JPH1195156A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表示光全体にわたり、ほぼ完全に二重像を除去
することができる表示装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 本発明の表示装置の一つは、裏面あるい
は表面、もしくは内面に旋光子が設けられた透明板状体
に表示器からの表示光をＳ波に偏光して投射し、前記透
明板状体あるいは旋光子の表面でアイポイントへ反射さ
せるようにした表示装置において、前記アイポイントに
反射される全ての光の透明板状体への入射光の一部が前
記旋光子によりＰ波に旋光されて透明板状体の裏面ある
いは旋光子の裏面から出射する出射角をブリュースター
角となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示光を光学的に投
射し、前方視野内あるいはその近傍の前景を重畳し、運
転者等に視認させるようにした車両用のヘッドアップデ
ィスプレイ（以下、ＨＵＤと略称する）、あるいは建物
のショーウィンドウなどに応用可能な表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＨＵＤとしては、ハーフミラーの
機能を有する膜あるいはフィルムを使用して単板ガラス
の表面あるいは合わせガラスの内部に成膜あるいは接着
したものがあったが、ハーフミラーだけでなく、板ガラ
スの表面あるいは裏面での反射も避けられず、像が二重
に視認される欠点があり、この二重像を防止するため
に、板ガラスなどの透明板状体にλ／２板（旋光子層）
を接着したもの（特開平２−１４１７２０号）が提案さ
れ、本出願人も透明板状体に複屈折性を有する透明フィ
ルムを接着したもの（特開平２−２９４６１５号）、透
明板状体に液晶高分子よりなる旋光子を接着したもの
（特開平６−４０２７１号）、旋光子と半透明半透明反
射膜、反射防止膜を組み合わせたもの（特願平７−９８
８７８号）を提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
特開平２−１４１７２０号、特開平２−２９４６１５
号、特開平６−４０２７１号に記載されている発明は、
いずれも表示情報を透明板状体にブリュースター角で入
射させるものではあるが、中心の光軸はブリュースター
角で入射するように設計されているが、中心の軸より外
側の光全てをブリュースター角で入射するようになって
いないので、外側の反射角が適切な角度でなく表示光全
体にわたり二重像を完全に除去することができなかっ
た。

【０００４】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、表示光全体にわたり、ほぼ完全に二重像を除
去することができる表示装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の表示装置の一つ
は、裏面あるいは表面もしくは内面に旋光子が設けられ
た透明板状体に表示器からの表示光をＳ波に偏光して投
射し、前記透明板状体あるいは旋光子の表面でアイポイ
ントへ反射させるようにした表示装置において、前記ア
イポイントに反射される全ての光の透明板状体あるいは
旋光子への入射光の一部が前記旋光子によりＰ波に旋光
されて裏面から出射する出射角をブリュースター角とな
るようにしたことを特徴とするものであり、表示光がＳ
波で透明板状体あるいは旋光子に入射されるので、その
透明板状体表面あるいは旋光子表面で反射されてアイポ
イントに到り表示光が視認される。

【０００６】なお、内面に旋光子が設けられた例として
は、合わせガラス構造の中間膜の間、あるいは中間膜と
透明板状体の間に旋光子を設けてもよい。一方表面で反
射されなかった一部の光は旋光子でＰ波に旋光されて、
外に抜けるがその出射角をブリュースター角としている
ので、透明板状体の裏面あるいは旋光子の裏面で反射し
てアイポイント側に反射する光はなく、全量が裏面から
外に出射する。

【０００７】また、本発明の表示装置の一つは、表面あ
るいは裏面、もしくは内面に旋光子が設けられた透明板
状体に表示器からの表示光をＰ波に偏光して投射し、前
記透明板状体あるいは旋光子の裏面でアイポイントへ反
射させるようにした表示装置において、前記アイポイン
トに反射される全ての光の透明板状体あるいは旋光子へ
の入射光の入射角をブリュースター角となるようにした
ことを特徴とするものであり、表示光が透明板状体ある
いは旋光子にＰ波としてブリュースター角で入射するの
で、この表面での反射は全くなく、全量が旋光子でＳ波
に旋光されて透明板状体の裏面あるいは旋光子の裏面
（空気との界面）に到るが一部が反射されて透明板状体
から出射してアイポイントに到る。

【０００８】また、本発明の表示装置の一つは、裏面に
半透明反射膜が設けられた透明板状体に表示器からの表
示光をＰ波に偏光して投射し、前記透明板状体の裏面の
半透明反射膜面でアイポイントへ反射させるようにした
表示装置において、前記アイポイントに反射される全て
の光の透明板状体への入射光の入射角をブリュースター
角となるようにしたことを特徴とするものであり、アイ
ポイントに反射される表示光はＰ波としてブリュースタ
ー角で透明板状体に入射されるので、この面での反射は
全くなく裏面の半透明反射膜によって反射された光だけ
がアイポイントに到るので二重像が視認されることはな
い。

