JPH0853023A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ

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JPH0853023A
JPH0853023A JP7046350A JP4635095A JPH0853023A JP H0853023 A JPH0853023 A JP H0853023A JP 7046350 A JP7046350 A JP 7046350A JP 4635095 A JP4635095 A JP 4635095A JP H0853023 A JPH0853023 A JP H0853023A
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JP
Japan
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display
hologram lens
windshield
head
irradiation light
Prior art date
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Pending
Application number
JP7046350A
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English (en)
Inventor
Sadasuke Kimura
禎祐 木村
Hiroshi Ando
浩 安藤
Minako Sugiura
美奈子 杉浦
Kazumasa Kurokawa
和雅 黒川
Suzuo Saka
鈴男 坂
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.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
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Priority to US08/438,734 priority patent/US5710646A/en
Publication of JPH0853023A publication Critical patent/JPH0853023A/ja
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0129—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for correcting parallax

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良質な表示像を得ることのできるヘッドアッ
プディスプレイの提供。 【構成】 表示器２５からの照射光３０をホログラムレ
ンズ１０で反射させ，表示像８１を視認するヘッドアッ
プディスプレイ１である。ホログラムレンズ１０に等価
な鏡面は，光軸３０１を含む縦方向の平面４１との交線
が双曲線又は放物線をなし，横方向の平面４２との交線
が放物線又は楕円曲線をなす。ウインドシールドが曲面
のとき，所望の焦点距離ｆo とし，ウインドシールドと
同じ鏡面の焦点距離をｆs としたとき，平板状で製作す
るホログラムレンズ１０の焦点距離ｆh は，１／ｆo ＝
１／ｆh ＋１／ｆs となるようにし，その後ウインドシ
ールドに曲げて装着する。干渉縞の対地角度を変化させ
る方法もある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，ホログラムを用いたヘ
ッドアップディスプレイに関し，特に表示像の歪や位置
ずれの少ないヘッドアップディスプレイに関するもので
ある。
【０００２】
【従来技術】近年，自動車のウインドシールドの前方に
スピード，警報等を表示させるヘッドアップディスプレ
イが注目されている。そして，このヘッドアップディス
プレイに用いるディスプレイ装置として，ホログラムの
波長選択性のある回折・反射特性を利用したものが提案
されている。
【０００３】このホログラム反射式ヘッドアップディス
プレイ９は，図１５に示すように，表示器９０から発せ
られた被表示像に関する照射光３０を，反射用の光学素
子９３１を介して，あるいは直接に，ウインドシールド
９１の中に保持したホログラム９４に入射する。
【０００４】そして運転者９２は，このホログラム９４
で回折・反射した再生光３１を知覚し，ウインドシール
ド９１の前方に表示された虚像として，表示像９３を視
認する。なお，ウインドシールドは平面ではなく，若干
の曲がりを有しており，ホログラムは通常平面状態で露
光し製作されるから，露光時に曲面補正用の光学素子を
ホログラム乾板の前段に配置するなどの対策がなされて
いる。
【０００５】
【解決しようとする課題】しかしながら従来のヘッドア
ップディスプレイには次のような問題点がある。それ
は，照射光がホログラムレンズに入射する入射角と出射
角の値が異なるため，光学的な収差が発生し，表示像が
変形したり位置ずれを生じたりすることである（図７参
照，θ1 ≠θ2 ）。
【０００６】また，観者の目の位置が上下左右に移動す
ると表示像に変形や位置ずれを生ずるという問題があ
る。例えば，視線を上下方向に移動させた場合には，図
１６に示すように，目の上下方向への移動に伴って，表
示像８１１が下降又は上昇する。
【０００７】また，視線を左右に移動させた場合には，
