JPH0343779A - 分散補償風防ホログラム虚像表示装置 - Google Patents

分散補償風防ホログラム虚像表示装置

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JPH0343779A
JPH0343779A JP2172549A JP17254990A JPH0343779A JP H0343779 A JPH0343779 A JP H0343779A JP 2172549 A JP2172549 A JP 2172549A JP 17254990 A JP17254990 A JP 17254990A JP H0343779 A JPH0343779 A JP H0343779A
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hologram
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virtual
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JP2172549A
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Ronald T Smith
ロナルド・テイー・スミス
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Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
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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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ヘッドアップ風防ホログラム虚像表示装置
に関するものであり、特に風防のはるか前方に位置する
異なった虚像平面に画像成分を有する虚像を生成するヘ
ッドアップ風防虚像表示装置に関するものである。
［従来の技術〕 自動車等の乗物用のへラドアップ表示装置は、自動車等
の風防位置或いはその前方に虚像の計器表示を生成する
ために利用され、したがって運転者によるヘッドアップ
表示装置の読取りのために視界を移動させたり眼の焦点
を再度結ばせる必要がないから安全性を増加する。
ヘッドアップ表示装置は一般的に風防上または中に配置
された画像ホログラムの再生により、或いは例えば風防
に施される被膜のようなビーム分割器による画像源の反
射により虚像を生成する。
［発明の解決すべき課題〕 しかしながら、もしも虚像ホログラムシステムが広帯域
の光源を使用するならば、虚像は画像のぼけた分散を避
けるために画像ホログラムに接近して配置されなければ
ならない。ぼけのない虚像を風防の比較的前方に生成す
るためには狭帯域の光源を使用しなければならず、それ
は高価過ぎ、或いは目的によっては暗過ぎる可能性ずあ
る。
画像が画像源中で生じるヘッドアップ表示装置によって
は、異なった画像平面にあり、近くの画像を通して観察
できる遠くの虚像が重なった多重の虚像を生成すること
は困難であり、恐らく不可能である。
したがって広帯域の光源を使用し、風防の比較的前方に
虚像を生成するヘッドアップ風防表示装置を提供するこ
とは有効なことである。
また広帯域の光源を使用し、風防の比較的前方の異なっ
た虚像平面に画像成分を有する虚像を生成するヘッドア
ップ風防表示装置を提供することも有効なことである。
［課題解決のための手段］ これらの目的およびその他の利点は、この発明の画像ホ
ログラムと光源を含むダツシュボード、および補償反射
鏡ホログラムを具備する風防を有する乗物用のへラドア
ップ表示装置によって達成される。
［実施例］ 以下の詳細な説明および幾つかの図において、同じ素子
は同じ参照番号によって示されている。
第１図を参照にすると、車のような乗物用のヘッドアッ
プホログラフ虚像表示が示されている。
ヘッドアップ表示は、幅の広い光源ｌｌと、分散補償ボ
リューム反射ホログラム１３＾と、画像ボリューム反射
ホログラム１５Ａとを含む。画像ホログラム１５Ａは、
乗物の風防１７、例えば内側のその表面上または風防層
の間に支えられている。
補償ホログラム１３Ａは、光源１ｉからの距１１ｔＩ　
Ｒｃに配置され、画像ホログラム１５Ａに回折照射の代
わりとして再生照射として供給する。補償ホログラム１
３Ａからの回折照射は、照射源に対して角度Ａである。
画像ホログラム１５Ａからの回折照射は補償ホログラム
１３＾によって与えられた再生照射に対して角度Ａ′で
ある。
補償ホログラム１３Ａおよび画像ホログラム１５Ａは、
色分散を最小限にするように平行に近付けられることが
好ましい。（ａ）ｈｌが平行であり、（ｂ）虚像成分か
らの距離と距離Ｒｃが等しく、（Ｃ）角度ＡとＡ′が等
しいならば、画像成分のための画像点は、アイボックス
内のいずれからでも見たとき実際に色分散を有さない。
第１図において、補償ホログラム１３Ａからの分散照射
が両方のｈｌに普通に現れるけれども、ｈｌが平行であ
るとき必要な状態ではないことは注意すべきである。
ｈｌが平行でないとき、画像距離、光源距離Ｒ６、およ
び角度ＡとＡ′は、画像点がアイボックス内の１点から
見られたときのみ分散がないように選択されることがで
きる。色分散は、その点からの距離によって単調に増加
する。分散における前記パラメータの影響は、さらにこ
こで詳細に説明されるであろう。
しかしながら、実際問題としてｈｌが過度の色分散から
の悪影響を被ることなく、かなり非平行にあることがで
きることは注意すべきである。例えば、約１０乃至２０
度の非平行は、許容範囲の分散を有する表示を設ける。
補償ホログラムＬ３Ａによって与えられた再生照射にし
たがって、虚像は風防１７の前方に現れるように設けら
れる。さらにここで特別に説明すると、虚像は風防の前
方に比較的離れて位置し、異なった画像面に配置される
虚像成分を有することができる。
例によって、画像ｈ　ｌ　１５Ａは乗物またはエンジン
状態表示器の画像を含む。光源１１は、画像ｈ１１５Ａ
