JPH05124455A

JPH05124455A - 車載用ヘツドアツプデイスプレイ

Info

Publication number: JPH05124455A
Application number: JP3317470A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Takeuchi; 彰一竹内; Yuji Iwaasa; 祐二岩浅
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1991-11-05
Filing date: 1991-11-05
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【構成】表示情報源３３からホログラフィックコンバイ
ナ３５ａ、３５ｂに表示光を照射すると、運転者は、各
ホログラフィックコンバイナ３５ａ、３５ｂで再生像を
視認することができる。【効果】車両の走行状況が変化しても各種情報を運転者
に明確に伝えることができる車載用ヘッドアップディス
プレイを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のフロントガラス
などに画像を反射させて表示する車載用ヘッドアップデ
ィスプレイ（以下、ＨＵＤとする）に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、道路情報、速度情報などの各種の
情報を車両内の運転手等に表示する方法として、ＨＵＤ
が用いられるようになっている。ＨＵＤは、液晶表示装
置などの発光表示手段から出射される光学的情報を、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】更に、最近では、光学的素子として簡素で
あること、かつ、付加される機能が豊富であることなど
から、上記コンバイナとして、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
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、他の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できる。また、前景
輝度を損なわずに高輝度で大画面の表示像を得ることが
できるという特徴を有する。

【０００４】図４には、このような従来の車載用ＨＵＤ
の一例が示されている。

【０００５】この車載用ＨＵＤ１は、自動車３の運転席
５の前方パネル内に配置されたハロゲンランプ等からな
る光源７と、この光源７からの光線１７を透過して所定
の表示を行う透過型液晶表示素子９と、フロントガラス
１３に接合して取付けられたホログラフィックコンバイ
ナ１１とから構成されている。

【０００６】光源７から出射された光線１７は、透過型
液晶表示素子９を透過して、フロントガラス１３のホロ
グラフィックコンバイナ１１に照射され、ホログラフィ
ックコンバイナ１１により車内方向に反射（回折）さ
れ、運転席５に座っている運転手の視点Ｂで視認され
る。この表示情報は、点Ａの位置において前方の景色と
ともに虚像として運転手に認識される。

【０００７】また、実開平１−１１４４３０には、図５
に示すように、赤の波長を回折の中心波長とするホログ
ラム２１ａ、緑の波長を回折の中心波長とするホログラ
ム２１ｂ、青の波長を回折の中心波長とするホログラム
２１ｃを三層に積層して形成したコンバイナ２１をフロ
ントガラス１３に設けたカラー表示が可能なＨＵＤが開
示されている。

【０００８】図示しない表示体から出射される光に含ま
れる赤、緑、青の光は、ホログラム２１ａ、２１ｂ、２
１ｃによってそれぞれ回折される。このとき、各ホログ
ラム２１ａ、２１ｂ、２１ｃでの各色の回折角を同じ角
度とすることにより、運転者の視点Ｃにおいて上記３色
の光からなるカラー画像を視認することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＨＵＤは、複数のホログラムを積層したものはある
ものの、いずれも単一のコンバイナを用いているため、
一定の方向、一定の大きさ、一定の結像距離で固定され
た表示像しか得られなかった。このため、スピード感や
遠近感、路面状態、前景の色や明るさ等の条件が、車両
走行中に変化すると、映し出される情報の視認性が悪く
なることがあるという問題があった。

【００１０】また、運転者は、前方のあらゆる状況を確
認しながら運転操作を行なわなければならないので、視
線の向きを限定しにくく、表示が一箇所に定められてし
まうと、運転をしながら表示を見ることが困難となるこ
とがあり、一方、情報の読み取りに注意力を注ぐと、前
方への注意力が散漫となるので、安全性が損なわれると
いう問題があった。

【００１１】更に、運転中に必要な表示情報としては、
例えば速度計、タコメータ、燃料計などの各種のものが
あり、これらをそれぞれ異なる色で表示した方が、運転
者にとってわかりやすいが、従来のＨＵＤでは、いずれ
も単一のコンバイナを用いているため、このような色分
けによる表示は困難であった。

