JP2015194707A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察者の視点領域全域で画面歪みが小さく、小型な、表示装置を提供する。【解決手段】画像を表示するデバイスと、前記表示デバイスに表示された画像を投射する投射光学系とを備え、前記投射光学系は、前記表示デバイスから観察者の光路の順に、第１ミラーと第２ミラーを有し、（前記観察者の視点領域に導いて虚像を表示させる、）条件式θｘ＞θｙ（θｘ：第１ミラーにおける画像長軸方向の入射角、θｙ：第１ミラーにおける画像短軸方向の入射角）、０．２＜Ｄ１／Ｌｈ＜０．９（Ｄ１：表示デバイスの画像表示面と第１ミラーとの間隔（視点領域の中心の光路長）、Ｌｈ：観察者によって視認される虚像の水平方向の幅）を満たす、表示装置。【選択図】図１

Description

本開示は、投射光学系を用いて観察者に虚像を視認させる表示装置に関する。

特許文献１は、ミラーを支持するホルダに位置決め突起を形成し、駆動ミラー取付け時の位置ずれをなくす、ヘッドアップディスプレイを開示する。

特許文献２は、所定の波長帯域の光を反射および透過させることで、外光の入り込みによる液晶表示装置の破損を極力回避するヘッドアップディスプレイを開示する。

特開２０１３−１２５１９３号公報 特開２０１３−２２８４４２号公報

本開示は、観察者の視点領域全域で画面歪みが小さく、小型な表示装置を提供することを目的とする。

本開示における表示装置は、画像を表示する表示デバイスと、表示デバイスに表示された画像を投射する投射光学系とを備える。投射光学系は、表示デバイスから観察者の視点領域までの光路に沿って、表示デバイス側から順に、第１ミラーと第２ミラーとを有する。表示装置は、以下の条件式（１）、（２）を満たす。
θｘ＞θｙ ・・・（１）
０．２＜Ｄ１／（Ｔ×２×ｔａｎ（θｈ／２））＜０．９ ・・・（２）
ただし、
θｘ：表示デバイスの表示画面の長手方向における第１ミラーへの入射光の入射角
θｙ：表示デバイスの表示画面の短手方向における第１ミラーへの入射光の入射角
Ｄ１：表示デバイスから視点領域の中心に到達する光線の光路上における、表示デバイスの画像表示面と第１ミラーとの間隔
Ｔ：観測者の瞳から虚像までの距離
θｈ：第１の直線と第２の直線とがなす角度であって、第１の直線は観察者の瞳に視認される虚像の水平方向の一方端と観察者の瞳とを結ぶ直線、第２の直線は観察者の瞳に視認される虚像の水平方向の他方端と観察者の瞳とを結ぶ直線
である。

また、本開示における表示装置は、画像を表示する表示デバイスと、表示デバイスに表示された画像を投射する投射光学系とを備える。投射光学系は、表示デバイスから観察者の視点領域までの光路に沿って、表示デバイス側から順に、第１ミラーと第２ミラーとを有する。第１ミラー及び第２ミラーの少なくとも一方の反射面が凹面形状を有する。表示デバイスの表示画面の中心から観察者の視点領域の中心に到達する光線を基準光線とし、第２ミラーと、第２ミラーに入射する基準光線との交点を基準交点とし、第２ミラーへの入射光線と反射光線とを含む平面を第１基準平面とし、第１基準平面に対して垂直な平面を第２基準平面とし、基準交点を通る、第２ミラーと第２基準平面との交線を基準交線とし、第２ミラーの反射面上の基準交点の接平面から第２ミラーまでの垂直距離をサグ量と定義したとき、接平面上にある第１の点における第１のサグ量と、基準交点に対して第１の点と点対称な接平面上の第２の点における第２のサグ量とが異なる。

