CN110873954B - 显示***、电子镜***以及移动体 - Google Patents

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Abstract

本公开提供能够实现小型化的显示***、电子镜***以及移动体。显示***(10)在显示设备(20)与最终反射面(51)之间至少具有第一反射面(31)和第二反射面(41)。第一反射面(31)将从显示设备(20)射出的光朝向第二反射面(41)进行反射,第二反射面(41)将来自第一反射面(31)的反射光朝向最终反射面(51)进行反射。在从显示设备(20)射出的光到达最终反射面(51)之前,从显示设备(20)的显示画面(21)向第一反射面(31)传播光的光路与从第二反射面(41)向最终反射面(51)传播光的光路交叉。

Description

显示***、电子镜***以及移动体
技术领域
本发明涉及一种显示***、电子镜***以及移动体。更详细地说,本公开涉及一种显示图像的显示***、电子镜***以及移动体。
背景技术
以往,存在具备后置摄像头、监视器以及凹面镜的车辆用显示装置(显示***)(例如参照日本专利申请公开号2009-120080(下面,称为“文献1”))。后置摄像头用于拍摄车辆的后方。监视器被设置在车厢内驾驶位与副驾驶位之间的顶棚位置,映出基于来自后置摄像头的车辆后方影像数据的车辆后方图像。凹面镜设置在车厢内挡风玻璃的上部位置,对监视器图像进行反射来使车辆乘员看到车辆后方图像。
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的车辆用显示装置中,为了缩小在车辆乘员观看车辆的前方的情况下和观看映在凹面镜上的图像的情况下车辆乘员的焦点的移动距离,需要增加车辆乘员的视点与由车辆乘员进行视觉识别的图像之间的视距。为了增加车辆乘员的视点与由车辆乘员进行视觉识别的图像之间的视距,需要增加监视器与凹面镜之间的距离,但当增加监视器与凹面镜之间的距离时,车辆用显示装置整体的大小增大。当车辆用显示装置整体的大小变大时,与变大的量相应地,车厢内的空间变小,因此一直期望车辆用显示装置的小型化。
本公开的目的在于提供能够实现小型化的显示***、电子镜***以及移动体。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式的显示***对基于由显示设备显示的第一图像的第二图像进行显示。所述显示***在所述显示设备与将从所述显示设备射出的光朝向所述显示***的外部进行反射的最终反射面之间的光路上至少具有第一反射面和第二反射面。所述第一反射面将从所述显示设备射出的光朝向所述第二反射面进行反射。所述第二反射面将来自所述第一反射面的反射光朝向所述最终反射面进行反射。在从所述显示设备射出的光到达所述最终反射面之前,从所述显示设备的显示画面向所述第一反射面传播光的第一光路与从所述第二反射面向所述最终反射面传播光的第二光路交叉。
本公开的一个方式的显示***对基于由显示设备显示的第一图像的第二图像进行显示,所述显示***具备所述显示设备、第一光学部件、第二光学部件以及最终光学部件。所述第一光学部件以与所述显示设备相向的方式配置。所述第一光学部件具有将从所述显示设备的显示画面沿第一方向射入的第一入射光向与所述第一方向不同的第二方向进行反射的第一反射面。所述第二光学部件以与所述第一反射面相向的方式配置。所述第二光学部件具有将从所述第一反射面沿所述第二方向射入的第二入射光向与所述第二方向不同的第三方向进行反射的第二反射面。所述最终光学部件以与所述第二反射面相向的方式配置。所述最终光学部件具有将从所述第二反射面沿所述第三方向射入的第三入射光进行反射的最终反射面。所述第一入射光的光路与所述第三入射光的光路交叉。
本公开的一个方式的电子镜***具备所述显示***和摄像部,所述显示设备对基于摄像部的摄像图像的所述第一图像进行显示。
本公开的一个方式的移动体包括所述电子镜***和搭载所述电子镜***的移动体主体。
发明的效果
根据本公开,提供能够实现小型化的显示***、电子镜***以及移动体。
附图说明
图1是本公开的一个实施方式所涉及的显示***的概要说明图。
图2是具有上述的显示***的移动体的概要说明图。
图3是表示由上述的显示***显示的图像的一例的说明图。
图4是由上述的显示***显示的第二图像的说明图。
图5是本公开的一个实施方式的变形例1所涉及的显示***的概要说明图。
图6是变形例1的显示***的概要性的说明图。
图7是变形例1的显示***所具备的偏振元件的说明图。
图8是表示变形例1的显示***的其它方式的概要性的说明图。
图9是说明从变形例1的显示***的外部向该显示***射入的外部光的光路的说明图。
图10是本公开的一个实施方式的变形例2所涉及的显示***的概要说明图。
图11A是本公开的一个实施方式的变形例3所涉及的显示***的概要说明图。
图11B是本公开的一个实施方式所涉及的显示***的概要说明图。
图12A是由变形例3所涉及的显示***显示的第二图像的说明图。
图12B是由本公开的一个实施方式所涉及的显示***显示的第二图像的说明图。
图13是本公开的一个实施方式的变形例4所涉及的显示***的概要说明图。
图14是本公开的一个实施方式的变形例5所涉及的显示***的概要说明图。
图15是本公开的一个实施方式的变形例6所涉及的显示***的概要性的说明图。
图16是本公开的一个实施方式的其它的变形例所涉及的显示***的概要性的说明图。
具体实施方式
在下面的实施方式等中说明的图1~图16是概念图,图中的各构成要素的大小、厚度各自的比例不一定限定于反映实际的尺寸比。
(实施方式)
(1)概要
如图1及图2所示,本实施方式所涉及的显示***10例如被用于作为移动体的汽车100。
如图1所示,显示***10具备显示设备20、第一反射面31、第二反射面41以及最终反射面51。
显示***10在显示设备20与将从显示设备20射出的光朝向显示***10的外部进行反射的最终反射面51之间的光路上至少具有第一反射面31和第二反射面41。此外,显示***10具有包括多个反射面31、41、51的反射光学***,最终反射面51是最后将从反射光学***中的显示设备20射出的光进行反射的反射面。
第一反射面31将从显示设备20射出的光朝向第二反射面41进行反射。第二反射面41将来自第一反射面31的反射光朝向最终反射面51进行反射。
在从显示设备20射出的光到达最终反射面51之前,从显示设备20的显示画面21向第一反射面31传播光的光路A11与从第二反射面41向最终反射面51传播光的光路A13交叉。
换言之,显示***10具备显示设备20、第一光学部件(在本实施方式中为第一反射镜30)、第二光学部件(在本实施方式中为第二反射镜40)以及最终光学部件(在本实施方式中为最终反射镜50)。第一光学部件以与显示设备20相向的方式配置。第一光学部件具有将从显示设备20的显示画面21沿第一方向射入的第一入射光(通过图1的光路A11的光)向与射入第一入射光的第一方向不同的第二方向进行反射的第一反射面31。第二光学部件以与第一反射面31相向的方式配置。第二光学部件具有将从第一反射面31沿第二方向射入的第二入射光(通过图1的光路A12的光)向与第二方向不同的第三方向进行反射的第二反射面41。最终光学部件以与第二反射面41相向的方式配置。最终光学部件具有将从第二反射面41沿第三方向射入的第三入射光(通过图1的光路A13的光)进行反射的最终反射面51。第一入射光的光路A11与第三入射光的光路A13交叉。此外,两个面或者部件“相向”不限定于以相互平行的状态进行配置,还可以包括以不相互平行的状态、也就是说以一方相对于另一方倾斜的状态进行配置的状态。
在此,显示设备20、第一反射面31、第二反射面41以及最终反射面51以将存在传播光的介质的范围200的周围包围的方式配置。存在介质的范围200是指充满传播光的介质的范围,可以是空间,也可以是由玻璃等具有光透过性的材料形成的棱镜等光学部件的内侧部分。另外,第一反射面31将从显示设备20射出的光朝向第二反射面41进行反射包括以下情况:来自第一反射面31的反射光直接射入到第二反射面41的情况;以及来自第一反射面31的反射光经由一个或者多个反射面而射入到第二反射面41的情况。另外,第二反射面41将来自第一反射面31的反射光朝向最终反射面51进行反射包括以下情况:来自第二反射面41的反射光直接射入到最终反射面51的情况;以及来自第二反射面41的反射光经由一个或者多个反射面而射入到最终反射面51的情况。另外,光路A11与光路A13交叉不限定于关于从显示设备20的显示画面21射出的所有的光的出射光的光路与来自第二反射面41的反射光的光路交叉。即,从显示设备20射出的光中的至少一部分、例如从显示画面21的中心附近射出的光的光路A11与来自第二反射面41的反射光的光路A13交叉即可。换言之,分别从与光路A11平行的方向以及与光路A13平行的方向正交的方向观察,从显示设备20的显示画面21射出的光中的至少一部分的光路与来自第二反射面41的反射光的光路交叉即可。
