CN113167933A - 反射型透明屏幕及影像显示系统 - Google Patents

Abstract

提供一种视场角窄且在屏幕中的广阔的区域呈现高亮度的反射型透明屏幕及影像显示系统。反射型透明屏幕具备：第一透明层(32)，具有凹凸面；反射层(40)，形成在凹凸面上；及第二透明层(52)，在形成有反射层(40)的凹凸面上以填埋该凹凸的方式形成，第一透明层(32)的凹凸面的在第一方向上的倾斜角度处于‑44°～+44°的范围内，在与第一方向垂直的第二方向上的倾斜角度处于‑44°～+44°的范围内。

Description

反射型透明屏幕及影像显示系统

技术领域

本发明涉及反射型透明屏幕及影像显示系统。

背景技术

作为以能够视觉辨认的方式显示从放映机投射的影像光并能够观察屏幕的背面的像的反射型的屏幕，存在能够使用作为在车辆的前窗(挡风玻璃)设置的平视显示器(HUD)的结构(例如，参照专利文献1)。

专利文献2记载了一种作为屏幕使用的扩散板，排列有微型透镜阵列。专利文献2记载的扩散板作为透过型的扩散板或反射型的扩散板来制造。

专利文献2记载了为了避免在规定的角度范围内产生强度不均(亮度不均)而使用由两个种类以上的形状的微型透镜构成的微型透镜阵列。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2010-539525号公报

专利文献2：国际公开第2016/051766号

发明内容

发明要解决的课题

通常，屏幕为了使多个观察者能够视觉辨认影像而要求宽视场角。然而，在车辆用HUD等的用途中要求窄视场角的屏幕。这是因为只要特定的少数(包括一人。)的观察者能够视觉辨认影像即可。需要说明的是，窄视场角的屏幕的用途并不局限于HUD。

本发明的目的在于提供一种视场角窄且在屏幕中的广阔的区域呈现高亮度的反射型透明屏幕及影像显示系统。

用于解决课题的方案

本发明的反射型透明屏幕的特征在于，具备：第一透明层，具有凹凸面；反射层，形成在凹凸面上；及第二透明层，在形成有反射层的凹凸面上以填埋该凹凸的方式形成，第一透明层的凹凸面的在第一方向上的倾斜角度处于-44°～+44°的范围内，在与第一方向垂直的第二方向上的倾斜角度处于-44°～+44°的范围内。

另外，本发明的影像显示系统具有所述反射型透明屏幕、及将影像投影到所述反射型透明屏幕的投影器，其特征在于，使所述倾斜角度变化成使来自所述反射型透明屏幕的反射光的亮度在从观察者观察时成为最大亮度的角度。

发明效果

根据本发明，能够得到视场角窄且在屏幕中的广阔的区域呈现出高亮度的反射型透明屏幕及影像显示系统。

附图说明

图1是概念性地表示本发明的反射型透明屏幕的作用的说明图。

图2是表示反射型透明屏幕的主要部分的一剖面的剖视图。

图3是表示构成反射型透明屏幕的一部分的单元透镜的立体图。

图4是用于说明第一方向及第二方向的三面图。

图5是用于说明第一方向及第二方向的说明图。

图6是用于说明第一实施方式的反射型透明屏幕的构造的一例的说明图。

图7是表示影像投影构造体的构造的一例的剖视图。

图8是表示反射型透明屏幕的构造的一例的剖视图。

图9是用于说明第二实施方式的反射型透明屏幕的构造的一例的说明图。

图10是表示使光向屏幕入射时的反射光强度分布的说明图。

图11是表示实施例2-1的构成透明屏幕的一部分的单元透镜的立体图。

图12是表示实施例2-1及比较例2的透明屏幕中的衍射的产生结果的说明图。

图13是表示投影器的设置位置的图。

图14是表示投影器的设置位置的图。

图15是表示实施例3-1的透明屏幕的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图16是表示实施例3-2的透明屏幕的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图17是表示实施例3-3的透明屏幕的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图18是表示实施例3-4的透明屏幕的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图19是表示实施例3-5的透明屏幕的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图20是表示实施例3-6的透明屏幕的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图21是表示实施例3-7的透明屏幕的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图22是表示实施例3-8的透明屏幕的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图23是表示实施例3-9的透明屏幕的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。在本说明书中，以反射型透明屏幕(以下，称为透明屏幕。)为基准而将观察者侧称为前方，以透明屏幕为基准而将与观察者相反的一侧称为后方。

图1是概念性地表示本发明的透明屏幕的作用的说明图。如图1所示，以在透明屏幕100的前方的规定位置设置作为投影器的一例的投影器200的情况为例。作为投影器200，可以使用一般的结构。透明屏幕100对来自投影器200的影像的光(入射光)进行反射。来自透明屏幕100中的大部分的区域(例如，整个区域)的光(反射光)被朝向观察者300反射。需要说明的是，在图1中，投影器200和观察者300记载为位于相同高度，但是实际上，投影器200相对于观察者300而设置于上部、下部、左部或右部。

图2例示出本实施方式的透明屏幕100的主要部分的一剖面(y方向的剖面：将高度方向设为x方向，将长度方向设为y方向。)。如图2所示，透明屏幕100具有：在表面形成有凹凸的第一透明层32；在第一透明层32的形成有凹凸的面上形成的反射层40；在反射层40上形成的第二透明层52。第二透明层52以将凹凸埋入的方式形成在反射层40上。第二透明层52的与反射层40相反的一侧的面51可以为平坦的平面，但也可以为弯曲的面。而且，第一透明层32的背面(基准面)31可以为平坦的平面，但也可以为弯曲的面。

需要说明的是，在将制成的透明屏幕100供于实用时，第二透明层52位于前方即观察者侧。

第一实施方式.

