JPH079884A

JPH079884A - ヘッドアップディスプレイおよびそれに用いるコンバイナー

Info

Publication number: JPH079884A
Application number: JP6015452A
Authority: JP
Inventors: Norihito Nakazawa; 伯人中沢; Shoichi Takeuchi; 彰一竹内; Hiroaki Shimozono; 裕明下薗; Yuji Aizawa; 祐二相澤
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1994-02-09
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】コンバイナーの透過光の色調や反射光の色調を
無色に近づけて、運転者に対して安全な視界を与えるヘ
ッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を得る。【構成】風防ガラス７の下方に備えられた情報表示源か
ら発せられた表示すべき情報を含む光３が、車体の風防
ガラス７に備えられた回折スペクトルは広い半値幅を持
つホログラム２からなるコンバイナーに照射されて、回
折され、運転者に観察位置１で視認されるＨＵＤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【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）およびそれに用いるコンバイ
ナーに関する。

【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。

【０００３】特に、ＨＵＤのコンバイナーとしてホログ
ラムを用いて、光学的情報を運転者の視野方向に回折さ
せることは有効である。それは、ホログラムが、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特徴、他にレンズ等の光学
系を使用せずに任意の位置に結像したりすることが可能
である特徴、さらに、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を有するからである。

【０００４】図１７は、従来のＨＵＤの一例を示す概念
図である。光源４６から発し、レンズ系４４を介して透
過型液晶表示素子４５を通過した表示すべき情報を含む
光４３は、車体の風防ガラス４７に配されたホログラム
４２に照射され、回折されて運転者に観察位置４１で視
認される。

【０００５】上記レンズ系４４はコリメーターとしての
機能を持つものである。また、この機能はホログラム４
２に持たせレンズ系４４を省略することもできる。ホロ
グラム４２にレンズ機能を持たせれば、速度表示４８、
警告表示４９の表示像を遠方に結像させることも可能に
なる。

【０００６】また、従来のホログラム４２はその回折ス
ペクトルの半値幅が約５〜２０ｎｍと狭く特定の波長選
択機能を持つので、希望する波長の色の像が表示可能と
なる。通常その色は単一であることが多いが、複数色の
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４８を緑色、警告表示４９を赤色とする
ことにより、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。

【０００７】上記のように、従来のＨＵＤに用いられて
いたホログラムの回折スペクトルの半値幅は約５〜２０
ｎｍと狭い。そのため、ホログラムは特定の波長の光を
回折し、運転者がホログラムを通して外部を見た場合、
その透過光の色はホログラムの回折波長に対応する色
（表示色）の補色となる。すなわち、図１１に示すよう
に表示色が緑のみである場合は、外部からの白色光２２
はホログラム２１を透過する際に、ホログラム内部の回
折格子に一部反射回折され、反射光２３は緑色となる。
（なお、白色光は無色光とも呼ばれ、同様に白色も無色
と呼ばれることがある。そこで、本発明ではこれらを統
一して白色光、白色と呼ぶ。）したがって、透過光２４
はその補色であるマゼンダ（ピンクから赤）となり運転
者２５に対して刺激的で不快な色と感ぜられる。またそ
の結果背景の色調が影響を受けるため、運転中における
道路等の車外状況の視認性が損なわれ安全上も問題があ
った。

【０００８】一方、図１２に示すように、車両外の観察
者３５（歩行者や対向車の運転者等）に対しては外光３
２の反射色はホログラム３１内部の回折格子の回折波長
の角度依存性により、観察する角度によって赤色３３
（正面付近）から緑色３４（斜め観察）と大きく変化
し、やはり不快な印象を与えるという問題があった。

