JPH06191325A

JPH06191325A - ヘッドアップディスプレイ

Info

Publication number: JPH06191325A
Application number: JP4357616A
Authority: JP
Inventors: Norihito Nakazawa; 伯人中沢; Motoji Ono; 元司小野
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1994-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の色の表示距離を変えて、様々な情報とし
て複数の色の立体的な表示を可能とするヘッドアップデ
ィスプレイを得る。【構成】風防ガラス７の下方に備えられた情報表示源か
ら発せられた複数の色の情報光が、反射型ホログラムか
らなるコンバイナー２に照射されて回折され、色に応じ
て異なる表示距離で観測者に観測位置１で視認されるヘ
ッドアップディスプレイ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多色情報を表示するヘ
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】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、液晶表示装置等の情報表示源から投射された光学的
情報を、ハーフミラーやホログラム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】特に、コンバイナー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、任意の位置に結
像したりすることが可能であり、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があるた
め、ＨＵＤのコンバイナーとしては有効的である。

【０００４】図３は、従来のＨＵＤの一例を示す概念図
である。光源２６から発し、レンズ系２４を介して透過
型液晶表示素子２５を通過した表示すべき情報を含む光
線２３は、車体の風防ガラス２７に備えられたホログラ
ム２２に照射され、回折されて観測者に観測位置２１で
視認される。

【０００５】上記レンズ系２４はコリメーターとしての
機能を持つものであり、また、この機能はホログラム２
２に持たせることもでき、速度表示２９、警告表示３０
の表示像を遠方に結像させることも可能になる。

【０００６】また、ホログラム２２は波長選択機能を持
つので、希望する色の像が表示可能となる。通常その色
は単一であることが多いが、ホログラム２２を多色露光
したものとすれば多色表示が可能であり、表示情報の量
と質を向上できる。例えば、速度表示２９を緑色、警告
表示３０を赤色とすることによって、観測者に対してよ
り的確に情報を伝達することが可能となる。

【０００７】上記のような、多色表示を可能とするホロ
グラムは図４に示すような方法によって露光することが
でき、例えば、反射型のホログラムは以下のようにして
露光される。

【０００８】ホログラムの感光材料４１の片面側に、第
１の波長のレーザー光４２と第２の波長のレーザー光４
３とを照射し、同時に、ホログラムの感光材料４１のも
う片面側に、第１の波長のレーザー光４２’と第２の波
長のレーザー光４３’とを照射する。

【０００９】この際、第１、２の波長のレーザー光は、
それぞれ対物レンズ４４、４４’、４５、４５’によっ
て拡散され、第１の波長のレーザー光４２、４２’は拡
散光４６、４６’となり、第２の波長のレーザー光４
３、４３’は拡散光４７、４７’となってホログラムの
感光材料４１に照射される。このような従来の露光方法
では、感光材料４１からそれぞれの波長用の対物レンズ
４４、４４’、４５、４５’までの光学的距離は同一と
なっていた（以下、露光の際の感光材料と対物レンズと
の距離を露光距離と呼ぶ。）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のホログラムを用
いたＨＵＤは単色であることが多く、図３に示すよう
に、上記した多色露光によって多色の表示像２９、３０
が得られるＨＵＤであっても、その表示像２９、３０か
らコンバイナー２２までの距離は同一である。したがっ
て、その表示像２９、３０は観測者２１には平面的な像
として観測されるので、ＨＵＤの観測者への情報伝達
は、単に状況の伝達にとどまるのみであり、ホログラム
の性能を活かしきれていなかった（以下、コンバイナー
と表示像との間の距離を表示距離と呼ぶ。）。

【００１１】また、特開平２−１８６３１９号公報に
は、ホログラムの性能を活かすべく、複数の色の光によ
って情報の伝達されるＨＵＤが開示されており、このＨ
ＵＤはそれぞれの色の光線に応じて表示距離を違えて情
報表示することができる。しかしながら、ホログラムに
向かって発せられる情報を含む光線は、その色によって
光源の位置が異なっており、そのためそれらの光源の相
互の位置関係は、精密に調整されなければ適正でない
と、それぞれの色によって再生される表示像の見える方
向がずれてしまうことになる。

