JP3273954B2 - Vehicle head-up display device - Google Patents

Vehicle head-up display device

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JP3273954B2 JP07040691A JP7040691A JP3273954B2 JP 3273954 B2 JP3273954 B2 JP 3273954B2 JP 07040691 A JP07040691 A JP 07040691A JP 7040691 A JP7040691 A JP 7040691A JP 3273954 B2 JP3273954 B2 JP 3273954B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両用ヘッドアップデ
ィスプレイ装置に関する。
The present invention relates, about the head-up display device for a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車内の運転等に、情報表示する方
法として、ヘッドアップディスプレイ(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コンバイナーであるハーフ
ミラーに映し、運転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。
BACKGROUND OF THE INVENTION driver of an automobile or the like, as a method for information display, so that a head-up display (HUD) is used recently. This information without optical information projected from the information projection unit such as a liquid crystal display device, reflects the half mirror is a combiner incorporated in windshields of automobiles, moving the most perspective driver from the operation state Can be read.

【0003】最近、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、
ホログラムが注目されるようになっている。かかるホロ
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
学的情報を運転の視野方向に回折したり、は、別個
に光学レンズを用いずに遠方結像表示が可能となる。
Recently, due to the simplicity of an optical element and the abundance of added functions,
Holograms are gaining attention. Such holographic combiner is not reflection function (diffraction function) only, it is possible to combine the lens function or the like, or diffractive optical information in the sight of the driver, or, without a separate optical lens It is possible to display a far image.

【0004】また、このようなホログラフィックHUD
は前景輝度を損なわずに高輝度の表示像を得られるとい
う特徴もある。
Also, such a holographic HUD
Has a feature that a high-luminance display image can be obtained without deteriorating the foreground luminance.

【0005】このようなホログラフィックHUDにコン
バイナーとして用いられる厚さ数ミクロン〜数十ミクロ
ンのホログラムはその薄膜内に曲面または平面状の多層
格子面が形成されており、この格子面によるブラッグ反
射を利用して表示像が結像される。
A hologram having a thickness of several microns to several tens of microns used as a combiner in such a holographic HUD has a curved or planar multilayer grating surface formed in its thin film, and the Bragg reflection by this grating surface is reduced. A display image is formed using the image.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このようなホログラム
からなるホログラフィックコンバイナーは、通常、曲率
を有する車両用の風防ガラスに封入していられるた
め、像が歪むという問題点を有している。特に、近年で
はデザイン上の理由から、比較的鋭く曲がった風防ガラ
スが求められるようになっており、この問題は深刻化し
ている。
[Problems that the Invention is to Solve holographic combiner having such a hologram is generally because they are needed use by sealing the windshield for a vehicle having a curvature, there is a problem that the image is distorted . In particular, for reasons of the recent designs are adapted to relatively sharply bent windshield is required, this problem is serious.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点を
解決するためになされたものであり、曲率を有する風防
ガラスに装着されたホログラムと、表示像を光線として
前記ホログラムに投射する表示像投射手段とからなる車
両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a hologram mounted on a windshield having a curvature, and a display for projecting a display image as a light beam onto the hologram. In a vehicle head-up display device comprising an image projection means,

【0008】前記表示像投射手段はドットマトリックス
型の表示素子を有しており、前記表示像は、ホログラム
が曲率を有する風防ガラスに装着されることによって生
じる像歪みを相殺する、表示の鉛直方向に沿って水平方
向の倍率を変化させるような位置の前記表示素子におけ
るドットを点灯させることにより、前記ホログラムに投
射される前にあらかじめ補正されていることを特徴とす
る車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供するもの
である。
[0008] The display image projecting means has a display device of a dot matrix type, the display image is to cancel image distortion caused by the hologram is attached to the windshield with a curvature, the vertical direction of the display Along the horizontal
A head-up display device for a vehicle, characterized in that the dots are lit on the display element at positions where the magnification of the direction is changed, so that they are corrected in advance before being projected on the hologram. is there.

【0009】[0009]

【実施例】本発明の車両用HUDを自動車に使用した場
合の構成の一例を示す概念図が図2であり、1は運転者
の観察位置、2はホログラフィックコンバイナー、3は
表示像を含む光線、4は表示像、5は表示像投射手段、
6は必要に応じて設けられる表示像補正用の非球面レン
ズ、7は風防ガラス、8は車体ボディーである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a configuration when a vehicle HUD of the present invention is used in an automobile, wherein 1 is a driver's observation position, 2 is a holographic combiner, and 3 includes a display image. Light beam, 4 is a display image, 5 is a display image projection means,
Reference numeral 6 denotes an aspheric lens for correcting a display image provided as needed, reference numeral 7 denotes a windshield, and reference numeral 8 denotes a vehicle body.

