JP2891526B2 - ホログラフィック表示装置 - Google Patents

ホログラフィック表示装置

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JP2891526B2 JP2230242A JP23024290A JP2891526B2 JP 2891526 B2 JP2891526 B2 JP 2891526B2 JP 2230242 A JP2230242 A JP 2230242A JP 23024290 A JP23024290 A JP 23024290A JP 2891526 B2 JP2891526 B2 JP 2891526B2
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H2001/2605Arrangement of the sub-holograms, e.g. partial overlapping
    • G03H2001/261Arrangement of the sub-holograms, e.g. partial overlapping in optical contact
    • G03H2001/2615Arrangement of the sub-holograms, e.g. partial overlapping in optical contact in physical contact, i.e. layered holograms

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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は自動車用のヘッドアッブディスプレイ、ショ
ーウィンドゥのディスプレイ等、各種の表示用として応
用可能なホログラフィック表示装置に関する。
[従来の技術] 近年、装置レイアウトの自由度が大きい、波長選択性
が高い、レンズ特性の付与が可能である等の理由により
ホログラムを利用したヘッドアッブディスプレイが注目
されるようになり、種々の提案がされている(特開昭62
−94816号、特開昭64−4441号など)。
しかしながら、従来のホログラムを利用したヘッドア
ッブディスプレイは車内の運転者等に表示情報を視認さ
せるには好都合であるが、車外の車(対向車等)に乗車
している人や歩行者などからは、太陽光などの外光がホ
ログラムで可視光として回折され、特に560nm(黄緑
色)〜780nm(赤色)が回折されると、ぎらぎらとした
不快な色として視認され、安全上も好ましいものではな
かった。
[発明の目的] 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
外光による不快な回折光の刺激純度を低減し、安全性を
向上させたホログラフィック表示装置を提供することを
目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明の表示装置は第1の反射型ホログラムに再生用
光源から表示情報を投射して該反射型ホログラムの回折
により人の目に視認させるようにしたホログラフィック
表示装置において、第2の反射型ホログラムを第1の反
射型ホログラムの外光側に直接あるいは中間膜を介して
積層するか、または第2の反射型ホログラムを第1の反
射型ホログラムとともに多重露光して一つのホログラム
とすることにより、再生用光源と反対側の外光が第1の
反射型ホログラムによって、可視光として回折される範
囲の回折光の刺激純度を低下させるとともに、前記再生
用光源からの表示情報は前記人の目の方向に回折されな
いようにしたたことを特徴とする。
[作用] 実施例で示すような第1の反射型ホログラムを車両に
実装すると、外光が第1の反射型ホログラムによって第
3図(a)などの再生光学特性にに示すようにBraggの
式にしたがって、所定の入射角をもつ特定波長の光によ
り一義的に回折される。ここでθは水平面(道路面に平
行な面)を基準にして表わした角度である。所定範囲を
例えばθで表わして0°〜50°の範囲すると560nm(黄
緑色)〜780nm(赤色)の波長のぎらぎらとした不快な
光が回折される。
ところで、色を数値で表わす方法として第6図に示す
ように、CIE(国際照明委員会)で決定されたXXZ表色系
(JIS Z8701)が標準表色系として広く使用さている。
赤色にたいする刺激値X、緑色にたいする刺激値Y、
青色にたいする刺激値Zは三刺激値とよばれ、これによ
り色度座標x、yで表わすものである。すなわち、X+
Y+Z=Sとしてx=X/Sy=Y/Sとして表わすものであ
り、第6図に示すように、スペクトル軌跡(目盛の入っ
た曲線)と純紫軌跡(スペクトル軌跡の両端を結ぶ直
線)で囲まれる領域内の一点として表わすことができる
ものであり、刺激純度は中央のW点(白色点、標準光源
D65、x=0.3127、y=0.3290)を0として外側に向け
て1迄次第に増加する。
不快の色として回折される色度点は第6図のスペクト
ル軌跡上の●点として表わされ、それぞれ補色は●点と
W点の延長線と反対側のスペクトル軌跡との交点○点と
