JPH1152282A - 別置き型ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】様々なダッシュボード上の設置面の傾斜や運転
者の目の位置に対応して、コンバイナの設置角度を調整
できる別置き型ヘッドアップディスプレイを得る。 【解決手段】発光手段が内蔵され、上方端部にコンバイ
ナ２が一体化されている本体部８と、本体部８を設置面
に保持する基台部９とが、蛇腹状の連結部材１１によっ
て連結されている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、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４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、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２
２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
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
で多少の調整が可能であるが、大きく調整したりするこ
とは困難である。このため、図４に示すように本体部２
８の下にカメラの雲台に用いられるようなボールジョイ
ント等を用いたり、本体部と基台部との接合面を互いに
概略一致する球面状として連結し、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。

【０００６】しかしながら、このように可動機構を付加
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となった
り、この可動機構が複雑で高価なものとなっていた。

【０００７】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。

【０００８】

【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蛇腹状の連結部
材が介在されていて、該連結部材により前記本体部と基
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ものである。

【０００９】

【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はハーフミラーを備
えたコンバイナ、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
４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、１
１は基台部９と本体部８を連結する蛇腹状の連結部材で
ある。

【００１０】本体部８には、光源６や折り返しミラー７
等を含む発光手段が内蔵され、本体部８の上方端部にコ
ンバイナ２が一体化されている。こうして、図４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。

【００１１】一方、このＨＵＤが設置される面に本体部
を取り付けるために、本体部８には、その下面に円柱・
蛇腹状の連結部材１１を介して基台部９が連結されてい
る。本例では、この連結部材としてブロー成型により作
製された軟質ポリプロピレン製のものを用いた。

【００１２】図３は、図１の連結部材の概略縦断面のう
ち図示の左側を示したものであり、図３（ａ）は蛇腹を
伸ばした状態、図３（ｂ）は蛇腹を縮めた状態を示す。
本例において、点Ａ、Ａ’・・・を山点、点Ｂ、Ｂ’・
・・を谷点と呼ぶ。蛇腹は、その縦断面において山点と
谷点とを結ぶ辺として、その辺の向きに関して２種類の
辺が存在する。そして、この２種類の辺のうち、同種の
辺はそれぞれの長さがほぼ等しく、異種の辺どおしは異
なる長さを有している。本例では、Ａ−Ｂ辺がＢ−Ａ’
辺よりも長い。なお、この連結部材は円筒状を呈してい
るため、図１の右側断面は、紙面において図３と左右対
称になっている。

【００１３】通常、２種の辺の長さが同一の蛇腹は、そ
の構造および材質により伸縮および屈曲が自在でその状
態が保持されない。本例の蛇腹は全体が円柱状であり、
２種の辺の長さが異なるため、伸びた状態または縮んだ
状態で安定する構造となっている。これは、谷点および
山点の径は変化し難いため、図３（ａ）に示す状態か各
辺がすべて右上がりとなった図３（ｂ）に示すような状
態かの、どちらかの状態で安定になるためである。さら
に、この山点と谷点とが連続的に形成されていると、伸
縮および屈曲させた状態で保持が可能な蛇腹となる。

【００１４】本例のＨＵＤは例えばダッシュボード上等
の観視者の希望する位置に、基台部９の裏面に設けられ
た例えば両面粘着テープにより固定される。本体部８と
基台部９とは上記の蛇腹により連結されているため、図
２に示すように観視者の目の位置に合わせて、容易に本
体部８の角度調整が可能であり、そしてその状態を保持
することができる。

【００１５】また、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り、さらにＨＵＤの表示が
必要でないときには蛇腹を折り畳み背を低くすることが
可能である。

【００１６】なお、基台部９のダッシュボード上への設
置は両面粘着テープによる方法のほか、接着剤やねじを
用いることもでき、特に限定されるものではない。

【００１７】このように、本発明のＨＵＤは蛇腹状の連
結部材の調節によって、観察者の視認性が向上できる角
度にコンバイナを設定できる。この場合、使用時におい
て発光手段とコンバイナとはそれぞれ本体部の所定位置
に固定されているため、発光手段とコンバイナとの光学
的位置関係が保持されている。そのため、観察者に応じ
てコンバイナの設置角度を（蛇腹の作用により）調整し
ても、発光手段とコンバイナとの光学的位置関係を保持
できるので、表示像の劣化を防止できる。

【００１８】以下に示すコンバイナにホログラムを利用
した場合に、この機能は特に効果的である。すなわち、
ホログラムは、そのあらかじめ設定した露光条件に応じ
て、所定の角度から入射した光を所定の方向に反射また
は回折する機能を持つものであるが、その所定の入射角
と異なる角度から光が入射した場合、表示される像が歪
んだり、表示像に色収差が生じてしまう。ところが、上
記のようにコンバイナの設置角度を調整できると、その
調整下においてもホログラムと発光手段との光学的位置
関係が変わらないので、常に所定の入射角でホログラム
に光を入射させることができる。

【００１９】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、色フィルタや偏光素子等の光学部品を配置して
もよい。

【００２０】また、透過型液晶表示素子５としては、Ｖ
ＨＣ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｃｏｎｔｒａｓｔ） 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。

【００２１】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。

【００２２】さらに、コンバイナ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
に代え、ホログラムを用いたコンバイナについての例を
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、見えなくなってしまったりと
いう欠点を有している。そのため、本発明の別置き型Ｈ
ＵＤの構成はコンバイナとしてホログラムを用いると、
特に有効である。

【００２５】本例でホログラムによるコンバイナは、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るものではなく、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１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。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。

【００３２】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。

【００３３】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
にこれに捕らわれず設置が可能である。

【００３４】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、本体部下部を埋め込むように設置できるように
すると、さらに見栄えの良いものとすることができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、本体部と基台部とはそ
の状態を保持可能な蛇腹で連結されているため、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ＨＵＤが構成で
き、きわめてコンパクトかつ安価に車両のダッシュボー
ド上等に備えることができる。

【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の別使用状態の例を示
す概略側断面

【図３】本発明における蛇腹状連結部材の一例を示す要
部概略縦断面

【図４】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 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 １１：蛇腹 ２１：観視者 ２２：コンバイナ 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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蛇腹状の連結部材が介在され
   ていて、該連結部材により前記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。
2. 【請求項２】前記蛇腹状の連結部材は円または楕円筒状
   を呈しており、その縦断面において山点と谷点とを結ぶ
   異なる２種類の方向を向く辺が連続するように形成さ
   れ、この２種類の辺のうち、同種の辺はそれぞれの長さ
   がほぼ等しく、異種の辺どおしは異なる長さを有してい
   ることを特徴とする請求項１記載の別置き型ヘッドアッ
   プディスプレイ。