CN115280217B - 显示装置 - Google Patents

Abstract

显示装置(10)包括：显示部(14)，生成图像显示光；凹面镜(16)，反射图像显示光，使得图像显示光朝向透明部件(30)投射；以及驱动机构(18)，使显示部(14)在从凹面镜(16)到显示部(14)的距离为基准距离以下的范围内移动，所述基准距离是从凹面镜(16)朝向透明部件(30)的图像显示光成为平行光的距离。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及显示装置，特别涉及显示虚像的显示装置。

背景技术

近年来，有时使用平视显示器作为车辆用显示装置。平视显示器将图像显示光投射到车辆的挡风玻璃等上，将基于图像显示光的虚像重叠显示在车外的风景上。在挡风玻璃上存在表面和背面，由表面和背面分别反射而被目视识别的图像显示光错开重叠，有时看起来成为了重影像。为了抑制这样的重影像的产生，提出了使在表面反射的第一光线和在背面反射的第二光线的光路一致的构成(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-92050号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

在上述的现有技术中，以挡风玻璃等透明部件的表面与背面平行为前提，在表面与背面因透明部件的制造误差等而不严格平行的情况下，有时会产生重影像。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种适当地调整抑制了重影像产生的显示装置的技术。

用于解决问题的手段

本发明的某个方式的显示装置包括：显示部，生成图像显示光；凹面镜，反射图像显示光，使得图像显示光朝向透明部件投射；以及驱动机构，使显示部在从凹面镜到显示部的距离为基准距离以下的范围内移动，基准距离是从凹面镜朝向透明部件的图像显示光成为平行光的距离。

另外，将以上的构成要素的任意组合、本发明的构成要素或表现在方法、装置、***等之间相互置换后的方案也作为本发明的方案是有效的。

发明效果

根据本发明，能够调整抑制了重影像产生的显示装置。

附图说明

图1是示意性地示出实施方式涉及的显示装置的构成的图。

图2是示意性地示出由非平行的透明部件产生的重影像的图。

图3是示意性地示出由非平行的透明部件产生的重影像的消除方法的图。

图4是示意性地示出在比较例的显示装置中将显示部配置于比基准位置远的位置的情况的图。

具体的方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。该实施方式所示的具体的数值等只不过是用于容易理解发明的例示，除了特别说明的情况以外，并不限定本发明。此外，在本说明书以及附图中，对于具有实质上相同的功能、构成的要素，标注相同的附图标记而省略重复说明，另外，对与本发明没有直接关系的要素省略图示。

图1是示意性地示出实施方式涉及的显示装置10的构成的图。显示装置10是所谓的平视显示装置。显示装置10向作为车辆的挡风玻璃等透明部件30投射图像显示光，在用户E的前方显示虚像40。

显示装置10具备照明部12、显示部14、凹面镜16以及驱动机构18。照明部12是用于生成图像显示光的光源，生成用于对显示部14进行照明的照明光。照明部12具有：LED(Light Emitting Diode，发光二极管)、LD(Laser Diode，激光二极管)等发光元件；以及用于调整来自发光元件的输出光的强度分布、角度分布的光学元件。照明部12例如将大致均匀的亮度的白色光提供给显示部14。照明部12的构成并没有特别限定，但为了调整来自发光元件的输出光，例如能够使用光通道、菲涅耳透镜、光扩散板等光学元件。

显示部14对来自照明部12的照明光进行调制而生成图像显示光。显示部14包含用于生成图像显示光的透射型的图像显示元件，包含透射型的液晶面板这样的显示设备。图像显示元件例如获取图像信号，生成与图像信号对应的显示内容的图像显示光。显示部14还可以包括用于调整图像显示光的朝向、配光角的光学元件。显示部14例如也可以为将透射型液晶面板以外的DMD(Digital Mirror Device，数字微镜器件)、LCOS(Liquid Crystalon Silicon，硅上液晶)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电***)方式等LSM(Laser Scanning Module，激光扫描模块)这样的投影单元与微透镜阵列片、光扩散片这样的透射型屏幕组合而成的构成。

凹面镜16使来自显示部14的图像显示光朝向透明部件30反射。凹面镜16构成为：在显示部14配置于基准位置20的情况下，从凹面镜16朝向透明部件30的图像显示光成为平行光。具体而言，在显示部14配置于基准位置20的情况下，从显示部14的任意的点射出的第一光线L1和第二光线L2成为平行而入射到透明部件30。在此，也将配置于基准位置20的显示部14与凹面镜16之间的距离称为“基准距离d0”。基准距离d0是沿着图像显示光从显示部14朝向凹面镜16行进的方向的距离。