図１８に示すように，表示像８１２に傾きαが生ずると
共に，図１７に示すように，表示像８１２がウインドシ
ールド９１の上方に浮き上がって見えるようになる（ｈ
は浮き上がりの大きさを示す）。この原因は，ホログラ
ムにおける照射光３０の入射点の位置による反射特性の
変化，いわゆる角度選択性によるものである。
【０００８】即ち，図１９に示すように，観者８５の位
置が左（又は右）に移動すると，ホログラムレンズ９４
における照射光３０の入射点の位置が上方に動き，表示
像８１が上昇する。本発明はかかる従来の問題点に鑑
み，変形や位置ずれの少ない良質の表示像を得ることの
できるヘッドアップディスプレイを提供しようとするも
のである。
【０００９】
【課題の解決手段】本願の第１発明は，表示器から放射
された照射光を，ウインドシールドに設けた反射鏡の回
折特性を有するホログラムレンズで反射させ，ウインド
シールドの前方に表示像を視認するよう構成したヘッド
アップディスプレイであって，該ホログラムレンズの回
折特性に等価な鏡面は，照射光の光軸を含む縦方向の平
面との交線が双曲線をなし，照射光の光軸を含む横方向
の平面との交線が放物線をなす曲面であることを特徴と
するヘッドアップディスプレイにある。
【００１０】第１発明において最も注目すべきことは，
ホログラムレンズの回折特性に等価な鏡面は，光軸を含
む縦平面との交線が双曲線をなし，光軸を含む横平面と
の交線が放物線をなす曲面であることである。なお，上
記双曲線の焦点距離と放物線の焦点距離とは，表示像の
結像位置が縦方向と横方向の両方向において同一となる
ように定めることが好ましい。
【００１１】一方，本願の第２発明は，表示器から放射
された照射光を，ウインドシールドに設けた反射鏡の回
折特性を有するホログラムレンズで反射させ，ウインド
シールドの前方に表示像を視認するよう構成したヘッド
アップディスプレイであって，上記ホログラムレンズの
回折特性に等価な鏡面は，照射光の光軸を含む縦方向の
平面との交線，及び照射光の光軸を含む横方向の平面と
の交線が共に放物線をなす曲面であり，上記表示像の結
像位置が縦方向と横方向の両方向において同一となるよ
うに上記縦方向の放物線の焦点距離ｆ1 と横方向の放物
線の焦点距離ｆ2 とを別個に設定してあることを特徴と
するヘッドアップディスプレイにある。
【００１２】第２発明はにおいて最も注目すべきこと
は，ホログラムレンズの回折特性に等価な鏡面は，照射
光の光軸を含む縦方向の平面との交線，及び照射光の光
軸を含む横方向の平面との交線が共に放物線であること
である。そして，上記両放物線の焦点距離は，表示像の
結像位置が縦方向と横方向の両方向において同一となる
ように別個に設定したことである。
【００１３】次に，本願の第３発明は，表示器から放射
された照射光を，ウインドシールドに設けた反射鏡の回
折特性を有するホログラムレンズで反射させ，ウインド
シールドの前方に表示像を視認するよう構成したヘッド
アップディスプレイであって，上記ホログラムレンズの
回折特性に等価な鏡面は，照射光の光軸を含む縦方向の
平面との交線が双曲線をなし，照射光の光軸を含む横方
向の平面との交線が楕円曲線をなす曲面であることを特
徴とするヘッドアップディスプレイにある。
【００１４】第３発明において最も注目すべきことは，
ホログラムレンズの回折特性に等価な鏡面は，照射光の
光軸を含む縦方向の平面との交線が双曲線をなし，照射
光の光軸を含む横方向の平面との交線が楕円曲線をなす
ことである。なお，上記双曲線の焦点距離と楕円曲線の
焦点距離とは，表示像の結像位置が縦方向と横方向の両
方向において同一となるように定めることが好ましい。
【００１５】なお，第１〜第３発明において，ウインド
シールドが曲面でありホログラムレンズがこの曲面に湾
曲して装着される場合には，ウインドシールドにおける
反射面の所望の焦点距離をｆo ，ウインドシールドと同
じ曲面を有する鏡の焦点距離をｆs ，湾曲させないとき
（平板時）におけるホログラムレンズの焦点距離をｆh
としたとき，１／ｆo ＝１／ｆh ＋１／ｆs なる関係式
が成立するようにホログラムレンズを製作すると好適で
ある。
【００１６】なぜならば，平板な乾板上に露光して製造
した上記ホログラムレンズ（焦点距離＝ｆh ）を，湾曲
したウインドシールドに装着すれば，所望の焦点距離ｆ
o を得ることができるからである。そして，ホログラム
レンズは，平板な乾板に露光して製作することができる
から，製作が容易である。
【００１７】なお，上記においてウインドシールドの曲
面形状が横方向と縦方向とで異なる場合には，ウインド
シールドの曲面を有する鏡の焦点距離ｆs は，縦方向の
値ｆsVと横方向の値ｆsHとで異なった値となる。この場
合には，湾曲させないとき（平板時）におけるホログラ
ムレンズの焦点距離の縦方向の値ｆhVと横方向の値ｆhH
との間に次のような関係式が成り立つようにホログラム
レンズを製作する。
【００１８】 １／ｆo ＝１／ｆhV＋１／ｆsV＝１／ｆhH＋１／ｆsH・・・・・（１） 即ち，ホログラムレンズを平板な乾板上に露光して製造
する場合に，光路中にシリンドリカルレンズなどの補正
用の光学素子を挿入し，焦点距離が横方向と縦方向とで
異なった値となるようにする。例えば，縦方向にαなる
補正量を加える場合には，上式において，ｆhV＝ｆhH＋
αである。
【００１９】次に，本願の第４発明は，表示器から放射
された照射光を，ウインドシールドに設けた反射鏡の回
折特性を有するホログラムレンズで反射させ，ウインド
シールドの前方に表示像を視認するよう構成したヘッド
