WO2020059619A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2020059619A1
WO2020059619A1 PCT/JP2019/035836 JP2019035836W WO2020059619A1 WO 2020059619 A1 WO2020059619 A1 WO 2020059619A1 JP 2019035836 W JP2019035836 W JP 2019035836W WO 2020059619 A1 WO2020059619 A1 WO 2020059619A1
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WO
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light
concave mirror
screen
display device
display unit
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PCT/JP2019/035836
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English (en)
French (fr)
Inventor
毅 笠原
俊 関谷
Original Assignee
日本精機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Arrangement of adaptations of instruments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/346—Image reproducers using prisms or semi-transparent mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/363—Image reproducers using image projection screens

Definitions

  • the present invention relates to a display device capable of projecting light on a display unit to provide information.
  • Some vehicles are equipped with a display device (head-up display device) that provides necessary information to the driver (viewer) by projecting light onto a display unit such as a windshield.
  • the display device is provided, for example, on a dashboard of a vehicle.
  • a display device there is a technology disclosed in Patent Document 1.
  • the display device disclosed in Patent Literature 1 includes a display unit that emits light, a screen through which light emitted from the display unit passes, a concave mirror that reflects light passing through the screen, and a display unit and a screen. And a case in which it is stored.
  • the screen is a transmission type screen arranged on the optical path of the light emitted from the display means.
  • the surface of the screen through which light passes is provided to be inclined with respect to the surface of the display means from which light is emitted. That is, the screen is provided to be inclined with respect to the optical axis of the light emitted from the display means.
  • the concave mirror reflects the light passing through the screen and entering the concave mirror toward the display unit.
  • the driver can recognize a deep image.
  • a display device that projects light on a display unit and allows a viewer to recognize a virtual image
  • Display means for emitting light, a screen through which light emitted from the display means passes, a concave mirror for reflecting light passing through the screen toward the display unit, and housing the display means and the screen Having a case
  • a surface of the screen through which light passes is provided in parallel with a surface of the display unit that emits light, The surface that reflects the light of the concave mirror extends from the lower end to the upper end of the concave mirror so that the light forming the upper part of the virtual image forms an image in front of the display unit than the light forming the lower part of the virtual image.
  • a display device having a different radius of curvature is provided.
  • the surface of the screen through which light passes is provided in parallel with the surface of the display means from which light is emitted.
  • the surface of the concave mirror that reflects light has a radius of curvature from the lower end to the upper end of the concave mirror so that the light forming the upper part of the virtual image forms an image in front of the display unit than the light forming the lower part of the virtual image. Is different. Since the surface of the screen through which the light passes is provided in parallel with the surface of the display means from which the light is emitted, the screen and the display means can be compactly arranged. Thereby, it is not necessary to secure a large space for accommodating the screen and the display means.
  • the radius of curvature is different from the lower end to the upper end of the concave mirror so that the light forming the upper part of the virtual image forms an image ahead of the light forming the lower part of the virtual image. Accordingly, even when the surface of the display means through which light from the screen passes is parallel to the surface of the display means, the viewer can recognize a three-dimensional virtual image inclined forward. As a result, it is possible to provide a display device that is compact and allows a viewer to recognize a deep image.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the concave mirror shown in FIG. 1.
  • 3A is a sectional view taken along line 3a-3a in FIG. 2
  • FIG. 3B is a sectional view taken along line 3b-3b in FIG. 2
  • FIG. 3C is a sectional view taken along line 3c-3c in FIG. It is.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an image forming position of light incident on and reflected by each part of the concave mirror illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating the size of the display device according to the comparative example
  • FIG. 5B is a diagram illustrating the size of the display device according to the example.
  • left and right refer to left and right with reference to the occupant of the vehicle
  • front and rear refer to front and rear with reference to the traveling direction of the vehicle.
  • Fr indicates the front
  • Rr indicates the rear
  • Le indicates the left from the occupant
  • Ri indicates the right from the occupant
  • Up indicates the upper side
  • Dn indicates the lower side.
