JP2000132073A - Holographic display device - Google Patents

Holographic display device

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JP2000132073A
JP2000132073A JP10302979A JP30297998A JP2000132073A JP 2000132073 A JP2000132073 A JP 2000132073A JP 10302979 A JP10302979 A JP 10302979A JP 30297998 A JP30297998 A JP 30297998A JP 2000132073 A JP2000132073 A JP 2000132073A
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JP
Japan
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hologram
display device
laser light
information
source
Prior art date
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JP10302979A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihito Nakazawa
伯人 中沢
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a holographic display device where the blur of a display picture is restrained. SOLUTION: This display device is equipped with an information display source 1 emitting information to be displayed as a laser beam 3a, and a hologram optical device 10 diffracting the laser beam 3a so that an observer 11 may visually confirm the information. The display source 1 is provided with at least a laser beam source 2, a means 4 for deflecting the laser beam emitted from the laser beam source 2 and a diffusion type hologram 5.

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】本発明はホログラフィック表
示装置に関し、特に色収差を改善したホログラフィック
表示装置に関する。
The present invention relates to a holographic display device, and more particularly to a holographic display device having improved chromatic aberration.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のホログラム材料やレーザ技術の進
展により、ホログラムを用いた製品が増加している。例
えば、情報を含む光を回折し観察者に情報を表示するホ
ログラフィック表示装置やバーコード読取装置の光スキ
ャナなどにおいて、ホログラムは光学素子として用いら
れている。また、自動車などの車両の運転者に情報を表
示する表示装置として、ヘッドアップディスプレイ(以
下HUDという)がある。
2. Description of the Related Art With the recent development of hologram materials and laser technology, products using holograms are increasing. For example, a hologram is used as an optical element in a holographic display device that diffracts light containing information and displays the information to an observer, an optical scanner of a barcode reading device, and the like. As a display device for displaying information to a driver of a vehicle such as an automobile, there is a head-up display (hereinafter, referred to as a HUD).

【0003】HUDは、液晶表示装置などの情報表示源
から投射された光学的情報を、自動車の風防ガラスなど
に組み込まれたホログラムやハーフミラーなどからなる
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。さらに、IDカードやクレジットカードの偽造防止
用マークや、装飾用ホログラム、ホログラムカレンダー
などではイメージを記録したホログラムが用いられてい
る。
The HUD displays optical information projected from an information display source such as a liquid crystal display device on a combiner including a hologram and a half mirror incorporated in a windshield of an automobile, etc. The information can be read without moving the viewpoint. In addition, forgery prevention marks on ID cards and credit cards, decorative holograms, hologram calendars, and the like use holograms on which images are recorded.

【0004】ホログラムは、入射角と回折角を異なるよ
うにできる非正反射性、遠方拡大表示を可能とする倍率
効果、高い回折効率と高い透過率が両立可能な波長選択
性などの利点を有するため、HUDなどの表示装置用の
光学素子として使用されている。
[0004] The hologram has advantages such as non-specular reflectivity in which the incident angle and the diffraction angle can be made different, a magnification effect in which distantly magnified display is possible, and wavelength selectivity in which high diffraction efficiency and high transmittance can be compatible. Therefore, it is used as an optical element for a display device such as a HUD.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、ホログラム
は回折格子の一種であるため、光の波長に応じて回折角
が異なるなどの波長依存性がある。そのため、発光波長
の半値幅の広い光源を用いたホログラフィック表示装置
では色収差が発生し、表示像がボケるなどの問題があっ
た。特に、非正反射型のホログラムや倍率を持ったホロ
グラムの場合、回折像が光軸に垂直な方向にずれる横分
散が発生するため、表示像のボケが大きくなる。
However, since the hologram is a kind of diffraction grating, it has a wavelength dependence such that the diffraction angle varies depending on the wavelength of light. For this reason, in a holographic display device using a light source having a wide half width of the emission wavelength, there is a problem that chromatic aberration occurs and a displayed image is blurred. In particular, in the case of a non-specular reflection type hologram or a hologram having a magnification, since a diffracted image is displaced in a direction perpendicular to the optical axis, a blur of a display image is increased.