【００１２】したがって、本発明の１つの目的は、車両
の走行状況が変化しても各種情報を運転手等に明確に伝
えることができる車載用ヘッドアップディスプレイを提
供することにある。また、本発明のもう１つの目的は、
各種の表示情報を多色表示することが可能な車載用ヘッ
ドアップディスプレイを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の車載用ヘッドアップディスプレイは、表示
すべき情報を光線として発生する表示情報源と、車両用
窓ガラスの一部に形成され、前記光線を観視者に向けて
反射させるコンバイナとを有する車載用ヘッドアップデ
ィスプレイにおいて、前記コンバイナが異なる位置に複
数配設されていることを特徴とする。

【００１４】以下、本発明について更に詳細に説明す
る。

【００１５】本発明において、表示情報源は、光を発し
て表示する機能を有するものであればよいが、例えば液
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、メタルハライドランプ、ＬＥＤな
どからなる光源を併用したものが好ましく用いられる。
なお、液晶表示素子としては、透過型のツイステッドネ
マチック型液晶表示素子、スーパーツイステッドネマチ
ック型液晶表示素子等が好ましく使用できる。また、液
晶表示素子等の受光型表示素子を用いずに、特定の形状
をした遮光マスクを用いてもよい。

【００１６】コンバイナは、車両用窓ガラス、好ましく
はフロントガラスの複数箇所に設けられる。コンバイナ
としては、感光材に形成した干渉パターンからなるホロ
グラフィックコンバイナが好ましく用いられるが、その
他、誘電体ハーフミラーからなるものや、ホログラムと
誘電体ハーフミラーとの組合せからなるものなどを利用
することもできる。このコンバイナは、車両用窓ガラス
と別に設けてもよいが、構造の簡素さから車両の窓ガラ
スに装着して用いるのが好ましく、特にホログラム保護
の観点から、合わせガラスである窓ガラスの内部に封入
して用いるのが好ましい。

【００１７】なお、本発明において、観視者とは、主に
は車両の運転手であり、その他、助手席に座っている
者、後部座席に座っている者などを含める意味である。

【００１８】本発明の好ましい態様によれば、複数のコ
ンバイナのそれぞれが異なる波長選択性を有するものと
され、それによって各コンバイナにおいて異なる色の画
像が再生されるようにする。そのようなホログラフィッ
クコンバイナの作成方法としては、例えば１）異なる波
長のレーザ光線を用い、感光材に対して同じ角度で露光
する、２）同じ波長のレーザ光線を用い、感光材に対し
て異なる角度で露光する、３）異なる波長のレーザ光線
を用い、感光材に対して異なる角度で露光する、などの
方法が挙げられる。

【００１９】本発明において、複数のコンバイナは、そ
れぞれ個別に形成されたものであってもよいが、１枚の
感光材に形成された複数のホログラフィックコンバイナ
で構成してもよい。特に、１枚の感光材に、異なる波長
選択性を有する複数のホログラフィックコンバイナを形
成した場合には、その再生像の色が所定の露光位置ごと
に異なり、その位置に対応した表示情報源との組合せに
よって、同一面内のコンバイナにおいて複数色の表示が
可能となる。

【００２０】本発明の別の好ましい態様によれば、表示
情報源は、複数のコンバイナのそれぞれに対して共通の
ものとされる。例えば、速度計などの１つの情報を車両
用窓ガラスの複数箇所に設けられたコンバイナに個別に
表示させる。この場合、１つのコンバイナには、比較的
近距離（例えば１０ｍ以下）に結像した大きな表示像を
再生し、別のコンバイナには比較的遠距離（例えば１０
ｍ以上）に結像した小さな表示像を再生させるようにし
てもよい。あるいは、それぞれのコンバイナに表示され
る像の大きさ（倍率）を変えるようにしてもよい。

【００２１】

【作用】本発明では、コンバイナを車両用窓ガラスの異
なる位置に複数設け、それぞれのコンバイナで表示像を
再生させるようにしたので、例えば速度計などの１つの
情報をそれぞれのコンバイナに同時にあるいは個別に表
示させることにより、前方の状況によって運転者の視線
の向きが変化しても、そのときの視線に近い見やすい方
のコンバイナから必要な情報を視認することができ、情
報を視認する際に前方不注意などの危険を少なくするこ
とができる。

