JP3452480B2 - Optical display - Google Patents
Optical displayInfo
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- JP3452480B2 JP3452480B2 JP06912698A JP6912698A JP3452480B2 JP 3452480 B2 JP3452480 B2 JP 3452480B2 JP 06912698 A JP06912698 A JP 06912698A JP 6912698 A JP6912698 A JP 6912698A JP 3452480 B2 JP3452480 B2 JP 3452480B2
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- hologram
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- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Illuminated Signs And Luminous Advertising (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、画像情報や文字情
報を表示する光学式表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical display device for displaying image information and character information.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、画像情報や文字情報を表示する光
学式表示装置は、様々な分野で広く使用されている。そ
の一例は、交通情報表示板、行き先案内板、或いは宣伝
広告板などに広く使用されている電光式の光学式表示装
置であり、例えば、特開平6−228921号公報、特
開平7−129108号公報、特開平7−140912
号公報、特開平8−6513号公報、特開平8−158
322号公報、特開平8−160894号公報などに、
関連する技術が開示されている。以下ではまず、光学式
表示装置の最も一般的な例の一つである蛍光灯内蔵式の
光学式道路標識を、図面を参照して説明する。但し、こ
れ以外にも、LEDやEL素子を内蔵して自発光表示を
行うものや、光ファイバや導光板で光源からの光を導く
ものなど、様々な従来技術による構成が知られている。2. Description of the Related Art In recent years, optical display devices for displaying image information and character information have been widely used in various fields. One example thereof is a lightning type optical display device which is widely used for traffic information display boards, destination information boards, advertising boards, etc., for example, JP-A-6-228921 and JP-A-7-129108. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-140912
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-6513, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-158
No. 322 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-160894,
Related techniques are disclosed. First, an optical road sign with a built-in fluorescent lamp, which is one of the most common examples of optical display devices, will be described below with reference to the drawings. However, in addition to this, various conventional configurations are known, such as one that incorporates an LED or EL element for self-luminous display and one that guides light from a light source by an optical fiber or a light guide plate.
【0003】図1Aは、従来の光学式道路標識の構成を
示す側面図であり、図1Bは、その正面図である。具体
的には、156は標識表示板、157はリング型蛍光
管、158は標識本体、及び159は標識支柱を示す。FIG. 1A is a side view showing the structure of a conventional optical road sign, and FIG. 1B is a front view thereof. Specifically, 156 is a marker display plate, 157 is a ring type fluorescent tube, 158 is a marker body, and 159 is a marker column.
【0004】標識表示板156は、半透明の樹脂の上に
標識のパターンが印刷されて構成されており、このパタ
ーンを標識内部側からリング型蛍光管157の光によっ
て照明することで、夜でも標識が認識される。標識本体
158は、リング型蛍光管157と標識表示板156と
を支持していて、標識支柱159に支持されることによ
って道路の側壁或いはトンネル天井などに設置される。The sign display plate 156 is formed by printing a sign pattern on a semitransparent resin, and by illuminating this pattern from the inside of the sign with the light of the ring fluorescent tube 157, even at night. The sign is recognized. The sign main body 158 supports the ring type fluorescent tube 157 and the sign display plate 156, and is installed on the side wall of the road or the tunnel ceiling by being supported by the sign pillar 159.
【0005】しかし、上記のような従来の構成は、以下
のような問題点を有する。However, the conventional configuration as described above has the following problems.
【0006】まず、標識のパターンが半透明の樹脂の上
に印刷されているか或いはカラー樹脂で構成されている
ために、光源であるリング型蛍光管157が発する光の
多くがこの樹脂に吸収されてしまうため、表示が十分に
明るくない。First, since the marking pattern is printed on a translucent resin or is composed of a color resin, most of the light emitted by the ring fluorescent tube 157 which is a light source is absorbed by this resin. Display is not bright enough.
【0007】第2に、標識表示板156及び蛍光管(光
源)157を含む表示部が標識本体158によって支持
される構造になっているので、表示部を含む部分が大き
く且つ重くなる。さらに、それを支える標識支柱159
も堅固でなければならず、全体構成が、さらに大きく且
つ重い構造になる。Secondly, since the display unit including the marker display plate 156 and the fluorescent tube (light source) 157 is supported by the marker main body 158, the portion including the display unit is large and heavy. Furthermore, the support pillar 159 that supports it
Must also be robust, resulting in a larger and heavier overall construction.
【0008】第3に、その構造上、取付面である道路の
側壁或いはトンネル天井などから大きく突出した形で設
置しなければならないため、何らかの理由で人、車、或
いは運搬物などの移動体が接触すると、表示装置本体の
破損と同時に移動体の損傷が生じ得る。さらに、こうし
た事故を避けるためには設置空間を大きく確保する必要
があり、非経済的である。Thirdly, because of its structure, it must be installed so as to largely protrude from the side wall of the road or the tunnel ceiling, which is the mounting surface, so that for some reason, a moving body such as a person, a car, or a transported object may be installed. If they come into contact with each other, the display device body may be damaged and the moving body may be damaged at the same time. Furthermore, in order to avoid such accidents, it is necessary to secure a large installation space, which is uneconomical.
【0009】上記の問題点は、図1A及び及び図1Bに
従来例として示した蛍光灯内蔵式の光学式道路標識だけ
の課題ではなく、LEDなどの自発光式構成や、光ファ
イバや導光板で光源からの光を導く形態の構成でも、同
様である。さらに、上述の道路標識に限らず、表示すべ
きパターンを光源からの光によって照射するタイプの光
学式表示装置の全般に、共通の問題点である。The above-mentioned problems are not limited to the problems of the optical road signs with a built-in fluorescent lamp shown in FIG. 1A and FIG. 1B as conventional examples, but they are self-luminous structures such as LEDs, optical fibers and light guide plates. The same applies to the configuration in which the light from the light source is guided by. Further, the problem is not limited to the above-mentioned road signs, but is a problem common to all types of optical display devices that irradiate a pattern to be displayed with light from a light source.
【0010】そこで、以上のような問題を解決し得る構
成として、ホログラムを使用した構成が考えられる。Therefore, a configuration using a hologram is conceivable as a configuration capable of solving the above problems.
【0011】以下では、まず、一般的な従来技術による
ホログラムの作成原理、及びそのような従来のホログラ
ムを使用した画像情報の表示(再生)原理を説明する。In the following, first, the principle of creating a hologram according to a general prior art and the principle of displaying (reproducing) image information using such a conventional hologram will be described.
【0012】図2Aは、一般的なホログラムの作成原理
を模式的に示す図である。FIG. 2A is a diagram schematically showing the principle of forming a general hologram.
【0013】すなわち、被写体Oをレーザ光源から発し
た物体照明光ILで照射して、被写体Oの形状などに関
する情報を有する物体光OLを形成し、ホログラム乾板
H1に入射させる。さらに、同時に、物体照明光ILと
同じレーザ光源から発した光をビームスプリッタなどで
分離して形成した参照光RL1を、ホログラム乾板H1
に斜めから入射させる。これにより、物体光OLと参照
光RL1との干渉縞が、ホログラム乾板H1に記録され
る。このような干渉縞(被写体Oの情報を有している)
が記録されたホログラム乾板H1を、以下では「ホログ
ラム板H1」とも称する。That is, the object O is irradiated with the object illumination light IL emitted from the laser light source to form the object light OL having information about the shape of the object O and the hologram light plate H1. Further, at the same time, the reference light RL1 formed by separating the light emitted from the same laser light source as the object illumination light IL by a beam splitter or the like is used as a hologram dry plate H1.
It is incident at an angle to. As a result, interference fringes between the object light OL and the reference light RL1 are recorded on the hologram dry plate H1. Such interference fringes (having information on the subject O)
The hologram dry plate H1 on which is recorded is also referred to as "hologram plate H1" below.
【0014】図2Bは、図2Aによって形成されたホロ
グラム板H1の再生原理を模式的に示す図である。FIG. 2B is a diagram schematically showing the reproduction principle of the hologram plate H1 formed by FIG. 2A.
【0015】すなわち、ホログラム板H1の作成時に使
用したものと同じレーザ光源からの光である再生照明光
RI1を、参照光RL1(図2A参照)と同じ経路で伝
搬させて、ホログラム板H1に照射する。これによっ
て、ホログラム板H1に記録された被写体の情報を有す
る光(再生光)R1が再生されて、最初に被写体が置か
れていた位置に、再生像I1が観察される。That is, the reproduction illumination light RI1 which is the light from the same laser light source as that used when the hologram plate H1 is produced is propagated through the same path as the reference light RL1 (see FIG. 2A) and is applied to the hologram plate H1. To do. As a result, the light (reproduction light) R1 having the subject information recorded on the hologram plate H1 is reproduced, and the reproduced image I1 is observed at the position where the subject was initially placed.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
方式では、ホログラム板H1の作成時及び再生時の光源
としてレーザ光源を使用する必要があるため、コストが
低減できない、取り扱いが煩雑である、などの問題点を
有している。However, in the above method, since it is necessary to use a laser light source as a light source at the time of making and reproducing the hologram plate H1, the cost cannot be reduced and the handling is complicated. , And so on.
【0017】これに対して、以下で説明する反射型ホロ
グラムでは、白色光を使用したホログラム像の再生が可
能になる。On the other hand, in the reflection hologram described below, it is possible to reproduce a hologram image using white light.
【0018】反射型ホログラムの作成にあたっては、ま
ず図2Aに示す方法で作成したホログラム板H1に、図
3Aに示すように、図2Bに示す再生照明光RI1とは
逆の方向から再生照明光(レーザ光)RI21を照射す
る。これによって、ホログラム板H1から被写体があっ
た位置に向かう再生光R21が再生され、被写体があっ
た位置に被写体の実像(再生像)I21が再生される。
次に、図3Bに示すように、被写体の再生像I21から
距離z0だけ離れた位置に新たなホログラム乾板H2を
置き、このホログラム乾板H2に対して、ホログラム板
H1とは逆の方向から参照光RL2を斜めに入射させ
る。この参照光RL2は、再生照明光RI21と同じレ
ーザ光源から発した光をビームスプリッタなどで分離し
て形成される。これにより、再生照明光RI21と参照
光RL2との干渉縞が、ホログラム乾板H2に記録され
る。このような干渉縞(被写体の情報を有している)が
反射型ホログラムとして記録されたホログラム乾板H2
を、以下では「反射型ホログラム板H2」とも称する。In producing the reflection hologram, first, as shown in FIG. 3A, a reproduction illumination light (from the direction opposite to the reproduction illumination light RI1 shown in FIG. 2B is formed on the hologram plate H1 produced by the method shown in FIG. 2A). Laser light) RI21 is irradiated. As a result, the reproduction light R21 traveling from the hologram plate H1 to the position where the subject was present is reproduced, and the real image (reproduction image) I21 of the subject is reproduced at the position where the subject was present.
Next, as shown in FIG. 3B, a new hologram dry plate H2 is placed at a position away from the reproduced image I21 of the subject by a distance z0, and the reference light beam is directed to the hologram dry plate H2 in the opposite direction to the hologram plate H1. The RL2 is obliquely incident. The reference light RL2 is formed by separating the light emitted from the same laser light source as the reproduction illumination light RI21 with a beam splitter or the like. Thereby, the interference fringes of the reproduction illumination light RI21 and the reference light RL2 are recorded on the hologram dry plate H2. The hologram dry plate H2 in which such interference fringes (having information on the subject) is recorded as a reflection hologram.
Will also be referred to as “reflection hologram plate H2” below.
【0019】図3Cは、上記のように形成された反射ホ
ログラム板H2の再生原理を模式的に示す図である。FIG. 3C is a diagram schematically showing the reproduction principle of the reflection hologram plate H2 formed as described above.
【0020】すなわち、反射型ホログラム板H2を、図
3Bの参照光RL2と正反対の方向に伝搬する再生照明
光RI22(反射型ホログラム板H2からある距離だけ
離れて置かれた点光源からの白色光)で、照射する。こ
れによって、反射型ホログラム板H2に記録された被写
体の情報を有する再生光R22が再生されて、最初に被
写体が置かれていた位置に再生像I22が形成される。That is, reproduction illumination light RI22 (white light from a point light source placed at a distance from the reflection hologram plate H2) propagating through the reflection hologram plate H2 in the direction opposite to the reference light RL2 of FIG. 3B. ), And irradiate. As a result, the reproduction light R22 having the subject information recorded on the reflective hologram plate H2 is reproduced, and the reproduced image I22 is formed at the position where the subject was initially placed.
【0021】反射型ホログラムでは、光の回折特性(回
折効率)における波長選択性(色選択性)が高いため
に、ホログラム作成に使用されたレーザ光の波長の近傍
の光で、像I22が再生される。これにより、重ね合わ
せによってカラー画像の再生も可能である。しかし、反
射型ホログラム乾板H2の位置及び再生像I22の表示
位置を示す距離z0が大きいと、明瞭な再生像が得られ
なくなる。Since the reflection type hologram has a high wavelength selectivity (color selectivity) in the diffraction characteristic (diffraction efficiency) of light, the image I22 is reproduced by the light in the vicinity of the wavelength of the laser light used for producing the hologram. To be done. As a result, it is possible to reproduce a color image by superimposing it. However, if the distance z0 indicating the position of the reflection hologram dry plate H2 and the display position of the reproduced image I22 is large, a clear reproduced image cannot be obtained.
【0022】ここで、反射型ホログラムの再生像がぼけ
る理由を、図3D及び図3Eを参照してさらに説明す
る。Here, the reason why the reproduced image of the reflection type hologram is blurred will be further described with reference to FIGS. 3D and 3E.
【0023】反射型ホログラムに対する再生照明光RI
22は、白色光である。このため、ホログラムの作成時
に使用されたレーザ光の波長λ0以外の波長も、再生照
明光RI22に含まれる。図3Eの回折効率の波長依存
性のグラフに示されるように、反射型ホログラムでは波
長選択性が高く、ホログラムの作成時に使用されたレー
ザ光の波長(中心波長)λ0から大きく離れた波長の光
は、ほとんど回折されない。従って、中心波長λ0の近
傍の波長の光だけが回折されて、像I22が再生され
る。しかし、このときに実際には、図3D及び図3Eで
λ1及びλ2で代表されているような、中心波長λ0の
近傍にあるがλ0とは異なる波長の光も再生光R22に
含まれており、それらの光による再生像も同時に形成さ
れて、中心波長λ0の光による本来の再生像に重畳され
る。この影響で、再生像I22が形成される位置までの
距離z0が大きく設定された場合には、再生像I22が
ぼけてしまう。すなわち、反射型ホログラムでは、作成
時に設定された距離z0から離れると、明瞭な再生像I
22を視認することができない。これは、所期の情報を
明瞭に伝達することを目的とする道路標識などの光学式
情報装置への応用にあたっては、極めて重大な短所とな
る。Reconstruction illumination light RI for the reflection hologram
22 is white light. Therefore, wavelengths other than the wavelength λ0 of the laser light used when the hologram is created are also included in the reproduction illumination light RI22. As shown in the graph of the wavelength dependence of the diffraction efficiency in FIG. 3E, the reflection hologram has high wavelength selectivity, and the light having a wavelength greatly separated from the wavelength (center wavelength) λ0 of the laser light used when the hologram was created. Is hardly diffracted. Therefore, only the light having a wavelength in the vicinity of the central wavelength λ0 is diffracted and the image I22 is reproduced. However, at this time, actually, the light having a wavelength different from λ0, which is near the central wavelength λ0, as represented by λ1 and λ2 in FIGS. 3D and 3E, is also included in the reproduction light R22. A reproduced image by those lights is also formed at the same time and is superimposed on the original reproduced image by the light having the central wavelength λ0. Due to this influence, when the distance z0 to the position where the reproduced image I22 is formed is set to be large, the reproduced image I22 is blurred. That is, in the reflection hologram, a clear reproduced image I is obtained when the distance from the distance z0 set at the time of creation is increased.
22 cannot be seen. This is a very serious disadvantage in application to optical information devices such as road signs for the purpose of clearly transmitting desired information.
【0024】以上のように、従来の一般的なホログラ
ム、及びそれを応用した反射型ホログラムは、例えば道
路標識のような光学式表示装置として利用するために
は、コストの面や正確な情報の表示・伝達などの面で、
大きな問題を有している。As described above, the conventional general hologram and the reflection type hologram to which the conventional hologram is applied are cost effective and accurate information for use as an optical display device such as a road sign. In terms of display and transmission,
Have a big problem.
【0025】一方、上記で説明したものとはさらに異な
るホログラム表示方法として、レインボウホログラムと
して知られる手法がある。On the other hand, as a hologram display method which is different from the one described above, there is a method known as a rainbow hologram.
【0026】レインボウホログラムの作成にあたって
は、まず図2Aに示す方法で作成したホログラム板H1
に、図4Aに示すように、幅Δのスリットを通して、図
2Bに示す再生照明光RI1とは逆の方向から再生照明
光(レーザ光)RI31を照射する。これによって、ホ
ログラム板H1から被写体があった位置に向かう再生光
R31が再生され、被写体があった位置に被写体の実像
(再生像)I31が再生される。次に、図4Bに示すよ
うに、被写体の再生像I31から距離z0だけ離れた位
置に、新たなホログラム乾板H3を置き、このホログラ
ム乾板H3に対して、ホログラム板H1と同じ側から参
照光RL3を斜めに入射させる。この参照光RL3は、
再生照明光RI31と同じレーザ光源から発した光をビ
ームスプリッタなどで分離して形成される。これによ
り、再生照明光RI31と参照光RL3との干渉縞が、
ホログラム乾板H3に記録される。このような干渉縞
(被写体の情報を有している)がレインボウホログラム
手法による透過型ホログラムとして記録されたホログラ
ム乾板を、以下では「レインボウホログラム板H3」と
も称する。In producing the rainbow hologram, first, the hologram plate H1 produced by the method shown in FIG. 2A is used.
