JP2023110743A - ホログラムシート、コンバイナ、ヘッドアップディスプレイ、移動体、ホログラムシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラム層を無色に近づける。【解決手段】ホログラムシート３０は、ホログラム層４０を備える。ホログラム層４０は、干渉縞が記録された第１部分４１を含む。第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率より低い。【選択図】図３

Description

本開示は、ホログラムシート、ホログラムシートを有するコンバイナ、コンバイナを有するヘッドアップディスプレイ、及びヘッドアップディスプレイを有する移動体に関する。また、本開示は、ホログラムシートの製造方法に関する。

ヘッドアップディスプレイは、例えば特許文献１に示すようなコンバイナを有している。コンバイナは、ホログラム層を有している。ホログラム層は、投影機から投影された光を回折して、像を結ぶ。ヘッドアップディスプレイの観察者は、当該像を観察できる。コンバイナは透明である。観察者は、コンバイナを介してコンバイナの背後を観察できる。観察者は、像と同時にコンバイナの背後を観察できる。

特開平１０－１１９１６３号公報

コンバイナが有するホログラム層は、ホログラム感材に光を照射することで製造される。ホログラム感材は、記録する光の波長の色に対する補色に着色されるための色素を含む。ホログラム層が製造された後、色素は退色する。色素の一部は、十分に退色しないことがある。退色しない色素により、ホログラム層が完全な無色にはならず、色味を帯びる。とりわけ、ホログラム層は、黄色がかっていることがある。黄色がかったホログラム層は、コンバイナの外観の品質を悪化させる。本開示は、ホログラム層を無色に近づけることを目的とする。

本開示のホログラムシートは、
ホログラム層を備え、
前記ホログラム層は、干渉縞が記録された第１部分を含み、
前記第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率より低い。

本開示のホログラムシートにおいて、
前記第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、１．１以上５．０以下であり、
前記第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、１．１以上５．０以下であってもよい。

本開示のホログラムシートにおいて、前記第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の透過率の最小値は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より高く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より高くてもよい。

本開示のホログラムシートにおいて、
前記ホログラム層は、干渉縞が記録されていない第２部分をさらに含み、
前記第２部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の透過率の最小値は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より低くてもよい。

本開示のホログラムシートにおいて、
前記ホログラム層は、干渉縞が記録されていない第２部分をさらに含み、
各波長に対する前記第２部分における光の透過率から前記第１部分における光の透過率を引いた分布において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下のピークの半値全幅は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下のピークの半値全幅より小さく、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下のピークの半値全幅より小さくてもよい。

本開示のホログラムシートにおいて、前記第１部分において、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるｂ^＊の値は、６．０以下であってもよい。

本開示のコンバイナは、
第１基板及び第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置された上述したいずれかのホログラムシートと、を備える。

本開示のヘッドアップディスプレイは、
上述したコンバイナと、
前記コンバイナに光を投影する投影機と、を備える。

本開示のヘッドアップディスプレイにおいて、前記投影機から前記コンバイナに投影される光のうち、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の照度は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の照度より大きくてもよい。

本開示の移動体は、上述したヘッドアップディスプレイを備える。

本開示の移動体は、
板状部材をさらに備え、
前記板状部材は、前記コンバイナを含んでもよい。

本開示の第１のホログラムシートの製造方法は、
色素を含むホログラム感材を樹脂層に設ける工程と、
前記ホログラム感材に干渉縞を記録する工程と、
前記色素を退色させる工程と、を備え、
前記ホログラム感材は、赤色の色素、黄色の色素及び青色の色素を含み、
前記ホログラム感材が含む黄色の色素の量は、赤色の色素の量及び緑色の色素の量より少ない。

本開示の第２のホログラムシートの製造方法は、
色素を含むホログラム感材を樹脂層に設ける工程と、
前記ホログラム感材に干渉縞を記録する工程と、
前記色素を退色させる工程と、を備え、
前記ホログラム感材に干渉縞を記録する工程において、前記ホログラム感材に照射される波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の露光量は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の露光量及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の露光量より少ない。

