JPH0933853A - ホログラム表示装置 - Google Patents
ホログラム表示装置Info
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- JPH0933853A JPH0933853A JP7207639A JP20763995A JPH0933853A JP H0933853 A JPH0933853 A JP H0933853A JP 7207639 A JP7207639 A JP 7207639A JP 20763995 A JP20763995 A JP 20763995A JP H0933853 A JPH0933853 A JP H0933853A
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- hologram
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Classifications
-
- 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
- G02B2027/0145—Head-up displays characterised by optical features creating an intermediate image
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
- G03H2001/043—Non planar recording surface, e.g. curved surface
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】再生光として広帯域の光を用いても色収差の生
じにくいホログラム表示装置の提供。 【構成】表示情報を記録した信号光３１をレンズの回折
特性を有するホログラムコンバイナ１０に投射し，その
再生光３２を視認する表示装置であり，ホログラムコン
バイナ１０は，第一の方向にほぼ一定の曲率を有し，こ
れに直角方向な第二方向には曲がりのない円筒面の形状
を有している。ホログラム１１上の長さＷ１，Ｗ２は，
第一（左右）方向Ｗ１が第二（上下）方向Ｗ２よりも大
きい。円筒面の曲率中心Ｏ１は，ホログラム１１に等価
なレンズの曲率中心Ｏ２とほぼ同一位置にある。
じにくいホログラム表示装置の提供。 【構成】表示情報を記録した信号光３１をレンズの回折
特性を有するホログラムコンバイナ１０に投射し，その
再生光３２を視認する表示装置であり，ホログラムコン
バイナ１０は，第一の方向にほぼ一定の曲率を有し，こ
れに直角方向な第二方向には曲がりのない円筒面の形状
を有している。ホログラム１１上の長さＷ１，Ｗ２は，
第一（左右）方向Ｗ１が第二（上下）方向Ｗ２よりも大
きい。円筒面の曲率中心Ｏ１は，ホログラム１１に等価
なレンズの曲率中心Ｏ２とほぼ同一位置にある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，ヘッドアップディ
スプレイ等のホログラム表示装置に関するものであり，
特に色収差を低減することの出来るホログラム表示装置
に関する。
スプレイ等のホログラム表示装置に関するものであり，
特に色収差を低減することの出来るホログラム表示装置
に関する。
【０００２】
【従来技術】通常の自動車の運転においては，速度表示
などを確認するためには，視線を外の光景から一旦イン
スツルパネル上の計器類に移さなければならない。この
動作は，運転においては必要不可欠であるが，非常に煩
わしい行為である。また，頻繁な視線の移動は，運転者
にかなりの疲労をもたらすとも言われている。そこで，
近年ホログラフィック光学素子を用いて，速度などの運
転に必要な情報と外界の光景とを重ねて同時に視認でき
るヘッドアップディスプレイ９０（図８）が提案されて
いる。
などを確認するためには，視線を外の光景から一旦イン
スツルパネル上の計器類に移さなければならない。この
動作は，運転においては必要不可欠であるが，非常に煩
わしい行為である。また，頻繁な視線の移動は，運転者
にかなりの疲労をもたらすとも言われている。そこで，
近年ホログラフィック光学素子を用いて，速度などの運
転に必要な情報と外界の光景とを重ねて同時に視認でき
るヘッドアップディスプレイ９０（図８）が提案されて
いる。
【０００３】そして，図８に示すように，ヘッドアップ
ディスプレイ９０において，上記複数の光学的情報を重
ね合せるイメージコンバイナとして，反射型ホログラム
を使用したホログラムコンバイナ９１が用いられてい
る。上記ホログラムコンバイナ９１には，特定の選択波
長帯域の光のみを効率よく反射する回折特性を持たせて
いる。その結果，ホログラムコンバイナ９１は表示器
（情報光源）９２から発せられた光３１を高い効率で反
射し，一方，上記特定の波長域以外の光に対しては高い
透過率を持つため，背景から来る光８１のほとんどを透
過させることができる。
ディスプレイ９０において，上記複数の光学的情報を重
ね合せるイメージコンバイナとして，反射型ホログラム
を使用したホログラムコンバイナ９１が用いられてい
る。上記ホログラムコンバイナ９１には，特定の選択波
長帯域の光のみを効率よく反射する回折特性を持たせて
いる。その結果，ホログラムコンバイナ９１は表示器
（情報光源）９２から発せられた光３１を高い効率で反
射し，一方，上記特定の波長域以外の光に対しては高い
透過率を持つため，背景から来る光８１のほとんどを透
過させることができる。
【０００４】これにより，ホログラムコンバイナ９１を
