JPH09222583A - Holographic display device - Google Patents

Holographic display device

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Publication number
JPH09222583A
JPH09222583A JP8029605A JP2960596A JPH09222583A JP H09222583 A JPH09222583 A JP H09222583A JP 8029605 A JP8029605 A JP 8029605A JP 2960596 A JP2960596 A JP 2960596A JP H09222583 A JPH09222583 A JP H09222583A
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JP
Japan
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light
display
liquid crystal
hologram
crystal display
Prior art date
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Pending
Application number
JP8029605A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norihito Nakazawa
伯人 中沢
Shoichi Takeuchi
彰一 竹内
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP8029605A priority Critical patent/JPH09222583A/en
Publication of JPH09222583A publication Critical patent/JPH09222583A/en
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the decreases in the transmissivity and contrast of a liquid crystal display element due to a temperature rise and to increase the display luminance and contrast by providing a dimming element having a function for cutting off or attenuating unnecessary light. SOLUTION: A light emitting display means arranged below windshield glass 7 emits the light from a light source 6, using a halogen lamp, to a hologram combiner 2 by passing the light through a lens system 4 as a collimator, and reflecting and diffracting light 3, which is passed through a light shield plate 21 with a rectangular opening, a wavelength selective filter (heat-ray absorbing filter) 22, a diffusion plate 23, and a display body 5 consisting of a transmission type color liquid crystal display element in order and contains information to be displayed, by an aberration compensating hologram 24. This light 3 irradiates the hologram combiner 2 mounted on the windshield glass of a vehicle body and is diffracted and viewed by a driver at an observation position 1. Further, the light shield plate 21, heat-ray absorbing filter 22, diffusion plate 23, and liquid crystal display element 5 are cooled by an air cooling fan.

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、ホログラフィック
表示装置に関するものであり、特に車両、航空機、船舶
などの乗り物の風防ガラスや車両内にホログラム積層体
を備えて、車両内の観察者に必要な情報を投影するホロ
グラフィック表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a holographic display device, and more particularly to a holographic display device equipped with a windshield of a vehicle such as a vehicle, an aircraft or a ship and a hologram laminate in the vehicle, which is required for an observer in the vehicle. It relates to a holographic display device for projecting various information.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のホログラム材料やレーザー技術の
進展により、ホログラムを用いた製品が増加している。
例えば、バーコードリーダー用のレーザースキャナーや
コンパクトディスクや光磁気ディスクなどのレーザー光
を用いた情報記録媒体の記録や読み取りに用いるピック
アップ用回折格子、また情報を含む光を回折し観察者に
情報を表示するホログラフィック表示装置などにおい
て、ホログラムは光学素子として用いられている。ま
た、IDカードやクレジットカードの偽造防止用マーク
や、装飾用ホログラム、ホログラムカレンダーなどでは
イメージを記録したホログラムが用いられている。
2. Description of the Related Art Recent advances in hologram materials and laser technology have increased the number of products using holograms.
For example, a laser scanner for a bar code reader, a diffraction grating for a pickup used for recording and reading an information recording medium using a laser beam such as a compact disc or a magneto-optical disc, and a light including information are diffracted to give information to an observer. Holograms are used as optical elements in display holographic display devices and the like. In addition, forgery prevention marks for ID cards and credit cards, decoration holograms, hologram calendars, and the like use holograms on which images are recorded.

【0003】具体的例として以下のものがある。自動車
等の車両の運転者に情報を表示する方法として、ヘッド
アップディスプレイ(以下HUDという)などの表示装
置が最近用いられるようになっている。これは、液晶表
示装置等の情報投射手段から投射された光学的情報を、
自動車の風防ガラス等に組み込まれたホログラムやハー
フミラー等からなるコンバイナに映し、運転者が運転状
態からほとんど視点を動かすことなく情報を読み取れる
ようにしたものである。
The following are specific examples. As a method of displaying information to a driver of a vehicle such as an automobile, a display device such as a head-up display (hereinafter, referred to as HUD) has recently been used. This means that the optical information projected from the information projection means such as a liquid crystal display device,
The image is projected on a combiner including a hologram and a half mirror incorporated in a windshield of an automobile or the like, so that the driver can read information from the driving state without moving the viewpoint.

【0004】特に、コンバイナとしてホログラムを用い
たものは、運転者に向かって光学的情報を回折する機能
とともにレンズ機能等を併せ持つことができるので、光
学的情報を運転者の視野方向に回折したり、あるいは、
他にレンズ等の光学系を使用せず、任意の位置に結像し
たりすることが可能であり、また、回折スペクトルの半
値幅が狭いため、前景輝度を損なわずに高輝度の表示像
が得られるという特徴を持ち、表示装置のコンバイナと
しては有効である。
In particular, a hologram using a hologram as a combiner can have a function of diffracting optical information toward the driver as well as a lens function, so that the optical information is diffracted in the direction of the driver's visual field. , Or
In addition, it is possible to form an image at any position without using an optical system such as a lens. Also, since the diffraction spectrum has a narrow half-value width, a high-luminance display image can be obtained without impairing the foreground luminance. The feature is that it can be obtained, and it is effective as a combiner of a display device.

