TW201018960A - Target presentation device, image display system, and vehicle-mounted display device - Google Patents

Description

I 201018960 \ /、、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於對觀測者指示視標之視標指示 圖像顯示祕及車细顯示裝置。 x 【先前技術】

近年來，隨著資訊技術之進步，使用視覺 如個人電腦概料）權（「vm 提二由該資訊技術之進步’可使作業效率及作業 然而’長_之聰作業’對作業者會造成眼睛之疲 。同樣之崎疲勞在長時㈣看電視顯4畴亦會產 生。 太其次，針對人的眼睛作說明。第十六圖係表示人之眼 目月的構造。睫狀肌（dliary musde)(包含睫狀小帶（zonula C1 lanS)) 65具有改變水晶體62之厚度，以調整水晶體62 之折射力的功能’用以使從注視物體所發出之光線l依序 L過角膜60、瞳孔61、水晶體62、及玻璃體63，而成像 於網膜64上。將該功能稱為焦點調節功能。換言之，焦點 調，功i ( f、_節機構）係指根據水晶體62與視標間之 距離使水曰曰體62之折射力改變，藉此隨時在網膜64上 使像成像的功能。 、=，而s:作業者在以近距離注視視覺終端裝置或電 視顯示器之顯示晝面時’屬焦賴節功能之糖源的睫狀 肌65係呈緊張狀態。用以將焦點對準於近方之副交感神經 的異常興奮與睫狀肌65之緊張狀態，係造成眼睛疲勞的原 3/43 201018960 二長時間持續時’睫狀肌一調節 利文獻―)於二本專利第3766681號公報（以下稱為「專 隹點前」^揭不有一種視標指示裂置，用以促進眼睛之 減以ΓΠ!由;使視力恢復。專利文獻-之 使視標於^方注視視標之觀測者的視線上 節功能活性化的:ί 而使觀測者之眼睛之焦點調 而，—般認為與其藉由如專利文獻一 :法對::=晴之焦點調節功能施以刺激== 點調節業對眼睛之焦 法’係更理想之_:;= 須為一定或辨視性，則在觀測者之賴上像必 Φ 視標之移動::::等,=指’裝置之全長與 r=r 效果，_r== 之問顏 之視標指示裳置’有裝置整體會大型化 者^膜}· @在転—定大小之圖像的物體移動時，觀測 化。以Fli 4不圖像的大小會依物體之位置而極端地變 圖像之二小貝Γ尺寸變化等的方法係難以解決上述顯示 严户作此問題之裝置’已知有—種使用凹面鏡之視 W曰不展置（參照例如日本專财請公開特開平6_27411 4/43 201018960 號公報（以下稱為「專利文獻二」））。該視標指示裝置係以 藉由凹面鏡放大而成像之虛像為視標對觀測者指示。 第十七圖係表示使用凹面鏡70之圖像顯示的原理。凹 • 面鏡70之鏡面（反射面）係球面。F係凹面鏡70之焦點位 、 置。在屬實像之物體A較凹面鏡70之焦點位置卩位於凹面 鏡70側（第十七圖之右側）時，形成於凹面鏡7〇之像係 以B所表示之正立虛像。凹面鏡7〇與虛像B間之距離^^， 可藉由凹面鏡70與物體A間之距離a、以及焦點距離f表 ❹ 示成： b=axf/ ( a-f) (1 ) 又右物體A之大小為A! A。時，則虛像b之大小b〗B2 為： B1B2=A1A2x I f I / I a-f I (2) 上述視標指示裝置中，係以在凹面鏡70之中心點〇與 焦點位置F之範圍内使物體Α移動時所形成之虛像Β為觀 測對象。藉此，相對於物體Α之較小移動，即可實現觀測 • 對象之虛像B的較大移動，而可形成以防止視力降低為目 的之視覺裝置。可實施上述視標指示裝置之例而言，在使 用例如以f=l50mm、曲率半徑為300mm之球面所構成之凹 面鏡70的情況下，當a=l〇〇mm時b=-〇.3m，軎—η • ^ a== 148mm 時則b=-11.0m。相較於物體A之移動’虛像β即可實現 常大之移動。亦即，以物體Α之較小移動，即可實現 ' 對象之虛像B的較大移動。因此，藉由使物體A斑凹面二 ' 70間之距離a改變，即可對注視物體之虛像B之觀測^ 眼睛的焦點調節功能施以刺激。 “ 又，隨著物體A接近焦點位置F而虛像B接近遠點， 5/43 201018960 虛像B對滅A之放大率即變大。其結果，雜b即使改 變，觀測者眼睛之網膜上之虛像B的大小亦大致為一定。 根據上述，使用凹面鏡70之視標指示裝置中，藉由使 物體A與凹面鏡70之距離a連續性地變化，即可對注視物 體A之虛像B之觀測者的焦點調節功能持續施以刺激。其 結果，使用凹面鏡70之視標指示裝置中，藉由使物體A與 凹面鏡7G之光學距離改變，即可減低眼睛之焦點調節功能 的疲勞。此外，以上所述之視標指示裝置中，有鑒於觀測 者之舒適性，係採用以雙眼來辨視虛像B的形態。 然而，如第十七圖所示，在配置有物體A與凹面鏡7〇 之情況下，會產生物體A遮蔽注視虛像B之觀測者之視線 的問題。 ’ 將解決此問題之方法的一例（參照例如專利文獻二、 曰本專利申請公開特開平U-244239號公報（以下稱為T專 利文獻二」、及日本專利申請公開特開2〇〇〇_171751號公報 (以下稱為「專利文獻四」）表示於第十八圖。第十八&Λ中， 斜交於凹面鏡70之光軸Lx的半反射鏡71，係配置於凹面 鏡70與觀測者P之間。若設置成將來自物體A之光線在半 反射鏡71朝向凹面鏡70反射至凹面鏡7〇之光軸方向，則 來自物體A之光線即在半反射鏡71反射，喊由凹面鏡 7〇形成物體A之虛像。再者，朗者P亦可_透射 反射鏡71之虛像。 於專利文獻二，係揭示有-種使用凹面鏡與半反射鏡 之裝置。專利文獻二之裝置，在飛行模擬器或太轉接模 擬器等各種模擬H ’可藉錢顯示物之虛像的成像距離盘 顯不物之實際距離一致，以提升模擬器之效果。 。 6/43 201018960 此外，於專利 原理之視力測量裝置，示有一種小型且使用凹面鏡 利文獻四，則揭示有見距進行視力測量。於專 及左右之頭種使現標位置移動於前後、上下、 ，不裝置’用以防止視力降低。 須护標指示裝置時，觀測者p幾乎無 狀肌係-L像逐離而改變水晶體之折射力。因此，睫 ❹ 的效果較小張狀態’導致減低焦點調節功能之疲勞 【發明内容】 本發明係_於上述之點而構成。本發明之目的 :干:之Γ調節功能之疲勞充分減低的視標 才曰不裝置、圖像顯示系統及車載用顯示裝置。 Μ本發明之視標指示裝置，其係—種以物體之虛像為視 才示對觀測者指示的裝置。該 _ 、、 距離π敕:^ 不曰不裝置係具備凹面鏡及 鏡係設置成該凹面鏡與該物體間之 ^ 鏡之焦__以形成該虛像。該距 離凋整機構係構成為在較該凹面鏡 x 使兮氺風拓鲒补燃 ^ 兄·^焦點距離短的範圍内 】度:二 置愈遠則使該虛像之移動 t述物體健修細簡示上翻像 讀置、及立體物等。於圖像係有動晝（影像） (相片、繪畫）等。在以下之記逑令亦相同。 止息面 根據此構成，藉由虛像之位置愈遠愈使虛像 度上升，則不僅在虛像位於觀測點附近時， =逮 測點時，亦可使觀測者之水晶體之折射力的時 2觀 7/43 201018960 地減低。藉此’即可使觀測者之焦點調節功能的疲勞充分 軸的該視標指_置係具備斜交於該凹面鏡之光 反射而ίΪΓ 係配置成在該半反射鏡之凹面鏡侧 像對該’再透過該半反射鏡使該物體之虛 對觀====射鏡斜交_面鏡之光軸’在 純ί 虛糾，可防止減本身造成妨礙。 較佳為，細_整機構雜該物體移動。 可使==，藉由距離調整機構係使物體移動，由於 _ ’因此她於藉由凹面鏡之移動而使 ^測者可在/形，即無須改變觀測者之眼睛的位置。亦即， 觀利者可在相同之觀測點辨視視標。 體之整機構係該光學距離愈長則使該物 根據此構成，即可虛像愈遠離觀測 之移動速度愈上升。 $ /便座傢 離之倒數的時 機槿==_點係位於該凹面鏡之前方；該距離調整 機構係以使该觀測點與該物體之虛像間之距 間變化為-定的方式’使該物體移動。 構成’藉由以使觀測點與物體之虛像間之距離 ^、0、㈣化為—定的方式使物财動，由於即可虛 t愈遠離觀測點則愈使虛像之移動速度更有效地上升，因 在可使觀測者之;1、點_功能的疲勞進—步減低。 較佳為，該距離調整機構係以反覆該視標之來回運動 的方式使該光學距離改變。 8/43 201018960 根據此構成’藉由視標反覆進行來回運動，由於可使 觀測者之水晶體的折射力有效地改變，因此可使觀測者之 焦點调節功能的疲勞進一步減低。 較佳為’該距離調整機構係使該視標週期性地移動。 根據此構成’藉由視標週期性地進行來回運動，由於 可使觀測者之水晶體的折射力更頻繁地改變 ，因此可使觀 測者之焦點調節功能的疲勞進一步減低。 參 車父佳為’該距離調整機構係使該視標連續性地移動。 根據此構成，藉由視標連續性地進行移動，由於可使 物體之虛像緩缓地移動，因此可使觀測者不會察覺到物體 之虛像的移動。 =佳為，該視標指示裝置係具備用以顯示作為該物體 之圖像的平板顯示器。 之2據此構成’藉由具備平板顯示器作為用以顯示物體 =機構’相較㈣面面板’可形錢學上優異之構 減低視雜轉置餘制叹雜像之失真 低虛像的失真減 點調節魏之疲勞的效果、私思鶴之失真而防止眼睛焦 較佳為，該減低機構係 其鏡面係形成為非球面，以使該广傻二鏡二成，該凹面鏡 根據此構成，藉由將凹面鏡:二::低。 不論物體之表面係平面或曲面，皆;球面，則 低效果。 同視襟之失真的減 9/43 201018960 較佳為’該凹面鏡係該鏡面之曲率半徑為愈接近該鏡 面之中央部愈大。 根據此構成，藉由愈接近凹面鏡之鏡面的中央部愈將 曲率半徑予以擴大，即可進一步縮小視標之失真。 較佳為’在對該觀測者指示該視標時’連結該觀測者 之兩眼的第一方向，相較於與該第一方向正交之第二方 向，該凹面鏡在該鏡面中，中央部之曲率半徑對端部之 率半徑的比係較大。