通して見える外の光景と，ホログラムコンバイナ９１に
より反射されて見える速度などの表示とは，ともに明る
さが損なわれることがない。また，上記ホログラムコン
バイナ９１に対しては，情報光源９２から発せられた表
示像８２を拡大して視認するために，拡大鏡の回折特性
を持たせている。
通して見える外の光景と，ホログラムコンバイナ９１に
より反射されて見える速度などの表示とは，ともに明る
さが損なわれることがない。また，上記ホログラムコン
バイナ９１に対しては，情報光源９２から発せられた表
示像８２を拡大して視認するために，拡大鏡の回折特性
を持たせている。
【０００５】また，ホログラムコンバイナ９１の前段
に，更に像拡大用のホログラムデバイスや像の歪み補正
用のホログラムデバイスをもう一段設けるものもある。
たとえば，特開平５−２０１２７２号公報では，ウィン
ドシールド面の曲がりによって生ずるホログラム（の
像）の歪みを補正するために，ウィンドシールドと逆方
向に曲げたホログラムデバイスを前段に設ける方法が提
案されている。また，特開昭６１−１８３６０５号公報
には，像の中心部と周辺部との結像位置の違いによる像
の歪みを抑制するために，ホログラムやカバーガラス
（基板）を曲面とし，また厚みを不均一にする等の方法
が提案されている。
に，更に像拡大用のホログラムデバイスや像の歪み補正
用のホログラムデバイスをもう一段設けるものもある。
たとえば，特開平５−２０１２７２号公報では，ウィン
ドシールド面の曲がりによって生ずるホログラム（の
像）の歪みを補正するために，ウィンドシールドと逆方
向に曲げたホログラムデバイスを前段に設ける方法が提
案されている。また，特開昭６１−１８３６０５号公報
には，像の中心部と周辺部との結像位置の違いによる像
の歪みを抑制するために，ホログラムやカバーガラス
（基板）を曲面とし，また厚みを不均一にする等の方法
が提案されている。
【０００６】
【解決しようとする課題】しかしながら，ホログラムデ
バイスを用いたヘッドアップディスプレイの再生光とし
て安価な光源から得られる白色光等を用いた場合には，
更に次のような問題点がある。それは，上記のようにホ
ログラムデバイスに対してレンズの作用を持たせた場合
に，再生光として広帯域の白色光等を用いると，色収差
が生じて表示像がぼけることである。この色収差は，再
生光の入射角θc と出射角θi とが異なることによって
生ずるものであり，この対策として入射角θc と出射角
θi とを等しくする等の手段が用いられている。また，
特開昭６３−１９４２２２号公報には，二枚のホログラ
ムデバイスを用いることにより，色収差を補正する方法
が提案されている。
バイスを用いたヘッドアップディスプレイの再生光とし
て安価な光源から得られる白色光等を用いた場合には，
更に次のような問題点がある。それは，上記のようにホ
ログラムデバイスに対してレンズの作用を持たせた場合
に，再生光として広帯域の白色光等を用いると，色収差
が生じて表示像がぼけることである。この色収差は，再
生光の入射角θc と出射角θi とが異なることによって
生ずるものであり，この対策として入射角θc と出射角
θi とを等しくする等の手段が用いられている。また，
特開昭６３−１９４２２２号公報には，二枚のホログラ
ムデバイスを用いることにより，色収差を補正する方法
が提案されている。
【０００７】しかしながら，このような対策方法によっ
ては，レンズの中心軸（光軸）近傍の光に対しては色収
差を抑制することが出来るが，中心軸から離れた位置か
らホログラムに入射する光に対しては効果が少ないとい
う問題がある。即ち，図９に示すように，ホログラム９
２の中心部で入射角θc0と出射角θi0とを等しくしたと
しても，端部（観者が実際に視認する有効幅における端
部，以下同じ）における入射角θc1と出射角θi1とは異
なった値とならざるを得ない。同図において，符号ｆh
はホログラムレンズの焦点である。そして，これによっ
て生ずる色収差の悪化は，ホログラム９２のレンズ作用
を強くする程大きくなる。そして，図８に示すように，
ヘッドアップディスプレイ９０では，ホログラムは通常
左右の方向に長い形状を有しているから，このような色
収差が表れ易くなる。本発明は，かかる従来の問題点に
鑑みてなされたものであり，再生光として広帯域の光を
用いても色収差の生じにくいホログラム表示装置を提供
しようとするものである。
ては，レンズの中心軸（光軸）近傍の光に対しては色収
差を抑制することが出来るが，中心軸から離れた位置か
らホログラムに入射する光に対しては効果が少ないとい
う問題がある。即ち，図９に示すように，ホログラム９
２の中心部で入射角θc0と出射角θi0とを等しくしたと
しても，端部（観者が実際に視認する有効幅における端
部，以下同じ）における入射角θc1と出射角θi1とは異
なった値とならざるを得ない。同図において，符号ｆh
はホログラムレンズの焦点である。そして，これによっ
て生ずる色収差の悪化は，ホログラム９２のレンズ作用
を強くする程大きくなる。そして，図８に示すように，
ヘッドアップディスプレイ９０では，ホログラムは通常
左右の方向に長い形状を有しているから，このような色
収差が表れ易くなる。本発明は，かかる従来の問題点に
鑑みてなされたものであり，再生光として広帯域の光を
用いても色収差の生じにくいホログラム表示装置を提供
しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】本発明は，表示情報を記録した信号
光を，レンズの回折特性を有するホログラムデバイスに
投射し，その再生光を視認するよう構成した表示装置で
あって，上記ホログラムデバイスは，第一の方向にほぼ
