JPWO2019044072A1 - 情報表示装置 - Google Patents

Abstract

乗り物のフロントガラス（５）に虚像の映像情報を表示する情報表示装置であって、筐体（６）を備え、筐体の一部には開口部（４１）と当該開口部（４）に設けられた透明カバーとを備え、筐体（６）の内部には映像情報を表示する映像光を生成する映像光生成手段（３）と、前記映像光生成手段（３）からの映像光を乗り物の運転者が映像情報をフロンガラス（５）の前方に虚像として認識可能とする光学系（１）とを備え、前記映像光生成手段（３）は、前記フロントガラス（５）に対してＳ偏光光を第１の偏光波とし、かつ、それと偏光方向が直交する偏光を第２の偏光波とした場合、映像光を第１の偏光波によって生成するように構成され、前記開口部（４１）から筐体（６）の内部に入射した外光の第２の偏光波と第１の偏光波の一部を遮断する透過／反射率制御手段（１または２）が設けられている、太陽光に対する耐光性を大幅に向上した情報表示装置（１００）。

Description

本発明は、自動車や電車や航空機等（以下では、一般的に「乗り物」とも言う）のフロントガラスまたはコンバイナに画像を投影する情報表示装置に関し、特に、その画像をフロントガラス越しに虚像として観察するようにした投影光学系およびそれを用いた情報表示装置に関する。

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）装置が以下の特許文献１により既に知られている。

この種の情報表示装置においては、運転者が虚像を観視できる領域を拡大することが望まれ、かつ、一方で前記虚像が高解像度で視認性が高いことも望まれている。

ヘッドアップディスプレイ装置は、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）を含んだ光学系を用いて運転者に拡大像として虚像を提供する装置であり、最終反射面としてフロントガラスまたはコンバイナが必要となる。

上述したヘッドアップディスプレイ装置に使用される映像表示装置としては、比較的に安価であり、かつ、高品位な映像が容易に得られることから、液晶表示素子が用いられることが多いが、一方で、昼間の所定条件化において太陽光がフロントガラスを通過して凹面ミラーで集光され液晶パネルと偏光板にダメージを与え性能が大幅に低下すると言う課題があった。

そこで、例えば、以下の特許文献２により既に知られるように、映像表示装置である液晶表示素子の前方に配置されたガラス基板に貼着された偏光部材（フィルム）により、光源から出射して液晶表示素子を透過した偏光光を透過すると共に、外部から装置の内部に入射する太陽光のうち、前記偏光光とは偏光方向の異なる偏光成分を遮断する表示装置が提案されている。

特開２０１５−１９４７０７号公報 特許第４１１４１９４号

しかしながら、上述した従来技術、特に、特許文献２では、ガラス基板へ偏光部材を貼着した後の平面性の確保が難しく、表示映像の品質の低下が懸念される。なお、後にも詳述するが、近年においては、ＡＲ（拡張現実：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）−ＨＵＤと呼ばれる装置では、映像光をフロントガラスまたはコンバイナへ向けて投射して反射する凹面ミラーが大型化しており、そのため、より多くの太陽光が前記凹面ミラーにより集光されて装置内部に入射して液晶表示素子へダメージを与えることが懸念される。

そこで、本発明の目的は、より具体的には、所望する偏光方向または波長の光を選択的に反射／透過する特性を有した誘電体多層膜をミラーやレンズの表面に直接形成し、ＨＵＤ装置の全体的な構成を考慮して、表示映像の品質を低下させることなく、より確実に外部から内部へ入射する太陽光を遮断／低減して、太陽光による液晶表示素子へのダメージを軽減する構成を備えた情報表示装置を提案することを目的とするものである。

本発明によれば、上述した目的を達成するため、例えば、以下において特許請求の範囲でも述べるように、乗り物のフロントガラスまたはコンバイナに虚像の映像情報を表示する情報表示装置であって、前記情報表示装置の少なくとも一部を内部に収納する筐体を備え、前記筐体の一部には、開口部と、前記開口部に設けられた透明カバーと、を備え、前記筐体の内部には、前記映像情報を表示する映像光を生成する映像光生成手段と、前記映像光生成手段からの前記映像光を、前記乗り物の運転者が前記映像情報を前記フロントガラスの前方に虚像として認識可能とする光学系と、を備え、前記映像光生成手段は、前記フロントガラスに対してＳ偏光光を第１の偏光波とし、かつ、それと偏光方向が直交する偏光を第２の偏光波とした場合、前記映像光を、前記第１の偏光波によって生成するように構成され、前記開口部から前記筐体の内部に入射した外光の前記第２の偏光波と、前記第１の偏光波の一部を遮断する透過／反射率制御手段が設けられている情報表示装置が提供される。

