JPH1010464A

JPH1010464A - ホログラフィック表示装置

Info

Publication number: JPH1010464A
Application number: JP8160207A
Authority: JP
Inventors: Norihito Nakazawa; 伯人中沢; Shoichi Takeuchi; 彰一竹内
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】コンバイナの表面反射による２重像やホログラ
ムの多重回折像などの不要像のない視認性の高いホログ
ラフィック表示装置を得る。【解決手段】情報表示源を内部に備える本体部８０にホ
ログラムを備えたコンバイナ５０がコンバイナ保持部品
５４を介して一体化されていて、情報表示源から発せら
れてコンバイナ５０に入射する入射角とホログラムで回
折された光が観察者に向かう回折角とが異なるホログラ
フィック表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両、航空機、船
舶などの乗り物の車両内に備えて、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し、
特に車両のダッシュボード上に置いて使用する別置き型
のホログラフィック表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、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）などの表示装置が検討されている。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ハーフ
ミラーやホログラム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。

【０００３】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、または、他
にレンズ等の光学系を使用せず、任意の位置に結像させ
ることが可能である。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。

【０００４】図５は従来の自動車用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。

【０００５】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や、収差補正のためのホログラム
も採用できる。さらに、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。たとえば、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
を伝達できる。

【０００６】しかし、このような従来のＨＵＤは直接車
両に組み付けられているため非常に大型であった。ま
た、情報表示源は車両のダッシュボード内に組み付けら
れるのに対し、コンバイナは風防ガラスに備えられてい
るため、相互の位置合わせや調整が困難であり、車両へ
の搭載は容易ではなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するため、表示器とコンバイナを一体化した小型のＨＵ
Ｄ（別置き型ＨＵＤ）が提案されている（特開平８−１
１５８０）。この提案のＨＵＤでは、コンバイナへの光
の入射角と回折角を特に規定していないが、ほぼ両者が
等しい正反射に近い配置を想定している。そのため、ホ
ログラムによる回折像以外にコンバイナの表面反射像や
ホログラムの多重回折像が発生するため、コンバイナの
少なくとも片面に無反射コートを施さなければならな
い。

【０００８】このような表面反射像や多重回折像などの
不要像は無反射コートによりある程度輝度を低減できる
るが、完全になくすことは原理的に不可能である。本来
の表示像の輝度に対し不要像の輝度を１００分の１程度
未満にすれば、ある程度不要像が目立たなくなるが、そ
のためには反射率０．１％程度の高性能な多層無反射コ
ートが必要となる。

【０００９】また、上記提案では、表示像の結像位置の
上下調整を行うためにコンバイナの起立角度を調整可能
としている。ところが、コンバイナのみを動かすため、
表示器からコンバイナに入射する光の入射角が変化して
しまう。一般にホログラム光学素子は所定の入射角から
光を入射した場合に最適となるよう設計されているた
め、入射角が変わるような調整を行うと、表示像の歪み
や色収差の著しい悪化を引き起こすことになる。特に、
上記提案で用いられるような倍率のあるホログラムの場
合、その劣化の程度は著しい。

【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情報表示源と、透明基板に備えら
れていて前記光を観察者に向けて回折し虚像として表示
するホログラムよりなるコンバイナとが、本体部筐体に
備えられ一体化されたホログラフィック表示装置におい
て、前記情報表示源からホログラムへ入射する光の入射
角と、ホログラムから観察者へ回折する光の回折角とが
異な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。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明をさ
らに詳細に説明する。図１は本発明のホログラフィック
表示装置の一例を示し、（ａ）は本発明のホログラフィ
ック表示装置の機構、構造の一例を説明する図、（ｂ）
はホログラフィック表示装置の光源、表示素子、回路部
分等および光学的関係の一例を説明する図である。

【００１２】情報表示源を内部に備える本体部８０は主
にケース５１、内部構造材５２、ホログラムを備えたコ
ンバイナ５０およびコンバイナ５０を保持するコンバイ
ナ保持部品５４からなる。

【００１３】そして、本体部８０全体は支持台５３によ
り保持され、本体部８０の底面と支持台５３とは図に示
すようにカメラの雲台等に用いられているボールジョイ
ントと同等の形状のものにより接続されており、本体部
８０側の球状の部分をねじで締め上げることにより固定
可能としている。そのため、本体部８０は左右に回転可
能でさらには上下方向へも可動可能であり、ダッシュボ
ード等の設置面の傾きによらず設置可能で、さらには観
視者の希望の方向に回転できる。