Then, as shown in FIG. 4A, reproduction illumination light (laser light) RI31 is emitted from a direction opposite to the reproduction illumination light RI1 shown in FIG. 2B through a slit having a width Δ. As a result, the reproduction light R31 traveling from the hologram plate H1 to the position where the subject was present is reproduced, and the real image (reproduction image) I31 of the subject is reproduced at the position where the subject was present. Next, as shown in FIG. 4B, a new hologram dry plate H3 is placed at a position away from the reproduced image I31 of the subject by a distance z0, and the reference light RL3 from the same side as the hologram plate H1 with respect to this hologram dry plate H3. Incident at an angle. This reference light RL3 is
It is formed by separating the light emitted from the same laser light source as the reproduction illumination light RI31 with a beam splitter or the like. Thereby, the interference fringes of the reproduction illumination light RI31 and the reference light RL3 are
It is recorded on the hologram dry plate H3. The hologram dry plate in which such interference fringes (having information on the subject) is recorded as a transmission hologram by the rainbow hologram method is also referred to as “rainbow hologram plate H3” below.
【0027】図4Cは、上記のように形成されたレイン
ボウホログラム板H3の再生原理を模式的に示す図であ
る。FIG. 4C is a diagram schematically showing the reproduction principle of the rainbow hologram plate H3 formed as described above.
【0028】すなわち、レインボウホログラム板H3
を、図4Bの参照光RL3と正反対の方向に伝搬する再
生照明光RI32(レインボウホログラム板H3からあ
る距離だけ離れて置かれた点光源からの白色光)で、照
射する。これによって、レインボウホログラム板H3に
記録された被写体の情報を有する再生光R32が再生さ
れて、作成時にスリットが置かれていた位置に向かい、
最初に被写体が置かれていた位置に再生像I32が形成
される。That is, the rainbow hologram plate H3
With the reproduction illumination light RI32 (white light from a point light source placed at a distance from the rainbow hologram plate H3) propagating in the direction opposite to the reference light RL3 in FIG. 4B. As a result, the reproduction light R32 having the subject information recorded on the rainbow hologram plate H3 is reproduced, and the reproduction light R32 heads to the position where the slit was placed at the time of creation,
The reproduced image I32 is formed at the position where the subject was initially placed.
【0029】このようにして形成されるレインボウホロ
グラムでは、反射型ホログラムに比べて明瞭な再生像が
観察される。この理由を、図4D及び図4Eを参照して
説明する。In the rainbow hologram thus formed, a clear reproduced image is observed as compared with the reflection hologram. The reason for this will be described with reference to FIGS. 4D and 4E.
【0030】レインボウホログラムに対する再生照明光
RI32は白色光であるので、ホログラムの作成時に使
用されたレーザ光の波長λ0以外の波長も、再生照明光
RI32に含まれる。しかし、図4Eの回折効率の波長
依存性のグラフに示されるように、透過型ホログラムで
あるレインボウホログラムでは波長選択性が低く、比較
的広い波長範囲の光を回折して再生光R32を発し、異
なった波長の光に対応する像I32が再生される。但
し、レインボウホログラムの作成時にスリットを使用し
ていることから、異なる波長の光による再生像は、それ
ぞれ異なった位置に(すなわち、空間的に分離されて)
形成される。例えば、図4D及び図4Eでλ1及びλ2
で代表されているような中心波長λ0とは異なる波長に
よる再生像は、中心波長λ0の光による再生像とは異な
る位置に同時に形成され、中心波長λ0の光による本来
の再生像に空間的に重畳されることはない。このため、
レインボウホログラムでは、観察位置の変化に応じて異
なる色の再生像I32が、比較的明瞭に観察される。Since the reproduction illumination light RI32 for the rainbow hologram is white light, the reproduction illumination light RI32 also includes wavelengths other than the wavelength λ0 of the laser light used when the hologram was created. However, as shown in the graph of wavelength dependence of diffraction efficiency in FIG. 4E, a rainbow hologram, which is a transmission hologram, has low wavelength selectivity and diffracts light in a relatively wide wavelength range to emit reproduction light R32. The image I32 corresponding to light of different wavelengths is reproduced. However, since the slits are used when creating the rainbow hologram, the reproduced images with light of different wavelengths are at different positions (that is, spatially separated).
It is formed. For example, in FIGS. 4D and 4E, λ1 and λ2
A reproduced image with a wavelength different from the central wavelength λ0 is formed at the same time at a position different from the reproduced image with the light with the central wavelength λ0, and the original reproduced image with the light with the central wavelength λ0 is spatially formed. There is no overlap. For this reason,
In the rainbow hologram, the reproduced image I32 of different color is relatively clearly observed according to the change of the observation position.
【0031】観察位置によって異なる色の再生像I32
が観察されるということが、レインボウホログラムの名
称の由来でもあり、この点をメリットとして捉えた各種
のアプリケーションが提案されてきている。しかし、他
方で、カラー画像の再生という観点からは、このような
観察位置による再生像I32の色の変化は、所期のカラ
ー画像が再生できないというデメリットとなる。例え
ば、先に述べた道路標識の場合には、所定の色の使用も
伝達すべき情報の一部を構成していることから、上記の
ようなレインボウホログラムの特徴は、所期の情報を明
瞭に伝達することを目的とする光学式情報装置への応用
にあたっては、極めて重大な短所となる。A reproduced image I32 of a different color depending on the observation position
The fact that is observed is also the origin of the name of the rainbow hologram, and various applications that take this point as a merit have been proposed. However, on the other hand, from the viewpoint of reproducing a color image, such a change in color of the reproduced image I32 depending on the observation position has a demerit that a desired color image cannot be reproduced. For example, in the case of the above-mentioned road signs, the use of a predetermined color also constitutes a part of the information to be transmitted, and thus the features of the rainbow hologram as described above make the intended information clear. This is a very serious disadvantage in the application to an optical information device for the purpose of transmitting the information to the device.
【0032】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を考慮してなされてものであって、その目的は、新たな
手法に基づくホログラム技術の利用によって、少ない占
有空間で、明るく明瞭な画像情報を再生・表示すること
ができる軽量な光学式表示装置を提供することである。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems of the prior art, and the purpose thereof is to use a hologram technique based on a new method to occupy a small space and be bright and clear. It is an object of the present invention to provide a lightweight optical display device capable of reproducing and displaying image information.
【0033】[0033]
【0034】[0034]
【0035】[0035]
【0036】[0036]
【0037】[0037]
【0038】[0038]
【0039】[0039]
【0040】[0040]
【0041】[0041]
【0042】[0042]
【0043】[0043]
【0044】[0044]
【0045】[0045]
【0046】[0046]
【0047】[0047]
【0048】[0048]
【0049】[0049]
【0050】[0050]
【0051】[0051]
【0052】[0052]
【0053】[0053]
【0054】[0054]
【0055】[0055]
【0056】[0056]
【0057】[0057]
【0058】[0058]
【0059】[0059]
【0060】[0060]
【0061】[0061]
【0062】[0062]
【課題を解決するための手段】
本発明の光学式表示装置
は、画像表示装置と、結像光学系と、ホログラムスクリ
ーンと、を備える光学式表示装置であって、該画像表示
装置は、少なくとも1つの点光源を有し、該ホログラム
スクリーンは、点光源からの光を回折反射して、該点光
源とは異なる位置に点像を結像するように構成されてお
り、該結像光学系は、該画像表示装置に表示された画像
の一方向に沿った成分だけが、該ホログラムスクリーン
上に合焦するように構成されており、前記画像表示装置
の表示画像が仮想表示面上に再生像として形成される。
このような特徴によって、前述の目的が達成される。Optical display device of the present invention According to an aspect of the image display apparatus, an imaging optical system, an optical display device comprising a holographic screen, and the image display device, at least The hologram screen has one point light source, and is configured to diffract and reflect light from the point light source to form a point image at a position different from the point light source. Is configured such that only a component along one direction of the image displayed on the image display device is focused on the hologram screen, and the display image of the image display device is reproduced on the virtual display surface. It is formed as an image.
With such a feature, the above-mentioned object is achieved.
【0063】前記仮想表示面が、前記ホログラムスクリ
ーンと、該仮想表示面上に形成された再生像の観察者と
の間に配置される。The virtual display surface is the hologram screen.
And an observer of the reproduced image formed on the virtual display surface.
Placed between .
【0064】前記ホログラムスクリーンが、前記仮想表
示面と、該仮想表示面上に形成された再生像の観察者と
の間に配置される。The hologram screen is the virtual table.
And a viewer of the reproduced image formed on the virtual display surface.
Placed between .
【0065】前記画像表示装置に表示された画像の前記
一方向が縦方向であり、前記結像光学系は、シリンドリ
カルレンズと、横方向においてのみパワーをもつ可変焦
点レンズとを有する。 The image of the image displayed on the image display device is
One direction is a vertical direction, and the imaging optical system is a cylinder.
Cull lens and variable focus with power only in the lateral direction
And a point lens.
【0066】前記仮想表示面上に形成された再生像の観
察者に装着される偏光ねがねをさらに有しており、該偏
光めがねは、各偏光板の方位を互いに直交させている。 View of the reproduced image formed on the virtual display surface
It further has polarized glasses that are worn by the observer.
In the light glasses, the orientations of the respective polarizing plates are orthogonal to each other.
【0067】本発明の光学式表示システムは、前記複数
の光学式表示装置が、観察者から見て左右に並んで配置
されている。 The optical display system of the present invention comprises the plurality of
Optical display devices are arranged side by side when viewed from the observer
Has been done.
【0068】また、本発明の光学式表示システムは、前
記複数の光学式表示装置が、観察者から見た像の奥行き
方向に配置されている。 Further , the optical display system of the present invention is
The depth of the image as seen by the observer
Are arranged in the direction.
【0069】前記画像表示装置が、LED、CRT、高
分子分散型液晶パネル、或いは有機ELパネルから選択
された表示素子と、偏光スイッチング素子と、を含む。 The image display device is an LED, a CRT,
Select from molecular dispersion type liquid crystal panel or organic EL panel
And a polarization switching element.
【0070】前記偏光スイッチング素子が強誘電液晶パ
ネルを含む。また、前記仮想表示面上に形成される再生
像を観察するための偏光めがねをさらに備え、該偏光め
がねは、各偏光板の方位を互いに直交させている。The polarization switching element includes a ferroelectric liquid crystal panel. Moreover, further comprising, polarizing Me polarizing glasses for viewing a reproduced image formed on the virtual display plane
The glasses have the orientations of the respective polarizing plates orthogonal to each other.
【0071】[0071]
【発明の実施の形態】本発明の具体的な実施形態の説明
に先立って、まず、本発明の光学式表示装置を実現する
ために本願発明者によって提案されるホログラムの原理
について、説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Prior to the description of specific embodiments of the present invention, first, the principle of the hologram proposed by the inventor of the present application for realizing the optical display device of the present invention will be described.
【0072】本発明によるホログラムの作成にあたって
は、まず図2Aに示す従来の方法で作成したホログラム
板H1に、図5Aに示すように、幅Δのスリットを通し
て、図2Bに示す再生照明光RI1とは逆の方向から再
生照明光(レーザ光)RI41を照射する。これによっ
て、ホログラム板H1から被写体があった位置に向かう
再生光R41が再生され、被写体があった位置に被写体
の実像(再生像)I41が再生される。次に、図5Bに
示すように、被写体の再生像I41から距離z0だけ離
れた位置にホログラム乾板H4を置き、このホログラム
乾板H4に対して、ホログラム板H1とは反対側から参
照光RL4を斜めに入射させる。この参照光RL4は、
再生照明光RI41と同じレーザ光源から発した光をビ
ームスプリッタなどで分離して形成される。これによ
り、再生照明光RI41と参照光RL4との干渉縞が、
ホログラム乾板H4に記録される。このような干渉縞
(被写体の情報を有している)が反射型ホログラムとし
て記録されたホログラム乾板H4を、以下では「ホログ
ラム板H4」とも称する。In producing a hologram according to the present invention, first, as shown in FIG. 5A, a hologram plate H1 produced by the conventional method shown in FIG. 2A is passed through a slit having a width Δ to obtain the reproduction illumination light RI1 shown in FIG. 2B. Irradiates reproduction illumination light (laser light) RI41 from the opposite direction. As a result, the reproduction light R41 traveling from the hologram plate H1 to the position where the subject was present is reproduced, and the real image (reproduction image) I41 of the subject is reproduced at the position where the subject was present. Next, as shown in FIG. 5B, the hologram dry plate H4 is placed at a position away from the reproduced image I41 of the subject by a distance z0, and the reference light RL4 is obliquely applied to the hologram dry plate H4 from the side opposite to the hologram plate H1. Incident on. This reference light RL4 is
The reproduction illumination light RI41 is formed by separating the light emitted from the same laser light source with a beam splitter or the like. Thereby, the interference fringes of the reproduction illumination light RI41 and the reference light RL4 are
It is recorded on the hologram dry plate H4. The hologram dry plate H4 in which such interference fringes (having information on the object) are recorded as a reflection hologram is also referred to as "hologram plate H4" below.
【0073】図5Cは、上記のように形成されたホログ
ラム板H4の再生原理を模式的に示す図である。FIG. 5C is a diagram schematically showing the reproduction principle of the hologram plate H4 formed as described above.
【0074】すなわち、ホログラム板H4を、図5Bの
参照光RL4とは正反対の方向に伝搬する再生照明光
(白色光)RI42で照射する。これによって、ホログ
ラム板H4に記録された被写体の情報を有する再生光R
42が再生されて、作成時にスリットが置かれていた位
置に向かい、最初に被写体が置かれていた位置に再生像
I42が形成される。That is, the hologram plate H4 is illuminated with reproduction illumination light (white light) RI42 propagating in the direction opposite to the reference light RL4 of FIG. 5B. As a result, the reproduction light R having the subject information recorded on the hologram plate H4 is obtained.
42 is reproduced, and the reproduced image I42 is formed at the position where the subject was initially placed toward the position where the slit was placed at the time of creation.
【0075】このようにして形成される本発明のホログ
ラムでは、従来の反射型ホログラムに比べて明瞭な再生
像I42が観察され、且つ従来のレインボウホログラム
のような観察位置に依存する再生像の色の大きな変化と
いう問題点も生じない。この理由を、以下に説明する。In the hologram of the present invention thus formed, a clear reproduced image I42 is observed as compared with the conventional reflection type hologram, and the color of the reproduced image depending on the observation position as in the conventional rainbow hologram. There is no problem of big change of. The reason for this will be described below.
【0076】本発明のホログラムに対する再生照明光は
白色光であるので、ホログラムの作成時に使用されたレ
ーザ光の波長λ0以外の波長も、再生照明光に含まれ
る。しかし、図6Aの回折効率の波長依存性のグラフに
示されるように、反射型ホログラムでは波長選択性が高
く、ホログラム作成時に使用されたレーザ光の波長(中
心波長)λ0から大きく離れた波長の光は、ほとんど回
折されない。従って、基本的には、中心波長λ0の近傍
の波長の光だけが回折されて再生光R42となり、これ
らの光による像I42が再生される。このときに実際に
は、図6A及び図6Bでλ1及びλ2で代表されている
ような、中心波長λ0の近傍にあるがλ0とは異なる波
長の光による再生像も同時に形成されるが、本発明で
は、ホログラムの作成時にスリットを使用していること
から、異なる波長の光による再生像は、それぞれ異なっ
た位置に(すなわち空間的に分離されて)形成される。
例えば、図6A及び図6Bでλ1及びλ2で代表されて
いるような中心波長λ0とは異なる波長による再生像
は、中心波長λ0の光による再生像とは異なる位置に同
時に形成され、中心波長λ0の光による本来の再生像に
空間的に重畳されることはない。このため、本発明のホ
ログラムでは、観察位置によって再生像I42の色が僅
かに変化するものの、各色の再生像I42は明瞭に観察
される。Since the reproduction illumination light for the hologram of the present invention is white light, wavelengths other than the wavelength λ0 of the laser light used at the time of producing the hologram are also included in the reproduction illumination light. However, as shown in the graph of the wavelength dependence of the diffraction efficiency in FIG. 6A, the reflection hologram has a high wavelength selectivity, and a wavelength far apart from the wavelength (center wavelength) λ0 of the laser beam used when the hologram is formed is used. Light is hardly diffracted. Therefore, basically, only the light having a wavelength in the vicinity of the central wavelength λ0 is diffracted to become the reproduction light R42, and the image I42 by these lights is reproduced. At this time, actually, a reproduced image by light having a wavelength different from λ0, which is near the central wavelength λ0, as typified by λ1 and λ2 in FIGS. 6A and 6B, is simultaneously formed. In the invention, since the slit is used when the hologram is formed, the reproduced images by the light of different wavelengths are formed at different positions (that is, spatially separated).
For example, a reproduced image with a wavelength different from the central wavelength λ0, which is represented by λ1 and λ2 in FIGS. 6A and 6B, is simultaneously formed at a position different from the reproduced image with the light with the central wavelength λ0. It is not spatially superimposed on the original reproduced image by the light. Therefore, in the hologram of the present invention, although the color of the reproduced image I42 slightly changes depending on the observation position, the reproduced image I42 of each color is clearly observed.
【0077】ここで、本発明のホログラムは反射型であ
ることから、回折効率における波長選択性が高く、中心
波長λ0の近傍以外の波長の光は回折されない。このた
め、再生照明光として、ホログラム板H4からある距離
だけ離れて配置された点光源からの白色光RI42Aを
使用する場合には、観察位置が大きく変化すると(すな
わち、観察者が大きく移動すると)、その観察位置で観
察し得る像を形成する波長に対するホログラムの回折効
率は零になって、再生像が観察されないことになる。言
い換えると、本発明のホログラムを点光源からの平行光
RI42Aで再生すると、再生像I42の視認範囲が極
めて狭くなる。Since the hologram of the present invention is a reflection type, it has high wavelength selectivity in diffraction efficiency, and light having a wavelength other than the vicinity of the central wavelength λ0 is not diffracted. For this reason, when the white light RI42A from the point light source arranged at a certain distance from the hologram plate H4 is used as the reproduction illumination light, the observation position changes significantly (that is, the observer moves greatly). The diffraction efficiency of the hologram with respect to the wavelength forming an image observable at the observation position becomes zero, and the reproduced image is not observed. In other words, when the hologram of the present invention is reproduced by the parallel light RI42A from the point light source, the visible range of the reproduced image I42 becomes extremely narrow.
