JPH07134265A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部から入射する太陽光等のウインドシール
ドでの反射によって，観者が眩惑されることが少ない安
価なヘッドアップディスプレイの提供。 【構成】 入射光３０を，ウインドシールド１１内のホ
ログラム１２で回折・反射させ，再生光３１を視認す
る。第１発明の入射光３０は，Ｐ偏光で，その入射角α
₁ は，ウインドシールド１１に対するブリュースタ角と
ほぼ等しく，再生光３１の反射角β₁ は，α₁ とほぼ等
しい。第２発明では，ウインドシールド１１の取付角度
とホログラムの反射特性との関係を，外部光の水平面に
対する角度が＋５°以上のときには，反射光が観者の目
に入らないよう設定してある。第３発明では，ホログラ
ムの焦点位置に観者の目が来ないように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ホログラムを用いたヘ
ッドアップディスプレイに関し，例えば，車両用のヘッ
ドアップディスプレイに関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年，自動車のウインドシールドの前方に
スピード，警報等を表示させるヘッドアップディスプレ
イが注目されている。そして，このヘッドアップディス
プレイに用いるディスプレイ装置として，ホログラムの
波長選択性のある回折・反射特性を利用したものが提案
されている。

【０００３】このホログラム反射式ヘッドアップディス
プレイ９は，図７に示すように，表示器９０から発せら
れた被表示像に関する入射光３０を，反射用の光学素子
９３１を介して，あるいは直接に，ウインドシールド９
１の中に保持したホログラム９４に入射する。

【０００４】そして運転者９２は，このホログラム９４
で回折・反射した再生光３１を知覚し，ウインドシール
ド９１の前方に表示された虚像として，被表示像９３を
視認する。なお，上記反射用の光学素子９３１をホログ
ラムとするディスプレイ装置が提案されている。これに
よって，ホログラム９４の色収差を補正し，あるいはホ
ログラム９４の表面反射光を回避するなどの改善を図る
ことができる（特開昭６３−１９４２２２号公報参
照）。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，従来のヘッド
アップディスプレイには，次のような問題がある。それ
は，図８に示すように，ウインドシールド９１に外部か
ら入射する外部光３５が，ウインドシールド９１の室内
側界面９１１で反射し，その反射光３５１がウインドシ
ールドの内部に保持したホログラム９４で再反射し，そ
の再反射光３５２が運転者９２の目に入ることである。

【０００６】即ち，室内側界面９１１で反射した上記反
射光３５１のホログラム９４への入射角が表示器９０か
らの入射光３０の入射角α₁ と一致するとき，運転者９
２は前記被表示像９３（図７）と重ね合わせに外部光３
５を視認する。そして，その外部光３５による像３５４
（反射像）は，直接入射する直視像３５３の方向Ｆ（上
方）とは全く異なった方向Ｅ（下方）に生じ，方向Ｅは
通常時に目が向けられる方向であり運転者９２を眩惑す
る。なお，図８において，符号９３１は，表示器９０の
放射光の方向を回転させるための反射鏡である。

【０００７】これらの外部光３５の光源には，例えば太
陽や街灯などがあり，これらを異なった方向Ｆ，Ｅに二
重に視認することは，外部光が目に入り易くなることで
あり安全運転を阻害する。そして，外部光３５による像
３５４の強さは，運転者９２の目の位置がホログラム９
４の焦点に近いほど大きくなる。なぜならば，外部光３
５のウインドシールド９１での再反射光３５２は，ホロ
グラムの焦点距離ｆの位置に集光するからである。

【０００８】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みて，
太陽光などの外部光によるウインドシールドにおける反
射像を観者が視認し，これによって眩惑されることを抑
制する安全なホログラム反射式ヘッドアップディスプレ
イを提供しようとするものである。

【０００９】

【課題の解決手段】本願の第１発明は，被表示像に関す
る入射光を，ウインドシールド内に設けたホログラムに
より回折・反射させて，その再生光を視認するヘッドア
ップディスプレイであって，上記ホログラムへの入射光
は，Ｐ偏光された光であると共に，上記ホログラムに対
する入射角は，空気とウインドシールドとの間のブリュ
ースタ角にほぼ等しく，一方，上記ホログラムの再生光
は，入射角にほぼ等しい反射角を有していることを特徴
とするヘッドアップディスプレイにある。