【０００９】図１５はこの反射色の色変化を表した色度
図である。色度図はＪＩＳＺ８７０１で規定された色
度座標ｘ、ｙによって色を定量的に表現するものであ
る。光源として示す×点は白色を表す（標準光源
Ｄ₆₅）。ホログラムの色はこの点に近いほど白色に近く
観察者にとって好ましい色となる。従来のＨＵＤに用い
られているホログラムは、回折スペクトルの半値幅が狭
い単色のホログラムである。このようなホログラム、例
えば図１６で示すような波長５４５ｎｍ、半値幅１５ｎ
ｍ、回折効率６０％の回折条件のホログラムの反射光の
色は、図１５の黒菱印のように変化する。観察角度の範
囲は±７０゜である。正面付近では赤色となり、斜めに
なるにしたがい橙色、黄色、緑色と大きく変化すること
がわかる。特に、正面付近から見た場合は刺激色である
赤色となり、観察者に不快な印象を与える。

【００１０】このような透過光および反射光の色調を改
善するため、従来は回折スペクトルの半値幅の狭い複数
のホログラム感光材料を多重露光したり、露光された複
数のホログラムを積層することが行われていた。例え
ば、特開平４−２９１２２１号公報に開示されているＨ
ＵＤでは、補色関係にある２つの波長の光によって露光
されたホログラムを用いたり、３原色に対応する３波長
の光によって露光されたホログラムを用いたりして色調
の改善を図っていた。ところが、これらの方法では回折
光のスペクトルの半値幅が狭いホログラムを用いるた
め、色調の改善の程度には限界があった。すなわち、あ
る程度改善はされるが白色とは言い難いものであった。

【００１１】人間が違いを見分け得る色の範囲を色弁別
閾といい、マッカダムが測定したものがよく知られてい
る（ジャーナルオブジオプティカルソサエティ
ーオブアメリカ３２巻、５号、ｐ２４７〜２７４、１
９４２年）。この色弁別閾はｘｙ色度図上では楕円状に
なるためマッカダムの楕円などと呼ばれる。マッカダム
の楕円の大きさは色度図上では一定ではないので、標準
光源Ｄ₆₅（ｘ＝０．３１２７，ｙ＝０．３２９０）に近
いものを一例として示すと、ｘ＝０．３０５，ｙ＝０．
３２３の付近では、δｘ＝±０．００１５、δｙ＝±
０．００２であり、非常に小さな違いを弁別できること
が分かる。しかし、実際にはここまでは必要なく、許容
できる色変化の範囲としては経験上δｘ、δｙ＝±０．
０５以内程度であればよく、より望ましくは±０．０２
以内程度であればよい。

【００１２】ところが、従来の狭い半値幅の回折スペク
トルを有するホログラムを複数用いた方法では、その回
折波長を最適化しても許容範囲を満足するものは得られ
ない。例えば、２色露光では波長５４５ｎｍ、半値幅１
５ｎｍ、回折効率６０％のホログラムと、波長４３０ｎ
ｍ、半値幅１５ｎｍ、回折効率６０％のホログラムとを
用いた場合、その反射色の変化の様子は図１３のように
なる。この場合δｘ＝±０．１１、δｙ＝±０．１３程
度である。また３色露光の場合でも波長６５０ｎｍ、半
値幅１５ｎｍ、回折効率３０％のホログラムと、波長５
４５ｎｍ、半値幅１５ｎｍ、回折効率６０％のホログラ
ムと、波長４３０ｎｍ、半値幅１５ｎｍ、回折効率６０
％のホログラムとを用いた場合、その反射色の変化の様
子は図１４のようになる。この場合δｘ＝±０．０７、
δｙ＝±０．１３程度である。いずれの場合も色変化の
程度は、図１５の単色の場合に比べれば格段に改善され
ているが、許容範囲を大きく超え満足することはできな
い。

【００１３】以上は主に反射色について述べたが、ホロ
グラム材料自体に着色がなければ透過色は反射色と補色
関係になるので、その色変化量δｘ、δｙは反射色の色
変化量とほぼ同じになる。

