JPH08169256A

JPH08169256A - ヘッドアップディスプレイ

Info

Publication number: JPH08169256A
Application number: JP6315178A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Takano; 芳伸高野
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】フレアー光が運転者にとって気にならない程度
とするヘッドアップディスプレイを得る。【構成】風防ガラス４７に配されていて、情報表示源か
らの光を車両内の観察者に向けて回折するホログラムよ
りなるコンバイナーのほとんどの部分６３の輝度が、そ
れ以外の風防ガラス部の輝度よりも高いヘッドアップデ
ィスプレイ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドアップディスプ
レイ（以下ＨＵＤとする）装置に関し、特に車両外から
のフレアー光を低減したＨＵＤに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車内等の運転者に情報を表示する方
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ホ
ログラムやハーフミラー等からなるコンバイナーに映
し、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たものである。

【０００３】特に、コンバイナーとしてホログラムを用
いたものは、運転者に向かって光学的情報を回折する機
能とともにレンズ機能等を併せ持つことができるので、
光学的情報を運転者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であり、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があるた
め、ＨＵＤのコンバイナーとしては有効である。

【０００４】図４は、従来のＨＵＤの一例を示す概念図
である。光源４６から発し、レンズ系４４を介して透過
型液晶表示素子４５を通過した表示すべき情報を含む光
４３は、車体の風防ガラス４７に備えられたホログラム
４２に照射され、回折されて運転者に観察位置４１で図
５のように視認される。情報内容部６１は光４３による
明るい表示像であり、背景部６２には光がこない。

【０００５】上記レンズ系４４はコリメーターとしての
機能を持つものであり、また、この機能はホログラム４
２に持たせることもでき、速度表示４８、警告表示４９
の表示像を遠方に結像させることも可能になる。

【０００６】また、ホログラム４２は波長選択機能を持
つので、希望する色の像が表示可能となる。通常その色
は単一であることが多いが、多重露光による多色表示も
可能であり、表示情報の量と質を向上できる。例えば、
速度表示４８を緑色、警告表示４９を赤色とすることに
よって、運転者に対してより的確に情報を伝達すること
が可能となる。

【０００７】かかるホログラフィックコンバイナーとし
ては、通常、反射型のホログラムが用いられるが、反射
ホログラムの作製においては、ホログラムの感光材料面
の一方の面から参照光、他方の面から物体光を照射し
て、回折格子を作製する。

【０００８】ホログラムの感光材料内部では、これら２
つのレーザー光が干渉して光の明暗の干渉縞が生じ、そ
れが感光材料の屈折率または密度などの物性の違いに基
づく回折格子として記録される。この種の反射型ホログ
ラムにおいては、光の入射角度と反射回折角度が異なる
場合、その回折格子面はホログラム表面に対して傾いて
おり、表面と平行ではない。

【０００９】図３は風防ガラス内部に封入したホログラ
ムを示す概念断面図である。２２はコンバイナーとして
機能する反射型ホログラムである。ホログラム２２の内
部には図に示すような表面に対して傾きを持った回折格
子が形成されている。ホログラム２２は風防ガラスの車
内側ガラス２３に備えられ、ポリビニルブチラール（Ｐ
ＶＢ）よりなる中間膜２５と共に、車外側ガラス２４の
内側に封入され安全合わせガラスを構成している。中間
膜２５とホログラム２２との界面２１は、中間膜中に含
まれる可塑剤によりホログラムの特性が影響を受けない
ような保護層となっている。

【００１０】情報表示源より放射された情報を含む光２
６は車内側ガラス２３に対して角度θ₁ で入射し、空気
とガラスの屈折率の差により屈折しガラス内部ではθ
₁ ’の角度となる。ガラス内部に入った光はホログラム
２２によって運転者方向に反射回折される。ホログラム
内部の回折格子は表面に対して傾いているため、回折光
のガラス内部角はθ₂ ’となりガラス表面で屈折して車
内側では角度θ₂ で出射し光２７として運転者等の観察
者に視認される。一般にθ₁ とθ₂ は車外側ガラス表面
での反射光による二重像を防ぐため異なっており、また
乗用車では光源、コンバイナー、ドライバーの位置関係
によりθ₁ ＜θ₂ となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】かかるホログラムＨＵ
Ｄを備えた車両に、点線で示した外部光２８が入射する
とき、その入射角θinがある特定の角度である場合に外
部光は車内側ガラスの表面に対しθ₁ ’で到達し再びθ
₁ ’でガラス内部方向に反射する。この角度は情報を含
む光２６のガラス内部での角度と同じであるため、外部
光はホログラム２２によって反射回折され車内側ガラス
表面から角度θ₂ で出射することになり、情報を含む光
２７と共に２９のように運転者等の観察者に到達する。
この外部光によるノイズ光をフレアー光と呼ぶ。