【００１０】第１発明において最も注目すべきことの第
１点は，上記ホログラムは入射角α₁ と反射角β₁ とが
ほぼ等しい回折・反射特性を有することである。即ち，
反射型ホログラムの再生光の反射角β₁ は，ホログラム
の入射光の入射角α₁ とほぼ等しい。

【００１１】第１発明において最も注目すべきことの第
２点は，上記ホログラムへ入射させる入射光は，Ｐ偏光
された光であり，その入射角α₁ は，空気とウインドシ
ールドとの間のブリュースタ角θ_B にほぼ等しいことで
ある（α₁ ≒θ_B ）。

【００１２】なお，上記ホログラムの前段には，該ホロ
グラム（メインホログラム）の色収差を打消す回折・反
射特性を有する補正用ホログラムを配設すると好適であ
る。メインホログラムの入射角α₁ と反射角β₁ とが，
ほぼ等しいから色収差の発生は少ないが，上記補正用ホ
ログラムによりメインホログラムの色収差を補正するこ
とにより，表示像は，一段と色収差のない鮮明な像とな
るからである。

【００１３】一方，本願の第２発明は，被表示像に関す
る入射光を，ウインドシールドの内部に保持するホログ
ラムにより回折・反射させて，その再生光を観者に視認
させるヘッドアップディスプレイであって，車外からウ
インドシールドに対して入射する外部光は，該外部光が
水平面に対してなす角度がプラス５°以下の場合にの
み，上記ウインドシールドの室内側界面で反射した後，
上記ホログラムに於いて再反射されて観者の目に入るよ
うに，ウインドシールドの対水平面角度と上記ホログラ
ムの反射特性との間の関係を設定してあることを特徴と
する車両用のヘッドアップディスプレイにある。

【００１４】第２発明において最も注目すべきことは，
車両の外部からウインドシールドの外部界面に入射して
ウインドシールドの内部に進入し，その後ウインドシー
ルドの室内側界面で反射してホログラムで反射される光
は，上記外部光が水平面となす角がプラス５°以下の場
合にのみ観者の視界に入るようウインドシールドの取付
角度とホログラムの回折特性との関係を設定しているこ
とである。

【００１５】即ち，図１に示すように，ホログラム１２
で反射して観者の目に入る入射光３０のホログラム１２
への入射角α₁ としたとき，本発明ではウインドシール
ドの室内側界面１１１で反射する外部光３５が，ホログ
ラム１２に対して上記入射角α₁ となるためには，外部
光３５の水平面となす角θ₂ がプラス５°以下（水平面
より上方５°以下）であるように，ウインドシールド１
１の水平面８１となす角θ₁ とホログラムの上記入射角
α₁ との関係を設定してある。

【００１６】たとえば，図１において，ウインドシール
ドの界面１１１，１１２とホログラム１２の入射面とが
完全に平行であるとし，ウインドシールド内における外
部光３５の曲がり（屈折）を無視できる値の場合には，
上記ウインドシールドが水平面となす角θ₁ とホログラ
ムの上記入射角α₁ との和を８５°以上とする。なお，
この角度条件は，ウインドシールド１１の界面１１１，
１１２とホログラム１２の入射面とが完全平行でないと
き又は外部光３５のウインドシールド１１内における曲
がりが無視できない場合には，それに応じて若干補正さ
せるものとする。

【００１７】なお，ホログラムに入射する被表示像に関
する入射光は，Ｐ偏光された光とし，ホログラムに対す
る入射角を空気とウインドシールドとの間のブリュース
タ角θ_B にほぼ等しくすることが好ましい。即ち，入射
光は，電界が入射面に対して平行な方向に直線偏光され
ており（Ｐ偏光），入射角はウインドシールドに対する
ブリュースタ角に等しいからウインドシールドの表面に
おける反射が生じない。

【００１８】それ故，ウインドシールドでの表面反射に
よるノイズ像が生じず，観者は表面反射のないクリアな
表示像を視認することができるからである。たとえば，
ウインドシールドがガラスである場合には，空気とガラ
スとの間のブリュースタ角θ_B は約５７°である。そし
て図５に示す空気８２からガラス８３への入射角α₂ が
上記θ_B に近い５７°近傍では，Ｐ偏光した入射光３０
に対する表面反射光３６は，図４に示すようにほとんど
ゼロとなる。図４において，カーブ８０１はＰ偏光に対
する反射率のカーブであり，カーブ８０２はＳ偏光（入
射面に対して垂直な電界を有する直線偏光）に対する反
射率のカーブである。

