JPH09325293A - Head-up display - Google Patents
Head-up displayInfo
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- JPH09325293A JPH09325293A JP16534696A JP16534696A JPH09325293A JP H09325293 A JPH09325293 A JP H09325293A JP 16534696 A JP16534696 A JP 16534696A JP 16534696 A JP16534696 A JP 16534696A JP H09325293 A JPH09325293 A JP H09325293A
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- hologram
- display
- angle
- head
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Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【技術分野】本発明は，車両等に用いられるヘッドアッ
プディスプレイに関するものてあり，特に運転者の目に
入るホログラムのノイズ光を抑制すると共に背景の色着
けを抑制することの出来るヘッドアップディスプレイに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-up display used in a vehicle or the like, and more particularly to a head-up display capable of suppressing noise light of a hologram that is visible to a driver and suppressing background coloring. .
【０００２】[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が提案されている（特開昭
５７−１８２５４０号公報，実開昭６２−２７８３５号
公報参照）。2. Description of the Related Art In normal driving of an automobile, in order to confirm a speed display or the like, it is necessary to temporarily move a line of sight from an outside scene to instruments on an instrument panel. This operation is indispensable for driving, but is a very troublesome act. It is also said that frequent eye movements cause considerable fatigue for the driver. Therefore,
In recent years, a head-up display has been proposed in which information necessary for driving such as speed and the external scene can be visually recognized at the same time by using a holographic optical element (Japanese Patent Laid-Open No. 57-182540 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-52540). No. 27835).
【０００３】そして，このヘッドアップディスプレイに
おいて，上記複数の光学的情報を重ね合せるコンバイナ
として，反射型ホログラムを使用したホログラムコンバ
イナが用いられている。そして，上記ホログラムコンバ
イナは，特定の選択波長帯域の光のみを効率よく反射す
る回折特性を有している。In this head-up display, a hologram combiner using a reflection hologram is used as a combiner for superimposing the plurality of optical information. The hologram combiner has a diffractive characteristic that efficiently reflects only light in a specific selected wavelength band.
【０００４】その結果，ホログラムコンバイナは表示器
（情報光源）から発せられた光を高い効率で反射し，一
方，上記特定の方向と波長域以外の光に対しては高い透
過率を持つため，背景から来る光のほとんどを透過させ
ることができる。これにより，ホログラムコンバイナを
通して見える外の光景と，ホログラムコンバイナにより
反射されて見える速度などの表示とを，共にに明るさを
損なうことがなく，明瞭に視認することが出来る。As a result, the hologram combiner reflects light emitted from the display (information light source) with high efficiency, while having a high transmittance for light outside the specific direction and wavelength range. Most of the light coming from the background can be transmitted. As a result, the outside scene seen through the hologram combiner and the display of the speed reflected by the hologram combiner and the like can be clearly seen without impairing the brightness.
【０００５】しかしながら，上記ホログラムに拡散体を
記録してホログラムスクリーンとした場合には，外光が
強い場合にはホログラムスクリーンで拡散する背景の表
示輝度が表示像の輝度に対して相対的に大きくなり，表
示像の背景に対するコントラストが減少し像が見にくく
なるという問題がある。そのため，上記ホログラムに対
して外乱となる外光の入射を防止する光学的手段を設け
るという方法が提案されている（特開平４−２９４３１
６号公報参照）。However, when a diffusing body is recorded in the hologram to form a hologram screen, the display brightness of the background diffused by the hologram screen is relatively large with respect to the brightness of the display image when external light is strong. Therefore, there is a problem that the contrast of the display image with respect to the background is reduced and the image becomes difficult to see. Therefore, there has been proposed a method of providing an optical means for preventing the incidence of external light that causes disturbance on the hologram (Japanese Patent Laid-Open No. 4-29431).
No. 6 publication).
【０００６】また，車内の観者がホログラムコンバイナ
を通して見る外景は，ホログラムの選択波長領域が除か
れた色（選択波長領域の補色）に色着けされており，観
者に違和感を感じさせるという問題がある。そこで，上
記ホログラムの選択波長領域と補色関係にある帯域の光
を反射または減衰させる光学素子を，観者の前方に設け
て背景の色着けを抑制するという方法が提案されている
（特開平３−１７９４１８号公報参照）。Further, the outside view seen by the viewer inside the vehicle through the hologram combiner is colored in a color excluding the selected wavelength region of the hologram (complementary color of the selected wavelength region), which causes the viewer to feel uncomfortable. There is. Therefore, a method has been proposed in which an optical element for reflecting or attenuating light in a band having a complementary color relationship with the selected wavelength region of the hologram is provided in front of the viewer to suppress the coloring of the background (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3). -179418).
【０００７】[0007]
【解決しようとする課題】しかしながら，ホログラムコ
ンバイナを用いたヘッドアップディスプレイには次のよ
うな問題点がある。それは，ホログラムの露光時に，正
規の参照光と物体光によって形成される所望の干渉縞の
他に，ノイズ光によってノイズの干渉縞が記録されてお
り，このノイズの干渉縞によって有害な強いノイズ光が
発生することである。However, a head-up display using a hologram combiner has the following problems. This is because, in addition to the desired interference fringes formed by the normal reference light and the object light during the exposure of the hologram, noise interference fringes are recorded by the noise light. Is to occur.
