JPH04353033A - 車両用のヘッドアップディスプレイ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用のヘッドアップデ
ィスプレイ（ＨＵＤ）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両内の運転手等に情報表示する方法と
して、ＨＵＤが最近用いられるようになっている。これ
は、液晶表示装置等の発光表示手段から投射された光学
的情報を、ハーフミラー等からなるコンバイナーに映し
、運転手が運転状態からほとんど視線を動かすことなく
情報を読み取れるようにしたものである。

【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。このホログ
ラフィックコンバイナーは反射機能（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、他にレ
ンズ等の光学系を使用せず、任意の位置に結像したりす
ることが可能となる。また、前景輝度を損なわずに高輝
度の表示像が得られるという特徴もある。

【０００４】かかる車載用ＨＵＤの構成を示す概念図が
図５である。ここで、３１は運転者の観察位置、３２は
ホログラフィックコンバイナー、３３は情報を含む光線
、３４はコリメーターであるレンズ系、３５は表示体で
ある透過型液晶表示素子、３６はハロゲンランプ等から
なる光源、３７は風防ガラス、３８は車体ボディーであ
る。

【０００５】光源３６から発した光はレンズ系３４を介
して透過型液晶表示素子３５を通過し、車両の風防ガラ
ス３７に備えられたホログラフィックコンバイナー３２
に照射され、反射（回折）されて運転者に観察位置３１
で視認される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様なＨＵ
Ｄにおいては、ホログラムを風防ガラス面に装着して用
いると、コンパクトになり好ましいが、このような場合
、風防ガラスの傾斜によって再生表示像の倍率に変化を
与えることがある。

【０００７】すなわち、図５において幅Ａで入射した情
報を含む光線３３は、ホログラフィックコンバイナー３
２で回折されることにより幅Ｂで出射し、運転者視野３
１に映しだされる。このとき、光源３６はホログラフィ
ックコンバイナー３２のほぼ真下、運転者視野３１はホ
ログラフィックコンバイナー３２よりやや上方、風防ガ
ラス３７の傾きを水平から約３０度とすると、ホログラ
ム面の光束に対する傾斜により、再生像は約４０％縮小
されることになる。

【０００８】ここで表示器のこのようなホログラム記録
法の従来例を図２に示す。ホログラムを形成するための
感光材８にたいして、平面波である参照光９及び平面波
である物体光１０がそれぞれ単一波長レーザ光で照射さ
れ、感光材８が露光される。

【０００９】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述の欠点を解消しようとするものであり、従来知られて
いなかった車載用ヘッドアップディスプレイを新規に提
供することを目的とするものである。

【００１０】

【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、表示すべき情報を光線と
して発生する発光表示手段と、自動車の風防ガラスに装
着されてなり、該光線を観視者に向けて回折する反射型
の第１のホログラムと、を備えた車両用のヘッドアップ
ディスプレイにおいて、前記発光表示手段と第１のホロ
グラムの間にあって、風防ガラスの傾斜によって生ずる
再生表示像の倍率の変化を相殺するように、表示すべき
情報を含む光線を第１のホログラムに入射すべく該光線
を回折する透過型の第２のホログラムを備えたことを特
徴とする車両用のヘッドアップディスプレイを提供する
ものである。

【００１１】ここで表示すべき情報とは、その表示用途
により、適宜選択されるものであり、車両のスピード計
、タコメータなどが例として挙げられる。

【００１２】観視者とは、主には車両の運転手であり、
その他、助手席その他の同乗者や、これらすべてを含め
た者を含めて対象とすることができる。

【００１３】ホログラムは、ＨＵＤのコンバイナーとし
て機能する。通常は数１０ｍｍ角乃至数　１００ｍｍ角
程度の面積、数１０μｍ程度の厚みであり、光回折機能
を持つ。 このホログラムとしては、現在広く用いられているエン
ボスタイプのものだけでなく、リップマンタイプ、レイ
ンボータイプ、その他ホログラムと呼ばれるものを広く
用いることができる。また、ホログラム材料としては、
ポリビニルカバゾール、重クロム酸ゼラチン、光レジス
ト、フォトポリマー、銀塩など種々の感光材を用いるこ
とができる。

