JP2023505181A - 光学システム及びヘッドアップディスプレイシステム - Google Patents

光学システム及びヘッドアップディスプレイシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2023505181A
JP2023505181A JP2022533320A JP2022533320A JP2023505181A JP 2023505181 A JP2023505181 A JP 2023505181A JP 2022533320 A JP2022533320 A JP 2022533320A JP 2022533320 A JP2022533320 A JP 2022533320A JP 2023505181 A JP2023505181 A JP 2023505181A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display
retarder
output image
image
pixels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022533320A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021111273A5 (ja
Inventor
ジェイ． パンクラッツ，ステファン
ケー． ナイスミス，ナサニエル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of JP2023505181A publication Critical patent/JP2023505181A/ja
Publication of JPWO2021111273A5 publication Critical patent/JPWO2021111273A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3066—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state involving the reflection of light at a particular angle of incidence, e.g. Brewster's angle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • G02B5/3041—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks
    • G02B5/305—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks including organic materials, e.g. polymeric layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133638—Waveplates, i.e. plates with a retardation value of lambda/n
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/23—Optical features of instruments using reflectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0185—Displaying image at variable distance
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/25—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using polarisation techniques
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2413/00—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
    • G02F2413/01—Number of plates being 1

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

光学システムは、ディスプレイ上に互いに点在する第１の表示画素及び第２の表示画素を有するディスプレイを含むディスプレイシステムを備える。第１の表示画素及び第２の表示画素は、第１の方向に沿って偏光された異なるそれぞれの第１の画像と第２の画像とを重ね合わせて発出する。ディスプレイシステムは、第１の表示画素及び第２の表示画素とそれぞれ１対１対応で整列して位置合わせされた複数の第１のリターダ画素及び第２のリターダ画素を有する、パターン化されたリターダを含む。第１のリターダ画素は、第１の発出画像を受け、かつ第１の発出画像を第１の方向に沿って偏光された第１の出力画像として透過するように構成されている。第２のリターダ画素は、第２の発出画像を受け、偏光方向を変化させ、かつ第２の発出画像を第２の方向に沿って偏光された第２の出力画像として透過するように構成されている。反射偏光子は、第１の出力画像及び第２の出力画像を受け、第１の出力画像を実質的に透過し、かつ第２の出力画像を実質的に反射するように構成されている。

Description