【０００８】即ち，図１５に示すように，基板９２，９
３に挟持されたホログラム素子９１は物体光４１と参照
光４２によって所望の干渉縞が形成されており，再生時
には参照光４２と同一の方向から信号光３１を照射し，
物体光４１の方向に向かう所望の回折光３１１を得るも
のである。そして，物体光４１と回折光３１１とは，水
平方向に対してほぼ±２０度の範囲内にある。しかしな
がら，物体光４１及び参照光４２が界面（空気との境界
面）９２１，９３１で反射して生ずるノイズ光４１１，
４１２，４２１によってノイズホログラム（干渉縞）が
形成される。That is, as shown in FIG.
The hologram element 91 sandwiched between 3 has desired interference fringes formed by the object light 41 and the reference light 42. During reproduction, the signal light 31 is emitted from the same direction as the reference light 42,
The desired diffracted light 311 traveling in the direction of the object light 41 is obtained. Then, the object light 41 and the diffracted light 311 are within a range of approximately ± 20 degrees with respect to the horizontal direction. However, the noise light 411 generated when the object light 41 and the reference light 42 are reflected by the interfaces (boundary surfaces with air) 921, 931
A noise hologram (interference fringe) is formed by 412 and 421.
【０００９】そして，このノイズホログラムの一部のホ
ログラムと強い外光による界面反射光との相互作用によ
って有害なノイズ回折光が生ずることとなる。例えば，
物体光４１と同一の方向から入射した外光３９が界面９
２１で反射して生ずる第１のノイズ反射光３９１が，前
記物体光４１とノイズ光４１１によって形成された第１
のノイズホログラム（リップマンホログラム）で回折さ
れると，正規の回折光３１１と同一方向に第１のノイズ
回折光を発生させる。Then, a harmful noise diffracted light is generated by the interaction between a part of the noise hologram and the interface reflected light due to the strong external light. For example,
External light 39 incident from the same direction as the object light 41 causes the interface 9
The first noise reflection light 391 generated by being reflected at 21 is the first noise light 391 formed by the object light 41 and the noise light 411.
When diffracted by the noise hologram (Lippman hologram), the first noise diffracted light is generated in the same direction as the regular diffracted light 311.
【００１０】また，第１のノイズ反射光３９１は，ほぼ
信号光３１と同一方向（約±２０度）であり，正規の干
渉縞（リップマンホログラム）による回折により，回折
光３１１とほぼ同一方向に向かうノイズ回折光を発生さ
せる。そして，このノイズ回折光は表示像を記録した正
規の回折光３１１とほぼ重なるため，表示像の視認を妨
げる極めて有害なノイズ光である。そして，この第１の
ノイズ回折光は，リップマンホログラムによる回折光で
あるからホログラム９１の選択波長領域である単一色に
着色されている。The first noise reflected light 391 has almost the same direction (about ± 20 degrees) as the signal light 31, and is diffracted by the regular interference fringes (Lippmann hologram) in the substantially same direction as the diffracted light 311. Generates a directed noise diffracted light. Since this noise diffracted light substantially overlaps with the regular diffracted light 311 on which the display image is recorded, it is extremely harmful noise light that hinders visual recognition of the display image. Since this first noise diffracted light is diffracted light by the Lippmann hologram, it is colored in a single color which is the selected wavelength region of the hologram 91.
【００１１】また，上記第１のノイズ反射光３９１が界
面９３１で再反射して生ずる第２のノイズ反射光３９２
が，前記物体光４１とノイズ光４１２によって形成され
た第２のノイズホログラム（フレネルホログラム）で回
折されると，正規の回折光３１１と同一方向に第２のノ
イズ回折光を発生させ，これも同様に有害なノイズ光と
なる。そして，この第２のノイズ回折光は，フレネルホ
ログラムによる回折光であるから虹色に多色に着色され
る。そして，上記２つのノイズ回折光の強度は，太陽等
の極めて強い外光の場合に非常に大きな値となる。Further, the second noise reflected light 392 is generated by re-reflecting the first noise reflected light 391 at the interface 931.
When diffracted by the second noise hologram (Fresnel hologram) formed by the object light 41 and the noise light 412, second noise diffracted light is generated in the same direction as the regular diffracted light 311. Similarly, it becomes harmful noise light. Since the second noise diffracted light is diffracted by the Fresnel hologram, it is multicolored in rainbow colors. Then, the intensities of the two noise diffracted lights have extremely large values in the case of extremely strong external light such as the sun.