驱动机构18使显示部14如箭头X所示那样平移移动，使从凹面镜16到显示部14的距离变化。由驱动机构18使显示部14移动的方向X与图像显示光从显示部14朝向凹面镜16行进的方向平行。驱动机构18使显示部14在凹面镜16到显示部14的距离为基准距离d0以下的范围内移动。驱动机构18能够使显示部14朝向第一方向X1移动，第一方向X1是显示部14朝向比基准位置20靠近凹面镜16的位置的方向。驱动机构18不能使显示部14朝向第二方向X2移动，第二方向X2是显示部14朝向比基准位置20远离凹面镜16的位置的方向。驱动机构18使显示部14移动的范围可以通过作为驱动机构18的机械构造的硬件来限制，也可以通过控制驱动机构18的动作的软件来限制。

驱动机构18与操作部50连接，根据对操作部50的输入操作进行驱动。操作部50可以是显示装置10具备的专用的操作按钮，也可以是设置于设置显示装置10的车辆等的操作按钮。操作部50例如也可以是配置于车辆的中央控制台等的导航装置用的操作按钮、触摸面板。操作部50可以是便携电话、智能手机、平板电脑这样的移动装置，也可以通过有线或无线从移动装置向驱动机构18发送操作信息。

驱动机构18为了调整可根据透明部件30的平行度的误差而产生的重影像而使显示部14的位置变化。用户E在设置了显示装置10之后，一边目视识别经由透明部件30显示的虚像40，一边对操作部50进行操作。用户E例如对操作部50进行操作，以在作为虚像40而感知到重影像的情况下消除重影像。以下，对在显示装置10中产生的重影像进行说明。

图1表示透明部件30的表面32与背面34平行、表面32与背面34之间的厚度t均匀的情况。从凹面镜16入射到透明部件30的光线L1、L2由透明部件30的表面32或背面34反射而朝向用户E。第一光线L1由透明部件30的表面32反射而朝向用户E。第二光线L2由透明部件30的表面32折射并由背面34反射而朝向用户E。

在图1的例子中，由于入射到透明部件30的第一光线L1和第二光线L2平行，透明部件30的表面32和背面34平行，因此朝向用户E的第一光线L1和第二光线L2的方向(角度)一致。其结果是，用户E能够在不感知由第一光线L1和第二光线L2的偏移引起的重影像的情况下目视识别虚像40。因此，如果透明部件30严格地平行，则通过将显示部14配置在基准位置20，能够消除重影像。此时，从用户E到虚像40的距离、即用户E感知虚像40的距离(也称为虚像距离)为无限远。

图2是示意性地示出由非平行的透明部件30a产生的重影像的图。图2的透明部件30a与图1的透明部件30不同，表面32a与背面34a不平行。具体而言，成为透明部件30a的下侧的厚度t1a变小、透明部件30a的上侧的厚度t2a变大的楔形。在图2中，为了便于理解，强调示出透明部件30a的楔形，但透明部件30a的表面32a与背面34a之间的非平行度也可以非常小。透明部件30a的非平行度例如可以是由于要形成透明部件30a的情况下的制造误差等而产生的程度的微小的值，例如，可以是0.1度以下或0.01度以下。

在图2的例子中，显示部14配置在基准位置20，入射到透明部件30a的第一光线L1和第二光线L2平行。于是，由于表面32a和背面34a不平行，所以在朝向用户E的第一光线L1和第二光线L2之间产生方向(角度)的偏移。其结果是，用户E目视识别产生了基于第一光线L1和第二光线L2的偏移的重影像的虚像42。

图3是示意性地示出由非平行的透明部件30a产生的重影像的消除方法的图。图3的透明部件30a与图2相同。在图3中，显示部14的位置不同，在比基准位置20靠近凹面镜16的近处位置21配置有显示部14。在图3的例子中，从凹面镜16到显示部14的距离d1比基准距离d0短。通过利用驱动机构18使显示部14从基准位置20向第一方向X1移动，能够将显示部14配置在近处位置21。

在图3的例子中，由于显示部14配置在比基准位置20靠近凹面镜16的近处位置21，因此从凹面镜16朝向透明部件30a的第一光线L1a和第二光线L2a不平行。具体而言，第一光线L1a和第二光线L2a以朝向透明部件30a发散的方式行进。此时，通过适当地调整朝向透明部件30a的第一光线L1a和第二光线L2a的发散角，能够使从透明部件30a朝向用户E的第一光线L1a和第二光线L2a的方向(角度)一致。其结果是，能够在不感知由第一光线L1a和第二光线L2a的偏移引起的重影像的情况下目视识别虚像44。此时，用户E目视识别的虚像44的虚像距离不是无限远而是有限的。

图4是示意性地示出在比较例的显示装置110中将显示部114配置在比基准位置20远的位置的情况的图，从凹面镜16到显示部114的距离d2比基准距离d0长。图4的显示装置110与上述的实施方式不同，能够使显示部114从基准位置20向第二方向X2移动，能够将显示部114配置在远处位置22。在上述的实施方式中，不能使显示部14从基准位置20向第二方向X2移动，无法将显示部14配置于远处位置22。