一定の曲率を有しこれに直角方向な第二方向には曲がり
のない円筒面の形状を有しており，また，観者の視認す
る範囲に対応するホログラムの第一，第二方向の長さ
は，第一方向が第二方向よりも長く，上記円筒面の曲率
中心Ｏ１は，ホログラムに等価な拡大レンズの曲率中心
Ｏ２とほぼ同一位置にあることを特徴とするホログラム
表示装置にある。
光を，レンズの回折特性を有するホログラムデバイスに
投射し，その再生光を視認するよう構成した表示装置で
あって，上記ホログラムデバイスは，第一の方向にほぼ
一定の曲率を有しこれに直角方向な第二方向には曲がり
のない円筒面の形状を有しており，また，観者の視認す
る範囲に対応するホログラムの第一，第二方向の長さ
は，第一方向が第二方向よりも長く，上記円筒面の曲率
中心Ｏ１は，ホログラムに等価な拡大レンズの曲率中心
Ｏ２とほぼ同一位置にあることを特徴とするホログラム
表示装置にある。
【０００９】本発明において最も注目すべきことは，ホ
ログラムデバイスは，第一の方向にほぼ一定の曲率を有
しこれに直角方向な第二方向には曲がりのない形状を有
しており，観者の視認する範囲に対応するホログラムの
第一，第二方向の長さは，第一方向が第二方向よりも長
く，且つ上記円筒面の曲率中心Ｏ１は，ホログラムに等
価なレンズの曲率中心Ｏ２とほぼ同一位置にあることで
ある。なお，上記ホログラムデバイスは，反射型であっ
ても透過型であってもよい。また，上記ホログラムデバ
イスは，１個であっても複数であってもよく，複数の場
合には，円筒面に形成するホログラムが少なくとも１個
設けるものとする。
ログラムデバイスは，第一の方向にほぼ一定の曲率を有
しこれに直角方向な第二方向には曲がりのない形状を有
しており，観者の視認する範囲に対応するホログラムの
第一，第二方向の長さは，第一方向が第二方向よりも長
く，且つ上記円筒面の曲率中心Ｏ１は，ホログラムに等
価なレンズの曲率中心Ｏ２とほぼ同一位置にあることで
ある。なお，上記ホログラムデバイスは，反射型であっ
ても透過型であってもよい。また，上記ホログラムデバ
イスは，１個であっても複数であってもよく，複数の場
合には，円筒面に形成するホログラムが少なくとも１個
設けるものとする。
【００１０】このようにホログラムを曲げることによ
り，図９に示した端部での入射角θc1と出射角θi1との
角度差は，曲がりを設けた第一方向において大幅に減少
する（図１参照）。そして，この第一方向は，上記入出
射角度差（色収差）が大きく生じやすいホログラムの長
手方向であるから，その色収差の抑制作用は，大変効果
的である。その結果，再生光の光源として，白色光など
を発する安価な光源を利用することが出来る。また，ホ
ログラムデバイスに形成する曲面は，一方向にしか曲が
りのない円筒面であるであるから制作が容易である。球
面など二方向に曲がりを有する面は，平板から曲げよう
とすると，曲げの過程で皺を生ずるから皺を補正する等
制作が困難であるが，一方向にしか曲がりのない円筒面
は平板を曲げても皺を生じないから制作が極めて容易で
ある。
り，図９に示した端部での入射角θc1と出射角θi1との
角度差は，曲がりを設けた第一方向において大幅に減少
する（図１参照）。そして，この第一方向は，上記入出
射角度差（色収差）が大きく生じやすいホログラムの長
手方向であるから，その色収差の抑制作用は，大変効果
的である。その結果，再生光の光源として，白色光など
を発する安価な光源を利用することが出来る。また，ホ
ログラムデバイスに形成する曲面は，一方向にしか曲が
りのない円筒面であるであるから制作が容易である。球
面など二方向に曲がりを有する面は，平板から曲げよう
とすると，曲げの過程で皺を生ずるから皺を補正する等
制作が困難であるが，一方向にしか曲がりのない円筒面
は平板を曲げても皺を生じないから制作が極めて容易で
ある。
【００１１】なお，ホログラムに記録されたレンズが，
曲率一定の球面レンズの場合には，円筒面の曲率は，球
面レンズの曲率とほぼ同じ値にすることが好ましい。こ
のようにすることにより，図１（ａ）に示すように円筒
面の曲率中心は，レンズ球面の曲率中心とほぼ一致し，
図９に示した端部での入射角θc1と出射角θi1との角度
差を極めて小さくすることができる。また，ホログラム
レンズのレンズ面の曲率が一定とならない非球面レンズ
の場合には，上記円筒面の曲率は，ホログラムの第一方
向の端部におけるレンズ曲率半径とほぼ等しい大きさと
することが好ましい。色収差の原因となる上記入射角θ
c1と出射角θi1との差角は，ホログラムの端部において
最大となるから，この端部を中心にして差角を減少させ
るようにすれば，上記差角を平均して小さくすることが
でき，色収差を最も効果的に抑制することが出来るよう
になるからである。なお，この場合において，ホログラ
ムレンズの端部のレンズ曲率が両端部において異なる場
合には，収差補正効果を平準化するために，両端部にお
ける曲率の平均値とすることが好ましい。
曲率一定の球面レンズの場合には，円筒面の曲率は，球
面レンズの曲率とほぼ同じ値にすることが好ましい。こ
のようにすることにより，図１（ａ）に示すように円筒
面の曲率中心は，レンズ球面の曲率中心とほぼ一致し，
図９に示した端部での入射角θc1と出射角θi1との角度
差を極めて小さくすることができる。また，ホログラム
レンズのレンズ面の曲率が一定とならない非球面レンズ
の場合には，上記円筒面の曲率は，ホログラムの第一方
向の端部におけるレンズ曲率半径とほぼ等しい大きさと
することが好ましい。色収差の原因となる上記入射角θ
c1と出射角θi1との差角は，ホログラムの端部において
