JP2870550B2 - へッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
へッドアップディスプレイ装置Info
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- JP2870550B2 JP2870550B2 JP29899290A JP29899290A JP2870550B2 JP 2870550 B2 JP2870550 B2 JP 2870550B2 JP 29899290 A JP29899290 A JP 29899290A JP 29899290 A JP29899290 A JP 29899290A JP 2870550 B2 JP2870550 B2 JP 2870550B2
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- display
- light
- optical system
- film
- prism
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ヘッドアップディスプレイ装置に係わり、特に表示光
をウインドシールドに向けて投射し、ウインドシールド
の形状に従った反射により運転者に表示像を見せる小型
化された投写光学系を有するヘッドアップディスプレイ
装置に関し、 太陽光等の外来光が、表示光の伝播経路を逆行し、表
示器の管面を照明して疑似発光させ、正しい表示がおこ
なえなくなる現象を抑制することを目的とし、 少なくとも表示器を有する投写光学系ユニットを、該
投写光学系ユニットから発する光を反射して使用者の眼
の位置に向けるための板状部材を具備し、該板状部材に
よる反射がその形状に従った正反射であり、使用者が視
野内に外界風景と前記板状部材で反射された表示像とを
重畳して視認することを可能にしたヘッドアップディス
プレイ装置において、上記投写光学系ユニットは、少な
くとも表示器と、該表示器からの光を反射する波長選択
性を有する反射膜がプリズムの一面に設けられたプリズ
ム素子とを具備し、表示器からの光を該プリズム素子の
波長選択性を有する反射膜が形成されていない面から入
射させ、該波長選択性を有する反射膜で反射させ、該プ
リズムを再度透過させて空気中に取り出すように構成す
る。
をウインドシールドに向けて投射し、ウインドシールド
の形状に従った反射により運転者に表示像を見せる小型
化された投写光学系を有するヘッドアップディスプレイ
装置に関し、 太陽光等の外来光が、表示光の伝播経路を逆行し、表
示器の管面を照明して疑似発光させ、正しい表示がおこ
なえなくなる現象を抑制することを目的とし、 少なくとも表示器を有する投写光学系ユニットを、該
投写光学系ユニットから発する光を反射して使用者の眼
の位置に向けるための板状部材を具備し、該板状部材に
よる反射がその形状に従った正反射であり、使用者が視
野内に外界風景と前記板状部材で反射された表示像とを
重畳して視認することを可能にしたヘッドアップディス
プレイ装置において、上記投写光学系ユニットは、少な
くとも表示器と、該表示器からの光を反射する波長選択
性を有する反射膜がプリズムの一面に設けられたプリズ
ム素子とを具備し、表示器からの光を該プリズム素子の
波長選択性を有する反射膜が形成されていない面から入
射させ、該波長選択性を有する反射膜で反射させ、該プ
リズムを再度透過させて空気中に取り出すように構成す
る。
本発明はヘッドアップディスプレイ装置に係わり、特
に表示光をウインドシールドに向けて投射し、ウインド
シールドの形状に従った反射または、ウインドシールド
と一体形成され薄膜による反射により運転者に表示像を
見せる小型化された投写光学像を有するヘッドアップデ
ィスプレイ装置に関する。
に表示光をウインドシールドに向けて投射し、ウインド
シールドの形状に従った反射または、ウインドシールド
と一体形成され薄膜による反射により運転者に表示像を
見せる小型化された投写光学像を有するヘッドアップデ
ィスプレイ装置に関する。
ヘッドアップディスプレイ装置は、視野内の景色に第
二の映像情報を重畳表示するもので、大きな動作、視線
の移動を伴うことなく、より多くの情報をほぼ同時に認
識できるという点で利用価値が高い。既に、戦闘機や航
空機のコックピット用として実用化されている。また、
最近では、自動車への適用が検討されている。
二の映像情報を重畳表示するもので、大きな動作、視線
の移動を伴うことなく、より多くの情報をほぼ同時に認
識できるという点で利用価値が高い。既に、戦闘機や航
空機のコックピット用として実用化されている。また、
最近では、自動車への適用が検討されている。
ヘッドアップディスプレイ装置を自動車に適用する際
し、背景光を透過させ、表示光を反射させるコンバイナ
