JPH08171018A

JPH08171018A - 合わせガラスおよびそれを用いたヘッドアップディスプレイ

Info

Publication number: JPH08171018A
Application number: JP6315177A
Authority: JP
Inventors: Takuomi Fukui; 卓臣福井
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】可視光線透過率を損なうことなく、フレア光と
なる外来光の強度を低減させるヘッドアップディスプレ
イ用の合わせガラスを得る。【構成】内部に封入されるホログラム２２の回折効率に
応じて決められた厚みを有する２枚のガラス板１３、１
４が、中間膜２５を介して積層された合わせガラスおよ
びこの合わせガラスを用いた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、合わせガラスおよびこ
の合わせガラスを用いたヘッドアップディスプレイ（以
下ＨＵＤとする）装置に関し、特に車両外からのフレア
ー光を低減したＨＵＤに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車内等の運転者に情報を表示する方
法として、ＨＵＤが最近用いられるようになっている。
これは、液晶表示装置等の情報投射手段から投射された
光学的情報を、自動車の風防ガラス等に組み込まれたホ
ログラムやハーフミラー等からなるコンバイナーに映
し、運転者が運転状態からほとんど視点を動かすことな
く情報を読み取れるようにしたものである。

【０００３】特に、コンバイナーとしてホログラムを用
いたものは、運転者に向かって光学的情報を回折する機
能とともにレンズ機能等を併せ持つことができるので、
光学的情報を運転者の視野方向に回折したり、あるい
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であり、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があるた
め、ＨＵＤのコンバイナーとしては有効である。

【０００４】図４は、従来のＨＵＤの一例を示す概念図
である。光源４６から発し、レンズ系４４を介して透過
型液晶表示素子４５を通過した表示すべき情報を含む光
線４３は、車体の風防ガラス４７に備えられたホログラ
ム４２に照射され、回折されて運転者に観察位置４１で
視認される。

【０００５】上記レンズ系４４はコリメーターとしての
機能を持つものであり、また、この機能はホログラム４
２に持たせることもでき、速度表示４８、警告表示４９
の表示像を遠方に結像させることも可能になる。

【０００６】また、ホログラム４２は波長選択機能を持
つので、希望する色の像が表示可能となる。通常その色
は単一であることが多いが、多重露光による多色表示も
可能であり、表示情報の量と質を向上できる。例えば、
速度表示４８を緑色、警告表示４９を赤色とすることに
よって、運転者に対してより的確に情報を伝達すること
が可能となる。

【０００７】かかるホログラフィックコンバイナーとし
ては、通常、反射型のホログラムが用いられるが、反射
ホログラムの作製においては、ホログラムの感光材料面
の一方の面から参照光、他方の面から物体光を照射し
て、回折格子を作製する。

【０００８】ホログラムの感光材料内部では、これら２
つのレーザー光が干渉して光の明暗の干渉縞が生じ、そ
れが感光材料の屈折率または密度などの物性の違いに基
づく回折格子として記録される。この種の反射型ホログ
ラムにおいては、光線の入射角度と反射回折角度が異な
る場合、その回折格子面はホログラム表面に対して傾い
ており、表面と平行ではない。

【０００９】図３は風防ガラス内部に封入したホログラ
ムを示す概念断面図である。２２はコンバイナーとして
機能する反射型ホログラムである。ホログラム２２の内
部には図に示すような表面に対して傾きを持った回折格
子が形成されている。ホログラム２２は風防ガラスの車
内側ガラス２３に備えられ、ポリビニルブチラール（Ｐ
ＶＢ）よりなる中間膜２５と共に、車外側ガラス２４の
内側に封入され安全合わせガラスを構成している。従来
のこの種の合わせガラスでは、車内側ガラス２３と車外
側ガラスの厚みが等しく、その厚み比は１：１であり、
色ガラスを使用する場合は車外側である。中間膜２５と
ホログラム２２の界面２１は、中間膜中に含まれる可塑
剤によりホログラムの特性が影響を受けないような保護
層となっている。