本開示によれば、ホログラム層を無色に近づけることができる。

図１は、ヘッドアップディスプレイを有する移動体を示す断面図である。 図２は、移動体の板状部材の正面図である。 図３は、ヘッドアップディスプレイが有するコンバイナの断面図である。 図４は、回折効率の算出方法を説明するためのグラフである。 図５は、ホログラム層の第１部分における各波長の光の透過率を示すグラフである。 図６は、ホログラム層の第２部分における各波長の光の透過率を示すグラフである。 図７は、ピークの半値全幅の算出方法を説明するためのグラフである。 図８は、ホログラム層の製造方法の一例を説明するための図である。 図９は、ホログラム層の製造方法の一例を説明するための図である。 図１０は、ホログラム層の製造方法の一例を説明するための図である。 図１１は、従来のホログラム層の第１部分における各波長の光の透過率を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本開示の一実施の形態について説明する。本件明細書に添付された図面における縮尺及び縦横の寸法比等は、図示と理解のため、実物のそれらから変更し誇張されている。

本明細書において、「板」、「シート」、「フィルム」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「ホログラムシート」は板やフィルムと呼ばれ得るような部材をも含む概念である。例えば、「ホログラムシート」は、「ホログラムフィルム」と呼ばれる部材と、呼称の違いのみにおいて区別され得ない。

「シート面」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。「シート」を「板」または「フィルム」と置き換えた場合も同様である。

本明細書において用いられる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語ならびに長さや角度の値等は、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈される。

図１は、ヘッドアップディスプレイを備えた移動体を概略的に示す斜視図である。図１には、移動体の一例として自動車１が示されている。ヘッドアップディスプレイ１０は、像を表示する。ヘッドアップディスプレイ１０が表示する像は、自動車１の内部の観察者Ｐに観察される。

ヘッドアップディスプレイ１０は、投影機１１と、コンバイナ２０と、を有している。投影機１１からの光がコンバイナ２０に投影されることで、像が表示される。

自動車１は、透明な板状部材３を有している。図１に示されている例では、板状部材３は、自動車１のフロントウィンドウである。板状部材３は、自動車１のリアウィンドウ、サイドウィンドウ等であってもよい。図２には、板状部材３の平面図が示されている。図１及び図２に示されている例では、板状部材３は、ヘッドアップディスプレイ１０の後述するコンバイナ２０を含んでいる。図１及び図２に示されている例では、コンバイナ２０は、板状部材３の一部にのみ設けられている。図示されている例に限らず、コンバイナ２０は、板状部材３の全体に設けられていてもよい。図示されている例では、コンバイナ２０は、板状部材３と同一の部材である。図示されている例に限らず、コンバイナ２０は、板状部材３とは別体であってもよい。

「透明」とは、可視光透過率が、５０％以上、好ましくは８０％以上であることを意味する。可視光透過率は、分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ－３１００ＰＣ」、ＪＩＳ Ｋ０１１５準拠品）を用いて測定波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲内で１ｎｍ毎に測定したときの、各波長における全光線透過率の平均値として特定できる。

ヘッドアップディスプレイ１０の各構成要素について説明する。

投影機１１は、コンバイナ２０に光を投影する。投影機１１がコンバイナ２０に投影する光には、例えば速度情報、視界補助情報、ナビゲーション情報等の情報が含まれる。投影機１１は、自動車１の内部に配置される。図１に示すように、投影機１１は、自動車１のダッシュボード内に配置され、ダッシュボードによって隠蔽されていてもよい。投影機１１は、例えばレーザー光源であってもよい。投影機１１とコンバイナ２０との間に、図示しない投射光学系が設けられていてもよい。投射光学系は、投影機１１からコンバイナ２０へ光を誘導する。投射光学系は、ミラー、レンズ、プリズム、回折光学素子及びこれらの組み合わせを含んでいてもよい。

投影機１１は、赤色の光、緑色の光及び青色の光を単独でまたは混合してコンバイナ２０に投影する。赤色の光とは、例えば波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光である。緑色の光とは、例えば波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光である。青色の光とは、例えば波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光である。投影機１１が波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光、波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光及び波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光を混合してコンバイナ２０に投影する場合、投影機１１からコンバイナ２０に投影される各波長の光の照度を適宜に調節できる。特に、投影機１１からコンバイナ２０に投影される光のうち、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の照度が、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の照度より大きくなるように、調節できる。照度は、例えば８２３０光パワー・メータ（株式会社エーディーシー製）によって測定できる。

コンバイナ２０は、投影機１１からの光によって、ヘッドアップディスプレイ１０が表示する像を結ぶ。コンバイナ２０が結ぶ像は、投影機１１がコンバイナ２０に投影する光に含まれる情報を含む。