根據此構成，藉由使連結觀測者之兩眼的第一方向， 相較於與第—方向正交之第二方向，在鏡面中，中央部之 曲f半徑對端部之曲率半徑的比變大，相較於第二方向之 視&的失真，由於可進—步削、第—方向之視標的失真， 因此可抑制因兩眼視差而將虛像更失真地看成立體。 >較佳為，該減低機構係利用該物體形成；該物體之表 面係形成為曲面，以使該虛像之失真減低。 根據此構成，藉由將物體之表面形成為曲面，則不論 凹面鏡之鏡©㈣域非球自，冑可㈣減

低#要。 许叼砰 較佳為，該物體係在該凹面鏡侧為凸。 根據此構成，藉由使物體在凹面鏡側為凸，即 步縮小視標之失真。 較佳為，該物體係彎曲形成為圓筒狀；該物體 二測者指示該視標時，係與連結該觀測者之兩 根據此構成’由於當物體投影於凹面鏡時，在連 者之兩眼的方向，特別可縮小虛像之失真，因此可;制 10/43 201018960 因兩眼視B將麵更失真地看成立體。 一較佳為’該題指示裝係具備用以顯示圖像 黏 不窃，該減低機構係利用 扳顯 =板扣#之圖像；該圖像係預先予以變形， 該凹面鏡時使該虛像之失真降低。 钕办於 …根據此構成’n由將顯示於平板顯示器之圖 以變形’财論凹面鏡之鏡面為球面或非球面，皆古 視標之失真的減低效果。 呵 、本發明之圖像顯示系統係具備該視標指示裝置 =顯不圖像之圖像顯示裝置。該視標指示裝置係以該 =不裝置所顯示之圖像的虛像為該視標對該觀測者指 本發明之車载用顯示裝置係具備該視標指示裳置、以 及用以提供與駕駛相關之資訊的®像顯示裝置。該視外 圖像顯示裝置所提供之該資訊的虛“ 才示對該觀測者指示。 、較佳為，該視標指示裝置係具備用以推測該觀測者之 視距的視距推職置，且以該朗者之視距若變長則該虛 像之視距亦變長的方式，使該圖像顯示裝置與該凹面鏡間 之光學距離改變。 Ί 樹康此構成，藉由使駕駛者（觀測者）在駕敬中所注 視之前方的視距與有關於駕駛之資訊的視距-致，即可你 伴隨駕駛者之焦點調節的疲勞減低。 【實施方式】 (第一實施形態） 11/43 201018960 、首先，針對本發明之第一實施形態之視標指示裝置的 構成m。第—圖係表示本實施形態之視標指示裝置的 3:此視標指示裝置，如第一圖所示’係具備圖像顯示 襄置（影像顯示打）卜凹面鏡2、半反射鏡3及移練 置心圖像顯示裝置i係構成為將圖像（影像）顯示於圖像 顯不面（影像顯示面）1G。凹面鏡2係設置成圖像顯示褒 置1與凹面鏡2間之光學距離較焦點距離短。半反射鐘3 係與凹面鏡2之綠Lx較設置。凹硫2之光轴Lx係 通過觀測者P之觀驗置（町稱為「觀測點」）。移動裳 置4係構成為使圖像顯示裝置1移動。本實施形態之^ 指示農置’係以藉由凹面鏡2成像之虛像B (參^ : 圖）為視標對觀測者P指示。 ''' ^ 本實施形態之圖像顯示裝置i，為了減低在凹面鏡 虛像的失真’其__面1G最好騎面。因此 :態，圖像顯示裝置i係一種例如液晶面板或有機電致： 光（Orgamc Electro-Luminescence，以下稱為「有 顯示器等之小型平板顯示器。圖像顯示裝置丨 二 像内容，並非特別限制之内容，可為例如文書或靜以= 士(相片、繪畫}、動晝（影像 >、以及遊戲等依觀測者〔 吾好的内容。圖像顯示裝置i可將顯示圖像之切 示圖像之圖像處理等容易地加以控制。 每—才‘，属 之圖像係相當於本發明之物體。 ^形態 又，圖像顯示裝置1係具備控制裳置.（未圖八） 修正根據後述虛像位置所產生之圖像的失真或明^，用以 示尺寸，藉此可使觀測者P對虛像之移動的意^及^ 習知VDT或電視顯示器同樣地，對觀測者p可^低與 12/43 201018960 VDT作業或視聽行為。 顧一 為了對觀測者P指示—^亮度之虛像B，圖像 i可根據圖像顯示裝置】與凹面鏡2間之光學距 ，顯示裝置！對凹面鏡2之相對位置）而使顯示圖 像之冗度改變。又，圖像顯不，番丨.__ 喜好而使顯示圖像之亮纽變 亦可根據制者P之 凹面鏡2係構成為使圖像顯示裝置ι所顯示之圖像反 射，再透過半反射鏡3而以圖像之虛❹（來 ） P ^ 〇 p 位於凹面鏡2之前方（第一圖之左方）。 ，反射鏡3係設置成以45。之角度交又於凹面⑹之 示裝置1所顯示之圖像係在半反射鏡3朝 向凹面鏡2反射至凹面鏡2之綠Lx B係透射過半反射鏡3而對觀測者p指示^ _之嚴像 之配Ϊ述示Ϊ置1 ’係藉由凹面鏡2及半反射鏡3 之配置，使_顯轉置〗所顯示之圖像 凹面鏡2侧反射而投影於凹_ 2，再透 = 觀測者Ρ可舰上賴像之虛像Β 反射鏡3而使 者。與凹面鏡2之間設置_象示 示裝置1不會遮蔽觀測者ρ之視線。 。 ° ”、、 移動裝置4係圖像顯示裝置i之移動 盆 持板40、線性導件41、進給螺桿42、 二輪= 43b、馬達44及控制部45。移動裝置 距離調整機構。 係相§於本發明之 圖像顯示㈣1係保持於保持板你。線 用以支承保持板40。馬達44係構成屬移動裝置4之驅動: 13/43 201018960 的電子馬達。滑輪43a及滑輪皮帶43b係將 =力傳達錢給轉42。控調45_來觸馬= 轉 :::、=動裴置4係將藉由馬達44所產生之旋轉驅動力， 螺桿42轉換成直線運動，藉此實現®像顯示裂置 ° ? » , rt 罝1移動於上下方向，以使圖像顯示萝 ，、凹面鏡2間之光學距離在較凹面鏡2 : Z圍内變化》又，控制部45係藉由控制馬達== _ ^，而可自由地設定_顯示裝置丨之移 ^轉 觀测者。之眼睛之生理學觀點二 度法财的錢使圖像顯示裝置丨飾。此外，1 藉由移動裝置4使圖像顯示裝置！移動 :r示裝置1之圖像顯示面1〇上之圖像與二二 ❹

