视标显现装置、图像显示系统以及车载用显示装置的制作方法

专利名称：视标显现装置、图像显示系统以及车载用显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及向观测者显现视标的视标显现装置、图像显示系统以及车载用显示装置。
背景技术：
近几年，随着信息技术的进步，使用视觉终端装置(例如个人电脑的显示器等)的操作(以下称作“VDT操作”)日益增加。通过该信息技术的进步，能够大幅提高操作效率以及操作精度。但是，长时间的VDT操作会使操作者眼睛发生疲劳。同样的眼睛疲劳在长时间地视听电视显示器的情况下等也会产生。下面，对人眼进行说明。图16表示人眼睛的构造。为使从注视物体发出的光线L 按顺序地通过角膜60、瞳孔61、晶状体62、玻璃体63而在视网膜64上成像，睫状肌(包含悬韧带)65具有改变晶状体62的厚度来调整晶状体62屈光力的功能。该功能称为焦点调节功能。换言之，焦点调节功能(焦点调节机构)是指根据晶状体62与视标之间的距离来改变晶状体62的屈光力，从而总是使图像成像在视网膜64上的功能(机构)。一般地，在操作者近距离地注视视觉终端装置或者电视显示器的显示画面时，作为焦点调节功能的驱动源的睫状肌65处于紧张状态。在近处聚焦引起的副交感神经的异常兴奋和睫状肌65的紧张状态是眼睛疲劳的原因之一。若紧张状态长时间地持续，则睫状肌65的焦点调节功能就会暂时性地降低。因此，在日本国专利第3766681号公报(以下称为“专利文献1”)中，公开了用于促进眼睛的焦点调节功能活跃地活动来恢复视力的视标显现装置。专利文献1的视标显现装置是通过使视标在注视视标的观测者的视线上沿远近方向反复地移动，来使观测者的眼睛的焦点调节功能活性化的装置。不过，一般认为与如专利文献1的视标显现装置那样刺激疲劳的眼睛的焦点调节功能来促进活性的方法相比，毋容置疑地通过VDT操作或视听行为，来一直持续地对眼睛的焦点调节功能进行刺激，从而防止眼睛的疲劳于未然的方法是更为理想的防止眼疲劳方法。因此，考虑到向一般的VDT操作现场或家庭的导入，优选视标显现装置是小型的。另外， 当考虑到操作性和视认性时，像在观测者的视网膜上需要在规定的大小以上。但是，在专利文献1的视标显现装置中，装置的全长与视标的移动距离相等。因而，为了缓解眼疲劳而使观测者得到满意的效果，这需要以数米的规模移动视标。因此，在专利文献1的视标显现装置中，存在装置整体大型化的问题。另外，在显示一定大小的图像的物体发生移动时，观测者的视网膜上的显示图像的大小会根据物体的位置而极端地变化。用图像的显示尺寸变化等方法来解决上述显示图像的大小的变化存在困难。作为解决该问题的装置，已知有使用了凹面镜的视标显现装置(例如参照日本国专利申请公开特开平6-27411号公报(以下称为“专利文献2”))。该视标显现装置将被凹面镜放大而成像的虚像作为视标显现给观测者。
图17表示使用了凹面镜70的图像显示的原理。凹面镜70的镜面(反射面)是球面。F是凹面镜70的焦点位置。当作为实像的物体A处于比凹面镜70的焦点位置F靠近凹面镜70侧(图17的右侧)时，由凹面镜70形成的像成为由B表示的正立虚像。凹面镜70与虚像B之间的距离b通过凹面镜70与物体A之间的距离a和焦点距离f表示为b = aXf/(a-f) (1)另夕卜，当将物体A的大小设为A1A2时，虚像B的大小ΒΛ为B1B2 = A1A2X |f |/|a-f (2)在上述视标显现装置中，将在凹面镜70的中心点0和焦点位置F的范围内移动物体A时所形成的虚像B设为观测对象。由此，相对于物体A的小幅移动，能够实现成为观测对象的虚像B的大幅移动，能够形成以防止视力降低为目的的视觉装置。作为上述视标显现装置的可实施的例子，例如在使用由f = 150mm、曲率半径为300mm的球面构成的凹面镜 70的情况下，当a = 100讓时，b = -0. 3m ；当a = 148讓时，b = -11. 0m。与物体A的移动相比，虚像B能够实现非常大的移动。即，通过物体A的小幅移动就能够实现作为观测对象的虚像B的大幅移动。因而，通过改变物体A与凹面镜70之间的距离a，能够刺激注视物体的虚像B的观测者的眼睛的焦点调节功能。另外，随着物体A向焦点位置F靠近而虚像B向远点靠近，虚像B相对于物体A的放大率变大。其结果，即使距离b发生了变化，虚像B在观测者的眼睛的视网膜上的大小也几乎恒定。综上上述，在使用了凹面镜70的视标显现装置中，通过使物体A与凹面镜70的距离a连续地变化，能够持续地刺激注视物体A的虚像B的观测者的焦点调节功能。其结果， 在使用了凹面镜70的视标显现装置中，通过使物体A与凹面镜70的光学距离发生变化，能够缓解眼睛的焦点调节功能的疲劳。而且，在上述那样的视标显现装置中，鉴于观测者的舒适性而采用用双眼来视觉识别虚像B的方式。但是，在如图17所示那样配置物体A和凹面镜70的情况下，存在物体A会遮挡注视虚像B的观测者的视线这样的问题。在图18中示出了解决该问题的方法的一个例子(例如参照专利文献2，日本国专利申请公开特开平11-M4239号公报(以下称作“专利文献3”)和日本国专利申请公开特开2000-171751号公报(以下称作“专利文献4”))。在图18中，与凹面镜70的光轴Lx斜交的半反射镜71设置在凹面镜70与观测者P之间。若设置成来自物体A的光线被半反射镜71面向凹面镜70地沿凹面镜70的光轴方向反射，则来自物体A的光线会被半反射镜71 反射，从而由凹面镜70来形成物体A的虚像。并且，观测者P能够观测到透过了半反射镜 71的虚像。在专利文献2中，公开了使用凹面镜和半反射镜的装置。专利文献2的装置在飞行模拟器或宇宙对接模拟器等各种模拟器中，通过使显示物的虚像的成像距离与显示物的真实距离一致，能够提高模拟器的效果。而且，在专利文献3中，公开了小型且为了进行各种各样的视距下的视力测量而使用了凹面镜原理的视力测量装置。在专利文献4中，公开了为了防止视力降低而使视标位置前后、上下、左右地移动的头戴式显示器。但是，在使用了以往的视标显现装置的情况下，观测者P随着作为视标的虚像逐渐远离，几乎无需改变晶状体的屈光力。因此，睫状肌始终为紧张状态，缓解焦点调节功能疲劳的效果较小。

发明内容
