JPH09113995A - Display device - Google Patents

Display device

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Publication number
JPH09113995A
JPH09113995A JP7299095A JP29909595A JPH09113995A JP H09113995 A JPH09113995 A JP H09113995A JP 7299095 A JP7299095 A JP 7299095A JP 29909595 A JP29909595 A JP 29909595A JP H09113995 A JPH09113995 A JP H09113995A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram screen
display device
angle
hologram
observer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7299095A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sachiosa Takeuchi
祥修 竹内
Osamu Koike
理 小池
Atsushi Hashikawa
淳 橋川
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
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Nippon Soken Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP7299095A priority Critical patent/JPH09113995A/en
Publication of JPH09113995A publication Critical patent/JPH09113995A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bright displayed picture, to excellently perform observation in accordance with the posture of an observer, and to prevent the deterioration of image quality in the display device of a system observing the picture as a real image. SOLUTION: This device is equipped with a transmission type hologram screen 1 provided to be opposed to an observer O and constituted by forming a hologram layer 12 on a base plate 11, and a projection means 3 projecting the displayed picture on the screen 1 at a specified projection angle θ from an oblique direction. Then, by setting the projection angle f) as an angle that the strong diffraction angle of projected light θ made incident on the screen 1 from the projection means 3 on the layer 12 is directed toward the observer O, the radiated light from the light source from the projection means 3 to the eye of the observer O is efficiently diffracted and made incident on the screen 1. The screen 1 and the projection means 3 are provided on a common pedestal 2, which is supported so that the angle of elevation and an azimuth are varied. The hologram layer 12 exerting an influence on the image quality is positioned on the rear side of the base plate 11 which is not directly touched by the observer O.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は表示像を背景と重畳
して見ることのできる表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device capable of superimposing a display image on a background.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から表示装置としてはCRTや液晶
表示板等が広く用いられている。これらの表示装置では
表示画面しか表示されないため、例えば伝票などの入力
作業をする場合、度々の視線移動で作業者に負担をかけ
ていた。そこで表示像を背景と重畳して見ることのでき
る表示装置が望まれていた。そのような表示装置として
はヘッドアップディスプレイ装置があるが、これは表示
像を出力する表示部と、観察者に対向して設けられた半
透過、半反射のコンバイナとを備えており、表示像をコ
ンバイナで反射させて、表示像の虚像が観察者の目に映
じるようにしたものである。表示像と背景の両方を視線
を大きく移動させることなく見られるという特徴を活か
して飛行機や自動車のメータ表示等で実用化されてい
る。しかしながら上記ヘッドアップディスプレイ装置で
は、表示部の映像の出力面とコンバイナの間の光路長の
分だけ虚像の位置がコンバイナから後退し、机上の作業
には向いていない。そこで特開平4−293032号公
報、特開平4−298710号公報記載の表示装置のよ
うに表示部で出力された表示像をホログラムスクリーン
上に投影せしめて、表示像を実像で観察できるようにし
たものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, CRTs, liquid crystal display boards, etc. have been widely used as display devices. Since only the display screen is displayed on these display devices, for example, when inputting a slip or the like, the line of sight is frequently moved to burden the worker. Therefore, there has been a demand for a display device capable of superimposing a display image on a background. As such a display device, there is a head-up display device, which has a display unit for outputting a display image and a semi-transmissive / semi-reflective combiner provided facing the observer. Is reflected by a combiner so that the virtual image of the displayed image is reflected in the eyes of the observer. It has been put to practical use as a meter display for airplanes and automobiles by taking advantage of the fact that both the displayed image and the background can be seen without moving the line of sight significantly. However, in the above head-up display device, the position of the virtual image recedes from the combiner by the length of the optical path between the image output surface of the display section and the combiner, which is not suitable for desk work. Therefore, the display image output from the display unit is projected on the hologram screen like the display devices described in JP-A-4-293032 and JP-A-4-298710 so that the display image can be observed as a real image. There is something.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで表示像を背景
に重畳させて観察する場合、背景と同等以上に明るい表
示像を得る必要がある。しかしながら上記表示装置で
は、明るい表示像を得るためには投影装置の光源が大型
となる。またホログラムスクリーンがケーシングや机に
固定され、観察者の姿勢や位置が限定されるため観察者
の座高等によっては良好に表示像を見ることができず、
使い勝手に問題がある。また表示面となるホログラムス
クリーンが従来の表示装置のように観察者に近い位置に
あるからホログラム層が傷つきやすく、観察者の目に映
じる表示像の像質が劣化するという不具合があった。
By the way, in the case of superimposing a display image on the background for observation, it is necessary to obtain a display image brighter than or equal to the background. However, in the above display device, the light source of the projection device is large in order to obtain a bright display image. Also, because the hologram screen is fixed to the casing or desk and the posture and position of the observer are limited, the displayed image cannot be seen well depending on the sitting height of the observer,
There is a problem in usability. Further, since the hologram screen as the display surface is located close to the observer as in the conventional display device, the hologram layer is easily damaged and the image quality of the display image seen by the observer is deteriorated.