本開示によれば、観察者の視点領域全域で画面歪みが小さく、小型な表示装置を提供できる。

本開示の表示装置を搭載した車両の模式図 実施の形態１および２に係る表示装置を説明するための模式図 実施の形態３〜７に係る表示装置を説明するための模式図 その他の実施の形態に係る第１ミラーの形状を説明するための図 第２ミラーのサグ量を説明するための模式図 表示デバイスを基準とした座標系を示す図 第１ミラーへの入射光の入射角を説明するための模式図 観察者の瞳と虚像との位置関係を説明するための模式図 実施の形態１（数値実施例１）において、観察者によって視認される虚像の歪みを示す図 実施の形態２（数値実施例２）において、観察者によって視認される虚像の歪みを示す図 実施の形態３（数値実施例３）において、観察者によって視認される虚像の歪みを示す図 実施の形態４（数値実施例４）において、観察者によって視認される虚像の歪みを示す図 実施の形態５（数値実施例５）において、観察者によって視認される虚像の歪みを示す図 実施の形態６（数値実施例６）において、観察者によって視認される虚像の歪みを示す図 実施の形態７（数値実施例７）において、観察者によって視認される虚像の歪みを示す図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１〜７）
［１．構成］
本開示の表示装置１０の具体的な実施の形態および実施例を、図面を参照して、以下、説明する。

図１は、本開示に係る表示装置１０を搭載した車両２００を示す模式図である。図２は、実施の形態１、２に係る表示装置１０の概略断面図である。図３は、実施の形態３から７に係る表示装置１０の概略断面図である。

図１に示すように、表示装置１０は、車両２００のウインドシールド２２０下部のダッシュボード２１０内部に配置される。また、表示装置１０は、筐体１００と、投射光学系１２０と、表示デバイス１０１とを備える。表示装置１０は、表示デバイス１０１が表示する画像をウインドシールド２２０を介して反射させ、車両２００の内部の観察者Ｄに対して虚像Ｉを提示するものである。

図２に示すように、筺体１００は開口１０２を備えている。この開口１０２には透明のカバーを設けてもよい。この透明のカバーとして、レンズ形状のものを用いることで、虚像の倍率を調整することも可能である。

投射光学系１２０は、第１ミラー１２１と、第２ミラー１２２とを有している。表示デバイス１０１が出力した光（画像）は、第１ミラー１２１、第２ミラー１２２、ウインドシールド２２０によってこの順に反射され、観察者Ｄの視点領域３００に届き、虚像Ｉとして観察者Ｄに視認されるも。ここで、視点領域３００とは、観察者Ｄが虚像Ｉの全体を欠けることなく観察できる領域を指す。

表示デバイス１０１には液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機発光ダイオード（エレクトロルミネッセンス）、プラズマディスプレイなどが用いられる。

実施の形態１では、表示デバイス１０１の表示面を第１ミラー１２１の方向に向けている。第１ミラー１２１は、表示デバイス１０１によって表示される画像が第２ミラー１２２に映るようにその反射面を第２ミラー１２２の方向に向けている。

実施の形態１、２、３、４、６、７では、第１ミラー１２１の反射面は、凸面の形状を有する自由曲面である。第１ミラー１２１を凸面とすることで、第１ミラー１２１から第２ミラー１２２へ向かう光束が収斂され、第２ミラーの面積を小さくできる。第２ミラー１２２には自由曲面形状を有する凹面ミラーを用いている。第２ミラー１２２を凹面とすることで、第２ミラーで反射する光束が発散され、虚像が拡大される。また、第１ミラー１２１、第２ミラー１２２にそれぞれ自由曲面形状を採用しているが、これは反射で生じた虚像の歪みを、視点領域全域で良好な虚像が見えるように補正するためである。

