JPH07285357A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】表示虚像に倍率を与えても、表示虚像に歪みが
生じないヘッドアップディスプレイを得る。 【構成】発光表示手段６からの情報を含む光５が第１の
ホログラム７により第１の回折像が１方向に拡大されて
回折され、ミラー９により反射、さらに第２のホログラ
ム８により第２の回折像が前記方向に垂直な方向に拡大
されて回折されて、コンバイナー３で運転者の観測位置
２に向けて反射されるヘッドアップディスプレイ。

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（ＨＵＤ）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、ヘッドアップディスプレイ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や光学素
子の一部として、ホログラムが使用されるようになって
いる。このホログラムは反射機能（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、コンバイナーとして用いた場
合には前景輝度を損なわずに高輝度で大画面の表示像が
得られるという特徴もある。

【０００４】かかる車両用ヘッドアップディスプレイの
構成を示す概念図が図４である。ここで、４１は車両用
窓ガラス、４２は運転者の観察位置、４３はコンバイナ
ー、４４は表示像、４５は情報を含む光、４６は光源を
含む表示器である。

【０００５】表示器４６から発した光は、車両用窓ガラ
ス４１に備えられたコンバイナー４３に照射され、反射
されて運転手に観察位置４２で視認される。この際、表
示情報は４４の位置に虚像として運転手に認識される。
上記車両用ヘッドアップディスプレイでは虚像の位置を
図４に示すように車両前方とし、表示像を拡大するため
表示器とコンバイナーの間に凹面鏡等の光学部品や拡大
効果を付与したホログラムを用いた車両が商品化されて
いる。また、コンバイナー自体に拡大効果を付与したホ
ログラムを用いて同様な効果をもたらすことが提案され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、凹面鏡やホロ
グラムに倍率の大きな拡大機能を持たせると像が歪んだ
り、アイレンジ内で頭を動かしたときに像が動くという
問題があり、実際には拡大機能を十分に用いることはで
きなかった。

【０００７】一方、ヘッドアップディスプレイの表示器
はダッシュボード内の限られた空間に収納する必要があ
り、できるだけ表示器を小型化するという要求がある。

【０００８】本発明の目的は従来技術が有していた前述
の欠点を解消することにあり、従来知られていなかった
ヘッドアップディスプレイを新規に提供することにあ
る。

【０００９】

【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とし
て発生する発光表示手段と、前記光を観視者の観測位置
に向けて反射するコンバイナーとを少なくとも備えたヘ
ッドアップディスプレイであって、前記発光表示手段か
ら発せられた光は少なくとも２つのホログラムによって
回折されて観視者の観測位置に向かうものであり、前記
２枚のホログラムのうちの第１のホログラムによって形
成される第１の回折像は回折前の像に比べて１方向に拡
大され、第２のホログラムによって形成される第２の回
折像は第１の回折像に比べて前記方向と略垂直な方向に
拡大されていることを特徴とするヘッドアップディスプ
レイを提供するものである。

【００１０】

【作用】図３は、ホログラムの一般的な機能を説明する
概念図である。ホログラム１０は、ホログラム感光材料
に対してその両面側からそれぞれ入射角α、βで平行光
を入射させ、露光を行った非正反射型ホログラムであ
る。ホログラム１０の再生時には、図３に示すように入
射角αで入射した光は回折角βで反射回折される。この
際、入射角αが回折角βより大きい場合、入射方向と回
折方向で作られる面内方向（すなわち、入射方向と回折
方向で作られる面と回折像面との交線方向）で回折像１
２は回折前の像１１に比べて拡大される。逆に入射角α
が回折角βより小さい場合には縮小される。

【００１１】したがって、上記のように露光されたホロ
グラムを２枚配することによって、それぞれのホログラ
ムにおける入射方向と回折方向で作られる面内方向で回
折像が拡大される。この際に、両者の拡大される方向を
垂直にすることによって、もともとの表示像全体を拡大
して観視者に観測させることができる。

【００１２】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を説
明する。図１は、本発明の基本的構成の一例を示す概念
図である。１は車両用窓ガラス、２は運転者の観測位
置、３はコンバイナー、４は表示虚像、５は情報を含む
光、６は発光表示手段、７は第１のホログラム、８は第
２のホログラム、９は情報を含む光を折り返すためのミ
ラーである。発光表示手段６からの情報を含む光５は第
１のホログラム７により回折し、ミラー９により反射、
さらに第２のホログラム８によって回折、そしてハーフ
ミラータイプのコンバイナー３で運転者の観測位置２に
向けて反射される。

【００１３】図２は、像の形状の一例を示す正面概念図
である。像の直立状態に対し、横方向をｘ方向、縦方向
をｙ方向とした。第１のホログラム７によって回折され
た第１の回折像は、回折前の像に比べてｘ方向に拡大さ
れる。さらに、第２のホログラム８によって回折された
第２の回折像は、第１の回折像に比べてｙ方向に拡大さ
れる。こうして、両ホログラムを介して観測される表示
虚像は、発光表示手段から発せられた像に比べてｘ方
向、ｙ方向ともに拡大された像となる。