【００１２】また，前記のように，車内の観者がホログ
ラムコンバイナを通して見る外景は，ホログラムの選択
波長領域の補色に色着けされており，観者に違和感を感
じさせるという問題もある。さらに，表示像を明るく見
せるためにホログラムコンバイナの回折による反射率を
高くしているため，外部の人に対しては，太陽光などの
外光が上記ホログラムコンバイナで正反射とは異なる方
向に強く回折・反射され，刺激的な色で視認されるとい
う問題も指摘されている。Further, as described above, the outside scene seen by the viewer inside the vehicle through the hologram combiner is colored with a complementary color in the selected wavelength region of the hologram, which causes a problem that the viewer feels uncomfortable. Furthermore, in order to make the displayed image appear bright, the reflectance of the hologram combiner due to diffraction is increased, so that external light such as sunlight is strongly directed to the outside in a direction different from the regular reflection by the hologram combiner. The problem of being diffracted / reflected and being visually recognized in stimulating colors has also been pointed out.
【００１３】本発明は，上記問題点に鑑みてなされたも
のであり，観者に達する有害なノイズ光を抑制すると共
に外景の着色を抑制し，観者にとって見易いヘッドアッ
プディスプレイを提供しようとするものである。The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a head-up display that is easy for a viewer to see by suppressing harmful noise light reaching the viewer and suppressing coloring of the outside scene. It is a thing.
【００１４】[0014]
【課題の解決手段】請求項１の発明にかかるヘッドアッ
プディスプレイは，所定の角度範囲から入射する光を選
択的に減衰または遮光させる角度選択素子と，所定の帯
域の光だけを選択的に減衰または透過させる波長選択素
子とを有している。そして，上記角度選択素子の選択的
な角度範囲は，上記ホログラムコンバイナの前面側（観
者の側）の境界面で反射する反射光が信号光の入射角度
近傍（±２０度）となる角度範囲であり，上記波長選択
素子は，上記ホログラム素子の選択波長領域と概ね補色
関係にある帯域を選択的に減衰させる特性，または上記
ホログラム素子の選択波長領域を高透過率で選択的に透
過させる特性を有している。A head-up display according to a first aspect of the present invention includes an angle selection element for selectively attenuating or blocking light incident from a predetermined angle range, and attenuating only light in a predetermined band. Alternatively, it has a wavelength selection element for transmitting light. The selective angle range of the angle selection element is such that the reflected light reflected by the boundary surface on the front side (viewer side) of the hologram combiner is near the incident angle of the signal light (± 20 degrees). The wavelength selection element has a characteristic of selectively attenuating a band having a substantially complementary color relationship with the selection wavelength area of the hologram element, or a characteristic of selectively transmitting the selection wavelength area of the hologram element with high transmittance. have.
【００１５】上記角度選択素子は，ホログラムコンバイ
ナの前面側の境界面で反射する反射光が信号光の入射角
度近傍（±２０度）となる角度範囲にある外光を抑制す
るから，図１５に示した前記第１，第２反射光３９１，
３９２によるノイズ回折光を低めに抑制することができ
る。また，外光を抑制する上記選択的な角度範囲は，ホ
ログラムの回折特性，即ち信号光３１の入射角度と回折
角度との差角を適切な値に設定することにより，観者の
運転に必要な前方の視界範囲から外すことができる。そ
れゆえ，上記角度選択素子によって運転が妨げられない
ようにすることができる。The angle selection element suppresses external light in the angle range where the reflected light reflected by the front surface of the hologram combiner is near the incident angle of the signal light (± 20 degrees). The first and second reflected light 391 shown
The noise diffracted light due to 392 can be suppressed to a low level. Further, the above-mentioned selective angle range for suppressing external light is necessary for the driving of the viewer by setting the diffraction characteristic of the hologram, that is, the difference angle between the incident angle of the signal light 31 and the diffraction angle to an appropriate value. It is possible to remove it from the field of view in front of it. Therefore, the angle selection element can prevent the driving from being disturbed.
【００１６】一方，上記波長選択素子は，ホログラム素
子の選択波長領域と概ね補色関係にある帯域を選択的に
減衰させる特性，または上記ホログラム素子の選択波長
領域を高透過率で選択的に透過させる特性を有している
から，ホログラムコンバイナを通してみる外景の色着け
を抑制することができる。即ち，例えばホログラム素子
の回折特性が図３のようである場合には，上記ホログラ
ム素子を透過する光（外景の色）は図４のようになる
が，更に図６または図１２にしめす透過特性を有する波
長選択素子を透過させることにより，図８または図１３
に示す帯域の光を観者が視認するようになる。On the other hand, the wavelength selection element has a characteristic of selectively attenuating a band having a substantially complementary color relationship with the selection wavelength area of the hologram element, or selectively transmitting the selection wavelength area of the hologram element with high transmittance. Because of its characteristics, it is possible to suppress the coloring of the outside scene seen through the hologram combiner. That is, for example, when the diffraction characteristic of the hologram element is as shown in FIG. 3, the light (color of the outside scene) transmitted through the hologram element is as shown in FIG. 4, but the transmission characteristic shown in FIG. 8 or 13 by transmitting a wavelength selection element having
The viewer comes to visually recognize the light in the band indicated by.