【００１０】情報表示源より放射された情報を含む光線
２６は車内側ガラス２３に対して角度θ₁ で入射し、空
気とガラスの屈折率の差により屈折しガラス内部ではθ
₁ ’の角度となる。ガラス内部に入った光線はホログラ
ム２２によって運転者方向に反射回折される。ホログラ
ム内部の回折格子は表面に対して傾いているため、回折
光のガラス内部角はθ₂ ’となりガラス表面で屈折して
車内側では角度θ₂ で出射し光線２７として運転者等の
観察者に視認される。一般にθ₁ とθ₂ は車外側ガラス
表面での反射光による二重像を防ぐため異なっており、
また乗用車では光源、コンバイナー、ドライバーの位置
関係によりθ₁ ＜θ₂ となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】かかるホログラムＨＵ
Ｄを備えた車両に、点線で示した外部光２８が入射する
とき、その入射角θinがある特定の角度である場合に外
部光は車内側ガラスの表面に対しθ₁ ’で到達し再びθ
₁ ’でガラス内部方向に反射する。この角度は情報を含
む光線２６のガラス内部での角度と同じであるため、外
部光はホログラム２２によって反射回折され車内側ガラ
ス表面から角度θ₂ で出射することになり、情報を含む
光線２７と共に２９のように運転者等の観察者に到達す
る。この外部光によるノイズ光をフレアー光と呼ぶ。

【００１２】このようなフレアー光が発生すると車外か
らの光の入射角度によって、明るいむらとして見えた
り、スポット状の輝点として見えたりして、ＨＵＤの表
示像の視認性を低下させるなどの悪影響をもたらす。特
に太陽光がフレアー光として観察されると輝度が高いた
め眩惑を起こす可能性もあり安全上も問題があった。ま
た、夜間では周囲が暗いため昼間には気付かないような
街路灯などの弱い光も、フレアー光として観察されてし
まい運転する際に非常に目障りであった。このフレアー
光は太陽や街路灯などの外部の光源を直線的に見るのと
は異なる角度で観察されるため、１つの光源が複数個に
見えることとなりまことに目障りな存在であった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、以下のような特徴を
持つ合わせガラスおよびこれを用いたＨＵＤを提供する
ものである。

【００１４】少なくとも２枚のガラス板が中間膜を介し
て積層されていて、前記２枚のガラス板間にホログラム
が封入された合わせガラスにおいて、前記２枚のガラス
板のうちの少なくとも一方は色ガラスであって、前記ホ
ログラムの回折効率に応じて前記色ガラスの板厚が決め
られることを特徴とする合わせガラス。

【００１５】また、本発明は、光源と表示すべき情報を
表示する表示体とを少なくとも備えて表示すべき情報を
光線として発生する情報表示源と、車両の風防合わせガ
ラスに備えられていて前記光線を車両内の観察者に向け
て回折する、ホログラムよりな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において、前記
風防合わせガラスの車外側若しくは車内側の少なくとも
一方に色ガラスを使用し、ホログラムを含めた合わせガ
ラスの可視光線透過率が規定値を満たすように、両側の
ガラス厚および色ガラスの種類を変えたことを特徴とす
るヘッドアップディスプレイを提供するものである。

【００１６】

【作用】色ガラスが厚いほうが外来光の吸収が大きいた
め、色ガラスを透過するフレア光は色ガラスが厚い程低
減される。一方、色ガラスの厚みが厚すぎると可視光線
透過率が下がってしまい、さらにホログラムが備えられ
ている場合には可視光線透過率は法規から外れてしまう
こともある。

【００１７】本発明における合わせガラスを構成する色
ガラスは、フレア光を低減させしかも十分な可視光線透
過率を満足するように、ホログラムの回折効率に応じて
その厚みを決定したものである。そのため、可視光線透
過率の法規を満足しつつ、フレア光の低減をもたらすよ
うに色ガラスによって外来光を吸収させることができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明における実施例
を説明する。図１は、本発明における合わせガラスの一
例を示す概略断面図である。フロントガラスの車外側は
色ガラス１４としてブルーを、車内側はな色のクレアガ
ラス１３を使用して、両者を中間膜２５を介して積層し
た。この２枚のガラス板１３、１４間には、ホログラム
２２が封入されている。

