CN107735717B - 平视显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种平视显示装置，其能够减少来自车辆外部的外部光的反射光向观察者的眼中入射。在将通过点(A)并与切平面(PL)正交的线作为基准线(SL)时，以从基准线(SL)到端面主面(201q)为止的距离(D)随着从投影面(201a)朝向背面(201c)而单调递减的方式形成端面主面(201q)的形状，因此能够有效地降低来自驾驶员(DR)所观察的端面的反射。

Description

平视显示装置
技术领域
本发明涉及以例如在汽车上的使用为主要用途的平视显示装置，更详细地，涉及能够使可借助透过合束器的光来观察的车辆前方风景和由利用合束器反射的光所提供的图像或信息经由半透明的显示部件(合束器)在驾驶员(观察者)的视野中重合而进行观察的平视显示装置。
背景技术
作为向驾驶员的视野直接放映信息的设备，已知平视显示装置。平视显示装置由于例如在汽车驾驶中在车辆内将仪表类的速度等信息直接在驾驶员的前方作为虚像放映，因此具有使驾驶员能够在不改变视线以及焦点的情况下进行驾驶、从而防止发生事故的功能。
近年来，随着对汽车安全标准的关注的日益提高，对于能够减轻驾驶员负荷的平视显示装置，人们也越发希望促进其进一步普及。
作为平视显示装置，有一类是将专用的合束器设置于车辆的仪表板。该类平视显示装置与向前窗直接投影的那类平视显示装置相比光学***的设计不受特定车种的限制，在这方面通用性较强，因此期待的是伴随搭载车种的扩大，采用该类平视显示装置的情况相对较多。
另外，这种平视显示装置不限于在一般汽车上使用，作为其用途，它在特殊作业用车辆和航空器等中也能够通过同样的装置结构辅助操作者，可以说它在支持平视显示器技术的广泛快速的普及方面占据了主要位置。
但是，在搭载合束器的车辆等中，存在这样的问题：太阳光等从车辆外部入射的外部光会在合束器的上端面反射并入射(称作“一次反射”)至驾驶员的瞳孔，或是在合束器的上端面反射并映入至前窗，其反射像入射(称作“车窗反射”)至驾驶员的瞳孔，令人烦躁。
对此，在专利文献1中，通过对合束器的上端面进行表面粗糙化处理而使光发散，抑制了一次反射。另外，在专利文献2中，向合束器的上端面设置特定的细微形状来作为一种表面粗糙化处理，从而使朝向前窗反射的光减少，由此抑制了车窗反射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2000-39581号公报
专利文献2：(日本)特开2014-211533号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
确实如现有技术中那样，通过对合束器的上端面进行表面粗糙化处理或设置细微形状，也能够在某种程度上降低一次反射或车窗反射。但是，在合束器中，经常发现在想要出于应对划伤、确保表面硬度、保护防反射膜和半透半反镜层等目的而实施硬涂层等的涂覆的情况下，如果在设置了粗糙面或细微的凹凸形状的状态下进行涂覆，则有可能导致凹凸在涂覆时被填平，使光的散射效果消失。另外，即使在不进行硬涂层等的涂覆的情况下，也希望有除了表面粗糙化处理以外的能够降低反射的办法。
本发明的目的在于提供一种能够切实地降低来自车辆外部的外部光的反射光向观察者的眼中入射的平视显示装置。
用于解决技术问题的方案
为了实现上述目的中的至少一个，反映本发明的一个侧面的平视显示装置具有绘制单元和显示部件，所述绘制单元出射显示光，所述显示部件具有从该绘制单元出射的显示光所投影的投影面，在向所述投影面出射显示光时，通过使所述显示光在所述投影面反射，使所述显示光表示的像能够被作为虚像观察到，并且使透过所述显示部件的实像能够被观察到，
所述显示部件由板材构成，所述板材具有离观察所述虚像以及所述实像的观察者远的一侧的光学面、离所述观察者近的一侧的光学面和将一对所述光学面的周围连接的端面，任意的光学面都为所述投影面，
