JPH1048562A - Holographic display device - Google Patents

Holographic display device

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Publication number
JPH1048562A
JPH1048562A JP20074696A JP20074696A JPH1048562A JP H1048562 A JPH1048562 A JP H1048562A JP 20074696 A JP20074696 A JP 20074696A JP 20074696 A JP20074696 A JP 20074696A JP H1048562 A JPH1048562 A JP H1048562A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combiner
hologram
display device
light
observer
Prior art date
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Pending
Application number
JP20074696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norito Nakazawa
伯人 中沢
Shoichi Takeuchi
彰一 竹内
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.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP20074696A priority Critical patent/JPH1048562A/en
Publication of JPH1048562A publication Critical patent/JPH1048562A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a small type display device allowing an observer to visually recognize a displayed picture without unnatural feeling. SOLUTION: Light emitted from an information display source provided on a main body part 51 is diffracted to an observer by a combiner 50 with hologram, and in order to make the observer visually recognize it, an angle to an optical axis from the observer to the displayed picture underastate of use of the combiner 50 is arranged to be from 70 to 110 degrees.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車両、航空機、船
舶などの乗り物の車両内に備えて、車両内の観察者に必
要な情報を投影するホログラフィック表示装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a holographic display device provided in a vehicle such as a vehicle, an aircraft, a ship, and the like, for projecting necessary information to an observer in the vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車等の車両の運転者に情報を
表示する方法として、ヘッドアップディスプレイ(以下
HUDという)などの表示装置が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
まれたハーフミラーやホログラム等からなるコンバイナ
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。
2. Description of the Related Art In recent years, as a method of displaying information to a driver of a vehicle such as an automobile, a display device such as a head-up display (hereinafter, referred to as HUD) has been used. In this method, optical information projected from an information projection unit such as a liquid crystal display device is projected on a combiner including a half mirror or a hologram incorporated in a windshield of an automobile or the like, and a driver almost moves a viewpoint from a driving state. This allows information to be read without the need.

【0003】ところで、上記のようなHUDは、自動車
等の生産前に予め設計された仕様に基づくものである。
そして、光源を含む情報投射手段が車体のダッシュボー
ド下に設けられ、コンバイナが風防ガラスに備えられる
ため、設計時の光学配置が大掛かりになる。また、自動
車等の生産後に上記の構成のHUDを設けることも困難
であった。
[0003] The above-mentioned HUD is based on specifications designed in advance before the production of automobiles and the like.
Since the information projection means including the light source is provided below the dashboard of the vehicle body and the combiner is provided on the windshield, the optical arrangement at the time of design becomes large. Also, it has been difficult to provide the HUD having the above configuration after the production of an automobile or the like.

【0004】そこで、特開平8−11580号公報など
には、車体とは別個に設けたコンバイナを用いる小型の
HUDが提案されている。このHUDは、自動車等の生
産後であっても、HUD自体が小型であり、ダッシュボ
ード上に別途置くだけで、HUDとしての機能を発揮し
うるものである。
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 8-11580 proposes a small HUD using a combiner provided separately from a vehicle body. This HUD is small in size even after production of an automobile or the like, and can exhibit the function of the HUD simply by being separately placed on a dashboard.

【0005】このようなHUDのコンバイナとしては、
通常、反射型のホログラムが用いられる。これは、ホロ
グラムに対して情報表示源の位置と観察者の位置が同一
面側(車内側)にあるためである。
[0005] As such a HUD combiner,
Usually, a reflection type hologram is used. This is because the position of the information display source and the position of the observer are on the same plane side (inside the vehicle) with respect to the hologram.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】自動車の風防ガラスに
コンバイナを設けたHUDでは、コンバイナの傾斜角は
風防ガラスの傾斜角と同一であり、運転者の方向に倒れ
ている。一方、通常コンバイナは風防ガラスの下側に備
えられるため、表示像は運転者に対し若干下方に位置し
運転者の視線は見下ろしの状態となる。したがって、運
転者はコンバイナをかなり斜めから見ることになる。し
かも、その表示像は運転者と表示像とを結ぶ光軸に対し
垂直に近いか、あるいはむしろ前方に向かって傾斜して
いる場合が多い。このように、コンバイナに対して視線
の方向が大きく傾斜していたり、コンバイナの傾斜と表
示像の傾斜の方向が逆転したりその角度差が大きいと、
観察者は表示像に違和感を覚える場合がある。
In an HUD in which a combiner is provided on a windshield of an automobile, the inclination angle of the combiner is the same as the inclination angle of the windshield, and falls in the direction of the driver. On the other hand, since the combiner is usually provided below the windshield, the display image is located slightly below the driver, and the driver's line of sight is looking down. Thus, the driver sees the combiner quite obliquely. In addition, the displayed image is often nearly perpendicular to the optical axis connecting the driver and the displayed image, or is rather inclined forward. Thus, when the direction of the line of sight is greatly inclined with respect to the combiner, or when the inclination of the combiner and the direction of the display image are reversed or the angle difference is large,
The observer may feel uncomfortable with the displayed image.

【0007】自動車の風防ガラスのように面積が広い場
合には、その傾斜が意識されず違和感はさほど大きなも
のではない。しかし、特開平8−11580号公報など
に開示されたHUDのように小型のコンバイナを別個に
設けるような場合には、小さな開口から表示像を覗くよ
うになるため、コンバイナと視線の角度差、あるいは、
コンバイナの傾斜と表示像の傾斜との差による違和感が
一層大きくなる。
[0007] When the area is large like a windshield of an automobile, the inclination is not considered and the feeling of strangeness is not so large. However, in the case where a small combiner is separately provided as in the HUD disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-11580 and the like, a display image is viewed from a small opening, so that the angle difference between the combiner and the line of sight, Or,
The discomfort due to the difference between the inclination of the combiner and the inclination of the display image is further increased.

【0008】一方で、これらのHUDのコンバイナとし
てホログラムを用いることが、好ましく提案されてい
る。すなわち、ホログラムは入射した情報を含む光を任
意の方向に回折させることができ、さらにこの回折機能
だけでなく、表示像を遠方表示させるためのレンズ機能
を付加させることができる。加えて、回折スペクトルの
半値幅が狭いため、前景輝度を損なわずに高輝度の表示
像を得ることができる。さらには、ホログラムは波長選
択機能を持つため、希望する色の像の表示を任意の位置
に表示できる。このように、表示装置用のコンバイナと
してホログラムを用いることは、表示機能を高めること
ができ好ましいことである。
On the other hand, the use of a hologram as a combiner for these HUDs has been preferably proposed. That is, the hologram can diffract the light including the incident information in an arbitrary direction, and can add not only this diffraction function but also a lens function for displaying a display image at a long distance. In addition, since the half width of the diffraction spectrum is narrow, a display image with high luminance can be obtained without deteriorating the foreground luminance. Further, since the hologram has a wavelength selection function, an image of a desired color can be displayed at an arbitrary position. As described above, using a hologram as a combiner for a display device is preferable because the display function can be enhanced.

【0009】表示機能を高めるためにホログラムを用い
た場合、ホログラムの大きさに対して光源からホログラ
ムまでの距離を十分に確保できないと、表示像に歪や収
差が発生してしまう。したがって、上記特開平8−11
580号公報に開示されたHUDのコンバイナにホログ
ラムを用いた場合、視認性の高い表示像が得られないと
いう欠点を有していた。
In the case where a hologram is used to enhance the display function, if the distance from the light source to the hologram cannot be sufficiently secured with respect to the size of the hologram, distortion or aberration will occur in the displayed image. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No.
When a hologram is used for the combiner of the HUD disclosed in Japanese Patent Publication No. 580, there is a disadvantage that a display image with high visibility cannot be obtained.

【0010】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述の欠点を解消することにあり、従来知られていなかっ
たホログラフィック表示装置を得ることにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art, and to provide a holographic display device which has not been known.