  • the display device 10 is mounted on, for example, a vehicle Ve, and emits light toward a windshield Fr (display unit Fr). By projecting light on the windshield Fr, the driver Mn (viewer Mn) recognizes that the image I (virtual image I) is projected forward.
  • the display device 10 causes the driver Mn to recognize an image I whose upper part is inclined (falls) in the traveling direction of the vehicle Ve. By including information such as the vehicle speed and the navigation information in the image I, the driver Mn can obtain necessary information during traveling.
  • the display device 10 includes a case 20 having a box shape, a display unit 11 fixed to the case 20 to emit light, a screen 12 through which light emitted from the display unit 11 passes, and a light passing through the screen 12. , A concave mirror 40 that reflects the light reflected by the plane mirror 30 toward the windshield Fr, and a control unit 13 that controls the light emitted by the display unit 11.
  • the case 20 has a lower case 21 having an open upper part, an upper case 22 covered by the lower case 21, and a cover 23 which is fitted into the upper case 22 and is made of a transparent resin.
  • the case 20 houses the display means 11, the screen 12, the plane mirror 30, and the concave mirror 40.
  • the lower case 21 and the upper case 22 are formed of a synthetic resin having a light shielding property.
  • the display unit 11 is a projector including a light source and an optical element such as a DMD (Digital Mirror Device).
  • the display means 11 emits light toward the screen 12.
  • the screen 12 is disposed on an optical path of light emitted from the display means 11, and a light-transmitting surface 12 a is provided in parallel with the light-emitting surface 11 a of the display means 11. It is a screen of.
  • the screen 12 is arranged at a position where the light emitted from the display means 11 forms an image, and diffuses the incident light. When the incident light is diffused, an image is formed on the surface of the screen 12.
  • the screen 12 is employed, for example, from a holographic diffuser, a microlens array, or a diffuser.
  • the plane mirror 30 has a plane mirror support 31 made of resin fixed to the upper case 22 and a plane mirror main body 32 rotatably supported by the plane mirror support 31.
  • the plane mirror main body 32 is a full mirror including a plane mirror base 32a made of resin and a plane mirror reflecting part 32b made of metal formed on the surface of the plane mirror base 32a.
  • the plane mirror reflector 32b reflects the light that has passed through the screen 12 and entered the plane mirror reflector 32b toward the concave mirror 40.
  • the plane mirror reflector 32b is formed by forming a metal such as aluminum into a thin film.
  • the metal forming the plane mirror reflecting portion 32b is, for example, aluminum or silver.
  • the concave mirror 40 includes a concave mirror support 41 made of resin fixed to the lower case 21 and a concave mirror main body 42 rotatably supported by the concave mirror support 41.
  • the concave mirror body 42 has a concave mirror base 42a made of resin, a concave mirror reflector 42b formed on the surface of the concave mirror base 42a, and a concave mirror extending in a direction away from both ends (left and right ends) of the concave mirror base 42a. Extension portions 42c, 42c.
  • the concave mirror base 42a is formed such that the radius of curvature of the surface on which the concave mirror reflector 42b is formed varies from the lower end to the upper end.
  • the radius of curvature on the concave surface is formed to be R1.
  • FIG. 3B is also referred to.
  • the concave surface is formed such that the radius of curvature on the concave surface is R2 (R1 ⁇ R2) larger than R1.
  • FIG. 3C is also referred to.
  • the radius of curvature on the concave surface is formed so as to be R3 (R2 ⁇ R3) larger than R2. That is, the surface of the concave mirror base portion 42a on which the concave mirror reflecting portion 42b is formed is formed such that the radius of curvature continuously increases from the lower end to the upper end.
  • the concave mirror reflector 42b is formed over the entire surface of the concave mirror base 42a having a concave shape, and has a different radius of curvature from the lower end to the upper end. Incidentally, the thickness of the concave mirror reflecting portion 42b is formed uniformly from the lower end to the upper end. Referring to FIG. The lower end of the concave mirror reflector 42b is formed at a position where the radius of curvature of the concave mirror base 42a is R1. Therefore, the radius of curvature at the lower end of the concave mirror reflector 42b is the smallest r1 in the whole.
