平视显示装置制造方法及图纸

一种小型的信息显示装置，在使用液晶显示面板作为影像光源的情况下，利用目视光学系统——其包括对特定偏振方向具有期望反射特性的凹面反射镜——将影像信息作为虚像显示。在有代表性的实施方式中，配置有液晶显示面板作为形成影像信息的平板显示器，并设有包括被投影部件的虚像光学系统，该被投影部件使液晶显示面板的影像在被投影部件上反射来在交通工具的前方显示虚像，虚像光学系统包括凹面反射镜，凹面反射镜的反射膜对于特定偏振方向具有期望的反射特性，以获得亮度和色度均匀的虚像。像。像。

【技术实现步骤摘要】
平视显示装置
[0001]本申请是申请日为2015年10月27日、申请号为201580084103.3、专利技术名称为“信息显示装置”的专利技术专利申请的分案申请


[0002]本专利技术涉及一种在汽车、火车、飞机等(以下，一般称为“交通工具”)的挡风玻璃上投影图像的信息显示装置，尤其涉及使得该图像隔着挡风玻璃以虚像观察的虚像光学系统及使用该虚像光学系统的信息显示装置。

技术介绍

[0003]根据以下的专利文献1，已知一种将影像光投影到汽车的挡风玻璃上形成虚像，对路径信息、拥堵信息等交通信息和燃料余量、冷却水温度等汽车信息进行显示的所谓的平视显示装置(HUD:Head
‑
Up
‑
Display)。
[0004]在此类信息显示装置中，出于使驾驶员容易辨识到信息之目的，要求根据驾驶员的注视位置在多个位置上形成虚像，即，使虚像的形成距离与驾驶员的注视位置相匹配。因此，存在一种例如以下的专利文献2中公开的那样，在距驾驶员较远处(远距离)和较近处(近距离)分别形成像的技术。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2009
‑
229552号公报
[0008]专利文献2：日本特开2015
‑
34919号公报