実施の形態５では、第１ミラー１２１は、凸面の形状を有するトロイダル面のミラーである。第１ミラー１２１をトロイダル面形状とすることで、ミラーの製造が容易になる。

また、第２ミラー１２２には自由曲面形状を有する凹面のミラーを用いている。

実施の形態１〜７の表示装置１０で使用している第１ミラー１２１は回転非対称な形状を有する。ただし、第１ミラー１２１は、図４に示すように、ｘ方向とｙ方向で曲率の符号が異なる面形状を有しても良い。

図５は、第２ミラーのサグ量を説明するための模式図である。

より詳細には、図５（１）は、第２ミラー１２２と、基準平面等との関係を示す図である。以下では、表示デバイスの表示画面の中心から出射されて観察者の視点領域の中心に到達する光線を基準光線という。図５（１）の基準交点Ｐｉは、第２ミラーと、第２ミラーに入射する基準光線との交点である。第１基準平面Ｐ１は、第２ミラーへの入射光と反射光とを含む平面である。第２基準平面Ｐ２は、第１基準平面Ｐ１に対して垂直な平面である。基準交線ｌｉは、第２ミラー１２２と第２基準平面Ｐ２との交線であって、基準交点Ｐｉを通過する交線である。

図５（２）は、図５（１）に示した第２基準平面Ｐ２上における第２ミラー１２２の反射面（基準交線ｌｉ）と、基準交点Ｐｉにおける第２ミラーの接平面Ｐｔとの関係を示す図である。ここで、接平面Ｐｔ上の点から第２ミラーまでの垂直距離をサグ量と定義する。第２基準平面Ｐ２と接平面Ｐｔとの交線上にある任意の点を第１の点Ａ１とし、基準交点Ｐｉに対して第１の点Ａ１と対象な点を第２の点Ａ２とすると、上記の実施の形態における第２ミラー１２２では、第１の点Ａ１おけるサグ量Ｓａｇ１と、第２の点Ａ２におけるサグ量Ｓａｇ２とが異なる。第２ミラーをこのように構成すると、ウインドシールドのように、基準交線に対して左右非対称な形状を有する投射面に画像を表示させる場合でも、虚像の左右方向における歪みや焦点距離の変化を抑制することができる。特に、車両のウインドシールドは、車両の外側に向かうにつれて湾曲が大きくなっている。したがって、ウインドシールド上の画像投射領域が車両の外側に近い場合などには、虚像の左右方向における歪みや焦点距離の変化が大きくなる。そこで、基準光線（基準交点Ｐｉ）から第１の点Ａ１及び第２の点Ａ２のそれぞれまでの距離にかかわらず、量Ｓａｇ１及びＳａｇ２の一方が他方より大きくすることによって、車両の外側に近く湾曲の大きい画像投射領域に画像を表示させる場合に、虚像の歪みや焦点距離の変化を抑制することができる。

また、第２ミラー１２２の自由曲面は、複数の局所面から構成される。第２ミラー１２２の自由曲面を、基準交線ｌｉよりも鉛直方向上側の面と、基準交線ｌｉよりも鉛直方向下側の面とに分割した場合、上側の面上の任意の点を含む局所面の焦点距離と、下側の面上の任意の点を含む局所面の焦点距離とが異なる。第２ミラー１２２をこのように構成した場合、ウインドシールドのように上下方向の曲率が異なる面に対しても歪みなく画像を投射することができる。尚、基準交線ｌｉよりも上側の面に含まれる任意の２つの局所面の焦点距離は同じであっても良い。

［２．望ましい条件］
以下、実施の形態１〜７に係る表示装置１０が満足することが望ましい条件を説明する。なお、各実施の形態に係る表示装置１０に対して、複数の好ましい条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足する構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏する表示装置を得ることも可能である。

図６は、表示デバイスを基準とした座標系を示す図である。以下では、座標原点を基準とするＸＹＺ座標系を用いて説明する。座標原点は表示デバイス１０１上の表示画面１１０の中心である。Ｘ軸は、表示画面１１０の長手方向（画素配列の水平方向）に延びる軸である。Ｙ軸は、表示画面１１０の短手方向（画素配列の垂直方向）に延びる軸である。Ｚ軸は、表示画面１１０に直交する軸である。