图3是表示第一实施方式的构成透明屏幕100的一部分的单元透镜110的立体图。透明屏幕100的第一透明层32的表面的形状(相当于反射层40的形状)是单元透镜110排列那样的形状。具体而言，通过多个单元透镜110的表面形状实现第一透明层32的凹凸。换言之，反射层40的表面形状通过多个单元透镜110的表面形状来实现。

以下，将构成单元透镜110的各透镜也称为小透镜110₁～110₉。

图3例示出包含3×3(＝9)个小透镜110₁～110₉的单元透镜110。而且，图3例示出从正面观察时的形状(俯视观察的形状)为矩形的小透镜110₁～110₉，但是小透镜的形状并不局限于矩形，也可以为三个角以上的多角形或圆形。

图4是用于说明与在本实施方式及后述的实施方式中使用的小透镜110₁～110₉相关的“第一方向”及“第二方向”的三面图。在图4中，(A)为主视图，(B)为侧视图，(C)为俯视图。需要说明的是，图4例示出三个小透镜110₁～110₃。

“第一方向”例如是相对于基准面41在剖视观察下呈最大的角度(倾斜角度θ1)的一个方向(参照图4的(A))。作为一例，基准面41是与透明屏幕100的法线正交的平面。“第二方向”是在选定了“第一方向”的情况下，在与将表示“第一方向”的直线投影于基准面的直线正交的方向上，在剖视观察下呈最大的角度(倾斜角度θ2)的方向(参照图4(C))。

各个小透镜110₁～110₉的第一方向的曲率与第二方向的曲率不同。在此，第一方向或第二方向的曲率也可以为0，即平坦面。

需要说明的是，为了简便起见，如图5所示，也可以将透明屏幕100的高度方向设为第二方向，将透明屏幕100的长度方向(与第二方向正交的方向)设为第一方向。在透明屏幕100的形状为从正面观察时向里侧(背面侧)成为凹状的弯曲的形状的情况下，透明屏幕100的高度方向也为第二方向。第一方向例如是与如下平面平行且与第二方向正交的方向，该平面与透明屏幕100的中央部的法线正交。

如图6所示，在本实施方式中，透明屏幕100的第一透明层32的表面的形状是将相同形状的单元透镜110配置于整面而实现的形状。并且，在透明屏幕100的整个区域中，以将入射光朝向存在于特定位置的观察者300反射的方式设定单元透镜110的第一方向上的角度(倾斜角度θ1)和第二方向上的角度(倾斜角度θ2)。即，第一透明层32的表面的形状(相当于反射层40的形状)通过如上所述设定第一方向上的角度和第二方向上的角度的单元透镜110的形状来实现。关于倾斜角度θ1，在从第二方向侧观察第一方向的基准面的情况下，将单元透镜110所成的角度为逆时针的情况定义为正的数值，将顺时针的情况定义为负的数值。关于倾斜角度θ2，在从第一方向侧观察第二方向的基准面的情况下，将单元透镜110所成的角度为逆时针的情况定义为正的数值，将顺时针的情况定义为负的数值。

需要说明的是，实际上，通过一个工序形成透明屏幕100的整个区域的反射层40的凹凸面(对应于第一透明层32的凹凸面)。

另外，在设想将透明屏幕100安装于车辆的挡风玻璃的情况时，特定位置典型的是驾驶位，此时，存在于特定位置的观察者300是驾驶者。特定位置也可以是副驾驶位或后排座位。此时，存在于特定位置的观察者300是乘客。

图6所示的各个单元透镜110具有相同形状。单元透镜由具有使入射到投影区域的光向观察者方向反射的倾斜角度的面构成。在观察者300(作为一例，为驾驶者)的位置以例如透明屏幕100的中央部为基准而设想为规定位置的情况下，向透明屏幕100的中央部入射的光的优选的反射角度唯一决定。即，光的入射部的反射面的倾斜角度唯一决定。相对于投影区域而光的各入射部的反射面的倾斜角度分别唯一地决定，向投影区域入射而光向观察者方向反射的单元透镜的形状也自然而然地决定。需要说明的是，着眼于在透明屏幕100的中央部配置的单元透镜的集合体的情况为一例，也可以是以配置于透明屏幕100的其他的部位的单元透镜的集合体为基准。

