JP7002021B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、画像情報を表示するための表示装置に関する。

従来、リアカメラと、モニターと、凹面ミラーとを備えた車両用表示装置（表示システム）が開示されている（例えば特許文献１参照）。リアカメラは、車両の後方を撮像する。モニターは、車室内のうち運転席と助手席の間の天井位置に設けられ、リアカメラからの車両後方映像データに基づく車両後方画像を映し出す。凹面ミラーは、車室内のうちウインドシールドの上部位置に設置され、モニター画像を反射させて車両乗員へ車両後方画像を見せている。

特開２０１７－２１０２２９号公報

特許文献１に記載の車両用表示装置は、ドライバーに正対するように配置され、凹面ミラーで反射される虚像が見える構造になっている。したがって、特許文献１に記載の車両用表示装置を従来のルームミラー位置近傍（ウインドシールドの上方で車両左右方向の中心付近）に設置する場合は、運転席側のサイドガラス側から外光が入射したとき、凹面ミラーによって反射された光線が車両用表示装置の手前で集光し、映り込む可能性があった。

本開示の目的は、表示装置に入射する外光によって発生する映り込みを抑制できる表示装置を提供することにある。

本開示の一態様に係る表示装置は、画像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイスから出射された前記画像を示す光である出射光を前記表示装置の外部に向けて反射する凹面ミラーと、前記表示デバイスと前記凹面ミラーとの間の光路上に配置される、第１ミラーと、ハーフミラーと、を備え、前記表示デバイスは、前記表示デバイスの長尺な表示面に配置され、入射される前記出射光の位相を変化させる第１のλ／４板を有し、前記ハーフミラーは、入射される前記出射光の位相を変化させる第２のλ／４板と、第１偏光成分を反射しかつ前記第１偏光成分とは異なる第２偏光成分を透過する反射型偏光板と、を有し、前記表示面から出射された前記出射光は、（ｉ）前記第１のλ／４板を透過し、（ｉｉ）前記第１ミラーで反射し、（ｉｉｉ）前記ハーフミラーに形成された前記第２のλ／４板を透過し、（ｉｖ）前記ハーフミラーに形成された前記反射型偏光板で反射し、（ｖ）前記反射型偏光板で反射することにより前記第２のλ／４板を再度透過し、（ｖｉ）前記凹面ミラーで反射し、（ｖｉｉ）前記第２のλ／４板及び前記反射型偏光板の各々を透過し、前記表示装置を上面視した場合において、前記表示デバイスの長手方向と前記凹面ミラーの長手方向はそれぞれの範囲内で交差するとともに、前記表示面の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な線と、前記凹面ミラーの反射面の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な接線と、が４度から４５度までの所定の角度で交差する。

本開示によれば、表示装置に入射する外光によって発生する映り込みを抑制できる表示装置を提供することができる。

図１は、実施の形態１に係る、移動体に配置された表示装置、及び、運転者との位置関係を示す概略説明図である。 図２の（ａ）は、実施の形態１に係る表示装置を上面視した場合の概略説明図であり、図２の（ｂ）は、実施の形態１に係る表示装置を側面視した場合の概略説明図である。 図３の（ａ）は、実施の形態１に係る表示装置が備えるハーフミラーの第１形態の説明図であり、図３の（ｂ）は、実施の形態１に係る表示装置が備えるハーフミラーの第２形態の説明図である。 図４は、実施の形態１に係る表示装置と比較例に係る表示装置とを対比する概略説明図である。 図５の（ａ）は、実施の形態２に係る表示装置の説明図であり、図５の（ｂ）は、実施の形態の２の変形例１に係る表示装置の説明図であり、図５の（ｃ）は、実施の形態２の変形例２に係る表示装置の説明図である。

本開示の一態様に係る表示装置は、画像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイスから出射された前記画像を示す光である出射光を前記表示装置の外部に向けて反射する凹面ミラーと、前記表示デバイスと前記凹面ミラーとの間の光路上に配置される、第１ミラーと、ハーフミラーと、を備え、前記表示デバイスは、前記表示デバイスの長尺な表示面に配置され、入射される前記出射光の位相を変化させる第１のλ／４板を有し、前記ハーフミラーは、入射される前記出射光の位相を変化させる第２のλ／４板と、第１偏光成分を反射しかつ前記第１偏光成分とは異なる第２偏光成分を透過する反射型偏光板と、を有し、前記表示面から出射された前記出射光は、（ｉ）前記第１のλ／４板を透過し、（ｉｉ）前記第１ミラーで反射し、（ｉｉｉ）前記ハーフミラーに形成された前記第２のλ／４板を透過し、（ｉｖ）前記ハーフミラーに形成された前記反射型偏光板で反射し、（ｖ）前記反射型偏光板で反射することにより前記第２のλ／４板を再度透過し、（ｖｉ）前記凹面ミラーで反射し、（ｖｉｉ）前記第２のλ／４板及び前記反射型偏光板の各々を透過し、前記表示装置を上面視した場合において、前記表示面の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な線と、前記凹面ミラーの反射面の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な接線と、が所定の角度で交差する。

本開示によれば、表示装置を上面視した場合において、凹面ミラーに対して入射する出射光（光線）とは異なる方向に反射させる反射角をもたせることができる。これにより、運転席のサイドガラスから表示装置に入射する外光を運転者の場所とは異なる位置に反射させることができるので、外光によって発生する映り込みを抑制することができる。