【００１７】即ち，図３の回折特性のホログラム素子の
選択波長領域と概ね補色関係にある帯域を選択的に減衰
させる図６に示すような透過特性の波長選択素子を透過
させることにより，観者が視認する外景は，図４と図６
の特性との合成により図８に示す特性となり，図８のス
ペクトルで欠落する３つの帯域は補色関係にあることか
ら，この光は色着けの弱い刺激の少ない光となる。そし
て，図６に示す透過光のスペクトルは，図５に示す回折
特性を有するホログラムの透過光から得ることができか
ら，図５の特性のホログラムを波長選択素子として用い
ればよい。That is, the wavelength selection element having the transmission characteristic as shown in FIG. 6 which selectively attenuates a band having a complementary color relationship with the selection wavelength region of the hologram element having the diffraction characteristic shown in FIG. The outside view that is visually recognized by
8 becomes a characteristic shown in FIG. 8 and the three bands lacking in the spectrum of FIG. 8 have a complementary color relationship, and therefore this light is light with weak tinting and little stimulus. Since the spectrum of the transmitted light shown in FIG. 6 can be obtained from the transmitted light of the hologram having the diffraction characteristic shown in FIG. 5, the hologram having the characteristic shown in FIG. 5 may be used as the wavelength selection element.
【００１８】同様に，上記ホログラム素子の選択波長領
域（図３）を高透過率で選択的に透過させる図１２に示
すような透過特性の波長選択素子を透過させることによ
り，観者が視認する外景は，図１２と図４の特性との合
成により図１３に示すスペクトルの光となり，図４より
も着色性を大幅に低減することができる。Similarly, by allowing a wavelength selection element having a transmission characteristic as shown in FIG. 12 that selectively transmits a selected wavelength region (FIG. 3) of the hologram element with a high transmittance to be visually recognized by a viewer. The outside scene becomes light of the spectrum shown in FIG. 13 by combining the characteristics of FIG. 12 and FIG. 4, and the coloring property can be significantly reduced as compared with FIG.
【００１９】そして，上記波長選択素子は，いずれの場
合にもホログラム素子の選択波長領域（図３）は効率良
く透過させるから，ホログラムコンバイナで回折される
表示像を記録した信号光に対しては，これを減衰させる
ことはない。上記のように，請求項１記載のヘッドアッ
プディスプレイは，観者に達する有害なノイズ光を抑制
すると共に外景の着色を抑制することができる。In any case, the wavelength selection element transmits the selected wavelength region (FIG. 3) of the hologram element efficiently, so that the signal light recorded with the display image diffracted by the hologram combiner is efficiently transmitted. ， It will not be attenuated. As described above, the head-up display according to the first aspect can suppress harmful noise light reaching the viewer and suppress coloring of the outside scene.
【００２０】なお，請求項２記載のように，角度選択素
子は，光の強さに対応して減衰率を増大させるフォトク
ロミック素子を備えることが好ましい。これによって，
外光の強さに応じて適度な強度に外光を減衰することが
でき，過度に外光を抑制しその為に外景を見にくくする
ことを防止することができる。As described in claim 2, it is preferable that the angle selection element includes a photochromic element that increases the attenuation rate according to the intensity of light. by this,
The external light can be attenuated to an appropriate intensity according to the intensity of the external light, and it is possible to prevent the external light from being excessively suppressed and thus make it difficult to see the outside scene.
【００２１】そして，上記角度選択素子には，請求項３
記載のように，印加する電気信号に応動して減衰または
遮光させる光の方向を変化させる液晶素子がある。液晶
素子は，結晶の配列方向によって光を透過させる方向と
遮光する方向とが変化し，上記結晶の配列方向は印加す
る電気信号によって制御することができるから制御性に
優れている。Further, the angle selecting element is characterized in that:
As described above, there is a liquid crystal element that changes the direction of light to be attenuated or blocked in response to an applied electric signal. The liquid crystal element has excellent controllability because the light transmitting direction and the light shielding direction change depending on the crystal arrangement direction and the crystal arrangement direction can be controlled by an applied electric signal.
【００２２】更に，請求項４記載のように，上記請求項
３記載の液晶素子の他に，光センサーと，制御手段とを
備え，制御手段は，上記光センサーの出力信号に基づい
て液晶素子に印加する電気信号を調整するようにするこ
とが好ましい。光センサーによって選択的な角度範囲か
ら入射する光の強度を検知し，その光の強度に応じて液
晶素子を作動させることが可能となるから，外光の強さ
に応じて外光を遮光することができ，また過度に外光を
抑制しその為に外景を見にくくすることを防止すること
ができる。Further, as described in claim 4, in addition to the liquid crystal element according to claim 3, an optical sensor and a control means are provided, and the control means is based on the output signal of the optical sensor. It is preferable to adjust the electrical signal applied to the. It is possible to detect the intensity of the incident light from the selective angle range by the optical sensor and operate the liquid crystal element according to the intensity of the light, so that the external light is blocked according to the intensity of the external light. In addition, it is possible to prevent the external light from being excessively suppressed and thus make it difficult to see the outside scene.
【００２３】一方，波長選択素子には，ホログラム素子
の選択波長領域を効率良く透過する光学フィルター（前
記図１２）があり，また，請求項５記載のように，ホロ
グラム素子の選択波長領域と補色関係にある帯域を選択
波長領域（図５）とする反射型ホログラム素子がある。On the other hand, the wavelength selection element has an optical filter (FIG. 12) which efficiently transmits the selection wavelength area of the hologram element, and the color selection element of the hologram element has a complementary color. There is a reflective hologram element in which the related band is the selected wavelength region (FIG. 5).