アップディスプレイであって，上記ホログラムレンズ
は，平板形状に製作した上記回折特性のホログラムを，
曲率中心が表示器側に位置するような曲面形状に変形さ
せたものであることを特徴とするヘッドアップディスプ
レイにある。
【００２０】第４発明において最も注目すべきことは，
所望の回折特性を有するホログラムを平板形状に製作し
た後，曲率中心が表示器側に位置するような曲面形状
（ウインドシールドの外側に向かって凸形状）に変形さ
せホログラムレンズを製作することである。なお，上記
ホログラムレンズの曲げの程度（曲率）は，後述するよ
うに，視線を左右に移動させたときに生ずる表示像のず
れ（上昇）を打消す程度の凹面鏡化である。
【００２１】次に，本願の第５発明は，表示器から放射
された照射光を，ウインドシールドに設けた反射鏡の回
折特性を有するホログラムレンズで反射させウインドシ
ールドの前方に表示像を視認するよう構成したヘッドア
ップディスプレイであって，上記ホログラムレンズに形
成された干渉縞の対地角度は，横方向の位置によって変
化し，該ホログラムレンズの中心部から左方又は右方の
端部に向かうのに従って上記対地角度が増加するよう形
成されていることを特徴とするヘッドアップディスプレ
イにある。
【００２２】第５発明において最も注目すべきことは，
ホログラムレンズに形成された干渉縞の対地角度（水平
面に対する角度）は，ホログラムレンズの中心部から左
方又は右方に向かうのに従って増加することである。上
記のように干渉縞の対地角度を変化させる方法には，例
えばホログラムの記録時においてホログラムの感光材と
物体光の光源との間にシリンドリカルレンズを配置し，
このシリンドリカルレンズの作用により干渉縞の傾きを
補正するなどの方法がある（実施例６参照）。
【００２３】
【作用及び効果】始めに，第１発明の作用効果について
述べる。第１発明にかかるヘッドアップディスプレイの
ホログラムレンズは，縦と横の両方向に対して非球面レ
ンズである。即ち，縦方向に対しては双曲面形状を有
し，横方向に対しては放物面形状を有している。その結
果，ホログラムレンズに対する入射角θ1 （図７）と出
射角θ2 （図７）が異なっていた場合に生ずる収差，像
の歪を少なくすることが可能となる。
【００２４】それは，ヘッドアップディスプレイに対し
て視線を横方向に沿って移動させたときと縦方向に沿っ
て移動させたときとでは，回転放物面のレンズと回転双
曲面のレンズとでは表示像に対して全く異なった特性を
有しているからである。即ち，放物面の場合には，横方
向の視線移動によって生ずる像の傾きなどの歪が小さく
なり，逆に縦方向の視線移動によって生ずる像の上下移
動などの影響が大きい。一方，双曲面の場合には，逆
に，横方向の視線移動に対する像の傾きが大きく，縦方
向の視線移動に対する像の上下動が小さいという特性を
有している。
【００２５】そして，本発明のホログラムレンズは，縦
方向に対して双曲面，横方向に対して放物面を形成して
あるから，縦方向の視線移動に対しても横方向の視線移
動に対しても，バランスよく像の傾きや上下動を抑制す
ることができる。上記のように，第１発明にかかるホロ
グラムレンズを用いれば，非球面レンズによって収差を
低減し，視線移動による像歪の抑制を実現することがで
きる。従って，第１発明によれば，変形や位置ずれの少
ない良質の表示像を得ることのできるヘッドアップディ
スプレイを提供することができる。
【００２６】次に第２発明の作用効果について述べる。
第２発明にかかるヘッドアップディスプレイのホログラ
ムのレンズの等価鏡面は，縦横の両方向に対して放物面
を形成した非球面レンズである。そして，放物面は，前
記のように目の左右方向への移動に伴う表示像の傾きを
抑制する特性を有している。
【００２７】従って，本発明にかかるヘッドアップディ
スプレイは，表示像の傾きなどの歪を特に効果的に抑制
することができる。即ち，第２発明のヘッドアップディ
スプレイによれば，目の位置の上下動に伴う表示像の下
降上昇に対しては第１発明より劣っているが，表示像の
傾きの防止については第１発明に比べて非常に優れいて
る。
【００２８】また，縦方向の放物線と横方向の放物線の
焦点距離を別個に設定し，表示像の縦方向に対する結像
位置と横方向に対する結像位置が同一となるようにする
から，歪のない見易い表示像を得ることができる。上記
のように，第２発明によれば，変形や位置ずれの少ない
良質の表示像を結像させることのできるヘッドアップデ
ィスプレイを提供することができる。
【００２９】次に第３発明の作用効果について述べる。
第３発明のホログラムレンズの等価鏡面は，照射光の光
軸を含む横方向の平面との交線が楕円曲線をなす曲面で
ある。そして，楕円曲線をなす曲面は，視線の左右方向
への移動に伴う表示像の傾き（歪）を抑制することので
きる特性を有している。
【００３０】また，ホログラムレンズの縦方向に形成さ
れた双曲面は，前記のように視線の上下動に伴う表示像
の下降又は上昇を抑制する特性を有している。従って，
第３発明のヘッドアップディスプレイは，目の上下動及
び左右動の両方向の移動について，バランスよく表示像
の変形や位置ずれを抑制することができる。上記のよう
に，第３発明によれば，変形や位置ずれの少ない良質の
表示像を結像させることのできるヘッドアップディスプ
レイを提供することができる。
【００３１】次に，第４発明の作用効果について述べ
る。前記のように，視線を左右に動かすと，ホログラム
の角度選択性によって表示像８１２が浮き上がるという
現象が生ずる（図１７，図１９）。しかしながら，この
ホログラムレンズを，その曲率中心が表示器側に位置す