本開示の表示装置１０は次の条件式（１）と（２）を満足することが望ましい。
θｘ＞θｙ ・・・（１）
０．２＜Ｄ１／（Ｔ×２×ｔａｎ（θｈ／２））＜０．９ ・・・（２）
ここで、
θｘ：表示デバイスの表示画面の長手方向における第１ミラーへの入射光の入射角
θｙ：表示デバイスの表示画面の短手方向における第１ミラーへの入射光の入射角
Ｄ１：表示デバイスから視点領域の中心に到達する光線の光路上における、表示デバイスの画像表示面と第１ミラーとの間隔
Ｔ：観察者の瞳から虚像までの距離
θｈ：第１の直線と第２の直線とがなす角度であって、第１の直線は観察者の瞳に視認される虚像の水平方向の一方端と観察者の瞳とを結ぶ直線、第２の直線は観察者の瞳に視認される虚像の水平方向の他方端と観察者の瞳とを結ぶ直線
である。

図７は、第１ミラーへの入射光の入射角を説明するための模式図である。より詳細には、図７（１）は、第１ミラー１２１による入射光Ｌｉｎの反射を立体的に示した模式図である。図７（１）においては、説明の便宜上、図５で示したＸＹＺ座標空間をグリッドによって表現している。図７（１）に示す法線ｌｎは、第１ミラー１２１上の点Ｂを通過し、点Ｂの接平面と直交する直線である。第１ミラー１２１は、表示デバイスに対して傾けて配置される。したがって、法線ｌｎは、Ｚ軸に対して傾斜する。図７（１）に示すように、第１ミラー１２１への入射光Ｌｉｎは、第１ミラー１２１上の点Ｂに入射し、第１ミラー１２１によって第２ミラー１２２側へと反射される。

図７（２）は、図７（１）に示した入射光Ｌｉｎ及び法線ｌｎのＸＺ平面への射影を示す。表示デバイスの表示画面の長手方向（Ｘ軸方向）における入射光Ｌｉｎの入射角θｘは、図７（２）に示すように、法線ｌｎの射影ｌｐｘと、入射光Ｌｉｎの射影Ｌｐｘとのなす角度である。

図７（３）は、図７（１）に示した入射光Ｌｉｎ及び法線ｌｎのＹＺ平面への射影を示す。表示デバイスの表示画面の短手方向（Ｙ軸方向）における入射光Ｌｉｎの入射角θｙは、図７（２）に示すように、法線ｌｎの射影ｌｐｙと、入射光Ｌｉｎの射影Ｌｐｙとのなす角度である。

条件（１）は、表示デバイス１０１の表示画面１１０の長手方向における入射角と、表示デバイス１０１の表示画面１１０の短手方向における入射角との大小関係を規定する条件である。すなわち、表示デバイス１０１の表示画面１１０の長手方向の入射角θｘが、表示デバイス１０１の表示画面１１０の短手方向の入射角θｙよりも大きくなることを意味している。条件（１）を満足しない場合、表示デバイス１０１が第１ミラー１２１に対して鉛直方向に大きくずれて配置されることとなり、鉛直方向に薄型な表示装置を提供することが困難になる。

図８は、観察者の瞳と虚像との位置関係を説明するための模式図である。

図８において、Ｔは、観察者の瞳から虚像Ｉまでの距離である。線分ｌｓｈは、虚像Ｉの中心を通過し、虚像Ｉを上下に二分する水平方向の線分である。Ｌｈは、観察者によって視認される虚像Ｉの水平方向の幅（すなわち、線分ｌｓｈの長さ）である。θｈは、観察者の瞳位置を中心とする角度によってＬｈを表したものである。詳細には、θｈは、直線ｌ１と直線ｌ２とがなす角度である。ここで、直線ｌ１は、観察者の瞳の位置Ｃと、虚像Ｉの水平方向における一方端（すなわち、線分ｌｓｄの一方端）とを結ぶ直線である。直線ｌ２は、観察者の瞳の位置Ｃと、虚像Ｉの水平方向における他方端（すなわち、線分ｌｓｄの他方端）とを結ぶ直線である。尚、Ｌｈとθｈとの間には、次の関係が成り立つ。
Ｌｈ＝Ｔ×２×ｔａｎ（θｈ／２）