【0011】[0011]

【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、基板に配されて前記光を観察者
に向けて回折し虚像として観察者に視認させるホログラ
ムを備えたコンバイナとから少なくとも構成され、前記
情報表示源が備えられる本体部にコンバイナの端部が軸
支されてなるホログラフィック表示装置において、前記
コンバイナは、使用状態において観察者と虚像とを結ぶ
光軸とのなす角が70〜110°の範囲に設けられるこ
とを特徴とするホログラフィック表示装置を提供するも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and comprises a light source and a display for displaying information to be displayed, and generates information to be displayed as light. An information display source, and at least a combiner having a hologram arranged on a substrate and diffracting the light toward an observer and visually recognizing the observer as a virtual image; In a holographic display device having an end portion pivotally supported, the combiner is provided in an angle of 70 to 110 ° between an optical axis connecting an observer and a virtual image in a use state. A graphic display device is provided.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて、本発明をさ
らに詳細に説明する。図1は、本発明のホログラフィッ
ク表示装置の一例を示す概略断面図である。このホログ
ラフィック表示装置は、自動車のダッシュボード上に載
置されるHUDを例示している。そして、主にコンバイ
ナ50、本体部51、支持台52よりなる。本体部51
は、その底面において図示のようにカメラの雲台等によ
く用いられているボールジョイントと同等の形状のもの
を介して、ダッシュボード上に載置される支持台52に
保持されている。そして、本体部51側の球状の部分を
ねじで締め上げることにより、固定可能となっている。
そのため、本体部51は左右に回動可能でさらには上下
方向へも可動であり、車両のダッシュボード等の設置面
の傾きによらず設置可能で、さらには観視者の希望の方
向に回動させることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the holographic display device of the present invention. This holographic display device illustrates a HUD mounted on a dashboard of an automobile. And, it mainly comprises a combiner 50, a main body 51, and a support 52. Body 51
Is held on a support table 52 mounted on a dashboard via a bottom surface having a shape similar to a ball joint often used for a camera platform as shown in the figure. Then, the spherical portion on the side of the main body 51 can be fixed by tightening it with a screw.
Therefore, the main body 51 is rotatable left and right, and is also movable in the vertical direction. The main body 51 can be installed regardless of the inclination of the installation surface such as the dashboard of the vehicle, and can be rotated in the direction desired by the viewer. Can be moved.

【0013】コンバイナ50は、コンバイナ保持部品5
6に設けられた凹部に挿入、固定されていて、コンバイ
ナ保持部品56を介してその下端部近傍で回動自在に本
体部51に軸支されている。
The combiner 50 includes a combiner holding component 5.
6, and is rotatably supported by the main body 51 via a combiner holding part 56 in the vicinity of the lower end thereof.

【0014】一方、情報表示源は表示体54および光源
53より構成される。そして、情報表示源から発せられ
た情報を含む光は、本体部51に備えられた折り返しミ
ラー55を介して、コンバイナ50に向けて照射され
る。コンバイナ50に入射角θ1 で入射した情報を含む
光は、回折角θ2 で反射回折され、観察者の方向に向け
て出射される(58:観察者と虚像とを結ぶ光軸方
向)。なお、本例では折り返しミラーとして平面ミラー
を用いたが、凹面鏡を用いれば表示像の拡大が可能とな
る。
On the other hand, the information display source comprises a display 54 and a light source 53. Then, the light including the information emitted from the information display source is applied to the combiner 50 via the return mirror 55 provided in the main body 51. The light including the information incident on the combiner 50 at the incident angle θ 1 is reflected and diffracted at the diffraction angle θ 2 and emitted toward the observer (58: the optical axis direction connecting the observer and the virtual image). In this example, a plane mirror is used as the folding mirror. However, if a concave mirror is used, the displayed image can be enlarged.

【0015】図2は、本発明におけるコンバイナの一例
を示す概略断面図(a)、概略正面図(b)である。コ
ンバイナは、基板23に粘着剤24を介してホログラム
21を配してなる。さらにホログラム21の基板23と
反対側の面には、保護層25、接着剤27を介して、カ
バーフィルム26が積層されている。
FIG. 2 is a schematic sectional view (a) and a schematic front view (b) showing an example of a combiner according to the present invention. The combiner is formed by disposing a hologram 21 on a substrate 23 via an adhesive 24. Further, a cover film 26 is laminated on a surface of the hologram 21 opposite to the substrate 23 via a protective layer 25 and an adhesive 27.

【0016】本例では、基板23として厚さ2.3mm
の高耐熱の透明アクリル樹脂板(三菱レーヨンUT−1
00)、粘着剤24としてアクリル系粘着剤、保護層2
5としてポリビニルアルコールフィルム、接着剤25と
して紫外線硬化型接着剤、カバーフィルム26として2
00μm厚のアクリルフィルムを使用した。
In this embodiment, the substrate 23 has a thickness of 2.3 mm.
High heat-resistant transparent acrylic resin plate (Mitsubishi Rayon UT-1)
00), an acrylic adhesive as the adhesive 24, the protective layer 2
5 is a polyvinyl alcohol film, 5 is an ultraviolet curable adhesive as the adhesive 25, 2 is a cover film 26.
An acrylic film having a thickness of 00 μm was used.

【0017】ホログラム21には、外周部に最小幅5m
mの非有効領域22を設けている。非有効領域はレーザ
ー光によるホログラムの露光に先立ち、非有効領域のみ
を非可干渉性の光により感光させてしまうことにより形
成した。基板のサイズは横約85mm、縦約80mmで
あり、ホログラムの有効領域のサイズは横約75mm、
縦約70mmである。
The hologram 21 has a minimum width of 5 m
m ineffective areas 22 are provided. The non-effective area was formed by exposing only the non-effective area with non-coherent light prior to exposure of the hologram by the laser beam. The size of the substrate is about 85 mm in width and about 80 mm in height, and the size of the effective area of the hologram is about 75 mm in width,
It is about 70 mm long.

【0018】このように、ホログラムの有効領域の面積
を基板の面積より小さくし、基板の外周に沿って例えば
幅3mm以上の非有効領域が設けることは、コンバイナ
の外周からの何らかの物質の進入などによるホログラム
の特性変化を最低限に抑制することができるので、好ま
しい。
As described above, making the area of the effective region of the hologram smaller than the area of the substrate and providing an ineffective region having a width of, for example, 3 mm or more along the outer periphery of the substrate is required to prevent the entry of any substance from the outer periphery of the combiner. This is preferable because a change in the characteristics of the hologram due to the above can be minimized.

【0019】上記のホログラムは、情報表示源から発せ
られる波長の光が入射角θ1 でホログラムに入射して、
回折角θ2 で回折するように露光されたものである。そ
して、コンバイナは、情報表示源から発せられた光がホ
ログラムに入射する入射角をθ1 とするように、その使
用状態が決められている。具体的には、コンバイナはそ
の端部において本体部に回動自在に軸支されているた
め、未使用時には本体部の上面に沿うように収納するこ
とができる。そして、使用時には、コンバイナを起こ
し、上記のホログラムへの入射角がθ1 となる位置に、
ストッパによって固定可能となっている。
In the above hologram, light having a wavelength emitted from an information display source enters the hologram at an incident angle θ 1 ,
Those that are exposed to diffracted by the diffraction angle theta 2. The combiner, the incident angle of the light emitted from the information display source is incident on the hologram to the theta 1, its use state are determined. Specifically, since the combiner is rotatably supported at its end by the main body, the combiner can be stored along the upper surface of the main body when not in use. Then, at the time of use, a combiner is raised to a position where the angle of incidence on the hologram becomes θ 1 ,
It can be fixed by a stopper.

【0020】そして、この使用時のコンバイナの位置
は、コンバイナが観察者と虚像とを結ぶ光軸(すなわち
θ1 で入射した情報表示源からの光のホログラムによる
回折方向)と70〜110°の範囲の角度をなす位置で
ある。
The position of the combiner at the time of use is set at an angle of 70 to 110 ° with respect to the optical axis (that is, the diffraction direction of the light from the information display source incident at θ 1 by the hologram) connecting the observer and the virtual image. It is a position that forms an angle in the range.