【００２４】そして，上記反射型ホログラムを波長選択
素子として用いた場合には，車外に対しては，波長選択
素子のホログラム素子からの反射光（図５）とホログラ
ムコンバイナのホログラム素子の反射（回折）光（図
３）とがミックスして反射され，図７に示すように両図
を合わせた３つの反射光が補色関係にあることから，色
の無い（少なくとも弱い）光として反射される。そのた
め，外部の人に対しては，太陽光などの外光が上記ホロ
グラムコンバイナで強く回折・反射され刺激的な色で視
認されるという問題も同時に解決される。When the reflection hologram is used as a wavelength selection element, the light reflected from the hologram element of the wavelength selection element (FIG. 5) and the reflection (diffraction of the hologram element of the hologram combiner) are reflected outside the vehicle. ) Light (FIG. 3) is mixed and reflected, and as shown in FIG. 7, since the three reflected lights of both figures have a complementary color relationship, they are reflected as colorless (at least weak) light. Therefore, the problem that external light such as sunlight is strongly diffracted / reflected by the hologram combiner and is visually recognized as an stimulating color to the outside person is also solved.
【００２５】[0025]
実施形態例１ 本例は，図１に示すように，表示情報を記録した信号光
３１を発する表示器２１と，信号光３１を観者の方向に
回折，反射させるホログラム素子１１を備えた透光性を
有するホログラムコンバイナ１０と，ホログラム素子１
１の車外側に配置され所定の角度範囲から入射する光を
選択的に減衰または遮光させる角度選択素子（液晶シャ
ッター）１５と，ホログラム素子１１の車内側に配置さ
れ所定の帯域の光だけを選択的に減衰または透過させる
波長選択素子としての反射型ホログラム素子１４とを有
するヘッドアップディスプレイ１である。Embodiment 1 In this example, as shown in FIG. 1, a transparent device including a display 21 that emits a signal light 31 recording display information and a hologram element 11 that diffracts and reflects the signal light 31 toward a viewer. Holographic combiner 10 having optical property and hologram element 1
1. An angle selection element (liquid crystal shutter) 15 which is arranged outside the vehicle and selectively attenuates or blocks light incident from a predetermined angle range, and a hologram element 11 which is arranged inside the vehicle and selects only light in a predetermined band The head-up display 1 has a reflection hologram element 14 as a wavelength selection element that attenuates or transmits light.
【００２６】角度選択素子（液晶シャッター）１５の選
択的な角度範囲は，ホログラムコンバイナ１０の車内側
の境界面で反射する反射光（図９，図１５，符号３９
１）が信号光３１の入射角度近傍（±２０度）となる角
度範囲であり，波長選択素子（ホログラム素子１４）
は，図３に示すホログラム素子１１の選択波長領域と概
ね補色関係にある帯域（図５）を選択的に減衰させる特
性を有している。The selective angle range of the angle selection element (liquid crystal shutter) 15 is defined by the reflected light reflected by the boundary surface of the hologram combiner 10 inside the vehicle (FIG. 9, FIG. 15, reference numeral 39).
1) is an angular range in the vicinity of the incident angle of the signal light 31 (± 20 degrees), and the wavelength selection element (hologram element 14)
Has a characteristic of selectively attenuating a band (FIG. 5) having a substantially complementary color relationship with the selected wavelength region of the hologram element 11 shown in FIG.
【００２７】また，図２に示すように，上記液晶シャッ
ター１５が遮光または減衰させる選択的な角度範囲から
入射する外光３９を検知する光センサー１６と，図示し
ない制御手段とを備えており，上記制御手段は，光セン
サー１６の出力信号に基づいて液晶シャッター１５に印
加する電気信号を調整する。Further, as shown in FIG. 2, the liquid crystal shutter 15 is provided with an optical sensor 16 for detecting external light 39 incident from a selective angle range for blocking or attenuating, and a control means (not shown). The control means adjusts the electric signal applied to the liquid crystal shutter 15 based on the output signal of the optical sensor 16.
【００２８】以下，それぞれについて説明を補足する。
表示器２１は，車速度，エンジン回転数，ナビゲーショ
ン等の運転情報を記録した信号光３１を放射するもので
あり，例えば，蛍光表示管，液晶表示素子，エレクトロ
ルミネッセンス，プラズマ表示管等がある。そして，観
者８１は，信号光３１のホログラムコンバイナ１０での
回折光３１１によって，図２に示すように，虚像として
の表示像８５をウィンドシールドの前方に視認する。図
１に示すように，表示器２１から放射された信号光３１
は，収差補正用の反射型ホログラム２２を経て，ホログ
ラムコンバイナ１０に入射する。同図において符号２２
１，２２２は，ホログラム２２を挟持する劣化防止用の
ガラスである。A supplementary explanation will be given below for each of them.