【0010】表示像投射手段5から発せられた表示
含む光線3は非球面レンズ6等の適当な表示像補正手
段、及び必要により反射手段等の導光手段を介して、自
動車の風防ガラス7に備えられたホログラフィックコン
バイナー2に照射され、反射(回折)されて表示像4と
して、運転者に観察位置1で視認される。表示像投射手
段5は、液晶表示素子等の受光型の表示素子に適当な光
源を併用したものであってもよいし、パターン化して配
列されたLED等半導体光デバイスなどの発光型の表示
素子であってもよい。
[0010] via the light guide means such as a reflecting means by the optical line 3 Suitable display image correcting means such as a non-spherical lens 6, and must include a display image emitted from the display image projection unit 5, windshield of a motor vehicle The holographic combiner 2 provided on the glass 7 is irradiated, reflected (diffracted) and displayed as a display image 4 at the observation position 1 by the driver. The display image projecting means 5 may be a light receiving type display element such as a liquid crystal display element in combination with an appropriate light source, or a light emitting type display element such as a semiconductor optical device such as an LED arranged in a pattern. It may be.

【0011】本発明では、表示像は、ホログラムが曲率
を有する風防ガラスに装着されることによって生じる像
歪みを相殺するように、前記ホログラムに投射される前
にあらかじめ補正されていることをつの特徴とする。
In the present invention, the display image so as to cancel image distortion caused by the hologram is attached to the windshield with a curvature, that one scratch that is pre-corrected prior to being projected onto the hologram Features.

【0012】表示像を前述のように補正する手段として
は、図2のように必要に応じて非球面レンズ等の光学系
を用いてもよいが、表示像投射手段5自体の表示を補正
する。表示像投射手段5自体の表示を補正するために
、表示素子をドットマトリクス型のものとし、補正
後の点灯させるドットの位置をあらかじめ演算すること
により行える。いずれにしても、表示の各位置におい
て、表示を適切な量だけ水平方向または鉛直方向に拡大
(または縮小)することによる。
[0012] As a means for correcting the display image as described above, it may be used an optical system such as a non-spherical lens as necessary as in FIG. 2, for correcting the display of the display image projection unit 5 itself . In order to correct the display of the display image projection unit 5 itself is performed by a table示素Ko assumed dot Matrigel Tsu box type, in advance calculates the position of the dots to be lighted after the correction. In any case, at each position of the display, the display is enlarged (or reduced) in the horizontal or vertical direction by an appropriate amount.

【0013】ホログラムが曲率を有する風防ガラスに装
着されることによって生じる像歪みを相殺するような補
正量を知る方法の一例を以下に説明する。
[0013] An example of a method of knowing the amount of correction, such as holograms to cancel image distortion caused by being mounted on the windshield having a curvature below.

【0014】一般に表示像の任意の座標(x,y)にお
いて、歪み補正のされていない元の表示で単位長さがそ
れぞれ長さlx、lyに歪むものとすると、表示上の任意
の点(x,y)におけるx方向及びy方向での歪み補正
時の拡大倍率をc/lx、c/ly(cは任意の定数)に
設定することにより、歪みを補正することができる。
[0014] In general, any coordinate of the image (x, y), the unit length in the original display which has not been distortion correction each length l x, shall be distorted l y, any point on the display (x, y) magnification and c / l x during distortion correction in the x and y directions in, by (the c the arbitrary constant) c / l y set, it is possible to correct the distortion.

【0015】実際には、特に自動車用の風防ガラスは通
常、水平方向にも鉛直方向にも曲率を有したものになっ
ているが、一般には水平方向の曲率の方が鉛直方向の曲
率に比べてはるかに小さい(即ち鋭く曲がっている)。
また、ホログラフィックコンバイナーが通常設けられる
位置では、水平方向の曲率は鉛直位置が同じなら、その
水平位置によって余り変わらないが、一方、特定の鉛直
位置での水平方向の曲率に注目すれば、鉛直位置により
水平方向の曲率は変化する。さらに、鉛直方向の曲率
は、もともと余り曲がりが大きくないので、その鉛直位
置、水平位置に依存せず、余り変化しない。
In practice, windshields, especially for automobiles, usually have a curvature both horizontally and vertically, but generally the curvature in the horizontal direction is greater than the curvature in the vertical direction. Much smaller (ie sharply bent).
Also, at the position where the holographic combiner is usually provided, the horizontal curvature does not change much depending on the horizontal position if the vertical position is the same. The horizontal curvature changes depending on the position. Furthermore, since the curvature in the vertical direction is originally not so large, it does not depend on the vertical position and the horizontal position and does not change much.