【0021】本例に用いたホログラムは、厚さ20μm
のアクリル系フォトポリマーよりなる感光材料を露光し
た、体積位相型の反射型ホログラムを用いた。ホログラ
ムの露光は、ローダミン6Gを用いた色素レーザー光
(波長574.7nm)とKrレーザー光(波長64
7.1nm)を同軸に重ねた光により行った。レーザー
光は対物レンズとピンホールよりなるスペーシャルフィ
ルタにより発散光とする。発散点の位置は、光源側(参
照光側)では発散点からホログラムまでの距離をそれぞ
れ195mmとし、像側(物体光側)では発散点からホ
ログラムまでの距離を560mmとした。なお本例のホ
ログラムは反射型なので、2つの発散点はホログラム感
光材料を挟んで対向するように配置した。露光角度は光
軸中心において、光源側は37.9°、光源側は−1.
8°である。レーザー露光の後、紫外線照射および熱処
理を施しホログラムを作製した。
The hologram used in this example has a thickness of 20 μm.
A reflection type hologram of a volume phase type was used, which was obtained by exposing a photosensitive material comprising an acrylic photopolymer. The exposure of the hologram is performed by dye laser light (wavelength 574.7 nm) using Rhodamine 6G and Kr laser light (wavelength 64).
(7.1 nm). The laser light is diverged by a spatial filter including an objective lens and a pinhole. Regarding the position of the divergence point, the distance from the divergence point to the hologram was 195 mm on the light source side (reference light side), and the distance from the divergence point to the hologram was 560 mm on the image side (object light side). Since the hologram of this example is of a reflection type, the two divergence points are arranged to face each other with the hologram photosensitive material interposed therebetween. The exposure angle is 37.9 ° on the light source side and −1.
8 °. After the laser exposure, ultraviolet irradiation and heat treatment were performed to produce a hologram.

【0022】こうして得られたホログラムは40゜の入
射光について、545nmおよび613nm付近に回折
ピークを持ち、回折効率はそれぞれ約70%、50%で
あった。波長半値幅は共に約10nmであった。また前
述のように、このホログラム中心から前記表示体54中
心までの距離を150mmになるように配置すると、約
2倍に拡大された表示像が得られた。
The hologram thus obtained had diffraction peaks near 545 nm and 613 nm for incident light at 40 °, and the diffraction efficiencies were about 70% and 50%, respectively. The full width at half maximum of wavelength was about 10 nm. Further, as described above, when the distance from the center of the hologram to the center of the display body 54 was set to be 150 mm, a display image enlarged about twice was obtained.

【0023】本例における表示装置は、本体部を水平状
態に保持した場合に、上記のように露光されたホログラ
ムを配したコンバイナ50を、水平に対してθ3 =80
°になる位置を使用状態としている。すなわち、この設
定において、観察者から見て前方に傾くようにコンバイ
ナ50が配置される。そして、表示体54中心からコン
バイナ50のホログラム中心への光軸上の光の入射角度
(θ1 )は40°、コンバイナから観察者への回折角度
(θ2 )は0゜である。
In the display device of this embodiment, when the main body is held in a horizontal state, the combiner 50 having the holograms exposed as described above is displaced from the horizontal by θ 3 = 80.
° is used. That is, in this setting, the combiner 50 is arranged so as to be inclined forward as viewed from the observer. The incident angle (θ 1 ) of light on the optical axis from the center of the display body 54 to the center of the hologram of the combiner 50 is 40 °, and the diffraction angle (θ 2 ) from the combiner to the observer is 0 °.

【0024】したがって、観察者の視線に対しコンバイ
ナが垂直となるので表示を見る場合に違和感がないホロ
グラフィック表示装置が得られた。また、コンバイナへ
の入射角と回折角との差が40°と大きいので、コンバ
イナの表面に反射防止コーティングを施さなくとも、表
面反射像などによる不要像のない視認性の良いホログラ
フィック表示装置が得られた。
Accordingly, a holographic display device is obtained in which the combiner is perpendicular to the observer's line of sight, so that the holographic display device does not give a sense of discomfort when viewing the display. Also, since the difference between the incident angle to the combiner and the diffraction angle is as large as 40 °, a holographic display device with good visibility without unnecessary images such as surface reflection images without applying an anti-reflection coating on the surface of the combiner. Obtained.

【0025】なお、表示体54中心からホログラムコン
バイナ50中心までの距離は150mmとした。また、
本体51を水平に設置したときの観察者からコンバイナ
中心への方向は水平より10°の見下ろしである。
The distance from the center of the display 54 to the center of the hologram combiner 50 was 150 mm. Also,
When the main body 51 is set horizontally, the direction from the observer to the center of the combiner is looking down at 10 ° from the horizontal.

【0026】本例では、表示体54として表示セルと補
償セルの2層の構造としたDSTN−LCDを用いた。
この表示体はピッチ0.45mm、64ドット×32ド
ットであり、コンバイナ方向へ出る光がS偏光となるよ
うに偏光板を貼付してある。また、その光源53側には
光源のむらを低減させるため拡散板(図示しない)を配
してある。
In this embodiment, a DSTN-LCD having a two-layer structure of a display cell and a compensation cell is used as the display 54.
This display has a pitch of 0.45 mm, 64 dots × 32 dots, and has a polarizing plate attached so that light emitted in the combiner direction becomes S-polarized light. Further, a diffusion plate (not shown) is provided on the light source 53 side to reduce unevenness of the light source.

【0027】光源53は、3波長型の管径2.6mm、
管長60mmの冷陰極管2本である。この冷陰極管は主
なる輝線スペクトルとして436nm、545nm、6
13nmを有するものである。そして、DSTN−LC
Dと拡散板との間には48ドット×32ドットに対応す
る部分に冷陰極管の輝線スペクトルを考慮した緑の透過
型フィルタを配し、16ドット×32ドットに対応する
部分に冷陰極管の輝線スペクトルを考慮した赤の透過型
フィルタを配して、領域分割のカラー表示を可能とし
た。こうして、表示像の色調は前述の緑の透過型フィル
タを透過した部分では緑色、赤の透過型フィルタを透過
した部分では赤色の領域分割された鮮やかな2色表示が
得られた。なお、フィルタを用いずに緑色と赤色の回折
光を混色すると、本例のホログラムでは黄色の表示像を
得ることができる。
The light source 53 has a three-wavelength tube diameter of 2.6 mm,
There are two cold cathode tubes with a tube length of 60 mm. This cold cathode tube has 436 nm, 545 nm, 6
It has a thickness of 13 nm. And DSTN-LC
A green transmission filter considering the emission line spectrum of the cold-cathode tube is disposed at a portion corresponding to 48 dots × 32 dots between D and the diffusion plate, and a cold-cathode tube is disposed at a portion corresponding to 16 dots × 32 dots. In addition, a red transmission type filter that takes into account the emission line spectrum is arranged to enable color display in divided regions. In this way, a vivid two-color display was obtained in which the color tone of the display image was divided into a green region in a portion transmitted through the above-mentioned green transmission filter and a red region divided in a portion transmitted through the red transmission filter. If green and red diffracted light are mixed without using a filter, a yellow display image can be obtained with the hologram of this example.

【0028】図3は、本発明のホログラフィック表示装
置の別の例を示す概略断面図である。本例は、透過型ホ
ログラムを用いたコンバイナにより構成したホログラフ
ィック表示装置である。ホログラムが透過型であること
以外はほぼ先の例と同様の構成である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing another example of the holographic display device of the present invention. This example is a holographic display device constituted by a combiner using a transmission hologram. The configuration is almost the same as in the previous example except that the hologram is a transmission type.

【0029】本例の使用状態におけるコンバイナ50の
配置も、先の実施例と同様に水平状態に本体部が保持さ
れた場合において、水平に対してθ3 =80°になるよ
うに設定し、観察者から見て前方に傾くようにした。ま
た、表示体54中心からコンバイナ50のホログラム中
心への光軸上の光の入射角度(θ1 )は30°、コンバ
イナから観察者への透過回折角度(θ2 ’)は0゜であ
る。
The arrangement of the combiner 50 in the use state of the present embodiment is also set such that θ 3 = 80 ° with respect to the horizontal when the main body is held in a horizontal state similarly to the previous embodiment. It was inclined forward as seen from the observer. The incident angle (θ 1 ) of light on the optical axis from the center of the display body 54 to the center of the hologram of the combiner 50 is 30 °, and the transmission diffraction angle (θ 2 ′) from the combiner to the observer is 0 °.