【００１４】ホログラムの回折強度のピーク波長は、前
記の光源の強度のピーク波長とほぼ一致させることが、
回折効率を高める上で好ましい。また、ホログラムは性
質の異なる光で多重露光を施して形成したものであって
もよい。

【００１５】かかるホログラムからなるホログラフィッ
クコンバイナーは、風防ガラスと別に設けられていても
よいが、構造の簡素さから、車両の風防ガラスに装着し
て用いられるのが良く、特にホログラム保護の観点から
は、合せガラスである風防ガラスの内部に封入して用い
られるのが良い。本発明において、ホログラムは２種類
用いられるが、その両方を風防ガラスの中に封入しても
よいし、観察者方向に光を回折する方のホログラムのみ
を封入してもよい。

【００１６】この場合、合せガラスは、少なくとも一枚
のガラスにポリビニルブチラール膜、ポリウレタン膜等
の合成樹脂膜を積層、接着したものであり、その形態の
例としては、ガラス板／合成樹脂膜、ガラス板／合成樹
脂膜／ガラス板、ガラス板／合成樹脂膜／ガラス板／合
成樹脂膜、ガラス板／合成樹脂膜／合成樹脂膜等のもの
がある。ホログラムはこれらのガラス板または合成樹脂
膜の境界部または合成樹脂膜の内部に封入されれば良い
。ホログラムの装着されるガラス板は、着色されていた
り、表面に熱線反射膜等が設けられていてもよい。

【００１７】本発明における発光表示手段は光を発して
表示する機能をもつものであり、代表的な例としては、
液晶表示素子等のいわゆる受光型表示素子に熱陰極管（
ＨＣＴ）、蛍光表示管（ＶＦ）、タングステンランプ、
ハロゲンランプ、ＬＥＤなどからなる光源を併用したも
のがある。この液晶表示素子としては、透過型のツイス
トネマチック型液晶表示素子、スーパーツイストネマチ
ック型液晶表示素子等が好ましく使用できる。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
るものであってもよい。受光型表示素子に上記光源を併
用したものの場合は、この受光型表示素子と光源との間
にレンズ系等の適当な光線平行化手段、導光板等の適当
な導光手段を配置してもよい。

【００１８】さらに、ホログラフィックコンバイナーに
光が投射されるまでの光経路内に、必要に応じて、ミラ
ー等の光偏向手段、あるいは、ＫＮｂＯ３、β−ＢａＢ
２Ｏ４、ＫＴｉＯＰＯ４　、ＫＨ２ＰＯ４　　等からな
る非線型光学素子を配置してもよい。

【００１９】本発明においては、表示すべき情報を含む
光線を第１の反射型ホログラムに入射する際に、風防ガ
ラスの傾斜によって生ずる再生表示像の倍率の変化を相
殺するように透過型の第２のホログラムを備えたことを
特徴とする。すなわち、第２のホログラムに光束を適当
な広がり角で発散または、収束させる機能を持たせるこ
とにより、前述の倍率の変化を起こさせないようにする
。

【００２０】具体的には第１の反射型ホログラムにより
回折した光束の幅が回折される前より小さいとき、第１
のホログラムの前に透過型の第２のホログラムを配置し
、光束を第１のホログラム入射前に若干広げてやる。 また、逆に第１の反射型ホログラムにより回折した光束
の幅が回折される前より大きいときは、第１のホログラ
ムの前に光束を若干狭めるような透過型の第２のホログ
ラムを配置する。

