JP2021039300A - 車両用表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示像の視認性を向上させることができる車両用表示装置を提供すること。【解決手段】車両用表示装置１は、車両のウインドシールド１０１の内部に配置されている反射型のホログラム２と、表示光を出力する画像表示装置と、表示光の拡散角度を規制する規制部と、を有し、規制部を経由した表示光をホログラムに向けて投射する投射装置３と、を備え、ホログラムは、投射装置から投射された表示光を車両のアイレンジＥＲに向かう回折光として出力し、規制部は、ウインドシールドにおいて反射される表示光１０ｕがアイレンジとは異なる方向に向かうように、表示光の拡散角度を上限角度γ１以下に規制するよう構成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。
従来、ホログラムを用いた表示装置がある。特許文献１には、表示すべき情報を光として発生する情報表示源と、車両の風防ガラスの周縁部に設けられた暗色陰蔽部分に配されていて光を観察者に向けて回折し虚像として表示するホログラムを有するコンバイナとを備えた車両用ホログラフィック表示装置が開示されている。
特開平１１−９１４０１号公報
ホログラムがウインドシールドの内部に配置される場合、ウインドシールドの表面による表示光の反射を考慮する必要がある。反射光をアイレンジとは別の方向へ向かわせることができれば、表示像の視認性を向上させることができる。
本発明の目的は、表示像の視認性を向上させることができる車両用表示装置を提供することである。
本発明の車両用表示装置は、車両のウインドシールドの内部に配置されている反射型のホログラムと、表示光を出力する画像表示装置と、前記表示光の拡散角度を規制する規制部と、を有し、前記規制部を経由した前記表示光をホログラムに向けて投射する投射装置と、を備え、前記ホログラムは、前記投射装置から投射された前記表示光を前記車両のアイレンジに向かう回折光として出力し、前記規制部は、前記ウインドシールドにおいて反射される前記表示光が前記アイレンジとは異なる方向に向かうように、前記表示光の拡散角度を上限角度以下に規制するよう構成されていることを特徴とする。
本発明に係る車両用表示装置において、規制部は、ウインドシールドにおいて反射される表示光がアイレンジとは異なる方向に向かうように、表示光の拡散角度を上限角度以下に規制するよう構成されている。本発明に係る車両用表示装置によれば、反射光をアイレンジとは別の方向へ向かわせ、表示像の視認性を向上させることができるという効果を奏する。
図１は、実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図である。 図２は、実施形態に係るホログラムによる光の回折を説明する図である。 図３は、ウインドシールドによる反射光を説明する図である。 図４は、実施形態に係る投射装置の構成を示す図である。 図５は、実施形態の規制部による拡散角度の規制について説明する図である。 図６は、ウインドシールドの上部において反射される反射光の説明図である。 図７は、ホログラムの上部において回折される回折光の説明図である。 図８は、ウインドシールドの下部において反射される反射光の説明図である。 図９は、ホログラムの下部において回折される回折光の説明図である。 図１０は、車幅方向において反射光を逸らす構成を示す図である。
以下に、本発明の実施形態に係る車両用表示装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
［実施形態］
図１から図１０を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両用表示装置に関する。図１は、実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図、図２は、実施形態に係るホログラムによる光の回折を説明する図、図３は、ウインドシールドによる反射光を説明する図、図４は、実施形態に係る投射装置の構成を示す図、図５は、実施形態の規制部による拡散角度の規制について説明する図、図６は、ウインドシールドの上部において反射される反射光の説明図、図７は、ホログラムの上部において回折される回折光の説明図、図８は、ウインドシールドの下部において反射される反射光の説明図、図９は、ホログラムの下部において回折される回折光の説明図、図１０は、車幅方向において反射光を逸らす構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の車両用表示装置１は、自動車等の車両１００に搭載される。