【0005】図5は、従来の自動車用ホログラフィック
表示装置の一例であるHUDの一例を示す概念図であ
る。光源6から発し、レンズ系4を介して透過型液晶表
示素子5を通過した表示すべき情報を含む光3は、車体
の風防ガラス7に備えられたホログラム2に照射され、
回折されて運転者に観察位置1で視認される。上記レン
ズ系4はコリメータとしての機能を持つものである。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a HUD which is an example of a conventional automobile holographic display device. The light 3 emitted from the light source 6 and passing through the transmissive liquid crystal display element 5 via the lens system 4 and containing information to be displayed is applied to the hologram 2 provided on the windshield 7 of the vehicle body,
It is diffracted and visually recognized by the driver at the observation position 1. The lens system 4 has a function as a collimator.

【0006】また、ホログラム2に倍率を持たせれば、
速度表示8、警告表示9の表示像を遠方に結像させるこ
とも可能になる。また、必要に応じてホログラム2のほ
かに波長選択フィルターや、収差補正のためのホログラ
ムを用いることもできる。また、ホログラム2は波長選
択機能を持つので、希望する色の像が表示可能となる。
通常その色は単一であることも多いが、多重露光したホ
ログラムによる多色表示も可能であり、表示情報の量と
質を向上できる。例えば、速度表示8を緑色、警告表示
9を赤色とすることによって、運転者に対してより的確
に情報を伝達することが可能となる。
If the hologram 2 has a magnification,
It is also possible to form the display images of the speed display 8 and the warning display 9 in a distant place. In addition to the hologram 2, a wavelength selection filter or a hologram for aberration correction may be used if necessary. Further, since the hologram 2 has a wavelength selection function, an image of a desired color can be displayed.
Usually, the color is often a single color, but multi-color display using a hologram subjected to multiple exposure is also possible, and the amount and quality of display information can be improved. For example, by setting the speed display 8 to green and the warning display 9 to red, it is possible to more accurately transmit information to the driver.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】HUDの表示内容は従
来の速度表示、警告表示だけではなく、様々な表示内容
が求められている。たとえば、近年の社会基盤の整備を
背景に、交通に関する様々な情報が提供され始めてい
る。たとえば道路交通情報通信システム(VICS)で
は道路各所に設けられたビーコンや、FM多重放送によ
り渋滞や事故などの道路状況、周辺の駐車場情報などが
利用できる。また、近年普及が著しいナビゲーション装
置からの経路誘導表示等や、先進安全自動車(ASV)
などで検討される居眠りセンサー、障害物センサー、車
間距離センサー、路面状況センサーなどの各種安全装置
からの情報を表示する媒体としてHUDが期待されてい
るのである。このような要請から、HUDの表示素子と
しては従来のセグメント型液晶表示装置や蛍光表示管な
どの固定パターン表示素子ではなく、自由に表示内容を
変更できるドットマトリックス型のカラー液晶表示装置
が使用される傾向にある。
The display contents of the HUD are required to be various display contents in addition to the conventional speed display and warning display. For example, with the recent development of social infrastructure, various types of information regarding transportation have begun to be provided. For example, in a road traffic information communication system (VICS), beacons provided at various places on the road, road conditions such as traffic jams and accidents, and surrounding parking lot information can be used by FM multiplex broadcasting. Also, route guidance displays from navigation devices, which have become very popular in recent years, and advanced safety vehicles (ASV)
The HUD is expected as a medium for displaying information from various safety devices such as a drowsiness sensor, an obstacle sensor, an inter-vehicle distance sensor, and a road surface condition sensor which are considered in the above. Due to such a demand, a dot matrix type color liquid crystal display device capable of freely changing display contents is used as a display element of the HUD instead of a conventional segment type liquid crystal display device or a fixed pattern display element such as a fluorescent display tube. Tend to

【0008】一方、かかるHUDは様々な環境の下で使
用されるものであり、雪道走行時や太陽の方向に走行し
たりする場合のように前景の輝度が高い状態において
も、表示が読みとれる必要がある。そのためHUDの表
示輝度は可能な限り高いことが望ましい。ところが、T
FTに代表されるドットマトリックス型のカラー液晶表
示装置の光透過率は、4%程度と非常に低いのが現状で
ある。そこで、液晶表示素子のバックライトにも高輝度
化が望まれている。
On the other hand, such a HUD is used under various environments, and the display is read even when the foreground has a high brightness such as when traveling on a snowy road or traveling in the direction of the sun. It needs to be taken. Therefore, it is desirable that the display brightness of the HUD is as high as possible. However, T
At present, the dot matrix type color liquid crystal display device represented by FT has a very low light transmittance of about 4%. Therefore, it is desired to increase the brightness of the backlight of the liquid crystal display device.

