JPH10254336A

JPH10254336A - ホログラフィック表示装置

Info

Publication number: JPH10254336A
Application number: JP5350597A
Authority: JP
Inventors: Osahito Nakazawa; 伯人中沢; Hiromi Sakurai; 宏巳桜井
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】色収差によるボケのないホログラフィック表示
装置を得る。【解決手段】ＺｎＧａ₂ Ｏ₄ ：Ｍｎからなる蛍光表示管
を備えた情報表示源２１からの情報を含む光３が、基材
にホログラムが配されてなるコンバイナ２０により回折
されて観察者１に表示虚像１０として視認されるホログ
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、ホログラフィック
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のホログラム材料やレーザー技術の
進展により、ホログラムを用いた製品が増加している。
例えば、情報を含む光を回折し観察者に情報を表示する
ホログラフィック表示装置などにおいて、ホログラムは
光学素子として用いられている。また、ＩＤカードやク
レジットカードの偽造防止用マークや、装飾用ホログラ
ム、ホログラムカレンダーなどではイメージを記録した
ホログラムが用いられている。

【０００３】具体的例として以下のものがある。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
置が最近用いられるようになっている。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ホログラムやハー
フミラー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。

【０００４】特に、コンバイナとしてホログラムを用い
たものは、入射角と回折角を自由に設定し運転者に向か
って光学的情報を回折することができるだけでなく、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、あるいは、他にレンズ
等の光学系を使用せず、任意の位置に結像したりするこ
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。

【０００５】図４は、従来の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および波長選択フ
ィルタ１１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はコリメーター
としての機能を持つものである。このとき、風防ガラス
７は合わせガラスであり、ホログラム２はこの合わせガ
ラス内に封入されている。また、ホログラム２は波長選
択機能を持ち、多重露光したホログラムを用いることに
よって、希望する多色の像が表示可能となる。例えば、
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することが可
能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ホログラム
は回折を利用するため色収差の発生による像のボケが問
題となる。そこで従来は透過型液晶表示素子の光源とし
て波長半値幅の狭い（６ｎｍ程度）陰極管を用いたり、
上記の例のように波長半値幅の狭い干渉フィルタを用い
る必要があった。陰極管を光源として用いる場合にはイ
ンバーター回路が必要となり高価であるばかりか、輝度
調整（調光）も困難である。干渉フィルタにおいても、
半値幅が狭く透過率の高いフィルタは多層膜コーティン
グが必要となり非常に高価である。

【０００７】また半値幅の狭い光源を用いる場合、その
ピーク波長とホログラムの回折波長を合わせる必要があ
るが、これもホログラムの精密な作製技術を必要とす
る。ホログラムや干渉フィルタの製造バラツキにより再
生波長が変動すると、表示像の輝度が低下してしまうと
いう問題点もあった。さらに、理想的な波長整合が可能
になっても、温度特性の問題がある。環境の温度変化に
よりホログラムの回折波長が変動すると、やはり表示像
の輝度が低下してしまうという問題があった。

【０００８】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述の課題を解決することにあり、従来知られていなかっ
たホログラフィック表示装置を新規に提供することにあ
る。

【０００９】

【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、表示すべき情報を光と
して発生する情報表示源と、基材と該基材に配されてい
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
ログラムとを有するコンバイナとを少なくとも備えたホ
ログラフィック表示装置において、前記情報表示源には
蛍光表示管が備えられていて、該蛍光表示管の蛍光体が
ＺｎＧａ₂ Ｏ₄ ：Ｍｎであ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ものである。

【００１０】

【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す概略断面図である。

【００１１】蛍光表示管を備えた情報表示源２１からの
情報を含む光３は、基材にホログラムが配されてなるコ
ンバイナ２０により回折されて観察者１に表示虚像１０
として視認される。本発明においては蛍光表示管２１の
蛍光体としてＺｎＧａ₂ Ｏ₄：Ｍｎを用いていることが
特徴である。

【００１２】図２に、本発明で用いるＺｎＧａ₂ Ｏ₄ ：
Ｍｎ蛍光体と、従来一般的に使用されていた酸化亜鉛
（ＺｎＯ：Ｚｎ）蛍光体の蛍光表示管の発光スペクトル
を示す。従来のＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体は、その発光スペク
トルの半値幅が１００ｎｍ以上である。これに対し、本
発明で用いるＺｎＧａ₂ Ｏ₄ ：Ｍｎ蛍光体は、その発光
スペクトルの半値幅は２５ｎｍ程度である（ピーク波長
は約５０５ｎｍ）。従って、本発明のホログラフィック
表示装置では、色収差の発生は従来の４分の１以下とな
り、十分許容できる表示像が得られるのである。