上述した本発明によれば、表示映像の品質を低下させることなく、より確実に外部から内部へ入射する太陽光を遮断／低減し、太陽光による液晶表示素子へのダメージを軽減できる。

本発明の一実施例に係る情報表示装置の周辺機器構成を示す概略構成図である。 情報表示装置を搭載した自動車の上面図である。 フロントガラスの曲率半径の違いを説明する図である。 情報表示装置とフロントガラスと運転者の視点位置を示す概略構成図である。 実施例に係る情報表示装置の虚像光学系と太陽光の関係を示す光線図である情報表示装置の一実施例を示す概略構成図である。 Ｓ偏光とＰ偏光による入射角度によるガラスの反射率変化を説明するための概略図である。 情報表示装置の一実施例を示す概略構成図である。 実施例に係る凹面ミラーの構成を示す概略図である。 実施例に係る凹面ミラーの反射特性を示す図である。 実施例に係る凹面ミラーの構成を示す概略図である。 実施例に係るレンズの構成を示す概略図である。 実施例に係るレンズの透過特性を示す図である。 実施例に係るレンズの構成を示す概略図である。 実施例に係るレンズの構成を示す概略図である。 実施例に係るレンズの構成を示す概略図である。 実施例に係るレンズの構成を示す概略図である。 実施例である情報表示装置の構成を示す概略図である。

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は、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

＜情報表示装置の概要＞
図１は、本発明の一実施例に係る情報表示装置の周辺機器構成を示す概略構成図であり、ここでは、その一例として、特に、自動車のフロントガラスに画像を投影する情報表示装置１００について説明する。

図１に示すように、情報表示装置１００は、運転者の眼７の視線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５（本実施例では、フロントガラスの内面）にて反射された各種情報を虚像ＶＩ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｍａｇｅ）として表示する装置（いわゆる、ＨＵＤ（Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。なお、被投影部材５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、そのほか、コンバイナであっても良く、以下では、単に「フロントガラス」と記述する）。即ち、本実施例の情報表示装置１００では、運転者の眼７の視線において自車両の前方に虚像を形成して運転者に視認させるものであれば良く、虚像として表示する情報としては、例えば、車両情報や監視カメラやアラウンドビュアーなどのカメラ（図示せず）で撮影した情報をも含むことは当然であろう。

また、情報表示装置１００では、情報を表示する映像光を投射する映像表示装置３と、前記映像表示装置３に表示された映像を凹面（自由曲面）ミラー１で虚像を形成する際に発生する歪や収差を補正するために補正用の光学素子２を設けている。

そして、情報表示装置１００は、上記映像表示装置３とバックライト４を制御する制御装置４０を備えている。なお、上記映像表示装置３とバックライト４などを含む光学部品は、以下に述べる虚像光学系であり、光を反射させる凹面ミラー１を含んでいる。また、この光学部品において反射した光は、被投影部材５にて反射されて運転者の眼７（ＥｙｅＢｏｘ、ＥｙｅＰｏｉｎｔ：図４参照）へと向かう。

上記の映像表示装置３としては、例えば、バックライトを有するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）のほかに自発光のＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｌｏｕｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。

一方、上述した映像表示装置３の代わりに、投射装置によりスクリーンに映像を表示して、前述の凹面ミラー１で虚像とし被投影部材であるフロントガラス５またはコンバイナ（図示せず）で反射して運転者の眼７に向かわせても良い。なお、このようなスクリーンとしては、例えば、マイクロレンズを２次元状に配置したマイクロレンズアレイにより構成しても良い。

ここで、虚像の歪みを低減するために凹面（自由曲面）ミラー１の形状は、図１に示す上部（相対的に運転者の視点との距離が短いフロントガラス５の下方で光線が反射する領域）では、拡大率が大きくなるように相対的に曲率半径が小さく、他方、下部（相対的に運転者の視点との距離が長いフロントガラス５の上方で光線が反射する領域）では、拡大率が小さくなるように相対的に曲率半径が大きくなる形状とすると良い。また、映像表示装置３を凹面ミラーの光軸に対して傾斜させることで上述した虚像倍率の違いを補正して発生する歪みそのものを低減することによっても、さらに良好な補正が実現できる。

