KR102384718B1 - 허상 표시 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 제이브이씨 켄우드
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Abstract

본 발명은, 제시하는 허상의 시인성을 향상시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 허상 표시 장치(10)는, 조명광을 변조하여 화상 표시광을 생성하는 표시부(14)와, 화상 표시광을 허상 제시판(22)을 향하여 반사시키는 오목 거울(18)과, 표시부(14)와 오목 거울(18)의 사이에 배치되는 볼록 렌즈(17)를 포함하는 투사 광학계(16)를 구비한다. 표시부(14)는, 허상 제시판(22) 및 투사 광학계(16)에 의해 구성되는 합성 광학계(20)의 메리디오널면 내 초점(26m)보다 볼록 렌즈(17)에 가까운 위치에 배치된다.

Description

허상 표시 장치
본 발명은, 허상 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 차량용 표시 장치로서 헤드업 디스플레이가 이용되는 경우가 있다. 헤드업 디스플레이는, 화상 표시광을 차량의 윈드 실드 등에 투사하여, 화상 표시광에 기초하는 허상을 차 밖의 풍경에 중첩하여 표시한다. 윈드 실드에는 차 내측과 차 외측의 2개의 계면이 있기 때문에, 각각의 계면에서 반사되어 시인되는 화상 표시광이 어긋나 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 20m 정도로 하는 것이 전제가 된다. 보다 가까운 위치에 보이도록 허상을 제시하는 경우라도 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 발명에 있는 실시 형태의 허상 표시 장치는, 조명광을 변조하여 화상 표시광을 생성하는 표시부와, 화상 표시광을 허상 제시판을 향하여 반사시키는 오목 거울과, 표시부와 오목 거울의 사이에 배치되는 볼록 렌즈를 포함하는 투사 광학계를 구비한다. 표시부는, 허상 제시판 및 투사 광학계에 의해 구성되는 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점보다 볼록 렌즈에 가까운 위치에 배치된다.
또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합이나 본 발명의 구성 요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 서로 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 비교예에 따른 허상 표시 장치의 광학 배치를 나타내는 도면이다.
도 3은 비교예에 따른 허상 표시 장치의 광학 배치를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 형태에 따른 허상 표시 장치의 광학 배치를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5(a)∼(c)는, 제1 허상, 제2 허상 및 제3 허상의 뷰를 개략적으로 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 지나지 않으며, 특별히 언급하는 경우를 제외하고, 본 발명을 한정하는 것이 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 설치 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 이동체의 일 예인 차량(60)의 대시 보드 내에 허상 표시 장치(10)가 설치된다. 허상 표시 장치(10)는, 소위 헤드업 디스플레이 장치이다. 허상 표시 장치(10)는, 허상 제시판인 윈드 실드(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, 윈드 실드(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 z 방향, 차량(60)의 천지 방향(상하 방향)을 y 방향, 차량(60)의 좌우 방향을 x 방향으로 하고 있다.
허상 표시 장치(10)는, 조명부(12)와, 표시부(14)와, 투사 광학계(16)와, 구동부(19)와, 제어부(40)를 구비한다. 조명부(12)는, 화상 표시광을 생성하기 위한 광원으로서, 표시부(14)를 조명하기 위한 조명광을 생성한다. 조명부(12)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(12)는, 표시부(14)에 거의 일률적인 밝기의 백색광이 조명되도록 한다. 조명부(12)의 구성은 특별히 한정되지 않지만, 발광 소자로부터의 출력광을 갖추기 위해, 예를 들면, 라이트 터널, 프레넬 렌즈, 광 확산판 등의 광학 소자를 이용할 수 있다.
표시부(14)는, 조명부(12)로부터의 조명광을 변조하여 화상 표시광을 생성하고, 허상(50)의 표시 내용에 대응하는 중간상을 형성한다. 표시부(14)는, 화상 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(14)는, 화상 표시광의 방향이나 배광각을 갖추기 위한 광학 소자를 추가로 포함해도 좋고, 예를 들면, 마이크로 렌즈 어레이 시트나 광 확산 시트와 같은 투과형 스크린을 포함해도 좋다.
