特許 7348750 情報表示システムとそれを利用した車両用情報表示システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-12

(45)【発行日】2023-09-21

(54)【発明の名称】情報表示システムとそれを利用した車両用情報表示システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20230913BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20230913BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/00 A

G03B21/00 E

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2019102049

(22)【出願日】2019-05-31

(65)【公開番号】P2020197564

(43)【公開日】2020-12-10

【審査請求日】2022-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000005810

【氏名又は名称】マクセル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平田 浩二

(72)【発明者】

【氏名】藤田 浩司

(72)【発明者】

【氏名】杉山 寿紀

(72)【発明者】

【氏名】高木 栄治

【審査官】鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２０８５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００３０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５００６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１７０４０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－０３３８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０３－５０５４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７９１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００２３３１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００７９２１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０６－１６０６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１７６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５９９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０１１０３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｂ６０Ｋ ３５／００

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

Ｇ０３Ｂ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空間を構成する透明な被投写部材を介して映像を前記空間の内部または外部に対して一方向に表示する情報表示システムであって、
前記空間の内部に配置され、光源からの光束を変調して映像光を生成して投写する映像投写装置と、
前記被投写部材の一部に設定された表示領域の内側面に設けられた透明シートと、
前記映像投写装置からの前記映像光の方向を前記表示領域の前記透明シートに向ける光方向変換手段と、
前記映像投写装置からの映像光の出射方向を屈折により変化させる形状とされている前記光方向変換手段の光出射面側に設けられた保護カバーと、を備え、
前記映像投写装置は、映像光特性変換手段を備えており、
前記映像光特性変換手段は、前記映像投写装置を構成する前記光源から前記映像光特性変換手段へ入射する光の拡散角度より前記映像光特性変換手段から出射する光の拡散角度の方が小さく、かつ特定の偏波成分からなる光へ変換するように構成されている、情報表示システム。

【請求項2】

請求項１に記載の情報表示システムにおいて、
前記映像投写装置の前記映像光特性変換手段は、前記映像光の拡散分布を制御するレンチキュラーレンズと偏光板を備えている、情報表示システム。

【請求項3】

請求項１に記載の情報表示システムにおいて、
前記光方向変換手段は、リニアフレネルレンズにより形成されている、情報表示システム。

【請求項4】

請求項１に記載の情報表示システムにおいて、
前記空間は、前記透明な被投写部材により仕切られており、前記空間は店舗である、情報表示システム。

【請求項5】

請求項１に記載の情報表示システムにおいて、
前記映像投写装置は、単数の液晶パネルまたは複数枚の液晶表示パネルを組み合わせて構成されている、情報表示システム。

【請求項6】

請求項１に記載の情報表示システムにおいて、
前記透明シートは、位相差板、特定の偏波を吸収する吸収型偏光板、光拡散作用を有した透明拡散シート材を含み、前記光方向変換手段によってその方向が変換された前記映像光を、前記空間の内部または外部に向けて投写する、情報表示システム。

【請求項7】

請求項１に記載の情報表示システムにおいて、
前記映像投写装置を構成する前記光源は、自然光を出射する発散光源を導光体により面光源とし、前記導光体の端面の形状により前記発散光源を略平行光束として前記映像光特性変換手段に入射させる、情報表示システム。

【請求項8】

請求項１に記載の情報表示システムにおいて、
前記保護カバーは、
基材と、
前記保護カバーの光入射面に設けられ、特定の偏波成分を吸収または反射する偏光膜と、
前記基材と前記特定の偏波成分を吸収または反射する偏光膜との間に波長板と、を備えている、情報表示システム。

【請求項9】

車両を構成する透明な被投写部材の一部を表示領域として利用し、情報を前記車両の内部または外部に表示する車両用情報表示システムであって、
前記車両の内部に設けられ、光源からの光束を変調して前記情報の映像光を投写する映像投写装置と、
前記被投写部材の一部に設定された前記表示領域の内側面に設けられた透明シートと、
前記映像投写装置からの前記映像光の方向を前記透明シートに向けて変換する光方向変換手段と、
前記映像投写装置からの映像光の出射方向を屈折により変化させる形状とされている前記光方向変換手段の光出射面側に設けられた保護カバーと、を備え、
前記映像投写装置は、映像光特性変換手段を備えており、
前記映像光特性変換手段は、前記映像投写装置を構成する前記光源から前記映像光特性変換手段へ入射する光の拡散角度より前記映像光特性変換手段から出射する光の拡散角度の方が小さく、かつ特定の偏波成分からなる光へ変換するように構成されている、車両用情報表示システム。

【請求項10】

請求項９に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記映像投写装置の前記映像光特性変換手段は、前記映像光の拡散分布を制御するレンチキュラーレンズと偏光板を備えている、車両用情報表示システム。

【請求項11】

請求項９に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記光方向変換手段は、リニアフレネルレンズにより形成されている、車両用情報表示システム。

【請求項12】

請求項９に記載の車両用情報表示システムにおいて、
映像光を投写する前記映像投写装置は、前記車両の天井部分に取り付けられている、車両用情報表示システム。

【請求項13】

請求項９に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記映像投写装置は、単数または複数枚の液晶表示パネルを組み合わせて構成されている、車両用情報表示システム。

【請求項14】

請求項９に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記透明シートは、位相差板、特定の偏波を吸収する吸収型偏光板、光拡散作用を有した透明拡散シート材を含み、
前記光方向変換手段によって、その方向が変換された前記映像光を、前記車両の内部または外部に向けて投写する、車両用情報表示システム。

【請求項15】

請求項９に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記保護カバーは、
基材と、
前記保護カバーの光入射面に設けられ、特定の偏波成分を吸収または反射する偏光膜と、
前記基材と前記特定の偏波成分を吸収または反射するための部材との間に波長板と、を備えている、車両用情報表示システム。

【請求項16】

請求項１４記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記透明シートは、前記光方向変換手段によって、その方向が変換された前記映像光を反射することにより、前記車両の内部に向けて投射する、車両用情報表示システム。

【請求項17】

請求項１４に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記透明シートは、前記光方向変換手段によって、その方向が変換された前記映像光を透過することにより、前記車両の外部に向けて投射する、車両用情報表示システム。

【請求項18】

請求項９に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記被投写部材は、フロントガラスであることを特徴とする車両用情報表示システム。

【請求項19】

請求項１８に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記フロントガラスでは、前記車両用情報表示システムを複数利用することにより、前記映像光を、前記車両の内部および外部に向けて投射するように構成されている、車両用情報表示システム。

【請求項20】

請求項１８に記載の車両用情報表示システムにおいて、
ヘッドアップディスプレイ装置を搭載して構成されている、車両用情報表示システム。

【請求項21】

請求項９に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記被投写部材は、リアガラスまたはサイドガラスである、車両用情報表示システム。

【請求項22】

請求項２１に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記リアガラスまたは前記サイドガラスでは、１つまたはそれ以上の前記車両用情報表示システムを利用することにより、前記映像光を、前記車両の外部に向けて投射するように構成されている、車両用情報表示システム。

【請求項23】

請求項９に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記映像投写装置は、複数枚の液晶表示パネルを組み合わせて構成されている、車両用情報表示システム。

【請求項24】

請求項９に記載の車両用情報表示システムにおいて、
前記映像投写装置を構成する前記光源は、自然光を出射する発散光源を導光体により面光源とし、前記導光体の端面の形状により前記発散光源を略平行光束として前記映像光特性変換手段に入射させる、車両用情報表示システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、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反射または透過して店舗（空間）の内部または外部に映像を表示することが可能な情報表示システムに関し、更には、かかる情報表示システムにより自動車や電車や航空機等（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、または、コンバイナなどに映像光を投射して、車両の内部または外部に表示することが可能な車両用情報表示システムに関する。

【背景技術】

【0002】

この種の情報表示システムとして、一般的に、透明または反射型スクリーンを用いて映像を表示することは既に知られており、例えば、以下の特許文献１および特許文献２によれば、バインダや微粒子を含む光拡散層を備えた透明または反射型スクリーンは、既に知られている。

【0003】

一方、車両用途の情報映像装置とそれを利用した情報表示システムについては、自動車のフロントガラスやコンバイナに映像光を投射して虚像を形成し、ルート情報や渋滞情報などの交通情報や燃料残量や冷却水温度等の自動車情報を表示する、いわゆる、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ－Ｕｐ－Ｄｉｓｐｌａｙ）装置が、例えば、以下の特許文献３などにより既に知られている。なお、この種の情報表示装置においては、一般的に、運転者の視点の移動を低減することを目的として映像情報を虚像として監視可能とするため、映像表示装置に表示された映像を、凹面ミラー（凸レンズの作用）を含む光学系を用いて運転者の視点に投射するものが多く採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６１３３５２２号公報

【文献】特許第６１９９５３０号公報

【文献】特開２０１５－１９４７０７号公報

【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、上述した従来技術である拡大投影型の情報表示システムや装置では、映像光を観察者に対して効率良く届けて光の利用効率を向上することに関しては考慮されておらず、その結果、システムや装置の光源を含む映像投写装置による消費電力を低減することが難しいという第一の課題があった。

【0006】

また、ヘッドアップディスプレイ等に代表される車両用の情報表示装置では、運転者から車両外部の視界を妨げることのないよう、虚像であるＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ－Ｒｅａｌｉｔｙ＝拡張現実）情報を表示するが、例えば、地図などの情報を表示する場合には、高解像度で視認性が高いことも要求されている。そのため、高品位な映像が容易に得られ、かつ、安価であることから、液晶表示素子（液晶表示パネル）が用いられることが多いが、一方で、セットの小型化のためには、小型の液晶表示素子が用いられることから、得られる投写画像の解像度が不足し、例えばスマートフォンなどに表示される高解像度な映像を表示するには不向きであるという新たな第二の課題が明確になった。

【0007】

また、かかる従来技術のヘッドアップディスプレイ方式の車両用の情報表示装置では、フロントガラスの傾斜角度が大きい（垂直に近い）場合には、映像装置を配置する場所がステアリングとフロントガラスの間に限られているため、映像装置からの映像光がフロントガラスで反射後に運転者の眼に届かない方向に反射しシステムが成立しないという、設置できる車両の構造要件に制約があるという第三の課題が明確になった。

【0008】

また、かかる従来技術のヘッドアップディスプレイ方式の車両用の情報表示装置は、車両の外部に対して映像情報を表示することを目的とするものではない。そのため、車両の外部に対して映像情報を表示しようとする場合、車両の内部にディスプレイ等の映像表示装置等を搭載し、車両のガラス越しに当該映像情報を表示することが行われる。しかしながら、その場合、これらの映像表示装置が運転者の視界を妨害することとなり、安全運転上も好ましくない。

【0009】

なお、従来技術である特許文献１および特許文献２では、情報表示装置において利用されるバインダや微粒子を含む光拡散層を備えた反射型スクリーンまたは透明スクリーンが開示されているが、映像光を観察者に対して効率良く届けること、即ち、光の利用効率を向上することに関しては考慮されておらず、また、車両における応用やそのための具体的な方法や形態や構成については何ら教示されていない。

【0010】

本発明は、従来の情報表示システムや装置に代え、ショーウインドウのガラス面などでも高解像度な映像情報が表示可能であり、映像光を観察者に対して効率良く届けて光の利用効率を向上することによって、光源や映像投写装置を含むシステムや装置による消費電力を大幅に低減することが可能な情報表示システムと、それを利用した車両用情報表示システムを提供する。車両用情報表示システムでは、光の利用効率の向上による消費電力の低減と共に、車両のフロントガラスやリアガラスやサイドガラスを含むシールドガラスを介して、その傾斜角度に拘らず、車両内部においては運転者を含む搭乗（同乗）者からは視認可能であるが、他方、車両の外部からは視認不可能であり、或いは、車両の外部からは視認可能であるが、他方、車両の内部の搭乗（同乗）者からは視認不可能である、いわゆる、一方向性の表示が可能な車両用情報表示システム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】

