影像投射装置以及平视显示器装置的制作方法

本发明有关于影像投射装置以及具备该影像投射装置的平视显示器装置。

背景技术：

就在车辆、航空器等移动体的前玻璃显示各种运行信息的方法而言，已知使前玻璃外的背景视野与运行信息能够同时进行视觉辨认，也就是所谓的平视显示器(head-updisplay，hud)。另一方面，还知道由于入射的光会在前玻璃的内侧与外侧各别的空气界面产生3至4％左右的反射，所以显示于前玻璃的影像会呈现迭影，视觉辨认性会劣化。

为了防止视觉辨认性的劣化，已知有在前玻璃的外侧设置低反射层，以使于前玻璃外侧的空气界面的反射率减低的方法。然而，例如在雨天时若是于低反射层之上还形成有水层，则会变得无法得到减低反射率的效果。

为了防止重影(doubleimage)的产生，于专利文献1中，提案了使用1/2波长膜来使s偏光的光以布鲁斯特角(brewsterangle)入射至前玻璃的方法。然而，在这种情况下，若是使用s偏光不会穿透的偏光太阳眼镜，则会有无法看到显示图像的问题。专利文献1中还检讨了使用1/2波长板来使p偏光的光以布鲁斯特角入射至前玻璃的方法。然而，即便是在这种情况下，例如在雨天时若是于前玻璃的外侧形成了水层，则会在水层进一步产生反射的部位，而有着所谓的产生重影或引起显示图像的视觉辨认性劣化的问题。

专利文献2中，提案了通过使用2片1/2波长板，并在2片1/2波长板之间设置折射率不同的中间光学层，而以该中间光学层使入射的光反射的方法。然而，在这种情况下，由于是以中间光学层来使入射光反射，所以会因为该中间光学层的平滑性而难以获得鲜明的影像。

专利文献3中记载一种平视显示器，该平视显示器具备射出s偏光或p偏光的显示光的显示器，以及具有1/2波长板的光学层叠体，並且，记载在这种情况下能够将p偏光或s偏光以相对于光学层叠体为布鲁斯特角附近的角度进行入射，而且，可配置光源还有1/2波长板等来调整从显示器射出的s偏光或p偏光。然而，完全没有提及针对在雨天时产生重影以及显示图像的视觉辨认性的劣化的改善。此外，由于从显示器射出的s偏光或p偏光是被预先设定成为从光源射出的偏光、或被设定成为进一步从预先配置的光学构件射出的偏光，所以没办法对应天候状况而任意地切换来自显示器的s偏光或p偏光。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开平2-141720号公报。

[专利文献2]日本特开2009-128658号公报。

[专利文献3]国际公开第2018/168726号。

技术实现要素：

[发明所要解决的课题]

本发明的目的在于提供一种影像投射装置以及具备该影像投射装置的平视显示器装置，该影像投射装置即便是在使用偏光太阳眼镜时以及雨天时，也可以抑制重影的产生，可实现显示图像为良好的视觉辨认性。

[用以解决课题的手段]

本发明人们为了解决上述课题而精心研究，结果发现通过于具备将呈示显示图像的显示光以s偏光或p偏光投射的显示器、以及具有使入射的光的偏光方向转换90°的光学层的光学层叠体的影像投射装置中，使显示器具有能够将s偏光或p偏光任意地切换的偏光方向转换部；在需要太阳眼镜的天候时，从影像投射装置的显示器投射p偏光，在光学层叠体的外侧表面的界面使入射至光学层叠体的光反射；在雨天时、降雪时，从影像投射装置的显示器投射s偏光，在光学层叠体的内侧表面的界面反射投射自显示器的的光，而于各种天候状况下均可实现显示图像良好的视觉辨认性。

也就是说，本发明的概观结构如以下所述。

[1]一种影像投射装置，具备：

将呈示显示图像的显示光以s偏光或p偏光投射的显示器，以及

会入射从前述显示器投射的显示光的光学层叠体；其中，

前述光学层叠体具有至少两个基材以及使入射的光的偏光方向转换90°的光学层，

前述显示器具有能够将s偏光或p偏光任意地切换的偏光方向转换部。

[2]根据[1]所述的影像投射装置，其中，前述偏光方向转换部具备将s偏光或p偏光自动地切换的偏光控制器。

[3]根据[2]所述的影像投射装置，其中，前述偏光控制器具有检测天候信息的检测部，

所述影像投射装置根据前述检测部检测到的信息，将从前述显示器投射的显示光转换为s偏光或p偏光。

[4]根据[1]至[3]的任一者所述的影像投射装置，其中，前述显示器是以相对于前述光学层叠体的表面使入射角成为布鲁斯特角附近的角度的方式，来投射s偏光或p偏光的显示光。