のための制御回路によって、乗物の動作子によって予め
決定された状態および見ることができる虚像表示を生成
するのに適当な時間で、選択的に付勢される。
１つのみの画像ｈｌが示されているけれども、複数の画
像ｈｌが光源および補償ｈｌのそれぞれによって利用さ
れることが可能なことは、明らかに理解されるべきであ
る。
第２Ａ図および第２Ｂ図を参照にすると、説明された画
像ｈ　１１５Ａに関する例を示した図である。
プロセスは、分散器の画像を有する第１のｈｌを記録し
、画像マスクと共に第１のｈｌの再生を第２のｈｌで記
録することを普通含む。第２のｈｌは画像ｈ　１１５と
して取付けられる。
特に第２Ａ図を参照にすると、銀ハロゲン化物フィルム
ｔｔｔは対象ビームＯＢＩと反射ビームＲＢＩに晒され
る。対象および反射ビームを生成するための照射は、既
知の技術にしたがって、例えばＰ偏光（すなわち、第２
Ａ図の紙面に対して平行に偏光）された長いコヒーレン
ト長のレーザ出力によって、約４乃至１０倍の対象ビー
ムの強度（すなわち、反射ビーム対対象ビームの強度の
比は、約４／１乃至ｌＯハである）を有する反射ビーム
を銀ハロゲン化物フィルムで供給するように、与えられ
る。レーザ出力は、記録するフィルムの背面（非入射）
の反射率を減少するためにＰ偏光される。
そのような反射率は、制御されないとき、形成されるべ
き好ましくない反射ｈｌを生じるであろう。
各分割ビームは、例えばマイクロスコープ対象レンズお
よび虹彩によって付勢されることができる分岐ビームで
あるように光学的に制御される。
対象ビームＯＢＩと反射ビームＲＢＩを生成する各照射
の光通路長は実質的に等しくされ、それは適当なレンズ
および／または遅延反射鏡の使用を含む既知の技術にし
たがって実行されることができる。
対象ビームＯＢＩ用の分岐ビームは、銀ハロゲン化フィ
ルム１１１に対して雑に普通である対象ビームＯＢＩを
与えるように、フィルムｉｌｌから距ＭＤｌで配置され
る出口瞳孔マスク１１５によって照射出力がマスクされ
る分散器１１３に供給される。その代わり、対象ビーム
用の分岐ビームは分散器１１３に先立ってコリメートさ
れることができた。
反射ビームＲＢＩ用の分岐ビームは、対象ビームＯＢＩ
に関して角度りで銀ハロゲン化フィルムに入射する反射
ビームＲＢＩを生成するためにコリメートレンズ１１７
によってコリメートされる。
銀ハロゲン化フィルム１１１は、画像ｈｌ１５Ａが記録
される第２Ｂ図で示されている段階において再生される
第１のｈ　１１１１Ａを設けるように開発されている。
例を説明することによって、２色性ゼラチン（ＤＣＧ）
フィルム１５は、対象ビームＯＢ２および反射ビームＲ
Ｂ２に晒される。それは、第２Ａ図で示されたプロセス
段階において分岐ビームを生成した同じ光源によって与
えられることが通常できる分岐ビーム上におかれる。各
ビームはまた、ＤＣＧフィルム１５まで同じ光学通路長
を有する。
対象ビーム○Ｂ２用の偏向ビームは、第２Ａ図ノ銀ハロ
ゲン化物フィルム１１１と同じ配向である第１のホログ
ラム１１１　Ａに角度りで入射する出力を有するコリメ
ートレンズ２１１によってコリメートされ、コリメート
レンズ２１１によって与えられたコリメート対象ビーム
ＯＢ２は本質的に第２Ａ図で使用されるコリメート基準
ビームＲＢＩと逆である。第１のホログラムｉｌｌ　Ａ
に隣接した画像マスク２１３は第１のホログラム１１１
　Ａの再生出力をマスクし、記録されるべき位置指示器
の画像を限定する。画像ホログラムの前の虚像の画像平
面はＤＣＧフィルムｉ５とマスク・ホログラム構造との
間の距離Ｒ−によって決定される。
基準ビームＲＢ２用の偏向ビームは、リメートレンズ２
１５によってコリメートされ、対象ビームＯＢ２に関し
て角度Ａ′をなす。記録の際の角度Ａ″は所望の再生角
度Ａ゛によって決定される（第１図）。良く知られてい
るように、記録角度Ａ′は、記録照明波長と再生の平均
波長との間の関係および化学処理期間中の記録媒体の膨
脹または収縮を含む要因に応じて再生角度Ａ′とは異な
ることができる。
可能に異なる画像平面で多重画像成分を有する画像を生
成することが望ましく、このために各画像成分には異な
る画像マスク２１３およびＤＣＧフィルム１５の分離し
た露出が必要である。異なる画像成分はそれぞれ異なる
画像成分マスク用のＤＣＧフィルム１５とマスク・ホロ
グラム構造との間の距Ｍ　Ｒｌを変化することによって
異なる画像平面に現れるように記録されることができる
。
露出されたＤＣＧフィルムｉ５は現像され、乗物風防に
固定される画像ホログラム１５Ａを生成するように処理
される。特に、ホログラム１５Ａは第２Ｂ図と同じ配向
で乗物風防に固定され、オペレータの位置は虚像がマス
ク・ホログラム構造と同じ相対位置に配置されるように
ホログラム１１１　Ａの左側である。
第３図を参照すると、基準ビームＲＢおよび対象ビーム
ＯＢに重クロム酸ゼラチン記録フィルムＩ３を露出する
ことによって分散補償ホログラム１３Ａを記録するため
の処理が示されている。画像ホログラム１５Ａの記録の
ように、対象ビームＯＢおよび基準ビームＲＢは同一の
照明源に基づいている。しかしながら、対象ビームＯＢ
および基準ビームＲＢの各強度は実質的に同じでなけれ
ばならない（すなわち、１／１の強度比）。
基準ビームＲＢは、第２図の光源１１と補償ホログラム
１３Ａとの間の距離Ｒ６と同じＣＧフィルム１３からの
距ＭＲ８に設けられた明確なポイントソースを有する偏
向ビームである。
対象ビームＯＢ用の偏向ビームは、出力が対象ビームＯ
Ｂであるコリメートレンズ３１１によってコリメートさ
れる。コリメート対象ビームＯＢの入射角は分散補償ホ
ログラム１３Ａから回折された照明の所望の方向によっ
て決定され、第１図のシステムでは、回折された照明は
ＤＣＧフィルム１３の他方の側に対象ビームＯＢの通路
を連続させるここによって限定された方向である。した
がって、例えば００の対象ビーム人射角に対して回折ビ
ームもＯａである。対象ビームＯＢおよび基準ビームＲ
Ｂは、第１図において所望の再生角Ａによって決定され
る間の角度Ａを形成するように配向される。良く知られ
ているように、記録角度Ａは記録照明波長と再生の平均
波長との間の関係および化学処理期間中の記録媒体の膨
脹または収縮を含む要因に応じて再生角Ａと異なること