【0004】そこで本発明は上記課題に鑑みてなされた
もので、光源の大型化を避けて小さな光源で効率よく明
るい表示像を得ることができ、表示像を観察者の姿勢や
位置によらず良好に視認することができ、表示像の劣化
の少ない表示装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and a bright display image can be efficiently obtained with a small light source while avoiding an increase in the size of the light source, and the display image can be displayed regardless of the observer's posture or position. It is an object of the present invention to provide a display device which can be viewed well and whose display image is less deteriorated.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は表示装置におい
て、図1に示す観察者Oに対向して設けた透過型のホロ
グラムスクリーン1と、ホログラムスクリーン1に表示
像を斜め投影する投影手段3を具備せしめ、さらに斜め
投影における投影角度θを、投影光Lのホログラム層1
2での強回折角度が観察者O方向に指向する角度とし
た。これにより観察者Oの目にはホログラム層12で回
折した投影光が効率よく入射して表示像が明るく感じら
れ、可及的に投影手段3の光源を小さくして、省電力お
よび装置の小型化を可能とした(請求項1)。
According to the present invention, in a display device, a transmission type hologram screen 1 provided facing an observer O shown in FIG. 1 and a projection means 3 for obliquely projecting a display image on the hologram screen 1. And the projection angle θ in oblique projection is set to the hologram layer 1 of the projection light L.
The strong diffraction angle at 2 was set as the angle oriented in the direction of the observer O. As a result, the projection light diffracted by the hologram layer 12 is efficiently incident on the eyes of the observer O and the displayed image is felt bright, and the light source of the projection means 3 is made as small as possible to save power and reduce the size of the apparatus. It was made possible (Claim 1).

【0006】本発明は表示装置のホログラムスクリーン
1と投影手段3とを仰角および方位角可変の共通の基台
2に支持する構造とし、これにより投影角度θを投影光
のホログラム層12での強回折角度が観察者O方向に指
向する角度に保持したまま観察者Oの座高等に応じて視
域を変更することができ、装置の実用効果を向上させた
(請求項2)。
The present invention has a structure in which the hologram screen 1 and the projection means 3 of the display device are supported on a common base 2 whose elevation angle and azimuth angle are variable, whereby the projection angle .theta. The viewing area can be changed according to the sitting height of the observer O while maintaining the diffraction angle at the angle directed in the direction of the observer O, thereby improving the practical effect of the apparatus (claim 2).

【0007】本発明は、ホログラムスクリーン1をその
基板11側が観察者Oに対向するように位置せしめ、観
察者O等がホログラムスクリーン1に触れることがあっ
てもホログラム層12に形成した回折パターンには傷が
つかず、使用するうちに像質が劣化しないようにした
(請求項3)。またホログラムスクリーン1のホログラ
ム層12の表面にアクリル等の保護膜を形成して上記回
折パターンを保護するようにした(請求項4)。
According to the present invention, the hologram screen 1 is positioned so that the substrate 11 side faces the observer O, and even if the observer O or the like touches the hologram screen 1, the diffraction pattern formed on the hologram layer 12 is formed. Is not scratched, and the image quality is prevented from deteriorating during use (claim 3). Further, a protective film such as acrylic is formed on the surface of the hologram layer 12 of the hologram screen 1 so as to protect the diffraction pattern (claim 4).

【0008】本発明は、ホログラムスクリーン1を上記
基台2に脱着可能に設置し、観察可能な領域の異なるホ
ログラムスクリーン1を適宜交換して用途に応じた表示
ができるようにした(請求項5)。
According to the present invention, the hologram screen 1 is removably installed on the base 2, and the hologram screens 1 having different observable regions are appropriately replaced so that a display according to the application can be made. ).

【0009】本発明の表示装置は、投影手段3を天板2
1に開口部22を形成した基台たるケーシング2内に格
納し、投影手段3の投影方向を開口部22に向け、ホロ
グラムスクリーン1をケーシング2に投影手段3に対向
して設け、投影角度θを投影光のホログラム層12での
強回折角度が観察者方向に指向する角度に保持したま
ま、容易に持ち運びができるようにした(請求項6)。
In the display device of the present invention, the projection means 3 is connected to the top plate 2.
1 is stored in a casing 2 which is a base having an opening 22 formed therein, the projection direction of the projection means 3 is directed to the opening 22, and the hologram screen 1 is provided in the casing 2 so as to face the projection means 3 and the projection angle θ. Is easily carried while the strong diffraction angle of the projection light at the hologram layer 12 is directed to the observer (claim 6).