例えば、前記凹面ミラーは、上下左右回動機構を有するように構成してもよい。

本様態によれば、表示デバイスの反射像の表示装置からの出射方向を変えることができる。これによれば、運転者は自身の視点位置に応じて視野を調整することができる。

例えば、前記表示装置を上面視した場合において、前記第１ミラーの長手方向の接線、及び、前記ハーフミラーの長手方向の接線は、前記所定の角度を二等分する線と略平行である。

本開示によれば、表示デバイスの表示面から出射された出射光が凹面ミラーで反射するまでの間の光路長を略等しくすることができるので、表示装置の幅方向における画像歪を抑制することができる。

例えば、前記所定の角度は、４度から４５度までである。

本開示によれば、運転者が表示装置の表示面を視認可能な方向に、表示装置の筐体を向けたときの、表示装置の筐体における車両前後方向の奥行きを小型化することができる。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
［１－１．表示装置の概要］
まず、図１を参照しながら、実施の形態１に係る表示装置１０の概要について説明する。なお、実施の形態１において表示装置１０は、右ハンドル車に設置する構成を前提として説明するが、以下に説明する表示装置１０の構成を運転者４００側から見て左右逆転させることで、左ハンドル車にも対応させることができる。図１は、実施の形態１に係る、車両３００（移動体）に配置された表示装置１０、及び、運転者４００との位置関係を示す概略説明図である。

図１に示すように、表示装置１０は、ウインドシールド側に近い天井３０１に、ブラケット３０２を介して取り付けられている。これにより、表示装置１０は、運転者４００が前方を向いた状態で、運転者４００の視界に入る位置に配置される。

以下の説明において、車両３００の前進方向を「前方」とし、車両３００の後退方向を「後方」とする。図１において、車両３００の前後方向（水平方向）をＸ軸方向、車両３００の左右方向をＹ軸方向、車両３００の上下方向（鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、図１において、「前方」をＸ軸のマイナス側、「後方」をＸ軸のプラス側、「上方」をＺ軸のプラス側、「下方」をＺ軸のマイナス側とする。また、「右」とは、図１において、Ｙ軸のプラス側であり、「左」とは、Ｙ軸のマイナス側である。また、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向を表示していない図を除き、図２以降においても、同様である。

また、以下の実施の形態において、略平行等の表現を用いている。例えば、略平行は、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数パーセント程度の誤差を含むことも意味する。また、略平行は、本開示による効果を奏し得る範囲において平行という意味である。他の「略」を用いた表現についても同様である。

車両３００は、例えば普通乗用車、バス又はトラック等の自動車である。車両３００のリアウインドウ、リアバンパー、トランクフード等には、当該車両３００の後方を撮影するためのカメラ（図示せず）が搭載されている。なお、本実施の形態では、表示装置１０が移動体としての車両３００に搭載される場合について説明するが、これに限定されず、例えば建機、農機、船舶又は航空機等の各種移動体に搭載されてもよい。

表示装置１０は、表示デバイス２０が表示する第１画像に基づく第２画像を表示する。具体的には、表示装置１０は、カメラにより撮影された後方画像（第１画像）を表示するための、いわゆる電子ミラーである。後方画像は、カメラにより車両３００の後方を撮影した画像であって表示デバイス２０が表示した画像（第２画像）を示す光（出射光）が反射されて、運転者４００に視認される。つまり、表示デバイス２０が表示した画像は、第１画像に基づく第２画像である。運転者４００は、表示装置１０に表示された後方画像を見ることにより、後方画像に映った車両３００の後方を確認することができる。すなわち、表示装置１０は、光の反射を利用して車両３００の後方を映す従来の物理的なルームミラーの代用として用いられる。

［１－２．表示装置の構成］
次に、図１、図２の（ａ）、（ｂ）及び図３の（ａ）、（ｂ）を参照しながら、実施の形態１に係る表示装置１０の構成について説明する。図２の（ａ）は、実施の形態１に係る表示装置１０を上面視した場合の概略説明図であり、図２の（ｂ）は、実施の形態１に係る表示装置１０を側面視した場合の概略説明図である。図３の（ａ）は、実施の形態１に係る表示装置１０が備えるハーフミラー４０の第１形態の説明図であり、図３の（ｂ）は、実施の形態１に係る表示装置１０が備えるハーフミラー４０の第２形態の説明図である。表示デバイス２０の長尺な表示面２１には第１のλ／４板２２が配置され、ハーフミラー４０には、図３の（ａ）もしくは図３の（ｂ）に示すように支持基板４２に第２のλ／４板４３と反射型偏光板４１とが張り合わされている。なお、本明細書において、「板」とは、板だけでなく、フィルム又はシート等と呼ばれるような部材も含む概念である。

図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、表示装置１０は、筐体６０と、表示デバイス２０と、第１ミラー３０と、ハーフミラー４０と、凹面ミラー５０とを備えている。

筐体６０は、例えば合成樹脂等で形成されており、内部に収納空間７０を有している。筐体６０の収納空間７０には、表示デバイス２０、第１ミラー３０、ハーフミラー４０及び凹面ミラー５０が収納されている。図１に示すように、筐体６０は、ブラケット３０２を介して車両３００の天井３０１から吊り下げられている。

