JPH06115382A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射部材を可動にすることなくダッシュボー
ドの開口を小さくできるようにすると共に、ゴースト像
の発生をなくし、かつ外光が入射しても表示デバイスな
どに不都合が起こらない安価な車両用表示装置を提供す
る。 【構成】 車両の運転状況を表示する自発光表示デバイ
ス１からの表示光を、入射角の絶対値を反射角より小さ
くした非正反射ホログラフィック光学素子からなる反射
部材１２によって反射する。この反射光をダッシュボー
ド４の上面に形成した開口４ａを通じて投射して運転者
の前方視界内に設けた透光性反射部材３に入射する。こ
の入射光を透光性反射部材によって運転者に向かって反
射して運転者に自発光表示デバイスの表示像を透光性反
射部材の後方に虚像Ｘとして視認させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用表示装置に係り、
特に、車両の運転状況を表示する自発光式の表示デバイ
スからの表示光を最終的にホログラフィック光学素子
（ＨＯＥ：Holographic Optical Element ）によりフロ
ントウインドシールドに向けて反射・投射して、その表
示像をウインドシールド前方の前景視界に重畳して運転
者に視認させるようにした、一般にヘッドアップ・ディ
スプレイ（ＨＵＤ）と称される車両用表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に、この種の装置として図１０
に示すようなものがあった。同図において、１は走行速
度や警告等の車両の運転状況を表示する表示デバイスで
あり、具体的には蛍光表示管や液晶表示器によって構成
されている。２は表示デバイス１からの光を車両のフロ
ントウインドシールド３に向けて反射する反射部材であ
り、具体的にはＨＯＥ又は反射鏡により構成され、その
反射面が表示デバイス１の表示面及びウインドシールド
３の内面に向けられて配置されている。

【０００３】４は車両のダッシュボードであり、その内
側には上記表示デバイス１及び反射部材２などからなる
表示ユニットが収容され、その上面に形成された開口４
ａには反射部材２によって反射した光をウインドシール
ド３へ投射するための表示ユニットの開口部が位置され
ている。なお、ウインドシールド３の内面には、上記反
射部材２によって反射されて投射された表示デバイス１
からの光を運転者の方向に反射する部位に、前方視界を
妨げないような特殊な反射コーディングが施されてい
る。

【０００４】以上の構成により、表示デバイス１からの
表示像の光が、反射部材２により反射されてダッシュボ
ード４の開口４ａを通じて車両のウインドシールド３に
投射され、この投射された光がウインドシールド３の内
面で運転者に向けて更に反射されることによって、表示
デバイス１の表示像をウインドシールド３の前方の虚像
Ｘとして運転者に視認させることができる。

【０００５】ところで、運転者には種々の体格の人がい
たり或いは種々の運転姿勢をとる人がいる。このため運
転者の頭部、すなわち目がとる位置にはある程度の範囲
がある。これをアイレンジと称し、Ｅで表すと、その上
下限位置においても表示デバイス１の表示像を正常に視
認することができるようになっていなければならない。

【０００６】しかし、このようなアイレンジＥをカバー
するように装置を構成するためには、ＨＯＥ或いは反射
鏡からなる反射部材２が大型になってしまう他、ダッシ
ュボード４の開口４ａ、更にはウインドシールド３の内
面に施す反射コーディングの面積も大きくしなければな
らなくなる。そして、ダッシュボード４の開口４ａが大
きくなると、内装外観が悪くなるばかりでなく、ウイン
ドシールド３を通して外部から差し込む太陽光線が装置
内に入り易くなる。このように太陽光線が装置内に入る
と、表示デバイス１の表面に所謂ウオッシュアウト現象
が生じて表示像が見え難くなる他、入射した太陽光線に
よる温度上昇による表示デバイス１の破損を防ぐための
熱対策などが必要になるなどの不都合があった。

【０００７】そこで、ダッシュボード４の開口４ａを小
さくしても十分なアイレンジＥを十分確保できるように
するため、図１１に矢印で示すように、図１０における
ＨＯＥ或いは反射鏡からなる反射部材２を可動にし、表
示デバイス１からの表示像の光の入・反射角度を変える
ことができるようにしたものが採用されている。

【０００８】図１１のように反射部材２を可動とするこ
とで、上述のようにダッシュボード４の開口４ａを小さ
くできると共に、反射部材２自身だけでなく、ウインド
シールド３の内面の反射コーディングの面積も小さくて
すむようになる。

