JPH02186319A - 表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （概　要〕 ホログラム素子を構成要素とした表示システムに関し、 異なる位置にある複数の表示画像を同一視軸上に同時に
虚像として表示することを目的とし、所定の入射角で投
射される特定波長の画像信号のみを回折反射光として一
定した出射角方向に射出すると共に該回折光の逆方向延
長線上からの白色光信号を透過する反射型ホログラムの
複数種類を、上記出射角方向が同方向を向くように積層
してホログラムコンバイナを構成し、該ホログラムコン
バイナの上記出射角方向が運転作業者の前方凝視視線上
で該凝視方向と逆行する如くに、該ホログラムコンバイ
ナを運転作業者の前方に配置して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はホログラム素子を構成要素とした表示システム
に係り、特に異なる位置にある複数の表示画像を同一視
軸上に同時に虚像として表示する表示システムに関する
。

近年、航空機や自動車の如き輸送分野や種々の集中監視
業務等の分野では、操縦者や運転作業者の負担を少しで
も軽減して安全性や作業の確実性を向上させるための方
策が種々採られているが、特に自動車産業上の利用分野
では安全性確保のために運転操作の簡素化が強く叫ばれ
ている。

〔従来の技術〕

第３図は自動車のへラドアップ・デイスプレィの一例を
示した図であり、（Ａ）は適用状態を示す図、（Ｂ）は
原理を説明する図また（Ｃ）は実際の視野の例を示した
図である。

図（八）は運転者ｌが自動車２を運転している状況を示
した図であり、例えば速度計３の表示部４には各時点に
おける速度がデジタル表示されるようになっている。

５はフロントガラス２ａの内側所定位置に添着した単層
のホログラムコンバイナである。

かかるヘッドアップ・デイスプレィ（以下略してＨＵＤ
とした）では、特定の波長λを持つ速度計３からの表示
画像信号（例えば速度を表す数字）が上記表示部４を構
成する透過型ホログラム４ａでホログラムコンバイナ５
の方向に向がう回折光Ｓとなり、更に該回折光Ｓがホロ
グラムコンバイナ５の表面で回折反射光Ｓ１となって運
転者１の方向に向かうようになっている。

一方多くの波長光を含む外界からの光信号Ｓ！の内上記
λの波長光を除く大部分の光信号すなわち外部風景は、
該ホログラムコンバイナ５をそのまま透過する。

従って、運転者ｌの前方凝視視線上の前方風景に上記表
示部４の表示内容（例えば速度を表す数字）が重なって
見えるようになるため、運転者１は前方風景と各時点の
速度を同一視線上に認識することができる。

ここでホログラムコンバイナについて図（Ｂ）で説明す
る。

例えば図（Ａ）のホログラムコンバイナ５を構成する単
層のホログラム５ａでは、特定の波長λよりなる光信号
Ｓ（図の場合には画像■で示す）を所定の入射角θで該
ホログラム５ａの表面に投射すると、波長λの回折反射
光Ｓ、を所定の出射角φの方向に射出させることができ
ると共に該回折反射光ＳＩと同じ光軸上で該ホログラム
５ａの裏面側のｌだけ離れた所定点Ｆに破線で示す画像
■のように上記信号光Ｓの画像と等しい光信号の虚像を
結ばせることができる。

そこで運転者が眼の焦点を該虚像に合致させると、！ｆ
運転者は視線を逸らすことなく該虚像が認識できる。

従って、該ホログラム５ａを例えばフロントガラスの所
定位置に添着した状態で上記回折反射光Ｓ１の進行方向
が運転者の前方凝視視軸とほぼ合致するように該ホログ
ラム５ａを予め形成することにより、図（八）で説明し
た如きホログラムコンバイナ５を構成することができる
。