るように（＝車外に向かって凸形状となるように）曲げ
れば，ホログラムレンズの周縁部を入射点とする照射光
に対して，表示像を下降させるように作用し，図１７に
示す表示像８１２の浮上を抑制することができる。
【００３２】従って，視線を左右に移動することに伴
う，ホログラムの角度選択性による表示像の浮上と，ホ
ログラムレンズの曲げによる表示像の下降作用とが互に
打消しあって，表示像の上下動を停止することができ
る。上記のように，第４発明によれば，変形や歪の少な
い良質の表示像を結像させることのできるヘッドアップ
ディスプレイを提供することができる。
【００３３】次に，第５発明の作用効果について述べ
る。本発明にかかるヘッドアップディスプレイのホログ
ラムレンズの干渉縞を側面（横）から模式的に見ると，
図１３に示すように，ホログラムレンズに形成された干
渉縞６１，６２の対地角度β1 ，β2 は中心部の干渉縞
６１における値β1よりも右左両端寄りの干渉縞６２に
おける値β2 の方が大きい（β2 ＞β1 ）。図１３にお
いて，符号２５は表示器，符号３０は表示光である。
【００３４】即ち，従来装置においては左右両端寄りの
干渉縞の対地角度も，中央部の干渉縞６１における対地
角度β1 と同じ値β1 であったが，本発明においては対
地角度をβ2 に増加させている。そして対地角度を大き
くすることは，図１３に示すように，観者８５が見る表
示像８１の位置を落差ｄだけ下降させる作用をする。
【００３５】その結果，ホログラムレンズの角度選択性
が従来と変化し，図１７に示した表示像８１が上昇する
という現象を打ち消す作用を奏し，表示像８１を所望の
位置に結像させることができるようになる。上記のよう
に，第５発明によれば，観者が視線を左右に移動させた
場合に，表示像が変動することがなく，良質の表示像を
結像させることのできるヘッドアップディスプレイを提
供することができる。
【００３６】
【実施例】
実施例１ 本発明の実施例にかかるヘッドアップディスプレイにつ
いて，図１〜図６を用いて説明する。本例は，図１に示
すように，表示器２５から放射された照射光３０を，ウ
インドシールドに設けた反射鏡の回折特性を有するホロ
グラムレンズ１０で反射させ，ウインドシールドの前方
に表示像８１を視認するよう構成したヘッドアップディ
スプレイ１である。そしてホログラムレンズ１０に等価
な鏡面は，照射光３０の光軸３０１を含む縦方向の平面
４１との交線が双曲線をなし，照射光３０の光軸３０１
を含む横方向の平面４２との交線が放物線をなす曲面を
有している。即ち，ホログラムレンズ１０は，縦方向に
対して双曲面鏡が記録され，横方向に対して放物面鏡が
記録されている。
【００３７】そして，縦平面４１に沿って進む照射光３
０２による結像位置と，横平面４２に沿って進む照射光
３０３による結像位置が同一となるように，上記放物線
と双曲線の焦点距離を定める。即ち，照射光３０２によ
って虚像を結ぶ虚の光線３０４と，照射光３０３によっ
て虚像を形成する虚の光線３０５とは，同一点３０６に
集光する。
【００３８】次に，ホログラムレンズ１０の製造方法に
ついて述べる。ホログラムレンズ１０は，図２に示す露
光光学系により２光束法によって製造されたものであ
る。レーザー光源７１から放射された光束５１は，ハー
フミラー７２１によって２分割され，一方の光束５１１
は，可変ミラー７２２と対物レンズ７３１を経て参照光
５２（平行光又は発散光）となり，感光材を塗布した乾
板１５に入射する。
【００３９】一方，ハーフミラー７２１で反射した他方
の光束５１２は，ミラー７２３と対物レンズ７３２を経
て発散する物体光５３となり乾板１５に入射する。な
お，対物レンズ７３１，７３２の入光側には，照射光を
断続制御するためのシャッタ７４１，７４２が，それぞ
れ設けられている。そして，乾板１５を透過した参照光
５２及び物体光５３は，両光の干渉を検知する光センサ
７５１に入力され，その出力に応じてコントローラ７５
は可変ミラー７２２を制御する。
【００４０】即ち，参照光５２及び物体光５３はミラー
７２４，７２５を介してハーフミラー７２６に集光さ
れ，レンズ７３３を経てセンサ７５１，７６１に入力さ
れる。そして，コントローラ７５は，参照光５２と物体
光５３の干渉状態（干渉縞）の良否を光センサ７５１の
出力によって判断し，干渉縞が良好となるよう可変ミラ
ー７２２を調整する。同図において，符号７６１，７６
２は，他の光センサと干渉状態の変化を見る干渉パワー
メータである。上記のように，コントローラ７５と可変
ミラー７２２により，参照光５２と物体光５３の干渉状
態をフィードバック制御することにより，干渉縞を安定
させ良質のホログラムレンズを製作することができる。
【００４１】次に上記製造方法を用いた効果を他のホロ
グラム製造方法と比較して説明する。従来のホログラム
製造方法は，図１４に示すように，レーザー光源７１の
出口にシャッタ７４１を１個だけ設けて，単一のシャッ
タ７４１をオンオフさせて露光する。この場合には，干
渉縞を明瞭に形成することのできる安定した露光可能時
間ｔは多めにみても０．５分に満たない値である。干渉
の状態が安定しない理由は，シャッタ７４１のオンオフ
によって全光束が断続し，このビームの断続により光学
部品に熱変形や振動が生じ，これによって乾板１５に入
射する物体光５３と参照光５２の位置が動き，両光５
２，５３の干渉状態が変動するためである。
【００４２】次に，この方法を改良し，図３又は図４に
示すように，２つのシャッタ７４１，７４２を設け，対
物レンズ７３１，７３２の直前の光をオンオフする場合
