JPH07290993A - Head up display - Google Patents
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- JPH07290993A JPH07290993A JP6084756A JP8475694A JPH07290993A JP H07290993 A JPH07290993 A JP H07290993A JP 6084756 A JP6084756 A JP 6084756A JP 8475694 A JP8475694 A JP 8475694A JP H07290993 A JPH07290993 A JP H07290993A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドアップディスプ
レイ（以下ＨＵＤとする）に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-up display (hereinafter referred to as HUD).
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車内等の運転者に情報を表示する方
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ホ
ログラムやハーフミラー等からなるコンバイナーに映
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。2. Description of the Related Art HUD has recently been used as a method of displaying information to a driver in an automobile or the like.
This is because the optical information projected from the information projection means such as a liquid crystal display device is projected on a combiner composed of a hologram and a half mirror incorporated in the windshield of an automobile, etc., and the driver almost moves the viewpoint from the driving state. The information can be read without any need.
【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、
光学的情報を運転者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る。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がある。さらに、ホログラム
への光の入射角と回折光の出射角を独立に変化させられ
るので、風防ガラス表面の反射による多重像を避けるこ
とができるとともに、システム設計の自由度が向上す
る。これらの利点からＨＵＤのコンバイナーとしてホロ
グラムは有効である。In particular, a hologram using a hologram as a combiner can have a lens function and the like as well as a function of diffracting optical information toward the driver.
It is possible to diffract the optical information in the driver's visual field direction or to form an image at an arbitrary position without using any other optical system such as a lens. Further, since the half width of the diffraction spectrum is narrow, there is a feature that a high-luminance display image can be obtained without impairing the foreground luminance. Further, since the incident angle of the light to the hologram and the outgoing angle of the diffracted light can be changed independently, it is possible to avoid the multiple image due to the reflection on the surface of the windshield and to improve the degree of freedom in system design. From these advantages, the hologram is effective as a combiner for HUD.
【０００４】図４は、ホログラフィックコンバイナーを
用いる従来のＨＵＤの一例を示す概念図である。光源１
から発し、レンズ系２を介して透過型液晶表示素子３を
通過した表示すべき情報を含む光７は、収差補正用ホロ
グラム４に反射され車体の風防ガラス６に備えられたホ
ログラフィックコンバイナー５に照射され、回折されて
運転者に観察位置８で視認される。FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a conventional HUD using a holographic combiner. Light source 1
Light 7 including information to be displayed, which has been emitted from the and which has passed through the transmissive liquid crystal display element 3 via the lens system 2, is reflected by the aberration correction hologram 4 and is reflected by the holographic combiner 5 provided on the windshield 6 of the vehicle body. It is irradiated, diffracted and visually recognized by the driver at the observation position 8.
【０００５】上記レンズ系２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４ま
たは５に持たせることもできる。またホログラム４また
は５に倍率を持たせれば速度表示９、警告表示１０の表
示像を遠方に結像させることも可能になる。The lens system 2 has a function as a collimator, and the hologram 4 or 5 can have this function. Further, if the hologram 4 or 5 is provided with a magnification, the display images of the speed display 9 and the warning display 10 can be formed in a distant place.
【０００６】また、ホログラム４および５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も多いが、多重露光したホログ
ラムによる多色表示も可能であり、表示情報の量と質を
向上できる。例えば、速度表示９を緑色、警告表示１０
を赤色とすることによって、運転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。Further, since the holograms 4 and 5 have a wavelength selection function, an image of a desired color can be displayed. Usually, the color is often single, but multi-color display by holograms that have been subjected to multiple exposure is also possible, and the amount and quality of display information can be improved. For example, speed display 9 is green, warning display 10
By making the color red, it becomes possible to transmit information to the driver more accurately.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ＨＵＤの表示像の読み
取り易さを考えると表示像の距離は、運転者から２ｍ前
後が良いと考えられる。したがって、風防ガラスからの
距離に直すと１ｍ前後が良いことになる。その場合遠方
表示機能を持つ光学素子（レンズ、曲面鏡、ホログラム
等）を用いない場合、風防ガラスから発光表示手段まで
の距離は、表示像までの距離と等しく１ｍ前後必要とな
る。しかし、限られたスペースしかないダッシュボード
内に、１ｍもの光路を確保することは困難であり、実際
の車両にＨＵＤを搭載するために必要なサイズの小型化
と相反してしまう。したがって、従来のＨＵＤでは何ら
かの遠方表示機能を有する光学素子を用いることが提案
されてきた。Considering the readability of the display image of the HUD, it is considered that the distance of the display image should be around 2 m from the driver. Therefore, if the distance from the windshield is corrected, about 1 m is good. In that case, if an optical element having a distant display function (lens, curved mirror, hologram, etc.) is not used, the distance from the windshield to the light emitting display means is about 1 m, which is equal to the distance to the display image. However, it is difficult to secure an optical path of 1 m in a dashboard that has a limited space, which conflicts with the miniaturization of the size required to mount the HUD on an actual vehicle. Therefore, it has been proposed to use an optical element having some distance display function in the conventional HUD.