の形態として以下の３つが考えられる。第１は反射型ホ
ログラムを用い、ウインドシールドに一体形成する方式
で、第11図に示すように表示器を含む投写光学系ユニッ
ト19を例えばダッシュボード17内に装着して、表示光ｈ
をウインドシールド15に形成された反射型ホログラム５
で反射させることにより、運転者の眼の位置６に導くも
のである。第２は、ダッシュボード上に別置きのホログ
ラムコンバイナを設ける方式で、第12図に示すように表
示器を含む投写光学系ユニット19を例えばダッシュボー
ド17内に装着して、表示光ｈをホログラムコンバイナ
５′で反射させることにより、運転者の眼の位置６に向
けて表示光を導くものである。第３は、ホログラムを形
成していないウインドシールドそのもの、または反射率
を増加させる加工を施したウインドシールドをコンバイ
ナとして用いる方式で第13図に示すように、例えば表示
器を含む投写光学系ユニット19を例えばダッシュボード
17内に装着して、光学光ｈをウインドシールド15で反射
させ、運転者の眼の位置６に導くものである。
し、背景光を透過させ、表示光を反射させるコンバイナ
の形態として以下の３つが考えられる。第１は反射型ホ
ログラムを用い、ウインドシールドに一体形成する方式
で、第11図に示すように表示器を含む投写光学系ユニッ
ト19を例えばダッシュボード17内に装着して、表示光ｈ
をウインドシールド15に形成された反射型ホログラム５
で反射させることにより、運転者の眼の位置６に導くも
のである。第２は、ダッシュボード上に別置きのホログ
ラムコンバイナを設ける方式で、第12図に示すように表
示器を含む投写光学系ユニット19を例えばダッシュボー
ド17内に装着して、表示光ｈをホログラムコンバイナ
５′で反射させることにより、運転者の眼の位置６に向
けて表示光を導くものである。第３は、ホログラムを形
成していないウインドシールドそのもの、または反射率
を増加させる加工を施したウインドシールドをコンバイ
ナとして用いる方式で第13図に示すように、例えば表示
器を含む投写光学系ユニット19を例えばダッシュボード
17内に装着して、光学光ｈをウインドシールド15で反射
させ、運転者の眼の位置６に導くものである。
第１の方式は、ウインドシールド製造工程で反射型ホ
ログラムを形成する必要があり、コスト高となる点、ホ
ログラムが周辺からの光を反射して自動車の外部から見
た時に、ホログラムが色味付き、高級感を損ねる等の問
題があった。第２の方式は、コンバイナの輪郭が視界の
連続性を断ち切る点、ダッシュボード上に構造物を設け
ることの安全性等が問題であった。これに対して、第３
の方式は、表示光の光利用率が低い点が問題であるが、
低価格にできる可能性があり、安全性上の問題もない。
従って、自動車用のヘッドアップディスプレイとして
は、第３の方式が有力である。
ログラムを形成する必要があり、コスト高となる点、ホ
ログラムが周辺からの光を反射して自動車の外部から見
た時に、ホログラムが色味付き、高級感を損ねる等の問
題があった。第２の方式は、コンバイナの輪郭が視界の
連続性を断ち切る点、ダッシュボード上に構造物を設け
ることの安全性等が問題であった。これに対して、第３
の方式は、表示光の光利用率が低い点が問題であるが、
低価格にできる可能性があり、安全性上の問題もない。
従って、自動車用のヘッドアップディスプレイとして
は、第３の方式が有力である。
上述した第３の方式において、第14図に示すように、
太陽光ｉが表示光ｈの伝播経路を逆行する方向でダッシ
ュボード17上の開口部16から透写光学系19に入射した時
に表示器１を照らし、特に蛍光表示管を表示器として用
いた時には、蛍光体が白色であるため光が強く散乱さ
れ、表示の有無にかかわらず表示セグメントが疑似的に
発光した状態になり、正しい表示ができなくなってしま
う。第15図（ａ）、第15図（ｂ）は疑似的発光状態を説
明するための図である。第15図（ａ）は表示が正常な場
合で、「80」と表示されている。斜線を施した表示セグ
メントは発光していない。第15図（ｂ）は疑似発光状態
を示しており、表示セグメント全体に強い光（太陽光）
が当たり、白色の蛍光体が光を散乱し、あたかも発光し
ているかのように見える。この散乱光強度が表示光に比
べて強い場合（晴天時の太陽光は充分に強い）は、表示
の有無を見分けることが困難になる。蛍光表示管は他の
表示器に比べて輝度が高く、しかも低価格で、ヘッドア
ップディスプレイ用の表示器としては最も有力なデバイ
スである。従って、蛍光表示管の疑似発光の問題の解決
が必要とされていた。
太陽光ｉが表示光ｈの伝播経路を逆行する方向でダッシ
ュボード17上の開口部16から透写光学系19に入射した時
に表示器１を照らし、特に蛍光表示管を表示器として用
いた時には、蛍光体が白色であるため光が強く散乱さ
れ、表示の有無にかかわらず表示セグメントが疑似的に