条件（２）は、表示デバイス１０１と第１ミラー１２１との面間隔と、虚像Ｉの横のサイズとの比率を規定する条件である。（Ｔ×２×ｔａｎ（θｈ／２））の値が条件（２）の上限値以上の場合、第１ミラー１２１と第２ミラー１２２の面間隔が大きくなりすぎ、小型な表示装置を提供することが困難になる。（Ｔ×２×ｔａｎ（θｈ／２））の値が条件（２）の下限値以下の場合、第２ミラー１２２の曲率が大きくなり、虚像の画面歪みを補正することが困難となる。

また、さらに以下の条件（２’）を満足することにより前記効果をさらに奏功させることができる。
０．２＜Ｄ１／（Ｔ×２×ｔａｎ（θｈ／２））＜０．６ ・・・（２’）

また、さらに以下の条件（２’’）を満足することにより前記効果をより一層奏功させることができる。
０．２５＜Ｄ１／（Ｔ×２×ｔａｎ（θｈ／２））＜０．４ ・・・（２’’）

［３．効果等］
以上のように構成された表示装置１０の効果を以下に説明する。

実施の形態１〜７に係る表示装置１０は、画像を表示する表示デバイス１０１と、表示デバイス１０１に表示された画像を投射する投射光学系１２０とを備える。当該投射光学系１２０は、表示デバイス１０１から観察者Ｄに至る光路Ｘに沿って、第１ミラー１２１と、第２ミラー１２２とをこの順に有する。

実施の形態１〜７に係る表示装置１０は、表示デバイス１０１に表示された表示画像１１０を、ウインドシールド２２０に投影し、虚像Ｉを観察者Ｄに表示させている。これにより、観察者Ｄの前方視界を遮ることなく、表示デバイス１０１に表示された画像を観察者Ｄに視認させることができる。

本開示の表示装置１０において、第２ミラー１２２は自由曲面形状を有している。これにより、ウインドシールド２２０で発生する画面歪みを良好に補正することができる。

本開示の表示装置１０において、第１ミラー１２１は自由曲面形状であることが望ましい。これにより、観察者Ｄの視点領域３００全域で画面歪みを良好に補正することができる。

本開示の表示装置１０において、第１ミラー１２１は、正の曲率を有する。すなわち、第１ミラー１２１が凸面である。これにより、第２ミラー１２２へ入射する光束が狭められ、第２ミラー１２２を小型化することができ、表示装置１０を小型化することができる。

本開示の表示装置１０において、第１ミラー１２１の外形形状が台形である。これにより、第１ミラー１２１で像が反射される領域以外の不要な領域を削減でき、表示装置１０を小型化することができる。なお、第１ミラー１２１の外形形状は台形に限られず、有効領域の形状に応じて適宜変更できるものである。

図９〜１５は、実施の形態１〜７にかかる表示装置１０が投射した虚像Ｉであって、観察者によって視点領域３００から視認される虚像Ｉの模式図である。本開示の表示装置１０において、視点領域３００は、横１３５ｍｍ×縦４０ｍｍの矩形である。破線は視点領域３００から見た場合の虚像Ｉの理想の形状である。実線は各実施の形態にかかる表示装置１０を用いて投射した虚像Ｉを示している。