（図３），又は乾板１５の直前の光をオンオフする場合
（図４）には，シャッタ７４１，７４２のオンオフによ
って光路中の光学部品が熱変化を受けることが無くな
り，前記露光可能時間ｔは１分を越える値に改善するこ
とが可能となる。更に，図２に示すように，可変ミラー
７２２を制御する本例のホログラム製造方法によれば，
５分を越える露光可能時間ｔを得ることができる。それ
故，本例の製造方法によれば，乾板１５を長時間安定し
て露光可能となり，良質のホログラムレンズを製作する
ことができる。
【００４３】そして，ホログラムレンズ１０に対する双
曲面鏡の記録は，図６に示すように，乾板１５の両側か
ら共に発散光である物体光３５と参照光３６とを照射し
て形成される。そして，形成されたホログラムレンズ１
０の再生時には，照射光３０と再生光３１の光路は，上
記露光時の物体光３５と参照光３６の光路と一致する。
そして，再生時の表示像８１（図１）を所望の位置に正
確に得ることができる。
【００４４】一方，ホログラムレンズに対する放物面鏡
の記録は，図５に示すように，乾板１５の一方から平行
光である参照光３６０を照射し，他方から発散光である
物体光３５を照射することによって形成される。そし
て，形成されたホログラムレンズ１０の再生時における
照射光３０と再生光３１の光路は，露光時の物体光３５
と参照光３６０の光路と一致しない。従って，再生され
た表示像８１（図１）の位置は，縦方向における設定値
に対して変化する。
【００４５】なお，観者８５（図１）の視線を横方向に
移動させた場合の表示像に対する影響は，放物面鏡にお
いては表示像８１の変形や位置ずれは少なく，双曲面鏡
においては表示像８１の変形や位置ずれは大きくなる。
そして，観者８５の視線を縦方向に移動させた場合に
は，逆に，放物面鏡において表示像８１の変形や位置ず
れは大きく，双曲面鏡においては表示像８１の変形や位
置ずれは小さくなる。
【００４６】次に本例のヘッドアップディスプレイ１の
作用効果について述べる。本例のヘッドアップディスプ
レイ１は，図１に示すように，表示器２５から放射され
た照射光３０は，ウインドシールドのホログラムレンズ
１０で回折，反射され，その再生光３１は観者８５の目
に達する。そして観者８５はウインドシールドの前方に
遠方に拡大された表示像８１を視認する。
【００４７】そして，ホログラムレンズ１０は，縦方向
に双曲面の鏡面特性を有しているから，上記のように設
定通りの所望の位置に精度良く表示像８１を形成するこ
とができる。また，縦方向に視線を移動し角度が変化す
る場合には，双曲面の鏡面特性によって表示像の歪が少
なく，また同時に表示色の変化を抑制することができ
る。
【００４８】また，ホログラムレンズ１０は，横方向に
放物面の鏡面特性を有しているから，横方向に視線を移
動した場合における表示像の変形や位置ずれは少ない。
上記のように，本例によれば，視線を縦横両方向に移動
しても変形や位置ずれの少ない良質の表示像を得ること
ができるヘッドアップディスプレイ１を提供することが
できる。
【００４９】実施例２ 本例は，図７に示すように，実施例１において，曲面形
状を有するウインドシールド２０にホログラムレンズ１
１を装着したもう１つの実施例である。そして，同図に
示す所望の位置に，表示像８１を得るために必要なウイ
ンドシールド２０の反射面での焦点距離をｆo としたと
き，ウインドシールド２０の反射面と同じ曲面を有する
鏡の焦点距離ｆs と，ホログラムレンズ１１の湾曲させ
ないときの焦点距離ｆh との間に次の関係式が成立して
いる。 １／ｆo ＝１／ｆh ＋１／ｆs
【００５０】また，上記ウインドシールド２０の反射面
は，縦方向と横方向とで異なった曲率を有している。そ
して，上記反射面と同じ曲面の鏡の縦方向の焦点距離が
ｆsV，横方向の焦点距離がｆsHであるとき，平板時にお
けるホログラムレンズ１１の縦方向の焦点距離ｆsV及び
横方向の焦点距離ｆhHは，次の関係式が成立するように
ホログラムレンズ１１の縦横の焦点距離の値を設定す
る。 １／ｆhV＋１／ｆsV＝１／ｆhH＋１／ｆsH＝１／ｆo ・・・・・（１）
【００５１】そして，ホログラムレンズ１１は，図５，
図６に示すように，通常の平板状の乾板１５を用いて露
光する。次いで，完成した平板状のホログラムレンズを
ウインドシールド２０の面に平行に湾曲させて装着す
る。
【００５２】その結果，ウインドシールド２０の反射面
におけるトータル焦点距離は，上記（１）式のように所
望の値ｆo とすることができる。本例のヘッドアップデ
ィスプレイは，湾曲したウインドシールド２０にホログ
ラムレンズ１１を装着するが，ホログラムレンズ１１は
平板な乾板上に露光して記録すればよいから製作が容易
である。その他については実施例１と同様である。
【００５３】実施例３ 本例は，実施例１（図１）において，ホログラムレンズ
１０の回折特性に等価な鏡面は，照射光３０の光軸３０
１を含む縦方向の平面４１との交線，及び照射光３０の
光軸３０１を含む横方向の平面４２との交線が，共に放
物線を形成する曲面である。そして，表示像８１の結像
位置が，縦方向と横方向の両方向において同一となるよ
うに，縦方向の放物線の焦点距離ｆ1 と横方向の放物線
の放物線ｆ2 とを設定してある。
【００５４】本例のホログラムレンズ１０の等価鏡面は
放物面であるから，視線を左右に移動させたとき，図１
８のように表示像８１が傾くことがない。しかしなが
ら，視線を上下動させる場合には，実施例１のホログラ
ムレンズに比べると表示像８１の下降又は上昇が大きく
なる。その他については，実施例１と同様である。