発光した状態になり、正しい表示ができなくなってしま
う。第15図（ａ）、第15図（ｂ）は疑似的発光状態を説
明するための図である。第15図（ａ）は表示が正常な場
合で、「80」と表示されている。斜線を施した表示セグ
メントは発光していない。第15図（ｂ）は疑似発光状態
を示しており、表示セグメント全体に強い光（太陽光）
が当たり、白色の蛍光体が光を散乱し、あたかも発光し
ているかのように見える。この散乱光強度が表示光に比
べて強い場合（晴天時の太陽光は充分に強い）は、表示
の有無を見分けることが困難になる。蛍光表示管は他の
表示器に比べて輝度が高く、しかも低価格で、ヘッドア
ップディスプレイ用の表示器としては最も有力なデバイ
スである。従って、蛍光表示管の疑似発光の問題の解決
が必要とされていた。
本発明は上記従来の問題点に鑑み、太陽光等の外来光
が、表示光の伝播経路を逆行し、表示器の管面を照明し
て疑似発光させ、正しい表示がおこなえなくなる現像を
防止した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。
が、表示光の伝播経路を逆行し、表示器の管面を照明し
て疑似発光させ、正しい表示がおこなえなくなる現像を
防止した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。
〔課題を解決するための手段〕 第１図は本発明の原理説明図である。
同図において、１は表示器、２′はプリズム素子であ
り、該プリズム素子２′はプリズム２の一方の面の裏面
に波長選択性を有する反射膜（該膜としては正反射ホロ
グラム又は多層膜が用いられる）４が設けられたもので
ある。また該プリズム素子２′はそのプリズム２の表面
（反射膜４が設けられていない方の面）21が表示器１と
完全には平行とならない状態で配置されている。そして
表示器１からの表示光ｆはプリズム２の表面から入り、
反射膜４で反射され、再びプリズム２を通ってｇ方向に
出射された後、図示なき拡大光学系３及び板状部材15
（ウインドシールド）を介して運転者の眼に入り、運転
者に表示像を見せることができるようになっている。
り、該プリズム素子２′はプリズム２の一方の面の裏面
に波長選択性を有する反射膜（該膜としては正反射ホロ
グラム又は多層膜が用いられる）４が設けられたもので
ある。また該プリズム素子２′はそのプリズム２の表面
（反射膜４が設けられていない方の面）21が表示器１と
完全には平行とならない状態で配置されている。そして
表示器１からの表示光ｆはプリズム２の表面から入り、
反射膜４で反射され、再びプリズム２を通ってｇ方向に
出射された後、図示なき拡大光学系３及び板状部材15
（ウインドシールド）を介して運転者の眼に入り、運転
者に表示像を見せることができるようになっている。
プリズム素子２′の表面21と反射膜４が形成された裏
面は平行でないため、表示光ｇと逆行して入者する太陽
光ｉの内、プリズム２の表面21での反射成分（ｍ方向へ
の光）が表示器１に入らないようにすることができる。
またプリズム２に入った光ｊは裏面に形成された反射膜
４の波長選択性により、表示器１に入る波長帯域が限定
される。以上により、太陽光ｉが表示器１を照射する量
を低減でき、表示器１の異常発光を大幅に低減すること
ができる。なお反射膜４の反射波長帯域の光ｋは表示器
１に入者するが、その光による表示器１の異常発光量は
表示光に比べて弱いため実用上問題とはならない。
面は平行でないため、表示光ｇと逆行して入者する太陽
光ｉの内、プリズム２の表面21での反射成分（ｍ方向へ
の光）が表示器１に入らないようにすることができる。
またプリズム２に入った光ｊは裏面に形成された反射膜
４の波長選択性により、表示器１に入る波長帯域が限定
される。以上により、太陽光ｉが表示器１を照射する量
を低減でき、表示器１の異常発光を大幅に低減すること
ができる。なお反射膜４の反射波長帯域の光ｋは表示器
１に入者するが、その光による表示器１の異常発光量は
表示光に比べて弱いため実用上問題とはならない。
以下本発明の実施例を図面によって詳述する。なお、
構成の動作の説明を理解し易くするために全図を通じて
同一部分には同一符号を付してその重複説明を省略す
る。
構成の動作の説明を理解し易くするために全図を通じて
同一部分には同一符号を付してその重複説明を省略す
る。
第２図及び第３図は本発明の第１の実施例を示す図で
あり、第２図（ａ）は投写光学系ユニットの構成図、第
２図（ｂ）は投写光学系ユニットを自動車に搭載した
図、第３図は本実施例の投写光学系を構成する表示器と
プリズム素子および表示光の伝播方向の関係を示す図で
ある。
あり、第２図（ａ）は投写光学系ユニットの構成図、第
２図（ｂ）は投写光学系ユニットを自動車に搭載した
図、第３図は本実施例の投写光学系を構成する表示器と
プリズム素子および表示光の伝播方向の関係を示す図で
