虚像显示设备制造技术

一种虚像显示设备包括一对光学投射系统（１０、２０），每个具有显示装置（１１）、光源（１２），以及投射透镜（１３）。形成在显示装置（１１）上的图像投射到图像位置光学系统（３０），其包括光学聚集透镜（３１）和光学散射装置（３２）。来自光学投射系统（１０、２０）的光线在半透明反射装置（２００）处反射，以便光线分别在观察者的右眼和左眼（３０１、３０２）处聚集。结果，图像可以由人们识别为远处的虚像。由于光学散射装置（３２）以这样的方式散射光线，即，到达观察眼之一的光线不能到达其它观察眼，以便各光线的图像信息可以由观察者识别，而不引起串扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种虚像显示设备，其通过反射从半透明反射装置上的光学单元投射的图像信息，以及将虚像重叠到前景来使在半透明反射装置上的虚像从观察点可见。
技术介绍
这种类型的虚像显示设备通常用于显示系统中，其中，额外的图像显示为在观察者前面的显示器上的虚像，且额外的图像重叠到图像，或者已经显示在显示器上或者向前的景象上，以及尤其是用作用于诸如计算机游戏或者汽车之类的娱乐设备的信息显示设备。需要通过改变虚像的图像距离来增加显示器上的图像的透视感。例如，在涉及向前的景象的图像信息将显示为虚像的情况下，其中，图像信息重叠到向前的景象上，可以在没有不舒服的感觉的情况下识别该图像，且当虚像的图像距离根据观察者和显示装置中的景象之间的距离而改变时，可以获得更加现实的感觉。更加确切的，当观察者和显示装置中的景象之间的距离更长时，观察者和要被显示在显示器装置上的虚像之间的距离会同样变得更长，以便可以获得更加现实的感觉。当与普通的立体电视相比时，更清楚地理解虚像显示为额外的图像的优点，通过立体电视也可以获得透视感。普通电视在显示区域以外具有外部框架，因此，观察者的眼睛可能聚焦在外部框架上。在这样的情况下，当显示图像的距离较大地改变时，其可能给出对观察者不舒服的感觉。因此，立体电视可能显示这样的图像，其提供了较差的透视感。另一方面，当额外的图像显示为虚像时，图像距离可以动态改变，因为根本不能识别显示装置的外部框架。在传统的虚像显示设备中，显示装置上的图像由凹镜或者透镜放大，且显示为虚像，其中，机械地移动光学装置来改变图像距离。在另一种传统的虚像显示设备中，披露了这样的具有光学投射系统和物镜的系统，其中，设置有一对光学投射系统，以及在投射透镜的出射光瞳处的图像形成在观察者的右眼和左眼处，即，来自光学投射系统的光线在右眼和左眼处聚焦。例如，这些传统的设备在日本专利出版物(未审查的)H5-147456或者2001-356298中披露。在通过机械移动光学装置来改变图像距离的情况下，大尺寸的屏幕是必需的，或者当图像距离变得更长时，光学系统本身变得更大。在传统的虚像显示设备用于汽车，且前挡风玻璃用作半透明反射装置的情况下，挡风玻璃的曲率较大地改变，结果，在挡风玻璃上的图像大大地变形。此外，在具有一对光学投射系统和物镜的传统设备中，其中，来自各光学投射系统的光线通过使用物镜来在左右眼处聚集，该对投射系统的光轴从物镜的光轴移位，引起像差。结果，来自透镜的整个区域的光线可能不在一个观察点处聚集，以致观察者不能识别整个图像，引起了图像的间断。此外，当显示的图像变得更大时，物镜必须制成更大，从而，像差不可避免地变得更大，降低了能见度。即使实现了没有像差的透镜，当观察者的观察点(眼睛)移动即使较小的距离时，图像的间断也可能容易发生，因为聚焦点在小区域内。因此，即使当检测观察点的位置来控制光线时，也难获得高的能见度。因此，必须通过使投射透镜的出射光瞳更大来在聚焦点处使光通量的直径更大。然而，当出射光瞳变得更大时，投射透镜和物镜之间的距离，即，投射距离，变得更大，导致大尺寸的光学系统。如上所述，在传统的设备中有很多问题，即，在系统的一些光学装置机械移动的情况下，光学系统变得更大，由于透镜的像差，能见度降低(图像间断)，以及在出射光瞳变得更大的情况下，光学系统变得更大。
技术实现思路
