JP2588996B2 - 偏光表示装置 - Google Patents

偏光表示装置

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JP2588996B2
JP2588996B2 JP2413380A JP41338090A JP2588996B2 JP 2588996 B2 JP2588996 B2 JP 2588996B2 JP 2413380 A JP2413380 A JP 2413380A JP 41338090 A JP41338090 A JP 41338090A JP 2588996 B2 JP2588996 B2 JP 2588996B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、一般的な偏光表示装
置に係り、特に、高透過率であって、しかも、コントラ
ストが向上されている偏光表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】偏光表示装置、例えば、液晶(LCD)
表示装置は、自動車のような車輌のための計器パネルと
して利用されている。
【0003】上記偏光表示装置では、一般に、表示面か
らの周辺光線の反射によってコントラストが低減され
る。コントラストを向上させるために、様々な種類の吸
収フィルタが既に利用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、吸収
フィルタが利用される場合には、明るさの損失がともな
う。換言すると、コントラストを増大(向上)させるた
めにフィルタを利用することは、表示装置からの光線を
減衰させる。
【0005】この発明は、表示装置の出力光線を実質的
に減衰させることなく偏光表示装置のコントラストを向
上させる(装置)を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、直線
偏光されている画像光線を発生させる表示像源と、この
直線偏光されている画像光線を第一円偏光を有する円偏
光画像光線に変換するλ/4リターダ(位相を遅らせる
手段)と、この円偏光画像光線に対応する可視像を生成
させる作像手段を含む表示装置が提供される。円偏光子
は、上記作像手段の出力像の偏光(成分)を直線偏光光
線に変換する。この円偏光子は、上記円偏光画像光線を
直線偏光光線に変換するλ/4リターダ及び(このλ/
4リターダを介して)直線偏光光線に変換された光線を
整列した状態で透過させる直線偏光子を含んでいる。作
像手段即ち可視像を生成する投影レンズ系は、投影レン
ズ系及び作像スクリーンを含んでいる。多くの場合、上
記作像手段は、表示装置の表面近傍に(表示面からの)
周辺光線を支配する素子を含んでいる。
【0007】
【作用】上記円偏光子に入射される上記周辺光線は、吸
収によって弁別されることから、上記作像手段(例え
ば、スクリーンまたはレンズ)の前面の素子を通過した
光線は、実質的に第一円偏光になる。上記周辺光線の円
偏光(成分)は、上記作像手段の前面の素子からの反射
に準じて第二円偏光に方向づけられ、反転されることか
ら、光線の円偏光(成分)は、上記円偏光子のλ/4リ
ターダによって実質的に阻止される。
【0008】このようにして、作像手段の前面の素子に
よって伝達された画像光線は、実質的に減衰することな
く円偏光子を通過する。その一方で、作像手段の前面の
素子によって反射された周辺光線は、実質的に阻止され
る。
【0009】
【実施例】以下、同一の部材には同一の符号を附した図
面を用いて詳細に説明する。
【0010】図1及び図2によれば、例えば、自動車の
計器パネルとして利用されるとともに、コントラストの
点で周辺光線を減少させることが可能な偏光表示装置10
が示されている。
【0011】上記偏光表示装置10は、直線偏光された画
像光線を発生させる偏光像源11を含んでいる。上記偏光
されている、垂直方向に偏光されているように例示され
ている、画像光線は、直線偏光状態の画像光線を円偏光
状態の画像光線に変換するためのλ/4リターダ13を透
過する。説明を容易にするために、円偏光状態の画像光
線を、以下、円状光線または円光線とする。上記λ/4
リターダ13は、入射された偏光(成分)を、互いに90
゜の関係を有するリターダ13の高速(fast=透過)軸及
び低速(slow=消光)軸に対して概ね45゜傾ける。こ
のリターダ13の高速(fast)軸及び低速(slow軸は、図
1に例示されている。
【0012】上記リターダ13からの円偏光状態の画像光
線は、上記リターダ13の高速(fast)軸及び低速(slo
w)軸に従って(偏光の方向が)変換され、仮想的に
は、観測者(車輌における運転者)に向かって、円偏光
が左旋回される。
【0013】上記リターダ13を介して提供される上記円
偏光状態の画像光線は、投影レンズ15及び視野レンズ17
によってスクリーン19、例えば、偏光(成分)の影響を
受けることない散乱スクリーン、に対して観測者(運転
