JPH02204714A - ホログラムディスプレイ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はホログラムデイスプレィ装置に関し、特に色収
差のない、コンパクトなホログラムデイスプレィ装置に
関するものである。

［従来の技術］ ホログラムレンズを使用したホログラムデイスプレィ装
置は、自動車等において運転者の前方視野内に表示像を
投影する、いわゆるヘッドアップデイスプレィを行うの
に適した装置として注目されている。

かかるデイスプレィ装置において、ホログラムレンズに
入射する光は、通常、ある程度の波長域を有しており、
色収差が生じることが問題となっていた。

そこで、例えば特開昭６１−３５４１６号公報には、は
ぼ等しい格子特性を備えた二枚のホログラムレンズを平
行配置して上記色収差の発生を防止した装置が提案され
ている。

一方、特開昭６３−１９４２２２号公報には、ゴースト
像の生じるのを防止するために上記二枚のホログラムレ
ンズの法線を一定角度をなして配設した装置が提案され
ているが、ここにおいて、比較的狭い帯域幅の光であれ
ば、色収差をも解消できることが示されており、この条
件は、上記公報の詳細な説明中の（１２）式で示されて
いる。

これを第６図で説明すれば、一方のホログラムレンズＩ
Ｂに表示器２より出射した光りが角度θａで入射し、回
折して角度θｂで出射して他方のホログラムＩＡに角度
θｃで入射し、さらに角度θｄで出射している場合、下
式を満足すれば色収差はゼロになる。

ｓｉｎθａ−ｓｉｎθｂ−ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｃＣＯ
５θｂ　　　　　　　ｃｏｓθに の関係は、第７図に示す如く、両ホログラムレンズＩＡ
、ＩＢの回折点Ｃ１、ｃ２を結ぶ線に対して角度θａ、
θｂが反対側に位置する場合にも、上記角度θａ、θｂ
の値を負とすれば同様に成立する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記各公報記載の従来技術において、投影像
の倍率を大きくする場合等にはホログラムレンズ間の間
隔を大きくして十分な光路長を確保する必要があって装
置が大形化する。また、ホログラムは製作時の露光、現
像工程でその厚みが変化するこ−とがあり、この変化を
膨潤率と呼ぶが、膨潤率を一致せしめないと上記関係式
を満足しても色収差を生じる。この膨潤率はホログラム
レンズ製作時の上記露光、現像等の条件により敏感に変
化するものであり、両者の膨潤率を完全に一致せしめる
ことは困難であった。

本発明はかかる課題を解決するもので、コンパクトで、
かつ膨潤率の相違による色収差を生じることがないホロ
グラムデイスプレィ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図で説明すると、ホログラムデイス
プレィ装置は、角度θａで入射する光りを回折して角度
θｂで出射せしめるとともに上記角度θａと異なる角度
θｃで入射する光りを上記角度θｂと異なる角度θｄで
出射せしめる単一のホログラムレンズ１と、上記角度θ
ａでホログラムレンズ１に光を入射せしめる表示器２と
、上記ホログラムレンズ１より上記角度θｂで出射する
光を反射して上記角度θｃで上記ホログラムレンズ１に
再入射せしめる少なくとも一つの表面鏡３Ａ、３Ｂとを
具備し、上記ホログラムレンズ１より上記角度θｄで出
射する光を視認するようになすとともに、上記各角度θ
ａ〜θｄを Ｓｌｎθａ−５ｉｎθｂ＝ｓｉｎθａ−ｓｉｎθｃＣＯ
５θｂ　　　　　　　　ｃｏｓθｃの関係に設定したも
のである。

［作用］ 表示器２より発した光りは、最初に角度θａでホログラ
ムレンズ１に入射して（光路ａ）角度θｂで回折出射せ
しめられる（光路ｂ）。この光りは表面鏡３Ａ、３Ｂで
反射せしめられて、角度θｃで再び上記ホログラム１に
再入射しく光路Ｃ）、角度θｄで回折出射せしめられる
（光路ｄ）。上記各角度θａ〜θｄは上式を満足してい
るから、上記角度θｄで出射する光を視認すれば、色収
差の無い投影像を得ることができる。

また、表面鏡３Ａ、３Ｂにより光りを反射する間に、比
較的狭い空間内で十分な光路長を確保しているから、コ
ンパクトな装置で倍率の大きい投影像が得られる。

さらに、単一のホログラムレンズ１を使用しているから
、膨潤率の相違という問題は生じず、これを原因とする
色収差は完全に解消される。

［第１実施例］ 第１図において、４は車両のウィンドシールドガラスで
あり、乗員（その眼をＥで示す）は上記ウィンドシール
ドガラス４を介して前方（図の左方）を視認している。

ウィンドシールドガラス４下方のインストルメントパネ
ル（閃絡）内には車速等を表示する表示器２が前方を向
けて設置され、これに対向する位置には、ホログラムレ
ンズ１がやや上方へ傾斜せしめて設けである。また、上
記表示器２を挟んで上下位置には上記ホログラムレンズ
１に向けて傾斜せしめて表面鏡３Ａ、３Ｂがそれぞれ配
設してある。

上記ホログラムレンズ１は、干渉縞を二重露光により形
成したもので、これを第２図で説明する。

すなわち、最初に第２図（１）に示す如く、乾板の表裏
より、法線に対してそれぞれθａ、θｂの角度で平行レ
ーザ光の参照光ＬＲおよび物体光Ｌｂを照射して干渉縞
を露光記録し、しかる後、第２図（２）に示す如く、上
記乾板の表裏よりさらにθｃ１θｄの角度で参照光ＬＲ
および物体光Ｌｂを照射してさらに重ねて干渉縞を露光
記録してホログラムレンズとする。