【００１９】本実施例において封入されたホログラム２
２は、三色のカラー用のホログラムであり、赤、青、緑
の各色に対するピーク波長が、６４０、５４０、４７０
ｎｍ、回折効率が６０、８０、６０％、半値幅が１０、
８、６ｎｍの回折特性を有する。

【００２０】ガラス板の厚みは、色ガラス１４が３ｍ
ｍ、クレアガラスが１ｍｍであった。２枚のガラス板
は、その厚み比を前者と後者で３：１としてある。この
ように選択することにより、通常のガラス厚み比１：１
よりもフレア光となる外来光の低減を計ることができ
る。この時の可視光線透過率は、７２％であり、規定値
である７０％以上を達成している。

【００２１】上記の例では、色ガラスとして、ブルーを
使用したが、ブルーの代わりのグレイやブロンズ、グリ
ーン等を使用することもできる。

【００２２】図２に他の実施例を示す。この例では色ガ
ラス１４が、フロントガラスの車内側に設置してある。
そして、２枚のガラス板１３、１４間に、ホログラム２
２が封入されている。

【００２３】本実施例において封入されたホログラム２
２は、三色のカラー用のホログラムであり、赤、青、緑
の各色に対するピーク波長が、６４０、５４０、４７０
ｎｍ、回折効率が５０、７０、５０％、半値幅が１０、
８、６ｎｍの回折特性を有する。

【００２４】この場合、図２から明かなようにフレア光
となる外来光２８は色ガラス１４内を３回通過すること
となり、外来光にとってはこの色ガラスの透過率は本来
のものの３乗となる。本来の透過率が低ければ低い程、
見かけの透過率を低下させ、従って外来光の強度を低減
させることができる。一方、運転者の視認する可視光線
透過率は車外光が一度透過する時のものであり、規定値
を満たすように色ガラスの種類と厚みを選択すればよい
こととなる。

【００２５】そこで、色ガラス１４（ブロンズ色）とク
レアガラス１３のガラス板の厚みを、それぞれ２．５ｍ
ｍと１．５ｍｍとすることによって、可視光線透過率が
７１％となり、規定値である７０％以上を満足してい
る。他方、外来光２８は色ガラス１４内を３回透過する
ため、フレア光となる外来光の透過率が４５％となり、
フレア光を低減することができた。

【００２６】上記の例では、色ガラスとして、ブロンズ
を使用したが、ブロンズの代わりのグレイやブルー、グ
リーン等を使用することもできる。

【００２７】上記の二実施例では、図３にあるようにレ
ンズ系４４はコリメータとしての機能を持つものであ
り、またこの機能をホログラムに持たせることもでき、
速度表示４８、警告表示４９の表示像を遠方に結像させ
ることも可能となる。

【００２８】また、必要に応じて表示体４５とコンバイ
ナー２２との間に収差補正用の別のホログラムやレンズ
等を配してもよい。

【００２９】なお、ホログラムは通常数１０ｍｍから数
１００ｍｍ角程度の面積で、数μｍから数１０μｍ程度
の厚みである。このようなホログラムは、リップマンタ
イプ等の体積・位相型のホログラムが高い回折効率を得
られるという点で望ましいが、エンボスタイプ、レイン
ボータイプ等のホログラムと呼ばれるものを広く用いる
ことができる。また、ホログラム材料としては、ポリビ
ニルカルバゾールやアクリル系などのフォトポリマー、
重クロム酸ゼラチン、光レジスト、銀塩など種々の感光
材料を用いることができる。

【００３０】本実施例ではコンバイナーとして横１５０
ｍｍ×縦２００ｍｍの大きさで、厚さが２０μｍのアク
リル系フォトポリマーよりなる感光材料を用い、体積位
相型の反射型ホログラムを用いた。

【００３１】かかるホログラムは風防ガラスに備えられ
るものであり、例えば一枚の車外側風防ガラスとウレタ
ンン系樹脂膜の間に備えられてもよいが、特にホログラ
ムの保護の点に鑑みて、本実施例のように合わせガラス
である風防ガラスの内部に封入して用いることが好まし
い。