最大となるから，この端部を中心にして差角を減少させ
るようにすれば，上記差角を平均して小さくすることが
でき，色収差を最も効果的に抑制することが出来るよう
になるからである。なお，この場合において，ホログラ
ムレンズの端部のレンズ曲率が両端部において異なる場
合には，収差補正効果を平準化するために，両端部にお
ける曲率の平均値とすることが好ましい。
【００１２】また，ホログラムデバイスの表面には，表
面反射によるノイズ光（ゴースト）を防止するために無
反射コーティング処理を施すことが好ましい。即ち，反
射型ホログラムの場合には，信号光を照射する面に無反
射コーティング処理を施して表面からの鏡面反射による
ノイズ光を防止し，透過型ホログラムの場合には，入光
面と出光面の両面に無反射コーティング処理を施し，入
出光両面で２回反射して透過光の方向に向かうノイズ光
を防止することが出来る。
面反射によるノイズ光（ゴースト）を防止するために無
反射コーティング処理を施すことが好ましい。即ち，反
射型ホログラムの場合には，信号光を照射する面に無反
射コーティング処理を施して表面からの鏡面反射による
ノイズ光を防止し，透過型ホログラムの場合には，入光
面と出光面の両面に無反射コーティング処理を施し，入
出光両面で２回反射して透過光の方向に向かうノイズ光
を防止することが出来る。
【００１３】なお，ホログラムデバイスを２枚設ける場
合には，一方のホログラムだけを円筒面にして，両ホロ
グラムの色収差をまとめて補正するようにすれば，他方
のホログラムを平板形状とすることが出来るから，制作
が容易となり好適である。この場合，光路の前段側に円
筒面のホログラムを配置する場合には，光路の前段側に
配置された第一ホログラムの焦点距離をｆ1 ，後段側に
配置された第二ホログラムの焦点距離をｆ２とし，両ホ
ログラムの間隔をＬとしたとき，上記第一ホログラム
は，曲率半径Ｒ１＝２（ｆ１＊ｆ２＋ｆ１＊Ｌ−Ｌ＾
２）／（ｆ１＋ｆ２−Ｌ）なる円筒面形状とすることが
好ましい。
合には，一方のホログラムだけを円筒面にして，両ホロ
グラムの色収差をまとめて補正するようにすれば，他方
のホログラムを平板形状とすることが出来るから，制作
が容易となり好適である。この場合，光路の前段側に円
筒面のホログラムを配置する場合には，光路の前段側に
配置された第一ホログラムの焦点距離をｆ1 ，後段側に
配置された第二ホログラムの焦点距離をｆ２とし，両ホ
ログラムの間隔をＬとしたとき，上記第一ホログラム
は，曲率半径Ｒ１＝２（ｆ１＊ｆ２＋ｆ１＊Ｌ−Ｌ＾
２）／（ｆ１＋ｆ２−Ｌ）なる円筒面形状とすることが
好ましい。
【００１４】一方，光路の後段側に円筒面のホログラム
を配置する場合には，光路の前段側に配置された第一ホ
ログラムの焦点距離をｆ1 ，後段側に配置された第二ホ
ログラムの焦点距離をｆ２とし，両ホログラムの間隔を
Ｌとしたとき， 上記第一ホログラムは，平面形状を有
しており，上記第二ホログラムは，曲率半径Ｒ２＝２
（ｆ１＊ｆ２−ｆ２＊Ｌ）／（ｆ１＋ｆ２−Ｌ）なる円
筒面形状とすることが好ましい。上記のように，円筒面
の曲率半径Ｒ１，Ｒ２を設定することにより，二つのホ
ログラムレンズを通った光が集光する合成ホログラムレ
ンズの焦点位置Ｆｓに対応した曲がりを一枚のホログラ
ムの円筒面上に実現し，色収差を効果的に補正すること
が可能となる（図６参照）。即ち，曲げを形成するホロ
グラムと上記焦点位置Ｆｓとの距離の２倍の曲率半径の
円筒面を形成することにより，図１（ａ）に示したのと
同一の差角（θc1−θi1）の補正効果を得ることができ
る。
を配置する場合には，光路の前段側に配置された第一ホ
ログラムの焦点距離をｆ1 ，後段側に配置された第二ホ
ログラムの焦点距離をｆ２とし，両ホログラムの間隔を
Ｌとしたとき， 上記第一ホログラムは，平面形状を有
しており，上記第二ホログラムは，曲率半径Ｒ２＝２
（ｆ１＊ｆ２−ｆ２＊Ｌ）／（ｆ１＋ｆ２−Ｌ）なる円
筒面形状とすることが好ましい。上記のように，円筒面
の曲率半径Ｒ１，Ｒ２を設定することにより，二つのホ
ログラムレンズを通った光が集光する合成ホログラムレ
ンズの焦点位置Ｆｓに対応した曲がりを一枚のホログラ
ムの円筒面上に実現し，色収差を効果的に補正すること
が可能となる（図６参照）。即ち，曲げを形成するホロ
グラムと上記焦点位置Ｆｓとの距離の２倍の曲率半径の
円筒面を形成することにより，図１（ａ）に示したのと
同一の差角（θc1−θi1）の補正効果を得ることができ
る。
【００１５】
実施形態例１ 本例は，図２に示すように，情報光源９２から発せられ
た表示情報を記録した信号光３１を，車両のウィンドシ
ールド９５に設けた拡大レンズの回折特性を有するホロ
グラムコンバイナ１０に投射し，その再生光３２を視認
するよう構成したヘッドアップディスプレイ装置１であ
る。ホログラムコンバイナ１０は，図１（ａ）に示すよ
うに，第一の方向（左右方向）にほぼ一定の曲率を有
し，同図（ｂ）に示すように，これに直角方向な第二方
向（上下方向）には曲がりのない所謂円筒面の形状を有
している。そして，観者８２の視認する範囲に対応する
ホログラム１１上の上記第一，第二方向の有効長さＷ
１，Ｗ２は，第一（左右）方向Ｗ１が第二（上下）方向
Ｗ２よりも長い。そして，円筒面の曲率中心Ｏ１は，ホ
ログラム１１に等価な凹面鏡の曲率中心Ｏ２とほぼ同一
位置にある。上記ホログラム１１に記録された拡大レン
ズは球面鏡の特性を有しており，前記第一方向における
曲率半径の大きさは，上記ホログラム凹面鏡の鏡面曲率
半径とほぼ等しい大きさである。
た表示情報を記録した信号光３１を，車両のウィンドシ
ールド９５に設けた拡大レンズの回折特性を有するホロ
