JPH05104979A - ヘツドアツプデイスプレイ - Google Patents
ヘツドアツプデイスプレイInfo
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- JPH05104979A JPH05104979A JP3297881A JP29788191A JPH05104979A JP H05104979 A JPH05104979 A JP H05104979A JP 3297881 A JP3297881 A JP 3297881A JP 29788191 A JP29788191 A JP 29788191A JP H05104979 A JPH05104979 A JP H05104979A
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- Japan
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
- B60K35/65—Instruments specially adapted for specific vehicle types or users, e.g. for left- or right-hand drive
- B60K35/654—Instruments specially adapted for specific vehicle types or users, e.g. for left- or right-hand drive the user being the driver
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
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- B60K35/231—Head-up displays [HUD] characterised by their arrangement or structure for integration into vehicles
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Abstract
(57)【要約】
【目的】比較的大画面の表示画像でありながら、バック
ライトの光強度分布を均一なヘッドアップディスプレイ
を得る。 【構成】光源１４から発した光を効率良くしかも光強度
むらの無い光束にして受光型表示素子１６に照射するた
めに、光源１４と受光型液晶表示素子１６との間にイン
テグレーターレンズ１５を挿入する。
ライトの光強度分布を均一なヘッドアップディスプレイ
を得る。 【構成】光源１４から発した光を効率良くしかも光強度
むらの無い光束にして受光型表示素子１６に照射するた
めに、光源１４と受光型液晶表示素子１６との間にイン
テグレーターレンズ１５を挿入する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車載用ヘッドアップディ
スプレイ（ＨＵＤ）に関するものである。
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、液晶表示装置等の情報表示源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。
して、ＨＵＤが最近用いられるようになっている。これ
は、液晶表示装置等の情報表示源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】かかる車載用ＨＵＤの構成を示す概念図が
図３である。ここで、３１は運転者の観察位置、３２は
コンバイナー、３３は情報を含む光線、３４は遠方表示
の結像（虚像）位置、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。
図３である。ここで、３１は運転者の観察位置、３２は
コンバイナー、３３は情報を含む光線、３４は遠方表示
の結像（虚像）位置、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。
【０００４】光源３６から発した光は透過型液晶表示素
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）されて運転手に観察位置３１で視認される。この
際、表示情報は３４の位置に虚像として運転手に認識さ
れる。
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）されて運転手に観察位置３１で視認される。この
際、表示情報は３４の位置に虚像として運転手に認識さ
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここでコンバイナーに
照射している情報表示源の構成としては、従来、バック
ライトとしてのハロゲンランプ等の光源と、透過型液晶
表示素子等の表示体と、の間に拡散板が備えられ、表示
画像の光強度分布の均一性を図っていた。
照射している情報表示源の構成としては、従来、バック
ライトとしてのハロゲンランプ等の光源と、透過型液晶
表示素子等の表示体と、の間に拡散板が備えられ、表示
画像の光強度分布の均一性を図っていた。
【０００６】ところが、比較的小さな画面を表示させる
目的においては、この拡散板は扱い易くしかも安価であ
るため利用しやすいが、比較的大きな表示画面（約40ｍ
ｍ角以上）又は光源の発光面積の約 1.5倍以上を有する
表示画面の場合、拡散板を用いると光強度分布の均一性
を保つことができる反面、明るさが低下する欠点を有す
る。
目的においては、この拡散板は扱い易くしかも安価であ
るため利用しやすいが、比較的大きな表示画面（約40ｍ
ｍ角以上）又は光源の発光面積の約 1.5倍以上を有する
表示画面の場合、拡散板を用いると光強度分布の均一性
を保つことができる反面、明るさが低下する欠点を有す
る。
【０００７】車載用ヘッドアップディスプレイに用いら