【０００９】また、本発明の表示装置の一つは、表面に
半透明反射膜が設けられた透明板状体に表示器からの表
示光をＰ波に偏光して投射し、前記透明板状体の表面で
アイポイントへ反射させるようにした表示装置におい
て、前記アイポイントに反射される全ての光の透明板状
体への入射光の一部が透明板状体を透過して裏面から出
射する出射角をブリュースター角となるようにしたこと
を特徴とするものであり、アイポイントへ反射される表
示光は表面の半透明反射膜で反射されてアイポイントに
到る。

【００１０】半透明反射膜で反射されなかった光は透明
板状体中を透過、裏面に到って空気中に出射するが、出
射角がブリュースター角であるので全量が空気中に抜け
て、この部分からアイポイントに到る光は存在しないの
で二重像が視認されることはない。

【００１１】

【発明の実施の形態】透明板状体は、板ガラスなどの無
機ガラス、透明な樹脂板などの有機ガラスを使用するこ
とができ、単板だけでなく、２枚の透明板状体を中間膜
などで合わせた構造のもの、板ガラスと透明樹脂板など
を積層した構造のものなどに応用することができ、用途
も自動車用のヘッドアップディスプレイ用のコンバイナ
ーとして特に別置きのコンバイナーとして好適に使用で
きるが、建築用の表示装置として使用することもでき
る。

【００１２】ただ、いずれの場合にも、アイポイントに
到る表示光が全てブリュースター角で入射するか、ある
いはブリュースター角で出射するように透明板状体を曲
面に形成する必要があるので、自動車用の風防ガラス
（合わせガラス）あるいは建築用の窓ガラスなどに応用
することは一般的には困難であるが、前記の条件を満足
する曲面が得られれば応用可能である。

【００１３】旋光子は、液晶高分子よりなる旋光子、複
屈折性を有する透明フィルム、λ／２板などの旋光子な
ども使用することができる。半透明反射膜は、Ａｌ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属薄膜の他にも酸化インジウ
ム、酸化錫など各種の膜を採用することができる。

【００１４】表示器としてはＣＲＴ、蛍光表示管、液晶
表示器など各種の表示器を採用することができるが、液
晶表示器を使用する場合に、液晶表示器の偏光板の方向
をＰ偏光あるいはＳ偏光とる条件に設定してＰ偏光手段
あるいはＳ偏光手段を兼用させるようにすれば偏光手段
を別に設ける必要がない。

【００１５】表示器からの表示光を透明板状体へ投射
し、透明板状体からの反射によってアイポイントへ反射
させる光が二重像を形成しなようにするために、透明板
状体の曲面、透明板状体と表示器との位置関係の求める
方法を図５の車両用のヘッドアップディスプレイの場合
について説明する。

【００１６】アイポイントＥ．Ｐ及び表示器の位置は固
定として、アイポイントＥ．Ｐからの表示光を見る方向
はアイポイントより斜め下方の方向において、表示倍率
や表示品質を考慮して、例えばＲ１、Ｒ２、Ｒ３と決定
することができる。

【００１７】そうするとＲ１となす角度がブリュースタ
ー角θ（ガラスの場合５６．２°）の２倍の２θで、か
つＲ１に対応する（Ｒ１が表示光となる）表示器上を通
る直線面Ｉ１が決まる。

【００１８】同様にＲ２となす角度が２θで、かつＲ２
に対応する表示器上を通るＩ２、Ｒ３となす角度が２θ
で、かつＲ３に対応する表示器上を通るＩ３が決まる。
ここで決定された直線面Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は表示器Ｄの
投射光を表しているため、表示器から投射される光線Ｉ
１とＲ１との２等分線の法線面であり、かつ、同Ｉ１と
Ｒ１との交点を通るＳ１は求めようとする反射面そのも
のであり、同様にＳ２、Ｓ３を求め、これらを連続的に
なだらかな曲面になるように結んだ曲面が後述する反射
面の曲面となり、このような曲面にするには、透明板状
体を研削したり、型を使用してプレス曲げをしたり、知
られた方法で作製することができる。

【００１９】後述する実施例２と実施例３の場合には、
表示器からの入射角をブリュースター角で入射する例で
あるので、その入射面（表面）をこのような方法で作製
すればよく、裏面は表面と平行になるように作製すれば
よい。厳密にはアイポイントに到る表示光は透明板状体
の裏面で反射されるので、裏面の曲面は、透明板状体の
厚さを考慮して作製すべきであるが、透明板状体の厚さ
が２ｍｍ程度までであれば表面と平行に作製しても実用
的には問題ない。