ある。
第２図（ａ）において、１は表示器（蛍光表示管）で
自動車走行時の速度、計器類の表示を行う。２は所定の
頂角θを有するプリズムで角度θをなす２面のうちの１
面22に波長選択性を有する膜４として正反射型ホログラ
ム４′が形成されている。また該表示器１とプリズム２
は、プリズム２の正反射ホログラム４′が形成されてい
ない面21と表示器１の表面とが平行ではなく多少角度を
つけて配置されている。これは、２つの面の間での反射
光が表示像に重ならないようにするためである。30は拡
大光学系３として設けられた凹面鏡、18は表示光を出射
する開口窓であり、投写光学系ユニット19を密閉するよ
うに透明板で覆っている。このように構成された投写光
学系ユニット19は第２図（ｂ）に示すように自動車のダ
ッシュボード17の内部に設置される。なおダッシュボー
ド17には表示光を出射させる開口部16が設けられてい
る。また15′はウインドシールドであり、該ウインドシ
ールド15′には金属薄膜、または誘電体膜、または正反
射型ホログラム膜を設け、反射率と透過率を適当に設定
しておいても良い。
自動車走行時の速度、計器類の表示を行う。２は所定の
頂角θを有するプリズムで角度θをなす２面のうちの１
面22に波長選択性を有する膜４として正反射型ホログラ
ム４′が形成されている。また該表示器１とプリズム２
は、プリズム２の正反射ホログラム４′が形成されてい
ない面21と表示器１の表面とが平行ではなく多少角度を
つけて配置されている。これは、２つの面の間での反射
光が表示像に重ならないようにするためである。30は拡
大光学系３として設けられた凹面鏡、18は表示光を出射
する開口窓であり、投写光学系ユニット19を密閉するよ
うに透明板で覆っている。このように構成された投写光
学系ユニット19は第２図（ｂ）に示すように自動車のダ
ッシュボード17の内部に設置される。なおダッシュボー
ド17には表示光を出射させる開口部16が設けられてい
る。また15′はウインドシールドであり、該ウインドシ
ールド15′には金属薄膜、または誘電体膜、または正反
射型ホログラム膜を設け、反射率と透過率を適当に設定
しておいても良い。
このように自動車に搭載された投写光学系ユニット19
は第２図（ａ）に示すように、表示器１から発する光ｆ
をプリズム面21から入射させ、裏面22に達する光はホロ
グラム４′で反射され、再びプリズム面21から出射す
る。プリズム２から出射した光ｇは虚像11を生成し、更
に拡大光学系３として設けた凹面鏡30で反射される。こ
れにより、遠方に拡大された虚像12が形成される。凹面
鏡30で反射された光ｈは投射光学系ユニット19を密閉す
るために設けられた開口窓18を透過し、ユニット外部に
出射される。その出射角度は、第２図（ｂ）の如く投写
光学系ユニット19から出射された表示光ｈがウインドシ
ールド15′で一部反射され、運転者の眼の位置６に向か
うように設計されている。これにより運転者は視野内に
表示映像を虚像13の位置に見ることができる。
は第２図（ａ）に示すように、表示器１から発する光ｆ
をプリズム面21から入射させ、裏面22に達する光はホロ
グラム４′で反射され、再びプリズム面21から出射す
る。プリズム２から出射した光ｇは虚像11を生成し、更
に拡大光学系３として設けた凹面鏡30で反射される。こ
れにより、遠方に拡大された虚像12が形成される。凹面
鏡30で反射された光ｈは投射光学系ユニット19を密閉す
るために設けられた開口窓18を透過し、ユニット外部に
出射される。その出射角度は、第２図（ｂ）の如く投写
光学系ユニット19から出射された表示光ｈがウインドシ
ールド15′で一部反射され、運転者の眼の位置６に向か
うように設計されている。これにより運転者は視野内に
表示映像を虚像13の位置に見ることができる。
次に本実施例の外来光に対する作用を第３図により説
明する。
明する。
同図において、表示光ｇと逆向きに入射する太陽光ｉ
は、その一部がプリズム２の表面21でｍ方向に反射され
る。この光は、プリズム２の表面21と反射膜４が形成さ
れた裏面が平行ではなく多小の角度をつけて配置されて
いるため表示器１には入らない。また太陽光ｉの残りは
点線ｊで示すようにプリズム２内に屈折して入り、正反
射型ホログラム４′で特定の波長帯域以外の光はｌ方向
に透過し、特定の波長帯域の光ｋのみが反射されて点線
で示すように表示器１に到達する。この成分による表示
器１の照明は避けられないが太陽光がまともに入射する
場合に比べて、大幅に照射量は低減される。
は、その一部がプリズム２の表面21でｍ方向に反射され
る。この光は、プリズム２の表面21と反射膜４が形成さ
れた裏面が平行ではなく多小の角度をつけて配置されて
いるため表示器１には入らない。また太陽光ｉの残りは
点線ｊで示すようにプリズム２内に屈折して入り、正反
射型ホログラム４′で特定の波長帯域以外の光はｌ方向
