JPH04118620A - 自動車用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
自動車用ヘッドアップディスプレイ装置Info
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- JPH04118620A JPH04118620A JP2413209A JP41320990A JPH04118620A JP H04118620 A JPH04118620 A JP H04118620A JP 2413209 A JP2413209 A JP 2413209A JP 41320990 A JP41320990 A JP 41320990A JP H04118620 A JPH04118620 A JP H04118620A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
本発明は、自動車用ヘッドアップディスプレイ装置に関
するものである。 ［０００２］
するものである。 ［０００２］
自動車内の運転手等に、情報表示する方法として、ヘッ
ドアップディスプレイが最近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投射さ
れた光学的情報を、自動車の風防ガラス等に組み込まれ
たコンバイナーであるハーフミラ−に映し、運転手が運
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
れるようにしたものである。このようなヘッドアップデ
ィスプレイにおいては、情報投射手段に用いる光源とし
て、比較的、視感度の高い緑色領域にブロードなピーク
を有するような蛍光表示管（ＶＦ）が用いられている。 ［０００３］
ドアップディスプレイが最近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投射さ
れた光学的情報を、自動車の風防ガラス等に組み込まれ
たコンバイナーであるハーフミラ−に映し、運転手が運
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
れるようにしたものである。このようなヘッドアップデ
ィスプレイにおいては、情報投射手段に用いる光源とし
て、比較的、視感度の高い緑色領域にブロードなピーク
を有するような蛍光表示管（ＶＦ）が用いられている。 ［０００３］
最近、光学的素子としての簡素さ、及び付加される機能
の豊富さから上記のコンバイナーとして、ホログラムが
注目されるようになっている。ホログラフィックコンバ
イナー反射機能（回折機能）のみならず、レンズ機能等
を併せ持つことができるので、光学的情報を運転手の視
野方向に回折したり、或は、任意の位置に結像したりす
ることが可能となる。しかし、この様なホログラフィッ
クコンバイナーに対して、情報投射手段の光源として蛍
光表示管を使用すると、回折像の輝度が３００〜４００
ｎｔ程度とかなり低くなってしまったり、ホログラフィ
ックコンバイナーの回折像が多重になってしまうことな
どの問題点がある。 ［０００４］
の豊富さから上記のコンバイナーとして、ホログラムが
注目されるようになっている。ホログラフィックコンバ
イナー反射機能（回折機能）のみならず、レンズ機能等
を併せ持つことができるので、光学的情報を運転手の視
野方向に回折したり、或は、任意の位置に結像したりす
ることが可能となる。しかし、この様なホログラフィッ
クコンバイナーに対して、情報投射手段の光源として蛍
光表示管を使用すると、回折像の輝度が３００〜４００
ｎｔ程度とかなり低くなってしまったり、ホログラフィ
ックコンバイナーの回折像が多重になってしまうことな
どの問題点がある。 ［０００４］
本発明は前述の問題点を解決するためになされたもので
あり、自動車の風防ガラスに装着されたホログラム回折
格子と、表示すべき情報を光線として前記ホログラム回
折格子に投射する情報投射手段とからなる自動車用ヘッ
ドアップディスプレイにおいて、前記情報投射手段に用
いられる光源は、緑色領域に鋭いピークを有するもので
あることを特徴とする自動車用ベツドアップデイスプレ
ィ装置を提供するものである。 ［０００５］
あり、自動車の風防ガラスに装着されたホログラム回折
格子と、表示すべき情報を光線として前記ホログラム回
折格子に投射する情報投射手段とからなる自動車用ヘッ
ドアップディスプレイにおいて、前記情報投射手段に用
いられる光源は、緑色領域に鋭いピークを有するもので
あることを特徴とする自動車用ベツドアップデイスプレ
ィ装置を提供するものである。 ［０００５］
本発明の自動車用ヘッドアップディスプレイの構成を示
す概念図が図４であり１は運転者、２はホログラフィッ
クコンバイナー ３は情報を含む光線、４は適当な導光
手段、５は表示体、６は光源である。 ［０００６］ 光源６から表示体５を通過した光は適当な反射手段等の