【００５５】実施例４ 本例は，実施例１（図１）において，ホログラムレンズ
１０の等価な鏡面における放物線を楕円曲線としたもう
１つの実施例である。即ち，上記等価鏡面は，横方向の
平面４２との交線が楕円曲線をなす。上記楕円曲線は，
放物線と同様の特性を有しており，視線が左右方向に移
動した場合における表示像８１の傾き（図１８）を抑制
する作用を有している。従って，実施例１のホログラム
レンズと同様の特性を示す。
【００５６】なお，楕円曲面の特性を有するホログラム
の形成は，図８に示すように，収束光である参照光３７
と発散光である物体光３５とを乾板１５に照射して形成
することができる。そして，参照光３７と同一方向から
照明光を照射すると，物体光３５の延長方向に向かう回
折光３８が生ずる。その他については，実施例１と同様
である。
【００５７】実施例５ 本例は，図９示すように，平板形状に製作したホログラ
ム板１２１を，曲率中心が表示器２５側に位置するよう
な曲面形状に変形してホログラムレンズ１２を製作した
もう１つの実施例である。その結果，観者８５が通常の
位置にいる場合（図示省略）には，表示器２５から発せ
られた照射光３００は，ホログラム板１２１の場合にも
曲がったホログラムレンズ１２の場合にも，中央部１２
５の近傍に入射し，その再生光（回折光）が観者８５の
目に入り，表示像８１の結像位置は，両者１２，１２１
においてほぼ同一で正常な位置となる。
【００５８】しかしながら，観者８５が右又は左に目の
位置を移動させた場合には，図９に示すように，照射光
３０７，３０８はホログラムレンズ１２又は平板なホロ
グラム板１２１の縁部に入射し，回折光３２１，３２２
が観者８５の目に入ることになる。 その結果，平板な
ホログラム板１２１の場合には，ホログラムの角度選択
性の影響によって，表示像８１０は正常位置よりも上方
に結像する。
【００５９】しかしながら，凹状に曲げたホログラムレ
ンズ１２の場合には，表示像８１は曲げ効果によって下
方に移動し，その曲率を適度の値にすれば，角度選択性
による前記上昇効果（上昇値ｈ）と上記下降効果とが相
殺し表示像８１を不動とすることができる。
【００６０】実施例６ 本例は，ホログラムレンズに形成された干渉縞の対地角
度をホログラムレンズの中心部から左方又は右方の端部
に向かって増加させるようにした第５発明の実施例であ
る。干渉縞の対地角度が増加すると，図１３に示すよう
に，表示像８１を下降させ（落差ｄ），一方，観者８５
の視線を左（又は右）に移動させると，対地角度が一定
の場合には図１９に示すように表示像８１の位置を上昇
させる（上昇値ｈ）。それ故，本例のヘッドアップディ
スプレイにおいては，観者８５の視線が左右に移動して
も，上記上昇ｄと下降ｈとが相殺し，表示像８１の上下
動が生じない。
【００６１】次に，ホログラムレンズにおける干渉縞の
対地角度を上記のように変化させる補正ホログラムの製
造方法について述べる。図１０に示すように，乾板１５
の一方から平行光である参照光３６０を照射し，他方か
らは，点光源６５から放射された発散光である物体光３
９を照射する。そして，このとき，点光源６５と乾板１
５との間にシリンドリカルレンズ２６を配置する。
【００６２】始めに，シリンドリカルレンズ２６の入射
平面２６１を乾板１５に平行にし，かつ円柱面状の出射
平面２６２の軸心が乾板１５の縦軸１５２と平行となる
ようシリンドリカルレンズ２６を配置したとする。する
と，図１１に示すように，点光源６５から生ずる，直交
する２つの見かけ上の線光源６５１，６５２を生じさせ
ることができる。即ち，シリンドリカルレンズ２６の焦
点位置に集束する横方向の見かけ上の線光源６５１と，
点光源６５の位置に集束する縦方向の見かけ上の線光源
６５２である。
【００６３】次に，図１０に示すように，シリンドリカ
ルレンズ２６を乾板１５の横軸１５１と平行な回転軸６
６を中心に，シリンドリカルレンズ２６の上部が乾板１
５に接近するように回転させる。すると，図１２に示す
ように，横方向の線光源６５１（図１１）は中点６５５
を中心に回転軸６６と直角な方向に円弧状に曲がり，こ
のとき円弧状の光源６５０の端部６５３，６５４は上方
に向かって曲がり乾板１５に接近する。その結果，乾板
１５の中心部に記録される干渉縞６１の対地角度β1 よ
りも,左右寄りの干渉縞６２の対地角度β2 が大きくな
るようにすることができる。このように，干渉縞６１，
６２の対地角度を変化させることにより，前記のように
表示像８１の浮き上がりをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のヘッドアップディスプレイのシステ
ム構成図。
【図２】実施例１のホログラムレンズの製造方法。
【図３】ホログラムレンズの製造方法を示す他の光学系
（その１）。
【図４】ホログラムレンズの製造方法を示す他の光学系
（その２）。
【図５】実施例１のホログラムレンズの横面（放物面）
への露光説明図。
【図６】実施例１のホログラムレンズの縦面（双曲面）
への露光説明図。
【図７】実施例２のヘッドアップディスプレイのシステ
ム構成図。
【図８】実施例４のホログラムレンズの横面（楕円曲
面）への露光説明図。
【図９】実施例５のヘッドアップディスプレイのシステ
ム構成図。
【図１０】実施例６のホログラムレンズの製造方法。
【図１１】実施例６においてシリンドリカルレンズの作
用を示す光学系。
【図１２】実施例６においてシリンドリカルレンズを回
転させた場合の作用を示す光学系。
【図１３】第５発明の干渉縞の作用を説明する模式的シ
ステム構成図。
【図１４】従来のホログラムレンズの製造方法を示す光
学系。
