JPH08113059A - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ホログラム４によるコンバイナーを有し、発光
表示手段２からの表示像をコンバイナーへ導光する透明
導光体３は可動であり、表示像８の表示時はコンバイナ
ーが車両のダッシュボード９上に現れ、非表示時はダッ
シュボード内に格納可能とした。 【効果】コンバイナーを直接フロントガラス６に設けて
いないので、情報の非表示時に車両内外から目立たず、
目障りにならない。また、コンバイナー部の耐久性も向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の運転者が視線を前
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
スプレイ装置に関するものである。

【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やホログ
ラム等によるコンバイナーに、ＣＲＴやバックライト付
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装置が知られている。

【０００３】図６に従来のヘッドアップディスプレイ装
置の概念図を示す。ここで、１１は運転者の観察位置、
１２は発光表示手段、１５はコンバイナー、１６はフロ
ントガラス、１７は情報を含む光、１８は表示像（虚
像）である。発光表示手段１２から発した光は、フロン
トガラス１６に備えられたコンバイナー１５に照射さ
れ、反射されて運転手に観察位置１１で視認される。こ
の際、表示情報は１８の位置に虚像として運転手に認識
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
フロントガラスにコンバイナーを設けた車両用ヘッドア
ップディスプレイ装置ではフロントガラス上にコンバイ
ナーとしてハーフミラーを形成したり、ホログラムを貼
付、または封入するため、表示をさせていないときでも
コンバイナー部分が目立つという問題がある。

【０００５】

【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、透明導光体と、該透明導
光体に設けられたコンバイナーと、情報を含む光を表示
像として発する発光表示手段とを少なくとも有し、発光
表示手段からの光が透明導光体によりコンバイナーへ導
光可能とされた車両用ヘッドアップディスプレイ装置で
あって、上記透明導光体は可動とされており、表示像を
表示する時はコンバイナーが車両のダッシュボード上に
現れ、非表示時はコンバイナーをダッシュボード内に格
納可能であることを特徴とする車両用ヘッドアップディ
スプレイ装置を提供するものである。

【０００６】以下本発明を実施例に従って説明する。図
１は本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の一
例の概念図である。１は運転者の観察位置、２は発光表
示手段、３は透明導光体、４は透明導光体に貼り付けら
れたコンバイナーとしてのホログラム、６はフロントガ
ラス、７は情報を含む光、８は遠方に結像された表示像
（虚像）、９はダッシュボードである。

【０００７】運転者または同乗者がスイッチ（図示しな
い）を操作することにより、ダッシュボード９内に格納
された発光表示手段２とホログラム４を備えた透明導光
体３が上昇し、同時に発光表示手段２に電源が入り情報
を含む光７が発せられる。発光表示手段２により発した
情報を含む光７は、透明導光体３と空気の界面で反射
し、ホログラム４で回折され、運転者たる観視者に観察
位置１で視認される。この際、表示情報は８の位置に虚
像として観視者に認識される。また、表示情報を観視者
が必要としない場合には、スイッチ（図示しない）を操
作することにより、ホログラム４を備えた透明導光体３
と発光表示手段２はダッシュボードへ格納することが出
来、同時に発光表示手段２の電源が切れる。

【０００８】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。

【０００９】図２は図１に示した本発明の実施例の主要
部の側面図である。発光表示手段２より発せられた情報
を含む光７は、透明導光体３と空気の界面で反射しホロ
グラム４により所定の角度で回折され、運転者たる観視
者に図１に示した観察位置１で視認される。

【００１０】本実施例における発光表示手段２は、バッ
クライトたるハロゲンランプ２１と透過型ＬＣＤ（液晶
表示素子）である通常ＶＨＣ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｃ
ｏｎｔｒａｓｔ） ＬＣＤと呼ばれるＬＣＤ２５、およ
び熱線吸収ガラス２２、拡散板２３、帯域通過フィルタ
２４により構成されている。ＶＨＣ ＬＣＤ２５は、車
両の速度検出手段からの外部信号より制御され、セグメ
ントパターンによるスピードが表示されており、本実施
例における表示サイズは１５ｍｍ（縦）×３０ｍｍ
（横）とした。

