JPH04353032A - 車載用のヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車載用ヘッドアップディ
スプレイ（ＨＵＤ）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、ＨＵＤ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表示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】最近、光学的素子としての簡素さ、及び付
加される機能の豊富さから上記のコンバイナーとして、
ホログラムが注目されるようになっている。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、或は、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。

【０００４】かかる車載用ＨＵＤの構成を示す概念図が
図５である。ここで、３１は運転者の観察位置、３２は
ホログラフィックコンバイナー、３３は情報を含む光線
、３４は遠方表示の結像（虚像）位置、３５は表示体で
ある透過型液晶表示素子、３６はハロゲンランプ等から
なる光源、３７は風防ガラス、３８は車体ボディーであ
る。

【０００５】光源３６から発した光は透過型液晶表示素
子３５を通過し、車両の風防ガラス３７に備えられたホ
ログラフィックコンバイナー３２に照射され、反射（回
折）されて運転者に観察位置３１で視認される。この際
、表示情報は３４の位置に虚像として運転者に認識され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで表示器の再生像
が遠方に結像されるためのホログラム記録法の従来例を
図２に示す。ホログラムを形成するための感光材８にた
いして、発散球面波である参照光９及び発散球面波であ
る物体光１０がそれぞれ単一波長レーザ光で照射され、
感光材８が露光される。参照光９の発散球面波の中心は
、感光材８が風防ガラス面に平行に置かれたとして、表
示器の置かれるべき位置であり、物体光１０の発散球面
波の中心は、遠方の表示が結像されるべき位置である。

【０００７】ところで、ホログラフィックコンバイナー
としては、光源を車内に置く関係で、反射型ホログラム
を用いるのが通常である。このため、回折格子の傾きは
ホログラム面と平行に近くなり、ホログラム厚み方向の
回折格子の数が少なくなる。従って、ホログラムの回折
効率は、ホログラム内に形成される回折格子の数により
敏感に変化する。

【０００８】一方、再生像が遠方に結像されるようなホ
ログラムを記録する場合、光源からの光を一旦レンズ系
などのコリメーターを通過させない限り、上述のように
、参照光９及び物体光１０はそれぞれ球面波を用いるこ
とになる。従って、図の８ａ付近と８ｂ付近とでは両光
のなす角度（図中θａ　，θｂ　）が大きく異なる。こ
れから形成される回折格子の角度が異なり、ひいてはホ
ログラム内に形成される回折格子の数がホログラムに面
内で変わってくるため、回折効率もホログラム面内でば
らついてしまう。

【０００９】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述の欠点を解消しようとするものであり、従来知られて
いなかった車載用ヘッドアップディスプレイを新規に提
供することを目的とするものである。

【００１０】

【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あり、表示すべき情報を光線と
して発生する発光表示手段と、観視者にとって前記表示
すべき情報を遠方表示すべく該光線を回折する第１のホ
ログラムと、前記発光表示手段と第１のホログラムとの
間にあって、前記表示すべき情報を光線が第１のホログ
ラムに入射する前に、一旦実質的に平面波とする様に前
記表示すべき情報を回折する第２のホログラムと、を備
えたことを特徴とする車載用のヘッドアップディスプレ
イを提供するものである

【００１１】ここで表示すべき情報とは、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
、タコメータなどが例として挙げられる。観視者とは、
主には車両の運転手であり、その他、助手席その他の同
乗者や、これらすべてを含めた者を含めて対象とするこ
とができる。

【００１２】ホログラムは、ＨＵＤのコンバイナーとし
て機能する。通常は数１０ｍｍ角乃至数　１００ｍｍ角
程度の面積、数１０μｍ程度の厚みであり、光回折機能
を持つ。 このホログラムとしては、現在広く用いられているエン
ボスタイプのものだけでなく、リップマンタイプ、レイ
ンボータイプ、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、
ポリビニルカバゾール、重クロム酸ゼラチン、光レジス
ト、フォトポリマー、銀塩など種々の感光材を用いるこ
とができる。

【００１３】ホログラムの回折強度のピーク波長は、前
記の光源の強度のピーク波長とほぼ一致させることが、
回折効率を高める上で好ましい。また、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て
もよい。

【００１４】かかるホログラムからなるホログラフィッ
クコンバイナーは、風防ガラスと別に設けられていても
よいが、構造の簡素さから、車両の風防ガラスに装着し
て用いられるのが良く、特にホログラム保護の観点から
は、合せガラスである風防ガラスの内部に封入して用い
られるのが良い。本発明において、ホログラムは２種類
用いられるが、その両方を風防ガラスの中に封入しても
よいし、観察者方向に光を回折する方のホログラムのみ
を封入してもよい。

【００１５】この場合、合せガラスは、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／合成樹脂膜、ガラス板／合成樹
脂膜／ガラス板、ガラス板／合成樹脂膜／ガラス板／合
成樹脂膜、ガラス板／合成樹脂膜／合成樹脂膜等のもの
がある。ホログラムはこれらのガラス板または合成樹脂
膜の境界部または合成樹脂膜の内部に封入されれば良い
。ホログラムの装着されるガラス板は、着色されていた
り、表面に熱線反射膜等が設けられていてもよい。

【００１６】このように、風防ガラスにホログラムを装
着すれば、その位置決めを楽に行える上、コンバイナー
が場所をとらないメリットがある。又、この２枚のホロ
グラムは、２枚のガラス板にそれぞれ装着されている方
が、製造上は簡単になり有利だが、２枚のホログラムは
互いに接して重ねられている方が、屈折率の異なる媒質
を光が通過する回数が減るので、鮮明な像を得るうえで
は望ましい。

