JP2000280786A - 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】車両の後席の観察者に情報を視認させる、大面
積表示可能で軽量な、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。 【解決手段】情報表示源３により表示すべき情報光４を
ホログラムスクリーン１上に結像する車両用投影型ホロ
グラフィック情報表示装置であり、ホログラムスクリー
ン１が車内前席と後席の間に配され、後席の観察者２に
対し情報を視認させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用投影型ホログ
ラフィック情報表示装置に関し、特に車両の後席の観察
者に情報を視認させる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】近年自動車等の車両の観察者に対し情報
を表示する方法として、ヘッドアップディスプレイなど
の情報表示装置が用いられるようになっている。これ
は、液晶表示装置等の情報投射手段から光学的情報を投
射し、自動車の風防ガラス等に組み込まれたハーフミラ
ーやホログラムなどで構成されるコンバイナ（表示部）
に映し、情報を虚像として表示するものである。そし
て、表示像をフロントガラス越しの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ようにしている。また、液晶表
示素子そのものでは、カーナビゲーションシステムのモ
ニターとして普及が進んでおり、ダッシュボードなどに
取り付けて使用されている。

【０００３】図６は後席の観察者に対する従来の情報表
示装置を示す概略斜視図である。ここで、後席の観察者
に対して情報を表示する装置は多種類はないが、図６に
示すように、運転席や助手席の座席７９の背面に液晶表
示素子７８を埋め込み、液晶表示素子７８から発せられ
る情報を含む光７４を後席観察者２が観察するものが知
られている。また、別途支持部材を設け情報表示素子を
固定した形態のものが知られるのみである。

【０００４】このような後席観察者の情報表示装置の利
用目的として、近年のビジネス環境における競争の激化
や変化の早さを背景として、移動中の車両にもオフィス
としての機能が求められている。例えば、企業のＶＩＰ
などが情報通信とコンピュータネットワークを利用し
て、ビジネス情報を調べたり判断を下したりする場合も
ある。また、一般家庭においても、ＲＶ車の普及により
後席の多人数の観察者が、テレビやゲームなどの娯楽的
な目的で情報表示を求めている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、いずれの用
途においても、視認性や多人数同時鑑賞の観点から大型
の表示が求められている。ところが従来は、車両の座席
は限られた大きさしかないため、埋め込む情報表示素子
のサイズにも限界があり、十分な大きさの表示が得られ
ないという問題点があった。

【０００６】また、情報表示素子を座席に埋め込むため
には薄型で軽量である必要がある。液晶表示素子の他プ
ラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどが使用
可能であるが、いずれも大型のものは非常に重量が大き
かったり、技術的に実用化が困難であったり、著しく高
価であったりという問題点があって、大型化は困難であ
った。また、これらディスプレイを支持部材で固定する
場合、車両の振動により重量のある表示装置では動いて
しまうという問題点があり、視認性は良くなかった。ま
た、大型になると重量が増加し支持部材への負担が増加
するという問題点もあった。更には、万一の事故の際の
搭乗者との接触などの危険性もあった。

【０００７】本発明の目的は、上記課題を解決すること
にあり、車両の後席の観察者に情報を視認させる、大面
積表示可能で軽量な、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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、少なくとも、光拡散型の
ホログラムスクリーンと、表示すべき情報を光として発
生する情報表示源と、前記光をホログラムスクリーン上
に結像する結像光学系とからなる車両用投影型ホログラ
フィック情報表示装置において、前記ホログラムスクリ
ーンが車内前席と後席の間に配され、後席の観察者に対
し情報を視認させ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。

【０００９】また、上記情報表示源が車内の前席側に配
され、前記ホログラムスクリーンが情報を含む光を透過
拡散的に回折して後席の観察者に対し情報を視認させる
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。更に、前記ホログラムスクリーンは透明基板に
貼着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。更に、前記ホログラムスクリー
ンはロール状に巻き取り収納可能であり、必要に応じて
引き出して使用でき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。

