JPH08286139A - ホログラフィックヘッドアップディスプレイ - Google Patents

ホログラフィックヘッドアップディスプレイ

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Publication number
JPH08286139A
JPH08286139A JP7088533A JP8853395A JPH08286139A JP H08286139 A JPH08286139 A JP H08286139A JP 7088533 A JP7088533 A JP 7088533A JP 8853395 A JP8853395 A JP 8853395A JP H08286139 A JPH08286139 A JP H08286139A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
holographic
light
light source
diffusion plate
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP7088533A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Sato
敦 佐藤
Susumu Takahashi
進 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08286139A publication Critical patent/JPH08286139A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源から得られる光量の利用効率と光学系の
自由度の向上が出来ると共に、部品点数の低減によるコ
ストダウンと小型,軽量化が可能なホログラフィックヘ
ッドアップディスプレイを提供する。 【構成】 光源3と液晶表示パネル2a等の情報表示装
置とミラー7およびホログラフィックコンバイナ4等か
らなるホログラフィックヘッドアップディスプレイにお
いて、光源3と液晶表示パネル2aとの間にホログラフ
ィック拡散板1を介設し光の拡散と集光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、運転者の負担を軽減す
る装置として自動車,航空機,船舶,電車等に搭載され
るホログラムを用いた回折光学型のヘッドアップディス
プレイに係り、特にホログラフィック拡散板を用いて光
学系の設計自由度を上げると共に小型,軽量に形成され
るホログラフィックヘッドアップディスプレイに関す
る。
【0002】
【従来の技術】図8に従来のホログラフィックヘッドア
ップディスプレイの概要構成を示す。光源3から出た照
明光(以下、単に光という)はすりガラスのような拡散
板5を通り液晶表示パネルのような情報表示装置2を通
過し、リレーレンズ群6を通りミラー7で反射し、更に
ホログラフィックコンバイナ4で反射して運転者9の目
に入る。なお、ここでホログラフィックコンバイナ4は
ホログラフィック光学素子からなり、運転者9の前方視
界内に配置され情報表示装置2の表面側から出射した光
を反射して運転者9に指向させ前方視界に存在する背景
に重ねて情報表示装置2に写し出された情報パターンの
虚像8を可視表示するものである。拡散板5を光源3と
情報表示装置2との間に挿入すると、光源からの光が散
乱されるが、それぞれの散乱光はホログラフィックコン
バイナ4を射出瞳として運転者9側に反射する。そのた
め視域10の全体に反射光が広がり、一様の明るさの表
示像(虚像8)を視域10のすべての位置から観察する
ことが出来る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のホログラフィッ
クヘッドアップディスプレイの場合は前記したように運
転者9の視域全体で観察可能となる。また、一般に運転
者9の位置はほぼ固定されるのが普通である。しかしな
がら、従来のホログラフィックヘッドアップディスプレ
イの場合、光源3からの光の大部分が運転者9の観察位
置外に散乱し、光量の損失が生じ、利用効率が低下する
問題点がある。このため、他の従来技術として図9に示
すホログラフィックヘッドアップディスプレイが採用さ
れている。このものは、図8に示した従来例と比較する
と、光源3と情報表示装置2との間にコンデンサレンズ
11を介在させる点が相異する。コンデンサレンズ11
により光源3からの光は集光される。そのためホログラ
フィックコンバイナ4からの反射光は運転者9側に集光
され光量の損失がなく、明るい表示像(虚像8)を観察
することが出来る。しかしながらこのホログラフィック
ヘッドアップディスプレイの場合には、運転者9の観察
位置に光を集光させるためにコンデンサレンズ11やリ
レーレンズ群6およびホログラフィックコンバイナ等の
焦点距離や口径に制限が生じ、光学系全体での設計の自
由度が低下する問題点がある。
【0004】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、光源からの光量の利用効率を上げると共に、光源の
大きさを見かけ上拡大することで光学系の自由度を上
げ、かつ構成部品点数を低減しコストダウンが出来、全
体のサイズを小型,軽量にするホログラフィックヘッド
アップディスプレイを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、情報パターンを表示する透過型の情報
表示装置と、該情報表示装置の裏面側から照明光を入射
する光源と、観察者の前方視界内に介在し前記情報表示
装置の表面側から出射した照明光を反射して観察者に指