【００１９】また，上記ホログラムの前段に，該ホログ
ラム（メインホログラム）の色収差を打消す回折・反射
を有する補正用ホログラムを配設することが好ましい。
上記補正用ホログラムによりメインホログラムの色収差
が補正されるから，表示像は色収差のない鮮明な像とな
るからである。

【００２０】次に，本願の第３発明は，被表示像に関す
る入射光を，ウインドシールド内に設けた拡大鏡の特性
を有するホログラムにより回折・反射させ，その再生光
を視認するよう構成したヘッドアップディスプレイであ
って，上記ホログラムの焦点距離ｆは，観者の目の位置
が通常変動する範囲内において，観者の目と上記ホログ
ラムの反射面との距離ｄに一致しないような値となって
いることを特徴とするヘッドアップディスプレイにあ
る。

【００２１】第３発明において最も注目すべきことは，
ホログラムが拡大鏡の特性を有しており，その焦点距離
ｆは，シートに着座した観者の目の位置が通常変動する
範囲内において，観者の目とホログラムの反射面との距
離ｄに一致しないような値となっていることである。

【００２２】詳細を後述するように，上記焦点距離ｆと
距離ｄとの差は，より大きい方が外部光による観者への
眩惑度は小さくなる。なお，ホログラムの焦点距離ｆ
は，下記に示すように上記距離ｄより小さい方がヘッド
アップディスプレイを小形化できるという利点がある。
しかし，これに限定されるものではなく焦点距離ｆが上
記距離ｄより大きくても観者の眩惑度の抑制効果を有す
る。

【００２３】焦点距離ｆが小さい方がヘッドアップディ
スプレイを小形化できる理由は，被表示像の結像の位置
を一定としたとき，焦点距離ｆが小さい方が表示器とホ
ログラムとの距離を小さくすることができるからであ
る。

【００２４】第３発明の具体的な実現方法の一例とし
て，焦点距離ｆを２００ｍｍ以下とする方法がある。自
動車のシートに着座した場合，通常の動作範囲におい
て，運転者の目がウインドシールドに２０ｃｍ以上接近
することは稀である。従って，上記距離ｄが焦点距離ｆ
に一致することは殆どなく，観者が外部光によって眩惑
される確率は極めて低くなるからである。

【００２５】また，ホログラムの焦点距離ｆは，通常の
人（平均的な人）がシートに着座したときにおける顔と
ホログラムとの距離Ｌの１／２以下とすることが好まし
い。上記距離Ｌがホログラムの焦点距離ｆの２倍以上で
あれば，観者の目は外部光が集光する位置（焦点）から
かなり遠ざかることとなり，外部光による結像は大幅に
弱められるからである。

【００２６】

【作用及び効果】第１発明の作用効果について述べる。
本発明においては，図２に示すように，入射光３０のホ
ログラム１２に対する入射角α₁ と再生光３１のホログ
ラム１２に対する反射角β₁ とはほぼ等しい。それ故，
図８に示す観者９２が外部光３５（例えば太陽）を視認
する方向Ｅと，外部光がウインドシールドに入射する方
向Ｆとは略平行となる。

【００２７】なぜならば，同図から知られるように，角
δはホログラムへの上記入射角α₁と反射角β₁ との差
（α₁ −β₁ ）となるからである（なぜならば外部光３
５のウインドシールド９１への入射角はα₁ であり，方
向Ｅがウインドシールド９１の法線となす角はβ₁ であ
るからである）。

【００２８】そして，本発明においては，上記入射角α
₁ と反射角β₁ とはほぼ等しいから，上記方向Ｅと方向
Ｆとがなす角γはほぼゼロであり，両者Ｅ，Ｆは略平行
である。それ故，外部光３５による直視像３５３とウイ
ンドシールドでの反射像３５４とが重なり合い，運転者
９２が，外部光３５の光源像を二重に見ることがない。
従って，上方にある太陽の光がウインドシールドの前方
から入射し，被表示像９３に重なって運転者９２を眩惑
するようなことが起こらない。