【００１０】

【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、本発明に関わる実施の形態の車両用
投影型ホログラフィック情報表示装置の模式図である。
車両のセンターパネル付近に備えられたプロジェクター
３から情報を含む光４を投影し、前席と後席の間に配さ
れたホログラムスクリーン１上に結像する。情報を含む
光４はホログラムスクリーン１に拡散的に透過回折さ
れ、後席の観察者２に情報として視認される。また、６
は像様の拡散光、９は前席である。

【００１１】図２は図１の車両用投影型ホログラフィッ
ク情報表示装置の要部拡大図である。プロジェクター３
はバックライト３１、透過型液晶表示素子３２および結
像光学系３３から構成される。本発明では情報を光とし
て発生するものを情報表示源と呼ぶが、この実施の形態
ではバックライト３１と透過型液晶表示素子３２とを併
せたものが情報表示源である。

【００１２】透過型液晶表示素子３２から発する情報を
含む光４は、結像光学系３３によりホログラムスクリー
ン１上に拡大投影され、ホログラムスクリーン１に拡散
的に回折されて、像様の拡散光６となって観察者２に視
認される。このように、情報を含む光４はホログラムス
クリーン１上に拡大投影されるため、元の透過型液晶表
示素子３２が小型であっても、このような投影形態によ
って大型の表示を得ることができる。つまり、従来技術
とは異なり小型で安価な表示素子を用いて大面積の表示
が得られる。しかも、ホログラムスクリーン１は、透明
基板１１にホログラム１０を貼り付けた構成とすること
ができ、シンプルな構成であるため大型であっても軽量
化が可能である。

【００１３】更に、本発明の車両用投影型ホログラフィ
ック情報表示装置は、情報表示源からの光のうち、ホロ
グラムスクリーンを透過した光が車両の不透明部に遮ら
れ外部へ発せられないので、他の車両の運転者などを幻
惑する恐れがない。というのは、まず、一般にホログラ
ムは波長選択性を有して特定波長域の光のみを回折し、
その他の波長の光はホログラムを透過してしまう。そこ
で、この特定波長域の光の入射方向と回折光方向をホロ
グラム作成時に任意に設定可能であるので、透過光が車
両の不透明部に遮られる方向に特定波長域の光の入射方
向を設定できるということである。

【００１４】また、ホログラムの回折効率は１００％未
満なので、特定波長領域の光であっても部分的に透過し
てしまい、この透過光が車外へ発すると、他の車両の運
転者などを幻惑する恐れがあるが、本発明では上記のよ
うに、透過光が外部へ発せられないのでそうした問題が
ない。

【００１５】本発明の車両用投影型ホログラフィック情
報表示装置の構成としては、透過型と反射型の２つの構
成が可能である。透過型は、図１、および図２に示した
ように、情報表示源を車両の前席側に備え、ホログラム
スクリーン１が情報を含む光４を透過拡散的に回折し、
後席の観察者２に対し像様の情報を視認させるものであ
る。

【００１６】更に、図３は、本発明に関わる他の実施の
形態で透過型の車両用投影型ホログラフィック情報表示
装置の模式図である。この図では、情報表示源と結像光
学系からなるプロジェクター５３を前席５９側の天井に
配し、情報を含む光５４を前席５９と後席５７の間に配
されたホログラムスクリーン５１上に結像する。情報を
含む光５４はホログラムスクリーン５１に透過拡散的に
回折され、後席５７に着座している観察者２に拡散光５
６として像様の情報として視認される。

【００１７】一方、図４は本発明に関わるさらに他の実
施の形態で反射型の車両用投影型ホログラフィック情報
表示装置の模式図である。この反射型は、情報表示源と
結像光学系からなるプロジェクター６３を後部座席６７
に配し、情報を含む光６４を前席６９と後席６７の間に
配されたホログラムスクリーン６１上に結像する。ホロ
グラムスクリーン６１が情報を含む光６４を反射拡散的
に回折し、後席６７の観察者２に対し情報を視認させる
ものである。情報を含む光６４はホログラムスクリーン
６１に反射拡散的に回折され、後席６７の観察者２に像
様の情報として視認される。また、ホログラムスクリー
ン６１は後述するようにロール１２の形態で収納され
る。

