JPS6135416A - ホログラフイツク表示システム - Google Patents

ホログラフイツク表示システム

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JPS6135416A
JPS6135416A JP14987185A JP14987185A JPS6135416A JP S6135416 A JPS6135416 A JP S6135416A JP 14987185 A JP14987185 A JP 14987185A JP 14987185 A JP14987185 A JP 14987185A JP S6135416 A JPS6135416 A JP S6135416A
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JP
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display system
image
reflective
hologram
source
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JP14987185A
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ナイル　エフ．ハートマン
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Ford Motor Co
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Ford Motor Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明はホログラフィック表示システムの分野に向けら
れており、より具体的には分散コントロールを備えた広
帯域表示を利用したホログラフィック表示システムの分
野に向けられている。
（従来技術の説明） 航空機のパイロットの視野にある計器の像を表示するの
に通常用いられるシステムは１頭上表示」（ＨＵＤ）と
称されている。）ＩＵＤは一般的には光学要素又はホロ
グラフィック要素を用いて、同パイロットが航空機の前
方窓中をのぞいた際に剤型の像をパイロットの視野内に
投影する。
米国特許第３．７３７，２１２号においては第１の像投
影システムがＨＵＤ内に示されており、同システムにお
いてはＣＲＴによって供給される像が航空機コクピット
内の「結合ガラスｊ上に投影される。ＣＲＴによって生
ずる像はＣＲＴと結合ガラスの間の鏡とレンズを含む光
学要素によって投影される。この特許において説明され
ている第２のシステムは球面回折レンズの形態をなした
結合ガラスを含んでおり、当該レンズは凹状放物面を備
えたＣＲＴ像源の結果どしである像をパイロットに提供
する。前記第２のシステムはホログラフ的に記録される
回折レンズを提供することが望ましいことを前提として
いる他、固有の収差を減少するために、狭帯域波長にあ
る高エネルギ光を放出する希土類でドーピングされたリ
ンとともにＣＲＴを用いることの必要性を強調している
。
米国特許第４．２１８．１１１号においてもホログラフ
ィック表示システムが記載されている。
このシステムにおいては、複雑な光学システムが用いら
れており、同システムは結合手段として用いられている
ホログラフィック光学要素に存在する収差を補償するの
に用いられる、傾斜し、芯の異なった光学要素を含んだ
リレーレンズを用いている。
これらの従来技術は明るい背景に対抗して視覚的に許容
出来るＨＵＤ像を達成するための慣用的手法を例示して
いる。しかしながら、明るい狭帯域表示照射を達成する
ために奇異なリンを用いたり、より広い帯域の照射源の
像補正を行なうため高価な光学部品を用いるために、こ
の弛の点では望ましい表示の仕方が広まるのがさまたげ
られてきた。
（発明の要約） 本発明は従来技術のＨＵＤの問題点を解決して安価な高
品質像のＨＬＩＤシステムを提供することを目的として
いる。本発明においては、一対の反射性ホログラフィッ
