JPH04362426A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示素子からの表示情
報と他の視認性情報とを同一視野内で観察するようにし
たヘッドアップディスプレイ装置（以下ＨＵＤと称する
）に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＨＵＤは多層膜反射板やホログラム回折
格子などの光束結合素子（以下コンバイナと称する）上
に必要な合成情報を投影表示し、外界の視認性情報をコ
ンバイナを透過して、同一視野内で両情報を重ねて観察
できるようにしたものである。すなわち、２つの情報を
視線を動かさずに観察できるため、例えば航空機の操縦
席や種々の車両の運転席などに設けられている。

【０００３】この場合、コンバイナとしては外界観察の
ための障害にならないように透過率が高く、かつ必要な
合成情報を表示するために、表示素子の発光スペクトル
に対し反射率の高いものが要求される。このためコンバ
イナとしては多層膜反射板よりも体積位相ホログラム回
折格子の方が適している。

【０００４】ホログラム回折格子を用いたＨＵＤとして
は、従来から種々の提案がなされている。例えば特開昭
６４−４４９１３号公報に記載されたように、コンバイ
ナに少くなくとも２波長の光に対して観察可能な回折効
率を有する透過型または反射型のホログラム回折格子を
用いたものが知られている。また特開昭６２−２２７８
２３号公報に記載されたように、波長選択性及び参照光
の入射角が各波長に対してそれぞれ異なる複数層のホロ
グラムからなるコンバイナを設けたものも知られている
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記２つ
の公報に記載された提案のうち前者は、２波長以上回折
するホログラフィック素子を従来の２波長露光板で作製
した場合、各波長に対する回折効率は、１／２，１／３
と波長の種類数に比例して低下し、実用的なＨＵＤに対
しては不充分なものであった。

【０００６】また後者は多色の表示器をそれぞれの色に
応じて異なった入射角になるように配置するか、表示器
から発するビームをスキャンしなければならず、表示装
置が複雑となり、しかもそれぞれの表示器に制御回路が
必要でコスト高になるなどの問題があった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、表示素子からの表示情報を多色で高効率で回折で
き、かつ他の波長の光を高効率で透過できて、同一表示
素子から発する複数の波長の光を、同一視点で他の視認
性情報とともに良好に観察することができる、簡単な構
造のＨＵＤを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のＨＵＤは、表示
素子からの表示情報と他の視認性情報とを、光透過性の
光束結合素子を介して空間的に重畳して、同一視野内で
観察するようにしたヘッドアップディスプレイ装置にお
いて、光束結合素子に１つの波長の光を高効率で回折し
他の波長の光を高効率で透過する回折光学素子の薄膜を
複数層に設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成のＨＵＤにおいては、表示素子からの
表示情報は複数層の回折光学素子の薄膜により、それぞ
れに対応する波長の光が高効率で回折し、カラー表示さ
れる。また前記波長以外の波長の視認性情報は高い透過
率で透過する。従って表示情報と視認性情報とをそれぞ
れ同一視野内で良好に観察することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明のＨＵＤの一実施例を図面を参
照して説明する。

【００１１】図１及び図２に本発明の一実施例の構成を
示す。図１において、表示素子１から出射した表示像は
リレーレンズ２を通して反射鏡３上に集光され、反射鏡
３によって反射される。この反射光は防護フィルタ４を
介してホログラフィックコンバイナ５に入射し、コンバ
イナ５で回折反射した表示像の虚像は、観察者６から見
てコンバイナ５の後方の所定の位置に結像する。

【００１２】図２にホログラフィックコンバイナ５の構
造を示す。図２において、コンバイナ５は３枚の回折光
学素子としてのホログラフィックフィルム５ａ，５ｂ，
５ｃを重ね合わせ、上下面にそれぞれ基板５ｄを接着し
てなっている。フィルム５ａ，５ｂ，５ｃは図３に示す
ように、それぞれ波長４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３
ｎｍにおいて、１０ｎｍ乃至３０ｎｍのバンド幅で９０
％程度の回折効率を有し、かつそれ以外の波長において
８５％以上の透過率を有する単一波長型ホログラフィッ
ク回折格子である。一方、表示素子１も波長４８８ｎｍ
、５３２ｎｍ、６２３ｎｍにピークを有するカラー蛍光
表示管である。また表示素子１の駆動回路は通常のカラ
ー表示用の駆動回路を用いることができる。

【００１３】図４に本実施例に用いたホログラフィック
コンバイナ５の体積位相ホログラム回折格子の作製法を
示す。まず、重クロム酸ゼラチンをガラス基板上に固定
したポリエチレンテレクタレート（ＰＥＴ）フィルム上
に厚さ１０μｍとなるように塗布し、これをホログラム
感材とする。このホログラム感材１１を図４に示すよう
に露光光学系に配置する。一方、光源としてＡｒ＋レー
ザ１２ａ（波長４８８ｎｍ）、Ｎｄ−ＹＡＧ２倍波レー
ザ１２ｂ（波長５３２ｎｍ）、ＨｅＮｅレーザ１２ｃ（
波長６３３ｎｍ）の３個のレーザを設ける。レーザ１２
ａ，１２ｂ，１２ｃのレーザ光出射口にはそれぞれ光ス
イッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び全反射ミラー１４ａ
，１４ｂ，１４ｃが設けられている。

