特開 2023-179892 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023179892

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/28 20060101AFI20231213BHJP

   B60R 1/26 20220101ALI20231213BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20231213BHJP

   B60R 11/02 20060101ALI20231213BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20231213BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20231213BHJP

【ＦＩ】

G02B27/28 Z

B60R1/26 100

B60K35/00 Z

B60R11/02 C

G02F1/1333

G09F9/00 359

G09F9/00 313

G09F9/00 362

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022092801

(22)【出願日】2022-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】308036402

【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】和田 祐樹

【テーマコード（参考）】

2H189

2H199

3D020

3D344

5G435

【Ｆターム（参考）】

2H189AA52

2H189AA70

2H189LA17

2H189LA19

2H189MA15

2H199AB12

2H199AB42

2H199AB47

2H199AB52

3D020BA20

3D020BB01

3D020BC02

3D344AA03

3D344AA27

3D344AB01

3D344AC27

5G435AA01

5G435AA18

5G435BB05

5G435BB12

5G435DD11

5G435EE49

5G435FF03

5G435FF05

5G435GG09

5G435LL17

(57)【要約】

【課題】表示装置の光学系を小型化する。
【解決手段】表示装置１０は、直線偏光の表示光を出力する表示器２０と、表示器２０から出力される表示光を透過し、直線偏光を円偏光に変換する第１波長板２２と、第１波長板２２から出射する表示光の一部を透過し、一部を反射する第１凹曲面２４ａを有し、第１凹曲面２４ａが第１方向に曲率を有する部分反射ミラー２４と、部分反射ミラー２４から出射する表示光を透過し、円偏光を直線偏光に変換する第２波長板２６と、第２波長板２６から出射する表示光の第１直線偏光成分を反射し、表示光の第１直線偏光成分に直交する第２直線偏光成分を透過する第２凹曲面２８ａを有し、第２凹曲面２８ａが第１方向と直交する第２方向に曲率を有し、第２凹曲面２８ａが第１凹曲面２４ａと向かい合うように配置される反射型偏光子２８と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直線偏光の表示光を出力する表示器と、
前記表示器から出力される前記表示光を透過し、直線偏光を円偏光に変換する第１波長板と、
前記第１波長板から出射する前記表示光の一部を透過し、一部を反射する第１凹曲面を有し、前記第１凹曲面が第１方向に曲率を有する部分反射ミラーと、
前記部分反射ミラーから出射する前記表示光を透過し、円偏光を直線偏光に変換する第２波長板と、
前記第２波長板から出射する前記表示光の第１直線偏光成分を反射し、前記表示光の前記第１直線偏光成分に直交する第２直線偏光成分を透過する第２凹曲面を有し、前記第２凹曲面が前記第１方向と直交する第２方向に曲率を有し、前記第２凹曲面が前記第１凹曲面と向かい合うように配置される反射型偏光子と、を備える表示装置。

【請求項2】

前記第１凹曲面の前記第１方向の曲率は、前記第２凹曲面の前記第２方向の曲率よりも小さい、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記第１凹曲面は、前記第２方向に曲率を有さず、前記第２凹曲面は、前記第１方向に曲率を有しない、請求項１または２に記載の表示装置。

【請求項4】

前記第１波長板および前記第２波長板の少なくとも一方は、前記部分反射ミラーに隣接する、請求項１または２に記載の表示装置。

【請求項5】

前記表示器は、車両の後方を撮影した映像を表示し、
前記表示装置は、前記車両に搭載される、請求項１または２に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両用の表示装置として、車両の後方を撮影した映像をディスプレイに表示し、車両の乗員に視認させる電子ミラーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２１０２２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の先行技術では、ディスプレイから出力される表示光をハーフミラーによって直角に折り返す構成としているため、装置の光学系が大型化する。

【0005】

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、表示装置の光学系を小型化する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様の表示装置は、直線偏光の表示光を出力する表示器と、表示器から出力される表示光を透過し、直線偏光を円偏光に変換する第１波長板と、第１波長板から出射する表示光の一部を透過し、一部を反射する第１凹曲面を有し、第１凹曲面が第１方向に曲率を有する部分反射ミラーと、部分反射ミラーから出射する表示光を透過し、円偏光を直線偏光に変換する第２波長板と、第２波長板から出射する表示光の第１直線偏光成分を反射し、表示光の第１直線偏光成分に直交する第２直線偏光成分を透過する第２凹曲面を有し、第２凹曲面が第１方向と直交する第２方向に曲率を有し、第２凹曲面が第１凹曲面と向かい合うように配置される反射型偏光子と、を備える。

