JP2000233665A - 車両用投影型ホログラフィック情報表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】情報表示源から発した光がホログラムスクリー
ンを透過しても前方の車両の運転者を幻惑させない情報
表示装置を得る。 【解決手段】情報表示源１から風防ガラス６に備えられ
たホログラムスクリーン３に向け発し、ホログラムスク
リーン３の透過光７の方向が、車両の斜め上方である車
両用投影型ホログラフィック情報表示装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報表示源から発
せられる光が他の車両に影響を及ぼすことのない、車両
用投影型ホログラフィック情報表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年自動車などの車両の運転者に情報を
表示する方法として、ヘッドアップディスプレイ（以下
ＨＵＤという）などの表示装置が用いられている。これ
は、液晶表示装置などの情報投射手段から投射された光
学的情報を、自動車の風防ガラスなどに組み込まれた反
射部材であるハーフミラーやホログラムなどのコンバイ
ナに映し情報を虚像として表示するものである。

【０００３】表示像を前景に重畳することにより、運転
者が運転状態からほとんど視点を動かすことなく情報を
読み取れる利点がある。また、コンバイナに倍率を付与
すると、表示像が拡大遠方表示されるため、運転者の視
点移動に伴う焦点調整の負担を軽減する効果もある。 ところが、倍率を持つコンバイナを利用すると、収差の
ため表示像に歪みが発生する。特に運転者の視点移動に
伴う動的な歪みは表示の視認性を著しく悪化させる。ま
た、ホログラムを用いたコンバイナでは、ホログラムの
分光特性により色収差が発生し、表示像がぼける問題が
あった。

【０００４】そこで、これらの問題を解決するために、
特許第２６９４８３７号や特開平９−１７９０５８で
は、反射部材としてホログラム面に拡散体面の実像を記
録した拡散反射型ホログラムをスクリーンとし、情報光
を該ホログラムに結像する投影型のＨＵＤが提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これら従来
の拡散反射型ホログラムをスクリーンとしたＨＵＤで
は、情報を含む光が四方に拡散されるので観察者が感ず
る光強度は低下する。したがって充分な表示輝度を得る
ためには、情報表示源の発光輝度をホログラムを用いた
コンバイナのＨＵＤと比べ高くする必要があり、情報表
示源から発した光がホログラムを透過して前方の車両に
到達し、その車両の運転者などを幻惑するおそれがあっ
た。

【０００６】例えば図４は特許第２６９４８３７号のＨ
ＵＤと、その問題点を説明する模式的側面図である。こ
れら従来のＨＵＤは情報表示源１から発した情報を含む
光４が、結像光学系２により車両の風防ガラスなどに備
えられたホログラムスクリーン３上に投影され、ホログ
ラムスクリーン３により拡散反射され観察者５が情報を
視認する。

【０００７】投影型のＨＵＤでは投影像の歪みやぼけを
防ぐため、前記公知例のように、ホログラムスクリーン
３面に垂直または垂直に近い角度で情報を含む光４が投
影される。そのために情報表示源１からの情報を含む光
４の方向は車両の前方方向となる。一般にホログラムは
波長選択性を有するため特定波長域の光のみを観察者５
に向け回折するが、その他の波長の光はホログラムを透
過するため、車両の前方へ発せられる。また、ホログラ
ムの回折効率は１００％未満なので、上記特定波長領域
の光であっても部分的に透過してしまう。

【０００８】こうして車両の前方へ発せられた透過光７
は、前方の車両８に到達し、その前方の車両８の運転者
を幻惑させる問題があった。特に白熱ランプ類のように
光源の波長半値幅が広い場合、上述のようにほとんどの
光はホログラムによって回折されず透過するため、非常
に眩しかった。

【０００９】また、ホログラムは特定波長の光のみを回
折し、しかも角度依存性があるため、その外観は観察位
置により色調が変化し刺激的なものになる問題もあっ
た。また、車両外部から入射した光が風防ガラス表面の
反射とホログラムの回折により迷光となり、車両内の観
察者に煩わしさを与える場合もあった。本発明の目的
は、従来技術の前述の課題を解決する車両用投影型ホロ
グラフィック情報表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両の風防ガ
ラスに備えられたホログラムの反射部材と、表示すべき
情報を光として発生する情報表示源と、前記光を前記反
射部材上に結像する結像光学系とが備えられた車両用投
影型ホログラフィック情報表示装置において、前記反射
部材として光拡散性のホログラムスクリーンが備えら
れ、情報表示源からホログラムスクリーンに向け発する
前記光の方向が、車両の真上方向と後方の斜め方向との
間であることを特徴とする車両用投影型ホログラフィッ
ク情報表示装置を提供する。

