JPH05104982A - 車両用ヘツドアツプデイスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】鮮明なカラー表示ホログラフィックＨＵＤを得
る。 【構成】表示情報源１から発した光は、第２のホログラ
ム２ａ，２ｂまたは２ｃにより回折、反射され、次いで
第１のホログラム３で回折、反射され、観視者４に到達
する。この際、第２のホログラムを図の２ａ，２ｂ，２
ｃの位置にそれぞれ回転し、所定の入射角とすることに
より、表示情報源１からの光のうち異なった波長域が選
択されて回折するため、観視者４は状況に応じて様々な
色の情報を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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（以下ＨＵＤという）に関するものである。

【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、ＨＵＤが最近用いられるようになっている。これ
は、液晶表示装置等の発光表示手段から投射された光学
的情報を、ハーフミラー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】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。このホログ
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
的情報を運転手の視野方向に回折したり、或は、他にレ
ンズ等の光学系を使用せず、任意の位置に結像したりす
ることが可能となる。また、前景輝度を損なわずに高輝
度の表示像が得られるという特徴もある。

【０００４】かかるＨＵＤにおいて単色光による情報表
示だけでなく、カラー化された表示も提案されている。
これには、例えばコンバイナーそのもので空間的に表示
色を変える、すなわち、中央部は緑色、両端部は赤色、
下部は青色となる様コンバイナーを作成する方法や、ホ
ログラム全体に赤、青、緑の３色を回折する様に作成し
て、表示情報源からの発光色を変えてカラー表示像を実
現する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来提案されているカ
ラー表示ヘッドアップディスプレイは、表示情報源に所
定色のものやフィルター等を併用するため、光源やフィ
ルター、スペクトル幅の広さなどによって色収差やクロ
ストークが入り込み、鮮明なコンバイナーによる回折像
を得にくい欠点がある。

【０００６】さらに、各色に応じてそれぞれの光源やフ
ィルター等を備えなければならず、表示情報源部分のた
めに大きなスペースを確保しなければならない。

【０００７】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述の欠点を解決しようとするものであり、従来知られて
いなかった車両用ヘッドアップディスプレイを新規に提
供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、表示すべき情報を光線と
して発生する表示情報源と、該光線を観視者に向けて回
折する第１のホログラムと、上記表示情報源と第１のホ
ログラムの間にあって、複数の異った波長の光をそれぞ
れ所定の入射角において、略第１のホログラムの方向に
回折する回折格子を備えた第２のホログラムと、第２の
ホログラムへの上記光線の入射角を変えるように、第２
のホログラムを回動する回動手段と、を備えたことを特
徴とする車両用ヘッドアップディスプレイを提供するも
のである。

【０００９】ここで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、タコメータなどが例として挙げられる。観視者と
は、主には車両の運転手であり、その他、助手席その他
の同乗者や、これらすべてを含めた者を含めて対象とす
ることができる。

【００１０】表示情報源は光を発して表示する機能を持
つ。代表的な例としては、液晶表示素子等のいわゆる受
光型表示素子に熱陰極管（ＨＣＴ）、蛍光表示管（Ｖ
Ｆ）、タングステンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤな
どからなる光源を併用したものが考えられる。この液晶
表示素子としては、透過型のツイストネマチック型液晶
表示素子、スーパーツイストネマチック型液晶表示素子
等が好ましく使用できる。このような受光型表示素子に
上記光源を併用したものの場合は、受光型表示素子と光
源との間にレンズ系等の適当な光線平行化手段、導光板
等の適当な導光手段を配置してもよい。

【００１１】さらに、表示情報源として、プラズマディ
スプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、Ｃ
ＲＴ等の発光型の表示素子を用いてもよい。また、それ
とは別に、表示素子を用いず、上記の光源自体をパター
ン化して配列し、特定の情報を光として発生するもので
あってもよい。

