JPH1048562A

JPH1048562A - ホログラフィック表示装置

Info

Publication number: JPH1048562A
Application number: JP20074696A
Authority: JP
Inventors: Norito Nakazawa; 伯人中沢; Shoichi Takeuchi; 彰一竹内
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】観察者が違和感なく表示像を視認できる小型の
表示装置を得る。【解決手段】本体部５１に備えられた情報表示源から発
せられた光を、下端部近傍で本体部５１に軸支されたホ
ログラムを備えたコンバイナ５０によって観察者に向け
て回折させ、観察者に表示像を視認させるにあたり、コ
ンバイナ５０の使用状態における観察者から表示像に向
かう光軸に対する角度を、７０〜１１０°の範囲とした
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する
ものである。

【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】ところで、上記のようなＨＵＤは、自動車
等の生産前に予め設計された仕様に基づくものである。
そして、光源を含む情報投射手段が車体のダッシュボー
ド下に設けられ、コンバイナが風防ガラスに備えられる
ため、設計時の光学配置が大掛かりになる。また、自動
車等の生産後に上記の構成のＨＵＤを設けることも困難
であった。

【０００４】そこで、特開平８−１１５８０号公報など
には、車体とは別個に設けたコンバイナを用いる小型の
ＨＵＤが提案されている。このＨＵＤは、自動車等の生
産後であっても、ＨＵＤ自体が小型であり、ダッシュボ
ード上に別途置くだけで、ＨＵＤとしての機能を発揮し
うるものである。

【０００５】このようなＨＵＤのコンバイナとしては、
通常、反射型のホログラムが用いられる。これは、ホロ
グラムに対して情報表示源の位置と観察者の位置が同一
面側（車内側）にあるためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】自動車の風防ガラスに
コンバイナを設けたＨＵＤでは、コンバイナの傾斜角は
風防ガラスの傾斜角と同一であり、運転者の方向に倒れ
ている。一方、通常コンバイナは風防ガラスの下側に備
えられるため、表示像は運転者に対し若干下方に位置し
運転者の視線は見下ろしの状態となる。したがって、運
転者はコンバイナをかなり斜めから見ることになる。し
かも、その表示像は運転者と表示像とを結ぶ光軸に対し
垂直に近いか、あるいはむしろ前方に向かって傾斜して
いる場合が多い。このように、コンバイナに対して視線
の方向が大きく傾斜していたり、コンバイナの傾斜と表
示像の傾斜の方向が逆転したりその角度差が大きいと、
観察者は表示像に違和感を覚える場合がある。

【０００７】自動車の風防ガラスのように面積が広い場
合には、その傾斜が意識されず違和感はさほど大きなも
のではない。しかし、特開平８−１１５８０号公報など
に開示されたＨＵＤのように小型のコンバイナを別個に
設けるような場合には、小さな開口から表示像を覗くよ
うになるため、コンバイナと視線の角度差、あるいは、
コンバイナの傾斜と表示像の傾斜との差による違和感が
一層大きくなる。

【０００８】一方で、これらのＨＵＤのコンバイナとし
てホログラムを用いることが、好ましく提案されてい
る。すなわち、ホログラムは入射した情報を含む光を任
意の方向に回折させることができ、さらにこの回折機能
だけでなく、表示像を遠方表示させるためのレンズ機能
を付加させることができる。加えて、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
像を得ることができる。さらには、ホログラムは波長選
択機能を持つため、希望する色の像の表示を任意の位置
に表示できる。このように、表示装置用のコンバイナと
してホログラムを用いることは、表示機能を高めること
ができ好ましいことである。

【０００９】表示機能を高めるためにホログラムを用い
た場合、ホログラムの大きさに対して光源からホログラ
ムまでの距離を十分に確保できないと、表示像に歪や収
差が発生してしまう。したがって、上記特開平８−１１
５８０号公報に開示されたＨＵＤのコンバイナにホログ
ラムを用いた場合、視認性の高い表示像が得られないと
いう欠点を有していた。