在图1中,用虚线示出从显示设备20的显示画面21中心附近射出的光被最终反射面51反射后输出到显示设备20的外部之前的光路A11~A14。此外,在图1中,表示光通过的范围200、通过范围200的光的光路A11~A14、长度L1等的线只是为了进行说明而图示出的,实际上不显示。
在本实施方式中,在从显示设备20射出的光到达最终反射面51之前,从显示设备20的显示画面21向第一反射面31传播光的光路A11与从第二反射面41向最终反射面51传播光的光路A13交叉。像这样,由于光路A11与光路A13交叉,因此与光在沿着范围200的周围的光路中传播的情况相比,如果反射次数相同则从显示设备20起至最终反射面51为止的光路长度变长。因而,既能够增加从显示设备20起至最终反射面51为止的光路长度,也能够减小从第二反射面41起至最终反射面51为止的长度L1,从而能够实现显示***10的大小的小型化。因此,既能够增加从显示***10用户400视点起至最终反射面51中显示的图像(虚像)为止的视距,也能够实现显示***10的大小的小型化。
在下面的实施方式中,以第一光学部件、第二光学部件以及最终光学部件是相独立的光学部件的情况为例进行说明,但也可以使第一光学部件、第二光学部件以及最终光学部件中的一部分或者全部一体化。另外,第一光学部件、第二光学部件以及最终光学部件分别为反射镜,但第一光学部件、第二光学部件以及最终光学部件也可以为棱镜。也就是说,第一反射面31、第二反射面41以及最终反射面51例如可以通过棱镜的反射面来实现,第一反射面31、第二反射面41以及最终反射面51中的多个反射面也可以通过一个棱镜所具有的多个反射面来实现。
(2)详细
下面,参照附图来详细说明本实施方式所涉及的显示***10。
(2.1)结构
如图1所示,本实施方式的显示***10具备显示设备20、具有第一反射面31的第一反射镜30、具有第二反射面41的第二反射镜40以及具有最终反射面51的最终反射镜50。另外,显示***10还具备显示控制部22和壳体70。
由本实施方式的显示***10和摄像部90(参照图2)构成电子镜***80,显示设备20对基于摄像部90的摄像图像的第一图像进行显示。电子镜***80搭载于作为移动体的汽车100的移动体主体110。即,移动体(汽车100)包括电子镜***80和搭载电子镜***80的移动体主体110。
壳体70例如由合成树脂的成型品等构成。壳体70形成为在内部具有收纳室73的长方体形状。壳体70形成为以下形状:在安装于移动体主体110的状态下,在移动体主体110的左右方向(车宽方向)上的尺寸比在上下方向上的尺寸以及在前后方向上的尺寸大。在壳体70的收纳室73中收纳有显示设备20、第一反射镜30、第二反射镜40、最终反射镜50以及显示控制部22。
壳体70被安装在移动体主体110的顶棚部分101中靠近风挡102(前窗玻璃)的前侧部分且进入落座于前部座位的用户400的视场的位置(参照图2)。壳体70借助球接头等支撑构件72以从移动体主体110的顶棚部分101悬下的状态被安装在顶棚部分101,并且被配置在不妨碍用户400的前方视场的位置。在图1及图2中,在壳体70的上部配置支撑构件,该支撑构件从顶棚部分101悬下,但也可以是将该支撑构件配置在壳体70的背面侧(车辆前方侧)并安装于风挡102的构造。
在壳体70的后部的表面(也就是说壳体70的后壁)设置有贯通壳体70的后壁的开口部71。开口部71的在左右方向(与上下方向及前后方向正交的方向)上的尺寸比在上下方向上的尺寸大,在上下方向上的尺寸(短边尺寸)与在左右方向上的尺寸(长边尺寸)之间的比率约为3:1~6:1。
显示设备20以使显示画面21朝向上侧的状态收纳在收纳室73的下部。显示设备20将形成第一图像的光输出。显示设备20例如具备光源装置和液晶面板(LCD:LiquidCrystal Display:液晶显示器)。液晶面板配置在光源装置的前方。光源装置被用作液晶面板的背光。光源装置是所谓的面光源。光源装置是使用发光二极管或者激光二极管等固体发光元件的侧光方式的光源装置。来自光源装置的光透过液晶面板后从显示设备20的显示画面21输出,由从显示设备20的显示画面21输出的光形成第一图像。在此,通过调整例如从光源装置输出的光的出射角来决定从显示设备20的显示画面21射出的光的出射角。
本实施方式的显示***10具有反射光学***B1,该反射光学***B1由具有第一反射面31的第一反射镜30、具有第二反射面41的第二反射镜40以及具有最终反射面51的最终反射镜50这三个镜构成。在此,显示设备20、第一反射镜30、第二反射镜40以及最终反射镜50在收纳室73的内部配置在存在介质的范围200的周围。
第一反射镜30例如是平面镜。第一反射镜30的第一反射面31例如是通过对玻璃的表面蒸镀铝等的反射金属膜而形成的。第一反射镜30以使第一反射面31朝向下侧的状态配置于在收纳室73的上部。即,显示设备20的显示画面21与第一反射面31以隔着范围200的方式相向。此外,在本实施方式中,第一反射镜30的第一反射面31为平面,但第一反射面31也可以是如自由曲面那样的曲面。通过将第一反射面31设为自由曲面,能够减少在最终反射面51上形成的第二图像的图像失真、减少像面的弯曲、或提高分辨率。
在本实施方式中,以显示画面21与第一反射面31大致平行的方式配置有显示设备20和第一反射镜30,从而能够减少壳体70的上下方向上的尺寸。在此,两个面“平行”不限定于两个面完全不交叉的状态,只要是人眼看起来大致平行即可,也可以是以几度左右的角度交叉。
第二反射镜40具有光透过性。第二反射镜40由形成为平板状的分束器构成,第二反射面41是分束器的表面。即,第一反射面31和第二反射面41中的至少一方的具有光透过性的反射面(在本实施方式中为第二反射面41)是分束器的表面。换言之,第一反射面31和第二反射面41中的至少一方是具有使入射光的一部分透过的光透过性的透光性光学部件的表面。来自最终反射面51的反射光从透光性光学部件透过后射出到显示***10的外部。在本实施方式中,第二反射镜40是透光性光学部件,例如是分束器。即,透光性光学部件包括分束器。
第二反射镜40具有使入射光的一部分透过并将入射光的另一部分进行反射的功能。在本实施方式中,例如通过在第二反射面41(下面,也称为内表面)上形成光的透过率和反射率约为50%的半透半反镜来构成第二反射镜40。此外,第二反射镜40构成为分束器。第二反射镜40安装于壳体70的开口部71,配置于与显示设备20的显示画面21及第一反射面31分别邻接的位置。在第二反射镜40中,靠收纳室73侧的第二反射面41与面向壳体70的外部的外表面42分别为平面。在此,第二反射镜40配置为第二反射面41的法线方向相对于来自第一反射面31的光的入射方向和来自最终反射面51的光的入射方向分别倾斜地交叉。来自第一反射面31的入射光的入射方向是与图1的光路A12平行的方向,来自最终反射面51的入射光的入射方向是与图1的光路A14平行的方向。此外,在本实施方式中,第二反射镜40的第二反射面41是平面,但第二反射面41也可以是如自由曲面那样的曲面。通过将第二反射面41设为自由曲面,能够减少在最终反射面51上形成的第二图像的图像失真、减少图像表面的弯曲、或提高分辨率。
最终反射镜50例如是凹面镜。最终反射镜50的最终反射面51例如是通过对玻璃的表面蒸镀铝等的反射金属膜而形成的。最终反射镜50在收纳室73内部配置在与第二反射镜40以隔着范围200的方式相向的位置。最终反射镜50以使最终反射面51朝向后侧的状态配置于收纳室73,最终反射镜50的最终反射面51与第二反射镜40的第二反射面41以隔着范围200的方式相向。最终反射镜50的最终反射面51配置在与显示设备20的显示画面21及第一反射面31分别邻接的位置。此外,最终反射镜50不限定于凹面镜,也可以是平面镜。
在本实施方式中,第一反射面31将从显示设备20射出的光朝向第二反射面41进行反射。第二反射面41将来自第一反射面31的反射光朝向最终反射面51进行反射。即,从显示设备20射出的光在依序被第一反射面31和第二反射面41反射之后,射入到最终反射面51。
另外,最终反射面51将来自第二反射面41的反射光朝向第二反射面41进行反射。在本实施方式中,第二反射面41由使入射光的一部分透过的第二光学部件(例如,分束器等)的表面构成。即,具有第二反射面41的第二光学部件具有使入射光的一部分透过的光透过性,第二光学部件是透光性光学部件。当最终反射面51将入射光朝向第二反射面41进行反射时,来自最终反射面51的反射光透过第二反射面41后射出到显示***10的外部。因而,当在显示设备20中显示出第一图像时,被最终反射面51反射后的第二图像透过具有第二反射面41的第二反射镜40(分束器)后被用户400(例如,汽车100的驾驶员等乘员)视觉识别为虚像。即,用户400会看到被第一反射面31、第二反射面41以及最终反射面51反射后的图像。因而,用户400看起来是在通过第二反射镜40观看最终反射面51的方向上的比最终反射面51更远(在用户400视点的前方几m,例如前方2m~3m)的显示位置处显示有显示设备20的第一图像。也就是说,用户400看起来是在汽车100的前方几m的显示位置处显示有基于显示设备20的第一图像的第二图像300即虚像(参照图3)。