투사 광학계(16)는, 표시부(14)가 생성하는 화상 표시광을 윈드 실드(62)를 향하여 투사한다. 투사 광학계(16)는, 볼록 렌즈(17)와, 오목 거울(18)을 포함한다. 오목 거울(18)은, 표시부(14)로부터의 화상 표시광을 윈드 실드(62)를 향하여 반사시키고, 표시부(14)에 표시되는 중간상을 확대하여 유저(E)에게 제시한다. 볼록 렌즈(17)는, 표시부(14)와 오목 거울(18)의 사이에 배치되고, 표시부(14)로부터 오목 거울(18)으로 향하는 화상 표시광의 방향을 변화시킨다.
투사 광학계(16)는, 도시하지 않는 추가의 광학 소자를 추가로 포함해도 좋고, 예를 들면, 조명부(12)에서 오목 거울(18)까지의 광로를 되돌리기 위한 평면경 등이 추가로 형성되어도 좋다. 추가의 평면경은, 조명부(12)와 표시부(14)의 사이에 배치되어도 좋고, 표시부(14)와 볼록 렌즈(17)의 사이에 배치되어도 좋고, 볼록 렌즈(17)와 오목 거울(18)의 사이에 배치되어도 좋다. 투사 광학계(16)에 2매 이상의 평면경이 추가로 형성되어도 좋다. 또한, 볼록 렌즈(17)가 복수매의 렌즈로 이루어지는 렌즈군에 의해 구성되어도 좋다.
구동부(19)는, 오목 거울(18)의 각도를 변화시키도록 구성된다. 구동부(19)는, 오목 거울(18)의 방향을 조정하여 허상(50)의 시선 방향(A)이 바뀌도록 한다. 이에 따라, 상이한 눈높이의 유저(E)에 대하여 적절히 허상(50)을 제시할 수 있도록 한다.
제어부(40)는, 표시용 화상을 생성하고, 표시용 화상에 대응하는 허상(50)이 제시되도록 조명부(12), 표시부(14) 및 구동부(19)를 동작시킨다. 제어부(40)는, 외부 장치(64)와 접속되어 있어, 외부 장치(64)로부터의 정보에 기초하여 표시용 화상을 생성한다.
외부 장치(64)는, 허상(50)으로서 표시되는 화상의 원 데이터를 생성하는 장치이다. 외부 장치(64)는, 예를 들면, 차량(60)의 전자 제어 유닛(ECU; Electronic Control Unit)이나, 내비게이션 장치, 휴대 전화나 스마트 폰, 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.
본 실시 형태에서는, 표시부(14)를 소정의 위치에 배치함으로써, 윈드 실드(62)의 차 내측과 차 외측의 2개의 계면에서 반사되어 시인되는 화상 표시광이 어긋나게 표시되어, 이중상으로 보여 버리는 것을 억제한다. 실시 형태에 따른 표시부(14)의 배치를 상술하기 전에, 비교예를 참조하면서 이러한 이중상의 발생에 대해서 설명한다.
도 2는, 비교예에 따른 허상 표시 장치(110)의 광학 배치를 나타내는 도면으로서, 이중상이 발생하고 있는 상태를 개략적으로 나타내고 있다. 허상 표시 장치(110)는, 전술의 실시 형태와 동일하게 구성되는 표시부(114) 및 오목 거울(118)을 구비한다. 오목 거울(118)은, 표시부(114)로부터의 화상 표시광(L)을 윈드 실드(62)인 허상 제시판(22)에 투사한다. 허상 제시판(22)은, 소정의 두께(t)를 갖고, 제1 주면(23)과, 제2 주면(24)을 갖는다. 제1 주면(23)은, 윈드 실드(62)의 차 내측의 계면에 대응하고, 제2 주면(24)은, 윈드 실드(62)의 차 외측의 계면에 대응한다.