【0016】このような、自動車用風防ガラスの形状の
的性質から、その歪みの様子は簡単でかつ有効な近
似が可能である。即ち、歪み補正しない表示像投射手
段5上で正方形の像は、車両用HUDのコンバイナーに
よって回折されることにより、図3に示したようにほぼ
逆台形状に歪むのが通例である。
[0016] Such a <br/> General nature of the shape of the windshield glass for automobiles, appearance of the distortion is possible simple and effective approximation. That is, a square image on the display image projecting means 5 which has not been subjected to distortion correction is generally distorted into a substantially inverted trapezoidal shape as shown in FIG. 3 by being diffracted by the combiner of the vehicle HUD.

【0017】このような場合、表示の水平方向と垂直方
向とでホログラフィックコンバイナーを回折させた後の
拡大倍率が異なることよりも、その水平方向の拡大倍率
が鉛直方向に沿って変化していること、すなわち、元の
表示における正方形の左右の両辺がホログラフィックコ
ンバイナーを回折した後に傾いてしまうことは、観察者
に像が極めて歪んでいるかのような印象を与え、HUD
の見栄えの点で深刻な問題である。
In such a case, the magnification in the horizontal direction changes along the vertical direction rather than the magnification after diffracting the holographic combiner in the horizontal and vertical directions of the display. That is, the fact that the left and right sides of the square in the original display are tilted after diffracting the holographic combiner gives the observer the impression that the image is extremely distorted, and the HUD
Is a serious problem in terms of appearance.

【0018】このような意味で、表示補正手段として
は、表示の鉛直方向に沿って、水平方向の拡大倍率が変
化するものを用いる。表示自体をあらかじめ補正してお
くにあたり、特に表示の鉛直方向に沿って水平方向の倍
率を変化させるような補正をする。なお、もともとホロ
グラフィックコンバイナーを回折した後の表示像は元の
表示像に対して、表示の鉛直方向と水平方向とでは拡大
される倍率が異なるので、これを補正すべく、表示像投
射手段における表示自体を鉛直方向の曲率と水平方向の
曲率とで異ならせるようにすることは望ましいことであ
る。
[0018] In this sense, as the display correcting means, along a vertical direction appear and the used ones of varying horizontal magnification. Upon advance corrects the display itself, you a correction to change the horizontal magnification especially along the vertical direction of the display. Since the display image after diffracting the holographic combiner is originally different in magnification from the original display image in the vertical direction and the horizontal direction of the display, in order to correct this, in the display image projection means, It is desirable to make the display itself different between the vertical curvature and the horizontal curvature.

【0019】通常は、元の表示で正方形の像をホログラ
フィックコンバイナーで回折させれば、上辺の方が下辺
より長いいわゆる逆台形となる傾向があるので、表示の
鉛直方向に沿って上方に行くに従って、倍率を小さくす
るような歪ませ方、特に直線的に倍率を小さくするよう
な歪ませ方をすることが好ましい。なお、車両用風防ガ
ラスのデザインの多様化に従って、鉛直断面がS字形を
している風防ガラス等も求められるようになっているの
でその形状にしたがって適宜調整すればよい。
Normally, if a square image in the original display is diffracted by a holographic combiner, the upper side tends to be a so-called inverted trapezoid longer than the lower side, and therefore goes upward along the vertical direction of the display. Therefore, it is preferable to make the distortion such that the magnification is reduced, and particularly to perform the distortion such that the magnification is linearly reduced. In addition, as the design of the windshield for vehicles is diversified, a windshield having an S-shaped vertical cross section is required, so that it may be appropriately adjusted according to the shape.

【0020】以下、元の表示が正方形であったものがホ
ログラフィクコンバイナーを回折した後に台形となるも
のについて、補正量を求める別の例を説明する。例え
ば、正方形の表示パターンを歪み補正なしにホログラフ
ィックコンバイナーに回折させた時の表示像が図3の
な各辺長W1,W2,H1,Hの台形であったとす
る。ここで9はホログラム、10は表示像である。これ
から、次式で示される変形量である縦横比D1、上下辺
長比D2をそれぞれ求める。
A description will now be given of another example of obtaining a correction amount for a trapezoid whose original display is a square and which becomes a trapezoid after diffracting the holographic combiner. For example, FIG. 3 shows a display image when a square display pattern is diffracted by a holographic combiner without distortion correction .
Cormorant of each side length W1, W2, H1, and it was trapezoidal H 2. Here, 9 is a hologram, and 10 is a display image. From this, an aspect ratio D1 and an upper / lower side length ratio D2, which are deformation amounts represented by the following equations, are obtained.