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的技术问题
[0010]专利文献1公开的平视显示装置例采用了这样的结构，即，液晶显示面板上显示的影像光被中继光学系统成像为实像(专利文献1的图2的Ir)，经由目视光学系统(同图的L1)观察虚像(同图的Iv)。按成像关系整理可知，液晶显示面板上的影像光(平面)被成像为实像Ir(平面)，进而实像Ir(平面)被成像为虚像Iv(平面)。
[0011]但是，驾驶员的前景不是二维平面而是三维空间。因此，使用图22说明从乘坐汽车(本车)的驾驶员起的视线方向和该视线方向上的距离。
[0012]在本车101的驾驶员观看到的前景也就是其视野范围中，存在着前方行驶的前方车辆102、其跟前的路面105(例如路面上是否有抛落物等)、在道路边缘行驶于附近的自行车、人行道上的行人等。
[0013]观看前方行驶的前方车辆102的视线方向103是使视线从正面方向略微降低的方向，而观看道路上其跟前的路面105的视线方向104是使视线进一步降低的方向。这样可知，对于驾驶过程中驾驶员要注意的对象物来说，其与驾驶员之间的距离随着视线方向而相应地不同。
[0014]从而，为了进一步提高汽车驾驶的安全性，非常重要的一点是，通过使驾驶过程中注视的对象物的距离接近此时显示的虚像的像距，来缩短人眼对焦所需的时间。
[0015]另外，上述专利文献2公开的头戴式显示装置例采用了在离驾驶员不同的距离处形成虚像的结构，具体而言，不可或缺的一点是，根据显示内容来选择屏幕，并与选中的屏幕相应地利用可变焦透镜高速地进行对焦。因此，作为可变焦透镜，使用了“液体透镜，其改变密封在容器内的液体的液体界面”或者“凹面反射镜，其构成为曲率可变”等，头戴式显示器装置向大型化发展，成本增加。
[0016]另外，对于被投影部件(6)即挡风玻璃的反射面来说，在驾驶员的视点位置存在多个的情况下，由于挡风玻璃的车体垂直方向曲率半径和车体水平方向曲率半径的中心位置与驾驶员的眼睛的位置不同，所以显示的图像会发生畸变，专利文献2对这一点完全没有考虑。
[0017]如上所述，在上述的现有的信息显示装置中，难以在抑制装置结构的大型化和复杂化的同时，在驾驶员的不同的视点位置(距离)处形成虚像。而且，对于显示的影像，也完全没有考虑由于驾驶员的视点位置而产生畸变的问题。
[0018]因此，本专利技术鉴于上述现有技术中的问题而完成，更具体而言，其目的在于提供一种信息显示装置，能够在抑制装置的大型化和复杂化的同时，在驾驶员的不同的视点位置(距离)处形成辨识性高的虚像。
[0019]解决问题的技术手段
[0020]为达到上述目的，本专利技术之一例提供一种在交通工具的挡风玻璃上显示作为虚像的影像信息的信息显示装置，其包括：显示所述影像信息的液晶显示面板；和使从所述液晶显示面板出射的光在所述挡风玻璃上反射，来在所述交通工具的前方显示虚像的虚像光学系统，所述虚像光学系统包括凹面反射镜和多个光学元件，所述凹面反射镜在基材表面具有由可见光波段的光谱反射率高且均匀(曲线平坦)的金属膜构成的反射面，所述多个光学元件配置在所述液晶显示面板与所述凹面反射镜之间，按照从所述挡风玻璃的上部去往下部，与驾驶员的视点位置对应地在多个位置形成所述多个虚像的方式，使用于形成各虚像的影像光束分离。
[0021]专利技术效果
[0022]根据上述的本专利技术可提供一种信息显示装置，能够在抑制装置的大型化和复杂化的同时，在驾驶员的不同的视点位置(距离)处形成辨识性高的虚像。
附图说明
[0023]图1是表示本专利技术一实施方式的信息显示装置和附属于信息显示装置的外围设备的概略结构的概略结构图。
[0024]图2是搭载了本专利技术一实施方式的信息显示装置的汽车的俯视图。
[0025]图3是对本专利技术一实施方式的挡风玻璃的曲率半径的差异进行说明的结构图。
[0026]图4是表示本专利技术一实施方式中的驾驶员在驾驶过程中注视的区域的概略结构图。
[0027]图5是表示本专利技术一实施方式的信息显示装置的虚像光学系统的概略结构图。
[0028]图6是表示本专利技术一实施方式的信息显示装置的虚像光学系统之一实施例的概略
结构图。
[0029]图7是表示本专利技术一实施方式的信息显示装置的虚像光学系统之一实施例的概略结构图。
[0030]图8是表示本专利技术一实施方式的信息显示装置的虚像光学系统之一实施例的概略结构图。
[0031]图9是表示本专利技术一实施方式的信息显示装置中的影像投影装置的配置的结构图。
[0032]图10是表示本专利技术一实施方式的信息显示装置的整体结构之概略的截面图。
[0033]图11是表示本专利技术一实施方式的反射镜面上的反射的截面图。
[0034]图12是表示本专利技术一实施方式的金属反射膜的光谱反射率的特性图。
[0035]图13是表示在本专利技术一实施方式的铝膜上形成了1层增反膜的情况下的光谱反射率的特性图。
[0036]图14是表示在本专利技术一实施方式的铝膜上形成了5层增反膜的情况下的光谱反射率的特性图。
[0037]图15是本专利技术第一实施方式的虚像光学系统的整体光线图，图15(a)表示在YZ平面以观察者的眼睛来观察虚像面的影像信息的状况，图15(b)表示在XZ平面以观察者的眼睛来观察虚像面的影像信息的状况。
[0038]图16是本专利技术第一实施方式的虚像光学系统的主要部分的立体放大图。
[0039]图17是本专利技术第一实施方式的构成虚像光学系统的目视光学系统的透镜部的立体放大图。
[0040本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平视显示装置，其特征在于，包括：显示元件，其生成影像信息；和光学系统，其基于从所述显示元件出射的影像光，在观察者的前方形成虚像，其中，所述光学系统包括配置在所述影像光的光路上的光学元件，所述光学元件构成为，在从所述观察者的视点位置看来分别位于不同视野方向和虚像像距处的多个位置形成所述虚像，所述多个位置包括所述观察者前方的第一位置，虚像像距比所述第一位置远的第二位置，和虚像像距比所述第二位置远的第三位置，所述光学元件包括共用光学元件，所述共用光学元件具有能够使光学距离按照在与所述影像光的光轴垂直的方向上不同的方式变化的形状，从而在所述多个位置形成所述虚像，所述共用光学元件包括进行第一光学距离变换的部分、进行第二光学距离变换的部分和进行第三光学距离变换的部分，其中，用于形成位于所述第一位置处的第一虚像的第一影像光束通过所述进行第一光学距离变换的部分，用于形成位于所述第二位置处的第二虚像的第二影像光束通过所述进行第二光学距离变换的部分，用于形成位于所述第三位置处的第三虚像的第三影像光束通过所述进行第三光学距离变换的部分。2.如权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于：所述光学系统使从所述显示元件出射的所述影像光在挡风玻璃上反射，来将所述虚像从所述观察者的视点看来显示于前方，所述光学系统包括：在所述影像光的光路上配置于所述显示元件与所述挡风玻璃之间的凹面反射镜；在所述光路上配置于所述显示元件与所述凹面反射镜之间的所述光学元件；和在所述光路上配置于所述显示元件与所述凹面反射镜之间并且位于所述光学元件之后的柱面反射镜，所述挡风玻璃的曲面满足水平方向的曲率半径大于垂直方向的曲率半径的关系，所述柱面反射镜具有用于校正因所述挡风玻璃的曲面形状引起的畸变的、关于光轴非对称的形状。3.如权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于：所述光学系统使从所述显示元件出射的所述影像光在挡风玻璃上反射，来将所述虚像从所述观察者的...

【专利技术属性】
技术研发人员：平田浩二，谷津雅彦，杉山寿纪，梶川启之，金子一臣，
申请(专利权)人：日立产业控制解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：