【０００８】ところが、遠方表示機能を有する光学素子
を用いると、一般的には表示像の歪みなどの収差が発生
してしまう。そこで遠方表示を維持したまま像の収差を
減らすために、新たな光学素子を用いる必要が生じる。
したがって従来のＨＵＤでは、複数枚のレンズや曲面鏡
を組み合わせたり、収差補正用のホログラムを用いてい
た。しかしながら、完全に収差を補正するにはかなり複
雑な光学系を必要とし、ＨＵＤシステムのコストアップ
の原因となっていた。However, when an optical element having a distant display function is used, aberration such as distortion of a display image is generally generated. Therefore, in order to reduce the aberration of the image while maintaining the distant display, it becomes necessary to use a new optical element.
Therefore, in the conventional HUD, a plurality of lenses and curved mirrors are combined, and an aberration correcting hologram is used. However, a completely complicated optical system is required to completely correct the aberration, which causes an increase in cost of the HUD system.
【０００９】一般的には表示像の収差量と遠方表示の倍
率はトレードオフの関係にある。したがって、実際のシ
ステムにおいては遠方表示距離とシステムコストのバラ
ンスを考え、遠方表示距離あるいは遠方表示の倍率（コ
ンバイナーから表示像までの距離と表示体までの距離の
比）を若干犠牲にし収差補正の光学系を簡素化して、ダ
ッシュボード内に収納可能なシステムの構成が提案され
てきた。これらの方法では、倍率として２倍程度が表示
像の収差量が許容できる限界であった。Generally, there is a trade-off relationship between the amount of aberration of the displayed image and the magnification of the far display. Therefore, in an actual system, considering the balance between the distance display distance and the system cost, the distance display distance or the distance display magnification (ratio between the distance from the combiner to the display image and the distance to the display body) is slightly sacrificed for aberration correction. It has been proposed to simplify the optical system so that the system can be housed in the dashboard. In these methods, a magnification of about 2 is the limit at which the amount of aberration of the display image is allowable.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題を
解決すべく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
を光として発生する発光表示手段と、車両の風防ガラス
に備えられていて前記光を車両内の観察者に向けて発す
るコンバイナーとを少なくとも備えたヘッドアップディ
スプレイにおいて、前記発光表示手段とコンバイナーと
の間には空気より屈折率の大きい高屈折率媒体が介在さ
れてい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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes at least a light source and a display for displaying information to be displayed, and generates information to be displayed as light. In a head-up display including at least a light emitting display means and a combiner which is provided on a windshield of a vehicle and emits the light toward an observer in the vehicle, air is provided between the light emitting display means and the combiner. It is intended to provide a head-up display characterized in that a high refractive index medium having a larger refractive index is interposed.
【００１１】また、本発明は、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
光として発生する発光表示手段と、車両の風防ガラスに
備えられていて前記光を車両内の観察者に向けて発する
コンバイナーとを少なくとも備えたヘッドアップディス
プレイにおいて、前記光は、発光表示手段とコンバイナ
ーとの間に介在された空気より屈折率の大きい高屈折率
媒体中を伝播して、コンバイナーに向けて照射されるこ
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。Further, according to the present invention, there is provided a light emitting display means which includes at least a light source and a display for displaying information to be displayed and which generates information to be displayed as light, and the windshield of a vehicle. In a head-up display including at least a combiner that emits light toward an observer in a vehicle, the light propagates in a high refractive index medium having a refractive index larger than that of air interposed between the light emitting display means and the combiner. Then, a head-up display is provided which is characterized in that it is irradiated toward a combiner.
【００１２】また、本発明は、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
光として発生する発光表示手段と、車両の風防ガラスに
備えられていて前記光を車両内の観察者に向けて発する
コンバイナーとを少なくとも備えたヘッドアップディス
プレイにおいて、前記発光表示手段とコンバイナーとの
間には、前記光の光路長を空気中を伝播する際の光路長
よりも長くする高屈折率媒体が介在されていることを特
徴とするヘッドアップディスプレイ。Further, according to the present invention, there is provided a light emitting display means which includes at least a light source and a display for displaying information to be displayed and which generates information to be displayed as light, and the windshield of a vehicle. In a head-up display including at least a combiner emitting toward an observer in a vehicle, between the light emitting display means and the combiner, the optical path length of the light is longer than the optical path length when propagating in the air. A head-up display characterized in that a high refractive index medium for lengthening is interposed.
【００１３】また、本発明は、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
光として発生する発光表示手段と、車両の風防ガラスに
備えられていて前記光を車両内の観察者に向けて発する
コンバイナーとを少なくとも備えたヘッドアップディス
プレイにおいて、前記光の発光表示手段からコンバイナ
ーまでの光路長は、前記発光表示手段からコンバイナー
までの前記光の伝播距離よりも長い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。Further, according to the present invention, there is provided a light emitting display means which includes at least a light source and a display body which displays information to be displayed and which emits information to be displayed as light, and the windshield of a vehicle. In a head-up display including at least a combiner emitting toward an observer in a vehicle, an optical path length from the light emitting display means to the combiner is longer than a propagation distance of the light from the light emitting display means to the combiner. It is intended to provide a head-up display characterized by being long.