所述显示部件形成有端面主面，在所述端面主面中，当在通过所述投影面的中点并沿所述投影面在水平方向上延伸的线上取任意点的切平面时，在利用与所述切平面正交且通过所述任意点在上下方向上延伸的假想面将所述显示部件剖断时的剖面上，从基准线到所述端面为止的距离随着从离所述观察者近的一侧的光学面朝向离所述观察者远的一侧的光学面而单调递减，所述基准线通过所述任意点并与所述切平面正交，所述端面主面在所述显示部件的厚度方向上占所述端面的7成以上。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够切实地降低来自车辆外部的外部光的反射光向观察者的眼中入射的平视显示装置。
附图说明
图1是表示将本实施方式的平视显示装置搭载于车体VH的状态的图。
图2表示绘制单元100的结构的图。
图3是表示合束器200的剖面的图。
图4是示意性地表示的合束器200的剖视图。
图5是将合束器200的剖面进一步扩大从而表示一部分的剖视图。
图6是用于说明合束器的车窗反射的光量降低效果的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示将本实施方式的平视显示装置搭载于车体VH的状态的图。在车体VH的仪表板DB内配置有绘制单元100，向固定配置在仪表板DB上的作为显示部件的合束器200投影显示光。该显示光被合束器200反射而被引导至作为观察者的驾驶员DR的瞳孔，显示虚像(显示像)。另一方面，驾驶员DR能够与虚像重叠地观察透过合束器200的风景等的实像。合束器200也可以能够以折叠方式收纳在仪表板内。由绘制单元100和合束器200构成平视显示装置。
图2是表示绘制单元100的概略结构的图。绘制单元100主要由具有液晶显示板111的绘制设备110、凹面镜120和外壳130构成。绘制设备的结构在例如(日本)特开2012-203176号公报中有详细的记载。
液晶显示板111是将偏光板贴附在液晶单元的前后两面而成的液晶显示板，该液晶单元是向形成有透明电极膜的一对透光性基板中封入液晶层的液晶单元。从绘制设备110内的未图示的光源向液晶显示板111面引导的光线透过液晶显示板111成为显示光L，向构成投射光学***的凹面镜(或平面镜)120照射，在此处反射后变为朝向合束器200。
图3的(a)是表示合束器200的正面(驾驶员侧)的图，图3的(b)是将图3的(a)的结构利用B-B线剖断并沿箭头方向表示的图，图3的(c)是将图3的(a)的结构利用C-C线剖断并沿箭头方向表示的图。在图中，合束器200形成为厚度2～3mm(优选为10mm以下)的板状，一体地形成有投影部201和一对安装部202。
投影部201能够通过借助注塑成型(利用模具内压传感器)对聚碳酸酯树脂、环烯烃聚合物(COP)、丙烯酸树脂等透明树脂进行成型而成型。投影部201的驾驶员侧的面是用于形成虚像的投影面(一个光学面)201a。为了形成虚像，投影面201a是曲率半径为100mm以上的凹状的复曲面(也可以是自由曲面或球面)，投影部201的背面(另一个光学面)201c为与投影面201a类似的凸状的球面或非球面。投影部201的板厚优选是一定的，但也可以构成为厚度随着远离中心而增大或减小。在图3的(a)中，大致中央部的点O表示投影面201a的中点。在本实施方式中，将投影面201a上绘制单元100投影影像的区域的中央位置作为投影面201a的中点。
作为投影部201的端面，有上端面201b和侧端面201e等。在现有的合束器中即便使端面为粗糙面或设置细微的凹凸形状，仅通过设置粗糙面或细微的凹凸形状，也有可能根本无法充分降低一次反射或车窗反射。另外，在合束器中，经常为了应对划伤而以确保表面硬度等理由实施涂覆，但如果在设置了粗糙面或细微的凹凸形状的状态下进行涂覆，则有可能导致凹凸在涂覆时被填埋，使光的散射效果消失。另一方面，也可以考虑在涂覆时遮蔽端面或通过后续加工设置粗槽面或凹凸形状，但工序变得复杂，导致成本增加。与此相对，如果像本实施方式这样使端面为朝向背面单调递减的形状，就不存在涂覆处理时的问题，还能够降低成本。关于上端面201b的形状，将在后文说明。可以将侧端面201e的形状设为相同。投影部201的四个角部可以设置圆形的倒角。此外，端面可以为镜面。
