JP7315194B2 - 表示結像システム及び当該システム付き交通ツール - Google Patents
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Description
しかし、これらのp偏光による結像態様は、一般に次のような欠陥がある。即ち、比較的に高い反射率が要求されると、透過率が低くなるため、周囲環境に対する観察効果を低下させ、画像ソースの輝度に対するニーズが比較的に高くなった。
1、ゴーストが発生しやすい。
2、比較的に高い反射率が要求されると、透過率が低くなるため、周囲環境に対する観察効果を低下させる。
透明基材と透明基材の第1の表面に付着した透過反射膜とを有する結像窓と、
結像窓の透過反射膜へ偏光を発する画像ソースと、を備え、偏光は、s偏光とp偏光とを含み、s偏光のエネルギーがp偏光のエネルギーよりも大きく、画像ソースの発するs偏光は、可視光帯域内でn個のスペクトル線又はスペクトルバンドを有し、但し、nは1以上の正の整数であり、スペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅は60nm以下であり、
透過反射膜は、法線に対して第1の角度範囲で画像ソースの発したs偏光を反射可能であり、また、法線に対して第2の角度範囲で環境光を透過させることができ、第1の角度範囲は30度~89度であり、第2の角度範囲は30度~80度であり、
第1の角度範囲内において、透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドにおける少なくとも1つのスペクトル線又はスペクトルバンドに対する半値幅以内の平均反射率が50%より大きく、第1の角度範囲内における透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅以外の可視光帯域に対する平均反射率は、透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの中で半値幅内の平均反射率が50%よりも大きい帯域に対する平均反射率より少なくとも5%低く、
第2の角度範囲内において、透過反射膜のp偏光に対する可視光範囲内の平均透過率が60%よりも大きい表示結像システムを提供する。
好ましくは、第2の表面には増透膜が配置され、前記増透膜は結像窓の可視光に対する平均透過率を3%以上向上させる。
好ましくは、画像ソースの位置する平面と結像窓との間には狭角があり、狭角の範囲は20度~70度である。
本発明の他の主な側面によると、
第1の表面及び第2の表面を有する透明基材と、透明基材の第1の表面に付着した透過反射膜と、透明基材の第2の表面に付着した増透膜とを含む結像窓と、
結像窓の透過反射膜へ偏光を発するための画像ソースと、を備え、偏光は、s偏光とp偏光とを含み、s偏光のエネルギーがp偏光のエネルギーよりも大きく、s偏光は、可視光帯域内でn個のスペクトル線又はスペクトルバンドを有し、但し、nは1以上の正の整数であり、スペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅は60nm以下であり、
透過反射膜は、法線に対して第1の角度範囲で画像ソースの発したs偏光を反射可能であり、また、法線に対して第2の角度範囲で環境光を透過させることができ、第1の角度範囲は30度~89度であり、第2の角度範囲は30度~80度であり、
第1の角度範囲内において、透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドにおける半値幅以内の帯域に対する平均反射率の範囲は25%~50%であり、
透過反射膜の、s偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅以外の可視光帯域に対する平均反射率は、透過反射膜のs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの中で半値幅内の帯域に対する平均反射率よりも少なくとも5%低く、
第2の角度範囲内において、透過反射膜のp偏光に対する可視光範囲内の平均透過率が60%よりも大きい表示結像システムを提供する。
本発明のさらに他の主な方面によると、
透過反射膜を含む結像窓と、
透過反射膜を介して結像窓に入射するs偏光を発するための画像ソースと、を備え、
透過反射膜のs偏光に対する可視光範囲内の平均反射率が50%よりも大きく、結像窓は環境光を透過させるためにも用いられ、
透過反射膜のp偏光に対する可視光範囲内の平均透過率が80%よりも大きい表示結像システムを提供する。
第1の表面及び第2の表面を有する透明基材と、透明基材の第1の表面に付着した透過反射膜と、透明基材の第2の表面に付着した増透膜とを含む結像窓と、
透過反射膜を介して結像窓に入射するs偏光を発するための画像ソースと、を備え、
透過反射膜のs偏光に対する平均反射率が50%よりも大きく、結像窓は環境光を透過させるためにも用いられ、
前記増透膜は、結像窓の可視光に対する平均透過率を3%以上向上させる表示結像システムを提供する。
(1)透明基材と透明基材に付着した透過反射膜とを含む結像窓を提供するステップと、