車両用表示装置１は、ホログラム２と、投射装置３と、を有する。ホログラム２は、車両１００のウインドシールド１０１の内部に配置されている。ウインドシールド１０１は、合わせガラスであり、内側ガラス１１，外側ガラス１２、および中間膜１３を有する。中間膜１３およびホログラム２は、内側ガラス１１と外側ガラス１２との間に封止されている。中間膜１３は、ポリマー等の合成樹脂によって形成されている。ホログラム２は、例えば、中間膜１３と一体に形成されていてもよく、中間膜１３に挿入されていてもよい。
ホログラム２は、所望の回折特性を有するように加工された透明な膜である。本実施形態のホログラム２は、反射型のホログラムである。ホログラム２は、第一面２１および第二面２２を有する。ホログラム２は、第一面２１に入射する光を回折させ、回折光を第一面２１から出射する。
図２に示すように、ホログラム２は、第一面２１に第一の角度θ１で光が入射すると、第一面２１から回折光３０を出力する。ホログラム２は、回折光３０の出射角が第二の角度θ２となるように作られている。第二の角度θ２は、回折光３０がアイレンジＥＲへ向かうように定められている。本実施形態のホログラム２は、第一の角度θ１よりも第二の角度θ２が小さい。これにより、回折光３０の出射角度θ２と後述する反射光４０の出射角度とを乖離させ、反射光４０をアイレンジＥＲから逸らしやすくすることができる。アイレンジＥＲは、車両１００における運転者の目の位置として想定された領域である。本実施形態のホログラム２では、高さ方向Ｈに沿った位置に応じて第一の角度θ１および第二の角度θ２が異なっている。ホログラム２は、後述するように、アイレンジＥＲに向けて回折光３０を集光するように作られている。
ホログラム２は、第一面２１に対する光の入射角が第一の角度θ１と異なる場合、その光を透過させる。つまり、ホログラム２は、第一の角度θ１で入射する光を選択的にアイレンジＥＲに向けて反射する。また、ホログラム２は、第二面２２に入射する光をアイレンジＥＲ側に向けて透過させる。
図１に示すように、投射装置３は、筐体７、画像表示装置４、規制部５、ミラー６、およびカバー８を有する。筐体７は、例えば、車両１００のダッシュボードの内部に配置される。筐体７は、開口部７ａを有しており、開口部７ａを上方に向けて車両１００に固定されている。ダッシュボードには、筐体７の開口部７ａに対応する開口が設けられている。画像表示装置４、偏光手段５、およびミラー６は、筐体７の内部に収容されている。カバー８は、筐体７の開口部７ａを閉塞している。カバー８は、透明な部材であり、表示光１０を透過させる。
画像表示装置４は、表示光を出力する装置である。本実施形態の画像表示装置４は、レーザスキャナである。規制部５は、表示光１０の拡散角度を規制する光学系の部材である。ミラー６は、画像表示装置４から規制部５を介して出力される表示光１０をホログラム２に向けて反射する反射装置である。本実施形態のミラー６は、拡大ミラーである。ミラー６の反射面の形状は、自由曲面であり、表示光１０を拡大してホログラム２に向けて反射する。つまり、投射装置３は、拡散角度が規制された表示光１０をホログラム２の第一面２１に向けて投射する。
ホログラム２は、図１に示すように、ミラー６から入射する表示光１０をアイレンジＥＲに向かう回折光３０として出力する。ユーザがアイレンジＥＲからホログラム２を見た場合、回折光３０によって表示像３１が視認される。表示像３１は、回折光３０によってユーザが視認する虚像である。表示像３１は、ユーザから見てホログラム２よりも車両前後方向Ｌの前方において結像する。
本実施形態のホログラム２は、回折光３０をアイレンジＥＲに集光させる回折特性を有している。例えば、アイレンジＥＲに向かう回折光３０の幅ＷＬは、ホログラム２からアイレンジＥＲへ向かうに従って狭くなる。幅ＷＬは、高さ方向Ｈにおける回折光３０の幅である。なお、ホログラム２は、車幅方向における回折光３０の幅もアイレンジＥＲへ向かうに従って狭くするように構成されてもよい。本実施形態のホログラム２は、表示像３１を拡大させてユーザに視認させることができる。
ここで、図３に示すように、表示光１０の一部はウインドシールド１０１によって反射される。図３には、回折光３０および反射光４０が示されている。表示光１０が内側ガラス１１における車室側の面１１ａに入射すると、表示光１０の多くが内側ガラス１１を透過する。透過光は、ホログラム２によって回折され、回折光３０としてアイレンジＥＲに向けて出力される。一方、表示光１０の一部は、車室側の面１１ａによって反射されて反射光４０となる。表示光１０がアイレンジＥＲに向けて反射されてしまうと、反射光４０によってゴーストが生成され、表示像３１の視認性を低下させてしまう。
