JPH04291221A - 情報表示装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は情報表示装置に関する。 詳しくは、航空機や自動車において、背景に情報と重ね
て表示するヘッドアップディスプレイで情報を重畳させ
るコンバイナにホログラムを使用したホログラフィック
・ヘッドアップディスプレイに代表されるホログラフィ
ック・イメージコンバイナに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の運転において、速度などを確認
するためには、視線を外の背景から一旦インスツルパネ
ル上の計器類に移さなければならない。この動作は、運
転においては必要不可欠であるが非常に危険な行為でも
ある。また頻繁な視線の移動は、運転者にかなりの疲労
をもたらすと言われている。

【０００３】そこで、近年ホログラフィック光学素子を
用いて、速度などの運転に必要な情報と外界の背景とを
重ねて同時に確認できる、従来から戦闘機等において利
用されてきたヘッドアップディスプレイが提案されてい
る。このヘッドアップディスプレイの情報を重畳させる
コンバイナにホログラムを使用したホログラフィック・
イメージコンバイナがある。

【０００４】ホログラフィック・イメージコンバイナに
使用されているホログラムは、情報の表示に使用される
特定の波長域λ１　の光のみを効率よく反射する特性を
持たせている。このホログラムは表示器からの光を高い
効率で反射し、しかも、特定の波長域λ１　以外の光に
対しては高い透過率を持つため、背景からの光のほとん
どを透過させる。これにより、コンバイナを通して見え
る背景と、コンバイナにより反射されて見える表示は共
に明るさが損なわれることはない。

【０００５】しかし、コンバイナを透過した光には波長
域λ１　の光が含まれないため、コンバイナを通して見
る背景は波長域λ１　の光の色の補色に色味付けされて
見える。不自然な色味付けは、外観が良くないだけでな
く色情報の認識に誤りが生じる恐れがある。透過光の色
味付けをなくす方法として、波長λ１　と補色関係にあ
る波長λ２　の光を透過光より除く方法がある。

【０００６】図７は、透過光の色味付きを防止したホロ
グラフィック・イメージコンバイナの１例を示す図であ
る。これは、同図（ａ）の如く、波長域λ１の光のみを
反射し、それ以外の光を透過する特性を持つホログラム
２ａと、波長域λ１　の光の補色光である波長域λ２　
の光のみを反射し、それ以外の光を透過する特性を持っ
たホログラム２ｂとで同図（ｂ）に示す如き特性を持っ
たコンバイナ２を構成し、背景光５から波長域λ１　，
λ２　の光を除き観察者の眼３に達する透過光の色味付
きを防止している。

【０００７】また、図８は透過光の色味付きを防止した
ホログラフィック・イメージコンバイナの他の例を示す
図である。これは、表示を複数の波長域のλ１　，λ３
　の光で表示する場合であり、波長域λ１　とλ３　の
光を反射する特性を持つホログラム２ａと、波長域λ１
　の光と補色関係にある波長域λ２　、及び波長域λ３
　の光と補色関係にある波長域λ４　の光を反射する特
性を持つ光学素子２ｂとで同図（ｂ）に示す如き特性を
持ったコンバイナ２を構成し、背景４と観察者の眼３と
の間に配置することにより、該コンバイナ２の透過光の
色味付きを防止している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の図７に示した色
味付き防止方法では、２波長λ１　，　λ２　が互いに
補色関係となるためには２波長λ１　，λ２　は特定の
波長域に限定される。即ち図９（ａ）の色度図から、波
長λ１　が４９３ｎｍ　から５７０ｎｍ　の波長域にあ
る場合は、その補色である光は単一波長では存在しない
（補色は白色Ｗの点を通る反対側にあるため）。従って
、単一波長の光を透過光より除いて透過光の色味付きを
なくすことは不可能である。

【０００９】また図８に示す色味付き防止方法では、情
報の表示色を２色、３色と増やす場合、それぞれの補色
関係にある光を透過光より除けば良いが背景光から多く
の光が除かれることになり、コンバイナを通して見る背
景は暗くなるという問題がある。