一方、乗用車のフロントガラス５は、図２や図３にも示すように、本体垂直方向の曲率半径Ｒｖと水平方向の曲率半径Ｒｈが異なり、一般には、Ｒｈ＞Ｒｖの関係にある。このため、反射面としてフロントガラス５を捉えると、凹面ミラーのトロイダル面となる。このため、本実施例の情報表示装置１００では、凹面ミラー１の形状はフロントガラス５の形状による虚像倍率を補正するように、即ち、フロントガラス５の垂直方向と水平方向の曲率半径の違いを補正するように水平方向と垂直方向で異なる平均曲率半径とすれば良い。この時、凹面ミラー１の形状は、光軸に対称な球面または非球面形状では、光軸からの距離ｒの関数であり、離れた場所の水平断面と垂直断面形状を個別に制御できないことから、自由曲面としてミラー面の光軸からの面の座標（ｘ，ｙ）の関数として補正することが好ましい。

ここで再び、図１に戻り、映像表示装置３と凹面ミラー１の間には、さらに、透過型の光学部品として、例えば光学素子２を配置し、凹面ミラー１への光線の出射方向を制御することで凹面ミラー１の形状と合わせて歪曲収差の補正を行なう。それと同時に、前述したフロントガラス５の水平方向の曲率半径と垂直方向の曲率半径の違いによって生じる非点収差を含めた虚像の収差補正を実現する。

また、収差補正能力をさらに高めるために、上述した光学素子２を複数枚のレンズとしても良い。または、レンズの代わりに曲面（自由曲面）ミラーを配置して光路の折り返しと同時に凹面ミラー１への光線の入射位置を制御することで、歪曲収差を低減することもできる。以上にも述べたように、さらに、収差補正能力を向上させるたに最適設計された光学素子を凹面ミラー１と映像表示装置３の間に設けても、本発明の技術的思想または範囲を逸脱するものではないことは言うまでもない。さらに、上述した光学素子２の光軸方向の厚さを変化させることで、本来の収差補正のほかに凹面ミラー１と映像表示装置３の光学的な距離を変えて、虚像の表示位置を遠方から近接位置まで、連続的に変化させることもできる。

また、映像表示装置３を凹面ミラー１の光軸法線に対して傾けて配置することで虚像の上下方向の倍率の違いを補正しても良い。

一方、光源としては、製品寿命が長い固体光源を採用することが好ましく、さらには、周囲温度の変動に対する光出力変化が少ないＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）として光の発散角を低減する光学手段を設け、かつ、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を用いて偏光変換を行なうことが好ましい。

液晶パネルのバックライト４側（光入射面）と光学素子２側（光出射面）には、ここでは図示しないが、偏光板が配置され、これにより、映像光のコントラスト比を高めている。バックライト４側（光入射面）に設ける偏光板には、偏光度が高いヨウ素系のものを採用すれば、高いコントラスト比が得られる。一方、光学素子２側（光出射面）には染料系の偏光板を用いることによれば、外光が入射した場合や環境温度が高い場合でも、高い信頼性を得ることが可能となる。

映像表示装置３として液晶パネルを用いる場合、特に、運転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、液晶パネルの光学素子２側に配置した偏光板の光学素子側にλ／４板を配置し、もって、特定の偏光方向に揃った映像光を円偏光に変換することが好ましい。

制御装置４０は、このようなナビゲーションシステム６１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６１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。

運転支援ＥＣＵ６２は、周辺監視装置６３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制御装置であり、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。

周辺監視装置６３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外界センサなどである。

制御装置４０は、このような運転支援ＥＣＵ６２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。さらに、制御装置４０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、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。また、方向指示器の操作結果や自車両の走行速度、さらには、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４０は、イグニッション信号が入力されると起動する。以上が、本願実施例の情報表示装置全体システムの説明である。

