JPH05278498A - Head-up display device - Google Patents

Head-up display device

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Publication number
JPH05278498A
JPH05278498A JP4103682A JP10368292A JPH05278498A JP H05278498 A JPH05278498 A JP H05278498A JP 4103682 A JP4103682 A JP 4103682A JP 10368292 A JP10368292 A JP 10368292A JP H05278498 A JPH05278498 A JP H05278498A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display
image information
combiner
light
head
Prior art date
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Pending
Application number
JP4103682A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Kato
幾雄 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP4103682A priority Critical patent/JPH05278498A/en
Publication of JPH05278498A publication Critical patent/JPH05278498A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To display image information having a wide angle of visibility and low distortion by means of a simple constitution. CONSTITUTION:When the small gasoline residual quantity in an automobile is detected, a displaying light projection direction control part 7 controls the projection direction of displaying light so that the displaying light from a displaying light projection part 6 may be projected at the part P5 of a hologram combiner 5. Image information on gasolie quantity warning is previously momorized in the part P5 of the hologram combiner 5. Thus, when the displaying light is projected at the part P5, the displaying light of the image information on the gasoline quantity warning is reflected to a driver 4 from the part P5. Terefore, the driver 4 can learn that the situation is in head up and the residual quantity of gasloine is low. Namely, even if the driver 4 watches the foreground during driving, the image information is superimposed on the foreground for display, positively learning that the residual quantity of the gasoline is small.

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、自動車,車両などの乗
り物やOA機器等で利用されるヘッドアップディスプレ
イ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-up display device used in vehicles such as automobiles and vehicles and OA equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】ヘッドアップディスプレイ装置は、航空
機や自動車等に、視点の移動量が少ない安全性の高い表
示装置として用いられている。図7,図8は自動車に用
いられている従来のヘッドアップディスプレイ装置の正
面図,側面図である。図7,8において、51は自動車
のフロントガラス,52はハンドル,53はヘッドダウ
ンディスプレイ,58はダッシュボード,54は運転者
であり、ヘッドアップディスプレイ装置は、酸化物の多
層膜コートによるハーフミラー・コンバイナ59と、と
つレンズ作用をもつ光学系60と、液晶表示装置71と
により構成されている。
2. Description of the Related Art Head-up display devices are used in aircraft, automobiles, etc., as highly safe display devices with a small amount of viewpoint movement. 7 and 8 are a front view and a side view of a conventional head-up display device used in an automobile. In FIGS. 7 and 8, reference numeral 51 is an automobile windshield, 52 is a steering wheel, 53 is a head-down display, 58 is a dashboard, 54 is a driver, and a head-up display device is a half mirror with an oxide multilayer film coat. It is composed of a combiner 59, an optical system 60 having a lens function, and a liquid crystal display device 71.

【0003】このような構成では、表示したい画像情
報,例えばガソリン量警告等を液晶表示装置71に表示
させ、この画像情報の虚像75を光学系60で作り、こ
の表示光をハーフミラー・コンバイナ59で反射させて
運転者54に見せることができる。すなわち、運転者5
4は、ハーフミラー・コンバイナ59からの透過光によ
り前景を見ることができると同時に、ハーフミラー・コ
ンバイナ59からの反射光により液晶表示装置71から
の画像情報をも見ることができる。なお、ヘッドダウン
ディスプレイ53にも、ガソリン量警告等の画像情報が
表示され、運転者54は、ヘッドダウンディスプレイ5
3を見ることによっても、必要な情報を得ることができ
る。しかしながら、この場合には、運転者54にとっ
て、前景を見ている状態からの視線の移動量が多くな
る。これに対し、ヘッドアップディスプレイ装置,すな
わちハーフミラー・コンバイナ59によれば、運転者5
4は、前景を見ている状態で必要な情報をハーフミラー
・コンバイナ59からの反射光で得ることができるの
で、視認性に優れた表示を行なうことができる。
In such a structure, image information to be displayed, for example, a gasoline amount warning is displayed on the liquid crystal display device 71, a virtual image 75 of this image information is formed by the optical system 60, and this display light is displayed by the half mirror combiner 59. It can be reflected by and displayed to the driver 54. That is, driver 5
In No. 4, the foreground can be seen by the transmitted light from the half mirror combiner 59, and at the same time, the image information from the liquid crystal display device 71 can be seen by the reflected light from the half mirror combiner 59. Image information such as a gasoline amount warning is also displayed on the head-down display 53, so that the driver 54
The necessary information can also be obtained by looking at 3. However, in this case, the amount of movement of the line of sight from the state of looking at the foreground increases for the driver 54. On the other hand, according to the head-up display device, that is, the half mirror combiner 59, the driver 5
In No. 4, the necessary information can be obtained by the reflected light from the half-mirror combiner 59 while looking at the foreground, so that display with excellent visibility can be performed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のヘッドアップディスプレイ装置では、表
示したい画像情報を光学系60により虚像75として前
景の中に浮かんで見えるよう表示させているので、光学
系60の収差によって画像情報が歪み易く、また、フロ
ントガラス51の湾曲によっても歪み易く、画像情報が
複雑なものである場合などには、運転者54は、この画
像情報を認識しにくいという欠点があった。
However, in the conventional head-up display device as described above, the image information to be displayed is displayed as a virtual image 75 by the optical system 60 so that it can be seen floating in the foreground. The image information is easily distorted by the aberration of the system 60, and is easily distorted by the curvature of the windshield 51, so that the driver 54 cannot easily recognize the image information when the image information is complicated. was there.