【０００９】図１１における反射部材２を可動させる駆
動機構は、例えば図１２の斜視図に示すように、反射部
材２を回転軸２１によって回転自在に支持すると共に、
モータ２２の回転力を歯車２３及び２４を介して回転軸
２１に伝達するように構成されている。モータ２２は運
転席に設けた図示しない操作ボタンを操作することによ
って動かされるようになっていて、ウインドシールド３
に投射されて形成される表示像を図１１のようなアイレ
ンジＥの上下限位置の何れから見るかに応じて、反射部
材２を所望の角度位置へ回動させることにより、十分な
範囲のアイレンジにおいて表示像を視認できるようにな
る。

【発明が解決しようとする課題】しかし、反射部材２を
可動させるための図１２のような駆動機構を採用した装
置の場合、駆動機構が機械的可動部を有するため、経年
と共に歯車のがたつき等を生じ易く、車両走行時のの振
動によりウインドシールド３に写る表示像が揺れるとい
う問題点があった。

【００１０】また、図１２のような駆動機構を製作し、
装置に組み込むことは、装置のコストアップを招くとい
う問題点もある。

【００１１】更に、従来の装置では、反射部材２に採用
したものが正反射形のものであったため、図１３（ａ）
に示すように、再生光とホログラムの表面からの反射光
が干渉しゴースト像が生じるという問題点があった。

【００１２】更にまた、正反射部材を使用した装置で
は、ウインドシールド３及びダッシュボード４の開口４
ａを通して太陽光などの外光が入射したとき、外光が図
１３（ｂ）に示すように正反射部材２を介して表示デバ
イスの方向に向かうようになるため、ウオッシュアウト
など表示デバイスに悪影響を与えるという問題点もあっ
た。

【００１３】よって本発明は、上述した従来の問題点に
鑑み、反射部材を可動にすることなくダッシュボードの
開口を小さくできるようにすると共に、ゴースト像の発
生をなくし、かつ外光が入射しても表示デバイスなどに
不都合が起こらない安価な車両用表示装置を提供するこ
とを目的としている。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明により成された車両用表示装置は、車両の運転状
況を表示する自発光表示デバイスからの表示光を反射部
材によって反射し、該反射光をダッシュボード上面に形
成した開口を通じて投射して運転者の前方視界内に設け
た透光性反射部材に入射し、該入射光を前記透光性反射
部材によって運転者に向かって反射して運転者に前記自
発光表示デバイスの表示像を前記透光性反射部材の後方
に虚像として視認させるようにした車両用表示装置にお
いて、前記反射部材として入射角の絶対値を反射角より
小さくした非正反射ホログラフィック光学素子を使用し
たことを特徴としている。

【００１４】前記運転者の視点の上限位置と下限位置で
視認したときの表示光の光路が前記開口の近傍において
交差するようにしたことを特徴としている。

【００１５】

【作用】上記構成により、自発光表示デバイスの表示光
は非正反射ホログラフィック光学素子にて反射され、そ
の反射光は車両のダッシュボード上面の開口を経て透光
性反射部材にてさらに反射され、自発光表示デバイスの
表示像の虚像が運転者に視認され、しかも反射部材とし
て入射角の絶対値を反射角より小さくした非正反射ホロ
グラフィック光学素子を使用しているので、アイレンジ
の上下限位置において視認したきの表示像（虚像）が移
動し、表示光の光路が非正反射ホログラフィック光学素
子からなる反射部材と透光性反射部材との間で交差する
ようになる。よって、運転者が表示像の虚像を視認する
ために反射光が通る必要のあるダッシュボード上面の開
口の面積を正反射部材に比べて小さくすることができ
る。

【００１６】特に、運転者の視点の上限位置と下限位置
で視認したときの表示光の光路が前記開口の近傍におい
て交差するようにしたので、視認位置が変化してもそれ
に伴って開口を殆ど大きくする必要がなく、開口面積を
最小にすることができる。

【００１７】

【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は本発明による車両用表示装置の一実施例を
示し、同図において、図１０及び図１１について上述し
た従来のものと同一又は対応部分には同一符号を付しそ
の詳細な説明を省略する。なお、表示デバイス１として
は、ＶＦＴなどの自発光表示器やバックライトを背面に
配置したＶＨＣなどの液晶表示器が使用される。

【００１８】図１において、１２は非正反射型ＨＯＥか
らなる反射部材であって、図１０の従来の装置の正反射
型反射部材２に置き換えられている以外、他は実質的に
同一である。