[5]根据[1]至[4]的任一者所述的影像投射装置，其中，前述光学层为1/2波长板。

[6]根据[1]至[5]的任一者所述的影像投射装置，其中，前述光学层叠体具有前述光学层被2片中间膜夹住的中间层叠体，前述中间层叠体被前述的至少两个基材夹住。

[7]一种平视显示器装置，具备[1]至[6]的任一者所述的影像投射装置。

[发明的效果]

根据本发明，可提供一种影像投射装置以及具备该影像投射装置的显示器装置，该影像投影装置无论是在晴天且需要太阳眼镜的天候时，或是在雨天时，都可以抑制重影的产生，并可实现显示图像良好的视觉辨认性。

附图说明

图1是显示本发明的影像投射装置的第1实施方式的示意图。

图2是显示本发明的影像投射装置的第2实施方式的示意图。

图3是显示于以往的影像投射装置中，在需要太阳眼镜的天候时，从显示器投射s偏光的情况的光路径的示意图。

图4是显示于以往的影像投射装置中，在雨天时，从显示器投射p偏光的情况的光路径的示意图。

具体实施方式

以下，参考附图并详细的说明本发明的实施方式。另外，所揭示内容的仅是一个例子，由本领域技术人员进行适当设计而能获得的变更也包含于本发明的范围内。此外，为了明确地进行说明，附图相比于实际的态样，在宽度、大小、厚度、形状等为示意性的表示，而仅是一个例子。另外，附图虽然有适当地省略在说明本发明的效果时并非必要的部分，但并不是要以该省略来限定本发明的范围。

本发明的影像投射装置具备将呈示显示图像的显示光以s偏光或p偏光投射的显示器，以及会入射从显示器射出的显示光的光学层叠体。光学层叠体具有至少两个基材以及使入射的光的偏光方向转换90°的光学层，通过光学层，分别将从显示器投射的s偏光转换为p偏光、p偏光转换为s偏光。因为显示器具有能够将s偏光或p偏光任意地切换的偏光方向转换部，所以可以对应天候状况而将来自显示器的投射光切换为s偏光或p偏光。这样的影像投射装置例如被搭载在平视显示器装置。

(第1实施方式)

图1是表示本发明的第1实施方式的影像投射装置的示意图，例示在需要太阳眼镜的天候时，从本实施方式中的影像投射装置的显示器所投射的p偏光的光路。如图1所示般，本实施方式的影像投射装置100具备将呈示显示图像的显示光以p偏光进行投射的显示器300，以及会入射从显示器300投射的p偏光的光学层叠体200。以反射镜500使从显示器300投射的p偏光反射，而此被反射的显示光会到达光学层叠体200。光学层叠体200具有光学层230、在光学层230的两侧的第一中间膜220与第二中间膜240、以及进一步在光学层230的两外侧的第一基材210与第二基材250。

在这样构成的影像投射装置100中，使从显示器300被投射的p偏光的入射光110以布鲁斯特角θb的入射角入射至光学层叠体200。入射光110在光学层230中传播并转换为s偏光。经转换为s偏光的入射光110在第二基材250与空气的界面251反射，产生反射光111。反射光111在光学层230中传播，再转换为p偏光。转换为p偏光的反射光111在第一基材210与空气的界面211传播。

该反射光111可作为显示图像被视觉辨认。因为反射光111为p偏光，即便观察者使用会阻挡s偏光的偏光太阳眼镜400，p偏光也会直接穿透。因此，穿透的反射光114会作为显示图像被观察者视觉辨认。

另外，由于入射角为布鲁斯特角θb，所以可使在第一基材210与空气的界面211的反射光112实质上为0。同样地，于第二基材250与空气的界面251中，转换为s偏光的入射光110所造成的透射光113与相对于第二基材250的表面的法线所成的角度为布鲁斯特角θb。因此，在第二基材250与空气的界面251的透射光113也可以实质上为0。如此一来，本实施方式中的影像投射装置100在晴天且需要太阳眼镜的天候时，也可以抑制重影的产生，实现显示图像良好的视觉辨认性。