【００２９】なお，上記入射角α₁ と反射角β₁ の差が
大きければ大きいほど，図９に示すように，外部光３５
による直視像３５３と上記反射像３５４とは，矢印Ｇの
方向に分離され，反射像３５４は相対的により下方に視
認される（なお，ヘッドアップディスプレイにおいて
は，ホログラムは，一般に像を拡大するから，α₁ ≦β
₁ であり，反射像３５４を直射像３５３の上方に見るこ
とはない）。

【００３０】上記のように，本発明によれば，観者は，
外部光３５によるウインドシールドの反射像３５４をそ
の直視像３５３と異なった角度から別個に見ることがな
い。従って，ウインドシールドでの反射像３５３を視認
する外部光３５の位置は狭められ，外部光３５による眩
惑を回避することができる。

【００３１】一方，上記のようにホログラムへの入射角
α₁ と反射角β₁ とが近接する（α₁ ≒β₁ ）と，こん
どは表示像に関するウインドシールドでの表面反射光に
よる表面反射像が正規像と重なって観者の目に入り易い
という別個の問題が生ずる。即ち，図１０に示すよう
に，ホログラムの入射角α₁ と反射角β₁ の角度差（α
₁ −β₁ ）だけ，正規像を造る再生光３１と表面反射光
３１１との間には角度差が生ずる。

【００３２】そして上記角度差（α₁ −β₁ ）が大きい
と，正規像と表面反射像とは完全に分離され，その結果
表面反射像は，観者の目に入らない。しかし，角度差
（α₁−β₁ ）が小さくなると表面反射像が観者の目に
入るようになり表示像にぼやけを生ずることとなる。

【００３３】しかしながら，本願の第１発明において
は，入射光３０をＰ偏光された光とすると共に，入射角
α₁ をウインドシールド（例えばガラス）に対するブリ
ュースタ角θ_B （ガラスでは約５７°）とほぼ等しくし
てある。それ故，本発明のヘッドアップディスプレイで
はウインドシールドでの表面反射はほとんど生じない
（α₁ ＝θ_B なら理論的にはゼロ）。従って，表面反対
像による，表示像のぼやけは回避することができる。

【００３４】そして，これらの好ましい効果は，ホログ
ラムの入射角α₁ と反射角β₁ とをほぼ等しくすること
と，入射光をＰ偏光としブリュースタ角とすることによ
り実現しているが，これらの技術的手段は安価かつ容易
に実現することのできる技術的手段である。

【００３５】上記のように，本願の第１発明によれば，
太陽光などの外部光によるウインドシールドの室内側界
面における反射像を観者が視認，眩惑されることがな
く，また表示像に関してはウインドシールドでの表面反
射像や色収差による表示像のぼやけが少ない，安価なホ
ログラム反射式のヘッドアップディスプレイを提供する
ことができる。

【００３６】次に，第２発明の作用効果について述べ
る。本発明においては，外部光が水平面よりも上方５°
以下から放射されてウインドシールドに入射しなけれ
ば，ウインドシールドの室内側界面で反射された光は観
者の目に入らないよう，ウインドシールドと水平面との
角度θ₁ とホログラムの入射角α₁ との関係を定めてい
る。

【００３７】例えば，図１において，ウインドシールド
１１の界面１１１，１１２とホログラム１２の入射面と
が平行である場合には，室内側界面内における外部光３
５のウインドシールド１１での曲がり（屈折）を無視す
れば，外部光３５がウインドシールド１１の室内側界面
１１１で反射して観者８の目に入る条件は，次式で示す
ことができる（図３参照）。 θ₂ ＝９０°−α₁ −θ₁ ・・・・・（１） ここでθ₂ は，外部光３５が水平面８１との間になす
角，θ₁ は，ウインドシールド１１が水平面８１となす
角，α₁ はホログラムに対する入射光３０の入射角であ
る。

【００３８】従って，外部光３５が水平面より時計まわ
りにプラス５°以下のときその反射光を視認する条件
は，θ₂ ≦５°であるから，次のような条件（２）を満
足させればよい。そしてこの条件式（２）は，前項にお
いて，本発明の解決手段として提示した通りである。 α₁ ＋θ₁ ≧８５°・・・・・（２）

【００３９】上記のように，第２発明のヘッドアップデ
ィスプレイにおいては，外部光によるウインドシールド
の反射像は，外部光が水平面より上方５°以下から放射
されなければ，観者の目に入らない。そして，外部光が
このような位置から放射されることは極めて稀である。

