JPH07290994A - 車両用ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】車速に応じて表示虚像の表示位置や表示色を変
化させるヘッドアップディスプレイを得る。 【構成】発光表示手段２から発せられた情報を含む光６
が、車速に応じて配置角度が変化するホログラム３でフ
ロントガラス５に設けられたコンバイナー４に向けて回
折され、コンバイナー４によって反射されて観視者に観
測位置１で７の位置に虚像として視認される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、運転者等が視線を前方
に固定した状態で車両の計器板の情報を外部の景色に重
ね合わせて見ることができる車両用ヘッドアップディス
プレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両において、車速、その他
の車両情報の表示に用いられるディスプレイ装置とし
て、フロントガラスに設けられたハーフミラー等による
コンバイナに、ＣＲＴ、バックライト付きＬＣＤ等の表
示像投射手段により表示像を投射するヘッドアップディ
スプレイが知られている。

【０００３】図４に従来のヘッドアップディスプレイの
概念図を示す。ここで、１１は運転者の観測位置、１２
は発光表示手段、１４はコンバイナー、１５はフロント
ガラス、１６は情報を含む光、１７は表示虚像である。

【０００４】発光表示手段１２から発した光は、フロン
トガラス１５に備えられたコンバイナー１４に照射さ
れ、反射されて運転手に観測位置１１で視認される。こ
の際、表示情報は１７の位置に虚像として運転手に認識
される。

【０００５】一般に、運転者の注視位置は車両の速度に
より変化するため、表示虚像の表示位置は速度により変
化することが好ましい。そこで、車両前方に結像表示さ
れる虚像の結像位置を車速の増大に応じて、光学レンズ
系の距離を可変させることにより、表示虚像が搭乗者に
より大きく視認されるようにして表示虚像の視認性の向
上を図ることが既に特開平４−２５５８９１号公報によ
り提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の光学レ
ンズ系を用いた調整機構ではその構造が複雑かつ高価に
なってしまう。また、車両のフロントガラスの下方スペ
ースには限りがあり、上記の機構を搭載するためにはこ
のスペースを広くとらなければならなず、小型、軽量、
シンプル、かつ安価なシステムが得られなかった。

【０００７】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述の課題を解決することにあり、従来知られていなかっ
た車両用ヘッドアップディスプレイを新規に提供するこ
とにある。

【０００８】

【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とし
て発生する発光表示手段と、車両のフロントガラスに備
えられて前記光を観視者の観測位置に向けて回折するコ
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
にはホログラムが配されていて、該ホログラムは車速に
応じて駆動する角度可変機構によって配置角度が変化す
ることを特徴ととする車両用ヘッドアップディスプレイ
を提供するものである。

【０００９】

【作用】ホログラムの形成する表示虚像の位置は、その
作製時に所定の位置に設定できる。反射型ホログラムを
例にとって具体的に説明すると、反射型ホログラムは、
ホログラム感光材料の両面側に、それぞれＬ₁ 、Ｌ₂ だ
け離れた位置に配された露光用光源から、入射角α、β
で光を照射して露光することによって作製される。この
ホログラムに、Ｌ₁ 離れた位置に配された発光表示手段
から入射角αで情報を含む光を照射すると、回折角βで
Ｌ₂ の位置に表示虚像が観測される。

【００１０】したがって、表示虚像の表示位置は、Ｌ₂
を変えることで変えることができる。このように、Ｌ₂
が異なる複数のホログラムの積層体、あるいは１枚の感
光材料に多重露光したホログラムを用いることによっ
て、表示虚像の表示位置を変えることができる。

【００１１】そこで、本発明では、発光表示手段やコン
バイナー等が固定されているため、α＋βが一定となる
ような複数の露光条件で、角度が異なる場合に表示位置
が異なるように、ホログラムを露光している。こうし
て、ある車両がある速度を超えた場合にホログラムの配
置角度を変化させることによって、車両の速度により変
化する運転者の注視位置に応じた位置に、表示虚像を表
示することができる。

