车辆用信息显示系统以及信息显示装置

技术领域

本发明涉及向汽车、电车、航空器等(以下总称为“车辆”)的前挡玻璃或者合成器投影图像的信息显示系统，并且涉及使该图像在前挡玻璃折返而如反射镜那样地反射，以使得观察其实像或者虚像的车辆用信息显示装置及其信息显示装置。

背景技术

以下的专利文献1已经公开了所谓抬头显示器(HUD：Head-Up-Display)装置，该抬头显示器向汽车的前挡玻璃、合成器投射影像光而形成虚像，显示路由信息及拥堵信息等交通信息、燃料剩余量及冷却水温度等汽车信息。

在这种信息显示装置中，最好扩大驾驶员能够观看虚像的区域，另一方面，虚像的分辨率高且视觉辨认性高也是重要的性能因素。

抬头显示器装置使用包括凹面反射镜(凸透镜的作用)的光学系统将显示于影像显示装置的影像以放大像的方式对驾驶员提供虚像，作为最终反射面需要前挡玻璃或者合成器。

作为在上述的抬头显示器装置中使用的影像显示装置，由于液晶显示元件易于获得高质量的影像且成本低，所以使用液晶显示元件(液晶显示面板)的情形较多，而另一方面，为了布置的小型化而使用小型的液晶显示元件，所以获得的投射图像的分辨率不足、不适合显示例如显示于智能手机等的高分辨率的影像的新的课题比较明显。

本发明涉及用于实现车辆用信息显示系统以及该系统所使用的信息显示装置的技术手段，上述车辆用信息显示系统为了补偿上述抬头显示器装置的分辨率，针对驾驶员经由前挡玻璃观看的外部景观按照影像显示区域使用不同的技术手段而并用影像信息显示装置，上述信息显示装置包括用于对驾驶员提供高分辨率的影像信息的信息显示装置。

另外，根据以下的专利文献2，已知如下的抬头显示器装置：为了避免被用作信息显示装置的影像源的廉价的液晶显示面板遭受阳光造成的损伤，以非平行的状态在液晶显示面板的前侧间隔开而设置透射反射部件(热镜)，该透射反射部件透过来自液晶显示面板的显示光而反射红外线。

另一方面，作为不同构造的抬头显示器装置，已提出有诸如以下的非专利文献1所公开的在汽车的车顶(遮阳板)附近安装包括合成器的主体的装置，但在引发碰撞事故时HUD装置掉下的情况下，可能造成驾驶者受伤等，存在安全方面的课题。因此，一般认为，今后，作为抬头显示器装置，利用前挡玻璃直接反射影像光的方式将成为主流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-194707号公报

专利文献2：日本专利第4788882号公报

非专利文献

非专利文献1：PIONEER R&D(Vol.22，2013)

发明内容

在上述作为以往技术的专利文献1公开的抬头显示器装置的例子中，以如下方式实现装置：设置显示图像的设备和投射显示于显示设备的图像的投射光学系统，作为投射光学系统，从显示设备开始在观看者的光路上具有第一反射镜和第二反射镜，使第一反射镜中的图像长轴方向的入射角与第一反射镜中的图像短轴方向的入射角、显示设备的图像显示面与第一反射镜之间的间隔、以及由观看者视觉辨认的虚像的水平方向的宽度的关系满足预定的条件。然而，对比文件1并未示出用于提高上述影像的分辨率的具体的解决手段，甚至完全没有记载以下新的问题：在白天的预定条件下，阳光透过前挡玻璃由凹面反射镜聚光，从而对液晶面板和偏振板造成图像损坏，导致性能大幅降低。

虽然认为今后上述专利文献1记载的将前挡玻璃作为反射面的方式将成为主流，但完全未考虑针对以智能手机为代表的信息终端的显示影像的高分辨率化的应对措施。另外，针对在车辆用信息显示装置的实用化方面成为非常重要的问题的、在白天的预定的条件下发生的所谓的燃烧(碳化)的发生，也完全未考虑应对策略，其中，燃烧(碳化)是指：透过前挡玻璃由凹面反射镜聚光的阳光聚光在设置于液晶显示装置的光射出侧的偏振板、液晶面板本身，由于该阳光的热量和光线强度发生质变，从而无法发挥正常的功能。

同样地，即使在最终反射面是合成器的非专利文献1公开的技术中，也完全没有考虑显示影像的高分辨率化的问题以及以下新的问题：在将影像显示元件设为液晶面板时，在白天的预定条件下，阳光透过前挡玻璃和合成器由凹面反射镜聚光而对液晶面板和偏振板造成损伤，从而造成性能大幅降低。

进而，在上述专利文献2中提出有：为了降低由阳光引起的液晶显示面板损伤的可能性，在光路上配置用于选择性地使阳光的红外线反射的透射反射部件(热镜)。然而，侵入的阳光不仅包含红外线，而且还包含可见区域、紫外区域的光线，为了减轻由于阳光引起的对液晶显示元件以及偏振板的损伤，仅降低红外线并不充分。进而，也完全未考虑针对诸如由包含可见光的外部光的侵入引起的恶劣影响即驾驶者视觉辨认的影像的质量、特别是对比度性能和外观上的分辨率大幅降低的新的问题以及显示影像的高分辨率化的应对措施。

这样，如下所述的第一课题比较明显：作为上述以往技术的对驾驶员提供影像信息的信息显示装置，在抬头显示器装置中，为了得到分辨率高的显示影像，需要使用大型液晶显示元件，因此，诸如无法同时实现装置的小型化和高分辨率化。