【００１０】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述の欠点を解消することにあり、従来知られていなかっ
たホログラフィック表示装置を得ることにある。

【００１１】

【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、基板に配されて前記光を観察者
に向けて回折し虚像として観察者に視認させるホログラ
ムを備えたコンバイナとから少なくとも構成され、前記
情報表示源が備えられる本体部にコンバイナの端部が軸
支されてなるホログラフィック表示装置において、前記
コンバイナは、使用状態において観察者と虚像とを結ぶ
光軸とのなす角が７０〜１１０°の範囲に設けられるこ
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。

【００１２】

【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。このホログ
ラフィック表示装置は、自動車のダッシュボード上に載
置されるＨＵＤを例示している。そして、主にコンバイ
ナ５０、本体部５１、支持台５２よりなる。本体部５１
は、その底面において図示のようにカメラの雲台等によ
く用いられているボールジョイントと同等の形状のもの
を介して、ダッシュボード上に載置される支持台５２に
保持されている。そして、本体部５１側の球状の部分を
ねじで締め上げることにより、固定可能となっている。
そのため、本体部５１は左右に回動可能でさらには上下
方向へも可動であり、車両の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
向に回動させることができる。

【００１３】コンバイナ５０は、コンバイナ保持部品５
６に設けられた凹部に挿入、固定されていて、コンバイ
ナ保持部品５６を介してその下端部近傍で回動自在に本
体部５１に軸支されている。

【００１４】一方、情報表示源は表示体５４および光源
５３より構成される。そして、情報表示源から発せられ
た情報を含む光は、本体部５１に備えられた折り返しミ
ラー５５を介して、コンバイナ５０に向けて照射され
る。コンバイナ５０に入射角θ₁ で入射した情報を含む
光は、回折角θ₂ で反射回折され、観察者の方向に向け
て出射される（５８：観察者と虚像とを結ぶ光軸方
向）。なお、本例では折り返しミラーとして平面ミラー
を用いたが、凹面鏡を用いれば表示像の拡大が可能とな
る。

【００１５】図２は、本発明におけるコンバイナの一例
を示す概略断面図（ａ）、概略正面図（ｂ）である。コ
ンバイナは、基板２３に粘着剤２４を介してホログラム
２１を配してなる。さらにホログラム２１の基板２３と
反対側の面には、保護層２５、接着剤２７を介して、カ
バーフィルム２６が積層されている。

【００１６】本例では、基板２３として厚さ２．３ｍｍ
の高耐熱の透明アクリル樹脂板（三菱レーヨンＵＴ−１
００）、粘着剤２４としてアクリル系粘着剤、保護層２
５としてポリビニルアルコールフィルム、接着剤２５と
して紫外線硬化型接着剤、カバーフィルム２６として２
００μｍ厚のアクリルフィルムを使用した。

【００１７】ホログラム２１には、外周部に最小幅５ｍ
ｍの非有効領域２２を設けている。非有効領域はレーザ
ー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。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７５ｍｍ、
縦約７０ｍｍである。

【００１８】このように、ホログラムの有効領域の面積
を基板の面積より小さくし、基板の外周に沿って例えば
幅３ｍｍ以上の非有効領域が設けることは、コンバイナ
の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することができるので、好ま
しい。

【００１９】上記のホログラムは、情報表示源から発せ
られる波長の光が入射角θ₁ でホログラムに入射して、
回折角θ₂ で回折するように露光されたものである。そ
して、コンバイナは、情報表示源から発せられた光がホ
ログラムに入射する入射角をθ₁ とするように、その使
用状態が決められている。具体的には、コンバイナはそ
の端部において本体部に回動自在に軸支されているた
め、未使用時には本体部の上面に沿うように収納するこ
とができる。そして、使用時には、コンバイナを起こ
し、上記のホログラムへの入射角がθ₁ となる位置に、
ストッパによって固定可能となっている。