【0011】

本発明では、上述した目的を達成するため、まず、空間を構成する透明な被投写部材を介して映像を前記空間の内部または外部に対して一方向に表示する情報表示システムであって、前記空間の内部に配置され、光源からの光束を変調して映像光を生成して投写する映像投写装置と、前記被投写部材の一部に設定された表示領域の内側面に設けられた透明シートと、前記映像投写装置からの前記映像光の方向を前記表示領域の前記透明シートに向ける光方向変換手段とを備えており、前記映像投写装置は、当該映像投写装置を構成する前記光源からの映像光を、拡散角度が狭く、かつ特定の偏波成分からなる映像光へ変換するための映像光特性変換手段を備えている情報表示システムが提供される。

【0012】

また、本発明では、上述した目的を達成するため、車両を構成する透明な被投写部材の一部を表示領域として利用し、情報を前記車両の内部または外部に表示する車両用情報表示システムであって、前記車両の内部に設けられた、前記情報の映像光を投写する映像投写装置と、前記被投写部材の一部に設定された前記表示領域の内側面に設けられた透明シートと、前記映像投写装置からの前記映像光の方向を前記透明シートに向けて変換する光方向変換手段とを備え、前記映像投写装置は、当該映像投写装置を構成する前記光源からの映像光を、拡散角度が狭く、かつ特定の偏波成分からなる映像光へ変換するための映像光特性変換手段を備えている車両用情報表示システムが提供される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ショーウインドウのガラス面などでも高解像度な映像情報が表示可能であり、映像光を観察者に対して効率良く届けて光の利用効率を向上することによって消費電力を大幅に低減することが可能な新規で利用性に優れた情報表示システムを提供できる。更には、当該情報表示システムを利用して、消費電力を大幅に低減することが可能な車両用情報表示システムが提供され、当該車両用情報表示システムでは、更に、車両のフロントガラスやリアガラスやサイドガラスを含むシールドガラスを介して、車両内部においては運転者を含む搭乗（同乗）者からは視認可能であるが、他方、車両の外部からは視認不可能であり、或いは、車両の外部からは視認可能であるが、他方、車両の内部の搭乗（同乗）者からは視認不可能である、いわゆる、一方向性の表示が可能な車両用情報表示システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施例に係る情報表示システムの全体構成の一例を示す図である。

【図2】情報表示システムの映像投写装置を構成する光源装置の具体的な構成の一例を示す図である。

【図3】映像投写装置において偏光変換する光源の構成とその作用を説明するための断面配置図である。

【図4】映像投写装置において偏光変換する光源の構成とその作用を説明するための断面配置図である。

【図5】情報表示システムの映像投写装置を構成するレンチキュラーレンズの構成の一例を示す図である。

【図6】映像表示装置の映像光拡散特性を示すグラフを含む図である。

【図7】映像表示装置の映像光拡散特性を示すグラフを含む図である。

【図8】情報表示システムの映像投写装置を構成する光方向変換パネルの原理を説明するための断面図である。

【図9】情報表示システムの映像投写装置を構成する保護カバーの概略構成の一例を示す断面図である。

【図10】液晶パネルの視覚特性を測定する座標系を示す図である。

【図11】一般的な液晶パネルの輝度角度特性（上下方向）を示す図である。

【図12】一般的な液晶パネルのコントラストの角度特性（上下方向）を示す図である。

【図13】一般的な液晶パネルの輝度角度特性（左右方向）を示す図である。

【図14】一般的な液晶パネルのコントラストの角度特性（左右方向）を示す図である。

【図15】情報表示システムの映像表示装置に設ける光方向規制パネルの構成例を示す断面図である。

【図16】情報表示システムの映像投写装置を構成する一方向性の透明シート（反射型）（例１）の構成を示す断面図である。

【図17】情報表示システムの映像投写装置を構成する一方向性の透明シート（反射型）（例２）の構成を示す断面図である。

【図18】情報表示システムの映像投写装置を構成する一方向性の透明シート（透過型）（例１）の構成を示す断面図である。

【図19】情報表示システムの映像投写装置を構成する一方向性の透明シート（透過型）（例２）の構成を示す断面図である。

【図20】情報表示システムを乗用車に適用した例を示す図である。

【図21】情報表示システムの映像表示装置を車両である乗用車の天井部分に設置した例を示す図である。

【図22】情報表示システムの映像表示装置を車両である乗用車の天井部分に設置した場合に映像が自動車のガラス部分において表示される場所を示す図である。

【図23】情報表示システムの映像表示装置を車両である乗用車の天井部分に設置した例を示す図である。

【図24】情報表示システムの映像表示装置を車両である乗用車の天井部分に設置した場合に映像が自動車のガラス部分において表示される場所を示す図である。

【図25】情報表示システムを車両であるバスに適用した例を示す図である。

【図26】情報表示システムを車両である電車に適用した例を示す図である。

【図27】太陽光などの自然光の波長分布を示すグラフを含む図である。

【図28】太陽光などの自然光のｐ偏光とｓ偏光に対するガラスの反射率を示すグラフを含む図である。

【図29】情報表示システムを車両に適用した車両用表示システムの具体的な構成の一例を示す図である。

【図30】情報表示システムを車両に適用した車両用表示システムの、より具体的な構成の一例を示す図である。

【図31】情報表示システムを乗用車に適用した例を示す図である。

【図32】車両のフロントガラスを介してドライバに情報を表示する車両用表示システムの配置の例を示す図である。

【図33】車両のフロントガラスを介してドライバと助手席の監視者に情報を表示する車両用表示システムの配置の例を示す図である。

【図34】車両のリアガラスを介して車両の外部に情報を表示する例を示す図である。

【図35】情報表示システムにより得られる虚像サイズと虚像の生成される位置の関係を示す図である。

【図36】情報表示システムの映像表示装置に設けた光方向規制パネルを映像表示装置と共に車両に設置した例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面等を用いて、本発明の実施例について詳細に説明する。なお、本発明は以下の説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものには、同一の符号を付与し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

【0016】

＜情報表示システム＞
図１は、本発明の一実施例に係る情報表示システムの全体構成を示している。例えば、店舗等においては、ガラス等の透光性の部材であるショーウインドウ（「ウィンドガラス」とも言う）２２０により空間が仕切られており、本実施例の情報表示システムによれば、かかる透明な部材を介して反射または透過して、映像を店舗（空間）の内部または外部に対して一方向に表示することが可能である。なお、この図１では、ショーウインドウ２２０の内側（店舗内）を奥行方向にしてその外側（例えば、歩道）が手前になるように示している。

【0017】

より具体的には、図１に示すように、ガラス等の透明な部材であるショーウインドウ２２０の上方には、以下に詳述するが、光源を備えて表示すべき映像光を生成して投写する映像表示装置４８が配置されており、当該映像表示装置４８により生成された映像光は、やはり以下に詳述する光方向変換パネル５４やショーウインドウ２２０に貼着された透明シート（フィルム）５１の働きにより、選択的に、内部または外部に対して一方向に表示される。このことによれば、ショーウインドウ２２０を利用して、その内部または外部に対して様々な情報を表示することが可能となり、ショーウインドウの利用効率を著しく向上することが可能となる。

【0018】

次に、図２には、上述した情報表示システムのより具体的な構成が示されており、上記の映像表示装置４８を構成する映像表示素子５２は、例えば、画面サイズが６インチを超える比較的大型な液晶表示パネルにより構成されている。また、歪補正によって実用上問題のないレベルの補正を行うためには、パネルの解像度は１２８０×７２０ドット以上が好ましい。

【0019】

また、映像表示装置４８は、上述した液晶表示パネル５２と共に、その光源を構成する光源装置１０１を備えており、図２では、当該光源装置１０１を、上記液晶表示パネル５２と共に展開斜視図として示している。

【0020】

この液晶表示パネル（素子）５２は、以下にも詳細に説明するが、図２に矢印３０で示すように、バックライト装置である光源装置１０１からの光により指向性（直進性）が強く、かつ、偏光面を一方向に揃えたレーザ光に似た特性の照明光束を得て、入力される映像信号に応じて変調をかけた映像光を、ウィンドガラス２２０の表面に設けた透明シート５１に向かって出射する。

【0021】

また、この図２では、情報表示システムは、映像表示装置４８を構成する液晶表示パネル５２と共に示されているが、更に、以下にも示すように、光源装置１０１からの出射光束の指向特性を制御する光方向変換パネル５４、および、必要に応じて挟角拡散板（図示せず）を備えて構成されている。即ち、液晶表示パネル５２の両面には偏光板が設けられ、特定の偏波の映像光が映像信号により光の強度を変調して出射する（図２の矢印３０を参照）構成となっている。

【0022】

これにより、所望の映像を、指向性（直進性）の高い特定偏波の光として、光方向変換パネル５４を介して、ウィンドガラス２２０に向けて投写し、その表面に設けた透明シート５１を介して、店舗（空間）の内部または外部の監視者の眼（図示せず）に向けて反射または透過する。なお、上述した光方向変換パネル５４の表面には保護カバー（図示せず）を設けることもある。

【0023】

本実施例では、光源装置１０１からの出射光束３０の利用効率を向上させ消費電力を大幅に低減するため、光源装置１０１と液晶表示パネル５２を含んで構成される映像表示装置４８において、以下に述べるように、当該光源装置１０１からの光（図２の矢印３０を参照）であって、ウィンドガラス２２０の表面に設けた透明シート５１を透過しまたは拡散する映像光の輝度に対して、以下に述べるレンチキュラーレンズ等の光学部品によって高い指向性を付与する。このことによれば、映像表示装置４８からの映像光は、レーザ光のように、ショーウインドウ２２０の内側（店舗内）にいる観察者、または、その外側（例えば、歩道）にいる観察者に対して高い指向性（直進性）で効率良く届くこととなり、その結果、高品位な映像を高解像度で表示すると共に、光源であるＬＥＤ素子２０１を含む映像表示装置４８による消費電力を著しく低減することが可能となる。

【0024】

＜映像表示装置の実施例＞
図３は、上述した光源装置１０１の具体的な構成を示す。但し、この図３では、図２の光源装置１０１を含んだ映像表示装置４８の上に液晶表示パネル５２と光方向変換パネル５４を配置して示す。この光源装置１０１は、図２に示したケース状に、例えば、プラスチックなどにより形成され、その内部に後に詳述するＬＥＤ素子２０１、導光体２０３を収納して構成されており、導光体２０３の端面には、図２に示したようにそれぞれのＬＥＤ素子２０１からの発散光を略平行光束に変換するために、受光部に対して対面に向かって徐々に断面積が大きくなる形状を有し、内部を伝搬する際に複数回全反射することで発散角が徐々に小さくなるような作用を有するレンズ形状を設けている。その上面には、映像投写装置４８を構成する液晶表示パネル５２が取り付けられている。

【0025】

また、光源装置１０１のケースのひとつの側面（図３の例では左側の端面）には、半導体光源であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子２０１や、その制御回路を実装したＬＥＤ基板２０２が取り付けられると共に、当該ＬＥＤ基板２０２の外側面には、上記ＬＥＤ素子および制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンクが取り付けることもある。