コンバイナ２０は、透明である。図１に示すように、観察者Ｐは、コンバイナ２０を介して、コンバイナ２０の背後に位置する対象物５を観察できる。特に、観察者Ｐは、コンバイナ２０が結ぶ像を観察しながら、コンバイナ２０の背後に位置する対象物５を観察できる。ヘッドアップディスプレイ１０は、いわゆる拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）装置として機能する。

図３には、コンバイナ２０の断面図が示されている。図３に示されているように、コンバイナ２０は、第１基板２１及び第２基板２２と、第１接合層２３及び第２接合層２４と、ホログラムシート３０と、を有している。ホログラムシート３０は、第１基板２１と第２基板２２との間に配置されている。

第１基板２１及び第２基板２２は、ホログラムシート３０を支持する。第１基板２１及び第２基板２２は、図３に示すように、板面が互いに略平行となるように配置されている。第１基板２１及び第２基板２２は、透明である。第１基板２１及び第２基板２２の材料は、例えばソーダライムガラスや青板ガラス等のガラスであってもよいし、アクリル樹脂やポリカーボネート等の樹脂であってもよい。第１基板２１及び第２基板２２は、複数の層を含んでいてもよい。第１基板２１及び第２基板２２の厚みは、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。このような厚みを有する第１基板２１及び第２基板２２は、強度及び光学特性に優れる。第１基板２１及び第２基板２２は、同一の材料で同一に構成されていてもよいし、異なる材料で構成されてもよいし、異なる構成を有していてもよい。

第１接合層２３は、第１基板２１とホログラムシート３０との間に位置する。第１接合層２３は、第１基板２１とホログラムシート３０とを接合する。第２接合層２４は、第２基板２２とホログラムシート３０との間に位置する。第２接合層２４は、第２基板２２とホログラムシート３０とを接合する。第１接合層２３及び第２接合層２４は、種々の接着性または粘着性を有する材料からなる。第１接合層２３及び第２接合層２４は、透明である。第１接合層２３及び第２接合層２４は、熱可塑性樹脂材料と可塑剤とを含んでいてもよい。熱可塑性樹脂材料は、例えばポリビニルブチラールであってもよい。可塑剤は、例えばアジピン酸ブトキシエチル系、トリエチレングリコール誘導体等であってもよい。第１接合層２３及び第２接合層２４の厚みは、例えば０．０２ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。第１接合層２３及び第２接合層２４は、同一の材料で同一に構成されていてもよいし、材料及び構成の少なくとも一方において互いに異なっていてもよい。

コンバイナ２０は、図示された例に限られず、特定の機能を発揮することを期待されたその他の機能層を有していてもよい。１つの機能層が２つ以上の機能を発揮するようにしてもよい。コンバイナ２０の第１基板２１及び第２基板２２、第１接合層２３及び第２接合層２４、後述するホログラムシート３０の第１樹脂層３１及び第２樹脂層３２の、少なくとも１つに何らかの機能が付与されていてもよい。コンバイナ２０に付与される機能は、例えば、反射防止機能、耐擦傷性を有したハードコート機能、赤外線遮蔽機能、赤外線反射機能、紫外線遮蔽機能、紫外線反射機能、防汚機能、接合機能等であってもよい。

ホログラムシート３０は、投影機１１からの光を回折する。ホログラムシート３０は透明である。図２に示すように、ホログラムシート３０は、平面視において、矩形形状であってもよい。ホログラムシート３０は、第１樹脂層３１と、第２樹脂層３２と、ホログラム層４０と、を有している。ホログラム層４０は、第１樹脂層３１と第２樹脂層３２との間に位置している。

第１樹脂層３１及び第２樹脂層３２は、ホログラム層４０を支持するよう、ホログラム層４０に重ねられている。第１樹脂層３１及び第２樹脂層３２は、ホログラム層４０を保護してもよい。例えば、第１樹脂層３１及び第２樹脂層３２は、ホログラム層４０に記録された干渉縞が第１接合層２３及び第２接合層２４に接触することを回避する。第１樹脂層３１及び第２樹脂層３２は、図３に示すように、シート面が互いに略平行となるように配置されている。第１樹脂層３１及び第２樹脂層３２は、透明である。第１樹脂層３１及び第２樹脂層３２の材料は、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状ポリオレフィン、トリアセチルセルロース等であってもよい。第１樹脂層３１及び第２樹脂層３２の厚みは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。第１樹脂層３１及び第２樹脂層３２は、同一の材料で同一に構成されていてもよいし、異なる材料で構成されてもよいし、異なる構成を有していてもよい。