【0078】しかし、図7Aに示すように、ホログラム
板H4に入射する再生照明光RI42が平行光ではな
く、ある入射角度を有する光の集合体である場合には、
それぞれの入射角度に応じて最も適した波長を有する再
生光R42による再生像I42が、お互いに空間的に異
なった位置に分離して再生される。このような入射条件
は、点光源ではなく線状光源LLを使用すれば、実現す
ることが可能である。すなわち、図7Bに示すように、
本発明のホログラムに対する再生照明光RI42の光源
LLとして蛍光灯のような線状光源LLを使用すれば、
ホログラム板H4に対する再生照明光RI42の入射角
度に意図的にある角度範囲を持たせることができて、結
果的に再生像I42の視認範囲を広げることが可能にな
る。However, as shown in FIG. 7A, when the reproduction illumination light RI42 incident on the hologram plate H4 is not a parallel light but a collection of light having a certain incident angle,
The reproduced image I42 by the reproduced light R42 having the most suitable wavelength according to each incident angle is separated and reproduced at positions spatially different from each other. Such an incident condition can be realized by using the linear light source LL instead of the point light source. That is, as shown in FIG. 7B,
If a linear light source LL such as a fluorescent lamp is used as the light source LL of the reproduction illumination light RI42 for the hologram of the present invention,
The incident angle of the reproduction illumination light RI42 with respect to the hologram plate H4 can intentionally have a certain angle range, and as a result, the visible range of the reproduction image I42 can be widened.
【0079】このとき、本発明のホログラムに対する観
察位置が変化すると、従来のレインボウホログラムの場
合のように、再生像I42の色が変化する。しかし、こ
のような再生像I42の色の変化の割合は、レインボウ
ホログラムにおける色変化の数%程度である。例えば、
入射角度45度の参照光でホログラム板を形成した場合
に、レインボウホログラムにおける再生像の色が青から
赤に変化するような観察位置の変化では、100nmオ
ーダの波長変化が生じている。これに対して、本発明の
ホログラムでは、同程度の観察位置の変化に対して、再
生像I42の波長変化は約6nmであり、色の変化は殆
ど認識されない。At this time, if the observation position for the hologram of the present invention changes, the color of the reproduced image I42 changes, as in the case of the conventional rainbow hologram. However, the ratio of such a color change of the reproduced image I42 is about several% of the color change in the rainbow hologram. For example,
When a hologram plate is formed with reference light having an incident angle of 45 degrees, a change in the observation position such that the color of the reproduced image in the rainbow hologram changes from blue to red causes a wavelength change of the order of 100 nm. On the other hand, in the hologram of the present invention, the wavelength change of the reproduced image I42 is about 6 nm with respect to the same change of the observation position, and the change of color is hardly recognized.
【0080】なお、上記のような本発明のホログラムの
構成を従来のレインボウホログラムに応用しても、7色
の再生像がお互いに重なり合って、全体が白色化してい
くにすぎない。これは、従来のレインボウホログラムが
透過型ホログラムであるのに対して、本発明のホログラ
ムが反射型であり、回折効率の波長依存性が高いことに
よる。Even if the hologram structure of the present invention as described above is applied to a conventional rainbow hologram, the reproduced images of seven colors are overlapped with each other and only the whole is whitened. This is because the conventional rainbow hologram is a transmissive hologram, whereas the hologram of the present invention is a reflective hologram, and the diffraction efficiency is highly wavelength-dependent.
【0081】このように、本発明のホログラム形成原理
では、従来の反射型ホログラムでは短所と考えられてい
た「回折効率の波長依存性が高く再生像の視認範囲が狭
い」という特徴を長所として捉えて、スリットを通した
レーザ光で再生された像を反射型ホログラムとして焼き
付けてホログラム板を形成する。そして、そのようにし
て形成したホログラム板を用いて再生像を得ることによ
って、観察位置がずれても像のぼけが少ない、波長選択
性が高く再生像の重ね合わせによるカラー再生像を得る
ことができるなどの、従来の様々なホログラムの構成原
理では得られなかった特徴を得ることができる。As described above, in the hologram forming principle of the present invention, the characteristic of “the diffraction efficiency has a high wavelength dependency and the visual recognition range of the reproduced image is narrow” which is considered to be a disadvantage in the conventional reflection hologram is regarded as an advantage. Then, the image reproduced by the laser light passing through the slit is printed as a reflection hologram to form a hologram plate. By obtaining a reproduced image using the hologram plate thus formed, it is possible to obtain a color reproduced image by superimposing the reproduced images with little blurring of the image even if the observation position is displaced and the wavelength selectivity is high. It is possible to obtain features that cannot be obtained by various conventional hologram construction principles, such as being possible.
【0082】以下では、以上のような原理に基づく本発
明のホログラム手法を利用して構成される本発明の光学
式表示装置の様々な実施形態を、添付の図面を参照しな
がら説明する。Various embodiments of the optical display device of the present invention constructed by utilizing the hologram method of the present invention based on the above principle will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0083】(第1の実施形態)図8は、本発明の第1
の実施形態における光学式表示装置の構成を示す側面図
であり、図9は、光学式表示装置の平面図である。この
実施形態では、本発明の光学式表示装置が、トンネル内
の道路標識として用いられている。(First Embodiment) FIG. 8 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a side view showing the configuration of the optical display device in the embodiment of FIG. 5, and FIG. 9 is a plan view of the optical display device. In this embodiment, the optical display device of the present invention is used as a road sign in a tunnel.
【0084】図8において、1は本実施形態の光学式表
示装置、2はホログラム、3は線状光源である蛍光灯、
4は蛍光灯灯具、5は遮蔽板である。光学式表示装置1
は、トンネル6の天井面7に配置されている。In FIG. 8, 1 is the optical display device of the present embodiment, 2 is a hologram, 3 is a fluorescent lamp which is a linear light source,
Reference numeral 4 is a fluorescent lamp, and 5 is a shielding plate. Optical display device 1
Are arranged on the ceiling surface 7 of the tunnel 6.
【0085】蛍光灯3を発した照明光8のうちでホログ
ラム2に入射するものは、これによって回折されて再生
光9となり、仮想表示面10に再生像11が形成され
る。このとき、正面から見た再生像11は、トンネル6
の内部を通行中の車から見ると、制限速度表示の道路標
識があたかもトンネル6の天井面7から離れて下がった
位置に吊り下げられているかのように見えることにな
る。しかし、これは仮想表示面10の上での表示(再生
像11)であり、現実的にその箇所には何も物体は存在
しない。従って、車との接触事故などは全く起こり得な
い。Of the illumination light 8 emitted from the fluorescent lamp 3, one incident on the hologram 2 is diffracted by this to become a reproduction light 9 and a reproduction image 11 is formed on the virtual display surface 10. At this time, the reproduced image 11 viewed from the front is the tunnel 6
When viewed from a vehicle passing through the inside of the vehicle, the road sign indicating the speed limit looks as if it is hung at a position lower than the ceiling surface 7 of the tunnel 6. However, this is a display (reproduced image 11) on the virtual display surface 10, and in reality there is no object at that location. Therefore, a car accident or the like cannot occur at all.
【0086】なお、仮想表示面10は、空間内に仮想的
に設けられた平面または曲面である。また、ホログラム
2の表面からの反射光は、路面に向かう方向(この方向
の反射光は図8に図示されている)、或いは天井面7に
向かう方向(この方向の反射光は図8に図示されていな
い)に偏向させることができるため、運転者の目に直接
入ることはない。むしろ、これらの反射光は、それぞれ
道路面や天井面を照らす照明光となり得て、有用に活用
され得る。The virtual display surface 10 is a plane or curved surface virtually provided in the space. The reflected light from the surface of the hologram 2 is directed toward the road surface (reflected light in this direction is shown in FIG. 8) or toward the ceiling surface 7 (reflected light in this direction is shown in FIG. 8). It can be deflected to the driver's eyes), so it does not come into direct contact with the driver's eyes. Rather, these reflected lights can be illumination lights that illuminate road surfaces and ceiling surfaces, respectively, and can be effectively used.
【0087】また、蛍光灯3からの照明光8の一部は遮
蔽板5によって遮られるため、これも運転者の目に直接
入ることはない。照明光8のうちで直接に道路面や天井
面に向かう光も、それぞれ道路面や天井面を照らす照明
光となり得て、有用に活用され得る。Further, since a part of the illumination light 8 from the fluorescent lamp 3 is blocked by the shielding plate 5, this also does not directly enter the eyes of the driver. The light of the illumination light 8 that directly goes to the road surface and the ceiling surface can also be illumination light that illuminates the road surface and the ceiling surface, respectively, and can be effectively utilized.
【0088】蛍光灯3及び蛍光灯灯具4を含む光源部
は、家庭やオフィスで使用されている一般的な灯具が使
用して構成できるが、トンネル内の清掃時に水が入らな
いように、防水対策を施すことが好ましい。例えば、蛍
光灯3と蛍光灯灯具4とをトンネル6の天井面7に埋め
込み、透明なカバーで覆うことによって、光源部を構成
してもよい。The light source section including the fluorescent lamp 3 and the fluorescent lamp 4 can be constructed by using a general lamp used at home or office, but it is waterproof to prevent water from entering when cleaning the tunnel. It is preferable to take measures. For example, the light source unit may be configured by embedding the fluorescent lamp 3 and the fluorescent lamp 4 in the ceiling surface 7 of the tunnel 6 and covering them with a transparent cover.
【0089】次に、ホログラム2が仮想表示面10に再
生像11を形成する原理を、その作製方法に関連付けて
説明する。Next, the principle of forming the reproduced image 11 on the virtual display surface 10 by the hologram 2 will be described with reference to its manufacturing method.
【0090】まず、図10を用いて、簡単にホログラム
2の作製方法を説明する。First, a method for producing the hologram 2 will be briefly described with reference to FIG.
【0091】図10は、ホログラム2の作製光学系を示
す斜視図であり、12はスリット、13は被写体である
制限速度表示道路標識のパターンマスク、14は物体
光、15は入射平面、16は参照光、17はホログラム
乾板である。通常は、作製光学系は光学定板上に配置さ
れるために、図10に示した光学系を90度横に寝かせ
た水平配置を取るが、ここでは、光学式表示装置の動作
時の配置に合わせて、垂直配置を図示している。また、
実際には、カラー3原色に対応するように複数の異なる
パターンを有するパターンマスクを使用し、露光用のレ
ーザ波長や光学系配置を適宜切り替ることでホログラム
の作製が行われるが、ここでは簡便のため、一つのパタ
ーンマスク13を有する構成について説明する。FIG. 10 is a perspective view showing an optical system for producing the hologram 2, in which 12 is a slit, 13 is a pattern mask of a road speed limit road sign which is an object, 14 is object light, 15 is an incident plane, and 16 is Reference beam 17 is a hologram dry plate. Normally, since the fabrication optical system is arranged on the optical plate, the optical system shown in FIG. 10 is placed horizontally by 90 degrees, but here, the optical display device is arranged during operation. The vertical arrangement is illustrated in accordance with FIG. Also,
Actually, a hologram is prepared by using a pattern mask having a plurality of different patterns corresponding to the three primary colors of color and appropriately switching the laser wavelength for exposure and the arrangement of the optical system. Therefore, a configuration having one pattern mask 13 will be described.
【0092】ホログラム2の作製方法は、以下に示す通
りである。The method for producing the hologram 2 is as follows.
【0093】まず、図示されていないすりガラスを透過
して拡散光となった波長514.5nmのアルゴンレー
ザ光をスリット12に入射させ、これを通過した光でパ
ターンマスク13の情報を読み取ることにより、物体光
14を形成する。本構成は、再生像を浮き上がらせて見
せるためのものであり、パターンマスク13は、スリッ
ト12の側から見て表向きとなるように設置されてい
る。なお、使用するスリットは、例えば幅が約1.5m
mで、長さは約40mmである。First, an argon laser beam having a wavelength of 514.5 nm which has become diffused light by passing through a frosted glass (not shown) is made incident on the slit 12, and the information passing through the slit mask 12 is read to read the information on the pattern mask 13. The object light 14 is formed. This configuration is for making the reproduced image appear to be raised, and the pattern mask 13 is installed so as to face up when viewed from the slit 12 side. The slit used has a width of about 1.5 m, for example.
m, the length is about 40 mm.
【0094】スリット12の長手方向に垂直な面として
一意に定義される入射平面15の上には、前記のアルゴ
ンレーザを発した略平行光である参照光16を、入射さ
せる。ここでは、反射ホログラムを形成するため、参照
光16はホログラム乾板17の裏面から15度の角度を
なすように入射させる。なお、参照光16が入射平面1
5の上に入射することは、必ずしも必要ではないが、こ
こでは、より好ましい形態として、入射平面15の上に
参照光16が入射する構成を描いている。On the incident plane 15 uniquely defined as a plane perpendicular to the longitudinal direction of the slit 12, the reference light 16 which is the substantially parallel light emitted from the argon laser is incident. Here, in order to form a reflection hologram, the reference light 16 is incident from the back surface of the hologram dry plate 17 at an angle of 15 degrees. In addition, the reference light 16 is incident on the incident plane 1.
Although it is not always necessary to make the reference light 16 incident on the surface 5, the reference light 16 is drawn on the incident plane 15 as a more preferable form.
【0095】以上により、物体光14と参照光16とは
干渉縞を形成し、ホログラム乾板17にこの干渉縞が記
録される。一般に、ホログラム乾板17の構成材料とし
ては、銀塩、重クロム酸ゼラチン、光重合型フォトポリ
マなどが用いられる。例えば、厚さ約20μmのドライ
フィルムタイプの光重合型フォトポリマをガラス基板に
貼り付けて、ホログラム乾板17を構成する。As described above, the object light 14 and the reference light 16 form interference fringes, and the interference fringes are recorded on the hologram dry plate 17. Generally, as a constituent material of the hologram dry plate 17, a silver salt, dichromated gelatin, a photopolymerization type photopolymer or the like is used. For example, a dry film type photopolymerizable photopolymer having a thickness of about 20 μm is attached to a glass substrate to form the hologram dry plate 17.
【0096】次に、ホログラム2の作製方法について、
さらに詳細に述べる。Next, with respect to the method for producing the hologram 2,
Further details will be described.
【0097】図11A及び図11Bは、図10に示した
ホログラムの作製光学系の側面図及び平面図をそれぞれ
示す。なお、18はすりガラス、19はレーザ光、20
は拡散光である。11A and 11B are a side view and a plan view, respectively, of the optical system for producing the hologram shown in FIG. In addition, 18 is a ground glass, 19 is a laser beam, 20
Is diffuse light.
【0098】図11Aに図示されるように、すりガラス
18に入射したレーザ光19は、拡散光20となってス
リット12に入射する。側面から見たスリット12は幅
が狭く、拡散光20の一部しか通過させない。従って、
これを通過した光は、側面から見るとあたかも一点から
発した拡がり光に類似して見える。この光がパターンマ
スク13の情報を読み取り、ホログラム乾板17の上に
物体光14として照射されるが、これは、パターンマス
ク13のホログラム乾板17への投影と見ることができ
る。被写体の情報を含むこの物体光14は、ホログラム
乾板17の裏面から入射する参照光16との間で干渉縞
を形成し、ホログラム乾板17にこの干渉縞が記録され
る。As shown in FIG. 11A, the laser light 19 incident on the frosted glass 18 becomes diffused light 20 and enters the slit 12. The slit 12 viewed from the side has a narrow width and allows only a part of the diffused light 20 to pass through. Therefore,
When viewed from the side, the light that has passed through it looks like the divergent light emitted from a single point. This light reads the information on the pattern mask 13 and irradiates the hologram dry plate 17 as object light 14, which can be regarded as a projection of the pattern mask 13 on the hologram dry plate 17. The object light 14 including the information of the subject forms an interference fringe with the reference light 16 incident from the back surface of the hologram dry plate 17, and the interference fringe is recorded on the hologram dry plate 17.
【0099】このとき、ホログラム乾板17に投影され
るパターンマスク13の「影」は拡大されているので、
予めこの投影倍率を考慮して、パターンマスク13は一
方向に縮小して作製されている。この倍率は光学系の設
定によって異なるが、通常は約1.2倍〜約2倍であ
る。At this time, since the "shadow" of the pattern mask 13 projected on the hologram dry plate 17 is enlarged,
In consideration of this projection magnification, the pattern mask 13 is manufactured by reducing it in one direction in advance. This magnification varies depending on the setting of the optical system, but is usually about 1.2 times to about 2 times.
【0100】より具体的に述べると、本来のパターンマ
スク13の高さをHmとし、観察位置OPから実際に見
える像の高さをHiとすれば、その倍率は、図12の幾
何学的関係から、
Hi=Hm(1−z0/L’)/(1−z0/L)
と表される。ここで、z0はホログラム乾板17から像
(パターンマスク13)までの距離、Lはホログラム作
製時のホログラム乾板17からスリット12までの距
離、L’はホログラム乾板17から観察位置OPまでの
距離である。これからわかるように、L=L’のときに
は倍率は1であり、スリット12が置かれていた位置か
ら観察する場合には、拡大縮小作用は生じない。一方、
距離L’が変化する場合、つまりスリット12が置かれ
ていた位置から移動して広い範囲から観察する場合に
は、拡大縮小作用が生じる。More specifically, if the original height of the pattern mask 13 is Hm and the height of the image actually seen from the observation position OP is Hi, the magnification is the geometrical relation of FIG. Therefore, Hi = Hm (1-z0 / L ') / (1-z0 / L). Here, z0 is the distance from the hologram dry plate 17 to the image (pattern mask 13), L is the distance from the hologram dry plate 17 to the slit 12 during hologram production, and L'is the distance from the hologram dry plate 17 to the observation position OP. . As can be seen from the above, the magnification is 1 when L = L ', and when observing from the position where the slit 12 was placed, the scaling action does not occur. on the other hand,
When the distance L ′ changes, that is, when the slit 12 is moved from the position where it was placed and is observed from a wide range, the scaling action occurs.
