车辆用显示装置

技术领域

本发明涉及车辆用显示装置。

背景技术

以往，存在使用全息图的显示装置。在专利文献1中公开了一种车辆用全息显示装置，其具备：信息显示源，其将应显示的信息生成为光；以及合成器，其具有全息图，该全息图配置于在车辆的防风玻璃的周缘部设置的暗色阴影部分，并将光朝向观察者衍射而显示为虚像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开平11-91401号公报

发明内容

发明欲解决的技术问题

在全息图配置于挡风玻璃的内部的情况下，需要考虑由挡风玻璃的表面引起的显示光的反射。从提高显示像的可视性的观点出发，优选将投射装置配置为使反射光朝向与眼范围不同的方向。然而，车辆中存在搭载位置的制约，并不一定能够将投射装置配置在所希望的位置。

本发明的目的在于提供一种能够兼顾提高显示像的可视性和提高投射装置的配置的自由度的车辆用显示装置。

用于解决问题的技术手段

本发明的车辆用显示装置的特征在于，包括：反射型的全息图，所述全息图被配置在车辆的挡风玻璃的内部，具有向着所述车辆的眼范围侧的第一表面；以及投射装置，所述投射装置向所述第一表面投射P波的显示光，所述全息图具有以下衍射特性：将已从所述投射装置入射到所述第一表面的所述显示光输出为朝向所述眼范围的衍射光，且使所述衍射光向所述眼范围会聚，所述投射装置被配置为在所述显示光相对于所述挡风玻璃的入射角为规定的角度范围的情况下，所述显示光的一部分向着所述眼范围反射，所述投射装置被配置为使所述规定的角度范围中包含的入射角与布儒斯特角的角度差为规定值以下。

发明效果

在本发明涉及的车辆用显示装置中，投射装置被配置为：使包含在规定的角度范围内的入射角与布儒斯特角的角度差为规定值以下。根据本发明涉及的车辆用显示装置，起到如下效果：能够通过抑制反射光的亮度来提高显示像的可视性，并且能够提高投射装置的配置的自由度。

附图说明

图1是实施方式涉及的车辆用显示装置的概略结构图。

图2是说明实施方式涉及的全息图引起的光的衍射的图。

图3是说明挡风玻璃引起的反射光的图。

图4是说明实施方式的第一反射光及第二反射光的图。

图5是示出实施方式的挡风玻璃的反射特性的图。

图6是说明实施方式涉及的投射装置的配置的决定方法的图。

符号说明

1 车辆用显示装置

2 全息图

3 投射装置

4 图像显示装置

4i 虚拟显示面

5 偏振单元

6 反射镜

7 框体

8 盖

10 显示光

11 内侧玻璃

11a 车室侧的面

12 外侧玻璃

12a 边界面

13 中间膜

21 第一表面

22 第二表面

30 衍射光

31 显示像

40 反射光

40A：第一反射光、40B：第二反射光

100 车辆

101 挡风玻璃

BD 衍射光的亮度

BR 反射光的亮度

BR1：第一反射光的亮度，BR2：第二反射光的亮度

BI 亮度比

BT 规定值

ER 眼范围

Rs：对S波的反射率、Rp：对P波的反射率

Rx 上限值

Rγ 规定的角度范围

α 入射角

α0：角度范围，α1：最小值，α2：最大值，

αx：在规定的角度范围中包含的入射角

β 布儒斯特角

γ1：最小入射角，γ2：最大入射角

θ1：第一角度，θ2：第二角度

δ 角度差

δ1 规定值

H 高度方向

L 车辆前后方向

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的车辆用显示装置进行详细说明。另外，本发明并不限定于该实施方式。另外，在下述的实施方式中的构成要素中，包含本领域技术人员能够容易想到的要素或者实质上相同的要素。

[实施方式]

参照图1至图6，对实施方式进行说明。本实施方式涉及车辆用显示装置。图1是实施方式涉及的车辆用显示装置的概略结构图，图2是说明实施方式涉及的全息图引起的光的衍射的图，图3是说明由挡风玻璃引起的反射光的图，图4是说明实施方式的第一反射光和第二反射光的图，图5是示出实施方式的挡风玻璃中的反射特性的图，图6是说明实施方式涉及的投射装置的配置的决定方法的图。