【0030】したがって、観察者の視線に対しコンバイ
ナが垂直となるので表示を見る場合に違和感がないホロ
グラフィック表示装置が得られた。また、コンバイナへ
の入射角と回折角との差が30°と大きいので、コンバ
イナの表面に反射防止コーティングを施さなくとも、表
面反射像などによる不要像のない視認性の良いホログラ
フィック表示装置が得られた。
Accordingly, a holographic display device is obtained in which the combiner is perpendicular to the line of sight of the observer, so that the holographic display device does not cause any discomfort when viewing the display. Also, since the difference between the incident angle to the combiner and the diffraction angle is as large as 30 °, a holographic display device with good visibility without unnecessary images such as surface reflection images without applying an anti-reflection coating on the surface of the combiner. Obtained.

【0031】なお、表示体54中心からホログラムコン
バイナ50中心までの距離は150mmとした。また、
本体部51を水平に設置したときの観視者からコンバイ
ナ中心への方向は水平より10°の見下ろしである。
The distance from the center of the display 54 to the center of the hologram combiner 50 was 150 mm. Also,
When the main body 51 is installed horizontally, the direction from the viewer to the center of the combiner is 10 ° below the horizontal.

【0032】本例に用いたホログラムは、厚さ10μm
のアクリル系フォトポリマーよりなる感光材料を露光し
た、体積位相型の透過型ホログラムである。ホログラム
の露光は、ローダミン110を用いた色素レーザー光
(波長551nm)により行った。レーザー光は対物レ
ンズとピンホールよりなるスペーシャルフィルタにより
発散光とする。発散点の位置は、光源側(参照光側)で
は発散点からホログラムまでの距離をそれぞれ135m
mとし、像側(物体光側)では発散点からホログラムま
での距離を270mmとした。なお本例のホログラムは
透過型なので、2つの発散点はホログラム感光材料に対
し同じ側になるよう配置した。露光角度は光軸中心にお
いて、光源側は30°、光源側は0°である。レーザー
露光の後、紫外線照射および熱処理を施しホログラムを
作製した。
The hologram used in this example has a thickness of 10 μm.
Is a volume phase transmission hologram obtained by exposing a photosensitive material made of an acrylic photopolymer. The hologram was exposed by a dye laser beam (wavelength: 551 nm) using rhodamine 110. The laser light is diverged by a spatial filter including an objective lens and a pinhole. The position of the divergence point is 135 m on the light source side (reference light side) from the divergence point to the hologram.
m and the distance from the divergence point to the hologram on the image side (object light side) was 270 mm. Since the hologram of this example is of a transmission type, the two divergence points are arranged on the same side of the hologram photosensitive material. The exposure angle is 30 ° on the light source side and 0 ° on the light source side with respect to the center of the optical axis. After the laser exposure, ultraviolet irradiation and heat treatment were performed to produce a hologram.

【0033】こうして得られたホログラムは30゜の入
射光について、545nm付近に回折ピークを持ち、回
折効率は約80%であった。また前述のように、このホ
ログラム中心から前記表示体54中心までの距離を13
5mmになるように配置すると、約2倍に拡大された表
示像が得られた。
The hologram thus obtained had a diffraction peak near 545 nm with respect to the incident light at 30 °, and the diffraction efficiency was about 80%. Further, as described above, the distance from the center of the hologram to the center of the display body 54 is 13
When arranged so as to be 5 mm, a display image enlarged about twice was obtained.

【0034】なお、2つ目の例では単色のホログラムを
用いているため、表示像の色調は緑色単色である。先の
例のような領域分割のフィルタは使用していない。当然
のことながら、ホログラムを2色露光し前述のフィルタ
を用いれば、2色表示が可能になる。また、緑および赤
に対応する光源の輝線の強度とフィルタの透過率、ホロ
グラムの回折効率との関係を適宜調節することにより
緑、黄緑、黄色、橙色、赤など様々な色調の表示像を得
ることができる。さらに、青緑赤の3色に対応する3つ
の波長により露光されたホログラムを用いれば、同様に
フルカラーの表示像を得ることができる。
In the second example, since a monochromatic hologram is used, the color tone of the displayed image is a monochromatic green color. No filter for segmentation as in the previous example is used. As a matter of course, if the hologram is exposed in two colors and the above-described filter is used, two-color display is possible. In addition, by appropriately adjusting the relationship between the intensity of the emission line of the light source corresponding to green and red, the transmittance of the filter, and the diffraction efficiency of the hologram, display images of various colors such as green, yellow green, yellow, orange, and red can be obtained. Obtainable. Furthermore, if a hologram exposed by three wavelengths corresponding to three colors of blue, green and red is used, a full-color display image can be obtained similarly.

【0035】上記の表示像のカラー表示を行う場合、コ
ンバイナ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表示像の観察される距離の異な
る立体的な像を得ることができる。
In the case of performing color display of the above-described display image, if the distance from the combiner to the display image is the same for each color, color display can be performed on the same plane. It is possible to obtain three-dimensional images having different viewing distances of the images.

【0036】本発明におけるホログラフィック表示装置
の情報表示源は光を発して表示する機能を持つものであ
ればよく、液晶表示素子等のいわゆる受光型表示素子か
らなる表示体に上記例に用いた冷陰極管、熱陰極管(H
CT)、蛍光表示管(VF)、ハロゲンランプ、発光ダ
イオード、半導体レーザー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。
The information display source of the holographic display device according to the present invention may be any device having a function of emitting light for display. The information display source used in the above example is a liquid crystal display device or the like comprising a so-called light receiving type display device. Cold cathode tube, hot cathode tube (H
CT), a fluorescent display tube (VF), a light emitted from a light source such as a halogen lamp, a light emitting diode, a semiconductor laser, or the like, or a combination of these functions.

【0037】この場合、光源は輝線を有する光源である
か、または広いスペクトル幅を持つ光源と狭帯域フィル
タの組み合わせのいずれかであり、かつ、ホログラムに
対し情報表示源の方向から入射し、観察者の方向にホロ
グラムによって回折される光の回折波長が、光源の輝線
の波長または狭帯域フィルタの波長と概略等しくするこ
とによって、情報を含む光はホログラムにより効率よく
回折されることとなり、前景輝度を損なわずに輝度の高
い表示像が得られる。
In this case, the light source is either a light source having a bright line or a combination of a light source having a wide spectral width and a narrow band-pass filter. By making the diffraction wavelength of the light diffracted by the hologram in the direction of the person approximately equal to the wavelength of the emission line of the light source or the wavelength of the narrow band filter, the light containing information is efficiently diffracted by the hologram, and the foreground luminance , And a display image with high brightness can be obtained.

【0038】特に、本発明における表示体としては透過
型液晶表示素子が好ましく使用できる。透過型液晶表示
素子としてドットマトリックス型の素子を使用すれば、
コントラストや透過率は若干劣るものの自由な内容の多
様な表示が可能となる。一方セグメント型の透過型液晶
表示素子を使用すれば、表示内容はある程度固定される
ものの、非常にコントラストが高く明るい表示が可能と
なる。
In particular, a transmissive liquid crystal display device can be preferably used as the display in the present invention. If a dot matrix type element is used as a transmissive liquid crystal display element,
Although the contrast and the transmittance are slightly inferior, various displays of free contents are possible. On the other hand, if a segment type transmissive liquid crystal display element is used, the display content is fixed to some extent, but a very high contrast and bright display can be achieved.