図９〜１５において、（１）は観察者Ｄから見て、視点領域３００の中心の位置から虚像Ｉを見たときの画面歪みを示す図である。（２）は視点領域３００の左上の位置から虚像Ｉを見たときの画面歪みを示す図である。（３）は視点領域３００の左下の位置から虚像Ｉを見たときの画面歪みを示す図である。（４）は視点領域３００の右上の位置から虚像Ｉを見たときの画面歪みを示す図である。（５）は視点領域３００の右下の位置から虚像Ｉを見たときの画面歪みを示す図である。

本開示の表示装置１０を用いることによって、視点領域３００の全域で画面歪みが良好に補正される。すなわち、視点領域３００内において観察者Ｄはどの位置で観察しても良好な虚像を視認することが可能である。

（数値実施例）
以下、実施の形態１〜７に係る表示装置を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、各表の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、角度の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、自由曲面は次式で定義している。

ここで、ｚは面を定義する軸を基準とした座標（ｘ，ｙ）におけるサグ量、ｒは面を定義する軸の原点における曲率半径、ｃは面を定義する軸の原点における曲率、ｋはコーニック定数、Ｃ_ｊは単項式ｘ^ｍｙ^ｎの係数である。

また、各数値実施例において、基準となる座標原点は表示デバイスの表示画面の中心であり、図５で示したように、座標原点を通過するＸ，Ｙ，Ｚ軸を定義している。

さらに、各数値実施例中の偏心データにおいて、ＡＤＥは、ミラーをＸ軸を中心として回転させたときの回転角度であって、ＹＺ直交座標系において、第１象限〜第４象限の順と同じ方向の回転角度を正の値で表す。また、ＢＤＥは、ミラーをＹ軸を中心として回転させたときの回転角度であって、ＸＺ直交座標系において、第１象限〜第４象限の順と同じ方向の回転角度を正の値で表す。ＣＤＥは、ミラーをＺ軸を中心としてとして回転させたときの回転角度であって、ＸＹ直交座標系において、第１象限〜第４象限の順と逆方向の回転角度を正の値で表す。

（数値実施例１）
数値実施例１の投射光学系は、実施の形態１の投射光学系１２０に対応する。数値実施例１の投射光学系１２０の構成データを表１に、多項式自由曲面の係数を表２に示す。

（数値実施例２）
数値実施例２の投射光学系は、実施の形態２の投射光学系１２０に対応する。数値実施例２の投射光学系の構成データを表３に、多項式自由曲面の係数を表４に示す。

（数値実施例３）
数値実施例３の投射光学系は、実施の形態３の投射光学系１２０に対応する。数値実施例３の投射光学系の構成データを表５に、多項式自由曲面の係数を表６に示す。

（数値実施例４）
数値実施例４の投射光学系は、実施の形態４の投射光学系１２０に対応する。数値実施例４の投射光学系の構成データを表７に、多項式自由曲面の係数を表８に示す。

（数値実施例５）
数値実施例５の投射光学系は、実施の形態５の投射光学系１２０に対応する。数値実施例５の投射光学系の構成データを表９に、多項式自由曲面の係数を表１０に示す。

（数値実施例６）
数値実施例６の投射光学系は、実施の形態６の投射光学系１２０に対応する。数値実施例６の投射光学系の構成データを表１１に、多項式自由曲面の係数を表１２に示す。

（数値実施例７）
数値実施例７の投射光学系は、実施の形態７の投射光学系１２０に対応する。数値実施例７の投射光学系の構成データを表１３に、多項式自由曲面の係数を表１４に示す。