【0009】バックライトとしてハロゲンランプや熱陰
極管などを高輝度で使用すると、それらの放射する熱に
より液晶表示素子の温度が上昇してしまう。その結果、
液晶表示素子の透過率やコントラストが低下し、HUD
の表示像としては輝度とコントラストの低い視認性の悪
いものになってしまうという問題点があった。
When a halogen lamp, a hot cathode tube, or the like is used as a backlight with high brightness, the temperature of the liquid crystal display element rises due to the heat radiated from the halogen lamp or the hot cathode tube. as a result,
The transmittance and contrast of the liquid crystal display element are reduced, and the HUD
However, there is a problem in that the displayed image has a low brightness and a low contrast and is poor in visibility.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、光源と表示すべき情報
を表示する液晶表示素子よりなる表示体とを少なくとも
備えて表示すべき情報を光として発生する発光表示手段
と、前記光を観察者に向けて回折するホログラムよりな
る光学素子とを少なくとも備えたホログラフィック表示
装置において、前記発光表示手段には光源と表示体との
間に表示に不必要な光を遮蔽または減衰させる機能を有
する調光素子が備えられていることを特徴とするホログ
ラフィック表示装置を提供するものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and should be provided with at least a light source and a display body composed of a liquid crystal display device for displaying information to be displayed. In a holographic display device comprising at least a light emitting display means for generating information as light and an optical element made of a hologram for diffracting the light toward an observer, the light emitting display means includes a light source and a display body. The present invention provides a holographic display device, which is provided with a light control element having a function of blocking or attenuating light unnecessary for display.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳細に説明
する。本発明は、発光表示手段から発せられた情報を含
む光をホログラムからなるコンバイナによって観察者に
向けて回折し、観察者が表示情報を視認できる表示装置
である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The present invention is a display device in which light including information emitted from a light emitting display unit is diffracted toward an observer by a combiner made of a hologram so that the observer can visually recognize the displayed information.

【0012】そして、上記の発光表示手段には表示に不
必要な光を遮蔽または減衰させる機能を有する調光素子
が備えられている。このため、液晶表示素子の温度上昇
を抑制することが可能となる。また、液晶表示素子より
なる表示体を冷却するための冷却装置を付加することに
よってさらに液晶表示素子の温度を低く保つことができ
るのである。
The above light emitting display means is provided with a light control element having a function of blocking or attenuating light unnecessary for display. Therefore, it is possible to suppress the temperature rise of the liquid crystal display element. Further, the temperature of the liquid crystal display element can be further kept low by adding a cooling device for cooling the display body composed of the liquid crystal display element.

【0013】本発明の調光素子の第1の例としては、開
口を有する遮光板を挙げられる。これは、液晶表示素子
の全面のうち表示に関わる使用領域以外には、不必要な
光が照射されないようにするものであり、表示素子の温
度上昇を防ぐことができる。
A first example of the light control element of the present invention is a light shielding plate having an opening. This is to prevent unnecessary light from being irradiated to the entire area of the liquid crystal display element other than the use area related to display, and it is possible to prevent the temperature rise of the display element.

【0014】また、第2の例としては波長選択フィルタ
ーがある。これは、表示に不必要な波長域の光を選択的
にカットするフィルターを使用し、不要な波長域の光を
吸収することによる液晶表示素子の温度上昇を防ぐこと
ができる。したがってこれは、液晶表示素子の全面のう
ち表示に関わる使用領域についても有効な方法である。
例えば、表示に必要なのは可視光のみであるから、赤外
線を吸収または反射するフィルターを用いるのが有効で
ある。また、例えば、表示色が緑から赤と限られた波長
範囲の場合には、青色領域の光をを吸収し波長が緑以上
の光を透過するようなロングパスフィルターを使用する
のも有効である。
A second example is a wavelength selection filter. This uses a filter that selectively cuts light in a wavelength range unnecessary for display, and can prevent a temperature rise of the liquid crystal display element due to absorption of light in an unnecessary wavelength range. Therefore, this is also an effective method for the use area related to display on the entire surface of the liquid crystal display element.
For example, since only visible light is necessary for display, it is effective to use a filter that absorbs or reflects infrared rays. Further, for example, when the display color is in a limited wavelength range from green to red, it is also effective to use a long-pass filter that absorbs light in the blue region and transmits light having a wavelength of green or more. .

【0015】さらに、以上のような調光装置を用いても
多少の温度上昇は避けられない場合には、表示体を冷却
するための、空冷ファンなどの冷却装置を備えることが
効果的である。
Further, when a slight temperature rise cannot be avoided even with the use of the above light control device, it is effective to provide a cooling device such as an air cooling fan for cooling the display body. .