ホログラム層４０は、第１部分４１と、第２部分４２と、を含む。図２に示されている例では、第２部分４２は、第１部分４１の外周に沿って設けられている。第２部分４２は、第１部分４１を囲む矩形の枠形状である。第１部分４１には、光を回折するための干渉縞が記録されている。第１部分４１は、特定の入射方向から入射する特定波長の光を、特定の方向に高い回折効率で回折する。典型的には、第１部分４１は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光、波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光及び波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光を回折する。第２部分４２には、干渉縞が記録されていない。第２部分４２は、入射した光を回折することなく透過させる。ホログラム層４０は、第１部分４１において投影機１１からコンバイナ２０に投影された光を干渉縞で回折して、像を結ぶ。

第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率より低い。特に、第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、１．１以上５．０以下、好ましくは１．２以上４．０以下である。第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、１．１以上５．０以下、好ましくは１．２以上４．０以下である。具体的には、第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の光の回折効率は、５％以上８０％以下であり、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率は、５．５％以上９０％以下であり、波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率は、５．５％％以上９０％以下である。各波長域における回折効率は、例えば分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ－２４５０」）を用いて測定した分光透過率曲線において、各波長域におけるピーク透過率Ａおよびベース透過率Ｂから、
回折効率η＝｜Ｂ－Ａ｜／Ｂ×１００（％）
により算出できる。図４は、あるピークにおけるピーク透過率Ａおよびベース透過率Ｂを示している。ピーク透過率Ａは、図４に示すように、ピークとして最大または最小となる透過率である。ベース透過率Ｂは、図４に示すように、ピーク透過率Ａの両側の裾野に共通する接線における、ピーク透過率Ａとなる波長での透過率である。

各波長の光の回折効率は、例えば、後述するホログラムシートを製造する工程において、各波長の光の色に対応してホログラム感材に含まれる色素の量を変化させることや、ホログラム感材に照射する光の強度や光を照射する時間を変えて露光量を変化させることで、所望の値に調節できる。

ホログラム層４０の第１部分４１での各波長の回折効率が異なるため、投影機１１からコンバイナ２０に投影される各波長の光の照度の比がコンバイナ２０が表示する像の各色の比と略同一である場合、コンバイナ２０が表示する像は、意図された色とは異なる色に観察され得る。第１部分４１での各波長の回折効率に対応して、投影機１１からコンバイナ２０に投影される各波長の光の照度が調節されることが好ましい。例えばコンバイナ２０が白色の像を表示する場合、投影機１１からコンバイナ２０に投影される光のうち、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の照度は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の照度より大きくなるように調節される。好ましくは、第１部分４１における波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率の比に対応して、投影機１１からコンバイナ２０に投影される光における波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の照度に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の照度の比が調節される。第１部分４１における波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率の比に対応して、投影機１１からコンバイナ２０に投影される光における波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の照度に対する波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の照度の比が調節される。

ホログラム層４０は、透明である。ホログラム層４０の材料は、例えば、銀塩感材、重クロム酸ゼラチン、架橋性ポリマー、フォトポリマー等の感光性材料であってもよい。ホログラム層４０の厚みは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。

図４は、ホログラム層４０の第１部分４１における各波長の光の透過率のグラフである。図４に示されているように、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下において、第１部分４１の光の透過率は、局所的に低くなっている。特に、第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の透過率の最小値は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より高く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より高くなっている。

図６は、ホログラム層４０の第２部分４２における各波長の光の透過率のグラフである。図６に示されているように、短い波長では、透過率が低くなっている。特に、第２部分４２において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の透過率の最小値は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より低くなっている。

各波長に対して図４に示されたピーク透過率Ａの両側の裾野に共通する接線から第１部分４１における光の透過率を引いた分布は、各波長に対する光の透過率が干渉縞を記録したことによってどのくらい減少したのかを表す。図７は、一例として、図５に示された第１部分４１における各波長の光の透過率のグラフにおける、波長４５５ｎｍ付近におけるピーク透過率Ａの両側の裾野の接線から第１部分４１における光の透過率を引いた分布である。当該分布におけるピークの半値全幅が小さい程、ピークの波長において、干渉縞を記録したことによって光を透過させやすい。各波長に対する第２部分４２における光の透過率から第１部分４１における光の透過率を引いた分布において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下のピークの半値全幅は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下のピークの半値全幅より小さく、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下のピークの半値全幅より小さい。波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光より第１部分４１を透過しやすい。具体的には、当該分布において、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下のピークの半値全幅は、例えば２ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下のピークの半値全幅は、例えば２ｎｍ以上３５ｎｍ以下であり、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下のピークの半値全幅は、例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。図７に示されている例では、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下のピークの半値全幅は、８．９ｎｍである。

