透射型屏幕和平视显示器制造技术

本发明专利技术的透射型屏幕(2)具有使光束各向异性地聚光或发散的至少2个光学元件(13和14)，至少2个光学元件具有：接收显示光的受光面(10)；和向组合器(4)出射发散光束的出射面(11)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及透射型屏幕，特别是涉及平视显示器中使用的透射型屏幕。
技术介绍
在人的视野内映出信息的平视显示器(以下称作“HUD”)，在飞机、汽车等交通工具的前玻璃上显示信息，从而用于辅助操纵或驾驶。对HUD的结构进行简单说明。图12表示现有的典型的HUD的结构。HUD典型地具有影像源、透射型屏幕和组合器(combiner)。作为HUD的一个方式，存在使用虚像光学系统的方式。根据该方式，从影像源出射的光束，由作为透明体(例如玻璃)的透射型屏幕聚光，形成(显示)实像。透射型屏幕作为二次光源发挥功能，将聚光后的光束向组合器出射。组合器具有将透射型屏幕中形成的影像放大显示在远方的功能，还具有将影像重叠到风景上进行显示的功能。组合器基于被照射的光束形成虚像。由此，操纵者或驾驶者能够通过组合器一同确认风景和影像。专利文献1公开了一种包括多个微透镜排列而成的第一和第二微透镜阵列(以下称为“MLA”)的透射型屏幕的HUD。如专利文献1的图3所示，在透射型屏幕配置有相互相对的第一和第二MLA。相邻的微透镜之间的间距在各个MLA之间不同，以第二MLA的间距比第一MLA的间距大的方式构成各MLA。另外，以透射第一MLA内的多个微透镜的光被第二MLA内的单一的微透镜聚光的方式设计透射型屏幕。被第一MLA内的多个微透镜聚光的光，入射到第二MLA内的单一的微透镜。由第一MLA形成的多个像素，通过第二MLA，汇集为具有比该多个像素的各像素所具有的直径的总和大的直径的像素，像素亮点变得不显眼。根据专利文献1的HUD，能够抑制过度的像素亮点的产生(亮度不均)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第4954346号专利技术要解决的技术问题但是，根据本专利技术者的研究，在使用专利文献1中公开的透射型屏幕的情况下，从透射型屏幕向组合器出射的光束的配光的控制不充分，存在光的利用效率低下的问题。出于低耗电的观点，上述的HUD方式中，为了提高光的利用效率，优选考虑驾驶者等能够看到关于信息的影像的范围(视域)，充分限定组合器上的光束的照射范围。其中，视域一般被称为“Eye Box”。专利文献1中公开的那样的微透镜的结构中，通过了2块MLA的光束，呈圆形状地发散，其范围例如图12所示的以组合器的中心为中心的圆形状。出于提高光的利用效率的观点，如果仅照射组合器的区域则是充分的。但是，根据专利文献1的结构，组合器的区域以外的区域也会被光束照射，无法高效地只照射组合器的区域。像这样，朝向组合器去的光束的照射区域的损失变大。其结果是，在现有技术中，难以与视域一致地出射光束，光的利用效率低下，难以实现低耗电化。由于人眼在横向上排列，所以横向的视野比纵向的视野大。因此，横向的视野要求大，纵向的视野比横向的视野小也没问题。因此，以朝向组合器去的光束的照射形状考虑视域而成为矩形或椭圆形的方式构成透射型屏幕是高效的。另外，在使用激光光源作为影像源的情况下，透射MLA的光束相互干涉，在光束的照射区域产生光斑(speckle)。该光斑被驾驶者等视认为更加明暗的图案，所以显示品质显著降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于控制从透射型屏幕向组合器出射的光束的配光，提高光的利用效率。另外，减少光斑。用于解决问题的技术手段本专利技术的实施方式的透射型屏幕具有使光束各向异性地聚光或发散的至少2个光学元件，上述至少2个光学元件具有：接收显示光的受光面；和向组合器出射发散光束的出射面。上述发散光束根据截面形状在上述组合器上形成大致矩形或椭圆形的照射区域。在某个实施方式中，上述至少2个光学元件使上述光束在1轴或2轴方向上聚光或发散。在某个实施方式中，上述至少2个光学元件包括柱状透镜。在某个实施方式中，上述至少2个光学元件包括：多个半圆柱状透镜在第一方向上排列而成的第一柱状透镜；和多个半圆柱状透镜在与上述第一方向交叉的第二方向上排列而成的第二柱状透镜，上述第一柱状透镜的透镜面朝向上述出射面配置，上述第二柱状透镜的透镜面以与上述第一柱状透镜的透镜面相对的方式朝向上述受光面配置。在某个实施方式中，上述至少2个光学元件包括：多个半圆柱状透镜在第一方向上排列而成的第一柱状透镜；和多个半圆柱状透镜在与上述第一方向交叉的第二方向上排列而成的第二柱状透镜，上述第一柱状透镜和上述第二柱状透镜的透镜面朝向上述受光面或上述出射面而向同一方向配置。在某个实施方式中，上述第一方向与上述第二方向相互正交。在某个实施方式中，上述第一柱状透镜配置于上述第二柱状透镜的受光面侧，上述第一柱状透镜和上述第二柱状透镜的透镜面分别具有凸形状，上述第一柱状透镜的焦距比上述第二柱状透镜的焦距长。