表示デバイス２０は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）であり、画像を表示する。表示デバイス２０は、車両３００のカメラにより撮影された後方画像を表示するための表示面２１を有している。表示面２１は、横長（長尺）の矩形状に形成されており、表示面２１の横方向（例えばＹ軸方向）における寸法は、縦方向（例えばＺ軸方向）における寸法よりも大きい。表示面２１は、後方画像を形成するための光、つまり表示面２１から出射された画像を示す光（以下、「出射光」ということがある）を出射する。なお、表示面２１からの出射光の出射方向は、図２の（ａ）の表示装置１０を上面視した場合において表示面２１の垂線方向に対して反時計周りの方向に傾斜している。表示面２１の最表面側には、第１のλ／４板２２が配置されている。第１のλ／４板２２は、当該第１のλ／４板２２に入射した光を直線偏光から円偏光に（又は円偏光から直線偏光に）変換するための位相差板である。第１のλ／４板２２は、当該第１のλ／４板２２に入射した光のうち、互いに直交する直線偏光成分間に波長λの１／４の位相差（すなわち、９０°の位相差）を生じさせる機能を有する。表示デバイス２０は液晶ディスプレイであるため、表示面２１から出射される出射光は、直線偏光である。表示デバイス２０の表示面２１から出射した出射光（光線）は、側面視で表示面２１の後方（Ｘ軸のプラス方向側）に配置された第１ミラー３０に向けて出射される。

第１ミラー３０は、平面ミラーであり、平面状の反射面３１を有している。第１ミラー３０は、例えばガラス製の基材の表面に、アルミニウム等の反射金属膜を蒸着することにより形成される。第１ミラー３０は、横長の矩形状に形成されており、第１ミラー３０の横方向における寸法は、縦方向における寸法よりも大きい。第１ミラー３０は、側面視で表示面２１の後方（Ｘ軸のプラス方向側）であり、表示デバイス２０と凹面ミラー５０との間の光路上に配置される。また、第１ミラー３０は、表示面２１からの出射光を、第１ミラー３０の下方（Ｚ軸のマイナス方向側）に配置されたハーフミラー４０に向けて反射する向きに設置されている。また、第１ミラー３０の長手方向は、表示面２１の長手方向に対して、上面視で反時計回りに傾斜しており、非平行になるように配置されている。本実施の形態では、第１ミラー３０は、前述の通り平面ミラーとしているが、球面及び非球面、もしくは自由曲面を有する曲面ミラーであってもよい。

ハーフミラー４０は、図３の（ａ）に示す第１の形態、もしくは、図３の（ｂ）に示す第２の形態のいずれかで構成されている。図３の（ａ）に示す第１の形態では、第１ミラー３０からの反射光が入射する側から、第２のλ／４板４３、反射型偏光板４１、支持基板４２の順で構成される。図３の（ｂ）に示す第２の形態では、第１ミラー３０からの反射光が入射する側から、第２のλ／４板４３、支持基板４２、反射型偏光板４１の順で構成される。第２のλ／４板４３は、当該第２のλ／４板４３に入射した光を直線偏光から円偏光に（又は円偏光から直線偏光に）変換するための位相差板である。第２のλ／４板４３は、当該第２のλ／４板４３に入射した光のうち、互いに直交する直線偏光成分間に波長λの１／４の位相差（すなわち、９０°の位相差）を生じさせる機能を有する。反射型偏光板４１は、第１の偏光成分（直線偏光）を反射し、第２の偏光成分（第１の偏光成分の直線偏光に対して透過軸が９０°回転している直線偏光）を透過する。支持基板４２は透明のガラス板である。ハーフミラー４０は、横長の矩形状に形成されており、ハーフミラー４０の横方向における寸法は、縦方向における寸法よりも大きい。ハーフミラー４０は、図２の（ｂ）に示すように、側面視で第１ミラー３０の下方（Ｚ軸のマイナス方向側）であり、表示デバイス２０と凹面ミラー５０との間の光路上に配置される。また、ハーフミラー４０は、第１ミラー３０からの反射光を、側面視でハーフミラー４０の前方（Ｘ軸のマイナス方向側）に配置された凹面ミラー５０に向けて反射する向きに設置されている。また、図２の（ａ）に示すように、ハーフミラー４０の長手方向は、第１ミラー３０の長手方向に対して、上面視で平行になるように配置されている。なお、本明細書において上述したが、「平行」とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である場合、例えば数度程度の誤差を含むことも意味する。具体的には、「平行」とは、対象である２つの直線のなす角度（鋭角）が０度以上５度以下であることを言う。

凹面ミラー５０は、自由曲面の反射面５１を有している。凹面ミラー５０は、例えば樹脂成型された部材の表面に、アルミニウム等の反射金属膜を蒸着することにより形成される。凹面ミラー５０は、横長の矩形状に形成されており、凹面ミラー５０の横方向における寸法は、縦方向における寸法よりも大きい。凹面ミラー５０は、側面視でハーフミラー４０の前方側（Ｘ軸のマイナス方向側）に配置され、ハーフミラー４０で反射された光線を側面視で凹面ミラー５０の後方（Ｘ軸のプラス方向側）に配置されたハーフミラー４０に向けて反射する向きに配置されている。また、凹面ミラー５０は、図２の（ａ）に示すように、入射する光線とは異なる方向に反射するように反射角をもたせてあり、運転者４００の方向に向けて反射する向きに配置されている。すなわち、凹面ミラー５０の長手方向は、ハーフミラー４０の長手方向に対して、反時計回りに傾斜しており、非平行になるように配置されている。