して近似でき、第1表などに示すように求めることがで
きる。これらの補色が所定範囲に回折されるホログラム
に要求される再生光学特性は第3図(c)などに示すよ
うになり、このような特性に近似した再生光学特性を有
する第2の反射型ホログラムを第1の反射型ホログラム
の外光側に直接あるいは中間膜を介して積層するか、ま
たは第2のホログラムを第1のホログラムとともに多重
露光して一つのホログラムとすることにより、前記の不
快な回折光と第2の反射型ホログラムによる回折光が混
色され白色化(刺激純度が低下)して外観視を改善する
ものである。また、560nmより短い波長の可視光が第1
の反射型ホログラムによって回折される場合であって
も、刺激純度を低下させてソフトな感じにすることがで
きる。
また、第2の反射型ホログラムは、第1の反射型ホロ
グラムによって得られる表示情報に影響を与えることが
ないようにするものである。
なお、所定範囲は任意に決めればよいが、車両用の場
合には対向する車、歩行者などへの影響を考慮して、道
路面を基準に、θは0°〜60°の範囲などにすればよ
い。
また、建築用の窓ガラスに装着する場合には、反射型
ホログラムの設置場所における窓ガラス面に対する法線
を基準にして角度θを適宜選択すればよい。
[実施例] 以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明のホログラフィック表示装置を自動車
の前部窓ガラスにヘッドアッブディスプレイとして応用
した例を示す要部概略図、第2図は本発明の第1図と第
2の反射型ホログラムシートの作製時の光学系を示す
図、第3図の(a)、(b)は、それぞれ実施例1にお
ける第1の反射型ホログラムと第2の反射型ホログラム
の再生光学特性図、第3図(c)は実施例1における第
1の反射型ホログラムの再生波長と補色の関係にある光
学特性図、第4図の(a)、(b)は、それぞれ実施例
2における第1の反射型ホログラムと第2の反射型ホロ
グラムの再生光学特性図、第4図(c)は実施例2にお
ける第1の反射型ホログラムの再生波長と補色の関係に
ある光学特性図、第5図は実施例3における多重露光を
するための光学系を示す図、第6図はXYZ表色系色度図
である。
実施例1 第1図に示すように、ヘッドアッブディスプレイとし
て取付け角度ψ(水平面Hとなす角)の自動車の前部窓
ガラスに装着した例で説明する。
2枚の板ガラス1、1′をポリビニールブチラール等
の中間膜2で接着し、中間膜2と板ガラス1′の間に、
後述する方法で作製した第1の反射型ホログラム3と第
2の反射型ホログラム4の積層体をコンバイナーとして
封じこみ、蛍光表示管などの再生用光源5から投射され
る表示情報を第1の反射型ホログラム3で回折させ運転
者の目6に視認させるものである。
(反射型ホログラムシートの作製) ポリエステルフィルム上に、例えば重クロム酸ゼラチ
ンを感材として塗布、乾燥させたホログラム原板7を第
2図に示すような光学系により露光させる。
アルゴンレーザー発振器8から発振さるレーザー光を
ビームスプリッター9で2分割し、一方は反射鏡10、凸
レンズ11を介して球面波として、他方は反射鏡12、凸レ
ンズ13を介して球面波としてホログラム原板7に照射し
て、その後通常の方法により現像して反射型ホログラム
シート3、4を作製する。なお、レーザー光の波長(レ
ーザー発振器)、ホログラム原板7に対する2方向から
のレーザー光の入射角は、再生時の条件(光源と人の目
の配置、光源の種類)および感光材の厚み変化等を考慮
して、Braggの式により決定されるが第2の反射型ホロ
グラムについては、第1の反射型ホログラムの所定範囲
に回折する方向にこれらの回折光の補色あるいはこれに
近い色が回折するように露光条件を決定するが、実際に
は、第3図(c)に示すような理想的な再生光学特性を
有するホログラムを作製することは困難であるので、次
のような手順で露光光学条件を決定する。すなわち、所
定範囲を例えば0°<θ<60°として、できるだけこの
範囲で第1の反射型ホログラムの再生光学特性の補色波
長に近い再生光学特性が得られるように、入射角をφ1
と回折角をφ2とすると回折角(φ1+φ2)/2付近で、
回折波長の角度依存性が小さく(回折角の変化に対して
波長変化が小さい)、しかも極大値をもつので所定範囲
の中心角例えば、θ=(0°+60°)/2=30°にほぼ回
折するようにこの回折角を合わせる。
窓ガラスの水平面に対する取付け角度ψを30°とする
と、(φ1+φ2)/2=90°−ψ−30°=30°となるよう
にφ1、φ2を決定する。このとき入射光(入射角φ1
と回折光(回折角φ2)のなす角度が小さいほど回折波
長の角度依存性が小さいことがわかっているので、でき
るだけこの角度を小さくするように、また、外光の入射
光は入射角φ1が+30°(ホログラム法線より上側でθ
=90°)から−10°(ホログラム法線より下側でθ=50
°)までの範囲を外れると入射光量が減少するので、入
射角がこの範囲になるように考慮して露光条件を決定す
る。
本実施例では、第1の反射型ホログラムと第2の反射
型ホログラムを、それぞれレーザー光源については514.