如图1所示，本实施方式的车辆用显示装置1是搭载于汽车等车辆100的平视显示装置。车辆用显示装置1具有全息图2和投射装置3。全息图2配置在车辆100的挡风玻璃101的内部。挡风玻璃101是夹层玻璃，具有内侧玻璃11、外侧玻璃12以及中间膜13。中间膜13及全息图2被密封在内侧玻璃11与外侧玻璃12之间。中间膜13由聚合物等合成树脂形成。全息图2例如可以与中间膜13一体形成，也可以插入中间膜13。

全息图2是被加工成具有所希望的衍射特性的透明的膜。本实施方式的全息图2是反射型的全息图。全息图2包括第一表面21和第二表面22。全息图2使入射到第一表面21的光衍射，并从第一表面21射出衍射光。

如图2所示，当光以第一角度θ1入射到第一表面21时，全息图2从第一表面21输出衍射光30。全息图2被制作成衍射光30的出射角成为第二角度θ2。第二角度θ2被设定为使衍射光30朝向眼范围ER。眼范围ER是假定为车辆100中的驾驶员的眼睛的位置的区域。在本实施方式的全息图2中，第一角度θ1和第二角度θ2根据沿着高度方向H的位置而不同。如后所述，全息图2形成为使衍射光30朝向眼范围ER会聚。

全息图2在光相对于第一表面21的入射角与第一角度θ1不同的情况下，使该光透射。即，全息图2使以第一角度θ1入射的光选择性地朝向眼范围ER反射。另外，全息图2使入射到第二表面22的光朝向眼范围ER侧透射。

投射装置3具有框体7、图像显示装置4、偏振单元5、反射镜6以及盖8。框体7例如配置于车辆100的仪表板的内部。框体7具有开口部7a，以将开口部7a朝向上方的方式固定于车辆100。在仪表板上设置有与框体7的开口部7a对应的开口。图像显示装置4、偏振单元5以及反射镜6被容纳在框体7的内部。盖8将框体7的开口部7a封闭。盖8是透明的部件，使显示光10透过。

图像显示装置4是输出显示光的装置，例如是液晶显示装置、激光扫描仪。偏振单元5是将从图像显示装置4输出的显示光设为P波的光学系统。偏振单元5例如是选择性地使P波透射的偏振滤光器。从图像显示装置4输出的显示光透过偏振单元5从而偏振成P波的显示光10。

反射镜6是将从图像显示装置4经由偏振单元5输出的显示光10朝向全息图2反射的反射装置。本实施方式的反射镜6是放大反射镜。反射镜6的反射面的形状是自由曲面，将P波的显示光10放大并向全息图2反射。即，投射装置3将P波的显示光10朝向全息图2的第一表面21投射。

如图1所示，全息图2将从反射镜6入射的显示光10输出为朝向眼范围ER的衍射光30。当用户从眼范围ER观察全息图2时，利用衍射光30而视觉辨认显示像31。显示像31是用户通过衍射光30而视觉辨认的虚像。显示像31在从用户处观察时在比全息图2的靠车辆前后方向L的前方成像。

本实施方式的全息图2具有使衍射光30会聚于眼范围ER的衍射特性。例如，朝向眼范围ER的衍射光30的宽度WL随着从全息图2朝向眼范围ER而变窄。宽度WL是衍射光30在高度方向H上的宽度。另外，全息图2也可以构成为：衍射光30在车宽方向上的宽度也随着朝向眼范围ER而变窄。本实施方式的全息图2能够使显示像31放大而被用户视觉辨认。

另外，本实施方式的车辆用显示装置1如以下说明的那样，能够抑制由反射光引起的重影的产生，提高显示像31的可视性。图3示出了由挡风玻璃101反射的反射光40。在此，在图3中示出虚拟显示面4i来代替图像显示装置4。虚拟显示面4i是在没有反射镜6的情况下应该配置图像显示装置4的显示面的位置。在虚拟显示面4i上显示了图像的情况下，该图像被直接投射到全息图2上。换言之，虚拟显示面4i是在从上方直视反射镜6的情况下虚像成像的位置。