＜太陽光の装置内への進入とその低減方法＞
次に、車両の運転席における太陽光の情報表示装置内への侵入についての発明者等による検討結果について、以下に説明する。

図４は、車両の運転席の近傍における状態を示しており、上述した情報表示装置１００は、車体を構成するボンネット４４と天井板４５との間に取り付けられたフロントガラス５の下方において、例えば、速度計４２等の計器類を含むダッシュボードのボンネット側に配置されている。また、この図には、車両のハンドル４３や、運転者である運転者の眼７と共に、車両の上方には昼間の太陽５０が示されている。また、図５は、上記の状態から、特に、太陽５０とフロントガラス５と運転者の眼７とを取り出して示している。

太陽５０からの強い光は、これら図４および図５において、白抜きの矢印で示すように、車両のフロントガラス５に対して入射角θ１で入射し、その一部がフロントガラス５により反射された後、残りの光は、情報表示装置１００の上部に設けられた開口部４１を通って前記情報表示装置１００の内部に侵入する。なお、この時、特に、５０度以上の入射角では、図６に示すように、太陽光のフロントガラスに対してＳ偏光成分（以降、「第１の偏光波」と定義）の多くは上記のフロントガラス５上で反射される。その結果、情報表示装置１００内に侵入する太陽光の多くはフロントガラスに対してＰ偏光成分（以降第２の偏光波と定義）となる（図５の白抜き矢印を参照）。

他方、情報表示装置１００から出射される映像光は、図４および図５において実線の矢印で示すように、上記フロントガラス５またはコンバイナ（図示せず）において反射されて運転者の眼７に入射することとなる。

より具体的には、太陽光などの外部からの自然光は、前記第１の偏光波と第２の偏光波が混ざった状態で存在する。前述したようにフロントガラスへの入射角度が５０度を超える領域では、図６に示すように、ガラス面上での反射率は、第１の偏光波：Ｓ偏光や第２の偏光波：Ｐ偏光、さらには、入射角により、それぞれ異なる。

そこで、本発明では、上述した知見に基づき、即ち、フロントガラス５を通して侵入する太陽光の多くは前記第２の偏光波成分であることを考慮し、情報表示装置１００内に侵入する太陽光を遮断するためには、特に、第２の偏光波成分の低減が有効であること、加えて、情報表示装置１００から投射される映像光としては、前記第１の偏光波成分を利用することが効果的であることを確認した。

さらに、侵入する太陽光の第１の偏光波成分のうち、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）（〜４００ｎｍ）とＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ）（８００ｎｍ〜）と、可視光（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の一部、より具体的には、映像光として使用しない波長領域の低減も太陽光の遮断に有効である。

＜情報表示装置の具体的な実施例＞
続いて、上述した知見に基づいて構成された情報表示装置１００のより具体的な光学的な構成について、以下に説明する。

図７は、情報表示装置１００の全体構成を示しており、上述したように、下流側から順に、フロントガラス５を介して虚像を形成する映像光を投射する凹面（自由曲面）ミラー１、その際に発生する歪や収差を補正するための補正用の光学素子２、映像表示装置３、バックライトを構成する光源装置４が設けられている。そして、情報表示装置１００の内部に侵入する太陽光の前記第２の偏光波成分と、前記第１の偏光波成分のうち映像光に利用しない波長の光を低減するため、本実施例では、前記凹面ミラー１の表面には、映像光に利用する波長の光を効率よく反射し、前記波長以外のＵＶ・ＩＲ・可視光を透過する薄膜（誘電体多層膜）を形成し、補正用の光学素子２の一面には、映像光に利用する第１の偏光波成分を効率よく透過し、第２の偏光波成分を反射する薄膜（誘電体多層膜）を形成する。

この凹面（自由曲面）ミラー１の表面上に形成した薄膜（誘電体多層膜）によれば、情報表示装置１００であるＨＵＤ装置（特に、凹面ミラーが大型化しているＡＲ（拡張現実：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）−ＨＵＤ）の配置構成において、最も多くの太陽光が集光される凹面（自由曲面）ミラー１上で、ＵＶおよびＩＲ光と、可視光の一部を除去（透過）することができる。このこと、特に、凹面（自由曲面）ミラー１が、装置の光学系において、映像表示装置３から最も離れて配置されることによれば、前記ＵＶおよびＩＲと、可視光の一部が光学素子２や映像表示装置３にまで到達してこれらを高温に加熱してダメージを与えることを、効率的に、防止することが可能となる。

