JPH04249213A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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。

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
イ装置に関する。詳しくは、表示光をウインドシールド
に向けて投射し、該ウインドシールドからの反射した素
示像を背景と重畳して運転者に見せる小型化された投射
光学系を有するヘッドアップディスプレイ装置に関する
。

【０００２】視野内の景色、映像等に第二の映像情報を
重畳表示することは、大きな動作を伴うことなく、より
多くの情報をほぼ同時に認識できるという点で利用価値
が大きい。具体的には、戦闘機、航空機のコックピット
用のヘッドアップディスプレイとして既に実用化されて
おり、最近では自動車への適用なども検討されている。 目的は操縦または運転に際して視界から眼を離すことな
く、操縦、運転情報等を視覚的に得られるようにし、機
動性、安全性、便利性を向上することにある。

【０００３】

【従来の技術】ヘッドアップディスプレイ装置を自動車
に適用する際には、背景光を通過させ、表示光を反射さ
せるコンバイナの形態として以下の３つが考えられる。 その第１は図５（ａ）に示すように表示光を反射させ背
景光を透過させる部分（コンバイナ）に反射型ホログラ
ムを用い、ウインドシールドに一体形成する方式で、表
示器を含む投射光学系ユニット１をダッシュボード２内
に装着して、表示光ｈをウインドシールド３に形成した
反射型ホログラム４で反射させることにより運転者の眼
の位置５に導くものである。

【０００４】第２は、図５（ｂ）に示すようにダッシュ
ボード２上に別置きのホログラムコンバイナ４′を設け
る方式で、表示器を含む投射光学系ユニット１をダッシ
ュボード２内に装着して、表示光ｈをホログラムコンバ
イナ４′で反射させることにより運転者の眼の位置５に
向けて表示光を導くものである。第３は、図５（ｃ）に
示すようにホログラムを形成していないウインドシール
ド３そのもの、または反射率を増加させる加工を施した
ウインドシールド３をコンバイナとして用いる方式で、
表示器を含む投射光学系ユニット１をダッシュボード２
内に装着して、表示光ｈをウインドシールド３で反射さ
せ、運転者の眼の位置５に導くものである。

【０００５】第１の方式は、ウインドシールド製造工程
で反射型ホログラムを形成する必要があり、コスト高と
なる点、反射型ホログラムが周辺からの光を反射して自
動車の外部から見た時に色味付き、高級感を損ねる等の
問題がある。第２の方式は、コンバイナの輪郭が視界の
連続性を断ち切る点、ダッシュボード上に構造物を設け
ることの安全性等の問題がある。また第３の方式は表示
光の光利用率が低い点が問題であるが、第１、第２の方
式のような問題点はない。従って、自動車のヘッドアッ
プディスプレイとしては第３の方式が有力である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した第３の方式に
おいて、図６の如く投射光学系ユニット１の表示器６の
設置位置が表示光出射窓７のそばになる場合には、太陽
光ｉの入射により表示器６が照明され、例えば表示器６
に蛍光表示管を用いた時には蛍光体が発光し、表示部全
体が発光して、例えば図７（ａ）の如く８０と表示して
いるものが図７（ｂ）の如く１８８　と表示されている
ように見えてしまうという問題がある。

【０００７】太陽光の表示器照射を防止する手段として
、図６に点線で示すような遮光構造物８を設けることも
できるが、表示光の光路を妨害して、表示の視認範囲を
狹めてしまう場合もある。従って、遮光構造物を設けな
いで太陽光の表示器照射を防止する手段が必要とされる
。本発明は、投射光学系ユニットの表示光出射用の密閉
窓に反射型ホログラムを設けることにより、太陽光によ
り表示部全体が発光する現象を防止したヘッドアップデ
ィスプレイ装置を実現しようとする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のヘッドアップデ
ィスプレイ装置においては、表示器６から発する表示光
ｈを、視野内に配置された部分的反射手段で反射させ、
運転者の眼に向けることにより、運転者が視野内に重畳
された表示映像を認視することを可能にしたヘッドアッ
プディスプレイ装置において、表示器６から発する表示
光ｈを、少なくとも１つの反射型ホログラム９で反射さ
せ、かつ少なくとも１つの別の反射型ホログラム１１に
そのブラッグ角から大きく外れた角度で入射させ、その
透過成分を視野内に配置された部分的反射手段で反射さ
せる構成としたことを特徴とする。

