平视显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种平视显示装置，其置于仪表板的上表面上，该平视显示装置包括：布置在仪表板的内侧空间内的观看对象；实镜像成像光学系统，该实镜像成像光学系统用于限定观看者所在的空间和仪表板的内侧空间，该实镜像成像光学系统包括具有对称平面的半透明基板，该实镜像成像光学系统利用穿过所述基板的光线在观看者的空间内形成观看对象的实像；以及在观看者的空间内布置的反射屏，该反射屏反射所述实镜像成像光学系统提供的观看对象的实像的光束，以将反射光束引导至观看者，同时允许形成待由观看者看到的图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种显示装置，其作为为车辆中的司机显示信息的装置，具体而言涉 及一种平视显示装置。
技术介绍
在诸如汽车的车辆中，经由在仪表板上安装的所谓仪表群(仪表盘)中的例如 车速表、转速计等给予司机各种显示的仪表信息，诸如速度、发动机转数等。目前，可以使 用平视显示装置将这些信息显示在仪表板上方的挡风玻璃上(例如日本专利申请特开平 09-15555 号公报)。在特开平09-15555号公报中所述的平视显示装置中，司机看到在挡风玻璃上反 射的显示图像的虚像。因此，司机感知到在关于挡风玻璃与其相对一侧的空间内，即在车辆 外侧的显示图像。通常，所看到的显示图像的位置取决于观看对象和挡风玻璃之间的距离和位于它 们之间的镜面的曲率半径。总之，司机会看到在车辆外侧的显示图像(挡风玻璃外侧)，但 根本不能感知到在车辆内侧(挡风玻璃内侧)的显示图像。如上所述，即使使用利用虚像的常规平视显示装置，也不能够为司机提供在挡风 玻璃外侧(车辆外侧)和内侧(车辆内侧)的两个空间内都显示的任何图像。
技术实现思路
考虑到上述问题，本专利技术的目的是提供一种平视显示装置，该平视显示装置能够 在自由设置显示图像相对于挡风玻璃的位置(进深)的同时，显示生动的图像。根据本专利技术，提供了一种置于仪表板的上表面上的平视显示装置，该平视显示装 置的特征在于包括布置在所述仪表板的内侧空间内的观看对象；实镜像成像光学系统， 该实镜像成像光学系统用于限定观看者所在的空间和所述仪表板的所述内侧空间，该实镜 像成像光学系统包括具有对称平面的半透明基板，该实镜像成像光学系统利用穿过所述基 板的光线在所述观看者的空间内形成所述观看对象的实像；以及在所述观看者的空间内布 置的反射屏，该反射屏反射所述实镜像成像光学系统提供的所述观看对象的所述实像的光 线，以将反射光束引导至观看者，同时允许形成待由观看者看到的图像。例如，本专利技术实现了一种平视显示装置，该平视显示装置能够将待由观看者看到 的图像显示在挡风玻璃的外侧(车辆外)和内侧(车辆内)的两个空间内。具体地说，这一 实现通过一种平视实现装置来完成，该平视显示装置包括实镜像成像光学系统，该实镜像 成像光学系统位于车辆仪表板的上表面上，以在观看者的空间内形成观看对象的实像(实 镜像)；用于所述实像(实镜像)的观看对象，该观看对象位于与实镜像成像光学系统的观 看者侧相对的空间内；以及反射屏，该反射屏布置在与观看者相同的空间内，以部分反射实 镜像成像光学系统提供的光，从而将反射光引向观看者。本专利技术实施为这样的平视显示装置，其中挡风玻璃用作所述反射屏，并且另选地，所述反射屏形成在挡风玻璃的表面上。本专利技术还实施为所述反射屏附着至挡风玻璃的表面。若观看对象和实镜像成像光学系统之间的距离短于反射屏(挡风玻璃)和实镜 像成像光学系统之间的距离，则司机看到的观看对象的图像为在反射屏(挡风玻璃)外 侧(车辆外)的虚像。相反地，若观看对象和实镜像成像光学系统之间的距离大于反射屏 (挡风玻璃)和实镜像成像光学系统之间的距离，则司机看到的观看对象的图像为在反射 屏(挡风玻璃)内侧(车辆内)的实像。因此，所述平视显示装置还可以包括用于改变所 述观看对象相对于所述实镜像成像光学系统的位置的装置。所述平视显示装置还可以包括 用于沿着连接所述观看对象和所述实镜像成像光学系统的线移动所述观看对象的装置。换句话说，根据观看对象和实镜像成像光学系统之间的距离，司机以视觉方式感 知观看对象的图像相对于反射屏(例如挡风玻璃)的位置在车辆内或车辆外，以及另选地， 在挡风玻璃上(观看对象的图像穿透时)。