【００２２】また、それぞれのコンバイナにおける結像
距離を変えることにより、車両走行速度に応じて見やす
い方のコンバイナから必要な情報を視認することができ
る。すなわち、車両走行速度が増大すると、運転手の視
線は、近景から遠景に移る傾向があるが、結像距離の異
なる画像が得られれば、そのときの状況に応じてより見
やすい方の画像を視認することができる。

【００２３】更に、各コンバイナから同一情報を異なる
回折角度で観視者の視点に送るようにすれば、ある一つ
のコンバイナから提供される情報の表示像が、外光（特
に太陽の西日）によって消えてしまうという、いわゆる
ウォッシュアウトが生じた場合でも、他のコンバイナか
ら同一の情報を得ることができる。

【００２４】本発明の好ましい態様においては、複数の
コンバイナのそれぞれが異なる波長選択性を有している
ので、それぞれのコンバイナによって異なる色の画像が
再生され、カラー表示として視認することができる。

【００２５】

【実施例】図１には、本発明の車載用ＨＵＤの一実施例
が示されている。

【００２６】この車載用ＨＵＤ３１は、運転席の前方下
部に配置された表示情報源としての情報表示源３３と、
フロントガラス３７の上下部分に配設された２枚のホロ
グラフィックコンバイナ３５ａ、３５ｂとで構成されて
いる。

【００２７】情報表示源３３は、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、メタルハライドランプ、ＬＥＤなどからなる光源
と、液晶表示素子等のいわゆる受光型表示素子とで構成
され、光源から発せられた光を受光型表示素子に透過さ
せ、この透過光をフロントガラス３７に配設された２枚
のホログラフィックコンバイナ３５ａ、３５ｂに同時に
照射させるように一体で形成されている。

【００２８】２枚のホログラフィックコンバイナ３５
ａ、３５ｂは、波長λ＝５１４．５ｎｍのレーザー光線
を用い、それぞれの感光材（フォトポリマー）に異なる
角度で露光して作成したものである。すなわち、フロン
トガラス３７下部に配置されたホログラフィックコンバ
イナ３５ｂは、参照光の入射角度を２９．５度、物体光
の入射角度を８１．６度にし、参照光と物体光を感光材
のそれぞれ表面側及び裏面側より対向して照射させるこ
とにより作成したものである。また、フロントガラス３
７上部に配置されたホログラフィックコンバイナ３５ａ
は、参照光の入射角度を７３．１度、物体光の入射角度
を５９．６度にし、上記と同様に照射して作成したもの
である。なお、ホログラムの形式はリップマン型ホログ
ラムに準ずるものである。

【００２９】また、フロントガラス３７は、外板３９と
内板４３とを、それらの間に中間膜４１を設けて貼り合
わせた合わせガラスからなり、ホログラフィックコンバ
イナ３５ａ、３５ｂは、中間膜４１と内板４３との間に
挿入され、フロントガラス３７の内部に封入されてい
る。フロントガラス３７は、水平面に対して４５度傾斜
して配設されているので、ホログラフィックコンバイナ
３５ａ、３５ｂも同様に傾斜して取付けられている。

【００３０】次に、この車載用ＨＵＤ３１における表示
方法について説明する。

【００３１】情報表示源３３から、フロントガラス３７
下部のホログラフィックコンバイナ３５ｂに向けて、光
線４７をフロントガラス３７面に対して２０度となるよ
うに照射すると、運転者は、水平方向から１５度見下ろ
す方向にあるホログラフィックコンバイナ３５ｂにおい
て波長５４３ｎｍの色を有する表示像を視認することが
できる。

【００３２】また、情報表示源３３から、フロントガラ
ス３７上部のホログラフィックコンバイナ３５ａに向け
て、光線４５をフロントガラス３７面に対して６０度と
なるように照射すると、運転者は、水平方向から５度見
下ろす方向にあるホログラフィックコンバイナ３５ａに
おいて波長５４３ｎｍの色を有する表示像を視認するこ
とができる。