れるためには、通常、昼間の路面の明るさ（約3000cd/m
2 ）以上の輝度が要求される。しかも車載用に使用可能
なランプは収納スペースの問題から小型のものでなくて
はならず、そうすると輝度が得られない。
れるためには、通常、昼間の路面の明るさ（約3000cd/m
2 ）以上の輝度が要求される。しかも車載用に使用可能
なランプは収納スペースの問題から小型のものでなくて
はならず、そうすると輝度が得られない。
【０００８】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
いなかった構造の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。
述の欠点を解消しようとするものであり、従来知られて
いなかった構造の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。
【０００９】
【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
して発生する情報表示源と、該光線が観視者に向けて反
射すべく配置されているコンバイナーと、を有するヘッ
ドアップディスプレイにおいて、前記光線がコンバイナ
ーに至るまでの経路内にインテグレーターレンズを備え
てなることを特徴とするヘッドアップディスプレイを提
供するものである。
決すべくなされたものであり、表示すべき情報を光線と
して発生する情報表示源と、該光線が観視者に向けて反
射すべく配置されているコンバイナーと、を有するヘッ
ドアップディスプレイにおいて、前記光線がコンバイナ
ーに至るまでの経路内にインテグレーターレンズを備え
てなることを特徴とするヘッドアップディスプレイを提
供するものである。
【００１０】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。
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。
【００１１】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
ることができる。
その他、助手席その他の同乗者や、これらすべてを含め
ることができる。
【００１２】図１に本発明の基本的構成の断面図を示
す。１２は車両用窓ガラス１１上に設けられているＨＵ
Ｄのコンバイナーである。情報表示源１３からの情報は
該コンバイナーによって反射され、観視者１７へ照射さ
れる。
す。１２は車両用窓ガラス１１上に設けられているＨＵ
Ｄのコンバイナーである。情報表示源１３からの情報は
該コンバイナーによって反射され、観視者１７へ照射さ
れる。
【００１３】ここでコンバイナーとしては、車両用窓ガ
ラスの車内面側にTiO2、ZrO2又はこれらに加えてSiO2等
からなる誘電体増反射膜を形成したものや、ホログラム
膜を設けたものがある。
ラスの車内面側にTiO2、ZrO2又はこれらに加えてSiO2等
からなる誘電体増反射膜を形成したものや、ホログラム
膜を設けたものがある。
【００１４】特に、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、
ホログラムを使用することが好ましい。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、あるいは、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
輝度で大画面の表示像が得られるという特徴もある。
加される機能の豊富さから上記のコンバイナーとして、
ホログラムを使用することが好ましい。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、あるいは、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
輝度で大画面の表示像が得られるという特徴もある。
【００１５】かかるコンバイナーは、窓ガラスと別に設
けられてもよいが、構造の簡素さから、車両の窓ガラス
に装着して用いられるのが良く、特にコンバイナーを形
成する膜の保護の観点からは、合せガラスである窓ガラ
スの内部に封入して用いられるのが良い。
けられてもよいが、構造の簡素さから、車両の窓ガラス
に装着して用いられるのが良く、特にコンバイナーを形
成する膜の保護の観点からは、合せガラスである窓ガラ
スの内部に封入して用いられるのが良い。
【００１６】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１６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、メタルハライドランプ、ＬＥＤな
どからなる光源１４を併用したものがある。
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１６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、メタルハライドランプ、ＬＥＤな
どからなる光源１４を併用したものがある。
【００１７】この液晶表示素子としては、透過型のツイ
ステッドネマチック型液晶表示素子、スーパーツイステ
ッド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、特
定の形状をした遮光マスクと光源とを組み合せたもので
あってもよい。
ステッドネマチック型液晶表示素子、スーパーツイステ
ッド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、特
定の形状をした遮光マスクと光源とを組み合せたもので
あってもよい。
【００１８】本発明においては、光源から発した光を効
率良くしかも光強度むらの無い光束にして受光型表示素
子に照射するために、光源１４と受光型表示素子１６と
の間にインテグレーターレンズ１５を挿入する。ここ