【0016】なお、ホログラムは通常数10mmから数
100mm角程度の面積で、数μmから数10μm程度
の厚みである。このようなホログラムは、リップマンタ
イプ等の体積・位相型のホログラムが高い回折効率を得
られるという点で望ましいが、エンボスタイプ、レイン
ボータイプ等のホログラムと呼ばれるものを広く用いる
ことができる。また、ホログラム材料としては、ポリビ
ニルカルバゾールやアクリル系などのフォトポリマー、
重クロム酸ゼラチン、光レジスト、銀塩など種々の感光
材料を用いることができる。
The hologram usually has an area of about several 10 mm to several 100 mm square and a thickness of several μm to several 10 μm. Such a hologram is desirable in that a volume / phase hologram such as a Lippmann type can obtain a high diffraction efficiency, but a hologram such as an emboss type or a rainbow type can be widely used. Further, as the hologram material, a photopolymer such as polyvinylcarbazole or acrylic is used.
Various photosensitive materials such as dichromated gelatin, photo resist, and silver salt can be used.

【0017】本発明におけるホログラフィック表示装置
の発光表示手段は光を発して表示する機能を持つもので
あり、液晶表示素子等のいわゆる受光型表示素子からな
る表示体にハロゲンランプ、熱陰極管(HCT)、冷陰
極管、蛍光表示管(VF)、発光ダイオード、半導体レ
ーザーなどからなる光源から発した光を照射するもので
あり、また、これらの機能を併せ持つものであってもよ
い。
The luminescent display means of the holographic display device according to the present invention has a function of emitting light to display, and a halogen lamp, a hot cathode tube ( HCT), cold cathode tubes, fluorescent display tubes (VF), light emitting diodes, semiconductor lasers, and the like, which emit light emitted from a light source, and may also have these functions.

【0018】また、本発明におけるコンバイナをカラー
表示に用いる場合、この液晶表示素子としては、カラー
フィルターと透過型のツイストネマチック型液晶素子
や、スーパーツイストネマチック型液晶表示素子等から
なるカラー液晶表示素子等が好ましく使用でき、一つの
光源から発せられた光を所望の色の光として照射するこ
とができる。
When the combiner according to the present invention is used for color display, the liquid crystal display element includes a color filter and a transmission type twisted nematic type liquid crystal element, a super twisted nematic type liquid crystal display element, or the like. And the like can be preferably used, and light emitted from one light source can be irradiated as light of a desired color.

【0019】このようにして複数の色の光は、同一の発
光表示手段から発することができ、これら複数の色の光
が同時に表示される場合には表示像が重なって表示さ
れ、逆にこの表示像の重なりを防ぐためには、必要に応
じてカラーフィルターと光源の組み合わせによって、あ
るいはカラー液晶表示素子を制御することによって、複
数の色の光が同時に照射されないようにしてもよい。
In this way, the lights of a plurality of colors can be emitted from the same light emitting display means, and when the lights of a plurality of colors are simultaneously displayed, the display images are displayed in an overlapping manner, and conversely, In order to prevent overlapping of displayed images, a combination of a color filter and a light source or a color liquid crystal display element may be controlled as necessary so that light of a plurality of colors is not simultaneously irradiated.

【0020】受光型表示素子に上記光源を併用したもの
の場合は、この受光型表示素子と光源との間にレンズ系
や曲面反射鏡等の適当な光平行化手段、導光板等や光拡
散手段等の適当な導光手段を配置してもよい。さらに、
ホログラムに光が投射されるまでの光径路内に、必要に
応じて、光偏光手段、あるいは、KNO3 等の非線形光
学素子を配置してもよい。
In the case where the light source is also used for the light receiving display element, an appropriate light collimating means such as a lens system or a curved reflecting mirror, a light guide plate or a light diffusing means is provided between the light receiving display element and the light source. Appropriate light guide means such as may be arranged. further,
If necessary, a light polarizing means or a non-linear optical element such as KNO 3 may be arranged in the optical path before the light is projected on the hologram.

【0021】また本発明のホログラフィック表示装置を
カラー表示とする場合、コンバイナから表示像までの距
離は各色で同一とすれば同一平面内にカラー表示がで
き、また、色によって変えた場合には表示色によって表
示像の観察される距離の異なる立体的な像を得ることが
できる。
Further, when the holographic display device of the present invention is used for color display, if the distance from the combiner to the display image is the same for each color, color display can be performed in the same plane, and if the color is changed, It is possible to obtain a three-dimensional image in which the display image is viewed at different distances depending on the display color.