【００１２】このようなフレアー光が発生すると車外か
らの光の入射角度によって、明るいむらとして見えた
り、スポット状の輝点（図５の６５）として見えたりし
て、ＨＵＤの表示像の視認性を低下させるなどの悪影響
をもたらす。特に太陽光がフレアー光として観察される
と輝度が高いため眩惑を起こす可能性もあり安全上も問
題があった。また、夜間では周囲が暗いため昼間には気
付かないような街路灯などの弱い光も、フレアー光とし
て観察されてしまい運転する際に非常に目障りであっ
た。このフレアー光は太陽や街路灯などの外部の光源を
直線的に見るのとは異なる角度で観察されるため、１つ
の光源が複数個に見えることとなりまことに目障りな存
在であった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、以下のような特徴を
持つＨＵＤを提供するものである。

【００１４】光源と表示すべき情報を表示する表示体と
を少なくとも備えて表示すべき情報を光として発生する
情報表示源と、車両の風防ガラスに備えられていて前記
光を車両内の観察者に向けて回折する、ホログラムより
なるコンバイナーとを少なくとも備えたヘッドアップデ
ィスプレイであって、前記コンバイナーのほとんどの部
分の輝度がそれ以外の風防ガラス部の輝度より高いこと
を特徴とするヘッドアップディスプレイ。

【００１５】また本発明は、光源と表示すべき情報を表
示する表示体とを少なくとも備えて表示すべき情報を光
として発生する情報表示源と、車両の風防ガラスに備え
られていて前記光を車両内の観察者に向けて回折する、
ホログラムよりなるコンバイナーとを少なくとも備えた
ヘッドアップディスプレイであって、夜間、コンバイナ
ーのほとんどの部分の輝度がそれ以外の風防ガラス部の
輝度より高い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。

【００１６】さらに、本発明は光源と表示すべき情報を
表示する表示体とを少なくとも備えて表示すべき情報を
光として発生する情報表示源と、車両の風防ガラスに備
えられていて前記光を車両内の観察者に向けて回折す
る、ホログラムよりなるコンバイナーとを少なくとも備
えたヘッドアップディスプレイであって、車外の明るさ
に合わせて、コンバイナーのほとんどの部分の輝度をそ
れ以外の風防ガラス部の輝度より高くした表示方法と、
コンバイナーのほとんどの部分の輝度をそれ以外の風防
ガラス部の輝度とおなじ高さにした表示方法とを切り換
え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。

【００１７】

【作用】本発明によるＨＵＤは、図１に示すようにコン
バイナーの大部分の輝度を、風防ガラスのそれ以外の部
分の輝度より高くしてこの部分を明るい背景部とし、さ
らに情報内容部６４を背景部より暗くして表示する。そ
のためフレアー光６５は、大抵の場合明るい背景部に重
なるので、ほとんど知覚されない。車の走行につれフレ
アー光が移動し、暗い情報内容部６４の位置に重なった
時だけ知覚されるが、従来のように暗い背景中をフレア
ー光が移動して行くのに比べ、一瞬知覚されるだけなの
でほとんど気にならない。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明における実施例
を説明する。図２は、本発明のＨＵＤの一例を示す概念
図である。風防ガラス７の下方には情報表示源が備えら
れており、この情報表示源は熱陰極管を用いた光源６か
ら発した光がコリメーターであるレンズ系４を介し、透
過型カラー液晶表示素子からなる表示体５を通過した表
示すべき情報を光３として発するものである。この光３
は、車体の風防ガラス７に備えられたホログラムからな
るコンバイナー２に照射されて、回折され、運転者に観
察位置１で視認される。