図（Ｃ）は実際の視野の例を示したもので、前方風景画
像Ｓ２と共に各時点での速度例えば″５０Ｋｍ″が画像
信号Ｓ１として運転者に認識される状態を表わしている
。

この場合には、運転者は視線をずらすことなく常時速度
が読み取れることから安全性の高い運転操作を行うこと
ができる。

一方最近の自動車等では、安全性を確保した上で運転者
の快適性や便利性を追求する要求が強く、従って運転者
が必要とした情報が複数化している現状にある。、 しかし従来のＨｔＪＤでは複数の画像信号を同時に同一
視軸上に表示することができずかかる要求を満たすため
に、複数個の表示部を併設して視線を逸らすか表示部を
切り換える等の操作によって複数の画像信号を確認する
ようにしている。

〔発明が解決しようとした課題］ 従来のＨｔＪ　Ｄでは、運転者が複数の画像信号を認識
するためには少なくとも視線を逸らすか表示部を切り換
える等の操作が必要であり、爾後の操作処理の遅れによ
って追突や衝突等の事故を起こし易くすると言う問題が
あった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、所定の入射角で投射される特定波長の画
像信号のみを回折反射光として一定した出射角方向に射
出すると共に該回折光の逆方向延長線上からの白色光信
号を透過する反射型ホログラムの複数種類を、上記出射
角方向が同方向を向くように積層してホログラムコンバ
イナを構成し、該ホログラムコンバイナの上記出射角方
向が運転作業者の前方凝視視線上で該凝視方向と逆行す
る如くに、該ホログラムコンバイナを運転作業者の前方
に配置してなる表示システムによって解決される。

（作　用〕 車両等運転中の運転者の前方凝視視線上に複数の画像信
号が同時に表示できるようにＨＵＤを構成すれば、運転
者は視線を逸らしたり表示部を切り換えることなく複数
の所要情報を容品に得ることができる。

本発明では、運転者の前方視線上のフロントガラス面に
複数層よりなる反射型ホログラムを添着し、異なった位
置からの複数の画像信号の虚像を前方凝視視線上に同時
に結像させるように構成している。

従って、運転者は前方を凝視したまま複数の画像信号を
認識することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明を説明する原理図であり、第２図は実施
例を示す図である。

一般に反射型ホログラムでは、該反射型ホログラムに入
射する画像信号の波長λと入射角θを決めるとその回折
反射光が所定の出射角ｅで射出するように該反射型ホロ
グラムを形成することができると共に、該反射型ホログ
ラムの反対面側で上記回折反射光の光軸延長上の所定位
ｉＦに、上記画像信号の虚像を結像させることができる
ことは第３図で説明した通りである。

画像信号が３個の場合を例とした第１図で、ホログラム
コンバイナ１０は波長λ１の画像信号が入射角θ１で投
射されたときに回折反射光が出射角θになるように形成
した反射型ホログラム１０ａと、波長λ２の画像信号が
入射角θ２で投射されたとき回折反射光が上記同様の出
射角ｅになるように形成した反射型ホログラム１０ｂと
、波長λ、の画像信号が入射角θ、で投射されたとき回
折反射光が出射角θになるように形成した反射型ホログ
ラム１０ｃとを積層して構成したものである。

一方、上記ホログラムコンバイナ１０に対する入射角が
それぞれθ１．θ２．θ、となるような位置にある図の
１１．１２．１３は例えば速度計、油圧針、液温計等の
情報を表示する画像信号表示部であり、これらの各画像
信号表示部には透過型ホログラム２１゜２２．２３が表
示面側に配置されている。

かかる構成になる場合、例えば速度計の画像信号表示部
１１からの波長λ１の画像信号は、実線で示す如く透過
型ホログラム２１でホログラムコンバイナｌＯに指向す
る回折光となり、該ホログラムコンバイナ１０を構成す
る第１の反射型ホログラム１０ａの表面で出射角θの回
折反射光となる。

この際該回折反射光の進行方向反対側の光軸延長線上の
１記ホログラムコンバイナ１０の前方１１の位置Ｆ、に
は、該速度計の画像信号の虚像が結像されている。

また例えば油圧計の画像信号表示部１２からの波長λ２
の画像信号は、点線で示す如（透過型ホログラム２２で
ホログラムコンバイナ１０に向かう回折光となり該ホロ
グラムコンバイナＩＯの第２の反射型ホログラムＩＯｂ
の表面で出射角θの回折反射光となり、同時にホログラ
ムコンバイナ１０の前方ｒ２の位置Ｆｔに油圧計の画像
信号の虚像が結像される。