【００１４】[0014]
【作用】本発明では、発光表示手段とコンバイナーとの
間に、空気より屈折率の大きい高屈折率媒体を介在して
いる。光路長は媒体の屈折率と実際に光が伝播する経路
の長さの積であるから、情報を含む光を空気中を伝播さ
せる代わりに高屈折率媒体中を伝播させれば、サイズを
変えることなく実効的な光路長を長くすることができ
る。したがって、高屈折率媒体を介在させない場合と比
べて、発光表示手段からコンバイナーまでの距離が同じ
であれば表示距離を遠方に伸ばすことができ、表示距離
が同じであれば発光表示手段からコンバイナーまでの距
離を短くしてシステムの小型化が可能となる。こうし
て、本発明におけるＨＵＤは、従来のＨＵＤと比べて小
型で遠方表示距離の長いＨＵＤとなる。In the present invention, a high refractive index medium having a refractive index larger than that of air is interposed between the light emitting display means and the combiner. Since the optical path length is the product of the refractive index of the medium and the length of the path through which light actually propagates, if light containing information is propagated through a medium of high refractive index instead of propagating in air, the size changes. It is possible to increase the effective optical path length without the need. Therefore, as compared with the case where no high refractive index medium is interposed, if the distance from the light emitting display means to the combiner is the same, it is possible to extend the display distance far away, and if the display distance is the same, from the light emitting display means to the combiner. It becomes possible to downsize the system by shortening the distance. Thus, the HUD according to the present invention becomes a HUD that is smaller in size and has a longer distance display distance than the conventional HUD.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明のＨＵＤの一例を示す概念図であ
る。風防ガラス６の下方には発光表示手段が備えられて
おり、この発光表示手段は熱陰極管を用いた光源１から
発した光がコリメーターであるレンズ系２を介し、透過
型カラー液晶表示素子からなる表示体３を通過した表示
すべき情報を光７として発するものである。この光７
は、高屈折率媒体２０中を伝播した後、収差補正用ホロ
グラム４および車体の風防ガラス６に備えられたホログ
ラムからなるコンバイナー５に照射されて、回折され、
運転者に観察位置８で視認される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the HUD of the present invention. A light emitting display means is provided below the windshield 6, and the light emitting display means transmits light emitted from a light source 1 using a hot cathode tube through a lens system 2 which is a collimator, and is a transmissive color liquid crystal display element. The information to be displayed which has passed through the display body 3 consisting of is emitted as light 7. This light 7
Is propagated through the high-refractive index medium 20, and is then radiated to the combiner 5 composed of the hologram 4 for aberration correction and the hologram provided on the windshield 6 of the vehicle body to be diffracted,
It is visually recognized by the driver at the observation position 8.
【００１６】上記レンズ系２はコリメーターとしての機
能を持つものであり、ハロゲンランプのようなスポット
状の光源を用いた場合に特に有効である。The lens system 2 has a function as a collimator and is particularly effective when a spot-shaped light source such as a halogen lamp is used.
【００１７】また、ホログラムは波長選択機能を持つの
で、希望する色の像が表示可能であり、さらに、多重露
光や複数枚のホログラムの積層によって多色表示が可能
となり、表示情報の量と質の向上ができる。本実施例で
は熱陰極管の発光ピーク波長に対応する５４５ｎｍおよ
び６１２ｎｍと、ホログラムを透過する外光の色調がホ
ログラムの回折波長の補色となり色づくのを防ぐための
４６０ｎｍの光を回折する多重露光のホログラムを用
い、速度表示９を緑色、警告表示１０を緑色と赤色とを
混合したアンバー色（橙色）として表示した。その結
果、運転者に対してより的確に情報を伝達することが可
能となった。Further, since the hologram has a wavelength selection function, an image of a desired color can be displayed. Further, multi-exposure and a stack of a plurality of holograms enable multi-color display, and the amount and quality of display information can be improved. Can be improved. In the present embodiment, multiple exposure of 545 nm and 612 nm corresponding to the emission peak wavelength of the hot cathode tube and multiple exposure of diffracting light of 460 nm for preventing the color tone of external light passing through the hologram from becoming a complementary color of the diffraction wavelength of the hologram and coloring. Using a hologram, the speed display 9 is displayed in green and the warning display 10 is displayed in amber (orange) in which green and red are mixed. As a result, it has become possible to transmit information to the driver more accurately.