【００１２】

【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１〜３は本発明におけるヘッドアップディスプ
レイの基本的構成の一例を示す概念図である。１は運転
者の観測位置、２は光源を含む発光表示手段、３はホロ
グラム、４はハーフミラーからなるコンバイナー、５は
フロントガラス、６は情報を含む光、７は遠方に結像さ
れた表示虚像である。

【００１３】発光表示手段２から発せられ情報を含む光
６は、ホログラム３でフロントガラス５に設けられたコ
ンバイナー４に向けて回折される。さらに、情報を含む
光６はコンバイナー４によって反射され、運転手たる観
視者に観測位置１で視認される。この際、表示情報は７
の位置に虚像として運転手に認識される。

【００１４】ホログラム３は、車速に応じて配置角度が
変化できるものであり、例えば車速検出手段からの外部
信号に応じて駆動する角度可変機構（図示しない）によ
って、その配置角度が変わる。

【００１５】また、ホログラム３は、波長λ₁ 、入射角
α₁ 、回折角β₁ と波長λ₂ 、入射角度α₂ 、回折角度
β₂ という２組の波長、入射角、回折角と倍率を持つホ
ログラムである。ホログラム３を車速を検出する車速検
出手段と連動させ、ある設定速度Ｖ_thを超えた場合にホ
ログラム３の保持角度γを変化させて発光表示手段２か
らの光を入射角α₁ （回折角β₁ ）から入射角α₂ （回
折角β₂ ）となるようにすることで表示虚像の表示位置
が変更される。

【００１６】発光表示手段２は、バックライトたる光源
付き液晶表装置で構成され、発生する表示虚像を速度検
出手段等からの外部信号より制御できるように構成され
ている。

【００１７】本実施例では、ホログラム３は、光源の輝
線スペクトルに概略一致して入射角α₁ ＝１８度、回折
角β₁ ＝４０度となるように、波長λ₁ ＝５４５ｎｍの
発散球面波を発する点光源をホログラム感光材料の両面
側に、距離３００ｍｍ、６００ｍｍの位置に配して露光
した第１のホログラムと、光源の輝線スペクトルに概略
一致して入射角α₁ ＝４０度、回折角β₁ ＝１８度とな
るように、波長λ₁ ＝５４５ｎｍの発散球面波を発する
点光源をホログラム感光材料の両面側に、距離３００ｍ
ｍ、８００ｍｍの位置に配して露光した第２のホログラ
ムとを積層したものである。

【００１８】ホログラム３は、設定した車速Ｖ_thを超え
た場合、ホログラム３の車両の水平方向に対する角度γ
₁ をγ₂ に変化させ、そして車速が設定速度Ｖ_th以下の
場合には、ホログラム３の車両の水平方向に対する角度
γ₂ をγ₁ に戻す角度可変機構（図示しない）により保
持されている。この角度可変機構は、車速検出手段から
の外部信号によりホログラム３の角度を変化させるよう
になっている。

【００１９】本実施例では、設定速度Ｖ_th＝１００ｋｍ
／ｈとした。図２に示すように、車速が１００ｋｍ／ｈ
以下の場合、ホログラム３は車両の水平方向に対し角度
γ₁＝７２度で保持され、発光表示手段２より発せられ
た光がホログラム３に入射角α₁ ＝１８度で入射し、回
折角β₁ ＝４０度で回折する。

【００２０】車速が１０１ｋｍ／ｈを超えた場合、車速
検知手段からの信号によって角度可変機構が駆動して、
図３に示すようにホログラム３の配置角度が瞬時に車両
の水平方向に対しγ₁ ＝５０度となって保持される。こ
のとき、発光表示手段２より発生された光が入射角α₂
＝４０度で入射し、回折角β₂ ＝１８度で回折する。

【００２１】図２と図３では、表示虚像の表示位置７
１、７２は、７２の方が遠方になり、車速が速い場合に
遠くなる運転者の注視位置に応じて、表示虚像の表示位
置が遠方になる。