ができる。
再生構造は、補償および画像ホログラムに関して平行で
あり、また角度ＡおよびＡ′に関しては等しいことが好
ましい。したがって、第３図におけるコリメートされた
対象ビームＯＢは、ホログラム１５に入射する第２Ｂ図
の基準ビームＲＢ２と同じ角度でホログラム１３に入射
する。選択された特定の角度は、それらが互いに等しい
限り重要ではない。さらに、第３図の角度Ａは第２Ｂ図
の角度Ａ′に等しい。
露出後、ＤＣＧフィルム１３は基体に対する任意の適切
な積層の後に第３図に示されたものと同じ配向で第１図
の分散補償ホログラム１３Ａとして使用されるホログラ
ム１３Ａを生成するように現像され、ホログラム１３Ａ
は偏向基準ビームＲＢの代わりに広帯域光源によって照
明される。
本発明の利点は、分散補償ホログラムを使用せずに照明
される虚像ホログラムの分析によりさらに良く理解でき
る。画像ホログラムは、観察者によって観察される虚像
を生威し、原理的にこの虚像はホログラムの平面の外側
に位置されることができる。しかしながら、実際には色
分散の現象は厳密にホログラムまでの距離を減少し、画
像は満足できる鮮明な画像を生成するように位置される
ことができる。色分散とは、ホログラムからの光線の回
折角度がその波長に依存する現象を表す。
その結果、ゼロでないスペクトル帯域幅を有する光のビ
ームがホログラムに入射したとき、ホログラムはそれぞ
れ異なる波長を有する光線のファンで光を回折するため
、画像全体が不明瞭になる。
ホログラムの平面に正確に位置された画像では、色分散
は画像を不明瞭にしないが、画像がホログラムから取除
かれると、画像の不明瞭さは急速に増加する。
画像ホログラムに対する波長λ１上の画像の回折角θＩ
および入射角θ。の明示された依存関係は次式によって
与えられる。
、−１ ９Ｊ、ｍ５ｚｎ（λ。ｆ　ｔ　５ｉｎ６）ｃｌ（等式１
） ここで“＋°は反射ホログラムに対して使用され、は伝
送ホログラムに対して使用され、ｆは次式によって与え
られる表面の光線の縞の周波数である。
ｆ　　ｓ＋＋　　（ｓｉｎｅｏ　±　ｓｉｎ　　ｅｒ）
／λｏ　ｚｗ　　（ｓｉｎｅ、ｏ　±　ｓｉｎ　ｅｃｏ
”Ａｃ０（等式２） ここで＋“は反射ホコグラムに対して使用され、は伝送
ホログラムに対して使用され、λ。
は露出周波数であり、θ０は対象ビーム角度であり、θ
、は基準ビーム角度であり、θ、０は波長λ９゜の光に
対する画像ホログラムからのプレイバック回折角であり
、θ。。は通常に関して画像ホログラム上に入射するプ
レイバック角であり、λ６゜はホログラム最頂点波長（
ホログラム回折が最大であるような波長）であり、すべ
ての角度は大気中の角度である。波長に関する回折各θ
Ｉを微分すると次のようになる。
ｄｅ　、　／ｄλ　ｘ、ｆ／ｃｏｓ９．。
　　　Ｃ （等式３） したがって、スペクトル帯域幅Δλ、を有する光源に対
して、入射平面内のくもりを誘発する色分散は次式の通
りである。
Δｅ　＝ΔλｆｌＣｏＳＯｉ。
　　　　Ｃ （等式４） この依存関係はθ１゜−〇である特別な場合に関する第
４Ａ図で示されており、伝送および反射の両ホログラム
に適用される。第５図に示されているように、くもった
画像ポイントの外見の大きさＷ、はほぼ次式の通りであ
る。
ｗ、　ｘ　Ｒ，Δｅｉ （等式５） ここでＲ１はホログラムと虚１象との間の距離である。
ホログラムから距離Ｒ，の立置に配置された目のような
画像システムの焦平面における外見の画像のくもりΔθ
、はほぼ次式の通りである。
Δｅ、　！　Δ９ｉ／（１＋Ｒｖ／Ｒｉ）（等式６） これは瞳孔の直径に依存しない。前記等式は外見の画像
のくもりΔθ、が画像距離Ｒ１に対するホログラムに依
存することを示している。画像がホログラムの平面にあ
るときに画像のくもりはなく、ホログラムからの画像距
離が増加するにつれてくもりは単調に増加する。Ｒ，−
３０“であり観察者の虹彩の直径がＷ、−０，２”であ
る現実的な場合に対して、外見の画像のくもり対ホログ
ラムのくもり、およびホログラムの距離に対する画像は
第４Ｂ図に示されている。
受入れ可能な最大の画像のくもりΔθ０．を関数とした
光源帯域幅Δλ１の上限値は次式によって与えられる。
Δλ。〈λ。ｏｃｏＳｅｉｏΔｅ、、ｘ（１＋　Ｒｖ／
Ｒｉ）／（ｓｉｎｅｏｏｔｓｉｎｅｉｏ）（等式７） ここで“＋”は伝送ホログラムに対し、　−は反射ホロ
グラムに対する。
したがって、ホログラムから十分離れて存在するホログ
ラム画像内の外見の画像のくもりを減少することは、基
本的に等式４によって与えられるホログラムの画像のく
もりΔθ１を減少するここを要求する。これは基本的に
、（ａ）入射角と回折角を等しくすることによってホロ
グラムの光の縞の傾斜を最小にすること、或いは（ｂ）
光源のスペクトラル帯域幅を最小にすることを要求する
。
しかし入射角と回折角を等しくすることは、ホログラム
の基体表面からの第１の表面の反射が観察者のアイボッ
クスに入り、虚像を見ることを干渉するであろうことを
意味する。この理由のため、ホログラムの補償をせずに
直接照射される画像ホログラムは通常はその表面にビー
ムで照射されることが好ましく、そのため光を反射され
た第１の表面は光源の特許請求の範囲に戻され、トラッ
プされるであろう。しかし、観察者および回折画像光線
に関して風防は大きく傾く。したがって、もし光源スペ
クトル帯域幅を非常に狭くすることができなければ、結
果として生じる色分散は非常に大きくなる。
一般に存在する狭帯光源は、自動車のように非常に高価
で大量の電力を消費するかまたは様々な環境において使
用するには不鮮明である。レーザは非常に単調な光を生
成するが、それらは非常に高価で大量の電力を消費し、
実行的であるには衝撃や振動に影響され易すぎる。水銀
アーク灯は黄色の狭帯高強度光を提供することができる
が、それらは実用するには非常に高価で大量の電力を消
費する。白熱灯のような広帯源の前部に狭帯スペクトラ
ルフィルタを配置することによって狭帯光を発生させる
ことができるが、広帯光のほとんどはフィルタされ、結
果として伝送された光は実用的な画像を生成するには不
鮮明すぎる。したがって、もし幾つかの手段がこのデイ
スプレィ内の分散を幾分か減少或いは除去するために発
見できなければ、風防から十分に離れて位置する虚像は
