JPH04198980A - Holographic headup display - Google Patents

Holographic headup display

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Publication number
JPH04198980A
JPH04198980A JP2325381A JP32538190A JPH04198980A JP H04198980 A JPH04198980 A JP H04198980A JP 2325381 A JP2325381 A JP 2325381A JP 32538190 A JP32538190 A JP 32538190A JP H04198980 A JPH04198980 A JP H04198980A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram
light
dry plate
incident
angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP2325381A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaya Sugita
杉田 昌弥
Toshiaki Fujiwara
敏明 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2325381A priority Critical patent/JPH04198980A/en
Publication of JPH04198980A publication Critical patent/JPH04198980A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To form a holographic headup display without a noise by forming a hologram by making signal light and reference light which aremade incident on a hologram dry plate incident nearly at the angle of polarization at the time of forming the hologram. CONSTITUTION:At the time of forming the hologram, the signal light S and the reference light R which the made incident on the hologram dry plate 1 are made incident nearly at the angle of polarization. Therefore, reflection is not caused and the signal light S and the reference light R which are made incident are nearly perfectly transmitted through a substrate, so that ghost hologram caused from five types shown by Figure is prevented from occurring. Thus, the image without the noise is visually recognized when the hologram is used as the holographic headup display.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車速等の運転情報を表示する表示器の表示像
を凹面鏡特性を有するホログラムでもって運転席側に反
射させ視界内に前記表示器の拡大された表示像を遠方表
示するようにしたホログラフィックヘッドアップデイス
プレィに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention reflects the displayed image of a display device that displays driving information such as vehicle speed toward the driver's seat side using a hologram having concave mirror characteristics, and displays the above-mentioned information within the field of view. The present invention relates to a holographic head-up display that displays an enlarged display image of a device at a distance.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、ホログラフィックヘッドアップデイスプ゛レイ等
に使用される凹面鏡特性を有するホログラムはの製造方
法は、第1図に示すように、レーザー発振器2から出射
したレーザーをノ\−フミラー3で二方向に分けて、一
方はミラー5で反射させ更にレンズ8で発散させて参照
光Rとして乳剖を塗布した透明基板からなるホログラム
乾板1の表面へ照射し、他方はミラー4で反射させて更
にレンズ6で発散させた後大型レンズ7で平行波にして
信号光Sとしてホログラム乾板1の裏面に照射して製造
している。この方法により記録されたホログラムは発散
光である参照光Rの側から見た場合に、特定の波長帯に
対して記録時のホログラム乾板1までの距MLに依存す
る曲率R(=2L)を持つ凹面鏡として作用する。
Conventionally, the manufacturing method of holograms having concave mirror characteristics used in holographic head-up displays, etc. is as shown in FIG. One part is reflected by a mirror 5 and further diverged by a lens 8, and the reference light R is irradiated onto the surface of a hologram dry plate 1 made of a transparent substrate coated with mammography, and the other part is reflected by a mirror 4 and further diverged by a lens. 6, the signal light S is made into a parallel wave by a large lens 7, and is irradiated onto the back surface of the hologram dry plate 1 as a signal light S. When viewed from the side of the reference beam R, which is a diverging beam, the hologram recorded by this method has a curvature R (=2L) that depends on the distance ML to the hologram dry plate 1 during recording for a specific wavelength band. Acts as a concave mirror.

このようにして得られたホログラム1を車両、航空機等
のヘッドアップデイスプレィに使用した場合、第2図に
示すように、表示像Pをホログラム1に記録された凹面
鏡の焦点f (=L)の内側に置くと、視点9から見て
ホログラム1の後方に拡大された虚像P′が観測される
。このため、遠方の外景を見ていた運転者は視線及び焦
点移動を少なくして表示器等の表示像を視認することが
できる。
When the hologram 1 obtained in this way is used in a head-up display of a vehicle, an aircraft, etc., as shown in FIG. When placed inside the hologram 1, an enlarged virtual image P' is observed behind the hologram 1 when viewed from the viewpoint 9. Therefore, the driver who is looking at a distant external scene can visually recognize the displayed image on the display device or the like with less movement of the line of sight and focus.

ところが、視点9から見ると、この虚像P′の他に第2
図に示す正反射像P、、P2が観測される。これは、表
示像Pがホログラムlの基板表裏面で反射して視点9に
至るもので基板の両面にプリズムを貼り付けて正反射像
P3.Pzを虚像P′と重ならないように逃がしてしま
うか、あるいはAR(無反射)コートをかけること等に
より防ぐことができる。
However, when viewed from viewpoint 9, in addition to this virtual image P', there is a second
Specular reflection images P, , P2 shown in the figure are observed. This is because the displayed image P is reflected by the front and back surfaces of the substrate of the hologram l and reaches the viewpoint 9, and prisms are attached to both sides of the substrate to create a specularly reflected image P3. This can be prevented by letting Pz escape so that it does not overlap with the virtual image P', or by applying an AR (anti-reflection) coating.