The display 21 emits a signal light 31 in which driving information such as vehicle speed, engine speed, navigation, etc. is recorded, and is, for example, a fluorescent display tube, a liquid crystal display element, electroluminescence, a plasma display tube, or the like. Then, the viewer 81 visually recognizes the display image 85 as a virtual image in front of the windshield by the diffracted light 311 of the signal light 31 in the hologram combiner 10, as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the signal light 31 emitted from the display 21
Enters the hologram combiner 10 via the reflection hologram 22 for aberration correction. In the figure, reference numeral 22
Reference numerals 1 and 222 are glasses for sandwiching the hologram 22 for preventing deterioration.
【００２９】ホログラムコンバイナ１０は液晶シャッタ
ー１５及びホログラム素子１４と共に，ポリビニルブチ
ラール等からなる中間膜２４を介してウィンドシールド
ガラス２３の間に配置されている。そして，図２に示す
光センサー１６は，図９に示すように信号光３１と略同
一方向の第一反射光３９１（図１５）を生ずる方向の外
光３９（図１，図１５）の強度を検知する。有害ノイズ
光を生ずるような上記外光３９は，通常の乗用車におい
て，図２の矢印に示すようにウィンドシールドに対す法
線Ｎに対して時計回りに約プラス４０度からマイナス５
０度の範囲にある。The hologram combiner 10 is arranged between the windshield glass 23 together with the liquid crystal shutter 15 and the hologram element 14 via an intermediate film 24 made of polyvinyl butyral or the like. The optical sensor 16 shown in FIG. 2 has the intensity of the external light 39 (FIGS. 1 and 15) in the direction in which the first reflected light 391 (FIG. 15) in substantially the same direction as the signal light 31 is generated as shown in FIG. To detect. In the case of a normal passenger car, the outside light 39 which causes harmful noise light is about +40 degrees to minus 5 clockwise with respect to the normal line N to the windshield as shown by the arrow in FIG.
It is in the range of 0 degrees.
【００３０】そして，図示しない制御手段は，光センサ
ー１６が検知する外光３９の強度が所定値以上の場合に
は，液晶シャッター１５に所定の電気信号を印加し，外
光３９を遮断する。そのため，図１５（図９）に示した
上記第１，第２ノイズ反射光３９１，３９２の回折によ
って生ずる有害な前記の第１，第２ノイズ光が生じなく
なり，表示像８５が見やすくなる。When the intensity of the external light 39 detected by the optical sensor 16 is not less than a predetermined value, the control means (not shown) applies a predetermined electric signal to the liquid crystal shutter 15 to block the external light 39. Therefore, the harmful first and second noise lights generated by the diffraction of the first and second noise reflected lights 391 and 392 shown in FIG. 15 (FIG. 9) are not generated, and the display image 85 becomes easy to see.
【００３１】また，ホログラム素子１１は，図３に示す
ように，単色（緑）の選択波長領域を有しており，回折
されずにホログラム素子１１を透過する光は，図４に示
すスペクトルを有している。一方，波長選択素子として
のホログラム素子１４は，図５に示すように，２色
（青，赤）の選択波長領域を有しており，回折されずに
ホログラム素子１４を透過する光は，図６に示すスペク
トルを有することとなる。Further, as shown in FIG. 3, the hologram element 11 has a monochromatic (green) selected wavelength region, and the light that passes through the hologram element 11 without being diffracted has the spectrum shown in FIG. Have On the other hand, as shown in FIG. 5, the hologram element 14 as a wavelength selection element has a selection wavelength region of two colors (blue and red), and light transmitted through the hologram element 14 without being diffracted is shown in FIG. 6 has the spectrum shown in FIG.
【００３２】それ故，両ホログラム素子１１，１４を透
過して観者８１が視認する外景の光のスペクトルは図８
に示すように，重ね合わせることによって白色となる３
原色が欠落したスペクトルとなり，色着けの弱い刺激性
の少ない光となる。一方，外光３９がホログラム素子１
１及びホログラム素子１４によって回折，反射された，
車外の人が見る反射光は，図３のスペクトルと図５のス
ペクトルが重ね合わされて図７に示す上記３原色のスペ
クトルとなり，これも刺激性の弱いほぼ無色の光とな
る。Therefore, the spectrum of the light of the outside scene which is transmitted through both hologram elements 11 and 14 and is visually recognized by the viewer 81 is as shown in FIG.
As shown in Figure 3, it becomes white by overlapping 3
The spectrum lacks the primary colors, resulting in light that is weakly colored and less irritating. On the other hand, the external light 39 is the hologram element 1
1 and hologram element 14 diffracted and reflected,
The reflected light seen by a person outside the vehicle is a spectrum of the above three primary colors shown in FIG. 7 by superimposing the spectrum of FIG. 3 and the spectrum of FIG. 5, which is also almost colorless light with weak stimulus.