ク光学要素（ＨＯＥ）を利用することにより、ホログラ
フィック分散補正が達成されるとともに、広帯域光源を
用いて高度のコントラストを備えた像を視認者に提供す
ることが、出来る。
その単純性及び信頼性に富む品質の故に本発明は本質的
に自動車用途に適しており、好ましい実施例もそのよう
な用途を例示しである。しかしながら、本発明はＨＵＤ
システムが所望される多くの用途に採用可能であること
が予想される。そのような用途として航空機、トラック
、ビデオゲーム、シミュレータ又は他の表示装置であっ
て個人の視野内に視認のしるしを重ね合わせることが望
よれる用途を挙げることが出来る。
自動車の用途においては、本発明は使用者であるドライ
バの視野内にある窓枠内に一方の１−１ＯＥを装着せし
めることを採用している。第２の反射性１」○Ｅは車両
のダツシュボード下方に装備されている。本システムは
表示計器の像を発生し、この像が窓枠を通してのドライ
バの前方視野内に重ね合わされる。
この場合の表示照射源はかなり広帯域スペクトラム（約
４６０〜５８０ｎｍのオーダ）を備えた真空蛍光表示源
（ＶＦＤ）である。物体に対するかなり中央の波長及び
前記表示源スペクトラムに関する基準光線を利用して２
つの反射性）１０Ｅが構成されている。これらのＨＯＥ
は表示源と組合わされて適正に装着された時に、ホログ
ラフィック表示技法に典型的にあられれる光学分散を生
じさけることなくＶＦＤＬるしの虚像を提供することが
出来る。本システムの光学要素はホログラフ的に記録さ
れるので、レンズ機能は記録中の要素内に組込むことが
出来る。その結果、光学収差の無い虚像が特定の位置に
おいて観測される。
（好ましい実施例の詳細な説明） 本発明に係る頭上表示システム（＋−Ｉ　Ｕ　Ｄ　）が
第１図に例示されており、同図のものにおいては２つの
ホログラフィック光学要素１−１０　Ｅ　＃　１及びＨ
ＯＥ’＃２がしるし表示源１０の虚像１０’を投影する
のに用いられている。前記虚像１０′はドライバが窓枠
４０を通して前方のシーンを見る時に当該ドライバの視
野内に重ね合わされる。好ましい実施例においては、前
記１−１０　Ｅ　＃　２は積層物の一部である、即ち車
両の窓枠４０に取付けられている。第２の要素はダツシ
ュボード３０の下方のドライバの視線から外れた所に配
置されている。
前記しるし表示源１０は好ましい実施例においては、車
両速度をデジタル的に示すため幾つかのフォード自動車
会社の車両において通常採用されているタイプの、慣用
の広帯域真空蛍光表示（ＶＦＤ）である。前記表示源は
採用可能な多くの市販された広帯域源を単に例示したも
のに寸ぎない。種々の角度及び距１１１）及びＯＲ１は
窓枠４０の傾斜度、ドライバの目の予想位置、虚像面１
０’の所望の位置及びダツシュボード３０下のスペース
限界によって定められるものである。
第２図は前記システムの光学分散補正機構を例示するた
めの光線トレースモデルを示している。
反ＣＦＩＨＯＥ＃１は自動車のダツシュボード３０下方
において窓枠４０と同一平面上の反射性ＩＩ　ＯＥ　＃
　２と平行をなして配置された要素を表示している。前
記ＶＦＤ１０の放出面上の点Ｐから発し、ＨＯＥ　＃　
１上に投入される光線は多色性であり、波長λ　（青色
）、λ。（緑色）及びλＲ（赤色）を含んでいる。前記
波長間の関係はλＢくλＧ〈λＲである。
１−１０Ｅ＃１及びＨＯＥ＃２の両者はプラグ（Ｂｒａ
ｎ　）タイプの回折格子として挙動しており、入射光線
は当該光線の波長に関連した角度を以って回折及び分散
される。各回折光の挙動は良く知られた次のプラグの公
式によって表示される。
２°ｄｓｉｎθ　−′°θＢｒ”’　ａｒｃｓｉｎ　（
２ｏｄ）ｒ ここに、ｄ−格子間隔 ｎ＝媒体の反射率 λ＝入射光線の波長 θ、ｒ＝入射及び回折光線間の半角（プラグ角） である。
反射性１」ＯＥ　＃　１及びＨＯＥ＃２は構造が幾何学
的に等しくなるように選定されており、ＨＯＥ＃１から
の回折光線はＨＯＥ＃２内の点光源の虚像を再構築する
のに用いられている。
ＨＯＥ＃１からの回折されたλ　、λ　及びλ、Ｇ 光線が２θ　、２θ６及び２θ１を以って固有的に波長