導光手段４を介して、自動車の風防ガラスに備えられた
ホログラフィックコンバイナー２に照射され、反射（回
折）されて運転者１に視認される。表示体５は、液晶表
示素子等の受光型の表示素子であっても良いし、プラズ
マデイスプレィ、エレクトロルミネッセンスデイスプレ
ィ、ＣＲＴ等の発光型の表示素子であっても良い。この
表示体が受光型である場合は、光源６と一体となって、
情報投射手段を形成し、表示体が発光型である場合は、
表示体自身が光源を兼ねて、情報投射手段を形成するこ
ととなる。 ［０００７］ 本発明では情報投射手段の光源が緑色領域に鋭いピーク
を有するものであることを１つの特徴とする。 ［０００８］ 図１はそのような光源のスペクトルの１例を示している
。横軸は波長（μｍ）、縦軸はスペクトル強度（ａ、
Ｕ、 ）である。全体の輝度は３２０００ｎｔであり、
波長５４３ｎｍに半値幅９ｎｍのピークを有する。 ［０００９］ 半値幅は、ホログラフィックコンバイナーの回折格子の
半値幅より小さいことが望ましい。例えば、回折格子の
半値幅が１５ｎｍであれば１５ｎｍ以下が望ましく、−
般的には５〜１５ｎｍ程度が好ましい。このように、ピ
ークを鋭くすることによって、光源からの光をホログラ
フィックコンバイナーで効率よく回折することができ、
回折像の輝度を高くすることができる。また、光の単色
性が高くなるので、回折像が多重になることを防止でき
る。 ［００１０］ 光源輝度としては、１００００ｎｔ 、好ましくは２０
０００ｎｔ以上とすることにより、自動車用ヘッドアッ
プディスプレイとして実用上充分な回折像輝度を得るこ
とができる。 ［００１１３ また、光源のピーク波長は人間の視感度の高い緑色領域
、即ち５０５ｎｍ〜５６５ｎｍの間に存在することが望
ましい。 ［００１２］ 本発明の自動車用ヘッドアップディスプレイ装置におい
て、ホログラム回折格子の回折効率のピークは、光源の
ピーク波長とはほぼ一致するようにすることが好ましい
。このようにすることにより、回折像の輝度を充分に上
げることができる。 ［００１３］ この様子を示したのが図３である。これは、図１のスペ
クトルを有する光源と、半値幅１５ｎｍのホログラム回
折格子を仮定し、人間の比視感度曲線を考慮した回折像
の輝度Ｂが、回折格子の回折効率のピーク波長λ、を動
かすことによりどのように変化するかを示した図である
。各ピーク波長λ、における輝度Ｂは比視感度、Ｌ（λ
）、光源の強度スペクトルＳ（λ）及びホログラムの回
折効率波長分布Ｄ（λ）の３つの積をとり、可視領域（
λ＝３８０〜７８０ｎｍ）で、積分することにより求め
た。 ［００１４］ これによれば、回折像輝度は回折効率ピーク波長５４１
ｎｍで最大となり、そこからはずれると、急激に低下す
ることがわかる。 ［００１５］ この例では、人間の比視感度を考慮しなので、光源強度
のピーク波長（５４３ｎｍ）と、回折像輝度が最大とな
る回折効率ピーク波長＜５４１ｎｍ）とは若干ずれてい
るが光源強度が人間の比視感度の高い緑色領域にピーク
をもつ限り、両者をほぼ一致させること、例えばその差
を１０ｎｍ以下とすることが好ましいことになる。 ［００１６］ このような回折格子を有するホログラフィックコンバイ
ナーを作る方法について以下に説明する。露光光源とに
は、５１４ｎｍ （緑色）のレーザー光が好ましく使
用できる。又、感光材料としては重クロム酸ゼラチンの
他、感光性ポリマー等が使用できる。所望の回折格子を
得るために、必要な露光角度条件はスネルの法則及びブ
ラッグの条件から求めることができる。−例を図２に示
した。 ［００１７］ 図で横軸、縦軸は露光に要する２つのレーザー光の入射
角度（ホログラムの法線方向に対して測ったもの）の０
１、θ２を示している。又、図中のθｉｎｃはホログラ
フ再生時の光源光の入射角であり、θ は回折角であ
る。θ、 、θｄｉｆｆ １ｎｃ
ｄｉｏ、は自動車の風防ガラスの傾きと、情報投射
手段及び運転者の位置関係とにより定まるものである。 例えば、風防ガラスの傾きを水平から３０°であるとし
、ダツシュボード付近等の下方から情報光がコンバイナ
ーに向がって投射されるとすれば、コンバイナーへの入
射角は１０°〜３０° 回折角は６０°〜８０° とな
る。例えば入射角３０° 回折角を６０°とすれば（図
中Ｘ印）、露光に要する２つのレーザービームの入射角
は約４０°、と約７５°となる。 ［００１８］ 本発明の光源としては、輝度が高い熱陰極管又は冷陰極
管が好ましく使用できる。従来、５０５ｎｍに強度ピー
クを有するＶＦ光源による回折像輝度が任意単位で４２
５程度であったものが、図１のスペクトル分布を有する
冷陰極管光源では、２３５９、熱陰極管光源では８７３
６となり、従来に比べ５〜２０倍の高輝度の回折像が得
られた。 ［００１９］ 又、強度スペクトルのブロードなＶＦ光源を使用した場
合、回折像により多重像が発生していたが、単色性の高