【００１９】上記レンズ系４はコリメーターとしての機
能を持つものであり、また、この機能はホログラムに持
たせることもでき、速度表示８、警告表示９の表示像を
遠方に結像させることも可能となる。

【００２０】また、必要に応じて表示体５とコンバイナ
ー２との間に収差補正用の別のホログラムやレンズ等を
配してもよい。

【００２１】また、ホログラムは波長選択機能を持つの
で、希望する色の像が表示可能であり、さらに、多重露
光や複数枚のホログラムの積層によって多色表示が可能
となり、表示情報の量と質の向上ができる。本実施例で
は熱陰極管の発光ピーク波長に対応する５４５ｎｍと６
１２ｎｍの光を回折する多重露光のホログラムを用い、
速度表示８を緑色、警告表示９を緑色と赤色とを混合し
アンバー色（橙色）等として表示した。その結果、運転
者に対してより的確に情報を伝達することが可能とな
る。

【００２２】本実施例では、コンバイナー上での背景部
６３が明るくなるように、透過型液晶表示素子のそれに
相当する背景部は透過率を高くして明るくした。またコ
ンバイナー上での情報内容６４が、明るい背景から抜け
たように暗く表示するように、透過液晶表示素子のそれ
の相当する情報内容部は透過率を下げて暗くした。運転
手からコンバイナーを見ると、図１のようにコンバイナ
ーのほぼ全面が風防ガラスのそれ以外の部分より明る
く、その内の一部が抜けるようにして情報内容が観察で
きた。その結果、太陽や街路灯等の光がフレアー光とな
ってコンバイナー上に来ても、たいていの場合明るい背
景と重なるため、ほとんど気にならなかった。

【００２３】また、明るいコンバイナーにそれとは色調
の異なる明るい情報内容を用いても、また明るいコンバ
イナーにそれより更に明るい情報内容を用いても、同様
の効果が得られる。

【００２４】コンバイナーを明るくするのに、他のいか
なる方法を用いてもよい。たとえば、情報表示源とは別
に光源を配置し、そこから光をコンバイナーに当てても
よい。

【００２５】また、昼間は夜間に比べフレアー光が余り
目立たないので、昼間のように車外が明るいときに、明
るい背景に暗い情報内容では表示が見にくい場合には、
従来のように背景は光を出さず、情報内容を明るく表示
してもよい。この表示の切り換えを、車外の明るさにあ
わせて、自動的に行ってもよい。

【００２６】なお、ホログラムは通常数１０ｍｍ〜数１
００ｍｍ角程度の面積で、数μｍから数１０μｍ程度の
厚みである。このようなホログラムは、リップマンタイ
プ等の体積・位相型のホログラムが高い回折効率を得ら
れるという点で望ましいが、エンボスタイプ、レインボ
ータイプ等の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
ルカルバゾールやアクリル系などのフォトポリマー、重
クロム酸ゼラチン、光レジスト、銀塩など種々の感光材
料を用いることができる。

【００２７】本実施例ではコンバイナーとして横１５０
ｍｍ×縦２００ｍｍの大きさで、厚さが２０μｍのアク
リル系フォトポリマーよりなる感光材料を用い、体積位
相型の反射型ホログラムを用いた。

【００２８】かかるホログラムは風防ガラスに備えられ
るものであり、例えば風防ガラスの表面（車両外表面）
や車両内側表面に備えられてもよいが、特にホログラム
の保護の点に鑑みて、本実施例のように合わせガラスで
ある風防ガラスの内部に封入して用いることが好まし
い。

【００２９】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（ＨＣ
Ｔ）、冷陰極管、蛍光表示管（ＶＦ）、ハロゲンラン
プ、ＬＥＤなどからなる光源から発した光を照射するも
のであり、また、これらの機能を併せ持つものであって
もよい。

【００３０】本発明におけるコンバイナーをカラー表示
に用いる場合、この液晶表示素子としては、カラーフィ
ルターと透過型のツイストネマチック型液晶素子や、ス
ーパーツイストネマチック型液晶表示素子等からなるカ
ラー液晶表示素子等が好ましく使用でき、一つの光源か
ら発せられた光を所望の色の光として照射することがで
きる。

