JP2817265B2

JP2817265B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP2817265B2
Application number: JP25948589A
Authority: JP
Inventors: 哲郎桑山; 敏彰間島; 尚郷谷口; 曜子吉永; 博義岸; 信男櫛引
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-10-04
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1998-10-30
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JPH03121943A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は表示装置に関し、特に情報表示用として所定
の情報が記録されている回折格子を例えば自動車の後方
窓（リヤーウインドウ）の透明部に設け、該回折格子を
照明手段で照明したとき該回折格子からの反射回折光に
基づく情報を車外に向けて表示するようにした表示装置
に関するものである。

（従来の技術）従来より体積位相型回折格子やレリーフ型回折格子を
利用して情報を表示するようにした表示装置は、例えば
所定方向に対して明るい表示が出来る為、種々の表示装
置に用いられている。このような装置として例えば自動
車のブレーキランプ警告やパーキングランプ警告等の情
報を後方窓（リヤーウインドウ）の一部に表示し、後続
車の運転者に表示するようにした表示装置が考えられ
る。この自動車用の表示装置においては第６図（Ａ）に
示すように情報表示用の回折格子５を照明する照明光源
２は比較的広い空間のある後部座席の背もたれ部付近に
配置される。

同図においてはリヤーウインドウとしての透明基板４
の内側の一部に情報表示用の回折格子５を配設してい
る。尚６は屋根、７は後部ボンネットである。このとき
回折格子５としては例えば表面凹凸によるレリーフ型回
折格子や光の透過率が変調されている吸収型回折格子、
そして高い透過率と高い回折格子（表示輝度）とを両立
させた体積位相型回折格子等がある。

同図においては照明手段としてのハロゲン電球２から
の光束10を凸レンズ３により集光し回折格子５を照射し
ている。回折格子５に入射した光束のうちブラッグ条件
を満足する波長の光は高い回折効率で回折し射出して光
束11となり、該光束11に基づく情報は後続車の運転車51
により観察される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながらこのような構成の表示装置は日中屋外で
運転したり、夜間照明用の街路灯の下で運転したりする
場合、次のような問題点が生じてくる。例えば第６図
（Ｂ）に示すように日中運転する場合、太陽８からの光
束12が回折格子５に入射してくる場合がある。このとき
回折格子５では第６図（Ａ）の場合と光の進行方向は逆
向きである点を除き全く同一の光学配置となる。従って
太陽８からの光束12は回折格子５で回折されて光束13と
なり車内の運転者方向へと向かう。

一般に乗用車内のルームミラーは後続者を観察可能な
角度に設定されている。一方、表示用光束11は後続車の
運転者51に明るく表示されるように設定されているので
第６図（Ｂ）において回折された光束13による光源の像
９は後続車の運転者51に重なってくる。

この為、この光源像９はルームミラーの視野の中心部
に生じ、運転者を眩惑してしまい運転に重大は支障を生
じてしまうという問題点がある。同様な問題点は自動車
に限らず、例えば歩道に面した商店等のショーウインド
ウに情報表示用の回折格子を配設し、この回折格子を室
内に置かれた照明装置で上方に向けて照明している場合
にも同様に生じてくる。即ち屋外からの直射日光がショ
ーウインドウに差込むと回折光が屋内に向けて水平方向
に生じ屋内で作業している人の眼に入射し仕事の妨げに
なったり、ショーウインドウの表示の効果を損ねてしま
う等の問題点が生じてくる。

本発明は回折格子を利用して情報表示を行う際に外部
の太陽光や街路灯からの輝度の高い光源からの不要光に
より観察上不都合な回折光が観察者に入射するのを防止
し、良好なる状態で情報表示の観察ができる表示装置の
提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明の表示装置は、情報表示用の回折格子を自動車
の後方窓に一体的に設け、照明手段からの光束で該回折
格子を所定角度から照明し、該回折格子で回折された光
を利用して情報表示を行う表示装置において、該後方窓
の表面に配設された光束導入部材により導入された臨界
角を越えた光束で該回折格子を照明するようにしたこと
を特徴としている。

（実施例）第１図は本発明を自動車の後方窓（リヤーウインド
ウ）に適用したときの第１実施例の光学系の要部概略図
である。同図において４は透明光学部材であり、略平行
な平面板より成っており、後方窓に相当している。５は
反射型の体積位相型回折格子でり、透明光学部材４の一
部に一体的に固設されている。20は光束角度偏向部材と
しての３角形状のプリズムであり、その斜面20bは透明
光学部材４の一部に貼着されており、又一方の面20aは
光束の入射面となっている。19は角度制限要素であり、
プリズム20の入射面20aに固着されており、平行状態な
光束が入射してくるようにしている。

本実施例では角度制限要素19を所定の角度よりも大き
な傾き角の光束を遮断するために光束を吸収する黒色の
衝立を縦横に複数組合わせて構成している。３はコリメ
ーターレンズであり、白熱電球等から成る光源２からの
光束を平行光束にしている。光源２、コリメーターレン
ズ３、そしてプリズム20は照明手段１の一要素を構成し
ている。

