JPH1191401A - 車両用ホログラフィック表示装置 - Google Patents

車両用ホログラフィック表示装置

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JPH1191401A
JPH1191401A JP9253851A JP25385197A JPH1191401A JP H1191401 A JPH1191401 A JP H1191401A JP 9253851 A JP9253851 A JP 9253851A JP 25385197 A JP25385197 A JP 25385197A JP H1191401 A JPH1191401 A JP H1191401A
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JP9253851A
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Osahito Nakazawa
伯人 中沢
Yasuo Hagisato
安雄 萩里
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Toyota Motor Corp
AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
Toyota Motor Corp
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    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
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    • G02B2027/012Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility comprising devices for attenuating parasitic image effects

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Abstract

(57)【要約】 【課題】フレア光の発生がなく、かつ視域が広く像歪み
のない車両用ホログラフィック表示装置を得る。 【解決手段】風防ガラス7の暗色陰蔽部11に配された
ホログラム2に、ホログラム2からri 離れた位置に配
された情報表示源から入射角θi で照射された情報を含
む光3が、ホログラムによって回折角θd (≠θi )で
反射回折され、ホログラム2からrd (≠ri )離れた
位置に表示像10を観察者1に視認させる車両用ホログ
ラフィック表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両内の観察者に
必要な情報を投影する車両用ホログラフィック表示装置
に関し、特にフレア光の発生がなく、視域が広い車両用
ホログラフィック表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車等の車両の運転者に情報を
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)などの表示装置が用いられている。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ハーフ
ミラーやホログラム等からなるコンバイナに映し、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有しうるので、光学的情報を
運転者の視野方向に回折したり、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でき、また、回折ス
ペクトルの半値幅が狭いため、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を有し、表示装置の
コンバイナとしては有効である。
【0004】図7は、従来の自動車用車両用ホログラフ
ィック表示装置の一例であるHUDの一例を示す概念図
である。光源6から発し、レンズ系4を介して透過型液
晶表示体5を通過した表示すべき情報を含む光3は、車
体の風防ガラス7に備えられたホログラム2に照射さ
れ、回折されて運転者に観察位置1で視認される。上記
レンズ系4はコリメータとしての機能を持つものであ
る。ホログラム2に倍率を持たせることにより、速度表
示8、警告表示9の表示像を遠方に虚像として結像させ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のHUDはホログラムを風防ガラスの透明部分に配し
ているため、太陽や街灯などの外部からの光がホログラ
ムに回折されフレア光が発生する。非正反射のホログラ
ムを用いると、フレア光は実際の外部光源とは別の方向
に見え、外部光源が複数あるように見える。また、倍率
のあるホログラムを用いると、フレア光は車両の運行に
伴い実際の外部光源とは異なる動き方をする。そのた
め、フレア光が発生すると観察者は煩わしさや違和感を
覚える問題があった。ホログラムを倍率のない正反射型
とすればフレア光は発生しないが、それではホログラム
を用いるメリットが失われる。
【0006】そこで、ホログラムを風防ガラスの暗色陰
蔽部分に配することが考えられる。この場合ホログラム
の車外側は暗色陰蔽で覆われるため、車外からの光は入
射せずフレア光の発生を防止できる。暗色陰蔽は風防ガ
ラスの全周囲に存在するが、ホログラムを備えるために
ある程度の面積を必要とし、視界の確保の観点から風防
ガラスの下辺の暗色陰蔽部を利用するのが自然である。
また、情報表示源の設置場所も必要となるためやはり下
辺が好ましい。風防ガラスの下辺にホログラムを配する
場合、ハンドルにより表示像が隠されるのを防ぐため、
車両の中心付近に配置することになる。
【0007】一方、車両の中心付近に配置する表示器に
求められる要件を考えると、従来のHUDのような運転
者専用の表示ではなく、助手席や後部席の同乗者にも見