本发明鉴于上述内容而成，本发明的目的在于提供能够充分缓解观测者焦点调节功能疲劳的视标显现装置、图像显示系统以及车载用显示装置。本发明的视标显现装置是将物体的虚像作为视标而显现给观测者的装置。上述视标显现装置具备凹面镜、距离调整单元。上述凹面镜设置成上述凹面镜与上述物体之间的光学距离比上述凹面镜的焦点距离短，并且用于形成上述虚像。上述距离调整单元构成为使上述光学距离在比上述凹面镜的焦点距离短的范围内变化，并且使上述虚像位置越远上述虚像的移动速度越快。上述物体是指例如图像、显示上述图像的图像显示装置或立体物等。图像包括运动图像(视频)、静态图像(照片、绘画)等。在以下的记述中也同样。根据该构成，由于虚像位置越远虚像的移动速度越快，因此不仅在虚像位于观测点的近处时，远离观测点时也能够使观测者的晶状体屈光力的时间变化在恒定以上。由此， 能够充分地缓解观测者焦点调节功能的疲劳。优选上述视标显现装置具备与上述凹面镜的光轴斜交地设置的半反射镜。上述物体被配置为在上述半反射镜的凹面镜侧发生反射并投影到上述凹面镜上，并且该物体的虚像经由该半反射镜被显现给上述观测者。根据该构成，由于半反射镜与凹面镜的光轴斜交，因此当向观测者显现作为视标的虚像时，能够防止物体本身成为障碍物的情况。优选上述距离调整单元使上述物体移动。根据该构成，由于距离调整单元使物体移动，因此能够使物体的虚像移动，因此与通过凹面镜的移动来使虚像移动的情况相比，无需改变观测者眼睛的位置。即，观测者能够在相同的观测点视觉识别视标。优选上述光学距离越长上述距离调整单元使上述物体的移动速度越快。根据该构成，还能够使虚像离观测点越远虚像的移动速度越快。优选观测点位于上述凹面镜的前方，上述距离调整单元按照上述观测点与上述物体的虚像之间的距离的倒数的时间变化恒定的方式来使该物体移动。根据该构成，由于按照观测点与物体的虚像之间的距离的倒数的时间变化恒定的方式来移动物体，因此能够更有效地使虚像离观测点越远虚像的移动速度越快，因此能够更加缓解观测者焦点调节功能的疲劳。优选上述距离调整单元按照重复上述视标的往返运动的方式来使上述光学距离变化。根据该构成，由于视标重复往返运动，因此能够有效地改变观测者的晶状体的屈光力，因此能够更加缓解观测者焦点调节功能的疲劳。优选上述距离调整单元使上述视标周期性地移动。根据该构成，由于视标周期性地往返运动，因此能够更频繁地改变观测者的晶状体的屈光力，因而能够进一步缓解观测者的焦点调节功能的疲劳。
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优选上述距离调整单元使上述视标连续地移动。根据该构成，由于视标连续地移动，因此能够使物体的虚像缓慢地移动，因而能够使观测者感觉不到物体虚像的移动。优选上述视标显现装置具备显示作为上述物体的图像平板显示器。根据该构成，由于具备平板显示器来作为显示作为物体的图像的设备，因此与曲面面板相比能够成为光学性优良的构成。优选上述视标显现装置具备降低上述虚像的失真的降低单元。根据该构成，由于减少成为视标的虚像的失真，因此能够给予观测者意识不到视标失真地防止眼睛焦点调节功能疲劳的效果。优选上述降低单元使用上述凹面镜而形成，上述凹面镜的镜面形成为非球面以便降低上述虚像的失真。根据该构成，由于凹面镜的镜面为非球面，因此无论物体的表面是平面还是曲面， 都能够提高降低视标失真的效果。优选越靠近该镜面的中央部，上述凹面镜的上述镜面的曲率半径越大。根据该构成，由于越靠近凹面镜的镜面的中央部曲率半径越大，能够进一步地减小视标的失真。优选上述凹面镜在向上述观测者显现上述视标时，连接该观测者双眼的第1方向相比于与该第1方向正交的第2方向，上述镜面的中央部的曲率半径与端部的曲率半径之比较大。根据该构成，由于连接观测者的双眼的第1方向相比于与第1方向正交的第2方向，镜面的中央部的曲率半径与端部的曲率半径之比较大，因此能够使第1方向视标的失真小于第2方向视标的失真，因此能够抑制由于双眼的视差而虚像更加失真从而看起来是立体的情况。优选上述降低单元使用上述物体而形成，上述物体的表面形成为曲面以便降低上述虚像的失真。根据该构成，由于物体的表面为曲面，因此无论凹面镜的镜面是球面还是非球面， 都能够增强降低视标失真的效果。优选上述物体向上述凹面镜侧凸出。根据该构成，由于物体向凹面镜侧凸出，能够进一步地减小视标失真。优选上述物体形成为圆筒状地弯曲，在向上述观测者显现上述视标时，上述物体的轴方向与连接该观测者双眼的方向正交。根据该构成，能够在当对凹面镜投影物体时在连接观测者双眼的方向，特别地减小虚像的失真，因而能够抑制虚像由于双眼视差而虚像更加失真从而看起来是立体的情况。优选上述视标显现装置具备显示图像的平板显示器，上述降低单元使用上述物体而形成，上述物体是上述平板显示器所显示的图像，上述图像被预先变形以便在投影到上述凹面镜上时减小上述虚像的失真。根据该构成，由于预先使平板所显示的图像变形，因此无论凹面镜的镜面是球面还是非球面，都能够增强降低视标失真的效果。
本发明的图像显示系统具备上述视标显现装置和显示图像的图像显示装置。上述视标显现装置将由上述图像显示装置显示的图像的虚像作为上述视标显现给上述观测者。本发明的车载用显示装置具备上述视标显现装置和提供与驾驶相关信息的图像显示装置。上述视标显现装置将由上述图像显示装置提供的上述信息的虚像作为上述视标显现给上述观测者。优选上述视标显现装置具备对上述观测者的视距进行推算的视距推算装置，并且按照上述观测者的视距变长时上述虚像的视距也变长的方式来使上述图像显示装置与上述凹面镜之间的光学距离发生变化。根据该构成，由于使驾驶员(观测者)在驾驶中注视的前方的视距和与驾驶相关的信息的视距一致，因此能够缓解伴随驾驶者焦点调节的疲劳。


图1是表示实施方式1的视标显现装置的构成的外观图。
图2是用于说明实施方式1的视标显现装置的动作的图。
图3是在实施方式1的视标显现装置中表示虚像的移动速度的图。
图4是在实施方式1的视标显现装置表示虚像的移动速度的其它例子的图。
图5是表示实施方式2的视标显现装置的各设计参数的图。
图6A是表示实施方式2的视标显现装置的虚像的成像点的图。
图6B是表示任意的χ的概率分布的图。
图7是表示实施方式2的视标显现装置的虚像的形状的图。
图8是表示实施方式3的视标显现装置的虚像的形状的图。
图9是表示实施方式4的视标显现装置的虚像的形状的图。
图10是表示实施方式5的视标显现装置的各设计参数的图。
图11是表示实施方式5的视标显现装置的图像显示装置的形状的图。
图12是表示实施方式5的视标显现装置的虚像的形状的图。
图13是实施方式8的配置图。
图14是实施方式8的外观图。
图15A是在实施方式9中视觉识别远处时的情况的图。
图15B是在实施方式9中视觉识别近处时的情况的图。
图16是表示人的眼球构造的截面图。
图17是表示凹面镜的原理的图。
图18是表示使用凹面镜和半反射镜的构成的图。
图19是对双眼单视界进行说明的图。
图20是表示以往的视标显现装置的虚像的失真的图。
