JPH06171395A

JPH06171395A - 発光表示装置

Info

Publication number: JPH06171395A
Application number: JP4350985A
Authority: JP
Inventors: Hideki Sato; 秀樹佐藤; Norihito Nakazawa; 伯人中沢
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【構成】光源１１と表示体１２との間に狭帯域透過干渉
フィルター１３が介在されていて、光源１１から発せら
れた光線が狭帯域透過干渉フィルター１３の中央部では
フィルター面に垂直に入射し、周辺部へ向かうにしたが
ってフィルター面に斜めに入射して、情報を含んで発す
る発光表示装置。【効果】発光表示装置やホログラムの配される相互の位
置や角度等の制限によって生じてしまう表示虚像の歪み
等の収差を、逆に歪むように補正して表示虚像の歪み等
の収差を低減ができる発光表示装置を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、観測者に情報を含む光
線を視認させる発光表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両内の運転手等に情報表示する方法と
して、ヘッドアップディスプレイ（以下ＨＵＤとする）
が最近用いられるようになっている。これは、液晶表示
装置等の発光表示装置から投射された光学的情報を、風
防ガラスに備えられているハーフミラーやホログラム等
からなるコンバイナーに映し、運転手が運転状態からほ
とんど視線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】特に、コンバイナーとしてホログラムを用
いたものは、運転者に向かって光学的情報を回折させて
任意の位置に結像することが可能であり、また、前景輝
度を損なわずに高輝度の表示虚像が得られるという特徴
があるため、ＨＵＤのコンバイナーとしては有効であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＨＵＤに用いられるホ
ログラフィック表示システムとしては、表示虚像のボケ
や歪みに関する収差や、色収差が充分除去されているこ
とが望ましく、さらに視点の移動による表示虚像の揺れ
が除かれていることが望ましい。また、車両等に搭載す
る場合には、その車両スペースに鑑みて簡単で小型化さ
れた構成で、部品点数が少ないことが望ましい。

【０００５】しかしながら、ホログラムは点光源から発
せられた二方向からの光によって露光されるものである
ため、有限の大きさを持つ発光表示装置の光学的情報が
ホログラムによって作られる表示虚像（の特に端部）に
ボケや歪みに関する収差が生じてしまい、ＨＵＤとして
充分な表示像が得られなかった。

【０００６】また、例えばホログラフィック表示システ
ムを車両等に搭載する場合、主にホログラムは車両の風
防ガラスに備えられるものであるが、風防ガラスの傾き
は車種によって決まっており、その傾きに見合った角度
で光線が照射されるように発光表示装置を配置しなけれ
ばならないが、車両のスペースが小さいために配置位置
等に制限があり、ホログラムと発光表示装置との相互の
位置関係にもおのずと制限が生ずるものであった。

【０００７】このような制限のもとにホログラムに発光
表示装置からの光線を照射すると、ホログラムの形成す
る表示虚像にはボケや歪み等の収差が生じてしまうとい
う欠点を有していた。

【０００８】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述のような欠点を解決しようとするものであり、従来知
られていなかった発光表示装置を新規に提供するにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に
鑑みてなされたものであり、光線を発生する光源と、光
源からの光線を受けて光線に情報を含ませて発する表示
体とを少なくとも有してなる発光表示装置であって、表
示体の表示面の各点から発せられる光線の波長がそれぞ
れの各点において異なることを特徴とする発光表示装置
を提供する。

【００１０】また、さらに、光源と表示体との間には狭
帯域透過型干渉フィルターが介在されていて、光源から
発せられて狭帯域透過型干渉フィルターに入射する光線
が狭帯域透過型干渉フィルター面の各点において異なる
角度で入射することを特徴とする発光表示装置を提供す
る。

【００１１】また、さらに、表示体の表示面の各点から
発せられる光線の波長が表示面の中央部に比べて周辺部
の波長が短いことを特徴とする発光表示装置を提供す
る。また、さらに、表示体の表示面の各点から発せられ
る光線の波長が表示面の中央部に比べて周辺部の波長が
長いことを特徴とする発光表示装置を提供する。