【0026】

他方、光源装置１０１のケースの上面に取り付けられる液晶表示パネルのフレーム（図示せず）には、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル５２と、更に、当該液晶表示パネルに電気的に接続されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブル配線基板）（図示せず）などが取り付けられて構成される。即ち、液晶表示素子である液晶表示パネル５２は、後に詳細に説明するが、固体光源であるＬＥＤ素子２０１と共に、電子装置を構成する制御回路（ここでは図示せず）からの制御信号に基づいて、透過光の強度を変調することによって表示映像を生成する。この時、生成される映像光は拡散角度が狭く特定の偏波成分のみとなるため、映像信号により駆動された面発光レーザ映像源に近い、従来にない新しい映像表示装置が得られることとなる。

【0027】

なお、現状では、レーザ装置により、上述した映像表示装置４８で得られる画像と同等のサイズのレーザ光束を得ることは、安全上からも不可能である。そこで、本実施例では、例えば、ＬＥＤ素子を備えた一般的な光源からの光束から、上述した面発光レーザ映像光に近い光を得る。

【0028】

＜レンチキュラーレンズ＞
液晶表示パネル５２からの映像光の拡散分布を制御するためには、前述した光源装置１０１と液晶表示パネル５２の間、或いは、液晶表示パネル５２の表面に、図５に示すようなレンチキュラーレンズ８００を設けてレンズ形状を最適化することで、一方向（図ではＸ軸方向の映像光）の出射特性を制御できる。更に、マイクロレンズアレイをマトリックス状に配置することで映像投写装置４８からの映像光束をｘ軸およびｙ軸方向に出射特性を制御することができ、この結果所望の拡散特性を有する映像表示装置を得ることができる。

【0029】

続いて、光源装置１０１のケース内に収納されている光学系の構成について、以下に、上記の図３と共に、図４を参照しながら、詳細に説明する。

【0030】

図３および図４は断面図であるため、光源を構成する複数のＬＥＤ素子２０１が１つだけ示されており、これらは前述したように導光体２０３の受光端面２０３ａの形状により略コリメート光に変換される。このため導光体端面の受光部とＬＥＤ素子は所定の位置関係を保って取り付けられている。

【0031】

なお、この導光体２０３は、各々、例えば、アクリル等の透光性の樹脂により形成されている。そして、この導光体端部のＬＥＤ受光面は例えば、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有し、その頂部では、その中央部に凸部（即ち、凸レンズ面）を形成した凹部有し、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（或いは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）を有するものである（図示せず）。なお、ＬＥＤ素子２０１を取り付ける導光体の受光部外形形状は円錐形状の外周面を形成する放物面形状をなし、ＬＥＤ素子から周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、或いは、反射面が形成されている。

【0032】

他方、ＬＥＤ素子２０１は、その回路基板である、いわゆる、ＬＥＤ基板２０２の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このＬＥＤ基板２０２は、ＬＥＤコリメータ（受光端面２０３ａ）に対して、その表面上のＬＥＤ素子２０１が、それぞれ、前述した凹部の中央部に位置するように配置されて固定される。

【0033】

かかる構成によれば、上述した導光体２０３の受光端面２０３ａの形状によって、ＬＥＤ素子２０１から放射される光は略平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。

【0034】

以上述べたように、光源装置１０１は、導光体２０３の端面に設けた受光部である受光端面２０３ａに、光源であるＬＥＤ素子２０１を複数並べた光源ユニットを取り付けて構成され、当該ＬＥＤ素子２０１からの発散光束を導光体端面の受光端面２０３ａのレンズ形状によって略平行光として、矢印で示すように、導光体２０３内部を導光し（図面に平行な方向）、光束方向変換手段２０４によって、導光体に対して略平行に配置された液晶表示パネル５２に向かって（図面から手前に垂直な方向）出射する。導光体内部または表面の形状によってこの光束方向変換手段２０４の分布（密度）を最適化することで液晶表示パネル５２に入射する光束の均一性を制御することができる。

【0035】

なお、図３は、上述した導光体２０３とＬＥＤ素子２０１を含む光源装置１０１において、偏光変換する本実施例の光源の構成とその作用を説明するための断面配置図である。図３において、光源装置１０１は、例えば、プラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段２０４を設けた導光体２０３、光源としてのＬＥＤ素子２０１、反射シート２０５、位相差板２０６、上述したレンチキュラーレンズ８００などから構成されており、その上面には、映像投写装置４８として、光源光入射面と映像光出射面に偏光板を備える液晶表示パネル５２が取り付けられている。

【0036】

また、光源装置１０１に対応した液晶表示パネル５２の光源光入射面（図の下面）にはフィルムまたはシート状の反射型偏光板４９を設けており、ＬＥＤ光源２０１から出射した自然光束２１０のうち片側の偏波（例えばＰ波）２１２を選択的に反射させ、導光体２０３の一方（図の下方）の面に設けた反射シート２０５で反射して、再度、液晶表示パネル５２に向かうようにする。

【0037】

そこで、反射シート２０５と導光体２０３の間もしくは導光体２０３と反射型偏光板４９の間に位相差板（λ／４板）２０６を設けて反射シート２０５で反射させ、２回通過させることで反射光束をＰ偏光からＳ偏光に変換し、映像光としての光源光の利用効率を向上する。液晶表示パネル５２で映像信号により光強度を変調された映像光束は（図３の矢印２１３）、図１に示したように、ウィンドガラス２２０に大きな入射角で入射するため、透明シート５１での反射率が大きくなり、店舗（空間）の内部または外部で監視するためには良好な拡散特性を得ることができる。

【0038】

図４は、図３と同様に、導光体２０３とＬＥＤ素子２０１を含む光源装置１０１において、偏光変換する本実施例の光源の構成と作用を説明するための断面配置図である。図４の光源装置１０１も、同様に、例えば、プラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段２０４を設けた導光体２０３、光源としてのＬＥＤ素子２０１、反射シート２０５、位相差板２０６、上述したレンチキュラーレンズ８００などから構成されており、その上面には、映像投写装置４８として、光源光入射面と映像光出射面に偏光板を備える液晶表示パネル５２が取り付けられている。

【0039】

また、光源装置１０１に対応した液晶表示パネル５２の光源光入射面（図の下面）にはフィルムまたはシート状の反射型偏光板４９を設け、ＬＥＤ光源２０１から出射した自然光束２１０うち片側の偏波（例えばＳ波）２１１を選択的に反射させ、導光体２０３の一方（図の下方）の面に設けた反射シート２０５で反射して、再度、液晶表示パネル５２に向かう。反射シート２０５と導光体２０３の間もしくは導光体２０３と反射型偏光板４９の間に位相差板（λ／４板）を設けて反射シート２０５で反射させ、２回通過させることで反射光束をＳ偏光からＰ偏光に変換し、映像光として光源光の利用効率を向上する。液晶表示パネル５２で映像信号により光強度変調された映像光束は（図の矢印２１４）図１に示すように、ウィンドガラス２２０に大きな入射角で入射しても表面での反射が軽減され、透明シート５１で効率良く室外に映像光を拡散させることができる。

【0040】

ここで、図５に示したレンチキュラーレンズ８００による作用について説明する。このレンチキュラーレンズ８００は、レンズ形状を最適化することで、上述した映像表示装置４８から出射された光をウィンドガラス２２０上の透明シート５１上で効率良く反射または拡散させることを可能とする。即ち、映像投写装置４８からの映像光に対し、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、例えば、２枚のレンチキュラーレンズを組み合わせまたはマイクロレンズアレイをマトリックス状に配置して、拡散特性を制御するシートを設けて、Ｘ軸およびＹ軸方向において、映像光の輝度（相対輝度）をその反射角度（垂直方向を０度）に応じて制御することができる。

【0041】

本実施例では、このようなレンチキュラーレンズ８００により、従来に比較し、図６（ｂ）に示すように垂直方向の輝度特性を急峻にし、更に上下（ｙ軸の正負方向）方向の指向特性のバランスを変化させることで反射や拡散による光の輝度（相対輝度）を高めることにより、面発光レーザ映像源からの映像光のように、拡散角度が狭く（高い直進性）かつ特定の偏波成分のみの映像光とし、効率良く監視者の眼に届くようにしている。

【0042】

また上述した光源装置により図６の（ａ）（ｂ）に示した一般的な液晶パネルからの出射光拡散特性特性（図６中では従来と表記）に対して実施例１および実施例２に示すようにｘ軸方向およびｙ軸方向ともに大幅に挟角な指向特性とすることで、特定方向に対して平行に近い映像光束を出射する特定偏波の光を出射する映像表示装置が実現できる。

【0043】

図７には、本実施例で採用するレンチキュラーレンズの特性の一例を示している。この例では、特に、Ｘ方向（垂直方向）における特性を示しており、特性Ｏは、光の出射方向のピークが垂直方向（０度）から上方に３０度付近の角度であり上下に対称な輝度特性を示している。また、図７の特性ＡやＢは、更に、３０度付近においてピーク輝度の上方の映像光を集光して輝度（相対輝度）を高めた特性の例を示している。このため、これらの特性ＡやＢでは、３０度を超えた角度において、特性Ｏに比較して、急激に光の輝度（相対輝度）が低減する。

【0044】

即ち、上述したレンチキュラーレンズを含んだ光学系によれば、映像投写装置４８からの映像光を、以下に述べるウィンドガラス２２０上の透明シート５１を介して、特定の方向において、その輝度を増大（強調）して反射または拡散させることができる。これにより、映像投写装置４８からの映像光を、面発光レーザ映像源からの映像光のように、拡散角度が狭く（高い直進性）かつ特定の偏波成分のみの光として効率良く室外または室内の監視者の眼に届くようにすることが可能となる。このことによれば、映像投写装置４８からの映像光の強度（輝度）が低減しても、監視者は映像光を正確に認識して情報を得ることができる。換言すれば、映像投写装置４８の出力をより低減することにより、より消費電力の低い情報表示システムを実現することが可能となる。

【0045】

＜光方向変換パネル＞
図８は、本実施例の情報表示システムの一部を構成し、上述した映像表示装置４８の上面に設けられる光方向変換パネル５４の原理を説明するための概略説明図である。上述した光源装置１０１の導光体２０３からの光束は、光方向変換パネル５４の入射面（図の下面）から入射し、出射面（図の上面）に設けられたリニアフレネルレンズのレンズ作用によりに所望の方向θ３に光束を屈折させる。この時、所望の方向θ３は光束のフレネルレンズへの入射角θ２とフレネルレンズのフレネル角θ0と基材の屈折率ｎによりスネルの法則から一義的に導き出される。

【0046】

この結果、導光体からの略平行光束に対して所望の方向に指向性を与えることができる。即ち、映像表示装置４８を構成する液晶表示パネル５２からの高い直進性を有し特定の偏波成分のみの光である映像光は、店舗（空間）の内部または外部の監視者により視認されることなく、以下に述べるウィンドガラス２２０に設けられた透明シート５１へ向かう。その後、映像光は透明シート５１によって一方向に反射・拡散されて、その反射像が監視者により視認される。

【0047】

即ち、この光方向変換パネル５４により、映像表示装置４８（図１参照）からの映像光は、それ自体が、直接、空間内から視認されることはなく、そのため店舗内の監視者の邪魔になることはなく、その反射光による反射像のみが監視者によって監視されることとなる。なお、フレネルレンズの繋ぎ面８８には光吸収性の塗料や顔料を設けることで所望の方向に進む光束以外の光の発生を抑制する。この結果、ウィンドガラス２２０で反射した映像光に不要な光が混入することがなくなるので結像性能を損ねることがなくなる。

【0048】

＜保護カバー＞
図９は、上述した光方向変換パネル５４の上面に設けられる保護カバー５０の概略構成を示す横断面図である。略透明な基材５６の光出射側の一部にはブラックストライプ５９を設ける。太陽光を含めた外光の表面反射を低減するために、ブラックストライプ５９は黒色塗料としてカーボンブラックを含んだ塗料を用いると良い。またブラックストライプを設けない部分には、表面反射を抑えるため反射防止膜を設けることにより保護カバー５０の表面での外光反射が大幅に軽減され、外光反射による支障が軽減される。一方、太陽光に対する遮光性能を強化するためには近赤外光および赤外光を反射する特性を反射防止膜に持たせると良い。

