(57)【要約】【課題】光を射出させる光源部を容易に大型化でき、明るく視認し易い表示を可能とする表示装置を提供すること。【解決手段】車両１１のフロントガラス１８を通じて観察される虚像を表示する表示装置１０であって、光を射出させる光源部１３と、光源部１３からの光を反射させるとともに光源部１３からの光の位相を変調することにより、虚像に応じた表示光をフロントガラス１８へ入射させる位相変調部１５と、を有し、光源部１３は、車両１１のボンネット１６内部に設けられる。【選択図】図１
2008256768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロントガラスを通じて観察される虚像を表示する表示装置であって、
光を射出させる光源部と、
前記光源部からの光を反射させるとともに前記光源部からの光の位相を変調することに
より、前記虚像に応じた表示光を前記フロントガラスへ入射させる位相変調部と、を有し
、
前記光源部は、前記車両のボンネット内部に設けられることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記光源部は、前記ボンネットに設けられた開口へ光を進行させ、
前記位相変調部は、前記ボンネット上又は前記開口に設けられることを特徴とする請求
項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記位相変調部は、前記光源部に対して前記フロントガラスが設けられる側とは反対側
に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記位相変調部は、前記位相変調部へ入射する光の一部を反射させ、他の一部を透過さ
せる部分透過部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置
。
【請求項５】
前記位相変調部は、液晶素子を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に
記載の表示装置。
【請求項６】
前記光源部は、レーザ光を射出させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に
記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、特に、車両の室内から観察される虚像を表示する車両用の表示装
置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、速度計等の表示を行う車両用表示装置として、運転者の視野に直接表示を映し出
すヘッドアップディスプレイが提案されている。運転者の視野に表示を映し出すことによ
り、運転中の視線移動を少なくすることが可能となる。また、運転者から遠い位置を焦点
位置とする表示により、フロントガラスを通して目視される物と虚像との焦点距離の差を
小さくでき、表示を見易くすることが可能となる。従来、車両用表示装置としては、車両
のフロントガラスに設けられたハーフミラーを用いる技術が提案されている（例えば、特
許文献１参照）。ハーフミラーで表示光を反射させることで、フロントガラスを通して目
視される前景に近い位置に虚像を形成できる。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５０−６８３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フロントガラス上のハーフミラーで反射した表示光を運転者の視界へ進行させるために
、例えば、ダッシュボード側からハーフミラーへ表示光を入射させる。この場合、表示光
を射出させる本体部は、ダッシュボードの周辺又は内部に設けられることとなる。ダッシ
ュボードの周辺や内部はスペース上の制約が大きいことから、大型な本体部を設けること
は困難である。本体部のサイズに制約が課されることとなると、光量を増加させるための
光源の増設や大型化等が困難となる。このため、従来の技術によると、本体部の大型化に
より、明るく視認し易い表示を可能とすることは困難であるという問題を生じる。本発明
は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、表示光を射出させる本体部を容易に大型化
でき、明るく視認し易い表示を可能とする表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、車両のフロ