【０００９】また上記別の反射型ホログラム１１の選択
波長域を表示光学系に用いる反射型ホログラム９の選択
波長域に合わせたことを特徴とする。さらに前記表示器
６及び反射型ホログラム９を一つのユニットに固定して
投射光学系ユニット１を構成し、該投射光学系ユニット
１の表示光出射用の密閉窓７上に前記別の反射型ホログ
ラム１１を設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】図１に示すように、表示器６からの表示光ｈは
、表示器６の近傍に配置した反射型ホログラム９で反射
され、拡大光学系としての凹面鏡１０を経て密閉窓７に
設けられた別の反射型ホログラム１１を出射し、さらに
部分的反射手段としてのウインドシールド３で反射し、
運転者の眼５に到り表示映像を視認させる。この場合、
反射型ホログラム１１を出射する表示光ｈは該反射型ホ
ログラム１１のブラッグ角と数十度異なるため、反射せ
ず、あたかも通常のガラス板を通過する如く通過する。

【００１１】一方、表示器６を照射する太陽光ｉの入射
方向は密閉窓の反射型ホログラム１１のブラッグ角に近
いため、スペクトルの一部（表示光のスペクトルと同じ
）が反射され、表示器に到達する量は大幅に低減する。 選択波長範囲以外の波長の光は密閉窓の反射型ホログラ
ム１１を通過して表示器６を照明するが、その波長が表
示光のスペクトルとは異なるため、図７に示したような
異常発光現象は抑制される。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す図である
。同図において、１は投射光学系ユニット、３は部分的
反射手段であるウインドシールドであり、投射光学系ユ
ニット１の中には表示器６と、該表示器の近傍に設けら
れたオフアクシス反射型ホログラム９と、拡大光学系と
しての凹面鏡１０とが設けられている。また表示光学系
ユニット１の上面には、表示光が出射する密閉窓７が設
けられており、該密閉窓７のガラス板には反射型ホログ
ラム１１が、そのブラッグ角が入射する太陽光ｉに近く
、且つ出射する表示光に対し数十度異なる様に設けられ
ている。

【００１３】なお２つの反射型ホログラム９，１１の選
択波長域は、表示器６の発光スペクトル、人間の視感度
を考慮して設定する。表示器６として蛍光表示管を用い
る場合には、発光スペクトルのピークが５００ｎｍ　付
近にあり、また相対視感度のピーク値が５５０ｎｍ　付
近にあることから、選択波長の中心値を５３０ｎｍ　に
設定することが好ましい。波長選択幅はホログラムの作
成方法により１５〜４０ｎｍの範囲で変えることができ
、更に多重露光、多層構造化により４０ｎｍ以上の帯域
を持たせることも可能である。

【００１４】以上のように構成された本実施例は、表示
器６から出た表示光ｈがオフアクシス反射型ホログラム
９で反射され、さらに拡大光学系の凹面鏡１０で反射さ
れて密閉窓７から出射し、ウインドシールド３に反射し
て運転者の眼５に入り、表示像（虚像）１２を背景に重
畳して視認させることができる。なお表示光ｈが密閉窓
７から出射する際は、該窓に設けられた反射型ホログラ
ム１１のブラッグ角に対し数十度異なるため、反射せず
に通常のガラス板を透過するかの如く通過する。

【００１５】一方、表示器６を照射する太陽光ｉの入射
方向は密閉窓７に設けられた反射型ホログラム１１のブ
ラッグ角に近いためスペクトルの一部（表示光のスペク
トルと一致する）が反射され、表示器６に到達する量は
大幅に低減する。選択波長範囲以外の波長の光は表示器
６を照明し、異常発光を起こさせるが表示光学系のオフ
アクシス反射型ホログラム９の波長選択性によって除去
されるので運転者には見えない。