【００１４】一方、コンバイナーとしてホログラムでは
なく波長選択性のないハーフミラーを用いれば、当然の
ことながらその反射色、透過色を無色に近づけることは
可能である。しかし、ハーフミラーではレンズ機能を持
たせることは困難であり、また情報を含む光のコンバイ
ナーに対する入射角と出射角とは同一になってしまうた
め、自動車等に搭載する際の配置等の構成が著しく制約
を受けることとなる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術が有していた前述の欠点を解決しようとするもので
あり、従来知られていなかったＨＵＤおよびそれに用い
るコンバイナーを得ることにある。

【００１６】

【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、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
を光線として発生する情報表示源と、車両等の風防ガラ
スに備えられていて前記光線を観測者に向けて回折する
コンバイナーとを少なくとも備えてなるヘッドアップデ
ィスプレイにおいて、前記コンバイナーは回折スペクト
ルの半値幅が車両外からの白色光をほぼ白色光として回
折できる広さを有したホログラムであることを特徴とす
るヘッドアップディスプレイを提供するものである。

【００１７】また、本発明は、上記のヘッドアップディ
スプレイに用いるコンバイナーであって、回折スペクト
ルの半値幅が車両外からの白色光をほぼ白色光として回
折できる広さを有したホログラムであることを特徴とす
るコンバイナーを提供するものである。

【００１８】

【作用】本発明におけるホログラムは、回折スペクトル
の半値幅が広く回折できる光の波長選択域が広域化され
ている。このホログラムをコンバイナーとするＨＵＤを
用いれば、透過光が回折光の補色となっても、その透過
光の色調を白色に近づけることができ、また反射光の色
調も従来のホログラムを用いたＨＵＤに比べ白色に近づ
けることができる。その結果、運転者に対しては補色の
ない透明な視界を与え安全性を高めることができるとと
もに、外部の観察者に対しては観察する角度による色変
化が少なくかつ無色に近い色調のＨＵＤを得ることがで
きる。

【００１９】さらに、このホログラムは回折できる光の
波長選択域が広域化されていて、可視光領域のほとんど
の波長の光が回折されるものの、その回折効率がある程
度小さいため、例えば車両外からの光は車両内に十分透
過し、かつ回折光の色調も白色に近づけるコンバイナー
が得られる。

【００２０】また同時に、情報表示源からの構成を複数
色使い分けて照射することによって、このコンバイナー
はカラー表示のコンバイナーとしても利用することが可
能であるので、外光の透過色および反射色が無色に近い
カラーＨＵＤを得ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明における実施例
を説明する。

【００２２】図１は、本発明におけるＨＵＤの一例を示
す概念図である。風防ガラス７の下方には情報表示源が
備えられている。この情報表示源は、光源６から発した
光線がコリメーターであるレンズ系４を介し、透過型液
晶表示素子からなる表示体５を通過した表示すべき情報
を光線３として発するものである。この光線は、車体の
風防ガラス７に備えられたホログラム２からなるコンバ
イナーに照射されて、回折され、運転者に観察位置１で
視認される。上記レンズ系４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２に
持たせ、レンズ系４を省略することもできる。ホログラ
ム２にレンズの機能を持たせれば速度表示８、警告表示
９の表示像を遠方に結像させることも可能になる。

【００２３】ホログラム２の回折スペクトルは広い半値
幅を持つため、光源の色をほぼ再現する色の像を得るこ
とができる。したがって、光源から発せられる光の色を
変えることにより、希望する色の像が表示可能となる。
その色を複数とすることにより多色表示が可能であり、
表示情報の量と質を向上できる。例えば、速度表示８を
緑色、警告表示９を赤色とすることにより、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。

【００２４】なお、光源からの光線のスペクトルの半値
幅が広くなるとホログラムによる色収差が顕著となるの
で、熱陰極管のような光のスペクトルの半値幅の狭い光
源を用いるか、必要に応じて表示体５とコンバイナーで
あるホログラム２との間に収差補正用の第２のホログラ
ムを設置すればよい。