実際は達成しがたいであろう。
記載された本発明は、見られる画像ホログラムからの分
散をほしようするように画像ホログラムに対する再生照
明を予め分散させる分散補償を利用し、結果としてシャ
ープな虚像を得る。第６Ａ図および第６Ｂ図に示すよう
に、この発明は予め分散させた格子または反射ホログラ
ムを使用し、透過および反射ホログラムシステムのいず
れにも適用可能である。透過ホログラムシステムでも動
作させることができる。しかしながら自動車用表示装置
としては反射ホログラムシステムが好ましい。
第６Ａ図および第６Ｂ図に示す反射ホログラム形態にお
いて、各ホログラムＦ効率的なボリュームホログラムで
あり、それ故結合された効率は高いが、結合された屈折
角（第１のホログラムに入射する光線と第２のホログラ
ムで回折される光線との間の角度）は０に近付く。した
がって第１のホログラムに入射する白色光は強く分散さ
れるが、この分散光が画像ホログラムに遭遇するとき反
対方向に強く再分散され、その結果観察者に向かう画像
ビームはほとんど分散されない。画面のホロダラムに対
してはホログラム画像上の少なくとも一点は完全に分散
が補償され、分散を示さない。
しかし他の画像点では残留分散がある。主要な問題はこ
の残留分散がどのような大きさであり、分散が補償され
たホログラム中でそれを最小にする方法がどのようなも
のであるかと言うことである。
この発明の分散が補償されたホログラムの基本的な性質
は第７図に示す一般的な場合の解析により実現できる。
波長λ６゜の光線が角度θ、１゜でホログラムｉに入射
し、角度θ目０で回折される。
この回折された光線が画像ホログラム２に入射し、そこ
で角度θ１□。で再回折される。−膜内な波長λ１に対
して、回折された角度θ１□は次のように決定される。
式１を使用して、ホログラム１を離れる回折角度θ、は
次の式８により与えられる。
（式８） ホログラム２を離れる回折された角度θ、２はは次の式
９により与えられる。
９１２　”　５ｉｎ−１（（８Ｌｎｅｔ２ｏ−ｇＬｎｅ
ｃ２ｏ）　Ｘ、ハｃｏ　＋　ｇｉｎＱｃ２）（式９） さらに並列ホログラムに対して、補償ホログラム１で回
折された光線は次のように画像ホログラム２に入射する
光線と関係する。
ｅｃ２０　　”　　”ｉｌ。
（式１０） ％式％ （式１１） ここでθｃ２０は波長λ、。の光に対する画像ホログラ
ム上の入射角度であり、θｃ２は波長λ、の光に対する
画像ホログラム上の入射角度である。
画像の中心がそのような位置と仮定する。
ｅｉ２０″ｅＣ１０ （式１２） 式８乃至１２を組み合わせると画像ホログラム２の回折
された角度θ、２は次の式１３によって簡単に与えられ
る。
１２　　　１２０ （式１３） それ故分散補償されたホログラムはホログラム画像の１
点における分散に対して完全に補償することができる。
画像の中心から外れた画像点に対しては、式１２はもは
や維持されず、残留分散は次の式で示される。
ｅＬ　２−９　ｉｎ　　［（Ｓ　１ｎｅＬ　２０−　’
Ａ　Ｌｎｅｃｌｏ　）λ。ハ。ｏ　＋　５ｉｎ９０１ｏ
１（式１４） 以下、第８Ａ図および第８Ｂ図に示された反射ホログラ
ム幾何学形状を参照して分散補償がどのように実質的に
分散問題を軽減することができるかを論じる。ホログラ
ムから２５°゛に位置し、ホログラムの背後の４０°°
に設けられた４°°高い虚像を観察していると仮定する
。また、最大許容画像くもりは１ｍｒａｄであると仮定
する。分散♀ｉｔｉ　＠のないホログラムデイスプレィ
（第８Ａ図）の場合では、式１３は次の厳密な要求を生
成する：Δλｇ＜１．５１ しかしながら、画像の中心に位置された光源を具備した
分散補償されたホログラムにおいて（２つのホログラム
が仮想上第８Ｂ図のように配置した場合）、ホログラム
における最大屈曲角（入射および回折光線間の差）は８
．５　’−５．７°−２，８゜であり、その結果スペク
トルの帯域幅要求はかなり緩和される：Δλ、＜１７．
９゜これはホログラム自身のスペクトル帯域幅に一致す
る。したがって、白熱電球のような広帯域の光源を使用
することができる。その結果、ホログラム画像の輝度は
、■５５１ｎｍフィルタで観察される非分散補償画像に
対するよりも分散補償画像に対して約１２倍の明るさに
なる。したがって、分散補償ホログラムは実際の光源を
使用し、高い画像輝度を得てホログラムの背後のかなり
の距離の虚像を表示することができる。
第９図に示された例を見て、５４３ｎｍのピーク波長、
１ｍｒａｄの最大の許容可能な画像くもり、４゛°の高
いアイボックス、３０”のホログラムまでの観察距離、
１．４３’の画像および６８″のホログラムから外れた
公称回折光線角度を仮定すると、ホログラムの背後の画
像の距離が変化すると、要求スペクトル帯域幅はどのよ
うに変化するであろうか。第１０図に示された結果によ
ると、ホログラムの背後に近い領域を除いて、ホログラ
ムの背後に距離Ｒｃで画像を中心に位置することが最良
であり、これは最も広いスペクトル帯域幅を提供するも
のである。
Δλｍａｍ−Δθ、λｔ／γ （式１５） ここでγは、光線の平面内におけるアイボックスの中心
に関する虚像による角度の１／２である。
したがって、例えば高さが１インチであり、アイボック
スから５０インチに配置された虚像は０．５７２９の半
分の角度γに対する（０．５１５０の逆タンジェント）
。
さらに、Ｒ６が比較的大きい（例えば１２８”より大き
い）場合、虚像がかなりシャープに現れるフィールドは
大きい深さである。したがって、本発明は異なる画像平
面に位置された（所望ならば重ねられた）多数の虚像を
発生することができ、これはシャープな画像品質を有す
る。
最初に述べたように、分散補償ホログラムおよび画像ホ
ログラムが平行でない場合、色分散はホログラムが平行
である場合よりも大きくなる。しかしながら、第１図に
おける角度ＡおよびＡ′は色分散を最小にするように以
下の基準にしたがって選択されることができる。
第７図を参照すると、平行でないホログラムに対して、
θｇ２０卑θ口。　および： θ１゜−０口。＋α （式１Ｂ） θ６□−０１．＋α （式１７） ここで、αは非平行率の量である。
式９と式１７を組合せると、θ、がλ。の関数であると
明確に定める以下の式になる： （式１８） θ、２−θ１２゜に対してλ、に関して式１８を微分し