【００１０】本発明は、ホログラフィック・イメージコ
ンバイナの回折特性が４９３ｎｍ　から５７０ｎｍ　の
波長域にある場合に、コンバイナ透過光の不自然な色味
付きをなくした情報表示装置を実現しようとする。また
複数の色による表示を行う場合の背景の明るさの損失を
最少限にし、且つ不自然な色味付きのない情報表示装置
を実現しようとする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の情報表示装置に
於いては、特定の波長を反射するホログラフィック光学
素子により、該ホログラフィック光学素子を透過する背
景光と、該ホログラフィック光学素子により反射される
情報光源から光を重畳する情報表示装置において、上記
ホログラフィック光学素子と、該ホログラフィック光学
素子とは別に設けられた透過率が波長に依存する手段に
より背景光が色彩変化を受けていないように認識される
ことを特徴とする。

【００１２】また、それに加えて、上記ホログラフィッ
ク光学素子は情報光源の１つの狭い特定波長域の光を反
射する特性を持ち、別に設けられた透過率が波長に依存
する手段は該特定波長域の光の補色を合成可能な複数波
長域の光に対して低い透過率を有することを特徴とする
。

【００１３】また、それに加えて、上記ホログラフィッ
ク光学素子は情報光源の複数の狭い特定波長域の光を反
射する特性を持ち、別に設けられた透過率が波長に依存
する手段は該複数の狭い特定波長域の光を合成した色の
補色を合成可能であり、該複数の狭い特定波長域の光と
相互に補色関係でない複数波長域の光に対して低い透過
率特性を有することを特徴とする。

【００１４】また、それに加えて、上記透過率が波長に
依存する手段として、ホログラム、誘電体多層膜、色素
の吸収を利用したフィルタを単独又は２つ以上を併用し
て使用していることを特徴とする。また、それに加えて
、上記特定の波長を反射するホログラフィック光学素子
と、透過率が波長に依存する手段が一体構成であること
を特徴とする。

【００１５】また、ｎ個（ｎ≧２）の特定波長域の光を
反射し、その他の光を透過する特性を有するホログラフ
ィック光学素子により、該ホログラフィック光学素子を
透過する背景光と、該ホログラフィック光学素子により
反射される表示器からの光を重畳させる情報表示装置に
おいて、上記ホログラフィック素子と、ｎ−１以下の個
数の波長域の光を透過光より除くことができる透過率が
波長に依存する手段により該背景光が色彩変化を受けて
いないように認識されることを特徴とする。

【００１６】また、それに加えて、上記透過率が波長に
依存する手段により背景光より除かれる光の色（合成色
）が、上記ホログラフィック光学素子の反射特性により
、該ホログラフィック光学素子の透過光から失なわれる
光の色と補色関係にあることを特徴とする。また、それ
に加えて、上記透過率が波長に依存する手段として、反
射型ホログラム、誘電体多層膜、色素の吸収を利用した
フィルタを単独又は２つ以上を併用して使用しているこ
とを特徴とする。

【００１７】また、それに加えて、上記透過率が波長に
依存する手段と、ホログラフィック光学素子が一体構成
であることを特徴とする。またそれに加えて上記透過率
が波長に依存する手段により、背景光より除かれる光の
個々の波長帯域が狭いことを特徴とする。この構成を採
ることによりホログラフィック・光学素子で反射される
表示色が４９３ｎｍ　から５７０ｎｍ　の波長域にある
場合、又は表示色が複数の場合の背景光の不自然な色味
付きを防止した情報表示装置が得られる。

【００１８】

【作用】図９は色度図と呼ばれているもので、色をＸＹ
の座標で表わしたものである。この色度図において、単
一波長の光（単色光）は（ａ）で示す曲線上にあり、合
成色はこの曲線の内側の領域の中の一点として表わされ
る。互いに補色関係にある２色は、点Ｗ（白色）を挾ん
で反対の方向に位置する。

【００１９】図９（ａ）より、波長が４９３ｎｍ　から
５７０ｎｍ　の光と補色関係にある単一波長の光は存在
せず、複数の光の合成により実現される色であることが
分かる。従ってコンバイナが反射する光の波長λ１　が
４９３ｎｍ　から５７０ｎｍ　の範囲にある場合におい
てコンバイナの透過光の色味付けをなくすためには、単
一波長の光を除くだけでは不可能であり、波長λ１　の
補色となる色を合成できる複数波長域の光を透過光より
除くことによって色味付けの防止が可能となる。