【００１４】この場合、第１のホログラム７への光の入
射方向と回折方向とで作られる面内方向がｘ方向、第２
のホログラム８への光の入射方向と回折方向とで作られ
る面内方向がｙ方向となるように、両ホログラムを配置
した。本実施例では、第１のホログラム７、第２のホロ
グラム８は、ともに０゜入射、５０゜回折をするように
参照光、物体光ともに平行光で露光された反射型ホログ
ラムとした。上記の露光条件で露光された本実施例によ
れば、ｘ方向の拡大倍率、ｙ方向の拡大倍率ともに１．
４倍であった。

【００１５】本実施例では、コンバイナーとしてハーフ
ミラータイプのものを用いたが、ホログラムを用いても
よい。この場合、ホログラムは窓ガラスと別に備えられ
てもよいが、構造の簡素さから、車両の窓ガラスに装着
して用いられるのがよく、特にホログラム保護の観点か
らは、合せガラスである窓ガラスの内部に封入して用い
ることは好ましい。そして、コンバイナーとしてホログ
ラムを用いた場合には、このコンバイナーたるホログラ
ムを第２のホログラムとすることも可能である。

【００１６】また、実施例では、与えられたスペースの
有効利用、制約から折り返し用のミラー９を用いたが、
省くことも可能である。さらには、ｘ方向に倍率を与え
るホログラムとｙ方向に倍率を与えるホログラムの順番
は本実施例に限定されるものではない。

【００１７】第１のホログラム、第２のホログラム、発
光表示手段等の配置は、車両のスペース等に鑑みてあら
かじめ決められた露光条件に応じて決められるものであ
る。この場合、両ホログラムでの回折像の拡大方向が略
垂直となるように配するものである。したがって、本実
施例のように決められたｘ方向、ｙ方向にそれぞれの入
射方向と回折方向とで作られる面内方向を設定してもよ
いが、図２のｘ−ｙ座標を表示像の直立状態に対して回
転した座標に設定してもよい。

【００１８】また、配置角度も、折り返し用のミラーを
適当な枚数配することによって、適宜決定される。さら
に、これら第１のホログラム、第２のホログラム、発光
表示手段等は同一平面内に配されていてもよいが、異な
る平面上に配されることによって、より小スペース化が
可能となる。

【００１９】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、警告表示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て対象とすることが
できる。

【００２０】本発明における発光表示手段は、それ自身
が発光して表示像を形成するものでもよいが、熱陰極
管、冷陰極管、蛍光表示管、タングステンランプ、ハロ
ゲンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤなどの光源
からの光が、液晶表示素子等の受光型表示素子からなる
表示体に照射されて情報を含む光として発光させるもの
が例示できる。この場合、光源としては、表示像の色収
差を低減するため輝線スペクトルを持つものが好まし
く、通常熱陰極管を用いることができる。また、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
のコントラスト比の良い液晶表示素子が好ましく使用で
きる。また、それとは別に、特定の形状をした遮光マス
クであってもよい。

【００２１】上記のホログラム７、８は物体光、参照光
ともに平行光を用い、入射角、回折角はそれぞれ０°、
５０°とし同一であるが、システムの構成、拡大倍率に
より適宜決定されるものである。また、回折波長は、熱
陰極管の緑の輝線スペクトルに概略一致する５４３ｎｍ
になるように露光、作製したが、多色の表示とする場合
には、同じ角度条件になるように複数の波長で同時、ま
たは逐次露光した１枚のホログラムであってもよく、ま
た複数のホログラムを積層してもよいが、光源の発する
波長に適合するものであれば特に制限はない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、少なくとも２枚のホロ
グラムによって互いに略垂直な方向に回折像が拡大され
るため、ヘッドアップディスプレイの表示虚像に倍率を
与える場合に、レンズやホログラムのレンズ機能にたよ
って倍率を与える場合と比べて、表示虚像の歪みが低減
できる。

【００２３】このように拡大表示が可能であるため、発
光表示手段の表示面積を小さくすることができ、光学シ
ステムが小型化されたヘッドアップディスプレイを得る
ことができる。

【００２４】さらに、本発明によれば通常の光学的レン
ズ機能による倍率を付加していないので、運転者等の観
測者がアイレンジ内で、頭を動かして表示虚像を見て
も、像が歪んだり、動いて見えてしまうということがな
い。

【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】像の形状の一例を示す正面概念図

【図３】ホログラムの一般的な機能を説明する概念図

【図４】従来のヘッドアップディスプレイを示す概念図

【符号の説明】

１、４１：車両用窓ガラス ２、４２：運転者の観測位置 ３、４３：コンバイナー ４、４４：表示像 ５、４５：情報を含む光 ６、４６：発光表示手段 ７：第１のホログラム ８：第２のホログラム ９：ミラー １０：ホログラム １１：回折前の像 １２：回折像

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示すべき情報を光として発生する発光表
   示手段と、前記光を観視者の観測位置に向けて反射する
   コンバイナーとを少なくとも備えたヘッドアップディス
   プレイであって、前記発光表示手段から発せられた光は
   少なくとも２つのホログラムを介して観視者の観測位置
   に向かうものであり、第１のホログラムによって形成さ
   れる第１の回折像は回折前の像に比べて１方向に拡大さ
   れ、第２のホログラムによって形成される第２の回折像
   は第１の回折像に比べて前記方向と略垂直な方向に拡大
   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。
2. 【請求項２】前記２枚のホログラムは参照光、物体光と
   もに平行光で露光された反射型ホログラムであることを
   特徴とする請求項１のヘッドアップディスプレイ。