以上のような構成により、ハーフミラー４０を基準にすると、表示装置１０を上面視した場合において、表示面２１の長手方向は、ハーフミラー４０の長手方向に対して、時計周りに傾斜しており、凹面ミラー５０の長手方向は、ハーフミラー４０の長手方向に対して、反時計回りに傾斜している。すなわち、図２の（ａ）に示すように、表示装置１０では、表示面２１の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な線２１Ａと、凹面ミラー５０の反射面５１の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な二点鎖線で示す接線５１Ａと、が所定の角度で交差するように構成されている。線２１Ａと接線５１Ａとが交差する点を交差点８０Ｃとして示す。これにより、表示面２１の長手方向の左端、及び右端から、それぞれ凹面ミラー５０の長手方向の左端及び右端までの光路長差を抑制することができ、表示映像の解像度の低下及び視距離ばらつき、左右両眼間の表示映像の歪み差を抑制し、画質を向上することができる。したがって、所定の角度は、画質を向上できる角度として予め決定されている。なお、表示デバイス２０の長手方向と、凹面ミラー５０の長手方向はそれぞれの範囲外で交差していてもよいが、図２の（ａ）に示すように表示デバイス２０の長手方向と、凹面ミラー５０の長手方向の範囲内で交差していた方が、表示装置１０を小型化できるので好ましい。

ここで、表示装置１０を上面視した場合における、表示面２１、第１ミラー３０、ハーフミラー４０、及び、凹面ミラー５０の位置関係について、詳細な構成例を説明する。

上記したように、ハーフミラー４０（第１ミラー３０を含む）を基準にすると、表示装置１０を上面視した場合において、表示面２１の長手方向は、ハーフミラー４０の長手方向に対して、時計周りに傾斜しており、凹面ミラー５０の長手方向は、ハーフミラー４０の長手方向に対して、反時計回りに傾斜している。そして、ハーフミラー４０の長手方向の接線は、第１ミラー３０の長手方向の接線と平行である。この詳細な位置関係は、次のとおりである。表示面２１の線２１Ａと凹面ミラー５０の反射面５１における接線５１Ａとは、所定の角度で交差しているが、この所定の角度を二等分する線８０Ａは、ハーフミラー４０の長手方向の接線、及び、第１ミラー３０の長手方向の接線と平行である。線２１Ａ及び線８０Ａは、直線である。なお、図２の（ａ）の構成では、線８０Ａは、ハーフミラー４０の長手方向の接線、及び、第１ミラー３０の長手方向の接線に対して約５度の角度を有するが、この角度は平行の定義内である。このような位置関係としたことにより、表示デバイス２０の表示面２１から出射された出射光が凹面ミラー５０で反射するまでの間の光路長は、上面視で図２の（ａ）の交差点８０Ｃを中心にして対称になるため、光路長をほぼ等しくすることができる。その結果、表示装置１０の幅方向における画像歪を抑制することができる。

［１－３．表示装置の動作と効果］
次に、図２の（ａ）、（ｂ）及び、図３の（ａ）、（ｂ）を参照しながら、実施の形態１に係る表示装置１０の動作について説明する。図２の（ａ）は、表示装置１０をＺ軸のプラス側から見た上面視の概略説明図であり、図２の（ｂ）は、表示装置１０をＹ軸方向のマイナス側から見た側面視の概略説明図である。

図２の（ｂ）に示すように、表示デバイス２０の表示面２１から出射した直線偏光の光線は、表示面２１上に配置されている第１のλ／４板２２を透過して、円偏光の光線に変換され、第１ミラー３０に向けて出射される。

第１ミラー３０に入射した円偏光の光線は、第１ミラー３０の反射面３１で反射され、ハーフミラー４０に入射する。

ここで、ハーフミラー４０が図３の（ａ）、（ｂ）それぞれの構成である場合について説明する。図３の（ａ）、（ｂ）において、矢印１２１は図２の（ａ）、（ｂ）に示す筐体６０の内部側を示し、矢印１２２は筐体６０の外部側を示している。

ハーフミラー４０が図３の（ａ）に示す第１の構成である場合、第２のλ／４板４３に入射した円偏光の光線が第２のλ／４板４３を透過して、直線偏光（第１偏光成分）の光線に変換され、反射型偏光板４１に入射する。反射型偏光板４１に入射した直線偏光の光線は、第１の偏光成分を反射する反射型偏光板４１で反射され、再び第２のλ／４板４３に入射する。第２のλ／４板４３に入射した直線偏光の光線は、第２のλ／４板４３を透過して円偏光の光線に変換され、凹面ミラー５０に向けて出射される。

ハーフミラー４０が図３の（ｂ）に示す第２の構成である場合、第２のλ／４板４３に入射した円偏光の光線が第２のλ／４板４３を透過して、直線偏光（第１偏光成分）の光線に変換され、支持基板４２に入射する。支持基板４２を透過した直線偏光の光線は、反射型偏光板４１に入射する。反射型偏光板４１に入射した直線偏光は、第１の偏光成分を反射する反射型偏光板４１で反射され、再び支持基板４２に入射する。支持基板４２を透過した直線偏光の光線は、再び第２のλ／４板４３に入射する。第２のλ／４板４３に入射した直線偏光の光線は、第２のλ／４板４３を透過して円偏光の光線に変換され、凹面ミラー５０に向けて出射される。