【0005】この欠点を軽減するためには、光学系60
の収差を小さくし、視野角を大きくすることも考えられ
るが、表示の視野角を大きくすると、諸収差を補正する
ためレンズの枚数が増えたり、あるいは、非球面形状の
レンズが要求されたり、さらにガラス材が要求されたり
して、ヘッドアップディスプレイ装置の大きさ,重量お
よびコストが増大してしまう。特に、自動車等では、ダ
ッシュボード周辺の容量に制限があり、このため、ヘッ
ドアップディスプレイ装置の大型化は、自動車等への適
用に際し不利となる。なお、特開平3−42694号公
報には、フロントガラスの湾曲によって生ずる画像歪
を、光学系を構成するフレネルレンズの一部を湾曲させ
ることにより補正する技術が開示されているが、この場
合であっても、光学系には、複数枚のレンズを必要と
し、ヘッドアップディスプレイ装置を小型化するには限
度があり、また、光学系の収差による画像情報の歪みに
ついては何ら解決されない。
In order to reduce this drawback, the optical system 60
It is also possible to reduce the aberration of and increase the viewing angle, but increasing the viewing angle of the display increases the number of lenses to correct various aberrations, or requires an aspherical lens, Further, a glass material is required, which increases the size, weight and cost of the head-up display device. Particularly, in automobiles and the like, the capacity around the dashboard is limited, and therefore the increase in size of the head-up display device is disadvantageous when applied to automobiles and the like. Note that Japanese Patent Laid-Open No. 3-42694 discloses a technique of correcting image distortion caused by the bending of the windshield by bending a part of the Fresnel lens forming the optical system. However, the optical system requires a plurality of lenses, there is a limit to downsizing the head-up display device, and the distortion of the image information due to the aberration of the optical system cannot be solved at all.

【0006】本発明は、視野角が広く歪の少ない画像情
報を簡単な構成により表示することの可能なヘッドアッ
プディスプレイ装置を提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide a head-up display device capable of displaying image information having a wide viewing angle and little distortion with a simple structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置は、
表示光を出射する表示光出射手段と、表示光出射手段か
らの表示光を反射させるとともに前景光を透過させるコ
ンバイナとを有し、該コンバイナには、表示させる画像
情報の少なくとも一部が予め記憶されていることを特徴
としている。
In order to achieve the above object, a head-up display device according to claim 1,
The display light emitting means for emitting the display light and the combiner for reflecting the display light from the display light emitting means and transmitting the foreground light are stored in the combiner at least a part of the image information to be displayed in advance. It is characterized by being.

【0008】また、請求項2記載のヘッドアップディス
プレイ装置では、上記表示光出射手段からの表示光を、
空間変調器により制御して前記コンバイナに投射するよ
うになっている。
Further, in the head-up display device according to the second aspect, the display light from the display light emitting means is
The light is controlled by a spatial modulator and projected onto the combiner.

【0009】また、請求項3記載のヘッドアップディス
プレイ装置は、表示光を出射する表示光出射手段と、表
示光出射手段からの表示光を反射させるとともに前景光
を透過させるコンバイナとを有し、該コンバイナは、表
示させる方向または視距離が複数得られるように形成し
てある回折格子からなっていることを特徴としている。
A head-up display device according to a third aspect of the present invention has display light emitting means for emitting display light, and a combiner for reflecting the display light from the display light emitting means and transmitting the foreground light. The combiner is characterized by being composed of a diffraction grating formed so as to obtain a plurality of display directions or viewing distances.

【0010】[0010]

【作用】請求項1記載の発明では、表示光出射手段から
の表示光をコンバイナに投射する。コンバイナには、表
示させる画像情報の少なくとも一部が予め記憶されてい
るので、コンバイナの所定部分に表示光が投射すること
により、例えば自動車の運転者は、コンバイナの所定部
分に記憶されている画像情報を歪みの少ない状態で見る
ことができる。
According to the present invention, the display light from the display light emitting means is projected on the combiner. Since at least a part of the image information to be displayed is stored in advance in the combiner, the display light is projected onto a predetermined part of the combiner, so that, for example, a driver of an automobile can obtain an image stored in the predetermined part of the combiner. Information can be viewed with little distortion.

【0011】また、請求項2記載の発明では、請求項1
記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記表
示光出射手段からの表示光は、空間変調器により制御さ
れて前記コンバイナに投射されるようになっており、こ
れにより、単一の表示光で複数の画像情報を同時に表示
することができる。
According to the second aspect of the invention, the first aspect is
In the head-up display device according to the description, the display light from the display light emitting means is controlled by a spatial modulator and projected onto the combiner, whereby a plurality of images are displayed by a single display light. Information can be displayed simultaneously.

