JPH08327939A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】背景の明るさに負けない表示虚像の視認性を向
上させつつ、色収差を低減する。 【構成】風防ガラス１０の周縁部に設けられた暗色隠蔽
層３よりも車内側に配されたホログラム１に、風防ガラ
ス１０の下方に備えられた冷陰極管または熱陰極管から
なる光源１６と光源１６から発せられて表示体４を透過
した光が入射し、観測者の観測位置６に向けて回折され
て観測者が表示虚像７を視認する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
レイに関するものであり、特に車両、航空機など乗物の
風防ガラスに反射型ホログラムを備えて、速度等の運転
者に必要な情報を投影するヘッドアップディスプレイに
関する。

【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、ヘッドアップディスプレイ（以下ＨＵＤとする）
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、風
防ガラスに備えられているハーフミラーやホログラム等
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】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させて
任意の位置に結像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虚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】しかし、このようなホログラムを風防ガラ
スの透明部に配した場合には、ホログラムの前方背景が
明るいため、発光表示手段からの光の輝度が大きな光源
を用いないと、表示される虚像の視認性が悪くなってし
まう。したがって、表示虚像の輝度としては３０００ｃ
ｄ／ｍ² 以上を求められる。表示虚像の輝度を大きなも
のとするためには、発光表示手段の光源として、ハロゲ
ンランプ等の輝度の大きなものを用いることが要求され
る。

【０００５】一方、ホログラムが風防ガラスに配された
場合、ホログラムが正反射タイプのホログラムである
と、ホログラムによる回折光とガラス板面における反射
光とで観察者に二重像が観察されてしまう。そのため、
ホログラムとしては非正反射タイプのものを用いること
が望ましい。

【０００６】ところが、非正反射タイプのホログラムを
用いた場合、発光表示手段からの光の波長によって回折
する角度が異なるため、表示虚像に色収差が生じてしま
う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、図３に示すよ
うに発光表示手段をハロゲンランプからなる光源８と、
光源８からの光に情報を含ませる液晶表示素子からなる
表示体４と、光源８と表示体４との間に配されたバンド
パスフィルター９とから構成することが提案されてい
る。このように発光表示手段を構成することによって、
ホログラム１に入射する情報を含む光の波長を狭帯域化
させることができ、ホログラムによる色収差を低減させ
ることができる。なお、図中６は観察者の観察位置、７
は表示虚像、１０は風防ガラスである。

【０００８】しかしながら、上記の発光表示手段の構成
では、部品点数が多くなり、発光表示手段が大型化して
しまう。また、バンドパスフィルター自身も高価なもの
である。さらに、色収差を低減させるために半値幅を数
ｎｍのバンドパスフィルターを用いた場合には、光源か
らの光量のロスが大きくなってしまう。そのため、光源
としては消費電力の大きい、例えば５０Ｗ以上の消費電
力のものを用いる必要が生じる。その結果、光源から発
せられた熱を放熱する機構が必要となり、その機構も複
雑となってしまい、バンドパスフィルターを用いること
によって、発光表示手段全体としての機構も複雑になっ
てしまう。

【０００９】また、光源としてもともと狭帯域の光を発
する光源を用いることも考えられるが、このような光源
は十分な輝度を有しておらず、表示虚像が背景の明るさ
に負けてしまうという欠点を有していた。

【００１０】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述のような欠点を解決することにあり、従来知られてい
なかったヘッドアップディスプレイを新規に提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に
鑑みてなされたものであり、風防ガラスに配されたホロ
グラムと、風防ガラスの下方に備えられた情報を含む光
を発生する発光表示手段とを少なくとも備えて、前記光
をホログラムによって観測者の観測位置に向けて回折す
るヘッドアップディスプレイにおいて、前記風防ガラス
は周縁部に暗色隠蔽層を有していて、該暗色隠蔽層の車
内側にホログラムが配されており、前記発光表示手段は
冷陰極管または熱陰極管からなる光源を有することを特
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。

【００１２】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例につ
いて詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明におけるヘッドアップディ
スプレイの一例を示す概略断面図である。２枚のガラス
板２、２’が中間膜１５を介して積層された合わせガラ
スからなる風防ガラス１０には、その周縁部に暗色隠蔽
層３が設けられている。この風防ガラス１０の暗色隠蔽
層３よりも車内側にホログラム１が配されている。

【００１４】風防ガラス１０の下方には、冷陰極管また
は熱陰極管からなる光源１６と光源１６から発せられた
光に情報を含ませる液晶表示素子からなる表示体４を有
する発光表示手段５が備えられている。こうして、発光
表示手段５から発せられた情報を含む光はホログラム１
に入射し、観測者の観測位置６に向けて回折されて、観
測者は表示虚像７を視認する。

【００１５】なお、本例では、ホログラム１と発光表示
手段５との距離が２００ｍｍであり、発光表示手段５か
ら１０°の入射角で入射した光を、６５°の回折角で観
測者の観測位置６に向けて回折し、ホログラム１から３
００ｍｍ離れた位置に表示虚像７が観察されるようなホ
ログラムを用いた。

