JPH04316009A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に乗物用のホログラ
フィックヘッドアップディスプレイ、特に周辺光による
ディスプレイの主画像ホログラムの疑似再構成を防止す
る保護ホログラムを備えたホログラフィックヘッドアッ
プディスプレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両のオペレータの視線内に
計器情報を提供するヘッドアップ車両計器ディスプレイ
が開発されている。ヘッドアップディスプレイシステム
に対する１つの方法では自動車の風防の内面に積層され
た、または自動車風防の層の間に内蔵された反射ホログ
ラムを備えている。反射ホログラムはそこに記録された
状態情報により動作し、関連した光源によって再構成ま
たは再生されるように設計されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ホログラフィックヘッ
ドアップディスプレイの反射ホログラムは狭い角度範囲
にわたる狭い波長帯域を有する再生照明に応答するよう
に設計され、それは太陽光、街灯または路面反射のよう
な別の照明の影響を受ける。したがって、意図された再
生照明以外の照明の結果、疑似的な再構成が可能である
。ディスプレイが状態情報を監視するために使用され、
不要な散乱を生成し、さらに結果としてディスプレイを
無視するので、このような疑似的な再構成は許容できな
い。

【０００４】したがって、周辺照明からの疑似再構成へ
の感度を減少し、ディスプレイのホログラムの透過率を
実質的に減少しない車両用のヘッドアップホログラフィ
ック計器ディスプレイを提供することは有効である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記および別の利点は、
車両の前面の周辺シーンに対してオペレータの視界に配
置された透明な基体によって支持された主画像反射ホロ
グラムと、主画像ホログラムに再生照明を供給する光源
と、そうでなければ第１の反射ホログラムを疑似的にオ
ンにする周辺照明を実質的に回折する主画像ホログラム
の正面の保護ホログラムとを含み、保護ホログラムが典
型的に２．０　以上の光密度を持つ主画像ホログラムの
角度帯域幅およびスペクトル帯域幅を有するヘッドアッ
プディスプレイにおいて提供される。保護ホログラムは
平行なフリンジ反射ホログラムまたは傾斜フリンジ反射
ホログラムであることができる。

【０００６】

【実施例】以下の詳細な説明およびいくつかの添付図面
において、同じ素子は同じ参照符号を付けられている。

【０００７】図１の（ｂ）は標準の車両用安全風防１５
の層の間に支持された主画像ホログラム１１および保護
ホログラム１３を含む車両用のヘッドアップディスプレ
イシステム１０を概略的に示し、保護ホログラム１３は
したがって風防の内面に最も近い主画像ホログラムの前
面にある。 換言すると、車両の外側からの光は主画像ホログラムに
達するために保護ホログラム１３を通過しなければなら
ない。効率性および帯域幅を考えるために、保護ホログ
ラムは図１の（ｂ）に概略的に示されたように複数のホ
ログラム層１３Ａ　を含むことができる。

【０００８】選択的に付勢された発光灯１７および集束
レンズ１９は主画像ホログラム１１に再生照明を供給し
、それによって車両オペレータによって見られることが
できる再構成された画像１１´が再生照明に応答する主
画像ホログラムによって生成されるための１つの手段で
ある。発光灯およびパラボラ反射器は、集束された再生
照明を供給するためのもう１つの手段である。例えば光
放射ダイオード、レーザダイオードまたは遠隔の光源に
結合した光ファイバを含むその他多数の主照明源が使用
されることができる。

【０００９】例えば、主画像ホログラム１１は監視され
た動作特性の予め定められた状態の指示を含む画像を生
成するために記録され、発光灯１７はセンサが主画像ホ
ログラムに蓄積された指示の表示に適した状態を検出し
たときに付勢される。例示すると、主画像ホログラムに
蓄積された指示は車両燃料センサが予め定められたレベ
ルより低いものとして燃料レベルを検出したときに再構
成される低燃料というワードであることができる。

【００１０】再構成された画像１１´は説明のために特
定の位置に示されているが、それはホログラム記録プロ
セスにおいて定められる異なる位置および異なる角度で
位置されることができることが理解されるべきである。 主画像ホログラム１１および保護ホログラム１３の積層
体は風防１５の内面に交互に固定されるか、或は分離し
た自立性の透明なパネルであることができることも理解
されるべきである。