【0039】透過型液晶表示素子としてはTN型液晶表
示素子が使用可能であるが、高コントラストの表示とす
るためにSTN型液晶表示素子が好ましく、特に、上記
2例に用いたDSTN型の液晶表示素子は、さらに高コ
ントラストの表示が得られるため好ましい。また、補償
セルの代わりに1軸性の高分子フィルムで同様の補償作
用を持たせたフィルム積層STN型液晶表示素子も使用
可能であるが、温度依存性を考慮するとDSTN型液晶
表示素子がよい。さらに、本体部の表示体近傍に温度セ
ンサーを設け、温度センサーの信号により温度変化によ
る表示体の特性変化を補償する制御手段を設けることに
より、環境の温度変化による液晶表示素子の特性変化を
補償することも可能である。こうして、車両などのよう
に使用温度範囲の広い場合においても、特性変化の少な
いホログラフィック表示装置を実現できる。
As the transmissive liquid crystal display element, a TN type liquid crystal display element can be used, but an STN type liquid crystal display element is preferable in order to achieve a high contrast display. In particular, the DSTN type liquid crystal used in the above two examples is used. The display element is preferable because higher contrast display can be obtained. In addition, a film-stacked STN-type liquid crystal display device having a similar compensation effect using a uniaxial polymer film instead of the compensation cell can be used, but a DSTN-type liquid crystal display device is preferable in consideration of temperature dependency. . In addition, a temperature sensor is provided near the display body of the main unit, and control means for compensating for changes in the characteristics of the display body due to temperature changes based on a signal from the temperature sensor is provided, thereby compensating for changes in the characteristics of the liquid crystal display element due to environmental temperature changes It is also possible. In this way, a holographic display device with little change in characteristics can be realized even in a case where the operating temperature range is wide such as in a vehicle.

【0040】また、本発明における透過型液晶表示素子
を透過しコンバイナに入射する表示すべき情報を含む光
は、S偏光とすることが好ましい。一般にホログラムの
回折効率には偏光依存性がありP偏光よりS偏光の方が
回折効率が高い。したがって、S偏光を用いればホログ
ラムにより効率良く情報を含む光を回折することが可能
となり、光利用率の高いホログラフィック表示装置を実
現することができる。
Further, it is preferable that the light including the information to be displayed, which is transmitted through the transmission type liquid crystal display element and enters the combiner, is S-polarized light. Generally, the diffraction efficiency of a hologram has polarization dependence, and the S-polarized light has higher diffraction efficiency than the P-polarized light. Therefore, if S-polarized light is used, light containing information can be diffracted more efficiently by the hologram, and a holographic display device with a high light utilization factor can be realized.

【0041】表示像をカラー表示する場合、表示体とし
て、カラーフィルタと透過型のTN型液晶素子や、ST
N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線を所望
の色の光線として照射することができる。
When a display image is displayed in color, a color filter and a transmission type TN type liquid crystal element or ST
A color liquid crystal display device or the like comprising an N-type liquid crystal display device or the like can be preferably used, and a light beam emitted from one light source can be irradiated as a light beam of a desired color.

【0042】このようにして複数の色の光は、同一の情
報表示源から発することができ、これら複数の色の光が
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。
In this way, light of a plurality of colors can be emitted from the same information display source, and when these lights of a plurality of colors are displayed simultaneously, the display images are displayed in an overlapping manner.
Conversely, in order to prevent the display images from being overlapped, a plurality of colors of light may be prevented from being simultaneously irradiated by a combination of a color filter and a light source as needed or by controlling a color liquid crystal display element.

【0043】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、必要に応じて、光偏光手段、あるいは、KN
3 等の非線形光学素子を配置してもよい。
Alternatively, the light source itself may be patterned and arranged to generate specific information as light without using a light-receiving display element. In the case where the above-mentioned light source is used in combination with the light receiving type display element, appropriate light collimating means such as a lens system and a curved reflecting mirror, and appropriate light guiding means such as a light guide plate are provided between the light receiving type display element and the light source. It may be arranged. Further, in the optical path before the light is projected on the hologram, if necessary, a light polarizing means or KN
A nonlinear optical element such as O 3 may be provided.

【0044】上記2例では、DSTN−LCDの駆動回
路および冷陰極管の駆動回路を回路部57に収めてい
る。この回路部には温度センサー、受光センサー等(図
示しない)の信号を処理、制御する回路および外部との
インターフェイス回路が構成され、コネクタを介して外
部接続用のケーブル(図示しない)に接続している。こ
のDSTN−LCDとDSTN−LCDの駆動回路との
接続にはヒートシール(図示しない)を用いたが、駆動
回路をCOG(チップオングラス)やTAB(テープオ
ートメーテッドボンディング)とするとさらに小型化が
可能となる。そして、上記2例では外部との接続信号線
の本数を低減するため表示データをシリアルで伝送した
が、本体内部に記憶装置やCPUを搭載してコードによ
り対応するパターンを表示することも可能である。さら
には、伝送方法も有線のみならず、無線や赤外線を用い
ることもでき、たとえば、FM多重放送の受信機能を本
体内部に有してその情報を表示すると行ったことも可能
である。
In the above two examples, the driving circuit of the DSTN-LCD and the driving circuit of the cold cathode tube are housed in the circuit section 57. The circuit section includes a circuit for processing and controlling signals from a temperature sensor, a light receiving sensor, and the like (not shown), and an interface circuit with the outside. The circuit is connected to an external connection cable (not shown) via a connector. I have. A heat seal (not shown) is used to connect the DSTN-LCD to the drive circuit of the DSTN-LCD. However, if the drive circuit is made of COG (chip-on-glass) or TAB (tape automated bonding), the size can be further reduced. It becomes possible. In the above two examples, display data was transmitted serially in order to reduce the number of external connection signal lines. However, it is also possible to mount a storage device or a CPU inside the main body and display a corresponding pattern by a code. is there. Further, the transmission method can use not only the cable but also wireless or infrared rays. For example, it is also possible to have a function of receiving FM multiplex broadcasting inside the main body and display the information.

【0045】この他に回路部品としては明るさおよびコ
ントラストの手動による調整用として、ボリューム(図
示しない)を2個設け、本体部51の側面よりつまみが
回せるように配置し、それぞれ上記の駆動回路に接続し
た。
In addition to the above, two volume parts (not shown) are provided as circuit components for manual adjustment of brightness and contrast, and are arranged so that a knob can be turned from the side surface of the main body 51, and the above-mentioned drive circuits are respectively provided. Connected to.

【0046】このように、本体部に受光センサと周囲の
明るさにより光源の明るさを自動調整する制御手段およ
び/または手動により光源の明るさを調整する制御手段
を設ければ、環境の明るさに応じた輝度の表示像を得る
ことができ、また、手動によっても調整が可能となるの
で、個々人の希望により明るさを調整でき、視認性の良
いホログラフィック表示装置が実現できる。
As described above, if the main body is provided with the control means for automatically adjusting the brightness of the light source based on the light receiving sensor and the surrounding brightness and / or the control means for manually adjusting the brightness of the light source, the brightness of the environment can be improved. It is possible to obtain a display image having a brightness corresponding to the brightness, and it is also possible to adjust the brightness manually, so that the brightness can be adjusted as desired by the individual, and a holographic display device with good visibility can be realized.

【0047】また、本体部および/または本体部とは別
に表示体のコントラストを調整する制御手段を設けれ
ば、常にコントラストの良い表示像を得ることができ、
視認性の良いホログラフィック表示装置が実現できる。
Also, if a control means for adjusting the contrast of the display body separately from the main body and / or the main body is provided, a display image with good contrast can always be obtained.
A holographic display device with good visibility can be realized.