た結果： （式１９） 分散のないものとして、式Ｌ９はＯに等しく設定され、
これは平行でないホログラムにより最小の色分散を達成
するのに必要な状況を生成する：ｃｏｓｅ、　　（ｓｉ
ｎｅ　　　−５ａｎｅ　　）＝ｃｏｓ９　　　（ｓｉｎ
ｅ　　　−５ｉｎｅｉ１ｏ）上１０　　　　１２０　　
　　　　ｃ２０　　　　　　　ｃ２０．　　　　ｃｌ。
（式２０） 上記の状況が満足されたとき、角度Ａ゛およびＡは値で
近いが等しくなく、角度Ａ′はθ１２０　＋θ６□。で
あり、角度ＡはθｉｌＯ＋θ１１０である。
上記はスペクトル的に狭い帯域の光源の使用なしに画像
を供給する画像ホログラムから比較的（こ遠いべもりの
ない実質上の画像を提供する虚像デイスプレィシステム
を示した。さらに、相違な画像平面に位置された画像成
分を有する画像を表示することができる。
上記は本発明の特定な実施例および説明を述べてきたが
、その技術的範囲は添付の特許請求の範囲によって決定
されることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に関連するヘッドアップ表示の略正面図
である。 第２Ａ図および第２Ｂ図は第１図のへラドアップ表示の
画像ホログラムを記録する方法を例によって示す。 第３図は第１図のへラドアップ表示の分散補償反射ホロ
グラムを記録する方法を示す。 第４Ａ図および第４Ｂ図は種々なホログラム角度ぼけに
対する視覚と画像の深さにおける角度画像ぼけの量を示
す。 第５図は特定の画像点に対するホログラムからの画像ぼ
けを示す模型である。 第６Ａ図および第６Ｂ図は本発明を実行する２つの可能
な形状を示す。 第７図は供給源から特定の光線に対する分散補償虚像表
示の模型である。 第８Ａ図は非常に狭い帯域幅の光源からイルミネーショ
ンを必要する補償ホログラムを使用しない画像ホログラ
ムの例である。 第８Ｂ図は画像ホログラムおよび補償ホログラムを使用
する分散補償システムの例である。必要されるイルミネ
ーションスペクトル帯域幅はかなり広い。 第９図は画像の中心からの角度αにおける分散補償ホロ
グラムシステムの例である。 第１Ｏ図はＲ１とＲｅを比較して１ｍｒａｄよりも少な
い画像ぼけを与えるために必要されたスペクトル帯状幅
を示すグラフである。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）記録されている画像を有する画像ホログラムと、 照明源と、 前記画像ホログラムの色分散を補償するように予め色分
    散されている再生照明を前記画像ホログラムに与えるた
    めに照明源の照明に応答する補償手段とを具備し、前記
    画像ホログラムは前記記録されている画像の虚像を前記
    再生照明に応じて生成することを特徴とする虚像表示装
    置。
  2. （２）前記補償手段が分散ホログラムを備えている請求
    項１記載の虚像表示装置。
  3. （３）前記画像ホログラムは前記画像ホログラムから変
    位されている虚像を生成する請求項１記載の虚像表示装
    置。
  4. （４）前記画像ホログラムは異なった画像平面に位置す
    る画像成分を有する虚像を生成する請求項１記載の虚像
    表示装置。
  5. （５）前記照明はスペクトルの広い帯域の光源である請
    求項１記載の虚像表示装置。
  6. （６）前記画像ホログラムは反射ホログラムで構成され
    ている請求項１記載の虚像表示装置。
  7. （７）記録されている画像を有する画像ホログラムと、 スペクトルの広い帯域の照明源と、 前記画像ホログラムの色分散を補償するように予め色分
    散されている再生照明を前記画像ホログラムに与えるた
    めに照明源の照明に応答する分散ホログラムとを具備し
    、前記画像ホログラムは前記記録されている画像の虚像
    を前記再生照明に応じて生成することを特徴とする虚像
    表示装置。
  8. （８）前記画像ホログラムは前記画像ホログラムから変
    位されている虚像を生成する請求項７記載の虚像表示装
    置。
  9. （９）前記画像ホログラムは異なった虚像平面に位置す
    る画像成分を有する虚像を生成する請求項７記載の虚像
    表示装置。
  10. （１０）記録されている画像を有し、乗物の操作者によ
    って観察可能な虚像を再生照明にしたがって生成するた
    めに乗物の風防によって支持されている画像反射ホログ
    ラムと、 照明源と、 前記画像ホログラムの色分散を補償するように予め色分
    散されている再生照明を前記画像ホログラムに与えるた
    めに照明源の照明に応答する補償手段とを具備し、前記
    画像ホログラムは前記記録されている画像の虚像を前記
    再生照明に応じて生成することを特徴とする虚像表示装
    置。
  11. （１１）前記補償手段が分散ホログラムを備えている請
    求項１０記載の虚像表示装置。
  12. （１２）前記画像ホログラムは前記画像ホログラムから
    変位されている虚像を生成する請求項１０記載の虚像表
    示装置。
  13. （１３）前記画像ホログラムは異なった画像平面に位置
    する画像成分を有する虚像を生成する請求項１０記載の
    虚像表示装置。
  14. （１４）前記照明はスペクトルの広い帯域の光源である
    請求項１０記載の虚像表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6836369B2 (en) 2002-03-08 2004-12-28 Denso Corporation Head-up display

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3822222A1 (de) * 1988-07-01 1990-01-04 Bosch Gmbh Robert Einrichtung fuer head-up-displays an kraftfahrzeugen
KR960006827Y1 (ko) * 1990-03-31 1996-08-08 엘지전자 주식회사 후론트패널 배면의 다목적 플레이트