【００１８】本実施例では高屈折率媒体２０としてガラ
スブロックを用いている。ガラスの屈折率は約１．５２
であり空気の屈折率は約１．０であるから、サイズはそ
のままで光路長を１．５２倍にすることができる。図３
で示した従来のＨＵＤでは表示像９、１０までの距離を
１０００ｍｍとするために、表示体３から収差補正用ホ
ログラム４までの距離が２００ｍｍ、収差補正用ホログ
ラム４からコンバイナー５までが２００ｍｍと計４００
ｍｍの長さが必要であった。遠方表示の倍率としては１
０００／４００＝２．５倍であった。本実施例では表示
体３から収差補正用ホログラム４の間に長さ１１０ｍｍ
のガラスブロック２０を設けた。ガラスブロック中の光
路長は１１０×１．５２＝１６７．２ｍｍとなるから、
必要な残りの光路は２００−１６７．２＝３２．８ｍｍ
であり、サイズ的には表示体３から収差補正用ホログラ
ム４までの距離は１１０＋３２．８＝１４２．８ｍｍに
短縮され、システムを小型化することができた。遠方表
示の倍率としては１０００／（２００＋１４２．８）＝
２．９倍に増加することができた。In this embodiment, a glass block is used as the high refractive index medium 20. The refractive index of glass is about 1.52
Since the refractive index of air is about 1.0, the optical path length can be increased by 1.52 while maintaining the size. Figure 3
In the conventional HUD shown in, the distance from the display 3 to the aberration correction hologram 4 is 200 mm, and the distance from the aberration correction hologram 4 to the combiner 5 is 200 mm in order to set the distance to the display images 9 and 10 to 1000 mm. 400
A length of mm was needed. 1 for magnification in distant display
000/400 = 2.5 times. In this embodiment, the length between the display body 3 and the aberration correction hologram 4 is 110 mm.
The glass block 20 of FIG. Since the optical path length in the glass block is 110 × 1.52 = 167.2 mm,
The remaining optical path required is 200-167.2 = 32.8 mm
In terms of size, the distance from the display body 3 to the aberration correction hologram 4 was shortened to 110 + 32.8 = 142.8 mm, and the system could be downsized. 1000 / (200 + 142.8) = as the magnification of the far display
It was possible to increase 2.9 times.
【００１９】さらに、ホログラム４および５に、大きな
歪が生じない程度の遠方表示機能を付与することによっ
て、更にサイズが小型化され、必要に応じてレンズや曲
面ミラーを用いてもよい。Further, by providing the holograms 4 and 5 with a distance display function that does not cause a large distortion, the size can be further reduced, and a lens or a curved mirror may be used if necessary.
【００２０】図２に本発明の別の実施例を示す。図２は
第２の実施例を示す要部概略図である。第１の実施例と
同様に熱陰極管を用いた光源１から発した光がコリメー
ターであるレンズ系２を介し、透過型カラー液晶表示素
子からなる表示体３を通過した表示すべき情報を光７と
して発するものである。この光７は、高屈折率媒体より
なる高屈折率媒体２０中を伝播した後、収差補正用ホロ
グラム４およびホログラムからなるコンバイナー５に照
射されて、運転者方向に回折される。表示像までの距離
は１０００ｍｍであり、収差補正用ホログラム４からコ
ンバイナー５までの距離は２００ｍｍとした。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of a main part showing a second embodiment. Similar to the first embodiment, the light emitted from the light source 1 using the hot cathode tube passes through the lens system 2 which is a collimator and passes through the display body 3 which is a transmissive color liquid crystal display element to display the information to be displayed. It is emitted as light 7. The light 7 propagates through the high-refractive index medium 20 made of a high-refractive index medium, and then is applied to the aberration correction hologram 4 and the combiner 5 made of a hologram to be diffracted toward the driver. The distance to the display image was 1000 mm, and the distance from the aberration correction hologram 4 to the combiner 5 was 200 mm.
【００２１】本実施例の高屈折率媒体２０は平行平面を
有するアクリル樹脂ブロックである。このブロックの向
かい合う平面には、光が入・出射する部分以外に部分的
にミラーコーティング２１が施されており、情報を含む
光７は高屈折率媒体２０の内部を折り返すように２回反
射してから出射し、収差補正用ホログラム４に入射する
構成となっている。ブロックの厚さは４０ｍｍであり、
２回の反射でブロック内を伝播する光の経路長は１２１
ｍｍ程度とした。アクリル樹脂の屈折率は１．４９であ
るから、光路長は１２１×１．４９≒１８０ｍｍであ
る。ブロックを出射してから収差補正用ホログラムまで
の距離は２００−１８０＝２０ｍｍとした。したがっ
て、サイズ的には表示体３から収差補正用ホログラム４
までの距離は約４０＋２０＝６０ｍｍと短縮され、シス
テムを大幅に小型化することができた。遠方表示の倍率
としては１０００／（２００＋６０）＝３．８倍に増加
することができた。なお、本実施例の高屈折率媒体内で
は２回の反射をさせているが、必要に応じてその反射回
数を増やすことによって、更に小型化することができ
る。The high refractive index medium 20 of this embodiment is an acrylic resin block having parallel planes. A mirror coating 21 is partially provided on the opposite planes of this block except for the part where light enters and exits, and the light 7 containing information is reflected twice so as to be folded back inside the high refractive index medium 20. After that, the light is emitted and then enters the aberration correction hologram 4. The block thickness is 40 mm,
The path length of the light propagating in the block by two reflections is 121
It was about mm. Since the refractive index of acrylic resin is 1.49, the optical path length is 121 × 1.49≈180 mm. The distance from the block emission to the aberration correction hologram was 200-180 = 20 mm. Therefore, in terms of size, from the display body 3 to the aberration correction hologram 4
The distance up to was shortened to about 40 + 20 = 60 mm, and the system could be significantly downsized. The far display magnification could be increased to 1000 / (200 + 60) = 3.8 times. In the high refractive index medium of this embodiment, the light is reflected twice, but the size can be further reduced by increasing the number of reflections as necessary.
