JP3321849B2

JP3321849B2 - ホログラム

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Publication number: JP3321849B2
Application number: JP27183992A
Authority: JP
Inventors: 淑樹佐分; 太田　　実; 寛克向井; 泰弘水谷; 哲也加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JPH05203812A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はホログラムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、ホログラムを用いたウィ
ンドシールド前方にスピード表示等を拡大表示すること
によって、視認性を向上させる自動車用ヘッドアップデ
ィスプレーのニーズが高まりつつある。そして、このニ
ーズの高まりとともに、よりノイズの少ないホログラム
が望まれてきている。

【０００３】そのため、従来では、特開昭６２−８０６
８７号公報の如く、ホログラムの露光時において、ホロ
グラム素子の基板に対向する表面に反射防止膜を形成し
て露光することにより、ノイズが記録されない良好なホ
ログラム素子を得て、再生時には、この反射防止膜を除
去して、良好な再生画像を得ることが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
さらなるノイズの低減が必要となるにもかかわらず、ホ
ログラム自身の構成がさらに複雑になってしまい、ノイ
ズが生じやすくなるという相反する傾向があり、なかな
か十分にノイズが低減されたホログラムの再生光を得る
ことは容易ではなかった。

【０００５】本願発明は、上記問題点に鑑みられたもの
であり、十分にノイズが低減されたホログラムの再生光
を得ることのできる構成を有するホログラムを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本願発明は、互
いに対向する一方の表面と他方の表面を備え、かつ光学
的に透明な第１の部材と、前記第１の部材の前記一方の
表面に付与され、記録媒体としての干渉縞が記録された
ホログラム素子と、前記第１の部材の前記ホログラム素
子が形成された一方の表面側に設けられ、互いに対向す
る一方の表面と他方の表面を備えた第２の部材とからな
り、該第２の部材は、前記第２の部材の一方の表面と大
気との境界面において、前記第１の部材の他方の表面側
より入射し、前記ホログラム素子を透過した光を吸収す
る機能を有する散乱防止膜を有するホログラムという技
術的手段を採用するものである。

【０００７】なお、本発明の実施例においては、上記第
２の部材は、ホログラム素子を有する基板をカバーする
ことからカバー部材と呼ばれてもよく、この第２の部
材、および第１の部材は一般的にはソーダガラス等のガ
ラス、各種のプラスチック材料等を挙げることができ
る。

【０００８】散乱防止膜は、第１の部材のホログラム素
子を透過して第２の部材の表面に光が向かう時、該第２
の部材の表面と大気との境界面での光が再びホログラム
素子側に向かわないように該光を吸収する機能を有す
る。また、反射防止膜は、第３の部材の表面から基板の
方向に向かって光が入射する時、該第３の部材の表面側
と大気との境界面での光の反射を防ぐ機能を有する。

【０００９】なお、散乱防止膜としては、黒色もしくは
暗い光を吸収可能な膜を形成するために例えばエポキ
シ、メラニン、アクリル等の合成樹脂製バインダーに、
黒色の等の顔料を添加したものが挙げられる。また、散
乱防止膜としては、耐久性、使用環境上問題のない場合
には黒色の塗料やテープ状のもので構成することもでき
る。一方、反射防止膜としては、ＭｇＦ₂、ＴｉＯ₂、
ＺｒＯ₂等が挙げられ、これを単層もしくはこれらを組
み合わせて複層形成してもよい。

【００１０】各部材は、ホログラム素子を構成する重ク
ロム酸ゼラチン膜の屈折率と同じにすることが望まし
く、その屈折率は例えば１．５〜１．６の範囲がよい。

【００１１】シール剤としては、これら各部材と同じか
近接した例えば、エポキシ、アクリル等の紫外線硬化
型、熱硬化型の光学系の有機系樹脂が望ましい。シール
剤はホログラム素子の耐湿性を向上するために設定され
るものであり、シール幅はシール剤自身の吸水性、また
ホログラムの使用環境条件により設定される。シール幅
は、シール剤のみで充填された部分をいい、図１中に示
してある。

【００１２】ホログラム素子は、例えば、フォトポリ
マ、エンボス、重クロム酸ゼラチン、寒天、卵白等の感
光剤を感光して構成されている。なお、この内、特に望
ましいのは重クロム酸ゼラチンである。ホログラム素子
に記録される記録媒体としては、該素子を拡大鏡として
の機能を持たせる場合には、後述する実施例のように、
レンズであり、またその他に文字、数字、絵を記録媒体
として記録するようにしても勿論よい。