で、インテグレーターレンズとは、ランプ等の光強度ム
ラを無くすために用いるもので、極力光損失を起こさず
に、光束を所定の範囲内に集める機能を有するレンズま
たはミラー等の光学系をいう。
率良くしかも光強度むらの無い光束にして受光型表示素
子に照射するために、光源１４と受光型表示素子１６と
の間にインテグレーターレンズ１５を挿入する。ここ
で、インテグレーターレンズとは、ランプ等の光強度ム
ラを無くすために用いるもので、極力光損失を起こさず
に、光束を所定の範囲内に集める機能を有するレンズま
たはミラー等の光学系をいう。
【００１９】例えば、ガラス、プラスチック等の透明体
から成る材質で、端面を球面状にした柱状レンズを複数
本束ねたもの（俗名：フライアイ）や、シリンドリカル
レンズを複数本並列に組合せ、しかも上下面において互
いに配列方向を直交させたもの（俗名：マイクロシリン
ダーレンズ）、光ファイバーをランダム配列したもの
（俗名：バンドルファイバー）、凸レンズや凹レンズを
複数本組合わせたもの、透明体の光軸断面において屈折
率を変化させたグレーテッドインデックス型レンズ、非
球面レンズ等の各種構成のものが例示される。
から成る材質で、端面を球面状にした柱状レンズを複数
本束ねたもの（俗名：フライアイ）や、シリンドリカル
レンズを複数本並列に組合せ、しかも上下面において互
いに配列方向を直交させたもの（俗名：マイクロシリン
ダーレンズ）、光ファイバーをランダム配列したもの
（俗名：バンドルファイバー）、凸レンズや凹レンズを
複数本組合わせたもの、透明体の光軸断面において屈折
率を変化させたグレーテッドインデックス型レンズ、非
球面レンズ等の各種構成のものが例示される。
【００２０】また透明体に限らず、ミラー等によっても
よく、複数の傾きを有するパラボリック状インテグレー
ターミラーが例示される。これらレンズやミラーとして
は更にホログラムも用いることができる。ホログラムの
場合は、透過型ホログラムや反射型ホログラムのいずれ
によっても可能であり、実用的には拡散板の像を記録し
たイメージホログラムが好ましい。
よく、複数の傾きを有するパラボリック状インテグレー
ターミラーが例示される。これらレンズやミラーとして
は更にホログラムも用いることができる。ホログラムの
場合は、透過型ホログラムや反射型ホログラムのいずれ
によっても可能であり、実用的には拡散板の像を記録し
たイメージホログラムが好ましい。
【００２１】
【実施例】以下に、本発明の実施例に従って説明する。
【００２２】図２に本発明のヘッドアップディスプレイ
の表示情報源の断面図を示す。２１は筐体であり、各部
材の支持機能をも有する。２２はランプ用ソケット、２
３は楕円ミラー付ハロゲンランプ（ 100Ｗ）、２４は熱
線カットフィルター、２５はインテグレーターレンズ、
２６は波長選択用干渉フィルター（λ＝ 543ｎｍ）、２
７は偏光フィルター、２８はスーパーツイステッドネマ
チック型液晶表示素子である。
の表示情報源の断面図を示す。２１は筐体であり、各部
材の支持機能をも有する。２２はランプ用ソケット、２
３は楕円ミラー付ハロゲンランプ（ 100Ｗ）、２４は熱
線カットフィルター、２５はインテグレーターレンズ、
２６は波長選択用干渉フィルター（λ＝ 543ｎｍ）、２
７は偏光フィルター、２８はスーパーツイステッドネマ
チック型液晶表示素子である。
【００２３】光源より15ｍｍφに集光した光束はインテ
グレーターレンズ２５によって70ｍｍ角に均一に拡大さ
れ、液晶表示素子２８に照射される。ここで用いたイン
テグレーターレンズの構成は、断面が５ｍｍ角、長さ18
ｍｍの柱状レンズを９個（縦横３個ずつ）束ねたもので
あり、これによって液晶表示素子面の直前における輝度
は 5000cd/cm2 、光強度むらは僅か18％となった。従来
はインテグレーターレンズの替りに単なる拡大レンズと
拡散板によって均一光束を作り出していた。その場合、
例えば、＃ 600摺りガラス３枚重ねによって光強度むら
を同等の18％にすることができるが、輝度が1/8 程度に
低減されてしまう。
グレーターレンズ２５によって70ｍｍ角に均一に拡大さ
れ、液晶表示素子２８に照射される。ここで用いたイン
テグレーターレンズの構成は、断面が５ｍｍ角、長さ18
ｍｍの柱状レンズを９個（縦横３個ずつ）束ねたもので
あり、これによって液晶表示素子面の直前における輝度
は 5000cd/cm2 、光強度むらは僅か18％となった。従来
はインテグレーターレンズの替りに単なる拡大レンズと
拡散板によって均一光束を作り出していた。その場合、
例えば、＃ 600摺りガラス３枚重ねによって光強度むら
を同等の18％にすることができるが、輝度が1/8 程度に
低減されてしまう。
【００２４】また、ハロゲンランプ２３とインテグレー
ターレンズ２５との間に挿入した熱線カットフィルター
２４は、光源がハロゲンランプ等の白熱光源を用いた場
合に必要とされるものであり、通常、熱線吸収ガラスや
熱線反射被膜付きガラスが利用される。
ターレンズ２５との間に挿入した熱線カットフィルター
２４は、光源がハロゲンランプ等の白熱光源を用いた場
合に必要とされるものであり、通常、熱線吸収ガラスや
熱線反射被膜付きガラスが利用される。
【００２５】更に、インテグレーターレンズ２５と液晶
表示素子２８との間に波長選択用干渉フィルター２６を
挿入すると、表示すべき情報に特定の色をつけ、観視者
に認識し易くできる効果がある。通常、ガラス基板に誘
電体干渉膜をコーティングしたものが一般的に波長選択
性に優れ利用され易いが、高価格なため、色ガラスや樹
脂フィルム、ホログラム等で代用することもできる。
表示素子２８との間に波長選択用干渉フィルター２６を
挿入すると、表示すべき情報に特定の色をつけ、観視者
に認識し易くできる効果がある。通常、ガラス基板に誘
電体干渉膜をコーティングしたものが一般的に波長選択
性に優れ利用され易いが、高価格なため、色ガラスや樹
脂フィルム、ホログラム等で代用することもできる。
【００２６】また、液晶表示素子２８の光源側には偏光