【００２２】図３には第３の実施例を示した。高屈折率
媒体２０を変えた以外は実施例２と同様である。本実施
例の高屈折率媒体は断面が５角形の形状を有するアクリ
ル樹脂板を接着した中空体であり、内部にアクリル樹脂
とほぼ屈折率の等しい光学油を封入している。高屈折率
媒体２０の面にはミラーコーティング２１が施されてお
り、光は３回の反射の後出射する。高屈折率媒体内を伝
播する光の経路長は１６８ｍｍ程度とした。アクリル樹
脂および光学油の屈折率は約１．４９であるから、光路
長は１６８×１．４９≒２５０ｍｍである。高屈折率媒
体２０を出射してから収差補正用ホログラム４までの距
離は２０ｍｍであるので、サイズ的には表示体３から収
差補正用ホログラム４までの距離は約６０ｍｍ程度であ
るが、光路長は２５０＋２０＝２７０ｍｍも確保するこ
とができた。その結果、表示像の収差量を増加すること
なしに表示像距離を１２００ｍｍまで伸ばすことが可能
となり、なおかつシステムを小型化することができた。
遠方表示の倍率としてはおよそ１２００／（２００＋６
０）＝４．６倍にすることができた。FIG. 3 shows a third embodiment. The same as Example 2 except that the high refractive index medium 20 was changed. The high refractive index medium of the present embodiment is a hollow body to which an acrylic resin plate having a pentagonal cross section is adhered, and optical oil having a refractive index substantially equal to that of the acrylic resin is enclosed inside. The surface of the high refractive index medium 20 is provided with a mirror coating 21, and the light is emitted after being reflected three times. The path length of light propagating in the high refractive index medium was set to about 168 mm. Since the refractive index of acrylic resin and optical oil is about 1.49, the optical path length is 168 × 1.49≈250 mm. Since the distance from the high refractive index medium 20 to the aberration correction hologram 4 is 20 mm, the distance from the display body 3 to the aberration correction hologram 4 is about 60 mm in size, but the optical path length is about 60 mm. Was able to secure 250 + 20 = 270 mm. As a result, the display image distance can be extended to 1200 mm without increasing the aberration amount of the display image, and the system can be downsized.
Approximately 1200 / (200 + 6)
0) = 4.6 times.
【００２３】本実施例ではアクリル樹脂中空体に光学油
を封入したが、第２の実施例のように全体がアクリル樹
脂よりなるブロックであっても、もちろん同様の効果が
得られる。In this embodiment, the acrylic resin hollow body is filled with optical oil, but the same effect can be obtained even if the block is entirely made of acrylic resin as in the second embodiment.
【００２４】本発明における高屈折率媒体の材質として
は、各種の光学ガラス（ホウ硅酸クラウン、フリント、
重フリントガラスなど）、透明プラスチック（アクリ
ル、ポリカーボネート、ポリスチレンなど）、透明結晶
（水晶、フッ化リチウム、サファイヤ、ルチルなど）、
高屈折率液体（光学油、シリコーンオイル、グリセリ
ン、アニリンなど）などを広く用いることができる。As the material of the high refractive index medium in the present invention, various optical glasses (borosilicate crown, flint,
Heavy flint glass, etc.), transparent plastics (acrylic, polycarbonate, polystyrene, etc.), transparent crystals (crystal, lithium fluoride, sapphire, rutile, etc.),
A high refractive index liquid (optical oil, silicone oil, glycerin, aniline, etc.) can be widely used.
【００２５】また、高屈折率媒体２０は上記の実施例で
説明した形状以外でももちろん構わない。例えば望遠鏡
などで用いられる各種の正立プリズム（ポロ型、アッベ
型、アミーチ型、シュミット型など）なども用いること
ができる。また、第２、３の実施例では高屈折率媒体２
０内部で光７を反射させるためにミラーコーティング２
１を用いているが、コーティングを用いずいわゆる全反
射を利用して光を反射させてもよい。The high refractive index medium 20 may have a shape other than that described in the above embodiment. For example, various erecting prisms used in telescopes (Polo type, Abbe type, Amici type, Schmidt type, etc.) can also be used. Further, in the second and third embodiments, the high refractive index medium 2
Mirror coating 2 to reflect light 7 inside 0
Although No. 1 is used, light may be reflected by utilizing so-called total reflection without using a coating.