向させ前方視界に存在する背景に重ねて前記情報パター
ンの虚像を映し出すホログラフィック光学素子からなる
ホログラフィックコンバイナと、前記情報表示装置と前
記光源との間に挿入されるホログラフィック拡散板とを
設けてなるホログラフィックヘッドアップディスプレイ
を構成するものである。更に具体的に、前記光源が、自
然フィラメントを有するランプからなり、前記情報表示
装置が、透過型の液晶表示パネルであることを特徴とす
る。また、前記ホログラフィック拡散板が、光散乱体を
被写体として撮影現像されたホログラムをマスタホログ
ラムとし、該マスタホログラムを共役光で再生して生じ
る光散乱体の実像を再びホログラムとして撮影して作成
されるものであり、前記ホログラフィック拡散板が、微
小なホログラムレンズを縦横にアレイ状に並べたもので
あることを特徴とするものである。
【0006】
【作用】ホログラフィック拡散板は前記のコンデンサレ
ンズのような完全な集光性はないが光源からの光はホロ
グラフィック拡散板で回折し、必要な拡がり角を持った
多数の点光源からの光となる。この光群が情報表示装置
に入射されると透過性の情報パターンが映し出され、あ
る程度の光量がホログラフィックコンバイナ4から運転
者9側に入射され、運転者9は従来の拡散板の場合に較
べて明るい表示像を観察することが出来る。また、ホロ
グラフィックコンバイナ4からの反射光はある程度広が
りをもつため運転者9の位置がずれても表示像を観察す
ることが出来る。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1は本発明の一実施例にかかるホログラフィック
ヘッドアップディスプレイの全体概要構成図、図2およ
び図3は本実施例に用いられるホログラフィック拡散板
の作成方法を示す説明図、図4はホログラフィック拡散
板の機能を示す説明図、図5はホログラフィック拡散板
として用いられるホログラフィックレンズアレイの模式
図、図6はホログラフィックレンズアレイによる液晶表
示パネルの照明状態を示す説明図、図7はホログラフィ
ックレンズアレイの作成方法を示す説明図である。
【0008】図1に示すように、本実施例のホログラフ
ィックヘッドアップディスプレイは、例えば自然ランプ
のようなフィラメントをもった光源3と、透過型の情報
表示装置2の一種である液晶表示パネル2aと、液晶表
示パネル2aと光源3間に介在するホログラフィック拡
散板1と、ミラー7と、ホログラフィックコンバイナ4
等から構成される。光源3から出射した光は、ホログラ
フィック拡散板1で回折し、必要な拡がり角を持った多
数の点光源からの光に変換され、液晶表示パネル2aに
入射する。液晶表示パネル2a上には情報パターンとし
て画像情報が表示してあり、その光弁機能により画像情
報のパターンのみ光が透過又は遮断される。換言する
と、ホログラフィック拡散板1により作られた点光源の
集合体に、液晶表示パネルにより画像情報のマスクをか
け、これをホログラフィックコンバイナ4側に入射する
ものである。これにより運転者9側にある程度指向され
た明るい光が入射し、運転者9から比較的明るい液晶表
示パネル2aの情報パターンの虚像8を観察することが
出来る。また、運転者9側にはある程度の広がりを持っ
た視域10が形成される。以上により図8および図9に
示した従来のホログラフィックヘッドアップディスプレ
イの問題点が解消される。
【0009】次に、前記のホログラフィック拡散板1を
作成する撮影手順の一例を図2および図3により説明す
る。この撮影手順は2ステップからなる。図2は1ステ
ップ目を示し、図3は2ステップ目をそれぞれ示す。図
2に示すように物体照明光はすりガラス等からなる拡散
板5を透過し散乱した物体光となりハーフミラー12を
透過して参照光と干渉し合い感光材料13にホログラム
を露光記録する。これにより感光材料13には拡散板5
のホログラムが撮影される。このホログラムを現像処理
し、マスタホログラム13aとする。次に、図3に示す
ように、このマスタホログラム13aを図2の感光材料
13と同じ位置に置き、マスク板14で一部を覆い、図
2の撮影時の参照光と共役な再生用照明光でマスタホロ
グラム13aを照明して再生光を発生させ、ハーフミラ
ー15で該再生光と参照光を互いに干渉させる。別の感
光材料16を図2に示した拡散板5と同一の位置に配置
することにより、前記干渉光を感光材料16に入射する
と前記拡散板5の実像が記録され、ホログラフィック拡
散板1が得られる。以上の説明において、マスク板14
を用いたのはマスタホログラム13aの大きさをマスク
板14により制限し、ホログラフィック拡散板1の拡散
に方向性を持たせるためである。
【0010】以上のように撮影されたホログラフィック
拡散板1に対して図4に示すように光源3から光を当て
ると散乱光が生じるが、図3に示したマスタホログラム
13aのあった位置にマスク板14によってマスクされ
た範囲のマスタホログラム13aの実像17が再生され
る。
【0011】図5はホログラフィック拡散板1の他の例
として用いられるホログラフィックレンズアレイ1aを
示す。このホログラフィックレンズアレイ1aは縦横に
ホログラフィックレンズ18を多数個配置したものから
なる。このホログラフィックレンズ18のFナンバを適
当な値とすることにより、図1に示す光源3からの光を
適度に散乱させ光量の損失を抑えて液晶表示パネル2a
の画像情報を視域10内で観察可能にすることが出来
る。
【0012】図7は、図5のホログラフィックレンズア
レイ1aを作成するための撮影光学系の一例を示すもの
である。レンズ19で感光材料20の近傍に集光するレ
ーザ光21を物体光とし、これとハーフミラー23で反
射し感光材料20に入射するレーザ光22からなる参照