【００１８】上記各実施の形態において、情報表示源お
よび結像光学系からなるプロジェクターの位置として
は、センターパネル付近、ダッシュボード内部、メータ
ーフード内部、グローブボックス付近あるいはギアシフ
トレバー付近、コンソールボックス内部、天井付近、後
部座席付近などに配置することが可能である。そして、
前述のように、たとえば、図３の実施の形態では、透過
光５５か後部座席５７に照射されるようにプロジェクタ
ー５３の位置を決めることで、透過光５５が車外へ発せ
られない構成とできる。また、図４では透過光６５が天
井に照射されるようにプロジェクター６３の位置を決め
ることで、透過光６５が遮られて車外へ発せられない構
成とできる。

【００１９】ここで、透過光については、ルームミラー
などの反射による当該車両の運転者への幻惑も防がねば
ならない。このルームミラーにおける透過光の反射につ
いては、ルームミラーが透明部である風防ガラス付近に
あるため、たとえば、本発明では図４のように透過光が
天井に向かう構成であるので、ルームミラーでの直接反
射を抑制している。また、ホログラムスクリーンの透過
光や表面反射光による後席観察者への幻惑については、
光を斜めに入射することもでき、また、前述のように入
射角と回折角を変えることにより容易に対策できる。

【００２０】本発明の車両用投影型ホログラフィック情
報表示装置に使用されるホログラムスクリーンの構造と
しては、透明基板にホログラムを貼着した構成が好まし
い。このような透明基板を用いることで、運転者がホロ
グラムスクリーンを通して後方を見た場合に、容易に安
全確認ができる。そして、ホログラムは特定波長の光の
みを回折しその他の波長の光は透過するため、後方視界
を遮らない。また、情報を含む光４を投影しない状態で
あれば、後席の観察者もホログラムスクリーン１を通し
て、前方の景色を見ることができる。透明基板として
は、アクリルやポリカーボネートなどの透明樹脂基板が
安全性や軽量化のため好ましい。また、２枚の透明基板
に挟み込んだ形態も、ホログラムの保護の点に鑑みて好
ましい構成である。樹脂基板以外でも強化ガラス基板や
２枚のガラス内部にホログラムを封入した安全合わせガ
ラスも、安全を考慮した優れた構造である。ホログラム
スクリーンは天井、床面、座席背面などに固定して使用
すればよい。

【００２１】また、フレキシブルなフィルム状の透明基
板にホログラムを貼り付けてもよい。ここで、図４にお
いては、フィルム状のホログラムスクリーン６１を用い
ている。非使用時にはロール１２内にホログラムスクリ
ーン６１を巻き取る構成となっている。フィルム状の透
明基板の材質としては、透明な樹脂材料であって、表面
平滑性や機械的強度に優れるものが好ましく、ポリエチ
レンテレフタレートなどを例示できる。このように、フ
レキシブルなフィルム状の透明基板にホログラムを貼り
付けることで、軽量性、収納性に優れた構成とできる。

【００２２】またたとえば、図２において、ホログラム
１０は接着剤や粘着剤により透明基板１１に貼り付ける
ことができる。これはいずれの実施の形態についても同
様で、この接着剤や粘着剤としては、必要な強度で貼り
付け可能で、耐久性のあるものが好ましい。また、光の
損失を防ぐため透明なものが好ましい。また、透明基板
表面での反射による光損失の防止のため、透明基板に反
射防止コーティングを施してもよい。また、傷つき防止
のためハードコーティングをしてもよい。