【００１３】このように本発明を用いれば、従来のよう
に高価な液晶表示素子と陰極管あるいは干渉フィルタを
使用せず、比較的安価な蛍光表示管によってホログラフ
ィック表示装置を実現できる。また、陰極管に比べると
半値幅の広い光源を利用できるため、製造バラツキや温
度特性のためホログラムの回折波長が多少変動しても、
大きな輝度低下が起きることはない。

【００１４】本発明のおける蛍光表示管は、ＺｎＧａ₂
Ｏ₄ ：Ｍｎを蛍光体とする。表示のパターンとしては
蛍光体をパターン化してセグメント状に配置してもよい
が、ドットマトリックス型の配列の方がより高度な情報
を表示できる点で好ましい。

【００１５】本発明におけるコンバイナは、基材にホロ
グラムが配されたものから構成される。ホログラムとし
ては、通常数１０ｍｍから数１００ｍｍ角程度の面積
で、数μｍから数１０μｍ程度の厚みを有するものが例
示される。

【００１６】このホログラムは、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用いることがで
きる。そして、ホログラムのタイプも、透過型、反射型
等、特に制限はない。ホログラム材料としては、アクリ
ル系やポリビニルカルバゾール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
材料を用いることができる。

【００１７】本発明における基材は、用途や使用状態に
応じて適宜選択されるものである。ホログラムに対し
て、再生光の入射側や回折光の出射側が透明な基材であ
ることはいうまでもないが、これは光を部分的に透過す
るものであってもよい。例えば、色付きでない透明ガラ
ス板や、そのほかにブロンズやグリーンなどに色付けさ
れたガラス板も基材として使用できる。また、再生光や
回折光が通過しない部分は不透明であってもよい。

【００１８】基材の材質としては、ガラスのほか、アク
リル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリオレフ
ィンなどの樹脂基板でもよいし、透明な結晶体などであ
ってもよい。また、基材の厚さについても厚さ数ｍｍの
板のほか、厚さ１ｍｍ以下のフィルムでもよいし、厚さ
数ｃｍのブロック体であってもよい。これらの基材の表
面には必要に応じて、反射防止コーティングやハードコ
ーティングが施されていてもよい。

【００１９】さらに、ホログラムに光が投射されるまで
の光径路内に、必要に応じてレンズ、ミラーなどの光学
部材や光偏光手段、あるいは、非線形光学素子を配置し
てもよい。

【００２０】本発明のホログラフィック表示装置は、図
４に示した従来例のような自動車用ＨＵＤにおいても適
切に用いられる。また、情報表示源を備えた本体部にコ
ンバイナが軸支され、車両のダッシュボード上に載置さ
れ、運転者等に運転情報を視認させる、いわゆる別置き
型ＨＵＤ（図３参照）としてより好ましく使用できる。
情報表示源とコンバイナが一体化されているうえ、従来
の情報表示源が光源と透過型液晶表示素子の組み合わせ
からなり大型であったのに比べ、蛍光表示管は単体で両
方の機能を合わせ持つため、小型・軽量のホログラフィ
ック表示装置が実現できるからである。この別置き型Ｈ
ＵＤでは、コンバイナの基材として樹脂材料を用いれば
ガラスと比べ軽量となり、万一ぶつかってもコンバイナ
が破損しにくいという点で好ましい。

【００２１】この別置き型ＨＵＤの一例を、図３に示
す。コンバイナ２０は、保持部材２４を介してＨＵＤの
本体部２２に回動自在に軸支されている。使用時におけ
るコンバイナの水平に対する角度はθ_w である。本体部
２２の底面には調節可能な脚部２３が必要に応じて設け
られ、この脚部２３がＨＵＤの設置場所（例えば車両の
ダッシュボード上）に保持される。本体部２２内には、
回路部２５と蛍光体としてＺｎＧａ₂ Ｏ₄ ：Ｍｎを用い
た蛍光表示管を有する情報表示源２１が備えられてい
て、コンバイナに向けて情報を含む光３を入射角θ_i で
照射する。この光がホログラムによって回折角θ_d で反
射回折され、観察者（例えば運転者）１に運転情報の表
示像１０として視認されることになる。