【００１２】また、さらに、光源と狭帯域干渉フィルタ
ーとの間にファイバーバンドルが介在されていることを
特徴とする発光表示装置を提供する。また、さらに、光
源と狭帯域干渉フィルターとの間にレンズが介在されて
いることを特徴とする発光表示装置を提供する。

【００１３】

【作用】本発明によれば、発光表示装置から発する光線
が表示体の表示面上の各点において波長を異にしている
ため、ホログラムの形成する表示虚像が、ホログラム自
身の露光条件や発光表示装置との相互配置によって生じ
ていた歪み等の収差を逆方向に補正することができ、結
果として観測者は収差のない表示虚像を視認することが
できる。

【００１４】具体的には、表示虚像の中心から周辺に向
かうにしたがって下方に表示虚像の位置がずれてしまう
場合、ホログラムの形成する表示虚像は、ホログラムに
入射して回折される光線が短い波長ほど上方へずれるた
め、表示体の周辺部からの光線の波長を短くすることに
よって、表示虚像の収差が低減される。

【００１５】特に、発光表示装置に狭帯域透過干渉フィ
ルターを備えた場合、発光表示装置の光源から発せられ
る光線が、狭帯域透過干渉フィルター面上の各点に異な
る角度で入射させることによって、狭帯域透過干渉フィ
ルター面に対して垂直に入射した光線に比べて斜めに入
射した光線は波長が短くなって透過するため、狭帯域透
過干渉フィルターを透過して表示体に照射されてホログ
ラムに向けて発せられる光線は、表示体の表示面上の各
点において異なる波長となり、ホログラムの形成する表
示虚像の収差が補正される。

【００１６】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を説
明する。図１は、本発明の発光表示装置の一例を示す概
念図である。発光表示装置１は、光源１１と表示体１２
とを有していて、光源１１からの光線は表示体１２に向
けて発せられる。また、光源１１と表示体１２との間に
は狭帯域透過干渉フィルター１３が介在されていて、光
源１１から発せられた光線は狭帯域透過干渉フィルター
１３の中央部にはフィルター面に垂直に入射し、周辺部
へ向かうにしたがってフィルター面に斜めに入射する。

【００１７】狭帯域透過干渉フィルター１３を透過した
光線は、ホログラムの選択性に合った波長にほぼ均一化
されるが、狭帯域透過干渉フィルター１３のフィルター
面上に斜めに入射した光線は、垂直に入射した光線に比
べて波長が短くなって透過するため、狭帯域透過干渉フ
ィルター１３を透過して表示体に向かう光線は、その周
辺部が波長の短い光線となってホログラムに向けて照射
されることになる。

【００１８】図２は、本発明の発光表示装置の表示体の
表示面から発せられた光線の波長分布の一例を示す概略
図である。発光表示装置の表示面の中心部Ａから発せら
れる光線の波長分布は実線で示され、表示面の右側周辺
部Ｂから発せられる光線の波長分布は短破線で示され、
表示面の左側周辺部Ｃから発せられる光線の波長分布は
長破線で示されている。

【００１９】この場合、中心部Ａに比べて、周辺部Ｂ、
Ｃの方が波長が短くなっている。一方、波長の短い光線
は表示虚像の位置で波長の長い光線よりも上方へずれて
いるため、この結果、ホログラムによって形成される表
示虚像は、周辺部の下方へのずれを上方へ戻すことがで
きる。

【００２０】ここで、狭帯域透過干渉フィルターとして
中心波長が５１５ｎｍ、半値幅が±５ｎｍ、透過率が８
０％のフィルターを用いたが、これに限定されるもので
ないことはもちろんである。

【００２１】図３は、本発明の発光表示装置の別の例を
示す概念図であり、図３（ａ）はレンズの焦点位置（焦
点距離ｆ）よりも光源がレンズに近付いた場合であり、
図３（ｂ）はレンズの焦点位置よりも光源がレンズから
遠のいた場合である。