このようにして製作したホログラムレンズ１は、レンズ
前面より角度θａで入射する光を回折して角度θｂで出
射しく第３図（１））、角度θｃで入射する光を回折し
て角度θｄで出射する（第３図（２））。

上記第１図の構成は、従来例を示す第７図と等価である
から、上記角度θａ〜θｄは、以下の関係式を満足する
ように設定する。

Ｓｌｎθｂ−ｓｉｎθａ＝ｓｌｎθｄ−３ｌｒｌθｃＣ
Ｏ５θｂ　　　　　　　　　　　ｃｏｓ　　θｃさて、
かかるホログラムレンズ１を使用したデイスプレィ装置
において、表示器２より出射した光は光路ａに沿って角
度θａで上記ホログラムレンズ１に入射し、ここで回折
されて角度θｂで出射して光路すに沿い表面鏡３Ａに入
射する。光は表面鏡３Ａで反射して表面鏡３Ｂに入射し
、ここで反射して光路Ｃにより上記ホログラムレンズ１
へ角度θｃで再び入射する。角度θｃで入射した光はホ
ログラム１で回折されて、角度θｄで出射し、光路ｄに
沿って上方のウィンドシールドガラス４に至って反射し
、乗員の眼Ｅに至る。

しかして、乗員は上記ウィンドシールドガラス４での反
射光の延長線（図の破線）上に投影される虚像を視認す
る。

この投影像は、上記各角度θａ〜θｄが上記関係式を満
足していることにより、ホログラム作製に使用した波長
光に近い波長光を使用する限り、色収差を生じることは
ない。そして、１度の回折を同一のホログラムレンズで
行っているから、膨潤率は一定であり、これによる色収
差の発生という問題も生じない。

さらに、表面鏡３Ａ、３Ｂによる反射によって、比較的
狭い空間内で十分な光路長を確保することができ、大き
な倍率の投影像をコンパクトな装置で得ることができる
。

［第２実施例］ 表示器の設置位置によっては、上記ホログラムレンズ１
を透過型として使用することができる。

これを第４図に示し、図において、表示器２はホログラ
ムレンズ１の前方にあり、角度θａで前面に入射した光
りは角度θｂで後面より出射する。

他の構成は上記第１実施例と同一であり、同様の効果を
奏する。

［第３実施例］ 本実施例は表面鏡を一枚としてさらに装置構成を簡素化
したものである。図において、ホログラムレンズ１は表
示用コンバイナとして使用されて・おり、表面鏡３は上
記ホログラムレンズ１と間隔をおいて平行に配設しであ
る。本実施例の構成は従来例を示す第６図と等価である
から、角度θａ〜θｄの関係式は以下のものとなる。

ｓｉｎθａ−ｓｉｎθｂ＝ｓｉｎθｄ−ｓｉｎｏｃｃｏ
ｓ　θｂ　　　　　　　　ｃｏｓ　Ｏｃ表示器２より発
した光は、途中上記表面鏡３で反射せしめられて、光路
ａ、ｂ、ｃ、ｄに沿って乗員の眼Ｅに至る。

かくして、ホログラムレンズ１における反射がそれ程問
題とならない場合には、本実施例の構成により、よりコ
ンパクトな装置とすることができる。

なお第１図の構成においてθａ＝θｂかつθｃ＝θｄ（
θａ４θｃ）という特定の場合には、取付の自由度が小
さく、また−回反射による像が見えるのを防止するため
表示面積が大きく出来ない等の制約はあるが、ホログラ
ムレンズ１のかわりに凹面鏡を用いて拡大表示すること
も可能である。

また、ホログラムレンズ１のかわりに表面鏡を用い、表
面鏡３Ａ、３Ｂのかわりに凹面鏡を用いる組み合せや、
複数の凹面鏡を組み合せる形で同様の表示を行なうこと
も可能である。

［発明の効果コ 以上の如く、本発明のホログラムデイスプレィ装置は、
倍率の大きな投影像をコンパクトな構造で得ることがで
きるとともに、膨潤率の影響等による色収差を生じない
クリアな投影像を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は装置の概略構成図、第２図は乾板に干渉縞を記録す
る状態を示す図、第３図はホログラムレンズの再生状態
を示す図、第４図および第５図はそれぞれ本発明の第２
および第３の実施例における装置の概略構成図、第６図
および第７図はそれぞれ従来の装置構成の要部を示す図
である。 １・・・ホログラムレンズ ２・・・表示器 ３．３Ａ、３Ｂ・・・表面鏡 ４・・・ウィンドシールドガラス Ｅ・・・乗員の眼 Ｌ・・・光 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 角度θａで入射する光を回折して角度θｂで出射せしめ
   るとともに上記角度θａと異なる角度θｃで入射する光
   を上記角度θｂと異なる角度θｄで出射せしめる単一の
   ホログラムレンズと、上記角度θａでホログラムレンズ
   に光を入射せしめる表示器と、上記ホログラムレンズよ
   り上記角度θｂで出射する光を反射して上記角度θｃで
   上記ホログラムレンズに再入射せしめる少なくとも一つ
   の表面鏡とを具備し、上記ホログラムレンズより上記角
   度θｄで出射する光を視認するようになすとともに、上
   記各角度を （ｓｉｎθａ−ｓｉｎθｂ）／ｃｏｓθｂ＝（ｓｉｎθ
   ｄ−ｓｉｎθｃ）／ｃｏｓθｃの関係に設定したことを
   特徴とするホログラムディスプレイ装置。