【００１３】また、感光剤に対する露光時にレーザ光を
用いるが、そのレーザ光の感光剤に対する入射角を変化
させることによって感光剤に記録される被写体の干渉縞
のピッチを変化させることできる。これにより、ホログ
ラム素子にて再生する波長をブラッグ反射の関係より変
化させることができる。この結果、ホログラム素子に、
フィルター機能を付加できる。更に、ピッチの異なる干
渉縞を感光剤上に記録することにより、白色光をホログ
ラム素子に入射させることにより、数種の色を再生でき
る。

【００１４】本発明においては、光学的に透明とは完全
に透明な場合は勿論、半透明、不透明であってもよい。
この場合、光が透過できることが条件である。

【００１５】

【作用】本発明では、上記構成を採用することによっ
て、ホログラムのノイズの原因となる表面反射、ホログ
ラム素子の透過光の散乱を第２の部材（第１のカバー部
材）、第３の部材（第２のカバー部材）にて抑制でき
る。

【００１６】

【発明の効果】十分にノイズが低減された高品位の表示
像を得ることが可能となる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明によるホログラム１の断面図を
示すものであり、図２は図１の平面図である。図１およ
び図２において、２は、本発明の第１の部材である透明
なガラス基板で、互いに対向する大表面を備えており、
その一方の表面にはホログラム素子１ａが付与されてい
る。該素子１ａは感光剤を感光させて干渉縞からなる被
記録媒体が記録されている。該記録媒体としては後述す
るが、拡大鏡としての凹レンズである。なお、該ホログ
ラム素子１ａには、レーザ光の感光剤に対する入射光を
変化させることで２９０ｎｍ、３２０ｎｍの二つの異な
るピッチの干渉縞を記録してある。即ち、干渉縞の形状
としては凹レンズと色の情報を同時に記録するため、曲
率を持った干渉縞が２種類記録されている。

【００１８】３は第３の部材である透明なガラスより構
成されたカバープレートであり、互いに対向する大表面
を備えている。カバープレート３は、その一方の表面側
が基板ガラス２のホログラム素子１ａの付与されていな
い他方の大気と接する表面側に対向して配置されてお
り、かつその他方の表面側の全面には反射防止膜５が形
成されている。

【００１９】４は第２の部材である透明なガラスより構
成されたカバープレートであり、互いに対向する大表面
を備えている。カバープレート４は、その一方の表面側
が基板ガラス２のホログラム素子１ａの付与されている
一方の表面側に対向して配置されており、かつその他方
の大気と接する表面側の全面には散乱防止膜６が形成さ
れている。

【００２０】７はシール剤であって、基板ガラス２とカ
バープレート３との対向間、ならびに基板ガラスのホロ
グラム素子１ａとカバープレート４との対向間に充填さ
れており、該シール剤７によってホログラム素子１ａが
周囲環境の湿度に対して保護されている。

【００２１】本願発明のホログラム１に対する光の入射
は、図１のごとく、カバープレート５側であり、入射光
は矢印のように反射防止膜５、カバープレート３、基板
ガラス２を経てホログラム素子１ａに到り、該素子１ａ
の干渉縞にて回折される。そして、その回折光は再生光
として逆の経路を辿り、出射する。

【００２２】図１のホログラムは、図３および図４に示
すように、自動車用ヘッドアップディスプレーとして使
用されるものであり、その構造を説明すると、表示器１
３には白熱灯８、白熱灯８の前方に配置された液晶パネ
ル９、反射鏡１０、およびホログラム１が組付けられて
いる。なお、液晶パネル９の機能は、速度、マスターウ
ォーニング、方向指示、地図等の情報を表示する。ま
た、表示器１３は一般的にはインスツルメントパネル１
５付近に設置される。

【００２３】白熱灯８から発光された光は液晶パネル９
を透過し、反射鏡１０で反射され、ホログラム１の表面
に入射する。ホログラム１のホログラム素子１ａ（図１
参照）で反射された再生光は自動車のウィンドシールド
１２に蒸着された蒸着膜１１で反射され、運転者にとっ
ては遠方に表示された虚像としての表示像１４が視認さ
れる。該表示像１４は、液晶パネル９に表示されている
ものである。

【００２４】図１の構成に代えて図８の構成のホログラ
ムでもよい。この図８のホログラムについて説明する
と、この例ではシール剤７のシール幅の分だけ基板ガラ
ス２の寸法を小さく設定したものである。

