JPH04118620A - 自動車用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
自動車用ヘッドアップディスプレイ装置Info
- Publication number
- JPH04118620A JPH04118620A JP2413209A JP41320990A JPH04118620A JP H04118620 A JPH04118620 A JP H04118620A JP 2413209 A JP2413209 A JP 2413209A JP 41320990 A JP41320990 A JP 41320990A JP H04118620 A JPH04118620 A JP H04118620A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
[0001]
本発明は、自動車用ヘッドアップディスプレイ装置に関
するものである。 [0002]
するものである。 [0002]
自動車内の運転手等に、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−に映し、運転手が運
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。このようなヘッドアップデ
ィスプレイにおいては、情報投射手段に用いる光源とし
て、比較的、視感度の高い緑色領域にブロードなピーク
を有するような蛍光表示管(VF)が用いられている。 [0003]
ドアップディスプレイ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−に映し、運転手が運
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。このようなヘッドアップデ
ィスプレイにおいては、情報投射手段に用いる光源とし
て、比較的、視感度の高い緑色領域にブロードなピーク
を有するような蛍光表示管(VF)が用いられている。 [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。ホログラフィックコンバ
イナー反射機能(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、光学的情報を運転手の視
野方向に回折したり、或は、任意の位置に結像したりす
ることが可能となる。しかし、この様なホログラフィッ
クコンバイナーに対して、情報投射手段の光源として蛍
光表示管を使用すると、回折像の輝度が300〜400
nt程度とかなり低くなってしまったり、ホログラフィ
ックコンバイナーの回折像が多重になってしまうことな
どの問題点がある。 [0004]
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。ホログラフィックコンバ
イナー反射機能(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、光学的情報を運転手の視
野方向に回折したり、或は、任意の位置に結像したりす
ることが可能となる。しかし、この様なホログラフィッ
クコンバイナーに対して、情報投射手段の光源として蛍
光表示管を使用すると、回折像の輝度が300〜400
nt程度とかなり低くなってしまったり、ホログラフィ
ックコンバイナーの回折像が多重になってしまうことな
どの問題点がある。 [0004]
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、自動車の風防ガラスに装着されたホログラム回折
格子と、表示すべき情報を光線として前記ホログラム回
折格子に投射する情報投射手段とからなる自動車用ヘッ
ドアップディスプレイにおいて、前記情報投射手段に用
いられる光源は、緑色領域に鋭いピークを有するもので
あることを特徴とする自動車用ベツドアップデイスプレ
ィ装置を提供するものである。 [0005]
あり、自動車の風防ガラスに装着されたホログラム回折
格子と、表示すべき情報を光線として前記ホログラム回
折格子に投射する情報投射手段とからなる自動車用ヘッ
ドアップディスプレイにおいて、前記情報投射手段に用
いられる光源は、緑色領域に鋭いピークを有するもので
あることを特徴とする自動車用ベツドアップデイスプレ
ィ装置を提供するものである。 [0005]
本発明の自動車用ヘッドアップディスプレイの構成を示
す概念図が図4であり1は運転者、2はホログラフィッ
クコンバイナー 3は情報を含む光線、4は適当な導光
手段、5は表示体、6は光源である。 [0006] 光源6から表示体5を通過した光は適当な反射手段等の
導光手段4を介して、自動車の風防ガラスに備えられた
ホログラフィックコンバイナー2に照射され、反射(回
折)されて運転者1に視認される。表示体5は、液晶表