ホログラム層４０は、透明でありながら、色味を帯びていている。第１部分４１の色度は、小さいことが好ましい。具体的には、第１部分４１において、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるｂ^＊の値は、６．０以下であることが好ましく、４．６以下であることがより好ましい。

Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるＬ^＊、ａ^＊、ｂ^＊の各値は、例えば分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ－３１００ＰＣ」、ＪＩＳ Ｋ０１１５準拠品）を用いて直線透過光を測定することで得られる波長ごとの平行光線透過率より算出することができる。特に、ｂ^＊の値は、ＪＩＳ Ｚ８７０１－１９９９記載の等色関数を使用し、２度視野、Ｃ光源の条件で計算される。

ホログラム層４０は、位相型のホログラムであってもよいし、振幅型のホログラムであってもよい。ホログラム層４０は、反射型ホログラムであってもよいし、透過型ホログラムであってもよい。ホログラム層４０は、レリーフホログラムであってもよいし、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）としてのレリーフホログラムであってもよい。ホログラム層４０は、体積ホログラムであってもよい。

ヘッドアップディスプレイ１０の製造方法の一例について、図８乃至図１０を参照しながら説明する。ヘッドアップディスプレイ１０の製造方法は、コンバイナ２０を製造する工程と、コンバイナ２０に対して適切な位置に投影機１１を配置する工程と、を含む。コンバイナ２０を製造する工程は、ホログラムシート３０を製造する工程と、第１基板２１及び第２基板２２とホログラムシート３０とを接合する工程と、第１基板２１及び第２基板２２を圧着する工程と、を含む。

ホログラムシート３０を製造する工程は、第１樹脂層３１にホログラム感材を設ける工程と、ホログラム感材４０ａに干渉縞を記録する工程と、第２樹脂層３２を重ねる工程と、ホログラム感材４０ａが含む色素を退色させる工程と、を含む。

図８に示すように、第１樹脂層３１上にホログラム感材４０ａを設ける。ホログラム感材４０ａは、干渉縞を記録する光の波長の色に対応した色に着色されるための色素を含む。色素は、記録する光の波長の色に対する補色となっている。具体的には、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の赤色の干渉縞を記録する場合、ホログラム感材４０ａは、青色の色素を含む。波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の緑色の干渉縞を記録する場合、ホログラム感材４０ａは、赤色の色素を含む。波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の青色の干渉縞を記録する場合、ホログラム感材４０ａは、黄色の色素を含む。これら各色の色素は、例えば、チオピリリウム塩系色素、メロシアニン系色素、キノリン系色素、スチリルキノリン系色素、ケトクマリン系色素、チオキサンテン系色素、キサンテン系色素、オキソノール系色素、シアニン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム塩系色素、シクロペンタノン系色素、シクロヘキサノン系色素等が例示される。シアニン、メロシアニン系色素の具体例としては、３，３’－ジカルボキシエチル－２，２’－チオシアニンブロミド、１－カルボキシメチル－１’－カルボキシエチル－２，２’－キノシアニンブロミド、１，３’－ジエチル－２，２’－キノチアシアニンヨージド、３－エチル－５－［（３－エチル－２（３Ｈ）－ベンゾチアゾリリデン）エチリデン］－２－チオキソ－４－オキサゾリジン、３，９－ジエチル－３’－カルボキシメチル－２,２’－チアカルボシアニン・ヨウ素塩等が挙げられ、クマリン、ケトクマリン系色素の具体例としては、３－（２’－ベンゾイミダゾール）－７－ジエチルアミノクマリン、３，３’－カルボニルビス（７－ジエチルアミノクマリン）、３，３’－カルボニルビスクマリン、３，３’－カルボニルビス（５，７－ジメトキシクマリン）、３，３’－カルボニルビス（７－アセトキシクマリン）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ホログラム感材４０ａは、赤色、黄色、青色の色素の２以上を含んでもよい。ホログラム感材４０ａが含む黄色の色素の量は、赤色の色素の量及び緑色の色素の量より少なくてもよい。