【００１２】また、上記ＨＵＤでは用いる光線の色毎に
専用の情報表示源が必要なために、光源は全体として非
常に大きなものとなってしまい、再生し得る波長の数が
限られるとともに、運転席前面の貴重なスペースが奪わ
れるという欠点を有していた。

【００１３】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述のような欠点を解決しようとするものであり、従来知
られていなかったヘッドアップディスプレイを新規に提
供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に
鑑みてなされたものであり、光源と表示すべき情報を表
示する表示体とを少なくとも備えて表示すべき情報を光
線として発生する情報表示源と、車両の風防ガラスに備
えられていて前記光線を観測者に向けて回折するコンバ
イナーとを少なくとも有してなるヘッドアップディスプ
レイにおいて、前記情報表示源は複数の色の光線を発生
させ、前記コンバイナーは前記光線の色によって表示像
からコンバイナーまでの表示距離が異なるように露光さ
れたホログラムであることを特徴とするヘッドアップデ
ィスプレイを提供するものである。

【００１５】

【作用】本発明のＨＵＤのコンバイナーとして用いられ
るホログラムは、複数の色の光をホログラム感光材に照
射して露光する際にそれぞれの照射する光の露光距離が
異なるため、それぞれの表示距離が色によって異なるよ
うになっている。

【００１６】そのため、観測者、特に運転者は視線を動
かすことなく表示すべき情報を観測することができ、し
かもその表示距離が色によって異なるため、複数の色の
立体的な表示が可能となり、より高度な情報伝達を可能
としたＨＵＤが得られる。

【００１７】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明における実施例
を説明する。図１は、本発明におけるＨＵＤの一例を示
す概念図である。風防ガラス７の下方には情報表示源が
備えられており、この情報表示源は、光源６から発した
光がコリメーターであるレンズ系４を介し、透過型液晶
表示素子からなる表示体５を通過して表示すべき情報を
光線として発するものである。この光線は、車体８の風
防ガラス７に備えられた反射型ホログラムからなるコン
バイナー２に照射されて回折され、観測者に観測位置１
で視認される。

【００１８】反射型ホログラムからなるコンバイナー２
は、複数の色の光線に応じて表示距離が異なるものであ
り、その距離はそれらの色それぞれについて独立に定め
られたものである。

【００１９】例えば、情報表示源から速度情報と警告情
報を同時に発する場合、緑色を有する第１の光線の速度
表示９は、赤色を有する第２の光線の警告表示１０より
遠い位置に表示像が結ばれ、観測者からは赤色の警告表
示が緑色の速度表示に比べて、浮き上がったように立体
的に観測される。このように、表示の色に意味を持たせ
てかつその表示距離を独立に定めることで、より高度な
情報表現が可能となる。

【００２０】次に、本発明におけるコンバイナーとして
用いられるホログラムの露光方法を説明することとす
る。図２は、本発明におけるコンバイナーとして用いら
れるホログラムの露光方法を説明する概略断面図であ
る。ホログラムの感光材料１１の片面側に向けて、波長
６４７ｎｍの赤色のＫｒレーザーからなる第１の波長の
レーザー光１２と、波長５１５ｎｍの緑色のＡｒレーザ
ーからなる第２の波長のレーザー光１３とを照射し、同
時に反対側の面に向けて第１の波長のレーザー光１２’
と第２の波長のレーザー光１３’とを照射する。

【００２１】この際、第１、２の波長のレーザー光１
２、１２’１３、１３’は、それぞれ対物レンズ１４、
１４’、１５、１５’によって拡散され、第１の波長の
レーザー光１２、１２’は拡散光１６、１６’となり、
第２の波長のレーザー光１３、１３’は拡散光１７、１
７’となってホログラムの感光材料１１に向かって照射
される。