【００２２】具体的には、発光表示装置１は、光源１１
と表示体１２と狭帯域透過干渉フィルター１３とレンズ
１４とからなっていて、光源１１はレンズ１４の焦点位
置よりもレンズ１４に近いかあるいは遠い位置に配され
ている。レンズ１４の光源１１と反対側には表示体１２
が配されていて、レンズ１４と表示体１２の間には狭帯
域透過干渉フィルター１３が介在されている。

【００２３】光源１１から発せられた光線はレンズ１４
によって屈折して狭帯域透過干渉フィルター１３に入射
するが、光源１１の位置がレンズ１４の焦点位置よりレ
ンズに近いかあるいは遠い（すなわち、光源がレンズの
焦点位置にない）ため、レンズ１４によって屈折した光
線は、狭帯域透過干渉フィルター１３の周辺部において
はフィルター面に対して斜めに入射する。

【００２４】なお、上記実施例において、レンズの直径
は５０ｍｍ程度であり、レンズの焦点距離は１００ｍｍ
程度のものを選んだが、これらレンズの配される位置や
レンズの大きさは上記実施例に限定されるものではな
く、補正される表示虚像の歪みの度合いに応じて狭帯域
透過干渉フィルターに入射する角度を変更できるように
適宜決められるものである。

【００２５】図４は、本発明の発光表示装置の別の例を
示す概念図である。発光表示装置１は、光源１１とファ
イバーバンドル１５と表示体１２と狭帯域透過干渉フィ
ルター１３とからなっていて、光源１１から発せられた
光線はファイバーバンドル１５の入射端に入射する。

【００２６】狭帯域透過干渉フィルター１３は表示体１
２とファイバーバンドル１５との間に介在されていて、
ファイバーバンドル１５の出射端から放射状に出射する
光線は、狭帯域透過干渉フィルター１３のフィルター面
に対し、中央部は垂直に、周辺部は斜めに入射する。狭
帯域透過干渉フィルター１３に入射した光線は、周辺部
から発せられる光線の波長が中央部に比べて短くなって
透過し、表示体を経てホログラムに向かって照射され
る。

【００２７】なお、上記実施例において、ファイバーバ
ンドルの出射端から狭帯域透過干渉フィルターまでの距
離は３０〜５０ｍｍ程度であり、またファイバーバンド
ルの直径は１０ｍｍ程度のものを選んだが、これらファ
イバーバンドルの配される位置（出射端から狭帯域透過
干渉フィルターまでの距離等）やファイバーバンドルの
開口数は上記実施例に限定されるものではなく、補正さ
れる表示虚像の歪みの度合いに応じて狭帯域透過干渉フ
ィルターに入射する角度を変更できるように適宜決めら
れるものである。

【００２８】図５は、本発明の発光表示装置を組み込ん
だホログラフィック表示システムの一例を示す概念図で
あり、発光表示装置１と反射型ホログラム２とは、距離
ｓ₁の間隔をあけて配されており、形成される表示虚像
３はホログラム２から距離ｓ₂ を隔てて形成される。ま
た、発光表示装置１の発光素子面とホログラム２面との
なす角はα₁ であり、形成される表示虚像３面とホログ
ラム２とのなす角はα₂ となっていて、観測者１０は表
示虚像３とホログラム２との延長線上で表示虚像３を視
認する。

【００２９】発光表示装置１の表示体の表示面の各点に
おいて、発光表示装置１から発せられる光線は波長が異
なっており、ホログラムの露光条件が充分でなかった
り、あるいはホログラムや発光表示装置が所望の位置に
配することができない場合に生ずる表示虚像の歪みと逆
方向に歪むように表示体からの光線の波長分布が決めら
れている。