者)が目視可能な散乱円状画像光線として画像形成され
る。投影レンズ15は、図面を簡略化するために簡単な凹
レンズとして示されているが、一般に、発散性の光線を
提供するために多くのレンズによって補足される(多く
のレンズが組合わせられている)。視野レンズ17には、
凸レンズ即ち集光レンズが利用される。
【0014】スクリーン19からの光線は、散乱円状画像
光線を直線偏光(成分)を有する光線に変換するλ/4
リターダ21aを含む円偏光子21を透過する。この円偏光
子21は、さらに、上記λ/4リターダ21aから観測者
(運転者)に上記直線偏光光線を伝達するための直線偏
光子21bを含んでいる。
【0015】円偏光子21の直線偏光出力は、画像源11の
出力に対して均一に方向づけされなければならないこと
から、相対的に広帯域な画像源のために、この例では、
上記円偏光子21は、垂直偏光子である。このことは、上
記λ/4リターダ13における高速軸及び低速軸に対して
90゜の関係に方向づけされている高速軸及び低速軸を
有するλ/4リターダ21a及び垂直伝達軸を有する直線
偏光子21bによって実現される。
【0016】λ/4リターダ21a及び直線偏光子21bが
利用されることで、上記スクリーン19からの上記円状画
像光線は、上記λ/4リターダ21aによって垂直偏光画
像光線に変換されるとともに直線偏光子21bによって伝
達される。
【0017】上記円偏光子21は、不規則な偏光状態にあ
る周辺光線に対して以下のように機能する。入射光線の
直線垂直偏光成分は、直線偏光子21bによって反射され
ることなく透過する。一方、入射光線の残りの成分は、
実質的に阻止される。入射光線の垂直偏光成分は、上記
λ/4リターダ21aを介して偏光が取去られることか
ら、直線(成分)として伝達される(上述したように、
上記λ/4リターダ21aは、散乱スクリーン19によって
伝達された左旋回されている偏光画像光線の偏光成分を
反転させる)。上記λ/4リターダ21aによって伝達さ
れた左旋回されている円偏光周辺光線は、散乱スクリー
ン19によって反射され、反射光線の円偏光が反転され
て、右旋回円偏光周辺光線として反射される。この右旋
回円偏光は、散乱スクリーン19を介して運転者に向かっ
て反射され、λ/4リターダ21aを介して直線水平偏光
光線として伝達される。このような、直線水平偏光光線
は、上述したように直線偏光子21bを介して実質的に阻
止されることから、例示したように直線垂直偏光成分の
みが通過される。
【0018】従って、上記散乱スクリーン19からの表示
光線は、実質的に減衰されることなく円偏光子21を透過
し、円偏光子21によってスクリーン19に伝達され、反射
された周辺光線は、円偏光子21によって実質的に阻止さ
れる。コントラストの向上は、表示光線の最小の減衰に
よって達成される。
【0019】上記偏光表示装置10の例では、実質的に同
等の阻止であるλ/4リターダ13及び21aの直交軸即ち
伝達軸を互いに90゜回転させることで可能である。換
言すると、λ/4リターダ13及び21aは、像源11によっ
て提供される画像光線の偏光軸に平行なλ/4リターダ
21aによって提供される画像光線の偏光軸に従い、相殺
する。広帯域の像源のためには、上記λ/4リターダ13
及び21aは、好ましくは、λ/4リターダ13及び21aに
おける高速軸同志が平行に且つ低速軸同志が平行に方向
づけられることで、色収差が除去される。一方、狭帯域
の像源の場合には、上記λ/4リターダ13,21a及び直
線偏光子は、運転者によって観測される画像光線が偏光
像源11によって提供される光線とは異なる直線偏光に構
成されても良い。重要なことは、円偏光子21に入射され
る、上記散乱スクリーン19によって反射され、円偏光さ
れている周辺光線は、直線偏光子21bを介して最終的に
吸収されて阻止されることである。
【0020】上記λ/4リターダ13及び21aは、広帯域
の像源のためには、ゼロ−オーダー(Zero Order=0
次)でなければならない。しかし、狭帯域の像源には、
マルチオーダー(Multi-Order =多数次)であってもよ
い。上記λ/4リターダ13及び21aにおける帯域特性の
中心値は、像源からの出力の最大値の概ね中心に位置さ
れなければならない。
【0021】上記したように、表示装置は、運転者に対
して直線垂直偏光されている光線を提供できるよう構成
されているので、直線水平偏光光線を阻止するために付
加される(運転者に装用される)偏光サングラスによっ
て表示出力が阻止されることを防止できる。
【0022】虚像を生成するための光学素子として利用
されるこの発明の偏光表示装置は、図3に示したよう
に、車輌の計器表示装置として(車輌に)組込まれる。
表示装置は、偏光(されている光線を発生させる)像源
111、λ/4リターダ 113、画像形成レンズ 117、円偏
光子 121、及び、車輌の風防ガラスに配置され、円偏光
子によって提供される画像形成光線を受けるための光学
コンバイナ (combiner=結合部材) 123 を含んでいる。