【0010】本発明の表示装置は、ホログラムスクリー
ン1上での表示輝度の不均一を補正する輝度補正フィル
タをホログラムスクリーン1と投影手段3とで形成され
る光学系の光路の途中もしくはホログラムスクリーン1
に近接する位置に設け、斜め方向からホログラムスクリ
ーン1に投影することにより生ずる表示像の輝度むらを
低減するようにした(請求項7)。またホログラムスク
リーン1の回折効率をホログラムスクリーン1上で輝度
が低い位置で高く、輝度が高い位置で低くした表示装置
とすることで表示像の輝度むらを低減できるようにした
(請求項8)。
In the display device of the present invention, a brightness correction filter for correcting non-uniformity of display brightness on the hologram screen 1 is provided in the optical path of the optical system formed by the hologram screen 1 and the projection means 3 or the hologram screen 1.
It is provided in a position close to, and reduces unevenness in brightness of a display image caused by projecting the image on the hologram screen 1 from an oblique direction (claim 7). Further, by making the display device in which the diffraction efficiency of the hologram screen 1 is high at the position where the brightness is low on the hologram screen 1 and is low at the position where the brightness is high, it is possible to reduce the brightness unevenness of the display image (claim 8).

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の表示装置を図1に示す。
表示装置の基台となるケーシング2は薄型の箱状で、ス
タンド6に支持されており、その天板21には、開口部
22が形成してある。ケーシング2の上方にはホログラ
ムスクリーン1が配設してある。ホログラムスクリーン
1は透明な基板11にホログラム層12を形成したもの
を長方形の平板状に成形したもので、基板11が観察者
O側に位置せしめてあり、その下端がケーシング2の天
板21の前縁に沿って設けたホログラムスクリーン受け
部71の溝に嵌装してある。ホログラムスクリーン受け
部71とホログラムスクリーン1とは、これらを挿通す
る取付けネジ72により結合している。ホログラムスク
リーン受け部71は天板21の前部に設けたヒンジ8に
連結してあり、表示装置の使用時にはホログラムスクリ
ーン1が所定の傾斜角でロックし、不使用時には天板2
1上に倒れるようになっており、収納が容易でかつ開口
部22から塵埃が進入するのを防止している。
1 shows a display device of the present invention.
The casing 2, which is the base of the display device, has a thin box shape and is supported by the stand 6, and the top plate 21 thereof has an opening 22 formed therein. A hologram screen 1 is arranged above the casing 2. The hologram screen 1 is formed by forming a hologram layer 12 on a transparent substrate 11 to form a rectangular flat plate. The substrate 11 is positioned on the observer O side, and the lower end of the substrate 11 is the top plate 21 of the casing 2. It is fitted in the groove of the hologram screen receiving portion 71 provided along the front edge. The hologram screen receiving portion 71 and the hologram screen 1 are coupled by a mounting screw 72 that inserts them. The hologram screen receiving portion 71 is connected to a hinge 8 provided in the front portion of the top plate 21, and the hologram screen 1 is locked at a predetermined tilt angle when the display device is used and when not used.
1 is tilted upwards so that it can be easily stored and prevents dust from entering through the opening 22.

【0012】ケーシング2内の奥側には投影手段たる投
影光学ユニット3が格納してある。投影光学ユニット3
の筐体31は薄型の矩形をしており、奥側で上面が膨ん
でいる。この脹らみ部の手前側の傾斜面に形成した開口
部にはホログラムスクリーン1と対向して投影レンズ3
2が嵌めてある。投影レンズ32の後方のホログラムス
クリーン1が結像する位置に、これと対向して液晶表示
素子33が設けてあり、液晶表示素子33に出力される
表示像を投影レンズ32を介してホログラムスクリーン
1上に拡大投影するようになっている。これらで投影光
学系を形成している。液晶表示素子33からホログラム
スクリーン1に到る主光軸Lとホログラムスクリーン1
の表示面の法線のなす角度(以下、投影角度という)θ
はホログラムスクリーン1の特性にもとずく後述する角
度に設定してある。
A projection optical unit 3 as a projection means is housed inside the casing 2 on the back side. Projection optical unit 3
The case 31 has a thin rectangular shape, and the upper surface is swollen on the back side. The projection lens 3 faces the hologram screen 1 in the opening formed in the inclined surface on the front side of the bulge.
2 is fitted. A liquid crystal display element 33 is provided at a position behind the projection lens 32 where the hologram screen 1 forms an image so as to face the hologram screen 1, and a display image output to the liquid crystal display element 33 is passed through the projection lens 32 to the hologram screen 1. It is designed to magnify and project upward. These form the projection optical system. The main optical axis L from the liquid crystal display element 33 to the hologram screen 1 and the hologram screen 1
Angle formed by the normal to the display surface of (the projection angle) θ
Is set to an angle described later based on the characteristics of the hologram screen 1.

【0013】筐体31の前部にはハロゲンランプ36と
その周囲を囲むように配した凹面状のリフレクタ37が
設けてあり、ハロゲンランプ36から放射した光をリフ
レクタ37で集光し、平行光等の集光状態にして効率よ
く筐体31の奥側に放射するようになっている。その光
軸上には赤外線および紫外線を除去する光学フィルタ3
5と、ミラー34とが設けてあり、ハロゲンランプ36
から放射された光が光学フィルタ35を介してミラー3
4に到り、そこで向きを手前側に斜め上方に変えて液晶
表示素子33を照明するようになっており、照明光学系
を形成している。
A halogen lamp 36 and a concave reflector 37 disposed so as to surround the halogen lamp 36 are provided in the front part of the housing 31, and the light emitted from the halogen lamp 36 is condensed by the reflector 37 to produce parallel light. The light is efficiently emitted to the back side of the housing 31 in a condensed state such as. An optical filter 3 for removing infrared rays and ultraviolet rays on the optical axis
5 and a mirror 34, and a halogen lamp 36
The light emitted from the mirror 3 via the optical filter 35.
4, the liquid crystal display element 33 is illuminated by changing its direction to the front side and diagonally upward, and forms an illumination optical system.

