 반사시킨다.
본 실시 형태에 의하면, 허상 제시판(22) 및 볼록 거울(416)이 마주보도록 배치되어 있고, 각각의 곡면의 요철이 반대 방향이기 때문에, 각각의 곡면에서 발생하는 비점 수차량을 저감 내지 상쇄할 수 있다. 이에 따라, 허상 제시판(22) 및 투사 광학계(414)로 구성되는 합성 광학계(420)의 비점 수차량을 작게 하여 결상 성능을 높일 수 있다. 추가로, 표시부(12)를 합성 광학계(420)의 메리디오널면 내 초점에 배치함으로써, 이중상의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 비점 수차 및 이중상의 쌍방을 경감하여, 유저(E)에게 제시하는 허상(450)의 시인성을 높일 수 있다.
이상, 본 발명을 전술의 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명은 전술의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 각 표시예에 나타내는 구성을 적절히 조합한 것이나 치환한 것에 대해서도 본 발명에 포함되는 것이다.
전술의 실시 형태에서는, 전술의 특징 (1)∼(5) 중 어느 하나를 이용함으로써 합성 광학계의 비점 수차를 완화시키는 경우에 대해서 나타냈다. 변형예에 있어서는, 복수의 특징을 조합하여 이용해도 좋다. 예를 들면, 특징 (1)에 대하여 특징 (2)나 특징 (3)을 조합해도 좋고, 특징 (2)에 대하여 특징 (3)이나 특징 (4)를 조합해도 좋다. 또한 특징 (3)에 특징 (4)나 특징 (5)를 조합해도 좋다.
전술의 실시 형태에서는, 허상 제시판(22)의 제1 면(23)이 오목 곡면 또는 평면으로 구성되는 경우에 대해서 나타냈다. 변형예에서는, 허상 제시판(22)의 제1 면(23)이 볼록 곡면으로 구성되는 경우에 그 비점 수차를 완화하도록 합성 광학계를 구성해도 좋다. 특징 (1)의 경우, 오목 거울(16)을 볼록 거울로 치환해도 좋다. 특징 (2)의 경우, 메리디오널면 내의 곡률을 새지털면 내의 곡률보다도 크게 해도 좋다. 특징 (5)의 경우, 볼록 거울(416)을 오목 거울로 치환해도 좋다.
전술의 실시 형태에서는, 투사 광학계에 볼록 렌즈가 포함되는 구성에 대해서 나타냈다. 변형예에서는, 투사 광학계에 볼록 렌즈가 형성되지 않아도 좋다. 예를 들면, 도 6(a)∼(c)에 나타내는 실시 형태이면, 투사 광학계(14)에 볼록 렌즈(18)가 포함되지 않는 구성으로 해도 좋고, 볼록 렌즈(18)를 포함하지 않는 합성 광학계(20)의 메리디오널면 내 초점에 표시부(12)가 배치되어도 좋다. 마찬가지로, 도 7에 나타내는 실시 형태에 있어서, 투사 광학계(114)에 볼록 렌즈(18)가 포함되지 않는 구성으로 해도 좋고, 도 8에 나타내는 실시 형태에 있어서, 투사 광학계(214)에 볼록 렌즈(218)가 포함되지 않는 구성으로 해도 좋다.
본 실시 형태의 일 실시 형태는, 이하와 같다.
(항 1-1)
허상 제시판을 통하여 유저에게 허상을 제시하기 위한 허상 표시 장치로서,
화상 표시광을 생성하는 표시부와,
상기 허상 제시판의 제1 오목 곡면에서 상기 화상 표시광이 비스듬하게 입반사하도록 상기 화상 표시광을 상기 허상 제시판을 향하여 투사하는 투사경을 포함하는 투사 광학계를 구비하고,
상기 투사경은, 상기 화상 표시광이 비스듬하게 입반사하는 제2 오목 곡면을 갖고, 상기 제1 오목 곡면에 있어서의 상기 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향과, 상기 제2 오목 곡면에 있어서의 상기 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향이 서로 직교하도록 배치되고,
상기 표시부는, 상기 허상 제시판 및 상기 투사 광학계에 의해 구성되는 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점에 배치되고, 상기 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점은, 상기 허상 제시판의 메리디오널면을 따라 상기 유저로부터 상기 허상 제시판을 향하여 평행 광속을 입사시켰을 때의 당해 평행 광속의 집광 위치인 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
(항 1-2)
상기 투사경은, 상기 제2 오목 곡면과 교차하는 제1 단면에서의 곡률보다도 상기 제2 오목 곡면과 교차하는 제2 단면에서의 곡률이 커지도록 구성되고, 상기 제1 단면은, 상기 제2 오목 곡면에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방을 포함하는 평면이고, 상기 제2 단면은, 상기 제1 단면에 직교하는 평면으로서, 상기 제2 오목 곡면에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향을 따르는 평면인 것을 특징으로 하는 항 1-1에 기재된 허상 표시 장치.