  • FIG. 3B is also referred to.
  • the portion located at the center of the upper and lower ends of the concave mirror reflecting portion 42b is formed at a portion where the radius of curvature of the concave mirror base portion 42a is R2. For this reason, the radius of curvature at the portion located at the center of the upper and lower ends of the concave mirror reflector 42b is r2 larger than r1 (r1 ⁇ r2).
  • FIG. 3C is also referred to.
  • the upper end of the concave mirror reflector 42b is formed at a position where the radius of curvature of the concave mirror base 42a is R3. Therefore, the radius of curvature at the upper end of the concave mirror reflector 42b is the largest r3 in the whole (r2 ⁇ r3). That is, the concave mirror reflector 42b is formed such that the radius of curvature increases continuously from the lower end to the upper end.
  • the metal forming the concave mirror reflecting portion 42b is, for example, aluminum or silver.
  • the concave mirror reflector 42b reflects the light reflected by the plane mirror reflector 32b toward the windshield Fr.
  • the image I is enlarged and projected by projecting light onto the windshield Fr via the concave mirror reflector 42b.
  • Shafts 42d, 42d having a columnar shape are formed at the distal ends of the concave mirror extensions 42c, 42c.
  • the concave mirror main body 42 becomes rotatable with respect to the concave mirror support 41.
  • the control unit 13 controls light emitted from the display unit 11.
  • the driver Mn can recognize that an arbitrary image I is projected on the front of the windshield Fr.
  • the display device 10 is attached to, for example, a dashboard of the vehicle Ve.
  • the display device 10 attached to the dashboard emits light toward the windshield Fr.
  • the driver Mn recognizes that the image I is projected in front of the windshield Fr.
  • the radius of curvature of the concave mirror reflector 42b is formed so as to increase continuously from the lower end to the upper end. For this reason, the light incident on the concave mirror reflector 42b is reflected by the portions having different curvature radii (the portions of the concave mirror reflector 42b). That is, light incident on the lower end of the concave mirror reflector 42b is reflected at a portion having the smallest radius of curvature, and light incident on the center of the concave mirror reflector 42b is reflected at a portion having a larger radius of curvature than the lower edge. Incident on the upper end of the lens are reflected by the portion having the largest radius of curvature, and are respectively projected on the windshield Fr.
  • the position where the reflected light is imaged changes.
  • the light reflected at the lower end of the concave mirror reflector 42b forms an image at a position farthest from the windshield Fr
  • the light reflected at the center of the concave mirror reflector 42b is smaller than the light reflected at the lower end of the windshield Fr.
  • the light imaged on the side and reflected at the upper end of the concave mirror reflecting portion 42b forms an image at a position closest to the windshield Fr.
  • the distance to the position where the light reflected at the upper end forms an image is L1
  • the distance to the position where the light reflected at the center forms an image is L2
  • the light reflected at the lower end is L2.
  • L3 be the distance to the image forming position.
  • the distance to the imaging position is L1> L2> L3.
  • the projected image I is inclined forward by ⁇ from the lower part to the upper part. That is, the three-dimensional image I having a depth is recognized by the driver Mn.
  • FIG. 5A shows a display device 110 in which a surface 112a through which light of a screen 112 passes is inclined with respect to a surface 111a of a display unit 111 from which light is emitted in order to project a deep image I. It is shown.
  • the screen 112 is arranged at an angle to the optical axis of the light emitted from the display unit 111.
  • the distance from the bottom of the case 120 to the top of the screen 112 is L4. Since the screen 112 is inclined, an extra space for accommodating the screen 112 in the vertical direction needs to be secured. Therefore, the size of the display device 110 is increased.
  • FIG. 5B shows the display device 10 in which the concave mirror reflecting portion 42b has a different radius of curvature in order to project an image I having a depth.
  • the display device 10 it is not necessary to arrange the screen 12 at an angle in order to project the deep image I. That is, the surface 12a through which the light of the screen 12 passes can be arranged in parallel with the surface 11a of the display means 11 from which the light is emitted.