【0007】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、表示装置の光学系を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る表示装置が設置される車両を模式的に示す図である。

【図2】実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。

【図3】実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。

【図4】表示装置に入射する外光の影響を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0011】

図１は、実施形態に係る表示装置１０が設置される車両１２を模式的に示す図である。表示装置１０は、車両１２に搭載されるカメラ１４が撮影した映像を表示する。表示装置１０は、例えば、車両１２のリアビューミラーの位置に配置される。車両１２の乗員１６は、表示装置１０を視認することにより、車両１２の後方を撮影した映像を視認できる。表示装置１０は、いわゆる電子式のリアビューミラーとして機能する。

【0012】

乗員１６は、車両１２の前方を視認するための第１視線方向Ａと、表示装置１０を視認して車両１２の後方を確認するための第２視線方向Ｂとを切り替えながら車両１２を運転する。乗員１６は、第１視線方向Ａにおいて、２ｍ以上の遠方にピントを合わせることが通常である。一方、乗員１６から表示装置１０までの距離は５０ｃｍ程度と近い。そのため、表示装置１０の位置にそのまま映像を表示した場合、乗員１６は、第１視線方向Ａと第２視線方向Ｂの間で視線を切り替える際のピント調整に苦労することがある。

【0013】

本実施形態において、表示装置１０は、車両１２の後方の映像を虚像１８として表示し、乗員１６から虚像１８までの虚像表示距離が１ｍ～２ｍ程度となるようにする。これにより、第１視線方向Ａと第２視線方向Ｂの間で視線を切り替える際の乗員１６のピント調整の負担を軽減できる。

【0014】

図２および図３は、実施形態に係る表示装置１０の構成を模式的に示す図である。図２および図３において、表示装置１０から乗員１６に向かう光軸をｚ方向とし、光軸に直交する方向をｘ方向およびｙ方向としている。図２は、ｘ方向から見た表示装置１０を示し、図３は、ｙ方向から見た表示装置１０を示す。

【0015】

表示装置１０は、表示器２０と、第１波長板２２と、部分反射ミラー２４と、第２波長板２６と、反射型偏光子２８と、偏光板３０と、筐体３２と、表示制御装置３４とを備える。表示器２０、第１波長板２２、部分反射ミラー２４、第２波長板２６、反射型偏光子２８および偏光板３０は、筐体３２の内部に配置され、光軸上に一列に順に並ぶように配置される。

【0016】

表示器２０は、虚像１８を表示するための画像を表示する。表示器２０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）や有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＯＥＬＤ；Organic Electro Luminescence Display）などの画像表示素子である。表示器２０は、表示制御装置３４によって駆動される。

【0017】

表示器２０は、表示光Ｌ１を出力する表示面２０ａを有する。表示器２０は、直線偏光となる表示光Ｌ１を出力する。表示器２０が液晶ディスプレイである場合、液晶ディスプレイを構成する偏光板によって直線偏光となる表示光Ｌ１が出力される。表示器２０が有機ＥＬディスプレイである場合、表示面２０ａに追加で設けられる偏光板によって直線偏光となる表示光Ｌ１が出力される。表示器２０から出力される表示光Ｌ１の直線偏光の方向は特に限られないが、例えばｘ方向である。

【0018】

表示器２０は、横長の形状を有しており、表示器２０のｘ方向の幅Ｗｘが相対的に長く、表示面２０ａのｙ方向の幅Ｗｙが相対的に短い。表示器２０のｘ方向の幅Ｗｘは、表示器２０に表示される画像の横方向のサイズに相当する。表示器２０のｙ方向の幅Ｗｙは、表示器２０に表示される画像の縦方向のサイズに相当する。表示器２０のｘ方向の幅Ｗｘは、例えば、表示器２０のｙ方向の幅Ｗｙの２倍～５倍程度である。

【0019】

第１波長板２２は、ｚ方向に延びる光軸上において、表示器２０の次に配置される。第１波長板２２は、１／４波長板であり、直線偏光を円偏光に変換する。表示器２０から出力される直線偏光の表示光Ｌ１は、第１波長板２２を透過すると円偏光の表示光となる。第１波長板２２は、例えば、第１波長板２２に入射するｘ方向の直線偏光を右回り円偏光に変換するように配置される。