【0014】筐体31の上面には冷却用ファン5が設け
てあり、ハロゲンランプ36等の放熱をするようになっ
ている。ケーシング2の手前側には回路基板4が設けて
あり、図略の映像入力端子に接続されたビデオやコンピ
ュータ等から出力されるNTSC、RGB等の映像信号
を入力として液晶表示素子33を駆動するドライバ回
路、ハロゲンランプ36、冷却ファン5の電源回路等が
形成されている。
A cooling fan 5 is provided on the upper surface of the housing 31 to radiate heat from the halogen lamp 36 and the like. A circuit board 4 is provided on the front side of the casing 2, and drives the liquid crystal display element 33 by inputting video signals such as a video connected to a video input terminal (not shown) or a computer or the like such as NTSC or RGB. A driver circuit, a halogen lamp 36, a power supply circuit for the cooling fan 5, and the like are formed.

【0015】ケーシング2の下面には下向きに凸状の球
殻部23,24が内外二重に形成してあり、外側の球殻
部24は中央に開口部が形成されている。内側の球殻部
23をスタンド6が上向きに凹の球殻状の受け皿部61
で支持しており、ケーシング2が受け皿部61に沿って
動くとその仰角および方位角が変わるようになってい
る。ケーシング2の外側の球殻部24の開口部の径はス
タンド6の受け皿部61の径よりも小さくしてあり、ケ
ーシング2とスタンド6とが不用意に外れないようにな
っている。
On the lower surface of the casing 2, downwardly convex spherical shell portions 23 and 24 are formed in an inner and outer double manner, and an outer spherical shell portion 24 has an opening formed at the center. As for the inner spherical shell portion 23, the stand 6 is a spherical shell-shaped saucer portion 61 concave upward.
When the casing 2 moves along the tray 61, its elevation angle and azimuth angle are changed. The diameter of the opening of the spherical shell portion 24 outside the casing 2 is smaller than the diameter of the pan 61 of the stand 6 so that the casing 2 and the stand 6 cannot be accidentally removed.

【0016】ホログラムスクリーン1と投影角度につい
て説明する。ホログラムスクリーン1は図2に示すよう
に、フォトポリマまたはDCG(重クロム酸ゼラチン)
等により形成されている乾板91に対してスリガラス等
よりなる拡散板92を透過してくる物体光L1を投射す
るとともに、物体光L1と同じ側から参照光L2を投射
する。これにより乾板91は、拡散板92の情報を含む
ホログラム回折格子が記録された透過型のホログラム光
学素子となる。これがホログラムスクリーン1となる。
ホログラムスクリーン1に一定の入射角度で入射した光
が強く回折される方向は物体光L1および参照光L2を
投射する角度等に依存し、一意的に決定する。またホロ
グラムスクリーン1に入射した光の拡散角度φは拡散板
91の拡散特性に依存し、一意的に決定する。ホログラ
ムスクリーン1は表示装置の使用時には所定の傾斜角で
ロックし、投影角度θがホログラムスクリーン1に入射
した投影光が強回折角度で観察者O方向(通常図1に示
すごとくホログラムスクリーン1に対して略直角方向)
に指向する角度に固定される。
The hologram screen 1 and the projection angle will be described. As shown in FIG. 2, the hologram screen 1 is a photopolymer or DCG (dichromated gelatin).
The object light L1 that is transmitted through the diffusion plate 92 made of frosted glass or the like is projected onto the dry plate 91 formed by the above, and the reference light L2 is projected from the same side as the object light L1. As a result, the dry plate 91 becomes a transmissive hologram optical element in which the hologram diffraction grating containing the information of the diffusion plate 92 is recorded. This is the hologram screen 1.
The direction in which the light incident on the hologram screen 1 at a constant incident angle is strongly diffracted depends on the angle at which the object light L1 and the reference light L2 are projected and is uniquely determined. The diffusion angle φ of the light incident on the hologram screen 1 depends on the diffusion characteristics of the diffusion plate 91 and is uniquely determined. The hologram screen 1 is locked at a predetermined tilt angle when the display device is used, and the projection light having a projection angle θ incident on the hologram screen 1 is a strong diffraction angle in the direction of the observer O (usually with respect to the hologram screen 1 as shown in FIG. 1). (Almost right angle)
The angle is fixed to point.