【００２０】また、ホログラムが反射する波長域が図９
（ｂ）の色度図において、ｌ，ｍであるとき、背景光は
ｌ，ｍの合成色ｎの補色Ｏに色味付けられる。従って背
景光よりＰの波長域の光を除くことによりコンバイナの
透過光の色味付けをなくすことができる。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を説明するため
の図であり、（ａ）は構成図、（ｂ）はコンバイナの透
過率特性を示す図である。図１（ａ）において、１は表
示器、２はコンバイナ、３は観察者の眼、４は背景、５
は背景光である。

【００２２】そして、コンバイナ２は、表示器１から発
する特定波長域λ１（５３０ｎｍ）の光を観察者の眼３
の方向へ反射する特性を持つホログラム（ホログラフィ
ック光学素子）２ａと、該波長域λ１　の光の補色（ピ
ンク）を合成可能な２つの波長域λ２（４６０ｎｍ）、
λ３（６３０ｎｍ）の光を反射する特性をもつホログラ
ム２ｄよりなり、背景４と観察者の眼３との間の光路上
に配置されている。従ってコンバイナ２は図１（ｂ）の
透過率特性図に示すようにλ１，λ２，λ３　以外の光
を透過するようになっている。

【００２３】このように構成された本実施例は、コンバ
イナ２に入射する背景光５から、ホログラム２ａによっ
て表示光と同じλ１　の光が除かれるが、ホログラム２
ｄによってλ１　の光の補色が合成できるλ２　、とλ
３　の光を除くため、透過光の色味付けはなくなる。

【００２４】なお上記のホログラム２ｄの代わりに、該
波長域λ２　，λ３　の光を反射し、それ以外の光を透
過する特性を持つ誘電体多層膜や、該波長域λ２　，λ
３　の光を吸収し、それ以外の光を透過する特性をもつ
フィルタを用いても良い。

【００２５】また、上記ホログラム２ａ及び２ｄを図２
に示すように同一基板上に設けることにより、第１の実
施例と同様な効果がある上、ホログラム２ａと２ｄ間の
空間をなくし、省スペース化ができる。

【００２６】図３は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。本実施例は、表示器１が発する特定波長域λ１　の
光を観察者の眼３の方向へ反射する特性を持つホログラ
ム２ａと、波長域λ２　の光を反射し、それ以外の光を
透過する特性を持つホログラム２ｅと、波長域λ３　の
光を反射し、それ以外の光を透過する特性を持つ誘電体
多層膜２ｆからなるコンバイナ２を、背景４と観察者の
眼３との間の光路上に配置したものである。なおホログ
ラム２ｅと誘電体多層膜２ｆとは、その反射する波長域
λ２　とλ３　の光の合成色が波長域λ１　の光と補色
関係にある様にする。

【００２７】このように構成された本実施例は、ホログ
ラム２ｅと誘電体多層膜２ｆにおいて透過光より除かれ
る波長域λ２　，λ３　の光の合成色が、波長域λ１　
の光の色と補色関係にあることにより、ホログラム２ａ
，２ｅと誘電体多層膜２ｆを透過し、観察者の眼３に到
達する光の色味付きをなくすことができる。

【００２８】なお、波長域λ２　の光を透過光より除く
手段としては、該波長域λ２　の光を反射し、それ以外
の光を透過する特性を持つホログラムや、該波長域λ２
　の光を吸収し、それ以外の光を透過する特性を持つフ
ィルタを用いても良い。

【００２９】さらに波長域λ３　の光を透過光より除く
手段としては、該波長域λ３　の光を反射し、それ以外
の光を透過する特性を持つホログラムや、該波長域λ３
　の光を吸収し、それ以外の光を透過する特性をもつフ
ィルタを用いても良い。

【００３０】図４は本発明の第３の実施例を示す図であ
る。本実施例は、表示器１が発する特定波長域λ１１，
λ１２の光を観察者の眼３の方向へ反射する特性を持つ
ホログラム２ａと、該波長域λ１１とλ１２の光の合成
色と補色関係にある光を合成することができる波長域λ
２，λ３　の光を反射し、それ以外の光を透過する特性
を持つホログラム２ｄを背景４と観察者の眼３の間の光
路上に配置したものである。なおホログラム２ｄが反射
する波長域λ２　，λ３　の光の合成色は波長域λ１１
とλ１２の光の合成色と補色関係にあるようにする。

【００３１】このように構成された本実施例はホログラ
ム２ｄにより透過光から除かれる波長域λ２　，λ３　
の光の合成色が波長域λ１１とλ１２の合成色と補色関
係にあることにより、該ホログラム２ａ，２ｄを透過す
る光の色味付きをなくすことができる。

