JPH07101267A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転者と共に、助手席や後部座席の乗員も、
表示画像を視認することができるヘッドアップディスプ
レイ装置を提供する。 【構成】 このヘッドアップディスプレイ装置は、表示
画像を表示する表示器２と、表示器２から放射された表
示光を反射する凹面鏡１４を記録してなるホログラム３
と、を備え、表示画像をフロントガラス５の内側で反射
させその外側前方に表示画像を結像させる。ホログラム
は、表示器２からの表示光が複数の方向に回折・反射さ
れるように、露光時に、ホログラム乾板３ａに対する凹
面鏡１４の角度を変えて多重露光されて製作されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムを使用した
自動車用のヘッドアップディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のインストルメントパネルのメー
タ等を表示する装置として、メータ等の画像をフロント
ガラスに投射し、フロントガラスで反射した画像を運転
者の目に入射させることにより、フロントガラスの外側
前方にその像を結像させ、運転者が目をそらさずにメー
タ等を視認することができるヘッドアップディスプレイ
装置が知られている。

【０００３】この種のヘッドアップディスプレイ装置と
して、特定の角度で入射した波長領域の光のみ反射する
ホログラムを光学系の一部に配置し、ホログラムで反射
させた表示画像を、フロントガラス内面又はその内側に
付着したコンバイナで、運転者の視線方向に反射させ、
太陽光等の外光による影響を軽減した装置が開発されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のヘ
ッドアップディスプレイ装置は、ホログラムが表示器か
らの表示光を特定の出射角で出射し、特定の場所に位置
する運転者の目に表示光を入射させるように動作する。
このため、表示光が達しない助手席や後部座席の乗員
は、ヘッドアップディスプレイの表示を見ることができ
ない問題があった。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、運転者と共に、助手席や後部座席の乗員も、表示画
像を視認することができるヘッドアップディスプレイ装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、表示画
像を表示する表示器と、表示器から放射された表示光を
反射するホログラムと、を備え、表示画像をフロントガ
ラスの内側で反射させその外側前方に表示画像を結像さ
せるヘッドアップディスプレイ装置において、ホログラ
ムは、表示器からの表示光が複数の相違した方向に回折
・反射されるように、露光時に、ホログラム乾板に対す
る角度を変えて多重露光されて製作されていることを特
徴とする。

【０００７】

【作用・効果】このように構成されたヘッドアップディ
スプレイ装置では、表示器からの表示光が複数の相違し
た方向に回折・反射されるように、露光時に、ホログラ
ム乾板に対する角度を変えて多重露光されて、ホログラ
ムが製作されるため、表示器からの表示光が運転者、助
手席又は／及び後部座席の乗員の方向に向うように、ホ
ログラムに多重露光すれば、フロントガラス等で反射さ
れた表示光は、運転者のみならず、助手席及び／又は後
部座席の乗員の方向にも反射され、運転者のみならず、
助手席及び／又は後部座席の乗員も、ヘッドアップディ
スプレイの表示を視認することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【０００９】ヘッドアップディスプレイ装置は、図１の
概略構成図に示すように、表示器２とホログラム３を主
要部にして構成され、表示器２は、バックライト付きの
液晶ディスプレイ、ＥＬ表示器、ＣＲＴ等からなり、自
動車のダッシュボード等の内部に設置され、速度画像、
ウオーニング画像等を表示する。

【００１０】表示器２の前方には、表示器２から放射さ
れる表示光を受ける位置に、ホログラム３が傾斜して配
置される。ホログラム３は表示光を回折・反射し、その
光は上方に進み、上方に位置するフロントガラス５の内
側で反射され、運転者、及び助手席又は後部座席の乗員
の目に入射するように、ホログラム３等の角度・位置が
設定される。

【００１１】コンバイナとなるフロントガラス５の内側
には、酸化チタン等の蒸着膜が半透過性の反射膜として
付着されるが、蒸着膜を付着せずにそのガラス面上に反
射面をつくるようにしてもよい。

【００１２】ここで使用されるホログラム３は、特定波
長の光を特定の入射角で入射させて露光することによ
り、特定波長の光のみを特定の出射角で回折・反射する
光反射特性を有する共に、凹面鏡（例えば、軸外し放物
面鏡）１４をそこに記録するように露光される。また、
その凹面鏡の位置を変えてつまり光の入射角を変えて多
重露光することにより、表示器２からの表示光が、運転
者ばかりでなく、助手席又は後部座席の乗員にも、回折
・反射されるように、製作されている。