＜凹面（自由曲面）ミラー表面の薄膜＞
より具体的には、本実施例では、図８にも示すように、プラスチック等の凹面（自由曲面）ミラー１の基材１ａの表面にＩＲとＵＶを透過し、図９に示すように、映像光に利用する特定波長の可視光（波長：略４００〜７００ｎｍ）を選択的に反射する反射膜１ｂを設ける。反射膜の空気側には反射膜を保護する保護膜１ｃを設けることで耐傷性を向上することができる。

凹面（自由曲面）ミラーの基材１ａは、上述した太陽光のうち反射しない波長成分の光を基材が吸収しないように透明性が高いものを選択する。プラスチック製基材として透明度が高い基材としては日本ゼオン株式会社のＺＥＯＮＥＸ（登録商標）、ポリカーボネイト、アクリル等がある。吸水率がほぼ０％で熱変形温度が高いＺＥＯＮＥＸが最適であるが価格が高いため、熱変形温度が同等で吸水率が０．２％程度のポリカーボネイトを工夫して使用すると良い。成形性が最も高く安価なアクリルについては吸湿率が最大であるため防湿膜と反射膜を設けることが必須となる。

凹面（自由曲面）ミラーの基材が吸湿するのを防止するために図１０に示すように反射面に成膜する反射膜に併せて、反対側の面に防湿膜として例えばＳｉＮ（窒化シリコン）を成膜して防湿膜１ｄを設けると良い。防湿膜１ｄであるＳｉＮは太陽光を通過させるため基材での光吸収が発生せず熱変形を押さえることができる。この結果、ポリカーボネイトやアクリルで成形された凹面（自由曲面）ミラーにおいても吸湿による形状変化を防止することができる。

上述した技術を適用した凹面（自由曲面）ミラーを通過した太陽光が情報表示装置内部で散乱しないように、図１０に示した凹面ミラーの裏面には、光を吸収する材料で保持部（図示せず）を形成し放熱させると良い。

＜レンズ表面の薄膜＞
一方、レンズ２の表面上に形成した薄膜（誘電体多層膜）によれば、情報表示装置１００に侵入した太陽光の第２の偏光波成分の一部を除去（反射）することができる。より具体的には、本実施例では、図１１に示すように、レンズ面のうち液晶表示装置側のレンズ面２ａは、レンズ面２ａの法線と光軸の成す面が、第２の偏光波の偏光方向と垂直に交わるように設置され、前記レンズ面２ａには、図１２に示すように、映像光である第１の偏光波を透過し、侵入した太陽光のうち第２の偏光波を反射する偏光膜２ｂを設ける。

上述した、レンズ表面上に形成した薄膜（誘電体多層膜）によって、侵入した太陽光の第２の偏光波成分を除去する手段としては、さらに、以下に記述する変形例がある。図１３に示すように、レンズ面のうち凹面ミラー側のレンズ面２ｃは、レンズ面２ｃの法線と光軸の成す面が、第２の偏光波の偏光方向と垂直に交わるように設置され、レンズ面２ｃには、図１２に示した、映像光である第１の偏光波を透過し、侵入した太陽光のうち第２の偏光波を反射する膜２ｄを設ける。

また、レンズ表面を傾けて設置することが困難な場合は、図１４に示すように、レンズを二つに分割し、内部に斜面２ｅを設置しても良い。斜面２ｅには、薄膜（誘電体多層膜）２ｆが形成され、映像光である第１の偏光波を透過し、侵入した太陽光のうち第２の偏光波を反射する。

さらに、レンズを薄くする必要のある場合は、図１５に示すように、レンズを分割し、斜面２ｇを設置してもよい。斜面２ｇには、薄膜（誘電体多層膜）２ｈが形成され、映像光である第１の偏光波を透過し、侵入した太陽光のうち第２の偏光波を反射する。

そのほかの変形例として、図１６に示す形態もある。この形態では、レンズを二つに分割し、レンズ内部の斜面２ｉが、前記斜面２ｉの法線と光軸の成す面が第２の偏光波の偏光方向と一致するように設置され、映像光である第１の偏光波を反射し、侵入した太陽光のうち第２の偏光波を透過する膜２ｊを設ける。なお、本形態においても、薄膜を形成する斜面は、レンズの入射面または出射面を傾けて設けても良い。