このほかに、第3図に示すように、視点9から見て多数
の像が観察される。これらの像はホログラム乾板1に凹
面鏡特性を記録する際に、信号光Sや参照光Rが基板の
表裏面で反射して不必要なホログラム(以下ゴーストホ
ログラムと言う)を形成してしまうためであり、ノイズ
として視認され目障りとなる。
In addition, as shown in FIG. 3, many images are observed from the viewpoint 9. These images are caused by the fact that when recording concave mirror characteristics on the hologram dry plate 1, the signal light S and reference light R are reflected on the front and back surfaces of the substrate, forming unnecessary holograms (hereinafter referred to as ghost holograms). This is visible as noise and becomes an eyesore.

このゴーストホログラムについて更に詳しく説明する。This ghost hologram will be explained in more detail.

通常、ホログラム乾板1は、第4図(a)に示すように
、透明基板Bと乳剤層Eとで構成されており、該乾板1
に乳剤層Eと逆側から光線Iで代表される平行光を入射
させると、該光線Iは基板Bと外気との境界b′で一部
が反射し、残りは基板B内を進み乳剤層Eと外気との境
界b′でその一部が反射して反射光rとなり、更にこの
反射光rは前記境界b“でまたその一部が再び反射して
反射光r′となる。入射した光は、これを繰り返すこと
により、乾板内で多重反射をする。なお、基板Bと乳剤
層Eとの境界すでの光の反射は通常の銀塩乾板等では無
視して考えてよい。
Usually, the hologram dry plate 1 is composed of a transparent substrate B and an emulsion layer E, as shown in FIG. 4(a).
When parallel light represented by a ray I is incident on the emulsion layer E from the side opposite to the emulsion layer E, a part of the ray I is reflected at the boundary b' between the substrate B and the outside air, and the rest travels inside the substrate B and passes through the emulsion layer. A part of the reflected light r is reflected at the boundary b' between E and the outside air and becomes reflected light r, and a part of this reflected light r is further reflected again at the boundary b'' and becomes reflected light r'. By repeating this process, the light undergoes multiple reflections within the dry plate. Note that the reflection of light at the boundary between the substrate B and the emulsion layer E can be ignored in the case of ordinary silver salt dry plates.

このような反射状況は、入射光の偏光方向にもよるが、
例えば基板Bの屈折率n = 1.5とし、無偏光で入
射角を60°以下にすると反射率は10%以下となり、
多重反射光r’、r“は強度が充分弱くなっているので
ゴーストホログラムを生しる一因として考慮する必要は
ない。
This kind of reflection situation depends on the polarization direction of the incident light, but
For example, if the refractive index of substrate B is n = 1.5 and the incident angle is 60° or less with non-polarized light, the reflectance will be 10% or less,
Since the intensity of the multiple reflected lights r' and r'' is sufficiently weak, there is no need to consider them as a cause of the ghost hologram.

また、ホログラム乾板1の乳剤層E側から光を入射させ
た場合についても、第4図ら)に示すように、全く同じ
ことが言える。
Furthermore, the same thing can be said for the case where light is incident from the emulsion layer E side of the hologram dry plate 1, as shown in FIGS.

これらのことから、ゴーストホログラムを生じさせる原
因となるものとして、第5図(a)〜(e)に示すよう
な5つの型が考えられる。
From these facts, five types as shown in FIGS. 5(a) to 5(e) can be considered as causes of ghost holograms.