【００１３】即ち、ホログラム３は、図２、図３に示す
ような光学系を使用して露光され、製作される。図２は
側面側の断面図を示し、図３は平面側の断面図を示す。
３ａはホログラム乾板であり、ソーダガラス等の基材上
に感光剤となる重クロム酸ゼラチンを約２０ｎｍの厚さ
に付着し乾燥して形成される。重クロム酸ゼラチンのほ
かに、銀塩、フォトポリマ、エレポン等の感光剤を使用
することもできる。

【００１４】ホログラム乾板３ａの両側には、図２に示
すように、屈折率調整液１０を介して反射防止膜付きガ
ラス１１が挟むように密着され、このような状態のホロ
グラム乾板３ａは、その両側から、同一波長の平行光と
発散光により露光するように、光学系の一部に配置され
る。

【００１５】光源には例えば波長５１４．５μｍのレー
ザ光が使用され、図示しないレーザ発振器から放出され
たレーザ光が、発散用のレンズ１２を通り、発散光とし
てホログラム乾板３ａの一方の側に入射するように光学
系が配置される。また、ホログラム３ａの他方の側に
は、斜め前方に、凹面鏡（軸外し放物面鏡）１４が配置
され、同じレーザ発振器から放射されたレーザ光の一部
が、レンズ１３を通して凹面鏡１４に照射され、凹面鏡
１４で反射された平行光がホログラム乾板３ａに入射す
る。

【００１６】露光の際、凹面鏡１４のホログラム乾板３
ａに対する角度（平面視での左右方向の角度）は、図３
の仮想線に示すように、角度αから角度βに変えて多重
露光を行う。この角度αと角度βは、露光・製作された
ホログラムが図１に示すように配置されて使用される
際、ホログラムで回折・反射されフロントガラス５で反
射された表示光が、運転者、及び助手席又は後部座席の
乗員の目に達するように決定される。

【００１７】また、図２に示すように、ホログラム乾板
３ａへの発散光と平行光との入射角θ（側面視での上下
方向の入射角）線は、ホログラム３をヘッドアップディ
スプレイに実際に使用した際の再生角度に合せるため
に、例えばθ＝３３．５°に設定される。

【００１８】露光を行う場合、先ず、凹面鏡１４を、図
３の実線に示す位置に配置して、ホログラム乾板３ａに
対する角度をαとし、所定波長のレーザ光をレンズ１３
を通して凹面鏡１４に照射し、凹面鏡１４から反射され
た平行光をホログラム乾板３ａに入射させ、同時に、同
じレーザ光をレンズ１２で発散させた発散光を、反対側
からホログラム乾板３ａに入射させ、最初の露光を行
う。

【００１９】次に、凹面鏡１４を図３の仮想線の位置に
移動して、ホログラム乾板３ａに対する角度をβとし、
同様に、凹面鏡１４から反射された平行光をホログラム
乾板３ａに入射させ、反対側から、レンズ１２からの発
散光をホログラム乾板３ａに入射させ、次の露光を行
う。

【００２０】このように、凹面鏡１４の角度を変えた２
回の多重露光を行った後、所定の現像・定着処理を施し
てホログラム３が製作され、ホログラム３には、角度を
変えて配置した２つの凹面鏡１４、１４が干渉縞として
記録される。

【００２１】なお、第一回目の露光と第二回目の露光を
行う際、平行光と発散光の入射角θから所定の角度に変
えることにより、使用時にホログラムから回折・反射さ
れる表示光の波長つまり色を、見る方向に応じて変える
ようにすることもできる。

【００２２】このように製作されたホログラム３は、表
面における散乱や反射を防止し、ホログラム層の劣化を
防ぐために、その表裏からシール剤を介してエポキシ系
樹脂のカバープレートをサンドイッチ状に密着させ、表
裏のカバープレートの表面に反射防止膜と散乱防止膜を
形成して完成する。そして、図４に示すように、ホログ
ラム３は、フロントガラス５の下側で、表示器２の光軸
に対し所定の角度θ（３３．５°）で配置される。