い光源を使用したため、これらの回折像の発生が押えら
れ、すっきりした−電像となった。 ［００２０３ 以上は視感度の高い緑色の表示について述べたが、赤色
表示、青色表示を行う場合も同様にすることができる。 すなわち、情報投射手段に用いられる光源は赤色領域も
しくは青色領域に鋭いピークを有するものとし、更に望
ましくは、ホログラム回折格子の回折効率のピーク波長
を前記光源のピーク波長とほぼ一致させることにより輝
度の高い赤色表示もしくは青色表示を得ることができる
。 ［００２１３ また、同様に２色もしくは３色の光源を用い、それぞれ
の色で鋭いピークを有するものとし、望ましくはホログ
ラム回折格子の回折効率のピーク波長が複数になるよう
にし、前記光源のピーク波長とそれぞれほぼ一致させる
ことにより輝度の高いカラー表示を得ることができる。 ［００２２］ このようなヘッドアップディスプレイ用の光源は、緑、
赤、および青色に鋭いスペクトルピークを有する蛍光体
を使用した熱陰極管または冷陰極管が望ましい。用いる
蛍光体として、次のようなものがある・［００２３］ ３十 縁周としては、母体組成ＬａＰＯ４： Ｃｅ等に、付活
剤としてＴｂ を添加するものが望ましい。これは５
４３ｎｍ付近にピークを有する。また、赤用としては、
母体Ｙ２Ｏ３等にＥｕ３＋を添加したものが望ましく、
ピークは６１１ｎｍ付近にある。更に青用としては、Ｂ
ａＭｇ２Ａｌ 、６０゜等を母体としてＥｕ２＋を添加
する。 ［００２４］ ３種類の蛍光体を一つの蛍光管に塗布すると、３種類の
波長が得られるので望ましいが、２色用、例えば緑と赤
の蛍光体を混合した二種類の波長用の蛍光体を塗布して
も良い。 ［００２５］
す概念図が図４であり１は運転者、２はホログラフィッ
クコンバイナー ３は情報を含む光線、４は適当な導光
手段、５は表示体、６は光源である。 ［０００６］ 光源６から表示体５を通過した光は適当な反射手段等の
導光手段４を介して、自動車の風防ガラスに備えられた
ホログラフィックコンバイナー２に照射され、反射（回
折）されて運転者１に視認される。表示体５は、液晶表
示素子等の受光型の表示素子であっても良いし、プラズ
マデイスプレィ、エレクトロルミネッセンスデイスプレ
ィ、ＣＲＴ等の発光型の表示素子であっても良い。この
表示体が受光型である場合は、光源６と一体となって、
情報投射手段を形成し、表示体が発光型である場合は、
表示体自身が光源を兼ねて、情報投射手段を形成するこ
ととなる。 ［０００７］ 本発明では情報投射手段の光源が緑色領域に鋭いピーク
を有するものであることを１つの特徴とする。 ［０００８］ 図１はそのような光源のスペクトルの１例を示している
。横軸は波長（μｍ）、縦軸はスペクトル強度（ａ、
Ｕ、 ）である。全体の輝度は３２０００ｎｔであり、
波長５４３ｎｍに半値幅９ｎｍのピークを有する。 ［０００９］ 半値幅は、ホログラフィックコンバイナーの回折格子の
半値幅より小さいことが望ましい。例えば、回折格子の
半値幅が１５ｎｍであれば１５ｎｍ以下が望ましく、−
般的には５〜１５ｎｍ程度が好ましい。このように、ピ
ークを鋭くすることによって、光源からの光をホログラ
フィックコンバイナーで効率よく回折することができ、
回折像の輝度を高くすることができる。また、光の単色
性が高くなるので、回折像が多重になることを防止でき
る。 ［００１０］ 光源輝度としては、１００００ｎｔ 、好ましくは２０
０００ｎｔ以上とすることにより、自動車用ヘッドアッ
プディスプレイとして実用上充分な回折像輝度を得るこ
とができる。 ［００１１３ また、光源のピーク波長は人間の視感度の高い緑色領域
、即ち５０５ｎｍ〜５６５ｎｍの間に存在することが望
ましい。 ［００１２］ 本発明の自動車用ヘッドアップディスプレイ装置におい
て、ホログラム回折格子の回折効率のピークは、光源の
ピーク波長とはほぼ一致するようにすることが好ましい
。このようにすることにより、回折像の輝度を充分に上
げることができる。 ［００１３］ この様子を示したのが図３である。これは、図１のスペ
クトルを有する光源と、半値幅１５ｎｍのホログラム回
折格子を仮定し、人間の比視感度曲線を考慮した回折像
の輝度Ｂが、回折格子の回折効率のピーク波長λ、を動
かすことによりどのように変化するかを示した図である
。各ピーク波長λ、における輝度Ｂは比視感度、Ｌ（λ
）、光源の強度スペクトルＳ（λ）及びホログラムの回
折効率波長分布Ｄ（λ）の３つの積をとり、可視領域（
λ＝３８０〜７８０ｎｍ）で、積分することにより求め
た。 ［００１４］ これによれば、回折像輝度は回折効率ピーク波長５４１
ｎｍで最大となり、そこからはずれると、急激に低下す
ることがわかる。 ［００１５］ この例では、人間の比視感度を考慮しなので、光源強度
のピーク波長（５４３ｎｍ）と、回折像輝度が最大とな
る回折効率ピーク波長＜５４１ｎｍ）とは若干ずれてい
るが光源強度が人間の比視感度の高い緑色領域にピーク
