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JPH09292587A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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Publication number
JPH09292587A
JPH09292587A JP8127804A JP12780496A JPH09292587A JP H09292587 A JPH09292587 A JP H09292587A JP 8127804 A JP8127804 A JP 8127804A JP 12780496 A JP12780496 A JP 12780496A JP H09292587 A JPH09292587 A JP H09292587A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical element
image display
observer
optical path
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP8127804A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukiko Kuwayama
裕紀子 桑山
Ryutaro Nasu
竜太郎 那須
Toshihiko Sugibuchi
俊彦 杉渕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP8127804A priority Critical patent/JPH09292587A/ja
Publication of JPH09292587A publication Critical patent/JPH09292587A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】充分に前遠方において明瞭な画像をオペレータ
に視認させることのできるコンパクトで低コストなヘッ
ドアップディスプレイに適した表示装置を提供する。 【解決手段】観察者の前方に配置される半透明の第1光
学素子3よりも観察者に近接した位置で、第2光学素子
4が第1光学素子3に対向する。その第2光学素子4よ
りも観察者の前方の画像表示器2から、その第2光学素
子4に画像表示光Lを出射する。その第1光学素子3の
前方位置Pに観察対象の虚像を形成する。その画像表示
器2の一点から出射した画像表示光Lの第2光学素子4
から第1光学素子3までの光路aは、その画像表示光L
の出射点から第2光学素子4までの光路bよりも上方、
且つ、その第1光学素子3の第1光学素子3から観察者
までの光路cよりも下方に位置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両や船舶等の乗
物に搭載されるヘッドアップディスプレイとして用いる
のに適した表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばナビゲーション情報を車両のドラ
イバーに提供する表示装置として、ヘッドアップディス
プレイを用いることが提案されている。すなわち、その
ナビゲーション情報に対応する画像の表示器と、ドライ
バーの前方に配置されるコンバイナーを有する光学系と
を備え、その表示器から出射される画像表示光の光路を
光学系により変更してドライバーの瞳に導くことによ
り、そのコンバイナの前方に形成される虚像をドライバ
ーに視認させるものである。
【0003】図2に示すように、従来のヘッドアップデ
ィスプレイを構成する表示装置101は、観察者の前方
に配置されるコンバイナ102の反射面102aによ
り、画像表示器103から出射される画像表示光Lを直
接に反射して観察者の瞳Eに導くことで、そのコンバイ
ナ102の前方に虚像を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】その観察対象の虚像の
結像位置がドライバーに近接していると、車両前方の実
際の景色を注視している状態から虚像を認識するまでに
時間を要し、運転上好ましくない。そのため、車両前方
の実際の景色と虚像とをすばやく認識するため、その虚
像の結像位置をドライバーの前遠方とする必要がある。
【0005】しかし、上記のようにコンバイナ102に
より画像表示光を直接に反射させる場合、その反射面1
02aとして収差の小さい曲面のものを用いると、充分
に前遠方に虚像を形成するには、画像表示光Lの光路長
を長くする必要がある。そのため、コンバイナ102と
画像表示器103との距離を大きくしなければならな
い。しかし、車両におけるドライバーの前方スペースは
制限されているため、コンバイナ102と画像表示器1
03との距離を大きくすると表示装置101が大型化
し、車両に搭載するのが困難になる。
【0006】また、その反射面102aとして収差の大
きな曲面のものを用いると、画像表示光Lの光路長を長
くすることなく、充分に前遠方に虚像を形成できる。し
かし、その反射面102aの収差が大きくなると、明瞭
な虚像を形成することができない。そのため、そのコン
バイナ102と画像表示器103との間に、収差補正の
ための複雑なレンズ系が必要になり、製造コストが増大
する。
【0007】本発明は、上記問題を解決することのでき