グラムコンバイナ１０に投射し，その再生光３２を視認
するよう構成したヘッドアップディスプレイ装置１であ
る。ホログラムコンバイナ１０は，図１（ａ）に示すよ
うに，第一の方向（左右方向）にほぼ一定の曲率を有
し，同図（ｂ）に示すように，これに直角方向な第二方
向（上下方向）には曲がりのない所謂円筒面の形状を有
している。そして，観者８２の視認する範囲に対応する
ホログラム１１上の上記第一，第二方向の有効長さＷ
１，Ｗ２は，第一（左右）方向Ｗ１が第二（上下）方向
Ｗ２よりも長い。そして，円筒面の曲率中心Ｏ１は，ホ
ログラム１１に等価な凹面鏡の曲率中心Ｏ２とほぼ同一
位置にある。上記ホログラム１１に記録された拡大レン
ズは球面鏡の特性を有しており，前記第一方向における
曲率半径の大きさは，上記ホログラム凹面鏡の鏡面曲率
半径とほぼ等しい大きさである。
【００１６】それぞれについて，説明を補足する。図２
に示すように，信号光３１を発する情報光源９２は，イ
ンスツールメントパネルの下方に設けられており，信号
光３１は，下方から真上の方向に向かって放射され（図
１（ｂ）），反射型のホログラムコンバイナ１０を経
て，観者８５に視認される。ホログラムコンバイナ１０
は，図１に示すように，湾曲させた基板４１の上にホロ
グラム11を貼着し，その上に接着剤４２を介してカバー
４３を設けたものである。
に示すように，信号光３１を発する情報光源９２は，イ
ンスツールメントパネルの下方に設けられており，信号
光３１は，下方から真上の方向に向かって放射され（図
１（ｂ）），反射型のホログラムコンバイナ１０を経
て，観者８５に視認される。ホログラムコンバイナ１０
は，図１に示すように，湾曲させた基板４１の上にホロ
グラム11を貼着し，その上に接着剤４２を介してカバー
４３を設けたものである。
【００１７】ホログラム１１は，凹面鏡の特性を有して
おり，同図において，符号Ｆ１は等価な凹面鏡の焦点位
置，符号Ｏ２は等価な凹面鏡の曲率中心である。そし
て，ホログラムコンバイナ１０は，全体が円筒形に湾曲
しており，その曲率中心Ｏ１は上記曲率中心Ｏ２にほぼ
等しい。それ故，ホログラム１１の円筒面の曲率半径Ｒ
は，ホログラム１１と等価な鏡面の焦点距離ｆ１（＝Ｃ
ｈＦ１）の２倍にほぼ等しい大きさである。
おり，同図において，符号Ｆ１は等価な凹面鏡の焦点位
置，符号Ｏ２は等価な凹面鏡の曲率中心である。そし
て，ホログラムコンバイナ１０は，全体が円筒形に湾曲
しており，その曲率中心Ｏ１は上記曲率中心Ｏ２にほぼ
等しい。それ故，ホログラム１１の円筒面の曲率半径Ｒ
は，ホログラム１１と等価な鏡面の焦点距離ｆ１（＝Ｃ
ｈＦ１）の２倍にほぼ等しい大きさである。
【００１８】図１（ｂ）に示すように，ホログラム１１
に湾曲がない（方向の）場合には，中央において入射角
θco' と出射角θio' との角度差がないような特性にし
ても，端部における入射角θc1' と出射角θi1' との角
度差Δθ’は大きめになる。しかしながら，図１（ａ）
に示すように，ホログラム１１を湾曲させた場合には，
端部における入射角θc1と出射角θi1との角度差Δθは
平板な場合に比べて大幅に小さくなる。一方，本例のホ
ログラムコンバイナ１０では，湾曲のない第二方向の長
さＷ２が相対的に小さいから，上記角度差Δθ’は差ほ
ど大きくならない。従って，本例のホログラム１１で
は，第一，第二の両方向に平均的に色収差を低めに抑制
することができ，再生光として白色光又は帯域幅の広い
光を用いても色収差の問題が生ずることがない。従っ
て，再生光の光源として，安価な白色光源を用いること
が出来る。
に湾曲がない（方向の）場合には，中央において入射角
θco' と出射角θio' との角度差がないような特性にし
ても，端部における入射角θc1' と出射角θi1' との角
度差Δθ’は大きめになる。しかしながら，図１（ａ）
に示すように，ホログラム１１を湾曲させた場合には，
端部における入射角θc1と出射角θi1との角度差Δθは
平板な場合に比べて大幅に小さくなる。一方，本例のホ
ログラムコンバイナ１０では，湾曲のない第二方向の長
さＷ２が相対的に小さいから，上記角度差Δθ’は差ほ
ど大きくならない。従って，本例のホログラム１１で
は，第一，第二の両方向に平均的に色収差を低めに抑制
することができ，再生光として白色光又は帯域幅の広い
光を用いても色収差の問題が生ずることがない。従っ
て，再生光の光源として，安価な白色光源を用いること
が出来る。
【００１９】また，ホログラムコンバイナ１０に形成す
る曲面は，一方向にしか曲がりのない円筒面であるであ
るから制作が容易である。上記のように，本例によれ
ば，再生光として白色光源など安価な広帯域のひかりを
用いても色収差の生じにくいホログラム表示装置を得る
ことができる。
る曲面は，一方向にしか曲がりのない円筒面であるであ
るから制作が容易である。上記のように，本例によれ
ば，再生光として白色光源など安価な広帯域のひかりを
用いても色収差の生じにくいホログラム表示装置を得る
ことができる。
【００２０】実施形態例２ 本例は，図３に示すように，実施形態例１において，ウ
ィンドシールド９５に配置するイメージコンバイナはホ
ログラムを用いない通常のハーフミラー１８を用い，そ
の前段に円筒面形状のホログラムデバイス１２を配置し
たもう一つの実施形態例である。そして，円筒面形状の
ホログラムデバイス１２により，色収差を抑制すること
が出来る。その他については，実施形態例１と同様であ
る。
ィンドシールド９５に配置するイメージコンバイナはホ
ログラムを用いない通常のハーフミラー１８を用い，そ
の前段に円筒面形状のホログラムデバイス１２を配置し
たもう一つの実施形態例である。そして，円筒面形状の