【0017】上記表示装置の作動を説明する。観察者は
まずホログラムスクリーン1が見やすいように(通常は
観察者とホログラムスクリーン1とがまっすぐに対向す
るように)自分の座高や表示装置の設置場所等に応じて
表示装置の仰角と方位角を調整しておく。ビデオ等から
の映像信号が入力すると回路基板4のドライバ回路が液
晶表示素子33を駆動して、液晶表示素子33に表示像
が出力される。
The operation of the above display device will be described. The observer first adjusts the elevation angle and azimuth angle of the display device so that the hologram screen 1 is easy to see (usually the observer and the hologram screen 1 face each other in a straight line), depending on his or her sitting height and the installation place of the display device. Adjust it. When a video signal from a video or the like is input, the driver circuit of the circuit board 4 drives the liquid crystal display element 33, and a display image is output to the liquid crystal display element 33.

【0018】一方、ハロゲンランプ36の放射光が光学
フィルタ35で赤外線や紫外線を除去され、可視光のみ
がミラー34で斜め上方に反射して液晶表示素子33に
入射する。しかして液晶表示素子33に出力された表示
像が投影レンズ32によりホログラムスクリーン1上に
実像を結び、実像を結んだ光はホログラム層12で回折
し一定の拡散角度φで円錐をなして放射する。ホログラ
ムスクリーン1の表示域の全ての点からの円錐が重なる
位置のとる範囲が表示像をみることのできる範囲(図中
のハッチング部分で以下、視域という)Dとなる。投影
角度θを投影光学ユニット3からホログラムスクリーン
1に入射する投影光のホログラム層12での強回折角度
が観察者方向に指向する角度としたから、ハロゲンラン
プ36の放射光は効率よく視域Dに到る。しかして投影
光学ユニット3の光源を大型にせずとも、視域Dにおい
て観察者Oは明るい表示像を見ることができる。
On the other hand, the radiated light of the halogen lamp 36 has its infrared rays and ultraviolet rays removed by the optical filter 35, and only visible light is reflected obliquely upward by the mirror 34 and enters the liquid crystal display element 33. Then, the display image output to the liquid crystal display element 33 forms a real image on the hologram screen 1 by the projection lens 32, and the light that forms the real image is diffracted by the hologram layer 12 and emitted as a cone at a constant diffusion angle φ. . The range taken by the position where the cones from all the points of the display area of the hologram screen 1 overlap is the area D in which the display image can be seen (the hatched portion in the drawing is referred to as the viewing area) D. Since the projection angle θ is the angle at which the strong diffraction angle of the projection light incident on the hologram screen 1 from the projection optical unit 3 on the hologram layer 12 is directed toward the observer, the light emitted from the halogen lamp 36 is efficiently viewed in the viewing area D. Reach. Therefore, the observer O can see a bright display image in the viewing area D without increasing the size of the light source of the projection optical unit 3.

【0019】図3は上記表示装置の光学系と等価な光路
図を示すもので、ホログラムスクリーン1を14インチ
(したがって短辺の長さは222mm)、投影角度を40
度、ホログラムスクリーン1の傾斜角を10度、ハロゲ
ンランプ36とホログラムスクリーン1の間の水平方向
の光学距離(以下、プロジェクタ投射距離という)を2
50mmとし、観察者のアイポイントOをホログラムスク
リーン1の手前500mm(これは14インチ程度の表示
装置を見るときの一般的な距離であり、以下、想定視距
離という)のところとしてある。ハロゲンランプ36か
ら放射された光のうち、ホログラムスクリーン1で回折
する光は観察者のアイポイントOの方に進み、観察者の
アイポイントOの周囲に視域Dを形成する。一方、ホロ
グラムスクリーン1からさらに直進する0次回折光は観
察者のアイポイントOの上方(図においてハロゲンラン
プ36から延びる2本の矢印で挟まれた範囲)に向けて
放射される。0次回折光が放射される位置に観察者のア
イポイントがあると、ハロゲンランプ36が目に映じて
眩しく感じるが、上記表示装置では図のごとく視域Dと
0次回折光が放射される範囲とが重なる領域は極く僅か
であり、観察者のアイポイントOは0次回折光が放射さ
れる範囲から離れている。したがって通常、ハロゲンラ
ンプ36が目に映じることはなく快適に表示像をみるこ
とができる。
FIG. 3 shows an optical path diagram equivalent to the optical system of the above display device. The hologram screen 1 is 14 inches (hence the short side length is 222 mm) and the projection angle is 40.
Degree, the inclination angle of the hologram screen 1 is 10 degrees, and the horizontal optical distance between the halogen lamp 36 and the hologram screen 1 (hereinafter referred to as the projector projection distance) is 2 degrees.
It is set to 50 mm, and the observer's eye point O is set to 500 mm in front of the hologram screen 1 (this is a general distance when viewing a display device of about 14 inches, and is hereinafter referred to as an assumed viewing distance). Of the light emitted from the halogen lamp 36, the light diffracted by the hologram screen 1 advances toward the eyepoint O of the observer and forms a viewing area D around the eyepoint O of the observer. On the other hand, the 0th-order diffracted light that travels further straight from the hologram screen 1 is emitted toward the upper side of the eyepoint O of the observer (the range sandwiched by the two arrows extending from the halogen lamp 36 in the figure). When the observer's eye point is located at the position where the 0th-order diffracted light is emitted, the halogen lamp 36 appears in the eyes and looks dazzling. Is very small, and the observer's eye point O is far from the range where the 0th order diffracted light is emitted. Therefore, normally, the halogen lamp 36 is not visible and the displayed image can be viewed comfortably.