显示控制部22对显示设备20中的第一图像的显示状态进行控制。显示控制部22例如经由汽车100的车内网络而与摄像部90进行通信(有线通信或者无线通信)。从摄像部90向显示控制部22输入汽车100的后方的摄像图像的图像数据。显示控制部22将基于从摄像部90输入的摄像图像的第一图像显示于显示设备20。
在此,基于摄像图像的第一图像可以是摄像图像本身,也可以是对摄像图像进行图像处理所得到的图像,还可以是基于摄像图像制作出的CG(Computer Graphics:计算机图形)图像。例如,在夜间利用摄像部90拍摄得到的图像暗,因此可以对利用摄像部90拍摄得到的图像进行亮度校正。另外,也可以是,基于利用摄像部90拍摄得到的图像来制作表示图像中拍进的障碍物等的CG图像或者标记等,使显示设备20显示将CG图像或者标记等叠加于摄像部90的摄像图像所得到的图像。另外,还可以使显示设备20显示将表示驾驶辅助信息(例如,车速信息、导航信息、行人信息、前方车辆信息、车道偏离信息、车辆状况信息等)的标记叠加于利用摄像部90拍摄得到的图像所得到的图像。
显示控制部22例如由具有作为硬件的处理器和存储器的计算机***构成。换言之,显示控制部22可以通过具有处理器和存储器的计算机***来实现,计算机***通过由处理器执行存储器中存储的程序,来作为显示控制部22发挥功能。程序可以预先记录在计算机***的存储器中,但也可以通过电气通信线路来提供,还可以通过记录在能够由计算机***读取的存储卡、光盘、硬盘驱动器等非暂时性记录介质中来提供。计算机***的处理器由包括半导体集成电路(IC)或者大规模集成电路(LSI)的一个或者多个电子电路构成。这里所说的IC或者LSI等集成电路的叫法根据集成的程度而不同,包括称为***LSI、VLSI(Very Large Scale Integration:甚超大规模集成电路)、或者ULSI(Ultra Large ScaleIntegration:超大规模集成电路)的集成电路。进一步,在LSI制造后被编程的FPGA(Field-Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)、或者能够进行LSI内部的接合关系的重构或者LSI内部的电路划分的重构的逻辑器件也能够用作处理器。多个电子电路既可以集成于一个芯片,也可以分散设置于多个芯片。多个芯片既可以集成于一个装置,也可以分散设置于多个装置。这里所说的计算机***包括具有一个以上的处理器和一个以上的存储器的微型控制器。因而,微型控制器也由包括半导体集成电路或者大规模集成电路的一个或者多个电子电路构成。
摄像部90例如是安装在汽车100的后部的CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor:互补金属氧化物半导体)图像传感器,用于拍摄汽车100的后方。摄像部90不限于CMOS图像传感器,也可以是CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合器件)图像传感器等图像传感器。
摄像部90将拍摄汽车100的后方得到的图像数据经由例如车内网络输出到显示控制部22。摄像部90在汽车100的后部配置在左右方向上的中央,对通过以往的车内后视镜能够视觉识别的范围进行拍摄,电子镜***80被用作如以往的车内后视镜那样的后方确认镜。此外,摄像部90也可以拍摄汽车100的侧后方。摄像部90可以对通过以往的车门后视镜、翼子板后视镜能够视觉识别的范围进行拍摄,也可以将电子镜***80用作取代以往的车门后视镜、翼子板后视镜的后方确认镜。摄像部90安装在移动体主体110的后部且移动体主体110的上部位置,但摄像部90的安装位置是一例,摄像部90安装在能够拍摄期望的范围的位置即可。
在本实施方式的显示***10中,利用第一反射面31、第二反射面41以及最终反射面51对由显示设备20显示的第一图像、也就是说从显示设备20输出的光(形成第一图像的光)进行多次(在本实施方式中例如为三次)反射。在此,距由用户400视觉识别的图像(虚像)的显示位置的距离(视距)是根据从显示设备20的显示画面21起至最终反射面51为止的光路长度和由第一反射面31、第二反射面41、最终反射面51构成的光学***的焦点距离等而决定的。由此,通过将从显示设备20输出的光进行多次反射,能够将距图像的显示位置的视距保持为期望的距离,并且能够减小壳体70(收纳室73)的容积,特别是能够缩短从第二反射面41起至最终反射面51为止的长度L1。因而,能够在用户400通过第二反射镜40观看最终反射面51的方向上实现壳体70的小型化,从而能够实现小型化的显示***10。
(2.2)动作
下面,说明本实施方式的显示***10和具备显示***10的电子镜***80的动作。
例如,从汽车100的电池向电子镜***80供给电力,当从汽车100所具备的ECU(Electronic ControlUnit:电子控制单元)向电子镜***80输入用于使动作开始的控制信号时,电子镜***80开始动作。
例如,当从汽车100的ECU向显示控制部22输入控制信号时,显示控制部22使摄像部90以规定的帧频拍摄汽车100的后方,并从摄像部90获取摄像图像的图像数据。
显示控制部22当从摄像部90输入摄像图像的图像数据时,制作基于摄像图像的第一图像,并使显示设备20显示该第一图像。
当在显示设备20的显示画面21中显示第一图像时,形成第一图像的光沿与光路A11平行的方向朝向第一反射面31被射出。第一反射面31将来自显示设备20的入射光朝向第二反射面41进行反射。构成第二反射面41的第二反射镜40是分束器,第二反射面41将来自第一反射面31的入射光的一部分朝向最终反射面51进行反射。最终反射面51是凹面镜,将形成对由显示设备20显示的第一图像进行放大得到的第二图像的光朝向第二反射面41进行反射。当被最终反射面51反射后的反射光射入到第二反射面41时,来自最终反射面51的反射光的一部分透过最终反射镜50后射出到壳体70的外部,因此用户400能够观看通过最终反射面51被放大了的第二图像。
在此,显示设备20、第一反射面31、第二反射面41以及最终反射面51配置在范围200的周围,显示设备20与第一反射面31以隔着范围200的方式相向,第二反射面41与最终反射面51以隔着范围200的方式相向。而且,在来自显示设备20的显示画面21的光到达最终反射面51之前的光路上,来自显示设备20的出射光的光路A11与来自第二反射面41的反射光的光路A13交叉。另外,第二反射面41和最终反射面51以从第二反射面41向最终反射面51传播光的光路A13与从最终反射面51向第二反射面41传播光的光路A14大致平行的方式配置。在此,光路A13与光路A14“平行”例如是从与光路A11及光路A14分别正交的方向观看时大致平行即可,也可以是光路A13与光路A14以几度左右的角度交叉。
在本实施方式中,设置有与光路A13交叉的光路A11,因此只要从显示设备20的显示画面21起至光到达最终反射面51为止的光路长度相同即可,能够使显示***10的在汽车100的前后方向上的大小小型化。
在此,图3示出在电子镜***80中显示的图像的一例,在由分束器构成的第二反射镜40的外表面42,利用透过第二反射镜40的光来显示基于第一图像的第二图像(虚像)300。显示***10显示利用第一反射面31、第二反射面41以及最终反射面51对显示设备20的第一图像进行反射得到的第二图像300,因此使用户400识别为例如在从用户400视点的前方几m处显示有第二图像300。因而,在用户400通过风挡102目视汽车100的前方的状态下目视第二图像300的情况下的焦点的调节量相比于显示设备20配置在用户400的前方几十cm处的情况下的该调节量变少。由此,能够缩短用户400针对由显示***10显示的第二图像300调节焦点所需的调节时间。另外,即使在用户400由于高龄、远视等而难以在较近的距离处聚焦的情况下也容易调整焦点。
在上述的实施方式中,如图1所示,在利用第一反射面31、第二反射面41对从显示设备20射出的光进行反射之后,利用最终反射面51将该光朝向第二反射面41进行反射,从而使该光透过第二反射镜40后射出到外部。为了形成这种光路A11~A14,显示设备20向相对于显示画面21的法线方向DR1(参照图1)倾斜的方向(光路A11方向)射出光。
另外,在上述的实施方式中,由显示***10显示的第二图像300是基于在显示设备20的显示画面21中显示的第一图像P1中的部分图像P11的图像(参照图4)。
即,在本实施方式的显示***10中,由第一反射镜30、第二反射镜40以及最终反射镜50构成反射光学***B1,第一反射镜30将在显示画面21中显示的第一图像P1的一部分即部分图像P11进行反射。因而,由被反射光学***B1反射后的光形成的第二图像300是在反射光学***B1对第一图像P1整体进行反射的情况下形成的虚像310的一部分。