【0006】図4は従来のHUDの一例を示す概念図で
ある。これは自動車のダッシュボード上などに設置する
小型の別置き型HUDである。HUD本体部13に内蔵
された蛍光表示管(VFD)20よりなる情報表示源か
ら発した情報を含む光23が、ホログラムのコンバイナ
10により観察者11の方向に回折され、表示像12と
して視認される。ホログラムのコンバイナ10は、その
下辺近傍で支持部14によりHUD本体部13に回動自
在に軸支されている。HUD本体部13の底面には向き
や傾きが調整可能な脚部15が配され、ダッシュボード
上などに固定される。脚部15は脱着可能であり、必要
に応じて使用される。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a conventional HUD. This is a small separate type HUD that is installed on the dashboard of a car or the like. Light 23 including information emitted from an information display source including a fluorescent display tube (VFD) 20 built in the HUD main body 13 is diffracted in the direction of the observer 11 by the hologram combiner 10 and visually recognized as a display image 12. You. The hologram combiner 10 is rotatably supported on the HUD body 13 by a support portion 14 in the vicinity of the lower side thereof. A leg 15 whose direction and inclination can be adjusted is arranged on the bottom surface of the HUD body 13 and is fixed on a dashboard or the like. The leg 15 is detachable and used as needed.

【0007】ここで、情報を含む光23がコンバイナ1
0の法線に対して入射する角度をθ1 、回折される角度
をθ2 とし、またVFD20からコンバイナ10までの
距離をr1 、コンバイナ10から表示像12までの距離
をr2 とする。上述のように非正反射の場合(θ1 ≠θ
2 )やホログラムが倍率を持つ場合(r2 /r1 >1)
に色収差が顕著になる。観察者11の位置が光軸上にあ
る場合は色収差は比較的少ないが、上下左右に目が動き
光軸から離れると色収差がさらに大きくなり像のボケが
顕著になる。
Here, light 23 containing information is transmitted to combiner 1
The incident angle with respect to the normal to 0 is θ 1 , the diffracted angle is θ 2 , the distance from the VFD 20 to the combiner 10 is r 1 , and the distance from the combiner 10 to the display image 12 is r 2 . As described above, in the case of non-specular reflection (θ 1 ≠ θ
If 2) or a hologram has a magnification (r 2 / r 1> 1 )
Chromatic aberration becomes remarkable. When the position of the observer 11 is on the optical axis, the chromatic aberration is relatively small. However, when the eyes move up, down, left, and right, and become distant from the optical axis, the chromatic aberration further increases, and the image blur becomes remarkable.

【0008】そこで、色収差を改善するため、収差補正
用の第2、第3のホログラムを用いる方法がよく知られ
ている。ところが、複数のホログラムを使用するためコ
ストアップになったり、全体の光学系が大型化する問題
があった。
In order to improve chromatic aberration, a method using second and third holograms for correcting aberration is well known. However, the use of a plurality of holograms raises the cost and increases the size of the entire optical system.

【0009】また、色収差を改善するため、異なる2つ
の特性を持ったホログラムを多重露光したり、ホログラ
ムの周辺部での回折光波長の半値幅を狭くしたり、回折
波長と効率を漸次変化させることが提案されている(特
開平8−234022、特開平9−81020、特開平
10−78561)。ところが、このようなホログラム
の作製は一般に困難であり、複雑な特性を安定的に得る
のが難しい問題があった。また、製造プロセスが複雑に
なりコストアップになる問題があった。
In order to improve chromatic aberration, holograms having two different characteristics are subjected to multiple exposure, the half-width of the diffracted light wavelength at the periphery of the hologram is reduced, and the diffraction wavelength and efficiency are gradually changed. (JP-A-8-234022, JP-A-9-81020, and JP-A-10-78561). However, production of such a hologram is generally difficult, and there has been a problem that it is difficult to stably obtain complicated characteristics. Further, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated and the cost increases.

【0010】HUDは外景と表示像とを重ねて観察する
ため、視認性のよい表示像を得るには、高輝度で高コン
トラストの表示器が必要である。従来用いられていた表
示器は主に自発光型のVFDと受光型の液晶表示素子
(LCD)である。VFDは蛍光体をセグメント状に配
列したものや半導体基板上に駆動回路とともに蛍光体を
ドットマトリックス状に配列したものなどがある。緑色
に関しては非常に高い輝度が得られる。また、自発光型
のため高いコントラストが得られる。
[0010] Since the HUD observes the outside scene and the display image in a superimposed manner, a display device with high luminance and high contrast is required to obtain a display image with good visibility. Conventionally used displays are mainly a self-luminous type VFD and a light receiving type liquid crystal display device (LCD). VFDs include those in which phosphors are arranged in a segment shape and those in which phosphors are arranged in a dot matrix along with a drive circuit on a semiconductor substrate. Very high luminance is obtained for green. In addition, a high contrast can be obtained because of the self-luminous type.

