(57)【要約】【課題】  装置の大型化を抑え、画角の大きな投射型表示装置を提供する。【解決手段】  投影される表示光Ｌ１、Ｌ２を発する表示器１０１と、表示光Ｌ１、Ｌ２を反射する反射部材１０２〜１０７と、反射部材１０２〜１０７で反射した表示光Ｌ１、Ｌ２を被投影部材１３に投影する投射型表示装置１１において、反射部材が２つ以上の凹面鏡１０２、１０３を備え、表示器１０１が２つ以上の表示光Ｌ１、Ｌ２を発し、２つ以上の表示光Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ２つ以上の凹面鏡１０２、１０３で反射し、２つ以上の凹面鏡１０２、１０３で反射した２つ以上の表示光Ｌ１、Ｌ２が接するように、あるいは一部を重ねるように被投影部材１３に投影するものである。【選択図】図１
2015069081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影される表示光を発する表示器と、前記表示光を反射する反射部材と、前記反射部材で反射した前記表示光を被投影部材に投影する投射型表示装置において、前記反射部材が２つ以上の凹面鏡を備え、前記表示器が２つ以上の表示光を発し、前記２つ以上の表示光をそれぞれ前記２つ以上の凹面鏡で反射し、前記２つ以上の凹面鏡で反射した前記２つ以上の表示光が接するように、あるいは一部を重ねるように前記被投影部材に投影することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記一部を重ねるように前記被投影部材に投影する前記表示光は、前記表示光の重ねて投影する部分に同一の虚像を表示することを特徴とする請求項１に記載の投影型表示装置。
【請求項３】
前記凹面鏡を３つ設けたことを特徴とする請求項１に記載の投影型表示装置。
【請求項４】
前記凹面鏡を水平方向に設けたことを特徴とする請求項１に記載の投影型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示像を投射する投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の投射型表示装置は、表示デバイスを凹面鏡の焦点距離内に設定し、投射型表示装置を構成する。この投射型表示装置を車のインパネ内に設置する。表示デバイスおよび光源によって形成された表示の表示光を凹面鏡で反射して車のウインドシールドに向け、ウインドシールドで表示光を反射して、運転者の視点位置に向ける。表示デバイスの表示の虚像をウインドシールドの前方位置に形成するとともに、虚像が凹面鏡によって拡大されたものであった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１５４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の投射型表示装置では、前記虚像の画角を大きくする場合、前記凹面鏡が大きくなる。これによって、前記投射型表示装置の大型化を招くこととなる。また、前記凹面鏡の拡大に伴って前記凹面鏡の曲率半径を大きくしなければならず、これに伴い、前記投射型表示装置の光路長が長くなり、前記投射型表示装置の大型化を招くこととなる。結果として、前記投射型表示装置が、車両のインストルメントパネル内に収納できないと言う問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、前記問題点を解消し、装置の大型化を抑え、画角の大きな投射型表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点に係る投射型表示装置は、投影される表示光を発する表示器と、前記表示光を反射する反射部材と、前記反射部材で反射した前記表示光を被投影部材に投影する投射型表示装置において、前記反射部材が２つ以上の凹面鏡を備え、前記表示器が２つ以上の表示光を発し、前記２つ以上の表示光をそれぞれ前記２つ以上の凹面鏡で反射し、前記２つ以上の凹面鏡で反射した前記２つ以上の表示光が接するように、あるいは一部を重ねるように前記被投影部材に投影するものである。
【０００７】
また、前記一部を重ねるように前記被投影部材に投影する前記表示光は、前記表示光の重ねて投影する部分に同一の虚像を表示するものである。
【０００８】
また、前記複数の反射部材を３つ設けたものである。
【０００９】