在第一实施方式中，透明屏幕100的第一透明层32的表面的形状是如上所述决定了形状的单元透镜110排列于透明屏幕100的整个区域的形状。换言之，透明屏幕100是对于观察者300来说平均地将反射光聚光那样的单元透镜110，具有将相同形状的单元透镜110二维地配置那样的构造。

需要说明的是，在下述的实施方式中，透明屏幕100为了增多朝向观察者300的反射光的光量，以形成有反射层40的第一透明层32的凹凸面包括第一方向上的倾斜角度为-44°～+44°的范围内且第二方向上的倾斜角度为-44°～+44°的范围内的区域的方式形成，但是这样的倾斜角度的范围在本实施方式中也能够适用。在第一方向或第二方向上的倾斜角度为所述范围外的情况下，存在朝向观察者300的反射光的光量不足，特别是在明亮的外光环境下无法视觉辨认影像或者视场角过窄且无法仅由观察位置稍微变化而视觉辨认影像这样的问题。作为更优选的倾斜角度，可列举第一方向和第二方向上的倾斜角度都为-40°～+40°的范围的情况，通过为该范围而作为屏幕能维持充分的视场角并同时实现高亮度。

需要说明的是，如上所述，第一透明层32的凹凸面的形状作为多个单元透镜110的形状实现。此时，单元透镜110的倾斜角度优选设定成向观察者300存在的方向的反射光的强度成为各部位的反射光强度最大值的50％以上，更优选设定为成为75％以上，进一步优选设定为成为90％以上。而且，也可以使单元透镜表面带有微小的凹凸形状。关于微小的凹凸形状的详情，在后文叙述。

通过采用本实施方式的构造，能够增加向观察者300存在的方向的反射光的光量。即，能实现高亮度化。

图7是表示本发明的透明屏幕100的基材即影像投影构造体120的构造的一例的剖视图。在图7例示的构造中，影像投影构造体120形成于透明基材60。

透明基材60例如是玻璃或透明树脂。在使用玻璃作为透明基材60的情况下，优选使用钠钙玻璃、无碱玻璃。玻璃为了提高耐久性而也可以为进行了化学强化、硬涂层等的结构。在使用透明树脂作为透明基材60的情况下，优选使用聚碳酸酯、PET、PEN、环烯烃聚合物等。透明基材60优选不具有双折射的结构。而且，作为透明基材60，优选选择能确保作为基材的耐久性的厚度的结构。

第一透明层32优选为透明树脂层。作为透明树脂，可列举丙烯酸树脂、环氧树脂、聚碳酸酯树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯树脂等。所述树脂优选为光固化性树脂、热固化性树脂、热塑性树脂中的任一者。第一透明层32的透过率优选为50％以上，更优选为75％以上，进一步优选为90％以上。

另外，第一透明层32优选由折射率为1.4以上的树脂形成。由此，影像光在向第一透明层32入射时发生折射，能够减小朝向观察者反射时的倾斜角度。

另外，第一透明层32也可以由多层构成。而且，也可以包含填料。由多层构成时的层间的折射率差或填料与成为粘合剂的树脂层的折射率差为0.05以下时，能够抑制白浊，因此优选，当为0.02以内时能够进一步提高透明性，因此更优选，当为0.01以内时，能够抑制晕圈那样的接近于渗染的后方的视觉辨认性的劣化，因此进一步优选。

第二透明层52优选为透明树脂层。第一透明层32的折射率与第二透明层52的折射率之差越小越优选。例如，优选为0.05以下。第二透明层52可以由与第一透明层32相同的材料形成，也可以由不同的材料形成，但是优选由相同材料形成。在第二透明层52与第一透明层32由相同的透明树脂形成的情况下，能够容易地使双方的折射率一致。而且，与第一透明层32的情况同样，第二透明层52的透过率优选为50％以上，更优选为75％以上，进一步优选为90％以上。

另外，第二透明层52也可以由多层构成。而且，也可以包含填料。由多层构成时的层间的折射率差或填料与成为粘合剂的树脂层的折射率差为0.05以内时，能够抑制白浊，因此优选，当为0.02以内时，能够进一步提高透明性，因此更优选，当为0.01以内时，能够抑制晕圈那样的接近于渗染的后方的视觉辨认性的劣化，因此进一步优选。

反射层40由金属膜、电介质的单层或多层膜形成。反射层40也可以由它们的组合形成。作为一例，反射层40由从Au、Ag、Cu、Al、Ni、Ti、Pd、Co、Si、Ta、W、Mo、Ge之中选择的一个金属的单体或包含两种以上这些单体的合金或以NbO、SiO₂的氧化物为主成分的材料形成。向反射层40入射的光的一部分透过，另一部分反射。

成形模具不仅通过车刀加工，而且能通过激光加工、光刻来加工。在激光加工或基于光刻的加工的情况下，加工形状的顶部、谷部变圆，能够降低雾度(Haze)值。而且，加工形状的顶部或谷部的形状的再现性比车刀加工低，因此形状的周期性消失，能够抑制衍射。

以下，说明第一实施方式的影像投影构造体120的制造例。

作为支承构件(透明基材60)，准备了PET膜(厚度0.075mm)。而且，作为成形模具，准备了在表面具有所希望的形状(图3及图4例示那样的形状)的模具。模具具有与后述的单元透镜的形状对应的形状(以下，也称为单元形状。)。