【００３３】なお、情報表示源３３の光線４５、４７
は、それぞれのホログラフィックコンバイナ３５ａ、３
５ｂの再生波長に対応した発光スペクトルを有してい
る。

【００３４】したがって、運転者は、運転状況に応じて
見やすい方のホログラフィックコンバイナ３５ａ、３５
ｂから必要な情報を視認することができ、運転中に情報
を見るために視線を大きく変えて前方不注意になるなど
の問題が解決され、安全性を高めることができる。ま
た、各ホログラフィックコンバイナ３５ａ、３５ｂの結
像距離を変えておけば、車両速度に応じて見やすい方の
ホログラフィックコンバイナ３５ａ又は３５ｂから必要
な情報を視認することもできる。更に、ホログラフィッ
クコンバイナ３５ａ、３５ｂの一方が、太陽の西日など
によって見にくい場合でも、他方のものから情報を視認
することができる。なお、表示する情報としては、例え
ば車両の速度、エンジンの回転数、地図など、各種のも
のが挙げられる。

【００３５】図２には、本発明の車載用ＨＵＤの他の実
施例が示されている。なお、以下、図１に示す実施例と
実質的に同一の箇所には同符合を付して、その説明を省
略する。

【００３６】この車載用ＨＵＤ５１は、前記実施例と同
様に、運転席の前方下部に配置された情報表示源５３
と、フロントガラス３７の上下部分に配設された２枚の
ホログラフィックコンバイナ３５ａ、３５ｂとで構成さ
れている。

【００３７】情報表示源５３は、異なる方向に向けられ
た２つの光出射面５３ａ、５３ｂを有し、それぞれの光
出射面５３ａ、５３ｂから異なる表示情報が光線５５、
５７として出射されるようになっている。光線５５、５
７は、ホログラフィックコンバイナ３５ａ、３５ｂの再
生波長に対応したスペクトルを有している。

【００３８】２枚のホログラフィックコンバイナ３５
ａ、３５ｂは、それぞれ異なる波長選択性を有してい
る。すなわち、フロントガラス３７下部のホログラフィ
ックコンバイナ３５ｂは、波長λ＝５１４．５ｎｍのレ
ーザ光線を用い、参照光の入射角度を２８．６度とし、
物体光の入射角度を７８．１度として、参照光と物体光
を感光材のそれぞれ表面側及び裏面側より対向させて照
射することにより形成したものである。また、フロント
ガラス３７上部のホログラフィックコンバイナ３５ａ
は、上記と同じ波長のレーザ光線を用い、参照光の入射
角度を８２．８度、物体光の入射角度を６９．５度とし
て、上記と同様に照射することにより形成したものであ
る。なお、ホログラムの形式はリップマン型ホログラム
に準ずるものである。

【００３９】この車載用ＨＵＤ５１では、情報表示源５
３から、フロントガラス３７下部のホログラフィックコ
ンバイナ３５ｂに向けて、光線５５をフロントガラス３
７面に対して２０度となるように照射すると、運転者
は、水平方向から１５度見下ろす方向にあるホログラフ
ィックコンバイナ３５ｂにおいて波長５４０ｎｍの色を
有する表示像を視認することができる。

【００４０】また、情報表示源５３から、フロントガラ
ス３７上部のホログラフィックコンバイナ３５ａに向け
て、光線５７をフロントガラス３７面に対して４５度と
なるように照射すると、運転者は、水平方向から５度見
上げる方向にあるホログラフィックコンバイナ３５ａに
おいて波長６００ｎｍの色を有する表示像を視認するこ
とができる。

【００４１】したがって、２枚のホログラフィックコン
バイナ３５ａ、３５ｂに、それぞれ異なる色の画像が再
生され、カラー表示がなされる。この場合、それぞれの
ホログラフィックコンバイナ３５ａ、３５ｂに表示され
る情報を異なるものにし、例えば速度と回転数とを色を
変えて表示することが可能となる。

【００４２】図３には、本発明の車載用ＨＵＤの更に他
の実施例が示されている。

【００４３】この車載用ＨＵＤ６１では、２つのホログ
ラフィックコンバイナ６５ａ、６５ｂが、１枚の感光材
に形成された波長選択性の異なる２つのホログラムで構
成されている。すなわち、波長λ＝５１４．５ｎｍのレ
ーザ光線を用い、感光材の上部においては、参照光の入
射角度を４０．５度、物体光の入射角度を５６．７度と
して、参照光及び物体光を感光材のそれぞれ表面側及び
裏面側より対向させて照射することにより、ホログラフ
ィックコンバイナ６５ａが形成されている。