具体实施例方式(实施方式1)首先，对本发明的实施方式1的视标显现装置的构成进行说明。图1表示本实施方式的视标显现装置的构成。如图1所示，该视标显现装置具备图像显示装置(视频显示装置)1、凹面镜2、半反射镜3和移动装置4。图像显示装置1构成为在图像显示面(视频显示面)10上显示图像(视频)。凹面镜2设置成图像显示装置1与凹面镜2之间的光学距离比焦点距离短。半反射镜3设置成与凹面镜2的光轴Lx斜交。凹面镜2的光轴Lx穿过观测者P的观测位置(以下称为“观测点”)。移动装置4构成为使图像显示装置1移动。 本实施方式的视标显现装置将由凹面镜2成像的虚像B(参照图17)作为视标显现给观测者P。为了降低在凹面镜2中的虚像失真，优选本实施方式的图像显示装置1的图像显示面10为平面。因此，本实施方式的图像显示装置1是例如液晶面板或有机电致发光 (Organic Electro-Luminescence，以下称为“有机EL”)显示器等小型的平板显示器。图像显示装置1所显示的图像内容不是被特别限定的内容，可以是例如文件、静态画面(照片、 绘画)、运动图像(视频)或游戏等适合观测者P爱好的内容。图像显示装置1能够容易地控制显示图像的切换或对显示图像的图像处理等。其中，本实施方式的图像相当于本发明的物体。另外，图像显示装置1通过具备对与后述虚像位置对应的图像的失真、明亮度或显示大小进行校正的控制装置(未图示)，能够降低观测者P对虚像移动的意识，能够与以往的VDT或电视显示器同样地使观测者P集中于VDT操作或视听行为。并且，图像显示装置1为了对观测者P显现恒定明亮度的虚像B，能够根据图像显示装置1与凹面镜2之间的光学距离(图像显示装置1相对于凹面镜2的相对位置)来使显示图像的明亮度发生变化。另外，图像显示装置1能够根据观测者P的爱好来改变显示图像的明亮度。凹面镜2构成为使图像显示装置1所显示的图像发生反射，并经由半反射镜3将图像的虚像B(参照图17)作为视标显现给观测者P。作为观测者P的观测位置的观测点位于凹面镜2的前方(图1的左方)。半反射镜3设置成与凹面镜2的光轴Lx以45°的角度交差。图像显示装置1所显示的图像在半反射镜3中向凹面镜2沿凹面镜2的光轴Lx的方向反射。图像的虚像B 透过半反射镜3显现给观测者P。通过上述那样的图像显示装置1、凹面镜2以及半反射镜3的配置，图像显示装置 1所显示的图像在半反射镜3的凹面镜2侧发生反射，并被凹面镜2投影，观测者P能够经由半反射镜3来视觉识别上述图像的虚像B。由此，与在观测者P与凹面镜2之间设有图像显示装置1的构造不同，图像显示装置1不会遮挡观测者P的视线。移动装置4是图像显示装置1的移动机构，具备支承板40、直线导轨41、进给螺旋 42、滑轮43a以及滑轮带43b、马达44和控制部45。移动装置4相当于本发明的距离调整单元。图像显示装置1被支承板40支承。直线导轨41支撑支承板40。马达44是成为移动装置4的驱动源的电子马达。滑轮43a以及滑轮带4 将马达44的旋转驱动力传送给进给螺旋42。控制部45控制马达44。即，移动装置4利用进给螺旋42将由马达44产生的旋转驱动力变换成直线运动，由此实现图像显示装置1在上下方向(图1的箭头方向) 移动。此时，控制部45按照使图像显示装置1与凹面镜2之间的光学距离在比凹面镜2的焦点距离短的范围内发生变化的方式来使图像显示装置1沿上下方向移动。另外，控制部45通过控制马达44的旋转速度，能够自由地设定图像显示装置1的移动速度。由此，能够以遵从移动速度规则等的速度来使图像显示装置1移动，该移动速度规则适合观测者P眼睛的生理学这方面。而且，控制部45是例如计算机的处理装置等。作为计算机，可以是个人电脑等通用计算机，也可以是视标显现装置专用的计算机。由于移动装置4使图像显示装置1上下地移动，图像显示装置1的图像显示面10 上的图像与凹面镜2的光轴Lx之间的距离发生变化，从而图像显示装置1与凹面镜2之间的光学距离发生变化。当上述光学距离发生变化时，凹面镜2与虚像B之间的光学距离发生变化。接下来，对虚像B的移动范围进行说明。根据表示实像(图像显示装置1)与虚像 B之间的位置关系的式(1)可知，随着图像显示装置1向焦点位置靠近，虚像B快速地向无限远处移动。另外，一般认为20岁年龄段的观测者P能够清楚地看到视标的最近点、即调节近点是平均0. 118m(约8. 5屈光度)。因此，如果观测者P与视标之间的距离位于_0. Im 左右的位置，则最近的位置(最近位置)就足够了。另一方面，最远的位置(最远位置)位于观测者P与视标之间的距离为-IOm(-0. 1D)左右的位置即可。观测者P与视标之间的距离范围是能够充分地得到防止眼睛焦点调节功能发生疲劳的效果的范围。控制部45按照使图像显示装置1在设定成实现最远位置和最近位置的移动范围内移动的方式来控制马达44。接下来，对基于控制部45的控制的图像显示装置1的移动速度进行说明。首先， 在如图2所示，当将观测者P(参照图1)的眼睛的晶状体5近似成薄凸透镜时，若将作为观测点的晶状体5的中心点0与虚像B (注视点)之间的距离设为si ( < 0)、将晶状体5的中心点0与视网膜(成像点)N之间的距离设为s2( > 0)、将由屈光度的单位表示的晶状体5 的屈光力设为D，则l/s2 = 1/sl+D (3)的关系成立。眼睛的焦点调节功能是指通过使晶状体5的屈光力D根据晶状体5与虚像B之间的距离si而变化，使像总是成像在视网膜N上的功能。由式(3)可知，晶状体5与虚像B 之间的距离si越大，晶状体5与虚像B之间的距离si的时间变化对屈光力D的时间变化的影响程度越小。即，在晶状体5与虚像B之间的距离si短的情况(近距离的情况)和长的情况(远距离的情况)下，即使虚像B的移动距离相同，在近距离时对屈光力变化的影响大，而在远距离时对屈光力变化的影响小。换言之，若想得到相同程度的屈光力变化，需要使距离越远虚像B的移动距离的时间变化越大。而且，因为晶状体5与视网膜N之间的距离s2几乎不发生变化，所以能够近似地设为眼球的直径Ψ· 当眼睛的焦点调节功能健全地发挥作用时，式(3)用
l/(p=l/sl+D (4)来表示。这里，给予眼睛的焦点调节功能的刺激在恒定以上这可以换一种表达，即晶状体5 的屈光力D的时间变化总是在一定值以上。因此，为了使给予眼睛的焦点调节功能的刺激在恒定以上，根据式(4)得到
(1/sl) ldt\= (1/sl2) x|^sl/at| > Γ ( 5 )其中，r表示阈值。根据式(5)，为了使屈光力D的时间变化I^DMtI总是恒定值(阈值Γ)，控制部45(参照图1)按照使晶状体5与虚像B之间的距离Sl的倒数Ι/sl的时间变化
(1/sl) /仇|为恒定的方式来控制马达44(参照图1)，进而使图像显示装置1(参照图 1)移动即可。具体来说，根据式(5)，需要使晶状体5与虚像B之间的距离si越长，虚像B的移动速度|沩1/仇|越快，以便即使晶状体5与虚像B之间的距离si发生了变化，屈光力D的时间变化…D/ft|也保持恒定值(阈值Γ)。而且，为了使虚像B以目标速度移动，参照式⑴ 来计算出图像显示装置1的移动速度即可。在该情况下，式(1)中的b是距离Si。控制部 45按照图像显示装置1与凹面镜2之间的光学距离越长，图像显示装置1的移动速度越快的方式来控制马达44的动作。由此，能够使离作为观测点的晶状体5越远，虚像B的移动速度Psl/沩I越进一步地加快。对图像的虚像B的移动速度的具体例进行说明。首先，当以屈光度的单位Ds = 1/sl (6)表示晶状体5与虚像B之间的距离si时，式⑷表示为