同様に例えば液温計の画像信号表示部１３からの波長λ
、の画像信号は、破線で示す如く第３の反射型ホログラ
ム１０ｃの表面で出射角ｅの回折反射光となり、同時に
上記ホログラムコンバイナ］０の前方ｌ、の位置Ｆ、に
液温計の画像信号の虚像ができることになる。

このことは、運転者ｌの前方凝視視線上に速度針と油圧
計および液温計の各画像信号が結像されるため、該運転
者ｌは運転走行中に前方を凝視しながら眼の焦点を調整
するのみで速度計、油圧計。

液温計等複数の各画像信号を認識することができる。

なお画像の表示内容が単なる数字や記号等の如く簡略な
場合には、該反射型ホログラム１．Ｏａ、１０ｂ。

１０ｃを形成する際に上記の虚像結像位置までの距Ｍ１
．．１．，１Ｍを等しくすることによって、運転者ｌは
一回の眼の焦点調節で複数の画像情報を外部風景と共に
認識することができる。

第２図は画像信号が比較的複雑な場合の一例を示したも
ので、第３図（Ａ）における自動車の場合を例とし図は
理解し易くするために運転者を頭部側から見た状態を表
わしている。

図で１は運転者、　２ａは自動車２のフロントガラスを
、また１０は該フロントガラス２ａに添着したホログラ
ムコンバイナをそれぞれ示している。

ここで、第１図における画像信号光の波長λ１゜λ２．
λ、を例えば赤、青、緑の各色に合わせて設定すると、
運転者ｌは一度目の眼の焦点調節でフロントガラス２ａ
の前方２．（例えば２〜３ｍ）の位置にある実線で示す
速度計からの画像信号ｆ、を赤色で、また二度目の眼の
焦点調節でフロントガラス２ａの前方１２（例えば０．
５〜１ｍ）の位置にある点線で示す油圧計からの画像信
号ｆ２を青色で、更に二度目の眼の焦点調節でフロント
ガラス２ａの前方２．（例えば０−０．１ｍ）の位置に
ある破線で示す液温計からの画像信号ｆ、を緑色でそれ
ぞれ認識することができる。

〔発明の効果〕 上述の如く本発明により、運転中の作業者が視線を逸ら
すことなしに外界風景と共に複数の画像信号を読み取る
ことができる表示システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明する原理図、 第２図は実施例を示す図、 第３図は自動車のヘッドアップ・デイスプレィの一例を
示した図、 である。図において、 １は運転者、　　　　２ａはフロントガラス、ｌＯはホ
ログラムコンバイナ、 １０ａ、　１０ｂ、　１０ｃは反射型ホログラム、１１
．１２．１３は画像信号表示部、 ２１．２２．２３は透過型ホログラム、をそれぞれ表わ
す。 本杢ａパ１説日月する虎閘ｒ図 第　　１　　ロ 雰魁４ｒｌＩ］￥示すの 矛　２　い

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の入射角で投射される特定波長の画像信号の
   みを回折反射光として一定した出射角方向に射出すると
   共に該回折光の逆方向延長線上からの白色光信号を透過
   する反射型ホログラムの複数種類を、上記出射角方向が
   同方向を向くように積層してホログラムコンバイナを構
   成し、 該ホログラムコンバイナの上記出射角方向が運転作業者
   の前方凝視視線上で該凝視方向と逆行する如くに、該ホ
   ログラムコンバイナを運転作業者の前方に配置してなる
   ことを特徴とした表示システム。
2. （２）前記ホログラムコンバイナが、該回折光の出射方
   向と逆方向の延長線上に結像する虚像までの焦点距離を
   異ならせた複数種類の反射型ホログラムで構成されてい
   ることを特徴とした請求項１記載の表示システム。