示素子等の受光型の表示素子であっても良いし、プラズ
マデイスプレィ、エレクトロルミネッセンスデイスプレ
ィ、CRT等の発光型の表示素子であっても良い。この
表示体が受光型である場合は、光源6と一体となって、
情報投射手段を形成し、表示体が発光型である場合は、
表示体自身が光源を兼ねて、情報投射手段を形成するこ
ととなる。 [0007] 本発明では情報投射手段の光源が緑色領域に鋭いピーク
を有するものであることを1つの特徴とする。 [0008] 図1はそのような光源のスペクトルの1例を示している
。横軸は波長(μm)、縦軸はスペクトル強度(a、
U、 )である。全体の輝度は32000ntであり、
波長543nmに半値幅9nmのピークを有する。 [0009] 半値幅は、ホログラフィックコンバイナーの回折格子の
半値幅より小さいことが望ましい。例えば、回折格子の
半値幅が15nmであれば15nm以下が望ましく、−
般的には5〜15nm程度が好ましい。このように、ピ
ークを鋭くすることによって、光源からの光をホログラ
フィックコンバイナーで効率よく回折することができ、
回折像の輝度を高くすることができる。また、光の単色
性が高くなるので、回折像が多重になることを防止でき
る。 [0010] 光源輝度としては、10000nt 、好ましくは20
000nt以上とすることにより、自動車用ヘッドアッ
プディスプレイとして実用上充分な回折像輝度を得るこ
とができる。 [00113 また、光源のピーク波長は人間の視感度の高い緑色領域
、即ち505nm〜565nmの間に存在することが望
ましい。 [0012] 本発明の自動車用ヘッドアップディスプレイ装置におい
て、ホログラム回折格子の回折効率のピークは、光源の
ピーク波長とはほぼ一致するようにすることが好ましい
。このようにすることにより、回折像の輝度を充分に上
げることができる。 [0013] この様子を示したのが図3である。これは、図1のスペ
クトルを有する光源と、半値幅15nmのホログラム回
折格子を仮定し、人間の比視感度曲線を考慮した回折像
の輝度Bが、回折格子の回折効率のピーク波長λ、を動
かすことによりどのように変化するかを示した図である
。各ピーク波長λ、における輝度Bは比視感度、L(λ
)、光源の強度スペクトルS(λ)及びホログラムの回
折効率波長分布D(λ)の3つの積をとり、可視領域(
λ=380〜780nm)で、積分することにより求め
た。 [0014] これによれば、回折像輝度は回折効率ピーク波長541
nmで最大となり、そこからはずれると、急激に低下す
ることがわかる。 [0015] この例では、人間の比視感度を考慮しなので、光源強度
のピーク波長(543nm)と、回折像輝度が最大とな
る回折効率ピーク波長<541nm)とは若干ずれてい
るが光源強度が人間の比視感度の高い緑色領域にピーク
をもつ限り、両者をほぼ一致させること、例えばその差
を10nm以下とすることが好ましいことになる。 [0016] このような回折格子を有するホログラフィックコンバイ
ナーを作る方法について以下に説明する。露光光源とに
は、514nm (緑色)のレーザー光が好ましく使
用できる。又、感光材料としては重クロム酸ゼラチンの
他、感光性ポリマー等が使用できる。所望の回折格子を
得るために、必要な露光角度条件はスネルの法則及びブ
ラッグの条件から求めることができる。−例を図2に示
した。 [0017] 図で横軸、縦軸は露光に要する2つのレーザー光の入射
角度(ホログラムの法線方向に対して測ったもの)の0
1、θ2を示している。又、図中のθincはホログラ
フ再生時の光源光の入射角であり、θ は回折角であ
る。θ、 、θdiff 1nc
dio、は自動車の風防ガラスの傾きと、情報投射
手段及び運転者の位置関係とにより定まるものである。 例えば、風防ガラスの傾きを水平から30°であるとし
、ダツシュボード付近等の下方から情報光がコンバイナ
ーに向がって投射されるとすれば、コンバイナーへの入
射角は10°〜30° 回折角は60°〜80° とな
る。例えば入射角30° 回折角を60°とすれば(図
中X印)、露光に要する2つのレーザービームの入射角
は約40°、と約75°となる。 [0018] 本発明の光源としては、輝度が高い熱陰極管又は冷陰極
管が好ましく使用できる。従来、505nmに強度ピー
クを有するVF光源による回折像輝度が任意単位で42
5程度であったものが、図1のスペクトル分布を有する
冷陰極管光源では、2359、熱陰極管光源では873
6となり、従来に比べ5〜20倍の高輝度の回折像が得
られた。 [0019] 又、強度スペクトルのブロードなVF光源を使用した場
合、回折像により多重像が発生していたが、単色性の高
い光源を使用したため、これらの回折像の発生が押えら
れ、すっきりした−電像となった。 [00203 以上は視感度の高い緑色の表示について述べたが、赤色
