平视显示器装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供小型的平视显示器装置。本发明专利技术的平视显示器装置包括：图像形成单元(2)，射出包含图像信息的影像光；以及目镜光学系统(5)，通过反射影像光而使虚像显示，目镜光学系统(5)构成为包括沿着影像光的射出方向从图像形成单元(2)侧起依次配置的凹透镜(51)、自由曲面透镜(52)以及自由曲面凹面反射镜(54)。

【技术实现步骤摘要】
平视显示器装置本申请是分案申请，其母案申请的申请日为2016年10月04日，国际申请号为PCT/JP2016/079540，进入中国国家阶段的申请号为201680089698.6，专利技术名称为“投影光学系统以及平视显示器装置”。
本专利技术涉及投影光学系统以及平视显示器装置。
技术介绍
已知将图像投影到汽车、航空飞机等移动体具备的风挡(挡风玻璃)而将其投影图像能够越过挡风玻璃而观察为虚像的平视显示器装置。例如，在专利文献1中，作为以往的平视显示器装置，公开了“具备从透射型的液晶显示面板的背后照射光并对显示于液晶显示面板的图像进行放大投影的投影光学系统(摘要摘录)”装置。另外，在专利文献2中，公开了“一种显示装置，从显示设备起按观察者的光路的顺序具有第1反射镜和第2反射镜，满足(引导到所述观察者的视点区域而使虚像显示的)条件式θx>θy(θx：第1反射镜中的图像长轴方向的入射角，θy：第1反射镜中的图像短轴方向的入射角)，0.2<D1/Lh<0.9(D1：显示设备的图像显示面与第1反射镜的间隔(视点区域的中心的光路长)，Lh：由观察者视觉辨认的虚像的水平方向的宽度)(摘要摘录)”。进而，在专利文献3中，公开了一种车辆用显示装置，该车辆用显示装置具备“校正部件，该校正部件设置于前面玻璃与显示设备之间，以抵消由于投影区域的非平面性而在从眼点视觉辨认的图像中产生的失真的方式，透射投影到前面玻璃的图像而进行校正(摘要摘录)”。进而，在非专利文献1中，公开了一种平视显示器装置，该平视显示器装置为了校正在凹面反射镜产生的畸变，包括配置有屏幕的倾斜和作为场透镜的凸透镜的结构。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-229552号公报专利文献2：美国专利申请公开第2016/195719号说明书专利文献3：美国专利申请公开第2002/084950号说明书非专利文献非专利文献1：先锋R&D(Vol.22，2013)
技术实现思路
在专利文献2公开的平视显示器装置中，通过使显示设备和第1反射镜(旋转非对称反射镜)在水平方向上偏移的配置而提供薄型的平视显示器装置。然而，在专利文献2的实施例1中，成为虚像尺寸的横宽为140mm×70mm且具有垂直方向尺寸的两倍的光束尺寸的水平方向上将光束折弯的结构。因此，折弯反射镜变大，即使是薄型的平视显示器装置，也难以实现平视显示器装置的容积的小型化。在专利文献3公开的平视显示器装置例中，公开了校正挡风玻璃的投影区域的非平面性所引起的畸变，但未考虑到在非专利文献1中公开的凹面反射镜所产生的畸变。关于该非专利文献1，为了校正在凹面反射镜中产生的畸变，也本该配置有屏幕的倾斜和作为场透镜的凸透镜，但未满足专利文献1公开的液晶显示面板中的关于远心性的性能。这样，关于投影光学系统以及平视显示器装置，实际情况是存在用于在确保所需的性能的同时实现装置的小型化的进一步改善的余地。本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供在确保所需的性能的同时实现投影光学系统的光学结构的最小化的小型的平视显示器装置。为了解决上述问题，本专利技术具备权利要求书记载的结构。作为本专利技术的一个方案，本专利技术是投影光学系统，包括反射从图像形成单元射出的影像光而使虚像显示的目镜光学系统，所述图像形成单元形成图像信息并射出包含该图像信息的所述影像光，所述投影光学系统的特征在于，所述目镜光学系统构成为包括沿着所述影像光的射出方向从所述图像形成单元侧起依次配置的凹透镜、自由曲面透镜以及自由曲面凹面反射镜。作为本专利技术的另一个方案，提供一种平视显示器装置，具备：影像生成部，生成影像；以及光学系统，用于入射来自所述影像生成部的光束而显示虚像，所述光学系统包括从所述影像生成部起依次配置于光路的凹透镜、旋转非对称的形状的透镜以及旋转非对称的形状的反射镜，所述凹透镜中的光束的入射面被形成为平面状，所述凹透镜被配置为所述凹透镜的光轴与来自所述影像生成部的光束的光轴大致平行。作为本专利技术的又一个方案，提供一种平视显示器装置，具备：影像生成部，生成影像；以及光学系统，用于入射来自所述影像生成部的光束而显示虚像，所述光学系统包括从所述影像生成部起依次配置于光路的凹透镜、自由曲面透镜以及自由曲面反射镜，所述凹透镜中的光束的入射面被形成为平面状，所述凹透镜被配置为所述凹透镜的光轴与来自所述影像生成部的光束的光轴大致平行。根据本专利技术，能够提供在确保所需的性能的同时实现投影光学系统的光学结构的最小化的小型的平视显示器装置。此外，上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明而清楚。附图说明图1A是第1实施方式的目镜光学系统的整体光线图(YZ平面)。图1B是第1实施方式的目镜光学系统的整体光线图(XZ平面)。图2是第1实施方式的目镜光学系统的重要部分放大图。图3是示出第1实施方式的平视显示器装置的透镜数据的图。图4是第1实施方式的平视显示器装置的自由曲面系数的图。图5A是表示第1实施方式中的从眼动范围(eyebox)的中央观察时的失真性能的图。图5B是表示第1实施方式中的从眼动范围的右上观察时的失真性能的图。图5C是表示第1实施方式中的从眼动范围的左上观察时的失真性能的图。图5D是表示第1实施方式中的从眼动范围的左下观察时的失真性能的图。图5E是表示第1实施方式中的从眼动范围的右下观察时的失真性能的图。图6是在虚像面配置有物点的情况下的液晶显示面板上的光点图。图7A是各视角位置处的主光线Ray1与假想光线Ray0的角度偏差图。图7B是示出主光线Ray1与假想光线Ray0的角度θ的图。图8A是第2实施方式的目镜光学系统的整体光线图(YZ平面)。图8B是第2实施方式的目镜光学系统的整体光线图(XZ平面)。图9是第2实施方式的目镜光学系统的重要部分放大图。图10是示出第2实施方式的平视显示器装置的透镜数据的图。图11是第2实施方式的平视显示器装置的自由曲面系数的图。图12A是表示第2实施方式中的从眼动范围的中央观察时的失真性能的图。图12B是表示第2实施方式中的从眼动范围的右上观察时的失真性能的图。图12C是表示第2实施方式中的从眼动范围的左上观察时的失真性能的图。图12D是表示第2实施方式中的从眼动范围的左下观察时的失真性能的图。图12E是表示第2实施方式中的从眼动范围的右下观察时的失真性能的图。图13是第2实施方式的平视显示器装置的光点图。图14A是各视角位置处的主光线与液晶显示面板的法线的角度偏差图。图14B是示出主光线与液晶显示面板的法线的角度θ的图。图15A是将从挡风玻璃至光束的聚光位置(出射光瞳位置)的光线投影到YZ剖面的光线图。图15B是将从自由曲面凹面反射镜至光束的聚光位置(出射光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平视显示器装置，其特征在于，/n具备：/n影像生成部，生成影像；以及/n光学系统，用于入射来自所述影像生成部的光束而显示虚像，/n所述光学系统包括从所述影像生成部起依次配置于光路的凹透镜、旋转非对称的形状的透镜以及旋转非对称的形状的反射镜，/n所述凹透镜中的光束的入射面被形成为平面状，/n所述凹透镜被配置为所述凹透镜的光轴与来自所述影像生成部的光束的光轴大致平行。/n