【0020】観察者のアイポイントOは通常の表示装置
のようにホログラムスクリーン1と500mm程度の近い
距離で対しているから、ホログラムスクリーン1の表面
に触れることもあるが、観察者側に位置しているホログ
ラムスクリーン1の基板11は観察者Oが触れても観察
される表示像の像質に特に影響はなく、裏面側に形成さ
れたホログラム層12には触れることがないのでホログ
ラム層12の微細な回折パターンを傷つけず、像質が劣
化することはない。しかも基板11側の汚れはクロスで
拭くことができ、手入れが容易である。
Since the eye point O of the observer faces the hologram screen 1 at a close distance of about 500 mm like a normal display device, it may touch the surface of the hologram screen 1, but it is located on the observer side. The substrate 11 of the holographic screen 1 does not affect the image quality of the displayed image observed by the observer O, and does not touch the hologram layer 12 formed on the back surface side of the hologram layer 12. The fine diffraction pattern is not damaged and the image quality is not deteriorated. Moreover, dirt on the substrate 11 side can be wiped off with a cloth, and maintenance is easy.

【0021】万一ホログラム層12に傷がつけば、取付
けネジ72を外してホログラムスクリーン1を外し、そ
して新しいホログラムスクリーンを装着すればよく、メ
インテナンスが容易にできる。また視域の異なるホログ
ラムスクリーンを複数用意しておき、例えば視域の広い
ものを複数人観察用、視域の狭いものを単数人観察用と
して適宜交換して使い分けることもできる。
If the hologram layer 12 is damaged, it is sufficient to remove the mounting screw 72 to remove the hologram screen 1 and mount a new hologram screen, which facilitates maintenance. It is also possible to prepare a plurality of hologram screens having different viewing areas, and to appropriately use the ones having a wide viewing area for observing a plurality of people and those having a narrow viewing area for observing a single person.

【0022】また別の実施の形態としては投影光学ユニ
ットを異なる位置に複数並設し、ホログラムスクリーン
上に異なる複数の表示像を投影する。ホログラムスクリ
ーンは参照光および物体光の入射角度の複数の組合せで
多重露光して作製する。そして各投影光学ユニットの投
影角度を各投影光学ユニットからホログラムスクリーン
に入射する投影光のホログラム層での強回折角度がそれ
ぞれの投影光学ユニットごとに異なる方向に指向する角
度とし、上記異なる方向にそれぞれの視域を形成する。
かかる表示装置では1つのホログラムスクリーンに投影
される複数の表示像を、見る角度を変えることによりそ
れぞれ分離して見ることができる。この場合、表示像の
分離を良くするにはホログラムスクリーンの拡散角度が
小さくなるように拡散板の拡散特性は弱くしておくのが
よい。
As another embodiment, a plurality of projection optical units are arranged in parallel at different positions and a plurality of different display images are projected on the hologram screen. The hologram screen is formed by multiple exposure with a plurality of combinations of the incident angles of the reference light and the object light. And the projection angle of each projection optical unit is an angle at which the strong diffraction angle in the hologram layer of the projection light incident on the hologram screen from each projection optical unit is directed in a different direction for each projection optical unit, and in each of the different directions described above. Form the viewing zone of.
In such a display device, a plurality of display images projected on one hologram screen can be viewed separately by changing the viewing angle. In this case, in order to improve the separation of the display image, it is preferable to weaken the diffusion characteristic of the diffusion plate so that the diffusion angle of the hologram screen becomes small.

【0023】なお、ホログラムスクリーンと投影光学ユ
ニットとをケーシングに一体に格納したが、必ずしもこ
れに限定されるものではなく基台たる机等に組み込むよ
うにしてもよい。あるいはホログラムスクリーンと投影
光学ユニットとを別体としてもよい。
Although the hologram screen and the projection optical unit are integrally stored in the casing, the present invention is not limited to this, and the hologram screen and the projection optical unit may be incorporated in a desk or the like as a base. Alternatively, the hologram screen and the projection optical unit may be separate bodies.

【0024】またケーシングをスタンドがその球殻状の
受け皿部で支持して仰角と方位角とを一緒に変えられる
機構にしたが、仰角と方位角とをそれぞれ独立に調整す
る機構にしてもよい。例えばヒンジ機構と回転テーブル
機構を組み合わせることができる。
Further, although the stand has a mechanism in which the stand is supported by the spherical shell-shaped saucer portion so that the elevation angle and the azimuth angle can be changed together, the elevation angle and the azimuth angle may be independently adjusted. . For example, a hinge mechanism and a rotary table mechanism can be combined.

