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公開番号2025018569
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023122395
出願日2023-07-27
発明の名称光源装置とそれを利用した表示装置
出願人マクセル株式会社
代理人青稜弁理士法人
主分類G02B 27/01 20060101AFI20250130BHJP(光学)
要約【課題】より好適な表示装置を提供すること。本発明によれば、持続可能な開発目標(SDGs)の「3すべての人に健康と福祉を」に貢献する。
【解決手段】表示装置は、投射部材に映像光を出射する表示パネルと、表示パネルへ光を供給する光源装置と、表示パネルの映像光出射面側に円偏光変換素子と、を備え、表示パネルからの映像光を投射部材で反射し、表示パネルで生成した映像を虚像として視認させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
表示装置であって、
投射部材に映像光を出射する表示パネルと、
前記表示パネルへ光を供給する光源装置と、
前記表示パネルの映像光出射面側に円偏光変換素子と、を備え、
前記表示パネルからの映像光を前記投射部材で反射し、前記表示パネルで生成した映像を虚像として視認させる、表示装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記光源装置は、
点状または面状の光源と、
前記光源からの光の発散角を低減する光学部材と、
前記光源からの光を反射し、前記表示パネルに伝搬する反射面を有する導光体と、
前記導光体と前記光源の間に偏光変換素子と、を備え、
前記導光体の反射面は、前記光源からの光を反射させ、前記導光体に対向して配置された前記表示パネルに光を伝搬するように配置され、
前記光源から前記表示パネルに入射する光の発散角の一部または全部を前記導光体の反射面の形状と面粗さによって調整され、
前記光源装置は特定の直線偏光の光を狭角な発散角で前記表示パネルに供給する、表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表示装置において、
前記観視者が前記映像を視認する観視角度を一定とした場合、前記投射部材に対して前記表示パネルの位置および／または角度を変化させて配置することで、前記投射部材における前記表示パネルからの映像光の反射位置を変化させ、前記観視者が視認する前記映像の表示位置を変更可能とする、表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の表示装置において、
前記光源装置は、
点状または面状の光源と、
前記光源からの光を反射させるリフレクタと、
前記リフレクタからの光を前記表示パネルに向けて導光する導光体と、を備え、
前記リフレクタの反射面は、前記光源の出射光の光軸に対して非対称な形状である、表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の表示装置において、
前記円偏光変換素子はλ／４板である、表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の表示装置であって、
前記λ／４板は逆分散特性を有する、表示装置。
【請求項７】
請求項４に記載の表示装置において、
前記導光体は、反射型導光体である、表示装置。
【請求項８】
請求項４に記載の表示装置において、
前記導光体からの光を拡散する拡散板と、
前記導光体と前記拡散板との空間を挟むように配置される側壁と、を備える、
表示装置。
【請求項９】
請求項４に記載の表示装置において、
前記リフレクタは、プラスチック材料またはガラス材料または金属材料を用いる、
表示装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の表示装置において、
前記光源装置は、
点状または面状の光源と、
前記光源からの光を反射させるリフレクタと、
前記リフレクタからの光を前記表示パネルに向けて導光する導光体と、を備え、
前記導光体に設けた反射面は、前記光源からの光を反射させ、前記導光体に対向して配置された前記表示パネルに光を伝搬するように配置され、
前記導光体の反射面と前記表示パネルとの間には反射型偏光板が配置されており、
前記反射型偏光板で反射した光を前記導光体の前記表示パネル側とは逆の面に対向して近接配置した反射板で反射させ、前記導光体と前記反射板の間に配置した位相差板を２度通過することで偏光変換を行い、前記反射型偏光板を通過させて前記表示パネルに光を伝搬し、
前記光源から前記表示パネルに入射する光の発散角の一部または全部を、前記導光体に設けた反射面の形状と面粗さによって調整する、表示装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置とそれを利用した表示装置に関する。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
車載用の情報表示システムとして運転者が運転中に観視する実景に、映像表示装置に映し出された映像を、凹面ミラーの作用により虚像を形成しウィンドガラスで反射させて、運転者に拡大映像を提供する非特許文献１に示すようなＨＵＤ（Head up Display）が知られている。
【０００３】
このＨＵＤはウィンドガラスの車内面（内面と記載）と車外面（外面と記載）の２つの面が反射面となるため、虚像は見かけ上二重像となる。また、セットの容積が大きく、遠方に大きな虚像を得るＡＲ（ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ）－ＨＵＤでは容積が１０リットルを超えるため、ステアリングとウィンドガラスの間の空間に配置することができない。更に、万が一ＨＵＤに不具合が発生した場合に簡単に交換ができないため、メンテナンスの自由度も低いなど普及の障害になっていた。また、表示映像の解像度は視野角１度あたり８０ドット程度が現状システムの最大値で、高精細な映像表示ができないなど通信環境の高度化に対応しづらいハード構成となっていた。さらに、晴天時運転者が太陽光から目を守るために偏光サングラスを使用すると映像が目視出来ない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
DENSO TECHNICAL REVIEW Vol.21 2016