光とを干渉させ、干渉縞を感光材料20に記録すること
によりホログラフィックレンズアレイ1aの1つのホロ
グラフィックレンズ18が露光される。図7に示すよう
に、感光材料20を上下左右に移動する毎に繰り返し撮
影することによりホログラフィックレンズ18が縦横に
多数個撮影され、ホログラフィックレンズアレイ1aが
形成される。なお、この場合、前記のFナンバは図7に
おける撮影時の物体光と参照光の拡がり角に依存するた
め、レンズ19を適宜選択することにより所望のFナン
バを有するホログラフィックレンズ18が作成される。
【0013】以上の説明において、ホログラフィック拡
散板1として図2又は図7によって撮影されたものを用
いたが、これ等に限定されるものではない。また、光源
3も自然ランプに限らず、豆電球やミニクリプトン球や
ハロゲンランプでもよい。また、情報表示装置2は液晶
表示パネル2aに限るものではなく、透過型で使用出来
るものなら何でも良い。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 1)光源と情報表示装置との間にホログラフィック拡散
板を配設することにより光源から放射した光量の利用効
率を上げることが出来る。 2)ホログラフィック拡散板により光源の大きさを見か
け上拡大することが出来るため光学系の自由度が向上す
る。 3)従来技術のようにリレーレンズ群が不要となり部品
点数が減りコストダウンが図れる。 4)部品点数の低減により、全体のサイズを小型に出
来、軽量化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかるホログラフィックヘ
ッドアップディスプレイの全体概要構成図。
【図2】本実施例に用いられるホログラフィック拡散板
の作成方法の1ステップ目を示す説明図。
【図3】本実施例のホログラフィツク拡散板の作成方法
の2ステップ目を示す説明図。
【図4】本実施例のホログラフィック拡散板の機能を示
す説明図。
【図5】ホログラフィック拡散板として用いられるホロ
グラフィックレンズアレイの模式図。
【図6】ホログラフィックレンズアレイによる液晶表示
パネルの照明状態を示す説明図。
【図7】ホログラフィックレンズアレイの作成方法を示
す説明図。
【図8】従来のホログラフィックヘッドアップディスプ
レイの一例を示す構成図。
【図9】従来のホログラフィックヘッドアップディスプ
レイの別の例を示す構成図。
【符号の説明】
1 ホログラフィック拡散板 1a ホログラフィックレンズアレイ 2 情報表示装置 2a 液晶表示パネル 3 光源 4 ホログラフィックコンバイナ 5 拡散板 6 リレーレンズ群 7 ミラー 8 情報パターンの虚像 9 運転者 10 視域 11 コンデンサレンズ 12 ハーフミラー 13 感光材料 13a マスタホログラム 14 マスク板 15 ハーフミラー 16 感光材料 17 マスタホログラムの実像 18 ホログラフィックレンズ 19 レンズ 20 感光材料 21 レーザ光 22 レーザ光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 情報パターンを表示する透過型の情報表
    示装置と、該情報表示装置の裏面側から照明光を入射す
    る光源と、観察者の前方視界内に介在し前記情報表示装
    置の表面側から出射した照明光を反射して観察者に指向
    させ前方視界に存在する背景に重ねて前記情報パターン
    の虚像を映し出すホログラフィック光学素子からなるホ
    ログラフィックコンバイナと、前記情報表示装置と前記
    光源との間に挿入されるホログラフィック拡散板とを設
    けることを特徴とするホログラフィックヘッドアップデ
    ィスプレイ。
  2. 【請求項2】 前記光源が、自然フィラメントを有する
    ランプからなり、前記情報表示装置が、透過型の液晶表
    示パネルである請求項1のホログラフィックヘッドアッ
    プディスプレイ。
  3. 【請求項3】 前記ホログラフィック拡散板が、光散乱
    体を被写体として撮影現像されたホログラムをマスタホ
    ログラムとし、該マスタホログラムを共役光で再生して
    生じる光散乱体の実像を再びホログラムとして撮影して
    作成されるものである請求項1のホログラフィックヘッ
    ドアップディスプレイ。
  4. 【請求項4】 前記ホログラフィック拡散板が、微小な
    ホログラムレンズを縦横にアレイ状に並べたものからな
    る請求項1のホログラフィックヘッドアップディスプレ
    イ。
JP7088533A 1995-04-14 1995-04-14 ホログラフィックヘッドアップディスプレイ Pending JPH08286139A (ja)

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JP7088533A JPH08286139A (ja) 1995-04-14 1995-04-14 ホログラフィックヘッドアップディスプレイ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005502901A (ja) * 2000-01-07 2005-01-27 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド ボリューム・ホログラフィ・ディフューザ
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Effective date: 20050118

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050524