離。上述光學距離若改變，則凹面鏡 間之光學距離即改變。 /、座像B =，針對虛像B之移__說明。根據表 (，顯示裝置與虛像B之位置關係的式⑴，3 =顯㈣置！接近焦齡置，麵β即她 ^ η一般認為二十多歲之觀測者p可明視視標 =，亦即調_近點平均係an8m (約85屈光I 」啊））。因此，最接近之位置（最近位置）係 ^ 與視標間之距離設置於仏左右之位置即賴= 〜方面，最遠之位置（最遠位置）係只要觀财p舆視標 14/43 201018960 間之距離5又置於·10ιη (_〇1D)左右之位置即可。觀測者p f視標間之距__可充分獲得防止眼睛焦點調節功能 詈^效果的範圍。控制部Μ係以在設定成可實現最遠位 • 置/、取近位置的移動範圍内使圖像顯示裝置1移動的方 • 式’控制馬達44。 、接著’針對在控制部45控制下之圖像顯示裝置1的移 動，度作說明。首先，如第二圖所示，在令觀測者p(參照 第厂圖）之眼睛之水晶體5近似於薄凸透鏡的情況下^ ❹ 峨測點之水晶體5的中心點0與虛像B (注視點）間之 距離為si (<〇)’以水晶體5之中心點〇與網膜（成像點） N間之距離為s2 (>〇)，且以屈光度（di〇卿）之單位表 不之水晶體5的折射力為D時，以下關係便會成立， 1/s2=1/s1+D (3) 眼睛之焦點調節功能係指依據水晶體5與虛像B間之 距離si，藉由使水晶體5之折射力D改變，而隨時在網膜 N上使像成像的功能。從式（3)可知，水晶體5與虚像b ❿ 間之距離sl愈大，水晶體5與虛像b間之距離sl的時間 變化對折射力D之時間變化影響的程度愈小。亦即，在水 晶體5與虛像B間之距離sl較短之情況下（近距離之情況 下）與較長之情況下（遠距離之情況下），即使虛像B之移 動距離相同，在近距離之情沉下對折射力變化所造成之影 響係較大，而在遠距離之情況下對折射力變化所造成之影 • 響則較小。換言之，若欲獲得同程度之折射力變化，愈遠 距離則必須愈擴大虛像B之移動距離的時間變化。此外， 由於水晶體5與網膜N間之距離s2幾乎無變化，因此可近 似地設為眼球之直徑0。在眼睛之焦點調節功能健全地發 15/43 201018960 揮作用時，式（3)即可以式（4)表示。 1/</)=1/s1+d (4) 此處，對眼睛之焦點調節功能所施加之刺激若在一定 以上時，即可換句話說成水晶體5之折射力D的時間變化丨 川/川係經常在-定值以上。因此，為了使對眼睛之隹 點調節功能所施加之刺激在4以上，從式⑷即成為、:、 I 5D/at| = | a(l/sl)/5t|=(1/sl2)x| 5sl (5) 丨 Γ係表示閾值。 從式（5)可知，為了使折射力D之時間變化丨3 d/ 以I經常為一定值（閾值r )，控制部45 (來昭第 只要=水晶體5與虛像B間之距㈣之倒數旧的時間變 化闽、（1/Sl) /<9t I為一定的方式，控制馬達44 (參照第 一圖），使圖像顯示裝置1(參照第—圖）移動即可。、、 離Λ體’從式(5)可知’水晶體5與虛像B間之距 離=長’則必須愈增大虛像Β之移動速度Msi/川， ==與虛像B間之距離Sl即使改變，折射力D之 亦保持—定值（閾值Γ)。此外，為了 千ΐ置1 之速度移動，只要參照式⑴算出圖像顯 不裝置1之移動速度即可。此時，式⑴當中b係距離sl 以圖像顯示裝置1與凹面鏡2間之光學距離命 馬達裝f 1之移動速度愈上升的方式，控制 錢藉即可愈遠離屬觀測點之水晶體5， 愈使虛像B之移動速度|⑽川進—步上升。 #，若!^像之虛像B之移動速度的具體例作說明。首 先右Μ屈光度（di〇pte〇之單位 16/43 201018960

Ds=l/sl (6) 來表示水晶體5與虛像B間之距離si時，式（4)即 可以式（7)表示。 Ι/ί,ρ =Ds + D (7) 從式（7)即成為： | dO!dx\ = \ <9 Ds/ 5 t | ^ Γ (8) ❹ Γ係表示閾值。例如，使睫狀肌（ciliary muscle)之 張力以一定速度變化時，亦即以水晶體5之折射力D的時 間變化丨3D/3t丨為一定值時，從式（8)可知，丨5Ds/ <91 |為一疋值。此係在本實施形態之移動速度法則中單純 且依據與眼睛之焦點調節功能相關之生理觀點的移動速 度。依照此法則，控制部45 (參照第一圖）即控制馬缝44 (參照第一圖）’使圖像顯示裝置1 (參照第一圖）移動。 將控制部45控制馬達44而使例如水晶體$與虛像b門之 距離si從0.5m至5.0m，鱗期為120秒移動二之一= 期的移動速度v表祕第三圖。此外，依法