【0020】

部分反射ミラー２４は、ｚ方向に延びる光軸上において、第１波長板２２の次に配置される。部分反射ミラー２４は、表示光の一部を透過し、表示光の一部を反射するように構成される。部分反射ミラー２４は、いわゆるハーフミラーであってもよく、表示光の透過率と反射率が５０％となるように構成されてもよい。部分反射ミラー２４は、例えば、ガラスなどの透明材料で構成される基材と、基材の表面に設けられる部分反射膜とを含む。部分反射膜は、金属膜であってもよいし、誘電体多層膜であってもよい。

【0021】

部分反射ミラー２４は、第１凹曲面２４ａを有する。第１凹曲面２４ａは、＋ｚ方向に向けられる曲面であり、反射型偏光子２８と向かい合う曲面である。第１凹曲面２４ａは、光軸（ｚ方向）に直交する第１方向に曲率を有し、第１方向に屈折力を有する。第１方向の一例は、ｙ方向であるが、ｘ方向であってもよい。第１凹曲面２４ａは、第１方向に直交する第２方向に曲率を有しない。第２方向の一例は、ｘ方向であるが、ｙ方向であってもよい。第１凹曲面２４ａの一例は、円筒面である。

【0022】

第１凹曲面２４ａは、第２方向（例えばｘ方向）に僅かな曲率を有してもよい。この場合、第１凹曲面２４ａの第２方向の曲率は、第１凹曲面２４ａの第１方向の曲率よりも小さく、例えば、第１方向の曲率の２０％以下、１０％以下または５％以下である。

【0023】

第２波長板２６は、ｚ方向に延びる光軸上において、部分反射ミラー２４の次に配置される。第２波長板２６は、１／４波長板であり、円偏光を直線偏光に変換し、直線偏光を円偏光に変換する。部分反射ミラー２４を透過する円偏光の表示光は、第２波長板２６を透過すると直線偏光の表示光となる。第２波長板２６は、例えば、第２波長板２６に入射する右回り円偏光をｘ方向の直線偏光に変換するように配置される。

【0024】

第１波長板２２は、部分反射ミラー２４に隣接して配置される。第１波長板２２は、例えば、部分反射ミラー２４の凸曲面２４ｂに接触する。ここで、凸曲面２４ｂは、－ｚ方向に向けられる曲面であり、表示器２０と向かい合う曲面である。第１波長板２２は、凸曲面２４ｂを被覆する１／４波長フィルムであってもよく、凸曲面２４ｂに対応した曲面形状を有してもよい。

【0025】

第２波長板２６は、部分反射ミラー２４に隣接して配置される。第２波長板２６は、例えば、部分反射ミラー２４の第１凹曲面２４ａに接触する。第２波長板２６は、第１凹曲面２４ａを被覆する１／４波長フィルムであってもよく、第１凹曲面２４ａに対応した曲面形状を有してもよい。

【0026】

第１波長板２２、部分反射ミラー２４および第２波長板２６は、順に積層されて一体となる光学素子として構成されてもよい。

【0027】

なお、第１波長板２２および第２波長板２６の少なくとも一方は、部分反射ミラー２４から離れて配置されてもよい。この場合、第１波長板２２および第２波長板２６の少なくとも一方は、部分反射ミラー２４の凸曲面２４ｂまたは第１凹曲面２４ａに対応した曲面形状を有してもよいし、平板形状を有してもよい。

【0028】

反射型偏光子２８は、ｚ方向に延びる光軸上において、第２波長板２６の次に配置される。反射型偏光子２８は、第１直線偏光を反射し、第１直線偏光に直交する第２直線偏光を透過する。反射型偏光子２８は、例えば、ワイヤーグリッド偏光子である。反射型偏光子２８は、例えば、ｘ方向の直線偏光を反射し、ｙ方向の直線偏光を透過するように構成される。

【0029】

反射型偏光子２８は、第２凹曲面２８ａを有する。第２凹曲面２８ａは、－ｚ方向に向けられる曲面であり、部分反射ミラー２４と向かい合う曲面である。第２凹曲面２８ａは、第２方向（例えばｘ方向）に曲率を有し、第２方向に屈折力を有する。第２凹曲面２８ａは、第１方向（例えばｙ方向）に曲率を有しない。第２凹曲面２８ａの一例は、円筒面である。