(2)s偏光を放射可能な画像ソースを提供するステップと、
(3)透過反射膜を介して結像窓に出射されるように、画像ソースに法線に対して第1の角度範囲で結像窓へs偏光を放射させるステップと、
(4)透過反射膜によりs偏光を反射するステップと、を含み、
s偏光は、可視光帯域内でn個のスペクトル線又はスペクトルバンドを有し、但し、nは1以上の正の整数であり、スペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅は60nm以下であり、
第1の角度範囲内において、透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドにおける少なくとも1つのスペクトル線又はスペクトルバンドに対する半値幅以内の平均反射率は50%よりも大きく、透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅以外の可視光帯域に対する平均反射率は、透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの中で半値幅内の平均反射率が50%よりも大きい帯域に対する平均反射率よりも少なくとも5%低く、且つ、
法線に対する第2の角度範囲内において、透過反射膜のp偏光に対する可視光範囲内の平均透過率が60%よりも大きく、
但し、第1の角度範囲は30度~89度であり、第2の角度範囲は30度~80度である表示結像方法を提供する。
(1)透明基材と透明基材の両側にそれぞれ付着した透過反射膜及び増透膜とを含む結像窓を提供するステップと、
(2)s偏光を放射可能な画像ソースを提供するステップと、
(3)透過反射膜射を介して結像窓に出射されるように、画像ソースに法線に対して第1の角度範囲で結像窓へs偏光を放射させるステップと、
(4)透過反射膜によりs偏光を反射するステップと、を含み、
s偏光は、可視光帯域内でn個のスペクトル線又はスペクトルバンドを有し、nは3以上の正の整数であり、スペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅は60nm以下であり、
第1の角度範囲内において、透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドにおける半値幅以内の帯域に対する平均反射率の範囲が25%~50%であり、
透過反射膜の、s偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅以外の可視光帯域に対する平均反射率は、透過反射膜の、s偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンド中で半値幅内の帯域に対する平均反射率よりも少なくとも5%低く、且つ、
法線に対する第2の角度範囲内において、透過反射膜のp偏光に対する可視光範囲内の平均透過率が60%よりも大きい表示結像方法を提供する。
但し、第1の角度範囲は30度~89度であり、第2の角度範囲は30度~80度である。
(1)透明基材と透明基材に付着した透過反射膜とを含む結像窓を提供するステップと、
(2)s偏光を放射可能な画像ソースを提供するステップと、
(3)透過反射膜を介して結像窓へ出射されるように、画像ソースにs偏光を放射させるステップと、
(4)透過反射膜によりs偏光を反射するステップと、を含み、透過反射膜のs偏光に対する平均反射率は50%よりも大きく、且つ、透過反射膜のp偏光に対する平均透過率が80%よりも大きい表示結像方法を提供する。
(1)透明基材と透明基材の両側にそれぞれ付着した透過反射膜及び増透膜とを含む結像窓を提供するステップと、
(2)s偏光を放射可能な画像ソースを提供するステップと、
(3)透過反射膜を介して結像窓へ出射されるように、画像ソースにs偏光を放射させるステップと、
(4)透過反射膜によりs偏光を反射するステップと、
(5)増透膜により環境光を透過させるステップと、を含み、
透過反射膜のs偏光に対する平均反射率は50%よりも大きく、且つ、前記増透膜は結像窓の可視光に対する平均透過率を3%以上向上させる表示結像方法を提供する。
また、本発明は、環境光のs偏光のスペクトルに一部のフィルタリングされる帯域が存在しても、p偏光の環境光から同じ光学情報を取得することができる。また、本発明は観察者の外部の環境光の感知にほとんど影響を与えない。そして、透過反射膜と増透膜が、例えば、メッキ技術により基材上に付着されるため、本発明のコストは比較的に安価である。
画像ソース1の光のスペクトルは、単色又は複数の単色のスペクトル線又はスペクトルバンドの分布を積み重ねてなってもよい。例えば、図2における画像ソースの光のスペクトルの例示的な模式図を参照すると、全体光のスペクトルソースと同じ視覚効果に達するために、画像ソース1の放射するs偏光は、スペクトルピークが590nm~690nm(赤色)、500nm~565nm(緑色)、410nm~480nm(青色)という3個の範囲にあるスペクトル線又はスペクトルバンドの分布を積み重ねてなってもよい。透過反射膜3の、これら3種類のスペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅におけるs偏光に対する平均反射率は、60%よりも大きい。好ましくは、透過反射膜の、s偏光のこれら3種類のスペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅以外の帯域のs偏光に対する平均透過率は、60%よりも大きい。