=曰】體5與虛_間之距離#5.〇111之端,點會引起= 動速度v的急遽變化，因此設有緩衝時間τ。 動速度ν與式⑴算出圖像顯林置丨 =$移 以此方式，藉由以屬觀測點之水曰^動速度即可。 方式，使圖像顯示奘署！" 01 t丨為一定的 之水晶體5，愈使虛像B之移動=3愈遠離屬觀測點 使觀=者P之焦點調節功能的疲勞減又低。地上升，因此可 此 示裝置1之移之實麵態而言，可考量將圖像續 移動速度之絕對值隨時設定成-定的方 17/43 201018960 時，與上述同樣地，將使水晶體5與虛像B間之距離si從 0.5m至5.0m，以週期為120秒移動時之一個週期的移動速 度v表示於第四圖。與上述同樣地，於移動速度v之符號 改變的部分係設有緩衝時間T。移動速度v之絕對值，與屈 光度（diopter)之時間變化為一定之情況同樣地，係隨^水 晶體5與虛像B間之距離31變長而變大，不過移動速度v . 之最大值/最小值等則與屈光度（di〇pter)之時間變化 定之情況不同。第四圖所示之移動速度v亦為適合於上述 眼睛之生理觀點的速度，且具有與圖像顯示裝置】之移動 相關之控制為簡易的優點。 © 又’第一圖所示之控制部45，係以在凹面鏡2與該凹 面鏡2之焦點位置之間’使圖像顯示裝置i週期性且連續 性地移動’以反覆圖像顯示裝置i之來回運動的方式，控 制馬達44。以此方式’藉由反賴像顯示裝置丨之來回運 動，由於可使觀測者p之水晶體5 (參照第二圖）的折射力 D有效地變化’，此可使觀測者p之焦點調節功能的疲勞 更為減低。又’藉由週期性地進行圖像顯示裝置i之來回 運動’由於可使觀測者p之水晶體5的折射力D更頻繁地© 變化’因此:使觀測者p之焦點調節功能的疲勞進一步減 低。再者’藉由使圖像顯示裝置！連續性地移動，以使圖 像顯不裝置1與凹面鏡2間之光學距離連續性地移動，由 於可使虛像B (參照第二圖）緩緩地移動，因此可使觀測 者P不會察覺到虛像B之移動。 ' 其次’針對觀测者p使用本實施形態之視標指示裳置 時之視標指示裝置的動作，使用第一圖作說明。首先，觀 測者P係從觀測點朝向凹面鏡2之方向（第一圖之X方向）， 18/43 201018960 觀看圖像顯示裝置1之圓像的虛像B (參照第二圖）。控制 部45開始驅動馬達44後’ ®像顯示裝置1即開始移動至 上方。圖像顯讀置1移動至上限位置後，便開始移動至 下方然後，圖像顯示農置1移動至下限位置後，則開始 移動至上方。g|像顯示裝置1係反覆進行此種動作。在此 期間，觀測者P係持續觀看虛像B。 本實施形態之視標指示裝置的另一使用例而言，可另 外預先設置與VDT作業用裝置不同之視標指示裝置，在 VDT作業持續一定時間或眼睛疲勞時，使用本實施形態之 視標指示裝置。 以上，根據本實施形態，藉由以投影於凹面鏡2:之虛 像B (參照第二圖）為視標對觀測者p指示，相較於，直接 指示來自圖像顯示裝置1之圖像，由於可縮短圖像顯示裝 置1之移動距離，因此可縮小圖像顯示裝置丨移動所須之 區域’其結果即可將裝置本身予以小型化。 又，根據本實施形態，藉由圖像顯示裝置1與凹南鏡2 間之光學距離變長而虛像B之位置愈遠，愈使虛像B之移 動速度| 3 sl/3t |上升’則不僅在虛像b位於觀測點附近 時，即使在遠離觀測點時，亦可使觀測者P之水晶體5 (來 照弟'一圖）之折射力.D的時間變化| 5* D/ 5* t |為一定以 上。藉此’即可使觀測者P之焦點調節功能的疲勞充分地 減低。不論虛像B是在遠處或在近處，皆可使觀測者p之 焦點調節功能的變化經常在一定以上。 再者，根據本實施形態，藉由使半反射鏡3斜交於凹 面鏡2之光軸Lx，在將視標之虛像B對觀測者p指示時， 可防止圖像顯示裝置1本身造成妨礙。 19/43 201018960 置心==，藉由移動裝置4使圖像顯示裝 凹二移動，因此相較於藉由例如 p之眼睛的^ = 動的情形，便無彡_觀測者 視標 置。亦即’制者P可叫目同之觀測點來辨視 動，由再據本實施賴，藉由虛心反覆進行來回運 動由於可使觀測者p之水晶體5的運

Q 因此觀測者!>之焦點調節功能的疲勞更為減低。， 物體 物耸： 裝置之變形例而言，亦可使用立體 物等而非圖像來作為物體。此時 間接地安裝於保魅㈣猶置接或 A板辨+ m、夺板〇而可移動。即使是使用立體物等作 實’上錢形狀視標指示裝置亦可進行與本 之二广5 t動作，其結果即可發揮與本實施形態同樣

>、亦即’藉由愈遠離觀測闕愈使立體物等之虛像B *移動速度上升，由於上述虛像*僅在位於觀測點 、’即使在遠離觀測點時’亦可使觀測者p之水晶體5之 折射力/的時間變化在—定以上，因此可使觀測者p之焦 點調即功能的錢充分地減低。不論上述虛像是在遠處或 在近處’皆可使觀财P之焦點調節魏的變化經常在— 定以上。 又’用以改變圖像顯示裳置1與凹面鏡2間之光學距 離’係有町二種方式：僅移動圖像齡裝置丨之方式、 僅移動凹Φ鏡2之方式、以及移動凹面鏡2與圖像顯示袭 置1兩方之方式。本實施形態之視標指示褒置，係具備僅 使圖像顯讀置丨移動之移練置4作為距關整機構。 20/43 201018960 變形例而言，亦可具備以凹面鏡移動裝 裝置4，或者與移^ ’其中m鏡移動裝置係取代移動 魏標指对置可藉由使凹面鏡2移動 而使虛像Β移動。妙ά

Β ^ P P 對凹面鏡2的位置，係被限制於某範圍

炎’在使凹面鏡2移動之情況下，觀測者p之眼 的位置亦必須移動。因此，在上述三種域之巾，僅移勤 圖像顯示裝置1之方式係最優異且實際。亦即，作為距離 ，整機構，在無須使觀測者p之崎的位置移動方面，本 實施形態之移祕置4係較凹面鏡移動裝置優異且實際。 在以下之弟一至第十實施形態中亦相同。 - (第二實施形態） 而，習知之視標指示裝置中，由於觀測者p (第一圖） 係透過鏡面為球面之凹面鏡70來觀測物體A ,因此如第二 十圖所示般，藉由凹面鏡70所形成之虛像B即成為曲面。 亦即，在習知之視標指示裝置會產生像面彎曲。其結果， 觀測者P因兩眼視差而感覺虛像B為立體（如針墊 (pincushion)般）’尤其在連結兩眼之方向的水平方向更 顯著。具體而言，觀測者P因兩眼視差將虛像B感覺成注 視點之中心部為凹陷而端部為往面前彎曲之針墊 (pincushion)般。亦即，即使表面為平面之物體A，觀踯 者P觀看上述物體A之虛像B，亦會將物體A認為是立體 物。 觀測者P所感覺之立體感係指虛像B之深度感。換言 之，上述立體感係指觀測者P感覺近處之視標較近，遠處 21/43 201018960 ^視標感倾遠的錢。兩眼視錢纽視·㈣外之點成 1於非對應之位置時使觀測者P感覺到立雜 ”在以兩眼觀測虛像B時，相較於以單眼觀測 = 艮視差而對虛像B將較基準面近的點感覺 更近錄基準面遠的點則感覺更遠。此種感覺尤其對連 結兩眼之方向的水平方向更顯著。 、

如以上所述，觀測者p將平面之物體A的虛像B感覺 成立體’此事即為朗者P仙失真之狀_相虛像B， 亦即在虛像B業已產生了失真。 因此，於習知之視標指示裝置，在減低觀測者P之焦 點調節功能的疲㈣，因魏測者P辨視有失真之虛像B， 而有會對觀測者P造成不舒服感或不愉快感的問題。 用以解決上述問題之習知方法，係考量將凹面鏡70之 鏡面的曲率半徑予以擴大。然而，若僅僅擴大凹面鏡％之 鏡面的曲率半徑，凹面鏡7G之焦點距離f則會變長。從式 (1)(2)可知，即使使物體a移動與至目前為止相同之量， 虛像B之移動範圍亦會變小，而虛像B之放大率亦會變小。 因此，為了擴大虛像B之移動範圍，則必須擴大物體八之 移動範圍。其結果，即無法兼顧視標指示裝置之小型化與 較大之視標的移動。

因此’弟一實施形態中’係針對用以解決上述問題之 視‘心示裝置作說明。根據本實施形態，係提供一種視標 指示装置，其可謀求小型化同時對觀測者p可賦予無須在 意視標之失真而減低眼睛焦點調節功能之疲勞的效果。 首先’針對本實施形態之視標指示裝置的構成作說 明。第一圖係表示本實施形態之視標指示裝置的構成。此 22/43 201018960 襄置，如第一圖所示，係與第-實施形態之視標 置同樣地，具備有圖像顯示裝£1、凹、半反 鏡2成彳Γ及移動裝置4。上軌標指示裝置係以藉由凹面 =成像之虛像B(參照第十七圖）為視標對觀測者？指