考虑上述的问题来实现本专利技术，本专利技术的目的在于提供一种虚像显示设备，其较小，具有较简单的结构，且其实现了高质量的图像显示。根据本专利技术的特征之一，虚像显示设备包括用于投射图像信息的光学单元；以及用于反射来自光学单元的图像信息的半透明反射装置，以便图像信息可以在其观察点(眼睛)处由观察者识别为虚像，其中，图像信息在远处重叠。光学单元包括一对光学投射系统，每个具有用于在其上显示图像的显示装置，用于照亮显示装置的光源，以及用于投射显示装置的图像的投射透镜，其中，该对光学投射系统投射相应于观察者的右眼和左眼的各个图像；以及设置在图像聚焦位置处的图像位置光学系统，在该图像聚焦位置处，形成来自该对光学投射系统的各个图像。图像位置光学系统包括用于在投射透镜的出射光瞳和观察者的观察点之间形成共轭关系的光学装置；以及用于散射光线到这样的程度的光学散射装置，即，到观察点之一的光线不能到达其它观察点。根据本专利技术的另一个特征，光学放大装置可以增加到上面的设备中，以便该设备可以进一步制成更小。根据本专利技术的还有的特征，可以设置检测装置来检测观察眼的位置，以调节要在观察眼处聚集的光线。根据本专利技术的还有的特征，可以提供单套光学投射系统，其中，图像以分时的方式显示在显示装置上，且分离成对于左右眼的各个图像，以便可以获得对于具有该对光学投射系统的设备的相同的效果。根据本专利技术的还有的特征，提供一种光学组合装置，用于组合来自该对光学投射系统的各图像，且组合的图像由半透明反射装置反射，以便在不使用光学散射装置的情况下获得高质量的虚像。附图说明参考附图，从下面的详细描述将更加清楚本专利技术的上述和其它目的、特征和优点。在附图中图1是根据本专利技术的第一个实施例的虚像显示设备的示意图；图2是在图1中显示的观察者的观察点(眼睛)的视图；图3是当从上面观察时，示出了来自光源的光线到达在图1的设备中的观察点的示意图，其中，省略了半反射镜和微型透镜阵列；图4是用于说明投射透镜的出射光瞳的视图；图5是类似于图3的示意图，其中，显示了在不存在透镜的像差的情况下的光线；图6是用于说明在图1中显示的第一个实施例的光学原理的示意图； 图7是第一个实施例的修改的示意图，其中，提供了用于检测观察点的位置的检测装置；图8是示出了根据本专利技术的第二个实施例的虚像显示设备的示意图；图9是示出了根据本专利技术的第三个实施例的虚像显示设备的示意图；图10是示出了根据本专利技术的第四个实施例的虚像显示设备的示意图；图11是示出了根据本专利技术的第五个实施例的虚像显示设备的示意图；图12是示出了根据本专利技术的第六个实施例的虚像显示设备的示意图；以及图13是示出了根据本专利技术的第七个实施例的虚像显示设备的示意图。具体实施例方式(第一个实施例)下面将参考实施例来说明本专利技术。在图1中，示出了根据本专利技术的第一个实施例的虚像显示设备S1的示意性结构，从光学单元100投射的图像信息由半透明反射板200反射，以便图像信息作为虚像变得从其观察点(眼睛)301、302对观察者可见，其中，虚像在远处相互重叠。图2示出了观察者的眼睛(301、302)，其中，黑的部分相应于眼睛的瞳孔，黑的部分的长度为瞳孔直径。光学单元100包括一对光学投射系统，即，用于左眼301的光学投射系统10和用于右眼302的光学投射系统20。每个光学投射系统10、20具有用于图像显示的显示装置11、用于照亮显示装置11的光源12，以及投射透镜13。光学单元100还包括图像位置光学系统30，其设置在这样的位置处(图像聚焦位置)，其中，该对光学投射系统10、20的图像，即显示装置11的各图像将通过投射透镜13形成在图像位置光学系统30上。图像位置光学系统30是一组包括用于聚集光的菲涅耳透镜31和微型透镜阵列32的透镜。用于光聚集的菲涅耳透镜31是光学装置，通过该光学装置，投射透镜13的投射眼和观察者的观察点301、302变成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚像显示设备，其包括：用于投射图像信息的光学单元（１００）；以及用于反射来自光学单元（１００）的图像信息的半透明反射装置（２００），以便图像信息可以在其观察点处由观察者识别为虚像，其中，该图像信息在远处重叠，其中，该光学单元（１００）包括：一对光学投射系统（１０、２０），每个具有用于在其上显示图像的显示装置（１１），用于照亮显示装置（１１）的光源（１２），以及用于投射显示装置（１１）的图像的投射透镜（１３），该对光学投射系统（１０、２０）投射相应于观察者的右眼和左眼的各个图像；以及设置在图像聚焦位置处的图像位置光学系统（３０），在该图像聚焦位置处，形成来自该对光学投射系统（１０、２０）的各个图像，其中，该图像位置光学系统（３０）包括：用于在投射透镜（１３）的出射光瞳和观察者的观察点（３０１、３０２）之间形成共轭关系的光学装置（３１）；以及用于散射光线到这样的程度的光学散射装置（３２），即，到观察点之一（３０１）的光线不能到达其它观察点（３０２）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤川卓之，安藤浩，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]