l/<p=Ds+D (7)根据式(7)，得到> Γ (8)其中，r表示阈值。在例如以恒定速度使睫状肌的张力发生变化时，S卩，在将晶状
体5的屈光力D的时间变化…D/^t|·设为恒定值时，根据式⑶，^DsMtI为恒定值。这是在
本实施方式的移动速度规则中，简单且符合与眼睛的焦点调节功能相关的生理方面的移动速度。依据该法则，控制部45(参照图1)控制马达44(参照图1)来使图像显示装置1(参照图1)移动。在图3中示出控制部45控制马达44，来使例如晶状体5与虚像B之间的距离si以120秒的周期从0. 5m移动到5. Om时的一个周期的移动速度ν。而且，在依据该法则的情况下，由于在晶状体5与虚像B之间的距离si为5. Om的端点，会引起移动速度ν的急速变化，因此设有缓冲时间Τ。使用该移动速度ν和式(1)来计算出图像显示装置1的移动速度即可。这样通过按照使作为该观测点的晶状体5与虚像B之间的距离si的倒数Ι/sl的时间变化(1/sl) 为恒定的方式来使图像显示装置ι移动，能够使离作为观测点的晶状体5越远，越有效地加快虚像B的移动速度，因此能够缓解观测者P的焦点调节功能的疲劳。此外，作为其它的移动速度的实施方式，可考虑使图像显示装置1的移动速度的绝对值总为恒定的方法。此时，与上述同样地在图4中示出使晶状体5与虚像B之间的距离si以120秒的周期从0.5m移动到5. Om时的一个周期的移动速度ν。与上述同样地，在移动速度ν的符号发生变化部分设置有缓冲时间T。与屈光度的时间变化为恒定的情况同样地，移动速度ν的绝对值随着晶状体5与虚像B之间的距离si变长而变大，但是移动速度ν的最大值、最小值等与屈光度的时间变化为恒定的情况不同。在图4中示出的移动速度ν也是上述那样的适合眼睛的生理方面的速度，并且具有与图像显示装置1的移动相关的控制简单的优点。另外，在图1中示出的控制部45按照在凹面镜2与该凹面镜2的焦点位置之间，使图像显示装置1周期且连续地移动来重复图像显示装置1的往返运动的方式控制马达44。 通过如此地重复图像显示装置1的往返运动，能够使观测者P的晶状体5(参照图幻的屈光力D有效地变化，因此能够更加缓解观测者P的焦点调节功能的疲劳。另外，通过周期性地进行图像显示装置1的往返运动，能够使观测者P的晶状体5的屈光力D更频繁地变化， 因此能够进一步缓解观测者P的焦点调节功能的疲劳。进一步，通过连续地使图像显示装置1移动来使图像显示装置1与凹面镜2之间的光学距离连续地移动，能够使虚像B (参照图2)缓慢地移动，因此能够使观测者P意识不到虚像B。接下来，利用图1对观测者P使用本实施方式的视标显现装置时的视标显现装置的动作进行说明。首先，观测者P从观测点面向凹面镜2的方向(图1的X方向)来看图像显示装置1的图像的虚像B (参照图2~)。当控制部45开始驱动马达44时，图像显示装置 1开始向上方向移动。当图像显示装置1移动到上限位置时，开始向下方向移动。随后，当图像显示装置1移动到下限位置时，开始向上方向移动。图像显示装置1重复这样的动作。 该期间，观测者P持续注视着虚像B。作为本实施方式的视标显现装置的其它的使用例，也可以与VDT操作用的装置不同地设置视标显现装置，在VDT操作持续了一定时间时或者眼发生疲劳时，使用本实施方式的视标显现装置。以上，根据本实施方式，通过将使凹面镜2投影而成的虚像B (参照图2、作为视标显现给观测者P，与显现来自图像显示装置1的图像本身的情况相比，能够缩短图像显示装置1的移动距离，因此能够减小图像显示装置1的移动所需要的区域，其结果能够使装置本身小型化。另外，根据本实施方式，通过使图像显示装置1与凹面镜2之间的光学距离越长而虚像B的位置越远，从而虚像B的移动速度越快，不仅只在虚像B位于观测点附近时，远离观测点时也能够使观测者P的晶状体5 (参照图2)的屈光力D的时间变化IfDMtI 为恒定以上。由此，能够充分地缓解观测者P的焦点调节功能的疲劳。无论虚像B位于远处还是近处，都能够使观测者P的焦点调节功能的变化总是在恒定以上。并且，根据本实施方式，由于半反射镜3与凹面镜2的光轴Lx斜交，因此当向观测者P显现作为视标的虚像B时，能够防止图像显示装置1本身成为障碍。另外，根据本实施方式，由于移动装置4使图像显示装置1移动，因此能够使虚像 B移动，因此与例如通过凹面镜2的移动来使虚像B移动的情况相比，不需要改变观测者P 的眼睛的位置。即，观测者P能够以相同观测点对视标进行视觉识别。并且，根据本实施方式，由于虚像B重复往返运动，因此能够使观测者P的晶状体 5的屈光力D有效地变化，因此能够进一步地缓解观测者P的焦点调节功能的疲劳。而且，本实施方式的视标显现装置使用图像作为物体，但是作为该视标显现装置的变形例，也可以不使用图像而使用立体物等作为物体。在该情况下，立体物等直接或者间接地安装在支承板40上，因而可以移动。在使用了立体物等作为物体的构成中，上述变形例的视标显现装置也能够进行与本实施方式同样的动作，其结果也起到与本实施方式相同的效果。即，由于离观测点越远立体物等的虚像的移动速度越快，因此不仅在上述虚像位于观测点的附近时，远离观测点时也能够使观测者P的晶状体5的屈光力D的时间变化为恒定以上，因此能够充分地缓解观测者P的焦点调节功能的疲劳。无论上述虚像位于远处还是位于近处，都能够使观测者P的焦点调节功能的变化总是在恒定以上。另外，为了改变图像显示装置1和凹面镜2之间的光学距离，存在只移动图像显示装置1的方式、只移动凹面镜2的方式和移动凹面镜2和图像显示装置1这两方总计3种方式。本实施方式的视标显现装置具备只移动图像显示装置1的移动装置4作为距离调整单元。作为该视标显现装置的变形例，也可以取代移动装置4或者与移动装置4 一起具备使凹面镜2在凹面镜2的光轴Lx的方向移动的凹面镜移动装置作为距离调整单元。该视标显现装置通过使凹面镜2移动，能够使虚像B移动。但是，为了使观测者P正确地观测虚像B，观测者P的眼睛相对于凹面镜2的位置被限定在某范围内。因而，在使凹面镜2移动时，也需要使观测者P的眼睛的位置移动。因此，在上述3种方式中，只移动图像显示装置1 的方式是最优良且现实的。即，作为距离调整单元，在不需要使观测者P的眼睛的位置移动的方面，本实施方式的移动装置4比凹面镜移动装置优良且现实。在以下的实施方式2 10中也同样。(实施方式2)不过，在以往的视标显现装置中，由于观测者P(图1)经由镜面为球面的凹面镜 70对物体A进行观测，因此如图20所示，由凹面镜70形成的虚像B成为曲面。S卩，在以往的视标显现装置中会产生像面弯曲。其结果，观测者P由于双眼视差会立体地(弦轴型那样)感觉到虚像B，特别是在作为连接双眼的方向的水平方向比较显著。具体来说，观测者 P由于双眼视差会如作为注视点的中心部凹陷而在端部向手边弯曲的弦轴型那样地感觉到虚像B。即，即使是表面为平面的物体A，观测者P看到上述物体A的虚像B也会将物体A 识别成立体物。观测者P感觉到的立体感是虚像B的进深感。换言之，上述立体感是指观测者P 较近地感觉近的视标，较远地感觉远的视标。