ントガラスを通じて観察される虚像を表示する表示装置であって、光を射出させる光源部
と、光源部からの光を反射させるとともに光源部からの光の位相を変調することにより、
虚像に応じた表示光をフロントガラスへ入射させる位相変調部と、を有し、光源部は、車
両のボンネット内部に設けられることを特徴とする。
【０００６】
位相変調部からの表示光をフロントガラスへ進行させることで、車両の室内で観察可能
な虚像を表示することができる。車両のボンネット内部は比較的スペース上の制約が少な
いことから、光源部を容易に大型化することが可能である。光源部を容易に大型化可能と
することで、光源部の大型化による光量の増大が可能となる。これにより、光を射出させ
る光源部を容易に大型化でき、明るく視認し易い表示を可能とする表示装置を得られる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、ボンネットに設けられた開口へ光を
進行させ、位相変調部は、ボンネット上又は開口に設けられることが望ましい。これによ
り、位相変調部で反射させた光をフロントガラスへ入射させることができる。また、位相
変調部を容易に大型化できる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、位相変調部は、光源部に対してフロントガラス
が設けられる側とは反対側に設けられることが望ましい。光源部からの光は、フロントガ
ラスとは反対方向へ進行し、位相変調部へ入射する。位相変調部で反射した光は、フロン
トガラスの方向へ進行する。これにより、フロントガラスを通して目視される前景に近い
位置に虚像を形成できる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、位相変調部は、位相変調部へ入射する光の一部
を反射させ、他の一部を透過させる部分透過部を有することが望ましい。これにより、観
察者から見て位相変調部の先にある物と虚像とを同時に観察可能な構成にできる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、位相変調部は、液晶素子を有することが望まし
い。液晶素子を用いることで、電圧印加の制御によって容易に光の位相を変化させること
ができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、レーザ光を射出させることが望まし
い。コヒーレント光であるレーザ光を用いることで、位相変調部において良好な回折特性
を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の実施例に係る表示装置１０の使用例を示す。表示装置１０は、車両１
１に搭載されている。車両１１は、フロントガラス１８の前方に設けられたボンネット１
６を備える乗用自動車である。表示装置１０は、フロントガラス１８を通じて観察される
虚像を表示するヘッドアップディスプレイである。表示装置１０は、本体部１２及び位相
変調部１５を有する。本体部１２は、車両１１のボンネット１６内部に設けられている。
【００１４】
本体部１２は、光源部１３、駆動部１４を有する。光源部１３は、レーザ光を射出させ
るレーザ光源であって、例えば半導体レーザである。光源部１３からのレーザ光は、特定
の振動方向の偏光光である。駆動部１４は、画像信号等に応じて位相変調部１５を駆動す
る。なお、光源部１３は、半導体レーザからのレーザ光の波長を変換する波長変換素子、
例えば、第二高調波発生（Second  Harmonic  Generation；ＳＨＧ）素子を用いる構成と
しても良い。光源部１３は、半導体レーザに代えて、半導体レーザ励起固体（Diode  Pum
ped  Solid  State；ＤＰＳＳ）レーザや、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ等を用
いても良い。
【００１５】
光源部１３は、ボンネット１６に設けられた開口１７を通じてボンネット１６外へレー
ザ光を射出させる。位相変調部１５は、開口１７に設けられている。車両１１の前後方向
（図１の紙面左右方向）において、位相変調部１５は、光源部１３に対してフロントガラ
ス１８が設けられる側とは反対側に設けられている。位相変調部１５は、光源部１３から
のレーザ光を反射させるとともに光源部１３からのレーザ光の位相を変調することにより
、虚像に応じた表示光をフロントガラス１８へ入射させる。位相変調部１５は、不図示の
複数の液晶素子を備える液晶パネルである。
【００１６】
