JPH09311290A

JPH09311290A - 別置き型ヘッドアップディスプレイ

Info

Publication number: JPH09311290A
Application number: JP8128670A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Takeuchi; 彰一竹内; Hidetoshi Kimura; 秀敏木村; Haruo Yoshimatsu; 晴雄吉松
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ダッシュボード上の設置面の傾斜や運転者の目
の位置に対応して設置できる小型のヘッドアップディス
プレイを得る。【解決手段】発光手段とコンバイナー２とが備えられる
本体部８と、本体部８を設置面に取り付ける基台部９と
で構成されていて、本体部８と基台部９との間に磁石１
１、１２、１３が介在されて、磁石の吸引力により本体
部と基台部とが互いに保持された別置き型ヘッドアップ
ディスプレイ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンバイナーを用
いて観視者に情報を視認させるヘッドアップディスプレ
イに関するものであり、特に車両のダッシュボード上に
置いて使用する別置き型ヘッドアップディスプレイに関
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（以下ＨＵＤという）
と呼ばれるものが最近用いられるようになっている。こ
れは、液晶表示装置等の発光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】このＨＵＤとしては、フロントガラスにコ
ンバイナーを形成、情報を発生する発光手段をダッシュ
ボード内に設置し、発光手段からの光をコンバイナーに
照射し、反射させて運転者等の観視者に視認されるよう
にしたＨＵＤのほか、発光手段とコンバイナーとを一つ
にまとめた、いわゆる別置き型のＨＵＤが知られてい
る。この別置き型ＨＵＤはフロントガラスにコンバイナ
ーを形成しないので、後付けでも容易にダッシュボード
上に設置してＨＵＤの機能を得ることができ、また、容
易に取り外すこともでき、さらには運転者の希望の位置
に設置できるという利点がある。

【０００４】かかる従来の別置き型のＨＵＤの構成を示
す概念図が図３である。ここで、２１は運転者等の観視
者の観察位置、２２はハーフミラーを備えたコンバイナ
ー、２３は情報を含む光、２４は表示像の位置、２５は
表示体である透過型液晶表示素子、２６は熱陰極管から
なる光源、２７は折り返しミラー、２８はこれらを保
持、保護する筐体たる本体部、２９は基台部である。こ
こで、光源２６から発した光は透過型液晶表示素子２５
を通過し、折り返しミラー２７で反射してコンバイナー
２２に照射され、反射されて運転者等の観視者の観察位
置２１に認識される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の別置き型ＨＵＤ
は、通常運転者の前方のダッシュボード上に設置される
ことが多いが、その位置は特定されるものでなく、運転
者の希望やスペースにより適宜設置される。また、車両
によってもダッシュボード上の設置面の傾斜も異なり、
さらに、運転者の体格等により目の位置も異なるので、
これらに対応するような構成が必要である。コンバイナ
ーにハーフミラーを用いた場合にはその傾きを変えるこ
とで上下方向の角度に対しては多少の調整が可能である
が、大きく調整したり、左右方向の角度を調整すること
は困難である。

【０００６】このため、図２に示すように本体部２８の
下にカメラの雲台に用いられるようなボールジョイント
等を用いて本体部全体が可動となる機構のついた基台部
２９を取り付けることが多い。

【０００７】しかし、このように基台部に可動機構を付
加すると当然ながら装置全体の高さが増し、全体が大き
くなって、ダッシュボード上に設置すると目障りなる。

【０００８】そこで、様々なダッシュボード上の設置面
の傾斜や運転者の目の位置にも対応して設置できる薄型
の別置き型のＨＵＤが求められていた。

【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、光を発生する発光手段と前記
光を観視者方向に向けて反射または回折するように配さ
れたコンバイナーとを少なくとも備えた本体部と、該本
体部を設置面に取り付ける基台部とから構成され、前記
コンバイナーによって形成される表示像を観視者前方に
視認できるようにした別置き型ヘッドアップディスプレ
イにおいて、前記本体部と基台部との間には磁石が介在
されていて、該磁石の吸引力により本体部と基台部とが
互いに保持されていることを特徴とする別置き型ヘッド
アップディスプレイを提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の別置き型ＨＵＤ
の基本的構成の側断面を示す概念図である。ここで、１
は運転者等の観視者の観察位置、２はハーフミラーによ
るコンバイナー、３は情報を含む光、４は表示像の位
置、５は表示体である透過型液晶表示素子、６は熱陰極
管による光源、７は折り返しミラーであり、これらは図
３に示す従来例とほぼ同じものを用いた。また、８はこ
れらを保持、保護する筐体たる本体部、９は基台部であ
る。

【００１１】ここで、図３に示す従来例とほぼ同じよう
に、光源６から発した光は透過型液晶表示素子５を通過
し、折り返しミラー７で反射してコンバイナー２に照射
され、反射されて運転者等の観視者の観察位置１に認識
される。

【００１２】本体部８の基台部との接合面（底面）は仮
想の点Ａを中心としたほぼ球面状になっており、その底
面には球面状の鉄板１０が貼付されている。一方、基台
部９は本体部８と別部品で、その本体部との接合面（上
面）は本体部８の球面状の底面に倣った面に形成され、
その面には仮想の点Ａから垂直に下ろした位置となる部
分とその周囲に合計５個の磁石１１、１２、１３を埋め
込まれている（図１には５個の磁石の内、３個を図示
し、他の２個は図示していない。）。

【００１３】基台部９は観視者の例えばダッシュボード
上等の希望する位置に両面粘着テープにより固定され、
さらにその上に本体部８が設置された。本体部８と基台
部９とは磁石の吸引力により保持され、またこの吸引力
の抗する力によって本体部８を調整、分離することもで
きる。また、本体部８の底面と基台部９の上面は仮想の
点Ａを中心とした球面で接合するようになっているの
で、図２に示すように観視者の目の位置に合わせて上下
の角度を変えたり、左右方向の角度の調整が可能で、さ
らに片手で容易に調整が可能である。

【００１４】そして、本別置き型ＨＵＤが設置されるダ
ッシュボードの設置面が水平でなくとも、設置が可能で
種々の車両への搭載が可能である。

【００１５】基台部９はダッシュボード上に両面粘着テ
ープや接着剤で固定されるが、本体部８は取り外しが可
能なため、ＨＵＤが必要でないときには基台部９のみを
残して取り外すことが可能である。

【００１６】本例では、光源６として管径８ｍｍの発光
有効長７０ｍｍの熱陰極管を用いたが、熱陰極管のほか
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、蛍光表示管、冷陰極管、ＬＤ（レーザ
ーダイオード）などがあり、これらから発する光がコン
バイナーに照射されるまでの光径路内に、必要に応じ
て、例示のような折り返しミラー７等のミラーやプリズ
ム、レンズ、色フィルターや偏光素子等の光学部品を配
置してもよい。

【００１７】また、透過型液晶表示素子５としては、Ｖ
ＨＣ（ＶｅｒｙＨｉｇｈＣｏｎｔｒａｓｔ）ＬＣ
Ｄと呼ばれるＬＣＤを用い、その光源６側にはフィル
タ、拡散板（図示しない）を貼付した。その他、ＶＨＣ
ＬＣＤにかわる表示素子としては、ドットマトリック
ス型の透過型ＬＣＤで薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アク
ティブマトリックス駆動方式等の透過型ＬＣＤを用いて
もよく、カラーフィルターを設けて多色表示とすること
も可能である。さらに、発光表示手段にはＬＣＤのよう
な受光型表示素子を用いず、蛍光表示管のような自己発
光型を用いてもよい。

【００１８】また、透過型液晶表示素子５の表示パター
ンはセグメントパターンによるスピード表示としたがこ
れにとらわれず、その表示用途により適宜選択されるも
のであり、文字や矢印、車両の警告等を示すパターン、
ウィンカーなどが例として挙げられる。また、観視者
は、主に車両の運転者であり、その他、助手席その他の
同乗者や、これらすべてを含めることができる。

【００１９】そして、基台部と本体部とは図１に示すよ
うな概略球面状にて接触し、本体部側に鉄板を配し基台
部側に磁石を配したが、逆に、本体部側に磁石を配し基
台部側に鉄板を配する、両者に磁石を配する等、上記例
にとらわれることなく同様の効果があれば特に限定はさ
れない。

【００２０】また、上記例では、本体部と基台部との接
合面を互いに一致する球面状としているが、各々で曲率
の異なる球面状（例えば本体部の底面の曲率を基台部の
上面の曲率よりも大きくする）、楕円状等の曲面状とす
ることもできる。これらの場合、両者間の中央部または
周縁部に隙間が生じることがある（本体部の底面の曲率
の方が大きい場合には、周縁部に隙間が生じる）。この
とき、隙間とならず両者が当接する部位を予め想定して
おくことによって、この部位（上記例示とは逆に周縁部
が常に当接する場合にはこの周縁部）に磁石を配し、ス
ムースな本体部と基台部との調整を実現できる。

【００２１】このような種々の磁石の配置や接合面の形
状の中で、上記例にある球面状の接合面の中央部付近に
磁石を配することが最も好ましい。これは、上記の調整
が最もスムースであり、周縁部から磁石がはみ出す等の
外観不良もないからである。

【００２２】さらに、コンバイナー２を本体部８側に倒
れるようにして未使用時にはコンパクトになるように
し、使用時にのみコンバイナー２を起こして使用するこ
とも可能である。

【００２３】上記例におけるハーフミラーをホログラム
に変え、ホログラムを用いたコンバイナーについての例
を以下に示す。ホログラムは、光学的素子としての簡素
さ、および付加される機能の豊富さからコンバイナーと
して、使用することが注目されるようになったもので、
このホログラフィックコンバイナーは反射機能（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、あ
るいは、他にレンズ等の光学系を使用せず、任意の位置
に表示虚像を結像したりすることが可能となる。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
特徴もある。

【００２４】別置き型ＨＵＤの構成で、コンバイナーと
してホログラムを用いると、上記の利点がある反面、ホ
ログラムの入射と回折条件により一義的に最適な観察位
置が決まり、その位置以外から観視すると表示虚像に
歪、ぼけ等の収差が生じたり、見えなくなったりすると
いう欠点がある。そのため、本発明の別置き型ＨＵＤの
構成はコンバイナーとしてホログラムを用いると、特に
有効である。

【００２５】本実施例でホログラムによるコンバイナー
は、ガラス基板表面にホログラムを貼り付け、さらにホ
ログラムの表面にポリビニルブチラールの合わせ中間膜
を介してノイズとなる正反射像の除去のための反射防止
膜の付いたカバーガラス板が積層された合わせガラスと
した。

【００２６】ホログラムは光源６の熱陰極管の輝線スペ
クトルと合わせるため、中心回折波長を５４３ｎｍと
し、入射角２５度、回折角２５度、効率７５％、透過型
液晶表示素子とホログラムの距離を１５０ｍｍ、ホログ
ラムから虚像までの距離を４５０ｍｍとなるように作製
した反射型ホログラムである。なお、ホログラムの仕様
はこれらに制限されず、装置構成により種々の変更が可
能である。

【００２７】またホログラムは、厚さ２０μｍ、縦６０
ｍｍ、横８０ｍｍのアクリル系フォトポリマーからなる
リップマンタイプの体積・位相型の反射型ホログラムで
ある。

【００２８】ホログラムは、通常は数十ｍｍ角〜数百ｍ
ｍ角程度の面積で、数μｍ〜数十μｍ程度の厚みであ
り、光回折機能を持つもので、リップマンタイプ（反射
型）のものが比較的使いやすいが、その他ホログラムと
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、その他のフォトポリマー、重クロム
酸ゼラチン、銀塩など種々の感光材を用いることができ
る。

【００２９】ホログラムの中心回折波長は、光源のピー
ク波長または輝線スペクトルとほぼ一致させることが、
回折効率を高めるうえで好ましく、光源も単色性の良い
ものが好ましい。

【００３０】さらに、ホログラムは性質の異なる光で多
重露光を施して形成したものであったり、異なる光で露
光した複数のホログラムを重ねたものであってもよい。

【００３１】ホログラムは、外的要因からの保護の点、
耐久性の点に鑑みて、合わせガラス等の透明基板の内部
に封入して用いることが好ましい。合わせガラスは、少
なくとも一枚のガラスにポリビニルブチラール膜、ポリ
ウレタン膜等の合成樹脂膜を積層、接着したものであ
り、その形態の例としては、ガラス板／合成樹脂フィル
ム、ガラス板／合成樹脂フィルム／ガラス板、ガラス板
／合成樹脂フィルム／合成樹脂基板のものがある。ホロ
グラムは、これらのガラス板または合成樹脂フィルムの
境界部に封入されればよい。ホログラムの貼付されるガ
ラス板は、着色されていたり、表面に反射防止膜のほか
黒色系のセラミックス、熱線反射膜等が設けられていて
もよい。