【００１４】コンバイナ５０はコンバイナ保持部品５４
に設けられた凹部に挿入、固定されていてコンバイナ５
０の下端部近傍で回転が可能となっている。さらに、コ
ンバイナ保持部品５４には図に示すように歯車７０とレ
バーＡ７１が固定され、コンバイナ保持部品５４と同時
に同じ回転軸で回転する。このレバーＡ７１は常にバネ
（図示しない）によりコンバイナ５０が起立した状態と
なる方向に力がかかっている。また、歯車７０は回転さ
せようとすると特定のトルクを有するダンパーと呼ばれ
る緩衝機構７３と噛み合っている。

【００１５】そのため、バネの力とこの緩衝機構７３に
よりコンバイナ５０が起立した状態となるときはスムー
ズにかつソフトタッチの動作となる。そして、内部構造
材５２にはコンバイナ５０が所定の角度で止まるように
セットスクリューＡ７６が設けられ、レバーＡ７１が突
き当たるようになっている。こうして、急激な動きによ
る部品・材料の変形や疲労を防げるため、耐久性の良い
ホログラフィック表示装置が実現できる。

【００１６】さらに、内部構造材５２には回転可能なレ
バーＢ７２が設けられ、レバーＡ７１に設けられたピン
とレバーＢ７２そしてラッチ７５によりコンバイナ５０
がほぼ水平状態となったとき、保持され、もう一度コン
バイナ５０の上部を押すとラッチ７５が開放され起立し
た状態になるようになっている。なお、レバーＢ７２に
おいてもバネ（図示しない）とセットスクリューＢ７７
により所定の動作になるように調整されている。また、
レバーＢ７２はコンバイナ５０が収納された状態となっ
たときにスイッチ７４を押し、回路が切断されるように
なっている。

【００１７】上記のような構造によって、コンバイナ５
０の傾斜角を、観察者から見て表示像の高さを変えられ
るよう調整可能とすることは、様々な身長の観察者が各
人に適した高さで表示像を観察できるので好ましい。し
かも、本例では、上記の調整を、コンバイナ５０の傾斜
角だけを変えずに、ボールジョイントの作用によって、
情報表示源からコンバイナ５０への光の入射角および情
報表示源からコンバイナへの距離が一定に保たれるよ
う、コンバイナ及び情報表示源が一体となって動かすこ
とができる。そのため、ホログラムの再生条件を常に最
適の状態に保ちながら表示像の高さを調整できる。

【００１８】また、本例のコンバイナ５０のようにする
ことは好ましい。すなわち、コンバイナ５０を本体部８
０の上面に沿うように収納可能であるため、非使用時に
コンバイナ５０を倒しておくことができ、さらにコンパ
クト化できるからである。

【００１９】一方、図１（ｂ）に示すように、情報表示
源は、光源５７と表示素子５６とを、主な構成部材とし
ている。本例では、表示素子５６としてＤＳＴＮ−ＬＣ
Ｄ（Ｄｏｕｂｌｅ−ｌａｙｅｒｅｄＳＴＮ−ＬＣＤ）
を用いた。このＤＳＴＮ−ＬＣＤは、水平から１５度の
角度で保持され、その光源５７側には光源５７によるむ
らを低減させるため拡散板（図示しない）を配した。こ
のＤＳＴＮ−ＬＣＤはピッチ０．４５ｍｍ、６４ドット
×３２ドットである。

【００２０】このＬＣＤには偏光板が貼付されているこ
とが好ましい。すなわち、一般にホログラムの回折効率
には偏光依存性があり、Ｐ偏光よりＳ偏光の方が回折効
率が高い。したがって、コンバイナ方向へ出る光がＳ偏
光となるようにＬＣＤに偏光板を貼付しておけば、ホロ
グラムが効率良く情報を含む光を回折できる。