本実施形態の車両用表示装置１は、以下に説明するように、反射光４０によるゴーストの発生を抑制し、表示像３１の視認性を向上させることができる。具体的には、規制部５は、アイレンジＥＲに向かう反射光４０が発生しないように、表示光１０の拡散角度を規制する。
図４に示すように、画像表示装置４から出力される光は、フィールドレンズ９を介して規制部５に入射する。画像表示装置４は、レーザ光を出射する光源４１と、レーザ光を反射する可動式のミラー４２と、を有する。画像表示装置４は、ミラー４２を振動させることにより、レーザ光を画像縦方向Ｙおよび画像横方向Ｘに走査させる。画像横方向Ｘは、アイレンジＥＲから表示像３１を見た場合の横方向であり、画像縦方向Ｙは、アイレンジＥＲから表示像３１を見た場合の縦方向である。図４における画像横方向Ｘは、紙面と直交する方向である。画像表示装置４から出力される表示光１０ａは、フィールドレンズ９に入射する。
フィールドレンズ９は、光の進行方向を揃えるレンズである。フィールドレンズ９は、画像表示装置４から入射した表示光１０ａを実質的な平行光に揃えて規制部５に向けて出力する。図５に示すように、本実施形態の規制部５は、複数のレンズ５１を有するマイクロレンズアレイである。複数のレンズ５１は、フィールドレンズ９から入射する表示光１０ｂを拡散させる。規制部５によって拡散された表示光１０は、ミラー６によってホログラム２に向けて反射される。本実施形態の規制部５は、スクリーンであり、アイレンジＥＲ内のどの位置からも表示像３１が視認できるように表示光１０を拡散させる。
複数のレンズ５１は、画像縦方向Ｙに沿って配列されている。光軸と直交する断面におけるレンズ５１の断面形状は、例えば、略円形である。この形状のレンズ５１は、画像縦方向Ｙおよび画像横方向Ｘに沿って配列される。複数のレンズ５１は、例えば、格子状に配列される。複数のレンズ５１のうち、レンズ５１ｕは、表示像３１の上部に対応するレンズである。レンズ５１ｕによって拡散された表示光１０ｕは、ホログラム２の上部に向けて投射される。また、レンズ５１ｄは、表示像３１の下部に対応するレンズである。レンズ５１ｄによって拡散された表示光１０ｄは、ホログラム２の下部に向けて投射される。また、レンズ５１ｍは、表示像３１の上部と下部との間の中間部に対応するレンズである。
それぞれのレンズ５１は、フィールドレンズ９から入射する表示光１０ｂを屈折させ、拡散させる。各レンズ５１は、出力する表示光１０の拡散角度を上限角度以下に規制する形状に形成されている。本実施形態の規制部５では、レンズ５１ｕの上限角度γ１の値と、レンズ５１ｄの上限角度γ２の値とが異なる。レンズ５１ｍの上限角度γｍの値は、例えば、上限角度γ１と上限角度γ２との間の値とされる。各レンズ５１は、所望の拡散特性を有するように曲率等が定められている。
上限角度γ１，γ２，γｍは、以下に説明するように、ウインドシールド１０１において反射される表示光１０がアイレンジＥＲとは異なる方向に向かうように定められている。図６を参照して、ホログラム２の上部に向けて投射される表示光１０ｕについて説明する。図６には、仮想スクリーン５ｉが示されている。仮想スクリーン５ｉは、仮想的な画像表示面である。仮想スクリーン５ｉは、例えば、上方からミラー６を直視した場合に視認される画像の位置である。図６に示す表示光１０ｕは、レンズ５１ｕによって拡散された表示光１０である。表示光１０ｕは、上限角度γ１以下の拡散角度で拡散される。
表示光１０ｕは、下側の点１０１ａから上側の点１０１ｂまでの範囲でウインドシールド１０１に入射する。ウインドシールド１０１の下側の点１０１ａに入射する表示光１０ｕの一部は、ウインドシールド１０１によって反射されて反射光４０ａとなる。また、ウインドシールド１０１の上側の点１０１ｂに入射する表示光１０ｕの一部は、ウインドシールド１０１によって反射されて反射光４０ｂとなる。本実施形態の上限角度γ１は、下側の点１０１ａから上側の点１０１ｂまでの範囲に入射する表示光１０ｕがアイレンジＥＲよりも上方に向けて反射されるように設定されている。これにより、表示光１０ｕがウインドシールド１０１によって反射される場合、表示光１０ｕがアイレンジＥＲとは異なる方向に向けて反射される。言い換えるならば、規制部５は、ウインドシールド１０１によって反射される表示光１０ｕがアイレンジＥＲとは異なる方向に向かうように、表示光１０ｕの拡散角度を上限角度γ１以下に規制する。