【００２３】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１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１の上側ほ
ど結像光学系３３から遠くなる。その影響でホログラム
スクリーン１全体では像の焦点が合わなくなったり、結
像光学系３３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。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
て傾斜させることが有効である。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情報を、歪みが補
正されるようにあらかじめ変形させておくことが有効で
ある。例えば図２は、バックライト３１および透過型液
晶表示素子３２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３２を傾けることにより像のぼ
けを改善できる。

【００２４】ホログラムの種類としては、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。ホログラム材料としてはフォトポリマー、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好
ましく使用できる。

【００２５】図５は、本発明に用いられる一形態の光拡
散型のホログラムスクリーンの作製光学系を示す概略図
である。これは反射型のホログラムを作製する光学系を
示している。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、ホログラム感光材料
２０の両側から照射し記録する。つまり、発散光２５
（参照光）はレーザ光２３をスペーシャルフィルタ２２
で均一に発散させることにより得られる。拡散光２６
（物体光）はレーザ光２４（拡散板２１に均一に照射さ
れる光であれば平行光でも発散光でもよい。）を拡散板
２１を透過させ、均一に拡散させることにより得られ
る。参照光の長さであるスペーシャルフィルタ２２とホ
ログラム感光材料２０との距離Ｒと入射角度ψおよび物
体光の入射角度φは、再生時の所望の条件（例えば、透
過光が車両の不透明部に遮られる方向に特定波長域の光
の入射方向を設定する時などの、プロジェクタ位置、観
察者位置など）に応じて適宜決定する。

【００２６】その他の方法として２段階露光法としてよ
く知られる方法により、拡散板の像をホログラム面に記
録してもよい。また、再帰性反射フィルムをホログラム
感光材料に並置し、照射した参照光と、参照光がホログ
ラムを透過し再帰性フィルムにより再帰拡散的に反射さ
れた光を干渉させれば、指向性の強い反射型拡散ホログ
ラムが得られる。透過型の場合は、ホログラム感光材料
に対し参照光と物体光を同じ側から照射すればよい。ま
た、点状又は線状の光ビームを掃引してホログラム感光
材料を順次照射することによっても、大面積のホログラ
ムを露光することができる。

【００２７】本発明の車両用投影型ホログラフィック情
報表示装置をカラー表示にする場合は、ホログラムを多
色化すればよい。体積型で反射型ホログラムの場合は波
長選択性が強く波長半値幅が狭いため、光源の波長に合
わせたＲＧＢ三色露光のホログラムの使用が好ましい。
１枚のホログラムに多重露光してもよいし、ＲＧＢ個別
の単色露光のホログラムを積層してもよい。透過型の場
合は波長半値幅が広いため、一つのホログラムでカラー
表示できる場合が多い。

【００２８】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、液晶表示素子等のいわゆ
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、半導体レーザーなどからなるバッ
クライトから発した光を照射するものが例示できる。ま
た、それとは別に、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。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ＥＬ素子や、
あるいは発光ダイオードや半導体レーザを配列したもの
などが例示できる。受光型表示素子とバックライトを併
用したものの場合は、この受光型表示素子とバックライ
トとの間にレンズ系や曲面反射鏡等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。

【００２９】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望ましい。また、情報表示源から
の光の利用率を上げるため、できるだけ口径が大きく焦
点距離の短い明るいレンズが好ましい。

【００３０】（実施例）以下、図１および図２の構成に
より、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。プロジェクター３はメタルハ
ライドランプよりなるバックライト３１と、１．３イン
チ（約３３ｍｍ）サイズの透過型液晶表示素子３２およ
び焦点距離５５ｍｍの結像光学系３３から構成される。
透過型液晶表示素子３２から発する光４は、結像光学系
３３によりホログラムスクリーン１上に拡大投影され、
結像光学系３３とホログラムスクリーン１との距離が約
８００ｍｍのとき、投影像は約２０インチ（約５０８ｍ
ｍ）サイズ相当に拡大された。このように大型の表示が
小型の透過型液晶表示素子３２を用いて容易に実現され
た。