【００２０】そして、この使用時のコンバイナの位置
は、コンバイナが観察者と虚像とを結ぶ光軸（すなわち
θ₁ で入射した情報表示源からの光のホログラムによる
回折方向）と７０〜１１０°の範囲の角度をなす位置で
ある。

【００２１】本例に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よりなる感光材料を露光し
た、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ー光
（波長５７４．７ｎｍ）とＫｒレーザー光（波長６４
７．１ｎｍ）を同軸に重ねた光により行った。レーザー
光は対物レンズとピンホールよりなるスペーシャルフィ
ルタにより発散光とする。発散点の位置は、光源側（参
照光側）では発散点からホログラムまでの距離をそれぞ
れ１９５ｍｍとし、像側（物体光側）では発散点からホ
ログラムまでの距離を５６０ｍｍとした。なお本例のホ
ログラムは反射型なので、２つの発散点はホログラム感
光材料を挟んで対向するように配置した。露光角度は光
軸中心において、光源側は３７．９°、光源側は−１．
８°である。レーザー露光の後、紫外線照射および熱処
理を施しホログラムを作製した。

【００２２】こうして得られたホログラムは４０゜の入
射光について、５４５ｎｍおよび６１３ｎｍ付近に回折
ピークを持ち、回折効率はそれぞれ約７０％、５０％で
あった。波長半値幅は共に約１０ｎｍであった。また前
述のように、このホログラム中心から前記表示体５４中
心までの距離を１５０ｍｍになるように配置すると、約
２倍に拡大された表示像が得られた。

【００２３】本例における表示装置は、本体部を水平状
態に保持した場合に、上記のように露光されたホログラ
ムを配したコンバイナ５０を、水平に対してθ₃ ＝８０
°になる位置を使用状態としている。すなわち、この設
定において、観察者から見て前方に傾くようにコンバイ
ナ５０が配置される。そして、表示体５４中心からコン
バイナ５０のホログラム中心への光軸上の光の入射角度
（θ₁ ）は４０°、コンバイナから観察者への回折角度
（θ₂ ）は０゜である。

【００２４】したがって、観察者の視線に対しコンバイ
ナが垂直となるので表示を見る場合に違和感がないホロ
グラフィック表示装置が得られた。また、コンバイナへ
の入射角と回折角との差が４０°と大きいので、コンバ
イナの表面に反射防止コーティングを施さなくとも、表
面反射像などによる不要像のない視認性の良いホログラ
フィック表示装置が得られた。

【００２５】なお、表示体５４中心からホログラムコン
バイナ５０中心までの距離は１５０ｍｍとした。また、
本体５１を水平に設置したときの観察者からコンバイナ
中心への方向は水平より１０°の見下ろしである。

【００２６】本例では、表示体５４として表示セルと補
償セルの２層の構造としたＤＳＴＮ−ＬＣＤを用いた。
この表示体はピッチ０．４５ｍｍ、６４ドット×３２ド
ットであり、コンバイナ方向へ出る光がＳ偏光となるよ
うに偏光板を貼付してある。また、その光源５３側には
光源のむらを低減させるため拡散板（図示しない）を配
してある。

【００２７】光源５３は、３波長型の管径２．６ｍｍ、
管長６０ｍｍの冷陰極管２本である。この冷陰極管は主
なる輝線スペクトルとして４３６ｎｍ、５４５ｎｍ、６
１３ｎｍを有するものである。そして、ＤＳＴＮ−ＬＣ
Ｄ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を可能とし
た。こうして、表示像の色調は前述の緑の透過型フィル
タを透過した部分では緑色、赤の透過型フィルタを透過
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。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、本例のホログラムでは黄色の表示像を
得ることができる。

【００２８】図３は、本発明のホログラフィック表示装
置の別の例を示す概略断面図である。本例は、透過型ホ
ログラムを用いたコンバイナにより構成したホログラフ
ィック表示装置である。ホログラムが透過型であること
以外はほぼ先の例と同様の構成である。