本实施方式涉及的投射装置3配置为：显示光10的至少一部分被挡风玻璃101朝向眼范围ER反射。显示光10的一部分成为被挡风玻璃101反射而朝向眼范围ER的反射光40。在此，若衍射光30与朝向眼范围ER反射的反射光40重叠，则有可能使显示像31的可视性降低。反射光40有时会产生与显示像31重叠的重影而使显示像31的可视性降低。另外，在以下的说明中，针对反射光40示出与显示像31重叠的反射光。

如图4所示，反射光40包括第一反射光40A和第二反射光40B。第一反射光40A是由内侧玻璃11的车室侧的面11a反射的反射光。第二反射光40B是由外侧玻璃12的与车外的边界面12a反射的反射光。第二反射光40B是显示光10透过车室侧的面11a入射到内侧玻璃11，透过全息图2并被边界面12a反射后的光。

在本实施方式的车辆用显示装置1中，构成为使用户不容易视觉辨认反射光40。具体而言，投射装置3配置为使入射到内侧玻璃11的显示光的入射角α与挡风玻璃101的布儒斯特角(Brewster's Angle)β一致，或者使入射角α成为接近于布儒斯特角β的值。布儒斯特角β是由内侧玻璃11的折射率等决定的角度。图5示出了内侧玻璃11的反射特性的一例。在图5中，横轴表示相对于内侧玻璃11的入射角α[deg]，纵轴表示内侧玻璃11的反射率[％]。在图5中示出对S波的反射率Rs及对P波的反射率Rp。

对P波的反射率Rp在布儒斯特角β处为0。因此，在P波的显示光10相对于内侧玻璃11以布儒斯特角β入射的情况下，反射率为0或实质上为0。在本实施方式的车辆用显示装置1中，如以下说明的那样，决定最小入射角γ1以及最大入射角γ2的值。如图3所示，最小入射角γ1是生成反射光40的显示光10的入射角α的最小值。从虚拟显示面4i的一端P1投射的显示光10在入射角α为规定的角度范围Rγ的情况下朝向眼范围ER反射。最小入射角γ1是该角度范围Rγ的最小值。在入射角α小于最小入射角γ1的情况下，一端P1的显示光10朝向比眼范围ER靠下方的区域反射。

从虚拟显示面4i的另一端P2投射的显示光10在入射角α为规定的角度范围Rγ的情况下朝向眼范围ER反射。最大入射角γ2是该角度范围Rγ的最大值。在入射角α大于最大入射角γ2的情况下，另一端P2的显示光10朝向比眼范围ER靠上方的区域反射。

投射装置3被配置为使上述规定的角度范围Rγ所包含的入射角αx(γ1≤αx≤γ2)与布儒斯特角β的角度差δ为规定值δ1以下。即，投射装置3被配置为使下述式(1)成立。通过像这样配置投射装置3，从而使下述式(2)和式(3)分别成立。

|αx－β|≦δ1…(1)

|γ1－β|≦δ1…(2)

|γ2－β|≦δ1…(3)

投射装置3例如也可以被配置为使下述式(4)成立。即，投射装置3也可以配置为布儒斯特角β为最小入射角γ1以上且最大入射角γ2以下。换言之，规定的角度范围Rγ也可以包含布儒斯特角β。

γ1≦β≦γ2…(4)

规定值δ1例如基于图6所示的P波的反射率Rp的上限值Rx来确定。从抑制重影的观点出发，上限值Rx是作为内侧玻璃11中的P波的反射率Rp而允许的上限值。角度范围α0是P波的反射率Rp为上限值Rx以下的入射角α的范围。角度范围α0是从最小值α1到最大值α2的入射角α的范围。

在图6所示的例子中，布儒斯特角β与最大值α2之差小于布儒斯特角β与最小值α1之差。在该情况下，规定值δ1也可以由下述式(5)决定。通过如式(5)那样确定规定值δ1，能够将反射光40的亮度设为容许范围的值。

δ1＝α2－β…(5)

另外，最小入射角γ1和最大入射角γ2也可以基于上述的角度范围α0来确定。在该情况下，投射装置3例如以规定的角度范围Rγ被包含于角度范围α0的方式配置。换言之，投射装置3被配置为：最小入射角γ1为角度范围α0的最小值α1以上，最大入射角γ2为角度范围α0的最大值α2以下。