【００２１】光源５７としては３波長型の管径２．６ｍ
ｍ、管長６０ｍｍの冷陰極管２本を用いた。この冷陰極
管は主なる輝線スペクトルとして４３６ｎｍ、５４５ｎ
ｍ、６１３ｎｍを有する。ＤＳＴＮ−ＬＣＤと拡散板と
の間には４８ドット×３２ドットに対応する部分に冷陰
極管の輝線スペクトルを考慮した緑の透過型フィルタを
配し、１６ドット×３２ドットに対応する部分に冷陰極
管の輝線スペクトルを考慮した赤の透過型フィルタを配
して、領域分割のカラー表示が可能となるようにした。

【００２２】ＤＳＴＮ−ＬＣＤの駆動回路および冷陰極
管の駆動回路は回路部６０に収められており、この回路
部には温度センサ６１、受光センサ５８等の信号を処
理、制御する回路および外部とのインターフェイス回路
が構成され、コネクタを介して外部接続用のケーブル
（図示しない）に接続している。このＤＳＴＮ−ＬＣＤ
とＤＳＴＮ−ＬＣＤの駆動回路との接続にはヒートシー
ル（図示しない）を用いたが、駆動回路をＣＯＧ（Ｃｈ
ｉｐＯｎＧｌａｓｓ）やＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔ
ｏｍｅｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）とするとさらに小型化
が可能となる。

【００２３】そして、本例では外部との接続信号線の本
数を低減するため表示データをシリアルで伝送したが、
本体部内部に記憶装置やＣＰＵを搭載してコードにより
対応するパターンを表示することもできる。さらには、
伝送方法も有線のみならず、無線や赤外線を用いること
もでき、たとえば、ＦＭ多重放送の受信機能を本体部内
部に有してその情報を表示することもできる。

【００２４】この他に回路部品としては明るさおよびコ
ントラストの手動による調整用として、ボリューム（図
示しない）を２個設け、ケース５１の側面よりつまみが
回せるように配置し、それぞれ上記の駆動回路に接続し
た。

【００２５】これらの表示素子５６や光源５７、回路部
６０は光源モジュール６２として一つにまとめられ保
持、構成されており、この光源モジュール６２の開口部
にはゴミ、塵による表示素子５６が汚れることを防止す
るための透明樹脂による開口部カバー５９が取り付けら
れ、光源モジュール６２の開口部や受光センサ５８に対
応するようにケース５１にも開口部が設けられている。
なお、この開口部カバー５９とコンバイナ５０によるい
わゆる写り込みを防ぐために、カバー５９は水平に対し
て９度傾斜させたが、同様の効果を得るものならば曲面
でもよい。

【００２６】上記のように、本体部８０にコンバイナ５
０の動きに連動したスイッチ７４を備えることは、コン
バイナ５０が起立したときに光源５７および／または表
示体５６の電源を接続させ、コンバイナ５０が本体部８
０の上面に沿うように収納されたときに、光源５７およ
び／または表示体５６の電源を切断させうるので、好ま
しい。こうして、ホログラフィックディスプレイ装置を
使用しない状態、つまりはコンバイナが収納状態の時に
は電力を消費しない。そのため、別個の手動スイッチは
不要であるので経済的でかつ部品点数が少なくなる。ま
た、使い勝手が良くかつデザイン的にも優れたものとな
る。

【００２７】さらに、本体部８０に受光センサ５８と周
囲の明るさにより光源５７の明るさを自動調整する制御
手段および／または手動により光源５７の明るさを調整
する制御手段を設けることは、環境の明るさに応じた輝
度の表示像が得られ、また、手動によっても調整が可能
となるので、個々人の希望により明るさを調整でき、視
認性が向上するので、好ましい。

【００２８】本例では、コンバイナ５０の起立時に、コ
ンバイナ５０が水平に対してθ_w ＝６５°になるように
設定した。そして、光源中心からホログラム中心への入
射角度θ_i を６５°、回折角度θ_d を３５°、そして表
示素子５６中心からホログラム中心間での距離を６０ｍ
ｍとした。なお、本体部８０を水平に設置したときの回
折光の観視者の目へ向かう方向は水平より１０°であ
る。

【００２９】このように、情報表示源からホログラム５
０へ入射する光の入射角θ_i と、ホログラムから観察者
へ回折する光の回折角θ_d との差を２０°以上とする
と、観察者からはホログラムにより回折された本来の表
示像のみが主に観察され、不要像は観察者の視域の範囲
からは観察されないようにできる。