すなわち、第5図(a)に示す型は、第1図に示すホロ
グラム形成装置で基板に入射した参照光Rが基板裏面で
反射し、その反射光R′とその直後にやって来た参照光
Rとが干渉してホログラムを形成する光となったもので
、正反射型ホログラムとなり、第3図に示す装置では視
点9からみて正反射像Paが視認される。第5図(b)
に示す型は、基板に入射した信号光Sが基板表面で反射
し、その反射光S′とその直後にやって来た信号光Sと
が干渉してホログラムを形成する光となったもので、正
反射型ホログラムとなり、第3図に示す正反射像Pbが
視認される。第5図(C)に示す型は、反射光S′とR
′とが作るホログラムで本来の信号光Sと参照光Rとの
関係が逆転しているため、第1図の光学系で示すと、参
照光R側から見て凸面鏡となり、第3図に示すように、
正反射像Pa、Pbよりも手前に縮小像Pcとして視認
される。第5図(d)は参照光Rと信号光Sの反射光S
′による透過型ホログラムで焦点距離りの凸レンズとな
り、第3図においてホログラムlの裏側から見ると表示
像Pの拡大虚像を像Pの奥に観察することができる。こ
の場合に、ホログラムIの基板裏面b“(第4図参照)
の反射率が高かったり、周囲が極めて暗い状況では、視
点9から見てこの拡大虚像が基板裏面b“で反射した拡
大虚像Pdとして視認される。第5図(e)は参照光R
の反射光R′と信号光Sによる透過型ホログラムで焦点
距離りの凸レンズとなり、第5図(d)に示したものと
同様に拡大虚像Peとして視認される。
That is, in the mold shown in FIG. 5(a), the reference light R incident on the substrate in the hologram forming apparatus shown in FIG. The light that forms a hologram through interference with the hologram becomes a specular reflection hologram, and in the apparatus shown in FIG. 3, a specular reflection image Pa is visible from a viewpoint 9. Figure 5(b)
In the type shown in , the signal light S incident on the substrate is reflected on the substrate surface, and the reflected light S' interferes with the signal light S that comes immediately after, resulting in light that forms a hologram. It becomes a reflection type hologram, and a regular reflection image Pb shown in FIG. 3 is visually recognized. The type shown in FIG.
Since the relationship between the original signal light S and the reference light R is reversed in the hologram created by like,
The reduced image Pc is visually recognized in front of the regular reflection images Pa and Pb. Figure 5(d) shows the reflected light S of the reference light R and the signal light S.
The transmission hologram formed by ' becomes a convex lens with a focal length of 1, and when viewed from the back side of the hologram l in FIG. 3, an enlarged virtual image of the display image P can be observed behind the image P. In this case, the back surface b of the substrate of the hologram I (see Fig. 4)
When the reflectance of the substrate is high or the surroundings are extremely dark, this enlarged virtual image is visible from the viewpoint 9 as an enlarged virtual image Pd reflected by the back surface b of the substrate. Fig. 5(e) shows the reference light R.
The transmission hologram formed by the reflected light R' and the signal light S forms a convex lens with a focal length of 1, and is visually recognized as an enlarged virtual image Pe similar to that shown in FIG. 5(d).

これらのゴーストホログラムの形成を防止するため、ホ
ログラム1を形成するときに基板裏面に無反射コーティ
ングを施したり、全体をインデクスマッチング液中に浸
して表面反射を防いだり、あるいはシリコンオイルを介
在させてカハーガラスと乳剤面を密着させ、更にカバー
ガラスの表面反射を防(ため密着面と逆側にARコート
を施す等の手法が提案されている。
In order to prevent the formation of these ghost holograms, when forming hologram 1, an anti-reflection coating is applied to the back surface of the substrate, the entire substrate is immersed in index matching liquid to prevent surface reflections, or silicone oil is interposed. Techniques have been proposed in which the Cacher glass and the emulsion surface are brought into close contact with each other, and furthermore, an AR coating is applied to the side opposite to the contact surface to prevent surface reflection of the cover glass.

〔発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述したARコートは基板の裏面にしか
用いることができないため、第5図(a)。
[Problems to be Solved by the Invention] However, since the above-mentioned AR coat can only be used on the back side of the substrate, the problem shown in FIG. 5(a).

(C) 、 (e)に示す状態は避けられるが、第5図
(b) 、 (d)に示す状態を防止することはできな
い。また、シリコンオイルを用いる方法では第5図■)
 、 (C) 、 (d)に示す状態を避けることがで
きるが、露光時の乾板の保持が難しく歩留まりへ影響が
懸念される他、露光後のシリコンオイル除去工程が増え
、かつシリコンオイル除去時に用いる薬品のホログラム
に対する影響が問題となる。
Although the situations shown in (C) and (e) can be avoided, the situations shown in FIGS. 5(b) and (d) cannot be prevented. Also, for the method using silicone oil, see Figure 5■)
, (C), and (d) can be avoided, but it is difficult to hold the dry plate during exposure, and there is concern that it will affect the yield. In addition, the process of removing silicone oil after exposure will be increased, and the process of removing silicone oil will be difficult. The problem is the effect of the chemicals used on the hologram.