＜显示器＞

如图1所示般，本实施方式的影像投射装置100所使用的显示器300，是以入射角相对于光学层叠体200的表面成为布鲁斯特角附近的角度的方式来投射s偏光或p偏光的显示光。在此，布鲁斯特角附近的角度，意指在将相对于光学层叠体200的表面(第一基材210的外侧表面)的p偏光或s偏光的布鲁斯特角设为α时，入射至光学层叠体200的p偏光或s偏光的入射角在α-10°以上α+10°以下的范围。若来自显示器300的p偏光以布鲁斯特角附近的角度入射至光学层叠体200，则在第一基材210与空气的界面211的p偏光的反射会大幅减低，而几乎不会产生反射光112。入射至光学层叠体200的p偏光的入射角越是接近布鲁斯特角，则效果越是增大。因此，投射来自显示器300的p偏光的显示光的情况，优选为将来自显示器300的p偏光以布鲁斯特角入射至光学层叠体200。另一方面，来自显示器300的s偏光若以布鲁斯特角附近的角度入射至光学层叠体200，则在第一基材210与空气的界面211的s偏光的反射会增大，作为透射光的s偏光会减低。入射至光学层叠体200的s偏光的入射角越是接近于越布鲁斯特角，则效果越是增大。因此，在投射来自显示器300的s偏光的显示光的情况下，来自显示器300的s偏光优选为以布鲁斯特角入射至光学层叠体200。

显示器300具有能够任意地切换s偏光或p偏光的偏光方向转换部。在此，能够任意地切换s偏光或p偏光是意指例如像国际公开第2018/168726号所记载般，除了投射p偏光或s偏光的显示器外，还预先配置额外的光学构件，偏光方向不固定，而能够切换从显示器300投射的显示光的偏光方向。偏光方向转换部例如能够作成开关等一键式的自动切换、通过来自检测雨的感应器等的输出信号等而自动切换。因此，偏光方向转换部具备自动地切换s偏光或p偏光的偏光控制器。另外，偏光方向的转换方式可举例如：将偏光板进行90°面内旋转的方法，通过开关等将相位差板人为的或机械地插入并转换偏光方向的方法，但以简易的将偏光板进行90°面内旋转的方法为优选。

偏光控制器若是可以对应天候状况而将从显示器投射的s偏光或p偏光自动地切换，就无特别限定。作为这样的偏光控制器的一个例子，偏光控制器具有检测天候信息的检测部，并根据该检测部检测到的信息，将从显示器投射的显示光转换为s偏光或p偏光。检测部检测到的天候信息是经过中央处理装置(cpu)、人工智能(ai)等电脑而被解析，根据该信息，进行从显示器投射的偏光的切换。可举例如：通过对应于雨、雪的降雨感应器等检测雨滴、雪的方法；通过利用水分量的变化的电容式感应器等来检测天候信息，并于晴天时将来自显示器的显示光作为p偏光，于雨天时经由降雪时雨滴、雪的检测等造成的信号输出，而将来自显示器的显示光切换为s偏光的方法。另外，在不属于晴天也不属于雨天(雪天)的天候下，例如为阴天的情况下，则检测为晴天，来自显示器的显示光仍为原本的s偏光。

如此一来，显示器300通过具有偏光方向转换部，预先配置额外的光学构件，偏光方向不固定，可对应天候状况而任意地切换投射的s偏光或p偏光。因此，于各种的天候状况下都可以提供抑制重影的产生，并实现显示图像良好的视觉辨认性的影像投射装置，进一步可以提供具备该影像投射装置的平视显示器装置。

＜光学层叠体＞

本实施方式的影像投射装置100所使用的光学层叠体200具备光学层230、第一基材210、以及第二基材250，光学层230具有被夹持在第一基材210与第二基材250之间的结构。如图1所示般，光学层叠体200具有光学层230被第一中间膜220与第二中间膜240夹住的中间层叠体270，中间层叠体270被第一基材210与第二基材250夹住。光学层叠体200例如可通过将第一基材210与第二基材250隔着第一中间膜220与第二中间膜240，通过高温/高压轧压在光学层230的两面来制作。第一中间膜220与第二中间膜240还具有用以保持第一基材210及第二基材250与光学层230的密合性的粘着剂或接合剂的功能。

(基材)

为了保持显示图像的视觉辨认性，第一基材210以及第二基材250优选是于可见光区域中为透明，具体而言，在波长380至780nm的可见光线透射率为50％以上即可，优选为70％以上，更优选为85％以上。此外，第一基材210以及第二基材250可以被着色，但是以未着色或着色少为优选。另外，第一基材210以及第二基材250的折射率优选为1.2至2.0，更优选为1.4至1.8。第一基材210以及第二基材250的厚度若为不对显示光的反射造成影响的范围，便无特别限定，可对应用途而适当设计。第一基材210以及第二基材250可为彼此相同，也可以为不同，优选为相同。

第一基材210以及第二基材250可为单层也可为2层以上的层叠体。第一基材210以及第二基材250的材料的例子可举例如：玻璃、三乙酰纤维素(tac)、丙烯酸酯、聚炭酸酯、聚氯化乙烯、聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)等。这些例子之中，为了不使入射光的偏光轴改变，优选为双折射性少的玻璃、三乙酰纤维素(tac)、聚烯烃、丙烯酸酯等，更优选为玻璃。此外，在这些第一基材210以及第二基材250的外侧表面，可设置由多层膜所构成的增反射膜、兼具隔热功能的金属薄膜层。这些膜可使入射的偏光的反射率提升，而在将光学层叠体200使用作为汽车用前玻璃的情况下，优选为以光学层叠体200的可见光线透射率成为70％以上的方式调整反射率。此外，第一基材210以及第二基材250的形状也没有特别限定，可以为片状、膜状、板状、曲面形状等，可对应用途而适当设计。例如：在第一基材210以及第二基材250与汽车用前玻璃相同地使用玻璃板的情况下，为了将具有光学层230的中间层叠体270贴合于玻璃板，可在中间层叠体270的两面涂布粘着剂或是接合剂，其次贴合玻璃板而获得。粘着剂以及接合剂并无特别限制，但是如果之后有要剥离玻璃板的情况，优选为具有重工性优异的粘着性的材料，例如优选为聚硅氧粘着剂或丙烯酸系粘着剂等。

(光学层)

光学层230具有使入射的光的偏光方向转换90°的功能，也就是说，具有将p偏光转换为s偏光，或将s偏光转换为p偏光的功能。具有这样的功能的光学层230可列举旋光器，例如1/2波长板。光学层230例如可以通过将聚炭酸酯或环烯烃聚合物的膜以相位差成为波长的1/2的方式进行单轴延伸、或使水平定向的聚合性液晶以相位差成为波长的1/2的厚度定向而获得。光学层230优选为可将可见光区域全部的p偏光或s偏光进行转换。

(中间膜)

第一中间膜220以及第二中间膜240例如是使用热塑性树脂来形成。一般所使用的热塑性树脂例如为：聚乙烯基丁醛系树脂(pvb)、聚乙烯醇系树脂(pva)或乙烯-乙酸乙烯酯共聚合系树脂(eva)，优选为pvb。第一中间膜220以及第二中间膜240的厚度、硬度若为不对显示光的反射造成影响的范围，便无特别限定，可对应用途而适当进行设计。第一中间膜220以及第二中间膜240可为彼此相同或为彼此不同，优选为不同。

(第2实施方式)

图2是显示本发明的第2实施方式的影像投射装置的示意图，例示雨天时(降雪时)从本实施方式中的影像投射装置的显示器所投射的s偏光的光路。如图2所示般，本实施方式的影像投射装置100具备将呈示显示图像的显示光以s偏光进行投射的显示器300，以及会入射从显示器300投射的s偏光的光学层叠体200。以反射镜500使从显示器300投射的s偏光反射，此被反射的显示光会到达光学层叠体200。光学层叠体200具有：光学层230、在光学层两侧的第一中间膜220与第二中间膜240、以及进一步在光学层的两外侧的第一基材210与第二基材250。此外，由于预设是在雨天时(降雪时)，所以在第二基材250的外侧附着有水层260。另外，在图2中，对于与图1所示的影像投射装置100共通的结构要素赋予相同符号，结构要素的功能也相同。也就是说，在第1实施方式说明的显示器300、反射镜500、第一基材210以及第二基材250、光学层230、第一中间膜220及第二中间膜240、光学层叠体200，同样可以使用在第2实施方式的影像投射装置100中，这些结构要素的功能也可以相同。这些结构因为与上述的第1实施方式相同，所以省略说明。

于这样构成的影像投射装置100中，使从显示器300投射的s偏光的入射光120以布鲁斯特角θb的入射角入射至光学层叠体200。入射光120在第一基材210与空气的界面211反射，而产生反射光121。

不成为反射光121反射而是入射至光学层叠体200的入射光120，在光学层230中传播，被转换为p偏光。被转换为p偏光的入射光120，是在第二基材250与水层260的界面251、水层260与空气的界面261以布鲁斯特角θb传播。因此，在第二基材250与水层260的界面251的反射光122、在水层260与空气的界面261的反射光123于实质上可为0，另一方面，经转换为p偏光的入射光120则成为透射光124而穿透水层260的外侧。