接下来，在PET膜上，为了形成第一透明层32而通过模涂法涂布了第一树脂。作为第一树脂，使用了具有两个官能的UV固化性树脂即丙烯酸系的树脂(丙烯酸当量152)。

接下来，在第一树脂上设置了上述的成形模具。将成形模具以形成有凹凸的一侧与第一树脂相接触的方式配置。在该状态下，从成形模具的相反侧照射1000mJ的UV光，使第一树脂固化，形成了第一透明层32。

然后，除去成形模具，在PET膜上得到了具有凹凸表面的第一透明层32(厚度约35μm)。在该凹凸表面转印了后述的透镜的凹凸。

接下来，在第一透明层32的凹凸表面，通过溅射法形成了反射层40。将反射层40设为Ag-Au合金层。将反射层的厚度设为15nm。

接下来，在反射层40上，以模涂法设置了紧贴层用树脂。紧贴层用树脂使用了以由二羧酸及二醇构成的聚酯树脂为主成分的Tg＝47℃的直链状的高分子树脂。

然后，以110℃进行5分钟加热，使稀释溶剂干燥，形成了紧贴层。紧贴层的成形收缩率小于3％。紧贴层的厚度为1.5μm。

接下来，在紧贴层上通过模涂法涂布了第二树脂。作为第二树脂，使用了与第一树脂同样的丙烯酸系的树脂。

在该状态下，从第二树脂侧照射1000mJ的UV光，使第二树脂固化，形成了第二透明层52(厚度约35μm)。第二透明层52的收缩率为约10％。

通过以上的方法，制造了影像投影构造体120。

接下来，参照图8，说明第一实施方式中的透明屏幕100的制造方法。

首先，作为第一透明基材10及第二透明基材11，准备了厚度为2mm的钠钙玻璃。而且，作为第一粘接层及第二粘接层(在图8中未图示)，准备了厚度为0.38mm的PVB膜。

接下来，将第一透明基材10、第一粘接层、影像投影构造体120、第二粘接层及第二透明基材11顺次层叠，而构成了层叠体。并且，在将层叠体形成为真空包的状态下，以120℃加热1小时，得到了透明屏幕100。

[实施例1-1]

准备了将第一方向的倾斜角度θ1为-11°～11°、第二方向的倾斜角度θ2为-19°～26°的单元透镜在影像显示部位的整个区域进行二维排列而形成的成形模具1-1。使用该成形模具1-1，制造了实施例1-1的透明屏幕100。

[比较例1]

准备了将第一方向及第二方向上的最大倾斜角度及最小倾斜角度都为45°的正球型的单元透镜在影像显示部位的整个区域进行二维排列而形成的成形模具X。使用该成形模具X，制造了比较例1的透明屏幕。

对于通过上述得到的实施例1-1及比较例1的透明屏幕，在将入射光的入射角设为0°即固定为投影面的法线方向的基础上，通过模拟求出了从投影面的法线方向相对于-5°的出射角被反射的影像的亮度值。表1示出在将比较例1的亮度值设为1时的实施例1-1的亮度值为常数倍的结果。

[表1]

	θ1	θ之	影像亮度
				实施例1-1	-11°～+11°	-19°～+26°	8
比较例1	-45°～+45°	-45°～+45°	1

如表1所示，将第一方向的倾斜角度设为-44°～+44°的范围内，并将第二方向的倾斜角度设为-44°～+44°的范围内，由此能够提高亮度。

需要说明的是，在图8中，为了简便起见而将透明基材60与第一透明基材10显示为不同的结构，但是透明基材60可以取为第一透明基材10的一形态。因此，透明基材60可以使用与第一透明基材10中说明的原料相同的原料的基材。此外，也可以将透明基材60和第一透明基材10汇总为一个透明层。

第二实施方式.

在第一实施方式中，透明屏幕100具有将单元透镜110配置于整面那样的构造(参照图6)。然而，如果将相同的形状(平面形状)的单元透镜110周期性地排列，则可能会产生衍射而产生亮度不均。

在第二实施方式中，为了防止衍射的产生而透明屏幕100具有将多个种类的形状的单元透镜110排列那样的构造。

图9是用于说明第二实施方式的反射型透明屏幕的构造的一例的说明图。在第二实施方式中，透明屏幕100中的第一透明层32的形状可以是将多个种类的形状的单元透镜110进行二维排列那样的形状，也可以是如图9所示将多个种类的形状的单元透镜110随机配置那样的形状。需要说明的是，在图9中，矩形分别相当于单元透镜110。

图9所示的例子是随机的配置的一例，但是在图9所示的例子中，首先，中心点相对于第一方向和第二方向分别随机地配置。

并且，以配置的各中心点成为各个单元透镜110的中心点的方式确定各个单元透镜110的形状。

需要说明的是，与透明屏幕100的各个单元透镜110有关的第一方向倾斜角度及第二方向倾斜角度通过与第一实施方式相同的考虑方法决定。即，在本实施方式中，透明屏幕100也具有分别对于观察者300来说平均地将反射光聚光那样的单元透镜110排列那样的构造。