KR950005646Y1 (ko) * 1990-12-22 1995-07-15 엘지전자 주식회사 비점수차가 보정된 홀로그래픽 주사장치
GB9116108D0 (en) * 1991-07-25 1991-11-06 Pilkington Perkin Elmer Ltd Improvements in or relating to displays
GB2269681B (en) * 1992-07-14 1995-06-07 Yazaki Corp Display system for vehicles
DE69332090T2 (de) * 1992-09-03 2002-10-17 Denso Corp Holographievorrichtung
WO1994007160A1 (en) * 1992-09-11 1994-03-31 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Junior University Chromatic focal pencil beam-generating apparatus
US5760931A (en) * 1992-12-14 1998-06-02 Nippondenso Co., Ltd. Image display unit
US5335099A (en) * 1992-12-22 1994-08-02 Hughes Aircraft Company Veiling glare control holographic windshield
US5473447A (en) * 1994-02-14 1995-12-05 Polaroid Corporation Heads-up and heads-down displays employing holographic stereograms
US5483362A (en) * 1994-05-17 1996-01-09 Environmental Research Institute Of Michigan Compact holographic sight
US5815936A (en) * 1994-05-17 1998-10-06 Environmental Research Institute Of Michigan Detachable hologram assembly and windage/elevation adjuster for a compact holographic sight
US5728324A (en) * 1995-01-31 1998-03-17 Digital Optics Corporation Molding diffractive optical elements
US5694230A (en) * 1995-06-07 1997-12-02 Digital Optics Corp. Diffractive optical elements as combiners
EP0772103A3 (en) 1995-10-30 1998-01-21 Denso Corporation A method for producing a hologram and a display device using the same
US5721598A (en) 1995-12-26 1998-02-24 Hughes Electronics High efficiency, high color purity, on-axis holographic color filter and full-color liquid crystal display
JP2000506998A (ja) 1996-03-15 2000-06-06 レティナル ディスプレイ ケイマン リミティッド 画像を見るための方法及び装置
AU5460899A (en) 1998-07-29 2000-02-21 Digilens Inc. In-line infinity display system employing one or more switchable holographic optical elements
EP1114340A1 (en) * 1998-09-14 2001-07-11 Digilens Inc. Holographic illumination system and holographic projection system
US6339486B1 (en) 1998-10-16 2002-01-15 Digilens, Inc. Holographic technique for illumination of image displays using ambient illumination
US6094283A (en) 1998-10-16 2000-07-25 Digilens, Inc. Holographic display with switchable aspect ratio
AU6519099A (en) 1998-10-16 2000-05-08 Digilens Inc. Method and system for display resolution multiplication
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
US6115151A (en) * 1998-12-30 2000-09-05 Digilens, Inc. Method for producing a multi-layer holographic device
US6678078B1 (en) 1999-01-07 2004-01-13 Digilens, Inc. Optical filter employing holographic optical elements and image generating system incorporating the optical filter
US6504629B1 (en) 1999-03-23 2003-01-07 Digilens, Inc. Method and apparatus for illuminating a display
KR20010090432A (ko) 1999-03-23 2001-10-18 추후 보정 광학 피드백을 사용하는 조명 시스템