をもつ限り、両者をほぼ一致させること、例えばその差
を１０ｎｍ以下とすることが好ましいことになる。 ［００１６］ このような回折格子を有するホログラフィックコンバイ
ナーを作る方法について以下に説明する。露光光源とに
は、５１４ｎｍ （緑色）のレーザー光が好ましく使
用できる。又、感光材料としては重クロム酸ゼラチンの
他、感光性ポリマー等が使用できる。所望の回折格子を
得るために、必要な露光角度条件はスネルの法則及びブ
ラッグの条件から求めることができる。−例を図２に示
した。 ［００１７］ 図で横軸、縦軸は露光に要する２つのレーザー光の入射
角度（ホログラムの法線方向に対して測ったもの）の０
１、θ２を示している。又、図中のθｉｎｃはホログラ
フ再生時の光源光の入射角であり、θ は回折角であ
る。θ、 、θｄｉｆｆ １ｎｃ
ｄｉｏ、は自動車の風防ガラスの傾きと、情報投射
手段及び運転者の位置関係とにより定まるものである。 例えば、風防ガラスの傾きを水平から３０°であるとし
、ダツシュボード付近等の下方から情報光がコンバイナ
ーに向がって投射されるとすれば、コンバイナーへの入
射角は１０°〜３０° 回折角は６０°〜８０° とな
る。例えば入射角３０° 回折角を６０°とすれば（図
中Ｘ印）、露光に要する２つのレーザービームの入射角
は約４０°、と約７５°となる。 ［００１８］ 本発明の光源としては、輝度が高い熱陰極管又は冷陰極
管が好ましく使用できる。従来、５０５ｎｍに強度ピー
クを有するＶＦ光源による回折像輝度が任意単位で４２
５程度であったものが、図１のスペクトル分布を有する
冷陰極管光源では、２３５９、熱陰極管光源では８７３
６となり、従来に比べ５〜２０倍の高輝度の回折像が得
られた。 ［００１９］ 又、強度スペクトルのブロードなＶＦ光源を使用した場
合、回折像により多重像が発生していたが、単色性の高
い光源を使用したため、これらの回折像の発生が押えら
れ、すっきりした−電像となった。 ［００２０３ 以上は視感度の高い緑色の表示について述べたが、赤色
表示、青色表示を行う場合も同様にすることができる。 すなわち、情報投射手段に用いられる光源は赤色領域も
しくは青色領域に鋭いピークを有するものとし、更に望
ましくは、ホログラム回折格子の回折効率のピーク波長
を前記光源のピーク波長とほぼ一致させることにより輝
度の高い赤色表示もしくは青色表示を得ることができる
。 ［００２１３ また、同様に２色もしくは３色の光源を用い、それぞれ
の色で鋭いピークを有するものとし、望ましくはホログ
ラム回折格子の回折効率のピーク波長が複数になるよう
にし、前記光源のピーク波長とそれぞれほぼ一致させる
ことにより輝度の高いカラー表示を得ることができる。 ［００２２］ このようなヘッドアップディスプレイ用の光源は、緑、
赤、および青色に鋭いスペクトルピークを有する蛍光体
を使用した熱陰極管または冷陰極管が望ましい。用いる
蛍光体として、次のようなものがある・［００２３］ ３十 縁周としては、母体組成ＬａＰＯ４： Ｃｅ等に、付活
剤としてＴｂ を添加するものが望ましい。これは５
４３ｎｍ付近にピークを有する。また、赤用としては、
母体Ｙ２Ｏ３等にＥｕ３＋を添加したものが望ましく、
ピークは６１１ｎｍ付近にある。更に青用としては、Ｂ
ａＭｇ２Ａｌ 、６０゜等を母体としてＥｕ２＋を添加
する。 ［００２４］ ３種類の蛍光体を一つの蛍光管に塗布すると、３種類の
波長が得られるので望ましいが、２色用、例えば緑と赤
の蛍光体を混合した二種類の波長用の蛍光体を塗布して
も良い。 ［００２５］
本発明によれば、きわめて回折像輝度の高い、鮮明な自
動車用ホログラフィックヘッドアップディスプレイが得
られる。また、回折像が多重像となることを防止し、見
栄えのよい一重像のホログラフィックへラドアップデイ
スプレィが得られる。
動車用ホログラフィックヘッドアップディスプレイが得
られる。また、回折像が多重像となることを防止し、見
栄えのよい一重像のホログラフィックへラドアップデイ
スプレィが得られる。
【図１】 本発明に使用する光源のスペクトル分布図
【
図２】 所望の回折効率分布を得るためのホログラム露
光に要する２つのレーザー光の入射角度を示した図
図２】 所望の回折効率分布を得るためのホログラム露
光に要する２つのレーザー光の入射角度を示した図
【図３】 ホログラム回折格子の回折効率のピーク波長
を変化させた場合の、回折像輝度変化を示した図
を変化させた場合の、回折像輝度変化を示した図
【図４】 本発明の自動車用ヘッドアップディスプレイ
の構成を示す概念図
の構成を示す概念図
１ 運転者
２ ホログラフィックコンバイナー
３ 情報を含む光線
４ 導光手段
５ 表示体
６ 光源
【図１】
図面
波
長
（ｎ ｍ ）
【図２】
【図４】
Claims (2)
- 【請求項１】 自動車の風防ガラスに装着されたホログラム回折格子と
、表示すべき情報を光線として前記ホログラム回折格子
に投射する情報投射手段とからなる自動車用ヘッドアッ