【００１１】保護ホログラム１３は、保護ホログラム１
３がないときにドライバーの目が適切に予測される空間
中の領域であるドライバーのアイボックス内で見られる
ことができる疑似的な再構成を行わせるスペクトル成分
および入射角を有する周辺照明を反射または回折するよ
うに構成されている。このような疑似的な再構成は傾斜
し、再構成を生じさせるスペクトル成分を有して主画像
ホログラム１１に入射するように外側からホログラムに
通過し、反射面で反射する周辺照明の結果である。換言
すると、保護ホログラムはそのように保護ホログラムに
よって反射または回折されない場合、ドライバーのアイ
ボックス内で見られることができる主ホログラム画像の
疑似的な再構成を生じさせる周辺照明を反射または回折
するように構成されている。

【００１２】保護ホログラム１３の機能は、図１と類似
しているが保護ホログラムを持たないディスプレイシス
テムを示し、本発明による保護ホログラムがないと疑似
的な再構成が生じる可能性が高いメカニズムを示す図２
を参照することによってさらに理解されることができる
。 ホログラム画像を再構成するために要求される狭い波長
範囲を含む広帯域の周辺光のビームがドライバーのアイ
ボックス内で見られることができる再構成に適した入射
角範囲内で画像ホログラムに反射された照明を与えるよ
うに内側の風防／空気境界部における反射に適した角度
範囲内の画像ホログラム１１Ａ　に入射した場合、ホロ
グラム画像の望ましくない再構成１１Ａ　´が発生する
。望ましくない再構成は車両オペレータに正しくない情
報を提供し、妨害物を構成し、さらに結果的に無視され
る状態指示表示の確かさを欠如させる。

【００１３】本発明による適切な保護ホログラム１３に
より、そうでなければ望ましくない再構成を生じさせる
周辺光は図３および図４に示されたように反射されるか
、或は回折される。図３および図４において、周辺光ビ
ームは主画像ホログラムの疑似的再構成を生じさせる角
度で保護ホログラムに入射する。図３のディスプレイは
平行フリンジ保護ホログラムを含み、周辺光ビームは入
射角に等しい角度で回折される。図４のディスプレイは
傾斜フリンジ保護ホログラムを含み、周辺光は入射角と
異なる角度で回折される。

【００１４】傾斜フリンジを備えた保護ホログラムは傾
斜フリンジフレア（またはフリンジ破壊フレア）として
知られた現象の結果である潜在的な雑音問題があり、こ
れによって反射ホログラム光素子は虹の回折パターンを
生成することができる。パターンは傾斜角度およびフリ
ンジ間隔の関数であり、傾斜フリンジフレアを減少する
種々の技術があるが、それは完全に除去されることはで
きない。画像ホログラムが風防の内面に固定された場合
、疑似ターンオンを生じさせる重要な反射面は車両の内
側のホログラム／空気境界面である。

【００１５】保護ホログラム１３は一般に周辺光の入射
角度および波長のある組合せで狭い帯域の回折ミラーと
して動作する反射ホログラムである。ある状況下におい
て、保護ホログラムはそれらが標準的なミラーによって
反射されるのと同じ方向に光ビームを回折する平行フリ
ンジタイプ（ホログラムフリンジは基体面に平行である
）であることができる。他の状況において、所望のホロ
グラムは傾斜フリンジタイプである（ホログラムフリン
ジは基体に関して傾斜されている）。傾斜フリンジ保護
ホログラムは反射の法則にしたがわない（すなわち、反
射角度は入射角度に等しくない）。いずれかの場合にお
いても、車両内からの照明の結果として風防またはその
近くにおける認識可能な画像は得られない。車両内から
の照明の結果として乱反射が生じた場合、それは風防に
おいて色付けされたミラーが生じたように見える。

【００１６】しかしながら、平行フリンジを持つ保護ホ
ログラムは小さな僅かな問題を生じさせる。所望の画像
を再構成する再生ビームの一部分は主な画像ホログラム
を通過し、ゴースト画像を再構成するように保護ホログ
ラムによって反射される。ほとんどの場合、このゴース
トはそれが存在していても問題にならない。事実、この
ゴーストは存在するであろうが観察されない。ゴースト
が問題である場合、その解決方法はホログラムを再構成
しない新しい角度で光を反射する保護ホログラムを使用
することである。５°以上傾斜されたホログラムフリン
ジはゴースト画像を再構成しないのに十分な角度で反射
する。