図3の表示装置は、図1及び図2と異なり、光学コンバ
イナ 123及び画像形成レンズ 117が利用されている。特
に、上記コンバイナ 123は、運転者によって目視可能な
虚像として生成するために上記画像形成光線を反射さ
せ、同時に、画像形成レンズ 117は、上記虚像を上記風
防ガラスの前面に位置づけるために機能する。図によれ
ば、コンバイナ 123は、標準的な風防ガラスの層と層の
間、或いは、風防ガラスの内側表面に支持されている反
射ホログラムによって構成されている。
【0023】図3の表示装置では、上記光学素子によっ
て生じる反射が運転者の目に到達することを防止するた
めに、上記円偏光子 121は上記風防ガラスに直交(配
置)され、λ/4リターダ 113は円偏光子 121に(対し
て)平行に配置されている。
【0024】図3の表示装置は、図1及び図2の表示装
置と同様に機能する。即ち、上記円偏光子 113を透過
し、画像形成レンズ 117に向かう画像形成レンズの周辺
光線が、画像形成レンズ 117の第一面で反射されること
を、実質的に阻止できる。
【0025】上述した装置では、例えば、LCDのよう
な偏光像源を例として説明されている。一方、上記像源
としては、部分的に偏光された画像光線を提供できる像
源であっても良いことは容易に理解される。
【0026】上記に開示されたこの発明の方法及び装置
は単なる例に過ぎず、この分野の技術を有するものであ
れば上記説明を基にしてこの発明をいかようにも変形で
きることはいうまでもない。従って、この発明の方法及
び装置は、ここに開示された実施例によって限定される
ものではなく、この発明は、添付の請求の範囲の範囲に
よってのみ制限されるものである。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、偏光或いは部分的な偏光(を有する画像光線)を提
供できる像源、及び、表示光線を最小の減衰量で提供で
きるコントラストを向上させる装置が利用されることか
ら、コントラストが高く、しかも、十分な明るさを有す
る表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例であるコントラスト向上装
置の素子を示す概略図。
【図2】図1に示されているコントラスト向上装置の概
略側面図。
【図3】図1及び図2に示されているコントラスト向上
装置を車両に実装した状態を示す概略側面図。
【符号の説明】
10……偏光表示装置、11……偏光像源、13……λ/4リ
ターダ、15……投影レンズ、17……視野レンズ、19……
散乱スクリーン、21……円偏光子、21a……λ/4リタ
ーダ、21b……直線偏光子、 111……像源、 113……λ
/4リターダ、 117……画像形成レンズ、 121……円偏
光子、 123……光学コンバイナ。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直線偏光されている画像形成光線を含む画
    像形成光線を生成するための偏光表示源と、 上記直線偏光されている画像形成光線を円偏光画像形成
    光線に変換するための第一のλ/4リターダと、 レンズ装置及び散乱スクリーンを備え、上記周辺光線を
    上記散乱スクリーンにより反射させ、さらに、上記円偏
    光画像形成に対応させて目視可能な円偏光画像形成光線
    を生成する画像形成手段と、 上記第一のλ/4リターダの高速軸に対して90゜に方
    向づけられた高速軸を有す第二のλ/4リターダと直線
    偏光子とを含み、第二のλ/4リターダを通過され、上
    記第二のλ/4リターダにより反射された周辺光線を上
    記直線偏光子に向かわせることにより、周辺光線に起因
    する反射を実質的に阻止するよう作用して、上記目視可
    能な画像形成光線が、表示装置の観測者によって直線偏
    光されている画像形成光線として目視できるよう変換す
    るための円偏光子と、 を備える偏光表示装置。
  2. 【請求項2】上記第一及び第二のλ/4リターダは、互
    いの偏光変換が打消しあうよう構成されている請求項1
    記載の偏光表示装置。
  3. 【請求項3】上記第一のλ/4リターダによって提供さ
    れる上記円偏光画像形成光線は、上記第二のλ/4リタ
    ーダによって提供される円偏光散乱光線と同様に方向づ
    けられる請求項2記載の偏光表示装置。
  4. 【請求項4】上記第二のλ/4リターダによって提供さ
    れる上記直線偏光画像形成光線は、上記像源によって提
    供される直線偏光と同様に方向づけられる請求項2記載
    の偏光表示装置。
  5. 【請求項5】上記偏光像源は、液晶装置像源を備える請
    求項1記載の偏光表示装置。
JP2413380A 1989-12-22 1990-12-21 偏光表示装置 Expired - Lifetime JP2588996B2 (ja)

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