【００２５】上記のように、ホログラムによる色収差を
低減させる手段としては、ホログラムに入射する光線の
スペクトルの半値幅を狭くすることが挙げられる。具体
的に、以下の二つの手段を例示する。

【００２６】図３（ａ）は本発明の実施例における情報
表示源の要部の一例を示す概念図である。５１は光源と
しての熱陰極管およびそれを保持する治具、５２は拡散
板、５３は表示体、５４は光学フィルターである。本例
においては、熱陰極管として高演色性の管径８ｍｍ、管
長１１９ｍｍのものを２本用い、その発光スペクトルを
図３（ｂ）に示す。

【００２７】情報表示源としてはそこから発せられる光
線のスペクトルの半値幅が狭ければその構成に特に制限
はないが、例えば、光源５１からの光線に情報を含ませ
るため、情報表示源の上部には透過型表示素子からなる
表示体５３が備えられ、光源５１と表示体５３との間に
は、光源からの光線の照度むらを防ぐために拡散板５２
が配されている。さらに、表示体３３の前面には光学フ
ィルター５４が配されて、例えば表示面のスピード表示
部分は緑、警告表示部分は赤、方向支持表示部分は青と
なるように分割して配することによってより高度な情報
表示が可能となる。

【００２８】なお、拡散板５２として本例では白色のア
クリル板（三菱レーヨンオパールＮｏ．４２２）を加
工したものを使用し、光学フィルター５４としては、そ
の青部分が中心波長４４０ｎｍ、半値幅７ｎｍ、緑部分
が中心波長５４５ｎｍ、半値幅８ｎｍ、赤部分が中心波
長６１０ｎｍ、半値幅９．５ｎｍの蒸着干渉フィルター
を使用しているがこれらに限られるものではない。表示
体５３としては液晶表示素子等のいわゆる受光型表示素
子が好ましく用いられ、本例ではコントラストに優れる
ＶＨＣＬＣＤを使用している。

【００２９】光源５１としては、上記した熱陰極管のほ
か冷陰極管や半導体レーザーでもよく、表示像の品質を
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。

【００３０】図４は、本発明におけるＨＵＤの別の例示
を示す概念図である。光源６６から発した光線はコリメ
ーターであるレンズ系６４、透過型液晶表示素子６５を
通過し、収差補正用の第２のホログラム６９により回折
され、さらに車両の風防ガラス１７を備えられた第１の
ホログラム６２からなるコンバイナーにより、回折され
て運転手たる観視者に観察位置１１で視認される。この
際、表示情報は６８の位置に虚像として運転手に認識さ
れる。

【００３１】この第２のホログラムは第１のホログラム
の収差を補正すべく露光されたホログラムであり、図５
はその回折スペクトルの一例である。この例において中
心波長は５２０ｎｍと６３０ｎｍであり、それぞれ回折
効率８０％、半値幅１５ｎｍの厚さ２５μｍのホログラ
ム２枚を積層した。第２のホログラムはインストルメン
トパネル内に設置でき、その厚さの制限等は緩く、また
第１のホログラムとの整合性からできるだけ回折効率が
大きい方が望ましいため、厚さ２５μｍのホログラム２
枚を積層した。

【００３２】本例においては、赤と緑の表示を得るため
に、第２のホログラムの回折波長の中心波長を５２０ｎ
ｍと６３０ｎｍとしたが、この波長に限定されるもので
はない。単一波長でもよいし、他の表示色を得るため
に、他の中心波長を持ったホログラムを積層することも
可能であり、第１のホログラムと同様に１枚の感光材料
に多重露光してもよい。また、第２のホログラムは第１
のホログラムの収差補正の機能を有すれば、その回折効
率は特に限定されない。