在此,在汽车100的驾驶者即用户400落座于固定位置的状态下,由用户400的双眼视觉识别到的第二图像300在上下方向和左右方向中的各个方向上位于整个虚像310的中央。另一方面,当用户400的头的位置从图4所示的位置向右侧移动时,由用户400的双眼视觉识别到的第二图像300R是整个虚像310中的比第二图像300靠左侧的范围的图像。另外,当用户400的头的位置向左侧移动时,由用户400的双眼视觉识别到的第二图像300L是整个虚像310中的比第二图像300靠右侧的范围的图像。
像这样,在本实施方式中,当用户400的头向左侧或者右侧运动时,由用户400视觉识别到的第二图像300的范围在整个虚像310中向右侧或者左侧变化。同样地,当用户400的头向上侧或者下侧运动时,由用户400视觉识别到的第二图像300的范围在整个虚像310中向下侧或者上侧变化。即,当用户400的头向上下左右运动时,由用户400视觉识别到的第二图像300的范围根据用户400的头的运动发生变化,因此由显示***10显示的第二图像300的呈现方式成为像镜子那样的呈现方式。
(3)变形例
上述实施方式只是本公开的各种实施方式中的一种。上述实施方式只要能够实现本公开的目的即可,能够根据设计等进行各种变更。
下面,列举上述实施方式的变形例。下面说明的变形例能够以适当组合的方式应用。
(3.1)变形例1
如图5~图8所示,变形例1的显示***10与上述实施方式的不同点在于,具有光透过性的第二反射面601是由偏振元件60的表面构成的。即,在变形例1的显示***10中,第一反射面31和第二反射面601中的至少一方的具有光透过性的反射面(在本实施方式中为第二反射面601)是偏振元件60的表面。另外,变形例1的显示***10与上述实施方式的不同之处还在于,在显示设备20的显示画面21的表面和偏振元件60的表面分别具有在入射光的电场振动方向上赋予四分之一波长的相位差的光学元件61、62。在此,光学元件61、62对入射光赋予相位差是指通过使射入到光学元件61、62的光的相位超前或者滞后来使射入到光学元件61、62的光与透过光学元件61、62的光之间产生四分之一波长的相位差。此外,显示***10的除了偏振元件60和光学元件61、62以外的结构与上述的实施方式相同,对共同的结构标注相同的标记并省略其说明。
在图5中,用虚线示出从显示设备20的显示画面21的中心附近射出的光被最终反射面51反射后输出到显示设备20的外部之前的光路A21~A24。此外,在图5中,表示光通过的范围200、通过范围200的光的光路A21~A24、长度L1等的线只是为了进行说明而图示出的,实际上不显示。
偏振元件60由例如线栅偏振片构成。偏振元件60例如是反射型的偏振膜,设置于在壳体70的开口部71安装的基板40A的表面(靠收纳室73侧的表面)。换言之,具有第二反射面601的第二光学部件、即具有光透过性的透光性光学部件40由基板40A和偏振元件60构成。进一步而言,透光性光学部件40包括基板40A和设置于基板40A的表面的偏振元件60。基板40A例如是具有光透过性的透明的板,是玻璃板或者由合成树脂(例如丙烯酸树脂或者聚碳酸酯树脂)制成的板。偏振元件60例如是在合成树脂的基材上形成有纳米级的细线网的偏振片,通过使特定的偏振状态的光透过来使光产生偏振。例如,偏振元件60构成为使P偏振光透过并反射S偏振光。此外,偏振元件60不限定于线栅偏振片,只要是通过使特定的偏振状态的光透过来使光产生偏振那样的光学元件即可。
本实施方式的显示设备20例如包括液晶显示器,液晶显示器具备在两张偏振片之间夹着液晶的液晶面板,因此从显示设备20射出的光C1(参照图6)成为规定的偏振状态的光。在本实施方式中,以从显示设备20射出的光C1为P偏振光的情况为例进行说明。另外,在图6中,为了便于说明,将偏振元件60和光学元件62隔开间隔地配置,但实际上偏振元件60与光学元件62以通过粘合剂紧密接合的状态配置。即,偏振元件60和光学元件62以层叠在基板40A的表面上的方式设置。此外,也可以将基板40A和偏振元件60以通过粘合紧密接合的状态配置。
分别设置于显示设备20的显示画面21和偏振元件60的表面的光学元件61、62是由光的行进速度根据光的振动方向而不同的双折射材料形成的相位差板。在本实施方式中,光学元件61、62是对P偏振成分和S偏振成分赋予四分之一波长的相位差的1/4波长板。
图7是用于说明设置于偏振元件60的表面的光学元件62对入射光赋予相位差的情形的概要图。在图7中,用虚线示出射入到光学元件62的表面的光被偏振元件60的表面反射后从光学元件62的表面射出之前的光路。以入射角θ1射入到光学元件62的表面的光在光学元件62的表面发生折射。在此,当将折射角设为θ2、将光学元件62的厚度设为t1、将射入到光学元件62的表面的光到达偏振元件60的表面(第二反射面601)之前光所行进的光路长度设为L2时,下面的式(1)的关系成立。
L2×cosθ2=t1…(1)
因而,如果以使根据光路长度L2产生的相位差与射入到光学元件62的光的波长的四分之一相等的方式设计厚度t1和折射角θ2,则能够利用光学元件62将入射光的偏振状态从圆偏振光变换为线偏振光。另外,如果光学元件61与光学元件62同样地构成,则能够利用光学元件61将入射光的偏振状态从线偏振光变换为圆偏振光。
此外,优选光学元件62是满足式(1)的光学元件,但是并不限定于此,也可以使用入射角θ1为0°时相位差为光的波长的四分之一的特性的光学元件。
另外,关于光学元件61、62,优选使用具有在可见光带宽的全部范围内相位差为接近光的波长的四分之一的值的宽带宽特性的光学元件。通过使用宽带宽特性的光学元件,能够进一步提高效率,从而能够抑制影像的着色。
另外,在偏振元件60和光学元件62预先设置有粘合剂,但不限定于该结构,也可以不设置粘合剂,使用粘接剂来进行接合。当使用与粘合剂相比粘度低的粘接剂时,能够减少光学元件62本身的厚度偏差、基板40A与偏振元件60之间的粘合层的厚度偏差以及偏振元件60与光学元件62之间的粘合层的厚度偏差。由此,能够抑制基板40A、偏振元件60以及光学元件62的各界面的微小起伏。因而,能够抑制反射图像的画质劣化。粘接剂例如为UV固化型的粘接剂。
另外,在本实施方式中,在基板40A的表面上层叠地设置有偏振元件60和光学元件62,但也可以在配设于偏振元件60的表面的光学元件62中的、靠不配设偏振元件60的一侧的面上配设其它的具有透光性的基板。具体而言,如图8所示,在光学元件62的与靠偏振元件60的一侧相反一侧的表面上还层叠有基板40B。换言之,设为利用基板40A与基板40B夹着偏振元件60和光学元件62的结构。即,透光性光学部件40还包括将偏振元件60和设置在偏振元件60的表面上的光学元件62从两侧夹住的一对透光性的基板40A、40B。由此,能够进一步减少光学元件62本身的厚度偏差、基板40A与偏振元件60之间的粘合剂的厚度偏差以及偏振元件60与光学元件62之间的粘合剂的厚度偏差。由此,能够抑制基板40A、40B、偏振元件60以及光学元件62的各界面的微小起伏,因此能够抑制反射图像的画质劣化。此外,在图8所示的夹层结构中,也可以使用用于接合的粘接剂来取代粘合剂。
在此,基于图6来说明从显示设备20射出的光被输出到显示***10的外部之前的情形。图6是用于说明在光学元件61、62中进行的偏振的情形的模式图。在图6中,将显示设备20的显示画面21与光学元件61分开进行图示,并将偏振元件60与光学元件62分开进行图示,但在本变形例中,在显示设备20的显示画面21上设置有光学元件61,在偏振元件60上设置有光学元件62。此外,在本变形例中,可以在显示设备20的显示画面21与光学元件61之间设置间隙,也可以在偏振元件60与光学元件62之间设置间隙。
例如,当从显示设备20射出P偏振光C1时,P偏振光C1透过光学元件61而被变换为圆偏振光C2,因此被第一反射面31反射后的光C3也为圆偏振光。当被第一反射面31反射后的光C3通过光学元件62时,圆偏振光C3被变换为S偏振光C4后射入到偏振元件60的第二反射面601。偏振元件60仅使P偏振光透过并反射S偏振光,因此射入到偏振元件60的第二反射面601的光C4被偏振元件60的第二反射面601反射。被偏振元件60的第二反射面601反射后的光C5在通过光学元件62被变换为圆偏振的光C6之后,被最终反射面51反射后再次射入到光学元件62。被最终反射面51反射后的光C7为圆偏振光,光C7通过光学元件62,由此圆偏振光C7被变换为P偏振光C8后射入到偏振元件60的第二反射面601。偏振元件60构成为仅使P偏振光透过,因此透过光学元件62后射入到第二反射面601的光C8透过偏振元件60,再穿过基板40A后被射出到外部。因而,用户400能够利用穿过偏振元件60和基板40A后射出到外部的光C9来观看在最终反射镜50的最终反射面51上显示的第二图像300。