凹面ミラー５０に入射した円偏光の光線は、凹面ミラー５０の反射面５１で反射され、再びハーフミラー４０の第２のλ／４板４３に入射する。

ここで、ハーフミラー４０が図３の（ａ）、（ｂ）それぞれの構成である場合について説明する。

ハーフミラー４０が図３の（ａ）に示す第１の構成である場合、第２のλ／４板４３に入射した円偏光の光線が第２のλ／４板４３を透過して、直線偏光（第２偏光成分）の光線に変換され、反射型偏光板４１に入射する。反射型偏光板４１に入射した直線偏光の光線は、第２の偏光成分を透過する反射型偏光板４１を透過し、支持基板４２に入射する。支持基板４２に入射した直線偏光の光線は、支持基板４２を透過して、運転者４００に向けて出射され、運転者４００の目に入射する。

ハーフミラー４０が図３の（ｂ）に示す第２の構成である場合、第２のλ／４板４３に入射した円偏光の光線が第２のλ／４板４３を透過して、直線偏光（第２偏光成分）の光線に変換され、支持基板４２に入射する。支持基板４２に入射した直線偏光の光線は、支持基板４２を透過して、反射型偏光板４１に入射する。反射型偏光板４１に入射した直線偏光の光線は、第２の偏光成分を透過する反射型偏光板４１を透過して、運転者４００に向けて出射され、運転者４００の目に入射する。

以上のようにして、表示デバイス２０の表示面２１からの出射光は、（α）第１ミラー３０で反射し、（β）ハーフミラー４０で反射し、（γ）凹面ミラー５０で反射し、（δ）ハーフミラー４０を透過する。詳細には、表示面２１から出射された光である出射光は、（ｉ）第１のλ／４板２２を透過し、（ｉｉ）第１ミラー３０で反射し、（ｉｉｉ）ハーフミラー４０に形成された第２のλ／４板４３を透過し、（ｉｖ）ハーフミラー４０に形成された反射型偏光板４１で反射し、（ｖ）反射型偏光板４１で反射することにより第２のλ／４板４３を再度透過し、（ｖｉ）凹面ミラー５０で反射し、（ｖｉｉ）第２のλ／４板４３及び反射型偏光板４１の各々を透過した後に、運転者４００の目に入射する。すなわち、表示デバイス２０の表示面２１からの出射光は、筐体６０の内部で合計３回反射した後に、運転者４００の目に入射する。

本実施の形態の構成によれば、凹面ミラー５０に、入射する光線とは異なる方向に反射させる反射角をもたせることができる。これにより、運転席のサイドガラスから表示装置１０に入射する外光を運転者の場所とは異なる位置に反射させることができるので、外光によって発生する映り込みを抑制することができる。

また、運転者４００が凹面ミラー５０の反射面５１で反射された後方画像を見ることにより、運転者４００には、表示装置１０よりも車両３００の前方の表示位置に後方画像の虚像が表示されているように見える。これにより、運転者４００は、ウインドシールドを通して車両３００の前方を見ている状態で、後方画像の虚像に視線を移す場合における目のピント調節量が比較的少なくて済む。

［１－４．外光入射時の動作と効果］
次に、表示装置１０に太陽光等の外光が入射した場合の光線の振る舞いについて図２の（ａ）及び図３の（ａ）を用いて説明する。外光１０１、１０２、及び１０３は、それぞれ運転席のサイドガラスから入射する外光、後部座席のサイドガラスから入射する外光、及びリアガラスから入射する外光である。図２の（ａ）の表示装置１０を上面視した場合において、凹面ミラー５０の反射面５１の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な接線５１Ａが図２の（ａ）に示す状態の場合、外光１０１、１０２、及び１０３が表示装置１０に設置された凹面ミラー５０に入射すると、凹面ミラー５０で反射され、それぞれ反射光１１１、１１２、及び１１３が表示装置１０の外部に出射される。

ここで、表示装置１０の凹面ミラー５０が運転者４００に上面視で正対するような従来の構成の場合の外光の振る舞いについて説明する。この場合、凹面ミラー５０の反射面５１の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な接線は、図２の（ａ）の破線で示す接線５１Ｂに示す状態となる。つまり、接線５１Ｂは、出射光１００と垂直な関係である。表示装置１０の出射光１００の方向は、運転者４００の方向である。外光１０１は、運転席側のサイドガラスを通過し、運転者４００のすぐ右側から入射する光線である。

ここで、ハーフミラー４０が図３の（ａ）の構成である場合について説明する。ハーフミラー４０が図３の（ｂ）の構成である場合も光線の偏光状態は同様の振る舞いをするため、以降は省略する。

ハーフミラー４０が図３の（ａ）に示す第１の構成である場合、図２の（ａ）に示す外光１０１が運転者４００のすぐ右側を通過して表示装置１０に入射すると、ハーフミラー４０の支持基板４２に入射する。支持基板４２に入射した光線は、支持基板４２を透過して、反射型偏光板４１に入射する。反射型偏光板４１に入射した無偏光の光線は、第２の偏光成分を透過する反射型偏光板４１を透過して、直線偏光（第２偏光成分）の光線のみが透過する。反射型偏光板４１を透過した直線偏光の光線は、第２のλ／４板４３に入射する。第２のλ／４板４３に入射した直線偏光の光線は、第２のλ／４板４３を透過して円偏光の光線に変換され、凹面ミラー５０に向けて出射される。