投影面201a是曲率半径为100mm以上、优选为200mm以上、800mm以下的球面或非球面，优选通过蒸镀公知的半透半反镜膜而具有透射率为70％以上、80％以下的半透半反镜功能。另外，当在合束器200的整个表面形成硬涂层时难以产生损伤等，较为优选。此外，在向合束器200赋予了硬涂层的情况下，硬涂层的折射率优选与合束器200的折射率大致相等，由此在后述的算式(1)～(2)式中，硬涂层能够视作合束器200的一部分。
硬涂层使用浸渍、喷涂、流涂、旋涂等方法来涂覆。膜厚涂覆为0.5μm～20μm的范围，优选为1μm～10μm。然后，在投影面201a上设置包含SiO2、SiO、Al2O3、TiO2或La2O2的膜结构来作为防反射(AR)涂层，设置包含SiO2、SiO、Al2O3、TiO2或La2O2的膜结构来作为半透半反镜层。此外，在半透半反镜层中，通过交替地层叠高折射率层和低折射率层来确保希望的反射率特性。另外，为了确保更良好的反射率特性，或者是从确保与基材、硬涂层的密合性的角度出发，也可以适当地在任意的层间***中间折射率层。另外，也可以在硬涂层成膜时实施IAD等离子辅助处理。作为高折射率材料，优选是包含TiO2、La2O2、Ta2O5、ZrO2等的氧化物或混合氧化物，作为低折射率材料，优选是包含SiO2、Al2O3等的氧化物或混合氧化物，作为***的中间折射率层，优选是包含Al2O3、La2O2等的氧化物或混合氧化物。进一步地，使用氟类材料作为防污涂层，构成真空蒸镀的膜。此外，也可以通过浸渍涂层等的涂覆来形成防污涂层。成膜顺序优选是从基材侧开始，关于半透半反镜，优选为硬涂层、半透半反镜涂层、防污涂层的顺序，AR涂层为硬涂层、AR涂层、防污涂层的顺序。
与投影部201的下端面201d连接的一对安装部202优选是互为相同形状的矩形形状，具有与投影面201a为相同曲率半径的延长面。在各安装部202形成有两个安装孔202a、202b，两个安装孔202a、202b各自具有与光轴平行的轴线。通过使螺栓BT(参照图2)贯通任一安装孔202a、202b并与车体VH的一部分螺合，能够将合束器200安装在车体VH上。
图4是示意性地表示合束器200的剖视图。更具体地，图4是表示当在线LN(此处为曲线，参照图3)上取任意点A的切平面PL时，利用通过点A、与切平面PL(在投影面201a为平面的情况下为投影面201a)正交且在上下方向上延伸的假想面将合束器200剖断而得的剖面，线LN通过投影面201a的中点O(参照图3)并沿投影面201a在水平方向上延伸。
在图4中，作为合束器200的端面的上端面201b(上侧的端面)由与背面201c相接的倒角部C1、与投影面201a相接的倒角部C2和形成于倒角部C1、C2之间的端面主面201q形成。倒角部C1、C2的剖面为圆弧形状，另外，为了尽可能减少基于外部光的反射的影响，优选的是，在合束器200的厚度方向上，倒角部C1的半径为0.15mm以下，倒角部C2的半径为0.3mm以下。另外，作为除去倒角部的端面区域的端面主面201q在合束器200的厚度方向上优选为上端面201b的7成以上。
关于倒角部C1、C2，也有国家从确保安全性的角度规定必须设置，但如果存在倒角部C1、C2，有可能产生不少由倒角部引起的一次反射光、二次反射光、车窗反射。特别可以想到的是位于观察者侧的倒角部C2有可能引起车窗反射增强。从进一步降低该车窗反射的角度出发，倒角部C2在算术平均粗糙度Ra为3μm以上时能够更进一步地抑制反射(一次反射、二次反射无需多言，特别是对车窗反射有效)，从而优选。更优选的是，不仅是倒角部C2，端面主面201q的倒角部C2附近的区域(端面主面的一成以上的区域)的算术平均粗糙度Ra也优选为3μm以上。在端面主面具有曲率的情况下，虽然也被认为有可能由于与倒角部C2的形状之间的平衡而导致车窗反射增强，但通过使端面主面201q的倒角部C2附近的区域(端面主面的一成以上的区域)的算术平均粗糙度Ra为3μm以上，能够使光散射，能够降低车窗反射。更优选的是，还包括倒角部C1和端面主面201q的上端面201b的算术平均粗糙度Ra也为3μm以上。