図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(1997年12月22日)のものです。
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図面 (2)

課題

太陽光などの外光による不要な回折が全くなく、大きな虚像を表示することができるHUDを提供することを目的とする。

課題手段

入射角臨界角を越える反射型ホログラムに、回折角が臨界角を越える透過型ホログラム再生用光源側に積層一体化した積層ホログラム車両用ウィンドシールド自動車の室内に別置きした透明樹脂などの透明板状体に設け、該積層ホログラムに表示情報を直接照射し、該情報を運転者等に視認させるようにしたことを特徴とするものである。

概要

背景

従来、反射型ホログラムは、HUD用コンバイナーなどの用途に、一部の光を透過し、一部の光を反射するいわゆるハーフミラーの鏡の機能を持たせたものが、実開昭59−7428号号、特開昭55−77713号などとして出願されており、本出願人も特開昭64−44414号などとして出願している。

また、光源からの光を全反射させながらホログラム照射するライトガイド式の表示装置も、特開平4−228329号、USP4309070号などとして出願されており、本出願人も特願平6−63466号などとして出願している。

概要

太陽光などの外光による不要な回折が全くなく、大きな虚像を表示することができるHUDを提供することを目的とする。

入射角臨界角を越える反射型ホログラムに、回折角が臨界角を越える透過型ホログラム再生用光源側に積層一体化した積層ホログラムを車両用ウィンドシールド自動車の室内に別置きした透明樹脂などの透明板状体に設け、該積層ホログラムに表示情報を直接照射し、該情報を運転者等に視認させるようにしたことを特徴とするものである。

目的

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、太陽光などの外光による不要な回折が全くなく、表示像の大きさもガラスの厚さで制限されないHUDを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
4件

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請求項1

入射角臨界角を越える反射型ホログラムに、回折角が臨界角を越える透過型ホログラム再生用光源側に積層一体化した積層ホログラムを透明板状体に設け、該積層ホログラムに表示情報を直接照射し、該情報を運転者等に視認させるようにしたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ

技術分野

0001

本発明は表示光光学的に投射し、前方視野内あるいはその近傍の前景重畳し、運転者等に視認させるようにした車両用ヘッドアップディスプレイ(以下、HUDと略称する)のコンバイナー用に好適なホログラムに関する。

背景技術

0002

従来、反射型ホログラムは、HUD用のコンバイナーなどの用途に、一部の光を透過し、一部の光を反射するいわゆるハーフミラーの鏡の機能を持たせたものが、実開昭59−7428号号、特開昭55−77713号などとして出願されており、本出願人も特開昭64−44414号などとして出願している。

0003

また、光源からの光を全反射させながらホログラムに照射するライトガイド式の表示装置も、特開平4−228329号、USP4309070号などとして出願されており、本出願人も特願平6−63466号などとして出願している。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、ライトガイド式の表示装置における反射型ホログラムは、再生光ガラスと空気との界面の全反射の臨界角を越える角度で入射させるものであり、板ガラス中を全反射させながら表示光を進行させ、板ガラスに貼りつけたホログラムに照射することにより表示させるライトガイド式の表示装置は、太陽光などの外光がホログラムに照射されても回折されず、不要な回折を生ずることがなく好適であるが、直接再生用光源からの表示光などをホログラムに照射して表示する場合には、ホログラム中に臨界角を越える角度で入射させるために、楔形に切ったガラスブロックプリズム、あるいは導入用透過型ホログラムなどを板ガラスに密着させる必要があるばかりか、この方式の表示光は板ガラス中を何度も全反射しながら進行するので、表示像の歪みが大きくなり、また、表示像の大きさもガラスの厚さによって制限されるという欠点がある。

0005

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、太陽光などの外光による不要な回折が全くなく、表示像の大きさもガラスの厚さで制限されないHUDを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明のHUDは、入射角が臨界角を越える反射型ホログラムに、回折角が臨界角を越える透過型ホログラムを再生用光源側に積層一体化した積層ホログラムを車両用のウィンドシールド自動車の室内に別置きした透明樹脂などの透明板状体に設け、該積層ホログラムに表示情報を直接照射し、該情報を運転者等に視認させるようにしたことを特徴とするものである。

発明を実施するための最良の形態

0007

本発明では、反射型ホログラムは、重クロム酸ゼラチン、各種のフォトポリマーハロゲン化銀感光材、各種のフォトレジストなどの感材ガラス基板ポリエチレンテレフタレートなどの透明樹脂基板などに貼り付けた乾板に、図示しないレーザー発振器ビームスプリッター反射鏡顕微鏡対物レンズピンホールなどの通常の光学系に加え、一方のレーザー光を、乾板中に臨界角を超える角度で入射させるために、楔型に切ったガラスブロック、プリズム、あるいは透過型ホログラムを乾板の一方の面に接触させた状態で、レーザー光の一方の光を照射し、他方の光は前記一方の光とは反対側の乾板面に照射して、干渉縞を形成、記録する。

0008

透過型ホログラムは、同様な感材をガラス基板、透明樹脂板などに貼り付けた乾板に、図示しないレーザー発振器、ビームスプリッター、反射鏡、顕微鏡対物レンズ、ピンホールなどの通常の光学系に加え、楔型に切ったガラスブロック、プリズム、あるいは透過型ホログラムを乾板の一方の面に接触させた状態で、レーザー光(平面波あるいは球面波)を2方向から乾板の同一面に照射して、干渉縞を形成、記録する。

0009

その後通常の現像処理をして反射型ホログラムと透過型ホログラムを得る。このようにして得られた反射型ホログラムと透過型ホログラムを、板ガラスなどの基板上に再生用光源側に近い方から透過型ホログラム、反射型ホログラムの順に積層するか、基板に貼り付ける前に、透過型ホログラムと反射型ホログラムを積層して、一体としたものを基板に貼り付ける。

0010

自動車などのウインドシールドに設ける場合には、合わせガラスにする必要があるので、積層ホログラムを、中間膜を二枚使用してこの間に間挿するか、中間膜を1枚にしてその中間膜と車外側板ガラスあるいは車内側板ガラスとの間であって板ガラスに接着してもよく、さらに車内側板ガラスの車内側表面に、保護膜とともに接着する。

0011

また、その他の乗り物用のウインドシールドの場合に、合わせガラスの場合には、自動車用のウインドシールドと同様にホログラムを設ければよく、単板強化ガラスを使用する場合には、板ガラスの室内側表面に保護膜とともに、接着すればよい。

0012

さらに、ウィンドシールド近傍の別置きの透明板状体に設ける場合には、板ガラス、ポリカーボネートなどの透明樹脂板にホログラムを運転者側の表面あるいは裏面に保護シートとともに設ければよい。

0013

HUD用コンバイナーとして応用する場合に、反射ホログラム透過ホログラムが積層一体化されているので、それぞれのホログラムのエッジ部分がともに見えることはなく、安全性も向上し、さらに反射ホログラムが室外側に配置されるので、太陽光などの外光がこの積層ホログラムに照射されても光がホログラム中に入射できず、外光による不要な回折が全くない。

0014

また、従来のライトガイド式のHUDでは、表示像の大きさは表示光の全反射角と板ガラスの厚さによって制限されたが、本発明では、表示光がガラスと空気との界面で全反射しないので、表示像の大きさはホログラムの寸法だけで決まる。したがって表示像の大きさはホログラムの寸法を適切に選べば、必要なだけ大きくすることができる。

0015

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。図1は本発明の実施例1におけるHUDコンバイナーとして自動車用のウインドシールドに応用した要部断面図である。

0016

実施例1
図1を参照しながら、感光材料にOmniDex−352(DuPont製)を使用してHUD用のコンバイナーに応用した場合について例示する。

0017

この感材を通常の光学系により次に示す条件で露光する。
(1)緑色回折反射ホログラムの作製
厚さ25μmの感材の両側から、発振波長が514.5nmのアルゴンレーザーからの光を、図示しない光学系により2分割し、一方は参照光としてガラスブロックを介して感材中の入射角が50°になるように、他方は物体光として感材中の入射角が143°になるように照射して干渉縞を形成し、その後紫外線を照射して定着処理を行い緑色を回折する反射型ホログラム1を得る。

0018

このようにして得られたホログラム1に白色光源からの光をホログラム中の入射角50°で入射させたとところ、回折効率が98%となり、そのときの回折光波長が513nm、ホログラム中の回折角が143°であった。

0019

ただし角度は、光の進行方向が乾板またはホログラムの法線とのなす角を左回りを正として測定したものである。
(2)緑色回折透過ホログラムの作製
厚さが10μmの感材の同じ方向から、発振波長が514.5nmのアルゴンレーザーからの光を、図示しない光学系により2分割し、一方は参照光として感材中の入射角が16°になるように、他方は物体光としてガラスブロックを介して入射角が50°になるように照射して干渉縞を形成し、その後紫外線を照射して定着処理を行い緑色を回折する透過ホログラム2を得る。

0020

このようにして得られたホログラム2に白色光源からの光をホログラム中の入射角16°で入射させたとところ、回折効率が96%となり、そのときの回折光の波長が520nm、ホログラム中の回折角が51°であった。

0021

次いで、透過ホログラム2をそのベース基板(ポリエチレンテレフタレート)とともに圧着し、その後効率を上げ、ベース基板を剥がし易くするために100℃、1時間程度の加熱処理を行い、ベース基板を剥がす。

0022

その後反射ホログラム1をベース基板1’(ベース基板はバリアフィルムとして残す)とともに透過ホログラム上に圧着し、加熱処理を行う。このようにして得られた室内側板ガラス3と、室外側板ガラス3’をポリビニールブチラールなどの中間膜4を介して積層し、オートクレーブにより通常の合わせ処理を行って合わせガラスLGとする。

0023

この合わせガラスLGを自動車のウインドシールドとして装着して、CRT蛍光表示管液晶表示器など各種の図示しない再生用光源から速度などの緑色の表示情報を透過ホログラム2に照射すると、透過ホログラム2で回折され、反射ホログラム1には臨界角を越える角度で入射し、反射ホログラム1によって緑色の表示情報が回折されて図示しない運転者の目に明確に視認される。

0024

この場合に、運転者等への回折されて視認される表示像の大きさは再生用光源とホログラムの寸法だけで決まり、ガラスの厚さで制約を受けないことを確認した。

0025

また、太陽光などの外光がどのような角度からこの積層ホログラムに照射されても反射ホログラムの入射角が臨界角を越えているので、運転者と反対側の室外側に回折されず、不要な回折は全く生じなかった。

0026

また、透過ホログラムと反射ホログラムを積層、一体化したので、運転者などからこのホログラムをみても透過ホログラムのエッジと反射ホログラムのエッジが二重に見えることはなく、安全上、美観上も好ましい。

発明の効果

0027

本発明の反射ホログラムと透過ホログラムを積層一体化したホログラムを使用したHUDは、大きな虚像を表示することができるだけでなく、再生時の回折効率をほとんど90%以上に向上させるとともに、太陽光などの外光が積層ホログラムに照射されても不要な回折を全く生じることがない。

0028

また、それぞれのホログラムのエッジが別々に見えることがないので、美観上も好ましい。

図面の簡単な説明

0029

図1実施例1におけるHUDコンバイナーとして自動車用のウインドシールドに応用した要部断面図である。

--

0030

1反射ホログラム
2透過ホログラム
3、3’板ガラス
4中間膜
LG 合わせガラス

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