そこで、本発明はホログラム形成時に光の偏光方向によ
る反射率特性を利用して、表面反射のない条件設定でホ
ログラムを形成し、該ホログラムを用いてノイズの無い
ホログラフィックヘットアップデイスプレィの提供を目
的としている。
Therefore, the present invention utilizes the reflectance characteristics depending on the polarization direction of light when forming a hologram to form a hologram under conditions where there is no surface reflection, and uses the hologram to provide a noise-free holographic head-up display. The purpose is

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、運転情報を表示する表示器の表示像を凹面鏡
特性を有するホログラムにより運転席側に反射させて視
界内に前記表示器の拡大された表示像を遠方表示するよ
うにしたホログラフィ、クヘノドアソブディスプレイに
おいて、前記ホログラムをその形成時にホログラム乾板
へ入射する信号光及び参照光共に略ブリュスター角で入
射させて形成したことを特徴としている。
The present invention relates to a holography system in which a display image of a display device that displays driving information is reflected toward the driver's seat side by a hologram having concave mirror characteristics, and an enlarged display image of the display device is displayed at a distance within the visual field. The hologram is characterized in that the hologram is formed by making both the signal light and the reference light incident on the hologram dry plate at approximately Brewster's angle when forming the hologram.

〔作 用] 上述構成に基づき、ホログラム形成時にホログラム乾板
へ入射する信号光及び参照光共に略ブリュスター角で入
射させているので、反射がおこらないため所望の凹面鏡
特性以外の不要のホログラムが形成ず、ホログラムによ
り反射した表示器の表示像を運転者側からみると、ノイ
ズの無い遠方表示像として視認される。
[Function] Based on the above configuration, since both the signal light and the reference light are incident on the hologram dry plate at approximately Brewster's angle during hologram formation, no reflection occurs, so unnecessary holograms with other than the desired concave mirror characteristics are formed. First, when the display image reflected by the hologram is viewed from the driver's side, it is visually recognized as a noise-free distant display image.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に基づき本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

本発明は、第1図に示すようなホログラム形成時に、ホ
ログラム乾板1への信号光S及び参照光Rを略ブリュス
ター角で入射させて第5図(a)〜(e)に示すような
5つの型から生しるゴーストホログラムの発生を防止し
ようとするものである。
In the present invention, when forming a hologram as shown in FIG. 1, a signal beam S and a reference beam R are incident on a hologram dry plate 1 at approximately Brewster's angle to form a hologram as shown in FIGS. 5(a) to (e). This is intended to prevent the occurrence of ghost holograms resulting from five types.

第10図には空気層(屈折率n+=1)から屈折率nz
=i、5の透明物質へ光が入射したときのS偏光(入射
面に垂直な偏光)とP偏光(入射面に平行な偏光)の入
射角による反射率特性が示されている。P偏光は入射角
θ−56°付近で反射率が0となり、全てが物質内に入
射する。この角度θBはブリュスター角又は偏光角と呼
ばれ、入射境界の前後の物質の屈折率をそれぞれnl、
n2とすればtanθB=n2/n1 と定義されてい
る。なお、第11図に示すように、均一な厚みをもつ透
明基板(屈折率n2=1.5)に空気層(屈折率nI=
1)からブリュスター角で入射させたP偏光は基板裏面
から空気層へ出射する場合にもブリュスター角となるた
め、入射光はほぼ完全に基板を透過することとなる。
Figure 10 shows the refractive index nz from the air layer (refractive index n+=1).
The reflectance characteristics depending on the incident angle of S-polarized light (polarized light perpendicular to the plane of incidence) and P-polarized light (polarized light parallel to the plane of incidence) when light is incident on the transparent material of =i, 5 are shown. The reflectance of the P-polarized light becomes 0 near the incident angle θ-56°, and all of the light enters the substance. This angle θB is called the Brewster angle or the polarization angle, and the refractive index of the material before and after the incident boundary is nl,
If n2 is defined as tanθB=n2/n1. As shown in Fig. 11, an air layer (refractive index nI =
Since the P-polarized light incident from 1) at the Brewster angle is also emitted from the back surface of the substrate to the air layer at the Brewster angle, the incident light is almost completely transmitted through the substrate.

ホログラムの形成時に、前記ブリュスター角入射の効果
を検証するためにいくつかの実験をおこなった。
Several experiments were conducted to verify the effect of the Brewster angle incidence during hologram formation.