図２は、車両１１の上面構成の一部を示す。開口１７及び位相変調部１５は、ボンネッ
ト１６の中央近傍に配置されている。開口１７を設けることで、ボンネット１６内の本体
部１２からの表示光をボンネット１６外へ進行させることができる。開口１７に位相変調
部１５を設けることで、開口１７を通過するレーザ光をフロントガラス１８の方向へ進行
させることができる。位相変調部１５は、フロントガラス１８へ向けて表示光を拡散させ
る。
【００１７】
図３は、位相変調部１５に設けられる液晶素子２０の断面構成を示す。液晶素子２０は
、例えば、電界制御複屈折（Electrically  Controlled  Birefringence；ECB）モードの
液晶素子である。液晶素子２０は、第１透明基板２１及び第２透明基板２４により液晶層
３２を封止して構成されている。第１透明基板２１と液晶層３２との間には、第１透明電
極２２が形成されている。第１透明電極２２は、例えば金属酸化物であるＩＴＯやＩＺＯ
により構成することができる。第１透明電極２２と液晶層３２との間の一部領域に、遮光
層２３が設けられている。この他、ラビング処理が施された不図示の配向膜が形成されて
いる。
【００１８】
第２透明基板２４上には、部分透過膜３３が設けられている。部分透過膜３３は、位相
変調部１５へ入射するレーザ光の一部を反射させ、他の一部を透過させる部分透過部であ
る。部分透過膜３３は、例えば、誘電体多層膜である。部分透過膜３３は、例えば、入射
するレーザ光の半分を反射させ、半分を透過させる。
【００１９】
部分透過膜３３上の一部領域には、半導体層２５、半導体層２５の上に形成されたゲー
ト絶縁膜２６、ゲート絶縁膜２６の上に形成されたゲート電極２７が設けられている。か
かる部分は、半導体層２５の一部をソース及びドレインとする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ
）を構成する。部分透過膜３３及びＴＦＴの上には、酸化シリコン等からなる絶縁膜２８
が形成されている。ＴＦＴの上には、絶縁膜２８を介して信号線２９が設けられている。
信号線２９は、ＴＦＴのソースに接続されている。また、不図示の走査線は、ＴＦＴのゲ
ートであるゲート電極２７に接続されている。
【００２０】
絶縁膜２８、信号線２９、及び走査線の上には、ＰＳＧ（Phosphosilicate  glass）膜
３０が形成されている。ＰＳＧ膜３０のうちＴＦＴに対応する部分以外の部分の上には、
第２透明電極３１が設けられる。第２透明電極３１は、第１透明電極２２と同様、ＩＴＯ
やＩＺＯにより構成することができる。ＴＦＴ及び第２透明電極３１は、画素ごとに形成
される。この他、第２透明基板２４側にも、配向膜が形成される。第２透明基板２４側の
配向膜のラビング方向は、第１透明基板２１側の配向膜のラビング方向に対して平行かつ
逆向きとされる。これにより、液晶素子２０は、全体として均一な配向状態を得ることが
できる。
【００２１】
液晶素子２０は、第１透明基板２１へ入射するレーザ光の偏光方向が、第１透明基板２
１側における液晶分子の配向方向に一致するように配置されている。これにより、液晶層
３２へ効率良くレーザ光を入射させることができる。第１透明基板２１側から液晶素子２
０へ入射したレーザ光のうち部分透過膜３３を透過したレーザ光は、第２透明基板２４側
から射出する。第１透明基板２１側から液晶素子２０へ入射したレーザ光のうち部分透過
膜３３で反射したレーザ光は、第１透明基板２１側から射出する。
【００２２】
位相変調部１５の駆動は、例えば、アクティブマトリクス方式により行われる。ＥＣＢ
方式では、電界によって液晶分子の配向を変化させ、液晶層３２の屈折率を変化させる。
第１透明基板２１側から液晶素子２０へ入射したレーザ光のうち部分透過膜３３で反射し
たレーザ光は、第１透明基板２１側から射出するまでに液晶層３２を２回透過することで
、液晶層３２の屈折率に応じて位相が変化する。このようにレーザ光の位相を空間的に変
化させることにより、位相変調部１５は、回折光を生じさせる。コヒーレント光であるレ
ーザ光を位相変調部１５へ入射させるため、位相変調部１５において良好な回折特性を得
ることができる。
【００２３】
駆動部１４（図１参照）は、液晶層３２へレーザ光を２回透過させることで所定の位相
差となるように位相変調部１５を駆動する。位相変調部１５における位相変調パターンは
、例えば反復フーリエ変換等、所定の演算手法（シミュレーション手法）を用いて得るこ
とができる。レーザ光の位相を空間的に変化させることにより、位相変調部１５は、所望