【００１４】波長４８８ｎｍのホログラム回折格子を作
製するときは、Ａｒ＋レーザ１２ａの光スイッチ１３ａ
を開き、他のレーザ１２ｂ，１２ｃのそれぞれの光スイ
ッチ１３ｂ，１３ｃを閉じ、Ａｒ＋レーザ１２ａから出
射したレーザ光をミラー１４ａで反射させる。この反射
されたレーザビームはミラー１４ｃで反射し、レンズ１
５によって拡散され、ピンホール１６を通ってコリメー
トレンズ１７に入射する。コリメートレンズ１７によっ
て平行光となったレーザビームはハーフミラー１８に当
り、一部は直角方向に反射し、他の一部は直進する。

【００１５】直角方向に反射したレーザビームは全反射
ミラー１９により反射され、レンズ２０によって拡散さ
れて球面波レンズ２１に入射する。球面レンズ２１によ
って球面波ビーム２２となったレーザビームはホログラ
ム感材１１に入射して、波長４８８ｎｍ用の体積位相ホ
ログラム回折格子を露光する。

【００１６】一方ハーフミラー１８を通って直進したレ
ーザビームはレンズ２３によって拡散され、さらにコリ
メートレンズ２４によって平行光となって全反射ミラー
２５に入射する。全反射ミラー２５によって反射したレ
ーザビームはレンズ２６によって拡散され、コリメート
レンズ２７によって平行ビーム２８となってホログラム
感材１１に入射する。このようにして２光束法によって
ホログラム感材１１上に波長４８８ｎｍ用の体積位相ホ
ログラム回折格子を露光する。

【００１７】次に別に用意したホログラム感材１１を用
い、同様にレーザ１２ｂまたは１２ｃから出射するレー
ザビームをそれぞれ光スイッチ１４ｂまたは１４ｃのみ
を開いて、ホログラム感材１１上に波長５３２ｎｍ用ま
たは波長６３３ｎｍ用の体積位相ホログラム回折格子を
露光する。

【００１８】上記の操作において光学系の波長分散を補
正するため、レンズ２０，２６の位相を微調整し、球面
波ビーム２２及び平行ビーム２８のホログラム感材１１
への入射角条件が、前記３つの露光時に等しくなるよう
にする。

【００１９】上記のようにして作製した３つの体積位相
ホログラム回折格子はＰＥＴフィルムごとガラス基板か
ら剥し、入射方向と回折方向とが互いに一致するように
重ね合わせ、図２に示すようにフィルム５ａ，５ｂ，５
ｃをガラス基板５ｄで両面から挟持固定する。なお、ガ
ラス基板５ｄは必要に応じて曲面としてもよい。

【００２０】本実施例によれば、表示素子１から発する
３色のレーザビームを高効率で回折することができ、見
やすいカラー表示を得ることができる。また表示波長以
外の光の透過率は高くできるので、外界情報などの他の
視認性情報が見やすくなる。さらに情報の表示色を変え
たり、各波長の輝度を変えることにより中間色を表示し
たりすることもできる。この結果、外界情報の色と異な
る色の表示情報を得ることができ、表示種類により例え
ば警告を赤色で表示することもできる。

【００２１】なお、表示素子を図５及び図６に示すよう
に多数の正三角の素子３０で構成し、さらに各素子３０
をそれぞれピーク発光波長が４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、
６３３ｎｍの３個の素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃで構成
してもよい。図５では「７」を表示している状態を示す
。

【００２２】上記各実施例では表示素子のピーク発光波
長及び体積位相ホログラム回折格子がそれぞれ３種類の
場合について説明したが、これらは３種類に限定される
ものではない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本考案のＨＵＤに
よれば、ＨＵＤの光路に設けられたコンバイナに１つの
波長の光を高効率で回折し、他の波長の光を高効率で透
過する回折光学素子の薄膜を複数層設けたので、簡単な
構造で同一表示素子から発する波長の光を他の視認性情
報とともに同一視野内で明瞭に観察することができ、表
示情報のカラー表示が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヘッドアップディスプレイ装置の一実
施例の構成を示す説明図

【図２】図１のホログラフィックコンバイナの構成を示
す断面図

【図３】図２のホログラフィックコンバイナを構成する
３層のフィルムの光学特性を示す線図

【図４】図２のコンバイナに設けられた体積位相ホログ
ラム回折格子の作製法を示す説明図

【図５】図１の表示素子の構成の一例を示す正面図

【図
６】図５の部分拡大図

【符号の説明】

１　　表示素子 ５　　ホログラフィックコンバイナ（光束結合素子）５
ａ，５ｂ，５ｃ　　ホログラフィックフィルム（回折光
学素子）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表示素子からの表示情報と他の視認性
   情報とを、光透過性の光束結合素子を介して空間的に重
   畳して、同一視野内で観察するようにしたヘッドアップ
   ディスプレイ装置において、前記光束結合素子に１つの
   波長の光を高効率で回折し他の波長の光を高効率で透過
   する回折光学素子の薄膜を複数層に設けたことを特徴と
   するヘッドアップディスプレイ装置。