【0011】ところが、蛍光体の発光波長の半値幅は1
00nm程度で非常に広いため、上述のような色収差の
問題があり、非正反射における入射と回折との角度差や
倍率を大きくできない問題があった。また、ホログラム
の回折光波長の半値幅は20nm程度であるため、この
半値幅程度以外の波長の光が利用されない問題もあっ
た。
However, the half width of the emission wavelength of the phosphor is 1
Since it is very wide at about 00 nm, there is a problem of the chromatic aberration as described above, and there has been a problem that the angle difference and the magnification between the incidence and the diffraction in the non-specular reflection cannot be increased. Further, since the hologram has a half-width of the diffracted light wavelength of about 20 nm, there is a problem that light having a wavelength other than the half-width is not used.

【0012】一方、LCDはバックライトと組み合わせ
て使用される。セグメント型のLCDは比較的高い透過
率とコントラストを有し、明るく視認性のよい表示像を
得やすいが、固定パターンしか表示できないため応用に
限界がある。ドットマトリックス型は表示内容を自由に
変えられるが、透過率とコントラストが低いため、HU
Dの情報表示源として用いる場合、表示像の品質が十分
でない問題があった。
On the other hand, an LCD is used in combination with a backlight. The segment type LCD has a relatively high transmittance and contrast and is easy to obtain a bright and highly visible display image, but has a limited application because it can only display a fixed pattern. The dot matrix type allows the display content to be changed freely, but the transmittance and contrast are low, so the HU
When used as an information display source for D, there is a problem that the quality of a displayed image is not sufficient.

【0013】また、バックライトとしてはハロゲンラン
プなどの広帯域タイプと陰極管などの輝線タイプとがあ
る。広帯域タイプの発光波長は連続スペクトルであるた
め、ホログラムと組み合わせて使用するためには、狭帯
域の干渉フィルタが必要となり、コストアップになった
り光利用率が低下する。輝線タイプの場合は発光波長の
半値幅が数nmと狭いため、ホログラムとの相性はよい
が輝度変調が十分にできない。また、数nmの半値幅で
あってもホログラムの倍率や非正反射の入射と回折の角
度差が大きくなると、表示像のボケが発生する。このよ
うに従来の表示器、光源のそれぞれの発光特性にはいず
れも一長一短があり、ホログラフィック表示装置の情報
表示源として最適でなかった。
The backlight includes a broadband type such as a halogen lamp and a bright line type such as a cathode ray tube. Since the emission wavelength of the broadband type is a continuous spectrum, in order to use it in combination with a hologram, a narrow-band interference filter is required, which increases the cost and reduces the light utilization rate. In the case of the bright line type, since the half width of the emission wavelength is as narrow as several nm, the compatibility with the hologram is good, but the luminance cannot be sufficiently modulated. Further, even when the hologram has a half-value width of several nm, if the magnification of the hologram or the angle difference between the incidence of non-specular reflection and the diffraction increases, the displayed image is blurred. As described above, each of the light emission characteristics of the conventional display and light source has advantages and disadvantages, and is not optimal as an information display source of a holographic display device.

【0014】また、平面ボードの像を記録したホログラ
ムのコンバイナ上にレーザ光を掃引して情報を表示する
ことが提案されている(特開昭62−5288、特開昭
63−227823)。しかし、このホログラムのコン
バイナそのものが拡散性を有するために直接レーザ光を
コンバイナに投射すると表示像がボケる問題があった。
本発明の目的は、従来技術の課題を解決するホログラフ
ィック表示装置を提供することにある。
Further, it has been proposed to display information by sweeping a laser beam onto a combiner of a hologram recording an image of a plane board (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-5288 and 63-227823). However, since the hologram combiner itself has a diffusive property, there is a problem in that a display image is blurred when a laser beam is directly projected onto the combiner.
An object of the present invention is to provide a holographic display device that solves the problems of the prior art.

【0015】[0015]

【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、表示すべき情報を光とし
て発するレーザ光源を有する情報表示源と、前記光を回
折して観察者に情報を視認させるホログラム光学素子と
を備えたホログラフィック表示装置において、前記情報
表示源は少なくともレーザ光源とレーザ光の偏向手段と
拡散型ホログラムとを有す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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has an information display source having a laser light source for emitting information to be displayed as light, and an observer which diffracts the light to obtain an information. A holographic display device provided with a holographic optical element for visually recognizing information, wherein the information display source has at least a laser light source, a laser beam deflecting unit, and a diffusion hologram. I do.