【0049】

他方、略透明な基材５６の光入射側（図の下側）には、太陽光束のうちＰ波成分を吸収または反射する膜またはフィルム５０ａを、成膜または粘着する。この結果、太陽光のＰ波成分等が映像投写装置４８に入射することがないため、耐光性や耐熱性に関する信頼性が大幅に向上する。一方、映像投写装置４８からの出力されるＳ偏波の映像光を選択的に透過するフィルターの特性も併せ持つため、得られる映像のコントラスト性能が大幅に向上する。

【0050】

ところで、一般的なＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）液晶パネルは、光の出射方向によって液晶と偏光板相互の特性により輝度、コントラスト性能が異なる。図１０に示した測定環境での評価では、パネル上下方向での輝度と視野角の特性は図１１に示すようにパネル面に垂直（出射角度０度）な出射角より少しずれた角度での特性（本実施例では＋５度）が優れている。これは液晶の上下方向では光をねじる特性が印加電圧最大の時に０度とならないためである。

【0051】

他方、上下方向のコントラスト性能は図１２に示すように、－１５度から＋１５度の範囲が優れており、輝度特性と合わせると５度を中心にして±１０度の範囲での使用が最も優れた特性を得ることとなる。

【0052】

また、パネル左右方向での輝度と視野角の特性は図１３に示すようにパネル面に垂直（出射角度０度）な出射角での特性が優れている。これは液晶の左右方向では光をねじる特性が印加電圧最大の時に０度となるためである。

【0053】

同様に、左右方向のコントラスト性能は図１４に示すように、－５度から―１０度の範囲が優れており、輝度特性と合わせると―５度を中心にして±５度の範囲での使用が最も優れた特性を得ることとなる。このため液晶パネルから出射する映像光の出射角度は前述した光源装置１０１の導光体２０３に設けた光束方向変換手段２０４により最も優れた特性が得られる方向から液晶パネルに光を入射させ映像信号により光変調することが映像表示装置４８の画質と性能を向上させることになる。

【0054】

映像表示素子としての液晶パネルからの映像光を所望の方向に曲げるためには、液晶パネルの出射面に光方向変換パネル５４を設けると良い。

【0055】

＜映像光制御フィルム＞
図１５は、映像光の出射方向を規制する作用を持つ映像光制御フィルム７０の断面図である。この映像光制御フィルム７０は、例えば映像表示装置４８の上面に設けられて液晶表示パネル５２からの映像光を特定方向（図では白抜きの矢印方向）に出射し、一部の光は黒色部７０ｂで遮られるために直接監視者の眼に入ることはないため、映像表示装置４８からの直接光が監視者の眼に入って支障となることを防止する。

【0056】

この映像光制御フィルム７０は監視者に直接映像光が向かわないようにする作用を持ち、他方映像光は透明部分７０ａを通過してフロントガラス６等で反射し監視者である運転者が認識できる。この映像光制御フィルム７０としては、例えば信越ポリマー（株）の視野角制御フィルム（ＶＣＦ：Ｖｉｅｗ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｆｉｌｍ）が適しており、その構造は透明シリコンと黒色シリコンを交互に配置し、光入出射面に合成樹脂を配置してサンドウィツチ構造としているため本実施例の映像光制御フィルム７０と同様の効果が期待できる。

【0057】

以上述べた視野角制御フィルムの透明部７０ａと黒色部７０ｂのピッチｈは、表示する映像の画素に対して１／３以下であることが望ましい。この時、厚さＷは視野角αを９０度より大きく取りたい場合にはｈ／ｗを１．０より大きく、視野角αを９０度より小さくしたい場合にはｈ／ｗを１．０より小さくすれば良い。一方、透明シート５１の拡散透過率と平行光線透過率の比率により定義される曇度（ＨＡＺＥ）は１０％以下であれば実用上問題ないが、望ましくは４％以下であれば良い。

【0058】

＜一方向性の透明シート：反射型の例１＞
次に、本実施例に係る情報表示システムの全体構成において、特に透明シート５１の構成と作用について図１６により説明する。ここで、ウィンドガラス２２０に斜め方向から入射する太陽光は、そのＳ偏波は反射され、Ｐ偏波が透過して透明シート５１に向かう。透明シート５１はＳ波を透過する偏光板５７と透明拡散シート材５５および位相差板５８で構成されている。

【0059】

この透明シート５１は、屈折率の大きいナノ粒子ジルコニウムやナノ粒子ダイヤモンドを分散させた熱可塑性高分子を溶かしながら延伸したフィルム、例えば、ＪＸＴＧエネルギー社製「カレイドスクリーン」を用いることで（上述した特許文献３を参照）、映像を表示していない場合には透明であり、監視者が外界（店外）の風景を監視する妨げとならず、他方、映像表示時には、映像光を拡散、反射させ、これにより、店舗（空間）の内部または外部の監視者に映像情報を視認させる、いわゆる、一方向性の表示を実現することが可能となる。この時、透明シート５１の拡散透過率と平行光線透過率の比率により定義される曇度（ＨＡＺＥ）は１０％以下であれば実用上問題ないが、望ましくは４％以下であれば良い。

【0060】

映像投写装置４８からの映像光はＳ偏波であるため斜め入射した場合の反射率が高い状態で、前述した透明拡散シート材５５の内部で散乱し監視者に向かって出射する。一方、映像光の一部は散乱により偏光方向が乱れ、透明拡散シート材５５を拡散透過してウィンドガラス２２０に向かって出射する。ウィンドガラス２２０の入射面では屈折率差が小さいため、反射光で発生する二重像のレベルは低い。

【0061】

これに対して、ウィンドガラス２２０の出射面（外界に接する面）で発生する反射光の強度はＳ偏光成分が大部分であるため反射率が大きい。この面で反射した映像光は、反射後再び偏光板５７を通過して吸収されるため、監視者側に戻ることがない。このためウィンドガラス２２０の反射映像により生じる二重像の光強度を大幅に軽減できるので画質が大幅に向上した。なお、同様に、映像の反射面としてウィンドガラス２２０の代わりにコンバイナに前述した透明シート５１を貼っても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

【0062】

以上に述べた透明シート５１により、昼間の所定条件化においてウィンドガラス２２０を通過したＰ偏光の太陽光成分（コンバイナ方式では、その後コンバイナも通過）を情報表示システムやその上面に設けられる光方向変換パネル５４や保護カバー５０の手前で吸収することで、液晶表示パネルと偏光板に戻らないようにすることが可能となる。

【0063】

＜一方向性の透明シート：反射型の例２＞
一方向性の透明シートの反射型の例２について図１７により説明する。この例では、上述した透明シート５１上に、更に、図１５で示した映像光制御フィルム７０を加えて外光制御フィルム（以下、参照符号７０で示す）としている。

【0064】

ウィンドガラス２２０に斜め方向から入射する太陽光は、上述したようにそのＳ偏波は反射され、Ｐ偏波が透過して透明シート５１に向かう。この時、外光制御フィルム７０に設けた黒色領域７０ｂ（図１７ではグレー表示）に吸収され、映像表示装置を配置した室内または車内には到達しない。

【0065】

また、映像表示装置４８からの映像光に混合することもないため画質の低下も防止する。透明シート５１は透明拡散シート材５５で構成されている。この透明シート５１は、屈折率の大きいナノ粒子ジルコニウムやナノ粒子ダイヤモンドを分散させた熱可塑性高分子を溶かしながら延伸したフィルム、例えば、ＪＸＴＧエネルギー社製「カレイドスクリーン」を用いることで（上述した特許文献３を参照）、映像を表示していない場合には透明であり、監視者が外界（店外）の風景を監視する妨げとならず、他方、映像表示時には、映像光を拡散、反射させ、これにより、店舗（空間）の内部または外部の監視者に映像情報を視認させる、いわゆる、一方向性の表示を実現することが可能となる。

【0066】

また、前述した外光制御フィルム７０は、監視者が外界の風景を監視する場合には外界の光は透明部分７０ａを通過するため、外界の風景環視の妨げにならない。この外光制御フィルム７０として、例えば信越ポリマー（株）の視野角制御フィルム（ＶＣＦ：Ｖｉｅｗ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｆｉｌｍ）が適しており、その構造は透明シリコンと黒色シリコンを交互に配置し光入出射面に合成樹脂を配置してサンドウィツチ構造としているため、本実施例の外光制御フィルムと同様の効果が期待できる。以上述べた視野角制御フィルムの透明部７０ａと黒色部７０ｂのピッチｈは、表示する映像の画素に対して１／３以下であることが望ましい。この時、厚さＷは視野角αを９０度より大きく取りたい場合にはｈ／ｗを１．０より大きく、視野角αを９０度より小さくしたい場合にはｈ／ｗを１．０より小さくすれば良い。

【0067】

一方、透明シート５１の拡散透過率と平行光線透過率の比率により定義される曇度（ＨＡＺＥ）は１０％以下であれば実用上問題ないが、望ましくは４％以下であれば良い。またトータルの透過率は車載用のフロントガラスに貼り付け使用する場合には７５％以上必要となる。

【0068】

映像投写装置４８からの映像光はＳ偏波であるため、斜め入射した場合の反射率が高い状態で、前述した透明拡散シート材５５の内部で散乱し監視者に向かって出射する。一方、映像光の一部は散乱により偏光方向が乱れ、透明拡散シート材５５を拡散透過してウィンドガラス２２０に向かって出射する。ウィンドガラス２２０の入射面では屈折率差が小さいため、反射光で発生する二重像のレベルは低い。

【0069】

これに対して、ウィンドガラス２２０の出射面（外界に接する面）で発生する反射光の強度はＳ偏光成分が大部分であるため反射率が大きい。この面で反射した映像光は、反射後再び外光制御フィルム７０を通過して黒色領域７０ｂに吸収されるため、監視者側に戻ることがない。このためウィンドガラス２２０の反射映像により生じる二重像の光強度を大幅に軽減できるので画質が大幅に向上した。なお、同様に、映像の反射面としてウィンドガラス２２０の代わりにコンバイナに前述した透明シート５１を貼っても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

【0070】

以上に述べた一方向性透明シート５１により、昼間の所定条件化においてウィンドガラス２２０を通過したＰ偏光の太陽光成分（コンバイナ方式では、その後コンバイナも通過）を情報表示システムやその上面に設けられる光方向変換パネル５４や保護カバー５０の手前で吸収することで、液晶表示パネルと偏光板に戻らないようにすることが可能となる。

【0071】

＜一方向性の透明シート：透過型の例１＞
図１８には映像光束を車外または室外に拡散させる透明シート５１’の構成を示す。透明拡散シート材５５の映像光束入射面にはＰ波を透過する偏光板５７と位相差板５８が設けられ、透明拡散シート材５５で反射した映像光束が室内（情報表示装置が設置してある空間）に戻ることを阻止する。この結果、監視者がウィンドガラス２２０に映し出された映像により監視者に支障をきたすことがない。偏光板５７と透明拡散シート材５５の間に設けた位相差板５８の最適な位相差は、透明拡散シートの拡散特性に合わせて最適な値を選ぶと良く、拡散角が大きい場合はλ／４に近いほうが良く、拡散角が小さい場合にはλ／８板などと組み合わせたほうが良好な変換性能を得ることができる。

【0072】

また、上述した透明拡散シート材５５に代えて特定の偏波の反射率を高めた増反射コーティングを施したシートを前述の偏光板の代用として、または、増反射コートを偏光板の表面に設けることで映像光束の反射率が大きくでき、同時に、ウィンドガラス２２０の反射映像により生じる二重像の強度も大幅に軽減できることが確認でき、即ち、上述した技術と同様の効果が得られることを確認した。