进而，如下所述的第二课题也比较明显：在用作抬头显示器装置的影像显示装置的液晶面板中，在实际车载的情况下，诸如在白天的预定条件下，阳光透过前挡玻璃由凹面反射镜聚光而对液晶面板和偏振板造成损伤，其结果，性能大幅降低。

本发明是鉴于上述以往技术中的问题而完成的，更具体而言，其目的在于提供一种能够同时实现装置的小型化和高分辨率化并且还经得住实用的车载用信息显示系统及该车载用信息显示系统用的信息显示装置。

在本发明中，为了达成上述目的，提供一种车辆用信息显示系统，该车辆用信息显示系统是使车辆的前挡玻璃反射影像光而对观看者显示影像信息的信息显示系统，具备：第一信息显示装置，使影像光在所述前挡玻璃处反射而供观看者观看虚像；以及第二信息显示装置，使影像光在所述前挡玻璃处反射而使观看者观看反射影像，由第一信息显示装置显示的影像的分辨率低于由第二信息显示装置显示的影像的分辨率。

另外，在本发明中提供一种信息显示装置，用于构成信息显示系统，该信息显示系统使车辆的前挡玻璃反射影像光而对观看者显示影像信息，其中，信息显示装置的框体的一部分具有开口部，在框体的内部具备：影像光生成单元，生成显示影像信息的影像光；影像光处理单元，对来自影像光生成单元的影像光实施预定的光学处理；以及以使观看者将影像信息在前挡玻璃的前方辩识为虚像的方式，经由框体的开口部投射来自影像光处理单元的影像光的单元。

进而，在本发明中提供一种信息显示装置，用于构成信息显示系统，该信息显示系统使车辆的前挡玻璃反射影像光而对观看者显示影像信息，其中，信息显示装置具备：背光源装置，产生指向性强的照明光束；显示面板，根据影像信息调制来自背光源装置的指向性强的照明光束，并射出到前挡玻璃；以及光方向变换面板，设置于前挡玻璃的一部分，以使观看者在前挡玻璃的前方辨识为反射像的方式，变换来自显示面板的影像光。

根据上述的本发明，能够提供如下车辆用信息显示系统：作为利用前挡玻璃向驾驶员驾驶本车时经由前挡玻璃观看的外部景观反射而获得影像信息的信息显示装置，在前挡玻璃的部分区域中通过抬头显示器装置在远方显示大画面的虚像，另一方面，例如在前挡玻璃的下端区域，利用前挡玻璃使大型高分辨率的影像显示装置的影像反射，使驾驶员、同乘者能够直接观看反射像。其结果，关于驾驶员需要的信息，能够在前挡玻璃上适当地显示分辨率、影像的大小不同的影像。

另一方面，根据上述本发明，能够实现抬头显示器装置的小型化，并且校正由包含阳光的外部光引起的驾驶者观察的虚像的失真、像差，同时，减轻由于形成虚像光学系统的凹面反射镜对经由前挡玻璃入射的包含阳光(大部分是P偏振分量)的外部光聚光而对作为影像显示装置的液晶面板、偏振板等造成损伤所导致的性能降低，即，能够提供降低由包含阳光的外部光中包含的宽波长范围的光造成的恶劣影响，从而形成良好性能的虚像的车辆用信息显示系统用的信息显示装置。

附图说明

图1是说明搭载本发明的车辆用信息显示系统的汽车的俯视图以及前挡玻璃的曲率半径的差异的图。

图2是示出包括本发明的实施方式的第一信息显示装置的虚像光学系统的概略结构的图。

图3是示出第一信息显示装置或第二信息显示装置、前挡玻璃、驾驶者的视点位置与阳光的关系的概略结构图。

图4是示出车辆用信息显示系统的第一信息显示装置、前挡玻璃、图像显示位置、驾驶者的视点位置与阳光的关系的概略结构图。

图5是与车辆用信息显示系统的第一信息显示装置相关的略结构图。

图6是用于说明与车辆用信息显示系统的第一信息显示装置相关的结构零件的作用的略结构图。

图7是示出车辆用信息显示系统的第二信息显示装置、前挡玻璃、图像显示位置、驾驶者的视点位置与阳光的关系的概略结构图。

图8是车辆用信息显示系统的第二信息显示装置的概略结构图。

图9是示出与第二信息显示装置相关的光源装置的结构的剖面图。

图10是示出第二信息显示装置的光源装置的结构和作用的俯视图以及剖面图。

图11是用于说明构成与第二信息显示装置相关的光源装置的光学零件的作用的说明图。

图12是说明与第二信息显示装置相关的光学零件的结构的概念图。

图13是示出设置有构成车辆用信息显示系统的第一信息显示装置和第二信息显示装置的汽车的驾驶室的一个例子的概略结构图。

图14是示出设置有构成车辆用信息显示系统的第一信息显示装置和第二信息显示装置的汽车的驾驶室的其他例子的概略结构图。

图15是说明在车辆用信息显示系统中粘贴于前挡玻璃的膜的结构的图。

图16是用于说明由S偏振光和P偏振光的入射角度引起的玻璃的反射率变化的概略图。

图17是示出阳光的分光放射照度的图。

(符号说明)

100：信息显示装置(第一信息显示装置)；1：凹面反射镜；2：透镜元件；4：影像显示装置(液晶显示元件、液晶显示面板)；6：前挡玻璃(被投影部件)；7：框体；V1：虚像；8：眼点(观察者的眼睛)；101：光源装置；41：防眩板；43：转向器；47：仪表盘；48：信息显示装置(第二信息显示装置)；50：保护罩；51：膜；55a：透明扩散片材；55b：偏振板；57：相位差板；58：膜；52：影像显示元件；59：黑色条纹；1010：汽车；300：智能手机。