【００１１】また、前記ホログラムスクリーンが風防ガ
ラスのサンシェード部分に備えられた上記の車両用投影
型ホログラフィック情報表示装置を提供する。また、前
記情報表示源からの光はホログラムスクリーンに対し斜
めに入射し、かつ情報表示源の表示面は、斜め入射によ
る投影像のぼけを補正するように、光軸に対し傾斜して
いる上記の車両用投影型ホログラフィック情報表示装置
を提供する。また、情報表示源に入力される情報は、ホ
ログラムスクリーンへの斜め入射による投影像の変形を
補正するように、あらかじめ変形されている上記の車両
用投影型ホログラフィック情報表示装置を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明を詳細に
説明する。図１は、本発明の車両用投影型ホログラフィ
ック情報表示装置の模式的な側面図である。車両のダッ
シュボードなどの内部に備えられた情報表示源１から発
した情報を含む光４が、結像光学系２により車両の風防
ガラス６に備えられたホログラムスクリーン３上に投影
され、ホログラムスクリーン３により拡散反射され観察
者５が情報を視認する。本発明ではホログラムスクリー
ン３の透過光７が、当該車両の前方に位置する車両８に
到達しないように構成されているため、従来問題となっ
ていた前方車両の運転者への幻惑を防止できる。

【００１３】透過光７が前方車両８へ到達しない構成
は、情報表示源１から発せられる情報を含む光４の方向
が、車両の真上方向と後方の斜め方向との間となるよう
にすればよい。具体的には、車両を水平に置いた場合、
車両の前後方向を含む略鉛直面内で光は略鉛直方向から
始まって後方に６５°の方向（水平方向より３５°の方
向）までの間であるとよい。ここで、鉛直方向からずれ
て１０°程度前方に傾いていてもよい。後方への光はル
ーフなどにより遮られて車外へ発せられないため、３５
°未満であってもよい場合がある。

【００１４】このような配置を実現するためには、ホロ
グラムスクリーンを風防ガラスの上端付近に配すること
が好ましい。ＨＵＤで像を表示する場合、ＪＩＳ Ｒ３
２１２で規定する試験領域Ａを避けることが通例である
が、風防ガラスの上端付近にホログラムスクリーンを配
すれば、これも満足できる。ホログラムスクリーンに対
する情報表示源および結像光学系の位置は、ダッシュボ
ード内部、メータフード内部、グローブボックス付近、
ギアシフトレバー付近、コンソールボックス内部などが
好ましい。

【００１５】さらには、風防ガラスのサンシェード部分
にホログラムスクリーンを配すれば、着色されたサンシ
ェード部の光吸収により、前述したホログラムの外観の
色調の問題が改善されて好ましい。また、外部から入射
する光も減光されるので、前述の迷光の問題も改善され
て好ましい。サンシェードは一般的に風防ガラスの上端
付近に設けられるため、上述の透過光７が前方車両８へ
到達しない構成を同時に満足できる。

【００１６】図２は本発明の車両用投影型ホログラフィ
ック情報表示装置の要部が拡大された側面図である。ホ
ログラムスクリーンを車両の風防ガラスに配する場合、
風防ガラス内部に封入することが、ホログラムの保護の
点に鑑みて好ましい。一般に風防ガラスは合わせガラス
の構造であり、車内側ガラス６１と車外側ガラス６２が
ポリビニルブチラールよりなる中間膜６３で接合されて
いる。サンシェードを設ける場合は上端付近の中間膜を
部分的に着色してサンシェード部６４とする。ホログラ
ムスクリーン３を車内側ガラス６１と着色されたサンシ
ェード部６４の間に封入すれば、上記の構成を実現でき
る。

【００１７】本発明の車両用投影型ホログラフィック情
報表示装置では、ホログラムスクリーンに対し情報を含
む光が斜めに入射する場合が多い。そのため、ホログラ
ムスクリーンの面内で結像光学系からの距離が変わる。
例えば図２の場合ホログラムスクリーン３の上側ほど結
像光学系２から遠くなる。その影響でホログラムスクリ
ーン全体では像の焦点が合わなくなったり、結像光学系
から遠いほど像が拡大され、台形状に変形したり一方向
に伸びたりする現象が発生する。

【００１８】像のぼけを改善するためには、情報表示源
の表示面を光軸に対して傾斜させることにより、スクリ
ーン全体で焦点が合うようにすることが好ましい。ま
た、像の歪みを改善するためには、情報表示源に入力す
る像の情報を歪みを補正するようにあらかじめ変形させ
た情報としておくことが好ましい。例えば図２は、バッ
クライト１１および透過型液晶表示素子１２とからなる
情報表示源を用いた例であるが、透過型液晶表示素子１
２を傾けることにより像のぼけを改善できる。ホログラ
ムスクリーン３で回折された情報を含む光４は観察者４
により視認され、また回折されなかった光は透過光７と
なる。