【００３３】例えば、第１のホログラムによって得られ
る表示像に、波長に依存して異なる角度で回折して分光
し、虹状に観測されてしまう収差が生じる場合、これを
逆にずれるように第２のホログラムを露光して配するこ
とによって収差補正することができる。また、第１のホ
ログラムによって得られる表示像が中央部から周辺部に
いくにしたがって下方に位置ずれするような収差が生じ
てしまう場合でも、これを逆にずれるように第２のホロ
グラムを露光して配することによって収差補正すること
ができ、またほかの収差に関しても、それぞれの収差に
応じて適宜第２のホログラムの露光条件や配置位置、配
置角度等が決められる。

【００３４】本発明における第２のホログラムとして
は、上記のような反射型ホログラムに限らず、透過型ホ
ログラムを用いてよく、情報表示源や第１のホログラム
との距離を適切にできるように適宜選択して用いられ
る。

【００３５】これらの二つの手段の他にも、情報表示源
とホログラムとの間に半値幅の狭い光学フィルターを備
えることによって、情報表示源からの光のスペクトルの
半値幅を狭いものとできる。このような場合には、光源
の制約も特になく、ハロゲンランプ等の輝線スペクトル
のないものを用いることも可能である。

【００３６】本発明において、ホログラムの回折スペク
トルの半値幅が広くホログラムによる回折光の波長選択
域が広域化されているということは、ホログラムによっ
て回折することができる光線のスペクトルの半値幅が広
いことを表すものである。この回折スペクトルとして
は、一つの中心ピーク波長を有するスペクトルであって
も、あるいは一つのピーク波長を有するスペクトルの重
ね合わせによって複数のピークを持つスペクトルであっ
てもよい（図２参照）。

【００３７】このように、ホログラムによる回折光の波
長選択域を広域化するためには、あらかじめ露光された
ホログラムに化学的なチャーピング処理を施すことによ
って半値幅を広げることができる。この際、複数枚の感
光材料がそれぞれ異なる波長の光線によって露光された
複数枚のホログラムを積層した多層ホログラムや、一枚
の感光材料に複数の異なる波長の光を照射して多重露光
ホログラムによって、複数の回折波長を持つホログラム
が得られる。その得られたホログラムに対してチャーピ
ング処理をすることによって、より広域化された波長選
択性を持つホログラムを得ることができる。なお、上記
した複数の回折波長を持つホログラムは、多重露光によ
るものの方が、積層による各色の像のズレや、コンバイ
ナーの透過率の低下などが少ないという点でさらに好ま
しい。

【００３８】チャーピングには幾つかの方法がある。例
えば感光材料としてアクリル系のフォトポリマーフィル
ムを用いた場合、通常のホログラムに積層し、熱処理を
施す。熱処理によってチャーピング用フィルム中のモノ
マーは、ホログラム表面から内部に拡散し熱重合する。
ホログラムに新たなモノマーが拡散し重合すると、露光
により形成された元々の回折格子の間隔が広げられる。
すなわちホログラムの再生波長が長波長化することにな
る。また、拡散モノマーの濃度はホログラムの厚さ方向
に分布を持つため、その濃度分布に応じて回折格子間隔
の広がり方に分布が生じる。言い換えれば再生波長が広
がりを持ち、熱処理の温度と時間でコントロールでき
る。その他の材料で、重クロム酸ゼラチンにおいてはホ
ログラムの半値幅は、露光後の現像処理の速度に依存す
ることが知られている。具体的には現像処理の温度を高
めることにより、半値幅を広げることが可能である。

【００３９】本発明におけるホログラムの回折スペクト
ルの半値幅としては、車両外からの白色光がこのホログ
ラムによって回折された際に、その回折光がほぼ白色に
なるような幅であれば十分である。具体的には、中心波
長が緑色の光に対応する約４９０ｎｍ程度である場合は
半値幅は２００ｎｍ以上が好ましく、回折光がほぼ白色
光であるためには３００ｎｍ以上であることが特に好ま
しい。また、回折スペクトルの半値幅は、可視光領域を
網羅していれば十分である。したがって、中心波長が上
記のような値をとる場合には、回折スペクトルの半値幅
は４００ｎｍ以下であれば十分である。