以下の表１５に、各数値実施例における表示画像サイズ、虚像サイズ、観察者Ｄの瞳から虚像までの距離Ｔを示す。

以下の表１６に、各数値実施例における各条件の対応値を示す。

以下の表１７に、各数値実施例における第２ミラーのサグ量を示す。尚、表１７において、基準交点より車両の右側にある点の距離を正の値で表す。

本開示にかかる表示装置は、車載用などのヘッドアップディスプレイといった高画質が要求される表示装置に好適である。

１０ 表示装置
１００ 筐体
１０１ 表示デバイス
１０２ 開口
１０３ 第１遮光壁
１０４ 第２遮光壁
１０５ 第１端部
１０６ 第２端部
１１０ 表示画像
１２０ 投射光学系
１２１ １２３ 第１ミラー
１２２ 第２ミラー
２００ 車両
２１０ ダッシュボード
２２０ ウインドシールド
３００ 視点領域
Ｄ 観察者
Ｉ 虚像
Ｘ 光路

Claims (8)

1. 観察者に虚像を視認させる表示装置であって、
   画像を表示する表示デバイスと、
   前記表示デバイスに表示された画像を投射する投射光学系とを備え、
   前記投射光学系は、前記表示デバイスから観察者の視点領域までの光路に沿って、前記表示デバイス側から順に、第１ミラーと第２ミラーとを有し、
   以下の条件式（１）、（２）を満たす、表示装置：
   θｘ＞θｙ ・・・（１）
   ０．２＜Ｄ１／（Ｔ×２×ｔａｎ（θｈ／２））＜０．９ ・・・（２）
   ただし、
   θｘ：表示デバイスの表示画面の長手方向における第１ミラーへの入射光の入射角
   θｙ：表示デバイスの表示画面の短手方向における第１ミラーへの入射光の入射角
   Ｄ１：表示デバイスから視点領域の中心に到達する光線の光路上における、表示デバイスの画像表示面と第１ミラーとの間隔
   Ｔ：観察者の瞳から虚像までの距離
   θｈ：第１の直線と第２の直線とがなす角度であって、前記第１の直線は観察者の瞳に視認される虚像の水平方向の一方端と観察者の瞳とを結ぶ直線、前記第２の直線は観察者の瞳に視認される虚像の水平方向の他方端と観察者の瞳とを結ぶ直線
   である。
2. ウインドシールドを有する移動体に搭載され、
   前記投射光学系は、前記ウインドシールドに前記画像を投影し、該画像を虚像として観察者に視認させることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第２ミラーは自由曲面形状であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１ミラーが回転非対称の形状であることを特徴とする、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第１ミラーが凸面形状であることを特徴とする、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記第２ミラーが凹面形状であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
7. 観察者に虚像を視認させる表示装置であって、
   画像を表示する表示デバイスと、
   前記表示デバイスに表示された画像を投射する投射光学系とを備え、
   前記投射光学系は、前記表示デバイスから観察者の視点領域までの光路に沿って、前記表示デバイス側から順に、第１ミラーと第２ミラーとを有し、
   前記第１ミラー及び前記第２ミラーの少なくとも一方の反射面が凹面形状を有しており、
   前記表示デバイスの表示画面の中心から出射された光が観察者の前記視点領域の中心に到達する光線を基準光線とし、
   前記第２ミラーと、前記第２ミラーに入射する前記基準光線との交点を基準交点とし、
   前記第２ミラーへの入射光線と反射光線とを含む平面を第１基準平面とし、
   前記第１基準平面に対して垂直な平面を第２基準平面とし、
   前記基準交点を通る、前記第２ミラーと前記第２基準平面との交線を基準交線とし、
   前記第２ミラーの反射面上の前記基準交点の接平面から前記第２ミラーまでの垂直距離をサグ量と定義したとき、
   前記接平面上にある第１の点における第１のサグ量と、前記基準交点に対して前記第１の点と点対称な前記接平面上の第２の点における第２のサグ量とが異なる、表示装置。
8. 前記第２ミラーを、前記基準交線よりも鉛直方向上側の面と、前記基準交線よりも鉛直方向下側の面とに分割したとき、前記上側の面上の任意の点を含む局所面の焦点距離と、前記下側の面上の任意の点を含む局所面の焦点距離とが異なることを特徴とする、請求項７に記載の表示装置。

Images