【0022】ここで、本発明のホログラフィック表示装
置を乗り物用に応用した場合における表示すべき情報と
は、その表示用途により適宜選択されるものであり、車
両のスピード計、タコメーター、シフトレバー表示、さ
らには種々の警告ランプや、ナビゲーション情報、エア
コン、オーディオ機器など付属機器の情報、あるいは方
位計、車体の傾斜計の表示などが等が例として挙げられ
る。また、道路情報、駐車場空き情報などの車両外から
の情報を表示することももちろん可能である。また、航
空機や船舶などでは緯度、経度、高度、進行方向などの
位置・方位情報や、気象情報、レーダーの障害物情報、
魚群探知機の情報など、乗り物の運行や業務に関わる様
々な情報が考えられる。また、観察者とは主には車両等
の乗り物の運転手であるが、助手席その他の同乗者や、
これらすべての者を含めることができる。
Here, the information to be displayed when the holographic display device of the present invention is applied to a vehicle is appropriately selected according to its display application, and includes a vehicle speedometer, a tachometer, and a shift lever. Examples include displays, various warning lamps, navigation information, information on auxiliary devices such as air conditioners and audio devices, or displays on azimuth meters and car body inclinometers. Further, it is of course possible to display information from outside the vehicle such as road information and parking lot availability information. Also, for aircraft and ships, position / azimuth information such as latitude, longitude, altitude, and heading, weather information, radar obstacle information,
Various information related to vehicle operation and work such as information on fish finder can be considered. The observer is mainly a driver of a vehicle such as a vehicle, but the passenger seat and other passengers,
All of these can be included.

【0023】また、これまでの説明は本発明を自動車用
のHUDに応用した例を中心にして説明したが、それだ
けに限定されるものではない。例えば、リヤガラスにホ
ログラムを配し、運転者の制動動作に同期して光を発す
る発光表示手段からの光をホログラムによって後方車両
の運転者等の観察者に向けて制動情報を回折するハイマ
ウントストップランプにも、本発明を用いることができ
る。また、乗り物以外で、建築物等の間仕切りや、店頭
の窓ガラスに装飾効果を加えるホログラフィック表示装
置にも、本発明を用いることができ、その他ホログラム
を用いた表示装置全般に広く応用できるものである。
Further, the description so far has been focused on an example in which the present invention is applied to a HUD for an automobile, but the present invention is not limited to this. For example, a high mount stop that arranges a hologram on the rear glass and diffracts braking information toward an observer such as a driver of a rear vehicle by using a hologram to emit light from a light emitting display means that emits light in synchronization with the braking operation of the driver. The present invention can be applied to a lamp. Further, in addition to vehicles, the present invention can be used for partitioning of buildings and the like, and holographic display devices that add a decorative effect to window glass in stores, and can be widely applied to other display devices using holograms. Is.

【0024】[0024]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明におけるホログ
ラフィック表示装置を、自動車用のHUDに応用した実
施例を説明する。図1は、本発明のHUDの一例を示す
概念図である。風防ガラス7の下方には発光表示手段が
備えられており、この発光表示手段はハロゲンランプを
用いた光源6から発した光がコリメータであるレンズ系
4を介し、矩形開口を有する遮光板21、波長選択フィ
ルター(熱線吸収フィルター)22、拡散板23および
透過型カラー液晶表示素子からなる表示体5を順次通過
した表示すべき情報を含む光3を収差補正ホログラム2
4で反射的に回折させて、ホログラムコンバイナ2に向
けて発するものである。この光3は、車体の風防ガラス
7に備えられたホログラムコンバイナ2に照射されて、
回折され、運転者に観察位置1で視認される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the holographic display device of the present invention is applied to a HUD for an automobile will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the HUD of the present invention. A light emitting display means is provided below the windshield 7, and the light emitting display means has a light shielding plate 21 having a rectangular opening, through which light emitted from a light source 6 using a halogen lamp is passed through a lens system 4 which is a collimator. The aberration-corrected hologram 2 transmits the light 3 containing information to be displayed, which has passed through the display 5 including the wavelength selection filter (heat-ray absorption filter) 22, the diffusion plate 23, and the transmissive color liquid crystal display element.
The light is reflected and diffracted by 4 and emitted toward the hologram combiner 2. This light 3 is applied to the hologram combiner 2 provided on the windshield 7 of the vehicle body,
It is diffracted and is visually recognized by the driver at the observation position 1.

【0025】ホログラム2は倍率を持ち、経路誘導表示
の表示像10は遠方に結像している。また、ホログラム
は波長選択機能を持つので、希望する色の像が表示可能
であり、さらに、多重露光や複数枚のホログラムの積層
によって多色表示が可能となり、表示情報の量と質の向
上ができる。本実施例では緑(545nm)と赤(61
2nm)の光を回折する多重露光のホログラムを用いて
いる。緑色と赤色またはそれらを適宜混合したアンバー
色(橙色)として表示した。その結果、運転者に対して
より的確に情報を伝達することが可能となっている。
The hologram 2 has a magnification, and the display image 10 of the route guidance display is formed at a distance. In addition, since the hologram has a wavelength selection function, it is possible to display an image of a desired color, and multiple exposure or stacking of multiple holograms enables multicolor display, improving the quantity and quality of display information. it can. In this embodiment, green (545 nm) and red (61 nm)
A multiple exposure hologram that diffracts light of 2 nm) is used. It was indicated as green and red or amber (orange) in which they were appropriately mixed. As a result, it is possible to transmit information to the driver more accurately.