本開示は、概して、光学システム、特に、観察者が観察するための仮想の第１の出力画像及び第２の出力画像を表示する光学システムに関し、かつ光学システムを含むヘッドアップディスプレイシステムに関する。
電子ディスプレイは、デジタル情報を観察者に対してレンダリングするために多くの用途において提供される。ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）は、ＨＵＤの透明な性質により、観察者が、情報だけでなく、ＨＵＤを通したビューをもまた観察することを可能にする。したがって、観察者は、ＨＵＤを通して現実世界を観察する能力を失うことなく、表示された情報を観察することができる。ＨＵＤシステムは、特に航空機などの高速ビークルで使用するために開発されてきたが、現在は、自動車を含む他のビークルの機能としてますます検討されている。より小さい規模では、ＨＵＤシステムは、ゴーグルレンズ若しくはヘルメットバイザとして、又は他の多様な仮想現実（ＶＲ）用途において使用されている。ＨＵＤは、様々な表面及び窓、例えば、ビークルのフロントガラスに実装することができる。したがって、ビークルの乗員のために、ビークルの速度及び／又はナビゲーション方向などのビークル動作情報を、乗員に対して、例えばフロントガラス上で適宜表示することができる。
本開示のいくつかの態様は、ディスプレイシステムを含む光学システムに関する。ディスプレイシステムは、第１の方向に沿って偏光された第１の出力画像と、直交する第２の方向に沿って偏光された第２の出力画像と、を出力するように構成されている。ディスプレイシステムは、ディスプレイ上に互いに点在する複数の第１の表示画素及び第２の表示画素を有するディスプレイを含む。第１の表示画素及び第２の表示画素は、第１の方向に沿って偏光された異なるそれぞれの第１の画像と第２の画像とを重ね合わさせて発出するように構成されている。ディスプレイシステムはまた、ディスプレイ上に配置されたリターダを含む。リターダは、第１の表示画素及び第２の表示画素とそれぞれ１対１対応で整列して位置合わせされた複数の第１のリターダ画素及び第２のリターダ画素を含む。第１のリターダ画素は、第１の発出画像を受け、第１の発出画像の偏光方向を変化させず、かつ第１の発出画像を第１の方向に沿って偏光された第１の出力画像として透過するように構成されている。第２のリターダ画素は、第２の発出画像を受け、第２の発出画像の偏光方向を第１の方向から第２の方向に変化させ、かつ第２の発出画像を第２の方向に沿って偏光された第２の出力画像として透過するように構成されている。光学システムは、第１の出力画像及び第２の出力画像を受け、第１の出力画像を実質的に透過し、かつ第２の出力画像を実質的に反射するように構成された反射偏光子を含む。
本開示のいくつかの他の態様は、ヘッドアップディスプレイに関する。ヘッドアップディスプレイは、観察者が観察するための第１の出力画像及び第２の出力画像をヘッドアップディスプレイが表示する光学システムを含む。
本開示の様々な態様は、添付の図面を参照してより詳細に論じられる。
本開示のいくつかの実施形態による、光学システムを概略的に示す。 本開示のいくつかの態様による、リターダ画素及び対応する表示画素を概略的に示す。 本開示のいくつかの態様による、反射偏光子の構造を概略的に示す。 いくつかの実施形態による、光学システムを含むヘッドアップディスプレイシステムを概略的に示す。
これらの図は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図面で使用されている同様の番号は同様の構成要素を示す。しかし、特定の図中のある構成要素を示す数字の使用は、同じ数字を付した別の図中の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されよう。
以下の説明では、本明細書の一部を形成し様々な実施形態が例示として示されている添付図面が参照される。他の実施形態が想到され、本明細書の範囲又は趣旨から逸脱することなく実施されてもよい点を理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されない。
本開示の実施形態は、単一のイメージャを使用して、同じ又は直交する偏光状態のいずれかを有する、２つの異なる画像平面における２つの仮想画像を作成する、システム及び方法を記載する。いくつかの態様では、パターン化されたリターダは、ＬＣＤイメージャ上の画像形成画素に位置合わせされて、直交偏光を有する２つのインターリーブ画像を生成することができる。２つのインターリーブ画像は、その後、例えば、高コントラスト反射偏光子を使用して２つの経路に分離される。第２の経路画像の偏光は、第２の経路内のミラーに追加された１／４波長層を通して第１の経路画像の偏光に変換され得る。
いくつかの実施形態をここで、図１～図３を参照して説明する。図１に示されるように、光学システム（３００）は、ディスプレイ（１００）を有するディスプレイシステム（２００）を含む。ディスプレイシステム（２００）は、第１の出力画像（５０）及び第２の出力画像（５１）を出力するように構成されている。第１の出力画像（５０）は、第１の方向（ｘ軸）に沿って偏光されてもよく、第２の出力画像（５１）は、直交する第２の方向（ｙ軸）に沿って偏光されてもよい。