【0101】この関係を、規格化観察距離(L’/L)
と規格化像高さ(Hi/Hm)との関係として、L/z
0をパラメータにして図13に示す。これより、広い範
囲から観察する場合の倍率の変化を少なくするには、L
/z0の値を大きくとれば良い。好ましくは、L/z0
=10以上とすることによって、広い範囲から観察して
も倍率を1.1以下(すなわち、10%以下の形状変
化)に抑えることができる。This relationship is expressed by the normalized observation distance (L '/ L)
And the normalized image height (Hi / Hm) as L / z
FIG. 13 shows 0 as a parameter. From this, to reduce the change in magnification when observing from a wider range, L
The value of / z0 should be large. Preferably L / z0
When it is set to 10 or more, the magnification can be suppressed to 1.1 or less (that is, 10% or less shape change) even when observed from a wide range.
【0102】さらに好ましくは、L/z0の値を実質上
無限大に選ぶことができれば、倍率の変化を理論上無く
すことができる。定義に戻って考えて見ると、L/z0
の値を実質上無限大に選ぶということは、z0=0の場
合を除けば、スリット12からホログラム17に引いた
直線が傾きを持たないということに対応する。従って、
図14に示すように、ホログラム17の高さ方向には光
の拡散効果を持たずホログラム17の幅方向にのみ光の
拡散効果を有する1次元ディフューザ1001で、スリ
ット12及びすりガラス18を置き換えればよい。この
ようなディフューザ1001としては、回折格子を用い
た構成やホログラフィックに作製されている構成など、
幾つもの構成例があり、例えば、円筒レンズが配列され
た構成を有するレンチキュラーレンズシートを用いても
良い。More preferably, if the value of L / z0 can be selected to be substantially infinite, the change in magnification can be theoretically eliminated. Returning to the definition and thinking back, L / z0
Choosing the value of is substantially infinite corresponds to the fact that the straight line drawn from the slit 12 to the hologram 17 has no inclination except for the case of z0 = 0. Therefore,
As shown in FIG. 14, the slit 12 and the frosted glass 18 may be replaced by a one-dimensional diffuser 1001 having no light diffusion effect in the height direction of the hologram 17 and having a light diffusion effect only in the width direction of the hologram 17. . As such a diffuser 1001, a structure using a diffraction grating, a holographically manufactured structure, or the like,
There are several examples of configurations, and for example, a lenticular lens sheet having a configuration in which cylindrical lenses are arranged may be used.
【0103】ここで再び、スリット12とすりガラス1
8とを用いたホログラムの作製方法に戻って、説明を続
ける。Here again, the slit 12 and the ground glass 1
The description will be continued by returning to the method for producing a hologram using 8 and 8.
【0104】図11Bの平面図に示されるように、上方
から見たスリット12の幅は広く、すりガラス18を発
した拡散光20を広い範囲にわたって通過させる。図1
1Bでは、スリット12の中央部を通過した拡散光を実
線で、またスリット12の両端部を通過した拡散光を破
線で示している。実線で示された拡散光は、パターンマ
スク13を正面から見たときの情報をホログラム乾板1
7に投影し、破線で示された両拡散光は、それぞれスリ
ット12の端部からパターンマスク13を少し斜めに見
たときの情報をホログラム乾板17に投影する。これら
の情報を含んだ物体光14は、ホログラム乾板17の裏
面から入射する参照光16との間で干渉縞を形成し、ホ
ログラム乾板17にこの干渉縞が記録される。これは、
後にホログラムを再生するときに、観察者の両眼に向け
て異なった角度から見たパターンマスク13の再生像を
形成する原理となる。As shown in the plan view of FIG. 11B, the width of the slit 12 when viewed from above is wide, and the diffused light 20 emitted from the frosted glass 18 is allowed to pass through a wide range. Figure 1
In 1B, the diffused light passing through the central portion of the slit 12 is shown by a solid line, and the diffused light passing through both ends of the slit 12 is shown by a broken line. The diffused light indicated by the solid line represents the information when the pattern mask 13 is viewed from the front side.
Both of the diffused lights, which are projected on 7, and which are indicated by broken lines, project information on the hologram dry plate 17 when the pattern mask 13 is seen slightly obliquely from the end of the slit 12. The object light 14 including these pieces of information forms interference fringes with the reference light 16 incident from the back surface of the hologram dry plate 17, and the interference fringes are recorded on the hologram dry plate 17. this is,
This is a principle of forming a reproduced image of the pattern mask 13 viewed from different angles toward both eyes of the observer when reproducing the hologram later.
【0105】以上、わかりやすくするために側面図と平
面図とに分けて説明を行ってきたが、実際のホログラム
作製プロセスでは、上記の干渉縞の記録が同時に進行す
ること言うまでもない。Although the side view and the plan view have been described separately for the sake of clarity, it goes without saying that the recording of the above interference fringes proceeds simultaneously in the actual hologram manufacturing process.
【0106】続いて、本発明のホログラムの再生原理を
説明する。Next, the hologram reproducing principle of the present invention will be described.
【0107】一般に、ホログラムを再生するために用い
る照明光は、参照光の共役光である。本発明のホログラ
ムの作製プロセスでは、前述のように参照光を平行光と
しているので、照明光も平行光でよい。しかし、ホログ
ラム作製時には、レーザ光を用いているので容易に平行
光を形成することができるが、ホログラム再生に一般に
用いられるハロゲンランプ等の白色光源から平行光を形
成することは、困難である。現実的には、発光部の小さ
な光源を選び、さらにこれに開口制限をして、この概略
点光源とみなし得る光源をホログラムから十分に距離を
離して配置し、これを発した略平行光とみなし得る発散
光で照明することで、ホログラム再生が行われる。本実
施形態におけるホログラム2も、こうした手法で一応の
像再生は可能である。Generally, the illumination light used for reproducing the hologram is a conjugate light of the reference light. In the hologram manufacturing process of the present invention, since the reference light is parallel light as described above, the illumination light may be parallel light. However, since laser light is used during hologram production, parallel light can be easily formed, but it is difficult to form parallel light from a white light source such as a halogen lamp generally used for hologram reproduction. Realistically, select a light source with a small light emitting part, limit the aperture to this, and arrange the light source that can be regarded as this rough point light source at a sufficient distance from the hologram, and emit it with the substantially parallel light. The hologram is reproduced by illuminating with divergent light that can be considered. The hologram 2 in the present embodiment can also be used to temporarily reproduce an image by such a method.
【0108】図15A及び図15Bは、ホログラム2の
再生原理を示す側面図及び平面図である。21はハロゲ
ンランプ、22は開口、23は照明光、24は再生光、
25は観察者、26はスリット12の再生像である。15A and 15B are a side view and a plan view showing the principle of reproducing the hologram 2. 21 is a halogen lamp, 22 is an opening, 23 is illumination light, 24 is reproduction light,
25 is an observer, and 26 is a reproduced image of the slit 12.
【0109】ハロゲンランプ21を発した光は開口22
によって絞られ、略平行光とみなし得る照明光23が形
成される。この照明光23がホログラム2によって回折
されて形成された再生光24は、仮想表示面10、即ち
ホログラム作製時にパターンマスク13が置かれていた
位置の近傍にその再生像11を形成し、観察者25に
は、再生像11がホログラム面から浮き上がって見え
る。The light emitted from the halogen lamp 21 has an opening 22.
Illumination light 23 that can be regarded as substantially parallel light is formed. The reproduction light 24 formed by diffracting the illumination light 23 by the hologram 2 forms the reproduction image 11 near the virtual display surface 10, that is, the position where the pattern mask 13 was placed at the time of hologram production, and the observer observes it. At 25, the reproduced image 11 appears to rise from the hologram surface.
【0110】観察の結果、再生像11が観察可能な水平
方向の視認角は約8度あり、これは、実際の道路におい
て自動車が車線変更(即ち左右6m程度の移動)を行っ
たとしても、50〜100m離れた位置から見れば、本
発明の光学式表示装置1による表示が認識できることを
意味している。しかし、垂直方向の視認角度は約1度と
小さく、これは、高速で進行中の自動車から標識を認識
できる区間或いは時間が、必ずしも十分に確保できない
ことを意味する。As a result of the observation, the viewing angle in the horizontal direction at which the reproduced image 11 can be observed is about 8 degrees, which means that even if the automobile changes lanes (ie, moves about 6 m to the left and right) on an actual road. This means that the display by the optical display device 1 of the present invention can be recognized when viewed from a position 50 to 100 m away. However, the viewing angle in the vertical direction is as small as about 1 degree, which means that it is not always possible to sufficiently secure a section or time in which a sign can be recognized by a vehicle traveling at high speed.
【0111】また、この再生像11は、スリット12の
再生像26が形成される位置、即ちホログラム作製時に
スリット12が置かれていた位置に観察者がいるとき
に、最も明るく見え、また、この近傍で、再生像11の
全体を見ることができる。しかし、この位置よりもホロ
グラム2に近づいた場合、或いはホログラム2から遠ざ
かった場合には、像の一部しか見えない。The reproduced image 11 looks brightest when the observer is present at the position where the reproduced image 26 of the slit 12 is formed, that is, at the position where the slit 12 was placed at the time of hologram production. The entire reproduced image 11 can be seen in the vicinity. However, when it is closer to the hologram 2 than this position, or when it is far from the hologram 2, only part of the image is visible.
【0112】以上の観察結果より、点光源を使用した再
生では、再生像は得られるものの、実用的なトンネル用
道路標識を構成することが極めて困難である。From the above observation results, although reproduction images can be obtained by reproduction using a point light source, it is extremely difficult to construct a practical road sign for tunnels.
【0113】そこで、本願発明者は、光源とホログラム
との配置関係や照明光とホログラムとの相互作用などに
関する検討をさらに継続し、さらに詳細な再生像の観察
を行った結果、上記の問題を解決し且つ本発明の光学式
表示装置1を構成する上で極めて重要な、他には例のな
い実用上のメリットを見い出すに至った。Therefore, the inventor of the present application further continued to study the positional relationship between the light source and the hologram, the interaction between the illumination light and the hologram, and observed the reproduced image in more detail. As a result, the above problem was solved. The inventors have come to find an unprecedented practical advantage that is extremely important in solving and configuring the optical display device 1 of the present invention.
【0114】図16A及び図16Bには、前記の再生像
観察の過程で使用した開口22のうち、特徴的な2つの
形状を示す。16A and 16B show two characteristic shapes of the opening 22 used in the process of observing the reproduced image.
【0115】観察の結果、図16Aのように開口22の
幅を水平方向に広げると、ホログラム2の再生像はぼけ
るが、図16Bのように垂直方向に開口22の長さを伸
ばしても、ホログラム2の再生像はぼけなかった。しか
も、開口22の長さを伸ばすにつれて垂直方向の視認範
囲が拡大し、且つその視認範囲で、再生像の色が変わら
ないということが確認された。つまり、観察者には、垂
直方向の視認範囲内で常にボケのない同じ色の像が観察
される。これは、ホログラム2を反射型で構成したこと
による著しい効果である。As a result of the observation, when the width of the opening 22 is expanded horizontally as shown in FIG. 16A, the reproduced image of the hologram 2 is blurred, but even if the length of the opening 22 is extended vertically as shown in FIG. 16B, The reproduced image of hologram 2 was not blurred. Moreover, it was confirmed that as the length of the opening 22 was extended, the visible range in the vertical direction expanded, and the color of the reproduced image did not change in the visible range. That is, the observer always sees an image of the same color without blurring within the viewing range in the vertical direction. This is a remarkable effect due to the hologram 2 being a reflection type.
【0116】また、垂直方向に長い開口22を用いる
と、スリット12の再生像26が形成される位置よりも
観察者がホログラム2に近づいた場合、或いはホログラ
ム2から遠ざかった場合にも、再生像の全体が観察でき
る。つまり、観察者には、像からの位置をその奥行き方
向に変えても、ボケのない同じ色の像の全体が、その一
部が欠けることなく見える。Further, when the opening 22 which is long in the vertical direction is used, even when the observer is closer to the hologram 2 or farther from the hologram 2 than the position where the reproduced image 26 of the slit 12 is formed, the reproduced image is obtained. The whole can be observed. In other words, even if the position from the image is changed in the depth direction, the observer can see the entire image of the same color without blur without a part thereof being lost.
【0117】なお、ここで「色が変わらない」という表
現を用いているが、厳密に言うと、再生波長は変化して
いる。しかし、後述するように、ホログラムのパラメー
タを適切に選択することで、人の目にはわからないほど
の波長変化に抑えることができる。The expression "color does not change" is used here, but strictly speaking, the reproduction wavelength changes. However, as will be described later, by appropriately selecting the parameters of the hologram, it is possible to suppress the wavelength change that cannot be seen by human eyes.
【0118】以上の観察結果は、本発明によるホログラ
ム2と垂直方向に長い開口22の組み合わせ構成をとる
ことで、前述した問題が全て解決し、実用的なトンネル
用道路標識を構成できることを意味している。The above observation results mean that the combination of the hologram 2 according to the present invention and the vertically long opening 22 can solve all the above-mentioned problems and form a practical tunnel road sign. ing.
【0119】本発明の第1の実施形態では、図8に示し
たように、光源として直管蛍光灯3を使用している。こ
の直管蛍光灯3による再生でも、ボケがなく色の変化が
ない明るい再生像が得られている。また、ホログラム2
を上下方向から覗くようにして観察しても、常にボケの
ない再生像が確認できる。所定の条件下で蛍光灯3をホ
ログラム2に少し近づけると、垂直方向の視認角度が±
5度に達することがあり、これは、高速で進行中の自動
車から標識を認識できる区間及び時間が、十分に大きく
とれることを示唆する。また、ホログラム2からの距離
が変わっても再生像が欠けることがなく、光学式表示装
置1の十分手前から再生像が見える。In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, the straight tube fluorescent lamp 3 is used as the light source. Even when reproduced by the straight tube fluorescent lamp 3, a bright reproduced image with no blur and no color change is obtained. Also, hologram 2
Even if you observe the image from above and below, you can always see the reproduced image without blur. When the fluorescent lamp 3 is brought a little closer to the hologram 2 under a predetermined condition, the vertical viewing angle is ±.
It can reach up to 5 degrees, which suggests that the distance and the time during which a sign can be recognized by a car running at high speed can be sufficiently large. Further, even if the distance from the hologram 2 is changed, the reproduced image is not lost, and the reproduced image can be seen sufficiently in front of the optical display device 1.
【0120】なお、ホログラムの作製プロセスにおい
て、参照光16を入射平面15の上に入射させている
が、これに限られるものではない。また、像再生におい
て、蛍光灯を入射平面15の上に配置しているが、これ
に限られるものではない。本発明によれば、参照光の入
射方向並びに線状光源の配置と方向とには、裕度があ
る。In the hologram manufacturing process, the reference light 16 is incident on the incident plane 15, but the invention is not limited to this. Further, in the image reproduction, the fluorescent lamp is arranged on the incident plane 15, but the invention is not limited to this. According to the present invention, there is a margin in the incident direction of the reference light and the arrangement and direction of the linear light source.
【0121】また、1次元ディフューザ1001を用い
たホログラムの作製方法については、拡散光が広がる方
向に対して直交する面として、入射平面を定義すること
ができる。参照光は、その入射平面上で入射させるのが
基本的な構成であるが、これに限られるものではない。
また、像再生において、蛍光灯を入射平面上に配置する
のが基本的な構成であるが、これに限られるものではな
い。Further, in the method of producing a hologram using the one-dimensional diffuser 1001, the plane of incidence can be defined as a plane orthogonal to the direction in which diffused light spreads. The reference light is basically incident on the incident plane, but the invention is not limited to this.
Further, in image reproduction, the basic configuration is to arrange the fluorescent lamp on the incident plane, but the invention is not limited to this.
【0122】(第2の実施形態)第1の実施形態では、
線状光源である蛍光灯3を水平に配置したが、この蛍光
灯3の設置条件は、基本的に入射平面15の上或いはそ
の近傍に置かれる限り、その方位は問わない。(Second Embodiment) In the first embodiment,
Although the fluorescent lamp 3 which is a linear light source is arranged horizontally, the installation condition of the fluorescent lamp 3 does not matter as long as it is basically placed on the incident plane 15 or in the vicinity thereof.
【0123】図17Aは、本発明の光学式表示装置の再
生光学系を斜視図として示したものであるが、図示する
水平配置或いは垂直配置の何れも可能であるとともに、
その中間の任意の角度での設置が可能である。但し、そ
の設置方向によって、垂直方向の視認角度範囲は変化す
る。FIG. 17A is a perspective view showing the reproducing optical system of the optical display device of the present invention, and either horizontal or vertical arrangement shown is possible, and
Installation at any angle in between is possible. However, the viewing angle range in the vertical direction changes depending on the installation direction.
【0124】図17B及び図17Cは、同じ長さの蛍光
灯27を水平配置した場合及び垂直配置した場合の、視
認角度範囲の比較図である。FIGS. 17B and 17C are comparison diagrams of the viewing angle range when the fluorescent lamps 27 having the same length are horizontally arranged and vertically arranged.
【0125】図17Bの水平配置の場合、蛍光灯27の
右端を発した照明光28は、ホログラム2によって回折
されて再生像29を形成し、この再生像29は観察者3
0によって認識される。一方、蛍光灯27の左端を発し
た照明光31は、ホログラム2によって回折されて再生
像32を形成し、この再生像32は観察者33によって
認識される。この観察者30の位置と観察者33の位置
とがホログラム2に対してなす角度が、水平配置時の視
認角度範囲となる。In the case of the horizontal arrangement of FIG. 17B, the illumination light 28 emitted from the right end of the fluorescent lamp 27 is diffracted by the hologram 2 to form a reproduced image 29, which is reproduced by the observer 3.
Recognized by 0. On the other hand, the illumination light 31 emitted from the left end of the fluorescent lamp 27 is diffracted by the hologram 2 to form a reproduced image 32, which is recognized by an observer 33. The angle formed by the position of the observer 30 and the position of the observer 33 with respect to the hologram 2 is the visible angle range in the horizontal arrangement.