【００３２】また、ガラス板は熱的変形が少ないのでホ
ログラムの保持としては最適であるが、コスト面、軽量
化、割れによる危険防止の観点からはガラス板の代わり
に樹脂基板がよい。この場合にも、２枚の樹脂基板の間
に接着剤等でホログラムを封止することが、外的要因か
らの保護の点、耐久性の点に鑑みて好ましい。さらに
は、樹脂基板と透明樹脂フィルムとの組み合わせでもよ
く、その表面に反射防止膜や樹脂基板の保護のためのハ
ードコートがなされていてもよい。

【００３３】その他、発光手段には凹面鏡等の光学部材
が備えられていてもよく、表示虚像の色ぼけの防止や発
光手段の所望の大きさを得るために、種々の光学部材が
備えられていてもよい。さらには、折り返しミラー７の
代わりに他のホログラムを用いて、２枚のホログラムで
収差補正を行うこともできる。

【００３４】上記２つの例に示した本発明の別置き型Ｈ
ＵＤは、観視者たる運転者等の自然な視野内である車両
のフロントガラスの近傍に配置することが好ましく、車
両のダッシュボード上に設置することが好ましいが、特
にこれにとらわれず設置が可能である。

【００３５】さらには、車両のダッシュボードの一部に
凹部の空間を設け、本発明の別置き型ＨＵＤの本体部、
基台部全体を埋め込むように設置し、コンバイナーを起
こすとコンバイナーがダッシュボード上に出て使用でき
るようにすると、本体部、基台部はほぼダッシュボード
内に収まり隠れるので、さらに見栄えの良いものとする
ことができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、本体部と基台部とは分
離可能で磁石の吸引力により互いに保持される構成とし
たので、様々なダッシュボード上の設置面の傾斜や運転
者の目の位置にも対応して設置できる小型の別置き型Ｈ
ＵＤが構成でき、きわめてコンパクトに車両のダッシュ
ボード上等に備えることができる。

【００３７】また、本発明の別置き型ＨＵＤは車載用に
限らず、一般的なディスプレイ装置としても使用可能
で、種々の応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の別置き型ＨＵＤの基本的構成の一例を
示す概略側断面

【図２】本発明の別置き型ＨＵＤの別の例を示す概略側
断面

【図３】従来の別置き型ＨＵＤの構成を示す概念図

【符号の説明】

１：観視者２：コンバイナー３：情報を含む光４：表示像５：透過型液晶表示素子６：光源７：折り返しミラー８：本体部９：基台部１０：鉄板１１、１２、１３：磁石２１：観視者２２：コンバイナー２３：情報を含む光２４：表示像２５：透過型液晶表示素子２６：光源２７：折り返しミラー２８：本体部２９：基台部Ａ：空間上の仮想の点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を発生する発光手段と前記光を観視者方
向に向けて反射または回折するように配されたコンバイ
ナーとを少なくとも備えた本体部と、該本体部を設置面
に取り付ける基台部とから構成され、前記コンバイナー
によって形成される表示像を観視者前方に視認できるよ
うにした別置き型ヘッドアップディスプレイにおいて、
前記本体部と基台部との間には磁石が介在されていて、
該磁石の吸引力により本体部と基台部とが互いに保持さ
れていることを特徴とする別置き型ヘッドアップディス
プレイ。
【請求項２】前記本体部と基台部とは互いに曲面状の接
合面を有しており、該接合面間に磁石が介在されている
ことを特徴とする請求項１の別置き型ヘッドアップディ
スプレイ。
【請求項３】前記本体部の接合面および基台部の接合面
は、互いに概略一致した球面状を呈していることを特徴
とする請求項２の別置き型ヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】前記磁石は接合面の中央部に配されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの別置き型ヘ
ッドアップディスプレイ。