ディスプレイ（１００）は、ディスプレイ（１００）上に互いに点在する複数の第１の表示画素（１０）及び第２の表示画素（１１）を含む。第１の表示画素（１０）及び第２の表示画素（１１）は、第１の方向（ｘ軸）に沿って偏光された異なるそれぞれの第１の画像（２０）及び第２の画像（２１）を発出するように構成され得る。発出された第１の画像（２０）と第２の画像（２１）とは、互いに重ね合わせることができる。例えば、光学システム（３００）は、第１の光路を通って伝播する第１の画像（２０）と、第２の光路を通って伝播する第２の画像（２１）とを重ね合わせる。第２の光路の光路長（ＬＢ）は、第１の光路の光路長（ＬＡ）とは異なる場合がある。いくつかの態様では、第２の光路の光路長（ＬＢ）は、第１の光路の光路長（ＬＡ）よりも長い場合がある。
いくつかの実施形態では、ディスプレイ（１００）は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＤＣ）パネルであってもよい。液晶パネル（１００）は、カラーフィルタを備えていないモノクロタイプ、又はＲＧＢ画素を有するカラータイプであってもよい。しかしながら、本開示によるＬＣＤパネル（１００）は、これらのタイプに限定されない。ＬＣＤパネル（１００）は、バックライトユニット（図示せず）から発出された光を受け、第１の画像及び第２の画像を生成することができる。ＬＣＤパネル（１００）は、アクティブマトリックス技術などを採用したＴＴＦ液晶モニターなどの、一般的なＬＣＤパネルであってもよい。ＬＣＤパネル（１００）は、一方向に偏光された光を吸収するための偏光フィルタと、偏光方向を回転させるための液晶層とを含んでもよい。図示された実施形態では、ＬＣＤパネル（１００）の第１の表示画素（１０）及び第２の表示画素（１１）によって発出された第１の画像（２０）及び第２の画像（２１）を運ぶ第１及び第２の画像光は、同じ（第１の）方向（ｘ軸）に偏光される。
他の実施例では、ディスプレイ（１００）は、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Device；有機発光デバイス）ディスプレイなどの、発光型マイクロディスプレイ、及び／又はＬＣｏＳ（Liquid Crystal on Silicon；液晶オンシリコン）ディスプレイ若しくはデジタル光処理（digital light processing；ＤＬＰ）デバイスなどの、反射型マイクロディスプレイを含んでもよい。ディスプレイ（１００）は、他の光学構成要素に対して、任意の好適な位置を有し得る。他の実施形態では、ディスプレイ（１００）は、プロジェクションディスプレイであってもよい。
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム（２００）は、ディスプレイ（１００）上に配置されたリターダ（３０）を含む。リターダ（３０）は、リターダ画素を含む。いくつかの実施形態では、リターダ画素は、複数の第１のリターダ画素（４０）及び第２のリターダ画素（４１）を含む。図２に最良に示されるように、第１のリターダ画素（４０）は、第１の表示画素（１０）と整列して位置合わせされ、第２のリターダ画素（４１）は、第２の表示画素（１１）と１対１対応で整列して位置合わせされている。いくつかの態様では、リターダ層（３０）は、ＬＣＤイメージャ（１００）上の表示画素と整列して位置合わせされた、パターン化されたリターダを含んでもよい。パターン化されたリターダは、国際公開第２０１８／１５１７６１号（Ｗｈｅａｔｌｅｙら）及び国際公開第２０１９／０８２１０６号（Ｅｔｔｅｒ，Ｊｏ Ａ．ら）の他の箇所に記載されている。多種多様にパターン化されたポリマーリターダは、コーティングステップの組み合わせ、マスク及びエッチングステップの適用を使用して形成され得る。このように形成された、パターン化されたリターダは、ディスプレイ（１００）の表面上に適用されてもよく、又は表示画素（１０、１１）の表面上に適用されると共に更に形成されてもよい。
いくつかの実施形態では、第１のリターダ画素（４０）は、ゼロ又は全波長リターダであってもよく、第２のリターダ画素（４１）は、１／２波長リターダであってもよい。図２に示されるように、第１のリターダ画素（４０）は、第２のリターダ画素（４１）の２倍の厚さになるように形成され得る。例えば、リターダ画素の異なる厚さは、第１のリターダ画素（４０）の厚さと等しい厚さを有する複数のリターダ画素を形成し、その後、フォトリソグラフィ又は他の同様の技術を使用して、いくつかの画素をエッチングして第２のリターダ画素（４１）の厚さを得ることによって、獲得される。
一実施形態によれば、第１のリターダ画素（４０）は、第１の発出画像（２０）を受け、第１の発出画像（２０）の偏光方向を変化させることなく、第１の発出画像（２０）を第１の出力画像（５０）として透過するように構成されている。いくつかの態様では、第１の発出画像（２０）は、第１の方向（ｘ軸）に沿って偏光されてもよく、第１のリターダ画素（４０）によって透過される第１の出力画像（５０）もまた、第１の方向（ｘ軸）に沿って偏光されてもよい。
第２のリターダ画素（４１）は、第２の発出画像（２１）を受け、第２の発出画像（２１）の偏光方向を変化させることによって、透過するように構成されている。いくつかの態様では、第２の発出画像（２１）は、第１の方向（ｘ軸）に沿って偏光されてもよく、第２のリターダ画素（４１）は、第２の発出画像（２１）の偏光を第１の方向（ｘ軸）から第２の方向（ｙ軸）に変化させ、第２の発出画像（２１）を第２の方向（ｙ軸）に沿って偏光された第２の出力画像（５１）として透過する。