【００２３】このように構成されたヘッドアップディス
プレイ装置では、図４及びその平面を示す図５のよう
に、表示器２から放射された速度画像やウオーニング画
像の光が、ホログラム３に入射し、ホログラム３で回折
し反射された特定波長の光が上方に進む。

【００２４】このとき、ホログラム３には、角度をαと
βに変化させた２つの凹面鏡１４が多重露光により記録
されているため、図５に示すように、ホログラム３から
回折・反射した表示光は、露光時の角度αに対応した角
度α１（ホログラム平面に対する角度）と露光時の角度
βに対応した角度β１（ホログラム平面に対する角度）
で出射される。そして、一方の表示光は、フロントガラ
ス５の内側で反射され、運転者との目に入射し、他方の
表示光は、フロントガラス５の内側で反射され、助手席
又は後部座席の乗員の目に入射する。

【００２５】このため、図１に示すように、運転者と助
手席又は後部座席の乗員の目には、表示器２に表示され
た速度画像が、フロントガラス５の前方に投影された像
として視認される。

【００２６】このとき、図４に示すように、ホログラム
３に記録された凹面鏡の焦点Ｆは表示器２の後部に位置
し、その焦点距離ｆが表示器２とホログラム３の距離ａ
より長くなり、ホログラム３の裏側に表示像の虚像Ｂが
生じ、虚像Ｂとホログラム３の距離ｂが距離ａより長く
なるため、表示像の拡大率ｍ（ｍ＝ｂ／ａ）が１を越
え、拡大された像が表示される。

【００２７】また、試作実験によれば、ホログラムに記
録された凹面鏡の焦点距離を９７８mm、表示器とホログ
ラムとの距離ａを４００mm、ホログラムとフロントガラ
スの距離を１４２mmとした場合、フロントガラスの前方
約１０００mmの位置に表示像が表示された。

【００２８】なお、上記では、ホログラム３をフロント
ガラス５の下方に配置したが、図６に示すように、ホロ
グラム３をフロントガラス５の内部に封入し、或はその
内側に取着することもできる。

【００２９】また、表示器２は、図６に示すように、通
常、ダッシュボードの内部に設置されるが、図７に示す
ように、独立したケース２０内に表示器２１と反射鏡２
２を配置し、ケース２０の上部にホログラム２３を所定
の角度で取付けて、ヘッドアップディスプレイ装置を構
成することもできる。この装置は、ダッシュボード上の
任意の位置に載置して使用され、ホログラム２３から回
折・反射された光を運転者等の目に入射させるようにす
る。

【００３０】また、上記実施例では、２回の多重露光に
より、２つの相違する角度の凹面鏡をホログラムに記録
したが、３回の多重露光により、３つの相違する角度の
凹面鏡をホログラムに記録し、表示光を３つの方向に回
折・反射させ、運転者、助手席の乗員、後部座席の乗員
に対し、表示像を視認できるようにすることもできる。
また、凹面鏡に代えて平面鏡をホログラムに記録するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すヘッドアップディスプ
レイ装置の断面概略構成図である。

【図２】ホログラム３の露光時の光学系を示す側面側か
らの断面図である。

【図３】同露光時の平面側からの断面図である。

【図４】表示器２、ホログラム３、フロントガラス５と
その間の光路を示す側面図である。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ線の平面矢指図である。

【図６】他の実施例を示すヘッドアップディスプレイ装
置の概略断面図である。

【図７】さらに他の実施例を示すヘッドアップディスプ
レイ装置の斜視図である。

【符号の説明】

２−表示器、 ３−ホログラム、 ３ａ−ホログラム乾板、 ５−フロントガラス、 １４−凹面鏡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 泰弘 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示画像を表示する表示器と、該表示器
   から放射された表示光を反射するホログラムと、を備
   え、 表示画像をフロントガラスの内側で反射させその外側前
   方に表示画像を結像させるヘッドアップディスプレイ装
   置において、 該ホログラムは、表示器からの表示光が複数の相違した
   方向に回折・反射されるように、露光時に、ホログラム
   乾板に対する角度を変えて多重露光されて製作されてい
   ることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 前記ホログラムに凹面鏡が記録されてい
   る請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 【請求項３】 該ホログラムは、相違する波長の光が相
   違する方向に回折・反射されるように、ホログラム乾板
   に対する角度を変えて多重露光されている請求項１記載
   のヘッドアップディスプレイ装置。