【００４０】従って，本発明によれば実質的に外部光の
ウインドシールド反射像による視認妨害は生じない。ま
た，上記条件式（２）を満足させることによって，コス
トが上昇することはないから，このような効果を有する
ヘッドアップディスプレイを極めて安価に実現すること
ができる。

【００４１】上記のように，第２発明によれば，太陽光
などの外部光によるウインドシールドにおける反射像に
よって観者が眩惑されることのない安価なホログラム反
射式ヘッドアップディスプレイを提供することができ
る。

【００４２】次に，本願の第３発明の作用効果について
述べる。本願は，第１，第２発明のように外部光による
ウインドシールドの反射光が運転者の目に入射しないよ
うにするのではなく，入射した反射光の眩惑感を抑制す
ることにより不具合をなくすものである。

【００４３】図６に示すように，外部光３５のウインド
シールド１１の室内側界面１１１で反射された光は，ホ
ログラム１２で再反射されて，その再反射光３５２が観
者の目に入る。そして，広がりをもった外部光３５（例
えば太陽光）は，ホログラム１２の焦点３９の位置にお
いて集光するから，観者の目がこの位置にあることが最
も危険である。

【００４４】しかしながら，第３発明においては，観者
の通常の動作範囲においては，観者の目の位置はホログ
ラムの焦点３９と一致しない（同図において，ｄ≠ｆで
ある）から，上記のような危険な状態を回避することが
できる。そして，観者の目の位置がホログラムの焦点３
９の位置から離れる（｜ｄ−ｆ｜を大きくする）ほど眩
惑感を少なくすることができる。

【００４５】なお，観者の目の位置とホログラムの焦点
３９のとの距離（｜ｄ−ｆ｜）は，好ましくは４００ｍ
ｍ以上，より好ましくは６００ｍｍ以上であることが望
ましい。そして，運転者とウインドシールドとの距離は
通常８０ｃｍ以上あるから，ホログラムの焦点３９の位
置が運転者の目の位置からかなり離れた位置となるよう
にホログラムを形成すること（例えばｆ≦２０ｃｍとす
ること）は，極めて容易であり，上記条件は安価に実現
することができる。

【００４６】即ち，ホログラムの焦点３９を運転者の通
常の目の位置から遠めに設定するという安価な手段によ
り，外部光による眩惑感を大幅に抑制することができ
る。上記のように，第３発明によれば，太陽光などの外
部光によるウインドシールドの反射像によって観者が眩
惑されることを抑制することができる，安価なホログラ
ム反射式ヘッドアップディスプレイを提供することがで
きる。

【００４７】

【実施例】

実施例１ 第１発明の実施例にかかるヘッドアップディスプレイに
ついて，図１を用いて説明する。本発明は，図１に示す
ように，被表示像に関する入射光３０を，ウインドシー
ルド１１に設けたホログラム１２により回折・反射させ
て，その再生光３１を観者８が視認する車両用のヘッド
アップディスプレイ１０である。

【００４８】そしてホログラム１２の入射光３０は，Ｐ
偏光された光であると共に，上記ホログラム１２に対す
る入射角α₁ は，空気とウインドシールド１１との間の
ブリュースタ角θ_B にほぼ等しい。一方，ホログラム１
２の再生光３１は，上記入射角α₁ にほぼ等しい反射角
β₁ を有している（β₁ ≒α₁ ）。

【００４９】本例のヘッドアップディスプレイ１０にお
いては，表示器１３から発せられた被表示像（図７，符
号９３参照）を示す入射光３０は，ホログラム１２で反
射して観者８の目に入る。ホログラム１２は，ウインド
シールド１１の内部に保持されており，ウインドシール
ド１１は透明な板状のガラスである。ホログラム１２
は，ウインドシールド１１の界面１１１，１１２と平行
な板状体である。

【００５０】表示器１３から発せられたホログラム１２
の入射光３０は，ホログラム１２の入射面に対して入射
角α₁ で入射する。そして，上記入射光３０は，ホログ
ラム１２に於いて回折・反射し，反射角β₁ で出射し，
観者８の目に入る。上記反射角β₁ は，入射角α₁ にほ
ぼ等しい価値である。