【0026】図2は発光表示手段の部分の概念図であ
る。ハロゲンランプ6から発した光はコリメータである
レンズ系4を通り略平行化される。略平行化された光は
矩形開口21aを有する遮光板21により、表示に必要
のない周辺部の光が遮蔽され矩形開口21aの部分での
み通過する。次に、波長選択フィルターとして用いる熱
線吸収フィルター22により赤外線領域の光が吸収され
たのち、拡散板23で拡散され透過型カラー液晶表示素
子5透過し表示すべき情報を含む光3となる。遮光板の
開口部21aは液晶表示素子の表示に用いる使用領域5
aを照射するのに必要十分なサイズとしている。液晶表
示素子5を透過した情報を含む光3は、収差補正ホログ
ラム24により反射的に回折して、ホログラムコンバイ
ナ2に向かう。以上のような不要な光を遮蔽する手段を
用いても、液晶表示素子の温度上昇を完全には防止でき
ない。そこで、空冷ファン25により、遮光板21、熱
線吸収フィルター22、拡散板23、液晶表示素子5を
冷却している。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a portion of the light emitting display means. The light emitted from the halogen lamp 6 passes through the lens system 4 which is a collimator and is substantially collimated. The substantially collimated light is shielded by the light-shielding plate 21 having the rectangular opening 21a so that light in the peripheral portion which is not necessary for display is shielded and passes through only the rectangular opening 21a. Next, after the light in the infrared region is absorbed by the heat ray absorption filter 22 used as a wavelength selection filter, it is diffused by the diffusion plate 23 and transmitted through the transmissive color liquid crystal display element 5 to become the light 3 containing information to be displayed. The opening 21a of the light-shielding plate is the use area 5 used for displaying the liquid crystal display element.
The size is made necessary and sufficient for irradiating a. The light 3 containing information that has passed through the liquid crystal display element 5 is reflected and diffracted by the aberration correction hologram 24 and travels toward the hologram combiner 2. Even if the above means for blocking unnecessary light is used, the temperature rise of the liquid crystal display element cannot be completely prevented. Therefore, the light-shielding plate 21, the heat ray absorbing filter 22, the diffusion plate 23, and the liquid crystal display element 5 are cooled by the air-cooling fan 25.

【0027】図3および図4に、これらの不要光遮蔽手
段を施した場合の、表示像輝度の時間変化の様子を示し
た。図3は熱線吸収フィルター22の有無による、ハロ
ゲンランプ6点灯後の表示像輝度の時間変化の違いを測
定した結果である。なお、測定は図2の遮光板21を使
用しない状態で行った。また、空冷ファン25は使用し
ている。図3からわかる通り、熱線吸収フィルター22
を使用しない場合は、フィルターによる光の減衰がない
ため、点灯直後はフィルターを使用した場合よりも約4
0%輝度が高かった。しかし、急激な温度上昇により輝
度が低下しその関係は逆転してしまった。熱線吸収フィ
ルター22を用い赤外線をカットすることにより、初期
の輝度は若干低くても安定時の表示輝度を約2倍にする
ことができた。
FIG. 3 and FIG. 4 show how the luminance of the display image changes with time when these unnecessary light shielding means are provided. FIG. 3 shows the results of measuring the difference in the temporal change of the display image brightness after the halogen lamp 6 is turned on, depending on the presence or absence of the heat ray absorption filter 22. The measurement was performed without using the light shielding plate 21 of FIG. The air cooling fan 25 is used. As can be seen from FIG. 3, the heat ray absorption filter 22
When is not used, light is not attenuated by the filter, so immediately after lighting it is about 4 times more than when using the filter.
0% brightness was high. However, the brightness decreased due to the rapid temperature rise, and the relationship was reversed. By cutting infrared rays using the heat ray absorption filter 22, the display luminance in the stable state could be doubled even though the initial luminance was slightly low.