【0073】

更に、上述した透明拡散シート材５５に代えて、例えばサンテックディスプレイ(株)のＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）を使用し、映像表示状態では電圧を印加せず映像光を分散させ、映像非表示状態では電圧を印加して透明な状態とすることで透明シートの代用とすると良い。また、執筆者たちは実験により前述のＰＤＬＣに印加する電圧を可変させて分散特性を可変、映像信号のＯＮ／ＯＦＦまたは強弱に同期させて印加電圧を変調させることで。映像に合わせて透過率を可変できる新たな機能を執するスクリーンが実現できることを明らかにした。

【0074】

＜一方向性の透明シート：透過型の実施例２＞
図１９には映像光束を車外または室外に拡散させる透明シート５１’に加え、更に、図１５で示した映像光制御フィルム７０を外光制御フィルム（以下、参照符号７０で示す）とした構成を示す。ウィンドガラス２２０に斜め方向から入射する太陽光は、上述したようにそのＳ偏波は反射され、Ｐ偏波が透過して透明シート５１に向かう。この時、外光制御フィルム７０に設けた黒色部分７０ｂ（図１９ではグレー表示）に吸収され映像表示装置を配置した室内または車内には到達しない。また映像表示装置４８からの映像光に混合することがなく画質の低下も防止する。透明シート５１’は透明拡散シート材５５で構成されている。

【0075】

この透明シート５１’は、屈折率の大きいナノ粒子ジルコニウムやナノ粒子ダイヤモンドを分散させた熱可塑性高分子を溶かしながら延伸したフィルム、例えば、ＪＸＴＧエネルギー社製「カレイドスクリーン」を用いることで（上述した特許文献３を参照）、映像を表示していない場合には透明であり、監視者が外界（店外）の風景を監視する妨げとならず、他方、映像表示時には、映像光を拡散、反射させ、これにより、店舗（空間）の外部の監視者に映像情報を視認させる、いわゆる、一方向性の表示を実現することが可能となる。

【0076】

また、前述した外光制御フィルム７０はウィンドガラス２２０に斜め方向から入射する映像光は黒色部分７０ｂでほとんど遮蔽されることなく、透明部分７０ａを通過するため、透明シート５１’で拡散され、外界（車外また店外）に向けての映像表示が可能となる。この外光制御フィルム７０として、例えば信越ポリマー（株）の視野角制御フィルム（ＶＣＦ：Ｖｉｅｗ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｆｉｌｍ）が適しており、その構造は透明シリコンと黒色シリコンを交互に配置し光入出射面に合成樹脂を配置してサンドウィッチ構造としているため、本実施例の外光制御フィルムと同様の効果が期待できる。

【0077】

以上述べた視野角制御フィルムの透明部７０ａと黒色部７０ｂのピッチｈは表示する映像の画素に対して１／３以下であることが望ましい。この時、厚さＷは視野角αを９０度より大きく取りたい場合にはｈ／ｗを１．０より大きく、視野角αを９０度より小さくしたい場合にはｈ／ｗを１．０より小さくすれば良い。また黒色部分の傾斜角γは映像表示装置４８とウィンドガラスの取り付け位置で決まる映像光入射角度と一致させることでエネルギー損失を低減できる。

【0078】

一方、透明シート５１の拡散透過率と平行光線透過率の比率により定義される曇度（ＨＡＺＥ）は１０％以下であれば実用上問題ないが、望ましくは４％以下であれば良い。また、上述した透明拡散シート材５５に代えて特定の偏波の反射率を高めた増反射コーティングを施したシートを設けることで映像光束の反射率が大きくでき、同時に、ウィンドガラス２２０の反射映像により生じる二重像の強度も大幅に軽減できることが確認でき、即ち、上述した技術と同様の効果が得られることを確認した。

【0079】

更に、上述した透明拡散シート材５５に代えて、例えばサンテックディスプレイ(株)のＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）を使用しても、映像表示状態では電圧を印加せず映像光を分散させ、映像非表示状態では電圧を印加して透明な状態とすることで透明シートの代用とすると良い。また、発明者たちは実験により前述のＰＤＬＣに印加する電圧を可変させて分散特性を可変、映像信号のＯＮ／ＯＦＦまたは強弱に同期させて印加電圧を変調させることで、映像に合わせて透過率を可変できる新たな機能を執するスクリーンが実現できることを明らかにした。

【0080】

なお、上述した映像投写装置４８を構成する映像源が液晶パネルであるため、監視者が偏光サングラスを着用している場合には、特定の偏波が遮蔽されて映像が見えない不具合が発生する。これを防ぐために、上述したように映像投写装置４８の光出射側に設けた保護カバー５０の光入射側面に設けた太陽光束のうちＰ波成分を吸収または反射するための膜またはフィルム５０ａと、基材５６の間に、λ／４板またはλ／８板またはλ／１６板などの波長板５０ｂが配置されている。波長板５０ｂを設けることにより、光束の偏光方向を特定の方向に揃え、映像光を最適な偏光角として、偏光サングラスの偏光方向と所望量偏光軸をずらすと良い。

【0081】

一方、同一偏光でも吸収軸を回転させ、例えば偏光サングラスの吸収軸に対して液晶パネル出射側偏光板の吸収軸を３０度以上ずらすことで、吸収が５０％程度となるため、映像が見えない不具合を解消することができる。

【0082】

また、偏光軸を回転させて円偏光に近づけると情報表示システムからの映像光はＳ偏光から偏光軸が回転する。このため、ウィンドガラス２２０による反射率が低下し映像の明るさが低下するので、両者のバランスを取って選択すると良い。

【0083】

以上に詳述した本実施例に係る情報表示システムによれば、映像投写装置４８からの映像光は、面発光レーザ映像源からの映像光のように、拡散角度が狭く（高い直進性）かつ特定の偏波成分のみの光であることから、例えば空間を構成するショーウインドウ２２０を利用して、空間の内部または外部に対して様々な情報を表示することができ、ショーウインドウの利用効率を著しく向上することが可能となり、かつ、高品位な映像を高解像度で表示すると共に、光源からの出射光の利用効率を向上して消費電力を大幅に低減することが可能な情報表示システムが実現される。

【0084】

また、より大きな映像を表示する場合には、光源装置１０１と共に映像投写装置４８を構成する映像表示素子である液晶表示パネル５２として、比較的安価な液晶表示パネルを複数枚組み合わせて接合部を連続的にして一体とした大型の液晶表示パネル５２を採用することも可能である。この場合、上述した光源装置１０１からの光束を平行にウィンドガラス２２０に設けられた透明シート５１へ向け、当該透明シート５１によって一方向に反射・拡散させることによっても、消費電力を大幅に低減しながらも、より拡大した映像情報を表示することが可能となる。

【0085】

なお、以上の説明では、情報表示システムをガラス等の透明な部材であるショーウインドウにより仕切られる空間である店舗に適用し、当該ショーウインドウ２２０を利用してその内部または外部に対して一方向に表示する例について述べたが、本発明はかかる例にのみ限定されるものではない。即ち、本発明の情報表示システムは、ガラス等の透明な部材を利用して仕切られる所定の空間であれば、当該空間を仕切る透明な部材を利用して内部または外部に対して一方向に表示することが可能であり、以下では、情報表示システムの他の例について説明する。

【0086】

＜車両用情報表示システム＞
上述した実施例の情報表示システムによれば、映像投写装置４８から発生して被投写部材であるショーウインドウ２２０に向けて出射する映像光を、（１）面発光レーザ映像源からの映像光のような拡散角度が狭く（高い直進性）かつ特定の偏波成分のみの映像光とし、これにより高品位な映像を高解像度で表示すると共に出射光の利用効率を向上して消費電力を大幅に低減することを可能とし、同時に、（２）上述した構成部品からも明らかなように、装置の全体外形を平面（パネル）状に構成することが可能となっている。そこで、これらの特徴を利用して、上述した実施例の情報表示システムを、上述した店舗などの空間に代え、自動車や電車や航空機等の車両に適用した、いわゆる、車両用情報表示システムの様々な例について、以下に詳細に説明する。

【0087】

図２０は、普通の乗用車に車両用情報表示システムを搭載した例を示しており、この例では、本実施例に係る車両用情報表示パネル１００により、フロントガラス６の一部（ステアリング４３の上部）、リアガラス、および、サイドガラス６”等の一部（グレー部分）または全部に映像情報を表示する。

【0088】

自動車の（一部または全部の）ウィンドガラスに映像を表示する具体的な手段としては、例えば、図２１に示すように、大型の液晶パネル５２ａ（図２の符号５２も参照）を含む映像投写装置４８が車体１の天井部分に設置され、当該液晶パネルの裏面の一部には、光源装置１０１を構成する複数の導光体２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ、２０３ｄ、２０３ｅ，２０３ｆ，２０３ｇ（図２の符号１０１、２０３も参照）が光源装置１０１として設けられ、それぞれ、図に白抜きの矢印で示すように、面発光レーザ光源からの光のような拡散角度が狭く（高い直進性）かつ偏光面の揃った映像光が得られる。

【0089】

これらの光束は、更に、これらの導光体２０３ａ～２０３ｇのそれぞれに対応して設けられた光方向変換パネル（ここでは図示せず。図２の符号５４を参照）により、映像情報の被投写面であるフロントガラス６、リアガラス６’、および、サイドガラス６”に向けて投射され、映像が車両１の内部または外部に向けて一方向に表示される。なお、この時、図２２に示すように、映像投写装置４８を構成する液晶パネルの位置には、それぞれに対応する映像を分割して表示する。この時、映像表示装置からそれぞれのウィンドガラスまでの距離とウィンドガラスの形状が異なるため、投写映像が正しい形状で表示されるように元画像を歪ませる。大型液晶パネル５２ａの解像度としては８ｋ相当でも十分であった。

【0090】

または、図２３および図２４に示すように、上述した大型の液晶パネル５２ａからなる映像投写装置４８に代えて、複数の映像表示装置４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ，４８ｅ，４８ｆとし車体の天井部分に設置することにより、それぞれのウィンドガラスに向けて映像を表示することも可能である。この時も、映像表示装置からそれぞれのウィンドガラスまでの距離とウィンドガラスの形状が異なるため投写映像が正しい形状で表示されるように元画像を歪ませると良い。

【0091】

なお、上記においては、各種の映像を、車両用情報表示システムにより、ウィンドガラス６に透明シート５１を貼り付けた画像表示領域に表示する例について説明した。しかしながら、本発明はそれのみに限定されることなく、上述した透明拡散シート材に代えて特定の偏波の反射率を高めた増反射コーティングを前述の偏光板の表面に設けることで、映像光束の反射率が大きくでき、同時にウィンドガラス６の反射映像により生じる二重像の強度も大幅に軽減できるので上述した技術と同様の効果が得られることを確認した。

【0092】

図２５および図２６は、車両用情報表示システムを、特に、バスや電車などの商用車両に搭載した場合の外観図である。車両本体１の運転席前部には、映像光を投射して表示するための透光性の被投写部材としてのフロントガラス６、リアガラス６’(図示せず)、サイドガラス６”等（総称して「シールドガラス」とも言う）が存在する。特に、フロントガラス６は車両のタイプによって車体に対する傾斜角度が異なる。発明者らは最適な虚像光学系を実現するためこの曲率半径も調査した。その結果、バス、鉄道車両などのフロントガラス６は、車両の接地面に対して水平な水平方向の曲率半径Ｒｈと水平軸に対して垂直方向の曲率半径Ｒｖは、以下の関係にあり水平方向の曲率半径Ｒｈは平面に近いものが多いことが判った。
Ｒｈ＞Ｒｖ