【００２０】後述する実施例１と実施例４の場合には、
表示器光からの入射角ではなく、出射角をブリュースタ
ー角にする必要があるが、この場合にも厚さが２ｍｍ程
度までであれば実施例２、３と同様に表面を前述の方法
で作製し、裏面は表面に平行になるように作製すれば実
用的には問題ない。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説
明する。図１〜と図４はそれぞれ本発明の実施例１〜実
施例４における車両用の別置きのＨＵＤとして応用した
要部概略図である。

【００２２】実施例１ 裏面に旋光子が設けられた透明板状体に表示器からの表
示光をＳ波に偏光して投射する場合について例示する。

【００２３】図１に示すように、ポリメチルメタアクリ
レートなどの透明板状体１の裏面に液晶高分子からなる
旋光子３を設け、この透明板状体１と液晶表示器など表
示器２を視界の邪魔にならないように両側だけフレーム
などで連結して一体化したものをダッシュボードの上に
配設する。

【００２４】なお、図示しないが、Ｓ波に偏光するため
の偏光板を表示器の先端に配設しておく。このような装
置において、アイポイントＥ．Ｐに反射される表示光
を、表示器２から透明透明体１にＳ波としてほぼブリュ
ースター角で投射すると、一部が表面で反射されてアイ
ポイントＥ．Ｐに到り、表示光が視認される。

【００２５】他方透明板状体表面で反射されなかった残
りの光は、透明板状体中に入り、旋光子３によってＰ波
に旋光されて裏面（空気との界面）に到るが、出射する
角度がほぼブリュースター角θであるので、この界面か
ら反射して再び透明板状体からアイポイントに到る光は
なく、二重像が視認されることはない。

【００２６】なお、この場合に、裏面ではなく表面に旋
光子を設けてＳ波をほぼブリュースター角で投射すると
旋光子の表面で反射されアイポイントＥ．Ｐに到り視認
され、反射されなかった残りの光は旋光子でＰ波に旋光
されて透明板状体の裏面に到るが、ほぼブリュースター
角であるのでこの界面から反射して、再び透明板状体か
らアイポイントに到る光はなく、二重像が視認されるこ
とはない。

【００２７】また、この場合に、合わせガラス構造の内
面（中間膜の間、あるいは中間膜と透明板状体の間）に
旋光子を設けても同様の作用効果を奏する。 実施例２ 表面に旋光子が設けられた透明板状体に表示器からの表
示光をＰ波に偏光して投射する場合について例示する。

【００２８】図２に示すように、ポリメチルメタアクリ
レートなどの透明板状体１の表面にλ／２板などの旋光
子３を設け、この透明板状体１と液晶表示器など表示器
２を視界の邪魔にならないように両側だけフレームなど
で連結して一体化したものをダッシュボードの上に配設
する。

【００２９】なお、図示しないが、Ｐ波に偏光するため
の偏光板を表示器の先端に配設しておく。このような装
置において、アイポイントに反射される表示光を、表示
器２から透明透明体１にＰ波としてブリュースター角θ
で投射すると、Ｐ波としてブリュースター角で入射して
いるのでこの表面（空気との界面）での反射は全くな
く、全量が旋光子３でＳ波に旋光されて透明板状体１に
入り、透明板状体１の裏面（空気との界面）で表示光の
一部は空気中に出射するが、残りの表示光は透明板状体
中を逆に進み、旋光子でＰ波に旋光されて表面（空気と
の界面）に到りほぼ全量が空気中に出射し、アイポイン
トＥ．Ｐにおいて表示光が視認される。

【００３０】なお、この場合に、表面ではなく裏面に旋
光子を設けてＰ波をブリュースター角で投射すると、透
明板状体表面での反射は全くなく、全量が透明板状体に
入り、旋光子でＳ波に旋光されて裏面に到り、表示光の
一部が出射するが、残りの表示光は再度旋光子でＰに旋
光され、ほぼ全量が透明板状体から出射し、アイポイン
トＥ．Ｐにおいて表示光が視認される。

【００３１】また、この場合に、合わせガラス構造の内
面（中間膜の間、あるいは中間膜と透明板状体の間）に
旋光子を設けても同様の作用効果を奏する。 実施例３ 裏面に半透明反射膜が設けられた透明板状体に表示器か
らの表示光をＰ波に偏光して投射する場合について例示
する。