凹面ミラー５０に入射した円偏光の光線は、凹面ミラー５０の反射面５１で反射され、再びハーフミラー４０の第２のλ／４板４３に入射する。

ハーフミラー４０の第２のλ／４板４３に入射した円偏光の光線は、第２のλ／４板４３を透過して直線偏光（第１偏光成分）の光線に変換され、反射型偏光板４１に入射する。反射型偏光板４１に入射した直線偏光の光線は、第１の偏光成分を反射するので、表示装置１０の外部には出射されない。これにより、外光の映り込みを抑制することができる。しかしながら、実際には僅かな光が外部に出射する。外部に出射する光は、第２のλ／４板４３の位相差の波長分散特性、及び、反射型偏光板４１の消光比特性に起因するもので、数パーセントの光線が映り込む反射光１１２として表示装置１０の外部に出射する。したがって、表示装置１０の凹面ミラー５０が運転者４００に上面視で正対するような従来の構成の場合、外光１０１及びその近傍を通過する外光が表示装置１０に入射すると、反射光１１２が運転者４００に向けて出射されるため、運転者４００には反射光１１２が不要な映り込み光として見えてしまう場合がある。

次に、表示装置１０の凹面ミラー５０が運転者４００に上面視で正対しない本実施の形態の場合の外光の振る舞いについて説明する。この場合、凹面ミラー５０の反射面５１の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な接線は図２の（ａ）の５１Ａに示す状態となる。

表示装置１０に入射する光線の偏光の振る舞いは、前述した表示装置１０の凹面ミラー５０が運転者４００に正対する場合と同様である。

表示装置１０の凹面ミラー５０が運転者４００に上面視で正対しない本実施の形態の場合、外光１０１及びその近傍を通過する外光が表示装置１０に入射すると、凹面ミラー５０で反射された光線が反射光１１１となって、表示装置１０の外部に出射する。凹面ミラー５０は運転者４００に正対していないため、反射光１１１は、運転者４００の方向とは異なる方向に出射する光線となり、運転者４００には、ほとんど（実質的に）見えない。

一方、後部座席のサイドガラス側から入射する外光１０２及びその近傍を通過する外光が表示装置１０に入射すると、凹面ミラー５０の反射面５１で反射された光線が反射光１１２となって、表示装置１０の外部に出射する。反射光１１２は、運転者４００の方向に向けて出射する光線なので、運転者４００には反射光１１２が映り込み光として見えるが、後部座席のサイドガラスは、通常透過率が低いスモークガラスとなっているため、運転席のサイドガラスから入射した外光の映り込みと比べて、その強度を大幅に抑制できる。また、表示装置１０と後部座席のサイドガラスとの間には、運転席のシート及びヘッドレストがあるため、運転席側のサイドガラスに比べて外光が入りにくくなり、その結果、映り込みも抑制できる。

また、リアガラス側から入射する外光１０３及びその近傍を通過する外光が表示装置１０に入射すると、凹面ミラー５０の反射面５１で反射された光線が反射光１１３となって、表示装置１０の外部に出射する。反射光１１３は、運転者４００の方向とは異なる方向に出射する光線なので、運転者４００には、ほとんど見えない。

以上のように、表示装置１０の凹面ミラー５０を運転者４００に上面視で正対しないように構成にすることにより、外光による映り込みを抑制することができる。

次に、所定の角度の角度範囲について図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１に係る表示装置１０と比較例に係る表示装置２１０とを対比する概略説明図である。

まず、図２の（ａ）の例では、所定の角度、つまり、表示装置１０を上面視した場合において、表示面２１の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な線２１Ａと、凹面ミラー５０の反射面５１の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な接線５１Ａとの交差する鋭角の角度は、約２７度である。

ここで、所定の角度が０度、つまり線２１Ａ、接線５１Ａ、及び、接線５１Ｂのそれぞれの線が一致する構成である図４の比較例に係る表示装置２１０と、図２の（ａ）の構成である実施の形態１に係る表示装置１０とを図４に示す。図４の比較例に係る表示装置２１０において、便宜上、図２の（ａ）と同じ構成要素には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。図４の比較例に係る表示装置２１０では、線２１Ａ、接線５１Ａ、及び、接線５１Ｂのそれぞれの線が一致するので、表示デバイス２０と凹面ミラー５０とが、同じ方向（出射光１００の方向）を向く。そのため、図４の比較例では、表示デバイス２０及び凹面ミラー５０と、第１ミラー３０及びハーフミラー４０との距離を小さくできるので、筐体２６０を薄くした表示装置２１０が構成可能である。

しかし、このような表示装置２１０の表示面２１を図１の運転者４００の方向に向けるには、運転者４００の目が凹面ミラー５０で反射した光線の方向と正対する必要がある。そのため、図４に示すように、表示装置２１０の出射光１００が運転者４００側に向くように、Ｚ軸を中心として反時計回りに筐体２６０を回転させることになる。したがって、車両の前後方向であるＸ軸方向における筐体２６０の奥行きは、図４に示す距離Ｄ１となる。

一方、図４では、図２の（ａ）に示される筐体６０の輪郭を長破線で示している。この筐体６０のＸ軸方向における奥行きは、図４に示す距離Ｄ２となる。したがって、図４より明らかなように、距離Ｄ１＞距離Ｄ２であることから、表示装置２１０の実質的な奥行きは図２の（ａ）の構成の方が小さくなる。ゆえに、本実施の形態の構成は、車両の前後方向に対して奥行きを小型化することができる。