【００２６】なお、高屈折率媒体２０中の光７が高屈折
率媒体から出射する際に、出射面で一部反射して高屈折
率媒体内部に戻ってしまうのを防ぐため、出射面に反射
防止膜を設けることが望ましい。こうして、反射防止膜
により光のロスを防いだ効率の良い高屈折率媒体を作る
ことができる。When the light 7 in the high-refractive index medium 20 is emitted from the high-refractive index medium, the light 7 is prevented from being partially reflected on the emission surface and returning to the inside of the high-refractive index medium. It is desirable to provide an antireflection film. In this way, an efficient high refractive index medium in which light loss is prevented by the antireflection film can be manufactured.
【００２７】また、上記実施例では高屈折率媒体２０か
ら光７を一旦出射させた後、空気中を伝播させて収差補
正用ホログラム４に入射させているが、収差補正用ホロ
グラム４として透過型のホログラムを用い、そのホログ
ラムを高屈折率媒体２０の出射面に貼り付け、高屈折率
媒体２０内の光７を透過的に回折してコンバイナー５に
入射させてもよい。また、収差補正用ホログラム４とし
て反射型のホログラムを用い、そのホログラムを高屈折
率媒体２０の反射面に貼り付け、ミラーコーティング２
１の代わりとして用いて光７を高屈折率媒体２０内で反
射させてもよい。その結果高屈折率媒体２０と収差補正
用ホログラム４の間の間隙もなくすことができるので、
システムを更に小型化することが可能となる。In the above embodiment, the light 7 is once emitted from the high refractive index medium 20 and then propagated through the air to enter the aberration correction hologram 4. However, the aberration correction hologram 4 is a transmission type. Alternatively, the hologram may be attached to the exit surface of the high-refractive index medium 20, and the light 7 in the high-refractive index medium 20 may be diffracted and incident on the combiner 5. A reflection type hologram is used as the aberration correction hologram 4, and the hologram is attached to the reflection surface of the high refractive index medium 20, and the mirror coating 2
It may be used instead of 1 to reflect the light 7 within the high index medium 20. As a result, the gap between the high refractive index medium 20 and the aberration correction hologram 4 can be eliminated,
The system can be further downsized.
【００２８】また、上記実施例では高屈折率媒体２０を
表示体３と収差補正用ホログラム４との間に介在した
が、表示体３とコンバイナー５と間に介在されるのであ
ればこれに限らず、例えば収差補正用ホログラム４とコ
ンバイナー５との間に配しても同様の効果を得ることが
できる。Although the high refractive index medium 20 is interposed between the display 3 and the aberration correction hologram 4 in the above embodiment, it is not limited to this as long as it is interposed between the display 3 and the combiner 5. Alternatively, for example, the same effect can be obtained by disposing the hologram between the aberration correction hologram 4 and the combiner 5.
【００２９】なお、ホログラムは通常数１０ｍｍから数
１００ｍｍ角程度の面積で、数μｍから数１０μｍ程度
の厚みである。このようなホログラムは、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。The hologram usually has an area of about several tens of mm to several hundreds of mm square and a thickness of about several μm to several tens of μm. Although such a hologram is desirable in that a volume / phase type hologram such as a Lippmann type can obtain high diffraction efficiency, a hologram called an embossed type or a rainbow type can be widely used. Further, as the hologram material, a photopolymer such as polyvinylcarbazole or acrylic is used.
Various light-sensitive materials such as dichromated gelatin, photoresists and silver salts can be used.
【００３０】本実施例ではコンバイナー５として横１０
０ｍｍ×縦１５０ｍｍの大きさ、収差補正用ホログラム
４としては横７０ｍｍ×縦５０ｍｍの大きさで、それぞ
れ厚さが２０μｍ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。これまでの実施例では主に反射型のホログラムを用
いる例を示したが、透過型のホログラムであっても同様
の効果を得ることができる。In this embodiment, the combiner 5 has a width of 10
The size of the hologram is 0 mm × 150 mm in length, and the hologram 4 for aberration correction is 70 mm in width × 50 mm in length, each of which uses a photosensitive material made of an acrylic photopolymer having a thickness of 20 μm. Using. Although the examples using the reflection type hologram are mainly shown in the above embodiments, the same effect can be obtained even with the transmission type hologram.