在变形例1中,利用基板40A和偏振元件60来实现具有第二反射面601的第二光学部件。而且,第二反射面601由偏振元件60的表面形成,因此将来自第一反射面31的反射光(S偏振光)大致全部朝向最终反射面51进行反射,因此能够使来自最终反射面51的反射光(P偏振光)大致全部透过。因而,相比于由半透半反镜的表面构成第二反射面的上述的实施方式,能够减少光的损失,从而能够增加由显示***10显示的第二图像300的亮度。另外,第二图像300的亮度只要与第二反射面由半透半反镜的表面构成的上述的实施方式为相同程度的亮度即可,通过减少光的损失能够减少显示设备20的功耗。
另外,如图9所示,当从观看显示***10的用户400的方向射入无偏振的外部光C11(由用户400的面部或者汽车100的内装构件反射的反射光、车厢外的构造物的反射光或者太阳光等光)时,外部光C11通过偏振元件60被变换为P偏振光C12。光C12通过光学元件62被变换为圆偏振光C13,并被最终反射面51反射。被最终反射面51反射后的光C14通过光学元件62被变换为S偏振光C15,但偏振元件60对S偏振光C15进行反射,因此可以大幅抑制向用户400的方向反射的光C16。因而,由显示***10显示的第二图像300的对比度提高。另外,能够抑制太阳光、后续车辆的灯光等刺眼的光向用户400的方向被反射,因此能够减少用户400感到刺眼的可能性。此外,本变形例的偏振元件60是反射型偏振膜,几乎不存在反射回来的光(返回光)。因而,相比于存在由于反射而产生的25%左右的返回光的蒸镀类型的半透半反镜而言,外部光的反射光减少,因此具有进一步提高由显示***10显示的第二图像300的对比度的优点。
另外,向用户400的方向被反射的光C16虽然大幅减少,但太阳光等极强的光有可能通过最终反射面51的凹面镜的作用会聚后射出。为了抑制这种通过会聚产生的出射光,在变形例1的显示***10中,可以在基板40A的外表面(靠用户400侧的面)贴附与基板40A相比透过率低的树脂膜。另外,也可以将基板40A本身设为像烟色玻璃那样的透过率低的玻璃、树脂板,以取代在基板40A贴附透过率低的树脂膜。此外,在基板40A的外表面贴附与基板40A相比透过率低的树脂膜的情况下、降低基板40A本身的透过率的情况下,基于由显示设备20显示的第一图像的第二图像300变暗,因此优选增加显示设备20的亮度。
此外,基板40A可以为半透半反镜,在显示***10不显示图像的状态下,通过追加用于改变配置有显示***10的角度的机构,能够将包括半透半反镜的基板40A用作镜子。
(3.2)变形例2
如图10所示,变形例2的显示***10与上述变形例1的不同之处在于,还具备相位控制构件63。此外,除了相位控制构件63以外的结构与上述的实施方式或者变形例1相同,因此对共同的构成要素标注相同的标记并省略其说明。
在变形例2的显示***10中,在偏振元件60中的射入来自显示设备20的光的面配置有光学元件62。在透光性光学部件(例如基板40A)中的靠显示***10的外侧的面配置有在入射光的电场振动方向上赋予四分之一波长的相位差的相位控制构件63。
如在“(3.1)变形例1”中说明的那样,在变形例1的显示***10中,透过光学元件62后射入到基板40A的光C8变为P偏振光。因而,P偏振光C8通过相位控制构件63,由此被输出到显示***10的外部的光C10变为圆偏振光。由此,即使在用户400佩戴着偏振眼镜的情况下,也能够减少由显示***10显示的第二图像看起来暗的可能性。
此外,在变形例2中,相位控制构件63作为赋予四分之一波长的相位差的相位控制构件,但也可以作为赋予偏离了四分之一波长的相位(例如,五分之一波长到十分之三波长之间的相位差)的相位控制构件。由此,能够抑制图像的着色。
(3.3)变形例3
如图11A所示,变形例3的显示***10与上述的实施方式以及变形例1、2的不同之处在于,最终反射面51向与从第二反射面41射入光的方向不同的方向反射光。此外,除了最终反射面51向与从第二反射面41射入光的方向不同的方向反射光这一点以外与上述的实施方式或者变形例1、2相同,因此对共同的构成要素标注相同的标记并省略其说明。
图11B示出了在上述的实施方式中说明的反射光学***B1的配置。在此,在图11A所示的变形例3的反射光学***B1和图11B所示的上述实施方式的反射光学***B1中,显示设备20的出射角设定为约16度,第一反射面31的反射角设定为约22度,第二反射面41的反射角设定为约30度。而且,在图11B所示的反射光学***B1中,最终反射面51的反射角被设定为0度,与此相对地,在本变形例中,通过仅调整最终反射镜50的朝向来将最终反射面51的反射角设定为约4度。即,在本变形例中,通过使最终反射镜50的朝向变化,最终反射面51朝向与从第二反射面41射入光的方向不同的方向反射光。
在显示设备20向相对于显示画面21的法线方向DR1倾斜的方向射出光的情况下,当最终反射面51的反射角为0度时,如图12B所示那样在由显示***10显示的第二图像300B中发生梯形失真。在显示***10被用于汽车100的电子镜***80的情况下,如果不进行第二图像300B的失真校正,则在第二图像300B的左端和右端显示的物体(电线杆或者护栏等)的倾斜明显,用户400有可能感到不自然。另外,当进行第二图像300B的失真校正时,第二图像300B的底边侧的图像容易发生失真。
与此相对地,在变形例3中,最终反射面51将光向与射入光的方向不同的方向进行反射,如图12A所示,由显示***10显示的第二图像300A是整体发生了些许弯曲那样的图像,但可以抑制梯形失真。因而,即使在不进行第二图像300A的失真校正的情况下,在第二图像300A的左端和右端显示的物体的倾斜也不易变得明显。另外,即使在进行第二图像300A的失真校正的情况下,第二图像300A的图像也不容易发生失真。
(3.4)变形例4
如图13所示,变形例4的显示***10与上述实施方式的不同之处在于,还具备映像减少构件。映像减少构件用于减少从显示***10的外侧射入的光(在图13中用光路A41表示的光)的、主要在透光性光学部件(第二反射镜40)的内表面(第二反射面41)产生的映像。在变形例4中,映像减少构件包括反射减少构件75和形成于透光性光学部件(第二反射镜40)的内表面(第二反射面41)的半透半反镜76。此外,除了映像减少构件以外的结构与上述的实施方式相同,因此对共同的构成要素标注相同的标记并省略其说明。
在变形例4中,在作为透光性光学部件的第二反射镜40的内表面例如形成有光的透过率和反射率约为50%的半透半反镜76。另外,透光性光学部件(第二反射镜40)为平面。由此,能够在第二反射镜40的内表面高精度且均匀地形成半透半反镜76。在此,第二反射镜40(光透过构件)的内表面(第二反射面41)是指在来自壳体70A的内部的光透过第二反射镜40的方向上的第二反射镜40的两个侧面中的、靠壳体70A的内侧的面。第二反射镜40配置为第二反射镜40相对于被最终反射面51反射后的光的输出方向(与图13的箭头DR2平行的方向)倾斜地交叉。也就是说,第二反射镜40配置为被最终反射面51反射后光的输出方向与第二反射镜40的内表面的法线方向DR3以小于90度的规定的角度θ41交叉。由此,在从图像的输出方向观看第二反射镜40的内表面的情况下,光在内表面(第二反射面41)产生的映像减少,因此能够提高通过内表面可观看到的第二图像300的对比度。即,在本变形例中,映像减少构件包括第二反射镜40(透光性光学部件),该第二反射镜40配置为第二反射镜40相对于被最终反射面51反射后的光的输出方向倾斜地交叉。
另外,在变形例4的显示***10中,具备从壳体70A的上部向后方突出的突出部74,在该突出部74下侧配置有反射减少构件75。即,反射减少构件75配置于突出部74中的与第二反射镜40的外表面42相向的部分。
反射减少构件75配置于从壳体70的外部沿图像的输出方向(与图13的箭头DR2平行的方向,即与图像的输出方向相反的方向)射入到第二反射镜40的内表面的光(图13中用光路A41表示的光)被第二反射镜40的内表面(第二反射面41)反射的方向上,反射减少构件75与作为透光性光学部件的第二反射镜40相向。在此,反射减少构件75的大部分为平板状,反射减少构件75的左右方向上的尺寸是与第二反射镜40的左右方向上的尺寸相同的尺寸或者比第二反射镜40的左右方向上的尺寸大的尺寸。反射减少构件75具有将射入的光吸收的功能。反射减少构件75的颜色是比移动体主体110(参照图2)的顶棚部分101的内表面暗的颜色,例如为黑色。此外,反射减少构件75具有吸收光的功能,但也可以具有使光散射的功能。
如上所述,在本变形例中,映像减少构件包括反射减少构件75,该反射减少构件75配置于从显示***10的外侧沿被最终反射面51反射后的光的输出方向射入到第二反射镜40(透光性光学部件)的内表面的光被内表面反射的方向,且与第二反射镜40(透光性光学部件)的外表面42相向。而且,反射减少构件75进行光的吸收和散射中的至少一方。由此,从配置有反射减少构件75的区域向第二反射镜40射入的光减少,因此映入第二反射镜40的内表面的光的量减少。由此,存在以下优点:由透过第二反射镜40后的光形成的第二图像300的对比度变高,容易观看由显示***10显示的第二图像300。