双眼视差在注视点以外的点在左右视网膜上的不对应的位置成像时会使观测者P感到立体感。当观测者P用双眼观测虚像B时，由于双眼视差，与用单眼观测虚像B时相比，对于虚像B更近地感到比基准面近的点，更远地感到比基准面远的点。这样的感觉，尤其是对于作为连接双眼的方向的水平方向比较显著。如上述那样观测者P立体地感觉到平面的物体A的虚像B是指观测者P在虚像 B失真了的状态下观看，即虚像B产生了失真。因此，在以往的视标显现装置中，存在当缓解观测者P的焦点调节功能的疲劳时， 由于会使观测者P视觉识别存在失真的虚像B，从而会给予观测者P不协调感或不舒适感的问题。作为用于解决上述问题的以往的方法，考虑过增大凹面镜70的镜面的曲率半径。 但是，当仅增大凹面镜70的镜面的曲率半径时，凹面镜70的焦点距离f变长。根据式(1)、 O)，即使使物体A与到此为止移动了相同的量，虚像B的移动范围也变小进而虚像B的放大率也变小。因此，为了增大虚像B的移动范围，需要增大物体A的移动范围。其结果，无法同时兼顾视标显现装置的小型化和大视标的移动。因此，在实施方式2中，对解决上述问题的视标显现装置进行说明。根据本实施方式，能够提供能够实现小型化，并且能够给予观测者P意识不到视标失真地缓解眼睛的焦点调节功能的疲劳的效果的视标显现装置。首先，对本实施方式的视标显现装置的构成进行说明。图1表示本实施方式的视标显现装置的构成。如图1所示，该视标显现装置与实施方式1的视标显现装置同样地具备图像显示装置1、凹面镜2、半反射镜3和移动装置4。上述视标显现装置将由凹面镜2成像的虚像B(参照图17)作为视标显现给观测者P。本实施方式的图像显示装置1是与实施方式1的图像显示装置1同样的构成。本实施方式的图像显示装置1是用于生成视标的装置，相当于本发明的物体。下面，使用图5对二维平面(图5的xy平面)的凹面镜2的设计进行说明。在图 5中，为了便于说明，省略了半反射镜3 (参照图1)，只表示了图像显示装置1以及凹面镜2。 凹面镜2的镜面是非球面的椭圆球面，图像显示装置1是平面。设计参数为凹面镜2的轴是ml、m2，凹面镜2的宽度是lm，图像显示装置1的宽度是ls，观测者P的入射光瞳的宽度是le，图像显示装置1的位置是xs，观测者P的入射光瞳的位置是xe，从图像显示装置1上的各点发出的光的最大角是θ max。考虑到球面像差，如下那样地决定虚像B的成像位置。如图6A所示，在将从图像显示装置1上的任意点(xs，ys)沿θ方向发出的光中被凹面镜2反射的反射光假想地延长到凹面镜2的背面侧(χ>0)的情况下，来自图像显示装置1的光通过任意χ(>0)的点(X，y(x, θ，xs，ys))。当在-θ max < θ < θ max的范围考虑y时，则对应于任意χ的 y具有如图6Β所示的概率分布。对应于任意χ的y的偏差用标准差σ = σ (x，xs，ys)来表示。当把各χ的标准差ο中成为最小标准差的χ设为xf时，由从图像显示装置1的点 (xs, ys)向-θ max < θ < θ max的方向发出的光产生的虚像B的成像位置(xf，yf)为 (xf, μ (y))。当 χ = xf 时，μ (y)是-θ max < θ < θ max 的范围的 y(xf，θ , xs, ys)的平均值。虚像B的成像位置(xf，yf)是从图像显示装置1上的点(Xs，ys)向-θ max < θ < θ max方向发出的光中的被凹面镜2反射的反射光在凹面镜2的背面侧假想地收敛成最密的位置。在本实施方式中，在图5中示出的各设计参数为Im = 150mm、Is = 70mm、Ie = 100mm、xe = -100mm以及θ max = IOdego凹面镜2的反射率是1. 0。凹面镜2的镜面形成为(ml，m2) = (300mm, 310mm)的椭圆球面(非球面)。在本实施方式的凹面镜2中，由于轴m2比轴ml长，凹面镜2的镜面的曲率半径越靠中央部越大。具体来说，相对于中央部的曲率半径为320. 33mm，端部的曲率半径为318. 44mm。在与连接观测者P双眼的y方向(第 1方向)正交的ζ方向(第2方向)，凹面镜2的镜面是球面。因此，在凹面镜2中，y方向与ζ方向相比，镜面的中央部的曲率半径相对于端部的曲率半径之比较大。下面，对由本实施方式的凹面镜2形成的虚像B，边比较边说明由镜面为(ml，m2) = (300mm, 300mm)的球面的凹面镜所形成的虚像(比较例1)以及由镜面为(ml，m2) = (310mm, 310mm)的球面的凹面镜所形成的虚像(比较例2)。图7表示对于本实施方式(图7的El)、比较例1 (el)以及比较例2 (e2)，按照χ方
14向的虚像B的中央部的位置一致的方式选择出距离xs时的虚像B的形状。当把χ方向的虚像B的端部和中央部的位置的差设为δ时，在本实施方式中δ = 1086. 0mm，在比较例1 中δ = 1424. 4mm，在比较例2中δ = 13 . 2mm。本实施方式的位置的差δ相对于比较例1小23. 8%，相对于比较例2也小18. 0%。综上上述，镜面为非球面的本实施方式的失真最小。而且，距离xs在本实施方式中是-155. 1mm，在比较例1中是-145. 5mm，在比较例 2 中是-150. 2mm。综上上述，将凹面镜2的镜面设为非球面，尤其是越靠镜面的中央部曲率半径越大，这与凹面镜2的镜面是球面的情况相比，能够减小虚像B的失真、即虚像B的立体感。本实施方式的凹面镜2相当于本发明的降低单元。在本实施方式中，控制部45也按照图像显示装置1与凹面镜2之间的光学距离越长，图像显示装置1的移动速度越快的方式来控制马达44的动作。通过如上述那样地使图像显示装置1移动，能够越远离晶状体越有效地提高虚像B的移动速度，因此能够缓减观测者P的焦点调节功能的疲劳。观测者P使用本实施方式的视标显现装置时的视标显现装置的动作与实施方式1 的视标显现装置同样。作为本实施方式的视标显现装置的其它使用例，也可以与VDT操作用的装置不同地设置视标显现装置，在VDT操作持续了一定时间时或眼睛发生疲劳时，使用本实施方式的视标显现装置。以上，根据本实施方式，通过减小成为视标的虚像B的失真(立体感)，能够给予观测者P意识不到视标的失真地防止眼睛的焦点调节功能的疲劳的效果。另外，根据本实施方式，通过使凹面镜2的镜面为非球面，并且越靠凹面镜2的镜面的中央部曲率半径越大，无论图像显示装置1的图像显示面10(表面)是平面还是曲面， 都能够提高减小视标失真的效果。特别是在本实施方式中，连接观测者P的双眼的y方向 (第1方向)相比于与y方向正交的ζ方向(第2方向)，通过增大镜面的中央部相对于端部的曲率半径之比，能够使视标的失真在y方向小于ζ方向，因此能够抑制由双眼视差引起的虚像B更大地失真从而看起来是立体的。而且，本实施方式的视标显现装置使用图像显示装置1作为物体，但是作为该视标显现装置的变形例，也可以不使用图像显示装置1而使用立体物作为物体。在该情况下， 立体物直接或者间接地安装在支承板40上，因而是可以移动的。