US6525847B2 (en) 1999-06-16 2003-02-25 Digilens, Inc. Three dimensional projection systems based on switchable holographic optics
US6473209B1 (en) 1999-08-04 2002-10-29 Digilens, Inc. Apparatus for producing a three-dimensional image
US6323970B1 (en) 1999-09-29 2001-11-27 Digilents, Inc. Method of producing switchable holograms
US6424437B1 (en) 2000-10-10 2002-07-23 Digilens, Inc. Projection display employing switchable holographic optical elements
US6952312B2 (en) * 2002-12-31 2005-10-04 3M Innovative Properties Company Head-up display with polarized light source and wide-angle p-polarization reflective polarizer
EP1619536B1 (en) * 2003-04-28 2022-02-16 Nikon Corporation Image combiner and image display
JP2007523321A (ja) * 2003-12-31 2007-08-16 ユニヴァーシティー オブ サウスカロライナ 気体及び他の流体のための薄層多孔光センサ
US20070201136A1 (en) * 2004-09-13 2007-08-30 University Of South Carolina Thin Film Interference Filter and Bootstrap Method for Interference Filter Thin Film Deposition Process Control
US8240189B2 (en) * 2004-10-04 2012-08-14 Halliburton Energy Services, Inc. Thermal selectivity multivariate optical computing
WO2007061436A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 University Of South Carolina Self calibration methods for optical analysis system
US8154726B2 (en) 2005-11-28 2012-04-10 Halliburton Energy Services, Inc. Optical analysis system and method for real time multivariate optical computing
US20070166245A1 (en) 2005-11-28 2007-07-19 Leonard Mackles Propellant free foamable toothpaste composition
EP1974201A1 (en) * 2005-11-28 2008-10-01 University of South Carolina Optical analysis system for dynamic, real-time detection and measurement
US20070279755A1 (en) * 2006-06-01 2007-12-06 3M Innovative Properties Company Head-Up Display System
EP2033196A2 (en) 2006-06-26 2009-03-11 University of South Carolina Data validation and classification in optical analysis systems
EP2078187A2 (en) * 2006-11-02 2009-07-15 University of South Carolina Multi-analyte optical computing system
WO2008121692A1 (en) 2007-03-30 2008-10-09 University Of South Carolina Tablet analysis and measurement system
US8213006B2 (en) * 2007-03-30 2012-07-03 Halliburton Energy Services, Inc. Multi-analyte optical computing system
WO2008121715A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Ometric Corporation In-line process measurement systems and methods
US8283633B2 (en) * 2007-11-30 2012-10-09 Halliburton Energy Services, Inc. Tuning D* with modified thermal detectors
US8212213B2 (en) * 2008-04-07 2012-07-03 Halliburton Energy Services, Inc. Chemically-selective detector and methods relating thereto
WO2012172295A1 (en) 2011-06-16 2012-12-20 Milan Momcilo Popovich Holographic beam deflector for autostereoscopic displays
US10866414B2 (en) * 2015-07-15 2020-12-15 Apple Inc. System with holographic head-up display
DE102016111119A1 (de) 2016-06-17 2017-12-21 Visteon Global Technologies, Inc. Laser-Projektionsanordnung und Verfahren zur Erzeugung virtueller Bilder
US20210080907A1 (en) * 2016-10-03 2021-03-18 Arkady Bablumyan Reflection mode volume holographic optical elements (vhoes)
US10281726B2 (en) 2017-04-04 2019-05-07 Microsoft Technology Licensing, Llc Refractive-diffractive display system with wide field of view
FR3069654B1 (fr) * 2017-07-31 2020-04-03 Thales Systeme de visualisation comportant un dispositif optique holographique permettant d'afficher des images dans des plans differents

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS515956A (ja) * 1974-07-04 1976-01-19 Nippon Telegraph & Telephone
JPS6135416A (ja) * 1984-07-09 1986-02-19 フオード　モーター　カンパニー ホログラフイツク表示システム
JPS6358317A (ja) * 1986-08-28 1988-03-14 Shimadzu Corp ヘツドアツプカラ−デイスプレイ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0616136B2 (ja) * 1986-11-14 1994-03-02 矢崎総業株式会社 車載用ホログラフィック表示システム
US4807951A (en) * 1987-01-06 1989-02-28 Hughes Aircraft Company Holographic thin panel display system
US4790613A (en) * 1987-01-06 1988-12-13 Hughes Aircraft Company Holographic display panel for a vehicle windshield
US4737001A (en) * 1987-01-06 1988-04-12 Hughes Aircraft Company Holographic indicator for determining vehicle perimeter
US4795223A (en) * 1987-01-06 1989-01-03 Hughes Aircraft Company Segmented 3-D hologram display
JP2556020B2 (ja) * 1987-02-06 1996-11-20 日本電装株式会社 ホログラムを用いた表示装置
JPS63194201A (ja) * 1987-02-09 1988-08-11 Nippon Denso Co Ltd ホログラムを用いた表示装置
DE3712663A1 (de) * 1987-04-14 1988-10-27 Holtronic Gmbh Anzeigesystem zum moeglichst akkommodationsfreien ablesen von informationen bei auf fernsicht eingestelltem auge
FR2615003B1 (fr) * 1987-05-07 1991-09-13 X Ial Systeme de visualisation d'informations visuelles mobiles dans l'espace

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS515956A (ja) * 1974-07-04 1976-01-19 Nippon Telegraph & Telephone
JPS6135416A (ja) * 1984-07-09 1986-02-19 フオード　モーター　カンパニー ホログラフイツク表示システム
JPS6358317A (ja) * 1986-08-28 1988-03-14 Shimadzu Corp ヘツドアツプカラ−デイスプレイ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6836369B2 (en) 2002-03-08 2004-12-28 Denso Corporation Head-up display

Also Published As

Publication number Publication date
CA2019742A1 (en) 1990-12-29
CA2019742C (en) 1995-07-04
DE69031515D1 (de) 1997-11-06
MX170539B (es) 1993-08-30
EP0405540A2 (en) 1991-01-02
US4981332A (en) 1991-01-01
EP0405540B1 (en) 1997-10-01
KR910001418A (ko) 1991-01-30
EP0405540A3 (en) 1992-07-01
KR930001538B1 (ko) 1993-03-04
DE69031515T2 (de) 1998-04-23

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