【0028】また、図4は遮光板21の有無による、ハ
ロゲンランプ6点灯後の表示像輝度の時間変化の違いを
測定した結果である。なお、この測定時には上記の熱線
吸収フィルター22を使用している。また、空冷ファン
25も使用している。図4からわかる通り、遮光板の使
用により更に輝度低下を防ぎ、安定時の輝度を更に約2
倍にすることができた。本実施例で用いた遮光板は、2
mm厚のアルミ板に矩形開口を開けたものである。温度
上昇防止に対する遮光板の効果を調べるため、熱線吸収
フィルター22の表面温度を調べた。透過型液晶表示装
置5の温度が直接測定できないので、熱線吸収フィルタ
ー22の表面温度で代用した。表示輝度が安定した10
分後の熱線吸収フィルター22の温度は、遮光板無しの
場合は59℃、有りの場合は37℃であり遮光板の効果
が確認された。熱線吸収フィルターも吸収した熱を輻射
の形で放射し、ある温度で平衡状態となっているのであ
るから、当然のことながら高温になると発熱体として逆
作用を及ぼす。遮光板の効果は、透過型液晶表示装置5
だけでなく、熱線吸収フィルター22の温度上昇防止に
も寄与するのである。
FIG. 4 shows the results of measuring the difference in the temporal change of the display image brightness after the halogen lamp 6 is turned on, depending on the presence or absence of the light shielding plate 21. The heat ray absorbing filter 22 is used during this measurement. Further, the air cooling fan 25 is also used. As can be seen from FIG. 4, the use of the light shield prevents the brightness from lowering further, and the brightness at the time of stability is further reduced to about 2
I was able to double it. The light shielding plate used in this embodiment is 2
A rectangular opening is formed in an aluminum plate having a thickness of mm. The surface temperature of the heat ray absorption filter 22 was examined in order to examine the effect of the light shielding plate for preventing the temperature rise. Since the temperature of the transmissive liquid crystal display device 5 cannot be directly measured, the surface temperature of the heat ray absorption filter 22 was used as a substitute. Stable display brightness 10
The temperature of the heat ray absorbing filter 22 after the minute was 59 ° C. without the light shielding plate and 37 ° C. with the light shielding plate, and the effect of the light shielding plate was confirmed. The heat ray absorbing filter also radiates the absorbed heat in the form of radiation and is in an equilibrium state at a certain temperature. Therefore, naturally, when the temperature becomes high, it has an adverse effect as a heating element. The effect of the light shielding plate is that the transmissive liquid crystal display device 5
Not only does this also contribute to preventing the temperature rise of the heat ray absorption filter 22.

【0029】また、図2には示さないが、遮光板21と
熱線吸収フィルター22の間に、別の波長選択フィルタ
ーを挿入してもよい。例えば、熱線反射フィルターを使
用すると表示輝度は約30%増加した。また、本実施例
のHUDの表示色は緑と赤であるから、緑より短波長の
光は不要である。そこで、長波長透過フィルターを使用
したところ、表示輝度は約10%増加した。本実施例で
用いた長波長透過フィルターはY50と呼ばれる色ガラ
スフィルター(500nmで透過率50%)である。ま
た、表示波長が限定されている場合は干渉フィルターを
用いるのも効果的である。
Although not shown in FIG. 2, another wavelength selection filter may be inserted between the light shield plate 21 and the heat ray absorption filter 22. For example, the display brightness is increased by about 30% when the heat ray reflection filter is used. Further, since the display colors of the HUD of this embodiment are green and red, light having a wavelength shorter than that of green is unnecessary. Then, when a long wavelength transmission filter was used, the display brightness increased by about 10%. The long-wavelength transmission filter used in this example is a colored glass filter called Y50 (transmittance of 50% at 500 nm). Further, when the display wavelength is limited, it is effective to use an interference filter.

【0030】以上述べたのは一例に過ぎず、遮光板、波
長選択フィルターの種類や形態は上記のものに限られる
ものではない。また、本発明の一形態として図2に示す
拡散板23を波長選択フィルターで作製するのも効果的
である。例えば、熱線吸収フィルターや色ガラスフィル
ターの表面を擦り面としてもよいし、また、熱線反射フ
ィルターの非コーティング面側を擦り面としてもよい。
The above description is merely an example, and the types and forms of the light shielding plate and the wavelength selection filter are not limited to the above. It is also effective to manufacture the diffusion plate 23 shown in FIG. 2 with a wavelength selection filter as one embodiment of the present invention. For example, the surface of the heat ray absorbing filter or the colored glass filter may be the rubbing surface, or the non-coated surface side of the heat ray reflecting filter may be the rubbing surface.

【0031】以上の不要光を遮蔽または減衰させる機能
を有する調光素子を備えることにより、液晶表示装置の
温度上昇を最低限に抑制することができた。その結果、
温度上昇による液晶表示素子の透過率やコントラストの
低下を防止でき、表示輝度とコントラストの高いホログ
ラフィック表示装置が実現できた。なお、液晶のバイア
ス調整は室温で最適化するのではなく、ランプ点灯後に
温度上昇し安定化した状態で輝度およびコントラストが
最適となるようにすることが好ましい。
By providing the light control element having the function of blocking or attenuating the unnecessary light described above, the temperature rise of the liquid crystal display device can be suppressed to the minimum. as a result,
It has been possible to realize a holographic display device having a high display brightness and a high contrast, since it is possible to prevent a decrease in transmittance and contrast of a liquid crystal display element due to a temperature rise. It is preferable that the bias adjustment of the liquid crystal is not optimized at room temperature, but the brightness and contrast are optimized in a state where the temperature rises and stabilizes after the lamp is turned on.