このように車両の前後方向に対して奥行きを小型化するための所定の角度の範囲を求めた。具体的には、実際に距離Ｄ１＞距離Ｄ２を満たす条件で、運転者４００が見た画像（第２画像）に違和感がなく、見やすく視認できるように光学シミュレーションを実行したところ、所定の角度の範囲は４度から４５度の範囲であった。つまり、所定の角度が４度を下回ると、図４の表示装置２１０の構成に近づくため、距離Ｄ１＞距離Ｄ２を満たさなくなる。また、４５度を上回ると、画像を視認するために運転者４００が頭を動かす角度が大きくなってくるため、運転者４００による表示装置１０の見やすさが損なわれる。したがって、所定の角度を４度から４５度までとすることにより、車両の前後方向に対して奥行きを小型化した、見やすい表示装置１０を実現することができる。なお、所定の角度の範囲は、望ましくは６度から３０度までとすることで、より小型化と見やすさとの両立が可能となる。

（実施の形態２）
［２－１．表示装置の構成と動作］
図５の（ａ）を参照しながら、実施の形態２に係る表示装置１０Ａの構成と動作について説明する。図５の（ａ）は、実施の形態２に係る表示装置１０Ａの断面図である。なお、以下の各実施の形態において、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。実施の形態２は、凹面ミラー５０が上下左右に回動可能な機構（上下左右回動機構）を備えている点で、実施の形態１と異なる。

図５の（ａ）に示すように、凹面ミラー５０はホルダー２０１に固定され、出射光１００側の運転者４００から見てホルダー２０１の左側の端部はボールジョイント２０２によって保持されている。ホルダー２０１の右側の端部には、調整ノブ２０３が設けられている。調整ノブ２０３は、前後にスライドできるように筐体６０の側面に開口部２０５が設けられている。調整ノブ２０３を前後に動かすことにより、ボールジョイント２０２の中心を回転軸として、凹面ミラー５０の左右方向の角度を調整することができる。また、調整ノブ２０３を回転操作することにより、ボールジョイント２０２の中心から調整ノブ２０３の中心を結ぶ線を回転軸として、凹面ミラー５０の上下方向の角度を調整することができる。調整ノブ２０３の筐体６０の内側の位置には、防塵カバー２０４が設けられている。防塵カバー２０４は、調整ノブ２０３を前後に動かした場合に、筐体６０の開口部２０５から筐体６０内部に埃が侵入するのを防止するために設置されている。なお、本実施の形態では、ボールジョイント２０２によって、凹面ミラー５０の左右方向と上下方向の角度調整を実現しているが、ボールジョイント２０２以外の軸受け構造であってもよい。

次に、図５の（ｂ）、及び、図５の（ｃ）を参照しながら、実施の形態２の変形例１及び変形例２に係る、表示装置１０Ｂ及び表示装置１０Ｃの構成と動作について説明する。上記実施の形態２と同一の構成要素には、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

変形例１の表示装置１０Ｂは、図５の（ａ）の実施の形態２に対して、ボールジョイント２０２と調整ノブ２０３の位置がＹ軸方向において入れ替わった構成である。したがって、表示装置１０Ａと同様に、調整ノブ２０３の前後スライド及び回転操作によって、それぞれ凹面ミラー５０の左右方向の角度と上下方向の角度とを調整することができる。

変形例２の表示装置１０Ｃは、図５の（ｂ）の変形例１に対してボールジョイント２０２の位置を凹面ミラー５０右端から中心部分に移動した構成である。表示装置１０Ｂと同様に調整ノブ２０３の前後スライド及び回転操作によって、それぞれ凹面ミラー５０の左右方向の角度と上下方向の角度とを調整することができる。

［２－２．効果］
実施の形態２、変形例１及び変形例２のように凹面ミラー５０の左右方向の角度と上下方向の角度とを調整できる構成にすることにより、運転者４００の視点位置が変化した場合でも、運転者４００は、表示映像を自身の視界に入るように調整することができる。さらには、凹面ミラー５０の左右方向の角度と上下方向の角度とを１つの調整ノブ２０３で調整できる構成にすることにより、運転者４００は、凹面ミラー５０の角度を容易に調整することができる。

また、図５の（ａ）に示す実施の形態２では、調整ノブ２０３の前後方向にスライドさせるためのストローク領域を確保するため、図５の（ｂ）に示す変形例１、及び、図５の（ｃ）に示す変形例２では、調整ノブ２０３のストローク領域を表示装置１０Ｂ、１０Ｃのデッドスペースに配置することができるので、表示装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃのサイズの大型化を抑制することができる。

なお、図５の（ａ）から図５の（ｃ）に示した構成において、凹面ミラー５０の角度調整範囲は、上記した所定の角度（表示装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを上面視した場合において、表示面２１の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な線２１Ａと、凹面ミラー５０の反射面５１の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な接線５１Ａとが交差する鋭角の角度）の範囲に含まれる。すなわち、凹面ミラー５０の角度調整をどのように行っても、線２１Ａと接線５１Ａとの交差する角度は、４度から４５度の範囲内（望ましくは６度から３０度）となるように構成されている。

（その他の実施例）
以上、一つ又は複数の態様に係る表示装置について、上記各実施の形態１、２及び実施の形態２の変形例１、２に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態１、２及び実施の形態２の変形例１、２に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を上記各実施の形態１、２及び実施の形態２の変形例１、２に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