【0025】またホログラムスクリーンを基板側が観察
者側に位置するようにしたが、ホログラム層の表面に保
護膜たるアクリル等のハードコートを形成してホログラ
ム層が傷つくのを防止してもよい。この場合、必ずしも
基板側を観察者側に位置せしめる必要はない。
Although the substrate side of the hologram screen is positioned on the observer side, a hard coat of acrylic or the like as a protective film may be formed on the surface of the hologram layer to prevent the hologram layer from being damaged. In this case, it is not always necessary to position the substrate side on the observer side.

【0026】また表示像を斜めに投影することによりホ
ログラムスクリーンに投影される表示像は表示輝度が光
軸の中心部で高く周辺部で低い分布を示すが上記投影光
学系、照明光学系の光路の途中に、もしくはホログラム
スクリーンに近接して上記周辺部が上記中心部より透過
率が高い輝度補正フィルタを挿入して輝度分布を均一化
することができる。あるいはホログラムスクリーンのホ
ログラム層の回折効率を上記中心部で周辺部より低くし
たホログラムスクリーンを使用しても同様の効果が得ら
れる。そのようなホログラムスクリーンは、作製すると
きに拡散板の輝度分布を光軸中心部に相当する位置で上
記周辺部に相当する位置より低くなるようにすればよ
い。例えば透過率を下げるフィルタを拡散板の光軸中心
部に相当する位置の出射側に配置する。また表示像を斜
めに投影することによりホログラムスクリーンに投影さ
れる表示像は投影倍率が上側で大きく下側で小さくなる
台形歪が生じるが液晶表示素子に出力される表示像を上
記台形歪を相殺するように予め歪ませておけば、ホログ
ラムスクリーンには台形歪のない表示像を投影させるこ
とができる。
The display image projected on the holographic screen by projecting the display image obliquely has a display luminance that is high in the central part of the optical axis and low in the peripheral part, but the optical paths of the projection optical system and the illumination optical system are the same. A luminance correction filter having a higher transmittance in the peripheral portion than in the central portion can be inserted in the middle of, or near the hologram screen to make the luminance distribution uniform. Alternatively, the same effect can be obtained by using a hologram screen in which the diffraction efficiency of the hologram layer of the hologram screen is lower in the central portion than in the peripheral portion. When manufacturing such a hologram screen, the brightness distribution of the diffusion plate may be set to be lower at the position corresponding to the center of the optical axis than at the position corresponding to the peripheral part. For example, a filter that reduces the transmittance is arranged on the emission side at a position corresponding to the center of the optical axis of the diffusion plate. Also, by projecting the display image obliquely, the display image projected on the hologram screen has a trapezoidal distortion in which the projection magnification is large on the upper side and small on the lower side, but the display image output to the liquid crystal display element cancels the trapezoidal distortion. If the image is distorted in advance, a display image without trapezoidal distortion can be projected on the hologram screen.

【0027】また投影角度は40度としたが必ずしもこ
れに限定されるものではなく、ホログラムスクリーンを
作製するときの参照光および物体光を投射する角度等に
応じて、投影光学ユニットからホログラムスクリーンに
入射する投影光のホログラム層での強回折角度が観察者
方向に指向する角度としてあればよい。したがってホロ
グラムスクリーンを作製するときに参照光および物体光
を投射する角度等を適宜選択することにより投影角度は
大きくも小さくもできる。表示装置の奥行き寸法を小さ
くしたければ投影角度はもっと大きくしてもよいし、0
次回折光が視域を侵さない限度において小さくしてもよ
い。またホログラムスクリーンの傾斜角を10度とした
が、これは表示装置における一般的な数字であって表示
装置の用途、大きさに応じて適宜、別の傾斜角とするこ
とができる。また想定視距離やプロジェクタ投射距離に
ついても表示装置の用途、大きさに応じて装置の設計段
階で決定すればよい。
The projection angle is set to 40 degrees, but the projection angle is not limited to this. The projection optical unit changes from the projection optical unit to the hologram screen in accordance with the projection angle of the reference light and the object light when manufacturing the hologram screen. It suffices that the strong diffraction angle of the incident projection light in the hologram layer is an angle directed toward the observer. Therefore, the projection angle can be made large or small by appropriately selecting the angles at which the reference light and the object light are projected when manufacturing the hologram screen. If you want to reduce the depth of the display device, you can set a larger projection angle.
The diffracted light may be small as long as it does not impair the viewing zone. Further, the inclination angle of the hologram screen is set to 10 degrees, but this is a general number in the display device and can be set to another inclination angle depending on the use and size of the display device. Further, the assumed viewing distance and the projection distance of the projector may be determined at the design stage of the device according to the use and size of the display device.

【0028】また投影レンズは通常のガラス等の材質で
なる凹レンズ、凸レンズを組み合わせて構成したもので
もよいし、ホログラムに集光機能を持たせたホログラム
レンズでもよい。ホログラムレンズの場合、装置を小型
化することができ、しかも回折パターンの中に不要な紫
外線や赤外線を除去するフィルタの機能も併せて記録す
ることができる。
The projection lens may be composed of a combination of a concave lens and a convex lens made of a usual material such as glass, or may be a hologram lens having a hologram having a light condensing function. In the case of the hologram lens, the device can be downsized, and the function of a filter for removing unnecessary ultraviolet rays and infrared rays can be recorded in the diffraction pattern.