【００３２】本発明における情報表示源は光を発して表
示する機能を持つものであり、液晶表示素子等のいわゆ
る受光型表示素子からなる表示体に熱陰極管（ＨＣ
Ｔ）、冷陰極管、蛍光表示管（ＶＦ）、ハロゲンラン
プ、ＬＥＤなどからなる光源から発した光を照射するも
のであり、また、これらの機能を併せ持つものであって
もよい。

【００３３】本発明におけるコンバイナーをカラー表示
に用いる場合、この液晶表示素子としては、カラーフィ
ルターと透過型のツイストネマチック型液晶素子や、ス
ーパーツイストネマチック型液晶表示素子等からなるカ
ラー液晶表示素子等が好ましく使用でき、一つの光源か
ら発せられた光線を所望の色の光線として照射すること
ができる。

【００３４】このようにして複数の色の光線は、同一の
情報表示源から発することができ、これら複数の色の光
線が同時に表示される場合には表示像が重なって表示さ
れ、逆にこの表示像の重なりを防ぐためには、必要に応
じてカラーフィルターと光源の組み合わせによって、あ
るいはカラー液晶表示素子を制御することによって、複
数の色の光線が同時に照射されないようにしてもよい。

【００３５】また、それとは別に、受光型表示素子を用
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。受光型表示
素子に上記光源を併用したものの場合は、この受光型表
示素子と光源との間にレンズ系や曲面反射鏡等の適当な
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。さらに、ホログラムに光が投射されるまでの光
径路内に、必要に応じて、光偏光手段、あるいは、ＫＮ
Ｏ₃ 等の非線形光学素子を配置してもよい。

【００３６】また本発明のＨＵＤをカラー表示とする場
合、コンバイナーから表示像までの距離は各色で同一と
すれば同一平面内にカラー表示ができ、また、色によっ
て変えた場合には表示色によって表示像の観察される距
離の異なる立体的な像を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、通常使用されている自
動車用色ガラスで、その厚み（比）を変えて使用するだ
けで、フレア光となる外来光の強度を低減させることが
できるものであり、一般光に対する可視光線透過率を全
く損なうことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における合わせガラスの一例を示す概略
断面図

【図２】本発明における合わせガラスの他の例を示す概
略断面図

【図３】風防ガラス内部に封入したホログラムおよびフ
レアー光の発生メカニズムを説明する概念断面図

【図４】一般的なＨＵＤを示す概念図

【符号の説明】

１３：クレアガラス１４：色ガラス２２：ホログラム２３：車内側ガラス２４：車外側ガラス２５：中間膜（ＰＶＢ）２８、５１：外来光２９、５２：フレア光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２枚のガラス板が中間膜を介し
て積層されていて、前記２枚のガラス板間にホログラム
が封入された合わせガラスにおいて、前記２枚のガラス
板のうちの少なくとも一方は色ガラスであって、前記ホ
ログラムの回折効率に応じて前記色ガラスの板厚が決め
られることを特徴とする合わせガラス。
【請求項２】光源と表示すべき情報を表示する表示体と
を少なくとも備えて表示すべき情報を光線として発生す
る情報表示源と、車両の風防合わせガラスに備えられて
いて前記光線を車両内の観察者に向けて回折する、ホロ
グラムよりな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において、前記風防合わせガラス
は少なくとも２枚のガラス板が中間膜を介して積層され
たものであって、前記２枚のガラス板のうち少なくとも
一方は色ガラスであり、前記ホログラムの回折効率に応
じてフレア光が低減されるように前記色ガラスの板厚が
決められることを特徴とするヘッドアップディスプレ
イ。
【請求項３】前記２枚のガラス板のうち車外側ガラス板
を色ガラスとすることを特徴とする請求項２のヘッドア
ップディスプレイ。
【請求項４】前記２枚のガラス板のうち車内側ガラス板
を色ガラスとすることを特徴とする請求項２のヘッドア
ップディスプレイ。