  • the distance from the bottom of the case 20 to the top of the screen 12 is L5. At this time, L4> L5.
  • the storage space for the screen 12 can be reduced, and the display device 10 can be made compact.
  • a surface 12 a of the screen 12 through which light passes is provided in parallel with a surface 11 a of the display unit 11 from which light is emitted.
  • the surface 42b of the concave mirror 40 that reflects the light is formed from the lower end to the upper end of the concave mirror 40 so that the light forming the upper part of the virtual image I forms an image in front of the display unit Fr than the light forming the lower part of the virtual image I.
  • the radius of curvature is different from the lower end to the upper end of the concave mirror 40 so that the light forming the upper part of the virtual image I forms an image before the display part Fr than the light forming the lower part of the virtual image I.
  • the vehicle on which the display device according to the present invention is mounted may be a two-wheeled vehicle or a three-wheeled vehicle in addition to a four-wheeled vehicle. Further, the present invention can be applied to vehicles other than vehicles, construction machines, and the like.
  • the reflecting mirror shown in the embodiment is not an essential component. That is, the reflecting mirror can be eliminated as necessary. Conversely, in order to increase the optical path length from the display means to the display unit, the number of reflecting mirrors can be increased as needed.
  • the display unit is described as a windshield.
  • the display device according to the present invention can also project light onto a display unit including a so-called combiner.
  • the present invention is not limited to the embodiments as long as the functions and effects of the present invention are exhibited.
  • the display device of the present invention is suitable for mounting on a vehicle.

Abstract