(항 1-3)
상기 투사 광학계는, 상기 투사 광학계의 광로에 대하여 비스듬하게 배치되는 평행 평판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 항 1-1 또는 항 1-2에 기재된 허상 표시 장치.
(항 2-1)
허상 제시판을 통하여 유저에게 허상을 제시하기 위한 허상 표시 장치로서,
화상 표시광을 생성하는 표시부와,
상기 화상 표시광을 상기 허상 제시판을 향하여 투사하는 투사경을 포함하는 투사 광학계를 구비하고,
상기 투사경은, 상기 화상 표시광이 비스듬하게 입반사하는 오목 곡면을 갖고, 상기 오목 곡면과 교차하는 제1 단면에서의 곡률보다도 상기 오목 곡면과 교차하는 제2 단면에서의 곡률이 커지도록 구성되고, 상기 제1 단면은, 상기 오목 곡면에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방을 포함하는 평면이고, 상기 제2 단면은, 상기 제1 단면에 직교하는 평면으로서, 상기 오목 곡면에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향을 따르는 평면이고,
상기 표시부는, 상기 허상 제시판 및 상기 투사 광학계에 의해 구성되는 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점에 배치되고,
상기 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점은, 상기 허상 제시판의 메리디오널면을 따라 상기 유저로부터 상기 허상 제시판을 향하여 평행 광속을 입사시켰을 때의 당해 평행 광속의 집광 위치인 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
(항 2-2)
상기 투사 광학계는, 상기 투사 광학계의 광로에 대하여 비스듬하게 배치되는 평행 평판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 항 2-1에 기재된 허상 표시 장치.
(항 3-1)
허상 제시판을 통하여 유저에게 허상을 제시하기 위한 허상 표시 장치로서,
화상 표시광을 생성하는 표시부와,
상기 화상 표시광을 상기 허상 제시판을 향하여 투사하는 투사 광학계를 구비하고,
상기 투사 광학계는, 상기 허상 제시판을 향하여 상기 화상 표시광을 투사하는 투사경과, 상기 투사 광학계의 광로에 대하여 비스듬하게 배치되는 평행 평판을 포함하고,
상기 표시부는, 상기 허상 제시판 및 상기 투사 광학계에 의해 구성되는 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점에 배치되고,
상기 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점은, 상기 허상 제시판의 메리디오널면을 따라 상기 유저로부터 상기 허상 제시판을 향하여 평행 광속을 입사시켰을 때의 당해 평행 광속의 집광 위치인 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
(항 4-1)
허상 제시판을 통하여 유저에게 허상을 제시하기 위한 허상 표시 장치로서,
화상 표시광을 생성하는 표시부와,
상기 화상 표시광을 상기 허상 제시판을 향하여 투사하는 투사 광학계를 구비하고,
상기 투사 광학계는, 상기 화상 표시광을 상기 허상 제시판을 향하여 반사시키는 제1 오목 거울과, 상기 화상 표시광을 상기 제1 오목 거울을 향하여 반사시키는 제2 오목 거울을 포함하고,
상기 허상 제시판에 있어서의 상기 화상 표시광의 입사 방향과 출사 방향의 쌍방을 따르는 평면을 기준면으로 했을 때, 상기 제1 오목 거울은, 상기 화상 표시광이 상기 기준면을 따르는 방향으로 상기 제1 오목 거울에 입사하는 방향이 되도록 배치되고, 상기 제2 오목 거울은, 상기 화상 표시광이 상기 기준면에 교차하는 방향으로 상기 제2 오목 거울에 입사하는 방향이 되도록 배치되고,
상기 표시부는, 상기 허상 제시판 및 상기 투사 광학계에 의해 구성되는 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점에 배치되고, 상기 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점은, 상기 허상 제시판의 메리디오널면을 따라 상기 유저로부터 상기 허상 제시판을 향하여 평행 광속을 입사시켰을 때의 당해 평행 광속의 집광 위치인 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
(항 4-2)
상기 제1 오목 거울 및 상기 제2 오목 거울의 적어도 한쪽의 곡면은, 당해 곡면과 교차하는 제1 단면에서의 곡률보다도 당해 곡면과 교차하는 제2 단면에서의 곡률이 커지도록 구성되어 있고, 상기 제1 단면은, 당해 곡면에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방을 포함하는 평면이고, 상기 제2 단면은, 상기 제1 단면에 직교하는 평면으로서, 당해 곡면에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향을 따르는 평면인 것을 특징으로 하는 항 4-1에 기재된 허상 표시 장치.