る表示装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、観察者の前方
に配置される半透明の第1光学素子と、観察者の前方で
あって第1光学素子よりも観察者に近接した位置に、そ
の第1光学素子に対向するように配置される第2光学素
子と、その第2光学素子よりも観察者から前方に離れた
位置に、その第2光学素子に向かい画像表示光を出射可
能に配置される画像表示光出射手段とを備え、その第1
光学素子の前方に観察対象の虚像を形成するように、そ
の画像表示光を第2光学素子により光路変更した後に第
1光学素子により光路変更する表示装置であって、その
画像表示光出射手段の一点から出射した画像表示光の第
2光学素子から第1光学素子までの光路は、その画像表
示光の出射点から第2光学素子までの光路よりも上方、
且つ、その画像表示光の第1光学素子から観察者までの
光路よりも下方に位置することを特徴とする。
【0009】本発明の構成によれば、画像表示光は観察
者に至るまでに2度光路変更されるので、コンバイナに
おいて1度のみ光路変更される場合に比べ、装置を大型
化することなく光路長を長くし、各光路変更用の光学素
子として収差の大きなものを用いることなく、観察対象
の虚像を前遠方に形成できる。また、その画像表示光出
射手段の一点から出射した画像表示光の第2光学素子か
ら第1光学素子までの光路は、その画像表示光の出射点
から第2光学素子までの光路よりも上方、且つ、その画
像表示光の第1光学素子から観察者までの光路よりも下
方に位置するので、その画像表示光出射手段を第1光学
素子に可及的に近接させることができる。よって、装置
全体を小型化できる。さらに、その第1光学素子と第2
光学素子とは相対向するので、その第1光学素子の光路
変更面と第2光学素子の光路変更面とが曲面である場
合、その画像表示光の第2光学素子における光路変更時
の収差を、第1光学素子における光路変更時の収差によ
り小さくするように、両曲面の形状と相対配置とを定め
ることができる。これにより、より明瞭な表示虚像を観
察者の前遠方に形成できる。
【0010】その画像表示光出射手段の表面は、鉛直面
に対して下方に向かうに従い前方に向かうように傾斜す
るのが好ましい。これにより、第1光学素子の前方から
の太陽光線等の外光が、その表面において反射しても、
その反射光を第2光学素子に向かうことのない方向に逸
らせ、観察者に至るのを防止できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
【0012】図1は、車両用ヘッドアップディスプレイ
を構成する表示装置1を示し、光学系と画像表示器2と
を備える。その光学系は、半透明のコンバイナである第
1光学素子3と、この第1光学素子3に対向する第2光
学素子4とを備える。
【0013】その第1光学素子3は、例えばダッシュボ
ード上に取り付けられたりフロントグラスに貼り付けら
れることで、観察者(ドライバー)の前方に配置され
る。その第1光学素子3として、例えば、ハーフミラ
ー、ホログラム素子、プリズム等を用いることができ
る。ハーフミラーを用いる場合は反射により光の光路を
変更し、ホログラム素子を用いる場合は回折により光の
光路を変更し、プリズムを用いる場合はプリズムの入射
面での屈折と、その入射面に対向するプリズムの内部面
での反射とにより光の光路を変更する。本実施形態で
は、その第1光学素子3は、画像表示光Lの光路変更面
として後方を向く凹曲面形状の反射面3aを有するハー
フミラーにより構成される。
【0014】その第2光学素子4は、例えばダッシュボ
ード上に取り付けられたり、ダッシュボードに内蔵され
ることで、観察者の前方において第1光学素子3よりも
観察者に近接した位置に配置される。この第2光学素子
4として、例えば、全反射凹面ミラー、全反射平面ミラ
ー、ホログラム素子、プリズム等を用いることができ
る。全反射ミラーを用いる場合は反射により光の光路を
変更し、ホログラム素子を用いる場合は回折により光の
光路を変更し、プリズムを用いる場合はプリズムの入射
面での屈折と、その入射面に対向するプリズムの内部面
での反射とにより光の光路を変更する。本実施形態で
は、その第2光学素子4は、画像表示光Lの光路変更面
として前方を向く凹曲面形状の反射面4aを有する全反
射ミラーにより構成される。なお、第2光学素子4をダ
ッシュボードに内蔵する場合、第1光学素子3と第2光
学素子4との間においてダッシュボードに形成された開
口を透明部材により覆うようにすればよい。
【0015】その画像表示器2は、その第1光学素子3
の下方において、例えば、ダッシュボード上に取り付け
られたり、ダッシュボードに内蔵されることで、その第
2光学素子4よりも観察者から前方に離れた位置におい
て、上記第1光学素子3に可及的に近接して配置され
る。この画像表示器2は、例えばナビゲーション情報等
に対応する画像表示光Lを、その第2光学素子4に向か
い出射する。この画像表示器2として、例えば、光源と
してバックライトを有する液晶表示器を用いることがで
き、また、光源を必要としない蛍光表示管、LED、ブ
ラウン管等により画像を表示する表示器を用いることも
できる。その画像表示器2の表面2aは、鉛直面に対し
て下方に向かうに従い前方に向かうように傾斜されてい
る。
【0016】その画像表示光Lは、第2光学素子4によ
り光路変更された後に第1光学素子3により光路変更さ
れることで、第1光学素子3の前方からの光と共に観察