【００１９】この構成により、同図に示すように、表示
デバイス１からの表示光を非正反射ＨＯＥ１２で反射さ
せ、この反射光をウインドシールドに投射し、その虚像
を運転者が視認できるようになっている。

【００２０】非正反射型ＨＯＥでは、表示像（虚像）Ｘ
を視認する角度（方向）によって表示像の見える位置が
変わるという特徴がある。従って、アイレンジＥの上限
位置と下限位置で視認したときの表示像の位置が、図２
に示すように異なるようになる。このように表示像の位
置が変わることによって、図３に示すように、アイレン
ジＥの上限位置及び下限位置で視認したときの表示光の
光路が交差するようになる。よって、この光路が交差す
る位置をダッシュボード４の上面の開口４ａの位置にす
ることによって、開口４ａを最小の大きさにすることが
できる。

【００２１】なお、開口４ａを最小の大きさにはできな
いが、少なくとも非正反射型ＨＯＥからなる反射部材１
２を使用し、かつ上記光路の交差位置を開口４ａの近傍
に設定することによって、正反射部材の場合に比べて、
表示光を通すダッシュボード４の上面の開口４ａの面積
を十分に小さくすることができる。

【００２２】すなわち、図３において、一点破線は非正
反射型ＨＯＥからなる反射部材１２を使用した場合の表
示像の上下端及び中央からの表示光をアイレンジの中
央、上下限位置において見たときの光路を、２点破線は
正反射型ＨＯＥを使用した場合の表示像の上下端及び中
央からの表示光をアイレンジの中央、上下限位置におい
て見たときの光路をそれぞれ示す。

【００２３】この図から明らかなように、見る位置によ
って虚像位置が変化する非正反射型ＨＯＥの場合に必要
とされるダッシュボード４の上面の開口４ａの大きさは
Ｋ₁は正反射型ＨＯＥの場合のＫ₂ よりも小さくなって
いる。また、ウインドシールド３上の反射面の面積Ｒ₁
も正反射型ＨＯＥの場合のＲ₂ よりも小さくなってい
る。

【００２４】次に、上述したように開口４ａが小さくな
る割合を、非正反射型ＨＯＥからなる反射部材１２に対
する種々の表示光入射角及びその曲率Ｒについて検討す
る。この検討を行うに当たって、各部の緒元を図４に示
すように設定した。すなわち、非正反射形ＨＯＥ１２と
開口４ａとの間の距離を１００ｍｍ、ダッシュボードと
ウインドシールドとのなす角度を３５°、ウインドシー
ルド上の反射部材での入反射角度を６7.5 °と設定して
いる。

【００２５】このような緒元において、まず、図５に示
すように、平行光からなる記録光をホログラム記録媒体
の一方の面に対し入射角６０°で入射すると共に、平行
光からなる参照光をホログラム記録媒体の他方の面に対
して入射角θで入射して、平面鏡（Ｒ＝∞）として形成
した非正反射型ＨＯＥからなる反射部材１２を使用し、
上記入射角θを変えた時の開口縮小率の結果を図６に示
す。なお、この結果は、表示デバイスと反射部材１２と
の距離を２００ｍｍに固定した場合のものである。図６
から判るように、入射角が６０°（正反射）のときの開
口は正反射平面鏡のときと全く同じ大きさで、開口縮小
率は０％である。そして、入射角θの絶対値が０°付近
のときに最も縮小率が最大となる最適値がある。

【００２６】次に、平行な記録光の入射角を６０°、平
行な参照光の入射角を０°として作成した非正反射型Ｈ
ＯＥからなる反射部材１２を使用し、この反射部材１２
と表示デバイスとの距離を変えたときの開口縮小率の結
果を図７に示す。この図７からは、反射部材１２と表示
デバイスとの距離が大きく表示像の距離が遠い程、開口
縮小率が大きくなることが判る。

【００２７】また、図７の場合において、非正反射型Ｈ
ＯＥからなる反射部材１２を凹面鏡として形成し、その
曲率を種々変えて見たたところ、曲率の減少に応じて開
口縮小率が僅かに小さくなるが、その差は僅かであるこ
とが判った。

【００２８】以上要するに、開口縮小率に関しては、非
正反射型ＨＯＥからなる反射部材１２が平面鏡を構成し
た場合が最良で、表示光入射角に最適値があり、また反
射部材１２から表示デバイスまでの距離が大きい程縮小
率が大きくなる。

【００２９】また、反射部材１２として非正反射型ＨＯ
Ｅを使用しているので、図８に示すように、外光が入射
しても、反射部材１２の表面反射光は表示デバイス１へ
は入射されず、表示デバイス１の方向への反射光（再生
光）が少なくなるので、ウオッシュアウトや表示デバイ
スの発熱対策などで有利になる。