【００１６】冷陰極管または熱陰極管は、半値幅が５ｎ
ｍ程度の狭帯域の発光特性を持つ。そのため、本質的に
色収差をもつ非正反射型ホログラムを用いても、その色
収差によるボケを無視できる程度に減らすことができ
る。

【００１７】狭帯域の発光特性を持つ冷陰極管または熱
陰極管は、通常発光輝度が数百ｃｄ／ｍ² 以下である。
そのため、風防ガラスの透明部にホログラムを配した場
合、背景の明るさによって表示虚像の視認性に劣ってし
まう。本発明におけるＨＵＤでは、ホログラムを暗色隠
蔽層に配しているため、狭帯域の発光特性を得るために
用いられる冷陰極管または熱陰極管のように数百ｃｄ／
ｍ² 以下の発光輝度の光源であっても、十分視認性に富
んでいる。

【００１８】これら冷陰極管または熱陰極管としては、
平面型のものをそのまま用いてもよいし、管状の冷陰極
管または熱陰極管に拡散板を併用することもできる。

【００１９】図２は、光源として冷陰極管または熱陰極
管を用いてＨＵＤを構成した場合の、表示虚像とホログ
ラムとの距離と色収差との関係を示したグラフである。
色収差の度合いとして、光源の半値幅分の違いによる回
折角のずれをミリｒａｄで表した。また、この表示虚像
とホログラムとの距離と色収差との関係を、ホログラム
への入射角とホログラムからの回折角との差を変えて４
つの場合について示した。

【００２０】色収差としては、１ミリｒａｄ以下ならば
許容される。したがって、図２に示す通り、光源として
冷陰極管または熱陰極管を用いた場合には、入射角と回
折角との差を７０°以下とすることで、色収差を１ミリ
ｒａｄ以下にすることができでき、シャープな表示虚像
を得ることができる。

【００２１】本発明における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、タコメーター、さらには種々の警告ランプ、ナ
ビゲーション情報等が例示できる。観視者とは、主には
車両の運転手であるが、その他、助手席その他の同乗者
や、これらすべての者を含めることができる。

【００２２】ホログラムは、通常は数１０ｍｍ角〜数１
００ｍｍ角程度の面積で、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、エン
ボスタイプ、リップマンタイプ等のホログラムと呼ばれ
るものを広く使用できる。また、ホログラム材料として
は、ポリビニルカルバゾール、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料を
用い得る。

【００２３】かかるホログラムを車両に組み付ける場合
には、例えば風防ガラスの車内側表面に配してもよい
が、特にホログラムの保護の点に鑑みて、風防ガラスの
内部に封入して用いられることが好ましい。ホログラム
は１枚構成としても、複数枚積層したものでもよい。そ
の他、ホログラムを透過型ホログラムを用いて、適宜の
場所に備えることもできる。いずれにしても、暗色隠蔽
層よりも車内側に配されるものである。また、ホログラ
ムの回折特性やそれにともなう光学配置も、車両のスペ
ース等に応じて適宜決定されるものであり、上記例に限
定されるものではない。

【００２４】観察者としては、主には車両の運転手であ
るが、その他、助手席その他の同乗者や、これらすべて
の者を含めることができる。

【００２５】暗色隠蔽層は、通常車両の窓ガラスに焼き
付けられている黒色等のセラミック塗料が例示でき、ガ
ラス板の曲げ成形時に焼き付けられるものであるが、別
途Ｓ暗色フィルム等を風防ガラス内に封入してもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ホログラムを風防ガラ
スの暗色隠蔽層に配しているため、風防ガラスの透明部
における背景の明るさに左右されず、発光表示手段に用
いる光源として発光輝度の小さいものを用いることがで
きる。

【００２７】こうして、発光輝度の小さい光源を用いる
ことができるため、狭帯域の発光特性の光源を用いるこ
とができ、光源として冷陰極管または熱陰極管を用いる
ことによって、表示虚像の色収差の低減されたＨＵＤを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるＨＵＤの一例を示す概略断面図

【図２】本発明における光源を用いた場合の表示虚像と
ホログラムとの距離と色収差との関係を示すグラフ

【図３】従来のＨＵＤの一例を示す概略断面図

【符号の説明】

１：ホログラム ２、２’：ガラス板 ３：暗色隠蔽層 ４：表示体 ５：発光表示手段 ６：観察者の観察位置 ７：表示虚像 ８：ハロゲンランプ ９：バンドパスフィルター １０：風防ガラス １５：中間膜 １６：光源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】風防ガラスに配されたホログラムと、風防
   ガラスの下方に備えられた情報を含む光を発生する発光
   表示手段とを少なくとも備えて、前記光をホログラムに
   よって観測者の観測位置に向けて回折するヘッドアップ
   ディスプレイにおいて、前記風防ガラスは周縁部に暗色
   隠蔽層を有していて、該暗色隠蔽層の車内側にホログラ
   ムが配されており、前記発光表示手段は冷陰極管または
   熱陰極管からなる光源を有することを特徴とするヘッド
   アップディスプレイ。
2. 【請求項２】前記発光表示手段からホログラムに入射す
   る光の入射角と、ホログラムから観察者の観察位置に向
   けて回折される光の回折角との差が、７０°以下である
   ことを特徴とする請求項１のヘッドアップディスプレ
   イ。