具体实施方式

以下，使用附图等，详细说明本发明的实施例。此外，本发明不限定于以下的说明，本领域技术人员能够在本说明书公开的技术的思想的范围内进行各种变更以及修正。另外，在用于说明本发明的全部附图中，有时对具有同一功能的部分标注同一符号并省略其反复的说明。

<车辆用信息显示系统的概要>

图1的(a)是将后述本发明的实施例的信息显示装置100搭载于汽车、电车以及航空器等中特别是搭载于汽车的俯视图。在汽车1010的驾驶席前部，存在作为被投影部件的前挡玻璃6。该前挡玻璃6相对车体的倾斜角度根据汽车的类型而不同。进而，为了实现最佳的虚像光学系统，发明人还调查了前挡玻璃的曲率半径。其结果，如图1的(b)所示，判明了：前挡玻璃6的相对汽车的接地面水平的水平方向的曲率半径Rh和垂直于水平轴的垂直方向的曲率半径Rv不同，一般，在Rh与Rv之间下述关系成立。

Rh>Rv

另外，还判明：该曲率半径的差异、即Rh处于Rv的1.5倍至2.5倍的范围的情形较多。

在本发明中，利用前挡玻璃向驾驶员驾驶本车时经由前挡玻璃观看的外部景观反射而获得影像信息。在信息显示装置中，将前挡玻璃分割为多个区域，在其部分区域中通过抬头显示器装置在远方显示大画面的虚像。另一方面，例如，在前挡玻璃的下端区域，利用前挡玻璃使大型高分辨率的影像显示装置的影像反射，使驾驶员、同乘者直接观看反射像。其结果，提供如下信息影像系统：根据前挡玻璃的显示区域使分辨率、影像的大小不同，从而能够适当地显示驾驶员需要的信息。

作为其一个例子的抬头显示器装置是在投射面通过虚像显示影像信息的信息显示装置，其中，该信息显示装置的框体的一部分具有开口部，在框体的内部具备：影像光生成单元，生成显示影像信息的影像光；对来自所述影像光生成单元的影像光实施预定的光学处理的单元；以及以使观看者能够将影像信息在所述投射面的前方辩识为虚像的方式，将来自所述影像光处理单元的影像光经由所述框体的开口部投射到所述投射面的单元。

更具体情况将在后面详述，在本发明的信息显示装置中，在设置于开口部的防眩板41设置有用于吸收P波的阳光的偏振板。即，偏振板吸收P偏振的阳光，使S偏振的阳光透过。偏振板例如是λ/4板或者λ/8板或者λ/16板。通过使防眩板41吸收P波分量，能够得到下述效果。

(1)通过在凹面反射镜的跟前吸收在白天的预定条件下通过前挡玻璃的P偏振的阳光分量(在合成器方式中，之后还通过合成器)，避免通过前挡玻璃的阳光返回到液晶面板和偏振板。

(2)在不使用信息显示装置的情况下，通过使凹面反射镜旋转预定的角度以避免阳光返回到影像显示装置，防止由凹面反射镜聚光的阳光返回到影像显示装置。

进而，提供如下的信息影像系统：在与前挡玻璃的下端区域的影像显示区域对应的仪表盘的位置设置大型高分辨率的影像显示装置，利用前挡玻璃使显示影像反射，从而使驾驶员、同乘者直接观看反射像。通过在与影像显示位置对应的前挡玻璃处设置具有散射影像光的作用的透明屏幕而高效地反射，能够以实用上没有问题的等级的画质对驾驶员、同乘者提供影像。由于上述大型高分辨率的影像显示装置亮度高，所以通过控制影像光的射出方向，防止影像光直接进入到驾驶员、同乘者的眼睛。

<车辆用信息显示系统的第一信息显示装置>

图2是示出本发明的车辆用信息显示装置的第一信息显示装置的周边设备结构的概略结构图，在此，作为其一个例子，说明向汽车的前挡玻璃6投影图像的信息显示装置100。作为本发明的一个实施例的信息显示装置100的抬头显示器装置是为了在驾驶者的视线(眼点：在后详述)8上在本车辆的前方形成虚像V1，而将由投影部件(在本实施例中前挡玻璃6的内表面)反射的各种信息显示为虚像VI(Virtual Image)的装置(所谓的HUD(Headup Display，抬头显示器))。构成上述HUD装置的图示的控制装置40从导航系统61取得与本车辆行驶的当前位置对应的道路的限制速度、行车道数、在导航系统61中设定的本车辆的预定移动路径等各种信息，作为前景信息(即通过上述虚像在本车辆的前方显示的信息)。

另外，图示的驾驶支援ECU62是用于依照由周边监视装置63作为监视的结果而检测到的障碍物来控制驱动系、控制系，从而实现驾驶支援控制的控制装置。作为上述驾驶支援控制，例如，包括巡航控制、自适应巡航控制、防撞安全、车道保持辅助等公知技术。

图示的周边监视装置63是监视本车辆的周边的状况的装置，作为一个例子，是根据对本车辆的周边进行拍摄而得到的图像来检测存在于本车辆的周边的物体的摄像机、根据发送接收探查波的结果来检测存在于本车辆的周边的物体的探查装置等。

上述HUD装置的控制装置40取得来自这样的驾驶支援ECU62的信息(例如直至先行车辆的距离以及先行车辆的方位、障碍物或标识存在的位置等)，作为前景信息。进而，对该控制装置40输入点火(IG)信号以及本车状态信息。在这些信息内，本车状态信息是指作为车辆信息而取得的信息，包括不需要高分辨率的显示的例如表示内燃机的燃料的剩余量、冷却水的温度等成为预先规定的异常状态的警告信息。另外，还包括方向指示器的操作结果、本车辆的行驶速度以及档位信息等。以上叙述的控制装置40在被输入点火信号时起动。以上是本实施例的信息显示装置系统整体的说明。

