JPH04303812A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
ヘッドアップディスプレイInfo
- Publication number
- JPH04303812A JPH04303812A JP9352791A JP9352791A JPH04303812A JP H04303812 A JPH04303812 A JP H04303812A JP 9352791 A JP9352791 A JP 9352791A JP 9352791 A JP9352791 A JP 9352791A JP H04303812 A JPH04303812 A JP H04303812A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- display
- hologram
- holographic optical
- head
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムを用いた回
折光学型ヘッドアップディスプレイに係り、特に収差を
減少させ、ぼけの少ない鮮明な画像表示を可能とするヘ
ッドアップディスプレイに関するものである。ヘッドア
ップディスプレイは、運転者の負担を軽減する装置とし
て航空機や自動車、船舶、電車等に搭載する事が可能で
ある。
折光学型ヘッドアップディスプレイに係り、特に収差を
減少させ、ぼけの少ない鮮明な画像表示を可能とするヘ
ッドアップディスプレイに関するものである。ヘッドア
ップディスプレイは、運転者の負担を軽減する装置とし
て航空機や自動車、船舶、電車等に搭載する事が可能で
ある。
【０００２】
【従来技術】近年、航空機、自動車などにおいて、高年
齢運転者や高速運転時の事故を防止するための手段とし
てヘッドアップディスプレイが実用に供されてきている
。
齢運転者や高速運転時の事故を防止するための手段とし
てヘッドアップディスプレイが実用に供されてきている
。
【０００３】ヘッドアップディスプレイとしては種々の
ものがあるが、その１つとしてホログラフィック光学素
子を用いた回折光学型ヘッドアップディスプレイがある
。すなわち、ヘッドアップディスプレイでは、表示面か
らの光をコンバイナ（表示面と前景を重ね合わせるもの
の意）で反射させて、観察者は表示面の虚像を視認する
が、このコンバイナにホログラフィック光学素子を用い
たヘッドアップディスプレイを回折光学型ヘッドアップ
ディスプレイと称している。ホログラムを使った回折光
学型ヘッドアップディスプレイは、透過効率を可視域全
体で９０％と高くしても、特定波長に対する反射効率を
高くでき、しかも遠方収束機能などのような波面変換素
子としての機能を持たせる事が可能であるという特色を
有している。
ものがあるが、その１つとしてホログラフィック光学素
子を用いた回折光学型ヘッドアップディスプレイがある
。すなわち、ヘッドアップディスプレイでは、表示面か
らの光をコンバイナ（表示面と前景を重ね合わせるもの
の意）で反射させて、観察者は表示面の虚像を視認する
が、このコンバイナにホログラフィック光学素子を用い
たヘッドアップディスプレイを回折光学型ヘッドアップ
ディスプレイと称している。ホログラムを使った回折光
学型ヘッドアップディスプレイは、透過効率を可視域全
体で９０％と高くしても、特定波長に対する反射効率を
高くでき、しかも遠方収束機能などのような波面変換素
子としての機能を持たせる事が可能であるという特色を
有している。
【０００４】回折光学型ヘッドアップディスプレイは、
通常、図３に示すような構成で、表示面３１から出た光
はミラー３２とホログラフィック光学素子３３でそれぞ
れ反射・回折して観察者の目３５に入射するという方式
のヘッドアップディスプレイである。
通常、図３に示すような構成で、表示面３１から出た光
はミラー３２とホログラフィック光学素子３３でそれぞ
れ反射・回折して観察者の目３５に入射するという方式
のヘッドアップディスプレイである。
【０００５】ここで、ホログラフィック光学素子３３は
、発散球面波と平面波または発散球面波同士の干渉によ
り作製される体積位相反射型のホログラムである。従っ
て、表示面上３１の１点から出た光は、ホログラフィッ
ク光学素子３３で反射回折して、異なる曲率を持つ球面
波となって再生されるため、表示面３１上の画像を虚像
３４として観察者３５の視野内の遠方に作ることになる
。
、発散球面波と平面波または発散球面波同士の干渉によ
り作製される体積位相反射型のホログラムである。従っ
て、表示面上３１の１点から出た光は、ホログラフィッ