【００２２】本発明のホログラフィック表示装置を乗り
物用に用いる場合、表示すべき情報として、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、タコメーター、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として挙げられる。
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もちろん可能である。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、レーダーの障害物情報、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
ての者を含めることができる。

【００２３】上記自動車用のＨＵＤに応用した例以外に
も、本発明のホログラフィック表示装置は種々の用途に
用いることができる。例えば、自動車の風防ガラス周辺
の暗色セラミック塗装部にホログラムを配置したホログ
ラフィック表示装置にも利用できる。この場合暗色セラ
ミック塗装部が太陽熱を吸収し温度変動が激しいため、
本発明の構成は特に有効である。また、車両のコーナー
を指示する虚像コーナーマーカー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ものである。

【００２４】

【実施例】以下、図３に示す本発明の表示装置を別置き
型ＨＵＤに応用した実施例を説明する。コンバイナ２０
は、ホログラムにアクリル樹脂を一体成形して作製した
ものである。コンバイナ２０は、保持部材２４を介して
ＨＵＤの本体部２２に回動自在に軸支されている。使用
時におけるコンバイナの水平に対する角度はθ_w ＝７５
゜である。

【００２５】蛍光表示管２１は半導体チップ上にドライ
バ回路を内蔵し、ＺｎＧａ₂ Ｏ₄ ：Ｍｎ蛍光体をドット
マトリックス状に形成したものを使用した。ドット数は
１２８×３２でサイズは４４×１１ｍｍである。蛍光表
示管２１から発せられた光は、コンバイナ２０にθ_i ＝
２０゜で入射しθ_d=２０゜で回折される。蛍光表示管２
１からコンバイナ２０までの距離ｒ_i は８０ｍｍであ
り、コンバイナ２０から表示像１０までの距離ｒ_d は約
２００ｍｍである。ホログラムの回折波長は約５０５ｎ
ｍであり蛍光表示管の発光波長と合わせることにより明
るい表示像が得られた。

【００２６】上記ホログラムは、入射角２０゜で入射し
た波長約５０５ｎｍの光を回折角２０゜で反射回折する
ように露光したものである。この場合、あらかじめ波長
約５０５ｎｍの光を発する２つの露光用光源からの光
を、ホログラム感光材料に入射角２０°で入射させても
よいし、５０５ｎｍでない波長の光を発する露光用光源
からの光を、２０°以外の入射角でホログラム感光材料
に入射させてもよく、ホログラムの露光時の種々の手法
によって、上記の回折特性のホログラムを作製すればよ
い。また、本実施例では入射角と回折角とが等しい、
２．５倍の倍率を有するホログラムを用いたが、本発明
はこの入出射角、倍率に限定されるものではない。

【００２７】このように、情報表示源に蛍光表示管を用
いることによって、色収差によるボケのない小型・軽量
・薄型のホログラフィック表示装置が実現できた。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、蛍光表示管を用いても
色収差によるボケのないホログラフィック表示装置を得
ることができる。また、製造バラツキや温度変動でホロ
グラムの再生波長が変動しても、大きな輝度低下が起き
ないホログラフィック表示装置が得られる。

【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
す概略断面図

【図２】本発明のホログラフィック表示装置で用いる蛍
光表示管のスペクトル図

【図３】本発明のホログラフィック表示装置の具体例を
示す概略断面図

【図４】従来のＨＵＤの一例を示す概念図

【符号の説明】

１：観察者３：情報を含む光１０：表示像２０：コンバイナ２１：蛍光表示管２２：本体部２３：脚部２４：保持部２５：回路部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示すべき情報を光として発生する情報表
示源と、基材と該基材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とを有する
コンバイナとを少なくとも備えたホログラフィック表示
装置において、前記情報表示源には蛍光表示管が備えら
れていて、該蛍光表示管の蛍光体がＺｎＧａ₂ Ｏ₄ ：Ｍ
ｎであ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】前記情報表示源が表示装置の本体部に納め
られていて、前記コンバイナがその下辺近傍において本
体部に回動自在に軸支されていることを特徴とする請求
項１記載のホログラフィック表示装置。