例えば、いくつかの実施形態では、複数のリターダ画素の約半分は、第１の方向（ｘ軸）に沿って偏光された第１の出力画像（５０）として第１の発出画像（２０）を透過するように構成され、リターダ画素の約半分は、偏光を変化させ、第２の発出画像（２１）を第２の方向（ｙ軸）に沿って偏光された第２の出力画像（５１）として透過するように構成されている。
いくつかの態様では、光学システム（３００）は、反射偏光子（６０）を含む。直交偏光状態を有するディスプレイシステム（２００）からの画素化された出力は、反射偏光子（６０）に向けられる。反射偏光子は一般に、第１の偏光の光を透過し、かつ第２の異なる偏光の光を反射する材料を含む。反射偏光子としては、限定するものではなく、例として、拡散反射偏光子、多層反射偏光子、及びコレステリック反射偏光子が挙げられる。反射偏光子（６０）は、広帯域反射偏光子、又はノッチ反射偏光子であってもよい。他の実施例では、反射偏光子（６０）は、吸収直線偏光子、多層ポリマー反射偏光子、又は反射偏光子の積層体のうちの１つ以上であってもよく、第１の偏光状態を有する光を実質的に透過し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に反射する。実質的に一軸配向された反射偏光子は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから商品名Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｆｉｌｍ ５又はＡＰＦで入手可能である。他のタイプの多層光学フィルム反射偏光子（例えば、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙより入手可能な、Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ又はＤＢＥＦ）もまた使用されてもよい。他のタイプの反射偏光子（例えば、ワイヤグリッド偏光子）もまた使用されてもよい。
特定の態様によれば、反射偏光子（６０）は、図３に示されるように、複数の交互の第１のポリマー層（６１）及び第２のポリマー層（６２）を含んでもよい。複数のポリマー層の数は、合計で、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも１５０、又は少なくとも２００であってもよい。第１のポリマー層（６１）及び第２のポリマー層（６２）の各々は、約５００ｎｍ未満、約４５０ｎｍ未満、又は約４００ｎｍ未満の平均厚さを有してもよい。場合によっては、第１のポリマー層及び第２のポリマー層は、等方性層及び異方性層が交互に積層されていてもよい。複数のポリマー層を含む反射フィルム（例えば、反射偏光子）は、例えば、米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）、同第６，１７９，９４８号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）、及び同第６，７８３，３４９号（Ｎｅａｖｉｎら）に記載されており、それらの各々が、本明細書に矛盾しない限りにおいて、参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、ポリマー層は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（polymethyl methacrylate；ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate；ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（glycol-modified polyethylene terephthalate；ＰＥＴＧ）、ポリエチレンナフタレート（polyethylene naphthalate；ＰＥＮ）、及びＰＥＮ／ＰＥＴコポリマーのうちの１つ以上を含む。
いくつかの態様では、反射偏光子（６０）は、複数の交互の第１のポリマー層（６１）及び第２のポリマー層（６２）の反対側の上面及び下面に配置されたスキン層（６３、６４）を含んでもよい。スキン層（６３、６４）は、約１マイクロメートル超の厚さを有してもよい。場合によっては、コアポリマー層の厚さは、約１０～３００マイクロメートルであってもよく、スキン層の厚さは、５０～２００マイクロメートルであってもよいが、これらに限定されない。スキン層及びコアポリマー層は、接着剤を使用して互いに接合されてもよい。スキン層（６３、６４）は、例えば、ポリカーボネート若しくはポリカーボネート合金、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、又はそれらの組み合わせで作製され得る。
いくつかの実施形態では、リターダ画素の一方のセットの出力は、反射偏光子（６０）から透過されてもよく、一方で、リターダ画素の他方のセットの出力は、反射偏光子（６０）から反射されてもよい。例えば、図１に見られるように、反射偏光子（６０）は、それぞれの第１のリターダ画素（４０）及び第２のリターダ画素（４１）によって透過された第１の出力画像（５０）及び第２の出力画像（５１）を受け、第１の出力画像（５０）を実質的に透過し、かつ第２の出力画像（５１）を実質的に反射するように構成されてもよい。図示された実施形態では、反射偏光子（６０）は、第１の方向（ｘ軸）及び第２の方向（ｙ軸）に直交する第３の方向（ｚ軸）に沿って第１の出力画像（５０）を透過し、第１の方向（ｘ軸）に沿って第２の出力画像（５１）を反射する。