【0093】

この車両用情報表示システムは、車内の空間を仕切る透光性部材であり、かつ、車両の一部を構成する被投写部材としてのフロントガラス６、リアガラス６’、および／または、サイドガラス６”を利用して、映像情報を車両の内部または外部に一方向に表示するものであり、運転者が自車を運転する際には、車両内の運転者や同乗者に映像情報を監視させ、他方、車両の外部に対しても映像情報を表示することが可能なシステムに関する。その結果、運転者や同乗者は、必要な情報をフロントガラス６などの表示領域に適宜表示して、車両内で監視することができるが、他方、車両の外部からは、当該情報を監視することはできない。或いは、リアガラス６’やサイドガラス６”（フロントガラス６を含んでも良い）を介して、車両の外部に対しても映像情報を表示することができ、この表示した情報は外部からは監視可能であるが、車内からは監視できず、運転者や同乗者が外部の景観を監視することを妨げることなく、運転の妨げとはならない。

【0094】

また、車両用情報表示システムでは、車両自体が太陽光を含む自然光の下に晒されることから、かかる太陽光に対する対応が必要となるが、太陽光などの自然光は、図２７に示すように、紫外線から赤外線までの幅広い波長領域の光であるばかりでなく、偏光方向も光の進行方向に垂直な振動方向の光と水平方向の光である２種類の偏光方向（以下Ｓ偏光とＰ偏光と記載）の光が混ざった状態で存在する。特に、フロントガラス６への入射角度が５０度を超えるような領域では図２８に示すように、ガラス面上での反射率は、Ｓ偏光やＰ偏光、更には、入射角によりそれぞれ異なる。

【0095】

そこで、本実施例では、上述した発明者による知見に基づき、即ち、フロントガラス６を通して侵入する太陽光の多くはＰ偏光成分であることを考慮し、情報表示装置内に侵入する太陽光を含む外光を抑制するためには、特に、Ｐ波成分の低減が有効であること、加えて、情報表示装置から出射され車内に反射して監視者である運転者や同乗者に認識されるべき映像光としては、Ｓ波成分を利用することが効果的であることを確認した。

【0096】

＜車両用情報表示システムの他の具体的な構成１＞
続いて、図２９および図３０を参照しながら、本実施例に係る情報表示システムを車両に適用したその他の車両用情報表示システムとその具体的な構成について、詳細に説明する。

【0097】

図２９および図３０は、本実施例に係る情報表示システムを車両に適用して、映像情報を車両の一部を構成する透明な被投写部材であるフロントガラス６を介して、運転者が監視する外部景観の一部に表示する車両用情報表示システムの全体構成を示している。ここでは、フロントガラス６を複数の領域に分割してその一部の領域（本例では、フロントガラス６の上部）で映像投写装置４８からの映像光を拡散、反射させ、その反射像を、直接、運転者や同乗者が一方向に監視する。この結果、運転者や同乗者は、必要な情報をフロントガラス６の表示領域に、適宜、表示して監視することができるが、他方、車両の外部からは、当該情報を視認することはできない。

【0098】

この車両用情報表示システムでは、映像投写装置４８は、図２９に示すように、例えば、スマートフォン３００等からの高解像度の地図情報（大型高解像度の映像表示装置の映像）を、以下に詳述するが、光方向変換パネル５４や保護カバー５０を介して（以下、本実施例の情報表示システムを構成するバックライト装置である光源装置１０１、映像投写装置４８、光方向変換パネル５４、保護カバー５０は、これらを総称して「情報表示装置」１００と言う）、フロントガラス６の内側表面に投射し、当該フロントガラス６の表面に設けた透明シート５１を介して監視者（運転者）の眼８に向かって反射させることで、フロントガラス６上に映像を表示する。

【0099】

なお、この例では、地図情報等を提供するナビゲーション機能を搭載した高性能の携帯端末装置であるスマートフォン３００を利用する場合の一例を示しており、スマートフォン３００からの表示画面が、有線の接続端子を介して、または、Bluetooth（登録商標）やＷｉｆｉ（登録商標）等の無線によって入力されてその映像を表示することが可能となっており、これにより、運転者は、車両用情報表示システムを利用して、高解像度の映像情報を監視することができる。なお、ここでは図示しないが、スマートフォンは、上記した映像投写装置４８と同様、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ワークメモリや情報蓄積・記憶手段としての機能を有するＲＡＭやＲＯＭ等の各種の固体メモリ等により構成された制御部を備えており、必要な映像を生成してその表示装置（液晶ディスプレイ）に表示する機能を備えていることは当然であろう。

【0100】

更に、車両用情報表示システムのより具体的な構成について説明する。情報表示装置１００の映像投写装置４８を構成する映像表示素子５２は、例えば、画面サイズが６インチを超える比較的大型な液晶表示パネルにより構成される。一般的に、フロントガラス６の曲率半径は部分的に異なることが多いため、映像を反射させる場所によって表示映像に不均一（縦方向と横方向）な歪が発生する。このため監視方向から反射像を見た場合に正しい映像を得るために歪補正が必要となる。この歪補正によって実用上問題のないレベルの補正を行うにはパネルの解像度は１２８０×７２０ドット以上が必要となる。

【0101】

また、映像投写装置４８は、上述した液晶表示パネル５２と共に、その光源を構成する光源装置１０１を備えており、図２９では、当該光源装置１０１を、上記液晶表示パネル５２の上方に示している。

【0102】

この液晶表示パネル（素子）５２は、図２９に示すように、バックライト装置である光源装置１０１により指向性の強い照明光束を得て、入力される映像信号に応じて変調をかけた映像光を、フロントガラス６に設けた透明シート５１に向かって出射する。また、この図２９では、車両用情報表示システムは、光源装置１０１や液晶表示パネル５２を含む映像投写装置４８と共に、更に、光源装置１０１からの出射光束３０の指向特性を制御する光方向変換パネル５４、および、必要に応じて挟角拡散板（図示せず）を備えて構成されている。即ち、液晶表示パネル５２の両面には偏光板が設けられ、特定の偏波の映像光が映像信号により光の強度を変調して出射する構成となっている。これにより、スマートフォン３００等からの高解像度の映像（大型高解像度の映像表示装置の映像）を、光方向変換パネル５４を介してフロントガラス６に向けて出射し、その表面に設けた透明シート５１を介して、監視者（運転者）の眼８に向けて反射させる。

【0103】

なお、車両用情報表示システムを構成する映像投写装置４８は、図に示すように、光源装置１０１や液晶表示パネル５２等を備えており、当該映像投写装置４８の光源装置１０１を含めた構成や作用については、既に上記において映像表示装置の実施例として示しており、ここでは詳述しないが、ＬＥＤにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことができ、発生した光の利用効率を向上することが可能であり、更に、その均一な照明特性をより向上すると同時に、モジュール化されたＳ偏光の光源装置を含め、小型かつ低コストで製造することが可能となる。

【0104】

なお、ここでは図示しないが、上記図５～図７に構成や特性示したレンチキュラーレンズやマイクロレンズアレイシート（図示せず）を採用することにより得られる、面発光レーザ映像源からの映像光のように拡散角度が狭く（高い直進性）かつ特定の偏波成分のみの映像光によれば、映像投写装置４８からの映像光を効率良く室外または室内の監視者の眼８に届くようにすることにより、高品位な映像を高解像度で表示すると共に映像投写装置４８の出力をより低減した消費電力の低い車両用情報表示システムを実現することが可能となる。

【0105】

また、上述した映像投写装置４８の下面に設けられる光方向変換パネル５４も、上記の図８およびそれに関連する記載で既に述べたのと同様であり、ここではその構成や作用については詳述しないが、車両用情報表示システムの映像投写装置４８を構成する液晶表示パネル５２からの光である映像光を、車両内部の運転者や同乗者によって視認されることなく、フロントガラス６に設けられた透明シート５１へ向かわせ、その後、映像光は透明シート５１によって一方向に反射、拡散されて、その反射像が運転者により視認される。即ち、この光方向変換パネル５４により、映像投写装置４８からの映像光は、それ自体が、直接、車内から視認されることはなく、そのため運転の邪魔にはなることはなく、その反射光による反射像のみが運転者や同乗者によって監視されることとなる。

【0106】

また、車両の天井面に接して配置され、上述した光方向変換パネル５４の上面に設けられる保護カバー５０についても、上記の図９およびそれに関連する記載で既に述べたと同様であり、ここではその構成や作用については詳述しないが、車両用情報表示システムでは、特に、ドライバが自車を運転する際に外光反射による支障が軽減されることとなる。

【0107】

加えて、フロントガラス６に斜め方向から入射する太陽光は、そのＳ偏波は反射し、Ｐ偏波が透過して透明シート５１に向かう。この透明シート５１は、上記図１６およびそれに関連する記載でも既に述べたように、Ｓ波を透過する偏光板５７と透明拡散シート材５５で構成されており、映像を表示していない場合には透明であり、運転者が外界（車外）の風景を監視する妨げとならず、他方、映像表示時には、映像光を拡散・反射させ、これにより、運転者や同乗者に映像情報を視認させる一方向性の表示を実現することが可能となる。

【0108】

また、図１７に示した構成でも同様な効果が得られることも既に述べている。この時、透明シート５１の拡散透過率と平行光線透過率の比率により定義される曇度（ＨＡＺＥ）は１０％以下であれば実用上問題ないが、望ましくは４％以下であれば良い。一方、自動車用のウィンドガラスのＨＡＺＥは２％以下である。

【0109】

他方、車両用情報表示システムを構成する映像投写装置４８からの映像光はＳ偏波であるため、斜め入射した場合の反射率が高い状態で、前述した透明シート５１を構成する透明拡散シート材５５の内部で散乱し監視者に向かって出射する。一方、映像光の一部は散乱により偏光方向が乱れ、透明拡散シート材５５を拡散透過してフロントガラス６に向かって出射する。フロントガラス６の入射面では屈折率差が小さいため、反射光で発生する二重像のレベルは低い。

【0110】

これに対して、フロントガラス６の出射面（外界に接する面）で発生する反射光の強度はＳ偏光成分が大部分であるため反射率が大きい。この面で反射した映像光は反射後、再び、偏光板５７を通過して吸収されるため監視者側に戻ることがない。このためフロントガラス６の反射映像により生じる二重像が発生しなくなるので画質が大幅に向上した。なお、同様に、映像の反射面としてフロントガラス６の代わりにコンバイナに前述した透明シート５１を貼っても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

【0111】

以上に述べた透明シート５１によれば、上記の図１６や図１７からも明らかなように、昼間の所定条件化においてフロントガラス６を通過したＰ偏光の太陽光成分（コンバイナ方式ではその後コンバイナも通過）を、車両用情報表示システムを構成する光源装置１０１や液晶表示パネル５２を含む映像投写装置４８や、更には、光方向変換パネル５４等を含めた装置やその上面に設けられる光方向変換パネル５４や保護カバー５０の手前で吸収することで、液晶表示パネルと偏光板に戻らないようにすることが可能となる。

【0112】

なお、上記の例では、フロントガラス６に設けられる一方向性の透明シート５１として反射型の透明シート５１を採用するものについて述べたが、これに代えて、上記図１８で説明した透過型の透明シート５１’を採用することにより、映像光束を一方向に、即ち、車両の外部に拡散させることも可能である。その場合、透明シート５１’を構成する透明拡散シート材５５の映像光束入射面にはＰ波を透過する偏光板と位相差板が設けられ透明拡散シート材５５で反射した映像光束が車内（車両用情報表示システムが設置された空間）に戻ることを阻止する。この結果、運転者がフロントガラス６に映し出された映像により運転に支障をきたすことがない。