(1)p偏光について、全帯域に対して95%以上の透過率を有することができる。
(2)sの偏光について、画像ソースと対応する特定の1つ又は複数の光帯域に対して、70%以上の平均反射率を有する。例えば、630nm ±10nm(赤色)、540nm±10nm(緑色)、450nm±10nm(青色)という3個の帯域で、70%以上の平均反射率を有し、その余りの帯域に対して70%以上の平均透過率を有する。
まず、増透膜のない場合のゴースト問題を分析する。内面の透過反射膜が、特定の1つ又は複数のスペクトル線又はスペクトルバンドのs偏光に対して70%の平均反射率を有し、その余りの帯域に対して70%以上の平均透過率を有し、さらに外面が自然光に対して90%の透過率を有すると想定する。すると、該1つ又は複数の光帯域のs偏光は透過反射膜に入射され、透過反射膜により反射した後、s偏光の1回反射光の強度が入射光の強度の約70%になると共に、屈折して基材内に入ったs偏光の強度は入射光の強度の約30%となる。屈折して基材内に入ったs偏光は、増透膜で2回反射が生じ、2回反射後の光強度は30%*(1-90%)であり、2回反射光は透過反射膜に入射し、折出して出た後の屈折光の強度は30%*(1-90%)*(1-70%)=0.9%である。
これにて分かるように、屈折光の強度は、1回反射光の強度に比べてほとんど無視することができる。従って、本発明では著しいゴーストが形成されず、現在の従来技術でs偏光を採用すると一般的にゴースト難題に直面してしまうことを克服する。
次に、上記した透過反射膜の光学特性に従って当該実施形態の総合透過率と反射率を分析する。
(1)反射率:画像ソースがs偏光を採用し、且つ、メッキ層の反射特性が画像ソースと高い対応性を有するため、メッキ層の反射特性から平均反射率R>70%であることが分かる。
(2)透過率:一般的に、外部の自然光に50%のp偏光及び50%のs偏光が含まれると想定すると、p偏光について、その平均透過率が90%以上であり、s偏光について、可視光帯域(約400nm~700nm)での平均透過率が{(20+20+20)*0.3+[700-400-(20+20+20)]*0.7}/(700-400)≒62%である。そのため、自然光全体に対する平均透過率はT≒95%*50%+62%*50%=78.5%である。
(1)反射率:画像ソースがs偏光を採用し、且つ、メッキ層の反射特性が画像ソースと高い対応性を有するため、メッキ層の反射特性から平均反射率R>95%であることが分かり、
(2)透過率:一般的に、外部の自然光に50%のp偏光及び50%のs偏光が含まれると想定すると、p偏光について、その平均透過率が90%以上であり、s偏光について、可視光帯域(約400nm~700nm)での平均透過率が{(2+2+2)*0.05+[700-400-(2+2+2)]*0.95}/(700-400)≒93.2%であるため、自然光全体に対する平均透過率はT≒95%*50%+93.2%*50%=94.25%である。
透明基材と透明基材に付着した透過反射膜とを含む結像窓を提供するステップ401と、
s偏光を放射可能な画像ソースを提供するステップ402と、
透過反射膜を介して結像窓に出射されるように、画像ソースに法線に対して第1の角度範囲で結像窓へs偏光を放射させるステップ403と、
透過反射膜によりs偏光を反射するステップ404と、を含み、
その中で、s偏光は、可視光帯域内でn個のスペクトル線又はスペクトルバンドを有し、nは、1以上の正の整数であり、好ましくは、nは3以上であり、スペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅は60nm以下であり、第1の角度範囲内において、透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドにおける少なくとも1つのスペクトル線又はスペクトルバンドに対する半値幅以内の平均反射率は50%よりも大きく、透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅以外の可視光帯域に対する平均反射率は、透過反射膜の、画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの中で半値幅内の平均反射率が50%よりも大きい帯域に対する平均反射率よりも少なくとも5%低く、ひいては10%低く、且つ、法線に対する第2の角度範囲内において、透過反射膜のp偏光に対する可視光範囲内の平均透過率が60%よりも大きく、但し、第1の角度範囲は30度~89度であり、好ましくは50度~75度であり、第2の角度範囲は30度~80度であり、好ましくは55度~70度である。