【0048】本発明におけるコンバイナは、少なくとも
基板にホログラムが配されたものからなる。この基板と
しては、透過型ホログラム、反射型ホログラムのどちら
の基板にも用いることができ、前景視野を確保できる点
で、透明な基板が好ましい。この透明基板とは、完全に
透明なものだけでなく、光を部分的に透過するものを含
めて透明基板という。例えば、色付きでない透明ガラス
板だけでなくブロンズやグリーンなどに色付けされたガ
ラス板も透明基板として使用できる。また、材質につい
てはガラスのみでなく、アクリル、ポリカーボネート、
ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ジエチレングリコー
ルビスアリルカーボネート、ポリスチレン、メチルメタ
クリレート−スチレン共重合体樹脂、スチレン−アクリ
ロニトリル共重合体樹脂、ポリ(4−メチルペンテン−
1)などの合成樹脂基板でもよいし、透明な結晶体など
であってもよい。
The combiner according to the present invention comprises at least a hologram arranged on a substrate. As this substrate, a transparent substrate is preferable because it can be used for both a transmission hologram and a reflection hologram, and a foreground visual field can be secured. The transparent substrate is referred to as a transparent substrate including not only a completely transparent substrate but also a substrate partially transmitting light. For example, not only a transparent glass plate having no color but also a glass plate colored with bronze or green can be used as the transparent substrate. In addition, the material is not only glass, acrylic, polycarbonate,
Polyvinyl chloride, polyolefin, diethylene glycol bisallyl carbonate, polystyrene, methyl methacrylate-styrene copolymer resin, styrene-acrylonitrile copolymer resin, poly (4-methylpentene-
The substrate may be a synthetic resin substrate as in 1) or a transparent crystal.

【0049】上記の基板の光学特性としては、屈折率が
ホログラムに近似していることが望ましく、屈折率は
1.44〜1.64が、基板とホログラムとの界面で生
じる反射によるノイズが少ないという点で好ましい。ま
た、ヘイズ(曇価)は小さく、光線透過率は大きいこと
が好ましい。ヘイズが大きく光線透過率が小さい場合に
は、光が十分ホログラムに入射することが困難となり表
示像の明るさが低下し見にくくなる。また、複屈折は低
いことが望ましい。複屈折が高い場合には偏光面の整合
性の悪化により表示像の劣化をもたらす場合がある。
As the optical characteristics of the substrate, it is desirable that the refractive index is close to that of the hologram, and the refractive index is 1.44 to 1.64, but the noise due to the reflection generated at the interface between the substrate and the hologram is small. This is preferable in that respect. Further, it is preferable that haze (haze value) is small and light transmittance is large. If the haze is large and the light transmittance is small, it is difficult for the light to sufficiently enter the hologram, and the brightness of the displayed image is reduced, making it difficult to see. It is desirable that the birefringence is low. When the birefringence is high, the display image may be degraded due to the deterioration of the alignment of the polarization plane.

【0050】この基板は、厚さ1mm以下のフィルムで
もよいし、厚さ数cmのブロック体であってよいが、薄
すぎる場合は強度的に取扱いが困難となるおそれがあ
り、厚すぎる場合は小型軽量化しにくくなる。また、使
用環境条件によっては、耐熱性・耐寒性に優れた基板を
用いることが好ましい。前方の透視性や小型軽量化の観
点からは厚さ0.5〜3.0mm程度の透明な樹脂基板
を用いることが特に好ましい。
This substrate may be a film having a thickness of 1 mm or less, or may be a block having a thickness of several cm. If it is too thin, it may be difficult to handle it. It is difficult to reduce the size and weight. Further, it is preferable to use a substrate having excellent heat resistance and cold resistance depending on use environment conditions. It is particularly preferable to use a transparent resin substrate having a thickness of about 0.5 to 3.0 mm from the viewpoint of forward visibility and reduction in size and weight.

【0051】本発明におけるコンバイナは、2つの透明
基板の間にホログラムを粘着剤または接着剤を介して積
層した構造とすることが好ましい。こうして、ホログラ
ムを外部環境や磨耗から防ぐことができる。また、その
2つの透明基板の少なくとも一方を厚さ1mm以下の透
明フィルムとすれば、保護と軽量化の両立が可能であ
る。
The combiner in the present invention preferably has a structure in which a hologram is laminated between two transparent substrates via an adhesive or an adhesive. Thus, the hologram can be prevented from the external environment and abrasion. If at least one of the two transparent substrates is a transparent film having a thickness of 1 mm or less, both protection and weight reduction can be achieved.

【0052】また、ホログラムと粘着剤または接着剤と
の界面保護層を介せば、粘着剤あるいは接着剤によって
ホログラムの特性が影響されることを防ぐことができ
る。そのような、保護層としてはポリビニルアルコール
フィルムなどが好ましく使用できる。
Further, by interposing an interfacial protective layer between the hologram and the pressure-sensitive adhesive or the adhesive, it is possible to prevent the characteristics of the hologram from being affected by the pressure-sensitive adhesive or the adhesive. As such a protective layer, a polyvinyl alcohol film or the like can be preferably used.

【0053】さらに、本発明の基板の耐磨耗性が不十分
な場合は、必要に応じてコンバイナの表面にハードコー
トを施せば、耐磨耗性の優れたコンバイナを実現するこ
とができる。
Furthermore, when the wear resistance of the substrate of the present invention is insufficient, a hard coater may be applied to the surface of the combiner if necessary, thereby realizing a combiner having excellent wear resistance.

【0054】基板、ホログラム、粘着剤、接着剤、保護
層のいずれか少なくとも1つに、紫外線吸収剤、紫外線
安定剤、酸化防止剤の少なくとも1つを含有させれば、
車両内のような紫外線に曝される環境においてもそれぞ
れの材料の特性が損なわれることなく、信頼性に優れた
ホログラフィック表示装置が実現できる。
If at least one of the substrate, the hologram, the adhesive, the adhesive, and the protective layer contains at least one of an ultraviolet absorber, an ultraviolet stabilizer, and an antioxidant,
Even in an environment exposed to ultraviolet rays, such as in a vehicle, a holographic display device with excellent reliability can be realized without impairing the properties of the respective materials.

【0055】本発明に用いるホログラムは、通常数10
mm〜数100mm角程度の面積で、数μm〜数10μ
m程度の厚みである。このようなホログラムは、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。
The hologram used in the present invention is usually several tens.
mm to several hundreds mm square area, several μm to several tens μm
m. Such a hologram is desirable in that a volume / phase type hologram such as a Lippmann type can obtain a high diffraction efficiency.
A hologram such as a rainbow type can be widely used. Also, as a hologram material,
Various photosensitive materials such as photopolymers such as polyvinyl carbazole and acrylics, gelatin dichromate, photo resists and silver salts can be used.

【0056】また、本発明のホログラムとして、複数の
波長の光により多重露光されたホログラムであるか、ま
たは1つまたは複数の波長の光で露光された複数のホロ
グラムを積層したものを用いることによって、多色表示
が可能である。さらに、軸はずしの凹面鏡または凸レン
ズに相当する回折格子を記録することによって、表示像
の遠方拡大表示が可能となる。
Further, as the hologram of the present invention, a hologram that is multiple-exposed with light of a plurality of wavelengths or a hologram that is obtained by laminating a plurality of holograms that are exposed with light of one or more wavelengths is used. , Multi-color display is possible. Further, by recording a diffraction grating corresponding to an off-axis concave mirror or convex lens, a display image can be displayed in a distantly enlarged manner.

【0057】本発明のホログラフィック表示装置は、使
用状態においてコンバイナが表示虚像と観察者とを結ぶ
光軸に対し70〜110°の角度範囲にあるため、視線
に対するコンバイナの傾き角がほぼ垂直となり表示像を
見るときに違和感がない。このような角度条件を満たす
には、一般的なホログラフィック表示装置の場合観察者
の視線はほぼ水平であるかやや見下ろしになることを考
え合わせると、本体部を水平状態に保持した場合に、コ
ンバイナをほぼ直立させるかもしくは観察者の前方方向
に傾斜させればよい。
In the holographic display device of the present invention, the tilt angle of the combiner with respect to the line of sight becomes substantially perpendicular to the optical axis connecting the display virtual image and the observer in an angle range of 70 to 110 ° in use. There is no discomfort when viewing the displayed image. In order to satisfy such an angle condition, considering that the line of sight of the observer is almost horizontal or slightly looking down in the case of a general holographic display device, when the main body is held in a horizontal state, The combiner may be substantially upright or inclined in the forward direction of the observer.

【0058】また、本発明において、上記例のように情
報表示源からホログラムへの光の入射角の絶対値が、ホ
ログラムから観察者への回折角の絶対値より20°以上
大きい非正反射の光学配置とすることは好ましい。ホロ
グラムによる回折像とホログラムが備えられた透明基板
の表面反射像とが完全に分離され、2重像のない視認性
の良いホログラフィック表示像が得られるからである。
したがって、表面反射像を防ぐために反射防止膜を施す
必要がなく低コストのホログラフィック表示装置が実現
できる。
In the present invention, as in the above example, the absolute value of the incident angle of light from the information display source to the hologram is larger than the absolute value of the diffraction angle from the hologram to the observer by 20 ° or more. An optical arrangement is preferred. This is because the diffraction image by the hologram and the surface reflection image of the transparent substrate provided with the hologram are completely separated, and a holographic display image with good visibility without a double image can be obtained.
Therefore, it is not necessary to apply an antireflection film in order to prevent a surface reflection image, and a low-cost holographic display device can be realized.

【0059】また、上記例のように本体部と支持台とを
ボールジョイント等によって連結し支持台に対し本体部
が自由に回転可能とすることは、好ましい。すなわち、
本発明の表示装置は、情報表示源を備えた本体部とコン
バイナとが一体化されている。そして、表示装置の使用
状態において、コンバイナと情報表示源との距離および
光学角度配置が一定に保たれている。そのため、ホログ
ラムの再生条件を最適の状態に保つことができる。上記
のような連結構造は、コンバイナと情報表示源との配置
を一定に保ちつつ、コンバイナの水平に対する傾斜角の
変更を容易とするものである。例えば、様々な身長の観
察者が各人に適した高さで表示像を観察するための調整
を行う場合には、上記の連結部においてコンバイナの水
平に対する傾斜角を変えれば、観察者から見て表示像の
高さを変えることができる。
Further, it is preferable that the main body and the support are connected by a ball joint or the like so that the main body can freely rotate with respect to the support as in the above example. That is,
In the display device of the present invention, a main body provided with an information display source and a combiner are integrated. Then, when the display device is in use, the distance and the optical angle arrangement between the combiner and the information display source are kept constant. Therefore, the hologram reproduction condition can be kept in an optimal state. The connection structure as described above facilitates changing the inclination angle of the combiner with respect to the horizontal while keeping the arrangement of the combiner and the information display source constant. For example, when observers of various heights make adjustments for observing a display image at a height suitable for each person, if the inclination angle of the combiner with respect to the horizontal is changed at the above-mentioned connecting portion, the observer can view the image. To change the height of the displayed image.

【0060】さらに、本発明のコンバイナを可倒式と
し、本体部の上面に沿うように収納可能とすることによ
って、非使用時にコンバイナを倒しておくことができ、
さらにコンパクト化できる。また、デザイン的にも優れ
たホログラフィック表示装置を実現できる。なお、コン
バイナを本体部の上面に沿うように収納された状態から
起こして使用状態にする動作を、コンバイナの上部を押
すことによって所定の角度の起立した状態になるようワ
ンタッチの開閉とすれば使い勝手がよく好ましい。その
ときのコンバイナの動きが急激な変化とならないように
緩衝機構を設ければ、コンバイナの動きを非常にスムー
スなものとすることができ、急激な動きによる部品・材
料の変形や疲労を防ぐことができる。また、コンバイナ
の動きに連動したスイッチを備え、コンバイナが起立し
たときには光源および/または表示体の電源が接続さ
れ、コンバイナが本体部の上面に沿うように収納された
ときには光源および/または表示体の電源が切断される
ようにすれば、別個の手動スイッチは不要でありコンバ
イナが収納状態の時には電力を消費しないので、経済的
でかつ部品点数が少なくコストが安いものとなる。ま
た、使い勝手が良くかつデザイン的にも優れたホログラ
フィック表示装置が実現できる。
Further, the combiner according to the present invention is of a retractable type and can be stored along the upper surface of the main body, so that the combiner can be folded down when not in use.
It can be more compact. Further, a holographic display device excellent in design can be realized. It should be noted that the operation of raising the combiner from a state of being stored along the upper surface of the main body to the use state can be performed by pressing the upper part of the combiner to open and close with a single touch so as to be in a standing state at a predetermined angle. Is often preferred. If a buffer mechanism is provided so that the movement of the combiner does not suddenly change at that time, the movement of the combiner can be made extremely smooth, and deformation and fatigue of parts and materials due to sudden movement can be prevented. Can be. Further, a switch interlocked with the movement of the combiner is provided, and when the combiner is erected, the power source of the light source and / or the display is connected, and when the combiner is stored along the upper surface of the main body, the light source and / or the display is turned off. If the power supply is cut off, no separate manual switch is required and no power is consumed when the combiner is in the stowed state, which is economical, has a small number of parts and is inexpensive. Further, a holographic display device which is easy to use and excellent in design can be realized.

【0061】本発明のホログラフィック表示装置を車両
に用いる場合、上記例のようにダッシュボード上に表示
装置を載置するほか、ダッシュボード内に組み込み、使
用時にはコンバイナをダッシュボードから立ち上げ、非
使用時にはダッシュボードに沿うように倒れ収納される
ようにすれば、非常にコンパクトでデザイン性に優れた
ホログラフィック表示装置が実現できる。
When the holographic display device of the present invention is used in a vehicle, the display device is mounted on the dashboard as in the above example, and is incorporated in the dashboard. When used, the holographic display device can be realized to be extremely compact and excellent in design if the holographic display device is folded down and stored along the dashboard.

【0062】本発明のように、情報表示源とコンバイナ
とが(本体部を介して)一体化されている場合、コンバ
イナと情報表示源との距離が短い。コンバイナに倍率を
有するホログラムを用いた場合、コンバイナと情報表示
源との距離が短いと、一般に表示像は歪を生ずる。この
ような歪を少なくするには、露光光学配置などの露光条
件を最適化したり、円筒面レンズなどを用いた非球面波
露光を行うことが好ましい。それでも歪が完全には無く
ならないような場合には、表示体に表示する情報の形状
を、ホログラムにより回折され得られる虚像の像歪を補
正するようにあらかじめ変形させておくことにより、歪
の少ない表示像を得ることが可能となる。そのような変
形としては、表示像の水平線が直線となるよう、表示体
に表示される対応する水平線を多次曲線状に変形してお
くことが好ましいが、通常の歪補正のためには2次曲線
程度で十分有効である。
When the information display source and the combiner are integrated (via the main body) as in the present invention, the distance between the combiner and the information display source is short. When a hologram having a magnification is used as a combiner, a display image is generally distorted if the distance between the combiner and the information display source is short. In order to reduce such distortion, it is preferable to optimize exposure conditions such as an exposure optical arrangement and to perform aspherical wave exposure using a cylindrical lens or the like. If the distortion still does not completely disappear, the shape of the information displayed on the display body is deformed in advance so as to correct the image distortion of the virtual image obtained by being diffracted by the hologram. A display image can be obtained. As such a deformation, it is preferable to deform the corresponding horizontal line displayed on the display body into a multi-order curve so that the horizontal line of the display image becomes a straight line. The following curve is effective enough.

【0063】なお、本発明のように非正反射配置でかつ
倍率を持ったホログラムを用いる場合、得られる表示像
が視線に対して大きく傾く場合がある。そのような表示
像は前述のように違和感があるだけでなく、観察者が視
点の位置を移動させた場合の動的な像歪の原因となる。
そのような場合、情報表示源からコンバイナへの光軸に
対して前記表示体の表面のなす角度を直角から傾けるこ
とにより、表示像の視線に対する傾きを補正することが
できる。その角度としてはホログラムの倍率やホログラ
フィック表示装置の光学配置などにより異なるが、10
〜50°程度が好ましい。
When a hologram having a non-specular reflection arrangement and a magnification is used as in the present invention, an obtained display image may be greatly inclined with respect to the line of sight. Such a display image not only has a sense of discomfort as described above, but also causes dynamic image distortion when the observer moves the position of the viewpoint.
In such a case, the inclination of the display image with respect to the line of sight can be corrected by inclining the angle formed by the surface of the display body with respect to the optical axis from the information display source to the combiner from a right angle. The angle varies depending on the magnification of the hologram and the optical arrangement of the holographic display device.
About 50 ° is preferable.