また、ここでは図示しないが、上述した光学素子２は、プリズムを貼り合わせた形態で、貼り合わせ面に薄膜（誘電体多層膜）を形成したものでも良い。

上述した、凹面ミラーおよびレンズ表面に形成した薄膜（誘電体多層膜）の特性において、別の変形例が考えられる。ここでは図示しないが、凹面ミラーの表面上に、紫外線と赤外線を透過し、可視光領域で、第１の偏光波の反射率が第２の偏光波の反射率よりも高い薄膜（誘電体多層膜）を設け、レンズ表面上には、可視光領域で、映像光に利用する特定波長の光を選択的に透過する薄膜（誘電体多層膜）を設けている。なお、この変形例では、レンズ面を傾けなくても良い。

さらに、ここでは図示しないが、上述したＩＲやＵＶの一部を除去する機能を備えた凹面（自由曲面）ミラー１に加え、さらに、情報表示装置１００の上部に形成される開口部４１に、ＩＲやＵＶを除去する機能を有する、または、第１の偏光波の透過率が第２の偏光波の透過率よりも高い透光板（透明カバー）を設けても良い。なお、その場合には、ＩＲやＵＶ、第２の偏光波の低減機能に加え、外部の塵が情報表示装置１００内部に侵入することを防止することが可能となる。

このように、上述した凹面ミラー１や光学素子２、筐体６の開口部４１に設けた透光板（透明カバー）によれば、開口部４１から情報表示装置１００の内部に侵入する多数のスペクトル成分を含む太陽光のうち、前記情報表示装置では不要な成分（ＩＲやＵＶ）と共に、上述した太陽光の第２の偏光波を除去し、主に可視光成分を選択的に取り出すことが可能となる。

以上の情報表示装置１００の光学構成によれば、フロントガラス５を介して装置の内部に侵入する太陽光から、不要なＩＲやＵＶを除去すると共に、映像表示装置３や周辺の偏光板等に対して炭化等の悪影響を及ぼす、太陽光の第２の偏光波成分と、第１の偏光波成分のうち映像光に利用しない波長の光を有効に低減する。即ち、太陽光による液晶表示素子や偏光板へのダメージを軽減することが可能となり、太陽光による情報表示装置１００の性能の低下を抑制することが可能となる。

＜そのほかの太陽光対策＞
上述した情報表示装置１００によれば、その動作中においては、凹面（自由曲面）ミラー１やレンズ２の、反射面または透過面に形成した誘電体多層膜、または、開口部４１に設置した透光板（透明カバー）により、太陽光の不要なＩＲやＵＶ、第２の偏光波の除去が可能である。しかしながら、例えば、駐車場などに車両を停車してエンジンを停止した状態あるいは変速機の状態をパーキングあるいはニュートラルにした状態では、前記情報表示装置１００の動作は不要である。そこで、このような状態では、侵入する太陽光を通常の光路から排除し、即ち、上部の開口部４１を通って情報表示装置１００の内部に侵入して映像表示装置３やその周辺の偏光板等に至る光路を通らないようにすることが好ましい。

一例として、情報表示装置１００の各部品を分解した状態で背面側から示した展開斜視図である図１７に示すように、その筐体６である外装ケース５１、５５の内部において回動可能に取り付けられた凹面ミラー１を、その位置を調整するための電動モータ等により構成される凹面ミラー駆動部４２により、侵入する太陽光が映像表示装置３に至らない方向（通常の光路とは異なる方向）に反射する予め設定された位置に移動される。このことによれば、特に、侵入する太陽光が問題となる車両の停止時等において、前記侵入光が逆進する光路を変更することにより、より確実に、真夏などの強い太陽光の下においても、太陽光が情報表示装置の光学部品である映像表示装置３や周辺の偏光板、さらには、バックライト４等を破損・劣化させてしまう事態を防止することが可能となる。

即ち、情報表示装置を使用しない場合には太陽光が映像表示装置に戻らないように凹面ミラーを所定の角度を回転させることで凹面ミラーにより集光される太陽光が映像表示装置に戻ることを防止することで太陽光に対する耐光性を大幅に向上した情報表示装置を提供することが可能となる。

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ほか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ほか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、ほかの構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００…情報表示装置、１０１…自動車、１…凹面ミラー、２…光学素子、３…映像表示装置（液晶表示素子、液晶表示パネル）、５…被投影部材（フロントガラス）、６…筐体、Ｖ１…虚像、７…アイボックス（運転者の眼）、４…光源装置（バックライト）、４１…開口部。