윈드 실드(62)에 투사되는 화상 표시광(L)은, 주로 2개의 광로(L1, L2)를 통과하여 유저(E)를 향한다. 제1 광로(L1)는, 제1 주면(23)에서 반사되어 유저(E)를 향하는 광로이고, 제2 광로(L2)는, 제1 주면(23)에서 굴절하여, 제2 주면(24)에서 반사된 후, 제1 주면(23)에서 재차 굴절되어 유저(E)를 향하는 광로이다. 이때, 유저(E)를 향하는 제1 광로(L1)와 제2 광로(L2)의 사이에 각도차(Δφ)가 존재하면, 그 각도차(Δφ)에 따라서 2개의 광로(L1, L2)의 각각을 통과하는 화상 표시광이 어긋나게 시인되어, 허상(150)에 이중상이 생긴다. 또한, 제1 주면(23)과 제2 주면(24)의 사이를 다중 반사하여 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, 비교예에 따른 허상 표시 장치(110)의 광학 배치를 나타내는 도면으로서, 도 2와는 상이한 허상 제시판(222)을 이용하여 이중상을 억제하는 모양을 개략적으로 나타내고 있다. 도 3에 나타내는 허상 제시판(222)은, 소위 「쐐기(楔) 유리」라고 불리는 것이며, 허상 제시판(222)의 두께가 변화하도록 구성되어 있다. 그 결과, 허상 제시판(222)의 제1 주면(223)과 제2 주면(224)은, 허상 표시 장치(110)에 대하여 서로 상이한 경사각을 갖고, 각도차(δ)가 형성된다. 2개의 주면(223, 224)의 사이에 각도차(δ)가 형성된 쐐기 유리를 이용함으로써, 도 2에 나타내는 제1 광로(L1)와 제2 광로(L2)의 각도차(Δφ)가 보정되고, 이중상을 저감시킨 허상(250)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 윈드 실드(62)를 쐐기 유리로 하는 경우에는, 차량(60)의 형상에 따른 전용의 쐐기 유리가 필요해질 뿐만 아니라, 윈드 실드(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, 실시 형태에 따른 허상 표시 장치(10)의 광학 배치를 상세하게 나타내는 도면으로서, 전술의 도 1의 구성에 대응한다. 도 4에서는, 허상 제시판(22)으로서 쐐기 유리가 아니라, 두께(t)가 균일한 통상 유리를 이용하고 있다. 본 실시 형태에서는, 표시부(14)와 오목 거울(18)의 사이에 볼록 렌즈(17)를 삽입하고, 표시부(14)를 적절한 위치에 배치함으로써, 이중상의 발생이 억제된다. 특히, 투사 광학계(16) 및 허상 제시판(22)에 의해 구성되는 합성 광학계(20)의 메리디오널(meridional)면 내 초점(26m)보다 볼록 렌즈(17)에 가까운 위치에 표시부(14)를 배치함으로써 이중상을 보이기 어렵게 할 수 있다. 여기에서 「메리디오널면」이란, 합성 광학계(20)의 광축과 화상 표시광(L)의 주광선을 포함하는 평면을 말하고, 도 4에 나타내는 예에서는, yz 평면이 메리디오널면에 상당한다.
합성 광학계(20)에서는, 화상 표시광(L)이 오목 거울(18)에 각도(θ)로 경입사하기 때문에, 비점 교차(As)가 생긴다. 그 결과, 합성 광학계(20)의 메리디오널면 내 초점(26m)은, 새지털(sagittal)면 내 초점(26s)과 위치가 상이하고, 메리디오널면 내 초점(26m)의 쪽이 새지털면 내 초점(26s)보다도 볼록 렌즈(17)의 근처에 위치한다. 여기에서 「새지털면」이란, 합성 광학계(20)의 광축을 포함하는 평면으로서, 메리디오널면에 직교하는 평면이다. 합성 광학계(20)의 합성 초점(26f)은, 메리디오널면 내 초점(26m)과 새지털면 내 초점(26s)의 사이에 위치한다.
합성 광학계(20)의 초점은, 합성 광학계(20)를 구성하는 볼록 렌즈(17), 오목 거울(18) 및 허상 제시판(22)의 특성 및 배치에 의해 결정된다. 구체적으로는, 볼록 렌즈(17)의 초점 거리, 오목 거울(18)의 초점 거리, 허상 제시판(22)의 초점 거리, 볼록 렌즈(17), 오목 거울(18) 및 허상 제시판(22)의 상대 거리나 방향에 의해 결정된다. 이때, 허상 제시판(22)은, 소정의 곡률을 갖고, 제1 주면(23)이 오목면, 제2 주면(24)이 볼록면이 되는 형상을 가져도 좋고, 제1 주면(23) 및 제2 주면(24)이 평면이 되는 형상을 가져도 좋다. 또한, 도 4에 나타나는 합성 광학계(20)의 각 초점(26f, 26m, 26s)의 위치는 개략적으로 나타내는 것이며, 합성 광학계(20)의 광학 배치에 기초하는 정확한 초점 위치를 나타내는 것이 아니다.