また、図７を参照して説明するように、上限角度γ１は、アイレンジＥＲの全ての位置から表示像３１を視認できるように定められている。図７に示すように、ウインドシールド１０１の下側の点１０１ａに入射する表示光１０ｕの一部は、ウインドシールド１０１を透過し、ホログラム２によって回折されて回折光３０ａとなる。回折光３０ａは、アイレンジＥＲの下端に向けて出力される。一方、ウインドシールド１０１の上側の点１０１ｂに入射する表示光１０ｕの一部は、ウインドシールド１０１を透過し、ホログラム２によって回折されて回折光３０ｂとなる。回折光３０ｂは、アイレンジＥＲの上端に向けて出力される。つまり、上限角度γ１は、表示光１０ｕによる回折光３０がアイレンジＥＲの上端から下端までの全範囲から視認可能なように定められている。
図８を参照して、ホログラム２の下部に向けて投射される表示光１０ｄについて説明する。図８に示す表示光１０ｄは、レンズ５１ｄによって拡散された表示光１０である。表示光１０ｄは、上限角度γ２以下の拡散角度で拡散される。
表示光１０ｄは、下側の点１０１ｃから上側の点１０１ｄまでの範囲でウインドシールド１０１に入射する。ウインドシールド１０１の下側の点１０１ｃに入射する表示光１０ｄの一部は、ウインドシールド１０１によって反射されて反射光４０ｃとなる。また、ウインドシールド１０１の上側の点１０１ｄに入射する表示光１０ｄの一部は、ウインドシールド１０１によって反射されて反射光４０ｄとなる。本実施形態の上限角度γ２は、下側の点１０１ｃから上側の点１０１ｄまでの範囲に入射する表示光１０ｄがアイレンジＥＲよりも上方に向けて反射されるように設定されている。これにより、表示光１０ｄがウインドシールド１０１によって反射される場合、表示光１０ｄがアイレンジＥＲとは異なる方向に向けて反射される。言い換えるならば、規制部５は、ウインドシールド１０１によって反射される表示光１０ｄがアイレンジＥＲとは異なる方向に向かうように、表示光１０ｄの拡散角度を上限角度γ２以下に規制する。
また、図９を参照して説明するように、上限角度γ２は、アイレンジＥＲの全ての位置から表示像３１を視認できるように定められている。図９に示すように、ウインドシールド１０１の下側の点１０１ｃに入射する表示光１０ｄの一部は、ウインドシールド１０１を透過し、ホログラム２によって回折されて回折光３０ｃとなる。回折光３０ｃは、アイレンジＥＲの下端に向けて出力される。一方、ウインドシールド１０１の上側の点１０１ｄに入射する表示光１０ｄの一部は、ウインドシールド１０１を透過し、ホログラム２によって回折されて回折光３０ｄとなる。回折光３０ｄは、アイレンジＥＲの上端に向けて出力される。
図５に示すように、フィールドレンズ９から入射する表示光１０ｂは、レンズ５１ｍによって拡散されて表示光１０ｍとなる。レンズ５１ｍの上限角度γｍについても、ウインドシールド１０１によって反射される表示光１０ｍがアイレンジＥＲとは異なる方向に向かうように設定されている。また、上限角度γｍは、アイレンジＥＲの全ての位置から表示像３１を視認できるように定められている。
上記のように構成された車両用表示装置１によれば、反射光４０がアイレンジＥＲに向かうことが規制され、表示像３１の視認性が向上する。なお、車両用表示装置１は、反射光４０をアイレンジＥＲよりも下方に逸らすように構成されてもよい。あるいは、車両用表示装置１は、図１０を参照して説明するように、車幅方向ＷにおいてアイレンジＥＲに対して反射光４０を逸らすようにしてもよい。図１０には、車両１００を上方から見た平面図が示されている。
レンズ５１Ｌは、車幅方向Ｗの一端に配置されたレンズ５１であり、例えば、左端に配置されている。レンズ５１Ｌは、表示光１０Ｌの拡散角度を上限角度γ３以下に規制する。表示光１０Ｌは、左側の点１０１ｅから右側の点１０１ｆまでの範囲でウインドシールド１０１に入射する。左側の点１０１ｅに入射する表示光１０Ｌの一部は、ウインドシールド１０１によって反射されて反射光４０ｅとなる。また、右側の点１０１ｆに入射する表示光１０Ｌの一部は、ウインドシールド１０１によって反射されて反射光４０ｆとなる。