先ず、第6図及び第7図に示すように、ホログラム乾板
lの乳剤面側から発散光を単独で入射させた。第6図に
示す場合はレーザー源2に対してホログラム乾板1の面
を角θ1=20°傾けて配置し、出射したレーザーを紙
面に対して垂直な電場20で振動を加えてS偏光として
対物レンズ21で発散させホログラム乾板1に照射させ
たものである。第7図に示す場合はレーザー源2に対し
てホログラム乾板1の面を角θ1=56°傾けて配置し
、出射したレーザーを紙面に対して平行な電場22で振
動を加えそP偏光として対物レンズ21で発散させホロ
グラム乾板1に照射させたものである。なお、対物レン
ズ21とホログラム乾板1との距離は300mmとした
First, as shown in FIGS. 6 and 7, diverging light was made to enter the hologram dry plate 1 from the emulsion side. In the case shown in Fig. 6, the surface of the hologram dry plate 1 is arranged at an angle θ1 = 20° with respect to the laser source 2, and the emitted laser is vibrated with an electric field 20 perpendicular to the plane of the paper and converted into S-polarized light. The light is diverged by a lens 21 and irradiated onto the hologram dry plate 1. In the case shown in Fig. 7, the surface of the hologram dry plate 1 is arranged at an angle θ1 = 56° with respect to the laser source 2, and the emitted laser is vibrated with an electric field 22 parallel to the plane of the paper, and then the P-polarized light is transmitted to the objective. The light is diverged by a lens 21 and irradiated onto the hologram dry plate 1. Note that the distance between the objective lens 21 and the hologram dry plate 1 was 300 mm.

また、第8ず及び第9回に示すように、ホログラム乾板
1の乳剤面側と反対面から平行光を単独で入射させた。
Furthermore, as shown in the eighth and ninth sections, parallel light was incident alone on the surface of the hologram dry plate 1 opposite to the emulsion surface.

第8図に示す場合はレーザー源2に対してホログラム乾
板Iの面を角θ1=20’傾けて配置し、出射したレー
ザーを紙面に対して垂直な電場20でを持つS偏光とし
て対物レンズ21で発散させ、更に大型凸レンズ23で
平行光にしてホログラム乾板1に照射させたものである
In the case shown in FIG. 8, the surface of the hologram dry plate I is arranged at an angle θ1 = 20' with respect to the laser source 2, and the emitted laser is converted into S-polarized light with an electric field 20 perpendicular to the plane of the paper by the objective lens 21. The light is diverged by a large convex lens 23, and then converted into parallel light and irradiated onto the hologram dry plate 1.

第7図に示す場合はレーザー源2に対してホログラム乾
板1の面を角θ1−56°傾けて配置し、出射したレー
ザーを紙面に対して平行な電場22を持つP偏光として
対物レンズ21で発散させ、更に大型凸レンズ23で平
行光にしてホログラム乾板1に照射させたものである。
In the case shown in FIG. 7, the surface of the hologram dry plate 1 is tilted at an angle θ1-56° with respect to the laser source 2, and the emitted laser is converted into P-polarized light with an electric field 22 parallel to the plane of the paper by the objective lens 21. The light is diverged, and then converted into parallel light by a large convex lens 23 and irradiated onto the hologram dry plate 1.

この実験に用いたホログラム乾板lは銀塩系の乳剤Eを
ガラス基板上に塗布したもので反射型ホログラム用の高
解像度タイプのものであり、照射した記録光はHe−N
eレーザー(波長632゜8nm)で、現像・漂白処理
は回折効率が高い点からCWC2、PBQ2法を用いた
The hologram dry plate l used in this experiment was a high resolution type for reflection holograms, with silver salt emulsion E coated on a glass substrate, and the irradiated recording light was He-N.
The CWC2 and PBQ2 methods were used for development and bleaching using an e-laser (wavelength: 632°, 8 nm) because of their high diffraction efficiency.

このようにして光を照射したホログラムlのゴーストホ
ログラムは、第2図に示すような系を組み、乳剤面をシ
リコンオイル等を介してカバーガラスと密着させて、ホ
ログラムIの基板の表裏両面の反射像P、、P、のあい
だにもう一つ像が存在するか否かを観察することによっ
て確認ができる。また、天井の蛍光灯の点灯時の像を乳
剤面で反射させた際に、正反射ホログラムが形成されて
いれば、正反射像に重なるように再生条件に合う波長の
光で色づいた像が見えるか否かによっても確認できる。
The ghost hologram of hologram I irradiated with light in this way is created by assembling a system as shown in Figure 2, and by bringing the emulsion surface into close contact with a cover glass via silicone oil, etc. This can be confirmed by observing whether or not another image exists between the reflected images P, , P. Also, if a specular reflection hologram is formed when the image of a fluorescent lamp on the ceiling is lit is reflected on the emulsion surface, an image colored by light of a wavelength that matches the reproduction conditions will overlap the specular reflection image. You can also check whether you can see it or not.