本実施例では光源２からの光束をコリメーターレンズ
３で略平行光束とし、角度制限要素19を介して良好なる
平行光束のみをプリズム20の入射面20aより入射させた
後、透明化学部材４の入射面4aより入射させている。

そして透明光学部材４に入射した平行光束10を透明光
学部材４の空気との境界面（裏面）4bで全反射させてい
る。即ち透明光学部材４の材質の屈折率を1.52としたと
き臨界角は42度となるので、この臨界角よりも大きな入
射角で光束10が裏面4bに入射するように各要素を設定し
ている。これにより光束105が境界面（裏面）4bで殆ど
全反射するようにしている。

そして全反射した光束10を必要に応じて透明光学部材
４の入射面4a側で更に全反射を繰り返した後、反射型の
回折格子５に入射させている。そして回折格子５で反射
回折した光束を透明光学部材４により射出させ光束11と
して、例えば後続車の運転者51へと導光している。これ
により回折格子５に基づく情報が運転者51により観察さ
れるようにしている。

一方、回折格子５で回折されなかった光束10aは透明
光学部材４中を全反射しながら進み、端部から射出又は
端部の吸収部で吸収される。

本実施例においては同図に示すように回折格子５を臨
界角よりも大きな角度で照明し、後方への情報表示を行
っている。このようにして運転者に向かって不要な光束
を発生するような光源が透明光学部材４の端面に位置し
たときでしか生じないようにしている。

通常、自動車等で後方窓（リヤーウインドウ）は遮光
性の弾性体を介して車体に取付けられている為、端部か
ら不要な光束が入射することは殆どない。従って本実施
例によれば運転者に向かう不必要な回折光は殆ど発生し
ない。

又、本実施例においては車体からの照明光束が種々の
方向から入射した場合においても回折格子５により高い
効率で回折される光束は殆どの場合、透明光学部材４の
表面で全反射される角度で入射する為、車内及び車外の
いずれの方向にも不都合な回折光は殆ど生じないように
することができる。

第２図は第１図の透明光学部材４と回折格子５に入射
する光束の拡大説明図である。同図においては光束10は
回折格子５を入射角θ_１´＝45度で照明している。回折
格子５は角度φ＝5.1度傾いた格子を有しており、この
とき光束は角度θ_２´＝34.7度の方向に反射回折され裏
面4bより射出角θ_２＝60度で空気中に射出する。

第３図は本発明に係る体積位相型回折格子５をイメー
ジホログララムとして作製する場合の一実施例の光学系
の要部概略図である。

同図ではArレーザー（不図示）からの波長0.488μｍ
又は波長0.5145μｍの２つに分割された光束のうち、一
方の光束は平行光束90として広げられプリズム101、イ
ンデックスマッチング液102を介して透明基板31面上の
ホログラム感光材料5aに入射する。ここでホログラム感
光材料5aとしては例えばビニルカルバゾール系重合体を
主体とし、種々の増感材により増感を行ったものが適用
可能である。

Arレーザーからの他方の光は拡大されて表示情報（不
図示）のマスクを照明した後、結像レンズ92により光束
91とし、プリズム103、インデックスマッチング液104、
そして透明基板31を介してホログラム感光材料5aに入射
する。

ここでマスクがホログラム感光材料5a面上に結像され
ている場合はイメージホログラムとなって、どのような
照明下においてもボケの無い良好なる表示情報が観察さ
れる。

一方、マスクの像を適当な距離を離して結像すること
により、基板面より離れた場所に情報を表示することが
出来、レンチキュラーシート等を光路中に配置すれば視
域を拡大させたレインボーホログラムを得ることができ
る。

第４図は本発明の第２実施例の光学系の要部概略図で
ある。同図において45は光学部材であり、光束導入部材
44と回折格子31とを一体化した部材より構成している。

光束導入部材44は光源２からの光束を透明光学部材４
に導入するためのものであり入射面44aが集光性の凸面
より成り、又斜面44bは平面で透明光学部材４に貼着さ
れている。回折格子41はレリーフ型回折格子より成って
いる。又回折格子41の面上には高屈折率物質等を蒸着し
た反射膜43が施されており、その面には回折格子41と屈
折率を略等しくした接着剤42によりカバー板40が貼着さ
れている。光束導入部材44と回折格子41は一体に形成し
たプラスチック光学部品等から成っている。

本実施例では光源２からの光束は光束導入部材44の入
射面44aより入射し、略平行光束10となり透明光学部材
４に入射し、裏面4bで全反射した後に回折格子41を照明
している。

回折格子41の格子面は第２図に示したのと同様に約5.
1度傾いており、格子の各面で反射した光束は第１図と
同様に透明光学部材４から光束11として射出し、後続車
の運転者に導光される。これにより回折格子41に基づく
情報が後続車の運転者により観察されるようにしてい
る。