【００３０】ところで、一般にウインドシールドへの表
示は、図９（ａ）に示すように、ＪＩＳＲ３２１２によ
って定められたウインドシールド３の中央のＡ領域の周
りのＢ領域において行われるように制限されているが、
正反射部材では使用領域が大きいので、同図（ｂ）に示
すように表示像を全体的に下方に移動しなければならな
い。しかし、ＨＵＤの表示は、運転者の正面にくるよう
にできるだけ高い位置に行われることが好ましい。この
点、非反射型ＨＯＥからなる反射部材１２を使用した場
合、ウインドシールド３上での使用領域が小さくなるの
で、全体的に上方へ移動した表示を行うことができ、視
認性の向上を図ることができる。また、ウインドシール
ド３上での反射処理面積を小さくすることができるの
で、前方視界を遮る反射処理面でのマスク現象を小さく
することもできる。

【００３１】なお、上述の実施例では、明言していない
が、反射部材として入射角の絶対値を反射角より小さく
した非正反射ホログラフィック光学素子を使用すること
で、アイレンジの上下限位置において視認したきの表示
像（虚像）が移動し、表示光の光路が非正反射ホログラ
フィック光学素子からなる反射部材と透光性反射部材と
の間で交差させるようにすれば、運転者が表示像の虚像
を視認するために反射光が通る必要のあるダッシュボー
ド上面の開口の面積を正反射部材に比べて小さくするこ
とができる。また、各緒元が変われば、入射角の最適値
は０°以外の値になることは明らかである。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
イレンジの上下限位置において視認したきの表示像（虚
像）が移動し、表示光の光路が非正反射ホログラフィッ
ク光学素子からなる反射部材と透光性反射部材との間で
交差するようにしているので、反射部材を可動にするこ
となく、運転者が表示像の虚像を視認するために反射光
が通る必要のあるダッシュボード上面の開口の面積を正
反射部材に比べて小さくすることができる。また、ゴー
スト像の発生をなくし、かつ外光が入射しても表示デバ
イスなどに不都合が起こらない安価な車両用表示装置を
得ることができる。

【００３３】特に、運転者の視点の上限位置と下限位置
で視認したときの表示光の光路が前記開口の近傍におい
て交差するようにしたので、視認位置が変化してもそれ
に伴って開口を殆ど大きくする必要がなく、開口面積を
最小にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車両用表示装置の一実施例を示す
図である。

【図２】図１の車両用表示装置においてアイレンジ上下
限位置で視認したときの表示像の移動の様子を示す図で
ある。

【図３】本発明による車両用表示装置と従来の装置とに
よる表示作用を比較して示す図である。

【図４】図１の装置における各部の緒元の一例を示す図
である。

【図５】非正反射型ＨＯＥの製作の仕方を示す図であ
る。

【図６】入射角−開口縮小率の関係を示すグラフであ
る。

【図７】表示デバイスからの距離−開口縮小率の関係を
示すグラフである。

【図８】非正反射型ＨＯＥを使用した際の効果の一例を
示す図である。

【図９】非正反射型ＨＯＥを使用した際の他の効果例を
示す図である。

【図１０】従来の装置の一例を示す図である。

【図１１】従来の装置の他の一例を示す図である。

【図１２】図１１中の一部分の詳細を示す斜視図であ
る。

【図１３】従来の装置の問題点を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１ 自発光表示デバイス １２ 反射部材 ３ 透光性反射部材（ウインドシールド） ４ ダッシュボード ４ａ 開口 Ｅ アイレンジ Ｘ 虚像

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の運転状況を表示する自発光表示デ
   バイスからの表示光を反射部材によって反射し、該反射
   光をダッシュボード上面に形成した開口を通じて投射し
   て運転者の前方視界内に設けた透光性反射部材に入射
   し、該入射光を前記透光性反射部材によって運転者に向
   かって反射して運転者に前記自発光表示デバイスの表示
   像を前記透光性反射部材の後方に虚像として視認させる
   ようにした車両用表示装置において、 前記反射部材として入射角の絶対値を反射角より小さく
   した非正反射ホログラフィック光学素子を使用したこと
   を特徴とする車両用表示装置。
2. 【請求項２】 前記運転者の視点の上限位置と下限位置
   で視認したときの表示光の光路が前記開口の近傍におい
   て交差するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   車両用表示装置。