【0113】

偏光板５７と透明拡散シート材５５の間に設けた位相差板５８の最適な位相差は、透明拡散シートの拡散特性に合わせて最適な値を選ぶと良く、拡散角が大きい場合はλ／４に近いほうが良く、拡散角が小さい場合にはλ／８板などと組み合わせたほうが良好な変換特性を得ることができる。更に、図１９で説明した一方向性の透明シートの例２でも同様の効果を得ることができる。

【0114】

以上に詳細に述べた光源装置１０１や液晶表示パネル５２を含む映像投写装置４８や光方向変換パネル５４等を含んで構成された車両用情報表示システムでは、図２９において矢印で示すように、車内空間を仕切る透明部材であるフロントガラス６の上部領域の映像表示領域に対応した位置（図の天井面）に大型高解像度の映像投写装置４８を設け、その表示映像をフロントガラスで反射させることにより、その反射像を、直接、運転者や同乗者に監視させることが可能となる。その際、面発光レーザ映像源からの映像光のような拡散角度が狭く（高い直進性）かつ特定の偏波成分のみの映像光により高品位な映像を高解像度で表示すると共に出射光の利用効率を向上して消費電力を大幅に低減することが可能となる。

【0115】

＜車両用情報表示システムのその他の具体的な構成２＞
なお、上記では、車両空間を仕切るフロントガラス６やサイドガラス６”を含むウィンドガラスを利用して、映像投写装置４８や光方向変換パネル５４等により映像を表示する車両用情報表示システムについて述べたが、本発明はこれに限定されることなく、更に、リアガラスを利用して映像を表示し、或いは、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）型の情報表示装置（以下、「ＨＵＤ装置」と言う）も同時に搭載して利用することも可能であり、以下にはその例について述べる。

【0116】

続いて、図３１は、上述した大型の車両に代えて図３０に外観を示した普通の乗用車に車両用情報表示システムを搭載した例を示しており、フロントガラス６の一部（ステアリング４３の上部）、および、サイドガラス６”の一部に、上述した映像投写装置４８や光方向変換パネル５４に替えて設けられた、ＨＵＤ装置７００の映像表示装置７０４や光源装置７１０により映像を表示車両の内部または外部に向けて一方向に表示する。

【0117】

ここでＨＵＤ装置としては、既知の一般的な装置を採用することができるが、ここでは、その一例として、以下にその概略を説明する。

【0118】

図３１は、ＨＵＤ装置７００をその周辺機器構成を含めて示す概略構成図であり、ここでは、運転者８の視線（アイポイント）において自車両の前方に虚像Ｖ１を形成するため、被投影部材６（フロントガラスの内面）にて反射された各種情報をフロントガラス６に設けた透明シート５１で車内に拡散反射させ実像として表示する。

【0119】

上述したＨＵＤ装置７００では、上記映像投写装置４８に対応して表示する情報の映像光を生成する映像表示装置７０４と、上記光源装置１０１に対応して当該映像表示装置７０４に光を供給する光源装置７１０を備えている。映像表示装置７０４からの映像光の拡散分布を制御するためには、前述したのと同様に、映像表示装置７０４の一部の表面にレンチキュラーレンズを設け、レンズ形状を最適化することで一方向に制御できる。

【0120】

更に、ＨＵＤ装置７００からの映像光束は開口部（図示せず）からフロントガラス６に向かって出射する。即ち、車両用情報表示システムを構成するＨＵＤ装置７００において上述したレンチキュラーレンズやマイクロレンズアレイシートを採用することにより得られる面発光レーザ映像源からの映像光のように拡散角度が狭く（高い直進性）かつ特定の偏波成分のみの映像光を適用することにより、同様に、映像光を効率良く室外または室内の監視者の眼８に届くようにし、もって、高品位な映像を高解像度で表示すると共に、ＨＵＤ装置７００の出力をより低減した消費電力の低い車両用情報表示システムを実現することが可能となる。

【0121】

また、上記ＨＵＤ装置７００はそのバックライトを制御する制御装置７４０を備えている。なお、上記映像表示装置７０４やバックライトなどを含む光学部品は映像表示装置７０４の表示映像をフロントガラス６に貼付した透明シート５１に反射させ同時に拡散させることで運転者の視線８へと向かう。なお、映像表示装置７０４としては、例えば、バックライトを有するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。

【0122】

かかるＨＵＤ装置を構成する図示の制御装置７４０は、ナビゲーションシステム７６１から、自車両が走行している現在位置に対応する道路の制限速度や車線数、ナビゲーションシステム７６１に設定された自車両の移動予定経路などの各種の情報を、前景情報（即ち、上記虚像により自車両の前方に表示する情報）として取得する。

【0123】

また、運転支援ＥＣＵ７６２は、周辺監視装置７６３での監視の結果として検出された障害物に従って駆動系や制御系を制御することで、運転支援制御を実現するための制御装置である。かかる運転支援制御としては、例えば、クルーズコントロール、アダプティブクルーズコントロール、プリクラッシュセーフティ、レーンキーピングアシストなどの周知技術を含む。図示の周辺監視装置７６３は、自車両の周辺の状況を監視する装置であり、一例としては、自車両の周辺を撮影した画像に基づいて自車両の周辺に存在する物体を検出するカメラや、探査波を送受信した結果に基づいて自車両の周辺に存在する物体を検出する探査装置などである。

【0124】

上述したＨＵＤ装置の制御装置７４０は、このような運転支援ＥＣＵ７６２からの情報（例えば、先行車両までの距離および先行車両の方位、障害物や標識が存在する位置など）を前景情報として取得する。更に、この制御装置７４０には、イグニッション（ＩＧ）信号、および、自車状態情報が入力される。これらの情報のうち、自車状態情報とは、車両情報として取得される情報であり、解像度の高い表示を必要としない、例えば、内燃機関の燃料の残量や冷却水の温度など、予め規定された異常状態となったことを表す警告情報を含んでいる。

【0125】

また、方向指示器の操作結果や、自車両の走行速度、更には、シフトポジション情報なども含まれている。以上述べた制御装置７４０は、イグニッション信号が入力されると起動する。なお、被投影部材６は、情報が投影される部材であれば良く、前述したフロントガラスだけではなく、その他、コンバイナであっても良く、運転者の視線８において自車両の前方に実像を形成して運転者に視認させるものであれば良い。

【0126】

続いて、上述した映像投写装置４８や透明シート５１、および／または、ＨＵＤ装置７００を搭載した自動車のコックピット内の配置の一例を図３２に示す。図３２（ａ）は左側にステアリングを配置した自動車に対応したシステムの配置を、図３２（ｂ）は右側にステアリングを配置した自動車に対応したシステムの配置を示す。

【0127】

図３２のＨＵＤ画像表示領域（１ａ）には、上記に示したＨＵＤ装置７００を用いて映像情報をフロントガラス６で反射させて表示し、画像表示領域（１ｂ）（透明シート５１の貼付領域に対応する）には、上記光源装置１０１や液晶表示パネル５２を含む映像投写装置４８や光方向変換パネル５４等を含んで構成された装置（ここでは「車両情報表示装置」として符号１００で示す）を用いて映像情報をフロントガラス６で反射させ、その反射像を運転者に監視させる。その際、図にも示すように、画像表示領域（１ｂ）はフロントガラス６の上部に、ＨＵＤ画像表示領域（１ａ）は、例えば、自車両のボンネットが監視される範囲など、運転者にとって車外の景観の監視に邪魔とならない範囲や領域に設定することが好ましいであろう。

【0128】

上述した車両情報表示装置１００は、図３２に示すように、車両の天井面に、他方、ＨＵＤ装置７００はフロントガラス６とステアリング４３の間のダッシュボード４７の内部において、フロントガラス６に続く位置に、ステアリング４３に向け配置される。この結果、運転者が自車を運転する際には、フロントガラス６を介して監視する外部の景観、即ち、フロントガラス６の一部領域には、車両情報表示装置１００により、大型高解像度の映像表示装置の映像をフロントガラス６で反射させることにより、当該反射像を運転者や同乗者が監視可能であり、または、必要に応じてＨＵＤ装置７００からの情報をも表示可能な車両用情報表示システムを提供することができる。

【0129】

即ち、透明シート５１をウィンドガラス６に貼り付けた画像表示領域（１ｂ）には、車両情報表示装置１００からの映像光を反射させて運転者に監視させる。その際、画像表示領域（１ｂ）は、例えば、運転者が運転中に監視する景観に重畳することで拡張現実を疑似的に実現できる。この時映し出す映像は、運転者にとって車外の景観の監視に邪魔とならない範囲や領域に設定することが好ましい。

【0130】

なお、図３２に示すルームミラー７１には運転者の状態監視と自動車内様子をモニタするカメラ７２を設け、例えば運転者の目の高さに適合して前述した車両情報表示装置１００からの映像光の出射方向を制御することも可能であろう。

【0131】

＜車両用情報表示システムのその他の変形例：外部への表示＞
以上に詳述した実施例によれば、運転者が自車を運転する際に、車両を構成するシールドガラスである被投射部材としてのフロントガラス６を介して、必要な映像情報を、車両内部の運転者や同乗者に対して、一方向に、高解像度で表示して監視させることが可能となる。

【0132】

なお、その際、車両の外部からは、当該情報を監視することはできない。しかしながら、本発明に係る車両用情報表示システムは上述した実施例に限定されるものではなく、その他、映像情報を車両の外部に対しても表示することも可能である。即ち、上述したフロントガラス６だけではなく、更には、シールドガラスであるリアガラス６’やサイドガラス６”を介しても、上記と同様にして、映像情報を車両内部へ、または、外部に対して表示することが可能である。

【0133】

例えば、本実施例のシステムでは、「空車」などの車両の状態を示す情報を、タクシーのフロントガラス６の一部に、更には、リアガラス６’やサイドガラス６”に表示することも可能であり、或いは、その他の情報宣伝・広告等の情報を、車両の外部に対して表示することも可能である。また、バスや電車などの車両においても、その路線や行先などの情報をフロントガラスやリアガラスやサイドガラスなどに、一方向に、車外に対して表示することも可能である。以下には、情報を外部に対して表示する場合の車両用情報表示システムの構成について述べる。

【0134】

図３３には、被投射部材としてのフロントガラス６を介して、必要な映像情報を、車両の外部に対して、一方向に、高解像度で表示して監視させるシステム、より具体的には、ここでは、タクシーのフロントガラスにタクシーの状態（「空車」など）を表示する例について示す。なお、この例では、上記図３２に示した構成において、フロントガラス６の表面に設けた透明シート５１’（図１８を参照）として、車両情報表示装置１００’からの映像光をフロントガラス６で拡散・透過させ、その映像を、図１８等に矢印で示すように、車両の外部に透過して表示し、例えば、歩行者等が監視可能とするものである。その結果、運転者や同乗者は、必要な情報をフロントガラス６上に車外に対して比較的大きく表示することができるが、その表示が車内から監視する車外の景観の監視を妨害することはなく、運転者の運転を妨げることはない。

【0135】

また、上述した透明シート５１’の透明拡散シート材５５に代えて特定の偏波の反射率を高めた増反射コーティングを前述の偏光板の裏面に設けることで映像光束の反射率が大きくでき、同時にフロントガラス６の反射映像により生じる二重像の強度も大幅に軽減できる。即ち、上述した技術と同様の効果が得られることを確認した。

【0136】

更に、上述した透明シート５１’の透明拡散シート材５５に代えて、例えばサンテックディスプレイ(株)のＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）を使用し、映像表示状態では電圧を印加せず映像光を分散させ、映像非表示状態では電圧を印加して透明な状態とすることで透明シートの代用とすると良い。