【００４４】一方、感光材の下部においては、参照光の
入射角度を５２．８度、物体光の入射角度を７６．０度
として、上記と同様に照射することにより、ホログラフ
ィックコンバイナ６５ｂが形成されている。そして、２
種類のホログラムの境界領域は、徐々に回折効率を減少
させることにより、その境界がぼやけて見えるようにな
っている。なお、ホログラムの形式はリップマン型ホロ
グラムに準ずるものである。

【００４５】また、情報表示源６１は、２つの光出射面
６３ａ、６３ｂを有し、それぞれの光出射面６３ａ、６
３ｂから異なる表示情報が光線６７、６９として平行に
出射されるようになっている。これらの光線６７、６９
は、ホログラフィックコンバイナ６５ａ、６５ｂの再生
波長に対応したスペクトルを有している。

【００４６】この車載用ＨＵＤ６１では、情報表示源６
１から、それぞれのホログラフィックコンバイナ６５
ａ、６５ｂに、フロントガラス３７面に対して３５度の
角度となるように、表示情報としての光線６７、６９を
照射すると、運転者は、水平方向から５度見下ろす角度
において、上部のホログラフィックコンバイナ６５ａに
は波長５３０ｎｍの色の表示像を視認し、下部のにはホ
ログラフィックコンバイナ６５ｂには波長５７０ｎｍの
色の表示像を視認する。したがって、同一面内に形成さ
れたホログラフィックコンバイナに異なる色の画像を表
示させることができ、例えば速度と回転数を色分けして
表示させることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車載用Ｈ
ＵＤによれば、車両用窓ガラスの異なる位置に配設され
た複数のコンバイナに、それぞれ画像を再生させること
ができるので、運転者の視線の方向、車両の速度、外光
などの状況に応じて、見やすい方のコンバイナから画像
を視認することができ、運転時の安全性を高めることが
できる。

【００４８】また、表示情報源として、それぞれのコン
バイナに共通のものを用いることにより、１つの情報を
窓ガラスの複数の位置に表示することが可能になる。し
たがって、運転中に視線の方向が様々に変化しても、常
に楽に表示を見ることができるようになる。

【００４９】さらに、それぞれのコンバイナが異なる波
長選択性を有するものとすることにより、各コンバイナ
で再生される画像の色を変えることができ、カラー表示
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車載用ヘッドアップディスプレイの一
実施例を示す概念的分解断面図

【図２】本発明の車載用ヘッドアップディスプレイの他
の実施例を示す概念的分解断面図

【図３】本発明の車載用ヘッドアップディスプレイの更
に他の実施例を示す概念的分解断面図

【図４】従来の車載用ヘッドアップディスプレイの一例
を示す概念図

【図５】従来の車載用ヘッドアップディスプレイの他の
例を示す概念的断面図

【符号の説明】

３１、５１、６１車載用ヘッドアップディスプレイ
（車載用ＨＵＤ）３３、５３、６３情報表示源３５ａ、３５ｂ、６５ａ、６５ｂホログラフィックコ
ンバイナ３７フロントガラス３９外板４１中間膜４３内板４５、４７、５５、５７、６７、６９光線５３ａ、５３ｂ、６３ａ、６３ｂ出射面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示すべき情報を光線として発生する表示
情報源と、車両用窓ガラスの一部に形成され、前記光線
を観視者に向けて反射させるコンバイナとを有する車載
用ヘッドアップディスプレイにおいて、前記コンバイナ
が異なる位置に複数配設されていることを特徴とする車
載用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】前記コンバイナは、それぞれ異なる波長選
択性を有している請求項１記載の車載用ヘッドアップデ
ィスプレイ。
【請求項３】前記表示情報源は、前記コンバイナのそれ
ぞれに対して共通である請求項１又は２記載の車載用ヘ
ッドアップディスプレイ。
【請求項４】前記コンバイナは、１枚の感光材に形成さ
れた複数のホログラフィックコンバイナからなる請求項
１〜３のいずれか１つに記載の車載用ヘッドアップディ
スプレイ。