【００１６】図２は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。同図において図１と同一部分は同一符号を付して示
した。本実施例の構成は基本的には図１に示した第１の
実施例と同様であり、異なるところは、第１の実施例が
投射光学系ユニットの拡大光学系に１枚の凹面鏡を用い
ているのに対し、本実施例では２枚の凹面鏡１０，１３
を用いたことである。

【００１７】本実施例によれば、第１の実施例とは拡大
光学系が異なるのみであるので、太陽光に対する作用効
果は第１の実施例と同様である。図３は本発明の第３の
実施例を示す図である。同図において図１と同一部分は
同一符号を付して示した。本実施例の構成は基本的には
図１に示した第１の実施例と同様であり、異なるところ
は、第１の実施例が投射光学系ユニットの拡大光学系に
１枚の凹面鏡を用いているのに対し、本実施例ではレン
ズ１４を用いたことである。

【００１８】本実施例の太陽光に対する作用効果は第１
の実施例と同様である。図４は本発明の第４の実施例を
示す図である。同図において、投射光学系ユニット１の
内部は図示を省略したが、基本的な構成は、図１の第１
の実施例と同様であり、異なるところは、投射光学系ユ
ニット１の密閉窓７に設けられた反射型ホログラム１１
で反射された太陽光ｉが、ウインドシールド３に当り、
その反射光が運転者を眩惑させたり、その透過光が対向
車や前方を走行中の自動車の運転者、歩行者等を眩惑さ
せないようにするため遮蔽構造１５を設けたことである
。

【００１９】本実施例によれば、第１の実施例と同様の
効果がある上、密閉窓７の反射型ホログラム１１による
太陽光ｉの反射光を遮蔽し運転者、歩行者への眩惑を防
止することができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、太陽光が表示器を照射
する条件においても、表示光スペクトル範囲の波長は、
投射光学系ユニットの密閉窓に設けられた反射型ホログ
ラムにより反射され、表示器に到達する量は僅かとなり
、表示器の異常発光現象を引き起こさない。また投射光
学系ユニットを外部から見た時に、密閉窓が選択反射波
長帯域の光に色味付き、光学系を構成する部品が見えに
くくなり、美的外観を良好にする効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図４】本発明の第４の実施例を示す図である。

【図５】従来のヘッドアップディスプレイ装置を示す図
で、（ａ）は第１の方式、（ｂ）は第２の方式、（ｃ）
は第３の方式を示す図である。

【図６】従来の投射光学系ユニットを示す図である。

【図７】蛍光表示管の表示状態を説明する図で、（ａ）
は正常な表示、（ｂ）は異常発光状態を示す図である。

【符号の説明】

１…投射光学系ユニット ３…ウインドシールド ６…表示器 ７…密閉窓 ９…オフアクシス反射型ホログラム １０，１３…凹面鏡 １１…反射型ホログラム １２…虚像 １５…レンズ １６…遮光構造物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表示器（６）から発する表示光（ｈ）
   を、視野内に配置された部分的反射手段で反射させ、運
   転者の眼に向けることにより、運転者が視野内に重畳さ
   れた表示映像を視認することを可能にしたヘッドアップ
   ディスプレイ装置において、表示器（６）から発する表
   示光（ｈ）を、少なくとも１つの反射型ホログラム（９
   ）で反射させ、かつ少なくとも１つの別の反射型ホログ
   ラム（１１）にそのブラッグ角から大きく外れた角度で
   入射させ、その透過成分を視野内に配置された部分的反
   射手段で反射させる構成としたことを特徴とするヘッド
   アップディスプレイ装置。
2. 【請求項２】　　上記別の反射型ホログラム（１１）の
   選択波長域を、表示光学系に用いる反射型ホログラム（
   ９）の選択波長域に合わせた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装置。
3. 【請求項３】　　前記表示器（６）及び反射型ホログラ
   ム（９）を一つのユニットに固定して投射光学系ユニッ
   ト（１）を構成し、該投射光学系ユニット（１）の表示
   光出射用の密閉窓（７）上に前記別の反射型ホログラム
   （１１）を設けたことを特徴とする請求項１のヘッドア
   ップディスプレイ装置。