この結果として、S偏光で入射角θ1−20゜のものは
発散光、平行光いずれの場合にも正反射ゴーストホログ
ラムができ、P偏光で入射角θ1=56°のものは発散
光、平行光いずれの場合にもゴーストホログラムはでき
なかった。
As a result, specular reflection ghost holograms are created for S-polarized light with an incident angle of θ1-20° for both divergent and parallel light, and P-polarized light with an incident angle of θ1 = 56° for divergent and parallel light. In neither case could a ghost hologram be created.

次に、第1図に示す記録系にて、ホログラム乾板1の乳
剤面に発散光からなる参照光Rと、乳剤面と反対面に平
行光からなる信号光Sとを照射することによりホログラ
ムlの形成をおこなった。
Next, in the recording system shown in FIG. 1, the emulsion surface of the hologram dry plate 1 is irradiated with a reference beam R consisting of diverging light, and the surface opposite to the emulsion surface is irradiated with a signal beam S consisting of parallel light. was formed.

入射角θiは20°及び56°とし、SR比はl:1と
して偏光方向は上述した実験と同様な形式この結果とし
て、θ1=20°のときは、第5図(a)〜(e)に示
すような5つの型から生じるゴーストホログラムが確認
できたが、θ1−56°のときは発生しなかった。
The incident angle θi is 20° and 56°, the SR ratio is 1:1, and the polarization direction is the same as the above experiment.As a result, when θ1 = 20°, Fig. 5 (a) to (e) Ghost holograms generated from five types as shown in Figure 1 were confirmed, but no ghost holograms occurred at θ1-56°.

以上のことから、ブリウスター角で光を入射させること
によりゴーストホログラムの形成防止を図れることが確
認された。
From the above, it has been confirmed that the formation of ghost holograms can be prevented by making light incident at the Brioster angle.

本発明に係るホログラフィックヘント′アップデイスプ
レィは、このようにブリウスター角で光を入射させて形
成したホログラムエを用いて、第2図に示すようなヘッ
ドアップデイスプレィとしたものである。
The holographic head-up display according to the present invention is a head-up display as shown in FIG. 2, using a hologram formed by incident light at the Briuster angle.

なお、第1図に示したホログラム記録系では信号光Sは
平行光であり、正@Lこブリウスター角に設定すること
ができるので、はぼ完全に表面反射を防げるが、参照光
Rは発散光であり入射角に広がりがあるので、表面反射
を防ぐ意味から発散光は乳剤層E側から入射させブリウ
スター角からのズレによる残存反射を基板裏面に設けた
ARコート等で取り除くことが望ましい。したがって、
信号光Sとなる平行光は乳剤面と反対面側から入射させ
る構成を採ると都合が良いことになる。
Note that in the hologram recording system shown in Figure 1, the signal light S is parallel light and can be set to a positive @L Koblius star angle, so surface reflection can be almost completely prevented, but the reference light R is a divergent light. Since it is light and has a wide range of incident angles, in order to prevent surface reflection, it is desirable to make the diverging light enter from the emulsion layer E side and remove residual reflection due to deviation from the Brillister angle with an AR coating or the like provided on the back surface of the substrate. therefore,
It is convenient to adopt a configuration in which the parallel light serving as the signal light S is made incident from the side opposite to the emulsion surface.

このようなホログラムの形成は正反射型のホログラムコ
ンバイナーでで得に有効であるが、第12図に示すよう
な非正反射型のホログラムコンバイナーでも記録時の信
号光Sをブリウスター角に設定することで、いくつかの
ゴーストを消すことができる。
Formation of such a hologram is particularly effective with a specular reflection type hologram combiner, but even with a non-specular reflection type hologram combiner as shown in Fig. 12, the signal beam S during recording must be set at the Briuster angle. You can eliminate some ghosts with this.

また、本発明に用いるホログラムlの記録時の光の入射
角が限定されるために、光学系の設計自由度が減ること
もあるので、これを再生時に補おうとすれば、第13図
に示すように、乳剤面にプリズム30を貼り付けて出射
光の角度を変えてもよい。あるいは、第14図に示すよ
うに、透過型ホログラム40を使って出射光を回折させ
てもよい。透過型ホログラム40は反射型と違い正反射
による二重像の発生等の問題が無い。また、透過型ホロ
グラムでは、通常、色収差の問題があるが・反射型ホロ
グラムで回折光の波長を限定しているため、この問題も
回避されている。
Furthermore, since the angle of incidence of light during recording of the hologram l used in the present invention is limited, the degree of freedom in designing the optical system may be reduced. The angle of the emitted light may be changed by attaching a prism 30 to the emulsion surface. Alternatively, as shown in FIG. 14, a transmission hologram 40 may be used to diffract the emitted light. Unlike the reflection type, the transmission type hologram 40 does not have problems such as the generation of double images due to specular reflection. In addition, transmission holograms usually have a problem with chromatic aberration, but since the reflection hologram limits the wavelength of the diffracted light, this problem is also avoided.