【００３０】図６は本発明のホログラムを作成する露光
方法の一例を示す概念図であり、ホログラム感光材料２
１からそれぞれＲ₁ 、Ｒ₂ の距離だけ離れた位置に点光
源４１を備え、ホログラム感光材料２１の両面から、そ
れぞれθ₁ 、θ₂ の入射角で球面波露光が行われる。

【００３１】露光条件として、例えばＲ₁ ＝８０ｍｍ、
Ｒ₂ ＝１００ｍｍ、θ₁ ＝４０°、θ₂ ＝６０°として
ホログラム感光材料を露光してホログラムが作成され、
この露光条件において、例えば車両のスペースが小さい
ためにｓ₁ の値が８００ｍｍとできない場合には、ホロ
グラムの形成する表示虚像にボケや歪み等の収差が生じ
てしまうため、発光表示装置として本発明による発光表
示装置を用いて表示体の表示面上において異なる波長の
光線を発するものを備えることによって、表示虚像の収
差が低減されたホログラフィック表示システムを得るこ
とができる。

【００３２】なお、本発明において、均一な波長分布の
光線がホログラムに照射される際に、発光表示手段やホ
ログラムの配置によってホログラムによって形成される
表示虚像の周辺部が下方にずれると数値解析によるシミ
ュレーション結果から判断された場合に、発光表示装置
の周辺部から発せられる光線の波長を、中央部から発せ
られる波長よりも短くすることによって、表示虚像の周
辺部が上方にずれるように補正しているが、逆に、もと
もとホログラムによって形成される表示虚像の周辺部が
上方にずれるような収差が生じた場合、表示虚像の周辺
部が下方にずれるように、発光表示装置の周辺部から発
せられる光線の波長を、中央部から発せられる波長より
も長くすることによって、表示虚像の収差を補正するこ
とができ、その他、シミュレーション結果から判断され
る種々の収差に応じて発光表示手段から発せられる光線
の波長分布を適宜決めることによって表示虚像の収差が
補正できる。

【００３３】光源と狭帯域透過干渉フィルターの間に
は、上記したように何も介在されていなくても、また、
レンズやファイバーバンドル等が介在されていても特に
制限はなく、光源から発せられる光線が、狭帯域透過干
渉フィルターの面上の各点において異なる角度で入射さ
れるものであればよい。

【００３４】なお、本発明において使用する狭帯域透過
干渉フィルター１３としては、例えば中心波長５１５ｎ
ｍ、半値幅±５ｎｍ、透過率８０％程度のものが好まし
く使用されるが、特にこれに制限されるものではなく、
使用されるホログラムの露光条件に応じて適宜決められ
るものである。

【００３５】光源と狭帯域透過干渉フィルターとの間隔
は、光源の大きさや狭帯域透過干渉フィルターの大き
さ、さらには発光表示装置自身の大きさ等に鑑みて適宜
決められるものであり、例えば発光表示装置が車両等に
備えられるものであれば、この間隔は１００ｍｍ程度に
決められるが、特にこれに制限されるものではない。

【００３６】ここで、本発明の発光表示装置を車両に搭
載した場合について説明する。図７は本発明の発光表示
装置を車両に搭載した概念図であり、車両の風防ガラス
６１の下方には発光表示装置が備えられており、この発
光表示装置は、光源１１から発した光が、表示体１２を
通過して表示体の表示面上の点によって異なる波長ある
いは均一な波長で表示すべき情報を光線として発するも
のである。車体の風防ガラス６１には、反射型ホログラ
ム２が備えられており、上記した光線がホログラム２に
照射されて回折され、観測者１０の観測位置において視
認されるものである。

【００３７】ここで、本発明における表示すべき情報と
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、さらには種々の警告ラ
ンプ等が例として挙げられるが、本発明の発光表示手段
が車両に備えられない場合には必要に応じて観測者に要
求される情報が適宜決められる。観視者とは、主には車
両の運転手であるが、その他、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。

【００３８】ホログラムは、通常は数１０ｍｍ角〜数１
００ｍｍ角程度の面積で、数１０μｍ程度の厚みであ
り、光回折機能を持つ。このホログラムとしては、エン
ボスタイプ、リップマン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、重クロム酸ゼラ
チン、光レジスト、フォトポリマー、銀塩など種々の感
光材料を用いることができる。