【００１７】保護ホログラムの機能上の特性は特に主画
像ホログラムを参照して限定される。主画像ホログラム
１１はある特定の角度および在る特定の波長で再構成す
るように記録される。しかしながら、異なる入射角があ
る別の波長に対してある別の観察角度において変形され
た画像を生成する可能性があることはホログラムに関し
て当然である。車両における再生源は指定された再構成
角度およびその近くで再生照明を提供するように構成さ
れているため、再生照明源の結果として別の色の欠陥画
像による問題は生じない。しかしながら、太陽光はドラ
イバーのアイボックス内で観察できる異なる太陽角度に
おける異なる色画像だけでなく、正しい色画像を生成す
ることができる。したがって、保護ホログラム１３はこ
れらの両可能性に対して保護しなければならない。

【００１８】主画像ホログラムは多数の異なる角度およ
び多数に異なる波長で再構成するが、保護ホログラムは
車両オペレータのアイボックス内から見られることがで
きる再構成を生じさせる周辺光の波長および角度の組合
せに対してのみ有効であることが必要とされる。典型的
な自動車における適用である約±６°の角度を有し、ホ
ログラムの垂線から約７２°に位置されたアイボックス
において、再構成画像は構成角度に関して±８°外側で
あり、および、または１／２の５０％帯域幅の各側上に
１０ｎｍを含む帯域の外側の波長を有する光によって生
成されなければアイボックス内から観察されることはで
きない。

【００１９】一般に、保護ホログラムは主画像ホログラ
ムのピーク波長と同一のピーク波長および主画像ホログ
ラム再構成角に平行である反射ビームを生成するために
必要な周辺照明入射角によって限定される再構成角度に
対して構成される。さらに、保護ホログラムは主画像ホ
ログラム１１より大きい角度帯域幅およびスペクトル帯
域幅を有している。保護ホログラムを構成する場合、特
に以下が考慮される： （ａ）主画像ホログラムの再構成角およびピーク波長。 （ｂ）アイボックスの寸法

【００２０】（ｃ）アイボックス内から観察されること
ができる再構成された画像を生成する再生照明の角度範
囲。これは、アイボックスの寸法だけでなく、主画像ホ
ログラムの帯域幅にもに依存している。上記で論じられ
た典型的な自動車の場合のアイボックス（約±６°の角
度であり、画像ホログラムに対する垂線から約７２°で
位置された）に対して、また約２０乃至２５ｎｍの典型
的な画像ホログラム帯域幅に対して、アイボックスを越
えた付加的な６°および約１０ｎｍだけ主画像ホログラ
ム帯域幅より大きい帯域幅に対する保護が必要である。 （ｄ）疑似的な再構成画像の強度における所望の減少量
。

【００２１】（ｅ）保護ホログラム記録材料における有
効な屈折率変調（例えば、０．０４により低い場合）は
、保護ホログラムが多数のホログラム層を含み、それぞ
れ狭い角度およびスペクトル帯域幅を有し、共に所望の
値を有する複合的なスペクトルおよび角度帯域幅を提供
することを要求する。

【００２２】例示すると、保護ホログラムは（ｉ）所望
される再構成角度およびピーク波長における少なくとも
９９％のピーク効率、および（ｉｉ）アイボックス内か
ら観察されることができる主画像ホログラムの疑似再構
成輝度がピーク疑似再構成輝度（保護ホログラムがない
場合に、主画像ホログラム再構成角度と整列される反射
された照明を生じさせる周辺照明によって生成される）
の１０％である全ての角度および波長において少なくと
も５０％の効率を有するように構成される。少なくとも
９９％のピーク効率は２．０　以上の光密度によって達
成される。

【００２３】本発明による保護ホログラムは疑似再構成
を著しく減少するが、それは入射した光の最小の減衰お
よび色歪みを生じさせる。特に、ホログラムに垂直な５
０ｎｍの帯域幅および再構成角度を有する保護ホログラ
ムはそれに垂直な入来光の２５％を減衰し、ドライバー
の前方の周辺シーン照明は垂線に対して大きい角度で入
射する。このような大きい角度において、保護ホログラ
ムは実質的に可視光より短い波長を有する光だけを回折
し、したがって周辺シーン照明は実質的に減衰されずに
、また実質的に色歪みを生じることなく通過する。した
がって、風防に対して垂直に見たときにディープレッド
である保護ホログラムでも垂直なドライバー位置の範囲
内から見たとき周辺シーンを実質的に減衰しないか、或
は色歪みを生じさせない。

【００２４】図５は、一層または多数層の平行フリンジ
保護ホログラムの層の１つを記録するための記録構造を
概略的に示す。ホログラム記録フィルム１１１は、それ
に垂直な集束された基準ビームＲＢおよび記録フィルム
を通過し、記録フィルム１１１　に平行なミラー１１３
　によって反射される基準ビームＲＢの一部分によって
供給された対象ビームＯＢに露出される。多数層保護ホ
ログラムに対して各層が僅かに異なる角度または波長で
構成できることが理解されるべきである。

【００２５】図６は傾斜フリンジ保護ホログラムまたは
多数層の保護ホログラムの層の１つを記録する記録構造
を概略的に示す。ホログラム記録フィルム１１１　は、
それに垂直な集束された基準ビームＲＢおよび記録フィ
ルムを通過し、記録フィルム１１１に平行ではないプリ
ズム面１１７　によって反射される基準ビームＲＢの一
部分によって供給された対象ビームＯＢに露出される。 その代りとして、対象ビームが記録フィルム１１１　に
平行ではないミラーを使用することによって生成される
ことができる。 多数層保護ホログラムに対して各層が僅かに異なる角度
または波長で構成できることが理解されるべきである。

【００２６】上記は、実質的にディスプレイのホログラ
ム素子の透過性を減少しない周辺照明からの疑似画像の
再構成への感度を減少した車両用のヘッドアップディス
プレイを示している。

【００２７】上記は本発明の特定の実施例の説明および
例示であるが、当業者は特許請求の範囲により限定され
ているような本発明の技術的範囲を逸脱することなく種
々の修正および変化を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】保護ホログラムを含む本発明によるヘッドアッ
プディスプレイの概略図。

【図２】図１のヘッドアップディスプレイの動作を理解
することに役立つヘッドアップディスプレイの概略図。

【図３】平行フリンジ反射ホログラムを含む保護ホログ
ラムで構成されたときの動作を示す図１のヘッドアップ
ディスプレイの概略図。

【図４】傾斜フリンジ反射ホログラムを含む保護ホログ
ラムで構成されたときの動作を示す図１のヘッドアップ
ディスプレイの概略図。

【図５】図１のディスプレイにおいて使用するために平
行フリンジ保護ホログラムを記録する方法を示す概略図
。

【図６】図１のディスプレイにおいて使用するために傾
斜フリンジ保護ホログラムを記録する方法を示す概略図
。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　乗物の前面で周辺シーンのオペレータ
   の視界内に支持された主画像ホログラムと、この主画像
   ホログラムの前面の保護ホログラムとを具備し、前記保
   護ホログラムは、それがないときに主画像ホログラムを
   疑似的に動作させることができる周辺照明を回折し、主
   画像ホログラムの角度帯域幅およびスペクトル帯域幅よ
   りも大きい角度帯域幅およびスペクトル帯域幅を有して
   いることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
2. 【請求項２】　　前記保護ホログラムは再構成角度で９
   ９％の効率を有し、主画像ホログラムの疑似再構成輝度
   がピーク疑似再構成輝度の約１０％である角度および波
   長においては少なくとも５０％の効率を有し、前記疑似
   再構成は前記保護ホログラムがないときの周辺照明の結
   果である請求項１記載のヘッドアップディスプレイ。
3. 【請求項３】　　前記保護ホログラムは平行フリンジ反
   射ホログラムを具備している請求項２記載のヘッドアッ
   プディスプレイ。
4. 【請求項４】　　前記保護ホログラムは２．０　以上の
   最適な光密度を有する平行フリンジ反射ホログラムを具
   備している請求項３記載のヘッドアップディスプレイ。
5. 【請求項５】　　前記保護ホログラムは傾斜フリンジ反
   射ホログラムを具備している請求項２記載のヘッドアッ
   プディスプレイ。
6. 【請求項６】　　前記保護傾斜フリンジ反射ホログラム
   は２．０　以上の最適な光密度を有している請求項５記
   載のヘッドアップディスプレイ。
7. 【請求項７】　　前記保護ホログラムは前記保護ホログ
   ラムの前記角度帯域幅およびスペクトル帯域幅を提供す
   る多数ホログラム層を具備している請求項２記載のヘッ
   ドアップディスプレイ。