【００３０】さらに、ホログラフィック表示装置を水平
に設置した場合のコンバイナの傾斜角θ_w を、２５°〜
４０°または５５°〜７５°の範囲に設定すると、上述
のθ_i とθ_d との差が２０°以上となる配置を容易に実
現できる。

【００３１】特に、θ_i とθ_w との差の絶対値が１０°
以内となるように設定すると、情報表示源はホログラム
５０の光学中心の真下付近に位置するため、非常にコン
パクトであると同時に、θ_i とθ_d との差が２０°以上
となるような配置を容易に実現できる。

【００３２】上記例のように、情報表示源からコンバイ
ナまでの距離を１００ｍｍ以内とすることは、ホログラ
フィック表示装置をコンパクトにできるため好ましい。
一方、一般に本発明のように情報表示源からホログラム
コンバイナへの距離が１００ｍｍ以内と短く、かつ倍率
を持ったホログラムを用いると表示像は歪みを生ずる。
そこで、本例ではこの歪みが少なくなるように、２つの
円筒面レンズからの発散光を用いた非球面波露光を実施
している。

【００３３】さらに歪みを低減させるためには、表示体
に表示される情報の形状を、ホログラムにより回折され
得られる虚像の像歪みを補正するようにあらかじめ変形
させておくことにより、歪みの少ない表示像を得ること
が可能となる。そのような変形としては、表示像の水平
線が直線となるよう、表示体に表示される対応する水平
線を２次曲線状に変形しておくことが有効である。

【００３４】本例では、表示体に表示する情報の形状を
あらかじめ変形し表示像の歪曲を補正した。たとえば、
長方形の田の字型図形を表示する場合には、図４に示す
ように表示体に表示する形状をあらかじめ変形するプレ
ディストーションを実施した。本例ではΔｙ＝２ｍｍと
した。この結果、歪曲歪みのない表示像が得られた。な
お、本例では曲線の形状としては円弧を用いたが、その
形状としては円弧だけでなく放物線や双曲線などの２次
またはより高次の曲線を好ましく採用できる。

【００３５】上述の説明は標準的な観察位置または光軸
上の観察者の視域の中心位置における像歪みの補正に関
するものである。それに対し観察者が視点の位置を移動
させた場合の動的な像歪みが存在する。これは表示像の
面が、表示像と観察者を結ぶ光軸（視線）に対し著しく
傾いている場合に生ずる。そこで本例のように、情報表
示源からコンバイナ５０への光軸に対して表示体５６の
表面のなす角度を、直角から１０°〜４０°傾けること
により、表示像の視線に対する傾きを補正でき、表示像
の動的な像歪みを低減できる。

【００３６】本発明におけるコンバイナの積層構造の一
例を、図２、図３を用いて説明する。図２に示すよう
に、コンバイナ５０は、ホログラム２１を粘着剤２４に
より透明基板２３に積層し、ホログラム２１のもう一方
側の面に保護層２５を介し、表面カバーフィルム２６を
粘着剤２４により積層してなる。

【００３７】このように、コンバイナを、ホログラムを
２つの透明基板の間に粘着剤または接着剤を介して介在
積層させて形成することはホログラムを外部環境や磨耗
から防げるので好ましい。また、その２つの透明基板の
少なくとも一方が厚さ１ｍｍ以下の透明フィルムとすれ
ば、保護と軽量化を両立できる。さらに、この透明基板
の表面にハードコートを施せば、耐磨耗性の優れたコン
バイナを実現できる。

【００３８】ホログラムを透明基板に積層する場合、上
記のようにホログラムと粘着剤または接着剤の界面の少
なくとも一方に保護層を介させると、粘着剤または接着
剤によってホログラムの特性が影響されることを防止で
きる。そのような、保護層としてはポリビニルアルコー
ルフィルムが好ましく使用できる。

【００３９】また、本発明の透明基板、ホログラム、粘
着剤、接着剤、保護層のいずれか１つ以上には、紫外線
吸収剤、紫外線安定剤、酸化防止剤の１つ以上を含有さ
せることは好ましい。車両内のような紫外線に曝される
環境においても、それぞれの材料の特性の損失を防止で
きるからである。

【００４０】本発明における透明基板とは、完全に透明
なものだけでなく、光を部分的に透過するものを含めて
透明基板という。たとえば、色付きでない透明ガラス板
だけでなくブロンズやグリーンなどに色付けされたガラ
ス板も透明基板として使用できる。