える視域の広い表示であることが必要である。ところ
が、従来のHUDのような倍率を持ったホログラムを用
いると、表示像は遠方に結像される反面、視域が非常に
狭くなる問題があった。運転者以外の同乗者が横から無
理に覗いたとしても、収差のためボケや歪みの大きい像
しか見ることができなかった。
【0008】また、風防ガラスの下辺の暗色陰蔽部を利
用するため、ホログラムに大きな倍率を持たせると、表
示像が前方ではなくボンネット内の方向に結像すること
になり、あたかも表示像がボンネット内にめり込んだよ
うな違和感を与える問題もあった。本発明の目的は、従
来技術の上記の問題を解決する新規な車両用ホログラフ
ィック表示装置の提供にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源と表示す
べき情報を表示する表示体とを有し表示すべき情報を光
として発生する情報表示源と、車両の風防ガラスの周縁
部に設けられた暗色陰蔽部分に配されていて前記光を観
察者に向けて回折し虚像として表示するホログラムを有
するコンバイナとを備えた車両用ホログラフィック表示
装置において、前記ホログラムは、前記光がホログラム
に入射する角度とホログラムにより回折される角度とが
異なり、かつ前記情報表示源とホログラムとの間の距離
と前記虚像とホログラムとの間の距離とが概略等しい回
折特性を有するホログラムであることを特徴とする車両
用ホログラフィック表示装置を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の車両用ホログラ
フィック表示装置の概念的な側面図(a)、正面図
(b)である。ホログラム2は風防ガラス7の暗色陰蔽
部に備えられ、それら全体が角度θW で車両に取り付け
られている。車両内には情報表示源が備えられており、
情報表示源の表示体5からコンバイナに向けて情報を含
む光3を入射角θi で照射する。この光がホログラムに
よって回折角θd で反射回折され、観察者(例えば運転
者)1に表示像10として視認される。図1(b)のよ
うに、ホログラム2は風防ガラス7の下辺の暗色陰蔽部
11の中央部に配されている。
【0011】本発明の特徴として入射角θi と回折角θ
d とは異なっている(θi ≠θd )。また、表示体5と
ホログラム2との間の距離ri とホログラム2と表示像
10との間の距離rd とは概略等しい。言い換えるとホ
ログラムの倍率は概略1である。このような構成を採用
することにより、表示体5からの照射された光はホログ
ラムにより反射回折され、運転席、助手席、後部座席を
含め車両内全体で視認できる。
【0012】図2は、本発明の風防ガラスの構造の一例
を示す概略部分断面図である。2枚のガラス板21、2
1’がポリビニルブチラール等の中間膜22により接合
された安全合わせガラスの内部に、ホログラム2が封入
されている。詳細には、ホログラム2の一方の面は接着
剤23で車内側ガラス板21に接着されており、もう一
方の面は中間膜22に含まれる可塑剤によりホログラム
の特性変化を防止するバリヤフィルム24(この例では
ポリビニルアルコール(PVA)フィルムを使用)を介
して、中間膜22に接合されている。
【0013】車外側ガラス板21’の内側には暗色陰蔽
11がプリントされている。暗色陰蔽は不透明であるた
め、車外側からの光がホログラム2に照射されることは
ない。そのため、フレア光は発生しない。ここで用いる
ガラス板の種類は色付きでない透明ガラス板や、そのほ
かにブロンズやグリーンなどに色付けされたガラス板も
使用できる。光の損失を抑えるためには車内側ガラスに
は色付きでないガラス板を用いることが望ましい。
【0014】本発明の車両用ホログラフィック表示装置
におけるコンバイナを構成するホログラムは、ホログラ
ムは通常数十mm角〜数百mm角程度の面積で、数μm
〜数十μm程度の厚みを有するものが例示される。この
ホログラムは反射型であり、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。
【0015】本発明を特徴づける、入射角θi と回折角
θd とが異なりかつ表示体とホログラムとの間の距離r
i とホログラムと表示像との間の距離rd とが概略等し
くなるようなホログラムは、図3に示すように作製され
る。
【0016】2つの略平行な光が異なる入射角でホログ
ラム感光材料に照射されて露光されることにより得られ
る。すなわち、ホログラム感光材料2’に略平行な2つ
の光を入射角θi と入射角θd とで、感光材料を挟むよ
うに両側から照射すればよい(図3(a))。略平行な
光は、レーザからの光をスペーシャルフィルタにより発
散光とし、コリメータレンズや凹面鏡により平行化する
ことにより得られる。これらの光は必ずしも完全に平行
である必要はなく、ホログラムのサイズと比べ充分に離
れた距離からの発散光でもよい(図3(b))。
【0017】たとえば、発散点から感光材料までの距離
I 、rD は1000mm以上離れていることが好まし
い。この場合、rI とrD とは概略等しいことが望まし
い。また、2つの光は実際に2つの略平行な光を用いて
もよいが、1つの平行光をホログラム感光材料に照射
し、透過した光を鏡で折り返して再度感光材料に所定の
角度で照射することでも同様のホログラムを得ることが
できる。
【0018】本発明におけるホログラムは、所定の観察
位置における回折波長が光源の波長と一致するように露
光することが、明るい表示像を得るためには好ましい。
例えば、図4に示すように、ホログラム正面(車両中
央)において入射角9°で入射した光が回折角65°で
回折されるホログラムの場合、正面での回折波長を55
5nmとすると運転席に対応する視点位置+400mm
付近での回折波長は545nm付近となる(グラフ中の
黒丸)。光源として545nm付近にピークを持つ陰極
管を用いれば、明るい表示像が得られる。また、正面で
の波長を530nmとすると運転席付近では520nm
程度となる(グラフ中の△)。この場合は蛍光表示管
(VFD)が光源として適する。このホログラムは左右
対称であるため上記のことは助手席についても適用でき
る。