1施形態之圖像顯示裝置1，係與第—實施形態之圖 同狀構成。切施雜之祕顯示裝置 係盆一_以產生視標之裝置，相#於本發明之物體。 2之設計，使用第五圖作_=圖之^平'巾凹Τ 伤少必 · 弟五圖中，為了易於說明， ===反射鏡3(參照第1)而僅表示圖像顯示裝置 圖像顯亍i V 之鏡面係屬非球面之橢圓球苗，而 ^象顯喊置1則為平面。設計參數係凹面鏡2之軸ml， 、：面鏡2之寬度hn、圖像顯示裝置i之寬度is、觀測 入射瞳之寬度le、圖像顯示褒置i之位置xs、觀測 所^人射瞳之位置狀、以及從圖像顯示裝置1上之各點 所發出之光的最大角Θπιηχ。 a虛像B之成像位置係考慮到球面收差而以下述方式決 ^ °如第六圖A所示，在從圖像顯示裝置i上之任意點 xs，ys)㈣方向所發出的光中，將在凹面鏡2之反射光 业擬地延長至凹面鏡2之背面侧（x>G)的情況下，來自 圖像顯示裝置1之光係在任紅x ( >G)通過點（x，y (χ， e’xs’ys))。在_(9max< (9 < 0max之範圍内考量y時，任 Μ之X中y係具有如第六圖B所示之機率分布。任意之χ 中y之偏差可以標準差σ = σ (x，xs，ys)表示。各X之標準 差σ中若以最小標準差之x為xf時，從圖像顯示裝置！之 23/43 201018960 點（xs, ys)往-0max< 0 < 0max之方向發出之光所形成 之虛像B的成像位置（Xf，yf)係（Xf，# (y))。A (y)係 x=xf 時在-6»max< 0 < 0max 之範圍内之 y (xf，e，xs，ys) 的平均值。虛像B之成像位置（Xf，yf)，係從圖像顯示裝置 1上之點（xs，ys)往-0max< Θ < 0max之方向所發出之光 中，在凹面鏡2之反射光，在凹面鏡2之背面側虛擬地收 斂成最密的位置。 本實施形態中，第五圖所示之各設計參數係 lm-150mm、ls=70mm、le= 100mm、xe=-l〇〇mm、以及 0 max=10deg。凹面鏡2之反射率係l.o。凹面鏡2係形成為 鏡面為（1111，1112) = (30〇111111,31〇111111)之橢圓球面（非球面）。 本實施形態之凹面鏡2中，由於轴m2較軸mi長，因此凹 面鏡2之鏡面的曲率半徑係愈接近中央部愈大。具體而言， 相對於中央部之曲率半徑為320.33mm，端部之曲率半徑則 為318.44mm。在與連結觀測者p之兩眼的y方向（第一方 向）正交之Z方向（第二方向），凹面鏡2之鏡面為球面。 因此，凹面鏡2係y方向較z方向在鏡面其中央部對端部 之曲率半徑的比為較大。以下，針對藉由本實施形態之凹 面鏡2所形成之虛像B，一邊與藉由鏡面為（瓜丨，^^)= (300mm，30〇mm)之屬球面之凹面鏡所形成的虛像（比較 例一）及藉由鏡面為（ml,m2) = (31〇mm，31〇mm)之屬球 面之凹面鏡所形成的虛像（比較例二）比較一邊作說明。 於第七圖係表示針對本實施形態（第七圖之E1)與比 較例一（el)及比較例二（e2)，以使χ方向之虛像B ^中 央部的位置-致的方式來選擇距離xs時之虛像B的形狀。 若以X方向之虛像B之端部與中央部之位置的差為5時， 24/43 201018960 本實施形態中係占=1086 〇mm，比較例一中係占 =1424.4mm，比較例二中則為㈣324 2麵。本實施形態之 位置的差占，相對於比較例一係小23 8%，相對於比較例二 亦J… 18.0/〇從上述可知，鏡面為非球面之本實施形態的失 真係最小。此外，距離xs在本實施形態中係-i55 imm，在 比㈣一中係_145.5咖，在比較例二中則為损.2mm。 從上述可知，將凹面鏡2之鏡面設置成非球面，尤其 愈接近鏡面之中央部愈將曲率半徑予以擴大的情況，相較 φ 於凹面鏡2之鏡面為球面的情況，即可減低虛像B之失真 亦即虛像B之立體感。本實施形態之凹面鏡2係相當於本 發明之減低機構。 ， 本貫施形態中，控制部45亦以圖像顯示裝置i與凹面 鏡2間之光學距離愈長，則使圖像顯示裝置丨之移動速度 愈上升的方式，控制馬達44之動作。如以上所述，藉由使 圖像顯不裝置1移動，由於可愈遠離水晶體愈使虛像B之 移動速度有效地上升，因此可使觀測者p之焦點調節功能 參 的疲勞減低。 觀測者P使用本實施形態之視標指示裝置時之視標指 不裝置的動作，係與第一實施形態之視標指示裝置相同。 本貝施形怨之視標指示裝置的另一使用例而言，係可 另外預先設置與VDT作業用之裝置不同的視標指示裝置， 在VDT作業持續一定時間或眼睛疲勞時，使用本實施形態 之視標指示裝置。 以上，根據本實施形態，藉由使構成視標之虛像B的 失真（立體感）減低，對觀測者P即可賦予無須在意視標 之失真而防止眼睛焦點調節功能之疲勞的效果。 25/43 201018960 又’根據本實施形態’藉由將凹面鏡2之鏡面設置成 非球面’且愈接近凹面鏡2之鏡面的中央部愈將曲率半徑 予以擴大’則不論圖像顯示裝置1之圖像顯示面10 (表面） 是平面或曲面，皆可提高減低視標之失真的效果。尤其， 本實施形態中，由於連結觀測者p之兩眼的y方向（第一 方向）較與y方向正交之z方向（第二方向），在鏡面中， 中央部對端部之曲率半徑的比係變大，藉此即可較z方向 在y方向進一步縮小視標之失真，因此可抑制因兩眼視差 而將虛像B更失真看成立體的情形。 此外，本實施形態之視標指示裝置，雖使用圖像顯示 裝置1作為物體，不過此視標指示裝置之變形例而言，亦 可使用立體物而非圖像顯示裝置〗來作為物體。此時，立 f物係藉由直接或間接地安裝於保持板40而可移動。即使 疋使用此種立體物作為物體之構成，亦可進行與本實施形 態同樣之動作，其結果即可發揮與本實施形態同樣之效 果。以下之第三至第五、以及第七至第十實施形態中亦相 同。 又’本實施形態之變形例而言，即使在與連結觀測者P =兩眼之y方向正交的z方向，凹面鏡2之鏡面為非球面 亦可。此時，即使在2方向，與y方向同樣地，凹面鏡2 =鏡面係（300mm，31〇mm)之橢圓球面，相對於中央部之 率半徑為320.33mm ’端部之曲率半徑係318 44_。 (第三實施形態） 第—實施形,％中’係針對使用較第二實施形態之凹面 、兄更大之凹面鏡2的情況作說明。 本實施形態中’各設計參數（參照第五圖）係 26/43 201018960 lm=600mm、ls=280mm、le=100mm、xe=-600mm、以及 θ max=10deg。本實施形態之凹面鏡2係鏡面為（ml,m2)二 (1200mm,130〇mm)之橢圓球面。本實施形態之凹面鏡2 的鏡面’相對於中央部之曲率半徑為1408.33mm，端部之 曲率半徑係1389.02mm。以下，針對藉由本實施形態之凹 面鏡2所形成的虛像b，一邊與藉由鏡面為（ml，m2)== ( 1200mm，1200mm)之屬球面之凹面鏡所形成的虛像（比 較例三）及藉由鏡面為（ml,m2) = ( 1300mm，1300mm)之 屬球面之凹面鏡所形成的虛像（比較例四）比較一邊作說 明。此外，xz平面中之凹面鏡2的各設計參數係與xy平面 中之凹面鏡2的各設計參數相同。亦即’即使在z方:向， 凹面鏡2之鏡面係（i2〇〇mm，i3〇〇mm)之橢圓球面，，相對 於中央部之曲率半徑為1408.33mm，端部之曲率半徑係 1389.02mm。 於第八圖係表示針對本實施形態（第八圖之E2)與比 較例二（e3 )及比較例四（e4)，以使X方向之虛像b之中 央部的位置一致的方式來選擇距離xs時之虛像B的形狀。 若以X方向之虛像B之端部與中央部之位置的差為占時， 本實施形態中係占=138.61!1111，比較例三中係(5=591.6111111， 比較例四中則為(5=383.8mm。本實施形態之位置的差5， 相對於比較例二係小76.6%，相對於比較例四亦小62.9%。 從上述可知，鏡面為非球面之本實施形態的失真係最小。 此外，距離xs在實施例二中係_62〇 6mm，在比較例三中係 -538.2mm ’在比較例四中則為_578 1mm。 以上，如本實施形態般即使在凹面鏡2較大之情況下， 由於亦可縮小視標之失真，因此對觀測者p即可賦予無須 27/43 201018960 在意視標之失真而防止眼睛焦點調節功能之疲勞的效果。 (第四實施形態） 第四實施形態中’係針對使用較第二實施形態之凹面 鏡2更小之凹面鏡2的情況作說明。 本實施形態中’各設計參數（參照第五圖）係 lm=50mm、ls=24mm、故意以單眼之視覺 ie=i5lnm、 xe=-50mm、以及0max=l〇deg。本實施形態之凹面鏡2係