此外，被投影部件是投影信息的部件即可，不仅可以是上述前挡玻璃6，而且也可以是合成器。即，在本实施例的信息显示装置100中，只要是在驾驶者的视线8中在本车辆的前方形成虚像而供驾驶者视觉辨认的构造即可。

在具有上述结构的信息显示装置100中，具备：影像显示装置4，投射显示信息的影像光；以及校正用的透镜元件2，用于校正在利用凹面(自由曲面)反射镜1将显示于影像显示装置4的影像形成虚像时发生的失真、像差。来自该信息显示装置100的影像光束从开口部(未图示)朝向前挡玻璃6射出。

另外，信息显示装置100还具备控制影像显示装置4及其背光源的控制装置40。此外，包括上述影像显示装置4和背光源等的光学零件是以下叙述的虚像光学系统，包括使光反射的凹面反射镜1。另外，在该光学零件中反射的光由作为被投影部件的前挡玻璃6反射而朝向驾驶者的视线8射出。

此外，作为上述影像显示装置4，例如，除了具有背光源的LCD(Liquid CrystalDisplay，液晶显示器)以外，还有自发光的VFD(Vacuum Flourescent Display，真空荧光显示器)等。

另一方面，也可以代替上述影像显示装置4，通过投射装置在屏幕上显示影像，通过上述凹面反射镜1设为虚像，利用作为被投影部件的前挡玻璃6或者合成器(未图示)反射而使得朝向驾驶者的视点8照射。

在此，为了降低虚像的失真，凹面反射镜1的形状最好设为如下形状：在图1所示的上部(在与驾驶者的视点8的距离比较短的前挡玻璃6的下方光线反射的区域)，曲率半径相对变小以使放大率变大，另一方面，在下部(在与驾驶者的视点的距离比较长的前挡玻璃6的上方光线反射的区域)，曲率半径相对变大以使放大率变小。另外，通过使影像显示装置4相对凹面反射镜1的光轴倾斜而校正上述虚像倍率的差异以降低发生的失真本身，也能够实现更好的校正。

另一方面，乘用车的前挡玻璃6还如图1的(b)所示，主体垂直方向的曲率半径Rv和水平方向的曲率半径Rh不同，一般有Rh>Rv的关系。因此，在将前挡玻璃6作为反射面时，为凹面反射镜1的超环面(Toroidal surface)。因此，在本实施方式的信息显示装置100中，关于凹面反射镜1的形状，以校正基于前挡玻璃6的形状的虚像倍率的方式、即以校正前挡玻璃6的垂直方向和水平方向的曲率半径的差异的方式，在水平方向和垂直方向上设为不同的平均曲率半径即可。此时，关于凹面反射镜1的形状，在相对光轴对称的球面或者非球面(以下用[式2]表示)形状时是离光轴的距离r的函数，无法个别地控制分开的场所的水平剖面和垂直剖面形状，所以优选为以下用[式1]表示的自由曲面，校正为离反射镜面的光轴的面的坐标(x，y)的函数。

[式1]

[式2]

<阳光向装置内的侵入及其抑制原理>

接下来，说明车辆的驾驶席处的阳光向上述信息显示装置内的侵入。

图3示出车辆的驾驶席的附近的状态，在安装于构成车体的机罩44与车顶板45之间的前挡玻璃6的下方，上述信息显示装置100例如配置于包括速度计42等仪表类的仪表盘的背侧(后方的机罩侧)。另外，在该图中，还示出车辆的转向器43、作为驾驶者的观看者的眼睛8，并且在车辆的上方示出白天的太阳60。另外，在图4中，从图3的结构中主要提取示出太阳60、前挡玻璃6以及观看者的眼睛8，图5示出收纳在信息显示装置100的框体7内的结构。

在这些图3以及图4中，如扣白的箭头所示，来自太阳60的强光以入射角θ1入射到车辆的前挡玻璃6，其一部分被前挡玻璃6反射，之后，剩余的光通过防眩板41(参照图5)而侵入到该装置的内部，该防眩板41设置在设置于信息显示装置100的上部的开口部，遮挡与由配置于框体内部的光学元件、构造物反射的影像无关的反射光。此外，此时，从图4也可知，特别地，在50度以上的入射角下，如图4所示，阳光的大部分S偏振分量(S波)在上述前挡玻璃6上反射。其结果，侵入到信息显示装置100内的阳光大部分为P偏振分量(P波)。

另一方面，如图3以及图4中实线的箭头所示，从信息显示装置100射出的影像光在前挡玻璃6或者合成器(未图示)反射而入射到观看者的眼睛8。

更具体而言，阳光等自然光不仅是如图17所示地从紫外线至红外线的比较宽的波长区域的光，而且，还以偏振方向垂直于光的行进方向的振动方向的光和水平方向的光这2种偏振方向(以下记载为S偏振光和P偏振光)的光混合的状态存在。如上所述，在向前挡玻璃6的入射角度超过50度的区域中，如图16所示，玻璃面上的反射率根据S偏振光、P偏振光以及入射角分别不同。

因此，在本实施例中，根据上述的发明者的见解，即考虑通过前挡玻璃6侵入的阳光大部分是P偏振分量，确认了：为了抑制包含侵入到信息显示装置100内的阳光的外部光，特别地，降低P波分量是有效的，而且，作为从信息显示装置100投射的影像光利用S波分量是有效的。