此外,在本变形例中,映像减少构件包括形成于透光性光学部件的半透半反镜76和反射减少构件75这两方,但也可以仅包括半透半反镜76和反射减少构件75中的任一方。另外,例如也可以弃用突出部74,设为在顶棚部分101形成相当于反射减少构件75的具有光的吸收功能或散射功能的布状物的结构。
(3.5)变形例5
如图14所示,变形例5的显示***10还具备光控制构件23,该光控制构件23配置于显示设备20的显示画面21,控制从显示设备20射出的光的出射角。此外,除了光控制构件23以外的结构与上述的实施方式相同,因此对共同的构成要素标注相同的标记并省略其说明。
光控制构件23将从显示设备20射出的光的出射角限制在规定的容许角度范围内。即,光控制构件23对出射角进行制限使得光不以规定的容许角度范围外的出射角从显示设备20射出。
在图14中,用虚线A31图示出用户400在从可看到图像范围(日语:アイボックス)410的上侧观察显示***10的第二反射镜40的情况下的视线。此外,可看到图像范围410是指使视点在上下左右方向上移动时看不到作为虚像的第二图像的边缘的范围。在此,从用虚线A31示出的视线的方向射入的光在被第一反射镜30和最终反射镜50反射后射入到显示设备20。光控制构件23以使向光控制构件23表面射入该入射光C31的角度θ31为光控制构件23对出射角限制的容许角度范围外的角度的方式设定容许角度范围。因而,在用户400从可看到图像范围410的上侧观察显示***10的第二反射镜40的情况下,不易观看显示设备20的显示画面21中的由第一反射镜30和最终反射镜50反射的反射图像。
另外,在图14中,用虚线A32图示出用户400在从可看到图像范围410的下侧观察显示***10的第二反射镜40的情况下的视线。在此,以使从用虚线A32示出的视线的方向射入的光C32射入光控制构件23的表面的角度θ32为光控制构件23的容许角度范围外的角度的方式设定光控制构件23对出射角限制的容许角度范围。因而,在用户400从可看到图像范围410的下侧观察显示***10的第二反射镜40的情况下,不易直接观看显示设备20的显示画面21。
(3.6)变形例6
在上述实施方式和变形例1、2中,具备第二反射面41、601的第二光学部件具有光透过性,但具备第一反射面31的第一光学部件(第一反射镜30)也可以具有光透过性。即,只要具备第一反射面31的第一光学部件和具备第二反射面41、601的第二光学部件中的至少一方具有使入射光的一部分透过的光透过性即可。来自最终反射面51的反射光透过第一光学部件和第二光学部件中的具有光透过性的透光性光学部件后射出到显示***10的外部。
另外,如图15所示,在最终反射面51朝向第一反射面31反射光的情况下,具备第一反射面31的第一反射镜30具有光透过性即可,来自最终反射面51的反射光的一部分透过第一反射镜30后射出到显示***10的外部。在图15所示的显示***10中光路A11与光路A13也交叉,因此相比于光路A11、A13不交叉的情况,能够减小第一反射面31与最终反射面51之间的长度,从而能够实现显示***10的小型化。
在此,第一反射面31和第二反射面41中的具有光透过性的第一反射面31例如由分束器的表面构成即可。来自最终反射面51的反射光透过由分束器构成的第一反射镜30后射出到显示***10的外部。在此,具备第二反射面41的第二反射镜40可以不具有光透过性,也可以具有光透过性。
另外,在图15所示的显示***10中,与变形例1同样地,也可以是具有光透过性的第一反射镜30由偏振元件构成,第一反射镜30的第一反射面31由偏振元件的表面构成。在该情况下,在偏振元件的表面和显示设备20的显示画面21的表面设置在入射光的电场振动方向上赋予四分之一波长的相位差的作为相位差板的光学元件。由此,能够分别利用在显示设备20的显示画面21设置的光学元件和在偏振元件的表面设置的光学元件对光的偏振状态进行变换。因而,在显示***10中,从显示设备20的显示画面21射出的光被第一反射面31反射,被最终反射面51反射的反射光能够透过具有第一反射面31的第一反射镜30后射出到显示***10的外部。
(3.7)其它的变形例
在上述实施方式中,对来自显示设备20的出射光进行反射的反射光学***具备第一反射面31、第二反射面41以及最终反射面51,但显示设备20、第一反射面31、第二反射面41以及最终反射面51的配置不限定于上述的方式。例如也可以是,显示设备20以使显示画面21朝下的状态配置在收纳室73的上部,第一反射镜30以使第一反射面31朝上的状态配置在收纳室73的下部。另外,显示***10在光从显示设备20起至到达最终反射面51之间具备第一反射面31和第二反射面41,也可以具备除第一反射面31和第二反射面41以外的一个以上的反射面。
在上述实施方式的显示***10中,最终反射面51以使沿光路A13、A23射入的光的反射角成为0度的方式配置,但沿光路A13、A23射入的光的反射角不限定于0度,能够根据光路设计来适当变更。
在上述实施方式和变形例1、2的显示***10中,来自最终反射面51的反射光也可以透过除第一反射镜30及第二反射镜40以外的具有透光性的构件(例如设置于壳体70的透光盖)后射出到显示***10的外部。
在上述实施方式的显示***10中,第一反射面31和第二反射面41分别为平面,但第一反射面31和第二反射面41的至少一部分也可以为曲面。通过将第一反射面31和第二反射面41的至少一部分设为曲面,能够以能减少图像的失真、提高分辨率的方式设计第一反射面31和第二反射面41的表面。
在上述实施方式(除变形例6以外)的显示***10中,第二反射面41是具有使入射光的一部分透过的光透过性的透光性光学部件(第二反射镜40)的表面,来自最终反射面51的反射光透过第二反射镜40后射出到显示***10的外部。在该情况下,优选显示设备20的长边方向上的长度比作为第二光学部件的第二反射镜40的第二反射面41以及作为最终光学部件的最终反射镜50的最终反射面51的长边方向上的长度短。同样地,优选作为第一光学部件的第一反射镜30的第一反射面31的长边方向上的长度比作为第二光学部件的第二反射镜40的第二反射面41以及作为最终光学部件的最终反射镜50的最终反射面51的长边方向上的长度短。在此,长边方向是与由显示***10显示的第二图像300的长边方向对应的方向,是观看第二图像300的用户的左右眼的排列方向,是在显示***10应用于汽车100的电子镜***80的情况下与汽车100的宽度方向对应的方向。具体而言,例如显示设备20的长边方向上的长度是最终反射面51的长边方向上的长度的百分之七十左右,第一反射面31的长边方向上的长度是最终反射面51的长边方向上的长度的百分之八十左右。另外,第二反射面41与最终反射面51的长边方向上的长度相等。此外,在本公开中所说的“相等”不仅包括严格一致的情况,还定义为在几%(作为一例,约1%)左右的误差范围内相等的意思。即,第二反射面41的长边方向上的长度不仅可以与最终反射面51的长边方向上的长度完全一致,也可以是相对于第二反射面41或者最终反射面51的长边方向上的长度处于几%(作为一例,约1%)左右的误差范围内。但是,理想的是,第二反射面41的长边方向上的长度处于上述的误差范围内且构成为比最终反射面51的长边方向上的长度长。由此,如图16所示,能够在第二反射镜40和最终反射镜50的四角处设置R形状。其结果,如图3所示,在正面观看搭载于汽车100的显示***10时,能够在壳体70的四角处设置R形状,从而能够实现小型化。另外,由于在壳体70的四角处具有R形状,因此能够减少在从副驾驶位侧观看显示***10时的压迫感。
此外,更理想的是,设为显示设备20的长边方向上的长度比第一反射面31的长边方向上的长度短并且第二反射面41的长边方向上的长度与最终反射面51的长边方向上的长度相等的结构即可。由此,能够在第二反射镜40和最终反射镜50的四角处将R形状设置得更大,因此能够进一步实现小型化。
在上述实施方式和变形例的显示***10中,显示设备20是具备液晶面板和光源装置的液晶显示器装置,但显示设备20也可以是具备OLED(Organic Light Emitting Diode:有机发光二极管)等的自发光型的显示面板。另外,显示设备20也可以是以下结构:通过从扩散透过型的屏幕的背后对屏幕扫描激光来在屏幕上绘制图像。另外,显示设备20也可以是从扩散透过型的屏幕的背后利用投影仪对屏幕投影图像的结构。
上述实施方式和变形例的显示***10应用于电子镜***80,但显示***10也可以应用于供作为移动体的汽车100使用的平视显示器(HUD:Head-Up Display)。即,在具备显示***10的平视显示器中,显示***10从汽车100的风挡102(反射构件)的下方向风挡102投影图像,由用户400(驾驶者)视觉识别被风挡102反射后的图像。在这种平视显示器中,用户400视觉识别为在汽车100的前方(车外)的空间投影出图像(虚像)。
上述实施方式和变形例的显示***10不限定于对汽车100的后方的摄像图像进行显示的结构,例如也可以显示基于汽车100的侧后方、侧方或者前方的摄像图像的图像。