ホログラムデバイス１２により，色収差を抑制すること
が出来る。その他については，実施形態例１と同様であ
る。
【００２１】実施形態例３ 本例は，実施形態例２において，反射型のホログラムデ
バイス１２に代えて透過型のホログラムデバイス１３
（図４）を用いたもう一つの実施形態例である。即ち，
図３において，ホログラムデバイス１３を情報光源９２
とハーフミラー１８との間に配置し，ホログラムデバイ
ス１３を透過した再生光３２をハーフミラー１８に入射
させる。そして，ホログラムデバイス１３の円筒面の曲
率中心は，ホログラムに等価なレンズの曲率中心とほぼ
等しい位置にある。その結果，再生光３１の入射角θC2
と回折光３２の出射角θi2との角度差が端部においても
小さくなり，ホログラムの色収差は抑制される。その他
については，実施形態例２と同様である。
バイス１２に代えて透過型のホログラムデバイス１３
（図４）を用いたもう一つの実施形態例である。即ち，
図３において，ホログラムデバイス１３を情報光源９２
とハーフミラー１８との間に配置し，ホログラムデバイ
ス１３を透過した再生光３２をハーフミラー１８に入射
させる。そして，ホログラムデバイス１３の円筒面の曲
率中心は，ホログラムに等価なレンズの曲率中心とほぼ
等しい位置にある。その結果，再生光３１の入射角θC2
と回折光３２の出射角θi2との角度差が端部においても
小さくなり，ホログラムの色収差は抑制される。その他
については，実施形態例２と同様である。
【００２２】実施形態例４ 本例は，図５に示すように，実施形態例２において，ハ
ーフミラー１８に代えてホログラムコンバイナ１５を用
いたもう一つの実施形態例である。即ち，再生光３１
は，ホログラムデバイス１２とホログラムコンバイナ１
５とを経て観者８５の目に入る。そして，それぞれに設
けたホログラムは，それぞれ焦点距離ｆ１，ｆ２の凹面
鏡の回折特性を有しており，またホログラムデバイス１
２は，円筒面の形状に湾曲されており，ホログラムコン
バイナ１５は平板な形状である。そして，ホログラムデ
バイス１２の円筒面の曲率半径Ｒ１は，両ホログラム１
２，１５の間隔をＬとしたとき，曲率半径Ｒ１＝２（ｆ
１＊ｆ２＋ｆ１＊Ｌ−Ｌ＾２）／（ｆ１＋ｆ２−Ｌ）で
ある。
ーフミラー１８に代えてホログラムコンバイナ１５を用
いたもう一つの実施形態例である。即ち，再生光３１
は，ホログラムデバイス１２とホログラムコンバイナ１
５とを経て観者８５の目に入る。そして，それぞれに設
けたホログラムは，それぞれ焦点距離ｆ１，ｆ２の凹面
鏡の回折特性を有しており，またホログラムデバイス１
２は，円筒面の形状に湾曲されており，ホログラムコン
バイナ１５は平板な形状である。そして，ホログラムデ
バイス１２の円筒面の曲率半径Ｒ１は，両ホログラム１
２，１５の間隔をＬとしたとき，曲率半径Ｒ１＝２（ｆ
１＊ｆ２＋ｆ１＊Ｌ−Ｌ＾２）／（ｆ１＋ｆ２−Ｌ）で
ある。
【００２３】図６は，これらの光路の関係を見やすくす
るために，ホログラム１２，１５を反射型に代えて透過
型に置き換えて図示したものである（焦点距離の正負の
関係が変わるだけである）。焦点距離ｆ１のホログラム
デバイス１２からＬだけ離れた位置に焦点距離ｆ２のホ
ログラムコンバイナ１５が配置されており，ホログラム
デバイス１２に入射した平行光線３５は両ホログラム１
２，１５を経て，合成焦点位置Ｆｓに集光する。そし
て，合成焦点位置Ｆｓとホログラムデバイス１２との距
離ｆｓは，ｆｓ＝（ｆ１＊ｆ２＋ｆ１＊Ｌ−Ｌ＾２）／
（ｆ１＋ｆ２−Ｌ）となり，ホログラムデバイス１２の
曲率半径Ｒ１は，２ｆｓに等しい値に設定されている。
その結果，ホログラムデバイス１２の端部において入射
する光の入出射角の角度差を小さくし，色収差を抑制す
ることが可能となる。その他については，実施形態例２
と同様である。
るために，ホログラム１２，１５を反射型に代えて透過
型に置き換えて図示したものである（焦点距離の正負の
関係が変わるだけである）。焦点距離ｆ１のホログラム
デバイス１２からＬだけ離れた位置に焦点距離ｆ２のホ
ログラムコンバイナ１５が配置されており，ホログラム
デバイス１２に入射した平行光線３５は両ホログラム１
２，１５を経て，合成焦点位置Ｆｓに集光する。そし
て，合成焦点位置Ｆｓとホログラムデバイス１２との距
離ｆｓは，ｆｓ＝（ｆ１＊ｆ２＋ｆ１＊Ｌ−Ｌ＾２）／
（ｆ１＋ｆ２−Ｌ）となり，ホログラムデバイス１２の
曲率半径Ｒ１は，２ｆｓに等しい値に設定されている。
その結果，ホログラムデバイス１２の端部において入射
する光の入出射角の角度差を小さくし，色収差を抑制す
ることが可能となる。その他については，実施形態例２
と同様である。
【００２４】実施形態例５ 本例は，図７に示すように，実施形態例４において，平
板形状のホログラムコンバイナ１５に代えて円筒面形状
のホログラムコンバイナ１６を用いると共に，逆に円筒
面形状のホログラムデバイス１２に代えて平板形状のホ
ログラムデバイス１７としたもう一つの実施形態例であ
る。そして，ホログラムデバイス１６の曲率半径Ｒ２
を，Ｒ２＝２（ｆ１＊ｆ２−ｆ２＊Ｌ）／（ｆ１＋ｆ２
−Ｌ）とする（Ｒ２＝２ｆｓ−２Ｌ）。その結果，ホロ
グラムデバイス１６の端部において入射する光の入出射
角の角度差を小さくし，実施形態例４と同様に色収差を
抑制することが可能となる。その他については，実施形
態例４と同様である。
板形状のホログラムコンバイナ１５に代えて円筒面形状
のホログラムコンバイナ１６を用いると共に，逆に円筒
面形状のホログラムデバイス１２に代えて平板形状のホ
ログラムデバイス１７としたもう一つの実施形態例であ
る。そして，ホログラムデバイス１６の曲率半径Ｒ２