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術の投影型情報表示システムや装置では、映像光を車内の観察者に対して効率良く（効果的に）届けて光の利用効率を向上すること、これにより光源を含む装置の消費電力を低減すること等に関しては考慮されていない。また、ＨＵＤ装置に太陽光が入射して液晶パネルにダメージを与えることに対しての対応については考慮されていなかった。更に、ＨＵＤのセット容積を低減することや、簡便に取り外しができる構成や配置に関する記載や得られる映像の高解像度化、更には観視者である運転者が偏光サングラスを使用した場合、特定偏波の映像光で形成された虚像が見えない不具合に対する解決策に関する記載もなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、表示装置として、空間の内部（車内）に対して好適な映像を表示することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、表示装置は、投射部材に映像光を出射する表示パネルと、表示パネルへ光を供給する光源装置と、表示パネルの映像光出射面側に円偏光変換素子と、を備え、表示パネルからの映像光を投射部材で反射し、表示パネルで生成した映像を虚像として視認させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車内に対して好適に映像を表示することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例に係る情報表示システムの周辺機器構成を示す概略構成図である。
情報表示システムを搭載した車両の上面図である。
フロントガラスの曲率半径の違いを示す図である。
両眼視による左右の眼球に入る光の像がずれて二重像になる現象を説明する説明図である。
両眼視による左右の映像の歪を示した模式図である。
虚像距離の違いによる両眼視による左右の映像のずれを示した模式図である。
１つの眼球に入る光の像がずれて二重になる現象を説明するための模式図である。
フロントガラスにより二重像が発生するメカニズムを説明するための模式図である。
情報表示システムの一実施例を示す概略構成図である。
太陽光をガードして二重像を軽減する本願の原理を説明するための断面図である。
太陽光などの自然光のＰ偏光、Ｓ偏光及び円偏光に対するガラスへの入射角度に対する反射率を示す図である。
太陽光などの自然光の波長分布を示す特性図である。
実施例に係わる映像表示装置がフロントガラスに表示する映像位置を説明するための説明図である。
運転者が運転中に前方を注視する場合の視点移動の範囲を求めた実験結果を纏めた特性図である。
実施例に係わる映像表示装置がフロントガラスに表示する映像位置を説明するための説明図である。
映像表示装置の具体的な構成の一例を示す図である。
実施例に係わる映像表示装置がフロントガラスに表示する映像位置を説明するための説明図である。
映像表示装置の具体的な構成の一例を示す図である。
映像表示装置の具体的な構成の一例を示す図である。
実施例の映像表示位置と運転者が観視する実景に対する相対的な映像サイズの関係を示す図である。
映像表示装置を自動車に取り付ける場合の配置の一例を説明する概略構成図である。
映像表示装置を自動車に取り付ける場合の配置の一例を説明する概略構成図である。
画像形成部の具体的な構成の一例を示す図である。
光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。
光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。
映像表示装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。
映像表示装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。
映像表示装置の具体的な構成の他の一例を示す図である。
光源装置の具体的な構成の一例を示す図である。
光源装置の具体的な構成の一例を示す図である。
光源装置の具体的な構成の一例を示す図である。
画像形成部の映像光拡散特性を示す図である。
画像形成部の映像光拡散特性を示す図である。
光源装置の具体的な構成の例を示す斜視、上面及び断面図である。
別方式の光源装置の具体的な構成の別の例を示す構造図である。
別方式の光源装置の具体的な構成の別の例の一部を抜粋した図である。
別方式の光源装置の具体的な構成の別の例の一部を抜粋した図である。
別方式の光源装置の具体的な構成の別の例の一部を抜粋した図である。
別方式の光源装置の具体的な構成の別の例を示す構造図である。
別方式の光源装置の具体的な構成の別の例を示す図である。
光源装置に備えた拡散板の具体的な構成の例を示す断面図である。
液晶表示パネルの視覚特性を測定する座標系を示す図である。
一般的な液晶表示パネルの輝度角度特性（長手方向）を示す図である。
一般的な液晶表示パネルの輝度角度特性（短手方向）を示す図である。
一般的な液晶表示パネルのコントラストの角度特性（長手方向）を示す図である。
一般的な液晶表示パネルのコントラストの角度特性（短手方向）を示す図である。
一般的な白色ＬＥＤ光源の発光スペクトルを示す特性図である。
本願発明の一実施例のリフレクタの反射特性を示す特性図である。
液晶表示パネルに使用する偏光板の分光透過率を示す特性図である。
偏光板の構成の一例を示す断面図である。
本願発明の一実施例の導光体の反射特性を示す特性図である。
一般的な偏光板の分光透過率を示す特性図である。
液晶表示パネルと映像光出射側面に設けた偏光板及び円偏光変換素子の構成を示す断面図である。
本発明の一実施例に係る円偏光変換素子の特性を説明するための説明図である。
本発明の一実施例に係る映像表示装置の白色表示の際の色度を示す色度図である。
本発明の一実施例に係る映像表示装置の白色表示の際の色度を示す色度図にマクアダムの色弁別楕円を重ねた色度図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の実施例は、例えば、大面積な映像発光源からの映像光による映像を、ショーウインドウのガラス等の空間を仕切る透明な部材を介して透過して店舗（空間）の外部に表示することが可能な情報表示システムに関する。また、かかる情報表示システムを用いて自動車や電車（以下では、総称して「車両」と言う）のフロントガラスやリアガラスやサイドガラスおよびコンバイナーを介して車内に映像を投影する車両用情報表示システムに関する。なお、フロントガラスやリアガラスやサイドガラスおよびコンバイナーを投射部材、投射素子、反射部材、反射素子等と称してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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