【0012】また、請求項3記載の発明では、表示させ
る方向または視距離が複数得られるように形成してある
回折格子からなるコンバイナを設けているので、表示光
を見る視域を広げることができる。
According to the third aspect of the invention, since the combiner including the diffraction grating formed so as to obtain a plurality of display directions or viewing distances is provided, the viewing range for viewing the display light can be expanded. it can.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1,図2は本発明に係るヘッドアップディスプ
レイ装置の第1の実施例の正面図,側面図であり、図
1,図2には、ヘッドアップディスプレイ装置を自動車
に適用した場合が示されている。図1,図2において、
1はフロントガラス,2はハンドル,3はヘッドダウン
ディスプレイ,4は運転者,8はダッシュボードであ
り、ヘッドアップディスプレイ装置は、所定の画像情報
が予め記憶されている回折格子を用いたホログラム・コ
ンバイナ5と、ホログラム・コンバイナ5に表示光を投
射するための表示光投射部6と、表示光の投射方向を制
御するための表示光投射方向制御部7と、赤外光を発光
する赤外光発光部14と、赤外光センサ13と、物体位
置判断部14とを有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are a front view and a side view of a first embodiment of a head-up display device according to the present invention, and FIGS. 1 and 2 show a case where the head-up display device is applied to an automobile. ing. 1 and 2,
Reference numeral 1 is a windshield, 2 is a steering wheel, 3 is a head-down display, 4 is a driver, 8 is a dashboard, and the head-up display device is a hologram display using a diffraction grating in which predetermined image information is stored in advance. A combiner 5, a display light projection unit 6 for projecting display light on the hologram combiner 5, a display light projection direction control unit 7 for controlling the projection direction of the display light, and an infrared light emitting infrared light. It has a light emitting section 14, an infrared light sensor 13, and an object position determination section 14.

【0014】ここで、上記表示光投射部6は、例えば、
発光ダイオード(LED)とレンズとから構成されてい
る。また、ホログラム・コンバイナ5は、回折格子から
なるホログラムをフォトポリマーに形成したものであっ
て、ホログラム・コンバイナ5のホログラムの各部分P
1乃至P6には、図1の例では、排気温度警告,エンジン
オイル温度警告,シートベルト装着警告,バッテリー状
態警告,ガソリン量警告,冷却水温度警告の6つの画像
情報がそれぞれ予め記憶されている。なお、これらの画
像情報は、表示光投射部6に用いられている赤色の波長
幅の狭いLEDの光の波長付近でこの表示光を投影する
方向からの反射率が高いよう作製することにより記憶さ
れている。
Here, the display light projection unit 6 is, for example,
It is composed of a light emitting diode (LED) and a lens. The hologram combiner 5 is a hologram formed of a diffraction grating formed on a photopolymer, and each portion P of the hologram of the hologram combiner 5 is formed.
1 to P 6 , in the example of FIG. 1, six pieces of image information of exhaust temperature warning, engine oil temperature warning, seat belt wearing warning, battery status warning, gasoline amount warning, and cooling water temperature warning are stored in advance. There is. The image information is stored by being prepared so that the reflectance from the direction in which the display light is projected is high in the vicinity of the wavelength of the light of the red LED having a narrow wavelength width used in the display light projection unit 6. Has been done.

【0015】次にこのような構成のヘッドアップディス
プレイ装置の動作について説明する。ホログラム・コン
バイナ5のホログラムの6つの部分P1乃至P6に、図1
に示すように、6つの画像情報が予め記憶されている場
合、表示光投射部6からの表示光の投射方向を6つの画
像情報が記憶された部分P1乃至P6のいずれかに投射す
るよう表示光投射方向制御部7で制御することにより、
6種類の画像情報のいずれかを表示させることができ
る。具体的には、例えば、自動車のガソリン残量が少な
いことが検知されると、表示光投射方向制御部7は、表
示光投射部6からの表示光が部分P5に投影されるよ
う、表示光の投射方向を制御する。ホログラムの部分P
5にはガソリン量警告の画像情報が予め記憶されている
ので、この部分P5に表示光を投射すると、図3に示す
ように、この部分P5からはガソリン量警告の画像情報
の表示光が運転者4に反射される。これにより、運転者
4は、ヘッドアップの状態で、ガソリンの残量が少ない
ことを知ることができる。なお、この場合、ガソリン量
警告はヘッドダウンディスプレイ3にも表示されるが、
運転者4は、運転中で前景に集中しているときにはヘッ
ドダウンディスプレイ3の表示に気付きにくく、ヘッド
ダウンディスプレイ3に表示された画像情報を見過ごす
ことにより事故に結び付くことがある。これに対し、ヘ
ッドアップディスプレイ装置では、運転中、前景に集中
しているときに、前景に画像情報が重畳されて表示され
るので、運転者は、ガソリンの残量が少ないことを確実
に知ることができる。
Next, the operation of the head-up display device having such a structure will be described. The six parts P 1 to P 6 of the hologram of the hologram combiner 5 are shown in FIG.
As shown in FIG. 6, when six pieces of image information are stored in advance, the projection direction of the display light from the display light projection unit 6 is projected onto any of the portions P 1 to P 6 where the six pieces of image information are stored. By controlling the display light projection direction control unit 7 to
Any of the six types of image information can be displayed. Specifically, for example, when it is detected that the amount of gasoline remaining in the vehicle is low, the display light projection direction control unit 7 displays so that the display light from the display light projection unit 6 is projected on the portion P 5. Controls the projection direction of light. Hologram part P
Since the fifth image information amount of gasoline warning are stored in advance, when projecting the display light to this portion P 5, as shown in FIG. 3, the display light of the image information of the amount of gasoline warning from this portion P 5 Is reflected by the driver 4. As a result, the driver 4 can know that the remaining amount of gasoline is low in the head-up state. In this case, the gasoline amount warning is also displayed on the head-down display 3,
The driver 4 is less likely to notice the display on the head-down display 3 while driving and is concentrating on the foreground, and overlooking the image information displayed on the head-down display 3 may lead to an accident. On the other hand, in the head-up display device, when the driver concentrates on the foreground while driving, the image information is superimposed and displayed on the foreground, so that the driver surely knows that the remaining amount of gasoline is low. be able to.