此时，单元透镜110的形状如向观察者300的部位反射光那样模拟决定。在此，在观察者300存在多名的情况下，也可以使用多个种类的形状的单元透镜，以各单元透镜向各个观察者反射的方式构成。

在第二实施方式中，通过消除单元透镜110的排列的周期性，能防止衍射的产生。

需要说明的是，在第二实施方式中，如上所述，多个单元透镜110在透明屏幕100中随机地配置，但是并非无限制地随机配置，也可以在一定程度的制约下随机配置。作为一例，分别在第一方向和第二方向上，中心点的平均间隔处于10μm～500μm的范围内。

另外，也可以向单元透镜表面赋予微小的凹凸形状。通过赋予微小凹凸形状，能够在规定的角度内使光散射。将该角度作为散射角度，定义为反射光的峰值的半高宽。使用图10，对散射角度进行说明。图10示出使光从投影器200向透明屏幕100入射时的反射光强度分布。在该情况下，反射光强度的峰值成为角度α°，反射光强度的峰值的半值成为角度(α-β)°、角度(α+γ)°，半高宽成为(γ+β)°，因此散射角度成为(γ+β)°。该散射角度为±50°以下的情况在来自透明屏幕100的反射光的利用效率的点上优选。

作为赋予微小的凹凸形状的方法，可列举对形成成形模具的材料的表面实施物理性的切削处理的方法(例：干刻、湿刻、喷砂、激光烧蚀)、基于挤压成形的表面成形的利用、在成形微粒子等混合构件时产生的表面构造的利用、或自我组织化材料的涂布等。

在向单元透镜表面赋予微小凹凸形状的情况下，反射层40以追随于微小凹凸形状的方式形成。此时，反射层40比微小凹凸形状薄，因此反射层40的表面具有反映微小凹凸形状的形状。在此，反射层40的表面粗糙度(即单元透镜110的表面粗糙度)是算术表面平均粗糙度Ra(JIS B0601-2001)为0.005um～5um的范围的情况从在规定的角度内使光散射的观点出发而优选。需要说明的是，反射层40的反射面的表面粗糙度Ra可以根据所希望的光学性能等而适当选择。

[实施例2-1]

将第一方向的倾斜角度θ1为+15°且第二方向的倾斜角度θ2为+15°的图11所示的形状的单元透镜在以下的条件下周期性地配置，得到了单元透镜的集合体。

·第一方向上的中心点的平均间隔：50μm，相对于平均间隔而30％随机地配置

·第二方向上的中心点的平均间隔：50μm，相对于平均间隔而30％随机地配置

对于上述的单元透镜的集合体赋予微小凹凸形状(散射角度：±20°)，制成了成形模具2-1。此时，在微小凹凸形状的凹凸的表面适用截止频率为10μm的低通滤波器而测定出的Ra为0.15μm。

除了使用该成形模具2-1以外与实施例1-1同样地制造了透明屏幕100。

[比较例2]

将与比较例1-1同样的单元透镜以其中心点的平均间隔成为以下的条件的方式周期性地配置，得到了单元透镜的集合体。

·第一方向上的中心点的平均间隔：56μm

·第二方向上的中心点的平均间隔：80μm

不进行微小凹凸形状的赋予地制造了成形模具Y。此时，与实施例2-1同样地测定出的Ra为0.22μm。使用该成形模具Y，制造了比较例2的透明屏幕。

对于通过上述得到的实施例2-1及比较例2的透明屏幕，通过与实施例1-1同样的模拟而求出了影像的亮度值。表2示出比较例2的亮度值设为1而实施例2-1及比较例2的亮度值为常数倍的结果。

[表2]

θ1

θ2

透镜配置

Ra[μm]

影像亮度

一次衍射的有无

一次衍射效率

实施例2-1

+15°

+15°

随机(30％)

0.15

81

无

0.0002

比较例2

-45°～+45°

-45°～+45°

周期性

0.22

1

有

0.004

图12(A)示出实施例2-1的透明屏幕100的衍射的产生结果，图12(B)示出比较例2的透明屏幕的衍射的产生结果。根据图12，在比较例2的透明屏幕中，观察到了从影像光的中心点的一次衍射，但是在实施例2-1的透明屏幕100中，几乎未观察到一次衍射光。而且，根据利用功率计测定出的一次衍射光强度与入射光强度之比，算出一次衍射效率(＝一次衍射光强度/入射光强度)，如表2所示。比较例2的一次光的衍射效率为0.004，但是实施例2-1的一次光的衍射效率为0.0002，可知能够抑制衍射。

第三实施方式.