コンパクトでありながらも視認者に奥行きのある像を認識させることができる表示装置を提供すること。 表示装置（１０）は、光を出射する表示手段（１１）と、この表示手段（１１）から出射された光が通過するスクリーン（１２）と、このスクリーン（１２）を通過した光を表示部（Ｆｒ）に向かって反射する凹面鏡（４０）と、表示手段（１１）及びスクリーン（１２）を収納しているケース（２０）と、を有している。スクリーン（１２）の光が通過する面は、表示手段（１１）の光を出射する面に対して、平行に設けられている。凹面鏡（４０）の光を反射する面は、虚像（Ｉ）の上部を形成する光が虚像（Ｉ）の下部を形成する光よりも表示部（Ｆｒ）の前方において結像するように、凹面鏡（４０）の下端から上端に亘って曲率半径が異なっている。

Description

表示装置
　本発明は、表示部に光を投射し情報を提供することができる表示装置に関する。
　一部の車両には、フロントガラス等の表示部に光を投射することにより、運転者（視認者）に必要な情報を提供する表示装置（ヘッドアップディスプレイ装置）が搭載されている。表示装置は、例えば、車両のダッシュボードに設けられている。このような、表示装置の従来技術として特許文献１に開示される技術がある。
　特許文献１に示される表示装置は、光を出射する表示手段と、この表示手段から出射された光が通過するスクリーンと、このスクリーンを通過した光を反射する凹面鏡と、これら表示手段及びスクリーンを収納しているケースと、を備えている。
　スクリーンは、表示手段から出射される光の光路上に配置されている、透過型のスクリーンである。スクリーンの光が通過する面は、表示手段の光を出射する面に対して、傾いて設けられている。即ち、スクリーンは、表示手段から出射される光の光軸に対して、傾けて設けられている。
　凹面鏡は、スクリーンを通過し凹面鏡に入射した光を表示部に向かって反射する。
　スクリーンの光が通過する面が、表示手段の光を出射する面に対して傾けて設けられていることにより、運転者に奥行きのある像を認識させることができる。
特開２０１６－２１２３３８号公報
　特許文献１の表示装置では、スクリーンの光が通過する面は、表示手段の光が出射される面に対して傾いている。傾けて配置される分、互いの面が平行に設けられている場合に比べて、表示手段及びスクリーン部を収納するためのスペースを広く確保する必要が生じる。結果、表示装置が大型化する。
　本発明は、コンパクトでありながらも視認者に奥行きのある像を認識させることができる表示装置を提供することを課題とする。
　請求項１による発明によれば、表示部に光を投射して視認者に虚像を認識させる表示装置において、
　光を出射する表示手段と、この表示手段から出射された光が通過するスクリーンと、このスクリーンを通過した光を前記表示部に向かって反射する凹面鏡と、前記表示手段及び前記スクリーンを収納しているケースと、を有し、
　前記スクリーンの光が通過する面は、前記表示手段の光を出射する面に対して、平行に設けられており、
　前記凹面鏡の光を反射する面は、前記虚像の上部を形成する光が前記虚像の下部を形成する光よりも前記表示部の前方において結像するように、前記凹面鏡の下端から上端に亘って曲率半径が異なっていることを特徴とする表示装置が提供される。
　請求項１に係る発明では、スクリーンの光が通過する面は、表示手段の光を出射する面に対して、平行に設けられている。更に、凹面鏡の光を反射する面は、虚像の上部を形成する光が虚像の下部を形成する光よりも表示部の前方において結像するように、凹面鏡の下端から上端に亘って曲率半径が異なっている。スクリーンの光が通過する面が、表示手段の光を出射する面に対して、平行に設けられていることにより、スクリーン及び表示手段をコンパクトに配置することができる。これにより、スクリーン及び表示手段を収納するための広いスペースを確保することが不要となる。つまり、ケースの大型化を抑制することができる。更に、虚像の上部を形成する光が虚像の下部を形成する光よりも表示部の前方において結像するように、凹面鏡の下端から上端に亘って曲率半径が異なっている。これにより、表示手段の光を出射する面に対してスクリーンの光が通過する面を平行に配置した場合においても、前方に傾いた立体的な虚像を視認者に認識させることができる。結果、コンパクトでありながらも視認者に奥行きのある像を認識させることができる表示装置を提供することができる。