なお、第1図に示す記録系で形成されたホログラム1で
、第2図に示すようなホログラフィックヘッドアップデ
イスプレィを組んで再生した場合に、前述した第3図に
示すゴーストホログラムによるゴースト像P、〜P8の
他に、第15図に示すようなゴースト像P“ P //
/等が像P′の後方にいくつか確認される。 これらの
像P“ P ///は表示像Pをホログラム1から遠ざ
けていくと、拡大遠方表示が更に進み、あるところでホ
ログラム1の手前の実像に変わっていく。この場合に、
像P″′が一番早く、P′′、P′と続く。このことか
ら、像P“ P ///は像P′の再生に係わる凹面鏡
(焦点距離300 mm)より更に焦点距離の短い凹面
鏡作用を持つことが明らかである。
Note that when the hologram 1 formed with the recording system shown in FIG. 1 is reproduced by assembling a holographic head-up display as shown in FIG. 2, a ghost image due to the ghost hologram shown in FIG. In addition to P, ~P8, there is a ghost image P" P // as shown in FIG.
/ etc. are confirmed behind the image P'. As the display image P moves away from the hologram 1, these images P" P /// further expand in the distant display and change to a real image in front of the hologram 1 at a certain point. In this case,
The image P'' is the earliest, followed by P'' and P'. From this, the image P'' P /// has a shorter focal length than the concave mirror (focal length 300 mm) involved in the reproduction of the image P'. It is clear that it has a concave mirror effect.

これは、第16図に示すように、本来の再生条件の方向
から平行光を入射すると、本来記録されたホログラムは
f=300mmの凹面鏡作用により、正反射方向かつホ
ログラム面の中心から300mmのP0所に収束する光
となる。この時、収束光の一部がホログラム基板の空気
との境界Hで反射してホログラム層へ戻り、再びf =
300mmの凹面鏡で反射されてP。′の位置乙こ収束
する光となる。P0′への収束光の一部は再度境界Hで
反射され再び凹面鏡の作用を受けてP0/7に収束する
。したがって、境界Hの反射率が高いと多重反射による
複数の収束光及び点列p0’、p、″、・−・が現れる
ことになる。すなわち、焦点距離の異なる複数の凹面鏡
が記録されていると同様な作用を持ち、ホログラフィッ
クへノドアップデイスプレィ表示をおこなう際には拡大
虚像や実像のノイズとなる。
This is because, as shown in Figure 16, when parallel light is incident from the direction of the original reproduction conditions, the originally recorded hologram is reflected by the concave mirror action with f = 300 mm, and the P0 is located in the regular reflection direction and 300 mm from the center of the hologram surface. It becomes light that converges in a certain place. At this time, a part of the convergent light is reflected at the boundary H between the hologram substrate and the air and returns to the hologram layer, and again f =
It is reflected by a 300mm concave mirror and becomes P. The light converges at the position ′. A part of the convergent light toward P0' is reflected again at the boundary H, is again subjected to the action of the concave mirror, and converges to P0/7. Therefore, if the reflectance of the boundary H is high, multiple convergent lights and point sequences p0', p,'', etc. will appear due to multiple reflections.In other words, multiple concave mirrors with different focal lengths will be recorded. It has a similar effect, and becomes noise in the enlarged virtual image or real image when performing a holographic throat-up display.