上限角度γ３は、左側の点１０１ｅから右側の点１０１ｆまでの範囲に入射する表示光１０ＬがアイレンジＥＲよりも右側に向けて反射されるように設定されている。車幅方向Ｗに沿って配列された他のレンズ５１についても、表示光１０がアイレンジＥＲよりも右側に向けて反射されるように表示光１０の拡散角度を規制する。規制部５は、画像横方向Ｘの位置に応じて上限角度が異なるように構成されていてもよい。例えば、レンズ５１Ｌの上限角度γ３と、右端に配置されたレンズ５１の上限角度γ４とが異なっていてもよい。なお、ホログラム２は、表示光１０をアイレンジＥＲに向かう回折光３０として出力するように構成される。
以上説明したように、本実施形態の車両用表示装置１は、車両１００のウインドシールド１０１の内部に配置されている反射型のホログラム２と、投射装置３と、を有する。投射装置３は、表示光１０を出力する画像表示装置４と、表示光１０の拡散角度を規制する規制部５と、を有する。投射装置３は、規制部５を経由した表示光１０をホログラム２に向けて投射する。
ホログラム２は、投射装置３から投射された表示光１０を車両１００のアイレンジＥＲに向かう回折光３０として出力する。規制部５は、ウインドシールド１０１において反射される表示光１０がアイレンジＥＲとは異なる方向に向かうように、表示光１０の拡散角度を上限角度以下に規制するように構成されている。本実施形態の車両用表示装置１によれば、反射光４０がアイレンジＥＲに向かうことを規制し、表示像３１の視認性を向上させることができる。
本実施形態の規制部５は、規制部５における画像縦方向Ｙの位置または画像横方向Ｘの位置に応じて上限角度γが異なるように構成されている。例えば、レンズ５１ｕの上限角度γ１と、レンズ５１ｍの上限角度γｍと、レンズ５１ｄの上限角度γ２とが異なっていてもよい。表示光１０の上限角度γは、表示像３１を様々な位置から視認可能とする観点からは、大きな値とすることが好ましい。一方、反射光４０がアイレンジＥＲに向かわないようにするためには、上限角度γを小さくすることが好ましい。規制部５のそれぞれの位置における上限角度の値を異ならせることで、表示像３１を少なくともアイレンジＥＲのどの位置からも視認可能としつつ、ゴーストによる視認性の低下を抑制することができる。
本実施形態の規制部５は、複数のレンズ５１を有するレンズアレイである。複数のレンズ５１は、上限角度γ以下の拡散角度で表示光１０を拡散させる形状を有する。レンズアレイを用いることで、画像縦方向Ｙの位置または画像横方向Ｘの位置に応じて上限角度γの値を個別に制御することが可能となる。例えば、複数のレンズ５１は、上限角度γの値が互いに異なるレンズ５１を含むように構成される。
本実施形態の投射装置３は、表示光１０がウインドシールド１０１においてアイレンジＥＲよりも上方に向けて反射されるように配置されている。複数のレンズ５１は、画像縦方向Ｙに沿って配列されている。上限角度γの値は、画像縦方向Ｙにおけるレンズ５１の位置に応じて異なる。アイレンジＥＲよりも上方に反射光４０を逸らす場合に、画像縦方向Ｙの位置に応じて上限角度γを異ならせることで、最適な上限角度γの分布を実現することができる。
本実施形態の複数のレンズ５１において画像上部に対応するレンズ５１ｕの上限角度γ１の値は、画像下部に対応するレンズ５１ｄの上限角度γ２の値よりも小さい。ホログラム２の上部に向けて投射される表示光１０ｕは、ホログラム２の下部に向けて投射される表示光１０ｄと比較して、ウインドシールド１０１に対する入射角が小さな角度となりやすい。これに対して、上限角度γ１を上限角度γ２よりも小さな値とすることで、ゴーストの発生が抑制される。
なお、本実施形態の車両用表示装置１において、フィールドレンズ９は省略されてもよい。フィールドレンズ９とは異なる光学系によって規制部５に入射する表示光１０ｂの方向が揃えられてもよい。規制部５は、マイクロレンズアレイには限定されない。規制部５として、マイクロレンズアレイに代えて、拡散角度を上限角度γ以下に規制する他の光学系が用いられてもよい。
［実施形態の変形例］
画像表示装置４として、レーザスキャナとは異なる装置が用いられてもよい。例えば、画像表示装置４として、ＴＦＴ−ＬＣＤ（Thin Film Transistor−Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤアレイディスプレイなどが用いられてもよい。この場合、画像表示装置４の前面に拡散角度を規制するための規制部５が設けられる。規制部５として用いられる光学素子としては、レンズアレイ、ルーバー、格子フィルター（ストライプ）などが挙げられる。
上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
１ 車両用表示装置
２ ホログラム
３ 投射装置
４ 画像表示装置
４ｉ 仮想表示面
５ 規制部