【００５１】次に，本例のヘッドアップディスプレイ１
０の作用効果ついて述べる。本例においては，ホログラ
ム１２に対する入射角α₁ と反射角β₁ とは，ほぼ等し
いから，前記のようにホログラム１２における色収差
は，ほとんど生じない。

【００５２】一方，外部からウインドシールド１１へ入
射する外部光３５は，ウインドシールド１１及びホログ
ラム１２を透過して直接観者８の目に入る直視光（図８
のＦ方向）と，ウインドシールド１１に入射した後，室
内側界面１１１で反射した後ホログラム１２で再反射し
て観者８の目に入る再反射光３５２とがある。

【００５３】そして，ホログラム１２の入射角α₁ と反
射角β₁ とがほぼ等しいから，前記のように本例におい
ては，上記直視光と再反射光３５２とは，ほぼ平行とな
り重なり合う。それ故，観者８は，外部光３５によって
派生した再反射光３５２によって眩惑されることがな
い。そして，ホログラム１２の入射角α₁ と反射角β₁
とをほぼ等しくすることは，ホログラム製作上極めて容
易に実現することのできる条件である。

【００５４】また，本例におけるホログラム１２への入
射光３０は，Ｐ偏光された光であり，その入射角は，ウ
インドシールド１１に対するブリュースタ角にほぼ等し
いから，前記のようにウインドシールド１１の室内側界
面１１１において反射はほとんど起こらない。従って，
表面反射光による表示像のぼやけは生じない。

【００５５】そして，入射光３０に上記条件（Ｐ偏光，
ブリュースタ角による入射）を与えることは，容易であ
り，コストの上昇もほとんど発生しない。上記のよう
に，本例によれば，太陽光などの外部光３５によるウイ
ンドシールド１１の室内側界面１１１における反射像を
観者が視認，眩惑されることがなく，また表示像に関し
てはウインドシールド１１での表面反射像や色収差によ
るぼやけのない，安価なヘッドアップディスプレイを提
供することができる。

【００５６】実施例２ 本例は，図２に示すように，実施例１において，ホログ
ラム１２の前段に，中継ミラー１４を設けたもう１つの
実施例である。即ち，表示器１３から発せられた入射光
３０は，中継ミラー１４において反射されてホログラム
１２に入射する。

【００５７】中継ミラー１４を設けることにより，光路
の自由度が増大し，表示器１３の取付け位置の自由度が
増大する。また，ホログラム１２に対する光路長を長く
することができる。その他は，実施例１と同様である。
なお，上記中継ミラーをホログラムによって置換するこ
とにより，これに様々な回折特性を付与することもでき
る。

【００５８】実施例３ 第２発明の実施例にかかるヘッドアップディスプレイに
つき，図３を用いて説明する。本例は，図３に示すよう
に，被表示像に関する入射光３０をウインドシールド１
１の内部に保持するメインホログラム１５により回折・
反射させて，その再生光３１を観者８に視認させる車両
用のヘッドアップディスプレイ１である。

【００５９】そして，車外からウインドシールド１１に
対して入射する外部光３５は，該外部光３５が水平面８
１に対してなす角θ₂ が時計方向に＋５°以下の場合
（θ₂≦＋５°）にのみ，上記ウインドシールド１１の
室内側界面１１１で反射した後，メインホログラム１５
に於いて再反射されて観者８の目に入るように，ウイン
ドシールド１１の対水平面角度θ₁ と上記ホログラム１
２の反射特性との間の関係を設定してある。

【００６０】そして，メインホログラム１５に入射する
被表示像に関する入射光３０は，Ｐ偏光された光であ
り，その入射角α₁ は，空気とウインドシールドとの間
のブリュースタ角にほぼ等しい。また，メインホログラ
ム１５の前段には，メインホログラム１５の色収差を打
消す回折・反射特性を有する補正用ホログラム１６を配
設してある。

【００６１】ウインドシールド１１は，板状のガラスで
あり，メインホログラム１５はウインドシールド１１の
界面１１１，１１２と平行に，ウインドシールド１１内
に保持されている。そして，ウインドシールド１１（ホ
ログラム１５）が水平面８１となす角θ₁とメインホロ
グラム１５の上記入射角α₁ との和（θ₁ ＋α₁ ）は，
８５°以上である。