ク光学素子３３で反射回折して、異なる曲率を持つ球面
波となって再生されるため、表示面３１上の画像を虚像
３４として観察者３５の視野内の遠方に作ることになる
。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的にヘ
ッドアップディスプレイで表示される画像情報は、像の
ぼけが少ないことが望まれる。しかし、上述したヘッド
アップディスプレイでは、軸外結像であるため、波面収
差は逃れられない。すなわち、ヘッドアップディスプレ
イのコンバイナであるホログラフィック光学素子３３は
体積位相型のホログラムであり、ホログラム作製の際の
参照光と同条件で光が入射した場合は無収差で再生する
が、条件からずれた場合は収差を伴ってしまう。つまり
、表示面３１の中心部分では、ホログラム作製の際の参
照光の光源位置に近いので収差によるぼけは少ないが、
表示面３１の外周付近では参照光の光源とは異なる位置
から再生光を入射することになるので収差によるぼけが
大きくなってしまう。従って、表示面の虚像３４は中心
から周辺に行くに従い、ぼけた不鮮明なものとなつてい
た。この事は、コンバイナが大面積になるほど顕著であ
る。
ッドアップディスプレイで表示される画像情報は、像の
ぼけが少ないことが望まれる。しかし、上述したヘッド
アップディスプレイでは、軸外結像であるため、波面収
差は逃れられない。すなわち、ヘッドアップディスプレ
イのコンバイナであるホログラフィック光学素子３３は
体積位相型のホログラムであり、ホログラム作製の際の
参照光と同条件で光が入射した場合は無収差で再生する
が、条件からずれた場合は収差を伴ってしまう。つまり
、表示面３１の中心部分では、ホログラム作製の際の参
照光の光源位置に近いので収差によるぼけは少ないが、
表示面３１の外周付近では参照光の光源とは異なる位置
から再生光を入射することになるので収差によるぼけが
大きくなってしまう。従って、表示面の虚像３４は中心
から周辺に行くに従い、ぼけた不鮮明なものとなつてい
た。この事は、コンバイナが大面積になるほど顕著であ
る。
【０００７】以上のような事情から、従来、回折光学型
ヘッドアップディスプレイにおいては、収差によるぼけ
を減らすことは困難であった。本発明は、上述のような
問題点を解決するために成されたもので、コンバイナの
大小にかかわらず、ぼけの少ない鮮明な画像を表示でき
るヘッドアップディスプレイを得ることを目的としてい
る。
ヘッドアップディスプレイにおいては、収差によるぼけ
を減らすことは困難であった。本発明は、上述のような
問題点を解決するために成されたもので、コンバイナの
大小にかかわらず、ぼけの少ない鮮明な画像を表示でき
るヘッドアップディスプレイを得ることを目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、ヘッドアップディスプレイにおけるホ
ログラフィック光学素子を複数の小面積のホログラム（
以下、これを要素ホログラムと呼ぶ）から成る体積位相
型ホログラムとし、各々の要素ホログラムは対応する表
示面上の１点をぼけることなく再生するように作製する
。
めに本発明では、ヘッドアップディスプレイにおけるホ
ログラフィック光学素子を複数の小面積のホログラム（
以下、これを要素ホログラムと呼ぶ）から成る体積位相
型ホログラムとし、各々の要素ホログラムは対応する表
示面上の１点をぼけることなく再生するように作製する
。
【０００９】つまりホログラフィック光学素子の作製の
際、各要素ホログラムは、参照光の点光源の位置と物体
光の点光源の位置とを変えながら撮影したもので、図２
において、要素ホログラム２５ａは、参照光の点光源の
位置を２３ａ、物体光の点光源の位置を２７ａとして撮
影され、同様に要素ホログラム２５ｂは２３ｂ、２７ｂ
の位置に点光源を置いて撮影したホログラムである。
際、各要素ホログラムは、参照光の点光源の位置と物体
光の点光源の位置とを変えながら撮影したもので、図２
において、要素ホログラム２５ａは、参照光の点光源の
位置を２３ａ、物体光の点光源の位置を２７ａとして撮
影され、同様に要素ホログラム２５ｂは２３ｂ、２７ｂ
の位置に点光源を置いて撮影したホログラムである。
【００１０】従って、隣り合った要素ホログラム２５ａ
と２５ｂは、表示面上での隣り合った点２３ａと２３ｂ
をそれぞれ無収差で２７ａ、２７ｂの位置に再生する。 このようにして作製されたホログラフィック光学素子２
５をヘッドアップディスプレイのコンバイナとして使用
すると、観察者はホログラフィック光学素子中のある１
つの要素ホログラム２５ａを通して表示面の虚像上の１