６ ミラー
７ 筐体
８ カバー
９ フィールドレンズ
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｄ，１０ｕ，１０Ｌ 表示光
１１ 内側ガラス
１１ａ 車室側の面
１２ 外側ガラス
１３ 中間膜
２１ 第一面
２２ 第二面
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 回折光
３１ 表示像
４０ 反射光
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ 反射光
４１：光源、 ４２：ミラー
５１ レンズ
５１ｄ，５１Ｌ，５１ｍ，５１ｕ レンズ
１００ 車両
１０１ ウインドシールド
１０１ａ，１０１ｃ：下側の点、 １０１ｂ，１０１ｄ：上側の点、
ＥＲ アイレンジ
Ｈ 高さ方向
Ｌ 車両前後方向
Ｗ 車幅方向
Ｘ 画像横方向
Ｙ 画像縦方向

Claims (6)

  1. 車両のウインドシールドの内部に配置されている反射型のホログラムと、
    表示光を出力する画像表示装置と、前記表示光の拡散角度を規制する規制部と、を有し、前記規制部を経由した前記表示光をホログラムに向けて投射する投射装置と、
    を備え、
    前記ホログラムは、前記投射装置から投射された前記表示光を前記車両のアイレンジに向かう回折光として出力し、
    前記規制部は、前記ウインドシールドにおいて反射される前記表示光が前記アイレンジとは異なる方向に向かうように、前記表示光の拡散角度を上限角度以下に規制するよう構成されている
    ことを特徴とする車両用表示装置。
  2. 前記規制部は、前記規制部における画像縦方向の位置または画像横方向の位置に応じて前記上限角度が異なるように構成されている
    請求項１に記載の車両用表示装置。
  3. 前記規制部は、複数のレンズを有するレンズアレイであり、
    前記複数のレンズは、前記上限角度以下の拡散角度で前記表示光を拡散させる形状を有する
    請求項１または２に記載の車両用表示装置。
  4. 前記複数のレンズは、前記上限角度の値が互いに異なるレンズを含む
    請求項３に記載の車両用表示装置。
  5. 前記投射装置は、前記表示光が前記ウインドシールドにおいて前記アイレンジよりも上方に向けて反射されるように配置されており、
    前記複数のレンズは、画像縦方向に沿って配列されており、
    前記上限角度の値は、画像縦方向におけるレンズの位置に応じて異なる
    請求項３または４に記載の車両用表示装置。
  6. 前記複数のレンズにおいて、画像上部に対応するレンズの前記上限角度の値は、画像下部に対応するレンズの前記上限角度の値よりも小さい
    請求項５に記載の車両用表示装置。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06199150A (ja) * 1992-12-28 1994-07-19 Nissan Motor Co Ltd 車両用表示装置
JPH08238956A (ja) * 1995-03-06 1996-09-17 Nippondenso Co Ltd ヘッドアップディスプレイ装置
WO2011074209A1 (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 パナソニック株式会社 透過型表示装置
JP2015146011A (ja) * 2014-01-06 2015-08-13 株式会社Ｊｖｃケンウッド 透過型スクリーン及びそれを用いた画像表示装置
JP2015145962A (ja) * 2014-02-03 2015-08-13 株式会社リコー 画像表示装置、移動体及びレンズアレイ
US20190121130A1 (en) * 2017-10-25 2019-04-25 Giang-Nam Nguyen Head-up display with holographic optical element

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231379A (en) * 1987-09-18 1993-07-27 Hughes Flight Dynamics, Inc. Automobile head-up display system with apparatus for positioning source information