一方、回折格子41と接着剤42とほ屈折率が略一致して
いる為、透過光には回折が生じず直進光は透明光学部材
４中で全反射を繰り返して端部に導光される。

本実施例において回折格子41としては機械加工やフォ
トレジスト層にイメージホログラムやレインボーホログ
ラムを露光現像して金型に転写して作ることができる。
又表示情報もホログラム画像自信かあるいは反射膜43の
パターンを用いて記録することができる。

本実施例では光学部材45として、単一のプラスチック
光学部品をインジェクション又はコンプレッション法に
より量産性良く生産することができるという特長を有し
ている。又プラスチックの素材としてはアクリル等の他
高屈折率で対湿特性に優れたポリカーボネイト等が使用
可能である。

第５図は本発明の第３実施例の光学系の要部概略図で
ある。同図において52は光束導入部であり、適当な面内
ピッチとブレーズ波長を持ったフィルム状の格子より成
り、入射光束はこの格子により回折されて例えば１次回
折光が透明光学部材４中に導入され照明用光束として用
いられる。

本実施例では光源２からの光束は光束導入部52で透過
回折されて透明光学部材４に入射する。そして透明光学
部材４の裏面4bで全反射して情報表示用の回折格子51を
照明する。表示情報に対応した格子部に入射した光束は
反射回折され、透明光学部材４の外に射出して光束11と
なり、後続車の運転者に導光される。これにより前述と
同様に回折格子51に基づく情報が後続車の運転者により
観察される。

本実施例では回折格子51は前述のレインボーホログラ
ムであっても良く、又図示したように表示に必要な領域
にのみ回折格子を形成したものであっても良い。又必要
に応じて回折格子51面上に反射膜を形成すれば回折効率
を向上させることができるので好ましい。

本実施例において回折格子51で回折されずに点線で示
すように直進する光束が生じ、後方から観察されて不都
合な場合が生じるときは不透明、又は低い透過率の光学
部材29を透明光学部材４の裏面の一部に配設するのが良
い。このとき光学部材29の屈折率を適当に低いものとす
ると全反射光束はそのままで光量損失を生じることはな
く、又例えば光学部材29を赤色光だけ透過する色フィル
ターとすれば、後方から光源２が直接赤い表示として観
察される。

本実施例においては透明光学部材の一面にレリーフ型
回折格子を加工したフィルム部材と光源を用いるだけで
臨界角を越える角度から情報表示用の回折格子を照明
し、後方から情報表示を観察することのできる表示装置
を実現している。

又、本実施例では超薄型、かつ軽量で、しかも完成し
た自動車の後方窓に容易に装着することができる等の特
長を有した表示装置を実現することを可能としている。

尚、以上の各実施例は自動車の後方窓に適用した場合
を示したが本発明はそのままショーウインドウ等にも同
様に適用することができる。

尚、実施例の説明においては、照明光束が裏面で１回
全反射する場合を示したが、これは表・裏面で各１回全
反射する光束を用いたり、より多数回の全反射をした光
で照明することも可能であることはいうまでもない。

（発明の効果）本発明によれば透明光学部材と情報表示用の回折格子
を適切に組合わせ、かつ照明手段からの光束で臨界角を
越える角度から該回折格子を照明することにより、外部
の太陽光や街路灯等の高輝度光源で回折格子が照明され
ても、運転者に向かって有害な回折光が生じることが無
く、常に良好なる状態で情報表示を行うことのできる自
動車用やショーウインドウ用に好適な表示装置を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の光学系の要部概略図、第
２図は第１図の回折格子近傍の拡大説明図、第３図は本
発明に係る回折格子の製造方法の一実施例の要部概略
図、第4,第５図は各々本発明の第2,第３実施例の光学系
の要部概略図、第６図（Ａ），（Ｂ）は自動車の後方窓
に情報表示用の回折格子を設けたときの説明図である。図中、１は照明手段、２は光源、３はコリメーターレン
ズ、４は透明光学部材、5,41,51は情報表示用の回折格
子、８は太陽、10は照明光束、11は表示用光束、51は観
察者、19は角度制限要素、20はプリズム、44,52は光束
導入部材である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉永曜子東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者岸博義東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者櫛引信男東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平３−121942（ＪＰ，Ａ) 特開平３−15002（ＪＰ，Ａ) 特開平３−120513（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−138598（ＪＰ，Ｕ) 特表平１−502465（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60Q 1/44 B60Q 1/50 G02B 27/42 G09F 9/00 323

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】情報表示用の回折格子を自動車の後方窓に
一体的に設け、照明手段からの光束で該回折格子を所定
角度から照明し、該回折格子で回折された光を利用して
情報表示を行う表示装置において、該後方窓の表面に配
設された光束導入部材により導入された臨界角を越えた
光束で該回折格子を照明するようにしたことを特徴とす
る表示装置。
【請求項２】前記光束導入部材は３角形状のプリズムよ
り成っていることを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項３】前記光束導入部材はフィルム状の格子より
成っていることを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項４】前記光束導入部材と前記情報表示用の回折
格子は一体的に形成されていることを特徴とする請求項
１、２又は３の表示装置。