【0126】また、図17Cの垂直配置の場合、実線で
示される蛍光灯27の下端を発した照明光34は、ホロ
グラム2によって回折されて再生像35を形成し、この
再生像35は観察者36によって認識される。一方、蛍
光灯27の上端を発した照明光37は、ホログラム2に
よって回折されて再生像38を形成し、この再生像38
は観察者39によって認識される。この観察者36の位
置と観察者39の位置とがホログラム2に対してなす角
度が、垂直配置時の視認角度範囲となる。Further, in the case of the vertical arrangement of FIG. 17C, the illumination light 34 emitted from the lower end of the fluorescent lamp 27 shown by the solid line is diffracted by the hologram 2 to form a reproduced image 35, which is observed by the observer. Recognized by 36. On the other hand, the illumination light 37 emitted from the upper end of the fluorescent lamp 27 is diffracted by the hologram 2 to form a reproduced image 38.
Are recognized by the observer 39. The angle formed by the position of the observer 36 and the position of the observer 39 with respect to the hologram 2 is the visible angle range in the vertical arrangement.
【0127】水平配置の場合と垂直配置の場合とを比較
すれば、垂直配置の方が視認角度を広く取れることがわ
かる。見方を変えれば、垂直配置に近い構成を取ること
で、より短い蛍光灯を使用することが可能となる。厳密
には、再生用照明光の光路に蛍光灯を垂直に配置するの
が、より好ましい。By comparing the case of the horizontal arrangement and the case of the vertical arrangement, it can be seen that the viewing angle can be wider in the vertical arrangement. From a different point of view, it is possible to use a shorter fluorescent lamp by adopting a configuration close to the vertical arrangement. Strictly speaking, it is more preferable to arrange the fluorescent lamp vertically in the optical path of the reproduction illumination light.
【0128】図18は、本発明の第2の実施形態におけ
る光学式表示装置の構成を示す側面図である。この実施
形態でも、本発明の光学式表示装置は、トンネル内の道
路標識として用いられている。FIG. 18 is a side view showing the configuration of the optical display device according to the second embodiment of the present invention. Also in this embodiment, the optical display device of the present invention is used as a road sign in a tunnel.
【0129】図18において、40は本実施形態の光学
式表示装置、41は線状光源である蛍光灯、42は蛍光
灯灯具、43は反射板である。光学式表示装置40は、
トンネル6の天井面7に配置されている。In FIG. 18, 40 is the optical display device of the present embodiment, 41 is a fluorescent lamp which is a linear light source, 42 is a fluorescent lamp, and 43 is a reflector. The optical display device 40 is
It is arranged on the ceiling surface 7 of the tunnel 6.
【0130】蛍光灯41を発した直接光と反射板43で
一旦反射された間接光とが合成されて、照明光44が形
成される。この反射板43の効果によって、一層明るい
表示が可能になる。照明光44のうちでホログラム2に
入射するものは、これによって回折されて再生光45と
なり、仮想表示面10に再生像11が形成される。この
とき、正面から見た再生像11は、トンネル6の内部を
通行中の車から見ると、制限速度表示の道路標識があた
かもトンネル6の天井面7から離れて下がった位置に吊
り下げられているかのように見えることになる。しか
し、これは仮想表示面10の上での表示(再生像11)
であり、現実的にその箇所には何も物体は存在しない。
従って、車との接触事故などは全く起こり得ない。The direct light emitted from the fluorescent lamp 41 and the indirect light once reflected by the reflection plate 43 are combined to form the illumination light 44. Due to the effect of the reflection plate 43, a brighter display is possible. Of the illumination light 44, that incident on the hologram 2 is diffracted by this to become the reproduction light 45, and the reproduction image 11 is formed on the virtual display surface 10. At this time, when viewed from the car passing through the inside of the tunnel 6, the reconstructed image 11 seen from the front is hung at a position where the road sign indicating the speed limit is lowered as if separated from the ceiling surface 7 of the tunnel 6. It will look as if it were. However, this is a display on the virtual display surface 10 (reproduced image 11).
And, in reality, there is no object in that place.
Therefore, a car accident or the like cannot occur at all.
【0131】なお、仮想表示面10は、空間内に仮想的
に設けられた平面または曲面である。また、ホログラム
2の表面からの反射光は、路面に向かう方向(この方向
の反射光は図18に図示されている)、或いは天井面7
に向かう方向(この方向の反射光は図18に図示されて
いない)に偏向させることができるため、運転者の目に
直接入ることはない。むしろ、これらの反射光は、それ
ぞれ道路面や天井面を照らす照明光となり得て、有用に
活用され得る。The virtual display surface 10 is a plane or a curved surface virtually provided in the space. The reflected light from the surface of the hologram 2 is directed toward the road surface (the reflected light in this direction is shown in FIG. 18) or the ceiling surface 7
Since it can be deflected in the direction toward (the reflected light in this direction is not shown in FIG. 18), it does not directly enter the eyes of the driver. Rather, these reflected lights can be illumination lights that illuminate road surfaces and ceiling surfaces, respectively, and can be effectively used.
【0132】また、蛍光灯41からの照明光44の一部
は、蛍光灯灯具42や反射板43によって遮られるた
め、これも運転者の目に直接入ることはない。照明光4
4のうちで直接に道路面や天井面に向かう光も、それぞ
れ道路面や天井面を照らす照明光となり得て、有用に活
用され得る。Further, since a part of the illumination light 44 from the fluorescent lamp 41 is blocked by the fluorescent lamp fixture 42 and the reflector 43, this also does not directly enter the eyes of the driver. Illumination light 4
The light that directly goes to the road surface or the ceiling surface among the four can also be illumination light that illuminates the road surface and the ceiling surface, respectively, and can be effectively used.
【0133】蛍光灯41及び蛍光灯灯具42を含む光源
部は、家庭やオフィスで使用されている一般的な灯具が
使用して構成できるが、トンネル内の清掃時に水が入ら
ないように、防水対策を施すことが好ましい。例えば、
蛍光灯41と蛍光灯灯具42とを透明なカバーで覆うこ
とによって、光源部を構成してもよい。The light source section including the fluorescent lamp 41 and the fluorescent lamp 42 can be constructed by using a general lamp used at home or office, but it is waterproof to prevent water from entering when cleaning the tunnel. It is preferable to take measures. For example,
The light source unit may be configured by covering the fluorescent lamp 41 and the fluorescent lamp fixture 42 with a transparent cover.
【0134】(第3の実施形態)前述の視認角度範囲が
蛍光灯の長さとその配置方向とに依存するという特性を
利用すると、意図的に視認範囲を制限することができ
る。例えば、図19に示すように道路標識がその100
m手前から見え始め且つ50m手前で見えなくなるよう
な構成を、蛍光灯の長さ及び配置方向の適切な設定によ
って実現することができる。(Third Embodiment) By utilizing the above-mentioned characteristic that the viewing angle range depends on the length of the fluorescent lamp and the arrangement direction thereof, the viewing range can be intentionally limited. For example, as shown in FIG.
It is possible to realize a configuration in which it is visible from m before and disappears at 50 m before by appropriately setting the length and arrangement direction of the fluorescent lamp.
【0135】なお、この構成は、本明細書に述べられて
いる何れの実施形態における本発明の光学式表示装置に
おいても、実施可能である。It should be noted that this structure can be implemented in the optical display device of the present invention in any of the embodiments described in this specification.
【0136】(第4の実施形態)図20は、蛍光灯46
の設置位置が入射平面15から離れている場合の本発明
の光学式表示装置の平面図である。(Fourth Embodiment) FIG. 20 shows a fluorescent lamp 46.
FIG. 6 is a plan view of the optical display device of the present invention when the installation position of is away from the incident plane 15.
【0137】色変化と水平方向の視認角度範囲の減少と
が僅かに伴うが、このような場合でも、再生像48は良
好に認識できる。但し、このときは、図20に示すよう
に、蛍光灯46が入射平面15から移動した方向と反対
側に移動した位置から、観察者49は観察しなければな
らない。これは、照明光47がホログラム2に対して斜
めに入射し、これによって、再生像48も入射平面15
から離れた位置に結像するためである。光学式表示装置
の設置場所の制約等の理由により蛍光灯46を入射平面
15上に設置することが困難な場合、前記のような配置
を積極的に利用して表示を行うとよい。もちろん、意図
的にこのような再生配置を考慮してホログラムを作製す
ることが可能なことは、言うまでもない。Although there is a slight change in color and a decrease in the horizontal viewing angle range, the reproduced image 48 can be recognized well even in such a case. However, at this time, as shown in FIG. 20, the observer 49 must observe from the position where the fluorescent lamp 46 has moved in the direction opposite to the moving direction from the incident plane 15. This is because the illumination light 47 is obliquely incident on the hologram 2, so that the reproduced image 48 is also incident on the incident plane 15.
This is because the image is formed at a position away from. When it is difficult to install the fluorescent lamp 46 on the incident plane 15 due to restrictions such as the installation location of the optical display device, it is preferable to positively utilize the above arrangement for displaying. Of course, it goes without saying that it is possible to intentionally create a hologram in consideration of such a reproduction arrangement.
【0138】なお、この構成は、本明細書に述べられて
いる何れの実施形態における本発明の光学式表示装置に
おいても、実施可能である。Note that this configuration can be implemented in the optical display device of the present invention in any of the embodiments described in this specification.
【0139】(第5の実施形態)これまでは、一つのパ
ターンマスクに対するプロセスと、これにより作製され
たホログラムの再生のみ記述してきた。単色表示の場合
はこれでよいが、カラー表示を行う場合は、表示するカ
ラーに対応する異なったパターンマスクを用いてホログ
ラムを作製し、これを積層することでカラー表示を実現
する。(Fifth Embodiment) Up to this point, only the process for one pattern mask and the reproduction of the hologram produced thereby have been described. This is sufficient in the case of monochromatic display, but in the case of color display, holograms are produced using different pattern masks corresponding to the colors to be displayed, and these are laminated to realize color display.
【0140】図21Aは、カラー3原色に対応する3枚
の露光用パターンマスクである。これらのパターンマス
クを被写体として使用して、それぞれR、G、B単色の
ホログラムを作製する。図21Bは、作製されたホログ
ラムを3枚重ねたときの再生像の様子である。また、図
21Cは、作製されたホログラムを一枚の基板の上に積
層した様子を示すものである。FIG. 21A shows three exposure pattern masks corresponding to the three primary colors of color. By using these pattern masks as a subject, holograms of R, G, and B single colors are produced, respectively. FIG. 21B shows a reproduced image when three produced holograms are stacked. In addition, FIG. 21C shows a state in which the manufactured hologram is stacked on one substrate.
【0141】本発明の実施形態で述べているホログラム
の有用な特性、即ち上下方向の開口制限幅を広げてもそ
の視認範囲で再生像の色が変わらないという特性は、各
々のカラーに対して成立する。従って、積層されたホロ
グラムのカラー再生像の色は、その視認範囲で変わらな
い(厳密に言うと再生波長はわずかに変化しているが、
人間の目には大きな色変化としては認識されない)。再
生像の中心位置における再生波長の変化は、図22に、
参照光の入射角度θに対する波長シフト比(ΔλR/Δ
λT)として示すように、各色のホログラム作製時に設
定した参照光の入射角度θに依存する。即ち、参照光の
入射角度θが大きくなれば、色変化も大きくなる。しか
し、例えば参照光の入射角度θ=30度の場合を例に取
ると、標識として要求される視認角度±2度の範囲での
色変化(波長変化)は約4nmであり、ほとんど人間の
目で検知できるような色の変化ではない。従って、通常
に用いられる参照光の入射角度θ=45度以下において
は、再生像は単色として認知される。The useful characteristic of the hologram described in the embodiment of the present invention, that is, the characteristic that the color of the reproduced image does not change in the visible range even if the vertical aperture limit width is widened, is To establish. Therefore, the color of the color reproduction image of the stacked holograms does not change in the visible range (strictly speaking, the reproduction wavelength slightly changes,
It is not recognized by the human eye as a large color change). The change of the reproduction wavelength at the center position of the reproduction image is shown in FIG.
Wavelength shift ratio (ΔλR / Δ for incident angle θ of reference light)
As shown by λT), it depends on the incident angle θ of the reference light set when the hologram of each color is produced. That is, as the incident angle θ of the reference light increases, the color change also increases. However, taking the case where the incident angle of the reference light is 30 degrees as an example, the color change (wavelength change) in the range of the visual angle of ± 2 degrees required for the sign is about 4 nm, which is almost the same as human eyes. It is not a color change that can be detected by. Therefore, the reproduced image is recognized as a single color when the angle of incidence θ of the reference light is 45 ° or less, which is normally used.
【0142】なお、図22に示す波長シフト比(ΔλR
/ΔλT)とは、従来のレインボウホログラムのような
透過型構成における波長シフト量ΔλTに対する、反射
型ホログラムである本発明の構成における波長シフト量
ΔλRの比率を示す。The wavelength shift ratio (ΔλR
/ ΔλT) indicates the ratio of the wavelength shift amount ΔλR in the configuration of the present invention, which is a reflection hologram, to the wavelength shift amount ΔλT in the transmission type configuration such as the conventional rainbow hologram.
【0143】さらに厳密に言うと、再生像内にも色分布
が存在し、参照光の入射角度θが大きくなれば、その色
分布も大きくなる。この関係は、図23に、参照光角度
と再生波長幅との関係として示されている。ここで、H
はホログラムの高さを示している。図23より、パラメ
ータL/Hを大きな値に選ぶことで、通常用いられる参
照光角度45度以下の範囲においては、色分布を、認識
できないレベルまで小さくすることができる。Strictly speaking, a color distribution also exists in the reproduced image, and if the incident angle θ of the reference light increases, the color distribution also increases. This relationship is shown in FIG. 23 as the relationship between the reference light angle and the reproduction wavelength width. Where H
Indicates the height of the hologram. From FIG. 23, by selecting a large value for the parameter L / H, the color distribution can be reduced to an unrecognizable level in the range of the reference light angle of 45 degrees or less that is normally used.
【0144】また、この再生像内の色分布は、観察する
位置によっても変化する。即ち、観察する位置が遠くに
行けば行くほど、色変化も大きくなる。この関係は、図
24に、規格化観察位置と再生波長幅との関係として示
されている。これより、パラメータL/Hを適切に選ぶ
ことで、色分布を、認識できないレベルまで小さくする
ことができる。Further, the color distribution in the reproduced image also changes depending on the observation position. That is, the farther the observation position is, the larger the color change becomes. This relationship is shown in FIG. 24 as the relationship between the normalized observation position and the reproduction wavelength width. Therefore, by appropriately selecting the parameters L / H, the color distribution can be reduced to an unrecognizable level.
【0145】さらに好ましくは、L/Hの値を実質上無
限大に選ぶことができれば、倍率の変化を理論上無くす
ことができる。定義に戻って考えて見ると、L/Hの値
を実質上無限大に選ぶということは、 スリットからホ
ログラムに引いた直線が傾きを持たないということに対
応する。従って、ホログラムの高さ方向には光の拡散効
果を持たずホログラムの幅方向にのみ光の拡散効果を有
する1次元ディフューザで、スリット及びすりガラスを
置き換えればよい。このようなディフューザとしては、
回折格子を用いた構成やホログラフィックに作製されて
いる構成など、幾つもの構成例があり、例えば、円筒レ
ンズが配列された構成を有するレンチキュラーレンズシ
ートを用いても良い。More preferably, if the value of L / H can be selected to be substantially infinite, the change in magnification can be theoretically eliminated. Returning to the definition, considering that the value of L / H is substantially infinite corresponds to that the straight line drawn from the slit to the hologram has no inclination. Therefore, the slit and the frosted glass may be replaced with a one-dimensional diffuser that has no light diffusion effect in the hologram height direction and has a light diffusion effect only in the hologram width direction. For such a diffuser,
There are a number of structural examples such as a structure using a diffraction grating and a holographically manufactured structure. For example, a lenticular lens sheet having a structure in which cylindrical lenses are arranged may be used.
【0146】なお、このような場合の露光光学系の構成
は、図14を参照して説明した通りである。The structure of the exposure optical system in such a case is as described with reference to FIG.
【0147】上記で説明した本実施形態の構成は、本明
細書に述べられている何れの実施形態における本発明の
光学式表示装置においても、実施可能である。The configuration of the present embodiment described above can be implemented in the optical display device of the present invention in any of the embodiments described in this specification.
【0148】(第6の実施形態)図25A〜図25Cに
示すように、本発明のホログラム2は、曲げたり、丸め
たり、折り畳んだりすることができる可撓性基板に積層
することも、可能である。(Sixth Embodiment) As shown in FIGS. 25A to 25C, the hologram 2 of the present invention can be laminated on a flexible substrate that can be bent, rolled, or folded. Is.
【0149】前記したホログラム2の作製プロセスにお
いて、ドライフィルムタイプのフォトポリマをガラス基
板に貼り付けることでホログラム乾板を形成したが、プ
ロセス後には、ホログラム像が記録されたこのフォトポ
リマは、ガラス基板からはがして別の基板に貼り替える
ことが可能である。プラスチックフィルム、紙、布な
ど、またこれに限らない他の可撓性基板に貼り替えられ
た本発明のホログラム2は、図25A〜図25Cに示す
ように、曲げたり、丸めたり、折り畳んだりすることが
できる。こうすることで、不要時に表示装置のコンパク
トな収納が可能になり、また、容易に持ち運ぶことが可
能となる。In the manufacturing process of the hologram 2 described above, a hologram dry plate was formed by sticking a dry film type photopolymer to a glass substrate. After the process, the photopolymer on which the hologram image was recorded was a glass substrate. It can be peeled off and replaced with another substrate. The hologram 2 of the present invention, which is attached to another flexible substrate such as a plastic film, paper, cloth, or the like, is not limited to this, and can be bent, rolled, or folded as shown in FIGS. 25A to 25C. be able to. By doing so, the display device can be compactly stored when not needed and can be easily carried.