分散することにより、これらの光線は）１０Ｅ＃２にお
いて異なる入射角度で入射させられる（第２図は誇張し
て描かれている）。
ＨＯＥ＃２に対する入射光線は次にプラグの公式に従っ
てＨＯＥ＃２により回折される。これによりＨＯＥ＃２
からの回折光線は分散補正され、ＨＯＥ＃２の視認側と
は逆側上の虚像点Ｐ′から発する光線のようにみえる。
かくて前記像はＰ′においてあられれてくる、点Ｐの光
学分散のない虚像として再結合される。
分散のない像を発生させるためにはほぼ等しい格子特性
を備えた２つの反射ホログラムを用いる必要がある。も
しも格子特性が顕著に異なる場合には、即ちもしもθ８
．が２つのホログラムに対して数度（５６）以上異なる
場合には、視認者にとって分散現象が明白となり、像は
ぼやけてくる。
加えるに、前記２つのホログラムは最適の品質及び最大
の像の明るさを発生させるためには互いに対して適正に
整合されていなければならない。
第３図及び第４図は本発明において用いられる２つの反
射性ホログラフィック要素の製作に利用される幾何学を
例示している。前記２つの要素は、単色点光源物体光線
並びに前記ＶＦＤＩＯによって発生される広帯域波長の
中心にくるよう選択された１つの波長を有する平行単色
基準光線を利用した非像担持ホログラムとして構成され
ている。
幾何学的に等しい形状に製作される前記１−１０　Ｆの
焦点距離は記録媒体プレート平面から発散する物体光線
を形成する単色飛先源迄の距離によって規定される。こ
の場合には、第３図のＨＯＦ＃１の焦点特性は単純な薄
肉レンズの公式によって表示される。即ち、 ＋　　　　　　　　　　　＝ Ｏｃｌ　　　Ｒｃｌ　　　ｆｃｌ ここに、０ｃ１−分散光線と記録プレート物体光線の間
隔 Ｒｃ１＝フォトプレー１・と基準光線を形成する点光線
の間隔 ｆｃ１＝ＨＯＥの焦点距離 である。
第４図に示す形状においては、基準光線は平行光線であ
り、Ｒｃ１＝■である。従って、前記公式は、 Ｏｃ　１ｆ　ｃ　１ となり、 ｆｃ　　＝Ｏｃ１である。
同様にして、第４図の如く構成されたＨＯＥ＃２の焦点
距離は ｆｃ　　＝ＯＣ２である。
これらの記録構造においては各々の反射性ＨＯＥの焦点
距離は物体光線パス長さとして規定される。
第１図に例示された構造における窓枠に対する像の位置
は次式によって規定される。
０Ｒ１０Ｃ１ ここに、 ０Ｃ２−分散光１！（物体光線）の点光源と、反射性Ｈ
ＯＥ＃２を作るのに用いら れる記録媒体との間隔 ０ｃ１＝分散光線（物体光ＩＱ）の点光源と、反射性Ｈ
ＯＥ＃１を作るのに用いら れる記録媒体との間隔 ０Ｒ１−表示パネル１ｏと反射性ＨＯＥ＃１との間隔 Ｄ＝２つのＨＯＥの間隔 ＯＲ”反射性ＨＯＥ＃２に関するＭＵＤ像の位置 である。
上式において、添字１及び２は該当するＨＯＥのことを
意味しており、添字Ｒ及びＣはそれぞれ再構成及び構成
状態を意味している。
表示される像の倍率は、窓枠ホログラムＨＯＥ＃２から
の像距離と、窓枠ホログラムを構成するのに用いられる
分散物体光線の光路との割合によって規定される。かく
て前記倍率は次式によって規定される。
ＯＣｌ　０Ｒ１”（ＯＲ１０ｃ１　）（Ｄ　　Ｏｃ２　
）ＨＵＤ像の倍率は構成及び再構成因子の適当な選択に
よってコントロールされるため、本システムによれば前
記ＨＵＤ像を窓枠に関して広範囲の距離にわたって選択
的に配置し、像の倍率を種々変化させることが可能であ
る。
本発明の新規な概念の範囲からｌ１１ｉ脱することなく
多くの修整例及び変更例をなし得ることは明白であろう
。従って、特許請求の範囲は本発明の真の精神及び範囲
に含まれる全てのそのような修整例及び変更例を包含す
るものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の好ましい実施例を示す図、第２図は本
発明による分散補正を例示する光線軌跡図、 第３図は第１図に示される反射性ホログラフィック光学
要素の１つを形成するのに用いられる構成手法を示す図
、 第４図は第１図に示される反射性ホログラフィック光学
要素の他方の１つを形成するのに用いられる構成手法を