【００２１】このようにすることにより、ホログラフィ
ックコンバイナーの装着されたガラス板の傾きに起因し
た再生像の歪を無くするとともに、第２のホログラムの
光束を適当な広がり角で発散または収束させる機能を調
節することにより、像倍率を任意に変化させることがで
きる。

【００２２】

【実施例】図１は、本発明の実施例を示すホログラフィ
ックコンバイナー部の断面図である。風防ガラスが二枚
のガラス板からなる合せガラスであり、１７が内板ガラ
ス、１８が外板ガラス、１９が中間膜である。ここで合
せガラス内面に二枚のホログラム２０、２１の組み合せ
からなるホログラムミラーが封入されていて、２０は透
過型ホログラム（第２のホログラム）であり内板ガラス
１７面側に配置されている。またそれに対向する外板ガ
ラス１８面側には反射型ホログラム２１（第１のホログ
ラム）が配置されている。

【００２３】図１に示したように、ガラス面近傍に置か
れた発光表示器からの光束がホログラム面の法線方向に
対し３０度の角度で幅Ａをもち入射した場合、ホログラ
ム２０に光束を発散、収束する機能を持たせない場合は
、ホログラム２０でホログラム２１の法線方向に透過回
折した光束はホログラム２１によってホログラム面の法
線方向に対し６０度の角度で反射回折し破線で示した様
に幅Ｂとなり運転者視野２２に映し出される。この時ホ
ログラム面が光束に対して傾斜しているため、傾斜によ
り再生像が約４０％縮小される。

【００２４】この様な倍率の変化を防止するために、こ
の２枚のホログラムを以下の様に作製した。このような
それぞれのホログラム作製時の露光方法について、図３
、図４に示す。

【００２５】まず透過型ホログラム２０を作るため、図
３のように、感光材１１の同一面側から所定の角度で平
面波をなす参照光１２と、発散球面波をなす物体光１３
とをそれぞれ同時に感光材１１上に照射し、露光する。

【００２６】また、図４のように、反射型ホログラム２
１を作るため、参照光として発散球面波をなす参照光１
５と、平面波をなす物体光１６をそれぞれ同時に感光材
１４に照射し、露光する。

【００２７】このようにして製造したホログラムをコン
バイナーとして用いることにより、図１における光束は
実線で示した様に第２のホログラムを通過後に拡がるこ
とになり、Ａ＝Ｃとなる様に調節することが可能になる
。

【００２８】なお、図１のように２枚のガラス板にそれ
ぞれホログラムが装着されているほうが製造上は簡単に
なり有利だが、ホログラム２０及び２１が互いに密着さ
れているほうが屈折率の異なる媒質を通過する回数が減
るので鮮明な像を得る上では望ましい。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、ホログラフィックコン
バイナーの装着されたガラス板の傾きに起因した再生像
の歪を無くするとともに、像倍率を任意に変化させるこ
とができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の基本的構成を示す断面図

【図２】
　　従来のホログラム作製時の露光方法を示した概念図

【図３】　　本発明のホログラム作製時の露光方法を示
した概念図

【図４】　　本発明のホログラム作製時の露光方法を示
した概念図

【図５】　　従来のホログラフィックヘッドアップディ
スプレイを示す概念図

【符号の説明】

１７　　内板ガラス １８　　外板ガラス １９　　中間膜 ２０　　透過型ホログラム ２１　　反射型ホログラム ２２　　運転者視野

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示すべき情報を光線として発生する発光
   表示手段と、自動車の風防ガラスに装着されてなり、該
   光線を観視者に向けて回折する反射型の第１のホログラ
   ムと、を備えた車両用のヘッドアップディスプレイにお
   いて、前記発光表示手段と第１のホログラムの間にあっ
   て、風防ガラスの傾斜によって生ずる再生表示像の倍率
   の変化を相殺するように、表示すべき情報を含む光線を
   第１のホログラムに入射すべく該光線を回折する透過型
   の第２のホログラムを備えたことを特徴とする車両用の
   ヘッドアップディスプレイ。