JPH02247613A - 表示装置 - 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〕 ホログラム素子を構成要素とする自動車等のへラドアッ
プ・デイスプレィにおける表示装置に関し、 色収差とゴーストを同時に除去したクリアーな車内表示
器からの画像信号を運転作業者の前方凝視視線上に現出
させて運転操作の安全化を図ることを目的とし、 所定の入射角で投射される特定波長の画像信号光を入射
角と等しい出射角方向に回折光として反射すると共に該
回折光の逆方向延長線上からの光信号を透過する機能を
備えた反射型ホログラムの該光信号入射面に、上記画像
信号光の内該反射型ホログラムを透過する画像信号光を
所定方向に透過回折光として射出する機能を備えた透過
型ホログラムを形成してホログラムコンバイナを構成し
、上記反射型ホログラムの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
ラムコンバイナを該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する自動車等のヘ
ンドアツブ・デイスプレィに係り、特に色収差とゴース
トを同時に除去したクリアーな車内表示器からの画像信
号を運転作業者の前方凝視視線上に現出させて運転操作
の安全性の向上を図った表示装置に関する。

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＋
）、（ｂｚ）は原理を説明する図である。

また第４図は反射型ホログラムの波長選択性を説明する
図であり、第５図は問題点を説明する図である。

第３図（ａ）は運転者１が自動車２を運転している状況
を示した図であり、例えば表示器３には各時点における
速度や油量等の諸情報がデジタル表示されるようになっ
ている。

４はフロントガラス２ａの内側所定位置に添着した反射
型ホログラムである。

かかるヘッドアップ・デイスプレィ（以下略してＨＵ　
Ｄとする）では、運転者ｌには上記表示器３からの光信
号Ｓと外界からの光信号（すなわち風景）Ｌが同一の前
方凝視視線上に同時に認識できるように該ＨＵＤを構成
しているため、該運転者１は視線をずらすことなく複数
の情報を得ることができて安全性の高い運転操作を行う
ことができる。

原理を説明する図で、（ｂｌ）は反射型ホログラムの作
成例を示す図、　（ｂｚ）は該ホログラムの機能を説明
する図である。

図（ｂ＋）で、所要の厚さを有するガラス等からなる透
明基板４ａの片面には、例えばゼラチンに銀（Ａｇ）を
混入させた銀塩からなる感光膜４ｂが数μ−程度の厚さ
に被着形成されている。

そこで該透明基板４ａの表裏側からそれぞれ等しい入射
角αで平行なレーザ光１＋、Ｅｘを同時に照射すると、
図（ｂ２）に示す如く上記感光膜４ｂは該基板面に対し
て平行な層状の干渉縞４Ｃを備えたホログラム膜４ｄと
なり、所要の反射型ホログラム４を得ることができる。

かかる反射型ホログラムではその片面から入射角βで光
りを照射すると、特定波長光を特徴とする特定波長域範
囲の光は図（ｂりのように入射角と等しい出射角βの方
向に回折光Ｌ°となって反射し、該特定波長域範囲を越
える他の波長光は透過光Ｌ　ＩＴとなって該ホログラム
４をそのまま透過する。

従って、図（ａ）における表示器３の表示画像信号（例
えば速度を表す数字）Ｓの波長を上記波長域範囲と合致
させた上で図（ａ）の如く該反射型ホログラム４を運転
者ｌの前方所定位置に配置すると、該運転者１の前方凝
視視線と同一視線上に外界風景と共に表示器３の色収差
のない画像信号が認識できることになる。

反射型ホログラムの波長選択性を説明する第４図は上記
の特定波長光のみが反射回折光となり他の波長光を透過
する現象を説明する図であり、横軸Ｘに波長をまた縦軸
Ｙに反射回折効率をとったものである。

図の反射回折効率を示す曲線Ｃｉは、特定波長λ。およ
びその近傍（λ、〜λ２の範囲）でのみ反射回折現象が
発生し特に波長λ。の光が最大の反射回折効率となるこ
とを示しており、逆にこのことは上記波長域以外の波長
光は反射回折することな（そのまま透過することを意味
している。

問題点を説明する第５図で、運転者１１表示器３および
反射型ホログラム４は第３図同様のものである。

この場合、表示器３の一点ｐから射出する特定波長の散
乱光Ｓが反射型ホログラム４に入射角β１で入射すると
、その反射回折光Ｓ、は実線で示す如く入射角と等しい
出射角β１の方向に反射して運転者１の方向に進み、該
運転者１は前方２０点に上記表示器３のｐ点の虚像を認
識することができる。