【0064】本発明のホログラフィック表示装置を乗り
物用に応用した場合表示すべき情報はその表示用途によ
り適宜選択されるものであり、車両のスピード計、タコ
メーター、シフトレバー表示、さらには種々の警告ラン
プや、ナビゲーション情報、エアコン、オーディオ機器
など付属機器の情報等が例として挙げられる。また、道
路情報、駐車場空き情報などの車両外からの情報を表示
することももちろん可能である。また、航空機や船舶な
どでは緯度、経度、高度、進行方向などの位置・方位情
報や、気象情報、レーダーの障害物情報、魚群探知機の
情報など、乗り物の運行や業務に関わる様々な情報が考
えられる。なお、観察者とは主には車両等の乗り物の運
転手であるが、助手席その他の同乗者や、これらすべて
の者を含めることができる。
When the holographic display device of the present invention is applied to a vehicle, the information to be displayed is appropriately selected according to the display application, and includes a speedometer, a tachometer, a shift lever display of a vehicle, and various types of information. Examples include warning lamps, navigation information, and information on attached devices such as air conditioners and audio devices. Further, it is of course possible to display information from outside the vehicle such as road information and parking lot availability information. Also, for aircraft and ships, various information related to vehicle operation and operations, such as position and orientation information such as latitude, longitude, altitude, direction of travel, weather information, radar obstacle information, fish finder information, etc. Conceivable. Note that the observer is mainly a driver of a vehicle such as a vehicle, but may include a passenger seat and other passengers, and all of them.

【0065】また、これまでの説明は本発明を自動車用
のHUDに応用した例を中心にして説明したが、本発明
のホログラフィック表示装置の用途はそれだけに限定さ
れるものではない。例えば、ダッシュボード上あるいは
リヤトレイ上に配置し、車両のコーナーの位置を指示す
る虚像コーナーマーカーなどにも、本発明を用いること
ができる。また、乗り物以外でも、プロンプターやゲー
ムなどホログラムを用いた表示装置全般に広く応用でき
るものである。
In the above description, the present invention has been described focusing on an example in which the present invention is applied to an HUD for an automobile, but the application of the holographic display device of the present invention is not limited thereto. For example, the present invention can also be used for a virtual image corner marker arranged on a dashboard or a rear tray to indicate a corner position of a vehicle. In addition to vehicles, the present invention can be widely applied to display devices using holograms, such as a prompter and a game.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明のホログラフィック表示装置によ
れば、情報表示源とコンバイナとを本体部に備え一体化
しているので、非常にコンパクトなホログラフィック表
示装置を実現できる。この場合、情報表示源とコンバイ
ナとの位置関係は、情報表示源からコンバイナへの光の
入射角および情報表示源からコンバイナへの距離が、ほ
ぼ一定に保たれるよう固定されているため、ホログラム
の再生条件を常に最適の状態に保つことができる。
According to the holographic display device of the present invention, since the information display source and the combiner are provided in the main body and integrated, a very compact holographic display device can be realized. In this case, the positional relationship between the information display source and the combiner is fixed such that the angle of incidence of light from the information display source to the combiner and the distance from the information display source to the combiner are fixed so that the hologram is fixed. Can always be kept in an optimal condition.

【0067】そして、本発明のホログラフィック表示装
置によれば、コンバイナの角度が表示虚像と観察者を結
ぶ光軸に対し70〜110°の範囲にあるため、視線に
対するコンバイナの傾き角がほぼ垂直となり表示像を見
るときに違和感を低減できる。また、一般に表示像は視
線にほぼ垂直であるため、表示像の傾き角とコンバイナ
の傾き角とがほぼ等しくなり違和感のない表示像が得ら
れる。
According to the holographic display device of the present invention, since the angle of the combiner is in the range of 70 to 110 ° with respect to the optical axis connecting the display virtual image and the observer, the inclination angle of the combiner with respect to the line of sight is almost perpendicular. When viewing the display image, the sense of discomfort can be reduced. Further, since the display image is generally perpendicular to the line of sight, the inclination angle of the display image is almost equal to the inclination angle of the combiner, and a display image without a sense of incongruity can be obtained.

【0068】こうして本発明により、違和感がなく視認
性に優れたホログラフィック表示装置が実現できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a holographic display device which is comfortable and has excellent visibility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のホログラフィック表示装置の一例を示
す概略断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a holographic display device of the present invention.

【図2】本発明におけるコンバイナの一例を示す概略断
面図(a)、概略正面図(b)。
FIG. 2 is a schematic sectional view (a) and a schematic front view (b) showing an example of a combiner according to the present invention.

【図3】本発明のホログラフィック表示装置の別の例を
示す概略断面図。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing another example of the holographic display device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21:ホログラム有効領域 22:ホログラム非有効領域 23:基板 24:粘着剤 25:保護層 26:カバーフィルム 50:コンバイナ 51:本体部 52:支持台 53:光源 54:表示体 55:折り返しミラー 56:コンバイナ保持部品 57:回路部 58:情報を含む光 21: Hologram effective area 22: Hologram non-effective area 23: Substrate 24: Adhesive 25: Protective layer 26: Cover film 50: Combiner 51: Main body 52: Support 53: Light source 54: Display 55: Folding mirror 56: Combiner holding part 57: Circuit part 58: Light containing information

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と表示すべき情報を表示する表示体と
を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、基板に配されて前記光を観察者に向けて回折し虚像
として観察者に視認させるホログラムを備えたコンバイ
ナとから少なくとも構成され、前記情報表示源が備えら
れる本体部にコンバイナの端部が軸支されてなるホログ
ラフィック表示装置において、前記コンバイナは、使用
状態において観察者と虚像とを結ぶ光軸とのなす角が7
0〜110°の範囲に設けられることを特徴とするホロ
グラフィック表示装置。
An information display source comprising a light source and a display body for displaying information to be displayed, the information display source generating information to be displayed as light, and a virtual image arranged on a substrate and diffracting the light toward an observer. A holographic display device comprising at least a combiner having a hologram to be visually recognized by an observer, and an end of the combiner being pivotally supported on a main body provided with the information display source, wherein the combiner is in use. The angle between the optical axis connecting the observer and the virtual image is 7
A holographic display device provided in a range of 0 to 110 °.
【請求項2】前記コンバイナは、ほぼ直立するかもしく
は観察者の前方方向に傾斜していることを特徴とする請
求項1のホログラフィック表示装置。
2. The holographic display device according to claim 1, wherein said combiner is substantially upright or inclined forward of the observer.
【請求項3】前記情報表示源からホログラムへの光の入
射角の絶対値は、ホログラムから観察者への回折角の絶
対値より20°以上大きいことを特徴とする請求項1ま
たは2のホログラフィック表示装置。
3. The hologram according to claim 1, wherein an absolute value of an incident angle of light from the information display source to the hologram is larger than an absolute value of a diffraction angle from the hologram to an observer by 20 ° or more. Graphic display device.
【請求項4】前記ホログラムは軸はずしの凹面鏡または
凸レンズに相当する回折格子が記録されていることを特
徴とする請求項1〜3のいずれかのホログラフィック表
示装置。
4. The holographic display device according to claim 1, wherein said hologram is recorded with a diffraction grating corresponding to an off-axis concave mirror or convex lens.
【請求項5】前記コンバイナの傾斜角は、観察者から見
て前記虚像の高さを変えられるよう調整可能であり、コ
ンバイナの傾斜角の調整時には、前記情報表示源からコ
ンバイナへの光の入射角および情報表示源からコンバイ
ナへの距離が一定に保たれるよう、コンバイナおよび情
報表示源が一体となって動くことを特徴とする請求項1
〜4のいずれかのホログラフィック表示装置。
5. The tilt angle of the combiner is adjustable so that the height of the virtual image can be changed when viewed from an observer. At the time of adjusting the tilt angle of the combiner, light from the information display source enters the combiner. 2. The combination of claim 1, wherein the angle and the distance from the information source to the combiner are kept constant.
The holographic display device according to any one of items 1 to 4,
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