【００２９】本例の使用状態におけるコンバイナ５０の
配置も、先の実施例と同様に水平状態に本体部が保持さ
れた場合において、水平に対してθ₃ ＝８０°になるよ
うに設定し、観察者から見て前方に傾くようにした。ま
た、表示体５４中心からコンバイナ５０のホログラム中
心への光軸上の光の入射角度（θ₁ ）は３０°、コンバ
イナから観察者への透過回折角度（θ₂ ’）は０゜であ
る。

【００３０】したがって、観察者の視線に対しコンバイ
ナが垂直となるので表示を見る場合に違和感がないホロ
グラフィック表示装置が得られた。また、コンバイナへ
の入射角と回折角との差が３０°と大きいので、コンバ
イナの表面に反射防止コーティングを施さなくとも、表
面反射像などによる不要像のない視認性の良いホログラ
フィック表示装置が得られた。

【００３１】なお、表示体５４中心からホログラムコン
バイナ５０中心までの距離は１５０ｍｍとした。また、
本体部５１を水平に設置したときの観視者からコンバイ
ナ中心への方向は水平より１０°の見下ろしである。

【００３２】本例に用いたホログラムは、厚さ１０μｍ
のアクリル系フォトポリマーよりなる感光材料を露光し
た、体積位相型の透過型ホログラムである。ホログラム
の露光は、ローダミン１１０を用いた色素レーザー光
（波長５５１ｎｍ）により行った。レーザー光は対物レ
ンズとピンホールよりなるスペーシャルフィルタにより
発散光とする。発散点の位置は、光源側（参照光側）で
は発散点からホログラムまでの距離をそれぞれ１３５ｍ
ｍとし、像側（物体光側）では発散点からホログラムま
での距離を２７０ｍｍとした。なお本例のホログラムは
透過型なので、２つの発散点はホログラム感光材料に対
し同じ側になるよう配置した。露光角度は光軸中心にお
いて、光源側は３０°、光源側は０°である。レーザー
露光の後、紫外線照射および熱処理を施しホログラムを
作製した。

【００３３】こうして得られたホログラムは３０゜の入
射光について、５４５ｎｍ付近に回折ピークを持ち、回
折効率は約８０％であった。また前述のように、このホ
ログラム中心から前記表示体５４中心までの距離を１３
５ｍｍになるように配置すると、約２倍に拡大された表
示像が得られた。

【００３４】なお、２つ目の例では単色のホログラムを
用いているため、表示像の色調は緑色単色である。先の
例のような領域分割のフィルタは使用していない。当然
のことながら、ホログラムを２色露光し前述のフィルタ
を用いれば、２色表示が可能になる。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を得
ることができる。さらに、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を得ることができる。

【００３５】上記の表示像のカラー表示を行う場合、コ
ンバイナから表示像までの距離を各色で同一とすれば同
一平面内にカラー表示ができ、また、色によって変えた
場合には表示色によって表示像の観察される距離の異な
る立体的な像を得ることができる。

【００３６】本発明におけるホログラフィック表示装置
の情報表示源は光を発して表示する機能を持つものであ
ればよく、液晶表示素子等のいわゆる受光型表示素子か
らなる表示体に上記例に用いた冷陰極管、熱陰極管（Ｈ
ＣＴ）、蛍光表示管（ＶＦ）、ハロゲンランプ、発光ダ
イオード、半導体レーザー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。

【００３７】この場合、光源は輝線を有する光源である
か、または広いスペクトル幅を持つ光源と狭帯域フィル
タの組み合わせのいずれかであり、かつ、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くするこ
とによって、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。

【００３８】特に、本発明における表示体としては透過
型液晶表示素子が好ましく使用できる。透過型液晶表示
素子として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
ものの、非常にコントラストが高く明るい表示が可能と
なる。