【００３２】以上の各実施例によれば、コンバイナが反
射する単一波長域の光の色の補色、もしくはコンバイナ
が反射する複数波長域の光を合成した色の補色が単一の
波長で存在しない場合において、該補色となる色を合成
できる複数波長域の光を透過光より除く手段を設けるこ
とにより、コンバイナを通して見える背景の色味付けを
なくすことができる。

【００３３】図５は本発明の第４の実施例を説明するた
めの図であり、（ａ）は構成図、（ｂ）はコンバイナの
透過率特性を示す図である。図５（ａ）において、１は
表示器、２はコンバイナ、３は観察者の眼、４は背景、
５は背景光である。

【００３４】そして、コンバイナ２は特定波長域λ１（
５７０ｎｍ）、λ３（６４０ｎｍ）の光を反射する特性
を持つホログラム２　ａと、該波長域λ１　，λ３　の
合成色（橙色）の補色となる波長域λ５（４８５ｎｍ）
の光を反射する特性を持つホログラム２ｃを背景４と観
察者の眼３の間の光路上に配置したものである。従って
コンバイナ２の透過率特性は図５（ｂ）に示すように、
波長域λ１　，λ３　及びλ５　以外の光を透過するよ
うになっている。

【００３５】このように構成された本実施例は、背景光
５からホログラム２ａによって表示光と同じ波長域λ１
　及びλ３　の光が除かれ、さらにホログラム２ｃによ
って該波長域λ１　とλ３　の合成色の補色である波長
域λ５　の光が除かれるため、ホログラム２ａと２ｃを
透過する光の色味付きは防止される。

【００３６】また本実施例によれば透過光の色味付きを
補正するための透過光より除く光が一つの波長域で済む
ため、図８に示した従来例に比しコンバイナを通して見
る背景の明るさの損失を少なくすることができる。

【００３７】なお、波長域λ５　を透過光から除く手段
としては、ホログラムの他に該波長域λ５　の光を反射
し、その他の光を透過する特性を持つ誘電体多層膜や、
該波長域λ５　の光を吸収し、その他の光を透過する特
性を持つフィルタを用いても良い。

【００３８】また、上記ホログラム２ａとホログラム２
ｃとを図６に示すように同一基板上に設けることにより
、前実施例と同様な効果がある上、ホログラム２ａとホ
ログラム２ｃ間の空間をなくし、省スペース化ができる
。

【００３９】

【発明の効果】本発明に依れば、コンバイナが反射する
単一波長域の光の色の補色、もしくは、コンバイナが反
射する複数波長域の光を合成した色の補色が単一の波長
で存在しない場合において、該補色となる色を合成でき
る複数波長域の光を透過光より除く手段を設けることに
より、コンバイナを通して見える背景の色味付けをなく
すことができる。

【００４０】また、表示光が複数の波長域の光からなる
場合、その合成色の補色となる波長域の光を除くことに
より、透過光より除く光が一つまたは二つの波長域で済
むためコンバイナを通して見る背景の明るさの損失を少
なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明するための図で、
（ａ）は構成図、（ｂ）はコンバイナの透過率特性を示
す図である。

【図２】本発明の第１の実施例の変形例を示す図である
。

【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図５】本発明の第４の実施例を説明するための図で、
（ａ）は構成図、（ｂ）はコンバイナの透過率特性を示
す図である。

【図６】本発明の第４の実施例の変形例を示す図である
。

【図７】従来の色味付きを防止したホログラフィック・
イメージコンバイナの１例を説明するための図で、（ａ
）は構成図、（ｂ）はコンバイナの透過率特性を示す図
である。

【図８】従来の色味付きを防止したホログラフィック・
イメージコンバイナの他の例を説明するための図で、（
ａ）は構成図、（ｂ）はコンバイナの透過率特性を示す
図である。

【図９】発明が解決しようとする課題を説明するための
色度図である。

【符号の説明】

１…表示器 ２…コンバイナ ２ａ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，…ホログラム２ｆ…誘電体多
層膜 ３…観察者の眼 ４…背景 ５…背景光