【００３９】かかるホログラムは風防ガラスに備えられ
るものであり、例えば風防ガラスの表面（車外側表面）
や車内側表面に備えられてもよいが、特にホログラムの
保護の点に鑑みて、合せガラスである風防ガラスの内部
に封入して用いられることが好ましい。また、風防ガラ
スに備えられるホログラムと発光表示装置との間には、
さらに数枚のホログラムが介在されてもよく、反射鏡や
レンズ等の光学部材が介在されていてもよい。

【００４０】本発明における発光表示装置は光を発して
表示する機能を持つものであり、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熱陰極管（ＨＣ
Ｔ）、蛍光表示管（ＶＦ）、ハロゲンランプ、ＬＥＤ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。この
液晶表示素子としては、透過型のツイストネマチック型
液晶表示素子、スーパーツイストネマチック型液晶表示
素子等が好ましく使用できる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の発光表示装置によれば、ホログ
ラムを露光する際の制限や、ホログラフィック表示シス
テムを車両等に搭載する場合の発光表示装置の配される
位置や、ホログラムの配される位置、さらに両者の相互
の位置や角度等の制限によって生じてしまう表示虚像の
歪み等の収差を、逆に歪むように発光表示装置から発せ
られる光線の波長を発光表示装置の表示体の表示面の各
点において異なる波長とすることによって、表示虚像の
歪み等の収差を低減することができる。

【００４２】こうして、特に本発明の発光表示装置がＨ
ＵＤに備えられる場合には、反射型ホログラムが１枚の
みでもボケ、歪み等の収差の低減された表示虚像を観測
者が視認することができ、しかも発光表示装置の波長分
布の制御は簡単な構成によって行うことができ、簡素で
小型化されたホログラフィック表示システムを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発光表示装置の一例を示す概念図

【図２】本発明の発光表示装置の発光表示面から発せら
れた光線の波長分布の一例を示す概念図

【図３】本発明の発光表示装置の一例を示す概念図

【図４】本発明の発光表示装置の一例を示す概念図

【図５】本発明の発光表示装置を組み込んだホログラフ
ィック表示システムの一例を示す概念図

【図６】本発明におけるホログラムを作成する露光方法
の一例を示す概念図

【図７】本発明の発光表示装置を車両に搭載した一例を
示す概念図

【符号の説明】

１：発光表示装置２：反射型ホログラム３：表示虚像１０：観測者１１：光源１２：表示体１３：狭帯域透過干渉フィルター１４：レンズ４１：点光源６１：風防ガラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光線を発生する光源と、光源からの光線を
受けて光線に情報を含ませて発する表示体とを少なくと
も有してなる発光表示装置であって、表示体の表示面の
各点から発せられる光線の波長がそれぞれの各点におい
て異なることを特徴とする発光表示装置。
【請求項２】光源と表示体との間には狭帯域透過型干渉
フィルターが介在されていて、光源から発せられて狭帯
域透過型干渉フィルターに入射する光線が狭帯域透過型
干渉フィルター面の各点において異なる角度で入射する
ことを特徴とする請求項１の発光表示装置。
【請求項３】前記表示体の表示面の各点から発せられる
光線の波長が表示面の中央部に比べて周辺部の波長が短
いことを特徴とする請求項１または２の発光表示装置。
【請求項４】前記表示体の表示面の各点から発せられる
光線の波長が表示面の中央部に比べて周辺部の波長が長
いことを特徴とする請求項１または２の発光表示装置。
【請求項５】前記光源と狭帯域干渉フィルターとの間に
ファイバーバンドルが介在されていることを特徴とする
請求項２または３または４の発光表示装置。
【請求項６】前記光源と狭帯域干渉フィルターとの間に
レンズが介在されていることを特徴とする請求項２また
は３または４の発光表示装置。