図８に示すように、ホログラム層４０の第２部分４２となる位置において、ホログラム感材４０ａにマスク５０を設ける。マスク５０は、形成されるホログラム層４０の第２部分４２に対応した形状となっており、例えば矩形の枠形状である。マスク５０は、光を遮る。ホログラム感材４０ａに対して、ホログラム層４０が像を結ぶべき位置から物体光を照射する。同時に、ホログラム感材４０ａに対して、投影機１１がコンバイナ２０に光を投影する方向から、参照光を照射する。物体光及び参照光は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光、波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光及び波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光を含む。ホログラム感材４０ａに照射される物体光及び参照光の波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の露光量は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の露光量及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の露光量より少なくてもよい。ホログラム感材４０ａに物体光及び参照光が照射されると、対応する波長ごとに物体光と参照光とが干渉して、ホログラム感材４０ａに明暗パターンである干渉縞が記録される。図９に示すように、ホログラム感材４０ａのマスク５０が設けられていない部分は、干渉縞が記録されて、ホログラム層４０の第１部分４１となる。ホログラム感材４０ａのマスク５０が設けられた部分は、マスク５０が光を遮るため、干渉縞が記録されず、ホログラム層４０の第２部分４２となる。

その後、マスク５０を除去する。図１０に示すように、ホログラム層４０に対して第１樹脂層３１とは反対側から第２樹脂層３２を重ねる。

ホログラム層４０が含む色素を退色させる。例えば、ホログラムシート３０を蛍光灯下に４８時間以上晒すことで、色素が不感化して退色する。色素が退色することで、ホログラム層４０が呈する色が薄くなる。以上の工程により、ホログラムシート３０が製造される。

第１基板２１及び第２基板２２とホログラムシート３０とを接合する。第１基板２１の片面に第１接合層２３が貼合される。第２基板２２の片面に第２接合層２４が貼合される。ホログラムシート３０の一方の面に第１接合層２３を介して第１基板２１が接合される。ホログラムシート３０の他方の面に第２接合層２４を介して第２基板２２が接合される。

第１基板２１及び第２基板２２を圧着する。具体的には、低圧環境下、好ましくは真空環境下で、第１基板２１及び第２基板２２が、１００℃以上１５０℃以下の範囲内の温度で約１時間加圧される。第１接合層２３及び第２接合層２４が第１基板２１、第２基板２２及びホログラムシート３０にそれぞれ溶着する。このような条件であれば、第１接合層２３及び第２接合層２４と他の部材との界面に気泡が混入することが抑制される。これにより、第１接合層２３、第２接合層２４及びホログラムシート３０を介して、第１基板２１及び第２基板２２が圧着される。

以上の工程により、図３に示されるようなコンバイナ２０が製造される。

コンバイナ２０を所望の位置に配置した後、コンバイナ２０に対して適切な位置に投影機１１を配置する。具体的には、ホログラム層４０を製造する工程において、ホログラム感材に参照光を照射した方向からホログラム層４０に光を投影するように、投影機１１を配置する。以上の工程により、ヘッドアップディスプレイ１０が製造される。

ヘッドアップディスプレイ１０の作用について説明する。

投影機１１から投影された光は、コンバイナ２０に入射する。コンバイナ２０において、光は、第１基板２１、第１接合層２３及び第１樹脂層３１を透過して、ホログラム層４０に入射する。ホログラム層４０に入射した光は、ホログラム層４０の第１部分４１に記録された干渉縞で回折される。回折した光は、像を結び、ヘッドアップディスプレイ１０が表示する像として観察者Ｐに観察される。また、外部からコンバイナ２０に入射する光は、コンバイナ２０を透過して、観察者Ｐに観察される。観察者Ｐは、コンバイナ２０が結ぶ像を観察しながら、コンバイナ２０の背後に位置する対象物５を観察できる。

ホログラム層は、ホログラム感材に光を照射することで製造される。ホログラム感材は、色素を含んでいる。ホログラム層が製造された後、色素は退色する。色素は、退色しても完全な無色にならないことがある。特に、ホログラム感材が青色の干渉縞を記録するために含む黄色の色素は、十分には退色しにくい。黄色の色素が十分に退色しないと、ホログラム層は、黄色がかる。黄色がかったホログラム層は、ホログラム層を有する部材の意匠性を悪化させる。とりわけ、ホログラム層を有するコンバイナがフロントガラスに適用される場合、黄色がかったホログラム層は、耐候劣化を想起させるため、好ましくない。