また、前記複数の反射部材を水平方向に設けたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る投射型表示装置によれば、装置の大型化を抑え、画角の大きな投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る投射型表示装置の概略構成図。
【図２】同実施形態を示す断面図。
【図３】同実施形態の原理概念を説明する説明図。
【図４】従来の技術の原理概念を説明する説明図。
【図５】同実施形態の視点変化にともなう虚像の見え方を説明する説明図。
【図６】同実施形態の視点変化にともなう虚像の見え方を説明する説明図。
【図７】同実施形態の視点変化にともなう虚像の見え方を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第一実施形態に係る投射型表示装置１１を、図面を参照して説明する。
【００１３】
投射型表示装置１１とは、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置と呼ばれる装置である。投射型表示装置１１は、車両のダッシュボード１２に設けられ、表示光Ｌを被投影部材であるウインドシールド１３によって車両運転者１４側に反射させ、虚像Ｖを表示するものである。車両運転者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。なお、本実施形態では、被投影部材としてウインドシールド１３に表示光Ｌを投影するものであるが、専用のコンバイナを用いることもできる。
【００１４】
投射型表示装置１１は、図２に示すように、表示器１０１と、反射部材とを少なくとも備えている。なお、反射部材は、凹面鏡と平面鏡からなり、第１、第２反射部材１０２、１０３は、凹面鏡であり、第３、第４、第５、第６反射部材１０４〜１０７は、平面鏡である。なお、１１０は、筐体であり、例えば、黒色の合成樹脂から形成されたものである。
【００１５】
表示器１０１は、図示しない表示素子として、例えば、液晶表示素子と、この液晶表示素子を背後から透過照明する光源とで構成されている。表示器１０１は、投影型表示装置１１によって投影される表示光Ｌを発するものである。また、本実施形態の表示器１０１は、二つの表示光Ｌ１、Ｌ２を発するものであり、表示像を二つの表示光Ｌ１とＬ２で、分割して表示する。本実施形態では、図１に示すように、表示光Ｌ１が、下側の虚像Ｖ１を表示し、表示光Ｌ２が、上側の虚像Ｖ２を表示する。なお、本実施形態は、虚像Ｖ１、Ｖ２は、平面ではなく、曲面形状となるように表示される。表示光Ｌ１と表示光Ｌ２には、各表示光Ｌ１、Ｌ２の一部に、ウインドシールド１３に投影したときに、同一の虚像となる画像を含んでいる。なお、この同一の虚像となる画像は、各表示光Ｌ１、Ｌ２の投影距離や反射部材１０２〜１０７、ウインドシールド１３などの形状による歪みの補正などによって、表示器１０１から出射した直後は、同一の画像でない場合がある。表示器１０１は、後述する凹面鏡である第１、第２反射部材１０２、１０３の焦点距離内となるように配置されている。
【００１６】
第１、第２反射部材１０２、１０３である凹面鏡は、例えば、合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、平面鏡１０４〜１０７で反射した表示光Ｌ１、Ｌ２を反射させ、ウインドシールド１３に向けて出射する。凹面鏡１０２、１０３で反射した表示光Ｌ１、Ｌ２は、ウインドシールド１３に到達し、反射された表示光Ｌ１、Ｌ２は、ウインドシールド１３の前方位置に表示光Ｌ１、Ｌ２の虚像（車両運転者１４に視認される表示像）Ｖ１、Ｖ２を形成する。これにより、投射型表示装置１１は、虚像Ｖ１、Ｖ２とウインドシールド１３の前方に実際に存在する外景等の双方を、車両運転者１４に視認させることができる。また、凹面鏡１０２と１０３の配置関係は、凹面鏡１０２で反射した表示光Ｌ１と、凹面鏡１０３で反射した表示光Ｌ２が接する配置である。なお、凹面鏡１０２、１０３は、拡大鏡としての機能を有し、表示器１０１に表示された表示光Ｌ１、Ｌ２を拡大してウインドシールド１３側へ反射する。すなわち、車両運転者１４に視認される虚像Ｖ１、Ｖ２は、表示器１０１が表示する表示光Ｌ１、Ｌ２を拡大した像である。
【００１７】
なお、凹面鏡１０２、１０３は、図１の紙面の法線方向に延びる回転軸を備えており、図示しないモータなどによって回転可能である。凹面鏡１０２、１０３を回転可能とすることによって、車両運転者１４の眼球の位置の違いによる虚像Ｖ１、Ｖ２の表示位置を調整することが可能となる。
【００１８】
