[发明专利]投影光学系统以及使用投影光学系统的平视显示器装置

说明书

技术领域

本发明涉及投影光学系统以及使用投影光学系统的平视显示器装置，特别涉及在汽车、飞机中向挡风玻璃投影图像并将该图像作为越过挡风玻璃的虚像来观察的投影光学系统以及使用投影光学系统的平视显示器装置。

背景技术

作为与平视显示器装置有关的技术，专利文献1公开了“具备：透射型的液晶显示面板；背光源，从背后对液晶显示面板照射光；以及投影光学系统，对在液晶显示面板上显示的图像进行放大投影。投影光学系统包括中继透镜和投影透镜。中继透镜构成为通过满足几个条件而高效地利用远心的显示光，对显示于液晶显示面板的图像进行放大而使实像成像。投影透镜将实像进一步放大，投影到汽车的挡风玻璃，对驾驶员显示虚像(摘要摘录)”的结构。

另外，专利文献2公开了“具备：图像形成元件，形成要显示的图像；以及光学元件，通过反射从图像形成元件射出的光而使虚像显示。光学元件朝向从图像形成元件射出的光的行进方向而具有凹形形状。另外，从图像形成元件射出的光不被其它光学元件反射就入射到光学元件。另外，图像形成元件配置于与经由光学元件视觉辨认虚像的方向大致正交的方向(摘要摘录)”的结构。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2009-229552号公报

专利文献2：国际公开第2013/024539号

发明内容

在专利文献1公开的挡风玻璃方式的平视显示器装置例中，显示面板的大小是30×10mm、倍率是5.02倍，所以虚像的大小为150.6×50.2mm。因此，在使用虚像距离2000mm来计算时，视角为水平4.3度(＝2atan(150.6/2/2000))、垂直1.4度(＝2atan(50.2/2/2000))。即，在专利文献1中，必须将图像信息显示于视角4.3×1.4度的范围。与由平视显示器显示的虚像的析像度相当的画质受到人眼的分辨率的制约，所以为了提高画质，要求能够扩大视角来配置更多的像素。

另一方面，在专利文献2公开的组合器方式的平视显示器装置中，基于激光光源的中间像的尺寸是75×25mm、虚像距离是1500mm、虚像尺寸(参照屏幕的尺寸)是450×150mm，所以视角为水平17.1度(＝2atan(450/2/1500))、垂直5.7度(＝2atan(150/2/1500))，大于专利文献1公开的挡风玻璃方式的平视显示器。

但是，由于为了确保水平17.1度、垂直5.7度的视角而将中间像的大小增大到了75×25mm，所以无法避免平视显示器装置的大型化。因此，在专利文献2中，将组合器配置于视野的上部且与观察者(驾驶员)的距离为500mm的位置来防止平视显示器装置的大型化。其结果是组合器配置于非常接近观察者(驾驶员)的地方，所以即使在未使用平视显示器装置时，组合器也会进入到观察者(驾驶员)的视野内，导致有车内空间中的压迫感。

进而，组合器方式与挡风玻璃方式相比，在观察前景时和观察平视显示器装置的虚像时，视线(的方向)的偏移大，为了识别图像信息需要更多的时间。

因此，有如下实际情况：期望使用挡风玻璃方式的平视显示器装置中的视角扩大。

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种采用由挡风玻璃反射影像光的方式、并且实现大视角的投射光学系统以及使用投影光学系统的平视显示器装置。

为了解决上述课题，提供一种投影光学系统，包括通过反射从形成图像信息的图像形成单元射出的光而使虚像显示的目镜光学系统，该投影光学系统的特征在于，所述目镜光学系统包括具有负光焦度的第一光学元件、具有正光焦度的第二光学元件以及凹面的反射镜，通过它们从所述图像形成单元侧起依次按照第一光学元件、第二光学元件以及反射镜的顺序排列配置而构成。

另外，本发明的特征在于，在平视显示器装置中包括图像形成单元和上述投影光学系统。

根据本发明，能够提供一种采用由挡风玻璃反射影像光的方式、并且实现大视角的平视显示器装置。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将更加明确。

附图说明

图1是第一实施方式的目镜光学系统5的整体光线图，(a)表示在YZ平面中通过观察者的眼睛观察虚像面7的影像信息的情形，(b)表示在XZ平面中通过观察者的眼睛观察虚像面7的影像信息的情形。

图2是第一实施方式的目镜光学系统的主要部分放大图。

图3是第一实施方式的平视显示器装置的光学系统的主要部分立体放大图。

图4是第一实施方式的平视显示器装置的透镜部的立体放大图。