【0016】ところで、この第1の実施例では、表示し
たい画像情報を予めホログラム・コンバイナ5に記憶さ
せてあるので、光学系が簡単な構成のものであっても、
光学系の収差やフロントガラスの湾曲によって画像情報
が歪み易くなるという事態を回避することができる。す
なわち、表示したい画像情報が視野角が大きく複雑なも
のであるときにも、従来のように表示したい画像情報を
光学系により虚像として表示させる場合に比べ、画像歪
みを抑えて画像を表示することが可能であって画像表示
を運転者に明確に認識させることができる。
By the way, in the first embodiment, since the image information to be displayed is stored in the hologram combiner 5 in advance, even if the optical system has a simple structure,
It is possible to avoid a situation where the image information is easily distorted due to the aberration of the optical system or the curvature of the windshield. That is, even when the image information to be displayed has a large viewing angle and is complicated, it is possible to suppress the image distortion and display the image as compared with the conventional case where the image information to be displayed is displayed as a virtual image by an optical system. The image display can be clearly recognized by the driver.

【0017】上記例では、ホログラム・コンバイナ5に
6つの画像情報を記憶させたが、ホログラム・コンバイ
ナ5に記憶可能な画像情報の種類は、画像情報の解像度
が劣化しないでかつ最小限の視認性のよい大きさを確保
できる範囲で、6つ以上にも増やすことができる。実際
には、コンバイナの解像度は、表示装置の虚像を作る場
合と比べてフロントガラス上に画像情報が存在するので
非常に高く、画像情報の大きさまたは視角とコンバイナ
の大きさが、確保できる画像情報の数に影響する。
In the above example, six pieces of image information are stored in the hologram combiner 5, but the type of image information that can be stored in the hologram combiner 5 is the minimum visibility without deterioration of the resolution of the image information. The number can be increased to 6 or more as long as a good size can be secured. Actually, the resolution of the combiner is very high as compared with the case where a virtual image of the display device is created because the image information is present on the windshield, and the size of the image information or the viewing angle and the size of the combiner can be secured. Affect the number of information.

【0018】また、画像情報を視距離を変化させて表示
する方法には、物体光を記録したものを再生するホログ
ラフィの技術そのものがある。これは、銀塩フィルム,
重クロム酸ゼラチン,フォトポリマー等の感光剤をコヒ
ーレント光による物体光と参照光とを同時に露光するこ
とで得られたホログラムによっても可能であるし、また
は、AOM,LCD等の空間変調器を、コヒーレント
光,または条件によっては白色光により照射することに
よっても可能である。図3は、イメージホログラムの手
法を用いたコンバイナを想定して、コンバイナの位置と
画像情報の視距離とが一致しているが、この視距離は、
ホログラム・コンバイナであれば、容易に予め設定する
ことができる。
Further, as a method of displaying image information while changing the viewing distance, there is a holographic technique itself for reproducing a recorded object light. This is a silver salt film,
It is also possible to use a hologram obtained by simultaneously exposing a photosensitizer such as dichromated gelatin and a photopolymer to the object light and the reference light by coherent light, or a spatial modulator such as AOM and LCD, It is also possible to irradiate with coherent light or white light depending on the conditions. In FIG. 3, assuming the combiner using the image hologram method, the position of the combiner and the visual distance of the image information match, but this visual distance is
A hologram combiner can be easily preset.

【0019】また、上記例では、1つの表示光投射手
段,すなわち1つの表示光投射部6だけが設けられてい
るが、ホログラム・コンバイナは反射特性に方向依存性
を持つので、複数の表示光投射手段を用い、これらから
の表示光を互いにホログラム・コンバイナに対して異な
る方向でコンバイナの同じ位置に投射することにより、
この位置に複数の異なる画像情報を表示することができ
る。また、ホログラム・コンバイナは、反射特性に波長
依存性を持つので、複数の波長幅の狭い表示光を投射で
きる表示光投射装置を用い、画像情報に対応して反射率
の高い波長帯を可視領域に複数分割して設け、表示光の
波長を変化させることにより、同様にして、コンバイナ
の同じ位置に複数の異なる画像情報を表示することがで
きる。
Further, in the above example, only one display light projecting means, that is, one display light projecting section 6 is provided, but since the hologram combiner has a direction dependency in the reflection characteristics, a plurality of display light projecting means are provided. By using the projection means and projecting the display light from these in the same position of the combiner in different directions with respect to each other, the hologram combiner,
A plurality of different image information can be displayed at this position. In addition, since the hologram combiner has wavelength dependence in its reflection characteristics, a display light projection device that can project display light with a plurality of narrow wavelength widths is used, and a wavelength band with high reflectance corresponding to image information is visible. It is possible to display a plurality of different image information at the same position of the combiner in the same manner by dividing the display light and changing the wavelength of the display light.