【００１１】その他、ＶＨＣ ＬＣＤ２５にかわる表示
素子としては、ドットマトリックス型や薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）アクティブマトリックス駆動方式の透過型
ＬＣＤを用いても良く、本実施例における表示像の様な
単色表示に限らず、面内で分割したカラーフィルターを
設けたり、また、ドットマトリックス型の場合には各ド
ット毎に３色のカラーフィルターを設けることにより、
カラー表示も可能である。この場合には、対応する光を
発する光源、多色露光されたホログラムを用いることが
必要である。さらに、発光表示手段にはＬＣＤのような
受光型表示素子を用いず、蛍光表示管のような自己発光
型を用いてもよい。

【００１２】ここでＬＣＤのバックライトたる光源とし
ては、回転放物面反射鏡を有する１２Ｖ２０Ｗのハロゲ
ンランプ２１を用い概略平行光束となる光を発する光源
としたが、このほか熱陰極管、冷陰極管や半導体レーザ
ーでもよいが表示像の品質を向上させるためには平行光
束に近い光源が望ましい。さらに、発光表示手段２に
は、ハロゲンランプ２１の熱線によるＶＨＣ ＬＣＤ２
５等の損傷を防ぐため熱線吸収ガラス２２をハロゲンラ
ンプ２１の前面に設けた。そして、光源の照度むらを防
ぐため摺りガラスによる拡散板２３と、光源の波長選択
をするため中心波長５４５ｎｍ、半値幅８ｎｍ、透過率
４０％の帯域通過フィルタ２４をハロゲンランプ２１と
ＶＨＣ ＬＣＤ２５との間に設置した。

【００１３】ここで表示部となるホログラム４を備えた
透明導光体３と発光表示手段２を上昇、下降させる駆動
系としてはラック５２とピニオン５１の組み合わせを用
いた。ラック５２は透明導光体３の側面下部で、表示像
の導光に影響を与えない位置で、上昇してもラック５２
がダッシュボード上に見えてこない位置に取り付けた。
そして、ピニオン５１の中心軸はモーター５３に接続さ
れている。運転者または同乗者がモーターのスイッチ
（図示しない）を操作するとモーターの正転、反転駆動
により透明導光体３と発光表示手段２が上昇または下降
する。上昇、下降においてはリミットスイッチ（図示し
ない）を設け過度の上昇、下降を防いでいる。

【００１４】本実施例において、透明導光体３として
は、屈折率１．４９、透過率９３％のメタクリル酸メチ
ルエステルよりなる透明な合成樹脂を用いたが、他の透
明樹脂やガラスよりなる導光手段でもよく、同様な機能
を有すれば特定されないが屈折率、透過率、ホログラム
材料の屈折率、および耐久性、意匠性等を考慮して決定
される。

【００１５】実施例ではＬＣＤの大きさ、表示面積等を
考慮して、１３ｍｍ（厚み）×３０ｍｍ（横）×１００
ｍｍ（縦）とした透明導光体３を作製し、端面をほぼ鏡
面となるように研磨を施している。そして、同様に発光
表示手段２からの光を入射するため図に示すように入射
光が基本となる透明導光体の壁面の垂線に対して６０度
となるように楔状の透明導光体を作製し、硬化後透明導
光体とほぼ同等の屈折率となる光学用接着材を用いて接
着し、発光表示手段を一体化した。この他、透明導光体
３を射出成形法により作製してもよく、形状は発光表示
手段２により、また車両の形状、取付位置、意匠性によ
り適宜変更が可能である。また、発光表示手段は必ずし
も透明導光体と一体化されていなくてもよく、発光表示
手段から光ファイバー等の導光手段を用いて透明導光体
へ情報を導光することもできるが、表示精度などの点か
ら、一体化した方が好ましい。

【００１６】本実施例におけるホログラム４としては、
アクリル系のフォトポリマーであり、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。

【００１７】本実施例のホログラム４は、発光表示手段
２の帯域通過フィルタ２４の中心波長に一致するように
波長５４５ｎｍ、透明導光体３と同じ屈折率を有する媒
体内で入射角度６０度、回折角度３．５度となるよう
に、平行光である物体光とホログラム乾材と点光源間距
離３０ｃｍの発散球面波である参照光で露光、作製され
た反射型ホログラムである。ホログラム４の大きさとし
ては３５ｍｍ（縦）×３０ｍｍ（横）とした。