【００３１】また、ホログラムを通して車両外から車両
内に透過する外光の色調を、無色に近づけるように選択
した複数の色に対応する複数の波長の光によって露光さ
れたホログラムを作製する場合、本実施例のように１枚
の感光材料の中に３重に露光することが好ましいが、複
数の感光材料に個別に露光したホログラムを積層しても
もちろん構わない。また、感光する波長帯域の異なる複
数の感光材料をあらかじめ積層しておいて、複数の波長
で露光するのも有効な方法である。Further, in the case of producing a hologram exposed by light of a plurality of wavelengths corresponding to a plurality of colors selected so that the color tone of the external light transmitted from the outside of the vehicle to the inside of the vehicle through the hologram becomes close to colorless, Although it is preferable to perform triple exposure in one photosensitive material as in the embodiment, it is of course possible to stack individually exposed holograms on a plurality of photosensitive materials. Further, it is also an effective method to stack a plurality of photosensitive materials having different wavelength bands to be exposed in advance and to expose at a plurality of wavelengths.
【００３２】かかるホログラムは通常風防ガラスに備え
られるものであり、例えば風防ガラスの表面（車両内表
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、本実施例のように合わせガラスである風防ガ
ラスの内部に封入して用いることが好ましい。以上のよ
うなホログラフィックコンバイナーを備えた風防ガラス
を車両に組み合わせることにより、従来と比べて非常に
小型なＨＵＤを実現することができた。Such a hologram is usually provided on the windshield, and may be provided on the surface of the windshield (inside surface of the vehicle), but in view of protection of the hologram in particular, as in this embodiment. It is preferable to use it by enclosing it inside the windshield which is a laminated glass. By combining the windshield equipped with the holographic combiner as described above with a vehicle, it was possible to realize a very small HUD as compared with the conventional one.
【００３３】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、冷陰極
管、蛍光表示管、ハロゲンランプ、発光ダイオード、半
導体レーザー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。The light emitting display means in the present invention has a function of emitting light to display, and a hot cathode tube, a cold cathode tube, a fluorescent display tube, a display body including a so-called light receiving display element such as a liquid crystal display element, It emits light emitted from a light source such as a halogen lamp, a light emitting diode, and a semiconductor laser, and may have these functions together.
【００３４】本発明におけるコンバイナーをカラー表示
に用いる場合、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カ
ラー液晶表示素子等が好ましく使用でき、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。When the combiner of the present invention is used for color display, the liquid crystal display element includes a color filter and a transmission type twist nematic type liquid crystal element, a color liquid crystal display element including a super twist nematic type liquid crystal display element and the like. It can be preferably used, and light emitted from one light source can be irradiated as light of a desired color.
【００３５】このようにして複数の色の光は、同一の発
光表示手段から発することができ、これら複数の色の光
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。In this way, the lights of a plurality of colors can be emitted from the same light emitting display means, and when the lights of a plurality of colors are simultaneously displayed, the display images are displayed in an overlapping manner, and conversely, In order to prevent overlapping of displayed images, a combination of a color filter and a light source or a color liquid crystal display element may be controlled as necessary so that light of a plurality of colors is not simultaneously irradiated.
【００３６】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レンズ系や曲面反射鏡等の適当な
光平行化手段、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、光偏光手段、あるいは、ＫＮＯ
3 等の非線形光学素子を配置してもよい。Alternatively, instead of using the light receiving display element, the light source itself may be patterned and arranged to generate specific information as light. When the light source is used together with the light receiving type display element, an appropriate light collimating means such as a lens system or a curved reflecting mirror, an appropriate light guiding means such as a light guide plate are provided between the light receiving type display element and the light source. You may arrange. Further, if necessary, an optical polarization means or KNO is provided in the optical path until the light is projected on the hologram.
Non-linear optical elements such as 3 may be arranged.
【００３７】また本発明のＨＵＤをカラー表示とする場
合、コンバイナーから表示像までの距離は各色で同一と
すれば同一平面内にカラー表示ができ、また、色によっ
て変えた場合には表示色によって表示像の観察される距
離の異なる立体的な像を得ることができる。When the HUD of the present invention is displayed in color, if the distance from the combiner to the display image is the same for each color, color display can be performed in the same plane. It is possible to obtain three-dimensional images with different observed distances of the display image.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明によれば、発光表示手段とコンバ
イナーとの間に、空気より屈折率の大きい高屈折率媒体
を介在しているので、情報を含む光を空気中を伝播させ
る代わりに高屈折率媒体中を伝播させることによって、
サイズを変えること無く実効的な光路長を長くすること
ができる。したがって、発光表示手段からコンバイナー
までの距離が同じであれば表示距離を遠方に伸ばすこと
ができ、表示距離が同じ場合には発光表示手段からコン
バイナーまでの距離を短くしてシステムの小型化が可能
となる。このように本発明によれば、従来のＨＵＤと比
べて小型で遠方表示距離の長いＨＵＤを作製することが
でき、しかもその場合に歪み等による表示像の質を犠牲
にすることもない。According to the present invention, since a high refractive index medium having a refractive index larger than that of air is interposed between the light emitting display means and the combiner, instead of propagating light containing information in the air. By propagating in a high refractive index medium,
The effective optical path length can be increased without changing the size. Therefore, if the distance from the light emitting display means to the combiner is the same, the display distance can be extended far away, and if the display distance is the same, the distance from the light emitting display means to the combiner can be shortened to downsize the system. Becomes As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a HUD which is smaller than the conventional HUD and has a long display distance, and in that case, the quality of the display image due to distortion or the like is not sacrificed.