【0020】また、上記例では、ホログラム・コンバイ
ナ5には、形象的な画像情報を予め記憶させたが、コン
バイナ5に予め記憶される画像情報は、形象的な画像情
報でなくても良く、例えば、複数のマトリックス状のド
ットや数字表現用の単純な8セグメントのパターン文字
でも良い。これを表示する表示光の投影方向をラスタ走
査により高分解能で制御することにより、ドットやセグ
メント文字で通常の表示装置と同様の複雑でかつ多様な
表示をすることができる。
Further, in the above example, the hologram combiner 5 preliminarily stores the figurative image information, but the image information preliminarily stored in the combiner 5 may not be the figurative image information. For example, a plurality of matrix-shaped dots or a simple 8-segment pattern character for expressing numbers may be used. By controlling the projection direction of the display light for displaying this with high resolution by raster scanning, it is possible to perform a complicated and diverse display with dots or segment characters as in a normal display device.

【0021】また、上記例においては、ホログラム・コ
ンバイナ5を使用しているが、これのかわりに、表示光
の反射率が表示光の波長付近で高い多層膜によるハーフ
ミラー・コンバイナを用いてもよい。また、複数の波長
幅の狭い表示光を投射できる表示光投射装置を用い、画
像情報に対応して反射率の高い波長帯を可視領域に複数
分割して設け、表示光の波長を変化させることにより、
投影している部分と同じ位置に複数の異なる画像情報を
表示することができる。
Further, in the above example, the hologram combiner 5 is used, but instead of this, a half mirror combiner made of a multilayer film having a high reflectance of the display light near the wavelength of the display light may be used. Good. Further, by using a display light projection device capable of projecting a plurality of display lights having narrow wavelength widths, a wavelength band having a high reflectance corresponding to image information is divided into plural visible regions, and the wavelength of the display light is changed. Due to
It is possible to display a plurality of different image information at the same position as the projected portion.

【0022】また、上記例では、全ての画像情報が予め
コンバイナに記憶されている場合を示しているが、ホロ
グラム・コンバイナの一部に単なるハーフミラーの作用
を持たせることにより、液晶表示装置や蛍光表示管によ
る表示装置等と組み合わせて、多様な表示をすることも
可能である。
Further, in the above example, the case where all the image information is stored in the combiner in advance is shown. However, by making a part of the hologram combiner act as a simple half mirror, a liquid crystal display device or It is also possible to perform various displays in combination with a display device using a fluorescent display tube or the like.

【0023】また、コンバイナの前景の高透過率と表示
光の高反射率を両立させるためには、特定の波長で波長
幅の狭い領域でのみ反射率を100%近くにすることが
望ましい。従って、表示光としてはレーザ光が有効であ
る。さらに、ホログラム・コンバイナを用いる場合に
は、コンバイナの反射角に大きな波長依存特性ができる
ので、この点からも、表示光としてレーザ光が有効であ
る。
Further, in order to achieve both the high transmittance of the foreground of the combiner and the high reflectance of the display light, it is desirable that the reflectance be close to 100% only in a region having a narrow wavelength width at a specific wavelength. Therefore, the laser light is effective as the display light. Further, when the hologram combiner is used, the reflection angle of the combiner can have a large wavelength-dependent characteristic. From this point, the laser light is effective as the display light.

【0024】このとき、レーザ光はコヒーレントが高い
ため人体への安全性に注意する必要がある。図1に示し
た赤外光発光部14,赤外光センサ13,物体位置判断
部15は、このために設けられており、これにより、レ
ーザ光がフロントガラス1の外に透過して人の目に害を
与えることを防ぐことができる。すなわち、人の目は顔
の中央部にあるので、赤外光発光部14,赤外光センサ
13,物体位置判断部15によって何等かの顔の周辺部
が察知されたとき、これと同時にレーザ光の投射または
反射を中止することで、レーザ光が人の目に入射するの
を防止できる。なお、この物体位置の判断は、3角測量
による測定や反射率の測定などにより簡単に実現でき
る。また、同様の効果は、超音波反射を用いたり、カメ
ラにより入力した画像の画像処理によっても得られる。
これは、通常の画像情報を記録してないホログラム・コ
ンバイナにもレーザ光を用いるときは効果的である。
At this time, since laser light has high coherence, it is necessary to pay attention to safety for the human body. The infrared light emitting unit 14, the infrared light sensor 13, and the object position determination unit 15 shown in FIG. 1 are provided for this purpose, whereby the laser light is transmitted to the outside of the windshield 1 and the It can prevent harm to the eyes. That is, since the human eye is located in the center of the face, when the infrared light emitting unit 14, the infrared light sensor 13, and the object position determination unit 15 detect any peripheral portion of the face, the laser light is emitted at the same time. By stopping the projection or reflection of light, it is possible to prevent the laser light from entering the human eye. The determination of the object position can be easily realized by measurement by triangulation or measurement of reflectance. Further, the same effect can be obtained by using ultrasonic reflection or image processing of an image input by a camera.
This is effective when the laser beam is used also for a hologram combiner in which normal image information is not recorded.