【００２２】対物レンズ１４、１５と感光材料１１との
距離は、ともに３５０ｍｍとなっており、また、対物レ
ンズ１４’と感光材料１１との距離は９５０ｍｍ、対物
レンズ１５’と感光材１１との距離は１０００ｍｍとな
っていて、波長の異なる光によって露光距離が異なって
いる。

【００２３】このようにして得られたホログラムを、図
１のように情報表示源から３５０ｍｍ隔てた風防ガラス
７に備えることによって、緑色を有する第１の光線の速
度表示９はコンバイナー２から１０００ｍｍの位置に表
示像が結ばれ、赤色を有する第２の光線の警告表示１０
はコンバイナー２から９５０ｍｍの位置に表示像が結ば
れて、観測者からは赤色の警告表示が緑色の速度表示に
比べて浮き上がったように立体的に観測される。こうし
て、表示の色に意味を持たせかつその表示距離を独立に
定めて、より高度な情報表現が可能となる。

【００２４】また、同じ速度表示であっても、制限速度
以下では緑色で表示し、制限速度以上では赤色で表示す
るようにすれば、制限速度を超えた時点で表示色が変わ
るとともに表示像が、それまでより手前に浮き上がって
見えるため、視認性が向上するとともに安全性の向上も
期待できる。

【００２５】ここで、本発明における表示すべき情報と
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、タコメーター、さらには種々の警告ラ
ンプ等が例として挙げられ、それぞれの情報伝達の緊急
性や必要性などに応じて表示距離を定めることができ
る。

【００２６】観視者とは、主には車両の運転手である
が、その他、助手席その他の同乗者や、これらすべての
者を含めることができる。

【００２７】ホログラムは、通常は数１０ｍｍ角〜数１
００ｍｍ角程度の面積で、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、リッ
プマンタイプ等の体積・位相型のホログラムが望ましい
が、エンボスタイプ、レインボータイプ等のホログラム
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、ポリビニルカルバゾールやアクリ
ル系などのフォトポリマー、重クロム酸ゼラチン、光レ
ジスト、銀塩など種々の感光材料を用いることができ
る。

【００２８】かかるホログラムは風防ガラスに備えられ
るものであり、例えば風防ガラスの表面（車外側表面）
や車内側表面に備えられてもよいが、特にホログラムの
保護の点に鑑みて、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ことが好ましい。

【００２９】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冷陰極管や熱陰極
管、蛍光表示管（ＶＦ）、ハロゲンランプ、ＬＥＤなど
からなる光源から発した光を照射するものであり、ま
た、これらの機能を併せ持つものであってもよい。

【００３０】この液晶表示素子としては、カラーフィル
ターと透過型のツイストネマチック型液晶表示素子や、
スーパーツイストネマチック型液晶表示素子等からなる
液晶表示素子好ましく使用でき、一つの光源から発せら
れた光を所望の色の光として照射することができる。

【００３１】このようにして、本発明における複数の色
の光線は、同一の情報表示源から発することができ、こ
れら複数の色の光線が同時に表示される場合には表示像
が重なって表示され、逆に、この表示像の重なりを防ぐ
ためには、必要に応じて、カラーフィルターと光源の組
み合わせによって、あるいはカラー液晶表示素子を制御
することによって、複数の色の光が同時に照射されない
ようにしてもよい。

【００３２】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レンズ系
や曲面反射鏡等の適当な光線平行化手段、導光板等の適
当な導光手段を配置してもよい。さらに、ホログラムに
光が投射されるまでの光径路内に、必要に応じて光偏向
手段、あるいは、ＫＮｂＯ₃ 等の非線形光学素子を配置
してもよい。

【００３３】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、情報の内
容に応じた色のカラーフィルターを設け、特定の情報を
光として発生するものであってもよい。例えば、上記の
例では、速度表示のパターンには、緑色のフィルター、
警告表示には赤色フィルターを設けることが望ましい。

【００３４】また、本発明におけるホログラムは、上記
したように反射型ホログラムに限らず、ホログラム感光
材の片面側の２方向からレーザー光を照射して露光を行
うことによって得られる透過型ホログラムを用いたヘッ
ドアップディスプレイでもよい。