部分２７ａを観察し、２５ｂを通して２７ｂを観察する
ので収差によるぼけはない。しかも、観察者の視点位置
が変化した場合にも、すぐ近傍の１点を再生するべく作
製された要素ホログラムを通して観察することになるの
で、収差による画像のぼけは少なく抑えられる。
と２５ｂは、表示面上での隣り合った点２３ａと２３ｂ
をそれぞれ無収差で２７ａ、２７ｂの位置に再生する。 このようにして作製されたホログラフィック光学素子２
５をヘッドアップディスプレイのコンバイナとして使用
すると、観察者はホログラフィック光学素子中のある１
つの要素ホログラム２５ａを通して表示面の虚像上の１
部分２７ａを観察し、２５ｂを通して２７ｂを観察する
ので収差によるぼけはない。しかも、観察者の視点位置
が変化した場合にも、すぐ近傍の１点を再生するべく作
製された要素ホログラムを通して観察することになるの
で、収差による画像のぼけは少なく抑えられる。
【００１１】
【作用】本発明では、ヘッドアップディスプレイにおけ
るコンバイナとしてのホログラフィック光学素子が、異
なる条件で撮影した複数の要素ホログラムから成る。こ
れにより、比較的簡単に収差によるぼけの少ない鮮明な
画像表示を可能とするヘッドアップディスプレイを実現
することができる。
るコンバイナとしてのホログラフィック光学素子が、異
なる条件で撮影した複数の要素ホログラムから成る。こ
れにより、比較的簡単に収差によるぼけの少ない鮮明な
画像表示を可能とするヘッドアップディスプレイを実現
することができる。
【００１２】
【実施例】本発明では、ヘッドアップディスプレイにお
ける収差によるぼけを少なくするために、ホログラフィ
ック光学素子が小面積の要素ホログラムからなり、各要
素ホログラムは、位置の異なる点を無収差で再生するよ
うに作製されている。
ける収差によるぼけを少なくするために、ホログラフィ
ック光学素子が小面積の要素ホログラムからなり、各要
素ホログラムは、位置の異なる点を無収差で再生するよ
うに作製されている。
【００１３】以下、上記のような考え方に基づいた本発
明の一実施例について、図面を参照して説明する。図１
は、本発明によるヘッドアップディスプレイの全体構成
例を示す概略説明図である。表示面１１から出た光は、
ミラー１２で反射されてホログラフィック光学素子１３
へ到達する。そして、このホログラフィック光学素子１
３で反射回折して、観察者１５に視覚される。観察者１
５に視覚される光は、表示面の虚像１４として視認され
ることになる。
明の一実施例について、図面を参照して説明する。図１
は、本発明によるヘッドアップディスプレイの全体構成
例を示す概略説明図である。表示面１１から出た光は、
ミラー１２で反射されてホログラフィック光学素子１３
へ到達する。そして、このホログラフィック光学素子１
３で反射回折して、観察者１５に視覚される。観察者１
５に視覚される光は、表示面の虚像１４として視認され
ることになる。
【００１４】ここで、表示面１１上の１部分１１ａはホ
ログラフィック光学素子１３中の要素ホログラム１３ａ
で反射回折され、一方、表示面１１上の別の１部分１１
ｂ、１１ｃはそれぞれ要素ホログラム１３ｂ、１３ｃで
反射回折される。各々の要素ホログラムは、それぞれ対
応する１点を無収差で再生するため、観察者１５がある
特定の範囲内で観察した場合、収差によるぼけの少ない
鮮明な画像を表示できる。
ログラフィック光学素子１３中の要素ホログラム１３ａ
で反射回折され、一方、表示面１１上の別の１部分１１
ｂ、１１ｃはそれぞれ要素ホログラム１３ｂ、１３ｃで
反射回折される。各々の要素ホログラムは、それぞれ対
応する１点を無収差で再生するため、観察者１５がある
特定の範囲内で観察した場合、収差によるぼけの少ない
鮮明な画像を表示できる。
【００１５】次に、本実施例によるホログラフィック光
学素子の作製方法の一例について説明する。図２におい
て、ホログラフィック光学素子用の感光材料２５は、表
裏面とも要素ホログラムの大きさに合わせたスリットを
切ってある遮光板２６で覆われており、感光材料２５は
固定されているが、遮光板２６は上下左右方向に移動可
能なステージ２４上にある。参照光、物体光の点光源は
、それぞれ顕微鏡対物レンズとピンホールから成り、こ
れも移動ステージ上２２にある。要素ホログラム２５ａ
は、表示面上のある１点に相当する２３ａを参照光の光
源位置とし、この２３ａに対応する表示面の虚像上の１
点２７ａを物体光の光源位置とした２つの球面波の干渉
により撮影する。次に２つの点光源をステージ２２によ
り２３ｂと２７ｂに移動し、同時にスリットも２５ｂへ