【００３１】このようにして複数の色の光は、同一の情
報表示源から発することができ、これら複数の色の光が
同時に表示される場合には表示像が重なって表示され、
逆にこの表示像の重なりを防ぐためには、必要に応じて
カラーフィルターと光源の組み合わせによって、あるい
はカラー液晶表示素子を制御することによって、複数の
色の光が同時に照射されないようにしてもよい。

【００３２】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や曲面反射鏡等の適当な
光平行化手段、導光板等の適当な導光手段を配置しても
よい。さらに、ホログラムに光が投射されるまでの光径
路内に、必要に応じて、光偏光手段、あるいは、ＫＮＯ
₃ 等の非線形光学素子を配置してもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、コンバイナーの表示の
背景が明るいため、フレアー光が入っても明るい背景と
重なるのでほとんど気にならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるコンバイナーを含む風防ガラス
のでの表示の一例を示す正面図

【図２】本発明のＨＵＤの一例を示す概念図

【図３】風防ガラス内部に封入したホログラムおよびフ
レアー光の発生メカニズムを説明する概念断面図

【図４】従来のＨＵＤを示す概念図

【図５】従来のＨＵＤのコンバイナーでの表示の一例を
示す概念図

【符号の説明】

１：運転者の観察位置２：コンバイナー３：情報を含む光４：レンズ系５：表示素子６：光源７：風防ガラス８：速度表示９：警告表示１０：フレアー光の入射方向１１：ボンネット４２：ホログラム４７：風防ガラス５０：太陽５１：太陽光５２：太陽光のフレアー６１：明るい情報内容６２：背景６３：明るい背景６４：情報内容６５：フレアー光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と表示すべき情報を表示する表示体と
を少なくとも備えて表示すべき情報を光として発生する
情報表示源と、車両の風防ガラスに備えられていて前記
光を車両内の観察者に向けて回折する、ホログラムより
なるコンバイナーとを少なくとも備えたヘッドアップデ
ィスプレイであって、前記コンバイナーのほとんどの部
分の輝度がそれ以外の風防ガラス部の輝度より高いこと
を特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】光源と表示すべき情報を表示する表示体と
を少なくとも備えて表示すべき情報を光として発生する
情報表示源と、車両の風防ガラスに備えられていて前記
光を車両内の観察者に向けて回折する、ホログラムより
なるコンバイナーとを少なくとも備えたヘッドアップデ
ィスプレイであって、夜間、コンバイナーのほとんどの
部分の輝度がそれ以外の風防ガラス部の輝度より高いこ
とを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】光源と表示すべき情報を表示する表示体と
を少なくとも備えて表示すべき情報を光として発生する
情報表示源と、車両の風防ガラスに備えられていて前記
光を車両内の観察者に向けて回折する、ホログラムより
なるコンバイナーとを少なくとも備えたヘッドアップデ
ィスプレイであって、車外の明るさに合わせて、コンバ
イナーのほとんどの部分の輝度をそれ以外の風防ガラス
部の輝度より高くした表示方法と、コンバイナーのほと
んどの部分の輝度をそれ以外の風防ガラス部の輝度とお
なじ高さにした表示方法とを切り換えることを特徴とす
るヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】前記コンバイナーに向かう情報表示源から
の光は、該光の情報内容部の輝度が、それ以外の部分の
輝度より低いことを特徴とする請求項１から３のいずれ
かのヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】前記コンバイナーに向かう情報表示源から
の光は、該光の前記情報内容部の色と、それ以外の部分
の色が異なることを特徴とする請求項１から３のいずれ
かのヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】前記コンバイナーに向かう情報表示源から
の光は、該光の情報内容部の輝度が、それ以外の部分の
輝度よりさらに高いことを特徴とする請求項１から３の
いずれかのヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】前記コンバイナーは、情報表示源からの光
によって、それ以外の風防ガラス部よりも高い輝度とな
っていることを特徴とする請求項１から６のいずれかの
ヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】前記コンバイナーのほとんどの部分に向か
って光を発する第２の光源が備えられていて、この第２
の光源からの光によって、コンバイナーのほとんどの部
分の輝度がそれ以外の風防ガラス部の輝度より高いこと
を特徴とする請求項１から６のいずれかのヘッドアップ
ディスプレイ。