【００１８】本実施例において、光源であるハロゲンラ
ンプ２１から発せられた光７は熱線吸収ガラス２２を通
り、拡散板２３により照度むらが低減され、帯域通過フ
ィルタ２４、ＶＨＣ ＬＣＤ２５を通り透明導光体３に
入射する。入射光は透明導光体３と空気の界面である壁
面で臨界角以上の角度で入射するため、ほぼ全反射され
ホログラム４に導光される。ホログラム４は導光された
光を回折し運転者たる観視者に視認される。

【００１９】本実施例においては透明導光体３と同じ屈
折率を有する媒体内で入射角度６０度、回折角度３．５
度としたが、本装置の取付位置、観視者の位置により適
宜設定されるもので、特に限定されるものではなく、総
合的に決定されるものである。

【００２０】本実施例では、透明導光体３と空気との屈
折率の違いによる界面の反射を利用しているが、透明導
光体３に比べて屈折率の低い層を透明導光体の壁面に形
成し、同様の効果を得てもよい。

【００２１】図３、および図４は本発明の別の実施例の
主要部の側面図である。図３のように、コンバイナーた
るホログラム４１とは別に透明導光体３１の下部に第２
のホログラム４２を設け、発光表示手段２からの光７１
を第２のホログラム４２により透明導光体３１に導光す
ることも可能であり、さらにコンバイナーたるホログラ
ム４１と第２のホログラム４２とにより収差補正を行っ
てもよい。

【００２２】また、図４に示すように透明導光体３２の
観視者側に透過型ホログラム４３を設け、発光表示手段
２からの光７２が透過型ホログラム４３を通って観視者
に視認されるようにすることもできる。

【００２３】図５は、本発明の装置の別の実施例の概念
図である。本発明における透明導光体の格納方向は図１
のようにダッシュボード内に降下するもののほか、図５
のように倒れ込むものも可能である。図５において、７
３は情報を含む光、８１は表示像（虚像）である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の車両用ヘッ
ドアップディスプレイ装置によれば、運転に必要な情報
を得たい場合に限りコンバイナー部がダッシュボード上
に現れ、情報を必要としない場合には、コンバイナー部
をダッシュボード内に格納することが可能となる。その
ため、従来のようにフロントガラスに直接コンバイナー
を設けていないので、情報を表示していない場合にコン
バイナーが車両内外から目立つということがなく、目障
りになることがない。また、コンバイナー部の耐久性も
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一例の概念図

【図２】図１の実施例の主要部の側面図

【図３】本発明の別の実施例の主要部の側面図

【図４】本発明の別の実施例の主要部の側面図

【図５】本発明の別の実施例の概念図

【図６】従来のヘッドアップディスプレイ装置の概念図

【符号の説明】

１、１１：運転者の観察位置 ２、１２：発光表示手段 ３、３１、３２：透明導光体 ４、４１、４２、４３：ホログラム １５：コンバイナー ６、１６：フロントガラス ７、１７、７１、７２、７３：情報を含む光 ８、１８、８１：表示像（虚像） ９：ダッシュボード ２１：ハロゲンランプ ２２：熱線吸収ガラス ２３：拡散板 ２４：帯域通過フィルタ ２５：ＶＨＣ ＬＣＤ ５１：ピニオン ５２：ラック ５３：モーター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明導光体と、該透明導光体に設けられた
   コンバイナーと、情報を含む光を表示像として発する発
   光表示手段とを少なくとも有し、発光表示手段からの光
   が透明導光体によりコンバイナーへ導光可能とされた車
   両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、上記透明
   導光体は可動とされており、表示像を表示する時はコン
   バイナーが車両のダッシュボード上に現れ、非表示時は
   コンバイナーをダッシュボード内に格納可能であること
   を特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 【請求項２】上記発光表示手段は、透明導光体に一体化
   されて設けられてい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装置。
3. 【請求項３】上記コンバイナーはホログラムを用いたコ
   ンバイナーであることを特徴とする請求項１または２の
   車両用ヘッドアップディスプレイ装置。