鏡面為（ml，m2) = (l〇〇mm,i〇5mm)之橢圓球面。本實施 形態之凹面鏡2的鏡面，相對於中央部之曲率半徑為 110.25mm ’端部之曲率半徑係i〇9.3〇mm。以下，針對藉由 本實施形態之凹面鏡2所形成的虛像B，一邊與藉由鏡面 為（ml，m2) = (l〇〇mm，i〇0mm)之屬球面之凹面鏡所形成 的虛像（比較例五）及藉由鏡面為（ml，m2 )= (105mm，105mm)之屬球面之凹面鏡所形成的虛像（比較 例，、）比較-邊作說明。此外，χζ平面中之凹面鏡2的各 設計參數係與xy平面巾之凹面鏡2的各設計參數相同。亦 即，即使在2方向，凹面鏡2之鏡面係（1〇〇_，1〇5麵） 之橢圓球面’相對於中央部之曲率半徑為削25随，端部 之曲率半徑係109.30mm。 於第九圖係表示針對本實施形態（第九圖之E3)與^ 較例五⑻及比較例六（e6)，以使X方向之虛像3之1 央部的位置—致的方絲·雜xs時之虛仙的形狀 ί ϋ向B之端部射央部之位置的差為㈣: 本只把形態中係、卜1602.4麵，比較 =2嶋麵，比較例六中則為卜期2職。本實 位置的差(5，相對;f 野於比|^例五制、43.8%，鄉於比較例# 28/43 201018960 直°。從上述可知，鏡面為非球面之本實施形態的失 取’、。此外’距離XS在本實施形態中係_54.5mm，在 t 乂歹’五中係_49.4mm，在比較例六中則為·51 9麵。 以上’如本實施形—使在凹面鏡2較小之情況下， 見標之失真’因此對觀測者p即可賦予無須 在心視^之失真而防止眼睛焦_節功能之疲勞的效果。 (第五實施形態）

第五實施形態中，係針對圖像顯示裝置1為曲面而非 平:情況作說明。亦即，本實施形態中，用 之圖像顯示面10係曲面。 園1冢 、本：械讀之圖像顯示裝置！，係使用可自由彎折之可 ，式，示器。上述可撓式顯示器係有例如於基板使朦塑膠 默有機EL顯示H、或使用電泳方式之電子紙等。本實施 形狀圖像顯示裝置i係相當於本發明之物體及減低機構。 而’觀測者P係連結兩眼之方向的水平方向（第一圖 之y方向）較垂直方向（與水平方向正交之方向、第一圖 之y方向），因兩眼視差之影響而對虛像B之失真更為敏 感。因此，本實施形態中，係考量圖像顯示裝置ι製作之 難易度’錢簡賴錢置丨觸示之圖像投影於 鏡2時僅於構成水平方向之方向，將圖像顯示裝置^、設置 成於凹面鏡2侧賦予凸之曲率的形狀，亦即圓筒之一部分 的形狀（戴面圓弧狀）。亦即，圖像顯示裝置丨在第十圖中 係在y方向於右側為凸，而實際之視標指示裝置（第一圖 中則於下側為凸。 在本實施形態所使用之設計參數，如第十圖所示，係 凹面鏡2之軸ml，m2、凹面鏡2之寬度lm、圖像顯示裝置 29/43 201018960 1之寬度Is、觀測者P之入射瞳之寬度le、表示圖像顯示裝 置1之形狀及位置的xs=xs(y)、觀測者卩之入射瞳之位置 狀、以及從圖像顯示裝置！上之各點所發出之光的最大角 Θ max。各設計參數係 lm=150mm、ls=7〇mm、ie=i〇〇mm、 xe=-100mm、以及0max=1〇deg。本實施形態之凹面鏡2係 鏡面為（ml，m2) = (300mm，300mni)之球面。凹面鏡2之 反射率係1.0。在二維平面（第十圖之xy平面）上，圖像 顯示裝置1 (光源）係「將頂點設置成xs (〇) ， 於凹面鏡2側為凸，且半徑r=250mm」之圓弧狀光源，亦⑩ 即{xs (y) = (45〇V) i/2-595.5mm}之圓弧狀光源。以 下，一邊比較本實施形態之圖像顯示裝置〗與「直線狀光 源」{xs (y) =-145.5mm=—定}之圖像顯示裝置（比較例 七）一邊作說明。本實施形態及比較例七之圖像顯示裝置i 的形狀係如第十一圖所示。第十一圖之E5係本實施形態， 則為比較例。 如第十二圖所示’若以X方向之虛像B之端部與中央 部之位置的差為(5時，本實施形態（第十二圖之E4)中係 @ 占=220.80mm，比較例七（e7)中則為5=1424.4mm。本實 施形態之位置的差(5，相對於比較例七係小84.5%。從上述 可知，本實施形態可較比較例七減低虛像B之失真。 然而，使虛像B之失真為最小之圖像顯示裝置1的形 狀，係依凹面鏡2與圖像顯示裝置1之平均距離而改變。 因此，本實施形態中，係設有配合圖像顯示裝置1與凹面 鏡2之距離，而使圖像顯示裝置1之形狀改變的機構。 以上，根據本實施形態，藉由將像顯示裝置1 (物體） 之圖像顯示面10 (表面）設置成曲面，則不論凹面鏡2之 30/43 201018960 鏡面是球面或非球面，皆可提高視標之失真的減低效果。 魅根據本實施形態’藉由像顯示裝置1在凹面鏡2 側為凸，即可進一步縮小視標之失真。 ，、車ίί ’根據本實施形態，由於在投影於凹面鏡2時可 觀測者Ρ之兩眼的方向（y方向），特別縮小虛像Β 面亦步抑_兩眼視差而將虛像即使是平 參 做歸態之變形例而言，圖像顯示裝置1之 可為使其亦彎曲於垂直方向之形狀，而非於垂直方 ^二連結兩眼之方向之水平方向正交的方向）為不彎曲 之圓向之一部分的形狀。 I ^可將如帛五實崎叙曲面的圖細示裝置1 第二至第四實施形態之鏡面為非球面的凹面鏡2加以 組^例如，凹面鏡2係鏡面Mml，m2>=(綱mm，3i〇mm) 之，圓球面’而圖像顯示裝置i則為「將頂點設置成xs⑻ :145.5mm，於凹面鏡2侧為凸，且半徑f=25Qmm」n =源，亦即{xs (y) = (45〇V) 1/2娘5賴}之圓弧 ，光源。各設計參數係設置成與第五實__同。即使 疋賴構造，對觀測者p亦可料域在意視標之失真而 防止眼睛焦點調節功能之疲勞的效果。 (第六實施形態） 第六實施形態中，係針對將預先考慮到虛像B之失真 的圖像顯示於圖像顯示裝置i的情況作說明。本實施形態 之圖像，係預先進行圖像處理而經過變形，以使投影於凹 面鏡2時虛像B之失真（立體感）減低。 本實施形態之圖像顯示裝置i，與第二實施形態同樣 31/43 201018960 地，係一種平板顯示器。於本實施形態之圖像顯示裝置工， 係一體或另外設有根據預先設定之規則進行圖像處理的圖 像處理機構（未圖示）。本實施形態中，平板顯示器所顯示 之圖像係相當於本發明之物體及減低機構。 以上，根據本實施形態，藉由將平面面板所顯示之圖 像預先予以變形，不論凹面鏡2之鏡面是球面或非球面， 皆可提尚視標之失真的減低效果。亦即，即使如本實施形 態般將圖像預先予以變形之情況下，由於亦可使虛像B之 失真減低，因此對觀測者P即可賦予無須在意視標之失真 而防止眼睛焦點調節功能之疲勞效果。 此外，亦可將如第六實施形態之預先考慮到失真的圖 像與如第二至第四實施形態之鏡面為非球面的凹面鏡2加 以組合。即使是此種構造，對觀測者P亦可賦予無須在意 視標之失真而防止眼睛焦點調節功能之疲勞的效果。 (第七實施形態） 而，第二至第六實施形態中，係以使虛像B成像成更 接近平面為目標。然而，實際上成像於兩眼之對應位置之 點的集合，亦即視差基準面（雙眼視界（h〇r〇pter))，如第 十九圖所示，在觀測者P注視點厘之情況下，一般認為係 在左右端方向朝向眼位置方向彎曲（第十九圖之Ηι)。將 此稱為經驗性雙眼視界H1。 因此，第七實施形態中，係針對考慮到兩眼視差之情 形使用第十九圖來作說明。本實施形態中，係將圖像顯示 裝置1之形狀或凹面鏡2之鏡面的形狀等予以變形，以使 虛像B與縣所奴之面—致。上述預搞設定之面，係 指預先測量例如複數個人之經驗性雙眼視界H1，再將所測 201018960 量之經驗性雙眼視界H1予以 觀測者p業已確定之情況下^之面。其他之例而言，在 驗性雙t 亦可㈣上述朗者p之經 預先上述經驗性雙眼視界H1作為上述 使虛像B與經驗性雙眼視界hi一致， ==面鏡2之鏡面的形狀或圖像顯示裝置1表面 之形狀相關的設計參數詳細地進行設計。 ❹