表示、青色表示を行う場合も同様にすることができる。 すなわち、情報投射手段に用いられる光源は赤色領域も
しくは青色領域に鋭いピークを有するものとし、更に望
ましくは、ホログラム回折格子の回折効率のピーク波長
を前記光源のピーク波長とほぼ一致させることにより輝
度の高い赤色表示もしくは青色表示を得ることができる
。 [00213 また、同様に2色もしくは3色の光源を用い、それぞれ
の色で鋭いピークを有するものとし、望ましくはホログ
ラム回折格子の回折効率のピーク波長が複数になるよう
にし、前記光源のピーク波長とそれぞれほぼ一致させる
ことにより輝度の高いカラー表示を得ることができる。 [0022] このようなヘッドアップディスプレイ用の光源は、緑、
赤、および青色に鋭いスペクトルピークを有する蛍光体
を使用した熱陰極管または冷陰極管が望ましい。用いる
蛍光体として、次のようなものがある・[0023] 3十 縁周としては、母体組成LaPO4: Ce等に、付活
剤としてTb を添加するものが望ましい。これは5
43nm付近にピークを有する。また、赤用としては、
母体Y2O3等にEu3+を添加したものが望ましく、
ピークは611nm付近にある。更に青用としては、B
aMg2Al 、60゜等を母体としてEu2+を添加
する。 [0024] 3種類の蛍光体を一つの蛍光管に塗布すると、3種類の
波長が得られるので望ましいが、2色用、例えば緑と赤
の蛍光体を混合した二種類の波長用の蛍光体を塗布して
も良い。 [0025]
す概念図が図4であり1は運転者、2はホログラフィッ
クコンバイナー 3は情報を含む光線、4は適当な導光
手段、5は表示体、6は光源である。 [0006] 光源6から表示体5を通過した光は適当な反射手段等の
導光手段4を介して、自動車の風防ガラスに備えられた
ホログラフィックコンバイナー2に照射され、反射(回
折)されて運転者1に視認される。表示体5は、液晶表
示素子等の受光型の表示素子であっても良いし、プラズ
マデイスプレィ、エレクトロルミネッセンスデイスプレ
ィ、CRT等の発光型の表示素子であっても良い。この
表示体が受光型である場合は、光源6と一体となって、
情報投射手段を形成し、表示体が発光型である場合は、
表示体自身が光源を兼ねて、情報投射手段を形成するこ
ととなる。 [0007] 本発明では情報投射手段の光源が緑色領域に鋭いピーク
を有するものであることを1つの特徴とする。 [0008] 図1はそのような光源のスペクトルの1例を示している
。横軸は波長(μm)、縦軸はスペクトル強度(a、
U、 )である。全体の輝度は32000ntであり、
波長543nmに半値幅9nmのピークを有する。 [0009] 半値幅は、ホログラフィックコンバイナーの回折格子の
半値幅より小さいことが望ましい。例えば、回折格子の
半値幅が15nmであれば15nm以下が望ましく、−
般的には5〜15nm程度が好ましい。このように、ピ
ークを鋭くすることによって、光源からの光をホログラ
フィックコンバイナーで効率よく回折することができ、
回折像の輝度を高くすることができる。また、光の単色
性が高くなるので、回折像が多重になることを防止でき
る。 [0010] 光源輝度としては、10000nt 、好ましくは20
000nt以上とすることにより、自動車用ヘッドアッ
プディスプレイとして実用上充分な回折像輝度を得るこ
とができる。 [00113 また、光源のピーク波長は人間の視感度の高い緑色領域
、即ち505nm〜565nmの間に存在することが望
ましい。 [0012] 本発明の自動車用ヘッドアップディスプレイ装置におい
て、ホログラム回折格子の回折効率のピークは、光源の
ピーク波長とはほぼ一致するようにすることが好ましい
。このようにすることにより、回折像の輝度を充分に上
げることができる。 [0013] この様子を示したのが図3である。これは、図1のスペ
クトルを有する光源と、半値幅15nmのホログラム回
折格子を仮定し、人間の比視感度曲線を考慮した回折像
の輝度Bが、回折格子の回折効率のピーク波長λ、を動
かすことによりどのように変化するかを示した図である
。各ピーク波長λ、における輝度Bは比視感度、L(λ
)、光源の強度スペクトルS(λ)及びホログラムの回
折効率波長分布D(λ)の3つの積をとり、可視領域(
λ=380〜780nm)で、積分することにより求め
た。 [0014] これによれば、回折像輝度は回折効率ピーク波長541
nmで最大となり、そこからはずれると、急激に低下す
ることがわかる。 [0015] この例では、人間の比視感度を考慮しなので、光源強度
のピーク波長(543nm)と、回折像輝度が最大とな
る回折効率ピーク波長<541nm)とは若干ずれてい
るが光源強度が人間の比視感度の高い緑色領域にピーク
をもつ限り、両者をほぼ一致させること、例えばその差