본 실시 형태에서는, 합성 광학계(20)의 각 초점(26f, 26m, 26s)보다 앞쪽측(볼록 렌즈(17)측)으로 떨어져 표시부(14)가 배치되기 때문에, 유저(E)로부터는 유한한 시거리에 허상(50)이 제시되도록 보인다. 또한, 비점 교차(As)가 있기 때문에, 횡방향(새지털면 내)의 핀트가 맞도록 보이는 제1 허상(51s)과, 종방향(메리디오널면 내)의 핀트가 맞도록 보이는 제3 허상(53m)이 유저(E)로부터 보아 깊이 방향으로 상이한 위치에 제시된다. 보다 구체적으로는, 새지털면 내보다 메리디오널면 내의 초점 거리가 짧고, 표시부(14)가 새지털면 내 초점(26s)보다 메리디오널면 내 초점(26m)의 근처에 배치되기 때문에, 새지털면 내에서 핀트가 맞는 제1 허상(51s)이 앞쪽측, 메리디오널면 내에서 핀트가 맞는 제3 허상(53m)이 안쪽측에 보인다. 또한, 종방향과 횡방향의 쌍방의 핀트가 맞도록 보이는 제2 허상(52f)은, 제1 허상(51s)과 제3 허상(53m)의 사이에 위치한다.
도 5(a)∼(c)는, 제1 허상(51s), 제2 허상(52f) 및 제3 허상(53m)의 뷰를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 허상 제시 위치에서의 화상 표시광의 스팟 형상을 개략적으로 나타내고 있다. 도 5(a)∼(c)에 있어서, 제1 스팟(55s, 55f, 55m)은, 제1 광로(L1)의 화상 표시광에 대응하고, 제2 스팟(56s, 56f, 56m)은, 제2 광로(L2)의 화상 표시광에 대응한다.
도 5(a)는, 제1 허상(51s)의 스팟 형상을 개략적으로 나타낸다. 제1 허상(51s)에서는, 횡방향(x 방향)의 핀트가 맞는 한편으로, 종방향(y 방향)의 핀트가 어긋나 있기 때문에, 세로로 긴 스팟 형상을 갖는다. 그 때문에, 허상 제시판(22)의 제1 주면(23)과 제2 주면(24)의 각각에서 반사되는 화상 표시광의 광로(L1, L2)가 상하 방향으로 어긋나 있었다고 해도, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 상하 방향으로 스팟이 연속하여 보인다.
도 5(b)는, 제2 허상(52f)의 스팟 형상을 개략적으로 나타낸다. 제2 허상(52f)에서는, 종방향 및 횡방향의 핀트의 쌍방이 맞고 있고, 종방향 및 횡방향의 스팟 지름의 차이가 작은 원형 또는 타원의 스팟 형상을 갖는다. 도시하는 예에 있어서, 제1 스팟(55f) 및 제2 스팟(56f)이 상하로 겹쳐 보인다.
도 5(c)는, 제3 허상(53m)의 스팟 형상을 개략적으로 나타낸다. 제3 허상(53m)에서는, 종방향의 핀트가 맞지만, 횡방향의 핀트가 맞고 있지 않기 때문에, 가로로 긴 스팟 형상을 갖는다. 그 결과, 제1 광로(L1)와 제2 광로(L2)가 상하 방향으로 어긋남에 의해, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이 상하 방향으로 스팟이 분리되어 보인다. 그 결과, 제3 허상(53m)은, 전술의 제1 허상(51s) 및 제2 허상(52f)에 비해, 이중상이 보이기 쉬운 형태로 제시된다.
본 실시 형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이 제1 허상(51s)이 앞쪽측, 제3 허상(53m)이 안쪽측에 제시되기 때문에, 유저(E)는 주로 앞쪽측의 제1 허상(51s) 또는 중간의 제2 허상(52f)에 핀트를 맞춘다고 생각된다. 이와 같이 하여, 이중상이 보이기 어려운 형태인 제1 허상(51s)이나 제2 허상(52f)의 시인성을 높이는 한편, 이중상이 보이기 쉬운 형태인 제3 허상(53m)의 시인성을 낮게 함으로써, 허상(50)의 이중상을 적합하게 경감할 수 있다.