在图4的例子中，透明部件30b不平行，但与图3相比，透明部件30b的厚度t1b、t2b的大小关系相反。具体而言，成为透明部件30b的下侧的厚度t1b变大、透明部件30b的上侧的厚度t2b变小的楔形。在该情况下，通过将显示部114配置于比基准位置20远的远处位置22，能够使从透明部件30b朝向用户E的第一光线L1b和第二光线L2b的方向(角度)一致，能够消除由第一光线L1b和第二光线L2b的偏移引起的重影像。

但是，在图4的例子中，第一光线L1b和第二光线L2b以朝向透明部件30b会聚的方式行进。其结果是，被用户E目视识别的虚像46的虚像距离成为比无限远还远的状态、即“超无限远(Over Infinity)”，用户E无法使焦点对准虚像46。即，用户E无法目视识别清晰的图像，用户E欲强行对准焦点，因此会对用户E的眼睛施加过大的负担。考虑到用户E的眼睛的负担，优选避免这样的状态。因此，在本实施方式中，为了避免成为超无限远而成为在虚像中不对焦的状态，不能将显示部14配置在比基准位置20远的位置。

另外，在本实施方式的显示装置10中，在使用图4所示那样的非平行的透明部件30b的情况下，无法消除由第一光线L1b和第二光线L2b的偏移引起的重影像。然而，根据本实施方式，能够防止成为超无限远而成为在虚像中不对焦的状态，能够防止对用户E的眼睛造成过大的负担。

即，驱动机构18能够从以透明部件30的表面32与背面34平行为前提的显示部14的基准位置20，向将显示部14的位置朝向接近凹面镜16的位置的方向进行调整，限制朝向远离凹面镜16的位置的方向的调整。换言之，驱动机构18能够以用户将虚像感知为无限远的位置为基准，将显示部14相对于凹面镜16的位置向用户将虚像感知为有限距离的方向进行调整，限制向成为超无限远的方向的调整。

根据本实施方式，如图1所示，在严格平行的透明部件30的情况下，如图3所示，在下侧的厚度t1a相对小的楔形的透明部件30a的情况下，通过利用驱动机构18使从凹面镜16到显示部14的距离变化，能够消除重影像。根据本实施方式，如图4所示，在下侧的厚度t1b相对大的楔形的透明部件30b的情况下，无法消除重影像，但能够防止虚像距离成为超无限远而无法使用户E对焦于虚像的状况的产生。因此，根据本实施方式，与从凹面镜16到显示部14的距离被固定的显示装置、从凹面镜16到显示部14的距离的变化没有制约的显示装置相比，能够向用户E提示更合适的虚像。

以上，参照上述的实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，将各显示例所示的构成适当组合而得到的构成、置换后的构成也包含在本发明中。

在上述的实施方式中，示出了在透明部件30与显示部14之间的光路中仅配置凹面镜16的情况。在另一实施方式中，也可以在显示部14与凹面镜16之间追加其他的光学元件，还可以追加折返镜、凸透镜等。在显示部14与凹面镜16之间追加凸透镜的情况下，以经过凸透镜而由凹面镜16反射后的图像显示光成为平行光的方式设定显示部14的基准位置20。

产业上的可利用性

根据本发明，能够调整抑制了重影像产生的显示装置。

符号说明

10…显示装置，12…照明部，14…显示部，16…凹面镜，18…驱动机构，20…基准位置，21…近处位置，30…透明部件，32…表面，34…背面，40…虚像。

Claims (2)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

显示部，生成图像显示光；

凹面镜，反射所述图像显示光，使得所述图像显示光朝向透明部件投射；以及

驱动机构，使所述显示部在包括从所述凹面镜到所述显示部的距离为基准距离的情况和从所述凹面镜到所述显示部的距离为小于所述基准距离的距离的情况的范围内移动，所述基准距离是从所述凹面镜朝向所述透明部件的所述图像显示光成为平行光的距离，

所述驱动机构允许所述显示部在从所述凹面镜到所述显示部的距离为所述基准距离以下的范围内的移动，限制所述显示部在从所述凹面镜到所述显示部的距离超过所述基准距离的范围内的移动，

a)当所述透明部件的表面与背面平行时，所述驱动机构将从所述凹面镜到所述显示部的距离设为所述基准距离，

b)当所述透明部件的表面与背面不平行时，所述驱动机构将从所述凹面镜到所述显示部的距离设为所述基准距离或者小于所述基准距离的距离。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述基准距离是在所述显示装置的用户将投射到所述透明部件的所述图像显示光感知为处于无限远的虚像的情况下的从所述凹面镜到所述显示部的距离，其中所述透明部件的表面与背面平行。