【図１】本発明におけるＨＵＤの一例を示す概念図FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a HUD in the present invention.
【図２】本発明におけるＨＵＤの一例を示す要部概念図FIG. 2 is a conceptual diagram of an essential part showing an example of a HUD in the present invention.
【図３】本発明におけるＨＵＤの一例を示す要部概念図FIG. 3 is a conceptual diagram of an essential part showing an example of a HUD in the present invention.
【図４】従来のＨＵＤを示す概念図FIG. 4 is a conceptual diagram showing a conventional HUD.
１：光源 ２：レンズ系 ３：表示体 ４：収差補正用ホログラム ５：ホログラフィックコンバイナー ６：風防ガラス ７：情報を含む光 ８：運転者の観察位置 ９：速度表示 １０：警告表示 ２０：高屈折率媒体 1: Light source 2: Lens system 3: Display body 4: Aberration correction hologram 5: Holographic combiner 6: Windshield 7: Light including information 8: Driver's observation position 9: Speed display 10: Warning display 20: High Refractive index medium
Claims (4)
を少なくとも備えて表示すべき情報を光として発生する
発光表示手段と、車両の風防ガラスに備えられていて前
記光を車両内の観察者に向けて発するコンバイナーとを
少なくとも備えたヘッドアップディスプレイにおいて、
前記発光表示手段とコンバイナーとの間には空気より屈
折率の大きい高屈折率媒体が介在されていることを特徴
とするヘッドアップディスプレイ。1. A light emitting display unit which includes at least a light source and a display unit which displays information to be displayed, and which emits information to be displayed as light, and a windshield of a vehicle, which is provided with the light inside the vehicle. In a head-up display including at least a combiner that emits toward an observer,
A head-up display, characterized in that a high refractive index medium having a refractive index higher than that of air is interposed between the light emitting display means and the combiner.
を少なくとも備えて表示すべき情報を光として発生する
発光表示手段と、車両の風防ガラスに備えられていて前
記光を車両内の観察者に向けて発するコンバイナーとを
少なくとも備えたヘッドアップディスプレイにおいて、
前記光は、発光表示手段とコンバイナーとの間に介在さ
れた空気より屈折率の大きい高屈折率媒体中を伝播し
て、コンバイナーに向けて照射されることを特徴とする
ヘッドアップディスプレイ。2. A light emitting display unit which includes at least a light source and a display unit which displays information to be displayed, and which emits information to be displayed as light, and windshield of a vehicle, which is provided with the light in the vehicle. In a head-up display including at least a combiner that emits toward an observer,
The head-up display, wherein the light propagates in a high-refractive index medium having a refractive index higher than that of air interposed between the light emitting display means and the combiner, and is irradiated toward the combiner.
を少なくとも備えて表示すべき情報を光として発生する
発光表示手段と、車両の風防ガラスに備えられていて前
記光を車両内の観察者に向けて発するコンバイナーとを
少なくとも備えたヘッドアップディスプレイにおいて、
前記発光表示手段とコンバイナーとの間には、前記光の
光路長を空気中を伝播する際の光路長よりも長くする高
屈折率媒体が介在されていることを特徴とするヘッドア
ップディスプレイ。3. A light emitting display means which includes at least a light source and a display body which displays information to be displayed and which emits information to be displayed as light, and a windshield of a vehicle which is provided with the light to emit the light inside the vehicle. In a head-up display including at least a combiner that emits toward an observer,
A head-up display, wherein a high refractive index medium that makes the optical path length of the light longer than the optical path length when propagating in the air is interposed between the light emitting display means and the combiner.
を少なくとも備えて表示すべき情報を光として発生する
発光表示手段と、車両の風防ガラスに備えられていて前
記光を車両内の観察者に向けて発するコンバイナーとを
少なくとも備えたヘッドアップディスプレイにおいて、
前記光の発光表示手段からコンバイナーまでの光路長
は、前記発光表示手段からコンバイナーまでの前記光の
伝播経路長よりも長いことを特徴とするヘッドアップデ
ィスプレイ。4. A light emitting display means which includes at least a light source and a display body which displays information to be displayed, and which emits information to be displayed as light, and a windshield of a vehicle, which is provided with the light to emit the light inside the vehicle. In a head-up display including at least a combiner that emits toward an observer,
A head-up display, wherein an optical path length of the light from the light emitting display means to the combiner is longer than a propagation path length of the light from the light emitting display means to the combiner.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6084756A JPH07290993A (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Head up display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6084756A JPH07290993A (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Head up display |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH07290993A true JPH07290993A (en) | 1995-11-07 |
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ID=13839533
Family Applications (1)
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| JP6084756A Pending JPH07290993A (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Head up display |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07290993A (en) |
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- 1994-04-22 JP JP6084756A patent/JPH07290993A/en active Pending
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