いくつかの態様では、第１の出力画像（５０）の少なくとも６０％が反射偏光子（６０）から透過される場合、反射偏光子（６０）は、第１の方向（ｘ軸）に沿って偏光された第１の出力画像（５０）を実質的に透過する、と言うことができる。いくつかの態様では、第１の出力画像（５０）の少なくとも７０％、少なくとも８０％、又は少なくとも９０％が、偏光子（６０）から透過され得る。第２の出力画像（５１）の少なくとも６０％が反射偏光子（６０）から反射される場合、反射偏光子（６０）は、第２の直交偏光状態（ｙ軸）を有する第２の出力画像（５１）を実質的に反射する、と言うことができる。いくつかの実施形態では、直交偏光状態を有する第２の出力画像（５１）の少なくとも７０％、少なくとも８０％、又は少なくとも９０％が、偏光子（６０）から反射される。
いくつかの実施形態では、光学システム（３００）は、直交する第２の方向（ｙ軸）に偏光を有し、かつ反射偏光子（６０）によって反射される第２の出力画像（５１）を受けて反射するように構成されたミラー（７０）を含んでもよい。いくつかの態様では、第２のリターダ（８０）は、反射偏光子（６０）とミラー（７０）との間に配置される。いくつかの実施形態では、第２のリターダ（８０）は、１／４波長リターダであってもよい。図示された実施形態では、第２の方向（ｙ軸）に偏光を有する第２の出力画像（５１）を運ぶ光は、１／４波長リターダ（８０）を通過し、当該光のかなりの部分がミラー（７０）によって反射される。例えば、ミラーは、９９．５％を超える反射率を有する高反射率ミラーであってもよい。ミラー（７０）によって反射された光は、第２の方向（ｙ軸）の偏光を第１の方向（ｘ軸）の偏光に変換する１／４波長リターダ（８０）を通過する。１／４波長リターダ（８０）を通って第２の出力画像（５１）を運ぶ光のこの二重通過により、第２の出力画像（５１）の偏光状態を第１の出力画像（５０）と同じ偏光状態を有するように変換する。
特定の実施形態では、第２のリターダ（８０）は、反射偏光子（６０）上に積層されたフィルムであってもよく、又は反射偏光子（６０）に塗布されたコーティングであってもよい。例えば、第２のリターダ層（８０）は、反射偏光子（６０）に積層された配向ポリマーフィルムであってもよく、又は反射偏光子（６０）上の液晶ポリマーコーティングであってもよい。１／４波長リターダを形成するための好適なコーティングとしては、他の箇所で説明されるような、線状光重合性ポリマー（linear photopolymerizable polymer；ＬＰＰ）材料及び液晶ポリマー（liquid crystal polymer；ＬＣＰ）材料が挙げられるが、これらに限定されない。
ここで、ＬＡは、画像Ａを生成する第１の光路の光路長であり、ＬＢは、画像Ｂを生成する第２の光路の光路長であり、ｆは、ミラー（７０）の焦点距離であり、ＬＡ＜ＬＢ＜ｆは、光学システム（３００）によって生成された画像Ａ及び画像Ｂが両方とも仮想画像であり、画像Ｂがより長い仮想画像距離（ＶＩＤ）を有することを推測させる。光路ＬＡ及び光路ＬＢのミラー焦点距離に対する異なる距離は、それぞれ、近視野仮想画像及び遠視野仮想画像を生成する。
図４を参照すると、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システム（４００）は、光学システム（３００）を含む。光学システム（３００）は、図１～図３を参照して以前に説明されている。ＨＵＤシステム（４００）は、第１の出力画像（５０）及び第２の出力画像（５１）によって生成された仮想画像を、観察者（９０）が観察するために表示する。ＨＵＤシステム（４００）は、ビークル内のＨＵＤであってもよく、観察者（９０）は、ビークルの乗員であってもよい。いくつかの態様では、ビークル内のＨＵＤ（４００）は、ビークルのフロントガラス（１１０）を含んでもよい。光学システム（３００）からの近視野画像及び遠視野画像の両方を含む出力画像は、観察者（９０）が観察するために、フロントガラス（１１０）上に表示され得る。ＨＵＤ（４００）は、ビークル速度などのビークル動作情報、方向及び／又はマップなどのナビゲーション情報、温度などの周囲情報、無線ステーション又はトラックリスト、発信者情報などの通信情報、及び道路標識情報又は実効速度限界などの制限事項などのうちの１つ以上を表示するように構成され得る。
特定の実施形態が本明細書において図示及び説明されているが、図示及び記載されている特定の実施形態は、本開示の範囲を逸脱することなく、様々な代替的実施態様及び／又は等価の実施態様によって置き換えられ得ることが、当業者には理解されよう。本出願は、本明細書で論じられた特定の実施形態のいずれの適応例又は変形例も包含することが意図されている。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されることが意図されている。

Claims (10)

  1. 第１の方向に沿って偏光された第１の出力画像と、直交する第２の方向に沿って偏光された第２の出力画像と、を出力するように構成された、ディスプレイシステムであって、
    ディスプレイであって、前記ディスプレイ上に互いに点在する複数の第１の表示画素及び第２の表示画素を含み、前記第１の表示画素及び前記第２の表示画素が、前記第１の方向に沿って偏光された異なるそれぞれの第１の画像と第２の画像とを重ね合わせて発出するように構成されている、ディスプレイと、