【0030】

第２凹曲面２８ａは、第１方向（例えばｙ方向）に僅かな曲率を有してもよい。この場合、第２凹曲面２８ａの第１方向の曲率は、第２凹曲面２８ａの第２方向の曲率よりも小さく、例えば、第２方向の曲率の２０％以下、１０％以下または５％以下である。

【0031】

反射型偏光子２８は、例えば、ガラスなどの透明材料で構成される基材と、基材の表面に設けられる偏光フィルムとを含む。偏光フィルムは、第２凹曲面２８ａを被覆し、第２凹曲面２８ａに対応した曲面形状を有する。第２凹曲面２８ａは、表示光の第１直線偏光成分を反射し、第１直線偏光成分に直交する第２直線偏光成分を透過する。例えば、第１直線偏光成分は、ｘ方向の直線偏光であり、第２直線偏光成分は、ｙ方向の直線偏光である。

【0032】

偏光板３０は、ｚ方向に延びる光軸上において、反射型偏光子２８の次に配置される。偏光板３０は、平板形状を有する。偏光板３０は、筐体３２の開口３２ａを塞ぐように設けられるカバーである。偏光板３０は、例えば、反射型の偏光子であり、第１直線偏光を反射し、第２直線偏光を透過するよう構成される。偏光板３０は、例えば、ｘ方向の直線偏光を反射し、ｙ方向の直線偏光を透過するよう構成される。偏光板３０は、吸収型の偏光子であってもよい。

【0033】

表示制御装置３４は、表示器２０の動作を制御する。表示制御装置３４は、カメラ１４が撮影する映像を取得し、取得した映像が表示器２０に表示されるように表示器２０を駆動する。表示制御装置３４により提供される各種機能は、例えば、ハードウェアおよびソフトウェアの連携によって実現されうる。表示制御装置３４のハードウェアは、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現される。表示制御装置３４のソフトウェアは、コンピュータプログラム等によって実現される。

【0034】

つづいて、表示装置１０の動作について説明する。表示器２０から出力される表示光Ｌ１は、第１波長板２２、部分反射ミラー２４および第２波長板２６を透過する。第１波長板２２、部分反射ミラー２４および第２波長板２６を透過した後の表示光Ｌ２は、第１直線偏光であり、例えば、ｘ方向の直線偏光である。

【0035】

第１直線偏光の表示光Ｌ２は、反射型偏光子２８にて反射される。反射型偏光子２８で反射された後の表示光Ｌ３は、第１直線偏光である。反射型偏光子２８から第２波長板２６に向かう表示光Ｌ３は、第２波長板２６を透過して円偏光となり、その一部は、部分反射ミラー２４の第１凹曲面２４ａにて反射される。部分反射ミラー２４の第１凹曲面２４ａにて反射された表示光は、第２波長板２６を透過して第１直線偏光に直交する第２直線偏光となる。

【0036】

第２波長板２６から出射する第２直線偏光の表示光Ｌ４は、反射型偏光子２８を透過し、偏光板３０を透過する。車両１２の乗員１６は、筐体３２の開口３２ａから出射する表示光Ｌ５を視認する。したがって、乗員１６は、部分反射ミラー２４の第１凹曲面２４ａおよび反射型偏光子２８の第２凹曲面２８ａにて反射された表示光Ｌ５を視認する。

【0037】

表示器２０は、第１凹曲面２４ａの焦点距離よりも近い位置に配置される。表示器２０を出射してから第１凹曲面２４ａにて反射されるまでに表示光が進行する第１距離ｄ１（図２参照）は、第１凹曲面２４ａの焦点距離よりも小さい。第１距離ｄ１は、表示器２０の表示面２０ａから第２凹曲面２８ａまでの第２距離ｄ２と、第１凹曲面２４ａから第２凹曲面２８ａまでの第３距離ｄ３の合計である（つまり、ｄ１＝ｄ２＋ｄ３）。

【0038】

表示器２０は、第２凹曲面２８ａの焦点距離よりも近い位置に配置される。表示器２０を出射してから第２凹曲面２８ａにて反射されるまでに表示光が進行する第２距離ｄ２（図２参照）は、第２凹曲面２８ａの焦点距離よりも小さい。第２凹曲面２８ａの第２方向の焦点距離は、第１凹曲面２４ａの第１方向の焦点距離より小さくてもよい。凹曲面の曲率は、凹曲面の焦点距離に反比例するため、第１凹曲面２４ａの第１方向の曲率は、第２凹曲面２８ａの第２方向の曲率より小さくてもよい。