本発明の実施例による表示装置の断面図である。 図１に示された凹面鏡の斜視図である。 図３（ａ）は、図２の３ａ－３ａ線断面図、図３（ｂ）は、図２の３ｂ－３ｂ線断面図、図３（ｃ）は、図２の３ｃ－３ｃ線断面図である。 図２に示された凹面鏡の各部位に入射し反射された光の結像位置について説明する図である。 図５（ａ）は、比較例による表示装置の大きさについて説明する図、図５（ｂ）は、実施例による表示装置の大きさについて説明する図である。
　本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌｅは乗員から見て左、Ｒｉは乗員から見て右、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例＞
　図１を参照する。表示装置１０は、例えば、車両Ｖｅに搭載され、フロントガラスＦｒ（表示部Ｆｒ）に向かって光を出射する。フロントガラスＦｒに光が投射されることにより、運転者Ｍｎ（視認者Ｍｎ）は、前方に像Ｉ（虚像Ｉ）が投影されているように認識する。
　尚、表示装置１０は、上部が車両Ｖｅの進行方向に向かって傾いた（倒れた）像Ｉを運転者Ｍｎに認識させる。上記像Ｉに車速やナビゲーション情報等の情報を含ませることにより、運転者Ｍｎは、走行時に必要な情報を得ることができる。
　表示装置１０は、箱状を呈するケース２０と、このケース２０に固定され光を出射する表示手段１１と、表示手段１１から出射された光が通過するスクリーン１２と、このスクリーン１２を通過した光を反射する平面鏡３０と、この平面鏡３０により反射された光をフロントガラスＦｒに向かって反射する凹面鏡４０と、表示手段１１が出射する光を制御する制御部１３と、を有している。
　ケース２０は、上部が開口している下ケース２１と、この下ケース２１に被せられた上ケース２２と、この上ケース２２に嵌め込まれ透明な樹脂からなるカバー２３と、を有している。ケース２０は、表示手段１１、スクリーン１２、平面鏡３０及び凹面鏡４０を収納している。
　下ケース２１及び上ケース２２は、遮光性を有する合成樹脂によって形成されている。
　表示手段１１は、光源、及び、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）等の光学素子を備えるプロジェクタである。表示手段１１は、スクリーン１２に向かって光を出射する。
　スクリーン１２は、表示手段１１から出射される光の光路上に配置されると共に、光が通過する面１２ａが表示手段１１の光を出射する面１１ａに対して平行に設けられている、透過型のスクリーンである。スクリーン１２は、表示手段１１から出射された光が結像する位置に配置され、入射した光を拡散させる。入射した光が拡散されると、スクリーン１２の表面には像が形成される。スクリーン１２は、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、又は拡散板等から採用される。
　平面鏡３０は、上ケース２２に固定された樹脂製の平面鏡支持部３１と、この平面鏡支持部３１に回転可能に支持された平面鏡本体部３２と、を有している。
　平面鏡本体部３２は、樹脂製の平面鏡ベース部３２ａと、この平面鏡ベース部３２ａの表面に形成された金属からなる平面鏡反射部３２ｂと、を含んでいるフルミラーである。
　平面鏡反射部３２ｂは、スクリーン１２を通過し平面鏡反射部３２ｂに入射した光を凹面鏡４０に向かって反射する。平面鏡反射部３２ｂは、アルミニウム等の金属が薄膜状に形成されてなる。尚、平面鏡反射部３２ｂを形成する金属は、例えば、アルミニウムや銀等である。
　凹面鏡４０は、下ケース２１に固定された樹脂製の凹面鏡支持部４１と、凹面鏡支持部４１に回転可能に支持された凹面鏡本体部４２と、からなる。
　図２を参照する。凹面鏡本体部４２は、樹脂製の凹面鏡ベース部４２ａと、この凹面鏡ベース部４２ａの表面に形成された凹面鏡反射部４２ｂと、凹面鏡ベース部４２ａの両端（左右端）から互いが離れる方向に延びる凹面鏡延長部４２ｃ、４２ｃと、を有している。
　図２及び図３を参照する。凹面鏡ベース部４２ａは、凹面鏡反射部４２ｂが形成されている面の曲率半径が下端から上端に亘って異なるよう形成されている。図３（ａ）を参照する。凹面鏡ベース部４２ａの下端においては、凹面における曲率半径がＲ１となるように形成されている。図３（ｂ）を併せて参照する。凹面鏡ベース部４２ａの上下端の中央に位置する部位においては、凹面における曲率半径がＲ１よりも大きなＲ２（Ｒ１＜Ｒ２）となるように形成されている。図３（ｃ）を併せて参照する。凹面鏡ベース部４２ａの上端においては、凹面における曲率半径がＲ２よりも大きなＲ３（Ｒ２＜Ｒ３）となるように形成されている。つまり、凹面鏡反射部４２ｂが形成されている凹面鏡ベース部４２ａの面は、下端から上端に亘って曲率半径が連続して大きくなるよう形成されている。