【0025】図4,図5は本発明に係るヘッドアップデ
ィスプレイ装置の第2の実施例の正面図,側面図であ
る。この第2の実施例では、表示光をホログラム・コン
バイナ5の所定部分に投射するのに、表示光,すなわち
レーザ光を出射するレーザダイオード16と、レーザダ
イオード16から出射したレーザ光を平面波にするレン
ズ17a,17b,18と、平面波となったレーザ光の
うち所定範囲の部分だけをホログラム・コンバイナ5の
所定部分に投射させるように制御する空間変調器19と
が設けられている。すなわち、この第2の実施例では、
第1の実施例のように表示光の投射方向を制御してコン
バイナ5への投射位置を制御するのでなく、空間変調器
19により表示光の透過を部分的に選択制御することに
より、コンバイナ5への投射位置を制御するようになっ
ている。
4 and 5 are a front view and a side view of the second embodiment of the head-up display device according to the present invention. In the second embodiment, in order to project the display light on a predetermined portion of the hologram combiner 5, the display light, that is, the laser diode 16 for emitting the laser light, and the laser light emitted from the laser diode 16 are made into plane waves. Lenses 17a, 17b, and 18 and a spatial modulator 19 that controls so as to project only a portion of a predetermined range of the plane wave laser light onto a predetermined portion of the hologram combiner 5 are provided. That is, in this second embodiment,
Instead of controlling the projection direction of the display light to control the projection position on the combiner 5 as in the first embodiment, the spatial modulator 19 partially controls the transmission of the display light to thereby selectively combine the display light. It is designed to control the projection position on.

【0026】第2の実施例では、このように空間変調器
19を用いて表示光の透過を部分的に選択制御している
ので、ホログラム・コンバイナ5の複数の部分に同時に
表示光を投射することができ、これにより、複数の画像
情報を同時に表示させることができる。
In the second embodiment, since the transmission of the display light is partially controlled by using the spatial modulator 19 as described above, the display light is simultaneously projected onto a plurality of portions of the hologram combiner 5. It is possible to display a plurality of image information at the same time.

【0027】図4,図5の例では、ホログラム・コンバ
イナ5に図1,図2と全く同様の6種類の画像情報が予
め記憶されているときに、バッテリー状態警告とシート
ベルト装着警告との2つの画像情報を1つのレーザダイ
オード16からの表示光で同時に表示させる場合が示さ
れている。この表示を行なうときには、レーザダイオー
ド16からの表示光をレンズ17a,17b,18で平
面波にして、空間変調器19を通過させる。この際、空
間変調器の21a,21bの範囲を高い透過率となるよ
う制御し、この範囲21a,21bの表示光のみを透過
させることにより、コンバイナ5の部分P3,P4だけに
表示光を投射することができる。これにより、バッテリ
ー状態警告とシートベルト装着警告の2つの画像表示を
1つのレーザダイオードからの表示光で全く同時に行な
うことができ、多数の画像情報を持ったホログラム・コ
ンバイナと解像度の高い空間変調器を用いれば、多数の
画像情報を同時に表示することができる。さらに、同時
に表示される多数の画像情報を組合せて集合とすること
によりこれを1つの画像情報とすることも容易に可能で
ある。また、空間変調器を用いることにより、複数の8
セグメント文字による立体感のある視認性のよい表示も
可能になる。
In the examples of FIGS. 4 and 5, when the hologram combiner 5 stores six kinds of image information exactly the same as those in FIGS. 1 and 2, a battery state warning and a seat belt wearing warning are given. The case where two pieces of image information are simultaneously displayed by the display light from one laser diode 16 is shown. When this display is performed, the display light from the laser diode 16 is made into a plane wave by the lenses 17a, 17b, 18 and passed through the spatial modulator 19. At this time, the range of 21a and 21b of the spatial modulator is controlled so as to have a high transmittance, and only the display light of these ranges 21a and 21b is transmitted, so that only the portions P 3 and P 4 of the combiner 5 can display light. Can be projected. As a result, two image displays, a battery state warning and a seat belt wearing warning, can be displayed at the same time by the display light from one laser diode, and a hologram combiner having a large number of image information and a high resolution spatial modulator. Using, it is possible to display a large number of image information at the same time. Furthermore, by combining a large number of image information displayed at the same time into a set, this can be easily made into one image information. Also, by using a spatial modulator,
It is also possible to display a segmented character with a three-dimensional effect and good visibility.

【0028】空間変調器とホログラムとの間には、5乃
至30cm程度の距離があるため、回折によりそれぞれの
画像情報が不正確に再生されることが考えられるが、2
1a,21bの部分が比較的大きいため、また反射型ホ
ログラムのため、その影響は比較的少ない。また、予め
この回折による平行波の乱れを考慮してホログラム・コ
ンバイナを作製しておくことは効果的である。
Since there is a distance of about 5 to 30 cm between the spatial modulator and the hologram, it is conceivable that each image information will be reproduced incorrectly due to diffraction.
Since the portions 1a and 21b are relatively large, and because they are reflection holograms, their influence is relatively small. Further, it is effective to fabricate a hologram combiner in consideration of the disturbance of parallel waves due to this diffraction.