使用了这样的立体物作为物体的构成也能够进行与本实施方式同样的动作，其结果起到与本实施方式同样的效果。 在以下的实施方式3 5、7 10中也同样。另外，作为本实施方式的变形例，在与连接观测者P双眼的y方向正交的ζ方向， 凹面镜2的镜面也可以是非球面的。在该情况下，在ζ方向也与y方向同样地，凹面镜2的镜面是(300mm，310mm)的椭圆球面，中央部的曲率半径为320. 33mm，与此相对端部的曲率半径为318. 44mm。(实施方式3)在实施方式3中，对使用了比实施方式2的凹面镜2大的凹面镜2的情况进行说明。在本实施方式中，各设计参数(参照图5)为1m = 600mmls = 280mm，Ie = 100mm,xe = -600mm以及θ max = IOdego本实施方式的凹面镜2的镜面是(ml，m2) = (1200謹， 1300mm)的椭圆球面。关于本实施方式的凹面镜2的镜面，中央部的曲率半径为1408. 33mm, 与此相对端部的曲率半径为1389. 02mm。下面，关于由本实施方式的凹面镜2所形成的虚像 B，边比较边说明由镜面为(ml，m2) = (1200mm, 1200mm)的球面的凹面镜所形成的虚像(比较例3)以及由镜面为(ml，m2) = (1300mm, 1300mm)的球面的凹面镜所形成的虚像(比较例4)。而且，在XZ平面的凹面镜2的各设计参数与xy平面的凹面镜2的各设计参数同样。 即，在ζ方向上，凹面镜2的镜面也是(1200mm，1300mm)的椭圆球面，中央部的曲率半径为 1408. 33mm，与此相对，端部的曲率半径为1389. 02mm。在图8中表示对于本实施方式(图8的E2)、比较例3(e3)以及比较例4(e4)，按照X方向的虚像B的中央部的位置一致的方式选择距离XS时的虚像B的形状。当将X方向的虚像B的端部与中央部的位置的差设为δ时，在本实施方式中δ =138. 6mm，在比较例3中δ = 591. 6mm，在比较例4中δ = 383. 8mm。本实施方式的位置的差δ相对于比较例3小76. 6%，相对于比较例4也小62. 9%。综上上述，镜面为非球面的本实施方式的失真最小。而且，距离xs在实施例2中为-620. 6mm，在比较例3中为-538. 2mm，在比较例 4 中为-578. 1_。以上，在如本实施方式那样凹面镜2较大的情况下，也能够减小视标的失真，因此能够给予观测者P意识不到视标的失真地防止眼睛的焦点调节功能的疲劳的效果。(实施方式4)在实施方式4中，对使用了比实施方式2的凹面镜2小的凹面镜2的情况进行说明。在本实施方式中，各设计参数(参照图5)为1m = 50mm，Is = 24mm，考虑用单眼的视觉，Ie= 15mm，xe =-50mm以及θ max = IOdego本实施方式的凹面镜2是镜面为(ml， m2) = (100mm, 105mm)的椭圆球面。关于本实施方式的凹面镜2的镜面，中央部的曲率半径为110. 25mm，与此相对，端部的曲率半径为109. 30mm。下面，对由本实施方式的凹面镜2 所形成的虚像B，边比较边说明由镜面为(ml，m2) = (100mm, 100mm)的球面的凹面镜所形成的虚像(比较例5)以及镜面为(ml，m2) = (105mm, 105mm)的球面的凹面镜所形成的虚像(比较例6)。而且，xz平面的凹面镜2的各设计参数与xy平面的凹面镜2的各设计参数同样。即，在ζ方向上，凹面镜2的镜面也是(100mm，105mm)的椭圆球面，中央部的曲率半径为110. 25mm，与此相对，端部的曲率半径为109. 30mm。在图9中表示了关于本实施方式(图9的E3)、比较例5(e5)以及比较例6(e6)， 按照X方向的虚像B的中央部的位置一致的方式来选择距离XS时的虚像B的形状。在将 χ方向的虚像B的端部与中央部的位置的差设为δ时，在本实施方式中δ = 1602. 4mm，在比较例5中δ = ^49.6mm，在比较例6中δ = Μ23. 2mm。本实施方式的位置的差δ相对于比较例5小43. 8%，相对于比较例6也小33. 9%。综上上述，镜面为非球面的本实施方式的失真最小。而且，距离xs在本实施方式中为-54. 5mm，在比较例5中为-49. 4mm，在比较例6中为-51. 9mmο以上，在如本实施方式那样凹面镜2较小的情况下，也能够减小视标的失真，因此能够给予观测者P意识不到视标的失真地防止眼睛的焦点调节功能的疲劳的效果。(实施方式5)
在实施方式5中，对图像显示装置1不是平面而是曲面的情况进行说明。即，在本实施方式中，显示图像的图像显示面10是曲面。作为本实施方式的图像显示装置1，使用能够自由地弯折的挠性显示器。上述挠性显示器例如存在基板使用塑料薄膜的有机EL显示器或使用了电泳方式的电子纸等。本实施方式的图像显示装置1相当于本发明的物体以及降低单元。然而，作为连接双眼的方向的水平方向(图1的y方向)与垂直方向(与水平方向正交的方向，图1的Z方向)相比，观测者P由于双眼视差的影响会对虚像B的失真更加敏感。因此，在本实施方式中，考虑图像显示装置1的制作难易度，只在使显示在图像显示装置1上的图像向凹面镜2投影时成为水平方向的方向，使图像显示装置1成为对凹面镜 2侧付与了凸曲率的形状，即圆筒的一部分的形状(截面为圆弧状)。即，在图10中，图像显示装置1在y方向上是向右侧凸出的，但是在实际的视标显现装置(图1)中是向下侧凸出的。如图10中所示，在本实施方式中使用的设计参数为凹面镜2的轴ml、m2，凹面镜2的宽度lm，图像显示装置1的宽度ls，观测者P的入射光瞳的宽度le，表示图像显示装置1的形状以及位置的xs = xs (y)，观测者P的入射光瞳的位置xe，从图像显示装置1 上的各点发出的光的最大角θ max。各设计参数为1m = 150mm, Is = 70mm, Ie = 100mm, xe = -100mm以及θ max = IOdego本实施方式的凹面镜2是镜面为(ml，m2) = (300mm, 300mm)的球面。凹面镜2的反射率是1. 0。在二维平面(图10的xy平面)上，图像显示装置1(光源)是“将顶点设为xs(0) = -145. 5mm，向凹面镜2侧凸出且半径r = 450mm” 的圆弧状光源、即Ixs(y) = (4502-/)1/2-595.5讓}的圆弧状光源。下面，边比较边说明本实施方式的图像显示装置1和作为“直线状光源”Ixs (y) =-145. 5mm=恒定值}的图像显示装置(比较例7)。本实施方式以及比较例7的图像显示装置1的形状如图11所示。图 11的E5是本实施方式，e7是比较例。如图12所示，当将χ方向的虚像B的端部与中央部的位置的差设为δ时，则在本实施方式(图12的Ε4)中δ = 220. 80mm，在比较例7 (e7)中δ = 1424. 4mm。本实施方式的位置的差S相对于比较例7小84.5%。综上上述，本实施方式与比较例7相比，能够减小虚像B的失真。