に透過し、特定の波長帯域の光ｋのみが反射されて点線
で示すように表示器１に到達する。この成分による表示
器１の照明は避けられないが太陽光がまともに入射する
場合に比べて、大幅に照射量は低減される。
正反射型ホログラム４′は、例えば２つの平面波を、
それぞれホログラム乾板の互いに異なる面から、等しい
入射角で照射し干渉させて作成することができる。反射
型ホログラルの作成方法については公知であるため、説
明を省略する。ホログラムの反射波長帯域は表示器１の
発光スペクトルのピーク値付近になるようにする。正反
射型ホログラム（干渉縞がホログラム表面に平行）は色
収差を生じないため、１枚単独で用いることには問題が
ない。（一般にホログラムを結像系に用いる場合には、
色収差を補正するため２枚用いる。）ホログラム４′の
面積は、表示器１の表示面積とほぼ同等か大きめにと
る。必要な面積の詳細は、拡大光学系３（ここでは大面
鏡30）を構成する素子の大きさと伴に、運転者が表示を
見ることのできる眼の位置の範囲（視認範囲）の大きさ
により変わる。
それぞれホログラム乾板の互いに異なる面から、等しい
入射角で照射し干渉させて作成することができる。反射
型ホログラルの作成方法については公知であるため、説
明を省略する。ホログラムの反射波長帯域は表示器１の
発光スペクトルのピーク値付近になるようにする。正反
射型ホログラム（干渉縞がホログラム表面に平行）は色
収差を生じないため、１枚単独で用いることには問題が
ない。（一般にホログラムを結像系に用いる場合には、
色収差を補正するため２枚用いる。）ホログラム４′の
面積は、表示器１の表示面積とほぼ同等か大きめにと
る。必要な面積の詳細は、拡大光学系３（ここでは大面
鏡30）を構成する素子の大きさと伴に、運転者が表示を
見ることのできる眼の位置の範囲（視認範囲）の大きさ
により変わる。
第３図では、ホログラム面での反射については述べな
かったが、太陽光スペクトルのうちホログラム４′で反
射されない波長の光でも、表面反射により点線ｋの方向
に向かう成分がある。これをなくすためには、第４図に
示すようにホログラム面に反射防止手段７を施した透明
平板６を接着した構造にすればよい。或いは、第５図に
示すようにホログラム面にプリズム８を接着し、正反射
光が表示器に入射しないようにすればよい。第４図、第
５図において、表示光の表面反射成分ｆ′,f″、太陽光
の表面反射成分m,rはいずれもg,kとは異なる方向にな
る。
かったが、太陽光スペクトルのうちホログラム４′で反
射されない波長の光でも、表面反射により点線ｋの方向
に向かう成分がある。これをなくすためには、第４図に
示すようにホログラム面に反射防止手段７を施した透明
平板６を接着した構造にすればよい。或いは、第５図に
示すようにホログラム面にプリズム８を接着し、正反射
光が表示器に入射しないようにすればよい。第４図、第
５図において、表示光の表面反射成分ｆ′,f″、太陽光
の表面反射成分m,rはいずれもg,kとは異なる方向にな
る。
以上述べた実施例においては、正反射型ホログラムを
用いた場合を示したが、ホログラムの代わりに誘電体多
層膜ミラーを用いてもよい。但し、所望の波長選択性を
持たせる多層膜ミラーは一般に高価であるため、特に面
積が大きい場合にはホログラムを利用した方が安価に構
成できる。
用いた場合を示したが、ホログラムの代わりに誘電体多
層膜ミラーを用いてもよい。但し、所望の波長選択性を
持たせる多層膜ミラーは一般に高価であるため、特に面
積が大きい場合にはホログラムを利用した方が安価に構
成できる。
第６図は本発明の第２の実施例を示す。本実施例は拡
大光学系３として、２つの凹面鏡31,32を用いて表示の
拡大率の向上を図ったものである。拡大率を上げるため
には、第２図の実施例において、凹面鏡30として焦点距
離の短いものを用いればよいが、像の歪みが大きくな
り、広い視野範囲を確保することが難しくなる。具体的
には、運転者の眼の位置が変化した時に表示像の形が大
きく歪んでしまう。そこで焦点距離が比較的長い凹面鏡
を２つ使うことにより、無理なく像の拡大率をあげるこ
とができる。第６図においては光軸が平面内にあるが、
表示光ｈの出射方向は任意に変えることが可能である。
大光学系３として、２つの凹面鏡31,32を用いて表示の
拡大率の向上を図ったものである。拡大率を上げるため
には、第２図の実施例において、凹面鏡30として焦点距
離の短いものを用いればよいが、像の歪みが大きくな
り、広い視野範囲を確保することが難しくなる。具体的
には、運転者の眼の位置が変化した時に表示像の形が大
きく歪んでしまう。そこで焦点距離が比較的長い凹面鏡
を２つ使うことにより、無理なく像の拡大率をあげるこ
とができる。第６図においては光軸が平面内にあるが、
表示光ｈの出射方向は任意に変えることが可能である。
通常、自動車の運転者は自動車の右側または左側に着