【００４１】また、材質についてはガラスのみでなく、
アクリル（ポリメチルメタクリレート：ＰＭＭＡ）、ポ
リカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ジ
エチレングリコールビスアリルカーボネート、ポリスチ
レン、メチルメタクリレート−スチレン共重合体樹脂、
スチレン−アクリルニトリル共重合体樹脂、ポリ（４−
メチルペンテン−１）などの合成樹脂基板でもよく、透
明な結晶体などであってもよい。

【００４２】上記の透明基板の光学特性としては、屈折
率がホログラムに近似していることが望ましく、屈折率
は１．４４〜１．６４が、基板とホログラムの界面で生
じる反射によるノイズが少ないという点で好ましい。ま
た、ヘイズ（曇価）は小さく、光線透過率は大きいこと
が好ましい。ヘイズが大きく光線透過率が小さい場合に
は、光が充分ホログラムに入射することが困難となり表
示像の明るさが低下しが見にくくなる。

【００４３】複屈折は低いことが望ましい。複屈折が高
い場合には偏光面の整合性の悪化により表示像の劣化を
もたらす場合がある。透明基板の厚さについては、厚さ
１ｍｍ以下のフィルムでもよく、厚さ数ｃｍのブロック
体であってよいが、薄すぎる場合は強度的に取扱いが困
難となるおそれがあり、厚すぎる場合は小型軽量化しに
くくなる。また、使用環境条件によっては、耐熱性・耐
寒性に優れた透明基板を用いることが好ましい。前方の
透視性や小型軽量化の観点からは厚さ０．５ｍｍ〜３．
０ｍｍ程度の透明な樹脂基板を用いることが特に好まし
い。

【００４４】本例では、透明基板２３として、厚さ２．
３ｍｍの高耐熱のアクリル樹脂板（三菱レーヨンＵＴ−
１００）を使用した。ホログラムは２１は外周部に５ｍ
ｍ幅以上の非有効領域２２を設けている。非有効領域は
レーザ光によるホログラムの露光に先立ち、非有効領域
のみを非可干渉性の光により感光させてしまうことによ
り形成した。カバーフィルム２６としては５０μｍ厚の
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを使用
した。透明基板のサイズは横約８５ｍｍ、縦約８０ｍｍ
であり、ホログラムの有効領域のサイズは横約７５ｍ
ｍ、縦約７０ｍｍである。

【００４５】このように、ホログラムの有効領域の面積
を、前記透明基板の面積より小さく、特に透明基板の外
周に沿って幅３ｍｍ以上の非有効領域が設けることは好
ましい。基板外周からの何らかの物質の進入などによる
ホログラムの特性変化を最低限に抑制できるからであ
る。

【００４６】本例で用いたホログラムは、厚さ２０μｍ
のアクリル系フォトポリマーからなる感光材料を用い、
体積位相型の反射型ホログラムを用いた。ホログラムの
露光は、ローダミン６Ｇを用いた色素レーザの５７４．
５ｎｍの光とＫｒレーザの６４７．１ｎｍの光を同軸に
重ねた光により行った。

【００４７】レーザ光を広げるための光学系としては、
２つの円筒面レンズを用いた。円筒面レンズにより横方
向と縦方向の発散点の位置を実質的に変え、光源側（参
照光側）では露光点からホログラムまでの距離をそれぞ
れ９０ｍｍ、３６０ｍｍとし、像側（物体光側）では露
光点からホログラムまでの距離をそれぞれ３６０ｍｍ、
１０８０ｍｍとした。露光角度は光軸中心において、光
源側は６３°、光源側は３４°である。レーザ露光の
後、紫外線照射及び熱処理を施しホログラムを作製し
た。

【００４８】こうして得られたホログラムは６５°の入
射角で入射する光について、５４５ｎｍおよび６１３ｎ
ｍ付近に回折ピークを持ち、回折効率はそれぞれ７０
％、５０％であった。波長半値幅はともに約１０ｎｍで
あった。また、このホログラムに対し前記表示素子５６
を６０ｍｍの距離に配置すると、約２倍に拡大された表
示像が得られた。また、表示像の色調は前述の緑の透過
型フィルタを透した部分では緑色、赤の透過型フィルタ
を透した部分では赤色の領域分割された鮮やかな２色表
示が得られた。