因此，在所述平视显示装置中，观看对象的位置 以从以下情形中选出至少两种情形的方式来变化，所述情形包括所见图像被布置为与所述 反射屏交叉、所见图像是在所述反射屏内的虚像、以及所见图像是在所述反射屏外的实像。 优选地，以如下方式来选择性地使用观看对象，即将多个观看对象定位在多个位置处，从 而控制观看对象和实镜像成像光学系统之间的距离。存在另一种方式来控制观看对象和实镜像成像光学系统之间的距离，即沿着连 接所述观看对象和所述实镜像成像光学系统的线移动观看对象的装置。在此情况下，观看 对象的移动距离被设定在这样的范围内，在该范围内观看者(司机)既可以看到由实镜像 成像光学系统和反射屏形成的实像，也可以看到基于由实镜像成像光学系统形成的实像由 反射屏形成的虚像。优选地，在所述平视显示装置中，所述实镜像成像光学系统的所述基板与所述仪 表板形成结合体。还优选地，在所述平视显示装置中，所述基板的表面被与所述仪表板相同 的颜色着色。为了通过各二面角反射器使各光束适当弯折并允许光束穿过元件表面，使用在光 学孔贯通元件表面所沿的方向上限定的光学孔内壁作为二面角反射器阵列的二面角反射 器的相应镜面。这些二面角反射器以概念方式描述，并不需要反映由例如物理界限确定的 形状。作为实施例，这些光学孔可不分开，而是可相互接合。简单来说，二面角反射器阵列由与元件表面基本垂直并布置在元件表面上的多个 镜面构成。就结构而言要考虑的是镜面如何固定地支撑在元件表面上。作为形成镜面的示 例性具体方式，将用于限定预定空间的基板设置成具有这样的平面，在该平面中将二面角 反射器阵列布置成元件表面，然后使用各光学孔的内壁作为各二面角反射器的镜面，其中 光学孔被制成贯通元件表面。基板中形成的这些孔仅需要是透明的，以允许相应光束穿过。 作为实施例，这些孔可以是真空的。或者，这些孔可填充有透明气体或透明液体。各孔的形 状可任意确定，只要这些孔均在它的作为单元式光学元件的内壁上具有一个镜面，或者不 位于同一平面上的两个或更多个这样的镜面，并允许由镜面反射的各光束穿过对应的孔即 可。这些孔可以相接合，或者可由于部分缺失而具有复杂结构。作为另一实施例，多个不同 的独立镜面一起立在基板的表面上。在这种情况下，应当理解，基板中形成的孔相互接合。此外，二面角反射器可利用透明玻璃或树脂之类的固体物质形成为具有棱柱状或筒状形状作为光学孔。在各筒状构件由固体物质形成的情况下，筒状构件可布置成相互靠 近而起元件的支持构件作用。而且，若二面角反射器阵列具有基板，则筒状构件可从基板的 表面伸出。筒状构件的形状也可任意确定，只要筒状构件均在其内壁上具有一个镜面，或者 允许筒状构件作为二面角反射器的、不位于同一平面上的两个或更多个这样的镜面，并允 许由镜面反射的各光束从其穿过即可。尽管称为筒状构件，但是它们可以接合，或者可以因 部分缺失而为复杂结构。应当考虑光学孔的形状，其中所有相邻内壁面是正交的，如立方体或长方体中一 样。在这种情况下，可最小化相邻二面角反射器之间的间隙，从而可实现高度密集的布置。 优选的是，防止由除二面角反射器的面向观看对象的表面之外的表面进行反射。在其中二面角反射器具有多个内镜面的情况下，一部分透射光可发生多重反射， 即穿过孔的光束可发生多次多重反射或超过假定反射的多重反射。就应对这些多重反射的 对策而言，若在光学孔的内壁上形成两个相互正交的镜面，则以下述方式防止这样的多重 反射。在一个方式中，可将除这两个镜面以外的表面制成非镜面以防止由该表面进行光束 反射。在另一方式中，可使除这些镜面以外的表面相对于元件表面倾斜，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种置于仪表板的上表面上的平视显示装置，该平视显示装置包括：布置在所述仪表板的内侧空间内的观看对象；实镜像成像光学系统，该实镜像成像光学系统用于限定观看者所在的空间和所述仪表板的所述内侧空间，该实镜像成像光学系统包括具有对称平面的半透明基板，该实镜像成像光学系统利用穿过所述基板的光线在所述观看者的所述空间内形成所述观看对象的实像；以及在所述观看者的所述空间内布置的反射屏，该反射屏反射所述实镜像成像光学系统提供的所述观看对象的所述实像的光束，以将反射光束引导至所述观看者，同时允许形成待由所述观看者看到的图像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杉山贵，
申请(专利权)人：斯坦雷电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]