JPH02246840A - ヘッドアップディスプレイ装置 - 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】 〔概　要〕 正反射型ホログラムをコンバイナとして用いたヘッドア
ップディスプレイ装置に関し、色収差の発生を防止した
小型のホログラフィックコンバイナを実現することを目
的とし、鋸刃状断面を有するホログラム基板に正反射型
ホログラムを形成し、これに相補的形状の透明カバーを
接合してなるホログラムコンバイナを有して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はヘッドアップディスプレイ装置、特に反射型ホ
ログラムをコンバイナとして用いたヘッドアップディス
プレイ装置に関する。

ヘッド・アップ・デイスプレィ　（ＨＵＤ）とは、航空
機や自動車の運転席に用いられる表示システムであり、
運転者の前方視界の外界背景に運転に必要な情報を重ね
て写すものである。

前方を注視したまま即ち、視線をずらすことなく計器類
をチエツクできるので、安全面の点から実用化が積極的
に検討されている。

外界背景と情報とを重ねて写し出すためのＨＵＤコンバ
イナには、従来、ハーフミラ−が用いられていたが、最
近、システムの簡素化が可能なホログラム方式が提案さ
れている。

〔従来の技術〕

第９図にホログラムを用いた典型的な自動車用ＨＵＤの
構成を示す。

自動車のフロントガラス１０にはホログラフィツクコン
バイナ１１により前方の景色と表示器（スピード計、燃
料計等）１２の情報とが重ねて写し出されるので、運転
者は視線をずらすことなく計器類の表示値を読み取るこ
とができる。

ＨＵＤ用ホログラム（ホログラフィック・コンバイナ）
には通常、反射型ホログラムが用いられる。反射型ホロ
グラムは第１０図に示すように、透明なホログラム乾板
１５の表、裏よりレーザ光（参照波Ｗ＋、物体波Ｗ　２
　）を照射し、基板表面にほぼ平行に形成された干渉縞
１７を感光剤１９上に記録するものである。反射型ホロ
グラムを再生すると、第１１図に示すように、入射再生
光（Ｗ、）は入射光と同一側に反射回折（反射回折光Ｗ
　４　）される。ところで、反射型ホログラムは第１２
図に示すような波長選択特性を有している。

即ち、成る特定の波長（一定の幅をもった波長）のみ反
射し、それ以外の波長はほとんどすべて透過させる。従
って、このような反射型ホログラムを用いたコンバイナ
は、第１３図に示したようにＣＲＴなどの表示のうち特
定の波長（図では緑色）のみを反射し、外界の他の全て
の波長を透過させる。この場合、外界の入射光のうち、
緑色のみは反射されてしまうが実用上差しつかえない。

従って表示器の単色性が高い場合には、その単色を高効
率で反射することができ、かつ、外界風景の明るさも殆
ど損わないという特長（利点）をもっている。尚、ハー
フミラ−を用いたコンバイナでは表示、外界ともに半分
の明るさになってしまう。

また、ホログラムによって結像距離を遠方に設定するこ
とができるという長所も有する。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１４図にホログラフィック・コンバイナの問題点であ
る色収差の発生原理を示す。表示器（図ではＣＲＴ）　
１２の１点０からの散乱光が、反射型ホログラムｌｌ上
のＡ、Ｂ両点に入射しているとする。この光は実線で示
すように反射される。この光を観察すると、０の虚像が
、Ｏ′に見える。

しかし、ホログラム１１による回折光の方向は波長に依
存するため、中心波長λ０より長い波長λ、の光は、図
の点線の方向に反射される。この波長に対しては、虚像
はＯ′の下方に見えることになる。同様にλ０より短い
波長λ２に対しては０′の上方に虚像が見えることにな
る。その結果、第１５図（Ａ）のように見えるべき像（
例えば数字８）が、同図（Ｂ）のようにぼけてしまう。

このような色収差の発生を防ぐため、従来から第１６図
のような補正方式が考えられている。即ち、第１４図に
示す反射型ホログラム（第２ホログラム）１１に加え、
その前方に透過型ホログラム（第１ホログラム）１３を
設け、第１ホログラム１３により第１４図に示す色収差
と逆方向（相殺する方向）の色収差を予め付けることに
より結果として色収差を補正する。尚、第１ホログラム
１３は透過型でも反射型でもよい。

しかしながらこの方式では保全体にわたって完全に色収
差補正を行うことは実際上できなかった。

色収差は当然のことながら鏡の場合には発生しない。そ
こでホログラムを鏡と等価にすれば収差の発生の問題は
解消される。

第４図〜第５図に鏡と等価にした色収差のないコンバイ
ナ用ホログラムの作成方法について説明する。

第４図のように、ホログラム乾板３０に対して垂直な平
面波Ｗ＋　、　Ｗ２を表裏から入射してホログラムを作
成すると、第５図に示すようにホログラム基板１５に平
行な層状の干渉縞１７が形成される。このホログラムに
入射角θ１の光を入射すると、反射回折角θ。は波長に
依らず常にθ。＝０１である。すなわち、鏡と同様に正
反射する。

第６図はこの正反射型ホログラムを用いたＭＵＤシステ
ムである。表示装置１２（ＣＲＴ等）上の１点Ａから出
た光はホログラム３０で鏡と同様に反射され虚像Ｂを形
成する。このとき虚像の焦点距離ｆは表示装置１２とホ
ログラム３０までの距離１、に等しい。