    前記ディスプレイ上に配置され、かつ前記第１の表示画素及び第２の表示画素とそれぞれ１対１対応で整列して位置合わせされた複数の第１のリターダ画素及び第２のリターダ画素を含む、リターダであって、前記第１のリターダ画素が、前記第１の発出画像を受け、前記第１の発出画像の偏光方向を変化させず、前記第１の発出画像を前記第１の方向に沿って偏光された前記第１の出力画像として透過するように構成され、前記第２のリターダ画素が、前記第２の発出画像を受け、前記第２の発出画像の前記偏光方向を前記第１の方向から前記第２の方向に変化させ、かつ前記第２の発出画像を前記第２の方向に沿って偏光された前記第２の出力画像として透過するように構成されている、リターダと、
    を備える、ディスプレイシステムと、
    前記第１の出力画像及び前記第２の出力画像を受け、前記第１の出力画像を実質的に透過し、かつ前記第２の出力画像を実質的に反射するように構成された反射偏光子と、
    を備える、光学システム。
  2. 前記反射偏光子が、前記第１の出力画像の少なくとも８０％を透過し、かつ前記第２の出力画像の少なくとも８０％を反射する、請求項１に記載の光学システム。
  3. 前記反射偏光子が、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向に沿って前記第１の出力画像を透過し、かつ前記第１の方向に沿って前記第２の出力画像を反射する、請求項１に記載の光学システム。
  4. 前記第１のリターダ画素が、ゼロ又は全波長リターダであり、前記第２のリターダ画素が、１／２波長リターダである、請求項１に記載の光学システム。
  5. 前記第１のリターダ画素が、前記第２のリターダ画素の２倍の厚さである、請求項１に記載の光学システム。
  6. 前記反射偏光子によって反射された前記第２の出力画像を受けて反射するように構成されたミラーと、前記反射偏光子と前記ミラーとの間に配置された第２のリターダと、を更に備える、請求項１に記載の光学システム。
  7. 前記第２のリターダが、１／４波長リターダである、請求項６に記載の光学システム。
  8. 前記反射偏光子が、合計で少なくとも５０個の複数の交互の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含み、各第１のポリマー層及び第２のポリマー層が、約５００ｎｍ未満の平均厚さを有し、前記反射偏光子が、前記複数の交互の第１のポリマー層及び第２のポリマー層の反対側の上面及び下面に配置されたスキン層を更に含み、前記スキン層が、約１マイクロメートル超の厚さを有する、請求項１に記載の光学システム。
  9. 請求項１に記載の光学システムを備えるヘッドアップディスプレイであって、観察者が観察するための前記第１の出力画像及び前記第２の出力画像を表示する、ヘッドアップディスプレイ。
  10. 請求項９に記載のヘッドアップディスプレイがビークル内のヘッドアップディスプレイであり、前記観察者が前記ビークルの乗客であり、かつ前記ヘッドアップディスプレイが前記ビークルのフロントガラスを含む、ヘッドアップディスプレイ。
JP2022533320A 2019-12-05 2020-11-30 光学システム及びヘッドアップディスプレイシステム Pending JP2023505181A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962943856P 2019-12-05 2019-12-05
US62/943,856 2019-12-05
PCT/IB2020/061269 WO2021111273A1 (en) 2019-12-05 2020-11-30 Optical system and heads up display systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023505181A true JP2023505181A (ja) 2023-02-08
JPWO2021111273A5 JPWO2021111273A5 (ja) 2023-12-05

Family

ID=76221513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022533320A Pending JP2023505181A (ja) 2019-12-05 2020-11-30 光学システム及びヘッドアップディスプレイシステム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230017066A1 (ja)
EP (1) EP4070151A4 (ja)
JP (1) JP2023505181A (ja)
WO (1) WO2021111273A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113391451B (zh) * 2021-06-30 2022-11-15 上海天马微电子有限公司 一种显示装置及汽车
WO2023026131A1 (en) * 2021-08-23 2023-03-02 3M Innovative Properties Company Multilayer optical film and display system