【0029】図6は本発明に係るヘッドアップディスプ
レイ装置の第3の実施例の正面図である。この第3の実
施例では、表示させる方向として複数の異なる方向が得
られるように回折格子が形成されているホログラム・コ
ンバイナ24が設けられている。ホログラム・コンバイ
ナ24は、例えば2種類の回折格子が多重に予め形成さ
れたものとなっている。なお、図6において、表示装置
11は、図7,図8における表示装置71と同様の例え
ば液晶表示装置で構成され、また光学系10は、図7,
図8における光学系60と同様に、表示装置11に表示
された画像情報の虚像を作るために設けられている。
FIG. 6 is a front view of a third embodiment of the head-up display device according to the present invention. In the third embodiment, a hologram combiner 24 is provided in which a diffraction grating is formed so that a plurality of different directions can be obtained as a display direction. The hologram combiner 24 is, for example, one in which two types of diffraction gratings are preliminarily formed in multiple layers. In FIG. 6, the display device 11 is composed of, for example, a liquid crystal display device similar to the display device 71 in FIGS. 7 and 8, and the optical system 10 is similar to that shown in FIG.
Similar to the optical system 60 in FIG. 8, it is provided to create a virtual image of the image information displayed on the display device 11.

【0030】このような構成のヘッドアップディスプレ
イ装置では、表示装置11に例えば排気温度警告の画像
情報を表示させ、これの虚像を光学系10で作り、ホロ
グラム・コンバイナ24で、運転者4と助手席同乗者2
2に2つの分割した方向に反射させることができる。こ
の結果、運転者4は、表示光23aを見ることができる
とともに、助手席同乗者22も表示光23bを見ること
ができる。
In the head-up display device having such a configuration, the display device 11 is caused to display image information of, for example, an exhaust temperature warning, a virtual image of the image information is made by the optical system 10, and the hologram combiner 24 is used to make a driver and the assistant. Seat passenger 2
It can be reflected in two divided directions. As a result, the driver 4 can see the display light 23a, and the passenger 22 with the passenger seat can also see the display light 23b.

【0031】図6の例では、2種類の回折格子をホログ
ラム・コンバイナ24に多重に予め形成するとしたが、
さらに多くの種類の回折格子を多重に予め形成すること
も可能である。このときには、助手席のみならず、後部
座席も含めた3つ以上の方向にも表示光を反射させるこ
とができる。このように、第3の実施例によれば、同乗
者も運転者と同様の画像情報を得られ、確実に画像情報
を認識,判断することが可能となる。
In the example of FIG. 6, two types of diffraction gratings are preliminarily formed in the hologram combiner 24 in advance, but
It is also possible to pre-form multiple types of diffraction gratings in multiple layers. At this time, the display light can be reflected in three or more directions including not only the passenger seat but also the rear seat. As described above, according to the third embodiment, the fellow passenger can obtain the same image information as the driver, and can reliably recognize and judge the image information.

【0032】ただし、この場合、異なる方向として、同
一の間隔と方向をもつ回折格子による反射に寄与しない
0次光や、反射率の低い2次光の方向は用いず、多重に
形成した回折格子による1次光によって、複数の異なる
方向に表示させるようにすることが効果的である。
In this case, however, the directions of the 0th order light that does not contribute to the reflection by the diffraction grating having the same spacing and direction as the different directions and the direction of the secondary light having a low reflectance are not used, and the diffraction gratings formed in multiple It is effective to display in a plurality of different directions by the primary light according to.

【0033】1方向を光軸とする反射のままで、複数の
方向(例えば2つの方向)に分割せずに視域を広げるに
は、コンバイナの面積を大きくしなければならず、ま
た、このため画角が広くなるので、光学系10の収差を
抑えるのは難しくなり、実用化は難しい。これに対し、
画像情報をホログラムとして予めコンバイナに記憶する
場合には、予め複数の方向に画像情報を設定すれば、す
なわち、物体光と参照光とで複数種の干渉縞を多重に記
録すれば、コンバイナの面積を大きくせずとも視野を広
げることが容易に可能である。このとき、それぞれの見
る方向で視距離を異なるようにすることもでき、これ
は、同乗者と運転者との通常の視距離が同一とは限らな
い場合に有効である。
In order to widen the viewing area without dividing into a plurality of directions (for example, two directions) while keeping the reflection with the optical axis in one direction, it is necessary to increase the area of the combiner. Therefore, since the angle of view becomes wide, it is difficult to suppress the aberration of the optical system 10 and practical application is difficult. In contrast,
When the image information is stored as a hologram in the combiner in advance, if the image information is set in a plurality of directions in advance, that is, if multiple types of interference fringes are recorded by the object light and the reference light, the area of the combiner is increased. It is possible to easily expand the field of view without increasing the size. At this time, the viewing distances may be different in the respective viewing directions, which is effective when the normal viewing distances of the passenger and the driver are not always the same.

【0034】また、同一の画像情報について視距離を変
化させてホログラム・コンバイナに記憶しておけば、表
示する方向が同一の場合にも、運転者が最適の視距離を
選択することができたり、視距離を周期的に変化させた
りすることができ、運転者の視認性を高めるのに効果的
である。
Further, by changing the viewing distance for the same image information and storing it in the hologram combiner, the driver can select the optimum viewing distance even when the display directions are the same. The visual distance can be changed periodically, which is effective for improving the visibility of the driver.