【００１７】さらに、ホログラムを紫外線から保護する
観点からいえば、これら重ねられたホログラムは合せガ
ラスの車内側ガラス板に装着されているか、中間膜中に
埋め込まれている方が、中間膜により、外部からの紫外
線が遮られることになるので好ましい。

【００１８】本発明における発光表示手段は光を発して
表示する機能をもつものであり、代表的な例としては、
液晶表示素子等のいわゆる受光型表示素子に熱陰極管（
ＨＣＴ）、蛍光表示管（ＶＦ）、タングステンランプ、
ハロゲンランプ、ＬＥＤなどからなる光源を併用したも
のがある。

【００１９】この液晶表示素子としては、透過型のツイ
ストネマチック型液晶表示素子、スーパーツイストネマ
チック型液晶表示素子等が好ましく使用できる。また、
それとは別に、受光型表示素子を用いず、上記の光源自
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。受光型表示素子に上記光源を
併用したものの場合は、この受光型表示素子と光源との
間に、導光板等の適当な導光手段を配置してもよい。

【００２０】さらに、ホログラフィックコンバイナーに
光が投射されるまでの光経路内に、必要に応じて、ミラ
ー等の光偏向手段、あるいは、ＫＮｂＯ３、β−ＢａＢ
２Ｏ４、ＫＴｉＯＰＯ４　、ＫＨ２ＰＯ４　　等からな
る非線型光学素子を配置してもよい。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明の実施例に従って説明する。

【００２２】図１に本発明のホログラフィックコンバイ
ナーを合せガラス中に封入した場合の基本的構成の断面
図を示す。自動車開口部ガラス面（例えば、風防ガラス
）が二枚のガラスからなる合せガラスであり、図で１が
内板ガラス、２が外板ガラス、３が中間膜である。

【００２３】上記ガラス面近傍の自動車インストルメン
トパネル内には所定の発光表示手段６が有り、これは上
記ガラス面に対して発散球面波として入射するような光
束をもっている。この光束は上記ガラス面内に封入され
ている透過型ホログラム４（第２のホログラム）によっ
て所定の角度に透過回折され、反射型ホログラム５（第
１のホログラム）にほぼ平面波として入射するようにさ
れ、次いで、反射型ホログラム５によって７の運転者視
野方向に反射回折され、かつ７ａの位置に表示情報を虚
像として認識されるようにされる。

【００２４】このように表示すべき情報を光線が第１の
ホログラムにほぼ平面波として入射するべく回折する第
２のホログラムを、光線を観視者に向けて回折する第１
のホログラムと発光表示手段との間に配置することによ
り、それぞれのホログラム面内の回折効率が均一になる
。

【００２５】このようなそれぞれのホログラム作製時の
露光方法について、図３、図４に示す。

【００２６】まず第２のホログラム（本実施例では透過
型ホログラム）を作るため、図３のように、感光材１１
の同一面側から所定の角度で発散球面波をなす参照光１
２を、また感光材１１面のほぼ法線方向から平面波をな
す物体光１３をそれぞれ同時に感光材１１上に照射し、
露光する。

【００２７】また、このようにして作製された第２のホ
ログラムによる透過回折光を運転者前方に遠方結像され
たように視認させるための第１のホログラム（反射型ホ
ログラム）を作るため、図４のように参照光として前述
の透過回折光と同一方向から平面波をなす参照光１５と
、遠方結像点を中心とする発散球面波をなす物体光１６
をそれぞれ同時に感光材１４に照射し、露光する。

【００２８】図３、図４に示したように、本発明にかか
るホログラムを作製する際には、物体光、参照光の少な
くとも一方について平面波からなる光を用いることにな
る。このようにすることにより、反射型ホログラムを作
製する際、図の１４ｃ，１４ｄ付近の両光のなす角度（
図中θｃ　、θｄ　）は、従来例のθａ　、θｂ　より
も差が小さくなる。このように、反射型ホログラム面内
の各位置で、回折格子の傾きがそれほど大きく変化しな
いようにできる。

【００２９】従って、ホログラム面内で、回折格子の数
の変化があまり大きくはならず、比較的、回折格子の数
の少ない反射型ホログラムを用いても、回折格子のばら
つきの少ないものとすることができる。

【００３０】なお、上記説明では、第２のホログラムと
して、透過型のホログラムを用いたが、適当な位置に配
置すれば、反射型のホログラムも用いることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、遠方に結像するホログ
ラフィックコンバイナーの面内回折効率を均一にするこ
とができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の基本的構成を示す断面図

【図２】
　　従来のホログラム作製時の露光方法を示した概念図

【図３】　　本発明のホログラム作製時の露光方法を示
した概念図

【図４】　　本発明のホログラム作製時の露光方法を示
した概念図

【図５】　　従来のＨＵＤを示す概念図

【符号の説明】

１　　内板ガラス ２　　外板ガラス ３　　中間膜 ４　　透過型ホログラム ５　　反射型ホログラム ６　　発光表示手段 ７　　運転者視野 ８，１１，１４　　感光材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示すべき情報を光線として発生する発光
   表示手段と、観視者にとって前記表示すべき情報を遠方
   表示すべく該光線を回折する第１のホログラムと、前記
   発光表示手段と第１のホログラムとの間にあって、前記
   表示すべき情報を光線が第１のホログラムに入射する前
   に、一旦実質的に平面波とする様に前記表示すべき情報
   を回折する第２のホログラムと、を備えたことを特徴と
   する車載用のヘッドアップディスプレイ。