【００４０】こうして、車両外から車両内に向かって透
過してくる外光は上記回折光の補色となっているため、
その透過光には特定の刺激色となることもなく、回折光
の色調の改善はすなわち透過光の色調の改善となる。ま
た、本発明におけるホログラムは可視光領域の光をほと
んど回折することができるため、運転者等の観測者の車
両外への視野の確保が不十分になる恐れがある。そこ
で、本発明におけるホログラムの回折効率は３０％以下
が好ましい。これによって、観測者への外光の透過率が
７０％超に保証されるからである。また、上記の回折効
率をとらなくても、各種の視野を確保する方法を用いて
車両の安全が確保されるものである。

【００４１】ここで、ホログラムに対する光線の入射角
はすべての色についてほぼ同一とし、またホログラムか
らの出射角もすべての色について同一となることが好ま
しい。これらの角度が異なると、各色によって回折され
る光線の方向が異なってしまうため、本来白色となるべ
きものが複数色に分かれてしまい、かえって観測者には
不快な色と視認されてしまう。

【００４２】このように、各ホログラムに対する入射角
および出射角がすべての色において同一となる反射型の
ホログラムの作製は、例えば次のように行われる。ホロ
グラム感光材料の両側から照射する光線のホログラムに
対する入射角を、感光材料のそれぞれの側において、す
べての色に対応する波長について同一であるようにす
る。また、作製時に同一としない場合でも、ホログラム
感光材料の両側へ入射する２つの角度の関係を適当に調
整すれば、入射角および出射角がすべての色において同
一とすることができる。

【００４３】ホログラムは、通常数１０ｍｍから数１０
０ｍｍ角程度の面積で、数μｍから数１０μｍ程度の厚
みであり、光回折機能を持つ。このホログラムとして
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。

【００４４】かかるホログラムは風防ガラスに配される
ものであり、例えば風防ガラスの表面（車両外表面）や
車両内側表面に配されてもよい。ホログラムを保護する
という点に鑑みれば、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。

【００４５】本発明における情報表示源は光を発して表
示する機能を持つものである。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（ＨＣ
Ｔ）、冷陰極管、蛍光表示管（ＶＦ）、ハロゲンラン
プ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（Ｌ
Ｄ）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。

【００４６】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。

【００４７】このようにして、複数の色の光線は同一の
情報表示源から発することができる。これら複数の色の
光線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、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。

【００４８】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
な光線平行化手段、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、光偏光手段、あるいは、ＫＮ
Ｏ₃ 等の非線形光学素子を配置してもよい。

【００４９】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を各色で同一と
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距離の異なる立体的な
像を得ることができる。

【００５０】また、本発明におけるホログラムは、上記
のような反射型ホログラムに限らず、透過型ホログラム
を用いたＨＵＤでもよい。

【００５１】以下、図１に基づいた本発明のＨＵＤを具
体的に説明する。

【００５２】（実施例１）図２は、本発明におけるＨＵ
Ｄのコンバイナーであるホログラムの回折できる光のス
ペクトル図である。この例においては、半値幅１００ｎ
ｍ、回折効率３０％のホログラムを３層重ね合わせたも
のを例示した。１１は中心波長が４１０ｎｍであり、１
２は中心波長が５２０ｎｍであり、１３は中心波長が６
３０ｎｍである。１４はそれらを合成して得られる全体
のスペクトルである。

【００５３】図６は、このようにして作製した半値幅の
広い回折スペクトルを有するホログラムの、外光反射色
の色変化を示す色度図である。図６で黒菱印は観察角度
±７０゜における色変化の値であり、×印は標準光源Ｄ
₆₅である。観察角度による色変化はほとんどなく、δ
ｘ、δｙ＜０．０２となり許容範囲を満足することが分
かる。

【００５４】また、この場合の透過色は近似的には反射
色と補色関係にあり、その色変化は反射色とほぼ同じで
あり、その色調は白色に近いものとなる。

【００５５】こうして、本発明におけるホログラムは外
光の反射色、透過色ともに色調を改善することができ、
車両等の風防合わせガラスの内部にこのホログラムを封
入し、外光反射色および透過色の色調の改善されたＨＵ
Ｄが得られる。