【0035】上述の各実施例では、ヘッドアップディス
プレイ装置を自動車に適用した場合について説明した
が、航空機等の他の乗り物などにも本発明を適用するこ
とができる。また、近年、音声情報であるブザーで確実
に何等かのトラブルが生じていることを知らせる手段も
用いられているが、音声情報だけからでは情報の種類を
認識するのは難しい。このような場合に、波長信号の変
化や相違を含めた音声情報による表現とこれらのヘッド
アップディスプレイによる画像情報の表示とを併用する
と効果的である。
In each of the above-described embodiments, the case where the head-up display device is applied to an automobile has been described, but the present invention can be applied to other vehicles such as an aircraft. Further, in recent years, a means for surely informing that a trouble has occurred with a buzzer which is voice information has been used, but it is difficult to recognize the type of information only from voice information. In such a case, it is effective to use the expression by the audio information including the change or difference of the wavelength signal and the display of the image information by these head-up displays together.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上に説明したように請求項1記載の発
明では、表示させる画像情報の少なくとも一部が予め記
憶されているコンバイナを設けているので、視野角の大
きい複雑な解像度の表示を簡単な表示光で運転者に見せ
ることができる。
As described above, according to the first aspect of the invention, since the combiner in which at least a part of the image information to be displayed is stored in advance, it is possible to display a complicated resolution with a wide viewing angle. It can be shown to the driver with a simple indicator light.

【0037】また、請求項2記載の発明では、表示させ
る画像情報の少なくとも一部が予め記憶させているコン
バイナに、空間変調器により制御された表示光を投射し
ているので、単一の表示光で複数の画像情報を同時に簡
単に表示することができる。
According to the second aspect of the invention, since the display light controlled by the spatial modulator is projected to the combiner in which at least a part of the image information to be displayed is stored in advance, a single display is performed. It is possible to easily display a plurality of image information by light at the same time.

【0038】また、請求項3記載の発明では、表示させ
る方向または視距離が複数得られるように形成してある
回折格子からなるコンバイナを設けているので、表示光
を見る視域を簡単に広げることができる。
According to the third aspect of the present invention, since the combiner including the diffraction grating formed so as to obtain a plurality of display directions or viewing distances is provided, the viewing area for viewing the display light can be easily widened. be able to.

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

【図1】本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の
第1の実施例の正面図である。
FIG. 1 is a front view of a first embodiment of a head-up display device according to the present invention.

【図2】本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の
第1の実施例の側面図である。
FIG. 2 is a side view of the first embodiment of the head-up display device according to the present invention.

【図3】図1,図2の構成において、ガソリン量警告の
画像情報の表示光がホログラム・コンバイナから運転者
に反射される様子を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining how the display light of the image information of the gasoline amount warning is reflected by the driver from the hologram combiner in the configuration of FIGS. 1 and 2.

【図4】本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の
第2の実施例の正面図である。
FIG. 4 is a front view of a second embodiment of the head-up display device according to the present invention.

【図5】本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の
第2の実施例の側面図である。
FIG. 5 is a side view of the second embodiment of the head-up display device according to the present invention.

【図6】本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の
第3の実施例の正面図である。
FIG. 6 is a front view of a third embodiment of the head-up display device according to the present invention.

【図7】従来のヘッドアップディスプレイ装置の正面図
である。
FIG. 7 is a front view of a conventional head-up display device.

【図8】従来のヘッドアップディスプレイ装置の側面図
である。
FIG. 8 is a side view of a conventional head-up display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フロントガラス 2 ハンドル 3 ヘッドダウンディスプレイ 4 運転者 5,24 ホログラム・コンバイナ 6 表示光投射部 7 表示光投射方向制御部 8 ダッシュボード 10 光学素子 11 表示装置 16 レーザダイオード 17a,17b,18 レンズ 19 空間変調器 1 Windshield 2 Handle 3 Head-down display 4 Driver 5,24 Hologram combiner 6 Display light projection unit 7 Display light projection direction control unit 8 Dashboard 10 Optical element 11 Display device 16 Laser diode 17a, 17b, 18 Lens 19 Space Modulator

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表示光を出射する表示光出射手段と、該
表示光出射手段からの表示光を反射させるとともに前景
光を透過させるコンバイナとを有し、該コンバイナに
は、表示させる画像情報の少なくとも一部が予め記憶さ
れていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装
置。
1. A display light emitting means for emitting display light, and a combiner for reflecting the display light from the display light emitting means and transmitting the foreground light, wherein the combiner displays image information to be displayed. A head-up display device, at least a part of which is stored in advance.
【請求項2】 請求項1記載のヘッドアップディスプレ
イ装置において、前記表示光出射手段からの表示光は、
空間変調器により制御されて前記コンバイナに投射され
るようになっていることを特徴とするヘッドアップディ
スプレイ装置。
2. The head-up display device according to claim 1, wherein the display light from the display light emitting means is
A head-up display device, characterized in that it is controlled by a spatial modulator and projected onto the combiner.
【請求項3】 表示光を出射する表示光出射手段と、表
示光出射手段からの表示光を反射させるとともに前景光
を透過させるコンバイナとを有し、該コンバイナは、表
示させる方向または視距離が複数得られるように形成し
てある回折格子からなっていることを特徴とするヘッド
アップディスプレイ装置。
3. A display light emitting means for emitting display light, and a combiner for reflecting the display light from the display light emitting means and transmitting the foreground light, wherein the combiner has a display direction or viewing distance. A head-up display device comprising a diffraction grating formed so as to obtain a plurality of diffraction gratings.
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