在第一实施方式中，透明屏幕100中的第一透明层32的形状是将相同形状的单元透镜110在透明屏幕100的整个区域排列那样的形状。

在本实施方式中，单元透镜110的形状根据透明屏幕100的位置而不同。即，单元透镜110的第一方向上的倾斜角度及第二方向上的倾斜角度根据透明屏幕100中的位置而不同。因此，对于超短焦点投影器那样的投影角大的投影器，能够将影像光向观察者方向反射，能够提高影像亮度。

另外，如以下的实施例中说明那样，各个单元透镜110的倾斜角度关于第一方向和第二方向分别连续地变化。需要说明的是，也可以在单元透镜的表面具有微细的凹凸形状。

以下，说明本实施方式的实施例。需要说明的是，各实施例是主要根据投影器200的设置位置而变更了单元透镜110的第一方向上的倾斜角度θ1及第二方向上的倾斜角度θ2的实施例。需要说明的是，在以下的各实施例中，单元透镜110的第一方向及第二方向的曲率都为0。

以向车辆的挡风玻璃安装的透明屏幕100为例。并且，以在透明屏幕100的前方的规定位置设置作为放映机的一例的投影器200的情况为例。而且，设想了将观察者300(在该例中，位于驾驶位。)的位置(在该例中，设想为驾驶位的平均的驾驶者的眼睛的位置的位置)固定，在车辆的内部的多个部位中的任一个设置投影器200的情况。并且，通过模拟求出了与投影器200的设置位置对应的投影区域的各部位的反射面的倾斜角度。

需要说明的是，“单元透镜110的倾斜角度”由相对于透明屏幕100中的各位置，在该情况下由于透明屏幕100安装于挡风玻璃，因此相对于挡风玻璃中的各位置的反射面的倾斜角度构成，表示各部位的倾斜角度。具体而言，通过模拟得到了第二方向上的多个规定位置处的第一方向的倾斜角度θ1和第一方向上的多个规定位置处的第二方向的倾斜角度θ2。需要说明的是，将第一方向及第二方向设为图5所示那样的方向。

图13及图14示出各实施例中的投影器200的设置位置。图13(A)是示意性地表示投影器200的设置位置的立体图。图13(B)是表示投影器200的设置位置及观察者的位置的说明图。图14(A)是示意性地表示投影器200的设置位置的剖视图。图14(B)是示意性地表示投影器200的设置位置的主视图。

在图13及图14中，梯形表示投影器200的设置位置。即，在以下的实施例中，设想投影器200设置于图13及图14中的与位置(1)～(9)对应的梯形的位置中的任一个的情况。

需要说明的是，图13(B)所示的数值的单位为“cm”。而且，在以下的实施例中，透明屏幕100的表面形状为平面。

如图13所示，设想的九个部位的投影器200的设置位置中的三个部位为挡风玻璃400的上部(位置(1)～(3))。另外的三个部位是挡风玻璃400与仪表板500的上表面的交界附近(位置(4)～(6))、或者仪表板500的上表面的驾驶者侧的缘(位置(7)～(9))(也参照图14(A)、(B))。

位置(1)、(4)、(7)的y坐标相同(＝0)。位置(2)、(5)、(8)的y坐标相同(＝70)。位置(3)、(6)、(9)的y坐标相同(＝140)(参照图14(B))。

[实施例3-1]

图15是表示将投影器200设置于位置(1)时的透明屏幕100的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。需要说明的是，在本实施例中，设想在图15例示的挡风玻璃400的整个区域存在有透明屏幕100。该情况在其他的实施例中也同样。

图15(A)示出在透明屏幕100中第二方向的“0”、“35”、“70”的位置处的第一方向的倾斜角度θ1。

图15(B)示出在透明屏幕100中第一方向的“0”、“70”、“140”的位置处的第二方向的倾斜角度θ2。

以下，将图15(A)所示那样的第一方向的倾斜角度称为“第一方向倾斜角度θ1”。将图15(B)所示那样的第二方向的倾斜角度称为“第二方向倾斜角度θ2”。

在实施例3-1中，关于第二方向的“0”、“35”、“70”的全部位置，第一方向倾斜角度θ1进入-35°～+21°的范围。第二方向倾斜角度θ2关于第一方向的“0”、“70”、“140”的全部位置，进入+15°～+37°的范围。

[实施例3-2]

图16是表示将投影器200设置于位置(2)时的透明屏幕100的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图16(A)示出在透明屏幕100中第二方向的“0”、“35”、“70”的位置处的第一方向倾斜角度θ1。图16(B)示出在透明屏幕100中第一方向的“0”、“70”、“140”的位置处的第二方向倾斜角度θ2。

在实施例3-2中，关于第二方向的“0”、“35”、“70”的全部位置，第一方向倾斜角度θ1进入-35°～+40°的范围。第二方向倾斜角度θ2关于第一方向的“0”、“70”、“140”的全部位置，进入+9°～+40°的范围。

[实施例3-3]

图17是表示将投影器200设置于位置(3)时的透明屏幕100的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图17(A)示出在透明屏幕100中第二方向的“0”、“35”、“70”的位置处的第一方向倾斜角度θ1。图17(B)示出在透明屏幕100中第一方向的“0”、“70”、“140”的位置处的第二方向倾斜角度θ2。

在实施例3-3中，第一方向倾斜角度θ1关于第二方向的“0”、“35”、“70”的全部位置而进入-12°～+40°的范围。第二方向倾斜角度θ2关于第一方向的“0”、“70”、“140”的全部位置而进入+8°～+40°的范围。