【００３５】また、本発明のＨＵＤは、上記実施例に示
したような２色の表示に限られるものではなく、３種類
の波長の光によって露光したホログラムを用いて３色以
上の表示も可能であり、例えば、緑色で速度表示、黄色
で注意表示、赤色で警告表示を示し、これらの表示像の
ホログラムからの距離を緑色、黄色、赤色の順で短くす
れば、情報の緊急性や重大性が注意表示から警告表示へ
と増加するにしたがって、観測者に表示像が順々に浮き
上がってくるように観測され、より的確で高度な情報表
現が可能である。

【００３６】このようなＨＵＤのコンバイナーとして用
いられるホログラムとしては、上記のように１枚の感光
材料に複数の波長のレーザー光を照射する、いわゆる多
重露光によって得られた１枚のホログラムを用いてもよ
いが、感光材料を複数枚用意してそれぞれ別個の波長の
光を１種ずつ露光して、これらのホログラムを重ね合わ
せてコンバイナーとすることもできる。

【００３７】さらに表示像の色は、上記３色に限定され
るものではなく、所望の種類の数の色を適宜選択して用
いることができる。また、それぞれの色の表示像の距離
は全て異なっていてもよいし、もちろん２種類以上が同
一の距離であってもよい。

【００３８】また、このようなホログラムの感光材料の
露光時には、片側の対物レンズとホログラム感光材料と
の距離を同一としたが、これらについても異なる距離と
しても、もちろん同様の効果が得られる。さらに、感光
材料の露光時に、露光距離を適宜決めることによって、
上記実施例に限らず、様々な位置に、様々な表示距離の
表示情報を観測者に伝えることができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、情報表示源から発せら
れる情報を含む光をコンバイナーによって観測者に向け
て回折し、そのコンバイナーとして用いられるホログラ
ムが、複数の波長の光をホログラム感光材料に照射して
露光する際に、それぞれの照射する光の露光距離が異な
るため、それぞれの表示像の結ばれる表示距離が異なる
ようになっている。

【００４０】そのため、観測者、特に運転者は視線を動
かすことなく表示すべき情報を観測することができ、し
かも、それらの色によって表示距離が異なるようにでき
るため、複数の色の立体的な表示が可能となり、その表
示像の遠近も含めたより的確で高度な情報伝達を可能と
するＨＵＤを得ることができる。

【００４１】また、本発明によれば、同位置から発せら
れた情報を含む複数の色の表示光が、異なる表示距離の
表示像として観測者に視認させるため、複数の情報光の
色を発する光源を一カ所に密集させることができ、コン
パクトな情報表示源を有したＨＵＤを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるＨＵＤの一例を示す概念図

【図２】本発明におけるコンバイナーに用いられるホロ
グラムの露光方法を説明する概略断面図

【図３】従来のＨＵＤの一例を示す概念図

【図４】従来の反射型のホログラムを露光する方法を示
す概略断面図

【符号の説明】

１、２１：観測者の観測位置２、２２：コンバイナー３、２３：情報を含む光線４、２４：レンズ系５、２５：表示体６、２６：光源７、２７：風防ガラス９、２９：速度表示１０、３０：警告表示１１、４１：感光材料１２、４２：第１の波長のレーザー光１３、４３：第２の波長のレーザー光１４、１５、４４、４５：対物レンズ１６、４６：第１の波長のレーザー光の拡散光１７、４７：第２の波長のレーザー光の拡散光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と表示すべき情報を表示する表示体と
を少なくとも備えて表示すべき情報を光線として発生す
る情報表示源と、車両の風防ガラスに備えられていて前
記光線を観測者に向けて回折するコンバイナーとを少な
くとも有してなるヘッドアップディスプレイにおいて、
前記情報表示源は複数の色の光線を発生させ、前記コン
バイナーは前記光線の色によって表示像からコンバイナ
ーまでの表示距離が異なるように露光されたホログラム
であることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。