【0137】

なお、透明シート５１’は、上記と同様、Ｓ波を透過する偏光板５７と透明拡散シート材５５で構成されており、なお、ここでは、屈折率の大きいナノ粒子ジルコニウムやナノ粒子ダイヤモンドを分散させた熱可塑性高分子を溶かしながら延伸したフィルム、例えば、ＪＸＴＧエネルギー社製「カレイドスクリーン」（特許文献２を参照）を用いることで、映像を表示していない場合には透明であり、他方、映像表示時には、映像光を拡散・透過させる。これにより、運転者や同乗者には映像情報を視認させずに車外の風景の監視を妨げず、外部に映像情報を表示可能となる。

【0138】

この場合の透明シート５１’による作用について述べる。透明シート５１’は、偏光板５７と透明拡散シート材５５および位相差板５８で構成されており、上記と同様に、斜め方向から入射する太陽光を、そのＳ偏波は反射し、他方、Ｐ偏波を透過することにより太陽光の照度を軽減する。この時、位相差板５８によってＰ偏光の偏光軸を回転させることで一部の太陽光を偏光板で吸収させる。この結果、映像投写装置４８が太陽光により受けるダメージを分散できる。

【0139】

一方、透明拡散シート材５５（図１８を参照）の作用によって車外に拡散する映像光はリアガラス６’等で反射し車内に戻る。この光はドライバの視界を遮るために運転上支障となる。そこで本実施例ではリアガラス６’等と偏光板５７の間に位相差板５８を配置し反射光を偏光板で吸収させることで映像光による情報は、車内の運転者や同乗者に視認されることなく、一方向に、車両の外部へ向かって表示される。

【0140】

図１９に示す一方向性透明シートの例２でも同様の効果を得ることができることは言うまでもない。その際、当該映像光による情報が、車内の運転手や同乗者による車外の景観の監視を妨げて運転を妨害することもない。以上述べた透明シート５１の拡散透過率と平行光線透過率の比率により定義される曇度（ＨＡＺＥ）は１０％以下であれば実用上問題ないが望ましくは４％以下であれば良い。一方、自動車用のウィンドガラスのＨＡＺＥは２％以下である。

【0141】

なお、上記のように、フロントガラス６、更には、リアガラスやサイドガラス等のシールドガラスの一部を利用した車両外部への情報の表示は、特に、上述したタクシーの空車状態を示す「空車」等の情報を路上の歩行者等に対して表示するのに適しているであろう。また、本実施例に係る車両用情報表示システムは、上述したように、映像情報を、一方向に、フロントガラス上に表示するだけではなく、更に、例えば、バスや電車などの大型の車両においても、その車両を構成するシールドガラスであるリアガラス６’やサイドガラス６”（図２５、図２６等を参照）などの被投射部材を利用して、宣伝、広告や通知等を含む各種の情報を表示することも可能である。以下には、情報を車両の外部に対して表示する場合の車両用情報表示システムの構成やその作用について更に述べる。

【0142】

図３４は、一例として、車両の一部を構成する被投射部材として、車両を構成するリアガラス６’を介して、例えば、車両の外部にいる歩行者等に対して情報を表示するものである。その結果、運転者や同乗者は、必要な情報を、上述したフロントガラス６上に監視することができるが（図２５等を参照）、同時に、リアガラス６’によっても車外に情報を表示できる。なお、運転者や同乗者は、外部に対して表示した情報については、これを監視することはできず、そのため、運転者の視野を妨害することもない。即ち、車外への情報の表示によって車内の運転者や同乗者が外部の景観を監視することの妨げとはならない。

【0143】

この例では、車両の一部を構成する被投射部材であるリアガラス６’の上方に車両情報表示装置１００’を配置し、その映像光をリアガラス６’の全面または一部に設定した画像表示領域（１ｅ）に向けて投射することにより、映像情報の表示を行う。

【0144】

なお、この例でも、リアガラス６’の画像表示領域には上述した図１８および図１９に示した透明シート５１’が設けられることは当然であろう。加えて、映像情報を車外へ向けて一方向に表示する被投射部材として、上述したフロントガラス６やリアガラス６’に限定されることはなく、その他、例えば、車両の側面を構成するサイドガラス６”（図２５や図２６、図３１等を参照）を利用することも可能であり、その場合、ここでは図示しないが、サイドガラス６”の近傍の部材（例えば、隣接する天井面や窓の枠組の一部など）に車両情報表示装置１００’を配置すると共に、当該サイドガラス６”の画像表示領域（１ｄ）には、上記図１８および図１９に示した透明シート５１’が設けられることは当然であろう。

【0145】

かかるサイドガラス６”への情報の表示は、例えば、タクシーにおいて、「お待たせしました」または「ご乗車ください」等のメッセージを路上の乗客等に対して表示するのに適しているであろう。

【0146】

加えて、以上に述べた例では、表示する映像情報を、車両を構成する被投写部材であるフロントガラス６やリアガラス６’やサイドガラス６”を介して、一方向に、車両の外部、または、内部に表示する車両情報表示装置１００および１００’について述べた。しかしながら、本発明はこれらに限定されることなく、例えば、情報を車両の内部に表示する車両情報表示装置１００と共に、情報を車両の外部に対して表示する車両情報表示装置１００’を、適宜、組み合わせることも可能である。

【0147】

このことによれば、例えば、公共の交通機関であるバスや電車などに適用した場合、そのリアガラス６’やサイドガラス６”を介して、車外の公衆に対して宣伝・広告や通知等を含む各種の情報を表示することが可能であり（但し、車内からは視認されないように制御可能）、公衆への有効な情報の表示ができる。また、上述したように、車両情報表示装置としてヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）７００も同時に搭載して利用することも可能である。

【0148】

更に、上述した透明拡散シート材５５（図１８を参照）に代えて、例えばサンテックディスプレイ(株)のＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）を使用し映像光入射側に特定の偏波を吸収または反射するシートまたは膜を成膜することで映像表示状態では電圧を印加せず白色状態とすることで映像光を車内外に映像表示が可能となる。映像非表示状態では電圧を印加して透明な状態とすることで透明シートの代用とすると良い。運転者が後部景観を観る必要がある、例えば後進ギアにシフトした場合やリアミラーやルームミラーに視点を移動させたことを運転者監視カメラで確認した場合には、ＰＤＬＣの一部に電圧を印加してＰＤＬＣ全面や一部を透明として後方視認性を確保する。上述したシートまたは膜により運転者側に映像光が戻ることを軽減し運転の支障とならないようにする。

【0149】

更には、上述したＨＵＤ装置７００からの映像を、上述した映像投写装置４８や光方向変換パネル５４を含む表示装置を利用してウィンドガラス６に表示することも可能であり、その一例は上記図２９や図３１に示した。なお、ＨＵＤ装置７００の構成や動作は上記と同様であり、また、車両情報表示装置１００の構成や動作も上記と同様である。なお、この場合においても、上記と同様に、発生した光の利用効率を向上することが可能であり、更に、その均一な照明特性をより向上すると同時に、モジュール化されたＳ偏光波の光源装置等を含め、小型かつ低コストで製造することが可能となる。

【0150】

加えて、車両を構成する被投射部材であるフロントガラス６やリアガラス６’やサイドガラス６”を介してより大きな映像を表示する場合には、上述した車両情報表示装置１００および１００’において光源装置１０１と共に映像投写装置４８を構成する映像表示素子５２として、比較的安価な液晶表示パネルを複数枚組み合わせて接合部を連続的にして一体とした大型の液晶表示パネル５２を採用することも可能である。この場合、上述した光源装置１０１からの光束を平行にウィンドガラス６に設けられた透明シート５１へ向けて出射し、当該透明シート５１によって一方向に反射・拡散させることによっても、消費電力を大幅に低減しながら、より拡大した映像情報を表示することが可能な車両用情報表示システムを、比較的、簡単かつ安価に実現することができる。

【0151】

以上述べた本発明のＨＵＤ装置型の車両用映像表示システムにおいて、映像表示装置４８からの映像光が平行な場合、例えばウィンドガラスから監視者の眼８までの距離を８０ｃｍとし、虚像が見える距離（ウィンドガラスに反射する位置）をパラメータとして、映像表示装置４８の画面水平寸法を１０インチおよび２０インチとした場合のウィンドガラスに見える反射像（虚像）の相対サイズを計算により求めた。結果を図３５に示す。

【0152】

監視者の眼に対して水平な軸Ｌ－Ｌ’に対して虚像が上部に成立すると空中に虚像が現れ、自動車が上下に変動すると監視者が乗り物酔いを起こす。このため、虚像は水平線Ｌ－Ｌ‘の上または下方に表示するのが良く、発明者らの実験の結果、虚像と水平軸とがなす角度βは０度から８度までの範囲が好適であり、拡張現実を実現する場合には０度から４度の範囲が更に良好であることが判明した。βが４度の場合の虚像距離は２０ｍで、映像表示装置の水平サイズが１０インチの場合、ウィンドで反射して得られる虚像は２５０インチ相当、２０インチの場合は５００インチ相当となる。

【0153】

更に、図３６は、上述した映像光の出射方向を規制する作用を持つ映像光制御フィルム７０（図１５を参照）を設けた映像表示装置４８を、特に自動車に搭載した場合の一例を示す断面図である。図３６において、光源装置１０１は、上記図３、図４などと同様に、例えば、プラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段２０４を設けた導光体２０３、光源としてのＬＥＤ素子２０１、反射シート２０５、位相差板２０６などから構成されており、その上面には、映像投写装置４８として、光源光入射面と映像光出射面に偏光板４９を備える液晶表示パネル５２が取り付けられており、その最上部には、上記図１５に示した映像光制御フィルム７０が設けられている。液晶表示パネル５２からの映像光は特定方向（図ではフロントガラス６）に出射され、一部の光は黒色部７０ｂで遮られるために直接監視者の眼に入ることはないため、映像表示装置４８からの直接光が運転の支障となることはない。

【0154】

この映像光制御フィルム７０は監視者に直接映像光が向かわないようにする作用を持ち、他方映像光は透明部分７０ａを通過してフロントガラス６で反射し監視者である運転者が認識できる。この映像光制御フィルム７０としては、例えば信越ポリマー（株）の視野角制御フィルム（ＶＣＦ：Ｖｉｅｗ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｆｉｌｍ）が適しており、その構造は透明シリコンと黒色シリコンを交互に配置し光入出射面に合成樹脂を配置してサンドウィツチ構造としているため、本実施例の映像光制御フィルム７０と同様の効果が期待できる。

【0155】

以上述べた視野角制御フィルムの透明部７０ａと黒色部７０ｂのピッチｈは、表示する映像の画素に対して１／３以下であることが望ましい。この時、厚さＷは視野角αを９０度より大きく取りたい場合にはｈ／ｗを１．０より大きく、視野角αを９０度より小さくしたい場合にはｈ／ｗを１．０より小さくすれば良い。一方、透明シート５１の拡散透過率と平行光線透過率の比率により定義される曇度（ＨＡＺＥ）は１０％以下であれば実用上問題ないが、望ましくは４％以下であれば良い。

【0156】

以上、種々の実施例について詳述したが、しかしながら、本発明は、上述した実施例のみに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するためにシステム全体を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0157】

１…自動車（車両）本体、６…フロントガラス、６’…リアガラス、６”…サイドガラス、１００…車両情報表示装置、１０１…光源装置、４８…映像投写装置、４９…反射型偏光板、５２…液晶表示パネル（素子）、５０…保護カバー、５１…一方向性の透明シート、５４…光方向変換パネル、５５…透明拡散シート材、５７…偏光板、５８…位相差板、透明部分…７０ａ，黒色部分…７０ｂ、２０２…ＬＥＤ基板、２０３…導光体、反射シート…２０５…反射シート、２２０…ショーウィンドウ（ウィンドガラス）、３００…スマートフォン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】