【００５６】（実施例２）本実施例では、多重露光によ
る回折スペクトルの半値幅の広いホログラムを用いる例
を示す。中心波長は４９０ｎｍ、半値幅４００ｎｍ、回
折効率３０％である。図７は本実施例におけるホログラ
ムの回折スペクトル図である。図８はそのホログラムの
外光反射色の変化を示す色度図である。観察角度による
色変化は少なく、δｘ、δｙ≒０．０２５となり許容範
囲を満足するホログラムが得られることが分かる。

【００５７】また、この場合の透過色は近似的には反射
色と補色関係にあり、その色変化は反射色とほぼ同じで
あり、その色調は白色に近いものとなる。

【００５８】こうして、本発明におけるホログラムは外
光の反射色、透過色ともに色調を改善することができ、
車両等の風防合わせガラスの内部にこのホログラムを封
入し、外光反射色および透過色の色調の改善されたＨＵ
Ｄが得られる。

【００５９】（実施例３）本実施例では、台形状の回折
スペクトルを持つ半値幅の広い単一のホログラムを用い
る例を示す。中心波長は４９０ｎｍ、半値幅４００ｎ
ｍ、回折効率３０％である。図９は本実施例におけるホ
ログラムの回折できる光のスペクトル図である。図１０
はそのホログラムの外光反射色の変化を示す色度図であ
る。観察角度による色変化は少なく、δｘ、δｙ＜０．
０２となり許容範囲を満足するホログラムが得られるこ
とが分かる。

【００６０】また、この場合の透過色は近似的には反射
色と補色関係にあり、その色変化は反射色とほぼ同じで
あり、その色調は白色に近いものとなる。

【００６１】こうして、本発明におけるホログラムは外
光の反射色、透過色ともに色調を改善することができ、
車両等の風防合わせガラスの内部にこのホログラムを封
入し、外光反射色および透過色の色調の改善されたＨＵ
Ｄが得られる。

【００６２】

【発明の効果】本発明のＨＵＤによれば、コンバイナー
として用いられているホログラムによって得られる回折
スペクトルの半値幅が広く、回折光の波長選択域が広域
化されているので、透過光が回折光の補色となっても、
その透過光の色調を無色に近づけることができ、また反
射光の色調も従来のホログラムに比べ無色に近づけるこ
とができる。その結果、運転者に対しては補色のない透
明な視界を与え安全性を高めることができるとともに、
外部の観察者に対しては観察する角度による色変化が少
なくかつ無色に近い色調のＨＵＤおよびこれに用いるコ
ンバイナーを得ることができる。

【００６３】また同時に、情報表示源からの光として複
数色使い分けて照射することによって、このコンバイナ
ーはカラー表示のコンバイナーとしても利用することが
可能であるので、外光の透過色および反射色が無色に近
いカラーＨＵＤを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるＨＵＤの一例を示す概念図