【００３９】透過型液晶表示素子としてはＴＮ型液晶表
示素子が使用可能であるが、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、特に、上記
２例に用いたＤＳＴＮ型の液晶表示素子は、さらに高コ
ントラストの表示が得られるため好ましい。また、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ＳＴＮ型液晶表示素子も使用
可能であるが、温度依存性を考慮するとＤＳＴＮ型液晶
表示素子がよい。さらに、本体部の表示体近傍に温度セ
ンサーを設け、温度センサー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
補償することも可能である。こうして、車両などのよう
に使用温度範囲の広い場合においても、特性変化の少な
いホログラフィック表示装置を実現できる。

【００４０】また、本発明における透過型液晶表示素子
を透過しコンバイナに入射する表示すべき情報を含む光
は、Ｓ偏光とすることが好ましい。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、Ｓ偏光を用いればホログ
ラムにより効率良く情報を含む光を回折することが可能
となり、光利用率の高いホログラフィック表示装置を実
現することができる。

【００４１】表示像をカラー表示する場合、表示体とし
て、カラーフィルタと透過型のＴＮ型液晶素子や、ＳＴ
Ｎ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することができる。

【００４２】このようにして複数の色の光は、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、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、あるいはカ
ラー液晶表示素子を制御することによって、複数の色の
光が同時に照射されないようにしてもよい。

【００４３】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、あるいは、ＫＮ
Ｏ₃ 等の非線形光学素子を配置してもよい。

【００４４】上記２例では、ＤＳＴＮ−ＬＣＤの駆動回
路および冷陰極管の駆動回路を回路部５７に収めてい
る。この回路部には温度センサー、受光センサー等（図
示しない）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（チップオングラス）やＴＡＢ（テープオ
ートメーテッドボンディング）とするとさらに小型化が
可能となる。そして、上記２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可能である。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
体内部に有してその情報を表示すると行ったことも可能
である。

【００４５】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、本体部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。

【００４６】このように、本体部に受光センサと周囲の
明るさにより光源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の明るさを調整する制御手段
を設ければ、環境の明るさに応じた輝度の表示像を得る
ことができ、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、視認性の良
いホログラフィック表示装置が実現できる。

【００４７】また、本体部および／または本体部とは別
に表示体のコントラストを調整する制御手段を設けれ
ば、常にコントラストの良い表示像を得ることができ、
視認性の良いホログラフィック表示装置が実現できる。

【００４８】本発明におけるコンバイナは、少なくとも
基板にホログラムが配されたものからなる。この基板と
しては、透過型ホログラム、反射型ホログラムのどちら
の基板にも用いることができ、前景視野を確保できる点
で、透明な基板が好ましい。この透明基板とは、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。例えば、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。また、材質につい
てはガラスのみでなく、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、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
ロ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いし、透明な結晶体など
であってもよい。

【００４９】上記の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、基板とホログラムとの界面で生
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、光が十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見にくくなる。また、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。

【００５０】この基板は、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０．５〜３．０ｍｍ程度の透明な樹脂基板
を用いることが特に好ましい。

【００５１】本発明におけるコンバイナは、２つの透明
基板の間にホログラムを粘着剤または接着剤を介して積
層した構造とすることが好ましい。こうして、ホログラ
ムを外部環境や磨耗から防ぐことができる。また、その
２つの透明基板の少なくとも一方を厚さ１ｍｍ以下の透
明フィルムとすれば、保護と軽量化の両立が可能であ
る。

【００５２】また、ホログラムと粘着剤または接着剤と
の界面保護層を介せば、粘着剤あるいは接着剤によって
ホログラムの特性が影響されることを防ぐことができ
る。そのような、保護層としてはポリビニルアルコール
フィルムなどが好ましく使用できる。

【００５３】さらに、本発明の基板の耐磨耗性が不十分
な場合は、必要に応じてコンバイナ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するこ
とができる。

【００５４】基板、ホログラム、粘着剤、接着剤、保護
層のいずれか少なくとも１つに、紫外線吸収剤、紫外線
安定剤、酸化防止剤の少なくとも１つを含有させれば、
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
れの材料の特性が損なわれることなく、信頼性に優れた
ホログラフィック表示装置が実現できる。