【0150】また、このときに、光源は持ち運ぶ必要が
ない。なぜなら、蛍光灯が使用されている場所を見つけ
るのは極めて容易であり、一般の家庭、オフィス、駅、
電車、エレベータ等で用いられている蛍光灯の近傍でホ
ログラムを広げるだけで、簡単に再生像を得ることがで
きる。このため、本発明のホログラムは、広告、案内表
示、看板等として、或いはこれ以外の様々な用途で、有
効に利用可能である。また、設置方法も、壁面に押しピ
ンやテープ等のありふれた手段を用いて貼り付けるだけ
で十分である。以上に述べたような形態がとれるのは、
本発明では、最も普及している光源と言える蛍光灯で、
ホログラムの再生像表示ができるためである。At this time, it is not necessary to carry the light source. Because it's very easy to find where fluorescent lights are used, whether it's a typical home, office, train station,
A reproduced image can be easily obtained only by expanding the hologram in the vicinity of a fluorescent lamp used in a train, an elevator, or the like. Therefore, the hologram of the present invention can be effectively used as an advertisement, a guide display, a signboard, and various other applications. As for the installation method, it suffices to attach it to the wall surface using a common means such as a push pin or a tape. It is possible to take the form described above.
In the present invention, a fluorescent lamp that can be said to be the most popular light source,
This is because the reproduced image of the hologram can be displayed.
【0151】また、複数枚のホログラムを重ねること
で、ファイル或いは本の様な形態に構成することも可能
である。この場合には、蛍光灯の下で一枚一枚ページを
めくるように再生像を見ることができ、商品のカタロ
グ、絵本、地図等として、或いはこれ以外の様々な用途
で、有効に利用可能である。It is also possible to form a file or book form by stacking a plurality of holograms. In this case, the reproduced image can be viewed like turning pages one by one under a fluorescent lamp, and can be effectively used as a product catalog, picture book, map, etc., or for various other purposes. Is.
【0152】さらに、図25Dに示したようなループ状
の可撓性基板に像を記録し、これをロールで動かすこと
で連続した画像の再生ができる。また、図25Eに示す
ような巻取り式の形態を取ってもよい。Further, by recording an image on a flexible substrate having a loop shape as shown in FIG. 25D and moving the image with a roll, continuous images can be reproduced. Further, it may take a winding type form as shown in FIG. 25E.
【0153】上記で説明した可撓性基板にホログラムを
積層する本実施形態の構成は、本明細書に述べられてい
る何れの実施形態における本発明の光学式表示装置にお
いても、実施可能である。The structure of this embodiment in which the hologram is laminated on the flexible substrate described above can be implemented in the optical display device of the present invention in any of the embodiments described in this specification. .
【0154】(第7の実施形態)一般に露光用レーザと
して使用されるレーザは、アルゴンレーザ或いはクリプ
トンレーザであり、それぞれ488nm、514.5n
mと647.1nmが、主要発振波長である。この3つ
の波長で露光を行えば、その波長でのカラー再生表示が
可能であるが、例えば人間の目の視感度が最も高い55
0nmでの緑色の表示を行いたい場合や、570nm近
傍の黄色を表示したい場合など、レーザの発振波長以外
の色の再生表示を行うときには、一般には次のようなプ
ロセスが必要となる。(Seventh Embodiment) Lasers generally used as exposure lasers are argon lasers or krypton lasers, respectively, 488 nm and 514.5 n.
m and 647.1 nm are the main oscillation wavelengths. If exposure is performed at these three wavelengths, color reproduction display at those wavelengths is possible, but for example, human eyes have the highest luminosity 55.
Generally, the following process is required when reproducing and displaying a color other than the oscillation wavelength of the laser, such as when displaying a green color at 0 nm or when displaying a yellow color near 570 nm.
【0155】ホログラム材料として銀塩を使用した場合
は、514.5nmのアルゴンレーザで露光後に、サン
プルを適切な溶液に浸してホログラムの周期構造の間隔
を広げ、550nm或いは570nmに再生波長をシフ
トする。また、ドライフィルム型のフォトポリマの場
合、同じく514.5nmのアルゴンレーザで露光した
サンプルをUV光による全面照射の後、カラーチューニ
ングフィルムをこれに積層して、熱処理が施される。カ
ラーチューニングフィルムからフォトポリマ側に、これ
を膨潤させる物質が移動することで、周期構造の間隔が
広がり、550nm或いは570nmに再生波長がシフ
トされる。このような方法は、いずれにしてもレーザ露
光後に付加的なプロセスを施す必要があり、生産効率の
向上という観点から見て好ましくない。When silver salt is used as the hologram material, the sample is dipped in an appropriate solution after exposure with an argon laser of 514.5 nm to widen the interval of the hologram periodic structure and shift the reproduction wavelength to 550 nm or 570 nm. . Further, in the case of a dry film type photopolymer, a sample similarly exposed with an argon laser of 514.5 nm is irradiated with UV light over the entire surface, and then a color tuning film is laminated on the sample and subjected to heat treatment. By moving the substance that swells the color tuning film to the photopolymer side, the interval of the periodic structure is widened, and the reproduction wavelength is shifted to 550 nm or 570 nm. In any case, such a method requires an additional process after laser exposure, which is not preferable from the viewpoint of improving production efficiency.
【0156】これに対して、本発明の光学式表示装置の
ホログラムでは、レーザ露光時に参照光と物体光とを適
切な角度でホログラム乾板に入射させるように設定する
ことで、その後の付加的なプロセスを経ることなく、再
生色のシフトが可能となる。On the other hand, in the hologram of the optical display device of the present invention, by setting the reference light and the object light to be incident on the hologram plate at an appropriate angle during laser exposure, additional holograms after that are added. It is possible to shift the reproduction color without going through the process.
【0157】図26は、レーザ発振波長以外の色で再生
表示を行うホログラムの作製光学系の側面図を示してい
る。図15Aに示した光学系とは異なり、ホログラム乾
板50は、物体光の光軸に対してθobjなる角度で傾い
て配置されている。また、被写体であるパターンマスク
51も、同様にθobjなる角度で傾いて配置されてい
る。このパターンマスク51は、前記したパターンマス
ク13よりもさらに一方向に縮小して作製されている。
厳密に言うと、その縮小率は一様ではなく、パターンマ
スク51の位置によって連続的に変化する縮小率を持っ
て作製されている。一方、参照光52は、ホログラム乾
板50の裏面よりθrefなる角度で入射するように、構
成されている。FIG. 26 is a side view of a hologram production optical system for reproducing and displaying in a color other than the laser oscillation wavelength. Unlike the optical system shown in FIG. 15A, the hologram dry plate 50 is arranged at an angle of θobj with respect to the optical axis of the object light. Further, the pattern mask 51, which is the subject, is also inclined and arranged at an angle of θobj. The pattern mask 51 is made smaller than the pattern mask 13 in one direction.
Strictly speaking, the reduction ratio is not uniform, and the reduction ratio is continuously changed depending on the position of the pattern mask 51. On the other hand, the reference light 52 is configured to enter from the back surface of the hologram dry plate 50 at an angle of θref.
【0158】このような作製光学系を用いて、例えば波
長λ=514.5nmのレーザ光で露光を行うとき、物
体光角度θobjを−25.3゜及び参照光角度θrefを4
2.1゜とすることで、再生時には、ホログラム乾板の
正面に波長λE=550nmの明るい緑色の再生像が観
察できる。このとき、波長550nmの照明光の入射角
度は15゜となっている。When exposure is performed using a laser beam having a wavelength λ = 514.5 nm using such a manufacturing optical system, the object light angle θobj is −25.3 ° and the reference light angle θref is 4 °.
By setting the angle to 2.1 °, a bright green reproduced image with a wavelength λE = 550 nm can be observed in front of the hologram dry plate during reproduction. At this time, the incident angle of the illumination light having a wavelength of 550 nm is 15 °.
【0159】また、同じく波長λ=514.5nmのレ
ーザ光で露光を行うとき、物体光角度θobjを−33.
1゜及び参照光角度θrefを51.2゜とすることで、
再生時には、ホログラム乾板の正面に波長λE=570
nmの明るい黄色の再生像が観察できる。このとき、波
長570nmの照明光の入射角度も15゜となってい
る。Similarly, when exposure is performed with laser light having a wavelength λ = 514.5 nm, the object light angle θobj is -33.
By setting 1 ° and the reference light angle θref to 51.2 °,
At the time of reproduction, the wavelength λE = 570 is displayed in front of the hologram plate.
A bright yellow reproduced image of nm can be observed. At this time, the incident angle of the illumination light having a wavelength of 570 nm is also 15 °.
【0160】なお、上記の角度は、
θRE = sin-1[nsin{(θO+θR)/2+π−φ}]
θOE = sin-1[nsin{(θO+θR)/2+φ}]
という関係式から求められる。ここで、θRE及びθOE
は、それぞれ表示させたい波長における照明光及び再生
光の入射角度である。πは円周率、nはホログラム材料
の平均屈折率であり、ここではn=1.52として計算
を行った。また、θR、θO、φは、それぞれ、
θO = sin-1(sinθobj/n)
θR = sin-1(sinθref/n)−π
φ = sin-1[λsin{(θO−θR)/2}/λE]
で表されるパラメータである。The above angle can be obtained from the relational expression of θRE = sin −1 [nsin {(θO + θR) / 2 + π−φ}] θOE = sin −1 [nsin {(θO + θR) / 2 + φ}]. Where θRE and θOE
Are incident angles of illumination light and reproduction light at wavelengths to be displayed. π is the circular constant, and n is the average refractive index of the hologram material. Here, calculation was performed with n = 1.52. Further, θR, θO, and φ are respectively θO = sin −1 (sin θobj / n) θR = sin −1 (sin θref / n) −π φ = sin −1 [λsin {(θO−θR) / 2} / λE] is a parameter.
【0161】このようにして、所望の再生波長を示すよ
うに作製されたホログラムを用いれば、連続した発光分
布を持つ光源、例えば白色蛍光灯との組み合わせによ
り、任意の中間色を表示することができる。また、RG
B3色に対応する3つの発光ピークを持つ光源、例えば
3波長型の蛍光灯との組み合わせにより、光利用効率の
高い明るい再生像の表示が可能になる。In this way, by using the hologram produced so as to show a desired reproduction wavelength, an arbitrary intermediate color can be displayed by combining with a light source having a continuous light emission distribution, for example, a white fluorescent lamp. . Also, RG
By combining with a light source having three emission peaks corresponding to B3 colors, for example, a three-wavelength type fluorescent lamp, a bright reproduced image with high light utilization efficiency can be displayed.
【0162】上記で説明した実施形態の構成は、本明細
書に述べられている何れの実施形態における本発明の光
学式表示装置においても、実施可能である。The configurations of the embodiments described above can be implemented in the optical display device of the present invention in any of the embodiments described in this specification.
【0163】(第8の実施形態)本発明の第5の実施形
態の説明の中で既に述べたように、垂直方向に観察者の
視野を移動するとき、再生波長はわずかに変化してい
る。ホログラム作製時に物体光が正面から入射すると仮
定すると、この色変化の程度は設定した参照光の入射角
度θに依存し、θが大きくなれば色変化も大きくなる。
例えば、θが45度を超える場合、標識として要求され
る視認角度±2度の範囲で、6nm以上の再生波長変化
が再生像の中心において生じ、色相変化の大きいところ
では、人の目にもわずかに色が変化することが認識され
る。また、像内部での色分布も、顕著になってくる。(Eighth Embodiment) As already described in the description of the fifth embodiment of the present invention, when the observer's visual field is moved in the vertical direction, the reproduction wavelength slightly changes. . Assuming that the object light is incident from the front when the hologram is produced, the degree of this color change depends on the incident angle θ of the reference light that has been set, and the larger θ, the larger the color change.
For example, when θ exceeds 45 degrees, a reproduction wavelength change of 6 nm or more occurs in the center of the reproduction image within a range of a visual angle of ± 2 degrees required for a sign, and even in a place where a hue change is large, it may be visible to human eyes. It is recognized that the color changes slightly. In addition, the color distribution inside the image becomes remarkable.
【0164】これを抑制するためにパラメータL/Hを
最適に選んでホログラムを作製する方法については、第
5の実施形態の説明の中で既に述べたが、本発明の光学
式表示装置のホログラムでは、作製後に色変化を最小に
抑えることのできるホログラムの設定角度が存在する。
その設定角は、照明光と物体光のなす角度の概略1/2
の角度であって、厳密には、
θac = sin-1[nsin{(θO+θR+π)/2}]
という関係式を満たす角度である。The method of optimally selecting the parameter L / H to produce the hologram in order to suppress this has already been described in the description of the fifth embodiment, but the hologram of the optical display device of the present invention is described. Then, there is a hologram setting angle that can minimize color change after fabrication.
The set angle is approximately 1/2 of the angle formed by the illumination light and the object light.
Which is, strictly speaking, an angle satisfying the relational expression of θac = sin −1 [nsin {(θO + θR + π) / 2}].
【0165】例えば、露光波長を514.5nmとし、
参照光の入射角度θref=45°及び物体光の入射角度
が0°のとき、上式より、θac=21.4°となる。こ
のとき、標識として要求される視認角度±2度の範囲
で、約0.2nmの再生波長変化しかなく、色の変化は
認識されることはない。また、再生像内部での色分布
も、極めて小さく抑えられる。なお、このとき、わずか
に長波長側に再生波長がシフトするので、これを見込ん
だ作製光学系の設定を行うことが好ましい。For example, the exposure wavelength is 514.5 nm,
When the incident angle of the reference light θref = 45 ° and the incident angle of the object light is 0 °, θac = 21.4 ° from the above formula. At this time, within the range of the visual angle of ± 2 degrees required for the mark, there is only a reproduction wavelength change of about 0.2 nm, and no color change is recognized. Further, the color distribution inside the reproduced image can be suppressed to be extremely small. At this time, since the reproduction wavelength is slightly shifted to the long wavelength side, it is preferable to set the manufacturing optical system in consideration of this.
【0166】図27Aは、ホログラムの設置角度をθac
に近くした場合の設置状況を示し、図27Bは、比較の
ために通常の設置状況を示す。FIG. 27A shows the hologram installation angle θac.
FIG. 27B shows a normal installation situation for the purpose of comparison.
【0167】図27Aの様にホログラム53の設置角度
をθacに限りなく近づけていくと、照明光54の光路と
再生光55の光路とが接近する。このため、現実的に
は、設置角度を、θacにできる限り近く、且つ再生像を
見ようとする観察者56が照明光54を遮らないような
角度として、ホログラムを設置することが好ましい。或
いは、第4の実施形態で述べたように、図示されていな
い照明用線状光源をわずかに左右に移動し、照明光54
と観察者56とが重ならないようにするとより好まし
い。As shown in FIG. 27A, when the installation angle of the hologram 53 is made as close as possible to θac, the optical path of the illumination light 54 and the optical path of the reproduction light 55 come close to each other. Therefore, in reality, it is preferable to install the hologram so that the installation angle is as close as possible to θac and the illumination light 54 is not blocked by the observer 56 who is going to see the reproduced image. Alternatively, as described in the fourth embodiment, the illumination linear light source (not shown) is slightly moved to the left and right, and the illumination light 54
It is more preferable not to overlap the observer 56 with the observer 56.
【0168】上記で説明した本実施形態の構成は、本明
細書に述べられている何れの実施形態における本発明の
光学式表示装置においても、実施可能である。The configuration of this embodiment described above can be implemented in the optical display device of the present invention in any of the embodiments described in this specification.
【0169】(第9の実施形態)ホログラムのサイズを
大きくすれば、仮想表示面及び再生像のサイズを大きく
できる。しかし、ホログラム作製光学系で通常実現され
ている露光面積はφ300mmからφ400mm程度で
あり、再生像のサイズは、この大きさが限界となる。こ
れを超えて大きな露光面積を実現することは不可能では
ないが、
(1)レンズ、ミラー等の光学部品の作製が困難で高コ
ストである
(2)レーザビームが極端に広げられたことにより光強
度が低下する
(3)上記(2)に伴って露光時間が増大する
(4)上記(3)に起因して露光条件が不安定化する
(空気の揺らぎ、振動、レーザの安定性等の悪影響が確
率的に高まる)
などの問題点が生じる。これらの困難な課題を回避する
ために、本発明の光学式表示装置では、より安定な条件
で作製可能な小型の要素ホログラムを準備し、この要素
ホログラムをちょうどタイルを貼るように組み合わせる
ことで、大型サイズのホログラムを形成する。(Ninth Embodiment) If the size of the hologram is increased, the size of the virtual display surface and the reproduced image can be increased. However, the exposure area that is usually realized in the hologram production optical system is about φ300 mm to φ400 mm, and the size of the reproduced image is limited to this size. It is not impossible to achieve a large exposure area beyond this, but (1) it is difficult and expensive to manufacture optical parts such as lenses and mirrors. (2) Due to the extremely widening of the laser beam Light intensity decreases (3) Exposure time increases with (2) above. (4) Exposure conditions become unstable due to (3) above (fluctuation of air, vibration, stability of laser, etc.). The adverse effect of will increase with probability). In order to avoid these difficult problems, in the optical display device of the present invention, a small element hologram that can be produced under more stable conditions is prepared, and by combining the element holograms just like pasting tiles, Form large size holograms.
【0170】図28は、1m角のホログラムを構成した
例である。ここでは、25cm角の要素ホログラム16
枚を4×4のマトリックス状に配置して、1m角を実現
している。各要素ホログラムは、被写体である約1m角
のパターンマスクを縦横それぞれ4等分に分割し、この
分割された要素マスクを用いて作製されたものである。
25cmサイズの露光において、上記の困難な課題は発
生しない。FIG. 28 shows an example of forming a 1 m square hologram. Here, a 25 cm square element hologram 16
The 1 m square is realized by arranging the sheets in a 4 × 4 matrix. Each element hologram is produced by dividing a pattern mask of about 1 m square, which is a subject, into four equal parts vertically and horizontally and using the divided element mask.
In the exposure of 25 cm size, the above difficult problems do not occur.