<第一信息显示装置的具体的实施例>

接下来，以下说明根据上述见解构成的信息显示装置100的具体的光学结构。

根据图3，说明作为本发明的一个实施例的信息显示装置100的结构。在影像显示装置4与凹面反射镜1之间，作为透过型光学零件，配置有例如透镜元件2。透镜元件2通过控制向凹面反射镜1的光线的射出方向而与凹面反射镜1的形状相配合来校正所得到的虚像的畸变像差，同时进行像差校正，该像差包含由于上述的前挡玻璃6的水平方向的曲率半径和垂直方向的曲率半径的差异而产生的像散。

另外，为了进一步提高像差校正能力，上述透镜元件2也可以由多张透镜构成。或者，还能够代替透镜元件2而配置曲面(自由曲面)反射镜，使用曲面反射镜进行光路的折返，同时，通过控制向凹面反射镜1的光线的入射位置而降低畸变像差。如以上叙述，进而，即使将为了提高像差校正能力而优化设计的光学元件设置在凹面反射镜1与影像显示装置4之间，当然也在本发明的技术思想或者范围内。进而，通过使上述透镜元件2的光轴方向的厚度变化，除了本来的像差校正以外还改变了凹面反射镜1和影像显示装置4之间的光学距离，还能够使虚像的显示位置从远方至接近位置连续地变化。

从车外照射进来的阳光的S偏振分量由前挡玻璃6反射，P偏振分量向车内透过并从开口部入射到信息显示装置100。在设置于开口部的防眩板41的一个面设置吸收入射的阳光中的P波分量而透过S偏振光的偏振板。进而，在防眩板41的另一个面或者偏振板的阳光入射面设置使紫外线区域和红外线区域的光反射的反射膜。其结果，可见光区域的P偏振波、紫外线区域以及红外部光区域的大部分光不会入射到影像显示装置4，作为结果，减轻了影像显示装置4遭受的阳光损伤。

另一方面，作为造成信息显示装置100的画质降低的主要原因，已知：从影像显示装置4朝向凹面反射镜1射出的影像光线在中途配置的透镜元件2的表面反射而返回到影像显示装置4，并再次反射而重叠于原来的影像光，从而导致画质降低。因此，在本实施例中，不仅在透镜元件2的表面上形成反射防止膜来抑制反射，而且还优选以使透镜元件2的影像光入射面和射出面中的某一方或者两方的透镜面形状为诸如避免上述反射光聚光在影像显示装置4的一部分的形状(例如使凹面朝向影像显示装置4的形状)的方式对该面形状附加制约地进行设计。

在上述防眩板41的偏振板的影像显示装置4侧设置λ/16板(兼顾亮度的话，λ/4或者λ/8等为最佳选择)，进而，设置调整其安装角度的机构，例如，通过移动到图中用虚线表示的位置，使作为来自影像显示装置4的输出的S偏振波的影像光的偏振角度变化。其结果，即使驾驶员佩戴偏光墨镜，只要使本发明的设置于防眩板41的波长板的安装角度适当地变化，就能够得到足够的亮度和色彩饱和性优良的虚像。

另外，设置于防眩板41的偏振板即使吸收入射到车内的阳光的P偏振分量，由于受光的偏振板的面积与开口部相同，所以不会降低可靠性。进而，由于该偏振板选择性地使S偏振光透过，所以还具有诸如提高了利用信息显示装置100得到的虚像的对比度性能的效果。

另一方面，作为在图5以及图6所示的本发明的信息显示装置100中使用的光源装置10，优选采用产品寿命长的固体光源。例如，光源装置10优选：具备相对周围温度的变动而光输出变化少的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)以及设置有用于降低光的发散角的光学单元的偏振波束分束器(PBS：Polarizing Beam Splitter)，通过PBS进行偏振变换。

在液晶面板的背光源侧(光入射面)和透镜元件2侧(光射出面)，配置有此处未图示的偏振板，由此，提高影像光的对比度比。如果采用偏振度高的碘系的偏振板作为设置于背光源侧(光入射面)的偏振板，则能够得到高的对比度比。另一方面，通过在透镜元件2侧(光射出面)使用染料系的偏振板，即使在外部光入射的情况下以及环境温度高的情况下，也能够得到高的可靠性。

在使用液晶面板作为影像显示装置4的情况下、特别是在驾驶者佩戴偏光墨镜的情况下，将发生特定的偏振波被遮蔽而无法看到影像的问题。为了防止该现象，如上所述，在设置于开口部的防眩板41的一侧的面配置λ/4板或者λ/8或者λ/16板，以防止在信息显示装置内部产生的炫光返回到驾驶员的视线。通过该板，炫光被对齐到特定的偏振方向上。另外，优选通过使防眩板41从图5所示的位置旋转至图6中虚线所示的位置46，从而适当地变更影像光的偏振角，变换为圆偏振光、或者使直线偏振光的偏光轴旋转而设为与偏光墨镜的偏振方向不同的偏光轴。另一方面，在使偏光轴旋转而接近圆偏振光时，来自信息显示装置的影像光由于偏光轴从S偏振光旋转，所以基于前挡玻璃6的反射率降低、影像的亮度降低，因此取两者的平衡来选择即可。

发明人通过实验得出：为了降低此时得到的影像的颜色不均(整面白显示中的画面整体的颜色的均匀性)，在影像光束扩展最宽的防眩板的位置设置预定的波长板是有效的。

<车辆用信息显示系统的第二信息显示装置>

接下来，以下说明关于本申请发明的信息显示系统的第二信息显示装置的具体的光学结构。

<第二信息显示装置的具体的实施例>

如图3、图7所示，作为本申请发明的第二信息显示装置的信息显示装置48通过利用设置于前挡玻璃6的表面的膜(例如透明膜、片材等)51使例如来自智能手机300等的高分辨率的影像(大型高分辨率的影像显示装置的影像)朝向观看者的眼睛反射，从而在前挡玻璃上虚拟地显示影像。