【0021】 D1=(H1+H2)/(W1+W2) D2= 0.5×(W1−W2)/(W1+W2)D1 = (H1 + H2) / (W1 + W2) D2 = 0.5 × (W1-W2) / (W1 + W2)

【0022】ホログラフィックコンバイナーを回折した
あとに正方形となるような元の表示パターンを形状を図
1に示したような各辺長w1、w2、h1、h2の台形
としてこれを用いて表現すると、以下のようになる(C
は任意の定数)。
When the original display pattern which becomes a square after diffracting the holographic combiner is expressed as a trapezoid having the respective side lengths w1, w2, h1, and h2 as shown in FIG. It is as follows (C
Is any constant).

【0023】 w1=C・W1 w2=C・W2(1−D2) h1=C・H2/D1 h2=C・H1/D1W1 = C · W1 w2 = C · W2 (1-D2) h1 = C · H2 / D1 h2 = C · H1 / D1

【0024】なお、図1は、ドットマトリクスタイプ
の液晶表示素子11上に、このような表示パターン12
を表示した平面図を示したものである。表示像全体をこ
のような台形と相似に歪ませることにより、元の表示に
近いホログラフィックコンバイナー回折後の表示が得ら
れることになる。
[0024] Incidentally, FIG. 1, on the liquid crystal display device 11 of the dot Matrigel Tsu box type, such display patterns 12
FIG. By distorting the entire display image similarly to such a trapezoid, a display after holographic combiner diffraction close to the original display can be obtained.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によれば、元の表示に近く、像歪
みの少ない見栄えのよいホログラフィックHUDが得ら
れる。
According to the present invention, a good-looking holographic HUD that is close to the original display and has little image distortion can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ドットマトリクスタイプの液晶表示素子上
に、本発明により歪み補正した表示パターンを表示した
ものを示す平面図
[1] on the liquid crystal display element of dot Matrigel Tsu box type, plan view of a material obtained by displaying the Viewing pattern distortion correction by the present invention

【図2】本発明のホログラフィックHUDの一例を示す
概念図
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the holographic HUD of the present invention.

【図3】正方形の表示パターンを歪み補正なしにホログ
ラフィックコンバイナーに回折させた時の平面図
FIG. 3 is a plan view when a square display pattern is diffracted by a holographic combiner without distortion correction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 観察位置 2 ホログラフィックコンバイナー 3 表示像を含む光線 4 表示像 5 表示像投射手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Observation position 2 Holographic combiner 3 Light beam containing display image 4 Display image 5 Display image projection means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 5/74 H04N 5/74 D (56)参考文献 特開 平2−299934(JP,A) 特開 昭64−38718(JP,A) 特開 平1−282048(JP,A) 特開 昭61−57434(JP,A) 特開 昭62−5288(JP,A) 実開 平2−88834(JP,U) 特表 平3−500340(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09F 9/00 B60K 35/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H04N 5/74 H04N 5/74 D (56) References JP-A-2-299934 (JP, A) JP-A-64-38718 ( JP, A) JP-A-1-282048 (JP, A) JP-A-61-57434 (JP, A) JP-A-62-5288 (JP, A) JP-A-2-88834 (JP, U) Hei3-500340 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G09F 9/00 B60K 35/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】曲率を有する風防ガラスに装着されたホロ
グラムと、表示像を光線として前記ホログラムに投射す
る表示像投射手段とからなる車両用ヘッドアップディス
プレイ装置において、 前記表示像投射手段はドットマトリックス型の表示素子
を有しており、前記表示像は、ホログラムが曲率を有す
る風防ガラスに装着されることによって生じる像歪みを
相殺する、表示の鉛直方向に沿って水平方向の倍率を変
化させるような位置の前記表示素子におけるドットを点
灯させることにより、前記ホログラムに投射される前に
あらかじめ補正されていることを特徴とする車両用ヘッ
ドアップディスプレイ装置。
1. A head-up display device for a vehicle, comprising: a hologram mounted on a windshield having a curvature; and a display image projecting means for projecting a display image as a light beam onto the hologram, wherein the display image projecting means is a dot matrix. The display image has a horizontal magnification along the vertical direction of the display, which cancels image distortion caused by mounting the hologram on a windshield having a curvature.
A head-up display device for a vehicle, wherein a dot is lit on the display element at a position where the hologram is to be converted, so that the dot is corrected before being projected on the hologram.
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