　凹面鏡反射部４２ｂは、凹面鏡ベース部４２ａの凹面形状を呈する面の全域に形成されており、下端から上端に亘って曲率半径が異なっている。尚、凹面鏡反射部４２ｂにおける厚みは、下端から上端に亘って均一に形成されている。図３（ａ）を参照する。凹面鏡反射部４２ｂの下端は、凹面鏡ベース部４２ａの曲率半径がＲ１である部位に形成されている。このため、凹面鏡反射部４２ｂの下端における曲率半径は、全体の中で最も小さいｒ１となる。図３（ｂ）を併せて参照する。凹面鏡反射部４２ｂの上下端の中央に位置する部位は、凹面鏡ベース部４２ａの曲率半径がＲ２である部位に形成されている。このため、凹面鏡反射部４２ｂの上下端の中央に位置する部位における曲率半径は、ｒ１よりも大きいｒ２となる（ｒ１＜ｒ２）。図３（ｃ）を併せて参照する。凹面鏡反射部４２ｂの上端は、凹面鏡ベース部４２ａの曲率半径がＲ３である部位に形成されている。このため、凹面鏡反射部４２ｂの上端における曲率半径は、全体の中で最も大きいｒ３となる（ｒ２＜ｒ３）。つまり、凹面鏡反射部４２ｂは、下端から上端に亘って曲率半径が連続して大きくなるよう形成されている。凹面鏡反射部４２ｂを形成している金属は、例えば、アルミニウムや銀等である。
　図１を参照する。凹面鏡反射部４２ｂは、平面鏡反射部３２ｂで反射された光をフロントガラスＦｒに向かって反射する。凹面鏡反射部４２ｂを介してフロントガラスＦｒに光が投射されることにより、像Ｉが拡大されて投影されることになる。
　図２を併せて参照する。凹面鏡延長部４２ｃ、４２ｃの先端には、円柱形状を呈する軸部４２ｄ、４２ｄが形成されている。この軸部４２ｄ、４２ｄが凹面鏡支持部４１に嵌合されることにより、凹面鏡本体部４２が凹面鏡支持部４１に対して回転可能になる。
　図１を参照する。制御部１３は、表示手段１１が出射する光を制御する。制御部１３が表示手段１１から出射される光を制御することにより、任意の像ＩをフロントガラスＦｒの前方に投影させているよう運転者Ｍｎに認識させることができる。
　次に、本発明による表示装置の作用について説明する。
　表示装置１０は、例えば、車両Ｖｅのダッシュボードに取り付けられる。ダッシュボードに取り付けられた表示装置１０は、フロントガラスＦｒに向かって光を出射する。フロントガラスＦｒに光が投射されると、運転者Ｍｎは、フロントガラスＦｒの前方に像Ｉが投影されているように認識する。
　図４を参照する。表示手段１１（図１参照）から出射された光は、スクリーン１２（図１参照）を介して凹面鏡反射部４２ｂに入射する。凹面鏡反射部４２ｂに光が入射すると、入射した光は凹面鏡反射部４２ｂによってフロントガラスＦｒに反射される。
　凹面鏡反射部４２ｂの曲率半径は、下端から上端に亘って連続して大きくなるよう形成されている。このため、凹面鏡反射部４２ｂに入射した光は、それぞれ曲率半径が異なる部位（凹面鏡反射部４２ｂの部位）によって反射される。つまり、凹面鏡反射部４２ｂの下端に入射した光は曲率半径が最も小さな部位で反射され、凹面鏡反射部４２ｂの中央に入射した光は曲率半径が下端よりも大きな部位で反射され、凹面鏡反射部４２ｂの上端に入射した光は曲率半径が最も大きな部位で反射され、それぞれフロントガラスＦｒに投射される。
　凹面鏡反射部４２ｂの曲率半径が異なることで、反射された光の結像する位置は変わる。つまり、凹面鏡反射部４２ｂの下端で反射された光はフロントガラスＦｒから最も離れた位置で結像し、凹面鏡反射部４２ｂの中央で反射された光は下端で反射された光よりもフロントガラスＦｒ側で結像し、凹面鏡反射部４２ｂの上端で反射された光はフロントガラスＦｒに最も近い位置で結像する、ことになる。フロントガラスＦｒを基準として、上端で反射された光が結像する位置までの距離をＬ１とし、中央で反射された光が結像する位置までの距離をＬ２とし、下端で反射された光が結像する位置までの距離をＬ３とする。この時、結像位置までの距離は、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３である。これにより、投影される像Ｉは、下部から上部に亘って前方にθだけ傾くことになる。つまり、奥行きのある立体的な像Ｉが運転者Ｍｎに認識されることになる。
　次に、スクリーン１２の光が通過する面１２ａを、表示手段１１の光を出射する面１１ａに対して平行に配置することで、表示装置１０がコンパクトになる理由について説明する。