另外，本实施方式的投射装置3配置为使由挡风玻璃101反射的反射光40的亮度BR与衍射光30的亮度BD的亮度比BI在规定值BT以下。反射光40的亮度BR例如是第一反射光40A的亮度BR1和第二反射光40B的亮度BR2的合计值。第一反射光40A的亮度BR1由下述式(6)表示，第二反射光40B的亮度BR2由下述式(7)表示。其中，Wt：挡风玻璃101的透射率，Wr：挡风玻璃101的表面反射率，Hd：全息图2的衍射效率，Lt：入射到挡风玻璃101的显示光10的亮度。

BR1＝Lt×Wr…(6)

BR2＝Lt×Wt

另外，衍射光30的亮度BD由下述式(8)表示。亮度比BI由下式(9)表示。

BD＝Lt×Wt

BI＝(BR1+BR2)/BD…(9)

亮度比BI的值有时根据挡风玻璃101的反射位置而不同。投射装置3例如以使亮度比BI的最大值为规定值BT以下的方式配置。规定值BT例如从提高显示像31的可视性的观点出发适当确定。通过将亮度比BI设为较小的值，从而显示像31的亮度与反射光40的亮度的对比度变大，反射光40不易引人注意。

全息图2的衍射效率Hd、挡风玻璃101的表面反射率Wr被设定为使亮度比BI成为规定值BT以下，或者尽可能减小亮度比BI。另外，表面反射率Wr根据显示光10相对于挡风玻璃101的入射角α而不同。因此，为了使亮度比BI最小化，采用投射装置3的最佳配置。

如以上说明的那样，本实施方式的车辆用显示装置1具有反射型的全息图2和投射装置3。全息图2配置在车辆100的挡风玻璃101的内部。全息图2具有朝向车辆100的眼范围ER的第一表面21。投射装置3朝向第一表面21投射P波的显示光10。全息图2将从投射装置3入射到第一表面21之后的显示光10输出为朝向眼范围ER的衍射光30。全息图2具有使衍射光30会聚于眼范围ER的衍射特性。

投射装置3配置为：在显示光10相对于挡风玻璃101的入射角α为规定的角度范围Rγ的情况下，显示光10的一部分朝向眼范围ER反射。投射装置3被配置为使规定的角度范围Rγ中包含的入射角αx与布儒斯特角β的角度差δ为规定值δ1以下。规定值δ1可以设定为使车室侧的面11a的P波的反射率Rp为上限值Rx以下。

根据本实施方式的车辆用显示装置1，虽然投射装置3以反射光40朝向眼范围ER的位置关系配置，但反射光40的亮度降低。通过使角度差δ为规定值δ1以下，能够抑制P波的显示光10被车室侧的面11a反射的反射率Rp。其结果是，能够兼顾提高显示像31的可视性和提高投射装置3的配置的自由度。

本实施方式的投射装置3以规定的角度范围Rγ包含布儒斯特角β的方式配置。通过使规定的角度范围Rγ包含布儒斯特角β，从而反射率Rp降低，显示像31的可视性提高。

本实施方式的投射装置3配置为被挡风玻璃101朝向眼范围ER反射的反射光40的亮度BR与衍射光30的亮度BD的亮度比BI为规定值BT以下。由此，反射光40相对于衍射光30不容易引人注意，显示像31的可视性提高。

在本实施方式中，反射光40的亮度BR包含第一反射光40A的亮度BR1和第二反射光40B的亮度BR2。第一反射光40A是被车室侧的面11a反射后的光。第二反射光40B是透过车室侧的面11a而被挡风玻璃101的与车外的边界面12a反射后的光。由此，反射光40不容易被看到，显示像31的可视性提高。

[实施方式的变形例]

对实施方式的变形例进行说明。全息图2的配置、特性并不限定于在上述实施方式中例示的配置、特性。规定的角度范围Rγ也可以不包含布儒斯特角β。规定的角度范围Rγ被适当确定为能够降低挡风玻璃101的反射率Rp。

上述的实施方式以及变形例所公开的内容可以适当组合来执行。