此外，关于侧端面201e，其算术平均粗糙度Ra也优选为3μm以上。算术平均粗糙度Ra为3μm以上能够充分获得使光散射的效果，但也可以是3.5μm以上、4.0μm以上。另外，如果是一般的粗糙度的话，则对上限没有特别限定，但考虑到模具的加工的难易度等，优选为50μm以下的算术平均粗糙度Ra。此处，算术平均粗糙度Ra是通过依照JIS0601-1976(算术平均粗糙度Ra的标准)的中心线平均粗糙度来测定的。此外，端面的算术平均粗糙度在不对合束器200的端面进行涂覆等的情况下，指端面本身的算术平均粗糙度，在对合束器200的端面进行涂覆等的情况下，指涂覆状态的端面的算术平均粗糙度。这是因为，即使涂覆前的合束器的端面的粗糙度为3μm以上，通过涂覆填埋了凹凸形状的话也不能获得使光散射的效果。作为使端面粗糙的方法，可以在合束器成型后利用后续加工使端面粗糙，但从减少工序的角度出发，优选事先利用喷沙或纹理加工等使模型自身粗糙，通过转印其形状来使端面粗糙。
在图4中，在将通过点A并与切平面PL正交的线作为基准线SL时，以从基准线SL到端面主面201q为止的距离D随着从投影面201a朝向背面201c而单调递减的方式形成端面主面201q的形状。在图4的例子中，端面主面201q为向外侧凸出的形状，但也可以是凹陷形状或平面。特别是从降低一次反射光和车窗反射的角度，优选为凸出或凹陷形状。
此处，在太阳光等外部光入射至端面主面201q的情况下，设其入射点为IP。将连结驾驶员DR的瞳孔B的中心和入射点IP的线EL与水平线所成的角称为俯视角θd。另外，设合束器200的设置角(倾斜角)为θt(此处为图4的水平线HL和基准线SL的交叉角)。一般而言，俯视角θd为5～15°，设置角θt为10～20°。设俯视角θd和设置角θt之和为视角θe。即，视角θe一般为15～35°。
此时，在太阳光等外部光LB入射至端面主面201q的入射点IP的情况下，一部分发生反射，其余部分进入内部，在合束器200内发生全反射并被引导。根据本实施方式，在图4中，由于从基准线SL到端面主面201q为止的距离随着从投影面201a朝向背面201c而单调递减，因此容易成型，并且在太阳光等外部光入射的情况下，能够抑制来自端面主面201q的直接反射光(一次反射光)入射到驾驶员DR的瞳孔B。另外，由于端面主面201q具有向外侧凸出的形状，因此能够使光散射，还能够抑制一次反射光和车窗反射。端面主面201q为凹陷形状也能获得同样的效果。
而且，在图4中，当在入射点IP处画切线CLI时，如果切线CLI相对于基准线SL的角度(如果端面主面201q是平面的话就是端面主面201q的倾斜角)θa为10°以上90°以下，则在太阳光等外部光入射至端面主面201q的情况下，能够抑制一次反射光射向驾驶员侧。
另一方面，本发明人根据研究发现，从上端面入射至合束器200并在内部被引导的光随后会返回至端面主面201q，在端面主面201q处反射而从投影面201a出射，而如果该出射光入射至驾驶员DR的瞳孔B中，则有可能使驾驶员DR感到烦躁。这被称为二次反射。因此，在本实施方式中，以如下方式加以应对。
以下，对导致二次反射的光路的一个例子进行说明。注意，此处虽然以上端面为例进行说明，但侧端面也是相同的。图5是将合束器200的剖面进一步扩大从而表示一部分的剖视图。当外部光LB如图4所示入射至端面主面201q的入射点IP时，入射光根据合束器200的折射率nd而折射。折射后的入射光首先射向投影面201a，在投影面201a反射而射向背面201c，在背面201c反射而射向投影面201a。重复此过程，外部光LB在合束器200的内部一边反射一边传导。这样到达合束器的下端面201d的光在下端面201d反射以后，再次朝向上端面201b传导。然后，如图5所示，再次到达上端面201b的到达点OP(此处假设在端面主面201q范围内)的光在到达点OP反射或透过。此处最终主要导致二次反射的大部分光是在背面201c全反射并到达上端面201b的光。如果光线相对于背面201c的入射角比满足全反射条件的临界角θc小，则其大部分透过背面201c向外部出射，光线实质上不在合束器200内部传导，因此从背面201c到达上端面201b的到达点OP的光线实质上仅限于以临界角θc以上的角度入射至背面201c的光线(单点划线)。