【００１２】ホログラムは、通常は数１０ｍｍ角〜数１
００ｍｍ角程度の面積、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、現在広く
用いられているエンボスタイプのものだけでなく、リッ
プマンタイプ、レインボータイプ、その他ホログラムと
呼ばれるものを広く用いることができ、特にＨＵＤとし
て適した反射型で、波長選択性の良いリップマンタイプ
のホログラムを用いることが好ましい。また、ホログラ
ム感光材としては、ポリビニルカバゾール、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
の感光材を用いることができる。

【００１３】図１は本発明の基本的構成を示した概念図
である。表示情報源１から発した光は第２のホログラム
２により回折、反射され、次いで第１のホログラム３で
回折、反射され、観視者４に到達する。この際、第２の
ホログラム２を例えば図の２ａ，２ｂ，２ｃの位置の様
に適宜回転し、所定の入射角とすることにより、表示情
報源１からの光のうち異なった波長域が選択されて回折
するため、観視者４は状況に応じて様々な色の情報を得
ることができる。

【００１４】第１のホログラム３は表示情報の光線を観
視者４に向けて回折するコンバイナー用ホログラムであ
り、複数の異なる波長の光を同一方向に回折する機能を
持つ。

【００１５】第２のホログラム２は表示情報源１から発
した光が第１のホログラム３に到達する光路内にあり、
複数の異なった波長の光を選択的にそれぞれ所定の入射
角において常にほぼ第１のホログラムの方向に回折する
回折格子を備える特定波長選択用ホログラムである。こ
れにより、表示情報源からの光が、少なくとも第２のホ
ログラムで回折する波長領域の光を含むものである限
り、第２のホログラムを回転して、入射角を変えてやる
ことにより、選択的に異なった波長の光を第１のホログ
ラム方向に回折し得るようになる。

【００１６】表示情報源からの光は、上述のように第２
のホログラムで回折する波長領域の光を含むものであれ
ば良いが、光源選択の余地が広いことなどから白色光で
あることが好ましい。

【００１７】第２のホログラム回動手段は、このホログ
ラムへの情報光の入射角が適当に調整し得るものであれ
ばどのようなものであってもよい。例えばガラス板等の
基板上にホログラムを貼りつけ、この基板を特定の軸の
まわりにサーボモータ等で回転する。サーボモータは、
車両のスピード等の表示内容によって適宜選ばれた角度
になるように第２のホログラムを回転するものなどが挙
げられる。

【００１８】上記第２のホログラム２を作成する際の露
光方法を図２に示す。レーザー光発振装置５から投射さ
れたレーザー光が、ミラー６で反射された後、ビームス
プリッタ７により２光束に分割される。その後分割され
たそれぞれのレーザービームはミラー８及び９で反射さ
れ、対物レンズ１０及び１１を通って拡げられた後、コ
リメータレンズ１２及び１３によって平行光束になる。
赤、青及び緑色に感度を有する第２のホログラム２を得
るためにホログラム感光材１４は、例えば次の様に露光
される。即ち、緑色（例えば波長５１５ｎｍのアルゴン
イオンレーザー）のレーザー光の露光時には、ホログラ
ム感光材１４の傾きを１４ｃとし、また青色（例えば波
長４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザー）のレーザー光
の露光時には１４ｂとし、また赤色（例えば波長６４７
ｎｍのクリプトンイオンレーザー）のレーザー光の露光
時には１４ａの傾きに設定する。なお、この時の２つの
平行光束の入射角は固定しておく。

【００１９】こうして３種類の波長の光をそれぞれ異な
った入射角において回折する回折格子を備えた第２のホ
ログラムが形成される。また、これらの傾きは図１の２
ｃ，２ｂ，２ａの傾きに対応するものである。

【００２０】また、第１のホログラム３を形成するため
の露光方法は、光学部品の配置は基本的に図２に準ずる
が、遠方表示機能を持たせる場合には１２及び１３のコ
リメータレンズは不要であり、所定の位置に対物レンズ
１０及び１１を設置する。

【００２１】第１のホログラム３への入射及び回折角
は、１０及び１１の対物レンズからの光線とホログラム
感光材１４の法線方向とのなす角度で決められる。この
ホログラム感光材はこれらの角度を定めた後は全露光が
終了するまで動かさない。すなわち同一の入射、回折角
において緑、青及び赤の波長の光で露光が行われ、それ
ぞれの波長用の回折格子が同一のホログラム感光材内に
形成される。