以上に開示した実施例の上記説明により、当業者は本発明を実現又は使用することができる。なお、以上の実施例に開示された特徴は、特に説明しない限り、いずれも単独又は組合わせて使用できることは言うまでもない。これらの実施例に対する様々な修正は、当業者にとって自明なことであり、ここで定義された一般的原理は、本発明の思想又は範囲を逸脱しない限り、他の実施例で実現できる。従って、ここで開示した本発明は、以上に開示された具体的実施例に限定されず、特許請求の範囲に限定された本発明の思想及び範囲内の修正も含むことを意味する。
Claims (16)
- 透明基材と透明基材の第1の表面に付着した透過反射膜とを有する結像窓と、
透過反射膜を介して結像窓へ出射するs偏光を放射する画像ソースと、を備え、
前記画像ソースの発するs偏光は、可視光帯域内でn個のスペクトル線又はスペクトルバンドを有し、但し、nは1以上の正の整数であり、前記スペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅は60nm以下であり、
前記透過反射膜は、法線に対して第1の角度範囲で画像ソースの発したs偏光を反射可能であり、また、法線に対して第2の角度範囲で環境光を透過させることができ、前記第1の角度範囲は30度~89度であり、前記第2の角度範囲は30度~80度であり、
前記第1の角度範囲内において、前記透過反射膜の、前記画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドにおける少なくとも1つのスペクトル線又はスペクトルバンドに対する半値幅以内の平均反射率は50%よりも大きく、前記第1の角度範囲内において、前記透過反射膜の、前記画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅以外の可視光帯域に対する平均反射率は、前記透過反射膜の、前記画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの中で半値幅内の平均反射率が50%よりも大きい帯域に対する平均反射率より少なくとも5%低く、
前記第2の角度範囲内において、前記透過反射膜のp偏光に対する可視光範囲内の平均透過率が60%よりも大きく、
前記画像ソースの発したs偏光の第1部分が前記透過反射膜によって反射され、
前記画像ソースの発したs偏光の第2部分が、前記透過反射膜を通って前記透明基材に入射し、少なくとも、前記透明基材の第2の表面を通って外部に透過し、
前記第1部分の反射光と前記第2部分の透過光とがいずれもs偏光を含み、
前記透過反射膜は、1層の膜であり、前記膜の成分として、五酸化二タンタル、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、窒化ケイ素、窒酸化ケイ素、フッ化アルミニウムから選んだ1種類又は多種類であり、
または、
前記透過反射膜は、屈折率の異なる少なくとも2つのフィルム層を積層してなり、前記フィルム層の成分として、五酸化二タンタル、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、窒化ケイ素、窒酸化ケイ素、フッ化アルミニウムから選んだ1種類又は多種類であり、
s偏光の前記透過反射膜に入射する入射角度をαとすると、αの数値は、角度tan-1(n2/n1)に近接し、但し、n1は入射媒体の屈折率であり、n2は前記透過反射膜の屈折率である
ことを特徴とする表示結像システム。 - 前記透明基材の第2の表面には増透膜が配置され、前記増透膜は結像窓の可視光に対する平均透過率を3%以上向上させることを特徴とする請求項1に記載の表示結像システム。
- 前記n個のスペクトル線又はスペクトルバンドは、少なくとも3個のスペクトル線又はスペクトルバンドを含み、1番目のスペクトル線又はスペクトルバンドのピーク位置は、410nm~480nm区間の範囲内であり、2番目のスペクトル線又はスペクトルバンドのピーク位置は、500nm~565nm区間の範囲内であり、3番目のスペクトル線又はスペクトルバンドのピーク位置は、590nm~690nm区間の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の表示結像システム。
- 前記第1の角度範囲は、50度~75度であり、及び/又は前記第2の角度範囲は55度~70度であることを特徴とする請求項1に記載の表示結像システム。
- 前記第2の角度範囲内において、前記透過反射膜のp偏光に対する可視光範囲内の平均透過率は80%よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の表示結像システム。
- 前記透過反射膜の前記第1の角度範囲内における前記画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンド中の少なくとも1つのスペクトル線又はスペクトルバンドに対する半値幅以内の平均反射率は70%よりも大きく、前記透過反射膜の前記第1の角度範囲内における前記画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅以外の可視光帯域に対する平均反射率は50%よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の表示結像システム。