5nmと488.0nmのアルゴンレーザー、凸レンズ11からの入
射角については10.0°と45.5°、凸レンズ13からの入射
角については25.0°と0.0°なる条件で露光した。
(ホログラフィック表示装置の再生) このようにして得られた第1の反射型ホログラムシー
ト3(第1表ではH1と略称する)と第2の反射型ホログ
ラム4(第1表ではH2と略称する)の外光に対する再生
光学特性は、それぞれ第3図(a)、(b)、第1表に
示すようになり、また、第1の反射型ホログラム3の回
折波長に対する補色波長は第1表、第3図(c)、第6
図の○に示すようになった。
この結果から明らかなように、第1の反射型ホログラ
ムのみでは前述のように不快な波長の光がS1′として回
折されるが、第2の反射型ホログラムの外光に対する再
生光学特性は第3図(b)に示すように理想の特性第3
図(c)に近似させることができ、その結果第1の反射
型ホログラムに積層して自動車の前部窓ガラスに装着す
ると第1図に示すように、第1の反射型ホログラムの回
折光S1′(入射光S1)と第2の反射型ホログラムの回折
光S2′(入射光S2)が所定範囲には加法混色され、第6
図の×で示すように刺激純度が0に近くなり、白色化さ
れ、不快感が完全に一掃された。
一方、再生用光源5からの波長545nm(緑色)の表示
情報C1はほとんど第1の反射型ホログラムでC2として回
折され、運転者の目6に到り良好に視認することができ
た。
実施例2 表示情報を赤色で再生する場合について、説明する。
第1の反射型ホログラムと第2反射型ホログラムをそ
れぞれ、レーザー光源については514.5nmと488.0nmのア
ルゴンレーザー、凸レンズ11からの入射角については3
7.5°と53.5°、凸レンズ13からの入射角については56.
5°と−4.5°(−は第2図において凸レンズ11が法線V
の右側にあることを示す)なる条件で露光した。
このようにして得られた第1の反射型ホログラムシー
ト3(第2表ではH1J略称する)と第2の反射型ホログ
ラム4(第2表ではH2と略称する)の外光に対する再生
光学特性は、それぞれ第4図の(a)、(b)、第2表
に示すようになり、また、第1の反射型ホログラム3の
回折波長に対する補色波長は第1表、第4図(c)に示
すようになった。
この結果から明らかなように、第1の反射型ホログラ
ムのみでは、実施例1のように不快な色が所定範囲に回
折されるが、第2の反射型ホログラム4を積層して自動
車の前部窓ガラスに装着すると、第1と第2の反射型ホ
ログラムの回折光が所定範囲に加法混色され、刺激純度
が低下し、白色化されて不快感を一掃することができ
た。
一方、再生用光源からの波長(610nm(赤色)の表示
情報はほとんど第1の反射型ホログラムで回折され、運
転者の目6に到り良好に視認することができた。
実施例3 実施例1と同様の条件で再生する場合において、一枚
のホログラムシートに多重露光する場合について説明す
る。
第5図に示すように、光学系をもう一組、追加して2
組で同時に露光するものである。
アルゴンレーザー発振器8、8′から発振さるレーザ
ー光をビームスプリッター9、9′で2分割し、一方は
反射鏡10、101′と102′、凸レンズ11、11′を介して球
面波として、他方は反射鏡12、121′と122′、凸レンズ
13,13′を介して球面波としてホログラム原板7に照射
して、その後通常の方法により現像して反射型ホログラ
ムシート3を作製する。
本実施例では、アルゴンレーザー発振器8、8′から
発振さるレーザー光を、それぞれ488.0nm、514.5nm、凸
レンズ11と11′からの入射角については10.0°と45.5
°、凸レンズ13と13′からの入射角については25.0°と
0.0°なる条件で露光した。
このようにして得られたホログラムは一枚にもかかわ
らず、二枚のホログラムシートを積層したものと同等の
作用をするので、実施例1と同じ構成で再生すると、表
示情報を運転者等が明確に視認することができるのは勿
論、所定の範囲には不快な色が回折されることなく、刺
激純度を低下させることができる。
以上、好適な実施例により説明したが、本発明はこれ
ら限定されるものではなく、種々の応用が可能である。