　図５（ａ）を参照する。図５（ａ）には、奥行きのある像Ｉを投影するために、表示手段１１１の光を出射する面１１１ａに対して、スクリーン１１２の光が通過する面１１２ａが傾けられた表示装置１１０が示されている。このような表示装置１１０では、表示手段１１１から出射される光の光軸に対して、スクリーン１１２が傾けて配置されている。ケース１２０の底からスクリーン１１２の上部までの距離は、Ｌ４である。スクリーン１１２を傾けて配置した分、上下方向においてスクリーン１１２を収納するためのスペースを余分に確保する必要が生じる。このため、表示装置１１０が大型化する。
　図５（ｂ）を併せて参照する。図５（ｂ）には、奥行きのある像Ｉを投影するために、凹面鏡反射部４２ｂの曲率半径を異ならせた表示装置１０が示されている。上述のとおり、表示装置１０では、奥行きのある像Ｉを投影するためにスクリーン１２を傾けて配置する必要がない。つまり、表示手段１１の光を出射する面１１ａに対して、スクリーン１２の光が通過する面１２ａを平行に配置することができる。ケース２０の底からスクリーン１２の上部までの距離は、Ｌ５である。このとき、Ｌ４＞Ｌ５である。スクリーン１２の収納スペースを小さくすることができ、表示装置１０をコンパクトにすることができる。
　次に、本発明による表示装置の効果を説明する。
　図１を参照する。表示装置１０においては、スクリーン１２の光が通過する面１２ａは、表示手段１１の光を出射する面１１ａに対して、平行に設けられている。更に、凹面鏡４０の光を反射する面４２ｂは、虚像Ｉの上部を形成する光が虚像Ｉの下部を形成する光よりも表示部Ｆｒの前方において結像するように、凹面鏡４０の下端から上端に亘って曲率半径が異なっている。スクリーン１２の光が通過する面１２ａが、表示手段１１の光を出射する面１１ａに対して、平行に設けられていることにより、スクリーン１２及び表示手段１１をコンパクトに配置することができる。これにより、スクリーン１２及び表示手段１１を収納するための広いスペースを確保することが不要となる。つまり、ケース２０の大型化を抑制することができる。更に、虚像Ｉの上部を形成する光が虚像Ｉの下部を形成する光よりも表示部Ｆｒの前方において結像するように、凹面鏡４０の下端から上端に亘って曲率半径が異なっている。これにより、表示手段１１の光を出射する面に対してスクリーン１２の光が通過する面１２ａを平行に配置した場合においても、前方に傾いた立体的な虚像Ｉを視認者Ｍｎに認識させることができる。結果、コンパクトでありながらも視認者Ｍｎに奥行きのある像を認識させることができる表示装置１０を提供することができる。
　尚、本発明による表示装置が搭載される車両は、四輪車の他、二輪車又は三輪車であっても良い。更には、車両以外の乗り物や建機等にも適用が可能である。
　また、実施例に示されている反射鏡は必須の構成要素ではない。つまり、必要に応じて反射鏡を廃すこともできる。また逆に、表示手段から表示部までの光路長を長くするために、必要に応じて反射鏡を増やすこともできる。
　更に、実施例において、表示部はフロントガラスとして説明されている。しかしながら、本発明による表示装置は、いわゆるコンバイナからなる表示部に光を投射することもできる。
　即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
　本発明の表示装置は、車両に搭載するのに好適である。
　１０…表示装置
　１１…表示手段
　１２…スクリーン
　１３…制御部
　２０…ケース
　３０…平面鏡
　３２…平面鏡本体部
　３２ｂ…平面鏡反射部
　４０…凹面鏡
　４２…凹面鏡本体部
　４２ａ…凹面鏡ベース部
　４２ｂ…凹面鏡反射部
　Ｆｒ…表示部（フロントガラス）
　Ｉ…像（虚像）
　Ｍｎ…視認者（運転者）
　Ｖｅ…車両

Claims (1)

  1. 　表示部に光を投射して視認者に虚像を認識させる表示装置において、
    　光を出射する表示手段と、この表示手段から出射された光が通過するスクリーンと、このスクリーンを通過した光を前記表示部に向かって反射する凹面鏡と、前記表示手段及び前記スクリーンを収納しているケースと、を有し、
    　前記スクリーンの光が通過する面は、前記表示手段の光を出射する面に対して、平行に設けられており、
    　前記凹面鏡の光を反射する面は、前記虚像の上部を形成する光が前記虚像の下部を形成する光よりも前記表示部の前方において結像するように、前記凹面鏡の下端から上端に亘って曲率半径が異なっていることを特徴とする表示装置。
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