另外，当在到达点OP处画切线CLO时，如果入射光线相对于切线CLO的入射角比临界角θc小，则该入射光线中大部分在上端面201b的到达点OP透过而向外部出射，因此在上端面201b的到达点OP反射而射向投影面201a的光线实质上仅限于以临界角θc以上的角度入射至切线CLO的光线(虚线)。也就是说，在合束器200内部传导之后在投影面201a出射的光，实质上仅限于在背面201c以临界角θc反射之后在上端面201b发生全反射并在投影面201a出射的光线OU、和在背面201c发生全反射之后在上端面201b以临界角θc反射并在投影面201a出射的光线OL所成的范围。在投影面201a和背面201c为相互平行的平面的情况下，如果设光线OU和基准线SL所成的角度为θU，设光线OL和基准线SL所成的角度为θL，则在几何学上能够表示成θL＝arcsin(nd×sin(－2×θn－θc))，能够表示成θU＝arcsin(nd×sin(θn－θc))。可见，为了抑制该范围的光线入射至驾驶员DR的瞳孔B，图4中所示的基准线SL和驾驶员DR的视线所成的视角θe(°)优选满足算式(1)。注意，相对于基准线，设顺时针为负，逆时针设为正。由此，能够有效地抑制二次反射和车窗反射。
θe≧(θU+θL)/2＝(arcsin(nd×sin(θn－θc))+arcsin(nd×sin(－2×θn－θc)))/2 (1)
其中，
θn：端面主面201q的到达点OP处的法线NL和基准线SL所成的角(°)
nd：合束器200对555nm波长的折射率
θc：临界角(°)＝arcsin(1/nd)
为了更加切实地抑制二次反射光，特别优选的是满足以下的算式。
θe≧arcsin(nd×sin(θn－θc)) (2)
在降低基于内部反射的反射光的角度上，优选在至少一个端面所有区域中满足算式(1)～(2)，但从确保合束器200的成型性和防止角部尖锐从而确保安全性的角度出发，优选在倒角部C1、C2处留出余地，使倒角部C1、C2以外的端面主面201q全部满足算式(1)～(2)。更优选的是，在倒角部C1、C2区域中，也希望尽可能地满足算式(1)～(2)。此外，对于是否满足算式(1)～(2)，可以对作为产品的合束器进行抽检，将其剖断而获得与图4相当的剖面，在此基础上从其端面形状等进行推导。
在图4中，在使端面主面201q近似成圆弧时，近似所得的圆弧的曲率半径优选为20mm以下。由此，来自端面主面201q的反射光扩散，因此能够抑制车窗反射。此外，在将端面主面的剖面近似成圆弧的情况下，能够使用最小二乘法等。
以下，说明本发明人对合束器进行的评价。本发明人在图4所示的剖面上使上端面201b的形状变化，确认了二次反射的降低效果。首先，对端面主面201q相对于上端面201b的最佳比例进行研究。本发明人针对端面主面201q相对于上端面201b在合束器的厚度方向上的长度的比例为6成、6.5成、7.5成、8.5成的不同的四种合束器，评价了二次反射光的降低效果。其结果如表1所示。根据表1，确认了通过使端面主面201q相对于上端面201b的长度的比例从6成开始增大，更有二次反射光的降低效果。根据该评价结果可知，如表2所示，如果端面主面201q相对于上端面201b的长度的比例是7成以上且不到8成，则与上述长度的比例不到7成的情况相比，更有二次反射光的降低效果。而且可知，如果端面主面201q相对于上端面201b的长度的比例为8成以上，则二次反射光的降低效果进一步提高。此外，在上端面201b和光学面之间优选设有倒角部，在该情况下，端面主面201q相对于上端面201b的长度的比例优选为不到9成。
[表1]
Figure BDA0001517664380000091
[表2]
范围 二次反射光降低效果
不到7成 Δ(普通)
7成～8成 ○(良好)
8成以上 ◎(优秀)