또한, 전술의 작용 효과를 적합하게 실현하기 위해서는, 합성 광학계(20)의 비점 교차(As)를 적절히 설정할 필요가 있다. 가령, 비점 교차(As)가 지나치게 작은 경우, 제1 허상(51s)에서 제3 허상(53m)까지의 거리가 짧아져 유저(E)의 핀트가 제3 허상(53m)에도 맞게 되어, 이중상의 경감 효과가 저하할 수 있다. 한편으로, 비점 교차(As)가 지나치게 큰 경우에는, 허상(50)의 결상 성능이 저하하여, 허상(50)이 흐릿하게 보여 버린다.
합성 광학계(20)의 비점 교차(As)의 크기는, 합성 광학계(20)의 합성 초점 거리(f)가 일정하면, 주로 오목 거울(18)의 초점 거리(f1)와 오목 거울(18)에 있어서의 화상 표시광(L)의 입반사각(θ)에 의존한다. 구체적으로는, 오목 거울(18)의 초점 거리(f1)가 작을수록(즉, 오목 거울(18)의 집광력(1/f1)이 클수록), 또한, 입반사각(θ)이 클수록 비점 교차(As)가 커진다. 허상 표시 장치(10)의 광학 배치의 제약상, 입반사각(θ)을 0도에 가까운 값으로 하는 것은 어렵고, 입반사각(θ)의 값은 10도∼45도 정도의 범위, 전형적으로는 20도∼35도 정도가 된다. 따라서, 비점 교차(As)의 값을 적절히 설정하는 데에는, 주로 오목 거울(18)의 초점 거리(f1)의 조정이 필요하다.
본 발명자의 고찰에 의하면, 투사 광학계(16)로서 오목 거울(18)만을 이용하여 적절한 비점 교차(As)를 설정하고자 하는 경우, 오목 거울(18)의 초점 거리(f1)를 100㎜∼500㎜ 정도로 할 필요가 있다. 그러나, 오목 거울(18)의 초점 거리(f1)를 작게 하면, 오목 거울(18)의 곡률이 커져, 허상(50)의 왜곡의 증대로 연결된다. 그래서, 본 발명자들은, 표시부(14)와 오목 거울(18)의 사이에 볼록 렌즈(17)를 형성함으로써, 오목 거울(18)의 초점 거리를 어느 정도 크게 한 채로, 합성 광학계(20)의 비점 교차(As)를 작게 하는 것을 생각했다. 보다 구체적으로는, 볼록 렌즈(17)의 초점 거리(f2)보다도 오목 거울(18)의 초점 거리(f1)를 크게 함으로써, 합성 광학계(20)의 전체적인 허상(50)의 확대율을 확보하면서, 비점 교차(As)를 작게 한다. 한편으로, 오목 거울(18)의 초점 거리(f1)를 크게 하여 오목 거울(18)의 집광력(1/f1)을 지나치게 작게 하면, 비점 교차(As)가 실질적으로 생기지 않게 되기 때문에, 오목 거울(18)에도 어느 정도의 곡률을 갖게 할 필요가 있다. 본 발명자들의 고찰에 의하면, 오목 거울(18)의 초점 거리(f1)를 볼록 렌즈(17)의 초점 거리(f2)의 1.1배 이상 5배 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.5배 이상 3배 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 구체적인 수치예를 들면, 오목 거울(18)의 초점 거리(f1)는, 500㎜∼2000㎜ 정도이고, 볼록 렌즈(17)의 초점 거리(f2)는, 200㎜∼600㎜ 정도이다. 이 경우의 합성 광학계(20)의 합성 초점 거리(f)는, 150㎜∼500㎜ 정도가 되고, 합성 광학계(20)의 비점 교차(As)는, 4㎜∼40㎜ 정도가 된다.
전술과 같이 구성한 합성 광학계(20)에 대하여, 표시부(14)를 적절한 위치에 배치함으로써 허상(50)을 적절한 시거리 및 확대율로 제시할 수 있다. 구체적으로는, 합성 광학계(20)의 메리디오널면 내 초점(26m)과 표시부(14)의 사이의 거리(d)를 합성 광학계(20)의 메리디오널면 내 초점 거리(fM)의 5％∼20％ 정도로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 허상(50)의 확대율을 β라고 하면, 합성 광학계(20)의 메리디오널면 내 초점(26m)과 표시부(14)의 사이의 거리(d)는, d＝fM/β라고 기술할 수 있다.