フィルター２７を備えているが、通常、液晶表示素子基
板に偏光フィルター膜を密着させることが好ましい。イ
ンテグレーターレンズによって光強度分布むらが好まし
く改善しきれない場合においては、図２の偏光フィルタ
ー２７が挿入されている場所にさらに拡散板を置くこと
もできる。
フィルター２７を備えているが、通常、液晶表示素子基
板に偏光フィルター膜を密着させることが好ましい。イ
ンテグレーターレンズによって光強度分布むらが好まし
く改善しきれない場合においては、図２の偏光フィルタ
ー２７が挿入されている場所にさらに拡散板を置くこと
もできる。
【００２７】本実施例においてヘッドアップディスプレ
イの筐体の全長は約 250ｍｍであった。これを自動車用
として、インストルメントパネル内に装着するためには
更に小型化することが好ましい。このためには、インテ
グレーターレンズと液晶表示素子との間にレンズやミラ
ーや光ファイバー等の光学部品を挿入し、光路長を屈折
または反射させることで全長を短くすることが望まし
い。
イの筐体の全長は約 250ｍｍであった。これを自動車用
として、インストルメントパネル内に装着するためには
更に小型化することが好ましい。このためには、インテ
グレーターレンズと液晶表示素子との間にレンズやミラ
ーや光ファイバー等の光学部品を挿入し、光路長を屈折
または反射させることで全長を短くすることが望まし
い。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、車両用ヘッドアップデ
ィスプレイの表示器用の照明装置として、その光経路内
にインテグレーターレンズを備えてなることで比較的大
画面の表示画像でありながら、バックライトの光強度分
布を均一にすることができる効果を有する。
ィスプレイの表示器用の照明装置として、その光経路内
にインテグレーターレンズを備えてなることで比較的大
画面の表示画像でありながら、バックライトの光強度分
布を均一にすることができる効果を有する。
【図１】 本発明の基本的構成を示す断面図
【図２】 本発明に係る実施例の断面図
【図３】 従来のＨＵＤを示す概念図
１１ 車両用窓ガラス １２ コンバイナー １４ 光源 １５，２５ インテグレーターレンズ １６ 受光型表示素子 ２３ ハロゲンランプ ２８ 液晶表示素子
Claims (1)
- 【請求項１】表示すべき情報を光線として発生する情報
表示源と、該光線が観視者に向けて反射すべく配置され
ているコンバイナーと、を有するヘッドアップディスプ
レイにおいて、 前記光線がコンバイナーに至るまでの経路内にインテグ
レーターレンズを備えてなることを特徴とするヘッドア
ップディスプレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3297881A JPH05104979A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | ヘツドアツプデイスプレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3297881A JPH05104979A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | ヘツドアツプデイスプレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05104979A true JPH05104979A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=17852323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3297881A Withdrawn JPH05104979A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | ヘツドアツプデイスプレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05104979A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08190074A (ja) * | 1994-09-30 | 1996-07-23 | Hughes Aircraft Co | ヘッドアップディスプレイ用の高強度画像投影ソース |
| JPH09197977A (ja) * | 1996-01-17 | 1997-07-31 | Nissan Motor Co Ltd | ホログラム表示装置 |
| JP2008189021A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Yazaki Corp | 車両用表示ユニット |
| JP2010153239A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Denso Corp | 照明装置 |
| JP2011096448A (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-12 | Denso Corp | 照明装置 |
| US8403546B2 (en) | 2009-09-30 | 2013-03-26 | Denso Corporation | Illuminating device |
| JP2017021079A (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | 株式会社リコー | マイクロレンズアレイおよび画像表示装置 |
-
1991
- 1991-10-18 JP JP3297881A patent/JPH05104979A/ja not_active Withdrawn
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