以上’根據本實_態’藉由使虛像b與經驗性雙眼 視界H1 -致，觀測者p即可鮮明地觀測虛像整體。 此外，幾何學上，在觀測者p注視點河之情況下，若 以兩眼之節點為〇1，〇2，即可求出圓M-〇1_〇2 (第十九圖 之H2)作為雙眼視界（h〇r〇pter)。將此稱為幾何雙眼視界 H2。已知根據生物之主觀的經驗性雙眼視界Ηι與幾何雙 眼視界H2並不一致。 (第八實施形態） 第八實施形態中’係針對使用第一至第七實施形態之 視寺示指示裝置的圖像顯示系統，使用第十三圖來作說明。 以圖像顯示系統而言，係有例如電視機或投影機等。本實 施形態之圖像顯示系統係具備圖像顯示裝置1及上述視標 指示裝置。亦即，本實施形態之視標指示裝置雖具備凹面 鏡2、半反射鏡3、以及移動裝置4，不過與圖像顯示裝置 1係呈分離。本實施形態之圖像顯示裝置1 ’與第一至第七 實施形態之圖像顯示裝置1同樣地’係具有顯示圖像（包 含影像）之功能。 而，在將第一至第七實施形態之視標指示裝置使用於 圖像顯示系統的情況下，由於圖像顯示系統具備凹面鏡2 及半反射鏡3，因此相較於薄型電視等會變得大型化而必須 33/43 201018960 有較寬廣之設置空間。 因此’本實施形態之圖像顯示系統，如第十三圖所示， 係埋入設置於壁W1與壁W2間之空間S。於壁W1則形成 有開口 m。 本實施开>態之凹面鏡2係沿壁W2側設置。凹面鏡2 係與開口 Wa相對向。本實施形態之半反射鏡3係設置於凹 面鏡2與開口 Wa之間。本實施形態中’由於在空間s設置 有凹面鏡2，因此可縮小凹面鏡2之曲率。藉此，可使觀測 者P之視標的辨視性提升。 本實施形態之圖像顯示裝置丨，係在空間S設置於半反 射鏡3之上方。圖像顯示面1〇係朝向下方。圖像顯示裝置 1係使用液晶顯示器或背投影機等。來自圖像顯示裝置i之 圖像，可為電視節目亦可為來自再生裝置（未圖示）之再 生圖像。圖像顯示裝置1係藉由移動裝置4而移動於上下 方向。藉此，本實施形態之視標指示裝置可使圖像顯示裝 置1與半反射鏡3間之光學距離改變，其結果即可使圖像 顯示裝置1與凹面鏡2間之光學距離改變。 本實施形態中，來自圖像顯示裝置1之圖像係在半反 射鏡3朝向凹面鏡2反射。上述虛像B係從凹面鏡2透射 過半反射鏡3 ’再通過開口 Wa❿對觀測者p指示。藉此， 本實施㈣之視翻*裝置即可以_賴示裝置丨所顯示 之圖像的虛像B為視標而對觀測者p指示。 以亡，根據本實施形態，即使使用視標指示裝置之圖 像顯不系統變得大型化’藉由將上述圖像顯示系統埋入壁 内部之空間s’相較於上述圖像顯示系統從壁W1突出設置 之情況，即可擴大生活空間且可使室内裝飾性提升。 34/43 201018960 此外，本實施形態之變形例而言，亦可將使用視標指 不裝置之圖像顯示系統埋入設置於天花板内之空間。 (第九實施形態） 參 第九實施形態中，係針對將視標指示裝置使用於汽車 =之=裝置（以下稱為「車載用顯示裝置」）的情況作說 二，顯示裝置係具備用以提供與駕歇相關之資訊的 圖像顯示裝置！及上述視標指示裝置。以車載用顯示裝置 而吕，係有儀表板、及導航系統之顯示部等。 駕駛者在駕駛中係依情況而注視遠方或近方。另一方 面’車載用顯示裝置係固定於顯示裝置與駕敬者間之 =::，以内的較近位置。在前方之視距與車載用顯示 义置之^内顯示的視距間有差別的情況下，在駕駛者欲交 顯示時’駕驶者必須使焦點調節功能改 艾…、疋丑時間不過焦點調節功能之改變係需要時間。 S二2方之車内顯示往遠方之前方移動注視點時， 上長。又’在曈孔會放大之夜間，相較於白天， 上述時間亦會更長。 因此’本實施形態之視標指示裝置，如第十五圖A及 弟十五圖B所示，為了進一步縮短駕駛者（觀測者P)之 焦點調節功缺變所須的_，係·視距推 距推測裝置9係用以始、目卩力土現 離之靜沪-壯 推測馬駛者之視距。此外’本實施形 、置’係與第—實施形態之視標指示裝置同 樣’備凹面鏡2、半反射鏡3、以及移動裝置4。本實 顯^置1係具有與現有之車載用顯示裳置 以下表不視距推測裝置9之一例。視距推測裝置9 35/43 201018960 係具備有觀察部90、以及解析部9卜觀察部9〇係用以觀 察駕駛者之兩眼。解析部91則從觀察圖像解析駕駛者之兩 眼的視方向，從眼睛會聚（ocular⑺晴卿⑵）來推測視 距。視標指示裝置係配合藉由視距推測裝置9所推測之視 距，使圖像顯示裝置1與凹面鏡2間之光學距離改變，以 使構成車内顯示之虛像B的視距改變。例如在遠方辨視時 的情況下’如第十五圖A所示，虛像B之視距係變長。另 方面，在近方辨認時的情況下，如第十五圖B所示，虛 像B之視距則變短。藉此，即可使上述車内顯示之視距斑 前方之視距一致。 ”. 以上’根據本實施形態，藉由使駕駛者（觀測者P)在 ，駛中注視之前方的視距與車内顯示之視距一致，即可使 駕駛者之焦點調節功能改變所須的時間縮短。 此外，本實施形態之變形例而言，視距推測裝置9亦 可與視標指示装置分離設置。 又，本實施形態之另一變形例而言，車載用顯示裝置 亦可具有在構成車内顯示之虛像B的視距為較長的狀態下 固定虛像B之位置的功能。藉此，即可避免駕駛者在辨視 近方之車内顯示後立即辨視遠方之前方的狀況，亦即駕駛 者之焦點調節功能改變所須之時間較其他狀況長的狀況。 又，由於視標指示裝置無須具備視距推測裝置9 ,因此可使 車載用顯示裝置之構成簡易。 上述之說明，僅係本發明之較佳實施形態，並非用來 限制本發明之範圍。由業界人士所想到之變更、及在說明 書之範圍内所進行之修正，亦包含於本發明之範圍。 本申請案係主張在2008年10月29曰對曰本專利廳所 36/43 201018960 提出之日本專利申請特願2008-278806號及在2009年7月 28日對日本專利廳所提出之日本專利申請特願 2009-175857號的優先權。上述日本專利申請之内容係完全 地包含於本申請案。 【圖式簡單說明】 第一圖係表示第一實施形態之視標指示裝置之 外觀圖。