【００１９】以上はホログラムスクリーンを風防ガラス
上端付近に配する例についてであったが、ホログラムス
クリーンを風防ガラス下端付近に配する構成でも、情報
表示源と結像光学系をダッシュボード内に配し光をほぼ
真上方向に発するように配置すれば、透過した光が前方
車両に到達しないようにできる。ただし、この構成では
結像光学系とホログラムスクリーンの距離が短くなるた
め、像を拡大し結像させるためには、収差が少なくかつ
焦点距離が短く口径の大きな結像光学系が必要となる。

【００２０】本発明における風防ガラスは安全合わせガ
ラスであり、ガラスの種類は用途やデザインに応じて適
宜選択される。車内側ガラス６１は光の損失を防ぐため
透明ガラスであることが好ましいが、車外側ガラス６２
はブロンズやグリーンなどに色付けされたガラスも使用
できる。材質は、ガラスのほか、ポリカーボネート、ア
クリルなどの樹脂ガラスでもよい。

【００２１】また、ガラス表面の反射による光損失の防
止のため、車内側表面に反射防止コーティングを施して
もよい。ホログラムの種類は、回折効率が高く波長選択
性の強いリップマン型などの体積位相型ホログラムが好
ましいが、その他のホログラムも利用できる。ホログラ
ム材料はフォトポリマー、重クロム酸ゼラチン、銀塩系
材料、フォトレジストなどが利用できる。耐久性が高く
量産性に優れるフォトポリマーが特に好ましい。

【００２２】光拡散性のホログラムスクリーンの作製方
法の一例として、図３の方法を例示できる。ホログラム
感光材料２０に対し、発散光を参照光とし拡散光を物体
光として照射し記録すればよい。発散光はレーザ光２３
をスペーシャルフィルタ２２で発散させて得られる。拡
散光はレーザ光２４を拡散板２１を透過させることによ
り得られる。参照光の距離Ｒと入射角度ψおよび物体光
の入射角度φは、再生時の配置に応じて適宜決定する。
その他の方法として公知の２段階露光法により、拡散板
の像をホログラム面に記録してもよい。

【００２３】本発明における情報表示源は光を発して表
示する機能を持つものであり、液晶表示素子などのいわ
ゆる受光型表示素子からなる表示体に熱陰極管、冷陰極
管、蛍光表示管、ハロゲンランプ、メタルハライドラン
プ、発光ダイオード、半導体レーザなどからなる光源か
ら発した光を照射するものが例示できる。

【００２４】また、それとは別に、情報表示源として
は、受光型表示素子を用いず、上記の光源自体をパター
ン化して配列し特定の情報を光として発生する自発光型
表示素子と偏光子を組み合わせたものであってもよい。
自発光型表示素子としては蛍光表示管、フィールドエミ
ッションディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機Ｅ
Ｌ素子などの表示阻止が例示でき、発光ダイオード、半
導体レーザなどの発光素子を配列したものなども例示で
きる。

【００２５】受光型表示素子と光源を併用したものの場
合は、この受光型表示素子と光源との間にレンズ系や曲
面反射鏡などの適当な光線平行化部材、導光部材、偏光
制御部材、視野角改善部材などを配置してもよい。

【００２６】情報表示源からの光をホログラムスクリー
ンに投影するための結像光学系としては結像レンズを例
示できる。非球面レンズや複数枚構成レンズにより収差
を補正した光学系が好ましい。また、情報表示源からの
光の利用率を上げるため、口径が大きく焦点距離の短い
明るいレンズが好ましい。

【００２７】本発明の車両用投影型ホログラフィック情
報表示装置の表示すべき情報は、その表示用途により適
宜選択される。車両のスピード情報、エンジン回転数情
報、シフトレバー位置情報、種々の警告類の情報、ナビ
ゲーション情報、エアコン・オーディオ機器など付属機
器の情報などが例示できる。また、道路情報、駐車場空
き情報などの車両外からの情報も表示できる。

【００２８】また、先行車との車間距離センサーの情報
やＣＣＤカメラなどで撮影した死角の映像や夜間など視
界不良時の映像、さらには自動料金収受の表示など、近
年開発中の高度道路交通システム（ＩＴＳ）に対応した
情報も例示できる。さらには情報ネットワークを介して
得られる旅行情報や気象情報などでもよい。また、業務
用として宅配便の配送先やタクシーなどの配車情報な
ど、運行業務に関わる情報も例示できる。また、観察者
とは主には車両の運転者であるが、助手席その他の同乗
者や、これらすべての者を含めうる。同乗者に対しては
テレビ放送やゲームなどの娯楽情報も提供できる。