【0016】また、前記拡散型ホログラムとして、体積
位相型ホログラムが使用されている上記のホログラフィ
ック表示装置を提供する。また、前記レーザ光源として
半導体レーザが使用され、前記体積位相型ホログラムと
してフォトポリマーが使用されている上記のホログラフ
ィック表示装置を提供する。
Further, the present invention provides the holographic display device, wherein a volume phase hologram is used as the diffusion hologram. Further, the present invention provides the holographic display device, wherein a semiconductor laser is used as the laser light source and a photopolymer is used as the volume phase hologram.

【0017】本発明は上述のホログラフィック表示装置
における色収差を改善し、ホログラフィック表示装置に
最適な情報表示源を実現するとともに、ホログラムのコ
ンバイナに表示される像のボケに基づく視認性の低下を
抑制できる。
The present invention improves the chromatic aberration in the holographic display device described above, realizes an information display source optimal for the holographic display device, and reduces the visibility of an image displayed on the hologram combiner due to blur. Can be suppressed.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。図2は、本発明のホログラフィッ
ク表示装置における情報表示源の模式図である。情報表
示源1はレーザ光源2とレーザ光の偏向手段4と拡散型
ホログラム5を主要な構成要素とする。レーザ光源2か
ら発したレーザ光3は制御装置6からの制御信号に基づ
き、レーザ光の偏向手段4により水平(x)、垂直
(y)方向に走査される。さらに、情報表示源にレーザ
光源からのレーザ光の変調手段を少なくとも1つ設ける
ことがきわめて好ましい。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic diagram of an information display source in the holographic display device of the present invention. The information display source 1 has a laser light source 2, a laser beam deflecting means 4 and a diffusion hologram 5 as main components. The laser light 3 emitted from the laser light source 2 is scanned in the horizontal (x) and vertical (y) directions by the laser light deflecting means 4 based on a control signal from the control device 6. Further, it is very preferable to provide at least one means for modulating the laser light from the laser light source in the information display source.

【0019】このレーザ光の変調手段によりレーザ光を
オン・オフ制御しまたはレーザ光強度を階調制御し、表
示すべき情報を拡散型ホログラム5上に描画でき、また
後述するようにカラー表示する場合様々な色を表示する
ためRGBの強度を変調して組み合わせることができ
る。図示しないが必要に応じてレーザ光3を拡散型ホロ
グラム5上に集光するための光学系を使用してもよい。
The laser light modulation means controls on / off of the laser light or gradation control of the intensity of the laser light so that information to be displayed can be drawn on the diffusion hologram 5, and color display is performed as described later. In some cases, RGB colors can be modulated and combined to display various colors. Although not shown, an optical system for condensing the laser beam 3 on the diffusion hologram 5 may be used as necessary.

【0020】拡散型ホログラム5は照射されたレーザ光
3を拡散的に回折するため、拡散型ホログラム5の面が
表示器の発光面として機能し、全体としてひとつの表示
装置または情報表示源と見なすことができる。この拡散
された光をホログラムのコンバイナなどに照射すればH
UDなどのホログラフィック表示装置を構成できる。レ
ーザ光は単色性が強く発振波長の半値幅が極めて狭いた
め、本発明の情報表示源を用いたホログラフィック表示
装置では、色収差によるボケのない表示像が得られる。
Since the diffusion hologram 5 diffracts the irradiated laser beam 3 diffusively, the surface of the diffusion hologram 5 functions as a light emitting surface of a display, and is regarded as one display device or information display source as a whole. be able to. By irradiating this diffused light to a hologram combiner or the like, H
A holographic display device such as a UD can be configured. Since the laser light has high monochromaticity and an extremely narrow half-width of the oscillation wavelength, a holographic display device using the information display source of the present invention can obtain a display image without blur due to chromatic aberration.

【0021】さらに、拡散型ホログラム上のレーザ光に
よる描画を拡散性のない通常のホログラムのコンバイナ
に投射しているため、像ボケのない視認性のよい表示像
が得られる。また、ホログラムの回折波長と半導体レー
ザ(LD)の発振波長を一致させれば、光利用率が非常
に高くなる。本発明のホログラフィック表示装置は、特
に表示倍率が大きい場合や非正反射の入射と回折の角度
差が大きい場合にその特徴をより発揮できる。さらにホ
ログラムのコンバイナの回折波長の半値幅に広がりを持
たせれば、コンバイナの表示像の観察位置に広がりを持
たせたホログラフィック表示装置が得られる。
Further, since the drawing by the laser beam on the diffusion type hologram is projected onto a normal hologram combiner having no diffusivity, a display image with good visibility without image blur can be obtained. Further, if the diffraction wavelength of the hologram is made to coincide with the oscillation wavelength of the semiconductor laser (LD), the light utilization factor becomes extremely high. The holographic display device of the present invention can exhibit its features more particularly when the display magnification is large or when the angle difference between the incidence of non-specular reflection and the diffraction is large. Further, if the half width of the diffraction wavelength of the hologram combiner is widened, a holographic display device in which the observation position of the display image of the combiner is widened can be obtained.