示す図である。 １ｏ・・・しるし表示源、 １０’　・・・しるしの虚像、 ４０・・・窓枠、 ３０・・・ダツシュボード、

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ホログラフィック表示システムであつて、可視像
    を発生する放射源と、 前記像放射を反射的に回折するよう配置された第１の反
    射性ホログラムと、 第２の反射性ホログラムにして前記第１のホログラムか
    ら回折的に反射された前記像放射を反射的に再構成し、
    これを視認者に向けて導き、以つて前記像が前記視認者
    に対して前記放射源の虚像として表われるようにするよ
    う配置された第２の反射性ホログラムとを有する表示シ
    ステム。
  2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の表示システムにお
    いて、前記第１及び第２の反射性ホログラムは構造が幾
    何学的に等しいことを特徴とする表示システム。
  3. （３）特許請求の範囲第２項に記載の表示システムにお
    いて、前記ホログラムは全体として平行な平面内に配置
    されていることを特徴とする表示システム。
  4. （４）特許請求の範囲第３項に記載の表示システムにお
    いて、前記ホログラムは非像担持要素であることを特徴
    とする表示システム。
  5. （５）特許請求の範囲第３項に記載の表示システムにお
    いて、前記第２のホログラムは車両の窓枠上に装着され
    ており、前記放射源及び第１のホログラムは前記視認者
    から直接見えないように前記窓枠の下方に装着されてい
    ることを特徴とする表示システム。
  6. （６）ホログラフィック表示システムであつて、しるし
    の照射源と、 前記源からの照射を回折するように配置された第１の反
    射性ホログラフィック記録物と、 前記第１の記録物とほぼ平行をなして配置され、前記回
    折された照射を受取り、前記しるしの再構成された虚像
    を与えるよう配置された第２の反射性ホログラフィック
    記録物とを有する表示システム。
  7. （７）特許請求の範囲第６項に記載の表示システムにお
    いて、前記第１及び第２の反射性ホログラフィック記録
    物は等しい回折パターンを含むように等しく記録されて
    いることを特徴とする表示システム。
  8. （８）特許請求の範囲第７項に記載の表示システムにお
    いて、前記第１及び第２の反射性ホログラフィック記録
    物は非像担持回折パターンとともに等しく記録されてい
    ることを特徴とする表示システム。
  9. （９）特許請求の範囲第８項に記載された、自動車に採
    用される表示システムにおいて、前記照射源及び前記第
    １の反射性ホログラフィック記録物は前記車両のダッシ
    ュボード下方に配置されており、前記第２の反射性ホロ
    グラフィック記録物は前記車両の窓枠と同一平面をなし
    ており、前記虚像は前記車両のドライバにとつては前記
    窓枠の外側にあるように見えることを特徴とする表示シ
    ステム。
JP14987185A 1984-07-09 1985-07-08 ホログラフイツク表示システム Pending JPS6135416A (ja)

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US06/629,160 US4613200A (en) 1984-07-09 1984-07-09 Heads-up display system with holographic dispersion correcting
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JPS6135416A true JPS6135416A (ja) 1986-02-19

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