また、上記各実施の形態１、２及び実施の形態２の変形例１、２では、ハーフミラー４０は、第２のλ／４板４３と、反射型偏光板４１と、支持基板４２によって構成されていたが、ハーフミラー４０の最表面側（運転者４００側）に反射型偏光板４１の透過軸と同一方向の透過軸を有する透過型偏光板を配置した構成であってもよい。反射型偏光板４１は、概ね入射光の半分の強度の光線を反射するため、表示装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの外部の下方（－Ｚ方向側）から入射した光線が運転者４００側に反射され、映り込み光となってしまう場合がある。前述のように、透過型偏光板をハーフミラー４０の最表面側に配置することで、反射型偏光板４１で反射する光線は透過型偏光板を透過しない直線偏光の成分となるため、映り込みとなる反射光を大幅に抑制することができる。

また、上記各実施の形態１、２及び実施の形態２の変形例１、２では、ハーフミラー４０は、第２のλ／４板４３と、反射型偏光板４１と、支持基板４２によって構成されていたが、ハーフミラー４０の最表面側（運転者４００側）に第３のλ／４板を配置した構成であってもよい。上記各実施の形態１、２及び実施の形態２の変形例１、２では、ハーフミラー４０を出射した光線は、直線偏光の光線となる。したがって、運転者４００が偏光サングラスを装着した場合に、偏光サングラスの透過軸がハーフミラー４０から出射した光線の透過軸と直交する関係であったり、直交に近い関係であったりすると、運転者４００は表示映像を視認できなかったり、表示映像が極端に暗くなってしまう場合がある。前述のように、第３のλ／４板をハーフミラー４０の最表面側に配置することで、出射する光線は円偏光となるため、運転者４００が偏光サングラスを装着しても、視認できなかったり、極端に暗くなったりすることを防止できる。

また、上記各実施の形態１、２及び実施の形態２の変形例１、２では、ハーフミラー４０は、第２のλ／４板４３と、反射型偏光板４１と、支持基板４２によって構成されていたが、ハーフミラー４０の最表面側（運転者４００側）に赤外カットフィルターを配置した構成であってもよい。上記各実施の形態１、２及び実施の形態２の変形例１、２では、外光が表示装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに入射した場合、凹面ミラー５０の反射面５１で反射され、反射型偏光板４１と第２のλ／４板４３の作用によって、数パーセントの光線が映り込み光として表示装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの外部に出射される。但し、外光が太陽光である場合、凹面ミラー５０によって凹面ミラー５０の焦点に集光されるため、ハーフミラー４０で減衰されても集光点で温度が上昇する場合がある。前述のように、赤外カットフィルターをハーフミラー４０の最表面側に配置することで、太陽光が表示装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに入射して、凹面ミラー５０の焦点に集光したとしても、集光点での温度上昇を抑制することができる。

以上のその他の実施例では、透過型偏光板、第３のλ／４板、及び、赤外カットフィルターを配置する構成について説明したが、これらの構成が組み合わされた構成であってもよい。例えば、ハーフミラー４０の出射側から順に、透過型偏光板、第３のλ／４板、及び赤外カットフィルターの順で配置する構成、あるいは、ハーフミラー４０の出射側から順に、透過型偏光板、赤外カットフィルター、及び、第３のλ／４板の順で配置する構成であってもよい。

本開示の表示装置は、例えば車両に搭載される電子ミラー等に適用可能である。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 表示装置
２０ 表示デバイス
２１ 表示面
２２ 第１のλ／４板
３０ 第１ミラー
４０ ハーフミラー
４１ 反射型偏光板
４３ 第２のλ／４板
５０ 凹面ミラー
５１ 凹面ミラーの反射面
１００ 出射光
１０１、１０２、１０３ 外光
１１１、１１２、１１３ 反射光
４００ 運転者

Claims (3)

1. 画像を表示する表示デバイスと、
   前記表示デバイスから出射された前記画像を示す光である出射光を前記表示装置の外部に向けて反射する凹面ミラーと、
   前記表示デバイスと前記凹面ミラーとの間の光路上に配置される、第１ミラーと、ハーフミラーと、を備え、
   前記表示デバイスは、前記表示デバイスの長尺な表示面に配置され、入射される前記出射光の位相を変化させる第１のλ／４板を有し、
   前記ハーフミラーは、入射される前記出射光の位相を変化させる第２のλ／４板と、第１偏光成分を反射しかつ前記第１偏光成分とは異なる第２偏光成分を透過する反射型偏光板と、を有し、
   前記表示面から出射された前記出射光は、（ｉ）前記第１のλ／４板を透過し、（ｉｉ）前記第１ミラーで反射し、（ｉｉｉ）前記ハーフミラーに形成された前記第２のλ／４板を透過し、（ｉｖ）前記ハーフミラーに形成された前記反射型偏光板で反射し、（ｖ）前記反射型偏光板で反射することにより前記第２のλ／４板を再度透過し、（ｖｉ）前記凹面ミラーで反射し、（ｖｉｉ）前記第２のλ／４板及び前記反射型偏光板の各々を透過し、
   前記表示装置を上面視した場合において、前記表示デバイスの長手方向と前記凹面ミラーの長手方向はそれぞれの範囲内で交差するとともに、前記表示面の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な線と、前記凹面ミラーの反射面の長手方向の中心を通る線であって長手方向に平行な接線と、が４度から４５度までの所定の角度で交差する、
   表示装置。
2. 前記凹面ミラーは、上下左右回動機構を有する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記表示装置を上面視した場合において、前記第１ミラーの長手方向の接線、及び、前記ハーフミラーの長手方向の接線は、前記所定の角度を二等分する線と略平行である、
   請求項１又は２に記載の表示装置。

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