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　特定の波長を反射するホログラフィッ
   ク光学素子（２ａ）により、該ホログラフィック光学素
   子（２ａ）を透過する背景光と、該ホログラフィック光
   学素子（２ａ）により反射される情報光源からの光を重
   畳する情報表示装置において、上記ホログラフィック光
   学素子（２ａ）と、該ホログラフィック光学素子（２ａ
   ）とは別に設けられた透過率が波長に依存する手段によ
   り背景光が色彩変化を受けていないように認識されるこ
   とを特徴とする情報表示装置。
2. 【請求項２】　　上記ホログラフィック光学素子（２ａ
   ）は情報光源の１つの狭い特定波長域の光を反射する特
   性を持ち、別に設けられた透過率が波長に依存する手段
   は該特定波長域の光の補色を合成可能な複数波長域の光
   に対して低い透過率を有することを特徴とする請求項１
   の情報表示装置。
3. 【請求項３】　　上記ホログラフィック光学素子（２ａ
   ）は情報光源の複数の狭い特定波長域の光を反射する特
   性を持ち、別に設けられた透過率が波長に依存する手段
   は、該複数の狭い特定波長域の光を合成した色の補色を
   合成可能であり、なおかつ、該複数の狭い特定波長域の
   光と相互に補色関係でない複数波長域の光に対して低い
   透過率を有することを特徴とする請求項１の情報表示装
   置。
4. 【請求項４】　　上記透過率が波長に依存する手段とし
   てホログラム（２ｄ）を使用していることを特徴とする
   請求項１，２又は３の情報表示装置。
5. 【請求項５】　　上記透過率が波長に依存する手段とし
   て誘電体多層膜を使用していることを特徴とする請求項
   １，２又は３の情報表示装置。
6. 【請求項６】　　上記透過率が波長に依存する手段とし
   て色素の吸収を利用したフィルタを使用していることを
   特徴とする請求項１，２又は３の情報表示装置。
7. 【請求項７】　　上記透過率が波長に依存する手段とし
   てホログラム、誘電体多層膜、色素の吸収を利用したフ
   ィルタのうちの２つ以上を併用していることを特徴とす
   る請求項１，２又は３の情報表示装置。
8. 【請求項８】　　上記特定の波長を反射するホログラフ
   ィック光学素子（２ａ）と、透過率が波長に依存する手
   段が一体構成であることを特徴とする請求項１，２，３
   ，４，５，６又は７の情報表示装置。
9. 【請求項９】　　ｎ個（ｎ≧２）の特定波長域の光を反
   射し、その他の光を透過する特性を有するホログラフィ
   ック光学素子（２ａ）により、該ホログラフィック光学
   素子（２ａ）を透過する背景光と、該ホログラフィック
   光学素子により反射される表示器（１）からの光を重畳
   させる情報表示装置において、上記ホログラフィック光
   学素子（２ａ）と、ｎ−１以下の個数の波長域の光を透
   過光より除くことができる透過率が波長に依存する手段
   により該背景光が色彩変化を受けていないように認識さ
   れることを特徴とする情報表示装置。
10. 【請求項１０】　　上記透過率が波長に依存する手段に
    より背景光より除かれる光の色（合成色）が、上記ホロ
    グラフィック光学素子（２ａ）の反射特性により、該ホ
    ログラフィック光学素子（２ａ）の透過光から失なわれ
    る光の色と補色関係にあることを特徴とする請求項９の
    情報表示装置。
11. 【請求項１１】　　上記透過率が波長に依存する手段と
    して、反射型ホログラムを使用していることを特徴とす
    る請求項９又は１０の情報表示装置。
12. 【請求項１２】　　上記透過率が波長に依存する手段と
    して、誘電体多層膜を使用していることを特徴とする請
    求項９又は１０の情報表示装置。
13. 【請求項１３】　　上記透過率が波長に依存する手段と
    して、色素の吸収を利用したフィルタを使用しているこ
    とを特徴とする請求項９又は１０の情報表示装置。
14. 【請求項１４】　　上記透過率が波長に依存する手段と
    して、ホログラム、誘電体多層膜、色素の吸収を利用し
    たフィルタのうちの２つ以上を併用していることを特徴
    とする請求項９又は１０の情報表示装置。
15. 【請求項１５】　　上記透過率が波長に依存する手段と
    、ホログラフィック光学素子（２ａ）が一体構成である
    ことを特徴とする請求項９，１０，　１１，１２，１３
    又は１４の情報表示装置。
16. 【請求項１６】　　上記透過率が波長に依存する手段に
    より、背景光より除かれる光の個々の波長帯域が狭いこ
    とを特徴とする請求項９，１０，　１１，１２，１３，
    １４又は１５の情報表示装置。