具备上述实施方式和变形例的显示***10的电子镜***80不限定于应用于汽车100,还能够应用于例如两轮车、火车、飞机、建筑机械、船舶等汽车100以外的移动体。
另外,显示***10不限定于一个装置,可以由多个装置构成。也就是说,显示***10的功能可以分散地设置于两个以上的装置。显示控制部22可以设置在汽车100的ECU、汽车100的外部的服务器装置中,在该情况下,利用ECU或者服务器装置来制作由显示设备20显示的图像。
(总结)
如以上说明那样,第一方式所涉及的显示***(10)对基于由显示设备(20)显示的第一图像的第二图像进行显示。显示***(10)在显示设备(20)与将从显示设备(20)射出的光朝向显示***(10)的外部进行反射的最终反射面(51)之间的光路(A11、A21、A13、A23)上至少具有第一反射面(31)和第二反射面(41、601)。第一反射面(31)将从显示设备(20)射出的光朝向第二反射面(41、601)进行反射。第二反射面(41、601)将来自第一反射面(31)的反射光朝向最终反射面(51)进行反射。在从显示设备(20)射出的光到达最终反射面(51)之前,从显示设备(20)的显示画面(21)向第一反射面(31)传播光的第一光路(A11、A21)与从第二反射面(41、601)向最终反射面(51)传播光的第二光路(A13、A23)交叉。
根据该方式,由于光路(A11、A21)与光路(A13、A23)交叉,因此相比于光路(A11、A21)与光路(A13、A23)不交叉的情况,能够实现显示***(10)的小型化。
第二方式所涉及的显示***(10)是对基于由显示设备(20)显示的第一图像的第二图像进行显示的显示***(10)。显示***(10)具备显示设备(20)、第一光学部件(30)、第二光学部件(40)以及最终光学部件(50)。第一光学部件(30)以与显示设备(20)相向的方式配置,该第一光学部件(30)具有将从显示设备(20)的显示画面(21)沿第一方向射入的第一入射光向与第一方向不同的第二方向进行反射的第一反射面(31)。第二光学部件(40)以与第一反射面(31)相向的方式配置,且具有将从第一反射面(31)沿第二方向射入的第二入射光向与第二方向不同的第三方向进行反射的第二反射面(41、601)。最终光学部件(50)以与第二反射面(41、601)相向的方式配置,且具有将从第二反射面(41、601)沿第三方向射入的第三入射光进行反射的最终反射面(51)。第一入射光的光路(A11、A21)与第三入射光的光路(A13、A23)交叉。
根据该方式,由于光路(A11、A21)与光路(A13、A23)交叉,因此相比于光路(A11、A21)与光路(A13、A23)不交叉的情况,能够实现显示***(10)的小型化。
在第三方式所涉及的显示***(10)中,在第一方式中,向相对于显示画面(21)的法线方向倾斜的方向射出第一光路(A11、A21)的光。
根据该方式,能够实现显示***(10)的小型化。
在第四方式所涉及的显示***(10)中,在第三方式中,最终反射面(51)向与从第二反射面(41、601)射入光的方向不同的方向反射光。
根据该方式,能够减少第二图像的梯形失真。
在第五方式所涉及的显示***(10)中,在第二方式中,向相对于显示画面(21)的法线方向倾斜的方向射出第一入射光。最终反射面(51)向第四方向反射第三入射光,该第四方向是与从第二反射面(41、601)射入第三入射光的第三方向不同的方向。
根据该方式,能够实现显示***(10)的小型化,并且减少第二图像的梯形失真。
在第六方式所涉及的显示***(10)中,在第一方式~第五方式中的任一个方式中,第一反射面(31)和第二反射面(41、601)中的至少一方是具有使入射光的一部分透过的光透过性的透光性光学部件(30、40)的表面。来自最终反射面(51)的反射光透过透光性光学部件(30、40)后射出到显示***(10)的外部。
根据该方式,能够实现显示***(10)的小型化。
在第七方式所涉及的显示***(10)中,在第六方式中,透光性光学部件(30、40)包括分束器。
根据该方式,利用分束器能够实现对光进行反射的功能和将来自最终反射面(51)的反射光射出到显示***(10)的外部的功能。
在第八方式所涉及的显示***(10)中,在第六方式中,透光性光学部件(30、40)包括基板(40A)和偏振元件(60)。在显示画面(21)和偏振元件(60)的表面具有在入射光的电场振动方向上赋予四分之一波长的相位差的光学元件(61、62)。
根据该方式,利用偏振元件(60)能够实现对光进行反射的功能和将来自最终反射面(51)的反射光射出到显示***(10)的外部的功能,并且能够减少光的损失。还能够对通过光学元件(61、62)射入到偏振元件(60)的表面的入射光赋予相位差。因而,偏振元件(60)能够将来自显示设备(20)或者第一反射面(31)的入射光进行反射,并使来自最终反射面(51)的反射光透过。
在第九方式所涉及的显示***(10)中,在第八方式中,透光性光学部件(40)还包括其它的透光性的基板(40B),在该透光性的基板(40B)与基板(40A)之间夹着偏振元件(60)和设置于偏振元件(60)的表面的光学元件(62)。
根据该方式,通过利用两个基板(40A、40B)将偏振元件(60)和光学元件(62)从两侧夹住,能够减少光学元件(62)本身的厚度偏差、基板(40A)与偏振元件(60)之间的厚度偏差以及偏振元件(60)与光学元件(62)之间的厚度偏差。因而,能够抑制偏振元件(60)、光学元件(62)以及两个基板(40A、40B)的各界面的微小起伏,因此能够抑制反射图像的画质劣化。
在第十方式所涉及的显示***(10)中,在第八方式中,还具备相位控制构件(63),该相位控制构件(63)在入射光的电场振动方向上赋予四分之一波长的相位差。在偏振元件(60)中,在射入来自显示设备(20)的光的面(601)配置光学元件(62)。相位控制构件(63)配置在透光性光学部件(40A)中的靠显示***(10)的外侧的面。
根据该方式,能够将从显示***10的内侧通过相位控制构件(63)后输出到外侧的光从线偏振光变换为圆偏振光。由此,即使在用户(400)佩戴着偏振眼镜的情况下,也能够减少由显示***(10)显示的第二影像看起来暗的可能性。
在第十一方式所涉及的显示***(10)中,在第六方式~第十方式中的任一个方式中,还具备映像减少构件,该映像减少构件用于减少从显示***(10)的外侧射入的光的在透光性光学部件(在图14的结构中为第一反射镜30,除此以外的结构为第二反射镜40)的内表面上产生的映像。
根据该方式,能够提高由显示***(10)显示的第二图像相对于映像的对比度。
在第十二方式所涉及的显示***(10)中,在第十一方式中,映像减少构件包括透光性光学部件(30、40),该透光性光学部件(30、40)内表面相对于被最终反射面(51)反射后的光的输出方向倾斜地交叉的方式配置。
根据该方式,能够构成高精度且均匀的映像减少构件,因此能够进一步提高由显示***(10)显示的第二图像相对于映像的对比度。
在第十三方式所涉及的显示***(10)中,在第十一方式或者第十二方式中,映像减少构件包括反射减少构件(75),该反射减少构件(75)配置在从显示***(10)的外侧沿与被最终反射面(51)反射后的光的输出方向相反的方向射入到内表面的光被内表面反射的方向上,且与透光性光学部件(30、40)相向。反射减少构件(75)进行光的吸收和散射中的至少一方。
根据该方式,在内表面产生的外部光的反射光被吸收或散射,因此能够提高由显示***(10)显示的第二图像相对于映像的对比度。
在第十四方式所涉及的显示***(10)中,在第一方式~第十三方式中的任一个方式中,第一反射面(31)和第二反射面(41、601)各自的至少一部分为曲面。
根据该方式,能够校正图像的失真等。
在第十五方式所涉及的显示***(10)中,在第一方式~第十四方式中的任一个方式中,还具备光控制构件(23),该光控制构件(23)配置于显示设备(20)的显示画面(21),控制从显示设备(20)射出的光的出射角。
根据该方式,能够限制能看到由显示***(10)显示的第二图像的角度的范围。
在第16方式所涉及的显示***(10)中,在第1~15中的任一个方式中,第二图像(300)是基于第一图像(P1)中的部分图像(P11)的图像。
根据该方式,能够作为第二图像看到的范围根据用户(400)的眼睛的位置发生变化。
在第十七方式所涉及的显示***(10)中,在第一方式或第二方式中,第二反射面(41、601)是具有使入射光的一部分透过的光透过性的透光性光学部件(40)的表面,来自最终反射面(51)的反射光透过透光性光学部件(40)后射出到显示***(10)的外部。显示设备(20)的长边方向上的长度比第二反射面(41、601)的长边方向上的长度和最终反射面(51)的长边方向上的长度中的各个长度短。第一反射面(31)的长边方向上的长度比第二反射面(41、601)的长边方向上的长度和最终反射面(51)的长边方向上的长度中的各个长度短。