【００３３】実施形態例２ 本例は，図１０に示すように，実施形態例１において，
波長選択素子を図１２に示す透過特性を示す光学フィル
ター１７に変更したもう一つの実施形態例である。図１
１に示すスペクトルの白色光が光学フィルター１７を透
過すると，図１２に示すようなスペクトルの光となる。
この光学フィルター１７を透過した光が，更に，図４に
示す透過特性のホログラム素子１１を透過すると，その
透過光は図１３に示すスペクトルとなり，この透過光の
スペクトルは欠落する帯域が非常に狭いほぼフラットに
近いスペクトルであるから，色着けの弱い光である。Embodiment 2 As shown in FIG. 10, this embodiment is the same as Embodiment 1 except that
13 is another embodiment in which the wavelength selection element is changed to the optical filter 17 having the transmission characteristic shown in FIG. FIG.
When the white light having the spectrum shown in FIG. 1 passes through the optical filter 17, it becomes the light having the spectrum shown in FIG.
When the light transmitted through the optical filter 17 further passes through the hologram element 11 having the transmission characteristic shown in FIG. 4, the transmitted light has the spectrum shown in FIG. 13, and the spectrum of the transmitted light has a very narrow band. Since the spectrum is almost flat, it is weakly colored light.
【００３４】それ故，ホログラム１１と光学フィルター
１７とを透過した外景の光は，着色性の弱い刺激性の少
ない光となる。しかしながら，ホログラム素子１４と異
なり，光学フィルター１７には外部に対するホログラム
素子１１の反射光を無色あるいは弱色とする作用は無
い。その他については，実施形態例１と同様である。Therefore, the light of the outside scene that has passed through the hologram 11 and the optical filter 17 is light that is weakly colored and less irritating. However, unlike the hologram element 14, the optical filter 17 has no effect of making the reflected light of the hologram element 11 to the outside colorless or weak. Others are the same as in the first embodiment.
【００３５】実施形態例３ 本例は，図１４に示すように，波長選択素子としてのホ
ログラム素子１４（または光学フィルター１７）及びメ
インのホログラム素子１１をウィンドシールドの外に置
く，いわゆる別置き型のヘッドアップディスプレイ１の
例であり，液晶シャッター１５は，ウィンドシールドガ
ラス２３の間に配置されている。同図において，符号１
１１，１１２はホログラム１１の劣化防止用のガラスで
ある。その他については，実施形態例１または実施形態
例２と同様である。Embodiment 3 In this embodiment, as shown in FIG. 14, a hologram element 14 (or optical filter 17) as a wavelength selecting element and a main hologram element 11 are placed outside a windshield, that is, a so-called separate type. The liquid crystal shutter 15 is disposed between the windshield glasses 23. In the figure, reference numeral 1
Reference numerals 11 and 112 are glasses for preventing deterioration of the hologram 11. Others are the same as the first embodiment or the second embodiment.
【図１】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。FIG. 1 is a system configuration diagram of a head-up display according to a first embodiment.
【図２】実施形態例１のヘッドアップディスプレイに入
射する有害な外光と光センサーの車内の配置を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an in-vehicle arrangement of harmful external light incident on the head-up display and an optical sensor according to the first embodiment.
【図３】実施形態例１のホログラム素子の回折特性を示
す図。FIG. 3 is a diagram showing diffraction characteristics of the hologram element according to the first embodiment.
【図４】図３のホログラムの透過光のスペクトルを示す
図。4 is a diagram showing a spectrum of transmitted light of the hologram of FIG.
【図５】実施形態例１の波長選択素子としての反射型ホ
ログラムの回折特性を示す図。FIG. 5 is a diagram showing diffraction characteristics of a reflection hologram as a wavelength selection element according to the first embodiment.
【図６】図５のホログラムの透過光のスペクトルを示す
図。FIG. 6 is a diagram showing a spectrum of transmitted light of the hologram of FIG.
【図７】図２のホログラムと図５のホログラムの両者を
反射（回折）した光の合成スペクトルを示す図。7 is a diagram showing a combined spectrum of light reflected (diffracted) from both the hologram of FIG. 2 and the hologram of FIG.
【図８】図２のホログラムと図５のホログラムの両者を
透過した光の合成スペクトルを示す図。8 is a diagram showing a synthetic spectrum of light transmitted through both the hologram of FIG. 2 and the hologram of FIG.
【図９】実施形態例１のホログラムコンバイナ近傍の拡
大断面図。FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view near the hologram combiner according to the first embodiment.
【図１０】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。FIG. 10 is a system configuration diagram of a head-up display according to the second embodiment.
【図１１】実施形態例２において入射する外光としての
白色自然光のスペクトルを示す図。FIG. 11 is a diagram showing a spectrum of white natural light as incident external light in the second embodiment.
【図１２】実施形態例２の波長選択素子の透光特性図。FIG. 12 is a light transmission characteristic diagram of the wavelength selection element according to the second embodiment.
【図１３】図３の特性のホログラム素子と図１２の特性
の波長選択素子の両者を透過した光の合成スペクトルを
示す図。13 is a diagram showing a combined spectrum of light transmitted through both the hologram element having the characteristic of FIG. 3 and the wavelength selecting element having the characteristic of FIG.
【図１４】実施形態例３のヘッドアップディスプレイの
システム構成図。FIG. 14 is a system configuration diagram of a head-up display according to the third embodiment.
【図１５】従来のヘッドアップディスプレイにおいて外
光によるホログラムコンバイナのノイズ光の発生光路を
示す図。FIG. 15 is a diagram showing an optical path of noise light of a hologram combiner caused by external light in a conventional head-up display.