JP2751436B2 (ja) * 1989-07-17 1998-05-18 日産自動車株式会社 車両用表示装置
US6534152B2 (en) * 1989-09-28 2003-03-18 Ppg Industries Ohio, Inc. Windshield for head-up display system
US5726782A (en) * 1991-10-09 1998-03-10 Nippondenso Co., Ltd. Hologram and method of fabricating
US5781317A (en) * 1993-09-14 1998-07-14 Nippondenso Co., Ltd. Method of producing holographic optical element and device therefor
US5859714A (en) * 1993-11-16 1999-01-12 Asahi Glass Company, Ltd. Head-up display, a combiner used for the head-up display and a method of designing the head-up display
JPH1191401A (ja) 1997-09-18 1999-04-06 Asahi Glass Co Ltd 車両用ホログラフィック表示装置
CN103140791B (zh) * 2010-10-01 2016-03-30 松下知识产权经营株式会社 透视显示装置及搭载透视显示装置的车辆
CN102640034B (zh) * 2010-10-04 2015-02-18 松下电器产业株式会社 透过型显示装置、移动体以及控制装置
JP6187329B2 (ja) * 2014-01-06 2017-08-30 株式会社Ｊｖｃケンウッド 虚像表示システム
JP2017078830A (ja) * 2015-10-22 2017-04-27 矢崎総業株式会社 走査式プロジェクタ用透過型スクリーン、走査式プロジェクタシステム
CN105501123A (zh) * 2016-02-03 2016-04-20 苏州全谱光电科技有限公司 一种车载平视增强显示系统
US10527923B2 (en) * 2018-02-07 2020-01-07 Yazaki Corporation Scanning projector transmissive screen, and scanning projector system
JP2019164239A (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社リコー 表示装置及び機器
US11675190B2 (en) * 2019-05-10 2023-06-13 Panasonic Automotive Systems Company Of America, Division Of Panasonic Corporation Of North America Head up display combined with holographic element for driver monitoring

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06199150A (ja) * 1992-12-28 1994-07-19 Nissan Motor Co Ltd 車両用表示装置
JPH08238956A (ja) * 1995-03-06 1996-09-17 Nippondenso Co Ltd ヘッドアップディスプレイ装置
WO2011074209A1 (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 パナソニック株式会社 透過型表示装置
JP2015146011A (ja) * 2014-01-06 2015-08-13 株式会社Ｊｖｃケンウッド 透過型スクリーン及びそれを用いた画像表示装置
JP2015145962A (ja) * 2014-02-03 2015-08-13 株式会社リコー 画像表示装置、移動体及びレンズアレイ
US20190121130A1 (en) * 2017-10-25 2019-04-25 Giang-Nam Nguyen Head-up display with holographic optical element

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