【００２５】また、図１に代えて図９の構成のホログラ
ムでもよい。この図９のホログラムについて説明する
と、この例ではカバープレート３を設けることなく、反
射防止膜５を直接基板の他方の表面側に形成したもので
ある。このような構成とすることによって、厚さの薄い
小型化されたホログラムを得ることができる。

【００２６】さらに、図１に代えて図１０の構成のホロ
グラムでもよい。この図１０のホログラムについて説明
すると、この例ではホログラム素子１ａが設けられたカ
パープレート４のこのホログラム素子１ａの形成された
面とは対向する面に、散乱防止層６を形成してもよい。

【００２７】図１のホログラムは、例えば図５に示す方
法にて製造することができる。先ず、図５に示すよう
に、感光剤としての重クロム酸ゼラチン（Ｄ．Ｃ．Ｇ）
を基板ガラス２の表面に膜厚１０μｍ〜４０μｍとして
形成し、ゲル化または乾燥後、２０℃、５０ＲＨ％程度
の雰囲気にて安定させる。その後、上記感光剤に拡大鏡
としての凹レンズを記録し、現像、乾燥後、図１のごと
くシール剤７にてカバープレート３、４の間にホログラ
ム素子１ａが付与された基板ガラス２を挟持し、固定す
る。

【００２８】ここで、感光剤に対する被写体の記録は一
般的には図５に示すように感光剤が付与された基板ガラ
ス２を、或る焦点距離を有するレンズ１６とプリズム１
７との間に屈折調整液としてのシリコンオイル１５を介
在した状態で挟持する。

【００２９】プリズム１７側より波長５１４．５ｎｍの
アルゴン・レーザ光を入射光として入射させる。入射
後、屈折率が均質であるので、レーザ光はレンズ１６側
に直線的に進行し、複写用レンズ１６の大気側の表面に
形成された反射膜１８で反射された反射光が感光剤を通
過する際に、レーザ光から直接照射されレンズ１６に反
射する前の光とによって、干渉しあい、感光剤中にて干
渉縞を形成する。

【００３０】レンズ１６による反射光の一部は基板ガラ
ス２によって反射されずに屈折率調整液１５によって基
板ガラス２を通過しプリズム１７に入射し、該プリズム
１７の入射面で一部が反射する。この場合、図５に示す
ように、プリズム１７の入射面の角度α（後述の例１で
は３０°）を入射光に対して調整し、プリズム４の入射
面の反射光が感光剤１ａの方向へ進行しないようにす
る。かかるプリズム４を配置することによって、ノイズ
の原因となる界面の反射光による表示ノイズを除去する
ことができる。なお、プリズム１７の側面の表面に光を
吸収する黒色塗装を施すことによってプリズム１７の入
射面の反射光が感光剤１ａの方向へ進行しないようにす
ることができる。

【００３１】このような構成とすることによって、一方
の表面にて、ホログラム素子１ａを保持する基板２の他
方の表面において、屈折率調整液１５を介して、基板１
の屈折率とほぼ同一のプリズム１７を設けたので、プリ
ズム１６により反射した光が基板１に入射し再び出射す
る際、基板１の他方の表面にて、その光の一部が反射す
ることなく、すべての光がプリズム１７に入射させるこ
とができるので、感光剤１ａに対するレンズ１６の複
写、記録時に、ノイズ像が記録されることがなくなる。

【００３２】例１１１２ｍｍ×４６ｍｍ×１．８ｍｍの基板ガラス（ソー
ダガラスよりなり、屈折率約１．５２）に厚み２５μｍ
の感光剤としての重クロム酸ゼラチン膜を形成する。な
お、感光剤は、１００ｍｌの４％ゼラチン溶液に０．６
ｇの重クロム酸アンモニウムを溶解したもので、屈折率
約１．５５である。この感光剤を付与した基板ガラスを
２０℃および５０％ＲＨの雰囲気に保持された乾燥器内
で７２時間放置した。その後、図５の構成にて波長５１
４．５ｎｍのアルゴン・レーザ光を再生光（入射角３
３．５の時）５４０ｎｍ、６００ｎｍの２色になるよう
入射角を振り、トータル５００ｍＪのレーザ・パワーを
感光剤に露光させた。なお、図５におけるレンズ１６の
焦点距離は１０００ｍｍであった。