を，Ｒ２＝２（ｆ１＊ｆ２−ｆ２＊Ｌ）／（ｆ１＋ｆ２
−Ｌ）とする（Ｒ２＝２ｆｓ−２Ｌ）。その結果，ホロ
グラムデバイス１６の端部において入射する光の入出射
角の角度差を小さくし，実施形態例４と同様に色収差を
抑制することが可能となる。その他については，実施形
態例４と同様である。
【００２５】
【発明の効果】上記のように，本発明によれば，再生光
として安価な光源である広帯域の光を用いても色収差の
生じにくいホログラム表示装置を得ることができる。
として安価な光源である広帯域の光を用いても色収差の
生じにくいホログラム表示装置を得ることができる。
【図１】実施形態例１のホログラムコンバイナの模式的
横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）と光路図
横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）と光路図
【図２】実施形態例１のヘッドアップディスプレイのシ
ステム構成図
ステム構成図
【図３】実施形態例２のヘッドアップディスプレイのシ
ステム構成図
ステム構成図
【図４】実施形態例３のホログラムデバイス模式的横断
面図及び光路図
面図及び光路図
【図５】実施形態例４のヘッドアップディスプレイのシ
ステム構成図
ステム構成図
【図６】実施形態例４のホログラムデバイス及びホログ
ラムコンバイナの光路の模式図
ラムコンバイナの光路の模式図
【図７】実施形態例５のホログラムデバイス及びホログ
ラムコンバイナの光路の模式図
ラムコンバイナの光路の模式図
【図８】従来のヘッドアップディスプレイのシステム構
成図
成図
【図９】従来のヘッドアップディスプレイのホログラム
デバイスにおける入出射角の関係を示す図
デバイスにおける入出射角の関係を示す図
【符号の説明】 １Ｏ．．．ホログラムコンバイナ １１．．．ホログラム ３１．．．信号光（入射再生光） ３２．．．回折光（出射再生光） Ｏ１．．．円筒面の曲率中心 Ｏ２．．．ホログラムに等価なレンズの曲率中心 Ｗ１．．．第一方向の長さ Ｗ２．．．第二方向の長さ
Claims (15)
- 【請求項１】 表示情報を記録した信号光を，レンズの
回折特性を有するホログラムデバイスに投射し，その再
生光を視認するよう構成した表示装置であって，上記ホ
ログラムデバイスは，第一の方向にほぼ一定の曲率を有
しこれに直角方向な第二方向には曲がりのない円筒面の
形状を有しており，また，観者の視認する範囲に対応す
るホログラムの第一，第二方向の長さは，第一方向が第
二方向よりも長く，上記円筒面の曲率中心Ｏ１は，ホロ
グラムに等価なレンズの曲率中心Ｏ２とほぼ同一位置に
あることを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項２】 請求項１において，前記ホログラムに記
録されたレンズは球面レンズの特性を有しており，前記
第一方向における円筒面曲率半径の大きさは，上記ホロ
グラムレンズ球面のレンズ曲率半径とほぼ等しい大きさ
であることを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項３】 請求項１において，前記ホログラムに記
録された拡大レンズは非球面レンズの特性を有してお
り，前記第一方向における円筒面曲率半径の大きさは，
ホログラムに等価なレンズの観者の視認する範囲に対応
する第一方向の端部におけるレンズ曲率半径とほぼ等し
い大きさであることを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項４】 請求項３において，前記ホログラムに等
価な非球面拡大レンズの第一方向の両端部におけるレン
ズ曲率半径は異なった値Ｒｆ１，Ｒｆ２を有しており，
前記ホログラムの円筒面曲率半径の大きさは，上記両端
のレンズ曲率半径Ｒｆ１，Ｒｆ２の平均値にほぼ等しい
値であることを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいづれか１項に
おいて，前記ホログラムデバイスは，面の両側又は片側
から照射された二つの信号光を合わせて観者に視認させ
るイメージコンバイナであることを特徴とするホログラ
ム表示装置。 - 【請求項６】 請求項１から請求項４のいづれか１項に
おいて，前記表示装置は，面の両側から照射された二つ
の信号光を合わせて観者に視認させるイメージコンバイ
ナを有しており，前記ホログラムデバイスは，上記イメ
ージコンバイナの前段に配置されて信号光を投射する光
学素子であることを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項７】 請求項１から請求項６のいづれか１項に
おいて，前記ホログラムは，反射型ホログラムであるこ
とを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項８】 請求項１から請求項６のいづれか１項に
おいて，前記ホログラムは，透過型ホログラムであるこ
とを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項９】 請求項１から請求項８のいづれか１項に
おいて，前記ホログラムデバイスの表面には，反射によ
るノイズ光を防止するための無反射コーティング処理が
施されていることを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいづれか１項
において，前記表示装置は，光路に直列に挿入された二
つのホログラムデバイスを有しており，その一方または
両方が，請求項１記載の円筒面形状を有するホログラム
デバイスであることを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項１１】 請求項１０において，円筒面形状を有
する一方のホログラムデバイスは，他方のホログラムデ
バイスの収差補正用のホログラムデバイスであることを
特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項１２】 請求項１０または請求項１１におい
て，光路の前段側に配置された第一ホログラムの焦点距
離をｆ1 ，後段側に配置された第二ホログラムの焦点距
離をｆ２とし，両ホログラムの間隔をＬとしたとき，上
記第一ホログラムは，曲率半径Ｒ１＝２（ｆ１＊ｆ２＋
ｆ１＊Ｌ−Ｌ＾２）／（ｆ１＋ｆ２−Ｌ）なる円筒面形
状を有し，上記第二ホログラムは，平面形状を有してい
ることを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項１３】 請求項１０または請求項１１におい
て，光路の前段側に配置された第一ホログラムの焦点距
離をｆ1 ，後段側に配置された第二ホログラムの焦点距
離をｆ２とし，両ホログラムの間隔をＬとしたとき，上
記第一ホログラムは，平面形状を有しており，上記第二
ホログラムは，曲率半径Ｒ２＝２（ｆ１＊ｆ２−ｆ２＊
Ｌ）／（ｆ１＋ｆ２−Ｌ）なる円筒面形状を有している
ことを特徴とするホログラム表示装置。 - 【請求項１４】 請求項１から請求項１３のいづれか１
項において，前記表示装置は，車両のウィンドシールド
に設けたイメージコンバイナを介して車外の光景を直接
視認すると共に車内側に設けた情報光源から放射された
信号光による像を上記光景に重ねて視認する車両のヘッ
ドアップディスプレイ装置であることを特徴とするホロ
グラム表示装置。 - 【請求項１５】 請求項１４において，前記ホログラム
デバイスにおける円筒面の第一方向を車両の左右方向と
することを特徴とする車両のヘッドアップディスプレイ
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207639A JPH0933853A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | ホログラム表示装置 |
| US08/683,311 US5706108A (en) | 1995-07-20 | 1996-07-18 | Hologram display apparatus including a curved surface of constant curvature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207639A JPH0933853A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | ホログラム表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933853A true JPH0933853A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16543122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7207639A Ceased JPH0933853A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | ホログラム表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5706108A (ja) |
| JP (1) | JPH0933853A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010032700A1 (ja) * | 2008-09-17 | 2010-03-25 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ |
| WO2019078670A1 (ko) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | 에스케이텔레콤 주식회사 | 홀로그램 영상 표시 장치 |
Families Citing this family (55)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1006375A1 (de) * | 1998-12-02 | 2000-06-07 | HSM Holographic Systems München GmbH | Holographisches Anzeige-System zur Darstellung von Informationen mit einem holographischen Zwischenbildschirm und Verfahren zur Herstellung des holographischen Zwischenbildschirms |
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| GB0718706D0 (en) | 2007-09-25 | 2007-11-07 | Creative Physics Ltd | Method and apparatus for reducing laser speckle |
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