【0171】上記で説明した本実施形態の構成は、本明
細書に述べられている何れの実施形態における本発明の
光学式表示装置においても、実施可能である。The configuration of the present embodiment described above can be implemented in the optical display device of the present invention in any of the embodiments described in this specification.
【0172】(第10の実施形態)本発明の光学式表示
装置における従来の装置には見られない特長は、これま
で各実施形態として基本的構成を示してきた光学式表示
装置を新たに一つの表示ユニットとし、これを配置面上
に複数個配置することで、各ユニットからの再生像を仮
想表示面上で合成表示することができるという点であ
る。例えば、観察者から見て表示ユニットが左右に並ん
で配置される場合、それぞれの再生像を仮想表示面上で
合成することで、表示幅を左右に広げることができる。(Tenth Embodiment) A feature of the optical display device of the present invention which is not found in the conventional device is that the optical display device whose basic structure has been shown as each embodiment is newly added. One display unit is provided, and by arranging a plurality of the display units on the arrangement surface, the reproduced images from the units can be combined and displayed on the virtual display surface. For example, when the display units are arranged side by side from the observer's side, the display width can be widened to the left and right by combining the reproduced images on the virtual display surface.
【0173】図29A及び図29Bは、表示ユニット5
7を3つ左右に並べて構成した光学式表示装置の一例の
正面図及び側面図である。29A and 29B show the display unit 5.
7A and 7B are a front view and a side view of an example of an optical display device that is configured by arranging three right and left.
【0174】蛍光灯58により再生されるホログラム再
生像59は、各表示ユニットごとに異なり、それぞれの
表示ユニットで「A」「B」及び「C」の各文字を一つ
づつ再生表示するように構成されている。図示したよう
に各表示ユニットを左右に近接して配置したとき、各文
字が並んで一つの言葉として認識できるようになる。The hologram reproduction image 59 reproduced by the fluorescent lamp 58 is different for each display unit, and the characters "A", "B" and "C" are reproduced and displayed one by one on each display unit. It is configured. As shown in the figure, when the display units are arranged close to each other on the left and right, the characters are arranged side by side and can be recognized as one word.
【0175】各ユニットの間には遮蔽板60を配置し、
各ユニットの蛍光灯が他のユニットのホログラムを再生
しないようにすることが望ましい。A shielding plate 60 is arranged between the units,
It is desirable to prevent the fluorescent lamps in each unit from reproducing holograms in other units.
【0176】(第11の実施形態)表示される情報が図
29Aのような文字列であれば、文字間に若干の隙間が
あっても、全く問題なく情報は観察者に伝わる。しか
し、表示される情報が図形である場合、その中に隙間が
できるということは好ましくなく、場合によってはその
隙間自体が一つの情報として認知され、結果的に本来伝
えられるべき情報と異なる情報として観察者が認識して
しまう可能性がある。第10の実施形態の構成の場合、
各表示ユニットのホログラムを完全に密着して配置した
としても、蛍光灯を基本位置に配置した場合は、各ホロ
グラムからの再生像は仮想表示面上で離れた位置に再生
され、上記の課題が発生する。(Eleventh Embodiment) If the displayed information is a character string as shown in FIG. 29A, the information is transmitted to the observer without any problem even if there is a slight gap between the characters. However, when the displayed information is a figure, it is not preferable that there is a gap in it, and in some cases the gap itself is recognized as one piece of information, and as a result, it is different from the information that should be originally transmitted. It may be perceived by the observer. In the case of the configuration of the tenth embodiment,
Even if the hologram of each display unit is placed in close contact with each other, when the fluorescent lamp is placed at the basic position, the reproduced image from each hologram is reproduced at a distant position on the virtual display surface, and the above-mentioned problem occurs. Occur.
【0177】このような課題を解決するために、本実施
形態では、本発明の第4の実施形態で述べた手法を用い
る。即ち、蛍光灯のオフセット配置による再生像の結像
位置のシフトを積極的に利用することで、像のつなぎ目
のない大きな合成再生像を構成する。In order to solve such a problem, this embodiment uses the method described in the fourth embodiment of the present invention. That is, by positively utilizing the shift of the image forming position of the reproduced image due to the offset arrangement of the fluorescent lamps, a large combined reproduced image without the joint of the images is formed.
【0178】図30A及び図30Bは、表示ユニットを
3つ左右に並べて一つの大きなパターンを表示する光学
式表示装置の一例を示す図であり、それぞれ、分割され
た再生像及び継ぎ目なく合成された再生像を示す。FIG. 30A and FIG. 30B are views showing an example of an optical display device in which three display units are arranged on the left and right to display one large pattern, and a reproduced image which is divided and a synthesized image which is seamlessly synthesized, respectively. A reproduced image is shown.
【0179】各表示ユニットは、図30Aに示されたよ
うな個々の再生像を表示するように構成されている。各
ユニットを左右に並べて配置し、破線で示された左側の
表示ユニット61の蛍光灯62を左に移動させると、再
生像63は右側に移動し、中央に置かれた表示ユニット
64の再生像65に隙間なく並んで表示されるようにな
る。同様に、右側の表示ユニット66の蛍光灯67を右
に移動させると、再生像68は左側に移動し、中央に置
かれた表示ユニット64の再生像65に隙間なく並んで
表示されるようになる。Each display unit is configured to display an individual reproduced image as shown in FIG. 30A. When the respective units are arranged side by side and the fluorescent lamp 62 of the display unit 61 on the left side indicated by the broken line is moved to the left, the reproduced image 63 moves to the right and the reproduced image of the display unit 64 placed in the center. It will be displayed side by side in 65 without a gap. Similarly, when the fluorescent lamp 67 of the display unit 66 on the right side is moved to the right, the reproduced image 68 moves to the left side so that the reproduced image 65 of the display unit 64 placed in the center is displayed side by side without any gap. Become.
【0180】上記したように、本発明によれば、再生像
を隙間なくつなぎ合わせることができ、これにより大き
なパターンの表示が可能になる。As described above, according to the present invention, reproduced images can be joined together without a gap, which makes it possible to display a large pattern.
【0181】(第12の実施形態)本発明の光学式表示
装置の特徴を十分に発現する構成は、観察者から見た再
生像の奥行き方向に表示ユニットを複数配置し、それぞ
れのホログラムからの再生像を仮想表示面上で合成する
構成である。(Twelfth Embodiment) The configuration of the present invention in which the characteristics of the optical display device are sufficiently exhibited is such that a plurality of display units are arranged in the depth direction of the reproduced image viewed from the observer and the holograms from the respective holograms are arranged. In this configuration, the reproduced image is combined on the virtual display surface.
【0182】図31Aは、本発明の第12の実施形態に
おける光学式表示装置の構成を示す側面図である。この
実施形態では、本発明の光学式表示装置が、トンネル内
の道路標識として用いられている。具体的には、69は
本実施形態の光学式表示装置、70〜72は表示ユニッ
ト、73〜75はホログラム、76〜78は線状光源で
ある蛍光灯を示している。表示ユニット70〜72は、
トンネル79の天井面80に並んで配置されている。FIG. 31A is a side view showing the structure of the optical display device according to the twelfth embodiment of the present invention. In this embodiment, the optical display device of the present invention is used as a road sign in a tunnel. Specifically, 69 is the optical display device of the present embodiment, 70 to 72 are display units, 73 to 75 are holograms, and 76 to 78 are fluorescent lamps which are linear light sources. The display units 70 to 72 are
They are arranged side by side on the ceiling surface 80 of the tunnel 79.
【0183】以上のように構成された光学式表示装置6
9について、以下にその動作を説明する。Optical display device 6 constructed as described above
The operation of No. 9 will be described below.
【0184】まず、ホログラム73、74、75には、
図31Bに示すような制限速度を表す道路標識の原画パ
ターン81がそれぞれ分割されて、本発明の第1の実施
形態で述べたような手法で記録されている。即ち、図3
1Cに示すように、ホログラム73には原画パターン8
1を分割して得られる下部約1/3の要素パターン82
が記録されており、ホログラム74には中央部約1/3
の要素パターン83が記録されており、ホログラム75
には上部約1/3の要素パターン84が記録されてい
る。なお、各ホログラムの作製光学系において、要素パ
ターンのパターンマスクとホログラム乾板とをそれぞれ
異なる距離に配置することで、各ホログラムが作製され
ている。First, the holograms 73, 74 and 75 are
The original image pattern 81 of the road sign indicating the speed limit as shown in FIG. 31B is divided and recorded by the method as described in the first embodiment of the present invention. That is, FIG.
As shown in FIG. 1C, the hologram 73 has an original pattern 8
Element pattern 82 of the lower about 1/3 obtained by dividing 1
Is recorded, and the hologram 74 has about 1/3 of the central portion.
The element pattern 83 of is recorded, and the hologram 75
An element pattern 84 of about 1/3 of the upper part is recorded in the. In each hologram production optical system, each hologram is produced by disposing the pattern mask of the element pattern and the hologram dry plate at different distances.
【0185】図31Aに示したように、蛍光灯76によ
るホログラム73の再生像85は、仮想表示面86の近
傍に形成されるように構成されている。同様に、蛍光灯
77によるホログラム74の再生像87は仮想表示面8
8の近傍に形成されるように、また蛍光灯78によるホ
ログラム75の再生像89は仮想表示面90の近傍に形
成されるように、それぞれ構成されている。このとき、
正面から見た再生像85、87、89は、図31Dに示
すように一つの像として合成されるため、これをトンネ
ル79の内部を通行中の車から見ると、制限速度表示の
道路標識が、あたかもトンネル79の天井面80から吊
り下げられているかのように見える。しかし、これは仮
想表示面上での表示であり、現実的にその表示面には何
も物体は存在しないので、車との接触事故などは全く起
こり得ない。As shown in FIG. 31A, the reproduced image 85 of the hologram 73 by the fluorescent lamp 76 is formed in the vicinity of the virtual display surface 86. Similarly, the reproduced image 87 of the hologram 74 by the fluorescent lamp 77 is displayed on the virtual display surface 8.
8 and the reproduced image 89 of the hologram 75 by the fluorescent lamp 78 is formed in the vicinity of the virtual display surface 90. At this time,
Since the reproduced images 85, 87, 89 viewed from the front are combined as one image as shown in FIG. 31D, when viewed from a car passing through the inside of the tunnel 79, a road sign indicating the speed limit is displayed. It looks as if it is suspended from the ceiling surface 80 of the tunnel 79. However, this is a display on the virtual display surface, and since no object actually exists on the display surface, a car accident or the like cannot occur at all.
【0186】この構成によるメリットは、配置する表示
ユニットの数をNとしたときに、表示ユニットの高さを
ほぼ1/Nの割合で小さくできるという点である。この
ように極めて平坦な構造の光学式表示装置によってトン
ネル掘削の断面積を削減することができ、これによる建
築コストの削減効果は大きい。The advantage of this structure is that the height of the display units can be reduced by a ratio of approximately 1 / N, where N is the number of display units to be arranged. Thus, the optical display device having an extremely flat structure can reduce the cross-sectional area of tunnel excavation, which has a great effect of reducing the construction cost.
【0187】(第13の実施形態)図32は、本実施形
態における光学式表示装置の斜視図である。これは、ト
ンネル内の非常用電話の位置を表示するために構成され
た例であり、91は蛍光灯、92はホログラムユニッ
ト、93は非常用電話である。(Thirteenth Embodiment) FIG. 32 is a perspective view of an optical display device according to this embodiment. This is an example configured to display the position of the emergency telephone in the tunnel, where 91 is a fluorescent lamp, 92 is a hologram unit, and 93 is an emergency telephone.
【0188】このホログラムユニット92は、図33に
示すような構造を有している。具体的には、94は第1
ホログラム、95は第2ホログラム、96は表示板であ
り、第1ホログラム94はホログラムユニット92の第
1面97の側に、また第2ホログラム95はホログラム
ユニット92の第2面98の側に、それぞれ再生像を形
成するよう構成されている。第1ホログラム94が配さ
れる表示板96の第1面99には、第1ホログラム94
によって再生される表示情報と同一の情報が記されてお
り、同様に、第2ホログラム95が配される表示板96
の第2面100には、第2ホログラム95によって再生
される表示情報と同一の情報が記されている。This hologram unit 92 has a structure as shown in FIG. Specifically, 94 is the first
A hologram, 95 is a second hologram, 96 is a display plate, the first hologram 94 is on the first surface 97 side of the hologram unit 92, the second hologram 95 is on the second surface 98 side of the hologram unit 92, Each is configured to form a reproduced image. The first hologram 94 is provided on the first surface 99 of the display plate 96 on which the first hologram 94 is arranged.
The same information as the display information reproduced by the display plate 96 on which the second hologram 95 is arranged.
The same information as the display information reproduced by the second hologram 95 is written on the second surface 100 of the.
【0189】このように構成されたホログラムユニット
92は、図32に示したように、線状光源である蛍光灯
91の下に配置される。この動作を説明するために、図
34の側面図を参照すると、蛍光灯91の領域101か
ら発する照明光102によって、第1ホログラム94の
再生像103が形成される。この例では、「非常用電
話」の文字が表示される。一方、蛍光灯91の領域10
4から発する照明光105によって、第2ホログラム9
5の再生像106が形成され、同様に「非常用電話」の
文字が表示される。従って、この光学式表示装置の両側
にいる人に、それぞれ非常用電話93の位置を明確に示
すことができる。また、この例の場合、表示板96の両
側に「非常用電話」の文字情報が記されており、透明な
ホログラム面を通じて反対側の表示を確認できる。従っ
て、例えば蛍光灯91が点灯しない緊急の場合にも、懐
中電灯などで非常用電話93の位置を確認できる。As shown in FIG. 32, the hologram unit 92 having such a structure is arranged below the fluorescent lamp 91 which is a linear light source. In order to explain this operation, referring to the side view of FIG. 34, a reproduced image 103 of the first hologram 94 is formed by the illumination light 102 emitted from the region 101 of the fluorescent lamp 91. In this example, the characters "emergency phone" are displayed. On the other hand, the area 10 of the fluorescent lamp 91
By the illumination light 105 emitted from the second hologram 9
A reproduced image 106 of No. 5 is formed, and similarly, the characters "emergency telephone" are displayed. Therefore, it is possible to clearly indicate the position of the emergency telephone 93 to the persons on both sides of this optical display device. Further, in this example, character information of "emergency telephone" is written on both sides of the display plate 96, and the display on the opposite side can be confirmed through the transparent hologram surface. Therefore, for example, even in an emergency where the fluorescent lamp 91 does not light up, the position of the emergency telephone 93 can be confirmed with a flashlight or the like.
【0190】なお、ここでは同一の情報を表示する例に
ついて説明したが、それぞれのホログラムに異なる情報
を記録することで両側に異なる情報を表示することが可
能であることは、言うまでもない。Although the example in which the same information is displayed is described here, it goes without saying that different information can be displayed on both sides by recording different information in each hologram.
【0191】(第14の実施形態)図35は、本実施形
態における光学式表示装置の斜視図であり、107は蛍
光灯、108は第1のホログラムユニット、109は第
2のホログラムユニットである。(Fourteenth Embodiment) FIG. 35 is a perspective view of an optical display device according to the present embodiment. 107 is a fluorescent lamp, 108 is a first hologram unit, and 109 is a second hologram unit. .
【0192】このホログラムユニット108及び109
は、それぞれ図36に示すような構造を有している。す
なわち、110は第1ホログラム、111は第1表示
板、112は第2ホログラム、113は第2表示板であ
る。このように構成された第1及び第2のホログラムユ
ニット108及び109は、図35に示したように、線
状光源である蛍光灯107の両端近傍に配置される。The hologram units 108 and 109
Have a structure as shown in FIG. That is, 110 is the first hologram, 111 is the first display plate, 112 is the second hologram, and 113 is the second display plate. The first and second hologram units 108 and 109 thus configured are arranged near both ends of the fluorescent lamp 107, which is a linear light source, as shown in FIG.
【0193】図37の平面図を用いて、本実施形態にお
ける光学式表示装置の動作を説明する。The operation of the optical display device according to the present embodiment will be described with reference to the plan view of FIG.
【0194】蛍光灯107から発する照明光114によ
って、第1ホログラム110の再生像115が形成され
る。一方、蛍光灯107から発する照明光116によっ
て、第2ホログラム112の再生像117が形成され
る。従って、この光学式表示装置の両側にいる人に、同
一の或いは異なった情報を表示することができる。The reproduced image 115 of the first hologram 110 is formed by the illumination light 114 emitted from the fluorescent lamp 107. On the other hand, the reproduced image 117 of the second hologram 112 is formed by the illumination light 116 emitted from the fluorescent lamp 107. Therefore, the same or different information can be displayed to persons on both sides of this optical display device.
【0195】また、第1表示板111には、第1ホログ
ラム110の再生像115と同一の情報が記されてお
り、もう一方の第2表示板113には、第2ホログラム
112の再生像117と同一の情報が記されており、こ
れらは、それぞれ透明なホログラム面を通じて反対側か
ら確認できる。従って、例えば蛍光灯107が点灯しな
い緊急の場合にも、懐中電灯などで情報を確認すること
ができる。The same information as the reproduced image 115 of the first hologram 110 is written on the first display plate 111, and the reproduced image 117 of the second hologram 112 is written on the other second display plate 113. The same information is written, and these can be confirmed from the opposite side through the transparent hologram surface. Therefore, for example, even in an emergency where the fluorescent lamp 107 does not light up, the information can be confirmed with a flashlight or the like.
【0196】なお、ここでは、緊急時の表示のために表
示板を設け、この両面に一つずつホログラムを配置する
構成を説明したが、これ以外の応用において、上記機能
を有する表示板が不用の場合には、ホログラムユニット
を1枚のホログラムで置き換えることもできる。このホ
ログラムは、その表面側及び裏面側から2重露光して記
録された反射型ホログラムであり、両側から、同一の或
いは異なった再生像を観察することができる。[0196] Here, the configuration has been described in which the display plate is provided for an emergency display, and the holograms are arranged one on each side of the display plate. However, in other applications, the display plate having the above function is unnecessary. In this case, the hologram unit can be replaced with one hologram. This hologram is a reflection hologram recorded by double exposure from the front side and the back side, and the same or different reproduced images can be observed from both sides.