移動させて要素ホログラム２５ｂの撮影を行う。これと
同様の作業を全ての要素ホログラムに対して順次行なう
ことによりホログラフィック光学素子を作製する。
学素子の作製方法の一例について説明する。図２におい
て、ホログラフィック光学素子用の感光材料２５は、表
裏面とも要素ホログラムの大きさに合わせたスリットを
切ってある遮光板２６で覆われており、感光材料２５は
固定されているが、遮光板２６は上下左右方向に移動可
能なステージ２４上にある。参照光、物体光の点光源は
、それぞれ顕微鏡対物レンズとピンホールから成り、こ
れも移動ステージ上２２にある。要素ホログラム２５ａ
は、表示面上のある１点に相当する２３ａを参照光の光
源位置とし、この２３ａに対応する表示面の虚像上の１
点２７ａを物体光の光源位置とした２つの球面波の干渉
により撮影する。次に２つの点光源をステージ２２によ
り２３ｂと２７ｂに移動し、同時にスリットも２５ｂへ
移動させて要素ホログラム２５ｂの撮影を行う。これと
同様の作業を全ての要素ホログラムに対して順次行なう
ことによりホログラフィック光学素子を作製する。
【００１６】上述した作製方法以外にも２次元レンズア
レイやコンピューターホログラムなどを用いて１回の撮
影で同様の効果を持つホログラフィック光学素子を作製
することも可能である。こうして作製されたホログラフ
ィック光学素子は、表示面上の１点からの光をそれに対
応する要素ホログラムにより再生するので、ほぼ無収差
の結像系となる。
レイやコンピューターホログラムなどを用いて１回の撮
影で同様の効果を持つホログラフィック光学素子を作製
することも可能である。こうして作製されたホログラフ
ィック光学素子は、表示面上の１点からの光をそれに対
応する要素ホログラムにより再生するので、ほぼ無収差
の結像系となる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ヘ
ッドアップディスプレイにおけるホログラフィック光学
素子を、それぞれ異なる１点を再生するように作製され
た要素ホログラムの集まりとすることで、従来と同様の
機能を保ち、かつ収差の影響による画像のぼけを防ぎ、
鮮明な画像を表示することが可能となる。
ッドアップディスプレイにおけるホログラフィック光学
素子を、それぞれ異なる１点を再生するように作製され
た要素ホログラムの集まりとすることで、従来と同様の
機能を保ち、かつ収差の影響による画像のぼけを防ぎ、
鮮明な画像を表示することが可能となる。
【００１８】
【図１】本発明のヘッドアップディスプレイの一実施例
を示す説明図。
を示す説明図。
【図２】同実施例におけるホログラフィック光学素子の
作製方法の一例を示す説明図。
作製方法の一例を示す説明図。
【図３】従来のヘッドアップディスプレイの一例を示す
説明図。
説明図。
１１，３１…表示面
１２，３２…ミラー
１３，３３…ホログラフィック光学素子（コンバイナ）
１４，３４…虚像 １５，３５…観察者 ２１…レーザー発振器 ２２，２４…移動ステージ ２３…参照光の光源位置 ２５…感光材料 ２６…遮光板 ２７…物体光の光源位置
１４，３４…虚像 １５，３５…観察者 ２１…レーザー発振器 ２２，２４…移動ステージ ２３…参照光の光源位置 ２５…感光材料 ２６…遮光板 ２７…物体光の光源位置
Claims (1)
- 【請求項１】コンバイナとして体積位相反射型ホログラ
フィック光学素子を用いるヘッドアップディスプレイに
おいて、上記ホログラフィック光学素子が、複数に分割
された小面積のホログラムから成り、各ホログラムは、
そのホログラムに対応した表示面上の点を無収差で再生
するよう設計されていることを特色とするヘッドアップ
ディスプレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9352791A JP2998272B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | ヘッドアップディスプレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9352791A JP2998272B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | ヘッドアップディスプレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303812A true JPH04303812A (ja) | 1992-10-27 |