【0029】また光源としてハロゲンランプを使用した
がキセノンランプ、メタルハライドランプ等とすること
もできる。
Although a halogen lamp is used as the light source, a xenon lamp, a metal halide lamp or the like may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の表示装置の全体縦断面図である。FIG. 1 is an overall vertical sectional view of a display device of the present invention.

【図2】本発明の表示装置の要部を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a main part of a display device of the present invention.

【図3】本発明の表示装置の作動を説明する光路図であ
る。
FIG. 3 is an optical path diagram for explaining the operation of the display device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ホログラムスクリーン 11 基板 12 ホログラム層 2 ケーシング(基台) 21 天板 22 開口部 3 投影光学ユニット(投影手段) L 主光軸(投影光) O アイポイント(観察者) θ 投影角度 1 Hologram Screen 11 Substrate 12 Hologram Layer 2 Casing (Base) 21 Top Plate 22 Opening 3 Projection Optical Unit (Projection Means) L Main Optical Axis (Projection Light) O Eyepoint (Observer) θ Projection Angle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋川 淳 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Jun Hashikawa 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Japan Auto Parts Research Institute

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観察者に対向して設けられ、基板上にホ
ログラム層を形成した透過型のホログラムスクリーン
と、該ホログラムスクリーン上に表示像を斜め方向から
所定の投影角度で投影する投影手段とを具備せしめ、上
記ホログラムスクリーン上に投影された表示像を観察者
が観察するようになした表示装置において、上記投影角
度を、上記投影手段から上記ホログラムスクリーンに入
射する投影光の上記ホログラム層での強回折角度が観察
者方向に指向する角度としたことを特徴とする表示装
置。
1. A transmission type hologram screen, which is provided so as to face an observer and has a hologram layer formed on a substrate, and a projection means for projecting a display image on the hologram screen from an oblique direction at a predetermined projection angle. In the display device, wherein the observer observes the display image projected on the hologram screen, the projection angle is the hologram layer of the projection light incident on the hologram screen from the projection means. The display device characterized in that the strong diffraction angle of is set to an angle directed toward the observer.
【請求項2】 請求項1記載の表示装置において、上記
ホログラムスクリーンと上記投影手段とを共通の基台に
設け、該基台を仰角および方位角可変とした表示装置。
2. The display device according to claim 1, wherein the hologram screen and the projection means are provided on a common base, and the base is made variable in elevation angle and azimuth angle.
【請求項3】 請求項1または2記載の表示装置におい
て、上記ホログラムスクリーンを上記基板側を上記観察
者に対向せしめて設置した表示装置。
3. The display device according to claim 1, wherein the hologram screen is installed with the substrate side facing the observer.
【請求項4】 請求項1ないし3記載の表示装置におい
て、上記ホログラムスクリーンの上記ホログラム層の表
面に透明な保護膜を形成したことを特徴とする表示装
置。
4. A display device according to claim 1, wherein a transparent protective film is formed on a surface of the hologram layer of the hologram screen.
【請求項5】 請求項1ないし4記載の表示装置におい
て、上記ホログラムスクリーンと上記投影手段とを共通
の基台に設け、上記ホログラムスクリーンを上記基台に
脱着可能に設置した表示装置。
5. The display device according to claim 1, wherein the hologram screen and the projection means are provided on a common base, and the hologram screen is detachably installed on the base.
【請求項6】 請求項1ないし5記載の表示装置におい
て、上記基台を天板に開口部を設けたケーシングで構成
し、該ケーシング内に、上記投影手段を表示像の投影方
向を上記開口部に向けて格納し、上記ホログラムスクリ
ーンを上記表示像の結像位置に配して上記ケーシングに
設置した表示装置。
6. The display device according to claim 1, wherein the base is composed of a casing in which a top plate is provided with an opening portion, and the projection means is provided in the casing in a direction in which a display image is projected. A display device that is stored in the casing and is installed in the casing with the hologram screen placed at the image formation position of the display image.
【請求項7】 請求項1ないし6記載の表示装置におい
て、上記ホログラムスクリーンと上記投影手段とで形成
される光学系の光路の途中もしくは上記ホログラムスク
リーンに近接して、表示像の輝度分布を補正する輝度補
正フィルタを設けたことを特徴とする表示装置。
7. The display device according to claim 1, wherein the brightness distribution of the display image is corrected in the optical path of an optical system formed by the hologram screen and the projection means or close to the hologram screen. A display device provided with a brightness correction filter for controlling.
【請求項8】 請求項1ないし6記載の表示装置におい
て、上記ホログラムスクリーンの回折効率を投影像の輝
度分布と逆の傾向に分布せしめたことを特徴とする表示
装置。
8. A display device according to claim 1, wherein the diffraction efficiency of the hologram screen is distributed in a tendency opposite to that of the brightness distribution of the projected image.
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