【技术特征摘要】
1.一种平视显示器装置，其特征在于，
具备：
影像生成部，生成影像；以及
光学系统，用于入射来自所述影像生成部的光束而显示虚像，
所述光学系统包括从所述影像生成部起依次配置于光路的凹透镜、旋转非对称的形状的透镜以及旋转非对称的形状的反射镜，
所述凹透镜中的光束的入射面被形成为平面状，
所述凹透镜被配置为所述凹透镜的光轴与来自所述影像生成部的光束的光轴大致平行。


2.根据权利要求1所述的平视显示器装置，其特征在于，
所述凹透镜被配置为：所述凹透镜中的光束的入射面与所述影像生成部中的光束的射出面大致平行。


3.根据权利要求1所述的平视显示器装置，其特征在于，
将所述凹透镜的焦距除以所述反射镜的焦距而得到的值为－0.6以上且－0.3以下。


4.根据权利要求1所述的平视显示器装置，其特征在于，
使所述凹透镜与所述影像生成部中的光束的射出面对置地经由保持部件而安装于所述影像生成部。


5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的平视显示器装置，其特征在于，
所述影像生成部包括光源以及液晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷津雅彦，平田浩二，星野茂树，
申请(专利权)人：麦克赛尔株式会社，日立产业控制解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP