JPH0939607A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ホログラムの製品毎の反射率のバラツキやバッ
テリ電圧の変動に拘らず、表示像を最適な一定の明るさ
で表示することができるヘッドアップディスプレイ装置
を提供する。 【解決手段】このヘッドアップディスプレイ装置は、ラ
ンプ２を光源として表示画像を表示する表示器３と、表
示器３から放射された表示光を反射するホログラム６
と、を備え、表示画像をフロントガラスの内側で反射さ
せ、その外側前方に表示像を結像させる。ランプ２の電
源電圧に対応した電圧を検出する電圧検出回路１３と、
ランプ２をスイッチングするスイッチング回路１２とが
設けられ、ＣＰＵ１１は、電圧検出回路１３からの検出
電圧値に基づき、ランプの照度を一定とするためのスイ
ッチングのデューティ比を決定し、デューティ比により
スイッチング回路をオンオフ制御してランプ２を点灯さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のフロント
ガラス前方に表示像を結像させて表示するヘッドアップ
ディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のメータ表示等の各種情報を表示
する装置として、表示画像をフロントガラスの内側に投
射し、そこで反射した画像を運転者の目に入射させるこ
とにより、フロントガラスの外側前方にその像を結像さ
せ、運転者が目をそらさずに、メータ等の表示画像を視
認することができるヘッドアップディスプレイ装置が使
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のヘッドアップ
ディスプレイ装置では、特定の角度で入射した波長領域
の光のみを反射するホログラムを光学系の一部に配置
し、ホログラムで反射させた表示像を、フロントガラス
内面又はその内側に取着したコンバイナで、運転者の視
線方向に反射させ、太陽光等の外光による影響を軽減し
た装置が知られている。

【０００４】しかし、このようなヘッドアップディスプ
レイ装置に使用されるホログラムは、その製作時の露光
条件等がその性能に微妙に影響し、特に、その回折・反
射率には、標準反射率に対しかなり（例えば±約３０％
程度）のバラツキが生じてしまう。このため、ホログラ
ムを使用したヘッドアップディスプレイ装置では、その
表示像の明るさが、その製品毎にかなりバラツクという
問題があった。

【０００５】さらに、この種のヘッドアップディスプレ
イ装置に使用される光源（ランプ）は自動車に搭載され
るバッテリにより駆動されるため、バッテリ電圧の変動
によっても、表示像の明るさが変動する問題があった。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、ホログラムの製品毎の反射率のバラツキやバッテリ
電圧の変動に拘らず、表示像を最適な一定の明るさで表
示することができるヘッドアップディスプレイ装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、ランプを光源として表示画像を
表示する表示器と、表示器から放射された表示光を反射
するホログラムと、を備え、表示画像をフロントガラス
の内側で反射させ、その外側前方に表示像を結像させる
ヘッドアップディスプレイ装置において、ランプの電源
電圧に対応した電圧を検出する電圧検出手段と、ランプ
をスイッチングするスイッチング手段と、電圧検出手段
からの検出電圧値に基づき、ランプの照度を一定とする
ためのスイッチングのデューティ比を決定し、デューテ
ィ比によりスイッチング手段をオンオフ制御してランプ
を点灯させるランプ制御手段と、を備えたことを特徴と
する。

【０００８】ここで、ランプ制御手段は、予めメモリに
記憶された検出電圧値とデューティ比のデータテーブル
を検索して、検出電圧値に対応したデューティ比を決定
することができる。

【０００９】また、請求項２の発明は、上記請求項１の
ヘッドアップディスプレイ装置において、電圧検出手段
にはランプの電源電圧を分圧して検出する分圧用抵抗が
接続され、ホログラムの反射率に応じて抵抗値を設定さ
れた調整用抵抗が、分圧用抵抗に対し接続されたことを
特徴とする。