接下来，使用图8，说明信息显示装置48的结构。影像显示元件(液晶显示面板)52由画面尺寸超过6英寸的比较大型的液晶显示面板构成。一般，前挡玻璃6的曲率半径局部不同的情形较多，所以根据使影像反射的场所，显示影像中产生不均匀(纵向和横向)的失真。因此，为了在从观看方向观察反射像的情况下得到正确的影像，需要进行失真校正。为了通过该失真校正进行实用上没有问题的等级的校正，面板的分辨率需要为1280×720点以上。

在图9中，连同影像显示元件52，在该影像显示元件52的下方，以展开立体图的方式示出构成影像显示元件52的光源的光源装置101。该影像显示元件(液晶显示面板)52通过作为背光源装置的光源装置101得到指向性强的照明光束，朝向设置于前挡玻璃6的膜51射出根据影像信号调制后的影像光。在该图9中，信息显示装置48具备影像显示元件52和控制来自光源装置101的射出光束30的指向特性的光方向变换面板54以及第2扩散板18b。即，成为在信息显示装置48(参照图8)的两个面设置偏振板，特定的偏振波的影像光通过影像信号调制光的强度并射出的结构。由此，将来自智能手机300等的高分辨率的影像(大型高分辨率的影像显示装置的影像)投射到前挡玻璃6，通过设置于其表面的膜51，朝向观看者的眼睛反射。

另外，光源装置101例如由塑料等形成。光源装置101具备在后详述的LED、准直仪、合成扩散块、导光体等以及将他们收纳于内部的光源装置101的壳体(参照图8)。在光源装置101的上表面安装有信息显示装置48的影像显示元件52。另外，在光源装置101的壳体的一个侧面安装有LED基板102(参照图9-10)，该LED基板102安装有作为半导体光源的LED(Light Emitting Diode)元件及其控制电路，并且，在LED基板102的外侧面安装有用于对在LED元件以及控制电路中发生的热进行冷却的散热器103(参照图8)。

另一方面，安装于光源装置101的上表面的影像显示元件52由液晶显示面板框架、安装于该框架的液晶显示面板以及与该面板电连接的FPC(Flexible Printed Circuits：柔性布线基板)403(参照图8)等构成。即，在后面将详细说明，影像显示元件52连同作为固体光源的LED元件一起，通过来自构成电子装置的控制电路(在此未图示)的控制信号，生成要显示的影像并进行控制，。

接下来，以下参照图9以及图10，详细说明光源装置101的结构、即收纳于光源装置101的壳体内的光学系统。

在图9以及图10中示出构成光源的多个(在本例子中2个)LED14a、LED 14b(在此未图示)，他们相对LED准直仪15安装于预定的位置。此外，该LED准直仪15例如分别由丙烯酸等透光性的树脂形成。而且，如图10的(b)所示，该LED准直仪15具有使抛物剖面旋转而得到的圆锥形凸状的外周面156，并且在其顶部具有在其中央部形成有凸透镜部(即凸透镜面)157的凹部153。另外，在凸透镜部157的中央部具有向外侧突出的凸透镜面(或者也可以是向内侧凹陷的凹透镜面)154。此外，关于形成LED准直仪15的圆锥形状的外周面的外周面156，在能够使从LED14a向周边方向射出的光在其内部全反射的角度的范围内设定、或者形成反射面。

另一方面，LED14a、14b分别配置于作为其电路基板的所谓LED基板102的表面上的预定的位置。该LED基板102被配置并固定为其表面上的LED14a或者14b相对LED准直仪15分别位于LED准直仪15的凹部153的中央部。

根据上述结构，利用上述LED准直仪15，从LED14a或者14b放射的光中的、特别是从其中央部分朝向上方(图的右方向)放射的光由形成LED准直仪15的外形的凸透镜部157、凸透镜面154聚光而成为平行光。另外，从其他部分朝向周边方向射出的光由形成LED准直仪15的圆锥形状的外周面的抛物面反射，同样地聚光而成为平行光。换言之，利用在其中央部构成凸透镜、并且在其周边部形成抛物面的LED准直仪15，能够将由LED14a或者14b发生的光的大致全部取出为平行光，能够提高发生的光的利用效率。

此外，在LED准直仪15的光的射出侧设置有以下详述的偏振变换元件21。由图可知，与相对来自LED准直仪15的平行光的光轴正交的面平行地、阵列状地排列多个剖面为平行四边形的柱状(以下称为“平行四边形柱”)的透光性部件和剖面为三角形的柱状(以下称为“三角形柱”)的透光性部件的组合，构成该偏振变换元件21。进而，在这些阵列状地排列的相邻的透光性部件之间的界面处，交替设置有PBS膜211和反射膜212，并且，在入射到偏振变换元件21而透过PBS膜211的光所射出的射出面，具备1/2λ相位板213。

在该偏振变换元件21的射出面还设置有图10的(a)所示的矩形形状的合成扩散块16。即，从LED14a或者14b射出的光通过LED准直仪15的作用成为平行光而入射到合成扩散块16，在通过射出侧的纹理161扩散后，到达以下叙述的导光体17。

导光体17例如是通过丙烯酸等透光性的树脂形成为剖面大致为三角形(参照图10的(b))的棒状的部件，而且，根据图10的(a)可知，具备：导光体光入射部(导光体光入射面)171隔着第1扩散板18a与上述合成扩散块16的射出面相对；导光体光反射部(导光体光反射面)172，形成斜面；以及导光体光射出部(导光体光射出面)173，隔着第2扩散板18b与包括上述影像显示元件52的液晶显示面板相对。