第1の反射型ホログラムと第2の反射型ホログラムの
積層については、実施例ではいずれも、直接積層する例
で説明したが、第1の反射型ホログラムを車内側板ガラ
スの合わせ面側に、第2の反射型ホログラムを車外側板
ガラスの合わせ面側に接着してポリビニールブチラール
などの中間膜を介して積層してもよい。
第1と第2の反射型ホログラムによって、回折された
光は実施例ではいずれも、加法混色されて白色化される
ものについて説明したが、刺激純度を0.4程度までの低
い範囲で、淡い任意の色に着色させてもよい。
これらの反射型ホログラムは実施例1、実施例2のよ
うに、別々に露光して作製したホログラムシートを積層
する以外にも、実施例3のように一枚のシートに多重露
光して形成してもよい。この場合には、第1と第2以外
のホログラムが形成されないようにレーザー光源を別に
用意して、しかも発振周波数を変える方がよい。
感光材について、重クロム酸ゼラチン以外にもハロゲ
ン化銀感光材、各種のフォトポリマー、フォトレジスト
など適宜選択して用いればよい。
また、ホログラムシートは一般的に湿気を吸うと劣化
するので、合わせガラスにおいて、2枚の中間膜の間に
挟持した方が好ましいが、中間膜と板ガラスの間に挟持
してもよく、さらに表面に保護膜を被覆すれば単板ガラ
スに設けることもできる。
また、本発明の表示装置はヘッドアッブディスプレイ
以外にも、建築物の窓、間仕切り等に応用することもで
きる。
[発明の効果] 本発明のホログラフィック表示装置は、第1の反射型
ホログラム(表示用ホログラム)に第2の反射型ホログ
ラムを積層することにより、太陽光などの外光が所定範
囲に第1の反射型ホログラムの回折光と補色関係にある
光が回折されるので、加法混色されて刺激純度を低下さ
せ、その結果、特に、560nm(黄緑色)〜780nm(赤色)
の不快な色が白色化され、視認性を向上させるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のホログラフィック表示装置を自動車の
前部窓ガラスにヘッドアッブディスプレイとして応用し
た例を示す要部概略図、第2図は本発明の第1と第2の
反射型ホログラムシートの作製時の光学系を示す図、第
3図は実施例1における再生光学特性図であり、
(a)、(b)はそれぞれ第1の反射型ホログラム、第
2の反射型ホログラムを示す。第4図は実施例2におけ
る光学特性図であり、(a)、(b)はそれぞれ第1の
反射型ホログラムと第2の反射型ホログラムの再生光学
特性図、(c)は第1の反射型ホログラムの再生波長と
補色の関係にある光学特性図を示す。、第5図は実施例
3における多重露光をするための光学系を示す図、第6
図はXYZ表色系色度図である。 1、1′…板ガラス、2…中間膜 3…第1の反射型ホログラム 4…第2の反射型ホログラム 5…再生用光源、6…目 7…ホログラム原板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−227823(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 5/32 G03H 1/22 G03H 1/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の反射型ホログラムに再生用光源から
    表示情報を投射して該反射型ホログラムの回折により人
    の目に視認させるようにしたホログラフィック表示装置
    において、第2の反射型ホログラムを第1の反射型ホロ
    グラムの外光側に直接あるいは中間膜を介して積層する
    か、または第2の反射型ホログラムを第1の反射型ホロ
    グラムとともに多重露光して一つのホログラムとするこ
    とにより、再生用光源と反対側の外光が第1の反射型ホ
    ログラムによって、可視光として回折される範囲の回折
    光の刺激純度を低下させるとともに、前記再生用光源か
    らの表示情報は前記人の目の方向に回折されないように
    したたことを特徴とするホログラフィック表示装置。
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