席して運転を行うように運転席が設けられている。従っ
て、表示光ｈがウインドシールド15で反射される様子
は、第11図乃至第13図に示したように、平面図で書ける
ような単純なものではない。即ち第７図に示すように、
ダッシュボード17上の開口部16から出射する表示光ｈ
を、ウインドシールド15で斜めにすべるように反射さ
せ、運転者の眼の位置６に導く必要がある。
席して運転を行うように運転席が設けられている。従っ
て、表示光ｈがウインドシールド15で反射される様子
は、第11図乃至第13図に示したように、平面図で書ける
ような単純なものではない。即ち第７図に示すように、
ダッシュボード17上の開口部16から出射する表示光ｈ
を、ウインドシールド15で斜めにすべるように反射さ
せ、運転者の眼の位置６に導く必要がある。
第８図は第２の実施例の変形例で、上述した状況に適
用可能な表示光学系ユニット19の一例を示す。第８図
（ａ）は上面図、第８図（ｂ）は側面図である。構成要
素は第６図の場合と同様で、表示器１、プリズム素子
２′、凹面鏡31,32であるが、配置の仕方が異なる。
用可能な表示光学系ユニット19の一例を示す。第８図
（ａ）は上面図、第８図（ｂ）は側面図である。構成要
素は第６図の場合と同様で、表示器１、プリズム素子
２′、凹面鏡31,32であるが、配置の仕方が異なる。
第９図は本発明の第３の実施例を示す。拡大光学系３
として、光学レンズ系34を用いることもできる。図では
単一の凸レンズで表しているが、群レンズであってもよ
いことは言うまでもない。但し低価格化を図るために
は、できるだけ単純なレンズ構成にすることが望まし
い。
として、光学レンズ系34を用いることもできる。図では
単一の凸レンズで表しているが、群レンズであってもよ
いことは言うまでもない。但し低価格化を図るために
は、できるだけ単純なレンズ構成にすることが望まし
い。
第10図は本発明の第４の実施例を示す。拡大光学系３
として、光学レンズ系34と凹面鏡30を組合せた場合であ
る。このように、拡大光学系は凸レンズと凹面鏡の組合
せがいろいろ考えられる。
として、光学レンズ系34と凹面鏡30を組合せた場合であ
る。このように、拡大光学系は凸レンズと凹面鏡の組合
せがいろいろ考えられる。
但し、レンズを用いる場合は、表面反射の影響がある
ため、反射防止膜等が必要になる。
ため、反射防止膜等が必要になる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、表
示器から発する光を、所定の頂角のプリズムに入射さ
せ、プリズムの裏面に形成した波長選択性を有するミラ
ーで反射させ、更に拡大光学系により表示像を拡大する
ように光学系を構成し、同光学系による表示光をウイン
ドシールドで反射させ、運転者の眼の位置に導くように
ヘッドアップディスプレイを構成することにより、太陽
光が表示光と逆向きに入射しても表示器を強く照射して
表示の認識を不可能にするような異常発光現象を抑制す
ることができる効果がある。また、上記表示光学系をユ
ニット状に一体化することにより、ダッシュボード内へ
の配置を容易にすることができる。
示器から発する光を、所定の頂角のプリズムに入射さ
せ、プリズムの裏面に形成した波長選択性を有するミラ
ーで反射させ、更に拡大光学系により表示像を拡大する
ように光学系を構成し、同光学系による表示光をウイン
ドシールドで反射させ、運転者の眼の位置に導くように
ヘッドアップディスプレイを構成することにより、太陽
光が表示光と逆向きに入射しても表示器を強く照射して
表示の認識を不可能にするような異常発光現象を抑制す
ることができる効果がある。また、上記表示光学系をユ
ニット状に一体化することにより、ダッシュボード内へ
の配置を容易にすることができる。
第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の第１の実施例を示す図、 第３図は本発明の第１の実施例の投写光学系を構成する
表示器とプリズム素子および表示光の伝播方向の関係を
示す図、 第４図及び第５図は本発明の第１の実施例における他の
プリズム素子を示す図、 第６図は本発明の第２の実施例を示す図、 第７図は本発明の投写光学系を自動車に搭載した場合の
別な例を示す図、 第８図は本発明の第２の実施例の変形例を示す図、 第９図は本発明の第３の実施例を示す図、 第10図は本発明の第４の実施例を示す図、 第11図、第12図及び第13図は従来のヘッドアップディス
プレイ装置を示す図、 第14図は発明が解決しようとする課題を説明するための
図、 第15図は蛍光表示管の疑似発光状態を説明するための図