第二圖係用以說明同上之視標指示裝置的動作。 第三圖係表示在同上之視標指示裝置中虛像的移動 度。 第四圖係表示在同上之視標指示裝置巾虛像之移 度的另一例。 第五圖係表示第二實施形態之視標指示裝置的各設計 參數。 第六圖A係表示同上之視標指示裝置之虛像的成像 第六圖B係表示任意之X的機率分布。 第七圖係表示同上之視標指示裝置之虛像的形狀。 形狀 形狀 第八圖係表示第三實施形態之視標指示裝置之虛像的 〇 第九圖係表示第四實施形態之視標指示裝置之虛像的 參數第十圖係表示第五實施形態之視標指示裝置的各設計 第十—圖係表示同上之視標指示裝置之圖像顯示裝置 37/43 201018960 的形狀。 =二圖係表示同上之視標指邱置之虛_ 第十二圖係第八實施形態之配置圖。 第十四圖係同上之外觀圖。 =十五圖A係在第九實施形態中遠方辨視時 第十五圖B係在第九實施形態巾近方辨視時的情況( 弟十/、圖係表示人眼球之構造的戴面圖。 第十七圖係表示凹面鏡之原理。 第十八圖係表示使用凹面鏡與半反射鏡之構成。 第十九圖係針對雙眼視界（horopter)作說明。 第二十圖係表示習知視標指示裝置當中虛像的失真。 【主要元件符號說明】 1 圖像顯示裝置 2 凹面鏡 3 半反射鏡 4 移動裝置 5 水晶體 9 視距推測裝置 10 圖像顯示面 40 保持板 41 線性導件 42 進給螺桿 43a 滑輪 43b 滑輪皮帶 44 馬達 38/43 201018960

45 控制部 60 角膜 61 瞳孔 62 水晶體 63 玻璃體 64 網膜 65 睫狀肌 70 凹面鏡 71 半反射鏡 90 觀察部 91 解析部 a 凹面鏡與物體間之距離 b 凹面鏡與虛像間之距離 f 焦點距離 σ 標準差 A 物體 B 虛像 F 焦點位置 M 注視點 N 網膜 0 中心點 P 觀測者 T 緩衝時間 le 入射瞳之寬度 lm 凹面鏡之寬度 Is 圖像顯示裝置之寬度 39/43 201018960

Lx 光軸 HI 經驗性雙眼視界 H2 幾何雙眼視界 ml 凹面鏡之軸 m2 凹面鏡之軸 01 兩眼之節點 02 兩眼之節點 si 水晶體與虛像間之距離 s2 水晶體之中心點與網膜間之距離 W1 壁 W2 壁 Wa 開口 Xe 入射瞳之位置 Xs 圖像顯示裝置之位置 Θ max 最大角 AiA2 物體之大小 BiB2 虛像之大小 40/43

Claims (1)

1. 201018960 七、申請專利範圍： 1、 一種視標指示裝置，其係以物體之虛像為視標對 觀測者指示，該視標指示裝置具備： 凹面鏡；以及 • 距離調整機構，又 該凹面鏡係設置成該凹面鏡與該物體間之光學距離為 較該凹面鏡之焦點距離短，以形成該虛像，又 該距離調整機構係構成為在較該凹面鏡之焦點距離短 〇 的範圍内’使該光學距離改變，且該虛像位置愈遠則使該 虛像之移動速度愈上升。 2、 如申請專利範圍第1項所述之視標指示裝置，其 中具備斜交於該凹面鏡之光轴的半反射鏡；該物體係配置 成在該半反射鏡之凹面鏡侧反射而投影於該凹面鏡，再透 過該半反射鏡使該物體之虛像對該觀測者指示。 3、 如申請專利範圍第1項所述之視標指示裝置，其 中該距離調整機構係使該物體移動。 • 4、如申請專利範圍第3項所述之視標指示裝置，其 中该距離調整機構係該光學距離愈長則使該物體之移動速 度愈上升。 ％ 5、如申請專利範圍第4項所述之視標指示襞置，波 中^ 則點係位於該凹面鏡之前方；該距離調整機構係由 該觀測點與該物體之虛像間之距離之倒㈣時 定的方式，使該物體移動。 為〜 ^ 6、如申請專利範圍第3項所述之視標指示裝置， 中α玄距離调整機構係以反覆該視標之來回運動的: 該光學距離改變。 巧使 41/43 201018960 中該:離t:請專利範圍第6項所述之視標指示裝置，其 '•周整機構係使該視標週期性地移動。 中該:離圍第3項所述之視標指示裂置，其 渭疋機構係使該視標連續性地移動。 中且！用如申請專利範圍第1項所述之視標指示襄置，其 /、 以顯不作為該物體之圖像的平板顯示器。 視外0胜如申請專利範圍第1至第9項中任一項所述之 機^其中具以使該虛像之失真減低的減低 % 置，第1 〇項所述之視標指示裝 面係形成構係使用該凹面鏡形成；該凹面鏡其鏡 ^為非球面，以使該虛像之失真減低。 置，其㈣===21項所述之視標指示裝 中央部愈大。率半徑為愈接近該鏡面之 置，其中在圍第12項所述之視標指示裝 眼的^一方6' =者指示該視標時，連結該觀測者之兩 j弟方向，相較於與該第一太A T：丄咏 四面鏡在該鏡面中，中央邱 ：又之—方向，該 的比係較大。 、。之㈣半彳靖端部之曲率半徑 =、如申請專利範圍第10項所述之視禪 形成減低機構係使用該物體形成;該物體之㈣ 成為曲面，以使該虛像之失真減低。 係 15、 如申請專利範圍第工4項 置’其中該物體係在該凹面鏡侧為凸。"曰不# 16、 如申請專利範圍第15項所述之視標指示襄 42/43 201018960 置’其中該物體係彎曲形成為圓筒狀；該物體之轴方向， 在對該觀測者指示該視標時，係與連結該觀測者之兩眼的 方向正交。 1 7、如申請專利範圍第1 〇項所述之視標指示裝 置，其中具備用以顯示圖像之平板顯示器；該減低機構係 利用該物體形成；該物體係顯示於該平板顯示器之圖像； 該圖像係預先予以變形，以在投影於該凹面鏡時，使該虛 像之失真減低。

   18、一種圖像顯示系統，其特徵在於，具備： 申請專利範圍第1項所述之視標指示裝置；以及 用以顯示圖像之圖像顯示裝置，又 S亥視標指示裝置係以該圖像顯示裝置所顯示之圖像的 虛像為該視標對該觀測者指示。 19、一種車載用顯示裝置，其特徵在於’具備： 申請專利範圍第1項所述之視標指示裝置；以及 用以提供與駕駛相關之圖像資訊的圖像顯示裝置，又 該視標指示裝置係以該圖像顯示裝置所提供之該資訊 的虛像為該視標對該觀測者指示。 貝 2 0 如申請專利範圍第19項所述之車载用顯示裳 置’其中純標指林置係具個以推_觀測者之視距 的視距推職置，且狀之視縣變長，則該虛像 ^見距亦變長的方式，使·像顯示裝置與該凹面鏡間之 光學距離改變。 43/43