【００２２】上記のそれぞれの場合、入射角α₁ 、回折
角β₁ の和と入射角α₂ 、回折角β₂ の和は共に５８度
となるため、コンバイナー４へ入射する光の角度は一定
である。こうして、車両のフロントガラス５に形成され
たハーフミラーによるコンバイナー４により、反射され
て運転手たる観視者に観測位置１で視認される。この
際、表示情報は１００ｋｍ／ｈ以下の場合７１の位置
に、１０１ｋｍ／ｈを超える場合７２の位置に虚像とし
て運転手に認識される。

【００２３】実施例においてはα₁ ＝β₂ ＝１８度、α
₂ ＝β₁ ＝４０度としたが、入射角と回折角との和が一
定であればよく、特に限定されるものではない。さらに
この和も実施例の角度に限らず、フロントガラスの取り
付け角度、ダッシュボードの開口部、この装置の取り付
けられる空間、正反射像の逃げ等により、総合的に決定
されるものである。

【００２４】本実施例では、ホログラムとして２枚のホ
ログラムを積層したものを用いたが、１枚の感光材料に
多重露光したものを用いてもよい。また、波長λ₁ と波
長λ₂ とを同一とせず、虚像の表示色も変化させること
も可能である。さらには２枚のホログラムの積層にとら
われず、３枚以上でもよく、その場合には表示位置が変
化する設定速度を増やすことも可能である。

【００２５】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、車両のスピードメ
ータ、タコメータ、警告表示、ナビゲーションなどが例
として挙げられる。また、観視者は車両の運転者のほか
同乗者等が挙げられる。

【００２６】本実施例では、ホログラムとしてアクリル
系のフォトポリマーが感光材料であり、リップマンタイ
プの体積・位相型のホログラムを用いた。ホログラム感
光材料としては、上記の他にポリビニルカルバゾール系
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、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
ムと呼ばれるものも広く用いることができる。

【００２７】発光表示手段は、それ自身表示像を形成す
るように発光するもの単体でもよいが、光源からの光が
液晶表示素子等の受光型表示素子からなる表示体に照射
されて情報を含む光として発光するものが例示できる。

【００２８】本実施例では、光源として熱陰極管を用い
たが、ほかに冷陰極管や半導体レーザー等も好ましく用
いられる。表示虚像の品質を向上させるためには半値幅
の狭い光源が望ましく、いわゆる輝線スペクトルの鋭い
ものがよい。ハロゲンランプ等の輝線スペクトルのない
光源を用いる場合は、半値幅の狭い光学フィルターを用
いることもできる。

【００２９】さらに、コンバイナーとしてホログラムを
用いることも可能である。この場合、コンバイナーたる
ホログラムの収差補正を、配置角度が変化するホログラ
ムで行うことも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明による車両用
ヘッドアップディスプレイによれば、車内の限られた僅
かなスペースを利用し小型、軽量、シンプルかつ安価
で、車速に応じて表示虚像の表示位置や表示色を変化さ
せることができ、自動車の安全運転に寄与することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるヘッドアップディスプレイの基
本的構成の一例を示す概念図

【図２】本発明におけるヘッドアップディスプレイの基
本的構成の一例を示す概念図

【図３】本発明におけるヘッドアップディスプレイの基
本的構成の一例を示す概念図

【図４】従来のヘッドアップディスプレイを示す概念図

【符号の説明】

１、１１：運転者の観測位置 ２、１２：発光表示手段 ３：ホログラム ４、１４：コンバイナ ５、１５：フロントガラス ６、１６、６１、６２：情報を含む光 ７、１７、７１、７２：表示虚像の表示位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示すべき情報を光として発生する発光表
   示手段と、車両のフロントガラスに備えられて前記光を
   観視者の観測位置に向けて回折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ホログラムが
   配されていて、該ホログラムは車速に応じて駆動する角
   度可変機構によって配置角度が変化することを特徴とす
   る車両用ヘッドアップディスプレイ。
2. 【請求項２】前記ホログラムは、車速検知手段によって
   検知された車速に応じて配置角度が変化することを特徴
   とする請求項１の車両用ヘッドアップディスプレイ。