これらはゴーストは、第2図に示した正反射像P+、P
zを除去するときに基板表裏面に使用したARコートに
より除去することができる。
These ghosts are specular reflection images P+ and P shown in Figure 2.
When removing z, it can be removed by AR coating used on the front and back surfaces of the substrate.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、ホログラムをそ
の形成時にホログラム乾板へ入射する信号光及び参照光
共に略ブリュスター角で入射させて形成したので、所望
のホログラム以外の不必要なホログラムが形成されない
ために、該ホログラムをホログラフィックへッドアソプ
ディスプレイに使用したときにノイズの無い像を視認す
ることができる。
As explained above, according to the present invention, since a hologram is formed by making both the signal light and the reference light incident on the hologram dry plate approximately at Brewster's angle, unnecessary holograms other than the desired hologram are eliminated. Since no noise is formed, a noise-free image can be viewed when the hologram is used in a holographic head assembling display.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はホログラムの記録系を示す図、第2図はホログ
ラフィックヘッドアップデイスプレィを示す図、 第3図はゴーストホログラムにより生しるゴーストの現
れかたを示す図、 第4図(a) 、 (b)はホログラム基板内での多重
反射を説明する図、 第5図(a)〜(e)はゴーストホログラムが形成され
る原因を示す図、 第6図はホログラム乾板に発散S偏光を照射する図、 第7図はホログラム乾板に発散P偏光を照射する図、 第8図はホログラム乾板に平行S偏光を照射する図、 第9図はホログラム乾板に平行P偏光を照射する図、 第10図は光のS偏光とP偏光が空気層から屈折率1.
5の物質に入射するときの入射角と反射率との関係を示
す図、 第11図は屈折率n、から屈折率n2の物資を光が通り
抜ける状態を示す図、 第12図は非正反射型ホログラムの作用を示す図、 第13図はホログラムの表面にプリズムを貼り付けた図
、 第14図は反射型ホログラムの他に透過型ホログラムを
併用したホログラフィックヘッドアップデイスプレィを
示す図、 第15図は第3図に示すゴースト以外の拡大ゴーストの
存在を示す図、 第16図は短焦点凹面鏡作用の発生原理を示す図である
。 、 ■・・・ホログラム(ホログラム乾板)、2・・・レー
ザー源、9・・・視点、P・・・表示像。 1、 本口q′クラムFaq”t411’tt&)2°
° し−せ°°− 第1図 第3図 第4図 (a)         (b)         (
C)第5図 第6図 第7図 第9図 第10図 BREWSTERfAの鱒g日 第11図 第12図 。 第13図
Fig. 1 shows the hologram recording system, Fig. 2 shows the holographic head-up display, Fig. 3 shows how ghosts produced by ghost holograms appear, Fig. 4 (a) ), (b) are diagrams explaining multiple reflections within the hologram substrate, Figures 5 (a) to (e) are diagrams illustrating the causes of ghost hologram formation, and Figure 6 is a diagram showing divergent S-polarized light on the hologram dry plate. Figure 7 is a diagram of irradiating a hologram dry plate with divergent P-polarized light, Figure 8 is a diagram of irradiating a hologram dry plate with parallel S-polarized light, Figure 9 is a diagram of irradiating a hologram dry plate with parallel P-polarized light, Figure 10 shows that S-polarized light and P-polarized light are transmitted from an air layer with a refractive index of 1.
Figure 11 is a diagram showing the relationship between the angle of incidence and reflectance when entering a substance in No. 5. Figure 11 is a diagram showing the state in which light passes through materials with refractive index n to n2. Figure 12 is non-specular reflection. Figure 13 is a diagram showing a prism attached to the surface of a hologram, Figure 14 is a diagram showing a holographic head-up display that uses a transmission hologram in addition to a reflection hologram, FIG. 15 is a diagram showing the existence of an enlarged ghost other than the ghost shown in FIG. 3, and FIG. 16 is a diagram showing the principle of occurrence of short-focus concave mirror action. , ■...Hologram (hologram dry plate), 2...Laser source, 9...Viewpoint, P...Display image. 1. Honguchi q'crum Faq"t411'tt&)2°
° S-se°°- Fig. 1 Fig. 3 Fig. 4
C) Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 9 Figure 10 Trout g day of BREWSTERfA Figure 11 Figure 12. Figure 13

Claims (1)

【特許請求の範囲】  運転情報を表示する表示器の表示像を凹面鏡特性を有
するホログラムにより運転席側に反射させて視界内に前
記表示器の拡大された表示像を遠方表示するようにした
ホログラフィックヘッドアップディスプレイにおいて、 前記ホログラムをその形成時にホログラム乾板へ入射す
る信号光及び参照光共に略ブリュスター角で入射させて
形成したことを特徴とするホログラフィックヘッドアッ
プディスプレイ。
[Scope of Claims] A hologram in which a display image of a display device that displays driving information is reflected toward the driver's seat side by a hologram having concave mirror characteristics, so that an enlarged display image of the display device is displayed at a distance within the visual field. A holographic head-up display, characterized in that the hologram is formed by making both the signal light and the reference light incident on the hologram dry plate at approximately Brewster's angle when forming the hologram.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5648857A (en) * 1994-02-18 1997-07-15 Nippondenso Co., Ltd. Manufacturing method for hologram which can prevent the formation of ghant holograms due to noise light
EP1515295A3 (en) * 2003-08-22 2008-09-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device, driving support system, and helmet

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