第３〜第６反射部材である平面鏡１０４〜１０７は、凹面鏡１０２、１０３と同様に、例えば、合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものである。平面鏡１０６、１０７は、表示器１０１が出射した表示光Ｌ１、Ｌ２を、平面鏡１０４、１０５に向けて反射させるものであり、平面鏡１０４、１０５は、平面鏡１０６、１０７が反射した表示光Ｌ１、Ｌ２を、凹面鏡１０２、１０３に向けて反射させるものである。
【００１９】
第１〜第６反射部材１０２〜１０７のうち、第１、第３、第５反射部材１０２、１０４、１０６が、表示器１０１から出た表示光Ｌ１をウインドシールド１３に反射し、虚像Ｖ１を表示する。第２、第４、第６反射部材１０３、１０５、１０７が、表示器１０１から出た表示光Ｌ２をウインドシールド１３に反射し、虚像Ｖ２を表示する。
【００２０】
凹面鏡１０２、１０３で反射した２つの表示光Ｌ１、Ｌ２の一部が重なるように被投影部材１３に投影されている。なお、２つ表示光Ｌ１、Ｌ２が接するように被投影部材１３に投影してもよい。
【００２１】
次に、図３を用いて、本発明の実施形態の原理概念を説明する。また、本発明の比較として、図４に従来の原理概念を合わせて説明する。なお、車両運転者１４が視認する虚像の画角及び距離は同じとする。なお、図３、４では、凹面鏡が表示光を拡大することを説明するために、透過するように図示しているが、実際は、表示光を反射するものである。
【００２２】
図４で示すように、表示器２０１からの表示光Ｌが、１枚の凹面鏡２０２で虚像Ｖを形成するよりも、図３で示すように、２つ以上の凹面鏡１０２、１０３によって、虚像を形成したほうが、凹面鏡の曲率半径を小さくできるので、凹面鏡の焦点距離が短くなり（ｆ１＞ｆ２、ｆ３）、これにより、凹面鏡と表示器との距離が、複数の凹面鏡を用いる方が短くなり（ａ１＞ａ２）、従来の１枚の凹面鏡を使用する場合の凹面鏡の倍率をｍ１＝ｂ／ａ１とし、本発明の複数の凹面鏡を使用する場合の凹面鏡の倍率をｍ２＝ｂ／ａ２とすると、ｍ１＜ｍ２となり表示ユニット１３の表示サイズは小さくなる。以上のことから１枚の凹面鏡を使用する場合の光路容積（図４中斜線部分）をＶｏとし、複数の凹面鏡を使用する場合の光路容積（図３中斜線部分）を（Ｖｏ１＋Ｖｏ２）とすると、Ｖｏ＞（Ｖｏ１＋Ｖｏ２）なので、複数の凹面鏡を使用することで、投射型表示装置１１の大型化を抑え、かつ画角の大きな表示を行うことができる。
【００２３】
また、虚像Ｖ１とＶ２は、視点位置４から同じ距離Ｌに形成することによって、または、少なくとも虚像Ｖ１とＶ２の接する部分、あるいは、重なる部分では、車両運転者１４からの距離を同等とすることによって、つながった一つの虚像として視認できる。また、複数の虚像Ｖ１とＶ２との重なり部分に、同一の虚像Ｖを投影することで、車両運転者１４の視点位置の移動に対しても、複数の虚像Ｖ１、Ｖ２間での表示の連続性を保つことができる。
【００２４】
次に、図５〜７を用いて、車両運転者１４の視点位置の変化によって変化する虚像Ｖ１とＶ２の見え方について、説明する。
【００２５】
図５〜７中のＥＢは、投射型表示装置１１で想定している車両運転者１４の視点位置の許容範囲を示すアイボックスであり、このアイボックスＥＢ内に車両運転者１４の視点位置があれば、投射型表示装置１１は、良好な表示を行うことが可能である。
【００２６】
図５は、車両運転者１４の視点高さが、アイボックスＥＢの中央部分である場合である。この場合、車両運転者１４と凹面鏡１０２、１０３の接する点を結んだ線ＢＬより下側を表示する表示光Ｌ１によって、虚像Ｖ１が視認される。また、線ＢＬより上側を表示する表示光Ｌ２によって、虚像Ｖ２が視認される。
【００２７】
この状態では、虚像Ｖ１を表示する表示光Ｌ１は、線ＢＬより上側を表示する虚像Ｖ３１（図５中斜線で示した部分）も含んでいるが、このときの車両運転者１４の視点位置では、表示光Ｌ１の虚像Ｖ３１の範囲は、凹面鏡１０２による視点位置への反射範囲外（視認範囲外）であるために、視認できない。また、虚像Ｖ２を表示する表示光Ｌ２は、線ＢＬより下側を表示する虚像Ｖ３２（図５中斜線で示した部分）も含んでいるが、このときの車両運転者１４の視点位置では、表示光Ｌ２の虚像Ｖ３２の範囲は、凹面鏡１０３による視点位置への反射範囲外（視認範囲外）であるために、視認できない。
【００２８】
次に、図６は、車両運転者１４の視点高さが、アイボックスＥＢの上端部分である場合である。この場合、車両運転者１４と凹面鏡１０２、１０３の接する点を結んだ線ＢＬより下側を表示する表示光Ｌ１によって、虚像Ｖ１が視認される。また、線ＢＬより上側を表示する表示光Ｌ２によって、虚像Ｖ２が視認される。