【００６２】次に，本例のヘッドアップディスプレイ１
の作用効果について述べる。ウインドシールド１１の室
内側界面１１１で反射されて観者の目に入る外部光３５
は，図８に示すようにウインドシールド１１の室内側界
面１１１に対する法線に対してα₁ の角度を有するか
ら，水平面８１に対する角度θ₂ は，次式で示される。 θ₂ ＝９０°−θ₁ −α₁ ・・・・・（３） そして，上記（θ₁ ＋α₁ ）は，８５°以上であるから θ₂ ≧８５°・・・・・（４）

【００６３】即ち，水平面８１に対して，時計方向に測
った角度では，上記θ₂ は，＋５°以下となり，それ以
外の角度の外部光３５は，ウインドシールドでの反射像
が観者８に視認されることがない。そして，上記条件を
満たす外部光３５は，極めて稀であり，観者８は，外部
光３５によるウインドシールド１１での反射像によって
眩惑されることは，殆どなく，本例のヘッドアップディ
スプレイ１においては，外部光３５による眩惑は，殆ど
生じない。そして，このような条件（θ₁ ＋α₁ ≧８５
°）を満たすためにコストの上昇は，ほとんど生じな
い。

【００６４】また，メインホログラム１５に対する入射
光３０は，Ｐ偏光であり，ウインドシールド１１（ホロ
グラム１５）に対する入射角α₁ は，ウインドシールド
１１のガラスに対するブリュースタ角θ_B であるから，
ウインドシールド１１での表面反射は生じない。そし
て，メインホログラム１５の前段には，メインホログラ
ム１５の色収差を打消す回折・反射特性を有する補正用
ホログラム１６が配置されているから，観者８の視認す
る表示像には色収差がない。

【００６５】上記ように，観者８の視認する表示像は，
表面反射によるノイズや色収差のない明瞭な像である。
上記のように，本例によれば，太陽光などの外部光３５
によるウインドシールドでの反射像によって観者が眩惑
されることがなく，また色収差や表面反射のない明瞭な
表示像を提示するヘッドアップディスプレイ１を提供す
ることができる。

【００６６】実施例４ 本例は，図６に示すように，ホログラム１２の焦点距離
ｆを観者８の通常の顔位置とホログラム１２の反射面と
の距離Ｌの１／２以下となるようにしたもう１つの実施
例である。即ち，本例は，図６に示すように，被表示像
９３に関する入射光３０をウインドシールド１１内に設
けた拡大鏡の特性を有するホログラム１２により回折・
反射させ，その再生光３１を視認するよう構成したヘッ
ドアップディスプレイ１０であって，ホログラム１２の
焦点距離ｆは，シートに着座した観者８の通常の顔位置
とホログラム１２の反射面との距離Ｌの１／２以下であ
る（Ｌ≧２ｆ）。

【００６７】表示器１３から発せられた入射光３０は，
ウインドシールド１１内のホログラム１２で反射されて
観者８の目に入る。そして，表示器１３とホログラム１
２との距離をａ，ホログラム１２と被表示像９３（虚
像）との距離をｂ，ホログラム１２の焦点距離をｆとす
ると，（１／ａ）−（1 ／ｂ）＝１／ｆなる関係が成り
立つ。本例における焦点距離ｆは，４０ｃｍである。

【００６８】一方，所定の位置にある太陽などから発せ
られた外部光３５は，ウインドシールド１１の室内側界
面１１１で反射された後，ホログラム１２で再反射され
（図１，図８参照），その再反射光３５２は，ホログラ
ム１２の焦点３９において集光する。

【００６９】上記において「所定の位置」とは，図８に
示したように，外部光３５の光源とウインドシールド１
１の法線とのなす角が入射光３０ホログラムへの入射角
α₁に等しくなる位置である。本例においては，上記入
射角α₁ は，４０°，反射角β₁ は６４°である。

【００７０】一方，観者８とホログラム１２との距離Ｌ
は，通常約８００〜９００ｍｍであり，焦点距離ｆの２
倍以上である。即ち，観者８と焦点３９とは，焦点距離
ｆ以上あり４００〜５００ｍｍ離れている（Ｌ−ｆ≧
ｆ）。従って，再反射光３５２は，観者８の位置におい
ては，かなり発散し弱められる。