図１１は、従来のホログラム層の干渉縞が記録された第１部分における各波長の光の透過率のグラフである。図１１に示されているように、第１部分では、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の透過率は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の透過率より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の透過率より低くなっている。波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光や波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光より第１部分４１を透過しにくい。色素によって第１部分自体が黄色がかっていることと合わせて、第１部分において、ホログラム層が黄色がかる。具体的にＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるｂ^＊の値を測定すると、従来のホログラム層の第１部分のｂ^＊の値は、６．２１であった。

本実施の形態において、ホログラムシート３０のホログラム層４０では、干渉縞が記録された第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率より低い。第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の透過率は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の透過率及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の透過率より高くなる。波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光や波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光より第１部分４１を透過しやすい。第１部分４１自体が黄色がかっていても、第１部分４１を透過する光は、青色と黄色とが混色して、無色に近くなる。ホログラム層４０の色を無色に近づけることができる。

第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、１．１以上５．０以下であり、第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、１．１以上５．０以下である。波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率が適切な比率となっていることで、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光や波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光に対して適切な割合で第１部分４１を透過する。第１部分４１を透過する光が、青色と黄色とが適切に混色して、無色により近くなる。ホログラム層４０の色を無色により近づけることができる。

第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の透過率の最小値は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より高く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より高い。波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光や波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光より第１部分４１をより透過しやすい。第１部分４１自体が黄色がかっていても、第１部分４１を透過する光は、青色と黄色とが混色して、無色により近くなる。ホログラム層４０の色を無色により近づけることができる。

各波長に対する第２部分４２における光の透過率から第１部分４１における光の透過率を引いた分布において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下のピークの半値全幅は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下のピークの半値全幅より小さく、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下のピークの半値全幅より小さい。波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光より干渉縞を記録したことによって減少した透過率が小さい。干渉縞を記録しても、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光より第１部分４１を透過率が小さくならない。波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光を波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光より第１部分４１を透過しやすくできる。第１部分４１自体が黄色がかっていても、第１部分４１を透過する光は、青色と黄色とが混色して、無色により近くなる。ホログラム層４０の色を無色により近づけることができる。

第１部分４１において、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるｂ^＊の値は、６．０以下である。第１部分４１の色度が十分に小さくなっている。第１部分４１が色味を帯びて観察されにくい。ホログラム層の第１部分が無色に観察される。

投影機１１からコンバイナ２０に投影される光のうち、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の照度は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の照度より大きい。第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率より低くなっていても、コンバイナ２０が適切な色で像を表示できる。

本実施の形態のホログラムシート３０は、ホログラム層４０を備え、ホログラム層４０は、干渉縞が記録された第１部分４１を含み、第１部分４１において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率より低い。このようなホログラムシート３０によれば、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光や波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光より第１部分４１で回折しにくいため、第１部分４１を透過しやすい。第１部分４１自体が黄色がかっていても、第１部分４１を透過する光は、青色と黄色とが混色して、無色に近くなる。ホログラム層４０の色を無色に近づけることができる。

コンバイナ２０は、自動車以外の、鉄道車両、航空機、船舶、宇宙船等の移動体の窓或いは扉の透明部分に用いてもよい。コンバイナ２０は、移動体以外にも、特に室内と室外とを区画する箇所、例えばビルや店舗、住宅の窓或いは扉の透明部分、建物の窓又は扉、冷蔵庫、展示箱、戸棚等の収納乃至保管設備の窓あるいは扉の透明部分等の板状部材に使用することもできる。

以下、実施例を用いて本開示をより詳細に説明するが、本開示はこの実施例に限定されるものではない。

実施例１として、ホログラム感材に物体光及び参照光を１ｃｍ^２あたり４０ｍＪで照射してホログラム層を作製した。このホログラム層の第１部分における波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率は、１１．８９％であり、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率は４２．８１％であり、波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率は３３．８７％であった。第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、３．６０であり、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、２．８５である。実施例１のホログラム層の第１部分のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるｂ^＊の値は、４．５９であった。実施例１のホログラム層の第１部分を目視で観察したところ、ホログラム層の色味は意匠性を害さない程度に十分に低減されていた。