者の瞳Eに導かれる。これにより、その第1光学素子3
の前方位置Pに観察対象の虚像が形成され、その虚像と
前方に実際に存在する物の双方を観察者は視認すること
ができる。
【0017】その画像表示器2の一点から出射した画像
表示光Lが観察者の瞳に至るまでの光路は一義的に定ま
り、その画像表示器2の一点から出射した画像表示光L
の第2光学素子4から第1光学素子3までの光路aは、
その画像表示光Lの出射点から第2光学素子4までの光
路bよりも上方、且つ、その画像表示光Lの第1光学素
子3から観察者の瞳Eまでの光路cよりも下方に位置す
る。
【0018】本実施形態では、その画像表示器2の一点
から出射した画像表示光Lの各反射面3a、4aでの反
射点における、一方の反射面3aの法線と他方の反射面
4aの法線とが非平行となるように、各反射面3a、4
aの形状と相対配置が定められている。
【0019】上記構成によれば、画像表示光Lは観察者
の瞳Eに至るまでに2度光路変更されるので、コンバイ
ナにおいて1度のみ光路変更される場合に比べ、装置1
を大型化することなく光路長を長くし、各光路変更用の
光学素子3、4として収差の大きなものを用いることな
く、観察対象の虚像を前遠方に形成できる。また、その
画像表示器2の一点から出射した画像表示光Lの第2光
学素子4から第1光学素子3までの光路aは、その画像
表示光Lの出射点から第2光学素子4までの光路bより
も上方、且つ、その画像表示光Lの第1光学素子3から
観察者の瞳Eまでの光路cよりも下方に位置するので、
その画像表示器2を第1光学素子3に可及的に近接させ
ることができる。よって、装置1全体を小型化できる。
さらに、その第1光学素子3の反射面3aと第2光学素
子4の反射面4aとは相対向するので、その画像表示光
Lの第2光学素子4における光路変更時の収差を、その
第1光学素子3における光路変更時の収差により小さく
するように、両反射面3a、4aの形状と相対配置とを
定めることができる。これにより、より明瞭な表示虚像
を観察者の前遠方に形成できる。よって、装置1の構成
部品を効率よく配置できるためコンパクトにでき、車両
におけるドライバー前方のダッシュボード上面や内部等
の狭いスペースを利用して設置するのに適したものにな
る。また、複雑なレンズ系を用いることなく明瞭な虚像
を観察者の前遠方に形成できるので、コスト軽減が可能
になる。また、その画像表示器2の表面2aは、鉛直面
に対して下方に向かうに従い前方に向かうように傾斜す
るので、図1において2点鎖線で示すように、第1光学
素子3の前方からの太陽光線等の外光L′が、その表面
2aにおいて反射しても、その反射光を第2光学素子4
に向かうことのない方向に逸らせ、観察者の瞳Eに至る
のを防止でき、表示画像を明瞭に視認できる。
【0020】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、太陽光線等の外界からの外光の影響を考慮
しなくてよい場合、表示部の表面を鉛直面あるいは鉛直
面に対して下方に向かうに従い後方に向かうように配置
してもよい。また、各光学素子における画像表示光の光
路変更面の形状は、凹面に限定されず、例えば、凸面、
平面、縦方向は凹面で横方向は凸面、横方向は凹面で縦
方向は凸面等とすることができる。また、本発明は自動
車以外の例えば船舶等の表示装置にも適用でき、その表
示画像の内容もナビゲーション情報に限定されるもので
はない。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、充分に前遠方において
明瞭な画像をオペレータに視認させることのできるコン
パクトで低コストなヘッドアップディスプレイに適した
表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の表示装置の構成説明図
【図2】従来の表示装置の構成説明図
【符号の説明】
2 画像表示器 3 第1光学素子 4 第2光学素子 E 観察者の瞳 L 画像表示光

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 観察者の前方に配置される半透明の第1
    光学素子と、 観察者の前方であって第1光学素子よりも観察者に近接
    した位置に、その第1光学素子に対向するように配置さ
    れる第2光学素子と、 その第2光学素子よりも観察者から前方に離れた位置
    に、その第2光学素子に向かい画像表示光を出射可能に
    配置される画像表示光出射手段とを備え、 その第1光学素子の前方に観察対象の虚像を形成するよ
    うに、その画像表示光を第2光学素子により光路変更し
    た後に第1光学素子により光路変更する表示装置であっ
    て、 その画像表示光出射手段の一点から出射した画像表示光
    の第2光学素子から第1光学素子までの光路は、その画
    像表示光の出射点から第2光学素子までの光路よりも上
    方、且つ、その画像表示光の第1光学素子から観察者ま
    での光路よりも下方に位置することを特徴とする表示装
    置。
  2. 【請求項2】 その画像表示光出射手段の表面は、鉛直
    面に対して下方に向かうに従い前方に向かうように傾斜
    する請求項1に記載の表示装置。
JP8127804A 1996-04-23 1996-04-23 表示装置 Pending JPH09292587A (ja)

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