【００１０】

【作用・効果】このような構成のヘッドアップディスプ
レイ装置では、表示器の光源となるランプを点灯する
と、表示器の表示部を透過した表示光が出射されてホロ
グラムに入射し、ホログラムで特定波長の光のみがフロ
ントガラスの内側に向けて回折・反射され、その表示光
がフロントガラスの内側で運転者の目に向けて反射さ
れ、その外側前方に表示像が結像される。

【００１１】このとき、ランプ制御手段は、ランプの電
源電圧に対応した電圧を検出する電圧検出手段から検出
電圧値を取り込み、その検出電圧値に基づき、ランプの
照度を一定とするためのスイッチングのデューティ比を
決定し、そのデューティ比によりスイッチング手段をオ
ンオフ制御してランプを点灯させる。

【００１２】このため、電源となるバッテリ電圧の変動
に拘らず、ランプを一定の照度で点灯し、表示像を一定
の明るさで表示することができる。

【００１３】さらに、請求項２のヘッドアップディスプ
レイ装置では、電圧検出手段に、ランプの電源電圧を分
圧して検出する分圧用抵抗が接続され、ホログラムの反
射率に応じて抵抗値を設定された調整用抵抗が、その分
圧用抵抗に対し接続されるため、ホログラムの製品毎の
反射率の偏差に応じて検出電圧値を補正し、これによっ
て、ホログラムの反射率のバラツキによる製品毎の表示
像の明るさのバラツキを解消することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１５】図１はヘッドアップディスプレイ装置の概
略構成図を示している。１は装置の本体であり、本体１
内には、光源となるキセノンランプ等のランプ２、その
前方に配置された液晶ディスプレイ等の表示器３、表示
器３からの表示光を反射するミラー４、５、及びミラー
５からの表示光をフロントガラス内側のコンバイナ７に
向けて反射するホログラム６が設けられる。

【００１６】ホログラム６は、ホログラム乾板を特定波
長の光で露光すると共に、凹面鏡を記録するようにして
製作され、特定波長の光のみを回折・反射する光反射特
性を有すると共に、表示画像を拡大して反射するように
構成される。

【００１７】コンバイナ７は、フロントガラスの内側に
酸化チタン等の蒸着膜を半透過性の反射膜として取着し
て形成されるが、フロントガラス自体をコンバイナとす
ることもできる。ホログラム６、コンバイナ７等の位置
は、ホログラム６で回折・反射された表示光が本体１の
開口部からコンバイナ７に向けて放出され、コンバイナ
７で反射した表示光が運転者の目に入射されるように、
設定される。

【００１８】１０はヘッドアップディスプレイ装置の表
示制御回路であり、制御処理を行うＣＰＵ１１と、ラン
プ２をＰＷＭ制御により点灯駆動するスイッチング回路
１２と、電源となるバッテリＢの電圧を検出する電圧検
出回路１３とから構成される。

【００１９】電圧検出回路１３は、電源となるバッテリ
ＢにスイッチＳを介して接続された電源ラインに、２つ
の分圧用抵抗Ｒ１、Ｒ２を直列接続し、その中点を抵抗
Ｒ３を介してＡ／Ｄコンバータ１４に接続して構成され
る。分圧用抵抗Ｒ２の他端はグランド接続され、分圧用
抵抗Ｒ１、Ｒ２の中点と定電圧源との間にダイオードＤ
が接続される。

【００２０】この電圧検出回路１３は、バッテリ電圧を
分圧用抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧して検出し、その電圧信号
をＡ／Ｄコンバータ１４を介してＣＰＵ１１に送るよう
に動作するが、ホログラム６の製品毎の反射率のバラツ
キに起因した表示輝度のバラツキを吸収するために、電
圧検出回路１３には、図２に示すように、分圧用抵抗Ｒ
１又はＲ２と並列に調整用抵抗ＶＲ１、ＶＲ２が並列に
接続される。

【００２１】即ち、ホログラム６の反射率が予め決めら
れた標準反射率より高い場合、図２Ａのように、調整用
抵抗ＶＲ１を上側の分圧用抵抗Ｒ１に並列接続する。こ
の調整用抵抗ＶＲ１の接続により、上側の抵抗Ｒ１の合
成抵抗値が低下するため、中点の電位つまり検出電圧値
は高くなる。この電圧の上昇分を調整用抵抗ＶＲ１によ
ってホログラム６の反射率の偏差に応じて調整すること
により、ホログラム６の製品毎の反射率のバラツキに起
因した表示輝度のバラツキを解消することができる。

【００２２】また、ホログラム６の反射率が予め決めら
れた標準反射率より低い場合、図２Ｂのように、調整用
抵抗ＶＲ２を下側の分圧用抵抗Ｒ２に並列接続する。こ
の調整用抵抗ＶＲ２の接続により、下側の抵抗Ｒ２の合
成抵抗値が低下するため、中点の電位つまり検出電圧値
は低くなる。この電圧の低下分を調整用抵抗ＶＲ２によ
りホログラム６の反射率の偏差に応じて調整することに
より、ホログラム６の製品毎の反射率のバラツキに起因
した表示輝度のバラツキを解消することができる。

【００２３】なお、図示のように、調整用抵抗ＶＲ１、
ＶＲ２として可変抵抗を使用したが、固定抵抗を使用す
ることもできる。この場合、ホログラム６の反射率の偏
差に応じた調整用の抵抗値を予めテーブル値等として設
定しておき、実際に使用するホログラム６の反射率を測
定し、その反射率の標準反射率に対する偏差に対応した
抵抗値の固定抵抗を選択し、その固定抵抗を分圧用抵抗
Ｒ１又はＲ２に接続して調整すればよい。

【００２４】ランプ２をＰＷＭ制御により点灯駆動する
スイッチング回路１２は、スイッチング用のトランジス
タＴＲ１、ＴＲ２、及び抵抗から構成され、ＣＰＵ１１
から出力されるＰＷＭ制御用の制御信号（スイッチング
信号）を入力し、制御されたデューティ比でランプ２へ
の通電をスイッチング（オンオフ）する。

【００２５】ＣＰＵ１１は、上記のように電圧検出回路
１３からの電圧検出信号に基づき、ランプの点灯制御を
行うと共に、表示器３の表示制御を行う。例えば、ＣＰ
Ｕ１１は、速度計から入力した速度情報に基づき、速度
表示画像の画像信号を表示器３に出力し、表示器３にそ
の画像を表示させる。さらに、ＣＰＵ１１は、予め記憶
されたプログラムデータに基づき、ホログラム６の製品
毎の反射率のバラツキによる表示輝度のバラツキをなく
すように点灯駆動制御を行うと共に、バッテリ電圧の変
動による明るさの変動を解消するように、ランプ２を点
灯駆動する。

【００２６】このために、ＣＰＵ１１の固定メモリ内に
は、電圧検出回路１３で検出されＣＰＵ１１に入力され
る検出電圧値と、その電圧値に対応したスイッチングの
デューティ比（オンデューティ）が、テーブルデータと
して予め記憶される。

【００２７】このテーブルデータは、例えば図３に示す
ように、バッテリ電圧の０．５Ｖ毎の変化に対応して作
成され、検出電圧値（ＣＰＵ入力電圧）とオンデューテ
ィ（％）とが、明るさの略一定な表示画像が得られるよ
うに設定される。

【００２８】次に、上記構成のヘッドアップディスプレ
イ装置の動作を、図４のフローチャートにより説明する
と、スイッチＳがオンされ、表示動作が開始されると、
ＣＰＵ１１は、先ず、ステップ１００で、電圧検出回路
１３からの検出電圧値を、Ａ／Ｄコンバータ１４を通し
て読込む。

【００２９】この検出電圧値は、バッテリ電圧を分圧用
抵抗Ｒ１、Ｒ２（或は抵抗Ｒ１に調整用抵抗ＶＲ１を並
列接続した状態の合成抵抗と、抵抗Ｒ２に調整用抵抗Ｖ
Ｒ２を並列接続した状態の合成抵抗）により分圧した電
圧、つまりバッテリ電圧に対応している。

【００３０】次に、ステップ１１０で、ＣＰＵ１１は、
固定メモリに記憶されるデータテーブル（例えば図３）
を検索し、読込んだ検出電圧値に対応したデューティ比
データ（オンデューティ）を取り出す。そして、ステッ
プ１２０で、上記デューティ比データに基づき、スイッ
チング信号をスイッチング回路１２に出力し、スイッチ
ング回路１２のトランジスタＴＲ２を制御されたデュー
ティ比でオンオフ制御する。

【００３１】これにより、ランプ２はデューティ比に応
じた照度で点灯駆動され、ランプ２から放射された光
は、別に表示制御される液晶ディスプレイ３の表示部を
透過し、透過した表示光は、ミラー４、５で反射されて
ホログラム６に入射する。ホログラム６では、そこに記
録された凹面鏡により入射光が回折・反射され、特定波
長の拡大表示像がコンバイナ７に向けて出射され、コン
バイナ７で反射された表示像の光が運転者の目に達す
る。このため、運転者は速度表示等の表示像をフロント
ガラスの前方に結像した虚像として視認することができ
る。

【００３２】このように、電圧検出回路１３には、ホロ
グラム６の反射率のバラツキに応じて、反射率が標準値
より高い場合は上側の分圧用抵抗Ｒ１に調整用抵抗ＶＲ
１を並列接続し、反射率が標準値より低い場合は下側の
分圧用抵抗Ｒ２に調整用抵抗ＶＲ２を並列接続して、検
出電圧値を補正するため、ホログラム６の製品毎の反射
率のバラツキによる表示輝度のバラツキが解消され、一
定した明るさの表示像を表示することができる。

【００３３】また、ランプ２の電源となるバッテリＢの
電圧に対応した電圧を電圧検出回路１３により検出し、
その検出電圧値に基づき、ランプ２の照度が一定値とな
るようにＰＷＭ制御用のデューティ比を決定し、そのデ
ューティ比に基づいてランプ２をスイッチングして点灯
駆動するため、バッテリ電圧の変動に係わらず、ランプ
２を一定の照度で点灯させることができ、バッテリ電圧
の変動による表示輝度の変動をなくすことができる。

【００３４】また、電圧検出回路１３は、電圧変動を抑
制するために通常使用される定電圧回路に比べ、回路を
簡単に構成することができるため、低コストで表示輝度
の変動解消を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のヘッドアップディスプレ
イ装置の概略構成図である。

【図２】電圧検出回路１３の回路図である。

【図３】検出電圧値、オンデューティを含むテーブルデ
ータの説明図である。

【図４】ランプ２の駆動制御を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

２−ランプ、 ３−表示器、 ６−ホログラム、 １０−表示制御回路、 １１−ＣＰＵ、 １２−スイッチング回路、 １３−電圧検出回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランプを光源として表示画像を表示する
   表示器と、該表示器から放射された表示光を反射するホ
   ログラムと、を備え、該表示画像をフロントガラスの内
   側で反射させ、その外側前方に表示像を結像させるヘッ
   ドアップディスプレイ装置において、 該ランプの電源電圧に対応した電圧を検出する電圧検出
   手段と、 該ランプをスイッチングするスイッチング手段と、 該電圧検出手段からの検出電圧値に基づき、該ランプの
   照度を一定とするためのスイッチングのデューティ比を
   決定し、該デューティ比により該スイッチング手段をオ
   ンオフ制御してランプを点灯させるランプ制御手段と、 を備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装
   置。
2. 【請求項２】 前記電圧検出手段には前記ランプの電源
   電圧を分圧して検出する分圧用抵抗が接続され、前記ホ
   ログラムの反射率に応じて抵抗値を設定された調整用抵
   抗が、該分圧用抵抗に対し接続されたことを特徴とする
   請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 【請求項３】 前記ランプ制御手段は、予めメモリに記
   憶された検出電圧値とデューティ比のデータテーブルか
   ら、検出電圧値に対応したデューティ比を決定する請求
   項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。