【００４９】なお、フィルタを用いずに緑色と赤色の回
折光を混色すると、本実施例のホログラムでは黄色の表
示像が得られる。また、緑および赤に対応する光源の輝
線の強度とフィルタの透過率、ホログラムの回折効率と
の関係を適宜調節することにより緑、黄緑、黄色、橙
色、赤など様々な色調の表示像が得られる。また、青緑
赤の３色に対応する３つの波長により露光されたホログ
ラムを用いれば、同様にフルカラーの表示像が得られ
る。

【００５０】また、前述のように本例の表示体５６の表
面は、表示体からホログラムへの光軸に対し１５°傾け
てある。この結果として、観察者がその視域の範囲内で
視点を動かしても大きな変形の少ない表示像を得ること
ができる。

【００５１】本発明におけるホログラムは、通常数１０
ｍｍから数１００ｍｍ角程度の面積で、数μｍから数１
０μｍ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
広く使用できる。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
感光材料を使用できる。

【００５２】これらのホログラムとして、複数の波長の
光により多重露光されたホログラムか、または１つまた
は複数の波長の光で露光された複数のホログラムを積層
したものを用いることによって、多色表示が可能とな
る。さらに、軸はずしの非球面凹面鏡に相当する回折格
子を記録することによって、表示像の遠方拡大表示が可
能となる。

【００５３】また、２つの円筒面レンズからの発散光に
より露光されたホログラムであるか、または２つの円筒
面レンズからの発散光により露光されたホログラムをマ
スターホログラムとして複製されたホログラムを用いる
と、表示像の歪みの少ないホログラフィック表示装置が
実現できる。

【００５４】本発明における情報表示源は、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熱陰極管（ＨＣ
Ｔ）、冷陰極管、蛍光表示管（ＶＦ）、ハロゲンラン
プ、発光ダイオード、半導体レーザ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。

【００５５】これらの光源のうち、輝線を有する光源
や、広いスペクトル幅を持つ光源と狭帯域フィルタの組
み合わせたものは好ましく、また、ホログラムに対し情
報表示源の方向から入射し、観察者の方向にホログラム
によって回折される光の回折波長が、光源の輝線の波長
または狭帯域フィルタの波長と概略等しいため、情報を
含む光はホログラムにより効率よく回折されることとな
り、前景輝度を損なわずに輝度の高い表示像が得られ
る。

【００５６】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
フィルタと透過型のＴＮ型液晶素子や、ＳＴＮ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線を所望の色の光線
として照射できる。また、液晶表示素子の駆動方式とし
ては単純マトリックス方式のほかＴＦＴを用いたアクテ
ィブマトリックス方式でもよい。

【００５７】透過型液晶表示素子を用いる場合、ドット
マトリックス型の素子を使用すれば、コントラストや透
過率は若干劣るものの自由な内容の多様な表示が可能と
なる。一方セグメント型の透過型液晶表示素子を使用す
れば、表示内容はある程度固定されるが、非常にコント
ラストが高く明るい表示が可能となる。

【００５８】また、本発明における透過型液晶表示素子
としてＴＮ型液晶表示素子が使用できるが、高コントラ
ストの表示とするためにＳＴＮ型液晶表示素子が好まし
く、さらに本発明のホログラフィック表示装置に適する
高コントラストの表示とするには表示セルと補償セルの
２層の構造としたＤＳＴＮ型の液晶表示素子が好まし
い。補償セルの代わりに１軸性の高分子フィルムで同様
の補償作用を持たせたフィルム積層型液晶表示素子が使
用できるが、温度依存性を考慮するとＤＳＴＮ型液晶表
示素子がよい。

【００５９】本発明のように本体部の表示体近傍に温度
センサを設け、温度センサの信号により温度変化による
表示体の特性変化を補償する制御手段を設けることによ
り、環境の温度変化による液晶表示素子の特性変化を補
償できる。このような本発明を用いれば、車両などのよ
うに使用温度範囲の広い場合においても表示特性の変化
を少なくできる。

【００６０】このようにして複数の色の光線は、同一の
情報表示源から発することができ、これら複数の色の光
線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と光源の組み合わせによって、また
はカラー液晶表示素子を制御することによって、複数の
色の光線が同時に照射されないようにしてもよい。