【0019】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、ハロゲンランプなどからなる光源から
発した光を照射するものである。それとは別に、蛍光表
示管などのように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。
【0020】これらの光源としては、ホログラムによる
色収差の発生が少ない点でスペクトル半値幅の狭い陰極
管が好ましい。半値幅の広い光源の場合はその波長域を
制限する適当なフィルタを合わせて用いることが好まし
い。
【0021】本発明における表示体の面は、表示器とホ
ログラムとを結ぶ光軸に対し垂直ではないことが望まし
い。なぜなら、図6に示すようにホログラムが非正反射
特性を有するため、表示体5を垂直(α=90°)とす
ると、得られる表示像10が視線に対して傾く。その結
果、観察位置の移動に伴って、表示像が傾き歪む。これ
を防ぐため、図5のように表示器を光軸に対して傾ける
(α≠90°)ことにより表示像10が視線に対して概
略垂直となり、像の歪みを補正できる。
【0022】本発明における表示すべき情報は、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、シフトレバー表示、さらには種々の
警告ランプや、ナビゲーション情報、エアコン、オーデ
ィオ機器など付属機器の情報等が例として挙げられる。
また、道路情報、駐車場空き情報などの車両外からの情
報を表示することもできる。また、観察者としては車両
等運転者だけでなく、助手席その他の同乗者すべての者
を含めうる。
【0023】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1の車
両用ホログラフィック表示装置において風防ガラス7は
水平に対してθW =35°になるように設定し、光源中
心からホログラム中心への入射角θi は9°、回折角θ
d は65°、そしてTFT型カラー液晶素子よりなる表
示体5の中心からホログラム中心間までの距離は100
mmとした。表示体の面は光軸に対し33°傾けた。こ
の表示素子のバックライトは陰極管であり、545nm
付近にピークのある輝線スペクトルを持つ。
【0024】本実施例ではホログラムとして、厚さ20
μm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。ホログラ
ムの露光は、色素レーザの565nmの光により行っ
た。レーザ光をスペーシャルフィルタにより広げたのち
コリメートレンズにより平行化し、図3(a)のように
感光材料の両側からそれぞれθI =9°、θD =65°
で照射した。こうして得られたホログラムは入射角9°
で入射した光を65°に反射回折する。そして、555
nm付近に回折ピークを持ち、回折効率は95%、波長
半値幅は約20nmであった。
【0025】このホログラムに対し前記表示体5を10
0mmの距離に配置すると、約100mmの距離に表示
像10が結像した。また、運転席、助手席付近での回折
波長は545nm付近となった。
【0026】表示像は運転席、助手席、後部座席を含め
車両内全体から視認できた。また、車両内のどこから見
ても歪みのない表示像が得られた。また、外部からの光
は暗色陰蔽部に遮られてホログラムに入射しないため、
フレア光は発生しなかった。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、フレア光の発生がな
く、かつ視域が広く像歪みのない車両用ホログラフィッ
ク表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車両用ホログラフィック表示装置の一
例を示す側面図(a)、正面図(b)。
【図2】本発明における風防ガラスの構造の一例を示す
概略部分断面図。
【図3】本発明におけるホログラムの作製法の一例を示
す概念図(a)、その別の例を示す概念図(b)。
【図4】本発明におけるホログラムの視点位置を変えた
場合の回折波長の変化の一例を示すグラフ。
【図5】表示体の傾きと表示像の傾き、歪みを説明する
概念図。
【図6】表示体の傾きと表示像の傾き、歪みを説明する
概念図。
【図7】従来の車両用ホログラフィック表示装置の一例
を示す概念図。
【符号の説明】
1:観察者 2:ホログラム 2’:ホログラム感光材料 3:情報を含む光 4:レンズ系 5:表示体 6:光源 7:風防ガラス 8:速度表示像 9:警告表示像 10:表示像 11:暗色陰蔽 21, 21’:ガラス版 22:中間膜 23:接着剤 24:バリヤフィルム

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と表示すべき情報を表示する表示体と
    を有し表示すべき情報を光として発生する情報表示源
    と、車両の風防ガラスの周縁部に設けられた暗色陰蔽部
    分に配されていて前記光を観察者に向けて回折し虚像と
    して表示するホログラムを有するコンバイナとを備えた
    車両用ホログラフィック表示装置において、前記ホログ
    ラムは、前記光がホログラムに入射する角度とホログラ
    ムにより回折される角度とが異なり、かつ前記情報表示
    源とホログラムとの間の距離と前記虚像とホログラムと
    の間の距離とが概略等しい回折特性を有するホログラム
    であることを特徴とする車両用ホログラフィック表示装
    置。
  2. 【請求項2】前記ホログラムは、2つの略平行な光が異
    なる入射角でホログラム感光材料に照射されて露光され
    たホログラムである請求項1記載の車両用ホログラフィ
    ック表示装置。
  3. 【請求項3】前記情報表示源の表示面は、情報表示源と
    前記ホログラムとを結ぶ光軸に対し垂直ではない請求項
    1または2記載の車両用ホログラフィック表示装置。
JP9253851A 1997-09-18 1997-09-18 車両用ホログラフィック表示装置 Withdrawn JPH1191401A (ja)

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