プディスプレイにおいて、 前記情報投射手段に用いられる光源は、緑色領域に鋭い
ピークを有するものであることを特徴とする自動車用ヘ
ッドアップディスプレイ装置。 - 【請求項２】 ホログラム回折格子の回折効率のピーク波長は前記光源
のピーク波長とほぼ一致することを特徴とする請求項１
の自動車用ヘッドアップディスプレイ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21822590 | 1990-08-21 | ||
| JP2-218225 | 1990-08-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04118620A true JPH04118620A (ja) | 1992-04-20 |
Family
ID=16716573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2413209A Withdrawn JPH04118620A (ja) | 1990-08-21 | 1990-12-21 | 自動車用ヘッドアップディスプレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04118620A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5684552A (en) * | 1993-12-24 | 1997-11-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Color liquid crystal display having a color filter composed of multilayer thin films |
| US5760931A (en) * | 1992-12-14 | 1998-06-02 | Nippondenso Co., Ltd. | Image display unit |
| JPH10278630A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-20 | Denso Corp | ヘッドアップディスプレイ装置 |
| US6558007B2 (en) | 2001-01-30 | 2003-05-06 | Minolta Co., Ltd. | Illumination optical system and image projection apparatus |
| US6922267B2 (en) | 2001-03-21 | 2005-07-26 | Minolta Co., Ltd. | Image display apparatus |
| US7019798B2 (en) | 2002-02-25 | 2006-03-28 | Minolta Co., Ltd. | Display device |
-
1990
- 1990-12-21 JP JP2413209A patent/JPH04118620A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5760931A (en) * | 1992-12-14 | 1998-06-02 | Nippondenso Co., Ltd. | Image display unit |
| US5684552A (en) * | 1993-12-24 | 1997-11-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Color liquid crystal display having a color filter composed of multilayer thin films |
| JPH10278630A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-20 | Denso Corp | ヘッドアップディスプレイ装置 |
| US6558007B2 (en) | 2001-01-30 | 2003-05-06 | Minolta Co., Ltd. | Illumination optical system and image projection apparatus |
| US6922267B2 (en) | 2001-03-21 | 2005-07-26 | Minolta Co., Ltd. | Image display apparatus |
| US7019798B2 (en) | 2002-02-25 | 2006-03-28 | Minolta Co., Ltd. | Display device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980312 |