の虚像に応じた表示光を射出させる。レーザ光を拡散させる度合いも、位相変調パターン
に応じて設定することができる。また、位相変調部１５は、レーザ光の位相を時間的に変
化させる。レーザ光の位相を時間的に変化させることにより、位相変調部１５は、虚像を
変化させる。
【００２４】
図４は、虚像３５の表示について説明するものである。光源部１３から射出したレーザ
光は、フロントガラス１８とは反対方向へ進行し、位相変調部１５へ入射する。位相変調
部１５へ入射したレーザ光の一部は位相変調部１５で反射し、他の一部は位相変調部１５
を透過する。位相変調部１５で反射した表示光は、フロントガラス１８の方向へ進行する
。車両１１の運転者は、フロントガラス１８を透過した表示光を車両１１の内部から観察
する。
【００２５】
虚像３５は、位相変調部１５からの反射光線をフロントガラス１８側とは反対側に延長
した位置に形成される。位相変調部１５により表示光をフロントガラス１８へ進行させる
ことで、車両１１の室内で観察可能な虚像３５を表示することができる。光源部１３に対
してフロントガラス１８とは反対側に位相変調部１５を設けることで、フロントガラス１
８を通して目視される前景に近い位置に虚像３５を形成できる。フロントガラス１８へ進
行する表示光の向きは、位相変調部１５の位相変調パターンにより適宜設定することがで
きる。また、表示光を拡散させることで、良好な視野角特性を得ることができる。
【００２６】
位相変調部１５に対してフロントガラス１８が設けられる側とは反対側のある物点Ｐか
らの光の一部は位相変調部１５を透過し、他の一部は位相変調部１５で反射する。物点Ｐ
から位相変調部１５を透過した光は、フロントガラス１８の方向へ進行する。車両１１の
運転者は、フロントガラス１８を透過した表示光、及び物点Ｐからの光を車両１１の内部
から同時に観察する。位相変調部１５に部分透過膜３３（図３参照）を設けることにより
、運転者から見て位相変調部１５の先にある物と虚像３５とを同時に観察可能な構成にで
きる。位相変調部１５の反射透過特性は、表示の態様に応じて適宜決定することができる
。
【００２７】
車両１１のボンネット１６内部は比較的スペース上の制約が少ないことから、本体部１
２を容易に大型化することが可能である。光源部１３を容易に大型化可能とすることで、
光源部の大型化による光量の増大が可能となる。これにより、光を射出させる光源部１３
を容易に大型化でき、明るく視認し易い表示を可能にできるという効果を奏する。本発明
の表示装置１０は、例えば、経路誘導情報等を表示するナビゲーション装置や、赤外線カ
メラによって取り込まれた人影等を表示するナイトビジョン等に適用する場合に有用であ
る。表示装置１０は、位相変調部１５を用いることにより、平面表示のみならず、立体表
示を行う構成にもできる。
【００２８】
本体部１２は、ボンネット１６内部であればいずれの位置に設けることとしても良い。
開口１７及び位相変調部１５の位置は、本体部１２の位置に応じて適宜決定することがで
きる。位相変調部１５は、開口１７に設けられる場合に限られず、ボンネット１６上に設
けることとしても良い。光源部１３としては、レーザ光源の他、例えばＬＥＤ、有機ＥＬ
等の固体光源を用いても良い。ＬＥＤや有機ＥＬは、光を特定の振動方向の偏光光に変換
させるための構成と併せて用いることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明に係る表示装置は、車両用の表示装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係る表示装置の使用例を示す図。
【図２】車両の上面構成の一部を示す図。
【図３】液晶素子の断面構成を示す図。
【図４】虚像の表示について説明する図。
【符号の説明】
【００３１】
１０  表示装置、１１  車両、１２  本体部、１３  光源部、１４  駆動部、１５  位
相変調部、１６  ボンネット、１７  開口、１８  フロントガラス、２０  液晶素子、２
１  第１透明基板、２２  第１透明電極、２３  遮光層、２４  第２透明基板、２５  半
導体層、２６  ゲート絶縁膜、２７  ゲート電極、２８  絶縁膜、２９  信号線、３０  
ＰＳＧ膜、３１  第２透明電極、３２  液晶層、３３  部分透過膜、３５  虚像、Ｐ  物
点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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