である。 図において、 １は表示器、 ２はプリズム、 ２′はプリズム素子、 ３は拡大光学系、 ４は波長選択性を有する反射膜、 ４′は正反射ホログラム、 ６は運転者の眼、 ７は反射防止手段、 ８はプリズム、 11,12,13は虚像、 15は板状部材、 15′はウインドシールド、 16は開口部、 17はダッシュボード、 18は開口窓、 19は投写光学系ユニット、 30,31,32は凹面鏡、 34は光学レンズ系、 ｆは表示器からホログラムへ向かう光、 ｇはホログラムから拡大光学系へ向かう光、 ｈは拡大光学系からウインドシールドへ向かう光、 ｉは太陽光 を示す。
表示器とプリズム素子および表示光の伝播方向の関係を
示す図、 第４図及び第５図は本発明の第１の実施例における他の
プリズム素子を示す図、 第６図は本発明の第２の実施例を示す図、 第７図は本発明の投写光学系を自動車に搭載した場合の
別な例を示す図、 第８図は本発明の第２の実施例の変形例を示す図、 第９図は本発明の第３の実施例を示す図、 第10図は本発明の第４の実施例を示す図、 第11図、第12図及び第13図は従来のヘッドアップディス
プレイ装置を示す図、 第14図は発明が解決しようとする課題を説明するための
図、 第15図は蛍光表示管の疑似発光状態を説明するための図
である。 図において、 １は表示器、 ２はプリズム、 ２′はプリズム素子、 ３は拡大光学系、 ４は波長選択性を有する反射膜、 ４′は正反射ホログラム、 ６は運転者の眼、 ７は反射防止手段、 ８はプリズム、 11,12,13は虚像、 15は板状部材、 15′はウインドシールド、 16は開口部、 17はダッシュボード、 18は開口窓、 19は投写光学系ユニット、 30,31,32は凹面鏡、 34は光学レンズ系、 ｆは表示器からホログラムへ向かう光、 ｇはホログラムから拡大光学系へ向かう光、 ｈは拡大光学系からウインドシールドへ向かう光、 ｉは太陽光 を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 剛 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 富田 順二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山岸 文雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 中島 雅人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 鈴木 正男 静岡県裾野市御宿1500 矢▲崎▼総業株 式会社内 (56)参考文献 特開 平１−92718（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−114433（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−61732（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/02
Claims (5)
- 【請求項１】少なくとも表示器（１）を有する投写光学
系ユニット（19）と、該投写光学系ユニット（19）から
発する光を反射して使用者の眼の位置に向けるための板
状部材（15）とを具備し、該板状部材（15）による反射
がその形状に従った正反射であり、使用者が視野内に外
界風景と前記板状部材（15）で反射された表示像とを重
畳して視認することを可能にしたヘッドアップディスプ
レイ装置において、 上記投写光学系ユニット（19）は少なくとも表示器
（１）と、該表示器（１）からの光を反射する波長選択
性を有する反射膜（４）がプリズム（２）の一面に設け
られたプリズム素子（２′）とを具備し、表示器（１）
からの光を該プリズム素子（２′）の波長選択性を有す
る反射膜（４）が形成されていない面から入射させ、該
波長選択性を有する反射膜（４）で反射させ、該プリズ
ム（２）を再度透過させて空気中に取り出すように構成
したことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 【請求項２】前記板状部材（15）に、一体形成された薄
膜が金属薄膜または誘電体膜または正反射型ホログラム
膜が形成されてなる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。 - 【請求項３】前記投射光学ユニット（19）を自動車に取
りつけ、該投射光学系ユニット（19）から出射する表示
光を反射率と透過率を所定の値に設定したウインドシー
ルド（15′）で反射させることにより、運転者の前方視
野内に表示を重畳させる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。 - 【請求項４】前記波長選択性を有する反射膜（４）が正
反射型ホログラム（４′）である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。 - 【請求項５】前記波長選択性を有する反射膜（４）が誘