を10nm以下とすることが好ましいことになる。 [0016] このような回折格子を有するホログラフィックコンバイ
ナーを作る方法について以下に説明する。露光光源とに
は、514nm (緑色)のレーザー光が好ましく使
用できる。又、感光材料としては重クロム酸ゼラチンの
他、感光性ポリマー等が使用できる。所望の回折格子を
得るために、必要な露光角度条件はスネルの法則及びブ
ラッグの条件から求めることができる。−例を図2に示
した。 [0017] 図で横軸、縦軸は露光に要する2つのレーザー光の入射
角度(ホログラムの法線方向に対して測ったもの)の0
1、θ2を示している。又、図中のθincはホログラ
フ再生時の光源光の入射角であり、θ は回折角であ
る。θ、 、θdiff 1nc
dio、は自動車の風防ガラスの傾きと、情報投射
手段及び運転者の位置関係とにより定まるものである。 例えば、風防ガラスの傾きを水平から30°であるとし
、ダツシュボード付近等の下方から情報光がコンバイナ
ーに向がって投射されるとすれば、コンバイナーへの入
射角は10°〜30° 回折角は60°〜80° とな
る。例えば入射角30° 回折角を60°とすれば(図
中X印)、露光に要する2つのレーザービームの入射角
は約40°、と約75°となる。 [0018] 本発明の光源としては、輝度が高い熱陰極管又は冷陰極
管が好ましく使用できる。従来、505nmに強度ピー
クを有するVF光源による回折像輝度が任意単位で42
5程度であったものが、図1のスペクトル分布を有する
冷陰極管光源では、2359、熱陰極管光源では873
6となり、従来に比べ5〜20倍の高輝度の回折像が得
られた。 [0019] 又、強度スペクトルのブロードなVF光源を使用した場
合、回折像により多重像が発生していたが、単色性の高
い光源を使用したため、これらの回折像の発生が押えら
れ、すっきりした−電像となった。 [00203 以上は視感度の高い緑色の表示について述べたが、赤色
表示、青色表示を行う場合も同様にすることができる。 すなわち、情報投射手段に用いられる光源は赤色領域も
しくは青色領域に鋭いピークを有するものとし、更に望
ましくは、ホログラム回折格子の回折効率のピーク波長
を前記光源のピーク波長とほぼ一致させることにより輝
度の高い赤色表示もしくは青色表示を得ることができる
。 [00213 また、同様に2色もしくは3色の光源を用い、それぞれ
の色で鋭いピークを有するものとし、望ましくはホログ
ラム回折格子の回折効率のピーク波長が複数になるよう
にし、前記光源のピーク波長とそれぞれほぼ一致させる
ことにより輝度の高いカラー表示を得ることができる。 [0022] このようなヘッドアップディスプレイ用の光源は、緑、
赤、および青色に鋭いスペクトルピークを有する蛍光体
を使用した熱陰極管または冷陰極管が望ましい。用いる
蛍光体として、次のようなものがある・[0023] 3十 縁周としては、母体組成LaPO4: Ce等に、付活
剤としてTb を添加するものが望ましい。これは5
43nm付近にピークを有する。また、赤用としては、
母体Y2O3等にEu3+を添加したものが望ましく、
ピークは611nm付近にある。更に青用としては、B
aMg2Al 、60゜等を母体としてEu2+を添加
する。 [0024] 3種類の蛍光体を一つの蛍光管に塗布すると、3種類の
波長が得られるので望ましいが、2色用、例えば緑と赤
の蛍光体を混合した二種類の波長用の蛍光体を塗布して
も良い。 [0025]
本発明によれば、きわめて回折像輝度の高い、鮮明な自
動車用ホログラフィックヘッドアップディスプレイが得
られる。また、回折像が多重像となることを防止し、見
栄えのよい一重像のホログラフィックへラドアップデイ
スプレィが得られる。
動車用ホログラフィックヘッドアップディスプレイが得
られる。また、回折像が多重像となることを防止し、見
栄えのよい一重像のホログラフィックへラドアップデイ
スプレィが得られる。
【図1】 本発明に使用する光源のスペクトル分布図
【
図2】 所望の回折効率分布を得るためのホログラム露
光に要する2つのレーザー光の入射角度を示した図
図2】 所望の回折効率分布を得るためのホログラム露
光に要する2つのレーザー光の入射角度を示した図
【図3】 ホログラム回折格子の回折効率のピーク波長
を変化させた場合の、回折像輝度変化を示した図
を変化させた場合の、回折像輝度変化を示した図
【図4】 本発明の自動車用ヘッドアップディスプレイ
の構成を示す概念図
の構成を示す概念図
1 運転者
2 ホログラフィックコンバイナー
3 情報を含む光線
4 導光手段
5 表示体
6 光源
【図1】
図面
波
長
(n m )
【図2】
【図4】
Claims (2)
- 【請求項1】 自動車の風防ガラスに装着されたホログラム回折格子と
、表示すべき情報を光線として前記ホログラム回折格子
に投射する情報投射手段とからなる自動車用ヘッドアッ