接着，本发明人参照图4，将端面主面201q为平面的合束器做成了模型，进行了模拟。更具体而言，在以下规格的合束器中，评价了到达观察者的一次反射光的降低效果。其评价结果如表3所示。更具体而言，确认了通过使端面主面201q的切线CLI相对于基准线SL的倾斜角θa从0°增大，能够降低一次反射光。由该评价结果可知，如表4所示，如果端面主面201q的切线CLI相对于基准线SL的倾斜角θa为10度以上且不到15度，则与上述倾斜角θa为0°以上且不到10度的情况相比，更有一次反射光的降低效果。而且可知，如果切线CLI相对于基准线SL的倾斜角θa为15度以上，则一次反射光的降低效果进一步提高。
<合束器规格>
端面主面201q：平面
端面主面201q的切线CLI相对于基准线SL的倾斜角θa：[0°]、[13°]、[16°]
合束器的厚度：3mm
倒角部C1的半径：0.15mm
倒角部C2的半径：0.3mm
合束器的折射率nd：1.585
合束器的设置角θt：10°
俯视角θd：5°
视角θe：15°
(θU+θL)/2：-41.45°(＜θe)
[表3]
相对于基准线的切线角度θa[°] 一次反射光量(以θa＝0°时为100％)
0 100％
13 90％
16 30％
[表4]
相对于基准线的切线角度θa[°] 一次反射光降低效果
0～10 Δ(普通)
10～15 ○(良好)
15以上 ◎(优秀)
接着，本发明人参照图4，将端面主面201q为曲面的合束器做成了模型，进行了模拟。更具体而言，在以下规格的合束器中，评价了车窗反射的降低效果。其评价结果如表5所示。更具体而言，确认了通过使端面主面201q的曲率半径R从25mm变小，具有车窗反射的降低效果。由该评价结果可知，如表6所示，如果端面主面201q的曲率半径R为10mm以上且不到50mm，则与端面主面201q的曲率半径R为50mm以上的情况相比，更有车窗反射的降低效果。而且可知，如果端面主面201q的曲率半径R不到10mm，则车窗反射光的降低效果进一步提高。
<合束器规格>
端面主面201q的曲率半径R：[5.5mm]、[12mm]、[25mm]
合束器的厚度：3mm
倒角部C1的半径：0.15mm
倒角部C2的半径：0.3mm
合束器的折射率nd：1.585
合束器的设置角θt：10°
俯视角θd：5°
视角θe：15°
[表5]
Figure BDA0001517664380000121
[表6]
Figure BDA0001517664380000122
而且，本发明人实际以以下规格的合束器为基础，通过注塑成型而成型了：端面主面201q的曲率半径为∞(与水平方向大致平行的平面)的合束器；分别事先通过纹理加工使成型模具***糙，从而使成型后的整个上端面201b的算术平均粗糙度为3.5μm的合束器；未对成型模具进行纹理加工的合束器(成型后的整个上端面201b的算术平均粗糙度为0.1μm：无粗糙形状)。如作为概略图的图6所示，将它们配置在了LED光源LD的铅直下方，在LED光源LD和合束器200之间以规定的角度、例如以相对于铅直方向为α＝45°的角度的方式配置了玻璃板GP，且合束器的上端面201b朝向玻璃板GP，在相当于驾驶员的眼睛的位置(车窗反射产生位置的水平方向稍靠上方)配置了辉度计BD，计测了车窗反射的光量。其结果如表7所示。根据表7的结果可知，通过使端面主面的曲率半径R为5.5mm，与上端面为平面的情况相比，能够使反射光量降低至一半水平。另外可知，与上端面201b粗糙的情况相比，能够实现同样水平的反射光量的降低。即，可知：该情况下的形状能够实现与端面粗糙的情况同样水平的反射光量且还能够做出硬涂层等。另外可知，在端面主面的曲率半径R为5.5mm且上端面201b粗糙的合束器中，车窗反射的光量能够进一步降低至三分之一左右。
<合束器规格>
端面主面201q的曲率半径R：[5.5mm]
合束器的厚度：3mm
倒角部C1的半径：0.15mm
倒角部C2的半径：0.3mm
合束器的折射率nd：1.585
合束器的设置角θt：5°
俯视角θd：8°
视角θe：13°
材料：聚碳酸酯
[表7]
Figure BDA0001517664380000131