【図１５】従来のヘッドアップディスプレイのシステム
構成図。
【図１６】従来のヘッドアップディスプレイにおいて目
の位置を上下させた場合の結像位置の変化図。
【図１７】従来のヘッドアップディスプレイにおいて目
の位置を左右に移動した場合の結像位置の変化図。
【図１８】従来のヘッドアップディスプレイにおいて目
の位置を左右に移動した場合に生ずる像の傾きの状態
図。
【図１９】従来のヘッドアップディスプレイにおいて目
の位置を左右に移動した場合の光路と結像位置を示す
図。
【符号の説明】
１．．．ヘッドアップディスプレイ， １０，１１，１２．．．ホログラムレンズ， ２５．．．表示器， ３０，３００，３０２，３０３，３０７，３０８．．．
照射光， ３０１．．．光軸， ４１．．．縦方向の平面， ４２．．．横方向の平面， ８１，８１０，８１１，８１２．．．表示像，
フロントページの続き (72)発明者 黒川 和雅 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 坂 鈴男 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表示器から放射された照射光を，ウイン
    ドシールドに設けた反射鏡の回折特性を有するホログラ
    ムレンズで反射させ，ウインドシールドの前方に表示像
    を視認するよう構成したヘッドアップディスプレイであ
    って，該ホログラムレンズの回折特性に等価な鏡面は，
    照射光の光軸を含む縦方向の平面との交線が双曲線をな
    し，照射光の光軸を含む横方向の平面との交線が放物線
    をなす曲面であることを特徴とするヘッドアップディス
    プレイ。
  2. 【請求項２】 表示器から放射された照射光を，ウイン
    ドシールドに設けた反射鏡の回折特性を有するホログラ
    ムレンズで反射させ，ウインドシールドの前方に表示像
    を視認するよう構成したヘッドアップディスプレイであ
    って，上記ホログラムレンズの回折特性に等価な鏡面
    は，照射光の光軸を含む縦方向の平面との交線，及び照
    射光の光軸を含む横方向の平面との交線が共に放物線を
    なす曲面であり，上記表示像の結像位置が縦方向と横方
    向の両方向において同一となるように上記縦方向の放物
    線の焦点距離ｆ1 と横方向の放物線の焦点距離ｆ2 とを
    別個に設定してあることを特徴とするヘッドアップディ
    スプレイ。
  3. 【請求項３】 表示器から放射された照射光を，ウイン
    ドシールドに設けた反射鏡の回折特性を有するホログラ
    ムレンズで反射させ，ウインドシールドの前方に表示像
    を視認するよう構成したヘッドアップディスプレイであ
    って，上記ホログラムレンズの回折特性に等価な鏡面
    は，照射光の光軸を含む縦方向の平面との交線が双曲線
    をなし，照射光の光軸を含む横方向の平面との交線が楕
    円曲線をなす曲面であることを特徴とするヘッドアップ
    ディスプレイ。
  4. 【請求項４】 請求項１，請求項２又は請求項３におい
    て，上記ホログラムレンズは，曲面形状を有するウイン
    ドシールドに湾曲して装着されており，所望の表示像を
    得るために必要なウインドシールドの反射面における焦
    点距離をｆo とし，ウインドシールドの反射面と同じ曲
    面を有する鏡の焦点距離をｆs としたとき，上記ホログ
    ラムレンズは，焦点距離ｆh が，１／ｆo ＝１／ｆh ＋
    １／ｆs である平板状のホログラムレンズを製作し，そ
    の後上記ウインドシールドに湾曲させて装着したもので
    あることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
  5. 【請求項５】 請求項４において，上記ウインドシール
    ドの反射面の曲率は，縦方向と横方向とで異なってお
    り，上記反射面の曲面を有する鏡の縦方向の焦点距離を
    ｆsV，横方向の焦点距離をｆsHとし，上記平板状に製作
    したホログラムレンズの縦方向の焦点距離をｆhV，横方
    向の焦点距離をｆhHとしたとき，（１／ｆhV＋１／
    ｆsV）＝（１／ｆhH＋１／ｆsH）なる関係が成立してい
    ることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
  6. 【請求項６】 表示器から放射された照射光を，ウイン
    ドシールドに設けた反射鏡の回折特性を有するホログラ
    ムレンズで反射させ，ウインドシールドの前方に表示像
    を視認するよう構成したヘッドアップディスプレイであ
    って，上記ホログラムレンズは，平板形状に製作した上
    記回折特性のホログラムを，曲率中心が表示器側に位置
    するような曲面形状に変形させたものであることを特徴
    とするヘッドアップディスプレイ。
  7. 【請求項７】表示器から放射された照射光を，ウインド
    シールドに設けた反射鏡の回折特性を有するホログラム
    レンズで反射させウインドシールドの前方に表示像を視
    認するよう構成したヘッドアップディスプレイであっ
    て，上記ホログラムレンズに形成された干渉縞の対地角
    度は，横方向の位置によって変化し，該ホログラムレン
    ズの中心部から左方又は右方の端部に向かうのに従って
    上記対地角度が増加するよう形成されていることを特徴
    とするヘッドアップディスプレイ。