しかしながらこの正反射型ホログラムではｆ＝Ｒｏであ
るため、例えば遠方に結像させたいような場合にはｌＤ
を大きくしなければならず設計上の点から実現できない
場合がある。

そこで第７図に示す如く凹面ホログラム３２を使用する
ことが考えられる。即ち、第５図に示す正反射型ホログ
ラムを凹面上に形成し、凹面鏡と等価にするものである
。この場合、ホログラムの各干渉縞は凹面に平行である
。これによりＩ２Ｄは変えることなくｆのみを大きくで
きる。

このようなホログラム・コンバイナは曲面であるためそ
のホールドの仕方や位置、角度合わせが厄介である。従
って、これを平面状にするのが最も得策であるが、平面
状にするためには第８図のように凹面基板５１と凸面カ
バー５５とを組み合せてホログラム３２を挟持する方法
が考えられる。

しかし、この方法ではコンバイナが厚くなってしまうと
いう問題がある。

本発明の目的は色収差の発生を防止しつつかつ小型でコ
ンパクトなホログラフィックコンバイナを実現すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明に係るヘッドアッ
プディスプレイ装置においては、鋸刃状断面を有するホ
ログラム基板に正反射型ホログラムを形成し、これに相
補的形状の透明カバーを接合してなるホログラムコンバ
イナを有することを構成上の特徴とする。

〔作　用〕

第１図に本発明の基本構造を示す。凹面フレネルレンズ
型基板（鋸歯状基板）６１に鋸歯状に正反射型ホログラ
ム６２が形成され、それと相補的な形状の透明カバー（
凸面フレネルレンズ型カバー）６３が接着されている。

ホログラム６２は上述の如く、各凹面に平行な干渉縞を
有する。このように凹面フレネルレンズ型基板６１に正
反射型ホログラム６２を形成し、凸面フレネルレンズ型
カバー６３で接合することによって、曲面ホログラフィ
ック・コンバイナを薄く、平板化することができる。

〔実施例〕

第２図に本発明において用いられる凹面フレネルレンズ
型正反射型ホログラム６２の一実施例を示す。

凹面フレネルレンズ型基板６１に正反射型ホログラム６
２が形成される。ホログラムは上述の如く凹面フレネル
レンズ型基板の形状に沿って、凹面に平行な層状の干渉
縞を有する。このようなホログラムは上述の如く凹面鏡
と等価の機能を有するため焦点距離の拡大ができる。

第３図に本発明のホログラムを作成する方法を示す。凹
面フレネルレンズ基板６１を有するホログラム乾板６５
と表面にミラー蒸着６３を施した凸面フレネルレンズ（
透明カバー）を重ねて、方向からレーザを照射してホロ
グラフィック露光し作成する。このとき、作成光の一方
（参照光または物体光）はミラー蒸着面６３での反射光
により形成される。即ち、ホログラム乾板の両側からレ
ーザ光を照射したのと同様となる。

尚、第３図にふいて、ホログラム６２とミラー蒸着面６
３とは接着剤等により直接密着することも可能であるが
、公知のインデックスマツチング液等を介在させてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば収差の伴わない凹面反射型
ホログラムを用いることにより、焦点距離を任意に拡大
可能な薄型でかつ平板状のホログラムコンバイナを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るホログラフィックコンバイナの基
本構成を示す図、第２図は本発明に係る凹面正反射型ホ
ログラムの基本構造を示す図、第３図は本発明に係るホ
ログラフィックコンバイナの作成方法を説明する図、第
４図は正反射型ホログ、ラムの作成方法を示す図、第５
図は正反射型ホログラムの再生方法を説明する図、第６
図は正反射型ホログラムを用いたヘッドアップディスプ
レイを示す図、第７図は凹面状正反射型ホログラムを用
いたヘッドアップディスプレイを示す図、第８図は凹面
状正反射型ホログラムの平板化構成を示す図、第９図は
従来の自動車用ヘッドアップディスプレイを示す図、第
１０図は反射型ホログラムの作成方法を説明する図、第
１１図は反射型ホログラムの再生方法を説明する図、第
１２図は反射型ホログラムの波長選択性を示す線図、第
１３図ハホログラムコンバイナの原理を説明する図、第
１４図は色収差の発生を説明する図、第１５図は観察像
の“正常”と“ぼけ”を示す図、第１６図は従来の色収
差補正方式を説明する図。 ６１・・・フレネルレンズ型基板、 ６２・・・ホログラム、 ６３・・・フレネルレンズ型カバー （正反射型ホログラム）の作成方法 第４図 正反射型ホログラムの再生 １５図 正反射エホログラムを用いたＨＬＩＤ 名６図 本発明の実施例 第１　図 本発明のホログラム構造 某２図 本発明のホログラム作成 柔３図 ６３−−フレネルレンズ型カバー 曲面に形成された正反射型ボログラムを月りまたＨＬＩ
Ｄ凹面基板と凸面カバーを使用した例 第８　図 自動車用ＨＬＩＤ 第９　図 反射型ホログラムの作成 纂１ｏ図 反射型ホログラムの再生 第１１図 反射型ホログラムの波長選択性 第１２図 祿 ホログラムコンパイカ 第１３図 色収差の発生 第１４園

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、鋸刃状断面を有するホログラム基板に正反射型ホロ
   グラムを形成し、これに相補的形状の透明カバーを接合
   してなるホログラムコンバイナを有するヘッドアップデ
   ィスプレイ装置。