据此，可仅将在第一基材210与空气的界面211中反射的反射光121作为显示图像进行视觉辨认。

如此一来，图1以及图2所示的本实施方式的影像投射装置100，可通过显示器300具有偏光方向转换部，而预先配置额外的光学构件，且不固定偏光方向，并对应天候状况任意地切换投射的s偏光或p偏光。例如：在需要太阳眼镜的晴天时，可从影像投射装置100的显示器300投射p偏光，在雨天时(降雪时)，可从影像投射装置100的显示器300投射s偏光的方式，以这样的方式进行从显示器300投射的偏光的切换。据此，于需要太阳眼镜的晴天时，于雨天时(降雪时)等各种的天候状况下，抑制重影的产生，可实现呈示的显示图像为视觉辨认性良好的显示图像。

(第1比较例)

图3显示于以往的影像投射装置中，在需要太阳眼镜的晴天时从显示光投射出s偏光的情况的光路径的示意图。图3所示的影像投射装置101并不具备本实施方式的影像投射装置100所具有的显示器300，而是具备不具有偏光方向转换部的显示器310。这样的显示器310中，从显示器310投射的s偏光或p偏光是在光源被予先设定，或是除了配置光源之外，预先配置1/2波长板等额外的光学构件，将偏光方向固定来设定。也就是说，显示器310中，若将从光源投射的显示光设定为s偏光或p偏光的任一者，则在不刻意的进一步配置1/2波长板等时，便无法切从显示器310投射的偏光。因此，从显示器310射出的s偏光无法任意的切换，会保有一定的偏光方向。其结果例如：无法将从优选为投射s偏光的雨天时(降雪时)的用途转至优选为投射p偏光的晴天时的用途，难以实现对应天候状况的显示图像良好的视觉辨认性。

图3所示的影像投射装置101中，使从显示器310投射的s偏光的入射光130以布鲁斯特角θb的入射角入射至光学层叠体200。入射光130在第一基材210与空气的界面211反射，产生反射光131。由于反射光131为s偏光，所以若是使用会阻挡s偏光的偏光太阳眼镜400时，反射光131无法穿透，会被偏光太阳眼镜400阻挡。因此，透射光132实质上成为0，透射光132变得无法作为显示图像被视觉辨认。

不作为反射光131被反射，而入射至光学层叠体200的入射光130，在光学层230中传播，转换为p偏光。转换成p偏光的入射光130，在第二基材250与空气的界面251以布鲁斯特角θb传播。因此，第二基材250与空气的界面251d反射光133实质上为0，转换成p偏光的入射光130则作为透射光134而穿透第二基材250的外侧。

(第2比较例)

图4显示于以往的影像投射装置中，在雨天时(降雪时)从显示光投射出p偏光的情况的光路径的示意图。图4所示的影像投射装置101与图3同样地并不具备本实施方式的影像投射装置100所具有的显示器300，而是具备不具有偏光方向转换部的显示器310。因此，从显示器310射出的p偏光无法任意地切换，会保有一定的偏光方向。其结果例如：无法将从优选为投射p偏光的晴天时的用途，转至优选为投射s偏光的雨天时(降雪时)的用途，难以实现对应天候状况的显示图像良好的视觉辨认性。

图4所示的影像投射装置101中，若使从显示器310投射的p偏光的入射光140以布鲁斯特角θb的入射角入射至光学层叠体200，则入射光140会在光学层230中传播，转换为s偏光。由于入射角为布鲁斯特角θb，所以在第一基材210与空气的界面211的反射光143实质上为0。

已转换为s偏光的入射光140会在第二基材250与水层260的界面251反射而产生反射光141。而且，已转换为s偏光的入射光140也会在水层260与空气的界面261反射而产生反射光142。由于能够分别视觉辨认到反射光141与反射光142这两个反射光，所以观察者所视觉辨认到的显示图像为重影影像。此外，通过在不具有平坦性的水层260与空气的界面261所反射的反射光142而视觉辨认到的影像，会被视觉辨认为欠缺鲜明度的影像。

[产业上的可利用性]

本发明的影像投射装置通过对应天候状况切换来自显示光的投射光，而即使在各种天候状况下也可以呈现鲜明的影像。这样的影像投射装置有用于在室外的用途，例如于汽车等平视显示器装置的用途。

附图标记说明

100、101影像投射装置

110、120、130、140入射光

111、112、114、121、122、123、131、132、133、141、142、143反射光

113、124、134、144透射光

200光学层叠体

210第一基材

211、251、261界面

220第一中间膜

230光学层

240第二中间膜

250第二基材

260水层

270中间层叠体

300、310显示器

400偏光太阳眼镜

500反射镜。