【００３３】露光後、基板ガラスを色が抜けるまで水洗
し、市販の写真用硬膜定着液（コダック社のラピッド・
フィクサ）に１０分間浸漬した。水洗処理後、９０％の
イソパロパノール液に１０分間浸漬し、熱風乾燥した。
その後、１５０℃で４時間熱エージングすることで実車
環境で波長変化がないようにした。

【００３４】その後、図４のシール幅を５ｍｍとするよ
うホログラム素子１ａの周囲を除去する。ＭｇＦ₂とＴ
ｉＯ₂とを交互に４層積層した構成からなり、視感反射
率０．３％の反射防止膜を表面に形成したカバープレー
ト（１１２ｍｍ×４６ｍｍ×１．０ｍｍ）を用意した。
一方、エポキシ樹脂に黒色の顔料（カシュー製グラスラ
イト５００）を５％添加して混合してなる散乱防止膜が
１０μｍの厚みで表面に形成されたカバープレート（１
１２ｍｍ×４６ｍｍ×１．０ｍｍ）を用意した。エポキ
シ系熱硬化型樹脂（セメダイン社製、商品名ＣＳ−２３
４０−５）よりなる屈折率１．５５のシール剤を、上記
二つのカバープレートの表面に各々５０μｍ厚みとなる
ように塗布した。この両カバープレートを基板ガラスに
対して図１のごとく配置し、両カバープレートにて基板
ガラスをシール剤を介して挟持した。

【００３５】なお、上記の視感反射率は下記の式にて求
めた。

【００３６】

【数１】 Y%は視感反射率、λは光の波長（１０ｍｍステップ）、
S(λ) ＝１（フラット光源）、R(λ) は分光反射スペク
トル、y(λ) は１９３１ＣＩＥのｃｏｌ−ｏｒｍａｔ
ｃｈｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎを示す。

【００３７】例２感光剤に対する被写体の記録を図１１の方法で実施した
点が例１と異なるのみで、他は例１と同じとした。

【００３８】ここで図１１の方法を説明する。図１１に
おいて、基板ガラス２のホログラム素子１ａが付与され
ている反対側の表面に反射防止膜５を形成し、ホログラ
ム素子１ａ側に屈折率調整液としてのシリコンオイルを
介して複写用凹レンズ１６を配置し、アルゴン・レーザ
光の入射角度θを２０°、３９°の二つ選択し、入射さ
せる。

【００３９】例３反射防止膜を形成しない点が例１と異なるのみで、他は
例１と同じとした。例４散乱防止膜を形成しない点が例１と異なるのみで、他は
例１と同じとした。

【００４０】例５屈折率１．４１のエポキシ系熱硬化型樹脂よりなるシー
ル剤を用いた点が例１と異なるのみで、他は例１と同じ
とした。

【００４１】以上の例１〜５について図３のヘッドアッ
プディスプレー構成にて正規像輝度３０００ｃｄ／ｍ²
とした時のノイズ像輝度を測定し（表示距離は１．９ｍ
である）、ノイズ率（下記参照）を求めた。なお、ノイ
ズ像輝度は正規像以外で最も輝度の高い点を測定した。
また、この時のホログラム特性は図６のようであった。

【００４２】

【数２】以上の結果より、図７のように、例１はノイズ率が小さ
く、表示像がきれいであった。このように、例１のホロ
グラムは再生時、記録時ともノイズの極めて小さいもの
であることが理解できる。また、耐環境性においてもシ
ール幅を５ｍｍに設定することにより、６５℃および９
５％ＲＨの雰囲気にて１０００ｈｒ放置してもホログラ
ム素子は消えなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】ホログラムの断面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】ヘッドアップディスプレーの模式的構成を示す
概略図である。

