[发明专利]透过型显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种将图像重叠在透过透过型显示部观看到的外界景色上加以显示，让使用者同时观看图像与外界景色的透过型显示装置(transmissive display device)。

背景技术

对于驾驶汽车等车辆的驾驶员，要求在驾驶过程中安全且迅速地进行例如掌握车外的状况、读取车辆的显示装置上的信息以及驾驶操作等各种动作。因此，较为理想的是，在驾驶过程中为掌握车外状况所需要的驾驶员的视点移动范围内读取从显示装置送出的车辆信息。例如，通过将光照射在车辆的前挡玻璃等透明板的一部分上以显示文字及/或图像的图像显示装置受到期待。

作为这种透过型的显示装置，可以举出在汽车的前挡玻璃上显示驾驶信息的平视显示器(Head-UP Display，(以下称作HUD))、在眼镜装置的镜片部分显示信息的头戴式显示器(Head-Mounted Display(以下称作HMD))等各种装置。驾驶员利用这种透过型的显示装置，能够在观看外界的同时看到与驾驶相关的信息(例如地图或速度计)。因此，期待这种透过型的显示装置有助于驾驶员的安全驾驶。

图46概略示出以往的HUD。根据专利文献1，HUD在前挡玻璃上投影虚像。在前挡玻璃上安装透过性高的全息组合器(hologram combiner)。全息组合器让来自外界的光以高透过率透过，并使投影至全息组合器的显示像以高亮度到达驾驶员的眼睛。

来自外界的光以高透过率通过全息组合器并到达驾驶员的眼睛。

如图46所示，搭载于车体101中的HUD具备收纳在仪表盘内的HUD光学单元102、配设在HUD光学单元102内部的显示构件103及偏向构件104、配设在显示构件103内的光源(未图示)以及安装在前挡玻璃107上的组合器(combiner)106。

显示构件103例如具有液晶，显示应向驾驶员DR显示的信息(像)。显示构件103所生成的表示像的显示光向偏向构件104投影。偏向构件104例如具备镜等的光学构件，使来自显示构件103的显示光偏转向安装在前挡玻璃107上的组合器106。

在HUD光学单元102形成开口部105。被偏向构件104偏向的显示光通过开口部105，投影到形成在前挡玻璃107的表面上的组合器106。组合器106使来自HUD光学单元102的显示光偏转向驾驶员DR。

驾驶员DR观看组合器106反射的显示光，能够在视觉上获取与驾驶相关的信息。可视区(eyebox)EB表示驾驶员DR移动头部时能够看到图像的范围。在驾驶员DR的眼睛位于可视区EB内时，显示光到达驾驶员DR的视网膜，驾驶员DR能够观看图像。另外，组合器106具备在反射来自HUD光学单元102的显示光的同时，使来自前挡玻璃外部(外界)的光透过的性能。利用该组合器106的性能，驾驶员DR能够同时观看显示构件103显示的信息和前挡玻璃107外的外界景象。这样，驾驶员DR利用HUD能够不从外界移开视线地看到来自显示构件103的信息。由于驾驶员DR的视线移动的频率降低，因此驾驶时的安全性提高。

根据专利文献1，组合器106使用全息组合器。全息组合器具有较高的波长选择性。全息组合器例如只反射显示构件103所利用的波长，而让除此以外的波长的光透过。其结果是，全息组合器能够以高亮度反射来自显示构件103的光，同时让来自外界的光以高透过率透过。

根据专利文献1，使用凹面镜作为偏向构件104。专利文献1提出利用凹面镜修正因组合器106的曲率产生的图像的失真。

也尝试过调整射入作为组合器106使用的全息的光的角度及由全息衍射并射出的光的角度，以降低由全息产生的像差的影响(例如专利文献4)。

图46所示的HUD利用安装在前挡玻璃107上的组合器106(全息组合器)向驾驶员DR提供图像。但是，来自显示构件103的显示光不仅会被组合器106反射，也会被前挡玻璃107反射。其结果是，驾驶员DR将看到利用由组合器106衍射的显示光生成的像与利用由前挡玻璃107反射的显示光生成的像。

图47是用于说明因由前挡玻璃反射的显示光引起的问题的示意图。参照图47，对因由前挡玻璃反射的显示光引起的问题进行说明。

在图47中，示出了被用作为前挡玻璃的两片玻璃板(内玻璃板202及外玻璃板203)和配设在内玻璃板202与外玻璃板203之间的全息组合器201。显示光(入射光IL)向全息组合器201投影。全息组合器201使入射光IL向驾驶员DR衍射，生成衍射光DL。