WO2024142936A1 (ja) * 2022-12-27 2024-07-04 京セラ株式会社 空中像表示装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5537144A (en) * 1990-06-11 1996-07-16 Revfo, Inc. Electro-optical display system for visually displaying polarized spatially multiplexed images of 3-D objects for use in stereoscopically viewing the same with high image quality and resolution
US5882774A (en) * 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
EP1411321B1 (en) * 2002-10-15 2017-04-19 Mitutoyo Corporation Interferometer using an integrated imaging array, a high-density polarizer and a phase-shifting array
JP2012022148A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 Nitto Denko Corp 立体映像表示用位相差板、立体映像表示用偏光素子、および立体映像表示装置
JP2012252104A (ja) * 2011-06-01 2012-12-20 Sony Corp 偏光モジュール及び画像表示装置
JP2018533075A (ja) * 2015-08-14 2018-11-08 ジェンテックス コーポレイション ヘッドアップディスプレイシステム
JP2018072598A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
KR102427854B1 (ko) * 2017-09-25 2022-08-01 삼성전자주식회사 영상 렌더링 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP4070151A1 (en) 2022-10-12
US20230017066A1 (en) 2023-01-19
WO2021111273A1 (en) 2021-06-10
EP4070151A4 (en) 2024-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7203005B2 (en) Real image configuration for a high efficiency heads-up display (HUD) using a polarizing mirror and a polarization preserving screen
US20230017066A1 (en) Optical system and heads up display systems
US7715103B2 (en) Buried numerical aperture expander having transparent properties
US7656585B1 (en) Embedded relay lens for head-up displays or the like
WO2016203732A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP6572856B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
CN106990530B (zh) 平视显示器装置的冷光镜以及平视显示器装置
WO2016208133A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
WO2016157815A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
US11287649B2 (en) Display device and display method
WO2017086002A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
US20230333373A1 (en) Polarization rotator for head-up display
US10509230B2 (en) Virtual display apparatus
US20230013999A1 (en) Optical systems for hud systems
CN218213623U (zh) 显示装置、抬头显示器以及交通设备
EP4446795A1 (en) Display apparatus, head-up display, and transportation equipment
US20230302901A1 (en) Heads up display systems
US20220326523A1 (en) Optical system
US20240027757A1 (en) Windshield, display system, and reflective polarizer
JP2023524805A (ja) 乗物用ディスプレイシステム

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231127

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240813