在某个实施方式中，上述第一柱状透镜配置于上述第二柱状透镜的受光面侧，上述第一柱状透镜和上述第二柱状透镜的透镜面分别具有凹形状，上述第一柱状透镜的焦距比上述第二柱状透镜的焦距短。在某个实施方式中，上述第一柱状透镜和上述第二柱状透镜形成为一体。在某个实施方式中，上述至少2个光学元件还包括多个微透镜排列而成的微透镜阵列。上述微透镜阵列优选多个六边形的微透镜以六方最密堆积的方式排列。在某个实施方式中，上述至少2个光学元件还包括多个微透镜排列而成的微透镜阵列，上述微透镜阵列配置于上述第一柱状透镜和第二柱状透镜的受光面侧。上述微透镜阵列优选多个六边形的微透镜以六方最密堆积的方式排列。在某个实施方式中，上述至少2个光学元件还包括多个微透镜排列而成的微透镜阵列，上述微透镜阵列配置于上述第一柱状透镜的受光面侧。上述微透镜阵列优选多个六边形的微透镜以六方最密堆积的方式排列。在某个实施方式中，上述至少2个光学元件还包括多个微透镜排列而成的微透镜阵列，上述微透镜阵列配置于上述第二柱状透镜的出射面侧。上述微透镜阵列优选多个六边形的微透镜以六方最密堆积的方式排列。在某个实施方式中，表示上述微透镜阵列内的相邻的透镜之间的透镜的移位方向的多个矢量的各方向相互不同。在某个实施方式中，上述多个矢量的各方向与表示上述柱状透镜内的相邻的透镜之间的透镜的移位方向的矢量的方向相互不同。在某个实施方式中，上述至少2个光学元件包括光扩散板、多个光纤排列而成的光纤板、体积型或浮雕型的全息元件和衍射光栅中的任一者。上述光纤板优选多个六边形的光纤以六方最密堆积的方式排列。在某个实施方式中，平视显示器包括：出射显示光的影像源；上述透射型屏幕；和组合器。上述平视显示器优选还包括场镜。在某个实施方式中，上述影像源为激光光源。专利技术效果根据本专利技术的一个实施方式，提供一种能够控制从透射型屏幕向组合器出射的光束的配光，提高光的利用效率的透射型屏幕和具有该透射型屏幕的平视显示器。附图说明图1中(a)是从某个角度看本专利技术的第一实施方式的平视显示器100时的示意图，(b)是从其他角度看平视显示器100时的示意图。图2是用于说明能够配置在透射型屏幕2内的使光束各向异性地聚光或发散的光学元件的图。图3中(a)和(e)是表示透射型屏幕2的结构的示意性的截面图，(b)和(c)表示从透射型屏幕2的出射面11侧看的柱状透镜13的形状和从受光面10侧看的柱状透镜14的形状，(d)是表示柱状透镜13和14的焦距的关系的示意图。图4中(a)和(d)是表示透射型屏幕2A的结构的示意性的截面图，(b)是表示从(a)的透射型屏幕2A的受本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于平视显示器的透射型屏幕，其特征在于：具有使光束各向异性地聚光或发散的至少2个光学元件，所述至少2个光学元件具有：接收显示光的受光面；和向组合器出射发散光束的出射面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.21 JP 2014-0874881.一种用于平视显示器的透射型屏幕，其特征在于：具有使光束各向异性地聚光或发散的至少2个光学元件，所述至少2个光学元件具有：接收显示光的受光面；和向组合器出射发散光束的出射面。2.如权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于：所述至少2个光学元件使所述光束在1轴或2轴方向上聚光或发散。3.如权利要求2所述的透射型屏幕，其特征在于：所述至少2个光学元件包括柱状透镜。4.如权利要求3所述的透射型屏幕，其特征在于：所述至少2个光学元件包括：多个半圆柱状透镜在第一方向上排列而成的第一柱状透镜；和多个半圆柱状透镜在与所述第一方向交叉的第二方向上排列而成的第二柱状透镜，所述第一柱状透镜的透镜面朝向所述出射面配置，所述第二柱状透镜的透镜面以与所述第一柱状透镜的透镜面相对的方式朝向所述受光面配置。5.如权利要求3所述的透射型屏幕，其特征在于：所述至少2个光学元件包括：多个半圆柱状透镜在第一方向上排列而成的第一柱状透镜；和多个半圆柱状透镜在与所述第一方向交叉的第二方向上排列而成的第二柱状透镜，所述第一柱状透镜和所述第二柱状透镜的透镜面朝向所述受光面或所述出射面而向同一方向配置。6.如权利要求4或5所述的透射型屏幕，其特征在于：所述第一方向与所述第二方向相互正交。7.如权利要求4～6中任一项所述的透射型屏幕，其特征在于：所述第一柱状透镜配置于所述第二柱状透镜的受光面侧，所述第一柱状透镜和所述第二柱状透镜的透镜面分别具有凸形状，所述第一柱状透镜的焦距比所述第二柱状透镜的焦距长。8.如权利要求4～6中任一项所述的透射型屏幕，其特征在于：所述第一柱状透镜配置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：臼仓奈留，加藤浩巳，嶋谷贵文，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP