JP2556020B2 - ホログラムを用いた表示装置 - Google Patents

ホログラムを用いた表示装置

Info

Publication number
JP2556020B2
JP2556020B2 JP62026970A JP2697087A JP2556020B2 JP 2556020 B2 JP2556020 B2 JP 2556020B2 JP 62026970 A JP62026970 A JP 62026970A JP 2697087 A JP2697087 A JP 2697087A JP 2556020 B2 JP2556020 B2 JP 2556020B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram
light
display
angle
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP62026970A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63194222A (ja
Inventor
晋治 難波
理 小池
透 水野
Original Assignee
日本電装株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電装株式会社 filed Critical 日本電装株式会社
Priority to JP62026970A priority Critical patent/JP2556020B2/ja
Priority to DE3886558T priority patent/DE3886558T2/de
Priority to EP88101602A priority patent/EP0278395B1/en
Priority to US07/152,763 priority patent/US4832427A/en
Publication of JPS63194222A publication Critical patent/JPS63194222A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2556020B2 publication Critical patent/JP2556020B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • B60K35/215—
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0018—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for preventing ghost images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • G02B2027/0109—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements comprising details concerning the making of holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0112—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display
    • G02B2027/0116—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display comprising devices for correcting chromatic aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
    • G02B2027/012—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility comprising devices for attenuating parasitic image effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0145—Head-up displays characterised by optical features creating an intermediate image
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0165—Head-up displays characterised by mechanical features associated with a head-down display

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ホログラムを用いた表示装置に関し、例え
ば、自動車、航空機、船舶などの乗物の前方風防ガラス
方向に、速度等の情報を投影する乗物用表示装置や、シ
ュミレーション等の表示装置、家庭用テレビゲームなど
に用いても有効である。
〔従来の技術〕
従来から、運転者が自動車、航空機の前方風防ガラス
をのぞいた時に、その運転者の視野内に計器等の表示像
を投影する表示装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
が、ハーフミラーの組み合わせや、ホログラムの組み合
わせなどによって考案されている。例えば特開昭61−35
416号には、ホログラムを用いてヘッドアップディスプ
レイを行う装置が記載されている。またこの装置は、ホ
ログラムに存在する色収差を補償するため、従来のよう
な高価な光学部品を用いることなく、安価な高品質像の
表示システムを提供するものである。これは第10図に示
す如く、等しい格子特性を備えた２つのホログラム101,
102を、平行な関係に配置することにより、分散のない
正像121を発生させる。この正像121は、第１、第２ホロ
グラム101,102で各々回折反射されて、運転者等の視野
内に投影される。
しかしながら、２つのホログラムを平行に配置する装
置においては、本件発明者らの実験によると、上記目的
とする像121の他に、複数のゴースト像122,123,124が現
れることが判明した。すなわち、第１、第２ホログラム
101,102の各々で表面反射したゴースト像122、第１ホロ
グラム101で表面反射し、第２ホログラム102で回折反射
したゴースト像123、および第１ホログラム101で回折反
射し、第２ホログラム102で表面反射したゴースト像124
などが現れる。このため本来のヘッドアップディスプレ
イ用の正像121の他に、その近傍に、又は正像121に重な
って複数のゴースト像122,123,124が投影されることに
なり、運転者等の視認者の視認性を極めて低下させると
いう問題点のあることが判明した。
そこで本発明は、正像の近傍に投影されるゴースト像
の影響を除去した実用的なホログラムを用いた表示装置
を提供することを主な目的とする。また他の目的とし
て、更に色収差を除去した鮮明な表示像を得ることにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで本発明は、上記目的を達成するために、第１図
にも示すように、表示像を発光表示する発光表示手段
（１）と、 入射角α１で入射した所定波長の近傍の光を出射角β
１で回折反射するように作成され、前記発光表示手段か
らの表示光を回折反射するように配置された第１ホログ
ラム（２）と、 入射角α２で入射した所定波長の近傍の光を出射角β
２で回折反射するように作成され、前記第１ホログラム
にて回折反射された表示光を、再び回折反射させて視認
者に導き、視認者の視野内に表示像を投影するように配
置された第２ホログラム（３）と、 前記第１ホログラムにて回折反射した後、前記第２ホ
ログラムにて表面反射した光が、運転者の目に入らない
所定角θの取付角で前記第１ホログラムに対して前記第
２ホログラムを対向させるホログラム支持手段と を備えたことを特徴とする。
〔作用〕
よって、本発明は、第１、第２ホログラム2,3の間に
予め定めた取付角θを設けることにより、正像の投影位
置からゴースト像の投影位置を離間させることができ
る。これは、例えば第７図に示すように、取付角θを大
きくするにしたがって、正像121を投影する光路からゴ
ースト像123,124を投影する光路までの角度、すなわち
距離D3,D4などを大きくすることができる。よって、例
えば第８図に示すように、第１、第２ホログラム2,3の
面積を適切に設定することにより、ゴースト像を視認者
に導くことのないようにした、視認性の良い表示を行う
ことができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明は２つのホログラムの間に
取付角θを設けたことにより、２つのホログラムを平行
に配置した場合に比べて、ゴースト像を容易に除去する
ことができる。
〔実施例〕
以下、本発明を車両のヘッドアップディスプレイとし
て用いた第１実施例を図面に基づいて説明する。
第１図はその概略構成図、第２図は第１実施例の取付
状態を示す断面図、第３図は第２図の装置の表示状態を
示す部分正面図、第４図はホログラムの回折特性を説明
するための特性図、第５図はホログラムの作成を説明す
るための説明図である。
第２図は車両ダッシュボードの部分断面である。車両
のダッシュボードＤには、蛍光表示管21、ホログラムレ
ンズ22、ホログラムレンズ23から構成されるヘッドアッ
プディスプレイ装置が固定されている。尚、ホログラム
レンズ23がフロントガラス側にある。
蛍光表示管21は、520nmを中心とした波長、つまり青
緑の表示光で、車速距離などの情報を表示する表示手段
であって、蛍光表示管21は、取付プレート24a、ボルト2
4b,24cによって固定されている。
22は、蛍光表示管21からの中心光軸21a上に配置され
た第１ホログラムとなるホログラムレンズである。ホロ
グラムレンズ22は、第４図のＡ曲線に示すような回折反
射（格子）特性を持っている。すなわち、蛍光表示管21
の表示光の中から、所定の波長成分の近傍の表示光のみ
を、回折反射する凹面鏡の作用をなすように作成されて
いる。所定波長は約520〜530mm、ピーク値は525mm、半
値巾は25〜30mm、ピーク値での回折効率は93％である。
また、ホログラムレンズ22の表面は反射防止と紫外線カ
ットの多層膜コート22aが施されている。
23は第２ホログラムとなるホログラムレンズで、前記
ホログラムレンズ22にて回折反射された所定の波長成分
の表示光を、入射して再び回折反射し、運転者の視野内
に表示像を結像する凹面鏡作用を有する。ホログラムレ
ンズ23は、フレームベース25に装着されている。フレー
ムベース25の中央部はピボット27と嵌合しており、フレ
ームベース25はピボット27を中心として、その上下方
向、左右方向に角度を調節するができる。この調節によ
り、個人的な身長の違いによる表示像の位置ずれを補正
したり、各人の好みに応じて表示位置を調節することが
できる。ピボット27はナット28によって基板29に固定さ
れている。基板29の中央部には、ホログラムレンズ22で
回折反射した表示光がホログラムレンズ23に至るよう
に、通光穴29aが形成されている。通光穴29aにはホログ
ラムレンズ22に塵が付着しないように、両面に反射防止
コートが施された保護ガラス板30が装着されている。
ここで、ホログラムレンズ23は、第４図のＢ曲線に示
すように、所定波長の近傍の光に対して回折反射特性を
持っている。この所定波長は、ホログラムレンズ22とほ
ぼ同一の値（約520〜530mm）、ピーク値（525mm）での
回折効率は約73％に設定されている。またホログラムレ
ンズ23の両面は、反射防止（反射率0.5〜１％程度）お
よび紫外線カットのための多層膜コート23aが施されて
いる。
またホログラムレンズ22とホログラムレンズ23とは、
ゴースト像（ホログラムレンズ22で回折反射し、ホログ
ラムレンズ23で表面反射したことで見える像、ホログラ
ムレンズ22で表面反射しホログラムレンズ23で回折反射
したことで見える像）が除去できるように、所定の角度
θ（以下取付角θという）に調節されている。
次に、第５図に基づいてホログラムレンズ23作成につ
いて説明する。第５図は作成（露光）時の光学装置の配
置図である。
50はAr（アルゴン）レーザーで、その光（514nm）は
ハーフミラー51によって２つの光路に分光される。一方
の光は、ミラー52,53,54、凸レンズ55、ピンホール56を
介して、ホログラム乾板23′の裏面より球面波の参照光
L1として入射する。一方、分光された他方の光は、ミラ
ー57,58、凸レンズ59、ピンホール60、凸レンズ61を介
して、ホログラム乾板23′の表面より、平面波の物体光
L2として入射する。このように参照光L1と物体光L2の入
射露光によって干渉縞パターンが生じる。このパターン
をホログラム乾板23′の感光材料で記録し、その後現象
処理を行いホログラムレンズ23を作成する。ここで、乾
板23′に対する参照光L1の入射角をα０、物体光L2の入
射角をβ０に設定されている。このようにして作成した
ホログラムレンズ23に、第６図に示すように、作成時の
参照光の入射方向に、入射角がα０となるように発光表
示体を置くと、この表示体１からの光は、記録された干
渉縞パターンにより、物体光の入射方向と反対側に出射
角β０で回折反射され、目的とする像（以下、正像とい
う）を結ぶ。
またホログラムレンズ22は、上述したホログラムレン
ズ23の作成方法において、入射角α0,β０を調節して同
様に作成される。尚、ホログラムレンズ22,23は、作成
時のレーザー50の波長、又は現象処理方法や、その後に
施される加熱処理などによって、前述した所定の波長成
分の光のみを回折反射するように作成される。
ここで、ホログラムレンズ22は、参照光の入射角α０
をα01に、物体光の入射角β０をβ01にして作成されて
いる。また、ホログラムレンズ23は、参照光の入射角α
０をα02に、物体光の入射角β０をβ02にして作成され
ている。また、これらの角度α01,α02,β01,β02と、
前述した取付角θとの関係は、収差を補正するように次
式 ｛cosβ１−θ）/cosβ１｝・｛（sinα01−sinβ01）
／ （sinα02−sinβ02）｝＝−１ ……（１） を満足するように作成されている。このホログラムレン
ズ22,23、蛍光表示管21は、第２図に示すように、表示
管21の光がホログラムレンズ22に入射角α１（＝α01）
で入射し、ホログラムレンズ22で回折反射した光がホロ
グラムレンズ23に入射角α２（＝α02）で入射し、その
光が再び回折反射されて出射角β２（＝β02）で運転者
の目に導かれるように配置されている。尚、第２図では
α１＝40゜，β１＝25゜，α２＝15゜，β２＝30゜，θ
10゜に設定されている。
＜作用＞ 以上の構成に基づいて第２図で概略作用を説明する。
蛍光表示管21からの表示光の中で、ホログラムレンズ
22は、所定波長の近傍の光（λｃ±Δλｃ）を、出射角
β1,±Δβ１の方向へ回折反射する。ここで、本装置
は、上記（１）式を満足するため、この回折反射された
所定波長の近傍の光（λｃ±Δλｃ）は、次のホログラ
ムレンズ23にて、全てβ２の方向に回折反射されること
になる。従って、色収差のない鮮明な正像が得られる。
しかも、ホログラムレンズ22とホログラムレンズ23を平
行に取り付けた場合に比べて、両者に取付角θ（θ≠
０）を持たせることにより、正像と表面反射によって生
じるゴースト像が離れる、又は除去できるので、視認性
が極めて向上する。
＜ゴースト像の除去＞ 以下、ゴースト像を除去できる原理について既に説明
した第10図（平行に配置）と第７図、第８図に基づいて
説明する。第１、第２ホログラム101,102を平行に配置
（色収差を除去するため）すると、各々で回折反射（入
射角≠出射角）されて投影される正像121以外に、第
１、第２ホログラムの各々で表面反射（入射角＝反射
角）したゴースト像122、第１ホログラム101で表面反射
し、第２ホログラム102で回折反射して投影されるゴー
スト像123、および第１ホログラム101で回折反射し第２
ホログラム102で表面反射したゴースト像124等が現れ
る。
ここで、第１、第２ホログラム101,102の回折効率を
各々90％,60％に、又、その両者の表面反射の反射率を
多層膜コートによって１％にしたと仮定する。すると、
正像（回折×回折）121、ゴースト像（回折×表面反
射）124、ゴースト像（表面反射×回折）123、ゴースト
像（表面反射×表面反射）122の明るさの比は、 54:0.9:0.6:0.01 となる。この比では、人間の目にとって、正像121に対
するゴースト像124,123は同程度よりやや暗いものとし
て見える。このため、これらのゴースト像が正像の近傍
に現れると、視認性を低下させる。そこで、両ホログラ
ムを平行配置にした状態で、２つのホログラムの間の距
離を大きくする、すなわち離して配置すると、このゴー
スト像へ視野内から除去できることに着目して、この方
法を検討した。しかしながら、２つのホログラムの間の
距離が大きくなり過ぎるため、車両のダッシュボード等
の限られた空間に装着する場合は、実用上困難となるこ
とが判明した。
そこで、第７図に示すように、第１、第２ホログラム
との間に取付用のオフセット角θを設けることを検討し
てみると、取付角θを大きくするにしたがって、正像12
1を投影する光路からゴースト層123,124を投影する光路
までの角度、すなわち距離D3,D4を大きくすることがで
きることが分かる。特に、ゴースト像122（表面反射×
表面反射）より、明るいゴースト像123,124を、正像121
より離すことができる。これにより、不必要で比較的明
るいゴースト像123,124を、正像121から離して運転者の
視野外方へ移動させることができる。また、実際は第８
図のように、第１、第２ホログラムの面積を適切に設定
することにより、このゴースト像123,124を運転者の視
野内から容易に除去することができる。尚、ここでゴー
スト像（表面反射×表面反射）122を取付角θによって
完全に除去することは難しいが、第１、第２ホログラム
2,3の反射率を0.5〜１％程度に設定することにより、正
像121の明るさの数千分の１程度の極めて暗いものにす
ることができ、しかも、正像から離れるため、実用上は
何ら問題にならないようにすることができる。
尚、この取付角θの大きさは、あまり小さいとゴース
ト像除去の効果がないし、大き過ぎると入射角α１が大
きくなり過ぎ、像の歪みおよび視域が問題となるため、
一般の車両に装着する場合は、±５゜〜±20゜が適当で
ある。
＜色収差の除去＞ また第１、第２ホログラムを取付角θで配置すると、
両者を平行に配置した時のように、第１、第２ホログラ
ムを同一の光学特性（格子特性）としても、色収差を除
去することができない。そこで、本発明者らは、取付角
θの条件下で、色収差をほぼゼロにする実用的な角度関
係を求めたのである。ここで、反射型ホログラムは特定
波長λｃおよびその近傍波長Δλｃの光しか回折反射せ
ず、その他の波長はすべて透過することに着目して、す
べての広い範囲にわたる波長の光について収差を補正す
る必要がない点を利用して、角度関係を求めたものが
（１）式である。この関係を満足するように、第２図に
示すように第１、第２ホログラムを作成配置（α01＝α
1,β01＝β1,α02＝α2,β02＝β2:露光時と再生時の角
度が同じ）すると、表示手段から出た光の中でλｃ±Δ
λｃの波長の光が第１ホログラムにてβ１±Δβ１の方
向に回折反射される。ここで、Δλｃは極めて小さい値
であることから、この光（λｃ±Δλｃ）は、第２ホロ
グラムにて、すべてβ２方向に回折反射される。従っ
て、色収差のない鮮明な像が得られる。
＜収差補正の条件＞ ホログラムレンズ2,3は、回折格子としての機能を持
つため、入射光軸はこの光の波長に関連した角度で回折
される。これを第９図の模式図に基づいて説明する。ホ
ログラムでの回折反射は良く知られた次の格子方程式に
よって一般的に表示される。
d:回折格子間隔 dx:回折格子の水平方向間隔 λc:表示器１からの表示光の波長 nc:ホログラムの平均屈折率（現像後） α：ホログラム再生時の再生光の入射角 β：ホログラム再生時の再生光の出射角 ここで、回折格子の角度ψ、回折格子と表示光とのな
す角度（ブラッグ角）γは、ホログラム露光作成時の参
照光、物体光の各々の入射角α0,β０により次のように
表すことができる。
また、回折格子の水平方向間隔dxは次のように表せ
る。ただし、λ０は露光時のレーザの波長、n0は露光時
のホログラムの平均屈折率である。
従って、上記（１），（４）より、１つのホログラム
から出射角βは次式で表すことができる。
ここで、本案の条件を考え、各々のホログラム2,3で
の入、反射の関係式を示す。ホログラムは現像前後で、
平均屈折率が変化しない（nc＝n0）とする。すると、第
１ホログラム２において 第２ホログラム３において となる。
ここで、第１、第２ホログラムは所定波長の近傍の光
のみ回折反射することに着目し、所定波長の近傍（λｃ
±Δλｃ）の範囲内で、出射角βの変化をゼロにする条
件を求める。
まず、（６），（７）式をλｃで微分し、（６）式の
微分式をS1とすると、次式になる。
ここで、 とするとともに、第１、第２ホログラムを組み合わせて
配置する条件（α２＝β１−θ）を代入して、（８），
（９）を整理すると となる。ここで、所定波長（λｃ）の近傍（±Δλｃ）
での最終的な出射角β２の変化 をゼロとする条件を求めると となる。尚、ホログラムレンズ2,3への再生光入射角
α1,α２を、その露光時の参照光の入射角α1,α２と同
一にすると、出射角β１＝β01,β２＝β02となる。従
って となる。よって、上式（12）を満足させることにより、
所定波長（λｃ）の近傍（±Δλｃ）での、最終的な出
射角β２の変化（色収差）をゼロにすることができる。
尚、上式（５），（６）において、第１、第２ホログ
ラムの回折反射する波長λｃが、広い範囲の波長にわた
るものであって、その波長λｃにかかわらず出射角β２
が一定となる条件を求めると、 となる。すなわち、式（13）より２つのホログラムは平
行配置で、式（14）より同一の入、出射角をもつ（同一
の格子特性）ホログラムを対向させる必要がある。しか
し、２つのホログラムを平行に配置することは、既に述
べたようにゴースト像の除去という点では、実用上好ま
しくない。
これに対して、上述実施例では、２つのホログラムを
平行に配置する必要がなく、色収差を除去できるため、
２つのホログラムの配置上での制約がなくなり、車両の
ダッシュボードなどの狭い空間にも容易に装着すること
ができる。
＜ホログラムの回折効率、表面反射＞ 表示させる正像を明るく鮮明にするためには、２つの
ホログラム22,23の回折効率を大きくするとよいことは
言うまでもない。しかし、ここで留意すべき点は、ホロ
グラムレンズ23は、車両の前方ダッシュボードに装着さ
れ、このレンズ23を通して運転者が前方の景色を見ると
いうことである。ホログラムレンズ23の回折効率（所定
波長）を90％程度に設定すると、車両前方からホログラ
ムレンズ３を通過しようとする自然光の所定波長（緑）
も大部分が回折反射されてしまう。このため、ホログラ
ムレンズ３を通して見える前方景色は、自然光より緑の
成分が除去されたピンク気味（緑の補色）に見え、運転
者にとって多少違和感がある。よって、車両の前方へ装
着する場合は、ホログラムレンズ23の回折効率は約80％
より小さい方が実用上適切である。一方、回折効率が小
さいと、表示像が相対的に暗くなるため、昼間などでは
80％程度の高い回折効率のものが望ましい。しかし、ほ
ぼ透明で、まったく違和感のないものとするためには、
回折効率は約30％程度がよい。したがって、車載用とし
ては回折効率が約30〜80％のホログラムレンズ23が好ま
しい。尚、本実施例では、第４図に示すようにホログラ
ムレンズ22の回折効率を93％、ホログラムレンズ23の回
折効率を73％に設定してあるが、各々90％、60％等の組
み合わせであっても鮮明な表示像が得られる。
また、ホログラムレンズ22,23は、ゴースト像（表面
反射×表面反射）をなくすために、反射率を0.5〜１％
程度にするよう多層膜コートが施してある。
次に、第２実施例を説明する。第１実施例での関係を
満足させて各構成要件を配置している。ここで、表示手
段としては、赤、緑、青の３原色基本として発光する陰
極線管（CRT）151を用いている。CRT151は、車室内の前
方パネル内に装着されて、運転者が着座した状態で直接
見ることができるように配設されている。CRT151は車両
動作状態、例えば車速、エンジン回転数などを表示す
る。ホログラムレンズ152,153は第１実施例とほぼ同様
に作成されて、所定波長（緑）の近傍のみを回折反射
し、他の波長の光は透過する。このホログラムレンズ15
2はCRT151の前面に配置され、またホログラムレンズ153
はフロント風防ガラス154に装着されている。
次に、第12図に基づいてCRT151の制御装置を説明す
る。
140にはエンジン回転数に反比例するイグニッション
（−）信号のパルスが入力される。141は車速センサで
車速に対応した車速信号を発生する。142は運転者によ
って任意の車速を設定することのできる車速設定スイッ
チである。143はフェーエルセンサで、車両の燃料残量
に対応した燃料量信号を発生する。144は水温センサ
で、エンジン冷却水温に対応した水温信号を発生する。
145は運転者の操作によって、ヘッドアップディスプレ
イしたい情報を選択する選択スイッチである。また146
はヘッドライトをハイビーム（遠方を照らす）状態に切
り換えるためのヘッドライトハイビームスイッチであ
る。147はその他のアクセサリーで、例えば時計、目的
地の方向、車両の進行方位、地図の一部等のナビゲーシ
ョン情報を表示するアクセサリーで、その情報信号を送
出する。
制御回路148は、上記センサ、スイッチ等からの信号
を受けて、表示に必要な情報を演算すると同時に、ヘッ
ドアップディスプレイすべき情報を選択するもので、例
えは車速が100km/h以上となったり、エンジン回転数が
所定回転数以上となったりして警告表示を行う時や、運
転者が車速設定スイッチ142に設定した車速以上になっ
た時、またフューエルセンサ143からの燃料量信号が所
定量以下になった時、水温センサ144からの水温信号が
異常に高温になったとき、ヘッドライトがハイビームに
切り換わったときなどに、自動的にヘッドアップディス
プレイすべき情報のヘッドアップ信号を発生する。更
に、制御回路148は、選択スイッチ145の操作によって運
転者が特定の情報を選択した時、例えば車速、時計、ナ
ビゲーション情報などを選択したときには、これらの特
定の情報をヘッドアップディスプレイすべきヘッドアッ
プ信号を発生する。
149はCRT151の駆動回路で、通常は緑色系以外の波長
成分の表示光でCRT151が情報を表示するように駆動して
いる。そして、制御回路148からのヘッドアップ信号を
受けると、ヘッドアップディスプレイすべき情報を、今
までの表示光の代わりに緑色系の表示光にて発光表示さ
せる。
次に、上記構成に基づいてその作動を説明する。
ここでは、運転者が選択スイッチ145にてヘッドアッ
プディスプレイしたい情報を車速情報として選択してい
るとする。すると、制御回路148は車速情報のヘッドア
ップ信号を送出し、駆動回路149はCRT151に表示されて
いる情報のうち、車速のみを緑色系の波長成分の表示光
で表示する。また、他の情報としてエンジン回転数、燃
料計、水温計、積算走行距離計等の情報を緑色計以外の
表示光で表示している。
このCRT151にて表示された情報のうち、緑色系の車速
情報のみがホログラムレンズ152にてホログラムレンズ1
53に向って回折反射される。このとき回折効率が約50％
に設定してあるので、残り約50％がホログラムレンズ15
2を介して透過するため、運転者は約50％減光した状態
で、緑色系の車速情報を通常のメータ位置にて直接確認
することができる。また、他の表示は、ホログラムレン
ズ152を90％以上透過するので、減光されることなく見
ることができる。一方、ホログラムレンズ152にて回折
反射された緑色系の車速情報は、ホログラムレンズ153
にて再び回折反射されて、運転者の視野前方に結像され
る。よって、運転者は視野をCRT151に移動することな
く、前方を見たままの視野に緑色系の車速情報を見るこ
とができる。
また、選択スイッチ145によって、他の情報をヘッド
アップディスプレイするように選択すると、制御回路14
8がその情報のヘッドアップ信号を送出する。駆動回路1
49は、この信号を受けて所望の情報を緑色系の波長成分
の表示光にてCRT151に発光表示する。そして、前述と同
様にホログラムレンズ152,153により、ヘッドアップデ
ィスプレイされる。
また、水温センサ144が冷却水温の所定温度以上にな
ったことを検出したとき、フューエルセンサ143が所定
量よりも燃料残量の少なくなったことを検出したとき、
或いは所定の警告車速（100km/h）以上になるときなど
に、自動的にこれらの情報が緑色系の波長成分の表示光
で、CRT151に表示されることにより、同様に運転者の視
野内にヘッドアップディスプレイによる表示が行われ
て、運転者に注意を促すことができる。
上述第１、第２実施例においては、緑色系の波長成分
の表示光を回折反射するホログラムレンズ22,152、ホロ
グラムレンズ23,153を用いたが、他の波長成分の表示光
を回折反射するものを用いてもよいことは言うまでもな
い。但し、第２実施例では、CRT151に表示される種々の
色の表示情報のうち、ホログラムレンズ152,153で回折
反射される波長成分と一致する色の表示情報のみがヘッ
ドアップディスプレイされることになる。
更に、上記ホログラムレンズ２などでヘッドアップデ
ィスプレイされる表示は、緑色系などの１つの波長成分
の表示光であったが、同時に複数の波長成分の表示光を
ヘッドアップディスプレイするようにしてもよい。これ
は、ホログラムレンズ152などを作成する際に、異なる
波長成分の光、例えば緑と青を、多重露光することによ
ってそれぞれ記録し、CRT151では、車速を緑色、積算走
行距離計を青色の表示光にてそれぞれ表示することによ
って、緑色の車速、青色の積算走行距離がそれぞれヘッ
ドアップディスプレイされる。また、ホログラムレンズ
152などを作成するときに、その焦点距離を変更して多
重露光することによって、ヘッドアップディスプレイさ
れる奥行きの位置を、多数の異なった位置に投影するこ
ともできる。
尚、上述実施例においては、表示手段として、蛍光表
示管とCRTを用いたが、発光ダイオード、液晶表示板
（背面から表示用照明がされている）などを用いてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の概略を示す概略構成図、第２図は本発
明の第１実施例の断面図、第３図は第２図の装置の表示
状態を示す正面図、第４図はホログラムレンズ（22）、
ホログラムレンズ（23）の回折特性を説明するための特
性図、第５図はホログラム（22,23）の作成（露光）を
説明するための説明図、第６図はホログラムによる再生
像を説明するための説明図、第７図、第８図は２つのホ
ログラム取付角（θ）とゴースト像の関係を説明する説
明図、第９図は色収差を除去する条件を説明するための
説明図、第10図は従来装置におけるゴースト像の発生を
説明するための説明図、第11図は第２実施例を示す模式
構成図、第12図はCRT（151）の表示光を制御する制御装
置のブロック回路図である。 １……発光表示手段,2……第１ホログラム,3……第２ホ
ログラム,21……蛍光表示管,22,152……ホログラムレン
ズ,23,153……ホログラムレンズ,151……CRT,154……風
防ガラス。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】表示像を発光表示する発光表示手段と、 入射角α１で入射した所定波長の近傍の光を出射角β１
    で回折反射するように作成され、前記発光表示手段から
    の表示光を回折反射するように配置された第１ホログラ
    ムと、 入射角α２で入射した所定波長の近傍の光を出射角β２
    で回折反射するように作成され、前記第１ホログラムに
    て回折反射された表示光を、再び回折反射させて視認者
    に導き、視認者の視野内に表示像を投影するように配置
    された第２ホログラムと、 前記第１ホログラムにて回折反射した後、前記第２ホロ
    グラムにて表面反射した光が、運転者の目に入らない所
    定角θの取付角で前記第１ホログラムに対して前記第２
    ホログラムを対向させるホログラム支持手段と を備えたことを特徴とするホログラムを用いた表示装
    置。
  2. 【請求項２】前記第１ホログラムの入射角α１、出射角
    β１、前記第２ホログラムの入射角α２、出射角β２、
    および前記取付角θとの間には、色収差を除去すべく次
    式 ｛cos（β１−θ）/cosβ１｝・｛（sinα１−sin
    β１）／ （sinα２−sinβ２）｝＝−１ を満足するように配置されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載のホログラムを用いた表示装置。
  3. 【請求項３】前記取付角θは約±５゜から±20゜までで
    あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホロ
    グラムを用いた表示装置。
  4. 【請求項４】少なくとも前記第１、第２ホログラムの対
    向面には、反射防止用多層膜コートが施されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホログラムを
    用いた表示装置。
  5. 【請求項５】前記第１ホログラムは、前記発光表示手段
    からの表示光の一部を回折反射するとともに、残りを透
    過させ、視認者に前記発光表示手段が見えるように配置
    されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホ
    ログラムを用いた表示装置。
  6. 【請求項６】前記第１、第２ホログラムは車両前方のダ
    ッシュボードに装着されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載のホログラムを用いた表示装置。
  7. 【請求項７】前記第１ホログラムと前記第２ホログラム
    とは、最も高い回折効率を示す所定の波長がお互いにほ
    ぼ一致していることを特徴とする特許請求の範囲第６項
    記載のホログラムを用いた表示装置。
  8. 【請求項８】前記第１ホログラムの回折効率は約80％以
    上であることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の
    ホログラムを用いた表示装置。
  9. 【請求項９】前記第２ホログラムの回折効率は約30〜80
    ％程度であることを特徴とする特許請求の範囲第７項、
    又は第８項のいずれかに記載のホログラムを用いた表示
    装置。
JP62026970A 1987-02-06 1987-02-06 ホログラムを用いた表示装置 Expired - Fee Related JP2556020B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62026970A JP2556020B2 (ja) 1987-02-06 1987-02-06 ホログラムを用いた表示装置
DE3886558T DE3886558T2 (de) 1987-02-06 1988-02-04 Holographisches Sichtanzeigesystem.
EP88101602A EP0278395B1 (en) 1987-02-06 1988-02-04 Holographic display system
US07/152,763 US4832427A (en) 1987-02-06 1988-02-05 Holographic display system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62026970A JP2556020B2 (ja) 1987-02-06 1987-02-06 ホログラムを用いた表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63194222A JPS63194222A (ja) 1988-08-11
JP2556020B2 true JP2556020B2 (ja) 1996-11-20

Family

ID=12208013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62026970A Expired - Fee Related JP2556020B2 (ja) 1987-02-06 1987-02-06 ホログラムを用いた表示装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4832427A (ja)
EP (1) EP0278395B1 (ja)
JP (1) JP2556020B2 (ja)
DE (1) DE3886558T2 (ja)

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4925272A (en) * 1988-02-15 1990-05-15 Yazaki Corporation Indication display unit for vehicles
JPH01296214A (ja) * 1988-05-25 1989-11-29 Canon Inc 表示装置
JPH01306886A (ja) * 1988-06-03 1989-12-11 Canon Inc 体積位相型回折格子
JP2585717B2 (ja) * 1988-06-03 1997-02-26 キヤノン株式会社 表示装置
US5013107A (en) * 1988-09-15 1991-05-07 Biles Jonathan R Polarization selective holographic optical element
GB8822731D0 (en) * 1988-09-28 1988-11-02 Secr Defence Head-up display
US5044709A (en) * 1988-11-30 1991-09-03 Hughes Aircraft Company LED array polarized image source/0 degree hologram virtual image head up display
FR2642927B1 (fr) * 1989-02-07 1993-12-24 Thomson Csf Dispositif de visualisation a haute definition, couleur
US5028119A (en) * 1989-04-07 1991-07-02 Hughes Aircraft Company Aircraft head-up display
US5053755A (en) * 1989-05-18 1991-10-01 Hughes Aircraft Company Automotive head-up display with high brightness in daytime and high contrast in nighttime
JP2867423B2 (ja) * 1989-05-25 1999-03-08 キヤノン株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
US4937665A (en) * 1989-06-29 1990-06-26 Autovision Associates Apparatus for promoting the vigilance of a vehicle operator using monocular display
US4981332A (en) * 1989-06-29 1991-01-01 Hughes Aircraft Company Dispersion-compensated windshield hologram virtual image display
US5061996A (en) * 1989-06-29 1991-10-29 Autovision Associates Ground vehicle head up display for passenger
CA2065368A1 (en) * 1989-08-21 1991-02-22 Carl R. Amos Methods of and apparatus for manipulating electromagnetic phenomenon
DE3929842A1 (de) * 1989-09-08 1991-03-14 Vdo Schindling Anzeigeeinrichtung fuer fahrzeuge
JPH03174103A (ja) * 1989-09-19 1991-07-29 Fujitsu Ltd 色消しホログラム光学系
JP2705245B2 (ja) * 1989-09-27 1998-01-28 キヤノン株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
JP2653186B2 (ja) * 1989-09-27 1997-09-10 キヤノン株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
MX171971B (es) * 1989-10-16 1993-11-24 Libbey Owens Ford Co Panel exhibidor para un parabrisas de vehiculo
DE4102678A1 (de) * 1990-02-08 1991-08-14 Smiths Industries Plc Headup-anzeigevorrichtung
JPH03114433U (ja) * 1990-03-09 1991-11-25
KR960006827Y1 (ko) * 1990-03-31 1996-08-08 엘지전자 주식회사 후론트패널 배면의 다목적 플레이트
KR930003170B1 (ko) * 1990-08-31 1993-04-23 주식회사 금성사 홀로그램을 이용한 컴퓨터용 모니터
DE69119017T2 (de) * 1990-09-20 1996-11-14 Yazaki Corp Bildanzeigegerät
JP2810241B2 (ja) * 1990-12-27 1998-10-15 キヤノン株式会社 ホログラムを用いた投射型表示装置
GB9116108D0 (en) * 1991-07-25 1991-11-06 Pilkington Perkin Elmer Ltd Improvements in or relating to displays
US5305124A (en) * 1992-04-07 1994-04-19 Hughes Aircraft Company Virtual image display system
GB2269681B (en) * 1992-07-14 1995-06-07 Yazaki Corp Display system for vehicles
EP0840183B1 (en) * 1992-09-03 2002-07-03 Denso Corporation Holography device
EP0631167B1 (en) * 1992-12-14 2005-02-16 Denso Corporation Image display
DE4319904C2 (de) * 1993-06-16 2002-11-28 Siemens Ag Warngerät zum Anzeigen einer Information in einem Vehikel
US5473447A (en) * 1994-02-14 1995-12-05 Polaroid Corporation Heads-up and heads-down displays employing holographic stereograms
US5506702A (en) * 1994-04-07 1996-04-09 Northrop Grumman Corporation Holographic optical element providing an artificial star for an optical system
US5684497A (en) * 1994-12-21 1997-11-04 Siliscape, Inc. Twice folded compound magnified virtual image electronic display
US5644323A (en) * 1994-12-21 1997-07-01 Siliscape, Inc. Miniature synthesized virtual image electronic display
DE69627561T2 (de) * 1995-02-10 2004-03-18 Sharp K.K. Projektionsbildanzeigevorrichtung
JPH0930289A (ja) * 1995-05-18 1997-02-04 Denso Corp ヘッドアップディスプレイ装置
DE19525520C2 (de) * 1995-07-13 1998-03-19 Zeiss Carl Jena Gmbh Optische Anordnung zur Einblendung eines Bildes in den Strahlengang eines Mikroskops
JPH0933853A (ja) * 1995-07-20 1997-02-07 Denso Corp ホログラム表示装置
US5771124A (en) * 1996-07-02 1998-06-23 Siliscape Compact display system with two stage magnification and immersed beam splitter
US6433935B2 (en) 1996-07-02 2002-08-13 Three-Five Systems, Inc. Display illumination system
JP3747098B2 (ja) * 1996-08-12 2006-02-22 株式会社島津製作所 ヘッドアップディスプレイ
DE19730564A1 (de) * 1997-07-17 1999-02-11 Daimler Benz Ag Verwendung eines holographischen Bildschirmes als Teil eines Beleuchtungssystems
US6166698A (en) * 1999-02-16 2000-12-26 Gentex Corporation Rearview mirror with integrated microwave receiver
DE19930710C2 (de) * 1999-07-02 2003-06-12 Eads Deutschland Gmbh Bilddarstellungssystem und -verfahren für Fahrzeuge
DE10157028A1 (de) * 2001-11-21 2003-06-05 Bosch Gmbh Robert Sensoreinrichtung, insbesondere zur Steuerung von Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs
US6909408B2 (en) * 2001-12-20 2005-06-21 Bendix Commercial Vehicle Systems Llc Mounting assembly for night vision display unit
JP5222165B2 (ja) * 2009-01-27 2013-06-26 株式会社沖データ 光源装置及びそれを有するヘッドアップディスプレイ装置
US9625878B2 (en) * 2009-03-10 2017-04-18 Drexel University Dynamic time multiplexing fabrication of holographic polymer dispersed liquid crystals for increased wavelength sensitivity
CN102656501B (zh) * 2009-12-14 2014-07-02 松下电器产业株式会社 透过型显示装置
US9752932B2 (en) 2010-03-10 2017-09-05 Drexel University Tunable electro-optic filter stack
JP5904627B2 (ja) * 2010-03-18 2016-04-13 矢崎総業株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置の製造方法
US9576694B2 (en) 2010-09-17 2017-02-21 Drexel University Applications for alliform carbon
JP5807803B2 (ja) * 2011-04-28 2015-11-10 大日本印刷株式会社 投射装置および投射制御装置
US9902265B2 (en) * 2011-05-13 2018-02-27 Volkswagen Ag Display device for a vehicle, and vehicle
EP2707239A1 (de) 2011-05-13 2014-03-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Anzeigeeinheit für ein fahrzeug
WO2014023658A2 (de) * 2012-08-04 2014-02-13 Johnson Controls Gmbh Head-up-display
US20140172186A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 Michael Mashkevich Capacitive steering wheel switches with audible feedback
WO2014155590A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 パイオニア株式会社 虚像生成装置及びヘッドアップディスプレイ
US10394317B2 (en) * 2016-09-15 2019-08-27 International Business Machines Corporation Interaction with holographic image notification
US10768630B2 (en) * 2017-02-09 2020-09-08 International Business Machines Corporation Human imperceptible signals
JP6717264B2 (ja) * 2017-06-08 2020-07-01 株式会社Ｊｖｃケンウッド 虚像表示装置、中間像形成部および画像表示光生成ユニット
US10578867B2 (en) 2017-10-25 2020-03-03 Visteon Global Technologies, Inc. Head-up display with holographic optical element
JP7087903B2 (ja) * 2018-10-10 2022-06-21 株式会社デンソー 虚像表示装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3547522A (en) * 1968-09-04 1970-12-15 United Aircraft Corp On-axis collimated viewing system
US4218111A (en) * 1978-07-10 1980-08-19 Hughes Aircraft Company Holographic head-up displays
JPS5577713A (en) * 1978-09-15 1980-06-11 Elliott Brothers London Ltd Display device for headdup type display
IN152994B (ja) * 1978-09-15 1984-05-19 Elliott Brothers London Ltd
US4407564A (en) * 1980-01-22 1983-10-04 Elliott Brothers (London) Limited Head-up displays
GB2088079B (en) * 1980-01-22 1983-09-01 Elliott Brothers London Ltd Head up displays
FR2506466B1 (fr) * 1981-05-22 1985-07-05 Thomson Csf Filtre optique a microvolets, procede d'obtention et utilisation pour indicateur cathodique aeroporte
GB8303619D0 (en) * 1983-02-09 1983-03-16 Secr Defence Colour head-up display system
US4763990A (en) * 1984-02-03 1988-08-16 Flight Dynamics, Inc. Head up display system
US4613200A (en) * 1984-07-09 1986-09-23 Ford Motor Company Heads-up display system with holographic dispersion correcting
US4655540A (en) * 1985-04-23 1987-04-07 Flight Dynamics, Inc. Holographic optical display system with optimum brightness uniformity
JPH06135416A (ja) * 1992-10-22 1994-05-17 Komatsu Ltd 液垂れ防止機能を有する液体充填ノズル

Also Published As

Publication number Publication date
DE3886558T2 (de) 1994-06-09
EP0278395B1 (en) 1993-12-29
DE3886558D1 (de) 1994-02-10
EP0278395A3 (en) 1990-09-12
EP0278395A2 (en) 1988-08-17
JPS63194222A (ja) 1988-08-11
US4832427A (en) 1989-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2556020B2 (ja) ホログラムを用いた表示装置
JP4578579B2 (ja) 飛行機および乗り物用ホログラフィック表示スクリーン
KR100206688B1 (ko) 천연색 홀로그래픽 헤드 업 표시 장치
US5243448A (en) Head-up display
US5440428A (en) Automotive instrument 3-D virtual image display
US6922267B2 (en) Image display apparatus
US5379132A (en) Display apparatus for a head-up display system
EP0297116B1 (en) Holographic indicator for determining vehicle perimeter location
US20020021461A1 (en) Holographic display device and method for producing a transmission diffusion hologram suitable for it
CA2205994A1 (en) Device for showing a first image in a second image which is visible through a transparent sheet
US20020154349A1 (en) Holographic display screen and method for producing the screen
JP2000249965A (ja) 情報表示装置
JPH05278498A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JPH1048562A (ja) ホログラフィック表示装置
JP7183981B2 (ja) 虚像表示装置
JPH1010464A (ja) ホログラフィック表示装置
JPH06167671A (ja) ホログラムを用いた表示システム
KR19990038918A (ko) 자동차용 헤드업 디스플레이 장치
RU2371745C2 (ru) Способ отображения информации на лобовом стекле транспортного средства
JPH05124455A (ja) 車載用ヘツドアツプデイスプレイ
JPH08271828A (ja) ホログラフィック表示装置
RU2057352C1 (ru) Голографическая оптическая система отображения информации
JPH10142550A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JPH078623B2 (ja) 乗物用表示装置
JPH1067257A (ja) ヘッドアップディスプレイ

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees