JP2000321437A

JP2000321437A - ホログラムの製造方法とホログラムおよび表示装置

Info

Publication number: JP2000321437A
Application number: JP11135439A
Authority: JP
Inventors: Satoru Hirose; 悟広瀬
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】拡散板とホログラムとを密着させずに記録した
場合でも画像を明瞭に表示することが出来、任意の角度
や位置に画像を表示することの出来るホログラムを提供
する。【解決手段】ホログラム材２’の表面に任意形状の複数
の画素領域を設定し、ホログラム材２’から間隔を隔て
て設置された拡散板８に前記ホログラム材２’の各画素
領域と１対１で対応する部分領域を設定し、拡散板８の
各部分領域をホログラム材２’の対応する画素領域にそ
れぞれ記録することにより、それぞれ異なる位置に対応
した画像情報を記録した複数の画素領域がアレイ状に配
列されている構造のホログラム。

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、シ
ミュレーション装置等に用いられる画像投影式の表示装
置に用いるホログラムの製造方法とホログラムおよびそ
のホログラムを用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用の表示装置としては、例え
ば特開昭６２−５２８８号公報に記載されたものがあ
る。これは、ホログラムに拡散板を記録してリップマン
ホログラムとし、それを車両のフロントガラスに挟持
し、そのホログラムにレーザ光を照射してレーザ光が当
った部分を再生表示する。そしてホログラム面全体をレ
ーザ光をオン、オフしながら走査することにより、レー
ザ光で照射された各部分の集合としての画像を表示する
車両用表示装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の車両用表示装置にあっては、次にごとき問題
があった。すなわち、図１１（ａ）に示すように、ホロ
グラムを作成する際に、拡散板８をホログラム材２’に
密着または近接させ、画像を実像として記録した場合に
は、記録時の参照光と同じ角度でホログラム２に入射し
た参照光１４に対してのみその光を拡散するので、レー
ザ光の走査によって画像を表示することが可能である。
なお、１３は記録時に拡散板から入射する物体光、１５
はホログラム２によって再生される画像の光である再生
光である。しかし、図１１（ｂ）に示すように、記録時
に拡散板８とホログラム材２’との間に間隔を空けて記
録した場合には、物体光１３が拡散板８に当って拡散さ
れ、ホログラム材２’の表面全体に照射されるため、拡
散板８の画像が虚像として記録される。そのため再生時
に参照光１４がホログラム２の一部に当たっても、光の
回り込みなどの影響を含め、光が当たらない部分も再生
され、最終的には拡散板全体が再生される。すなわち、
レーザ光を１点に照射してもホログラム面全体が光って
しまうので、レーザ光をオン、オフ制御しながら走査し
ても、それに対応した表示したい画像を表示することが
出来なくなってしまう。なお、図１１においては、ホロ
グラムの作成（感光）時にはホログラム材２’とし、画
像表示時にはホログラム２として説明しているが、ホロ
グラム２とホログラム材２’は同じ個所に示している。

【０００４】このような現象は、次のような場合に問題
となる。例えば、車両のフロントガラスは傾斜している
のが普通であり、実用的にはその傾斜面に添ってホログ
ラムを設置することが多い。しかし、ホログラムを傾斜
面に添って設置すると、図１１（ａ）のように密着して
形成した場合には、再生画像がフロントガラスの位置に
傾斜面に添って表示され、画面の下部分が遠い位置に、
上部分が近い位置に表示されるので、運転者が見にくく
なるという問題が生じる。また、実用上はフロントガラ
スの位置ではなく、遠方に画像が表示された方が目のピ
ント合わせが容易になるので運転者に取って好ましい。
そのためホログラムを傾斜したフロントガラスに添って
設置しても、表示画像が傾斜せず、かつ遠方に表示され
るようにするため、図１１（ｂ）のように拡散板８とホ
ログラム材２’との間に隙間を設けて記録すると、前記
のように画像を表示することが困難になってしまう。

【０００５】本発明は上記ごとき従来技術の問題を解決
するためになされたものであり、拡散板とホログラムと
を密着させずに記録した場合でも画像を明瞭に表示する
ことが出来、任意の角度や位置に画像を表示することの
出来るホログラムの製造方法とホログラムおよびそのホ
ログラムを用いた表示装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するように
構成している。すなわち、請求項１に記載の発明におい
ては、ホログラム材の表面に任意形状の複数の画素領域
を設定し、前記ホログラム材から間隔を隔てて設置され
た光拡散性を有するスクリーンに前記ホログラム材の各
画素領域と１対１で対応する部分領域を設定し、前記ス
クリーンの各部分領域を前記ホログラム材の対応する画
素領域にそれぞれ記録することにより、それぞれ異なる
位置に対応した画像情報を記録した複数の画素領域がア
レイ状に配列されているホログラムを作成するように構
成している。なお、スクリーン上の部分領域とホログラ
ム上の画素領域とは各領域がそれぞれ１対１で対応する
が、その領域の位置、大きさ、形状等は同じでなくてよ
い。例えば後記図６で説明するように、位置が反転した
り、図７で説明するように、縦横比が異なってもよい。
要するにスクリーン上の一つの部分領域とホログラム上
の一つの画素領域とがそれぞれ１対１で対応すればよ
い。そして画像再生時にはホログラム上の或る画素領域
に光が照射された際に、観察者の視点位置から見ると、
その画素領域に対応する部分領域の位置に画像が再生さ
れるように見える。

【０００７】上記のようにして作成したホログラムで
は、ホログラムは複数の画素領域がアレイ状に配列され
たものとなり、各画素領域にはスクリーン上の対応する
部分領域の画像のみが記録されることになる。したがっ
て作成時にホログラム材とスクリーンとを離して設置し
たり、両者の角度を変更したりしても、光の拡散による
悪影響を受けず、明瞭に画像を再生することが出来る。
また、ホログラムの設置位置から離れた位置に画像を再
生することも出来る。

【０００８】また、請求項２は、請求項１に記載のホロ
グラムの製造方法のより具体的な構成を示すものであ
り、液晶板の遮光マスクを用いてホログラム材の両面を
遮蔽し、遮光マスクを制御して光を透過する部分を順次
移動させることにより、各画素領域を順次露光するよう
に構成したものである。このように構成することによ
り、本発明のホログラムを迅速かつ容易に製造すること
が出来る。

【０００９】また、請求項３に記載の発明においては、
ホログラムを作成する際に、スクリーンまたは拡散板の
各部分領域とホログラムの対応する各画素領域とにおけ
る空間位置の座標を所定の関数で規定されるように対応
付けて画像情報の記録を行なうことにより、曲面表示、
反転表示、拡大縮小表示および鳥瞰図表示の少なくとも
１種、またはそれらを組み合わせた表示を行なうホログ
ラムを作成するものである。なお曲面表示は例えば後記
図５、反転表示は例えば後記図６、拡大縮小表示は例え
ば後記図７、鳥瞰図表示は例えば後記図８で説明するも
のに相当する。

【００１０】また、請求項４に記載の発明においては、
露光の際に視点をややずらして多重露光したものであ
り、このようにすることにより視野角が広くなるので、
画像再生時に観察者の視点位置が多少ずれても画像を明
瞭に見ることが出来る。

【００１１】また、請求項５に記載の発明においては、
前記スクリーンまたは拡散板は、特定角度で入射する光
に対し、任意の指向性を有して拡散（反射、透過、回
折）するように構成している。通常の拡散板の指向性は
１（無指向性）であるが、本発明に用いる場合には指向
性が有ってもよい。例えば拡散板の或る部分領域からの
光がホログラム材の対応する画素領域に投射されるよう
な指向性を持たせれば、拡散板からの光を無駄なく感光
用に用いることが出来る。

【００１２】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
の方法で製造されたホログラムの構造を示している。

【００１３】また、請求項７に記載の発明においては、
上記ごときホログラムを用いた表示装置の構成を示して
おり、ホログラムを観察者の前面の所定個所に保持する
保持手段と、表示すべき画像を生成する画像生成手段
と、前記画像生成手段による画像に対応した光を前記ホ
ログラムに投射する投光手段と、を備えたものである。

【００１４】また、請求項８に記載の発明においては、
請求項７における保持手段が、観察者の身体に装着され
るように構成したものである。この構成は、例えば後記
図９に示すように、眼鏡のレンズにホログラムを添付し
たものである。また、眼鏡のフレームに投光手段を設け
れば、観察者の頭が動いても支障なく画像を見ることが
出来る。また、微小サイズのホログラムのために視域が
狭い表示になる場合でも、表示画像が欠けることなく、
明るく大画面の表示を提供することができる。

【００１５】

【発明の効果】請求項１においては、作成時にホログラ
ム材とスクリーンとを離して設置したり、両者の角度を
変更したりしても、光の拡散による悪影響を受けず、明
瞭に画像を再生することの出来るホログラムを実現する
ことが出来る。そのためホログラムの設置角度や設置位
置に関わりなく、画像を再生することが出来、ホログラ
ム利用の自由度が大幅に向上するという効果がある。

【００１６】また、請求項２においては、本発明のホロ
グラムを迅速かつ容易に製造することが出来る。

【００１７】また、請求項３においては、曲面表示、反
転表示、拡大縮小表示および鳥瞰図表示などの特殊な表
示を容易に行なうことが出来るので、投光手段の光学系
の構成を省略することが可能になり、また描画プロセッ
サ等の計算負担の削減を図ることができる。

【００１８】また、請求項４においては、視野角を拡げ
ることが出来るので、画像再生時に観察者の視点位置が
多少ずれても画像を明瞭に見ることが出来る。

【００１９】また、請求項５においては、拡散板の光を
ホログラムの感光用に無駄なく有効に利用することがで
きる。

【００２０】また、請求項８においては、観察者の頭が
動いたり、微小サイズのホログラムのために視域が狭い
表示になる場合でも、表示画像が欠けることなく、明る
く大画面の表示を提供することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態にお
ける全体の概略構成を示す斜視図であり、車両のフロン
トガラスにホログラムを設置した場合を例示する。図１
において、１は観察者（例えば運転者）の視点、２は拡
散効果を有する面ボード（拡散板）を記録したホログラ
ムであり、ホログラムの作成（感光）時にはホログラム
材２’と表示する。３はホログラム２を挟持するフロン
トガラス、４はホログラム２に光を照射して画像を再生
表示するための投光器であり、例えばレーザスキャナや
液晶プロジェクタ等である。５は再生された表示画像
で、図１ではナビゲーションの経路誘導の矢印を示す。
６は車両のインストルメントパネル、７は車両のステア
リングホイールである。ホログラム２の作成方法は詳細
を後述する。また、投光器４として用いるレーザスキャ
ナは極めて小型なので、車両のインストルメントパネル
上に容易に設置することが出来る。

【００２２】上記の装置において、例えば投光器４とし
てレーザスキャナを用いた場合には、レーザスキャナか
らレーザ光をホログラム２に照射すると、レーザ光の当
った部分のみが表示される。したがってレーザ光を２次
元上に走査しながらオン、オフ制御（輝点が必要な個所
のみオンにする）することにより、観察者の視点１の位
置から見て、例えばフロントガラス３よりも遠方に、レ
ーザ光がオンになった個所の集合として表示画像５が表
示される。或いは投光器４として液晶プロジェクタから
画像をホログラム２に照射した場合には、その画像が同
様に表示される。

【００２３】次に、図２は本発明の第１の実施例におけ
る表示状態を示す図であり、遠方にある拡散板を記録し
たホログラムをアレイ状にならべた表示装置を示す。図
２において、１６は参照光１４によって再生された画像
（観察者の視点１から見える状態を表示）、１７は表示
すべき画像情報を生成するための画像生成手段で、例え
ばカメラやナビゲーション装置などの画像を生成する装
置である。この画像生成手段１７は、投光器４として前
記のようなレーザスキャナを用いる場合は、表示画像に
合わせてレーザ光をオン、オフ制御する信号を出力する
装置であり、投光器４として液晶プロジェクタを用いる
場合は投射すべき画像信号を出力する装置である。その
他、図１と同符号は同じものを示す。

【００２４】この実施例においては、近接していない位
置にある拡散板を記録した複数のホログラムをアレイ状
に並べたホログラム２を用いる。図２においては、図示
の関係上、横列がＡ〜Ｅ、縦列が１〜５の５×５＝２５
画素のホログラムアレイの例を示しているが、表示する
図形の内容に応じて、例えば６４０×４８０画素程度の
多数画素アレイを用いることが出来る。各画素の大きさ
は例えば車両の表示装置では０.１〜１ｍｍ程度から１
ｃｍ程度、或いは大型の表示装置では数ｃｍ〜十数ｃｍ
程度でもよい。このホログラム２に、決められた位置に
配置された投光器４からの光が当たると、光の当った位
置の画素に対応する位置（ホログラム作成時に拡散板の
物体光が露光された位置）に見えるように輝点が再生さ
れる。例えば、ホログラムアレイのＡ１に投光器４から
の光が入射すると、再生画像１６のＡ１の位置に輝点が
再生される。同様に、Ａ２〜Ｅ５の各画素においても、
光が入射すると再生画像１６上のそれぞれの対応する位
置に輝点が再生される。したがって投光器４がレーザス
キャナの場合はレーザ光を２次元上に走査しながら表示
したい画像に合わせてオン、オフ制御すれば、上記輝点
の集合として画像（例えば矢印）が表示される。また、
投光器４が液晶プロジェクタのように画像自体に相当す
る光を照射する装置の場合は、その画像が表示される。
なお、ここで使用されるホログラムは、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の各色（波長）に回折効率のピークを
有し、カラー表示が可能となっている。入射する光の
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの色の割合で再生像の色が決まる。
よって、レーザ光や液晶プロジェクタからの光の色に依
存したカラー表示を行うことができる。

【００２５】なお、ホログラム２の各画素の配列は上記
で説明した形状以外に、７セグメントのように異形で空
間的連続性のない配置など、ホログラムアレイの空間位
置や形状、サイズは必要に応じて任意に変更してもよ
い。また、ホログラム２の支持方法としては、例えばフ
ロントガラス等に挟持してもよいし、車両天井やサンバ
イザに支持された略透明な樹脂やガラスの板の表面に貼
り付けてもよい。

【００２６】また、図２では、記録された拡散板は視点
１からホログラム２までの距離よりも遠い位置に再生さ
れているが、近い位置に再生することも出来る。この場
合は、画像が観察者側に飛び出しているような表示とな
る。

【００２７】また、ホログラムに記録される拡散板に
は、標準拡散板として使用される酸化マグネシウム板の
ように、Ｉｒ＝Ｒ×Ｉｉ×ｃｏｓθ （Ｉｒは反射光強度、Ｉｉは入射光強度、Ｒは反射率、
θは入射角）のＬａｍｂｅｒｔの法則や、Ｉｒ＝Ｒ×Ｉｉ×ｃｏｓⁿθ（ｎは任意の乗数）のＰｈｏｎｇのモデルなど、拡散光が任意の配光特性を
有している。

【００２８】また、投光器４としては、液晶ブロジェク
タの他に、マイクロマシーニングにより製造された可動
可能な微小ミラー群（Digital Mirror Device）を用い
たプロジェクタや、同様にマイクロマシーニングにより
製造された小型の２次元スキャナと半導体レーザを組み
合わせたものなどを用いることが出来る。

【００２９】次に、上記のように複数の画素をアレイ状
に配列したホログラムを作成する方法について説明す
る。図３はホログラム作成の概略状況を示す斜視図であ
る。

【００３０】まず構成を説明すると、１は観察者の視
点、２’はホログラム材（具体的には、例えばダイクロ
メートゼラチンのような感光材料をガラスに貼付けたも
の）、８は光を拡散するか、または特定の角度の配光特
性を持った素子で、例えば拡散板、９はホログラムを露
光するためのレーザ、１０はレーザ光を二分する素子
で、例えばビームスプリッタ、１１、１２はレーザ光を
広げるための光学素子で、例えばビームエクスパンダ
（例えばレンズ）、１３は物体光、１３’は拡散板８を
照射して物体光１３を作るための照射光、１４は参照
光、１８−１〜１８−３は遮光マスク、１９はシャッ
タ、２０はマイクロコンピュータ等で構成された露光制
御装置である。なお、太実線は電気配線の経路を示し、
細実線は光線の経路を示す。

【００３１】上記遮光マスク１８−１〜１８−３は、例
えばマトリックス液晶であり、横軸Ｘと縦軸Ｙで通電さ
れる位置（Ｘ，Ｙ）のマトリックスのみが光を透過する
ようになっている。この光を透過する部分を以下、透過
部と記載する。なお、図３においては、図示の都合上、
遮光マスク１８−１とホログラム材２’と遮光マスク１
８−２とを離して示しているが、実際には密着（または
近接）させてある。したがって参照光１４は実際には遮
光マスク１８−１の透過部のみを通過してホログラム材
２’の該当する部分にのみ到達する。

【００３２】レーザ９から発したレーザ光は、シャッタ
１９を介してビームスプリッタ１０で二つに分けられ、
一方はビームエクスパンダ１２で所定の立体角の光束に
広げられて参照光１４となる。他方はビームエクスパン
ダ１２’で所定の立体角の光束に広げられて照射光１
３’となる。

【００３３】シャッタ１９の開閉と、遮光マスク１８−
１〜１８−３の透過部の座標および大きさは露光制御装
置２０でコントロールされ、プログラムに従って自動的
に露光される。遮光マスク１８−２は拡散板８からの物
体光１３が露光する部分以外へ行くのを防ぐためのマス
クであり、遮光マスク１８−１の透過部に対応する部分
が物体光１３の透過部となるように制御される。また、
遮光マスク１８−３は遮光マスク１８−２の透過部に対
応した拡散板８上の部分にビームエクスパンダ１２から
の照射光１３’が照射されるように制御される。

【００３４】上記の装置において、露光制御装置２０に
よってシャッタ１９と遮光マスク１８−１〜１８−３と
を制御し、透過部を端から順に移動させてホログラム材
２’を端から順に露光させる。例えば前記図２のマトリ
クスにおいて、Ａ１→Ａ２…→Ａ５→Ｂ１…→Ｅ５のよ
うに、次々に露光させる。ホログラム材２’の感光自体
は従来と同様であり、参照光１４と物体光１３とを所定
角度で入射させると、ホログラム材２’の感光層の方向
とほぼ平行に干渉縞が多層記録されてホログラムが形成
される。このようにホログラム全体の一部分に参照光１
４を当て、それに対応する拡散板８の一部からの物体光
１３が、該ホログラム材２’の一部にのみ当たるように
配置されている。これにより、リップマンホログラムが
形成される。この際、拡散板８からの物体光１３は拡散
されて広がる可能性があるが、遮光マスク１８−１、１
８−２によって参照光１４が照射されている透過部にの
み物体光１３が照射される。したがってホログラム材
２’と拡散板８を離して設置しても、従来のように全体
が一様に露光されるおそれがない。なお、ホログラムの
形成には参照光と物体光の両方の照射が必要なので、遮
光マスク１８−１で参照光の範囲を制限すれば、物体光
が他の部分に漏れても実際上は支障がない。したがって
遮光マスク１８−２を省略することも出来る。

【００３５】上記のようにして形成したホログラムをマ
スターホログラムとして、未露光乾板と重ねて露光する
コンタクトコピーで複製し、２ステップ以上の露光を施
したものを用いることが望ましい。また、マスターホロ
グラムとしては、拡散板を記録した大判のホログラムを
小部分に切り分けたものをアレイ状に並べたものを用い
てもよい。

【００３６】上記のように本発明においては、ホログラ
ムが小さな画素ごとに分割され、各画素毎に露光が行な
われる。そして再生画像では各画素の画像が総合された
ものが全体の画像となる。そのためホログラムの作成時
に拡散板とホログラム材との間隔が離れていても正常な
再生画像を表示することが出来る。したがって再生時の
ホログラムの設置角度や設置位置に拘束されずに画像を
再生することができる。例えば車両のフロントガラスに
ホログラムを添付した場合でも、フロントガラスの傾斜
角度に関わりなく、運転者に正対した画像を表示するこ
とが出来るし、フロントガラスよりも遠方に表示して運
転者の目のピント合わせを容易にすることも出来る。

【００３７】なお、リップマンホログラムの代りに、物
体に平行光を照射したレンズレスフーリエ変換ホログラ
ムや、参照光として平行光を用いたフレネルホログラ
ム、物体とホログラムの間にレンズを入れて露光したイ
メージホログラムなどを用いてもよい。要はホログラム
全体を多数の小さな画素に分け、それぞれに対応する拡
散板の位置の情報を記録した画素をアレイ状に並べた構
成であればよい。

【００３８】また、図３では、遮光マスク１８−１〜１
８−３の透過部の形状が四角形の例を示したが、三角
形、多角形、円、楕円などでもよい。また、それぞれが
同じ形状でなくてもよい。この遮光マスクで区切られた
部分が１画素となる。

【００３９】また、遮光マスクをマトリクス液晶のよう
な電子的に制御する装置ではなく、機械式で構成する場
合は、例えば、不透明な板（樹脂板等）からなり一部に
窓（透過部）を有する遮光マスクをＸ−Ｙ移動台に設置
し、ホログラムと拡散板の露光記録部分に透過部が来る
ように遮光マスクを移動した後、露光するように構成す
ればよい。Ｘ−Ｙ移動台は、ステッピングモータで動
き、制御装置によって移動量がコントロールされる。

【００４０】また、ホログラムのサイズ（面積）が小さ
くなると、再生される表示画像の視野角度が狭くなると
言われている。そのため、観察者の視点が多少移動する
ことを考慮して視域を拡大するため、拡散面の物体光の
大きさは、観察者の視点が上下左右に移動したときに、
遮光マスクを通して見える大きさとしてもよい。他の方
法として、図４に示すように、１画素に３個所の視点
α、β、γから見た物体（拡散板部分）を多重露光した
り、異なる視点で露光したホログラムを重ねたりしても
よい。

【００４１】また、通常の拡散板の指向性は１（無指向
性）であるが、本発明に用いる拡散板８は、特定角度で
入射する光に対し、任意の指向性を有して拡散（反射、
透過、回折）するように構成してもよい。例えば拡散板
８の或る部分領域からの光がホログラム材２の対応する
画素領域に投射されるような指向性を持たせれば、拡散
板からの光を無駄なく感光用に用いることが出来る。

【００４２】次に、図５は第２の実施例を示す斜視図で
ある。この実施例は拡散板８として曲面を用いて記録し
たものであり、再生画像１６が曲面状（曲面スクリー
ン）に表示される。図５において、図２と同符号は同様
のものを示す。この実施例に示すように、曲面状の拡散
板を用いてホログラムを作成すれば、再生画像も曲面状
にすることが出来る。

【００４３】同様の表示を別の方法で作成するものとし
て、平面拡散板の奥行きを変化させて露光する方法が考
えられる。すなわち、ホログラム材２’と拡散板８との
距離を各画素毎またはアレイの行や列ごとに変化させな
がら露光させてホログラムを作成すれば、再生時には図
５と同様の再生画像を表示することが出来る。この場合
は、拡散板８の位置を遠近に変化させるＸ移動台（ステ
ッピングモータ付き）で移動させながら露光する方法で
もよい。または、逆にホログラムおよび遮光マスク側を
移動させてもよい。

【００４４】基本的な作用は第１の実施例に従うが、こ
こでは、記録される拡散板が平面ではなく曲面となって
いる。図５では、観察者の視点１から表示画像までの距
離が左右方向で一定となっている。画素が細かければ、
平面の拡散板を用いて、観察者までの距離条件をかえる
ことだけでいろいろな曲率や、形状の曲面（奥行方向に
起伏のある）スクリーンを作ることができる。これによ
り、一般的に平面スクリーンで行っている画像歪みの補
正が不要となり、観察者にとっては取り囲むようなスク
リーンとなっているため、臨場感のある表示となる。

【００４５】次に、図６は、第３の実施例を示す斜視図
であり、左右反転スクリーンの例を示す。ホログラムの
アレイに対応した拡散板の位置は以下の行列式で表すこ
とができる。例えば、左右を反転して表示した場合に
は、画像の中央を原点（ｘ、ｙ）＝（０、０）とすれ
ば、下記（数１）式で表すことが出来る。

【００４６】

【数１】

【００４７】上記のようなホログラムを作成するには、
物体光となる拡散面のレーザ照射位置を替えて露光すれ
ばよい。例えば左右反転の場合は、図６に示すように、
ホログラム材２’の左上端のＡ１画素を露光する際に、
Ａ１画素に参照光を照射し、かつ拡散板の右上端のＡ１
から物体光を照射するように制御する。そして左端列Ａ
１〜Ａ５の照射が済んだら、ホログラム材２’では順次
左列から右列へ、拡散板では順次右列から左列へと移動
するように露光すれば、左右反転のホログラムを作成出
来る。同様に、上下を逆にして露光すれば上下反転の画
像を表示出来る。このような構成は、次のような場合に
利用出来る。

【００４８】例えば前記図１のように、レーザスキャナ
４をインストルメントパネル６上に設置し、インストル
メントパネル前面の透過型表示用ホログラムスクリーン
とフロントガラス面に設置したホログラムとにレーザ光
を照射して、その反射光を視点１から観察する二つの場
合を両立させるには、ヘッドアップディスプレイ表示で
は観察者は反射光を見るので画像が上下逆になって表示
される。したがって予め反転した画像を表示するように
画像反転回路を構成するか、或いは投光器の光学系で反
転するように構成しておく必要がある。しかし、図６の
ように、必要な方向に反転したホログラムを作成してお
けば、画像反転回路や光学系の反転構造が不要になる。

【００４９】次に、図７は、本発明の第４の実施例を示
す斜視図であり、上下方向、左右方向の拡大率が異な
る、拡大縮小スクリーンの例である。図７では、縦横比
４：３の標準テレビ画面を、縦横比１６：９のワイド画
面に変形した例を示す。このような変形は、ホログラム
作成時に拡散板の各画素に相当する形状を横長にしてお
くことによって実現出来る。同様に縦長に変形すること
も出来る。このように構成すれば、画像の縦横比を変形
するための処理回路が不要となったり、ワイド画面の画
像を余計に保存する必要がなくなる。また、投光用光学
系の構成を簡略化することもできる。

【００５０】次に、図８は、本発明の第５の実施例を示
す斜視図であり、場所によって変形率を変更した拡大縮
小スクリーンの例を示す。図８では、平面図を鳥瞰図に
変形した例を示し、画面の上部に行くにしたがって縮小
率が大きくなるように変形されている。平面から鳥瞰図
表示にするための座標変換では、表示面内の鳥瞰図表示
座標Ｓｘ、Ｓｙを下記（数２）式および（数３）式によ
って導くことができる。

【００５１】

【数２】

【００５２】ここで、Ｅ（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）は観察者
の視点位置に関係する鳥瞰図（地図）用の座標Ｍ（Ｍ
ｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）は視点から見下ろされた平面内の座標
Ｖ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）は視点の座標θは視点から平面
を見込む角度φはＸｙ平面内の直線の角度

【００５３】

【数３】

【００５４】ここで、Ｓ（Ｓｘ，Ｓｙ）は表示面（２次元）の鳥瞰図表示座標Ｅ（Ｅｘ，Ｅｙ）は観察者の視点位置に関係する鳥瞰図
（地図）用の座標Ｄｓは視点からモニタスクリーン（表示面）までの距離上記のようにホログラムを作成する際に鳥瞰図表示して
おけば、再生画像を表示する際に、平面から鳥瞰図表示
にするための座標変換の演算処理を省略することが出来
るので、表示書換え時間を大幅に高速化することができ
る。また、図８に示すように、表示面を傾けて表示する
と、より現実の世界に近い表示を実現することができ
る。

【００５５】次に、図９は、第６の実施例の斜視図であ
り、ホログラムおよびその保持手段を観察者が装着する
ような器具で構成した場合を示す。図９に示すように、
ホログラム２を眼鏡２６のガラスの表面または裏面に貼
り付け、または挟持することによって、ホログラムを保
持する。そしてレーザスキャナ等の投光器４も眼鏡２６
のフレームに固定し、その眼鏡を観察者が装着するもの
である。

【００５６】投光器４の構成は、例えば図１０に示すよ
うになっている。図１０において、光源には、半導体レ
ーザ２１やピンポイントＬＥＤなどを用いる。その際、
赤、緑、青の３色を用いるとフルカラー表示が可能であ
る。また、シリコンスキャナ２２の寸法は現在、数ｍｍ
程度まで小さくなっており、変位角度も１０〜２０度以
上あるので、眼鏡に装着しても問題のない程度になって
おり、今後さらに小型化、大変位角化が進むものと予想
される。画像信号は、無線通信によって外部の発信器２
３から眼鏡に設けられた超小型の受信器２４を介し、超
小型の画像生成器２５（例えば、チップ化されたもの）
に送られ、そこでシリコンスキャナ２２と半導体レーザ
２１との制御信号に変換され、それぞれに入力されて画
像を描画する。なお、この場合、投光器４は一体化しな
い方が画像信号の入手が安価で容易となることもあるの
で、眼鏡本体から分離させてもよい。

【００５７】一般には、観察者の頭部が移動すると、視
点とホログラムアレイの関係が崩れて表示が見えにくく
なることがあるが、図９の構成では、視点とホログラム
アレイの関係は常に固定されているので、視野角度が狭
くても表示が欠けることなく、良好な表示を見ることが
できる。

【００５８】なお、これまで説明した各実施例は、それ
らを任意に組み合わせて実施することが出来る。例え
ば、図５〜図８に図４を組み合わせれば、第２〜第５の
実施例において視野角を広げることが出来る。また、図
５と図６を組み合わせれば、曲面で位置を反転した表示
を行なうことが出来る。また、図７を図５や図６と組み
合わせれば、曲面や反転画像で縦横比を任意に変更する
ことが出来る。また、図５〜図７と図８を組み合わせれ
ば、鳥瞰図で曲面表示、反転表示、縦横比変形表示を行
なうことが出来る。また、それらの各実施例で示した表
示方法を図９の眼鏡型表示装置で表示することも出来
る。

【００５９】なお、特開平６−６４４７６号公報に記載
されているように、「車両用灯具」として使用するため
に、発散（決められた方向で、決められた角度範囲に光
を広げる）を記録したホログラムも有るが、本発明の拡
散板を記録したものでは光を当てるとその画素全体が光
るのに対し、前記の発散を記録したものでは一部のみが
光るのであり、作用効果が明白に異なっている。

【００６０】また、特開平７−２３２５９３号公報に記
載されているように、ホログラムセルと非ホログラムセ
ルとのアレイからなる装置も有るが、この装置では観察
者から表示像までの距離を任意に制御することが出来
ず、また一つの画像情報しか表示出来ない。それに対し
て本発明の表示装置では、観察者から表示像までの距離
を任意に制御することが出来ると共に、投光器から投射
する光によって任意の画像を表示することが出来るの
で、作用効果が明白に異なっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における全体の概略構成
を示す斜視図。

【図２】本発明の第１の実施例における表示状態を示す
図。

【図３】本発明におけるホログラム作成の概略状況を示
す斜視図。

【図４】視野角拡大のために３個所で露光する例を示す
斜視図。

【図５】本発明の第２の実施例を示す斜視図。

【図６】本発明の第３の実施例を示す斜視図。

【図７】本発明の第４の実施例を示す斜視図。

【図８】本発明の第５の実施例を示す斜視図。

【図９】本発明の第６の実施例を示す斜視図。

【図１０】第６の実施例における投光系の構成を示すブ
ロック図。

【図１１】従来の問題点を説明するためのホログラムの
露光状態を示す斜視図。

【符号の説明】

１…観察者の視点２…ホログラム２’…ホログラム材３…フロントガ
ラス４…投光器５…表示された
画像の一例６…インストルメントパネル７…ステアリン
グホイール８…拡散板９…レーザ１０…ビームスプリッタ１１、１２…ビ
ームエクスパンダ１３…物体光１３’…照射光１４…参照光１５…再生光１６…再生された画像１７…画像生成
手段１８−１〜１８−３…遮光マスク１９…シャッタ２０…露光制御装置２１…半導体レ
ーザ２２…シリコンスキャナ２３…発信器２４…受信器２５…画像生成
器２６…眼鏡

フロントページの続きＦターム(参考） 2H049 CA01 CA05 CA08 CA16 CA22 CA28 2H091 FA19X FA31X FA41Z LA16 LA30 MA07 MA10 2K008 AA00 AA14 AA16 BB04 BB06 CC01 CC03 DD15 EE04 FF03 FF07 FF17 FF21 FF24 GG01 HH01 HH03 HH18 HH23 HH25 HH26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホログラム材の表面に任意形状の複数の画
素領域を設定し、前記ホログラム材から間隔を隔てて設
置された光拡散性を有するスクリーンに前記ホログラム
材の各画素領域と１対１で対応する部分領域を設定し、
前記スクリーンの各部分領域を前記ホログラム材の対応
する画素領域にそれぞれ記録することにより、それぞれ
異なる位置に対応した画像情報を記録した複数の画素領
域がアレイ状に配列されているホログラムを作成するこ
とを特徴とするホログラムの製造方法。
【請求項２】光を透過する個所が制御信号に応じて順次
移動する液晶板の遮光マスクをホログラム材の両面に設
置し、前記ホログラム材から間隔を隔てて前記スクリー
ンとなる拡散板を設置し、前記ホログラム材の各画素領
域に対応する前記拡散板の部分領域にレーザ光を照射し
て出来た物体光を前記遮光マスクを介して前記ホログラ
ム材の一方の面に照射し、参照光としてのレーザ光を前
記遮光マスクを介して前記ホログラム材の他方の面に照
射し、前記遮光マスクを前記ホログラム材の両面で同じ
位置が同時に光を透過するように制御し、かつ前記拡散
板の物体光を発している部分領域に対応して光を透過す
る部分を順次移動させることにより、前記遮光マスクの
光を透過する部分で設定された画素領域ごとに、それぞ
れ異なる位置に対応する画像情報を記録した複数の画素
領域がアレイ状に配列されたホログラムを作成すること
を特徴とする請求項１に記載のホログラムの製造方法。
【請求項３】前記ホログラムにおける各画素領域のそれ
ぞれの空間位置の座標｛ｘ１、ｙ１、ｚ１｝と、前記ス
クリーンまたは前記拡散板の対応する部分領域の空間位
置の座標｛ｘ２、ｙ２、ｚ２｝との関係が所定の関数で
規定されるように対応付けられて前記の画像情報記録が
行なわれることにより、曲面表示、反転表示、拡大縮小
表示および鳥瞰図表示の少なくとも１種、またはそれら
を組み合わせた表示を行なうホログラムを作成すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のホログラ
ムの製造方法。
【請求項４】前記スクリーンまたは前記拡散板の各部分
領域と前記ホログラムの各画素領域とが多少ずれた位置
における画像情報を各画素領域に多重露光して記録した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載
のホログラムの製造方法。
【請求項５】前記スクリーンまたは拡散板は、特定角度
で入射する光に対し、任意の指向性を有して拡散するこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の
ホログラムの製造方法。
【請求項６】ホログラム材の表面に任意形状の複数の画
素領域を設定し、前記ホログラム材から間隔を隔てて設
置された光拡散性を有するスクリーンに前記ホログラム
材の各画素領域と１対１で対応する部分領域を設定し、
前記スクリーンの各部分領域を前記ホログラム材の対応
する画素領域にそれぞれ記録することにより、それぞれ
異なる位置に対応した画像情報を記録した複数の画素領
域がアレイ状に配列されていることを特徴とするホログ
ラム。
【請求項７】請求項１乃至請求項５の何れかの方法で製
造されたホログラムと、該ホログラムを観察者の前面の
所定個所に保持する保持手段と、表示すべき画像を生成
する画像生成手段と、前記画像生成手段による画像に対
応した光を前記ホログラムに投射する投光手段と、を備
えたことを特徴とする表示装置。
【請求項８】前記保持手段は、観察者の身体に装着され
るものである、ことを特徴とする請求項７に記載の表示
装置。