本发明并不限定于本说明书中记载的实施方式和实施例，还包括其他实施方式、实施例、变形例，这对于本领域的技术人员来说，从本说明书中记载的实施方式、实施例、技术思想来看是显而易见的。例如，本发明的平视显示装置不限于汽车，也能够在例如飞机和重工业机械中使用。
附图标记说明
100 绘制单元
110 绘制设备
111 液晶显示板
120 凹面镜
130 外壳
200 合束器(显示部件)
201 投影部
201a 投影面(光学面)
201b 上端面
201c 背面(光学面)
201d 下端面
201e 侧端面
201q 端面主面
C1、C2 倒角部
DB 仪表板
DR 驾驶员(观察者)
SL 基准线
VH 车体
WS 前窗

Claims (11)

1.一种平视显示装置，该平视显示装置具有绘制单元和显示部件，所述绘制单元出射显示光，所述显示部件具有从该绘制单元出射的显示光所投影的投影面，在向所述投影面出射显示光时，通过使所述显示光在所述投影面反射，使所述显示光表示的像能够被作为虚像观察到，并且使透过所述显示部件的实像能够被观察到，其特征在于，
所述显示部件由板材构成，所述板材具有离观察所述虚像以及所述实像的观察者远的一侧的光学面、离所述观察者近的一侧的光学面和将一对所述光学面的周围连接的端面，任意的光学面都为所述投影面，
所述显示部件形成有端面主面，在所述端面主面中，当在通过所述投影面的中点并沿所述投影面在水平方向上延伸的线上取任意点的切平面时，在利用与所述切平面正交且通过所述任意点在上下方向上延伸的假想面将所述显示部件剖断时的剖面上，从基准线到所述端面为止的距离随着从离所述观察者近的一侧的光学面朝向离所述观察者远的一侧的光学面而单调递减，所述基准线通过所述任意点并与所述切平面正交，所述端面主面在所述显示部件的厚度方向上占所述端面的7成以上，
在所述剖面上，满足以下的算式：
θe≧(arcsin(nd×sin(θn－θc))+arcsin(nd×sin(－2×θn－θc)))/2 (1)
其中，
θe：所述基准线和所述观察者的视线所成的、用单位°表示的角
θn：所述端面主面的任意点处的法线和所述基准线所成的、用单位°表示的角
nd：所述显示部件对555nm波长的折射率
θc：用单位°表示的临界角＝arcsin(1/nd)。
2.如权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，在所述剖面上，当在所述端面主面上的任意点处画切线时，所述切线相对于所述基准线的角度为10°以上。
3.如权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，在所述剖面上，满足以下的算式：
θe≧arcsin(nd×sin(θn－θc)) (2)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的平视显示装置，其特征在于，在所述剖面上，在使所述端面主面近似成圆弧时，所述圆弧的曲率半径为20mm以下。
5.如权利要求1至3中任一项所述的平视显示装置，其特征在于，在设置所述显示部件时，所述端面主面被设置成上侧的端面。
6.如权利要求1至3中任一项所述的平视显示装置，其特征在于，在所述剖面上，所述端面具有所述端面主面和倒角部。
7.如权利要求1至3中任一项所述的平视显示装置，其特征在于，所述显示部件为树脂制，对所述光学面实施了硬涂层处理。
8.如权利要求1至3中任一项所述的平视显示装置，其特征在于，离所述观察者远的一侧的光学面为凸面，离所述观察者近的一侧的光学面为具有半透半反镜功能的凹面。
9.如权利要求1至3中任一项所述的平视显示装置，其特征在于，所述端面的至少一部分的算术平均粗糙度为3μm以上。
10.如权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，所述平视显示装置搭载于汽车，配置在作为驾驶员的所述观察者能够观察到的位置。
11.如权利要求10所述的平视显示装置，其特征在于，所述平视显示装置设置于汽车的仪表板。
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