- 前記画像ソースは、虚像又は実像を放出する表示結像機器、又はこれらの表示結像機器で形成した虚像又は実像であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の表示結像システム。
- 前記画像ソースの光源として、レーザー、発光ダイオード、有機発光ダイオード、励起蛍光発光材料、量子ドット励起光源の中の1種類又は多種類を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の表示結像システム。
- 前記画像ソースの発したs偏光が前記透過反射膜を通って前記透明基材に入射した後に形成される透過光がs偏光を含んでいることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の表示結像システム。
- 第1の表面及び第2の表面を有する透明基材と、透明基材の第1の表面に付着した透過反射膜と、透明基材の第2の表面に付着した増透膜とを含む結像窓と、
透過反射膜を介して結像窓へ出射するs偏光を放射するための画像ソースと、を備え、前記s偏光は、可視光帯域内でn個のスペクトル線又はスペクトルバンドを有し、但し、nは1以上の正の整数であり、前記スペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅は60nm以下であり、
前記透過反射膜は、法線に対して第1の角度範囲で画像ソースの発したs偏光を反射可能であり、また、法線に対して第2の角度範囲で環境光を透過させることができ、前記第1の角度範囲は30度~89度であり、前記第2の角度範囲は30度~80度であり、
前記第1の角度範囲内において、前記透過反射膜の、前記画像ソースの発するs偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドにおける半値幅以内の帯域に対する平均反射率の範囲は25%~50%であり、
前記透過反射膜の、前記s偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの半値幅以外の可視光帯域に対する平均反射率は、前記透過反射膜の、前記s偏光のn個のスペクトル線又はスペクトルバンドの中で半値幅内の帯域に対する平均反射率より少なくとも5%低く、
前記第2の角度範囲内において、前記透過反射膜のp偏光に対する可視光範囲内の平均透過率が60%よりも大きく、前記増透膜は、結像窓の可視光に対する平均透過率を3%以上向上させ、
前記画像ソースの発したs偏光の第1部分が前記透過反射膜によって反射され、
前記画像ソースの発したs偏光の第2部分が、前記透過反射膜を通って前記透明基材に入射し、少なくとも、前記透明基材の第2の表面を通って外部に透過し、
前記第1部分の反射光と前記第2部分の透過光とがいずれもs偏光を含み、
前記透過反射膜は、1層の膜であり、前記膜の成分として、五酸化二タンタル、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、窒化ケイ素、窒酸化ケイ素、フッ化アルミニウムから選んだ1種類又は多種類であり、
または、
前記透過反射膜は、屈折率の異なる少なくとも2つのフィルム層を積層してなり、前記フィルム層の成分として、五酸化二タンタル、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、窒化ケイ素、窒酸化ケイ素、フッ化アルミニウムから選んだ1種類又は多種類であり、
s偏光の前記透過反射膜に入射する入射角度をαとすると、αの数値は、角度tan-1(n2/n1)に近接し、但し、n1は入射媒体の屈折率であり、n2は前記透過反射膜の屈折率であることを特徴とする表示結像システム。 - 前記n個のスペクトル線又はスペクトルバンドは、少なくとも3個のスペクトル線又はスペクトルバンドを含み、1番目のスペクトル線又はスペクトルバンドのピーク位置は、410nm~480nm区間の範囲内であり、2番目のスペクトル線又はスペクトルバンドのピーク位置は、500nm~565nm区間の範囲内であり、3番目のスペクトル線又はスペクトルバンドのピーク位置は、590nm~690nm区間の範囲内であることを特徴とする請求項10に記載の表示結像システム。
- 前記第1の角度範囲は50度~75度であり、及び/又は前記第2の角度範囲は55度~70度であることを特徴とする請求項10に記載の表示結像システム。
- 前記第2の角度範囲内において、前記透過反射膜のp偏光に対する可視光範囲内の平均透過率は80%よりも大きいことを特徴とする請求項10に記載の表示結像システム。
- 前記画像ソースは、虚像又は実像を放出する表示結像機器、又はこれらの表示結像機器で形成した虚像又は実像であることを特徴とする請求項10乃至13のいずれか一項に記載の表示結像システム。
- 前記画像ソースの光源として、レーザー、発光ダイオード、有機発光ダイオード、励起蛍光発光材料、量子ドット励起光源の中の1種類又は多種類を含むことを特徴とする請求項10乃至13のいずれか一項に記載の表示結像システム。
- 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の表示結像システムを備える交通ツール。
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