在该导光体17的导光体光反射部172，如作为其部分放大图的图9所示，锯齿状地交替形成有大量的反射面172a和连接面172b。而且，反射面172a(图中向右上倾斜的线段)相对图中单点划线所示的水平面形成αn(n：自然数，在本例子中例如为1～130)。作为一个例子，在此，αn设定为43度以下(其中，0度以上)。

其结果，导光体光入射部171形成为向光源侧倾斜的弯曲的凸形状。由此，来自合成扩散块16的射出面的平行光经由第1扩散板18a扩散而入射到导光体17，从图可知，通过导光体光入射部171在向上方稍微弯曲(偏转)的同时到达导光体光反射部172。

如以上详述，根据上述本发明的信息显示装置48，能够进一步提高光利用效率及其均匀的照明特性，同时，包括模块化的S偏振光波的光源装置，能够小型并且低成本地制造。此外，在上述说明中，说明为在LED准直仪15之后安装偏振变换元件21，但本实施方式不限定于此，本领域技术人员可知通过设置在到达液晶显示面板的光路中的任意场所都能够得到同样的作用/效果。

此外，在该导光体光反射部172锯齿状地交替形成有大量的反射面172a和连接面172b。经由第1扩散板18a扩散后的扩散光在各个反射面172a上全反射而朝向上方。朝向上方的扩散光经由导光体光射出部173、第2扩散板18b，作为平行的扩散光束入射到控制指向特性的光方向变换面板54。针对该扩散光束，光方向变换面板54进行针对该扩散光束的光的方向变换。进行光方向变换后的扩散光束从光方向变换面板54向例如图9所示的方向射出，从倾斜方向入射到影像显示元件52。

图11是用于说明设置于上述信息显示装置48的光方向变换面板54的原理的概略说明图。来自导光体的光束从光方向变换面板的入射面入射，通过设置于射出面的线性菲涅尔透镜的透镜作用使光束向期望的方向θ3折射。此时，利用光束向线性菲涅尔透镜的入射角θ2、线性菲涅尔透镜的菲涅尔角θ0以及基材的折射率n，根据斯涅耳的法则，唯一地导出期望的方向θ3。其结果，能够对来自导光体的平行光束向期望的方向提供指向性。

同样地，通过将图11所示的构造的线性菲涅尔透镜设置于影像显示装置48的光射出面，使成为影像光束的反射面的前挡玻璃6的方向具有指向性。其结果，即使驾驶员直接观察影像显示装置48的画面，影像光也不会直接进入眼睛，所以不会成为驾驶的障碍。线性菲涅尔透镜的间距最好为影像显示装置48的像素间距的1/3以下。例如，为了将由于像素与线性菲涅尔透镜的间距比而发生的莫尔条纹减轻至实用上没有问题的等级，线性菲涅尔透镜的间距优选为像素间距的1/7以下。另外，为了保护线性菲涅尔透镜避免其发生磨损等，在表面设置保护罩(用虚线图示)。

图12是示出与上述信息显示装置48的仪表盘47相接的保护罩50的概略结构的横剖面图。在大致透明的基材56的光射出侧的一部分设置黑色条纹59。黑色条纹59降低包含阳光在内的外部光的表面反射。例如，在黑色条纹59中使用包含碳黑的黑色涂料。另外，在未设置黑色条纹的部分设置用于抑制表面反射的反射防止膜。通过反射防止膜显著减轻了保护罩50的表面上的外部光反射，减轻了驾驶员驾驶本车时由于外部光反射引起的影响。

另一方面，在大致透明的基材56的光入射侧，形成或者粘贴用于吸收或者反射阳光束中的P波分量的薄膜或者膜58。其结果，阳光的P波分量不会入射到信息显示装置48，所以与耐光性、耐热性有关的可靠性大幅提高。另一方面，膜58还一并具有选择性地使从信息显示装置48输出的S偏振波的影像光透过的滤波器的特性，所以得到的影像的对比度性能大幅提高。

此外，上述影像显示装置48的影像源是液晶面板，所以与上述信息显示装置100同样地，在驾驶者佩戴有偏光墨镜的情况下，发生特定的偏振波被遮蔽而看不到影像的问题。为了防止该问题，在信息显示装置48的保护罩50的膜58与基材56之间配置有λ/4板或者λ/8或者λ/16板等相位差板57。通过设置相位差板57，将光束的偏振方向对齐到特定的方向，将影像光设为最佳的偏振角，使偏光轴与偏光墨镜的偏振方向偏移期望量即可。

另一方面，在使偏光轴旋转而接近圆偏振光时，来自信息显示装置的影像光的偏光轴从S偏振光旋转。因此，基于前挡玻璃6的反射率降低而影像的亮度降低，所以取两者的平衡来选择为好。

<车辆用信息显示系统的具体的实施例>

图13示出配置有包括上述信息显示装置100和信息显示装置48的本发明的信息显示系统的汽车的驾驶室内的配置的一个例子。图13的(a)示出与在左侧配置转向器的汽车对应的系统，图13的(b)示出与在右侧配置转向器的汽车对应的系统。在图的图像显示区域1(a)中，使用信息显示装置100利用前挡玻璃6使影像信息反射，供驾驶员观看虚像。在图像显示区域1(b)中，利用前挡玻璃使显示于信息显示装置48的影像信息反射，供驾驶员观看实像。此外，也可以利用设置有膜51的合成器来反射影像信息。