其中，使虚像B的失真最小的图像显示装置1的形状根据凹面镜2与图像显示装置1的平均距离而变化。因此，在本实施方式中，设置了使图像显示装置1的形状配合图像显示装置1与凹面镜2的距离而变化的机构。以上，根据本实施方式，由于将图像显示装置1 (物体)的图像显示面10 (表面) 设为曲面，无论凹面镜2的镜面是球面还是非球面，都能够提高减小视标的失真的效果。另外，根据本实施方式，由于图像显示装置1向凹面镜2侧凸出，能够进一步减小视标的失真。并且，根据本实施方式，在被凹面镜2投影时连接观测者P的双眼睛的方向(y方向)，能够尤其地减小虚像B的失真，因此能够更加抑制由于双眼视差而尽管虚像B是平面的也看起来是立体的情况。而且，作为本实施方式的变形例，图像显示装置1的形状也可以不是在垂直方向 (与作为连接双眼方向的水平方向正交的方向)不弯曲的圆筒的一部分的形状，而是在垂直方向上弯曲的形状。另外，也可以使实施方式5那样的曲面的图像显示装置1与实施方式2 4那样的镜面为非球面的凹面镜2组合。例如，凹面镜2是镜面为(ml，m2) = (300mm, 310mm)的椭圆球面，图像显示装置1是“将顶点设为Xs(O) = -145. 5mm,向凹面镜2侧凸出且半径r =450mm”的圆弧状光源、即{xs (y) = (4502-y2) V2_595. 5mm}的圆弧状光源。各设计参数与实施方式5的同样。这样的构造也能够给予观测者P意识不到视标失真地防止眼睛的焦点调节功能的疲劳的效果。(实施方式6)在实施方式6中，对使图像显示装置1显示预先考虑到虚像B的失真的图像的情况进行说明。本实施方式的图像被预先进行了图像处理而变形，以便在凹面镜2上投影时减少虚像B的失真(立体感)。本实施方式的图像显示装置1与实施方式2同样，是平板显示器。在本实施方式的图像显示装置1中，基于预先设定的规则，一体或单独地设有进行图像处理的图像处理单元(未图示)。在本实施方式中，显示在平板显示器上的图像相当于本发明的物体以及降低单元。以上，根据本实施方式，由于对在平板上显示的图像进行预先变形，无论凹面镜2 的镜面是球面还是非球面，都能够提高减少视标失真的效果。即，在本实施方式那样预先对图像进行变形的情况下，也能够减少虚像B的失真，因此能够给予观测者P意识不到视标失真地防止眼睛的焦点调节功能的疲劳的效果。而且，也可以使实施方式6那样的考虑了预先失真的图像与实施方式2 4那样的镜面为非球面的凹面镜2组合。这样的构造也能够给予观测者P意识不到视标失真地防止眼睛的焦点调节功能的疲劳的效果。(实施方式7)然而，在实施方式2 6中目标是将虚像B更平面地成像。但是实际上，一般认为在双眼的对应位置成像的点的集合、即视差基准面(双眼单视界)是如图19所示在观测者 P注视点M的情况下，在左右端方向面向眼位置方向弯曲(图19的HI)。称其为经验上的双眼单视界HI。因此，在实施方式7中，使用图19对考虑了双眼视差的情况进行说明。在本实施方式中，使按照虚像B与预先设定的面一致的方式来使图像显示装置1的形状或凹面镜2的镜面的形状等发生变形。上述的预先设定的面是指例如预先测量多个人的经验上的双眼单视界H1，再对测量到的经验上的双眼单视界Hl进行平均而得到的面。作为其它的例子， 也可以在确定观测者P的情况下，测量上述观测者P的经验上的双眼单视界H1，再将上述经验上的双眼单视界Hl设为上述的预先设定的面。为使虚像B与经验上的双眼单视界Hl 一致，需要详细地设计与凹面镜2的镜面的形状、图像显示装置1的表面形状相关的设计参数。以上，根据本实施方式，通过使虚像B与经验上的双眼单视界Hl —致，观测者P能够清晰地观测到虚像整体。而且，在几何学上，双眼单视界是指在观测者P注视点M的情况下，当将双眼睛的结点设为01，02时，所求得的圆M-01-02(图19的H2)。称其为几何学的双眼单视界H2。已知基于生物体主观的经验上的双眼单视界Hl与几何学的双眼单视界H2不一致。(实施方式8)在实施方式8中，用图13对使用了实施方式1 7的视标显现装置的图像显示系统进行说明。作为图像显示系统，例如有电视接收机或投影仪等。本实施方式的图像显示系统与上述视标显现装置一起具备图像显示装置1。即，本实施方式的视标提示装置具备凹面镜2、半反射镜3和移动装置4，但是与图像显示装置1是分离的。本实施方式的图像显示装置1与实施方式1 7的图像显示装置1同样地具有显示图像(包含视频)的功能。然而，在图像显示系统使用实施方式1 7的视标显现装置的情况下，由于图像显示系统具备凹面镜2以及半反射镜3，与薄型电视等相比，体型较大，因此需要大的设置空间。因此，如图13所示，本实施方式的图像显示系统嵌入地设置在壁Wl与壁W2之间的空间S中。在壁Wl中形成有开口 Wa。本实施方式的凹面镜2沿壁W2侧而设置。凹面镜2与开口 Wa对置。本实施方式的半反射镜3设置在凹面镜2与开口 Wa之间。在本实施方式中，由于凹面镜2设置在空间 S中，因此能够减小凹面镜2的曲率。由此，能够提高观测者P对视标的视觉识别性。本实施方式的图像显示装置1在空间S中设置在半反射镜3的上方。图像显示面 10面向下方。作为图像显示装置1，使用液晶显示器或背投等。来自图像显示装置1的图像可以是电视节目，也可以是来自再生设备(未图示)的再生图像。图像显示装置1通过移动装置4而在上下方向移动。由此，本实施方式的视标显现装置能够使图像显示装置1 与半反射镜3之间的光学距离发生变化，其结果，能够使图像显示装置1与凹面镜2之间的光学距离发生变化。在本实施方式中，来自图像显示装置1的图像在半反射镜3处向凹面镜2反射。上述虚像B从凹面镜2透过半反射镜3、穿过开口 Wa而显现给观测者P。由此，本实施方式的视标显现装置能够将由图像显示装置1显示的图像的虚像B作为视标而显现给观测者P。以上，根据本实施方式，即使使用了视标显现装置的图像显示系统是大型的，通过将上述图像显示系统嵌入到壁内部的空间S中，与上述图像显示系统从壁Wl突出地被设置的情况相比，也能够拓宽生活空间，并且能够增强室内装饰性(参照图14)。而且，作为本实施方式的变形例，也能够将使用了视标显现装置的图像显示系统嵌入到天花板顶上的空间中来设置。(实施方式9)在实施方式9中，对汽车内的显示装置(以下称为“车载用显示装置”)使用视标显现装置的情况进行说明。车载用显示装置与上述视标显现装置一起具备用于提供与驾驶相关的信息的图像显示装置1。作为车载用显示装置，有仪表盘、导航系统的显示部等。驾驶员在驾驶中根据场景的不同而注视远处或者近处。另一方面，车载用显示装置固定在显示装置与驾驶者之间的实际距离约为Im以内这样近的位置。在前方的视距与车载用显示装置的车内显示的视距之间存在间隔的情况下，当驾驶者想交替地对前方和车内显示进行视觉识别时，驾驶员需要使焦点调节机能发生变化，虽然是时间短，但是焦点调节机能的变化需要时间。特别是想从近处的车内显示向远处的前方移动注视点时，上述时间更长。另外，在瞳孔扩散的夜间，与白天相比上述时间更长。