根据该方式,能够在具有第二反射面(41、601)的透光性光学部件(40)和具有最终反射面(51)的最终光学部件(50)的四角处设置R形状,因此能够实现小型化。
在第十八方式所涉及的显示***(10)中,在第十七方式中,显示设备(20)的长边方向上的长度比第一反射面(31)的长边方向上的长度短,并且第二反射面(41、601)的长边方向上的长度与最终反射面(51)的长边方向上的长度相等。
根据该方式,能够将具有第二反射面(41、601)的透光性光学部件(40)和具有最终反射面(51)的最终光学部件(50)的四角的R形状设置在更靠内侧的位置,因此能够进一步实现小型化。
第十九方式所涉及的电子镜***(80)具备第一方式~第十八方式中的任一个方式的显示***(10)和摄像部(90)。显示设备(20)对基于摄像部(90)的摄像图像的第一图像进行显示。
根据该方式,能够提供电子镜***(80),该电子镜***(80)具备能够实现小型化的显示***(10)。
第二十方式所涉及的移动体(100)包括第十九方式的电子镜***(80)和搭载电子镜***(80)的移动体主体(110)。
根据该方式,能够提供移动体(100),该移动体(100)具备能够实现小型化的显示***(10)。
在第二十一方式所涉及的显示***(10)中,在第一方式~第十八方式中的任一个方式中,显示设备(20)的显示画面(21)与第一反射面(31)以隔着从显示设备(20)射出的光到达最终反射面(51)之前通过的范围(200)的方式相向。在此,两个面以隔着范围(200)的方式相向不限定于两个面以相互平行的状态配置,也可以是两个面在相互不平行的状态下以隔着范围(200)的方式相对。
根据该方式,能够提供能够实现小型化的显示***(10)。
在第二十二方式所涉及的显示***(10)中,在第一方式~第十八方式以及第二十一方式中的任一个方式中,第二反射面(41、601)与最终反射面(51)以隔着范围(200)的方式相向。
根据该方式,能够提供能够实现小型化的显示***(10)。
在第二十三方式所涉及的显示***(10)中,在第一方式~第十八方式以及第二十一方式~第二十二方式中的任一个方式中,从第二反射面(41、601)向最终反射面(51)传播光的光路(A13、A23)与从最终反射面(51)向第二反射面(41、601)传播光的光路(A14、A24)平行。
根据该方式,能够提供能够实现小型化的显示***(10)。
第三方式~第十八方式以及第二十一方式~第二十三方式所涉及的结构不是显示***(10)所必需的的的结构,能够适当省略。
附图标记说明
10:显示***;20:显示设备;21:显示画面;23:光控制构件;30:第一反射镜(第一光学部件、透光性光学部件);31:第一反射面;40:第二反射镜(第二光学部件、透光性光学部件);40A、40B:基板(透光性光学部件);41、601:第二反射面;50:最终反射镜(最终光学部件);51:最终反射面;60:偏振元件;61、62:光学元件;63:相位控制构件;70、70A:壳体;74:突出部;75:反射减少构件(映像减少构件);76:半透半反镜(映像减少构件);80:电子镜***;90:摄像部;100:汽车(移动体);110:移动体主体;200:范围;300:第二图像;400:用户;A11~A13、A21~A23:光路;P1:第一图像;P11:部分图像。

Claims (17)

1.一种显示***,对基于由显示设备显示的第一图像的第二图像进行显示,所述显示***的特征在于,
在所述显示设备与将从所述显示设备射出的光朝向所述显示***的外部进行反射的最终反射面之间的光路上至少具有第一反射面和第二反射面,
所述第二反射面是具有使入射光的一部分透过的光透过性的透光性光学部件的表面,
所述第一反射面将从所述显示设备射出的光朝向所述第二反射面进行反射,
所述第二反射面将来自所述第一反射面的反射光朝向所述最终反射面进行反射,
来自所述最终反射面的反射光透过所述透光性光学部件后射出到所述显示***的外部,
在从所述显示设备射出的光到达所述最终反射面之前,从所述显示设备的显示画面向所述第一反射面传播光的光路与从所述第二反射面向所述最终反射面传播光的光路交叉,
所述透光性光学部件包括基板和偏光元件,
在所述显示画面和所述偏光元件的表面具有在射入的光的电场振动方向上赋予与所述射入的光的波长相差四分之一波长的相位差的光学元件。
2.一种显示***,对基于由显示设备显示的第一图像的第二图像进行显示,所述显示***的特征在于,具备:
所述显示设备;
第一光学部件,其以与所述显示设备相向的方式配置,具有将来自所述显示设备的显示画面的第一入射光向与射入所述第一入射光的方向不同的方向进行反射的第一反射面;
第二光学部件,其以与所述第一反射面相向的方式配置,具有将来自所述第一反射面的第二入射光向与射入所述第二入射光的方向不同的方向进行反射的第二反射面;以及
最终光学部件,其以与所述第二反射面相向的方式配置,具有将来自所述第二反射面的第三入射光进行反射的最终反射面,
其中,所述第二光学部件包括具有使入射光的一部分透过的光透过性的透光性光学部件,
来自所述最终反射面的反射光透过所述第二光学部件后射出到所述显示***的外部,
所述第一入射光的光路与所述第三入射光的光路交叉,
所述透光性光学部件包括基板和偏光元件,
在所述显示画面和所述偏光元件的表面具有在射入的光的电场振动方向上赋予与所述射入的光的波长相差四分之一波长的相位差的光学元件。
3.根据权利要求1或2所述的显示***,其特征在于,
所述显示设备向相对于所述显示画面的法线方向倾斜的方向射出光。
4.根据权利要求3所述的显示***,其特征在于,
所述最终反射面向与从所述第二反射面射入光的方向不同的方向反射光。
5.根据权利要求1或2所述的显示***,其特征在于,
来自所述显示设备的所述显示画面的光以不通过所述透光性光学部件的方式射入到所述第一反射面。
6.根据权利要求2所述的显示***,其特征在于,
所述第一入射光向相对于所述显示画面的法线方向倾斜的方向射出,
所述最终反射面向与从所述第二反射面射入所述第三入射光的第三方向不同的第四方向反射所述第三入射光。
7.根据权利要求1或2所述的显示***,其特征在于,
所述透光性光学部件还包括其它的透光性的基板,在所述其它的透光性的基板与所述基板之间夹着所述偏光元件和设置于所述偏光元件的表面的所述光学元件。
8.根据权利要求6所述的显示***,其特征在于,
在所述偏光元件中,在射入来自所述显示设备的光的面配置所述光学元件,
在射入的光的电场振动方向上赋予所述射入的光的四分之一波长的相位差的相位控制构件配置在所述透光性光学部件中的靠所述显示***的外侧的面。
9.根据权利要求4所述的显示***,其特征在于,
还具备映像减少构件,其用于减少从所述显示***的外侧射入的光的在所述透光性光学部件的内表面上产生的映像,
所述映像减少构件包括所述透光性光学部件,所述透光性光学部件以内表面相对于被所述最终反射面反射后的光的输出方向倾斜地交叉的方式配置。
10.根据权利要求4所述的显示***,其特征在于,
还具备映像减少构件,其用于减少从所述显示***的外侧射入的光的在所述透光性光学部件的内表面上产生的映像,
所述映像减少构件包括反射减少构件,所述反射减少构件配置在从所述显示***的外侧沿被所述最终反射面反射后的光的输出方向射入到所述内表面的光被所述内表面反射的方向上,且与所述透光性光学部件相向,
所述反射减少构件进行光的吸收和散射中的至少一方。
11.根据权利要求1或2所述的显示***,其特征在于,
所述第一反射面和所述第二反射面各自的至少一部分为曲面。
12.根据权利要求1或2所述的显示***,其特征在于,
还具备光控制构件,所述光控制构件配置于所述显示设备的所述显示画面,将从所述显示设备射出的光的出射角限制在规定的容许角度范围内。
13.根据权利要求1或2所述的显示***,其特征在于,
所述第二图像是基于所述第一图像中的部分图像的图像。
14.根据权利要求1或2所述的显示***,其特征在于,
所述显示设备的长边方向上的长度比所述第二反射面的长边方向上的长度和所述最终反射面的长边方向上的长度短,
所述第一反射面的长边方向上的长度比所述第二反射面的长边方向上的长度和所述最终反射面的长边方向上的长度短,
所述第一反射面的长边方向上的长度比所述显示设备的长边方向上的长度长。
15.根据权利要求14所述的显示***,其特征在于,
所述显示设备的长边方向上的长度比所述第一反射面的长边方向上的长度短,并且所述第二反射面的长边方向上的长度与所述最终反射面的长边方向上的长度相等。
16.一种电子镜***,其特征在于,具备:
根据权利要求1~15中的任一项所述的显示***;以及
摄像部,
其中,所述显示设备对基于所述摄像部的摄像图像的所述第一图像进行显示。
17.一种移动体,其特征在于,包括:
根据权利要求16所述的电子镜***;以及
搭载所述电子镜***的移动体主体。
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