如图3所示，信息显示装置100和信息显示装置48配置于前挡玻璃6与转向器43之间。在仪表盘47内部，从前挡玻璃6向转向器43依次配置影像显示装置48、信息显示装置100。其结果，作为利用前挡玻璃6向驾驶员驾驶本车时经由前挡玻璃6观看的外部景观反射而获得影像信息的信息显示系统，提供如下信息影像系统：将前挡玻璃6分割为多个区域，在其部分区域中，利用抬头显示器装置作为信息显示装置100在远方显示大画面的虚像，另一方面，在例如前挡玻璃的下端区域(在本车的机罩的范围显示影像)中，利用前挡玻璃6使作为第二信息显示装置的大型高分辨率的信息显示装置48的影像反射而供驾驶员、同乘者直接观看反射像。其结果，能够根据前挡玻璃6的显示区域使分辨率、影像的大小不同，从而适当地显示驾驶员需要的信息。

此外，在图13的内后视镜71中设置用于监视驾驶员的状态和汽车内的样子的摄像机72，与例如驾驶员的眼睛的高度相匹配地控制来自上述信息显示装置的影像光的射出方向。

图14是示出对副驾席的同乘者也提供影像信息的信息影像系统的概略图，与图13同样地，图14的(a)示出与在左侧配置转向器的汽车对应的系统，图14的(b)示出与在右侧配置转向器的汽车对应的系统。在图像显示区域1(a)中，使用信息显示装置100利用前挡玻璃使影像信息反射，供驾驶员观看虚像。在图像显示区域1(b)中，利用前挡玻璃使显示于信息显示装置48的影像信息反射，供驾驶员观看实像。由此，对同乘者，使通过具备与影像显示装置48同样结构的装置(图示省略)显示的影像信息反射到前挡玻璃的图像显示区域1(c)，供驾驶员观看实像。

此外，显而易见的是，在与图像显示区域1(b)以及图像显示区域1(c)对应的前挡玻璃6处粘贴或者黏贴有已叙述过的膜51(参照图7)。

接下来，根据图15，说明膜51的结构。关于从倾斜方向入射到前挡玻璃6(为便于说明设为水平配置)的阳光，其S偏振波反射，P偏振波透过而向膜51照射。膜51由使S波透过的偏振板55b和透明扩散片材55a构成。透明扩散片材55a是将分散有折射率大的纳米粒子锆、纳米粒子金刚石的热可塑性高分子熔化的同时延展而成的膜，例如是JXTG能源公司制“Kaleido Screen”等。通过使用透明扩散片材55a，在未显示影像的情况下是透明的，不会妨碍驾驶员观察外界(车外)的风景。另一方面，在影像显示时，能够使影像光扩散而供驾驶员、同乘者视觉辨认影像信息。

来自信息显示装置48的影像光是S偏振波，但在上述透明扩散片材55a的内部散射的部分影像光的偏振方向朝前挡玻璃6旋转，该部分接近P偏振光。该光被偏振板55b吸收，所以在前挡玻璃6的与外界相接的面不发生反射。因此，在膜51处反射的影像不会成为由于前挡玻璃6的反射影像而产生的重影。

同样地，即使代替前挡玻璃6而将上述膜51粘贴到合成器来作为影像的反射面，当然也能够得到同样的效果。

在以上叙述的本申请发明的信息显示系统以及第一信息显示装置中，(1)通过在凹面反射镜的跟前吸收在白天的预定条件下通过前挡玻璃的P偏振的阳光分量(在合成器方式中之后还通过合成器)，避免了返回到液晶面板和偏振板。

(2)在不使用第一信息显示装置的情况下，通过使凹面反射镜旋转预定的角度以避免阳光返回到影像显示装置，防止由凹面反射镜聚光的阳光返回到影像显示装置。

进而，提供如下信息影像系统：在与前挡玻璃的下端区域的影像显示区域对应的仪表盘的位置设置大型高分辨率的第二信息显示装置，利用前挡玻璃使其显示影像反射而供驾驶员、同乘者直接观看反射像。通过在与第二影像显示位置对应的前挡玻璃处设置具有散射影像光的作用的透明屏幕而高效地进行反射，能够以实用上没有问题的等级的画质对驾驶员、同乘者提供影像。上述的大型高分辨率的第二影像显示装置的亮度高，所以通过控制影像光的射出方向来防止影像光直接进入到驾驶员、同乘者的眼睛。

根据本实施方式，作为能够将利用前挡玻璃反射后的影像信息重叠于驾驶员驾驶本车时经由前挡玻璃观看的外部景观而获得的信息显示装置，将前挡玻璃分割为多个区域，在其部分区域中利用抬头显示器装置在远方显示大画面的虚像，另一方面，在例如前挡玻璃的下端的区域中，利用前挡玻璃使大型高分辨率的影像显示装置的影像反射而供驾驶员、同乘者直接观看反射像，其结果，提供了能够得到可应对以例如智能手机为代表的信息终端的显示影像的高分辨率化的高画质的影像信息的车载用信息显示系统以及该车载用信息显示系统所使用的信息显示装置。

进而，即使在大型高分辨率影像显示装置中，通过不仅主要吸收阳光的红外分量而且还吸收比较宽的范围的波长的光的P偏振分量的一部分，从而降低入射到影像显示装置的光的能量。另外，在高分辨率影像显示装置(例如液晶显示面板)的表面设置保护罩、在其一个面设置光吸收层来吸收部分阳光，并在另一个面设置偏振板来吸收P波的阳光，从而能够降低与液晶显示装置(例如液晶显示面板)一体化的偏振板受到的恶劣影响。

另外，大型高分辨率影像显示装置的影像光配置成带有指向性，以避免光直接入射到驾驶员的眼睛。还能够通过使影像光从发散光成为有指向性的光束，从而提高光的利用效率。

以上，详述了各种实施例，然而，本发明不仅限于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明系统整体的例子，未必限定于具备所说明的所有结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，并且，还能够对某个实施例的结构追加其他实施例的结构。另外，能够对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。