[实施例3-4]

图18是表示将投影器200设置于位置(4)时的透明屏幕100的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图18(A)示出在透明屏幕100中第二方向的“0”、“35”、“70”的位置处的第一方向倾斜角度θ1。图18(B)示出在透明屏幕100中第一方向的“0”、“70”、“140”的位置处的第二方向倾斜角度θ2。

在实施例3-4中，第一方向倾斜角度θ1关于第二方向的“0”、“35”、“70”的全部位置而进入-33°～+22°的范围。第二方向倾斜角度θ2关于第一方向的“0”、“70”、“140”的全部位置而进入-18°～+33°的范围。

[实施例3-5]

图19是表示将投影器200设置于位置(5)时的透明屏幕100的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图19(A)示出在透明屏幕100中第二方向的“0”、“35”、“70”的位置处的第一方向倾斜角度θ1。图19(B)示出在透明屏幕100中第一方向的“0”、“70”、“140”的位置处的第二方向倾斜角度θ2。

在实施例3-5中，第一方向倾斜角度θ1关于第二方向的“0”、“35”、“70”的全部位置而进入-30°～+38°的范围。第二方向倾斜角度θ2关于第一方向的“0”、“70”、“140”的全部位置而进入-11°～+37°的范围。

[实施例3-6]

图20是表示将投影器200设置于位置(6)时的透明屏幕100的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图20(A)示出在透明屏幕100中第二方向的“0”、“35”、“70”的位置处的第一方向倾斜角度θ1。图20(B)示出在透明屏幕100中第一方向的“0”、“70”、“140”的位置处的第二方向倾斜角度θ2。

在实施例3-6中，第一方向倾斜角度θ1关于第二方向的“0”、“35”、“70”的全部位置而进入-15°～+40°的范围。第二方向倾斜角度θ2关于第一方向的“0”、“70”、“140”的全部位置而进入-10°～+37°的范围。

[实施例3-7]

图21是表示将投影器200设置于位置(7)时的透明屏幕100的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图21(A)示出在透明屏幕100中第二方向的“0”、“35”、“70”的位置处的第一方向倾斜角度θ1。图21(B)示出在透明屏幕100中第一方向的“0”、“70”、“140”的位置处的第二方向倾斜角度θ2。

在实施例3-7中，第一方向倾斜角度θ1关于第二方向的“0”、“35”、“70”的全部位置而进入-15°～+40°的范围。第二方向倾斜角度θ2关于第一方向的“0”、“70”、“140”的全部位置而进入-4°～+29°的范围。

[实施例3-8]

图22是表示将投影器200设置于位置(8)时的透明屏幕100的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图22(A)示出在透明屏幕100中第二方向的“0”、“35”、“70”的位置处的第一方向倾斜角度θ1。图22(B)示出在透明屏幕100中第一方向的“0”、“70”、“140”的位置处的第二方向倾斜角度θ2。

在实施例3-8中，第一方向倾斜角度θ1关于第二方向的“0”、“35”、“70”的全部位置而进入-32°～+39°的范围。第二方向倾斜角度θ2关于第一方向的“0”、“70”、“140”的全部位置而进入+1°～+37°的范围。

[实施例3-9]

图23是表示将投影器200设置于位置(9)时的透明屏幕100的各部位的反射面的倾斜角度的说明图。

图23(A)示出在透明屏幕100中第二方向的“0”、“35”、“70”的位置处的第一方向倾斜角度θ1。图23(B)示出在透明屏幕100中第一方向的“0”、“70”、“140”的位置处的第二方向倾斜角度θ2。

在实施例3-9中，第一方向倾斜角度θ1关于第二方向的“0”、“35”、“70”的全部位置而进入-13°～+40°的范围。第二方向倾斜角度θ2关于第一方向的“0”、“70”、“140”的全部位置而进入+1°～+37°的范围。

根据实施例3-1～3-9，可以说如果单元透镜110的倾斜角度(第一方向倾斜角度θ1及第二方向倾斜角度θ2)为-44°～+44°的范围内，则能得到优选的倾斜角度。

需要说明的是，如图15～图23例示那样，单元透镜110的倾斜角度关于第一方向和第二方向分别连续地变化。然而，也可以是以第一方向和第二方向中的各个方向上的倾斜角度阶梯(参照图15～图23时，连续的曲线成为阶梯状的曲线。)变化的方式形成各个单元透镜110。即，例如，相邻的两个单元透镜的倾斜角度也可以不连续。

此时，也可以是，在透明屏幕100中，以配置在相当于观察者300的正面位置的部分的单元透镜110为中心，朝向其周围或端部逐渐或阶梯地使单元透镜110的倾斜角度变化。具体而言，如果以第一方向倾斜角度θ1及第二方向倾斜角度θ2随着从透明屏幕100的影像中心分离而逐渐增大的方式使单元透镜110的倾斜角度变化，则对于观察者300，能够有效地反射影像，容易实现高亮度化，因此优选。

[亮度比较]