実施例２として、ホログラム感材に物体光及び参照光を１ｃｍ^２あたり８０ｍＪで照射してホログラム層を作製した。このホログラム層の第１部分における波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率は、３０．１４％であり、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率は４０．４８％であり、波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率は４３．９１％であった。第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、１．３４であり、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、１．４６である。実施例２のホログラム層の第１部分のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるｂ^＊の値は、５．４７であった。実施例２のホログラム層の第１部分を目視で観察したところ、ホログラム層の意匠性を害さない程度にしか黄色がかっていなかった。

比較例として、ホログラム感材に物体光及び参照光を１ｃｍ^２あたり１２０ｍＪで照射してホログラム層を作製した。このホログラム層の第１部分における波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率は、６２．０３％であり、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率は５４．１５％であり、波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率は５４．４７％であった。第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、０．８８であり、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、０．８７である。比較例のホログラム層の第１部分のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるｂ^＊の値は、１４．７であった。比較例のホログラム層の第１部分を目視で観察したところ、ホログラム層は、黄色がかって観察された。

実施例１，２と比較例との比較から、第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率が波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率より低くなっていることで、ホログラム層が無色に近く観察されることが理解される。

実施例１と実施例２との比較から、第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率の比が、１．１以上５．０以下であり、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率の比が、１．１以上５．０以下であることで、ホログラム層がより無色に近づくことが理解される。

１ 自動車
３ 板状部材
５ 対象物
１０ ヘッドアップディスプレイ
１１ 投影機
２０ コンバイナ
２１ 第１基板
２２ 第２基板
２３ 第１接合層
２４ 第２接合層
３０ ホログラムシート
３１ 第１樹脂層
３２ 第２樹脂層
４０ ホログラム層
４１ 第１部分
４２ 第２部分
５０ マスク
Ｐ 観察者

Claims (13)

1. ホログラム層を備え、
   前記ホログラム層は、干渉縞が記録された第１部分を含み、
   前記第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率より低い、ホログラムシート。
2. 前記第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、１．１以上５．０以下であり、
   前記第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の回折効率に対する波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の回折効率の比は、１．１以上５．０以下である、請求項１に記載のホログラムシート。
3. 前記第１部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の透過率の最小値は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より高く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より高い、請求項１または２に記載のホログラムシート。
4. 前記ホログラム層は、干渉縞が記録されていない第２部分をさらに含み、
   前記第２部分において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の透過率の最小値は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より低く、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の透過率の最小値より低い、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のホログラムシート。
5. 前記ホログラム層は、干渉縞が記録されていない第２部分をさらに含み、
   各波長に対する前記第２部分における光の透過率から前記第１部分における光の透過率を引いた分布において、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下のピークの半値全幅は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下のピークの半値全幅より小さく、且つ波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下のピークの半値全幅より小さい、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のホログラムシート。
6. 前記第１部分において、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるｂ^＊の値は、６．０以下である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のホログラムシート。
7. 第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置された請求項１乃至６のいずれか一項に記載のホログラムシートと、を備える、コンバイナ。
8. 請求項７に記載のコンバイナと、
   前記コンバイナに光を投影する投影機と、を備える、ヘッドアップディスプレイ。
9. 前記投影機から前記コンバイナに投影される光のうち、波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の照度は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の照度より大きい、請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
10. 請求項９に記載のヘッドアップディスプレイを備える、移動体。
11. 板状部材をさらに備え、
    前記板状部材は、前記コンバイナを含む、請求項１０に記載の移動体。
12. 色素を含むホログラム感材を樹脂層に設ける工程と、
    前記ホログラム感材に干渉縞を記録する工程と、
    前記色素を退色させる工程と、を備え、
    前記ホログラム感材は、赤色の色素、黄色の色素及び青色の色素を含み、
    前記ホログラム感材が含む黄色の色素の量は、赤色の色素の量及び緑色の色素の量より少ない、ホログラムシートの製造方法。
13. 色素を含むホログラム感材を樹脂層に設ける工程と、
    前記ホログラム感材に干渉縞を記録する工程と、
    前記色素を退色させる工程と、を備え、
    前記ホログラム感材に干渉縞を記録する工程において、前記ホログラム感材に照射される波長４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光の露光量は、波長６００ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光の露光量及び波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の光の露光量より少ない、ホログラムシートの製造方法。