| JP2998272B2 JP2998272B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=14084787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9352791A Expired - Fee Related JP2998272B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | ヘッドアップディスプレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2998272B2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200108030A (ko) * | 2018-01-08 | 2020-09-16 | 디지렌즈 인코포레이티드. | 도파관 셀 내의 홀로그래픽 격자의 높은 처리능력의 레코딩을 위한 시스템 및 방법 |
| KR20210071244A (ko) * | 2019-12-06 | 2021-06-16 | 한국전자기술연구원 | 헤드 업 디스플레이를 위한 홀로그래픽 광학 소자 기록 방법 |
| CN116224492A (zh) * | 2018-01-08 | 2023-06-06 | 迪吉伦斯公司 | 用于制造波导单元的系统和方法 |
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| US12248150B2 (en) | 2017-01-05 | 2025-03-11 | Digilens Inc. | Wearable heads up displays |
| US12271035B2 (en) | 2019-06-07 | 2025-04-08 | Digilens Inc. | Waveguides incorporating transmissive and reflective gratings and related methods of manufacturing |
| US12298513B2 (en) | 2016-12-02 | 2025-05-13 | Digilens Inc. | Waveguide device with uniform output illumination |
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| US12379547B2 (en) | 2015-02-12 | 2025-08-05 | Digilens Inc. | Waveguide grating device |
| US12397477B2 (en) | 2019-02-05 | 2025-08-26 | Digilens Inc. | Methods for compensating for optical surface nonuniformity |
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| US12596218B2 (en) | 2012-04-25 | 2026-04-07 | Digilens Inc. | Holographic wide angle display |
| US12663572B2 (en) | 2021-12-29 | 2026-06-23 | Digilens Inc. | Method and system utilizing inverted master for holographic recording |
-
1991
- 1991-03-30 JP JP9352791A patent/JP2998272B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (21)
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| US11703799B2 (en) | 2018-01-08 | 2023-07-18 | Digilens Inc. | Systems and methods for high-throughput recording of holographic gratings in waveguide cells |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2998272B2 (ja) | 2000-01-11 |
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