【００５５】本発明に用いるホログラムは、通常数１０
ｍｍ〜数１００ｍｍ角程度の面積で、数μｍ〜数１０μ
ｍ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
用いることができる。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
の感光材料を用いることができる。

【００５６】また、本発明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であるか、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
が可能である。さらに、軸はずしの凹面鏡または凸レン
ズ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。

【００５７】本発明のホログラフィック表示装置は、使
用状態においてコンバイナが表示虚像と観察者とを結ぶ
光軸に対し７０〜１１０°の角度範囲にあるため、視線
に対するコンバイナの傾き角がほぼ垂直となり表示像を
見るときに違和感がない。このような角度条件を満たす
には、一般的なホログラフィック表示装置の場合観察者
の視線はほぼ水平であるかやや見下ろしになることを考
え合わせると、本体部を水平状態に保持した場合に、コ
ンバイナをほぼ直立させるかもしくは観察者の前方方向
に傾斜させればよい。

【００５８】また、本発明において、上記例のように情
報表示源からホログラムへの光の入射角の絶対値が、ホ
ログラムから観察者への回折角の絶対値より２０°以上
大きい非正反射の光学配置とすることは好ましい。ホロ
グラムによる回折像とホログラムが備えられた透明基板
の表面反射像とが完全に分離され、２重像のない視認性
の良いホログラフィック表示像が得られるからである。
したがって、表面反射像を防ぐために反射防止膜を施す
必要がなく低コストのホログラフィック表示装置が実現
できる。

【００５９】また、上記例のように本体部と支持台とを
ボールジョイント等によって連結し支持台に対し本体部
が自由に回転可能とすることは、好ましい。すなわち、
本発明の表示装置は、情報表示源を備えた本体部とコン
バイナとが一体化されている。そして、表示装置の使用
状態において、コンバイナと情報表示源との距離および
光学角度配置が一定に保たれている。そのため、ホログ
ラムの再生条件を最適の状態に保つことができる。上記
のような連結構造は、コンバイナと情報表示源との配置
を一定に保ちつつ、コンバイナの水平に対する傾斜角の
変更を容易とするものである。例えば、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するための調整
を行う場合には、上記の連結部においてコンバイナの水
平に対する傾斜角を変えれば、観察者から見て表示像の
高さを変えることができる。

【００６０】さらに、本発明のコンバイナを可倒式と
し、本体部の上面に沿うように収納可能とすることによ
って、非使用時にコンバイナを倒しておくことができ、
さらにコンパクト化できる。また、デザイン的にも優れ
たホログラフィック表示装置を実現できる。なお、コン
バイナを本体部の上面に沿うように収納された状態から
起こして使用状態にする動作を、コンバイナの上部を押
すことによって所定の角度の起立した状態になるようワ
ンタッチの開閉とすれば使い勝手がよく好ましい。その
ときのコンバイナの動きが急激な変化とならないように
緩衝機構を設ければ、コンバイナの動きを非常にスムー
スなものとすることができ、急激な動きによる部品・材
料の変形や疲労を防ぐことができる。また、コンバイナ
の動きに連動したスイッチを備え、コンバイナが起立し
たときには光源および／または表示体の電源が接続さ
れ、コンバイナが本体部の上面に沿うように収納された
ときには光源および／または表示体の電源が切断される
ようにすれば、別個の手動スイッチは不要でありコンバ
イナが収納状態の時には電力を消費しないので、経済的
でかつ部品点数が少なくコストが安いものとなる。ま
た、使い勝手が良くかつデザイン的にも優れたホログラ
フィック表示装置が実現できる。

【００６１】本発明のホログラフィック表示装置を車両
に用いる場合、上記例のようにダッシュボード上に表示
装置を載置するほか、ダッシュボード内に組み込み、使
用時にはコンバイナを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される
ようにすれば、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。