【図４】図３の車載レイアウトを示す概略図である。

【図５】ホログラムの製造方法を示す断面図である。

【図６】実施例におけるホログラム特性を示すグラフで
ある。

【図７】実施例におけるノイズ率を示すグラフである。

【図８】ホログラムの他の例を示す断面図である。

【図９】ホログラムの他の例を示す断面図である。

【図１０】ホログラムの他の例を示す断面図である。

【図１１】比較例としてのホログラムの製造方法を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ホログラム２基板ガラス３カバープレート４カバープレート５反射防止膜６散乱吸収膜７シール剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水谷泰弘愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者加藤哲也愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (56)参考文献特開平３−223807（ＪＰ，Ａ) 特開平５−60912（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/32 G03H 1/00 - 1/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向する一方の表面と他方の表面
を備え、かつ光学的に透明な第１の部材と、前記第１の部材の前記一方の表面に付与され、記録媒体
としての干渉縞が記録されたホログラム素子と、前記第１の部材の前記ホログラム素子が形成された一方
の表面側に設けられ、互いに対向する一方の表面と他方
の表面を備えた第２の部材とからなり、該第２の部材は、前記第２の部材の一方の表面と大気と
の境界面において、前記第１の部材の他方の表面側より
入射し、前記ホログラム素子を透過した光を吸収する機
能を有する散乱防止膜を有することを特徴とするホログ
ラム。
【請求項２】前記散乱防止膜は、合成樹脂製バインダ
ーに所望の顔料を添加することによって、光を吸収可能
な膜としたものであることを特徴とする請求項１記載の
ホログラム。
【請求項３】前記第１の部材と前記第２の部材との間
には、前記ホログラム素子が介在されるとともに、前記
第１の部材と前記第２の部材とが、シール剤によって、
接着されていることを特徴とする請求項１記載のホログ
ラム。
【請求項４】前記シール剤は、紫外線硬化型有機系樹
脂または熱硬化型有機系樹脂の少なくとも一種よりなる
ことを特徴とする請求項３記載のホログラム。
【請求項５】互いに対向する一方の表面と他方の表面
とを備え、かつ光学的に透明な第１の部材、前記第１の部材の前記一方の表面に付与され、記録媒体
としての干渉縞が記録されたホログラム素子と、前記第１の部材の前記ホログラム素子が形成された一方
の表面側に設けられ、互いに対向する一方の表面と他方
の表面を備えた第２の部材とからなり、前記第１の部材は、前記第１の部材の前記他方の表面側
に設けられ、前記第１の部材の前記他方の表面側より入
射する光の反射を防ぐ機能を有する反射防止膜を有し、該第２の部材は、前記第２の部材の一方の表面と大気と
の境界面において、前記第１の部材の他方の表面側より
入射し、前記ホログラム素子を透過した光を吸収する機
能を有する散乱防止膜を有することを特徴とするホログ
ラム。
【請求項６】前記反射防止膜は、ＭｇＦ₂、ＴｉＯ₂、
ＺｒＯ₂およびＳｉＯの少なくとも一種よりなることを
特徴とする請求項５記載のホログラム。
【請求項７】前記第１の部材と前記第２の部材とは、
シール剤によって、接着されていることを特徴とする請
求項５記載のホログラム。
【請求項８】前記シール剤は、紫外線硬化型有機系樹
脂または熱硬化型有機系樹脂の少なくとも一種よりなる
ことを特徴とする請求項７記載のホログラム。
【請求項９】互いに対向する一方の表面と他方の表面
を備え、かつ光学的に透明な第１の部材と、前記第１の部材の前記一方の表面に付与され、記録媒体
としての干渉縞が記録されたホログラム素子と、前記第１の部材の前記ホログラム素子が形成された一方
の表面側に設けられ、互いに対向する一方の表面と他方
の表面を備えた第２の部材と、一方の表面が前記第１の部材の前記他方の表面側に対向
するように設けられ、互いに対向する一方の表面と他方
の表面を備えた第３の部材とからなり、前記第２の部材は、前記第２の部材の一方の表面と大気
との境界面において、前記第１の部材の他方の表面側よ
り入射し、前記ホログラム素子を透過した光を吸収する
機能を有する散乱防止膜を有し、前記第３の部材は、前記第３の部材の前記他方の表面に
おいて、前記第３の部材の前記他方の表面側より入射す
る光の反射を防ぐ機能を有する反射防止層を有すること
を特徴とするホログラム。
【請求項１０】前記第１の部材と前記第２の部材およ
び前記第１の部材と前記第３の部材とは、シール剤によ
って、接着されていることを特徴とする請求項９記載の
ホログラム。
【請求項１１】前記シール剤は、紫外線硬化型有機系
樹脂または熱硬化型有機系樹脂の少なくとも一種よりな
ることを特徴とする請求項１０記載のホログラム。
【請求項１２】前記干渉縞はピッチの異なる二つの干
渉縞により構成されていることを特徴とする請求項１又
は５又は９のいずれか１項に記載のホログラム。
【請求項１３】前記反射防止膜は、ホログラム素子が
露光された後に設けられることを特徴とする請求項１又
は５又は９のいずれか１項に記載のホログラム。