Claims (13)

1. 乗り物のフロントガラスまたはコンバイナに虚像の映像情報を表示する情報表示装置であって、
   前記情報表示装置の少なくとも一部を内部に収納する筐体を備え、
   前記筐体の一部には、開口部と、前記開口部に設けられた透明カバーと、を備え、
   前記筐体の内部には、
   前記映像情報を表示する映像光を生成する映像光生成手段と、
   前記映像光生成手段からの前記映像光を、前記乗り物の運転者が前記映像情報を前記フロントガラスの前方に虚像として認識可能とする光学系と、を備え、
   前記映像光生成手段は、前記フロントガラスまたはコンバイナに対してＳ偏光光を第１の偏光波とし、かつ、それと偏光方向が直交する偏光を第２の偏光波とした場合、前記映像光を、前記第１の偏光波によって生成するように構成され、
   前記開口部から前記筐体の内部に入射した外光の前記第２の偏光波と、前記第１の偏光波の一部を遮断する透過／反射率制御手段が設けられている、情報表示装置。
2. 請求項１に記載の情報表示装置において、
   前記光学系は、少なくとも１つ以上の反射部材、および／または、少なくとも１つ以上の透過部材から構成されている、情報表示装置。
3. 請求項２に記載の情報表示装置において、
   前記反射部材の少なくとも１つの反射面には、可視光領域で、前記第１の偏光波の反射率が、前記第２の偏光波の反射率よりも高く、両偏光の紫外線と赤外線を透過する誘電体多層膜が形成されている、情報表示装置。
4. 請求項３に記載の情報表示装置において、
   前記透過部材の少なくとも１つの透過面には、可視光領域のうち、前記映像光に利用する波長を透過し、前記映像光と異なる波長を反射する誘電体多層膜が形成されている、情報表示装置。
5. 請求項３に記載の情報表示装置において、
   前記反射面と異なる少なくとも１つの反射面には、可視光領域のうち、前記映像光に利用する波長を反射し、前記映像光と異なる波長を透過する誘電体多層膜が形成されている、情報表示装置。
6. 請求項２に記載の情報表示装置において、
   前記透過部材の少なくとも１つの透過面には、可視光領域で、前記第１の偏光波の透過率が、前記第２の偏光波の透過率よりも高い誘電体多層膜が形成され、前記透過面に対して前記映像光が前記第１の偏光波となるように、前記透過部材が設置されている、情報表示装置。
7. 請求項６に記載の情報表示装置において、
   前記反射部材の少なくとも１つの反射面に、可視光領域のうち、前記映像光に利用する波長を反射し、前記映像光と異なる波長を透過すると共に、紫外線と赤外線を透過する誘電体多層膜が形成されている、情報表示装置。
8. 請求項６に記載の情報表示装置において、
   前記透過面と異なる少なくとも１つの透過面には、可視光領域のうち、前記映像光に利用する波長を透過し、前記映像光と異なる波長を反射する誘電体多層膜が形成されている、情報表示装置。
9. 請求項２に記載の情報表示装置において、
   前記透明カバーが、前記映像光と同じ偏光方向の光に対して高い透過性を有し、前記映像光と直交する偏光方向の光に対して低い透過性を有する、情報表示装置。
10. 請求項９に記載の情報表示装置において、
    前記反射部材の少なくとも１つの反射面に、可視光線を反射し、紫外線と赤外線を透過する誘電体多層膜が形成されている、情報表示装置。
11. 請求項１０に記載の情報表示装置において、
    前記誘電体多層膜が、可視光領域のうち、前記映像光に利用する波長を反射し、前記映像光と異なる波長の光を透過する、情報表示装置。
12. 請求項１０に記載の情報表示装置において、
    前記透過部材の少なくとも１つの透過面に、可視光領域のうち、前記映像光に利用する波長を透過し、前記映像光と異なる波長の光を反射する誘電体多層膜が形成されている、情報表示装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の情報表示装置において、
    前記反射面に形成された、赤外線を透過する誘電体多層膜の代わりに、前記透明カバー、または／および、前記反射部材、または／および、前記透過部材の材料に、可視光を透過し、赤外線を吸収する樹脂材料を用いている、情報表示装置。

Images