【0022】レーザ光源は、HUDの光源用として小型
が望まれるので、LDが好ましく使用できる。発振波長
630nm帯または670nm帯の赤色LDが例示でき
る。GaN系またはZnSe系の青色、または緑色LD
も近い将来実用化が期待されており、本発明で使用され
るレーザ光源として好ましいと考えられる。また、LD
の第2高調波レーザ光(例えば、発振波長430nm帯
の青色レーザ光)やLD励起の固体レーザ装置の第2高
調波(発振波長532nmの緑色レーザ光)なども比較
的小型であり使用できる。また、HUD以外のホログラ
フィック表示装置で大きな光源を使用できる用途では、
様々なガスレーザ装置や固体レーザ装置、色素レーザ装
置が使用できる。
Since the laser light source is desired to be small in size for the light source of the HUD, an LD can be preferably used. A red LD having an oscillation wavelength of 630 nm or 670 nm can be exemplified. GaN-based or ZnSe-based blue or green LD
Is expected to be put to practical use in the near future, and is considered to be preferable as a laser light source used in the present invention. Also, LD
The second harmonic laser light (for example, blue laser light having an oscillation wavelength of 430 nm) and the second harmonic of an LD-excited solid-state laser device (green laser light having an oscillation wavelength of 532 nm) are also relatively small and can be used. In applications where a large light source can be used in a holographic display device other than the HUD,
Various gas laser devices, solid-state laser devices, and dye laser devices can be used.

【0023】図2では単色表示の例を示したが、上述の
波長のレーザ光を組み合わせればカラー表示もできる。
例えばRGBのレーザ光をダイクロイックミラーなどで
同軸ビーム光とした後、図2と同様に表示すべき情報を
拡散型ホログラム(RGB対応のカラー拡散型ホログラ
ム)上に描画すればよい。RGBのレーザ光強度を独立
に制御するために、レーザ光の変調手段は3つのビーム
光を同軸とする前の位置に設置することが好ましい。
FIG. 2 shows an example of a single color display, but a color display can also be performed by combining laser beams of the above-described wavelengths.
For example, after the RGB laser light is converted into a coaxial beam light by a dichroic mirror or the like, information to be displayed may be drawn on a diffusion hologram (a color diffusion hologram corresponding to RGB) as in FIG. In order to control the RGB laser light intensity independently, it is preferable that the laser light modulating means is installed at a position before the three light beams are made coaxial.

【0024】ところで、LDは環境温度により発振波長
が変化する特性がある。温度変化が激しい環境で使用す
る場合は、温度制御を行ってもよい。レーザ光変調手段
は制御装置6からの制御信号に基づき、電流制御を行い
LDの光出力を変調するような内部変調方式でもよい
し、レーザ光源から発したレーザ光を別個に設けた音響
光学素子などにより変調する外部変調方式でもよい。必
要な応答速度で変調できればどの方式でもよい。
Incidentally, the LD has a characteristic that the oscillation wavelength changes depending on the environmental temperature. When the device is used in an environment where the temperature changes drastically, temperature control may be performed. The laser light modulating means may be of an internal modulation type in which current control is performed based on a control signal from the control device 6 to modulate the light output of the LD, or an acousto-optic element provided separately with laser light emitted from a laser light source. For example, an external modulation method that modulates with an external device may be used. Any system can be used as long as it can be modulated at a required response speed.

【0025】レーザ光の偏向手段は制御装置6からの制
御信号に基づき、レーザ光をx、y方向に走査する。そ
の方法はガルバノミラー、ポリゴンミラーまたはその組
み合せによる方法が例示できる。また、結像レンズをア
クチュエータにより動かすことにより、レーザ光をx、
y方向に走査する方法もある。毎秒20〜30画像の速
さで1つの画面を走査すれば、すなわち1枚分の画像を
1/30〜1/20秒で走査すれば、人間の視覚の残像
特性により、走査した画像は1枚の画像として視認され
る。レーザ光を逐次走査していく様子がわかってもよい
場合は、走査速度を遅くしてもよい。
The laser beam deflecting means scans the laser beam in the x and y directions based on a control signal from the control device 6. Examples of the method include a galvano mirror, a polygon mirror, and a combination thereof. Further, by moving the imaging lens by an actuator, the laser light is converted into x,
There is also a method of scanning in the y direction. If one screen is scanned at a speed of 20 to 30 images per second, that is, if one image is scanned at 1/30 to 1/20 second, the scanned image becomes 1 due to the afterimage characteristics of human vision. This is visually recognized as a single image. When it is possible to understand how the laser light is sequentially scanned, the scanning speed may be reduced.

【0026】また、新規なデバイスとして、マイクロマ
シンの技術を利用して半導体基板上にアクチュエータと
微少な鏡を集積したものがあるが、このようなデバイス
もレーザ光の偏向手段として利用できる。レーザ光の偏
向手段として、ガルバノミラーとポリゴンミラーとを組
み合せ制御装置からの制御信号により稼動させるもの
が、走査の迅速性と安定性の観点から好ましい。
As a new device, there is a device in which an actuator and a micro mirror are integrated on a semiconductor substrate by utilizing a micromachine technology. Such a device can also be used as a means for deflecting laser light. As a means for deflecting the laser light, a means in which a galvanometer mirror and a polygon mirror are operated by a control signal from a combination control device is preferable from the viewpoint of quickness and stability of scanning.

【0027】レーザ光の走査の方式は、テレビの走査な
どで使用される飛び越し走査(インターレース走査)や
順次走査(プログレッシブ走査)などの方式から適宜選
択すればよい。これらの方式はドットマトリックス型の
表示を行う場合に適している。英数字や簡単な線画のみ
の表示の場合は、x−yプロッタのような方式でレーザ
光を走査してもよい。
The scanning method of the laser beam may be appropriately selected from methods such as interlaced scanning (interlaced scanning) and progressive scanning (progressive scanning) used in television scanning and the like. These methods are suitable for performing dot matrix type display. In the case of displaying only alphanumeric characters and simple line drawings, laser light may be scanned by a method such as an xy plotter.

【0028】拡散型ホログラムのタイプとしては反射型
と透過型があり、光学系のレイアウトなどにより適宜選
択できる。拡散型ホログラムに指向性を持たせると、拡
散する方向を制御してホログラムのコンバイナの方向の
みに導くことができ、光の有効利用ができて好ましい。
There are a reflection type and a transmission type as the type of the diffusion type hologram, which can be appropriately selected depending on the layout of the optical system. When the diffusion hologram is provided with directivity, the direction of diffusion can be controlled and guided only in the direction of the hologram combiner, and light can be effectively used, which is preferable.

【0029】図3に拡散型ホログラムの作製方法の一例
の模式図を示す。レーザ装置からのレーザ光のビーム
を、図示しないハーフミラーなどにより2つに分け、そ
の後図示しない対物レンズなどによりレーザ光33、レ
ーザ光34のように拡散させ露光に用いる。一方のレー
ザ光34を拡散板32に照射して透過した拡散光と、他
方のレーザ光33を干渉させホログラム材料31に記録
すれば、光拡散型ホログラムが得られる。拡散板32の
ホログラム材料31に対する位置とサイズにより指向性
を制御できる。
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a method for manufacturing a diffusion hologram. The laser light beam from the laser device is split into two by a half mirror (not shown) or the like, and then diffused by an objective lens or the like like laser light 33 and laser light 34 and used for exposure. If the diffused light transmitted by irradiating the diffuser plate 32 with one laser beam 34 and the other laser beam 33 interfere with each other and are recorded on the hologram material 31, a light diffusion hologram can be obtained. Directivity can be controlled by the position and size of the diffusion plate 32 with respect to the hologram material 31.

【0030】また図示しないが、別の方法として、ホロ
グラム材料と拡散反射体を並置し、ホログラム材料側か
ら光を照射する方法もある。照射した光と、ホログラム
材料を一旦透過し拡散反射体に反射され戻ってきた拡散
光とを干渉させて記録する。拡散反射体として再帰性フ
ィルムを用いると、より指向性の強いホログラムを作製
できる。
Although not shown, as another method, there is a method in which a hologram material and a diffuse reflector are juxtaposed and light is irradiated from the hologram material side. The recording is performed by causing the irradiated light to interfere with the diffused light that has once passed through the hologram material and has been reflected back by the diffuse reflector. When a retroreflective film is used as a diffuse reflector, a hologram with higher directivity can be produced.

【0031】したがって、拡散性ホログラムとして、再
帰性フィルムを用いて作製された反射型のホログラムを
使用することが、強い光の指向性があり高い光の利用効
率が得られて好ましい。このホログラムの使用により明
るい表示像が得られる。
Therefore, it is preferable to use a reflection type hologram produced by using a retroreflective film as the diffusive hologram because it has strong light directivity and high light use efficiency. A bright display image can be obtained by using this hologram.

【0032】また、本発明で用いるホログラムの種類
は、体積位相型ホログラムが好ましい。この体積位相型
ホログラムは特定の波長に対して波長選択性がよくかつ
回折効率が高いため、体積位相型ホログラムを情報表示
源の拡散型ホログラムとして使用すると表示像は輝度が
高くかつ鮮明となる。透過型の場合は透明性のよいホロ
グラムが好ましい。反射型ではエンボス型ホログラムな
ども使用できる。ホログラム材料としてはフォトポリマ
ー、重クロム酸ゼラチン、銀塩系材料、フォトレジスト
などが利用できる。耐久性、透明性の観点からフォトポ
リマーを用いた体積位相型ホログラムがさらに好まし
い。
The type of the hologram used in the present invention is preferably a volume phase hologram. Since the volume phase hologram has good wavelength selectivity for a specific wavelength and high diffraction efficiency, when the volume phase hologram is used as a diffusion hologram of an information display source, a display image has high brightness and is sharp. In the case of a transmission type, a hologram having good transparency is preferable. In the reflection type, an emboss type hologram can be used. As a hologram material, a photopolymer, gelatin dichromate, a silver salt-based material, a photoresist, or the like can be used. From the viewpoints of durability and transparency, a volume phase hologram using a photopolymer is more preferable.

【0033】また、フォトポリマーを用いたホログラム
の場合は熱膨張により回折波長が長波長側に変化する。
上述のLDの温度特性に基づく発振波長の長波長化と適
合させれば、これらの温度変化の影響を補償できる。し
たがって、レーザ光源としてLDを使用し、ホログラム
材料としてフォトポリマーを使用することが好ましい。
ここで使用するフォトポリマーの材料としては、アクリ
ル系のものやポリビニルカルバゾールなどが例示でき
る。
In the case of a hologram using a photopolymer, the diffraction wavelength changes to the longer wavelength side due to thermal expansion.
The effects of these temperature changes can be compensated for by making the oscillation wavelength longer based on the temperature characteristics of the LD described above. Therefore, it is preferable to use an LD as a laser light source and use a photopolymer as a hologram material.
Examples of the material of the photopolymer used here include acrylic ones and polyvinyl carbazole.

【0034】拡散型ホログラムの形態としては、上述の
ように作製したホログラムを樹脂やガラスなどからなる
透明基板などに貼り付ける形態を例示できる。また、ホ
ログラムの保護の点に鑑み、透明な保護カバーを設けて
もよい。特に重クロム酸ゼラチンなどのように湿度に弱
い材料に対しては、ホログラムを透明カバーと透明基板
との間に封止する形態が好ましい。
Examples of the form of the diffusion hologram include a form in which the hologram produced as described above is attached to a transparent substrate made of resin, glass, or the like. Further, in consideration of protection of the hologram, a transparent protective cover may be provided. In particular, for a material that is sensitive to humidity such as gelatin dichromate, it is preferable to seal the hologram between the transparent cover and the transparent substrate.

【0035】本発明によりホログラフィック表示装置の
色収差が改善されると、残る表示像の劣化要因はホログ
ラムのコンバイナのレンズ収差によるボケ(単色ボケ)
と像歪みである。レンズ収差はホログラムのコンバイナ
の露光条件により改善できるが、像歪みとトレードオフ
の関係になる場合がある。その場合は、レンズ収差を先
ず最適化し、像歪みについてはその歪みが補正されるよ
うに、あらかじめ情報表示源で拡散型ホログラム上に描
画するパターンを変形しておけばよい。例えば表示像が
上に凸形状に歪む場合は、あらかじめ下に凸の形状で描
画すればよい。
When the chromatic aberration of the holographic display device is improved by the present invention, the remaining display image is deteriorated by blurring (monochromatic blurring) due to the lens aberration of the hologram combiner.
And image distortion. The lens aberration can be improved by the exposure condition of the hologram combiner, but may have a trade-off relationship with the image distortion. In this case, the pattern to be drawn on the diffusion hologram by the information display source may be modified in advance so that the lens aberration is optimized first and the image distortion is corrected. For example, when the display image is distorted in an upwardly convex shape, it may be drawn in advance in a downwardly convex shape.

【0036】[0036]

【実施例】図1は本実施例のホログラフィック表示装置
を示す模式図である。情報表示源1から発したレーザ光
3aは、ホログラムのコンバイナ10により回折され観
察者11に導かれる。この像として色収差によるボケの
ない表示像12が得られた。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a holographic display device according to the present embodiment. The laser light 3a emitted from the information display source 1 is diffracted by the hologram combiner 10 and guided to the observer 11. A display image 12 free from blur due to chromatic aberration was obtained as this image.

【0037】情報表示源1はレーザ光源2としてのLD
とレーザ光の偏向手段4および拡散型ホログラム5から
構成されている。LDは発振波長630nm帯の赤色L
Dを使用し、光変調はLDの電流制御により行った。レ
ーザ光の偏向手段4としては、ポリゴンミラー(x方向
の走査)とガルバノミラー(y方向の走査)とを組み合
わせて用いた。拡散型ホログラム5は、Krレーザ装置
の波長647nmの光を用いて図3に示すような光学系
で露光・作製した。ホログラムの材料としてはアクリル
系フォトポリマーを使用した。なお、説明のない符号1
3、14などは図4のそれらと同じものを意味する。
The information display source 1 is an LD as the laser light source 2
And a deflecting means 4 for laser light and a diffusion hologram 5. LD is red L of oscillation wavelength 630nm band
D was used, and light modulation was performed by controlling the current of the LD. As the laser beam deflecting means 4, a combination of a polygon mirror (scanning in the x direction) and a galvano mirror (scanning in the y direction) was used. The diffusion hologram 5 was exposed and manufactured using an optical system as shown in FIG. 3 using light having a wavelength of 647 nm of a Kr laser device. An acrylic photopolymer was used as the material of the hologram. In addition, the code | symbol 1 without description
3, 14 and the like mean the same as those in FIG.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、色収差が改善され、表
示像ボケの小さいホログラフィック表示装置を実現でき
る。
According to the present invention, a holographic display device in which chromatic aberration is improved and display image blur is small can be realized.

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

【図1】実施例のホログラフィック表示装置を示す模式
図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a holographic display device of an embodiment.

【図2】本発明のホログラフィック表示装置における情
報表示源の模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram of an information display source in the holographic display device of the present invention.

【図3】拡散型ホログラムの作製方法の一例を示す模式
図。
FIG. 3 is a schematic view illustrating an example of a method for manufacturing a diffusion hologram.

【図4】従来のHUDの一例を示す概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a conventional HUD.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:情報表示源 2:レーザ光源 3、3a:レーザ光 4:レーザ光の偏向手段 5:拡散型ホログラム 6、6a:制御装置 10:コンバイナ 11:観察者 12:表示像 13:HUD本体部 14:支持部 15:脚部 20:蛍光表示管(VFD) 23:情報を含む光 31:ホログラム材料 32:拡散板 33、34:レーザ光 1: information display source 2: laser light source 3, 3a: laser beam 4: laser beam deflecting means 5: diffusion hologram 6, 6a: control device 10: combiner 11: observer 12: display image 13: HUD main unit 14 : Supporting part 15: Leg part 20: Fluorescent display tube (VFD) 23: Light containing information 31: Hologram material 32: Diffusion plate 33, 34: Laser light

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表示すべき情報を光として発するレーザ光
源を有する情報表示源と、前記光を回折して観察者に情
報を視認させるホログラム光学素子とを備えたホログラ
フィック表示装置において、前記情報表示源は少なくと
もレーザ光源とレーザ光の偏向手段と拡散型ホログラム
とを有することを特徴とするホログラフィック表示装
置。
1. A holographic display device comprising: an information display source having a laser light source that emits information to be displayed as light; and a hologram optical element that diffracts the light to allow an observer to visually recognize the information. A holographic display device comprising: a display source having at least a laser light source, a laser beam deflecting unit, and a diffusion hologram.
【請求項2】前記拡散型ホログラムとして、体積位相型
ホログラムが使用されている請求項1に記載のホログラ
フィック表示装置。
2. The holographic display device according to claim 1, wherein a volume phase hologram is used as the diffusion hologram.
【請求項3】前記レーザ光源として半導体レーザが使用
され、前記体積位相型ホログラムとしてフォトポリマー
が使用されている請求項2に記載のホログラフィック表
示装置。
3. The holographic display device according to claim 2, wherein a semiconductor laser is used as the laser light source, and a photopolymer is used as the volume phase hologram.
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