プディスプレイにおいて、 前記情報投射手段に用いられる光源は、緑色領域に鋭い
ピークを有するものであることを特徴とする自動車用ヘ
ッドアップディスプレイ装置。 - 【請求項2】 ホログラム回折格子の回折効率のピーク波長は前記光源
のピーク波長とほぼ一致することを特徴とする請求項1
の自動車用ヘッドアップディスプレイ装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2-218225 | 1990-08-21 | ||
JP21822590 | 1990-08-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04118620A true JPH04118620A (ja) | 1992-04-20 |
Family
ID=16716573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2413209A Withdrawn JPH04118620A (ja) | 1990-08-21 | 1990-12-21 | 自動車用ヘッドアップディスプレイ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04118620A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5684552A (en) * | 1993-12-24 | 1997-11-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Color liquid crystal display having a color filter composed of multilayer thin films |
US5760931A (en) * | 1992-12-14 | 1998-06-02 | Nippondenso Co., Ltd. | Image display unit |
JPH10278630A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-20 | Denso Corp | ヘッドアップディスプレイ装置 |
US6558007B2 (en) | 2001-01-30 | 2003-05-06 | Minolta Co., Ltd. | Illumination optical system and image projection apparatus |
US6922267B2 (en) | 2001-03-21 | 2005-07-26 | Minolta Co., Ltd. | Image display apparatus |
US7019798B2 (en) | 2002-02-25 | 2006-03-28 | Minolta Co., Ltd. | Display device |
-
1990
- 1990-12-21 JP JP2413209A patent/JPH04118620A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5760931A (en) * | 1992-12-14 | 1998-06-02 | Nippondenso Co., Ltd. | Image display unit |
US5684552A (en) * | 1993-12-24 | 1997-11-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Color liquid crystal display having a color filter composed of multilayer thin films |
JPH10278630A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-20 | Denso Corp | ヘッドアップディスプレイ装置 |
US6558007B2 (en) | 2001-01-30 | 2003-05-06 | Minolta Co., Ltd. | Illumination optical system and image projection apparatus |
US6922267B2 (en) | 2001-03-21 | 2005-07-26 | Minolta Co., Ltd. | Image display apparatus |
US7019798B2 (en) | 2002-02-25 | 2006-03-28 | Minolta Co., Ltd. | Display device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980312 |