계속해서, 오목 거울(18)의 방향이 바뀌는 경우의 허상(50)의 뷰에 대해서 설명한다. 오목 거울(18)의 방향이 바뀌어 입반사각(θ)이 변화하면, 그 변화량에 따라서 비점 교차(As)의 값도 변화한다. 구체적으로는, 입반사각(θ)이 커지면, 비점 교차(As)가 커지고, 제1 허상(51s)과 제3 허상(53m)의 거리도 커진다. 그 결과, 입반사각(θ)이 커지도록 변화하면, 이중상이 보다 경감되는 방향으로 허상(50)의 뷰가 변화한다. 한편, 입반사각(θ)이 작아지면, 비점 교차(As)가 작아지기 때문에, 이중상이 보이기 쉬운 방향으로 허상(50)의 뷰가 변화한다. 그 한편으로, 비점 교차(As)가 작아짐으로써, 허상(50)의 결상 성능이 높아지기 때문에, 흐릿함이 적은 허상(50)이 된다. 따라서, 전술한 바와 같은 합성 광학계(20)를 이용하여 이중상의 발생량과 허상(50)의 결상성을 균형시킨 위치로부터 소정의 범위 내에서 오목 거울(18)의 각도(θ)를 변화시키는 경우에는, 양자의 균형을 극단적으로 해치는 일 없이 허상(50)의 시선 방향(A)을 조정할 수 있다.
이상의 구성에 의해, 본 실시 형태에 의하면, 볼록 렌즈(17)와 오목 거울(18)을 조합한 투사 광학계(16)를 이용함으로써, 합성 광학계(20)의 합성 초점 거리(f) 및 비점 교차(As)를 적절한 값으로 할 수 있다. 이에 따라, 허상(50)의 결상 성능의 과도한 저하를 막으면서, 제1 허상(51s)과 제3 허상(53m)을 깊이 방향으로 상이한 위치에 제시하여, 이중상이 보이기 어려운 형태로 허상(50)을 제시할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 쐐기 유리와 같은 고가의 부재를 이용하는 일 없이, 허상(50)의 이중상의 발생을 적합하게 경감할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 표시부(14)가 합성 광학계(20)의 합성 초점(26f)으로부터 어긋나 있기 때문에, 유저(E)로부터 보았을 때의 허상(50)의 시거리를 유한값으로 할 수 있다. 그 결과, 유한의 거리에서 보이는 풍경과 중첩되는 허상(50)의 시인성을 높일 수 있다. 본 실시 형태에 의하면, 예를 들면, 허상(50)의 제시 위치를 20m 정도의 원방이 아니라, 2m∼10m 정도의 상대적으로 가까운 위치로 할 수 있다.
이상, 본 발명을 전술의 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명은 전술의 실시 형태로 한정되는 것이 아니며, 각 표시예에 나타내는 구성을 적절히 조합한 것이나 치환한 것에 대해서도 본 발명에 포함되는 것이다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의하면, 이중상의 발생을 저감하여 허상의 시인성을 향상시킬 수 있다.
10 : 허상 표시 장치
14 : 표시부
16 : 투사 광학계
17 : 볼록 렌즈
18 : 오목 거울
20 : 합성 광학계
22 : 허상 제시판
26m : 메리디오널면 내 초점
50 : 허상

Claims (5)

  1. 조명광을 변조하여 화상 표시광을 생성하는 표시부와,
    상기 화상 표시광을 두께가 균일한 윈드 실드를 향하여 반사시키는 오목 거울과, 상기 표시부와 상기 오목 거울의 사이에 배치되는 볼록 렌즈를 포함하는 투사 광학계
    를 구비하고,
    상기 윈드 실드 및 상기 투사 광학계에 의해 구성되는 합성 광학계는, 상기 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점이 상기 합성 광학계의 새지털면 내 초점보다도 상기 볼록 렌즈의 근처에 위치하도록 구성되며,
    상기 표시부는, 상기 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점보다 상기 볼록 렌즈에 가까운 위치에 배치되고,
    상기 오목 거울의 초점 거리는, 상기 볼록 렌즈의 초점 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오목 거울의 초점 거리는, 상기 볼록 렌즈의 초점 거리의 1.5배 이상 3배 이하인 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 표시부는, 상기 합성 광학계에 의한 허상의 확대율을 β, 상기 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점 거리를 fM으로 했을 때에, 상기 합성 광학계의 메리디오널면 내 초점으로부터 d＝fM/β의 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 윈드 실드 및 상기 허상 표시 장치는, 차량에 형성되는 것을 특징으로 하는 허상 표시 장치.
  5. 삭제
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