【００２２】一方、ホログラム２及び／又は３が多重露
光タイプでないものを作製することもできる。すなわ
ち、赤、青及び緑のそれぞれの色に対して３種類のホロ
グラムを個々に形成する。形成方法は前記多重露光タイ
プと同じであるが、露光波長を変えるごとにホログラム
感光材を変える。例えば赤色の場合には銀塩系の材料
を、青色及び緑色の場合はフォトポリマー又は重クロム
酸ゼラチンの材料を用いるのが良い。

【００２３】さらに、これら３種のホログラムを図３に
示す如く重ね合せる。２ｄ，２ｅ，２ｆはそれぞれ赤、
青、緑色用回折ホログラムである。この場合のホログラ
ムは、波長ごとに最も効果的なホログラム用感光材を使
用できるので、特に波長選択用のホログラム２に対して
有効である。

【００２４】

【実施例】図１に示したような構成のＨＵＤを作製し
た。

【００２５】表示情報源１の光源はハロゲンランプであ
り、車速の表示を白−黒のＬＣＤを用い、表示光は常に
白色とした。第２のホログラム２としては多重露光タイ
プであって、その傾きによって波長６４７ｎｍの赤色、
波長４８８ｎｍの青色、波長５１５ｎｍの緑色の３色の
光を選択的に回折できる様にしたものを用いた。このホ
ログラム２は回動できる様に設置し、この回動により表
示情報源１からの白色光の入射角を適宜決定し、所望の
波長の光を回折できる様にした。すなわち、２ａの傾き
では赤色の、２ｂの傾きでは青色の、２ｃの傾きでは緑
色の光を回折するように決めた。

【００２６】さらに、安全なスピード、例えば時速０〜
８０ｋｍでは２ｃの傾きに、時速８０〜１２０ｋｍでは
２ｂの傾きに、時速１２０ｋｍ以上では２ａの傾きにな
るようスピードを感知し、連動してホログラム２を回動
させることによって、それぞれのスピードに応じた速度
情報を所望の色で第１のホログラム３に向けて回折する
ように決めた。

【００２７】第１のホログラム３では上記３色の表示情
報を同一の入射角及び回折角で観視者４に向けて回折
し、車両のスピードに応じて色の違った速度表示をする
ことができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、特定波長を選択回折で
きるホログラムを備えてあるため、フィルターを使用す
る必要がなく光量が途中で減ずることなく明るい像が得
られ、またそれぞれの表示色を得るために個々の光源を
使用する必要がないので、表示情報源の光源部の占める
体積が少なくてすむ。

【００２９】特に、第２のホログラムとして数枚のホロ
グラムを重ね合せたホログラムを用いることによって、
各波長に対して高い（９０％程度の）回折効率が期待さ
れ、きわめて明るく鮮明な表示像を持つヘッドアップデ
ィスプレイが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的構成を示す概念図

【図２】本発明のホログラム作製時の露光方法を示した
概念図

【図３】本発明の波長選択用ホログラムの一例を示す概
念図

【符号の説明】

１ 表示情報源 ２ 波長選択用の第２のホログラム ３ コンバイナー用の第１のホログラム ４ 観視者 ５ レーザー光発振装置 ６，８，９ ミラー ７ ビームスプリッタ １０，１１ 対物レンズ １２，１３ コリメータレンズ １４ ホログラム感光材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示すべき情報を光線として発生する表示
   情報源と、 該光線を観視者に向けて回折する第１のホログラムと、 上記表示情報源と第１のホログラムの間にあって、複数
   の異なった波長の光をそれぞれ所定の入射角において、
   略第１のホログラムの方向に回折する回折格子を備えた
   第２のホログラムと、 第２のホログラムへの上記光線の入射角を変えるよう
   に、第２のホログラムを回動する回動手段と、 を備えたことを特徴とする車両用ヘッドアップディスプ
   レイ。