因此，如图15A以及图15B所示，为了使驾驶者(观测者P)的焦点调节功能的变化所需要的时间更短，本实施方式的视标显现装置具备视距推算装置9。视距推算装置9推算驾驶者的视距。而且，本实施方式的视标显现装置与实施方式1的视标显现装置同样地具备凹面镜2、半反射镜3和移动装置4。本实施方式的图像显示装置1具有与现有的车载用显示装置同样的功能。以下表示视距推算装置9的一个例子。视距推算装置9具备观察部90和解析部 91。观察部90观察驾驶员的双眼。解析部91根据观察图像解析驾驶者的双眼的视方向来根据辐辏推算视距。视标显现装置按照由视距推算装置9推算出的视距，使图像显示装置1 与凹面镜2之间的光学距离发生变化，从而使成为车内显示的虚像B的视距发生变化。例如在对远处视觉识别的情况下，如图15A所示，虚像B的视距变长。另一方面，在对近处视觉识别的情况下，如图15B所示，虚像B的视距变短。由此，能够使上述车内显示的视距与前方的视距一致。以上，根据本实施方式，通过使驾驶员(观测者P)在驾驶中注视前方的视距与车内显示的视距一致，能够缩短驾驶者的焦点调节功能的变化所需要的时间。而且，作为本实施方式的变形例，视距推算装置9也可以与视标显现装置分离地设置。另外，作为本实施方式的其它的变形例，车载用显示装置也可以具有在成为车内显示的虚像B的视距较长的状态下固定虚像B的位置的功能。由此，能够避免在驾驶者视觉识别近处的车内显示之后立即视觉识别远处的前方的状况，即驾驶者的焦点调节功能的变化所需要的时间比其它的状况长的状况。另外，视标显现装置无需具备视觉识别推算装置9，因此能够简易地设置车载用显示装置的构成。上述的说明只是本发明的优选实施方式，并不限定本发明的范围。本领域技术人员想到的变更或在说明书的范围内进行的修正也包含在本发明的范围内。本申请主张2008年10月四日向日本国专利局申请的日本国专利申请特愿2008-278806号以及2009年7月观日向日本国专利局申请的日本国专利申请特愿 2009-175857号的优先权。上述日本国专利申请的内容被完全包含在本申请中。
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权利要求
1.一种视标显现装置，用于将物体的虚像作为视标显现给观测者，上述视标显现装置的特征在于，具备凹面镜和距离调整单元，上述凹面镜被设置成上述凹面镜与上述物体之间的光学距离比上述凹面镜的焦点距离短，并且用于形成上述虚像，上述距离调整单元被构成为使上述光学距离在比上述凹面镜的焦点距离短的范围内变化，并且使上述虚像位置越远上述虚像的移动速度越快。
2.根据权利要求1所述的视标显现装置，其特征在于， 具备与上述凹面镜的光轴斜交地设置而成的半反射镜，上述物体被配置为在上述半反射镜的凹面镜侧发生反射并投影到上述凹面镜上，并且该物体的虚像经由该半反射镜被显现给上述观测者。
3.根据权利要求1所述的视标显现装置，其特征在于， 上述距离调整单元使上述物体移动。
4.根据权利要求3所述的视标显现装置，其特征在于，上述光学距离越长，上述距离调整单元使上述物体的移动速度越快。
5.根据权利要求4所述的视标显现装置，其特征在于， 观测点位于上述凹面镜的前方，上述距离调整单元按照上述观测点与上述物体虚像之间的距离的倒数的时间变化恒定的方式来使该物体移动。
6.根据权利要求3所述的视标显现装置，其特征在于，上述距离调整单元按照重复上述视标的往返运动的方式来使上述光学距离变化。
7.根据权利要求6所述的视标显现装置，其特征在于， 上述距离调整单元使上述视标周期性地移动。
8.根据权利要求3所述的视标显现装置，其特征在于， 上述距离调整单元使上述视标连续地移动。
9.根据权利要求1所述的视标显现装置，其特征在于， 具备显示作为上述物体的图像的平板显示器。
10.根据权利要求1 9中的任意一项所述的视标显现装置，其特征在于， 具备降低上述虚像的失真的降低单元。
11.根据权利要求10所述的视标显现装置，其特征在于， 上述降低单元使用上述凹面镜而形成，上述凹面镜的镜面形成为非球面，以便降低上述虚像的失真。
12.根据权利要求11所述的视标显现装置，其特征在于，在上述凹面镜中，越靠近该镜面的中央部上述镜面的曲率半径越大。
13.根据权利要求12所述的视标显现装置，其特征在于，上述凹面镜在向上述观测者显现上述视标时，连接该观测者双眼的第1方向相比于与该第1方向正交的第2方向，上述镜面的中央部的曲率半径与端部的曲率半径之比较大。
14.根据权利要求10所述的视标显现装置，其特征在于， 上述降低单元使用上述物体而形成，上述物体的表面形成为曲面，以便降低上述虚像的失真。
15.根据权利要求14所述的视标显现装置，其特征在于， 上述物体向上述凹面镜侧凸出。
16.根据权利要求15所述的视标显现装置，其特征在于，上述物体形成为圆筒状地弯曲，在向上述观测者显现上述视标时，上述物体的轴方向与连接该观测者双眼的方向正交。
17.根据权利要求10所述的视标显现装置，其特征在于， 具备显示图像的平板显示器，上述降低单元使用上述物体而形成， 上述物体是上述平板显示器所显示的图像，上述图像被预先变形，以便在投影到上述凹面镜上时减少上述虚像的失真。
18.一种图像显示系统，其特征在于， 具备权利要求1所述的视标显现装置；和显示图像的图像显示装置，上述视标显现装置将由上述图像显示装置显示的图像的虚像作为上述视标显现给上述观测者。
19.一种车载用显示装置，其特征在于， 具备权利要求1所述的视标显现装置；和提供与驾驶相关的图像信息的图像显示装置，上述视标显现装置将由上述图像显示装置提供的上述信息的虚像作为上述视标显现给上述观测者。
20.根据权利要求19所述的车载用显示装置，其特征在于，上述视标显现装置具备对上述观测者的视距进行推算的视距推算装置，并且按照当上述观测者的视距变长时上述虚像的视距也变长的方式来使上述图像显示装置与上述凹面镜之间的光学距离发生变化。
全文摘要
视标显现装置具备凹面镜(2)、半反射镜(3)和移动装置(4)。为了向观测者(P)显现图像显示装置(1)所显示的图像的虚像，凹面镜(2)被设置成图像显示装置(1)与凹面镜(2)之间的光学距离比凹面镜(2)的焦点距离短。半反射镜(3)与凹面镜(2)的光轴(Lx)斜交地设置。凹面镜(2)的光轴(Lx)穿过观测者(P)的观测位置。移动装置(4)通过使图像显示装置(1)移动来使上述光学距离在比凹面镜(2)的焦点距离短的范围内变化。这时，移动装置(4)按照上述光学距离越长上述虚像的移动速度越快的方式来使图像显示装置(1)移动。由此，充分地缓解观测者(P)焦点调节功能的疲劳。
文档编号A61F5/00GK102196788SQ200980143299
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月27日 优先权日2008年10月29日
发明者福岛省吾, 铃木优介 申请人:松下电工株式会社