【００３１】このとき、結像光学系２からホログラムス
クリーン３への光はホログラムスクリーン３に立てた法
線に対し入射角３０゜、光の回折角０゜である。入射角
３０゜程度では投影像のボケはほとんど気にならないレ
ベルであるが、厳密に調整する場合約２．５度ほど傾斜
するとより鮮明となる。像の縦伸び変形も１０％程度で
あり、特に補正を要しなかった。ホログラム材料として
はアクリル系フォトポリマーフィルムを使用した。ホロ
グラム作成時には、透過型ホログラムであるため物体光
と参照光をホログラム感光材料に対し同じ側において露
光した。レーザ光としては半導体レーザ励起固体レーザ
の波長５３２ｎｍの光を用いた。Ｒ＝８００ｍｍ、ψ＝
３０゜、φ＝０゜で露光した。再生時の波長半値幅は約
３５０ｎｍであり、ほぼ可視光領域をカバーするため、
フルカラー表示の情報表示が実現できた。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、情報表示源により発生
する表示すべき情報光をホログラムスクリーン上に結像
する車両用投影型ホログラフィック情報表示装置のホロ
グラムスクリーンが車内前席と後席の間に配され、後席
の観察者に対し情報を視認させる構成により、車両の後
席観察者に対し大面積の情報表示を軽量な構成のホログ
ラムスクリーンで提供することができる。十分に光透過
性が高い透明基板を使用できるので、運転者の後方視界
を遮らず、後席の搭乗者の前方視界も遮ることもない。
しかも、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。また、ホログラムスクリーンをロール状に
できる柔らかい材料で作成することもでき、非使用時に
は、小さく巻き取って収納することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる実施の形態の車両用投影型ホロ
グラフィック情報表示装置の模式図である。

【図２】図１の車両用投影型ホログラフィック情報表示
装置の要部拡大図である。

【図３】本発明に関わる他の実施の形態で透過型の車両
用投影型ホログラフィック情報表示装置の模式図であ
る。

【図４】本発明に関わるさらに他の実施の形態で反射型
の車両用投影型ホログラフィック情報表示装置の模式図
である。

【図５】本発明に用いられる一形態の光拡散型のホログ
ラムスクリーンの作製光学系を示す概略図である。

【図６】後席の観察者に対する従来の情報表示装置を示
す概略斜視図である。

【符号の説明】

１：ホログラムスクリーン ２：後席観察者 ３：プロジェクター ４：情報を含む光 ５，５５，６５：透過光 ８：液晶表示素子 ９：座席 １０：ホログラム １１：基板 １２：ロール ２０：ホログラム感光材料 ２１：拡散板 ２２：スペーシャルフィルター ２３、２４：レーザ光 ３１：バックライト ３２：透過型表示装置 ３３：結像光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 元司 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA23 HA01 HA21 HA24 MA01 2K008 AA14 AA17 BB06 CC01 CC03 DD13 DD15 DD22 EE01 EE04 EE07 FF17 HH23 HH26 HH27 3D044 BA03 BA21 BA26 BB01 BC30 BD01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、光拡散型のホログラムスクリ
   ーンと、表示すべき情報を光として発生する情報表示源
   と、前記光をホログラムスクリーン上に結像する結像光
   学系とからなる車両用投影型ホログラフィック情報表示
   装置において、前記ホログラムスクリーンが車内前席と
   後席の間に配され、後席の観察者に対し情報を視認させ
   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】前記情報表示源が車内の前席側に配され、
   前記ホログラムスクリーンが情報を含む光を透過拡散的
   に回折して後席の観察者に対し情報を視認させることを
   特徴とする請求項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】前記ホログラムスクリーンは透明基板に貼
   着されていることを特徴とする請求項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】前記ホログラムスクリーンはロール状に巻
   き取り収納可能であり、必要に応じて引き出して使用で
   きることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
   の車両用投影型ホログラフィック情報表示装置。