【００３２】図３に示すように、ポリメチルメタアクリ
レートなどの透明板状体１の裏面にＡｌなどの膜を半透
明反射膜４として設け、この透明板状体１と液晶表示器
など表示器２を一体化したものをダッシュボードの上に
配設する。

【００３３】なお、図示しないが、Ｐ波に偏光するため
の偏光板を表示器の先端に配設しておく。このような装
置において、アイポイントに反射される表示光を、表示
器２から透明透明体１にＰ波としてブリュースター角で
投射すると、Ｐ波としてブリュースター角で入射してい
るのでこの表面（空気との界面）での反射は全くなく、
全量が透明板状体１に入り、半透明反射膜４の裏面（空
気との界面）で表示光の一部は空気中に出射するが、残
りの表示光は透明板状体中を逆に進み、透明板状体１の
表面（空気との界面）に到りほぼ全量が空気中に出射
し、アイポイントＥ．Ｐにおいて表示光が視認される。

【００３４】実施例４ 表面に半透明反射膜が設けられた透明板状体に表示器か
らの表示光をＰ波に偏光して投射する場合について例示
する。

【００３５】図４に示すように、ポリメチルメタアクリ
レートなどの透明板状体１の表面にＡｌなどの膜を半透
明反射膜４として設け、この透明板状体１と液晶表示器
など表示器２を一体化したものをダッシュボードの上に
配設する。

【００３６】なお、図示しないが、Ｐ波に偏光するため
の偏光板を表示器の先端に配設しておく。このような装
置において、アイポイントに反射される表示光を、表示
器２から透明板状体１にＰ波としてほぼブリュースター
角で投射すると、Ｐ波としてブリュースター角で入射し
ていても表面に半透明反射膜４が設けられているので、
一部の表示光はこの表面（空気との界面）で反射されて
アイポイントＥ．Ｐに到り視認される。

【００３７】反射されずに半透明反射膜を介して透明板
状体中に入った表示光は透明板状体裏面に到るが、その
出射角がブリュースター角θであるので、この裏面から
反射されて透明板状体を逆に進む光はなく、全量が空気
中に出射されるので二重像が視認されることはない。

【００３８】

【発明の効果】本発明の表示装置は、表示光の一部だけ
でなく、表示光全体を二重像が生じないように視認する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における車両用の別置きのＨＵＤとし
て応用した要部概略図である。

【図２】実施例２における車両用の別置きのＨＵＤとし
て応用した要部概略図である。

【図３】実施例３における車両用の別置きのＨＵＤとし
て応用した要部概略図である。

【図４】実施例４における車両用の別置きのＨＵＤとし
て応用した要部概略図である。

【図５】透明板状体の曲面、透明板状体と表示器との関
係を求めるための要部概略図である。

【符号の説明】

１ 透明板状体 ２ 表示器 ３ 旋光子 ４ 半透明反射膜 Ｅ．Ｐ アイポイント

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】裏面あるいは表面、もしくは内面に旋光子
   が設けられた透明板状体に表示器からの表示光をＳ波に
   偏光して投射し、前記透明板状体あるいは旋光子の表面
   でアイポイントへ反射させるようにした表示装置におい
   て、前記アイポイントに反射される全ての光の透明板状
   体への入射光の一部が前記旋光子によりＰ波に旋光され
   て透明板状体の裏面あるいは旋光子の裏面から出射する
   出射角をブリュースター角となるようにしたことを特徴
   とする表示装置。
2. 【請求項２】表面あるいは裏面、もしくは内面に旋光子
   が設けられた透明板状体に表示器からの表示光をＰ波に
   偏光して投射し、前記透明板状体あるいは旋光子の裏面
   でアイポイントへ反射させるようにした表示装置におい
   て、前記アイポイントに反射される全ての光の透明板状
   体あるいは旋光子への入射光の入射角をブリュースター
   角となるようにしたことを特徴とする表示装置。
3. 【請求項３】裏面に半透明反射膜が設けられた透明板状
   体に表示器からの表示光をＰ波に偏光して投射し、前記
   透明板状体の裏面の半透明反射膜面でアイポイントへ反
   射させるようにした表示装置において、前記アイポイン
   トに反射される全ての光の透明板状体への入射光の入射
   角をブリュースター角となるようにしたことを特徴とす
   る表示装置。
4. 【請求項４】表面に半透明反射膜が設けられた透明板状
   体に表示器からの表示光をＰ波に偏光して投射し、前記
   透明板状体の表面でアイポイントへ反射させるようにし
   た表示装置において、前記アイポイントに反射される全
   ての光の透明板状体への入射光の一部が透明板状体を透
   過して裏面から出射する出射角をブリュースター角とな
   るようにしたことを特徴とする表示装置。