【００２９】
この状態では、虚像Ｖ１を表示する表示光Ｌ１は、線ＢＬより上側を表示する虚像Ｖ３１（図６中斜線で示した部分）も含んでいるが、このときの車両運転者１４の視点位置では、表示光Ｌ１の虚像Ｖ３１の範囲は、凹面鏡１０２による視点位置への反射範囲外（視認範囲外）であるために、視認できない。また、虚像Ｖ２を表示する表示光Ｌ２は、視点位置への凹面鏡１０３の反射範囲内（視認範囲内）であるために、全て視認される。この場合、凹面鏡１０２で視認できない虚像Ｖ３１の部分は、虚像Ｖ２の一部と同じ虚像である。
【００３０】
次に、図７は、車両運転者１４の視点高さが、アイボックスＥＢの下端部分である場合である。この場合、車両運転者１４と凹面鏡１０２、１０３の接する点を結んだ線ＢＬより下側を表示する表示光Ｌ１によって、虚像Ｖ１が視認される。また、線ＢＬより上側を表示する表示光Ｌ２によって、虚像Ｖ２が視認される。
【００３１】
この状態では、虚像Ｖ１を表示する表示光Ｌ１は、視点位置への凹面鏡１０２の反射範囲内（視認範囲内）であるために、全て視認される。また、虚像Ｖ２を表示する表示光Ｌ２は、線ＢＬより下側を表示する虚像Ｖ３２（図７中斜線で示した部分）も含んでいるが、このときの車両運転者１４の視点位置では、表示光Ｌ２の虚像Ｖ３２の範囲は、凹面鏡１０３による視点位置への反射範囲外（視認範囲外）であるために、視認できない。この場合、凹面鏡１０３で視認できない虚像Ｖ３２の部分は、虚像Ｖ１の一部と同じ虚像である。
【００３２】
以上のように、表示光Ｌ１、Ｌ２の一部に、ウインドシールド１３に投影したときに、同一の虚像となる画像を含んでいるために、２つ以上虚像を組み合わせているが、表示される虚像に違和感を与えにくい投射型表示装置となる。
【００３３】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、前記実施形態では、凹面鏡を２つ設け、２つの虚像Ｖ１、Ｖ２を表示していたが、凹面鏡を３つ設け、３つの虚像を表示するものであってもよい。この場合、３つの虚像で表示することによって、車両運転者１４が表示する虚像は、縦方向に３つに分断された虚像を表示することになるが、中央部分に虚像と虚像の接する部分、あるいは、重なる部分を避けることができ、車両運転者１４に違和感を与えにくい虚像を表示することができる。
【００３４】
また、前記実施形態では、凹面鏡を垂直方向、あるいは、車両の進行方向に沿って配置していたが、前記実施形態に限定されるものではなく、凹面鏡を水平方向、言い換えれば、車両の進行方向に対して垂直で、かつ車両の上下方向に対して垂直な方向に設けたものでもよい。このように構成することによって、虚像を水平方向に分割して表示することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、虚像Ｖ１、Ｖ２は、曲面であったが、平面の虚像であっても良い。この場合も、虚像Ｖ１、Ｖ２のなす角度が平面で、各虚像Ｖ１、Ｖ２と車両運転者１４との距離が同等であれば、虚像Ｖ１とＶ２との重なり部分に、同一の虚像Ｖを投影していも違和感の少ない表示とすることができる。
【００３６】
以上のように構成したことによって、装置の大型化を抑え、画角の大きな投射型表示装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、表示像を投射する投写型表示装置、特に、画角の大きな表示を行う投写型表示装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１１    投射型表示装置
１２    ダッシュボード
１３    ウインドシールド（被投影部材）
１４    車両運転者
１０１    表示器
１０２、１０３  第１、第２反射部材（凹面鏡）
１０４〜１０７  第３、第４、第５、第６反射部材（平面鏡）
１１０    筐体
ＥＢ  アイボックス
Ｌ１、Ｌ２    表示光
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３１、Ｖ３２  虚像
【図１】
2015069081.tif 000003
【図２】
2015069081.tif 000004
【図３】
2015069081.tif 000005
【図４】
2015069081.tif 000006
【図５】
2015069081.tif 000007
【図６】
2015069081.tif 000008
【図７】
2015069081.tif 000009