一方例えば該ホログラム４のホログラム膜４ｂを透過す
る光は、透明基板４ａの裏面側で反射した後破線で示す
如く上記反射回折光Ｓ０と同じ方向すなわち出射角β１
の方向に射出する反射光ｓ、となって運転者１の方向に
進む。

その結果該運転者ｌには、前方２０点には上記表示器３
のｐ点の虚像が、またＰｔ点には透明基板４ａの裏面か
らの反射によるｐ点の虚像が同一視線上に重なった状態
で認識できることになり、透明基板４ａの厚さに起因す
るゴーストとなる。

従って、上記表示器３から射出する光信号の画像は透明
基板４ａ裏面からの反射によるゴーストによって図（５
ａ）に示すように実線と点線の二重になった観察像とな
って見にくくなることから安全な運転操作を阻害する要
因になっている。

因みに実線で示尤像と点線で示すゴースト像との間のズ
レｄは透明基板４ａの厚さのほぼ０．７倍程度である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のＨＵ　Ｄでは、車内表示器からの画像信号の色収
差は補正できてもゴーストを除去することができないと
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
像信号光を入射角と等しい出射角方向に回折光として反
射すると共に該回折光の逆方向延長線上からの光信号を
透過する機能を備えた反射型ホログラムの該光信号入射
面に、上記画像信号光の内核反射型ホログラムを透過す
る画像信号光を所定方向に透過回折光として射出する機
能を備えた透過型ホログラムを形成してホログラムコン
バイナを構成し、 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該運
転作業者の前方に配置してなる表示装置によって解決さ
れる。

〔作　用〕

反射型ホログラムを構成する透明基板の裏面での反射を
抑制して透過させればゴースト像が発生することがない
。

本発明では、該反射型ホログラムの透明基板側の裏面に
透過型ホログラムを形成して該裏面側に到達する表示器
からの画像信号光を透過回折させるようにホログラムコ
ンバイナを構成し、該ホログラムコンバイナを運転作業
者の前方所定位置に配設するようにしている。

従って、反射型ホログラムを構成する透明基板の裏面側
で反射する画像信号光がな（なることから、色収差と共
にゴーストのないクリヤーな画像信号が外界風景とと共
に同一視線上に認識できる表示装置を得ることができる
。

〔実施例〕

第１図は本発明を説明する原理図であり、（Ａ）は透過
型ホログラムの作成例を示す図、（Ｂ）は該ホログラム
の機能を説明する図、（Ｃ）は該ホログラムの回折効率
の波長依存性を説明する図、（Ｄ）は該ホログラムの入
射角選択性を説明する図、　（Ｅ）はホログラムコンバ
イナを説明する図である。

また第２図は実施構成例を示す図である。

一般に透過型ホログラムでは、所定の入射角で入射する
光のみを所定の出射角方向に透過させるように該透過型
ホログラムを形成することができる。

第１図（Ａ）で、所要厚さのガラス等からなる透明基板
１０ａの片面には、第３図同様の感光膜１０ｂが数μｍ
程度の厚さに被着形成されている。

そこで該透明基板１０ａの感光膜１０ｂ側の面に、発散
角φ１．φ２の参照光（レーザ光＞１１．ｌｚをそれぞ
れ入射角θ１．θ２で同時に照射すると、図（Ｂ）に示
す如く上記感光膜１０ｂは該基板面に対して所定の角度
に傾いた干渉縞１０ｃ　＠備えたホログラム膜１０ｄと
なり、所要の透過型ホログラム１０を得ることができる
。

かかる透過型ホログラム１０では、その片面例えばホロ
グラム膜１０ｄ側から発散角φ１の光りを入射角θ１で
照射すると、該光りは図（Ｂ）に示す如く出射角θ２の
方向に発散角φ２の回折光Ｌ°となって透過する。

従って、反射型ホログラムの透明基板面側にかかる透過
型ホログラムを形成すると、該透明基板面での反射がな
くなることからゴーストが発生することがない。

透過型ホログラムの回折効率の波長依存性を説明する図
（Ｃ）は、横軸Ｘｌに波長λをｎｍの単位でまた縦軸Ｙ
ｉには透過回折効率をとったものである。

図の透過回折効率を示す曲線Ｃ２は、波長によって透過
効率は変化するが可視光線を構成する波長のほぼ全域に
わたって回折することを示しており、逆にこのことは該
透過型ホログラムに入射する光はほぼ全部が透過するこ
とを意味している。