【００６１】また、それとは別に、受光型表示素子を用
いず、上記の光源自体をパターン化して配列し特定の情
報を光として発生するものであってもよい。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
光線平行化手段、導光板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、または、ＫＮＯ
₃ 等の非線形光学素子を配置してもよい。

【００６２】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、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等が例示でき
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できる。

【００６３】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うる。

【００６４】本発明のホログラフィック表示装置を車両
用として用いる場合に、ホログラフィック表示装置を車
両のダッシュボード上に備えれば、車両内の観察者は車
両の前景を見ながら、大きく視線を動かすことなく表示
像を見ることができる。

【００６５】また、本発明のホログラフィック表示装置
を車両のダッシュボード内に組み込み、コンバイナを、
使用時にはダッシュボードから立ち上げ、非使用時には
ダッシュボードに沿うように倒れ収納すれば、非常にコ
ンパクトでデザイン性に優れたホログラフィック表示装
置が実現できる。

【００６６】また、以上、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
ない。たとえば、ダッシュボード上またはリヤトレイ上
に配置し、車両のコーナの位置を指示する虚像コーナマ
ーカなどにも、本発明を適用できる。また、乗り物以外
でも、プロンプタやゲームなどホログラムを用いた表示
装置全般に広く応用できる。

【００６７】

【発明の効果】本発明のホログラフィック表示装置によ
れば、情報表示源からホログラムへ入射する光の入射角
と、ホログラムから観察者へ回折する光の回折角とが異
なる非正反射の配置を採用し、特に両者の差を２０°以
上にすることによって、ホログラムにより回折されたこ
の表示像と、コンバイナの表面反射による２重像やホロ
グラムの多重回折像などの不要像が完全に分離され、不
要像のない視認性の高いホログラフィック表示装置が得
られる。また、本発明の非正反射配置を用いれば無反射
コートを用いることなく不要像を避けることができ、低
コストのホログラフィック表示装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【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

【図２】本発明のコンバイナの一例を示す概略断面図

【図３】本発明のコンバイナの一例を示す概略平面図

【図４】本発明の像歪みの補正のためのプレディストー
ションの一例を示す概念図

【図５】従来のホログラフィック表示装置の一例を示す
概念図

【符号の説明】

５０：コンバイナ５１：ケース５２：内部構造材５３：支持台５４：コンバイナ保持部品５６：表示素子５７：光源８０：本体部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と表示すべき情報を表示する表示体と
を有して表示すべき情報を光として発生する情報表示源
と、透明基板に配されていて前記光を観察者に向けて回
折し虚像として表示するホログラムを備えたコンバイナ
とが、本体部に備えられ一体化されたホログラフィック
表示装置において、前記情報表示源からホログラムへ入
射する光の入射角と、ホログラムから観察者へ回折する
光の回折角とが異なることを特徴とするホログラフィッ
ク表示装置。
【請求項２】前記ホログラフィック表示装置を水平に設
置した場合の前記コンバイナの水平に対する傾斜角が、
２５°〜４０°または５５°〜７５°の範囲に含まれる
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。
【請求項３】前記情報表示源からホログラムへ入射する
光の入射角と、ホログラムから観察者へ回折する光の回
折角との差が２０°以上であ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。
【請求項４】前記情報表示源からホログラムへの光の入
射角と、ホログラフィック表示装置を水平に設置した場
合の前記コンバイナの傾斜角との差の絶対値が１０°以
内であることを特徴とする請求項１、２または３のホロ
グラフィック表示装置。
【請求項５】前記情報表示源からコンバイナへの光軸に
対して前記表示体の表面のなす角度は、直角から１０°
〜４０°傾いていることを特徴とする請求項１、２、３
または４のホログラフィック表示装置。
【請求項６】前記コンバイナの傾斜角は、観察者から見
て前記虚像の高さを変えられるよう調整可能であり、コ
ンバイナの傾斜角の調整時には、前記情報表示源からコ
ンバイナへの光の入射角および情報表示源からコンバイ
ナへの距離が一定に保たれるよう、コンバイナ及び情報
表示源が一体となって動くことを特徴とする請求項１、
２、３、４または５のホログラフィック表示装置。