電体多層膜である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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29899290A JP2870550B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | へッドアップディスプレイ装置 |
| DE69119017T DE69119017T2 (de) | 1990-09-20 | 1991-09-19 | Bildanzeigegerät |
| EP91115953A EP0479059B1 (en) | 1990-09-20 | 1991-09-19 | A headup display apparatus |
| US08/353,304 US5497170A (en) | 1990-09-20 | 1994-12-05 | Headup display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29899290A JP2870550B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | へッドアップディスプレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04172418A JPH04172418A (ja) | 1992-06-19 |
| JP2870550B2 true JP2870550B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=17866828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29899290A Expired - Lifetime JP2870550B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-11-06 | へッドアップディスプレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2870550B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH09292587A (ja) * | 1996-04-23 | 1997-11-11 | Shimadzu Corp | 表示装置 |
| JP4007633B2 (ja) * | 1996-10-09 | 2007-11-14 | 株式会社島津製作所 | ヘッドアップディスプレイ |
| JP2014170112A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Denso Corp | ヘッドアップディスプレイ装置 |
| WO2014155589A1 (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | パイオニア株式会社 | 虚像生成装置及びヘッドアップディスプレイ |
| JP6200798B2 (ja) * | 2013-12-18 | 2017-09-20 | 株式会社 オルタステクノロジー | 液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置 |
| JP6780524B2 (ja) * | 2017-02-07 | 2020-11-04 | 株式会社デンソー | ヘッドアップディスプレイ装置 |
| JP6917571B2 (ja) * | 2017-03-28 | 2021-08-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 表示装置 |
| WO2019163171A1 (ja) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ヘッドアップディスプレイおよびヘッドアップディスプレイを搭載した移動体 |
| WO2024090552A1 (ja) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | 株式会社小糸製作所 | 画像投影装置および画像表示装置 |
-
1990
- 1990-11-06 JP JP29899290A patent/JP2870550B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04172418A (ja) | 1992-06-19 |
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