また、該ホログラムの入射角選択性を説明する図（Ｄ）
は横軸Ｘ２に入射角をまた縦軸Ｙ２に透過回折効率をと
ったものである。

図の透過回折効率を示す曲線Ｃ１は、特定の入射角θ１
．θ２の近傍でのみ透過回折現象が発生することを示し
ており、上記入射角θ１．θ２以外の入射角で入射する
光は回折することなくそのまま透過することになる。

ホログラムコンバイナの構成例を示す図（Ｅ）で、該コ
ンバイナ１１は第５図で説明した反射型ホログラム４と
上記図（八）〜（Ｄ）で説明した透過型ホログラムｌＯ
から構成されている。

かかるホログラムコンバイナｌｌでは、特定波長の散乱
光Ｓは第１の反射型ホログラム４で入射角（β１８β２
）と等しい出射角方向に反射する回折光Ｓ、となって該
コンバイナ１１から射出すると共に、該散乱光Ｓの一部
は破線で示す如く該反射型ホログラム４をそのまま透過
して第２の透過型ホログラムｌＯに入射するがその後回
（Ｂ）で説明したように予め設定した出射角β１．β４
の方向に射出する透過回折光Ｓｉ　となる。

一方、紙面の左側から該ホログラムコンバイナ１１に入
射する光りは、図（Ｃ）および（Ｄ）で説明した如くほ
ぼ全部が該透過型ホログラム１０をそのまま透過し更に
反射型ホログラム４を透過して上記の反射回折光Ｓ、と
同じ方向に射出する透過光Ｌ″となる。

実施構成例を示す第２図は第３図（ａ）における反射型
ホログラム４の代わりに第１図（Ｈ）で説明したホログ
ラムコンバイナ１１を配設したものである。

また図の１は運転者であり、上記ホログラムコンバイナ
１１が該運転者ｌの前方に位置するフロントガラス２ａ
の所定位置に配設されていることは第３図の場合と同様
である。

かかる構成になる表示装置では、第１図で説明した如（
反射型ホログラムの裏面で反射する信号光がなくなるこ
とから、運転者１にはホログラムコンバイナ１１の表面
で回折された表示器３からの画像信号光Ｓの反射回折光
Ｓ０と外界からの光信号（風景）Ｌとが同一視線上に観
察できることになり、前方風景と共に色収差やゴースト
のないクリヤーな表示器３からの光信号を認識すること
ができる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、自動車運転中の作業者の前方
凝視視線上に、外界風景と共に色収差とゴーストのない
クリアーな車内表示器からの画像信号が認識できる表示
装置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図は実施構成例を示す図、 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、 第４図は反射型ホログラムの波長選択性を説明する図、 第５図は問題点を説明する図、 である。 図において、 ■は運転者、 ２ａはフロントガラス、 ３は表示器、 ４は反射型ホログラム、 ０ｄ はホログラム膜、 １１はホログラムコンバイナ、 をそれぞれ表わす。 水塔１１肛９Ｌ田↓するＪ１理５宣 埠ｌ目（その２） （Ａ） （Ｂン （Ｃ） ＣＤ） フロント万う人 灯摸力く５タ＋ｌｌ蒼ミ１「し］ 穿２圀 （αノ 隼３目 ス乙距Ｖ粗ホログ％ｖ＞力ｈｉｘｉε追已盲月Ｔる５］
寥４圀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の入射角で投射される特定波長の画像信号光を入射
   角と等しい出射角方向に回折光として反射すると共に該
   回折光の逆方向延長線上からの光信号を透過する機能を
   備えた反射型ホログラム（４）の該光信号入射面に、上
   記画像信号光の内該反射型ホログラム（４）を透過する
   画像信号光を所定方向に透過回折光として射出する機能
   を備えた透過型ホログラム（１０）を形成してホログラ
   ムコンバイナ（１１）を構成し、 上記反射型ホログラム（４）の出射角方向が運転作業者
   （１）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（１１）を該運転作業者（１
   ）の前方に配置してなることを特徴とした表示装置。