【００６２】本発明のように、情報表示源とコンバイナ
とが（本体部を介して）一体化されている場合、コンバ
イナと情報表示源との距離が短い。コンバイナに倍率を
有するホログラムを用いた場合、コンバイナと情報表示
源との距離が短いと、一般に表示像は歪を生ずる。この
ような歪を少なくするには、露光光学配置などの露光条
件を最適化したり、円筒面レンズなどを用いた非球面波
露光を行うことが好ましい。それでも歪が完全には無く
ならないような場合には、表示体に表示する情報の形状
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
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多次曲線状に変形してお
くことが好ましいが、通常の歪補正のためには２次曲線
程度で十分有効である。

【００６３】なお、本発明のように非正反射配置でかつ
倍率を持ったホログラムを用いる場合、得られる表示像
が視線に対して大きく傾く場合がある。そのような表示
像は前述のように違和感があるだけでなく、観察者が視
点の位置を移動させた場合の動的な像歪の原因となる。
そのような場合、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を直角から傾けるこ
とにより、表示像の視線に対する傾きを補正することが
できる。その角度としてはホログラムの倍率やホログラ
フィック表示装置の光学配置などにより異なるが、１０
〜５０°程度が好ましい。

【００６４】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表示すべき情報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。また、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。なお、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。

【００６５】また、これまでの説明は本発明を自動車用
のＨＵＤに応用した例を中心にして説明したが、本発明
のホログラフィック表示装置の用途はそれだけに限定さ
れるものではない。例えば、ダッシュボード上あるいは
リヤトレイ上に配置し、車両のコーナーの位置を指示す
る虚像コーナーマーカーなどにも、本発明を用いること
ができる。また、乗り物以外でも、プロンプターやゲー
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
るものである。

【００６６】

【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、情報表示源とコンバイナとを本体部に備え一体化
しているので、非常にコンパクトなホログラフィック表
示装置を実現できる。この場合、情報表示源とコンバイ
ナとの位置関係は、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、ほ
ぼ一定に保たれるよう固定されているため、ホログラム
の再生条件を常に最適の状態に保つことができる。

【００６７】そして、本発明のホログラフィック表示装
置によれば、コンバイナの角度が表示虚像と観察者を結
ぶ光軸に対し７０〜１１０°の範囲にあるため、視線に
対するコンバイナの傾き角がほぼ垂直となり表示像を見
るときに違和感を低減できる。また、一般に表示像は視
線にほぼ垂直であるため、表示像の傾き角とコンバイナ
の傾き角とがほぼ等しくなり違和感のない表示像が得ら
れる。

【００６８】こうして本発明により、違和感がなく視認
性に優れたホログラフィック表示装置が実現できる。

【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
す概略断面図。

【図２】本発明におけるコンバイナの一例を示す概略断
面図（ａ）、概略正面図（ｂ）。

【図３】本発明のホログラフィック表示装置の別の例を
示す概略断面図。

【符号の説明】

２１：ホログラム有効領域２２：ホログラム非有効領域２３：基板２４：粘着剤２５：保護層２６：カバーフィルム５０：コンバイナ５１：本体部５２：支持台５３：光源５４：表示体５５：折り返しミラー５６：コンバイナ保持部品５７：回路部５８：情報を含む光

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、基板に配されて前記光を観察者に向けて回折し虚像
として観察者に視認させるホログラムを備えたコンバイ
ナとから少なくとも構成され、前記情報表示源が備えら
れる本体部にコンバイナの端部が軸支されてなるホログ
ラフィック表示装置において、前記コンバイナは、使用
状態において観察者と虚像とを結ぶ光軸とのなす角が７
０〜１１０°の範囲に設けられ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】前記コンバイナは、ほぼ直立するかもしく
は観察者の前方方向に傾斜してい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の光の入
射角の絶対値は、ホログラムから観察者への回折角の絶
対値より２０°以上大きい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】前記ホログラムは軸はずしの凹面鏡または
凸レンズに相当する回折格子が記録されていることを特
徴とする請求項１〜３のいずれかのホログラフィック表
示装置。
【請求項５】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、コンバイナおよび情
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
〜４のいずれかのホログラフィック表示装置。