【図２】本発明の第１実施例に係るホログラムの回折ス
ペクトル図

【図３】本発明における発光表示手段の一例を示す概略
断面図（ａ）、その発光スペクトル（ｂ）

【図４】本発明におけるＨＵＤの一例を示す概念図

【図５】図４における第２のホログラムの回折スペクト
ル図

【図６】本発明の第１実施例に係るホログラムの外光反
射色変化を示す色度図

【図７】本発明の第２実施例に係るホログラムの回折ス
ペクトル図

【図８】本発明の第２実施例に係るホログラムの外光反
射色変化を示す色度図

【図９】本発明の第３実施例に係るホログラムの回折ス
ペクトル図

【図１０】本発明の第３実施例に係るホログラムの外光
反射色変化を示す色度図

【図１１】従来のホログラムの透過色を説明する概念図

【図１２】従来のホログラムの反射色を説明する概念図

【図１３】従来のホログラムの外光反射色変化を示す色
度図

【図１４】従来のホログラムの外光反射色変化を示す色
度図

【図１５】従来のホログラムの外光反射色変化を示す色
度図

【図１６】従来のホログラムの回折スペクトル図

【図１７】従来のＨＵＤの一例を示す概念図

【符号の説明】

１：運転者の観察位置２：コンバイナー３：情報を含む光線４：レンズ系５：表示体６：光源７：風防ガラス８：速度表示９：警告表示

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相澤祐二神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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線として発生す
る情報表示源と、車両等の風防ガラスに配されていて前
記光線を観測者に向けて回折するコンバイナーとを少な
くとも備えてなるヘッドアップディスプレイにおいて、
前記コンバイナーは回折スペクトルの半値幅が車両外か
らの白色光をほぼ白色光として回折できる広さを有した
ホログラムであることを特徴とするヘッドアップディス
プレイ。
【請求項２】前記コンバイナーは、回折効率が３０％以
下であるホログラムからなることを特徴とする請求項１
のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】前記コンバイナーは、緑色に対応する光の
波長を中心ピーク波長とし、半値幅が２００ｎｍ以上で
あって可視光領域の波長幅以下である回折スペクトルを
有するホログラムからなることを特徴とする請求項１ま
たは２のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】前記コンバイナーは、青色、緑色、赤色の
三色に対応する波長を中心ピーク波長とし、半値幅が８
０ｎｍ以上である３つの回折スペクトルが合成された回
折スペクトルを有するホログラムからなることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかのヘッドアップディスプレ
イ。
【請求項５】前記コンバイナーは、複数の色に対応する
波長の光によって多重露光されたホログラムであること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかのヘッドアップデ
ィスプレイ。
【請求項６】前記コンバイナーは、複数の異なる色に対
応する波長の光によって露光された複数枚のホログラム
が積層されてなることを特徴とする請求項１〜４のいず
れかのヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】前記情報表示源から発せられる光のスペク
トルの半値幅が、２０ｎｍ以下であることを特徴とする
請求項１〜６のいずれかのヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】前記情報表示源とコンバイナーとの間に
は、コンバイナーの収差を補正するように露光された第
２のホログラムが介在されていて、第２のホログラムの
回折スペクトルの半値幅が２０ｎｍ以下であることを特
徴とする請求項１〜６のいずれかのヘッドアップディス
プレイ。
【請求項９】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
情報表示源と、車両等の風防ガラスに配されていて前記
光を観測者に向けて回折するコンバイナーとを少なくと
も備えてなるヘッドアップディスプレイに用いるコンバ
イナーであって、回折スペクトルの半値幅が車両外から
の白色光をほぼ白色光として回折できる広さを有したホ
ログラムからなることを特徴とするコンバイナー。
【請求項１０】前記ホログラムの回折効率が３０％以下
であることを特徴とする請求項９のコンバイナー。
【請求項１１】前記ホログラムが、緑色に対応する光の
波長を中心ピーク波長とし、半値幅が２００ｎｍ以上で
あって可視光領域の波長幅以下である回折スペクトルを
有することを特徴とする請求項９または１０のコンバイ
ナー。
【請求項１２】前記ホログラムが、青色、緑色、赤色の
三色に対応する波長を中心ピーク波長とし、半値幅が８
０ｎｍ以上である３つの回折スペクトルが合成された回
折スペクトルを有することを特徴とする請求項９〜１１
のいずれかのコンバイナー。
【請求項１３】前記ホログラムが、複数の色に対応する
波長の光によって多重露光されたホログラムからなるこ
とを特徴とする請求項９〜１２のいずれかのコンバイナ
ー。
【請求項１４】前記ホログラムが、複数の異なる色に対
応する波長の光によって露光された複数枚のホログラム
が積層された多層ホログラムであることを特徴とする請
求項９〜１２のいずれかのコンバイナー。