１０．．．ホログラムコンバイナ， １１．．．ホログラム素子， １４．．．波長選択素子（ホログラム素子）， １５．．．角度選択素子（液晶シャッター）， ２１．．．表示器， ３１．．．信号光， 10. . . Hologram combiner, 11. . . Hologram element, 14. . . Wavelength selection element (hologram element), 15. . . Angle selection element (liquid crystal shutter), 21. . . Indicator, 31. . . Signal light,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西井 克昌 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsumasa Nishii 1-1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi Prefecture Nihondenso Co., Ltd.
Claims (5)
器と，上記信号光を観者の方向に回折，反射させるホロ
グラム素子を備えた透光性を有するホログラムコンバイ
ナと，上記ホログラム素子の後面側に配置され所定の角
度範囲から入射する光を選択的に減衰または遮光させる
角度選択素子と，上記ホログラム素子の後面側または前
面側に配置され所定の帯域の光だけを選択的に減衰また
は透過させる波長選択素子とを有するヘッドアップディ
スプレイであって，上記角度選択素子の選択的な角度範
囲は，上記ホログラムコンバイナの後面側から入射する
光が前面側の境界面で反射する反射光が信号光の入射角
度近傍（±２０度）となる角度範囲であり，上記波長選
択素子は，上記ホログラム素子の選択波長領域と概ね補
色関係にある帯域を選択的に減衰させる特性，または上
記ホログラム素子の選択波長領域を高透過率で選択的に
透過させる特性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。1. A light-transmitting hologram combiner comprising a display for emitting signal light having display information recorded thereon, a hologram element for diffracting and reflecting the signal light toward a viewer, and a rear surface of the hologram element. Located on the side of the hologram element for selectively attenuating or blocking the light incident from a predetermined angle range, and the rear side or front side of the hologram element for selectively attenuating or transmitting only the light in a predetermined band. In the head-up display having a wavelength selection element, the angle selection element has a selective angle range in which light incident from the rear surface side of the hologram combiner is reflected by the boundary surface on the front surface side as signal light. Is an angle range in the vicinity of the incident angle (± 20 degrees), and the wavelength selection element has a band that has a substantially complementary color relationship with the selection wavelength area of the hologram element. Characteristics attenuates the 択的 or head-up display, characterized in that it has a characteristic of selectively transmitting the selected wavelength region of the hologram element with a high transmittance.
は，光の強さに対応して透過光の減衰率を増大させるフ
ォトクロミック素子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. The head-up display according to claim 1, wherein the angle selection element has a photochromic element that increases the attenuation rate of transmitted light in accordance with the intensity of light.
角度選択素子は，印加する電気信号に応動して前記減衰
または遮光させる光の方向を変化させる液晶素子を有し
ていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。3. The angle selection element according to claim 1, wherein the angle selection element includes a liquid crystal element that changes a direction of the light to be attenuated or blocked in response to an applied electric signal. Head-up display.
は，選択的な角度範囲から入射する光を検知する光セン
サーと，制御手段とを備えており，上記制御手段は，上
記光センサーの出力信号に基づいて液晶素子に印加する
電気信号を調整することを特徴とするヘッドアップディ
スプレイ。4. The angle selection element according to claim 3, comprising an optical sensor for detecting light incident from a selective angle range, and a control means, wherein the control means is an output of the optical sensor. A head-up display characterized by adjusting an electric signal applied to a liquid crystal element based on the signal.
おいて，前記波長選択素子は，前記ホログラム素子の選
択波長領域と補色関係にある帯域を回折効率の高い選択
波長領域とする反射型ホログラム素子であることを特徴
とするヘッドアップディスプレイ。5. The wavelength selection element according to claim 1, wherein the wavelength selection element sets a band having a complementary color relationship with a selection wavelength area of the hologram element as a selection wavelength area having high diffraction efficiency. A head-up display, which is a reflective hologram element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16534696A JPH09325293A (en) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | Head-up display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16534696A JPH09325293A (en) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | Head-up display |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09325293A true JPH09325293A (en) | 1997-12-16 |
Family
ID=15810610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16534696A Pending JPH09325293A (en) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | Head-up display |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09325293A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008219618A (en) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Denso Corp | Video display apparatus |
| WO2016052367A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 富士フイルム株式会社 | Projected-image display member and projected-image display system |
| JP2020013019A (en) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 国立大学法人 鹿児島大学 | Head-up display |
-
1996
- 1996-06-04 JP JP16534696A patent/JPH09325293A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008219618A (en) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Denso Corp | Video display apparatus |
| WO2016052367A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 富士フイルム株式会社 | Projected-image display member and projected-image display system |
| JPWO2016052367A1 (en) * | 2014-09-29 | 2017-08-31 | 富士フイルム株式会社 | Projected image display member and projected image display system |
| US10649325B2 (en) | 2014-09-29 | 2020-05-12 | Fujifilm Corporation | Member for displaying projected image and projected image display system |
| JP2020013019A (en) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 国立大学法人 鹿児島大学 | Head-up display |
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