【0032】なお、本実施例のホログラムコンバイナは
横150mm×縦150mmの大きさであり、収差補正
ホログラムは横150mm×縦130mmの大きさのも
のを用いた。ホログラムの厚さは共に20μmで、アク
リル系フォトポリマーよりなる感光材料を用い、体積位
相型の反射型ホログラムとした。
The hologram combiner of this embodiment has a size of 150 mm wide × 150 mm long, and the aberration correction hologram has a size of 150 mm wide × 130 mm long. Both holograms had a thickness of 20 μm, and a photosensitive material made of an acrylic photopolymer was used to form a volume phase reflection hologram.

【0033】かかるホログラムコンバイナは風防ガラス
に備えられるものであり、例えば風防ガラスの表面(車
両外表面)や車両内側表面に備えられてもよいが、特に
ホログラムの保護の点に鑑みて、本実施例のように合わ
せガラスである風防ガラスの内部に封入して用いること
が好ましい。また、風防ガラスではなくダッシュボード
上等に設置してもよい。
Such a hologram combiner is provided on the windshield, and may be provided on the surface of the windshield (the outer surface of the vehicle) or the inner surface of the vehicle, for example, in view of the protection of the hologram. As in the example, it is preferable to use it by enclosing it inside the windshield which is a laminated glass. Further, it may be installed on the dashboard or the like instead of the windshield.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によるホログラフィック表示装置
では、不必要な光を遮蔽または減衰させる機能を有する
調光素子を備えているため、液晶表示装置の温度上昇を
抑制することが可能となる。その結果、温度上昇による
液晶表示素子の透過率やコントラストの低下を防止で
き、表示輝度とコントラストの高いホログラフィック表
示装置が実現できる。
Since the holographic display device according to the present invention is provided with the light control element having a function of blocking or attenuating unnecessary light, the temperature rise of the liquid crystal display device can be suppressed. As a result, it is possible to prevent a decrease in the transmittance and contrast of the liquid crystal display element due to a rise in temperature, and it is possible to realize a holographic display device having high display brightness and contrast.

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

【図1】本発明のホログラフィック表示装置の一例を示
す概念図
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a holographic display device of the present invention.

【図2】本発明のホログラム積層体の構造を示す概念断
面図
FIG. 2 is a conceptual sectional view showing the structure of a hologram laminate of the present invention.

【図3】本発明の波長選択フィルターの使用例を示す、
表示輝度の時間変化を表す図
FIG. 3 shows an example of use of the wavelength selection filter of the present invention,
Diagram showing the change over time of display brightness

【図4】本発明の遮光板の使用例を示す、表示輝度の時
間変化を表す図
FIG. 4 is a diagram showing an example of use of the light shielding plate of the present invention, which is a change in display luminance with time.

【図5】従来のホログラフィック表示装置を示す概念図FIG. 5 is a conceptual diagram showing a conventional holographic display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:車両内の観察者の観察位置 2:ホログラフィックコンバイナ 3:情報を含む光 4:レンズ系 5:透過型液晶表示装置 6:ハロゲンランプ 7:風防ガラス 8:速度表示 9:警告表示 10:ナビゲーション表示 21:遮光板 22:波長選択フィルター 23:拡散板 24:収差補正ホログラム 25:空冷ファン 1: Observation position of an observer in the vehicle 2: Holographic combiner 3: Light including information 4: Lens system 5: Transmissive liquid crystal display device 6: Halogen lamp 7: Windshield 8: Speed display 9: Warning display 10: Navigation display 21: Light shield 22: Wavelength selection filter 23: Diffuser 24: Aberration correction hologram 25: Air cooling fan

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02F 1/1335 530 G02F 1/1335 530 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location G02F 1/1335 530 G02F 1/1335 530

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と表示すべき情報を表示する液晶表示
素子よりなる表示体とを少なくとも備えて表示すべき情
報を光として発生する発光表示手段と、前記光を観察者
に向けて回折するホログラムよりなる光学素子とを少な
くとも備えたホログラフィック表示装置において、前記
発光表示手段には光源と表示体との間に表示に不必要な
光を遮蔽または減衰させる機能を有する調光素子が備え
られていることを特徴とするホログラフィック表示装
置。
1. A light emitting display means which includes at least a light source and a display body made of a liquid crystal display element for displaying information to be displayed and which generates information to be displayed as light, and diffracts the light toward an observer. In a holographic display device including at least an optical element formed of a hologram, the light emitting display means includes a light control element having a function of blocking or attenuating light unnecessary for display between a light source and a display body. A holographic display device characterized in that
【請求項2】前記調光素子が開口を有する遮光板および
波長選択フィルターのうち少なくとも一方を備えてなる
ことを特徴とする請求項1のホログラフィック表示装
置。
2. The holographic display device according to claim 1, wherein the light control element includes at least one of a light shielding plate having an opening and a wavelength selection filter.
【請求項3】前記液晶表示素子よりなる表示体を冷却す
る、冷却装置を備えることを特徴とする請求項1または
2のホログラフィック表示装置。
3. The holographic display device according to claim 1, further comprising a cooling device for cooling the display body including the liquid crystal display element.
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