(항 4-3)
상기 투사 광학계는, 상기 투사 광학계의 광로에 대하여 비스듬하게 배치되는 평행 평판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 항 4-2에 기재된 허상 표시 장치.
(항 5-1)
허상 제시판을 통하여 유저에게 허상을 제시하기 위한 허상 표시 장치로서,
화상 표시광을 생성하는 표시부와,
상기 허상 제시판의 오목 곡면에서 상기 화상 표시광이 비스듬하게 입반사하도록 상기 화상 표시광을 상기 허상 제시판을 향하여 투사하는 투사경을 포함하는 투사 광학계를 구비하고,
상기 투사경은, 상기 화상 표시광이 비스듬하게 입반사하는 볼록 곡면을 갖고, 상기 오목 곡면에 있어서의 상기 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향과, 상기 볼록 곡면에 있어서의 상기 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향이 서로 평행이 되도록 배치되고,
상기 표시부는, 상기 허상 제시판 및 상기 투사 광학계에 의해 구성되는 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점에 배치되고, 상기 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점은, 상기 허상 제시판의 메리디오널면을 따라 상기 유저로부터 상기 허상 제시판을 향하여 평행 광속을 입사시켰을 때의 당해 평행 광속의 집광 위치인 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
(항 5-2)
상기 투사 광학계는, 상기 투사 광학계의 광로에 대하여 비스듬하게 배치되는 평행 평판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 항 5-1에 기재된 허상 표시 장치.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의하면, 이중상의 발생을 저감하여 허상의 시인성을 향상시킬 수 있다.
E : 유저
L : 화상 표시광
10 : 허상 표시 장치
12 : 표시부
14 : 투사 광학계
16 : 오목 거울(투사경)
20 : 합성 광학계
22 : 허상 제시판
50, 62 : 윈드실드

Claims (3)

  1. 두께가 균일한 허상 제시판을 통하여 유저에게 허상을 제시하기 위한 허상 표시 장치로서,
    화상 표시광을 생성하는 표시부와,
    상기 화상 표시광을 상기 허상 제시판을 향하여 투사하는 투사경을 포함하는 투사 광학계를 구비하고,
    상기 투사경은, 상기 화상 표시광이 비스듬하게 입반사하는 오목 곡면을 갖고, 상기 오목 곡면과 교차하는 제1 단면에서의 곡률보다도 상기 오목 곡면과 교차하는 제2 단면에서의 곡률이 커지도록 구성되고, 상기 제1 단면은, 상기 오목 곡면에 사입사(斜入射)하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방을 포함하는 평면이고, 상기 제2 단면은, 상기 제1 단면에 직교하는 평면으로서, 상기 오목 곡면에 사입사하는 화상 표시광의 입사 방향과 반사 방향의 쌍방에 직교하는 방향을 따르는 평면이고,
    상기 표시부는, 상기 허상 제시판 및 상기 투사 광학계에 의해 구성되는 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점에 배치되고,
    상기 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점은, 상기 허상 제시판의 메리디오널면을 따라 상기 유저로부터 상기 허상 제시판을 향하여 평행 광속을 입사시켰을 때의 당해 평행 광속의 집광 위치인 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투사 광학계는, 상기 투사 광학계의 광로에 대하여 비스듬하게 배치되는 평행 평판을 추가로 포함하며, 상기 평행 평판은 투명 부재인 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 허상 제시판은, 차량에 형성되는 윈드실드인 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
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