在使用了实施例3-1～3-9的单元透镜的情况和使用了比较例1的正球型的单元透镜的情况下，将透明屏幕100的亮度进行了比较。

使用了实施例3-1～3-9的单元透镜(可看作散射角度：±2.5°)时的透明屏幕100的光束密度与使用了比较例1-1的正球型的单元透镜(可看作散射角度：±90°)时的光束密度相比计算为约1000倍。其结果是，使用实施例3-1～3-9的单元透镜构成的透明屏幕100的最大亮度也与比较例1-1相比被计算成为约1000倍。

[视场角比较]

接下来，在对于实施例3-1～3-9的单元透镜赋予了具有散射角度±15°的微小凹凸形状的情况和使用了实施例3-1～3-9的单元透镜(可看作为散射角度：±2.5°)的情况下，将透明屏幕100的视场角进行了比较。

在实施例3-1～3-9的带有微小凹凸的单元透镜中，将微小凹凸形状的散射角度设为±15°的情况与未赋予微小凹凸形状的情况进行比较，能够使透明屏幕100的影像面的视场角为6倍。

需要说明的是，在实施例3-1～3-9中都未观察到一次光的衍射。

如以上说明所述，在第三实施方式中，透明屏幕100以形成有反射层40的第一透明层32的凹凸面包含第一方向上的倾斜角度θ1为-44°～+44°的范围内且第二方向上的倾斜角度θ2为-44°～+44°的范围内的区域的方式形成，因此能够将从放映机投射的影像光以窄视场角朝向观察者300反射。而且，伴随着窄视场角而对于观察者300的反射光量增大，因此能够实现高亮度化。

其中，第一透明层32的凹凸面优选以包含第一方向上的倾斜角度θ1为-35°～40°且第二方向上的倾斜角度θ2为-18°～40°的区域的方式形成。在将透明屏幕100适用于车辆的挡风玻璃的情况下，通过将倾斜角度设为上述的范围，能够将从放映机投影的影像光以窄视场角朝向驾驶者反射，能够实现高亮度化。

此外，第一透明层32的凹凸面如果在其表面具有散射角度为±50°以下的微小凹凸形状，则能够将视场角调整为±50°以下，因此优选。

需要说明的是，在设置投影器200的情况下，也可以对于每个部位，使反射镜角度(反射角度)变化为从投影器200投影的反射光在从观察者观察时成为最大亮度那样的角度。

需要说明的是，将在2018年11月26日提出申请的日本专利申请2018-219889号的说明书、权利要求书、附图及摘要的全部内容援引于此，并取入作为本发明的说明书的公开。

标号说明

10 第一透明基材

11 第二透明基材

32 第一透明层

40 反射层

52 第二透明层

60 透明基材

100 透明屏幕

110 单元透镜

110₁～110₉ 小透镜

120 影像投影构造体

200 投影器

300 观察者

400 挡风玻璃

500 仪表板。

Claims (10)

1.一种反射型透明屏幕，具备：

第一透明层，具有凹凸面；

反射层，形成在所述凹凸面上；及

第二透明层，在形成有所述反射层的凹凸面上以填埋该凹凸的方式形成，

所述第一透明层的凹凸面的在第一方向上的倾斜角度处于-44°～+44°的范围内，在与所述第一方向垂直的第二方向上的倾斜角度处于-44°～+44°的范围内。

2.根据权利要求1所述的反射型透明屏幕，其中，

所述凹凸面通过多个单元透镜的二维排列形成。

3.根据权利要求1或2所述的反射型透明屏幕，其中，

所述凹凸面通过多个相同形状的单元透镜的二维排列形成。

4.根据权利要求1或2所述的反射型透明屏幕，其中，

所述凹凸面通过沿所述第一方向及所述第二方向将多个种类的形状的单元透镜进行二维排列而形成。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的反射型透明屏幕，其中，

所述凹凸面通过沿所述第一方向及所述第二方向将单元透镜随机地配置而形成，

所述单元透镜以平均间隔为10μm～500μm的方式配置。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的反射型透明屏幕，其中，

所述凹凸面包括所述第一方向和所述第二方向中的各个方向上的倾斜角度阶梯地变化或连续地变化的区域。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的反射型透明屏幕，其中，

在所述凹凸面的表面具有散射角度为±50°以下的微小凹凸形状。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的反射型透明屏幕，其中，

所述第一透明层由折射率为1.4以上的树脂构成，所述第一透明层与所述第二透明层的折射率差为0.05以下。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的反射型透明屏幕，其中，

所述反射层由从Au、Ag、Cu、Al、Ni、Ti、Pd、Co、Si、Ta、W、Mo、Ge中选择的一个金属的单体、或者包含两种以上这些单体的合金、或者以NbO、SiO₂的氧化物为主成分的材料形成。

10.一种影像显示系统，具有权利要求1～9中任一项所述的反射型透明屏幕、及将影像投影到所述反射型透明屏幕的投影器，其中，

使所述倾斜角度变化成使来自所述反射型透明屏幕的反射光的亮度在从观察者观察时成为最大亮度的角度。

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