【００２９】主に、風防ガラスにホログラムスクリーン
を備える車両用投影型ホログラフィック情報表示装置に
ついて説明したが、車両のリアガラスやサイドガラスに
ホログラムスクリーンを配した車両用投影型ホログラフ
ィック情報表示装置にも、本発明は適用できる。

【００３０】

【実施例】以下、図１および図２を用いて、本発明の車
両用投影型ホログラフィック情報表示装置の実施例を説
明する。車両のダッシュボードの内部に備えられた情報
表示源１から発した情報を含む光４が、結像光学系２に
より車両の風防ガラス６に備えられたホログラムスクリ
ーン３上に投影され、ホログラムスクリーン３により拡
散反射され観察者５が情報を視認する。本実施例ではホ
ログラムスクリーン３の透過光７が斜め後方に進むた
め、前方の車両８に到達せず、従来問題となっていた前
方の車両８の運転者への幻惑を防止できた。

【００３１】風防ガラスの傾斜角は約２７°、結像光学
系２からホログラムスクリーン３までの距離は６００ｍ
ｍであり、光の入射角はホログラムスクリーン３に立て
た法線に対して７９°とした。光の発する方向は後方
で、水平方向に対して約３８°であり前述の条件（３５
°）を満たす。ホログラムスクリーン３から観察者５ま
での距離は４５０ｍｍ、光の回折角は法線に対して５０
°であった。

【００３２】情報表示源は熱陰極管からなるバックライ
ト１１と透過型液晶表示素子１２とから構成される。投
影される像のぼけを改善するため透過型液晶表示素子１
２を光軸に対し５０°傾斜させた。また、像の縦方向に
伸びた変形を補正するため入力する像の情報をあらかじ
め縦方向に１／３に縮小したものとした。なお、透過型
液晶表示素子１２と結像光学系２の距離は１００ｍｍと
した。

【００３３】ホログラム材料はデュポン社のアクリル系
フォトポリマーを使用し、図３の光学系で露光した。レ
ーザ光はＫｒレーザ装置の波長６４７ｎｍの光を用い
た。Ｒ＝６００ｍｍ、ψ＝３６°、φ＝１９°とした。
再生時は、７９°入射で、回折波長は５４５ｎｍであっ
た。こうして、前方の車両への幻惑のない車両用投影型
ホログラフィック情報表示装置を得ることができた。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、輝度の高い情報表示源
を使用しても前方の車両への幻惑のない車両用投影型ホ
ログラフィック情報表示装置を得ることができる。ま
た、表示像にぼけや歪みがなく視認性のよい投影像を得
ることができる。さらに、ホログラムの外観の色調や迷
光を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用投影型ホログラフィック情報表
示装置の模式的側面図である。

【図２】本発明の車両用投影型ホログラフィック情報表
示装置の要部の拡大側面図である。

【図３】ホログラムスクリーンの作製方法の一例を示す
模式的平面図である。

【図４】従来のＨＵＤの一例を示す模式的側面図であ
る。

【符号の説明】

１：情報表示源 ２：結像光学系 ３：ホログラムスクリーン ４：情報を含む光 ５：観察者 ６：風防ガラス ７：透過光 ８：前方の車両 １１：バックライト １２：透過型表示装置 ２０：ホログラム感光材料 ２１：拡散板 ６１：車内側ガラス ６２：車外側ガラス ６３：中間膜 ６４：サンシェード部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の風防ガラスに備えられたホログラム
   の反射部材と、表示すべき情報を光として発生する情報
   表示源と、前記光を前記反射部材上に結像する結像光学
   系とが備えられた車両用投影型ホログラフィック情報表
   示装置において、前記反射部材として光拡散性のホログ
   ラムスクリーンが備えられ、情報表示源からホログラム
   スクリーンに向け発する前記光の方向が、車両の真上方
   向と後方の斜め方向との間であることを特徴とする車両
   用投影型ホログラフィック情報表示装置。
2. 【請求項２】前記ホログラムスクリーンが風防ガラスの
   サンシェード部分に備えられた請求項１に記載の車両用
   投影型ホログラフィック情報表示装置。
3. 【請求項３】前記情報表示源からの光はホログラムスク
   リーンに対し斜めに入射し、かつ情報表示源の表示面
   は、斜め入射による投影像のぼけを補正するように、光
   軸に対し傾斜している請求項１または２に記載の車両用
   投影型ホログラフィック情報表示装置。
4. 【請求項４】情報表示源に入力される情報は、ホログラ
   ムスクリーンへの斜め入射による投影像の変形を補正す
   るように、あらかじめ変形されている請求項３に記載の
   車両用投影型ホログラフィック情報表示装置。