【００７１】焦点距離ｆを上記距離Ｌの１／２以下とし
たヘッドアップディスプレイ１０について感応検査を実
施した結果，太陽光のような強力な外部光３５に対して
も，大きな眩惑感がないことが確かめることができた。
そして，ホログラム１２の焦点距離ｆを上記のような値
とすることは，極めて容易であり，ホログラム１２のコ
ストを特に上昇させることはない。

【００７２】上記のように，本例によれば，太陽光など
の外部光３５によるウインドシールドの室内側界面１１
１による反射像によって観者８が眩惑されることがな
く，また安価であるヘッドアップディスプレイ１０を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のヘッドアップディスプレイの光学的
構成図。

【図２】実施例２のヘッドアップディスプレイの光学的
構成図。

【図３】実施例３のヘッドアップディスプレイの光学的
構成図。

【図４】Ｐ偏光とＳ偏光による反射特性図。

【図５】ブリュースタ角θ_B の説明図。

【図６】実施例４のヘッドアップディスプレイの光学的
構成図。

【図７】従来のヘッドアップディスプレイの光学的構成
図。

【図８】従来のヘッドアップディスプレイにおける外部
光による直視像と反射像の説明図。

【図９】図７の直視像と反射像との関係図。

【図１０】従来のヘッドアップディスプレイの表面反射
光の説明図。

【符号の説明】

１，１０．．．ヘッドアップディスプレイ， １１．．．ウインドシールド， １２，１５．．．ホログラム， ３０．．．入射光， ３１．．．再生光， α₁ ．．．入射角， β₁ ．．．反射角，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 理 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 水野 透 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被表示像に関する入射光を，ウインドシ
   ールド内に設けたホログラムにより回折・反射させて，
   その再生光を視認するヘッドアップディスプレイであっ
   て，上記ホログラムへの入射光は，Ｐ偏光された光であ
   ると共に，上記ホログラムに対する入射角は，空気とウ
   インドシールドとの間のブリュースタ角にほぼ等しく，
   一方，上記ホログラムの再生光は，入射角にほぼ等しい
   反射角を有していることを特徴とするヘッドアップディ
   スプレイ。
2. 【請求項２】 被表示像に関する入射光を，ウインドシ
   ールドの内部に保持するホログラムにより回折・反射さ
   せて，その再生光を観者に視認させるヘッドアップディ
   スプレイであって，車外からウインドシールドに対して
   入射する外部光は，該外部光が水平面に対してなす角度
   がプラス５°以下の場合にのみ，上記ウインドシールド
   の室内側界面で反射した後，上記ホログラムに於いて再
   反射されて観者の目に入るように，ウインドシールドの
   対水平面角度と上記ホログラムの反射特性との間の関係
   を設定してあることを特徴とするヘッドアップディスプ
   レイ。
3. 【請求項３】 請求項２において，ホログラムに入射す
   る被表示像に関する入射光は，Ｐ偏光された光であると
   共に，その入射角は，空気とウインドシールドとの間の
   ブリュースタ角にほぼ等しいことを特徴とするヘッドア
   ップディスプレイ。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３において，上記ホ
   ログラムの前段には，該ホログラムの色収差を打消す回
   折・反射特性を有する補正用ホログラムを配設してある
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
5. 【請求項５】 被表示像に関する入射光を，ウインドシ
   ールド内に設けた拡大鏡の特性を有するホログラムによ
   り回折・反射させ，その再生光を視認するよう構成した
   ヘッドアップディスプレイであって，上記ホログラムの
   焦点距離ｆは，観者の目の位置が通常変動する範囲内に
   おいて，観者の目と上記ホログラムの反射面との距離ｄ
   に一致しないような値と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。
6. 【請求項６】 被表示像に関する入射光を，ウインドシ
   ールド内に設けた拡大鏡の特性を有するホログラムによ
   り回折・反射させ，その再生光を視認するよう構成した
   ヘッドアップディスプレイであって，上記ホログラムの
   焦点距離ｆは，２００ｍｍ以下であることを特徴とする
   ヘッドアップディスプレイ。
7. 【請求項７】 被表示像に関する入射光を，ウインドシ
   ールド内に設けた拡大鏡の特性を有するホログラムによ
   り回折・反射させ，その再生光を視認するよう構成した
   ヘッドアップディスプレイであって，上記ホログラムの
   焦点距離ｆは，シートに着座した観者の通常の顔位置と
   上記ホログラムの反射面との距離Ｌの１／２以下である
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。