JP2014206593A - コンバイナ - Google Patents
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Abstract
Description
(1) 透明な板状の光学部材であるコンバイナ本体と、
前記コンバイナ本体の表面上に配置されたフィルムと、
を備え、
前記フィルムは、前記コンバイナ本体の表面と近接する一方の面とは反対側の他方の面に凹部または凸部が周期的に連続して形成され、一周期分の前記凹部または前記凸部の間隔が可視光の波長よりも短い、
こと。
(2) 上記(1)の構成のコンバイナであって、
前記コンバイナ本体は、前記コンバイナ本体からの反射光を観察する位置であるアイポイントと前記コンバイナ本体とを結ぶ直線に交差する2つの面を有し、
前記フィルムは、前記コンバイナ本体の2つの面のうちのいずれか一方の面上に配置される、
こと。
(3) 上記(2)の構成のコンバイナであって、
前記フィルムは、前記コンバイナ本体の2つの面のうちの、前記アイポイントからの距離が大きい一方の面上に配置される、
こと。
(4) 上記(3)の構成のコンバイナであって、
前記フィルムは、前記コンバイナ本体の面と近接する一方の面が所定の接着層を介して前記コンバイナ本体の表面に接着されることにより、前記コンバイナ本体の表面上に配置される、
こと。
上記(2)の構成のコンバイナによれば、前記コンバイナ本体の2つの面のうちのいずれか一方の面の反射を前記フィルムが防止するので、前記アイポイントに向かう光の像の光路を一方だけに制限し、表示像が2重に映るのを防止できる。
上記(3)の構成のコンバイナによれば、前記コンバイナ本体の一方の面で反射し前記アイポイントに向かう光の像が、より鮮明な状態で表示される。
上記(4)の構成のコンバイナによれば、前記コンバイナ本体の一方の面で反射し前記アイポイントに向かう光が、前記接着層を通過する回数が減る。従って、前記接着層における僅かな光の反射等の影響も抑制することができ、より鮮明な状態で表示可能になる。
<システム全体の概要の説明>
本実施形態におけるコンバイナ10の構成例を図1に示す。また、図1のコンバイナ10を利用するHUD装置の構成例を図2に示す。
図1に示したコンバイナ10は、コンバイナ本体11およびフィルム12で構成されている。コンバイナ本体11は、光学的に透明な材料を用いて板状に構成されている。具体例としては、アクリル樹脂を材料として用いることができる。また、撓みや変形が生じないように、コンバイナ本体11は十分な厚みを有している。
図1に示したコンバイナ10における光路を図3に示す。
図2に示したHUDユニット100から出射された光は、図3に示すように入射光21としてコンバイナ本体11の面11aに入射する。この面11aでは、コンバイナ本体11の屈折率と、外気(大気)の屈折率と間に大きな違いがあるため、面11aと外気との境界で光の反射が発生する。従って、入射光21の一部分(4%程度)が反射し、反射光22としてアイポイント20に向かう。
図1に示したフィルム12の一部分の断面構造を拡大して図4に示す。
図4に示すように、フィルム12の外気と接する側の面に微細凹凸部12aが形成してある。この微細凹凸部12aは、可視光の波長(300[nm]〜800[nm]程度)よりも小さい一定の間隔で、多数の微細な凹部又は凸部を周期的にかつ連続的に形成したものである。図4に示した例では、形成する凹凸の間隔を100[nm]に定めてある。
<微細凹凸部12aが存在しない場合の光路>
フィルム12の微細凹凸部12aが存在しない場合のコンバイナにおける入射光および反射光を図5に示す。
R={(n0cosθ0−n1cosθ1)/(n0cosθ0+n1cosθ1)}2
R:反射率
n0:空気の屈折率
n1:基材の屈折率(ポリカーボネートの場合:1.585)
θ:入射角度
図5に示すように、基材の2つの面でそれぞれ光が反射すると、光路の違う複数の光が位置ずれしたまま重なって投影される。これにより、表示の視認性や表示品質が低下する。このような不要な反射を防止するために、前述の微細凹凸部12aが設けてある。
図4に示したフィルム12における各部の屈折率の分布状態を図6に示す。
微細凹凸部12aを有するフィルム12を設けたコンバイナ10における入射光および反射光を図7に示す。
<微細凹凸部12aが存在しない場合>
微細凹凸部12aが存在しないコンバイナを利用するHUD装置における光路を図8に示す。また、図8に示す状況でアイポイントに投影される像の具体例を図9に示す。
図1に示したコンバイナ10を利用するHUD装置においてアイポイントに投影される像の具体例を、表示像30Bとして図11に示す。
<構成の説明>
図1に示したコンバイナ10の変形例の構成を図10に示す。図10に示したコンバイナ10Bは、図1のコンバイナ10と同様に、コンバイナ本体11およびフィルム12を備えている。
前述のHUDユニット100から出射されコンバイナ10Bに向かう光は、図10に示すように入射光21としてフィルム12の面(微細凹凸部12aが存在する面)に入射する。
図10に示したコンバイナ10Bを使用する場合にも、アイポイント20に向かう光の光路は1つだけである。従って、図9の表示像30Aのような像の重なりが生じることはない。
<構成の説明>
本実施形態におけるコンバイナ10Cの構成および光路を図12に示す。また、図12に示したコンバイナの変形例を図13に示す。
図2に示したHUDユニット100から出射された光は、図12に示すように入射光21としてコンバイナ本体11の面11aに入射する。外気と面11aの境界では、コンバイナ本体11の屈折率と、外気(大気)の屈折率との間に大きな違いがあるため、光の反射が発生する。従って、入射光21の一部分(4%程度)が反射し、反射光22としてアイポイント20に向かう。
一方、図13に示した変形例のコンバイナ10Dにおいては、フィルム12はコンバイナ本体11の厚み方向の2つの面11a、11bのうち、アイポイント20からの距離が近い方の面11a側に配置してある。
11 コンバイナ本体
12 フィルム
12a 微細凹凸部
13 接着層
20 アイポイント
21 入射光
22 反射光
23 透過光
30,30A,30B,30C 表示像
100 HUDユニット
110 表示部
120 ミラー
130 角度調整機構
Claims (4)
- 透明な板状の光学部材であるコンバイナ本体と、
前記コンバイナ本体の表面上に配置されたフィルムと、
を備え、
前記フィルムは、前記コンバイナ本体の表面と近接する一方の面とは反対側の他方の面に凹部または凸部が周期的に連続して形成され、一周期分の前記凹部または前記凸部の間隔が可視光の波長よりも短い、
ことを特徴とするコンバイナ。 - 前記コンバイナ本体は、前記コンバイナ本体からの反射光を観察する位置であるアイポイントと前記コンバイナ本体とを結ぶ直線に交差する2つの面を有し、
前記フィルムは、前記コンバイナ本体の2つの面のうちのいずれか一方の面上に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載のコンバイナ。 - 前記フィルムは、前記コンバイナ本体の2つの面のうちの、前記アイポイントからの距離が大きい一方の面上に配置される、
ことを特徴とする請求項2に記載のコンバイナ。 - 前記フィルムは、前記コンバイナ本体の面と近接する一方の面が所定の接着層を介して前記コンバイナ本体の表面に接着されることにより、前記コンバイナ本体の表面上に配置される、
ことを特徴とする請求項3に記載のコンバイナ。
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