【0039】

第１凹曲面２４ａの焦点距離よりも近い位置であって、第２凹曲面２８ａの焦点距離よりも近い位置に表示器２０を配置することにより、表示器２０に表示される画像を虚像１８として提示できる。例えば、乗員１６から虚像１８までの虚像表示距離が１ｍ～２ｍ程度となるように第１凹曲面２４ａの曲率、第２凹曲面２８ａの曲率および表示器２０の配置を決めることができる。

【0040】

本実施形態によれば、表示器２０、部分反射ミラー２４および反射型偏光子２８を光軸上に一列に配置できるため、光軸を直角に折り返す構成に比べて、装置の光学系を小型化できる。本実施形態によれば、第１方向に曲率を有する部分反射ミラー２４と、第２方向に曲率を有する反射型偏光子２８とを組み合わせることにより、表示装置１０に太陽光などの強い外光が入射する場合に、凹面鏡によって外光が１点に強く集光されるのを防止できる。

【0041】

図４は、表示装置１０に入射する外光の影響を模式的に示す図である。太陽光などの外光Ｌ１０は、偏光板３０に入射する。偏光板３０は、第１直線偏光Ｌ１１を反射し、第２直線偏光Ｌ１２を透過させる。偏光板３０は、外光Ｌ１０の一部である第１直線偏光Ｌ１１を反射するミラーとして機能する。偏光板３０は、表示装置１０の電源がオフであり、表示器２０に画像が表示されない場合、一般的な光学式のリアビューミラーとして機能できる。なお、偏光板３０は必須の構成ではなく、表示装置１０が偏光板３０を備えなくてもよい。

【0042】

偏光板３０を透過した第２直線偏光Ｌ１２は、反射型偏光子２８をさらに透過し、第２波長板２６に入射する。第２直線偏光Ｌ１２は、第２波長板２６を透過し、部分反射ミラー２４の第１凹曲面２４ａにて反射され、第２波長板２６をさらに透過することにより、第１直線偏光Ｌ１３となる。第１直線偏光Ｌ１３は、反射型偏光子２８の第２凹曲面２８ａに入射する。第１直線偏光Ｌ１３の大部分は、第２凹曲面２８ａにて反射する第１直線偏光Ｌ１４となり、残りのごく一部は、反射型偏光子２８および偏光板３０を透過して開口３２ａから筐体３２の外部に出射する第１直線偏光Ｌ１５となる。

【0043】

第２凹曲面２８ａにて反射した第１直線偏光Ｌ１４は、第２波長板２６を透過し、部分反射ミラー２４の第１凹曲面２４ａにて反射され、第２波長板２６をさらに透過することにより、第２直線偏光Ｌ１６となる。第２直線偏光Ｌ１６の大部分は、反射型偏光子２８および偏光板３０を透過して開口３２ａから筐体３２の外部に出射する第２直線偏光Ｌ１７となる。

【0044】

筐体３２の外部に出射する第１直線偏光Ｌ１５は、第１凹曲面２４ａのみで反射されるため、第１方向に集光されるが、第２方向には集光されない。したがって、本実施形態によれば、第１直線偏光Ｌ１５が筐体３２の外部にて１点に強く集光されることによる集光箇所での温度上昇を抑制できる。

【0045】

筐体３２の外部に出射する第２直線偏光Ｌ１７は、第２凹曲面２８ａにて１回反射され、第１凹曲面２４ａにて２回反射される。そのため、第２直線偏光Ｌ１７が第１方向に集光される位置は、第２直線偏光Ｌ１７が第２方向に集光される位置からずれる。したがって、本実施形態によれば、第２直線偏光Ｌ１７が筐体３２の外部にて１点に強く集光されることによる集光箇所での温度上昇を抑制できる。

【0046】

本実施形態によれば、第１凹曲面２４ａにおける第１方向の曲率が相対的に小さいため、筐体３２の外部にて第１直線偏光Ｌ１５および第２直線偏光Ｌ１７が第１方向に集光される程度を小さくすることができる。したがって、本実施形態によれば、筐体３２の外部における第１直線偏光Ｌ１５および第２直線偏光Ｌ１７の集光箇所での温度上昇を抑制できる。

【0047】

以上、本発明を上述の実施形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、各実施例に示す構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0048】

１０…表示装置、１２…車両、２０…表示器、２２…第１波長板、２４…部分反射ミラー、２４ａ…第１凹曲面、２６…第２波長板、２８…反射型偏光子、２８ａ…第２凹曲面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】