JP7046350A 1994-06-07 1995-02-10 ヘッドアップディスプレイ Pending JPH0853023A (ja)

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US08/438,734 US5710646A (en) 1994-06-07 1995-05-10 Head-up display

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JP15037294 1994-06-07
JP6-150372 1994-06-07
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017104421A1 (ja) * 2015-12-14 2017-06-22 コニカミノルタ株式会社 ホログラフィック光学素子の製造方法
JP2019500650A (ja) * 2015-12-17 2019-01-10 ノース インコーポレイテッドＮｏｒｔｈ Ｉｎｃ． 曲面状ホログラフィック光学素子のためのシステム、デバイス、及び方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020154349A1 (en) * 1997-02-07 2002-10-24 Eads Deutschland Gmbh Holographic display screen and method for producing the screen
AU3368300A (en) * 1999-02-16 2000-09-04 Zebra Imaging, Inc. System and method for producing and displaying a one-step, edge-lit hologram
US7376068B1 (en) * 2000-08-19 2008-05-20 Jehad Khoury Nano-scale resolution holographic lens and pickup device
EP2876483B1 (en) * 2012-07-20 2017-10-18 JVC KENWOOD Corporation Image display apparatus
FR2994748B1 (fr) 2012-08-21 2016-11-25 Commissariat Energie Atomique Viseur tete haute compact
DE102016203185A1 (de) * 2015-03-11 2016-09-15 Hyundai Mobis Co., Ltd. Head-Up-Display und Steuerverfahren dafür
US10866414B2 (en) 2015-07-15 2020-12-15 Apple Inc. System with holographic head-up display
KR102670500B1 (ko) * 2017-12-27 2024-05-28 엘지디스플레이 주식회사 헤드업 표시 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2542459B1 (fr) * 1983-03-07 1987-01-30 Thomson Csf Viseur tete haute
JPS6026905A (ja) * 1983-07-25 1985-02-09 Hitachi Ltd 球面ホログラムレンズ
US4786125A (en) * 1983-08-22 1988-11-22 Farrand Optical Co. Ocular protective apparatus
US4842389A (en) * 1987-06-12 1989-06-27 Flight Dynamics, Inc. Vehicle display system using a holographic windshield prepared to withstand lamination process
JP2903673B2 (ja) * 1990-09-04 1999-06-07 旭硝子株式会社 ホログラム露光法
JPH05158394A (ja) * 1991-12-05 1993-06-25 Dainippon Printing Co Ltd 湾曲使用による収差を補正したホログラムの作製方法
DE4317896B4 (de) * 1992-05-29 2007-10-18 Yazaki Corp. Holographischer Spiegel vom nichtregelmäßigen Reflexionstyp und Verfahren zu seiner Herstellung sowie eine Anzeigevorrichtung vom Reflexionstyp für Fahrzeuge

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017104421A1 (ja) * 2015-12-14 2017-06-22 コニカミノルタ株式会社 ホログラフィック光学素子の製造方法
JP2019500650A (ja) * 2015-12-17 2019-01-10 ノース インコーポレイテッドＮｏｒｔｈ Ｉｎｃ． 曲面状ホログラフィック光学素子のためのシステム、デバイス、及び方法

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