【0197】(第15の実施形態)以上の第13及び第
14の実施形態では、一つの線状光源から複数のホログ
ラムを再生する光学式表示装置の例を示したが、この再
生される複数のホログラムは、上記の例のように同一配
置面に置かれる必要はない。(Fifteenth Embodiment) In the above thirteenth and fourteenth embodiments, an example of an optical display device for reproducing a plurality of holograms from one linear light source is shown. The holograms need not be placed on the same placement surface as in the above example.
【0198】図38は、一つのホログラムを側壁に、及
びもう一つのホログラムを天井に配置した、本実施形態
における光学式表示装置の平面図である。FIG. 38 is a plan view of the optical display device according to the present embodiment in which one hologram is arranged on the side wall and the other hologram is arranged on the ceiling.
【0199】118は蛍光灯、119は第1ホログラ
ム、120は第2ホログラムである。蛍光灯118を発
した照明光121は、第1ホログラム119の再生像1
22を形成し、照明光123は、第2ホログラム120
の再生像124を形成する。このような再生動作が実現
可能であるのは、本発明におけるホログラムが蛍光灯で
再生可能であるためである。Reference numeral 118 is a fluorescent lamp, 119 is a first hologram, and 120 is a second hologram. The illumination light 121 emitted from the fluorescent lamp 118 is the reproduced image 1 of the first hologram 119.
22 and the illumination light 123 forms the second hologram 120.
To form a reproduced image 124. Such a reproducing operation can be realized because the hologram of the present invention can be reproduced by a fluorescent lamp.
【0200】このような複数のホログラムを同時に再生
する光学式表示装置の構成は、この形態に限られること
はなく、線状光源から全方位に発せられる光を照明光と
して巧みに利用することで、これ以外にも種々の構成が
可能になる。The structure of the optical display device for simultaneously reproducing a plurality of holograms as described above is not limited to this form, and the light emitted from the linear light source in all directions can be skillfully used as the illumination light. In addition to this, various configurations are possible.
【0201】なお、第1の実施形態では、ホログラムの
作製プロセスにおいて、参照光16を入射平面15の上
に入射させたが、これに限られるものではなく、あえて
この構成をとらないことも有効になる。例えば、物体光
を入射平面上に入射させ、その一方で参照光を入射平面
とは異なる平面上に入射させて、ホログラムを形成する
と、図38に示した蛍光灯とホログラムとの配置におい
て、左方から入る照明光に対して再生像をホログラムの
正面から見ることができる。また、照明光の反射光と再
生像とが得られる方向が異なるため、見やすい表示が実
現する。In the first embodiment, the reference beam 16 is made incident on the incident plane 15 in the hologram manufacturing process. However, the present invention is not limited to this, and it is effective not to take this structure. become. For example, when the object light is made incident on the incident plane and the reference light is made incident on a plane different from the incident plane to form a hologram, in the arrangement of the fluorescent lamp and the hologram shown in FIG. The reproduced image can be seen from the front of the hologram with respect to the illumination light coming from one side. Further, since the reflected light of the illumination light and the direction in which the reproduced image is obtained are different, a display that is easy to see is realized.
【0202】(第16の実施形態)本発明におけるホロ
グラムの作製方法は、第1の実施形態で述べた方法に限
られることはない。例えば、一旦透過ホログラムとして
記録された像を再生し、これを反射型ホログラムとして
記録することも、可能である。(Sixteenth Embodiment) The method for producing a hologram in the present invention is not limited to the method described in the first embodiment. For example, it is possible to reproduce an image once recorded as a transmission hologram and record it as a reflection hologram.
【0203】図39A及び図39Bは、本実施形態にお
けるホログラムの作製光学系の側面図及び平面図をそれ
ぞれ示す。39A and 39B are a side view and a plan view, respectively, of the hologram manufacturing optical system in this embodiment.
【0204】図39Aに図示されるように、すりガラス
125に入射したレーザ光126は、拡散光127とな
ってスリット128に入射する。側面から見たスリット
128は幅が狭く、拡散光127の一部しか通過させな
い。従って、これを通過した光は、側面から見るとあた
かも一点から発した拡がり光に類似して見える。この光
がパターンマスク129の情報を読み取り、ホログラム
乾板130の上に物体光131として照射されるが、こ
れは、パターンマスク129のホログラム乾板130へ
の投影と見ることができる。被写体の情報を含むこの物
体光131は、ホログラム乾板130にこれと同じ側か
ら入射する参照光132との間で干渉縞を形成し、ホロ
グラム乾板130にこの干渉縞が記録される。As shown in FIG. 39A, the laser light 126 incident on the frosted glass 125 becomes diffused light 127 and enters the slit 128. The slit 128 seen from the side has a narrow width and allows only a part of the diffused light 127 to pass through. Therefore, the light passing through it looks like a divergent light emitted from one point when viewed from the side. This light reads the information on the pattern mask 129 and irradiates the hologram dry plate 130 as object light 131, which can be regarded as a projection of the pattern mask 129 on the hologram dry plate 130. The object light 131 containing the information of the subject forms an interference fringe on the hologram dry plate 130 with the reference light 132 incident from the same side, and the interference fringe is recorded on the hologram dry plate 130.
【0205】このとき、ホログラム乾板130に投影さ
れるパターンマスク129の「影」は拡大されているの
で、予めこの投影倍率を考慮して、パターンマスク12
9は一方向に縮小して作製されている。この倍率は光学
系の設定によって異なるが、通常は約1.2倍〜約2倍
である。At this time, since the “shadow” of the pattern mask 129 projected on the hologram dry plate 130 is enlarged, the pattern mask 12 is taken into consideration in consideration of this projection magnification in advance.
9 is manufactured by reducing in one direction. This magnification varies depending on the setting of the optical system, but is usually about 1.2 times to about 2 times.
【0206】一方、図39Bの平面図に示されるよう
に、上方から見たスリット128の幅は広く、すりガラ
ス125を発した拡散光127を広い範囲にわたって通
過させる。図39Bでは、スリット128の中央部を通
過した拡散光を実線で、またスリット128の両端部を
通過した拡散光を破線で示している。実線で示された拡
散光は、パターンマスク129を正面から見たときの情
報をホログラム乾板130に投影し、破線で示された両
拡散光は、それぞれスリット128の端部からパターン
マスク129を少し斜めに見たときの情報をホログラム
乾板130に投影する。これらの情報を含んだ物体光1
31は、ホログラム乾板130に同じ側から入射する参
照光132との間で干渉縞を形成し、ホログラム乾板1
30にこの干渉縞が記録される。これは、後にホログラ
ムを再生するときに、観察者の両眼に向けて異なった角
度から見たパターンマスク129の再生像を形成する原
理となる。On the other hand, as shown in the plan view of FIG. 39B, the slit 128 seen from above has a wide width and allows the diffused light 127 emitted from the frosted glass 125 to pass over a wide range. In FIG. 39B, the diffused light passing through the central portion of the slit 128 is shown by a solid line, and the diffused light passing through both ends of the slit 128 is shown by a broken line. The diffused light indicated by the solid line projects the information when the pattern mask 129 is viewed from the front onto the hologram dry plate 130, and the two diffused lights indicated by the broken lines respectively slightly pass through the pattern mask 129 from the end of the slit 128. Information when viewed obliquely is projected on the hologram dry plate 130. Object light 1 containing these information
31 forms interference fringes with the reference light 132 which is incident on the hologram dry plate 130 from the same side.
This interference fringe is recorded at 30. This is the principle of forming a reproduced image of the pattern mask 129 viewed from different angles toward both eyes of the observer when reproducing the hologram later.
【0207】以上、わかりやすくするために側面図と平
面図とに分けて説明を行ってきたが、実際のホログラム
作製プロセスでは、上記の干渉縞の記録が同時に進行す
ることは、言うまでもない。Although the side view and the plan view have been described separately for the sake of clarity, it goes without saying that the recording of the above interference fringes proceeds simultaneously in the actual hologram manufacturing process.
【0208】図40は、上記のプロセスで作製されたホ
ログラムをマスタホログラムとし、そのマスタホログラ
ムから反射型ホログラムを得るための光学系を表すもの
である。マスタホログラム133に入射させる照明光1
34は、このマスタホログラムを作製するときに用いた
参照光132に等しい。この照明光134によってマス
タホログラム133から再生光135が形成され、これ
が物体光となってホログラム乾板136に入射し、この
裏側から入射する参照光137との間で干渉縞を形成す
ることにより、反射型ホログラムが形成される。FIG. 40 shows an optical system for obtaining a reflection hologram from the master hologram using the hologram produced by the above process as a master hologram. Illumination light 1 incident on the master hologram 133
34 is equal to the reference light 132 used when producing this master hologram. The reproduction light 135 is formed from the master hologram 133 by the illumination light 134, and this becomes the object light and enters the hologram dry plate 136, and by forming an interference fringe with the reference light 137 entering from the back side, the reflection light 135 is reflected. A type hologram is formed.
【0209】以上のように、本実施形態では一旦透過型
ホログラムを作製し、これをマスタホログラムとして反
射型ホログラムを作製する。この方法により、反射型ホ
ログラムを作製する光学系構成が容易になり、また、再
生表示面とホログラムとの間の距離を再調整できるとい
う利点がある。即ち、マスタホログラム作製時にパター
ンマスク129が置かれていた位置に再生像138が形
成されるが、マスタホログラム133と再生像138と
の間の距離がd1であったのに対し、反射型ホログラム
136と再生像138との間の距離はd2となってい
る。これにより、再生像のホログラム面からの浮上量
を、拡大或いは縮小することができる。As described above, in this embodiment, the transmission hologram is once produced, and the reflection hologram is produced using this as a master hologram. This method has the advantages that the configuration of the optical system for producing the reflection hologram becomes easy and that the distance between the reproduction display surface and the hologram can be readjusted. That is, the reconstructed image 138 is formed at the position where the pattern mask 129 was placed when the master hologram was produced, but the distance between the master hologram 133 and the reconstructed image 138 was d1, whereas the reflection hologram 136 was formed. The distance between the image and the reproduced image 138 is d2. Thereby, the flying height of the reproduced image from the hologram surface can be enlarged or reduced.
【0210】(第17の実施形態)図41は、第17の
実施形態におけるホログラムの作製光学系を示してい
る。これも、一旦透過型ホログラムを作製し、これをマ
スタホログラムとして反射型ホログラムを形成するプロ
セスである。(Seventeenth Embodiment) FIG. 41 shows a hologram manufacturing optical system in the seventeenth embodiment. This is also a process in which a transmissive hologram is once produced and a reflective hologram is formed by using this as a master hologram.
【0211】図41において、3次元物体である被写体
139を照明光140で照射することで得られる物体光
141が、これと同じ側からホログラム乾板142に入
射する参照光143との間で干渉縞を形成する。これが
透過ホログラムとしてホログラム乾板142に記録され
て、マスタホログラム144となる。In FIG. 41, the object light 141 obtained by illuminating the object 139, which is a three-dimensional object, with the illumination light 140 interferes with the reference light 143 incident on the hologram dry plate 142 from the same side. To form. This is recorded as a transmission hologram on the hologram dry plate 142 and becomes the master hologram 144.
【0212】図42において、マスタホログラム144
に参照光143の共役波である照明光145を入射する
ことで、被写体139の再生像が得られる。ここでは、
スリット146をマスタホログラム144に近接して配
置し、これを通して出射してきた光を物体光147と
し、ホログラム乾板148の裏側から入射する参照光1
49と間で干渉縞を形成させて、これを反射型ホログラ
ムとしてホログラム乾板148に記録する。なお、15
0は、被写体139の再生像である。In FIG. 42, the master hologram 144
When the illumination light 145, which is a conjugate wave of the reference light 143, is incident on, a reproduced image of the subject 139 is obtained. here,
The slit 146 is arranged close to the master hologram 144, and the light emitted through the slit is used as the object light 147. The reference light 1 is incident from the back side of the hologram dry plate 148.
Interference fringes are formed between the hologram 49 and the hologram 49, and this is recorded on the hologram dry plate 148 as a reflection hologram. In addition, 15
0 is a reproduced image of the subject 139.
【0213】このような手法をとることにより、3次元
物体、或いはホログラム面から離れた物体に対しても、
ボケのない再生像を得ることができる。By taking such a method, even for a three-dimensional object or an object distant from the hologram surface,
A reproduced image without blur can be obtained.
【0214】(第18の実施形態)図43は、第18の
実施形態におけるホログラムの作製光学系を示してい
る。これも、一旦透過型ホログラムを作製し、これをマ
スタホログラムとして反射型ホログラムを形成するプロ
セスである。(Eighteenth Embodiment) FIG. 43 shows an optical system for producing a hologram in the eighteenth embodiment. This is also a process in which a transmissive hologram is once produced and a reflective hologram is formed by using this as a master hologram.
【0215】図43の光学系が図42の光学系と異なる
のは、スリット146に代えて負のシリンドリカルレン
ズ151と開口152とを配置した点である。このシリ
ンドリカルレンズ151の働きにより、再生光153が
図中の上下方向において像を結ぶ位置をホログラム乾板
154の上に合致させることができ、これにより、3次
元物体或いはホログラム面から離れた物体に対して、シ
ャープな再生像を得ることができる。なお、155は、
被写体139の再生像である。The optical system of FIG. 43 differs from the optical system of FIG. 42 in that the slit 146 is replaced by a negative cylindrical lens 151 and an aperture 152. By the function of the cylindrical lens 151, the position where the reproduced light 153 forms an image in the vertical direction in the figure can be matched on the hologram dry plate 154, and thus, for a three-dimensional object or an object distant from the hologram surface. Therefore, a sharp reproduced image can be obtained. In addition, 155 is
It is a reproduced image of the subject 139.
【0216】図43では、再生像155がマスタホログ
ラムとホログラム乾板との間に形成される場合を想定し
て、負のパワーを持つシリンドリカルレンズ151を使
用しているが、図43において再生像155がホログラ
ム乾板154の左側に形成される場合は、正のパワーを
持つシリンドリカルレンズを使用する。In FIG. 43, the cylindrical lens 151 having negative power is used, assuming that the reproduced image 155 is formed between the master hologram and the hologram dry plate. However, in FIG. 43, the reproduced image 155 is used. Is formed on the left side of the hologram dry plate 154, a cylindrical lens having a positive power is used.
【0217】(第19の実施形態)図44は、本発明の
第19の実施形態における光学式表示装置の構成を示す
側面図である。この実施形態では、本発明の光学式表示
装置が、トンネル内の道路標識として用いられている。(Nineteenth Embodiment) FIG. 44 is a side view showing the structure of an optical display device according to a nineteenth embodiment of the present invention. In this embodiment, the optical display device of the present invention is used as a road sign in a tunnel.
【0218】図44において、201は本実施形態の光
学式表示装置、202はホログラムスクリーン、203
はシリンドリカルレンズ、204はLED表示装置であ
る。光学式表示装置201は、トンネル205の天井面
206に配置されている。なお、図示するように、トン
ネル205の幅方向(図面に垂直)をx方向、長手方向
をy方向、上下方向をz方向とする。In FIG. 44, 201 is the optical display device of this embodiment, 202 is a hologram screen, and 203.
Is a cylindrical lens, and 204 is an LED display device. The optical display device 201 is arranged on the ceiling surface 206 of the tunnel 205. As illustrated, the width direction (perpendicular to the drawing) of the tunnel 205 is the x direction, the longitudinal direction is the y direction, and the vertical direction is the z direction.
【0219】LED表示装置204に表示された画像
は、シリンドリカルレンズ203によってホログラムス
クリーン202の上に投影され、このホログラムスクリ
ーン202によって回折反射された画像は、仮想表示面
208の上に再生結像される。このとき、像209をト
ンネル205の内部を通行中の車から見ると、標識が、
あたかもトンネル205の天井面206から離れて下が
った位置に吊り下げられているかのように見える。しか
し、これは仮想表示面208の上での表示であり、現実
的にその表示面208には何も物体は存在せず、車との
接触事故などは全く起こり得ない。The image displayed on the LED display device 204 is projected on the hologram screen 202 by the cylindrical lens 203, and the image diffracted and reflected by the hologram screen 202 is reproduced and imaged on the virtual display surface 208. It At this time, when the image 209 is seen from the car passing through the inside of the tunnel 205, the sign is
It looks as if it were suspended from the ceiling surface 206 of the tunnel 205 and lowered. However, this is a display on the virtual display surface 208, and there is practically no object on the display surface 208, and a contact accident with a vehicle or the like cannot occur at all.
【0220】仮想表示面208は、空間内に仮想的に設
けられた平面或いは曲面である。ホログラムスクリーン
202の表面で反射する反射光は、路面に向かう方向或
いは天井面206に向かう方向に偏向されて、運転者の
目に直接入ることはない。これらの偏向された反射光
は、それぞれ道路面や天井面を照らす照明光として、有
用である。The virtual display surface 208 is a plane or curved surface virtually provided in the space. The reflected light reflected by the surface of the hologram screen 202 is deflected in the direction toward the road surface or the direction toward the ceiling surface 206 and does not directly enter the eyes of the driver. These deflected reflected lights are useful as illumination lights for illuminating road surfaces and ceiling surfaces, respectively.
【0221】本実施形態の光学式表示装置が上記のよう
な機能を有する理由について、以下に説明する。The reason why the optical display device of this embodiment has the above-mentioned functions will be described below.
【0222】図44において、LED表示装置204に
表示された画像は、シリンドリカルレンズ203によっ
てホログラムスクリーン202の上に結像される。 L
ED表示装置204に表示される画像は上下左右が反転
しており、また、シリンドリカルレンズ203の母線
は、x方向に平行に置かれている。このとき、それぞれ
の構成要素は、画像のz成分だけがホログラムスクリー
ン202の上に合焦されるよう配置されている。言い換
えると、シリンドリカルレンズ203の作用によって、
前記画像に含まれている例えばx方向に延びる線や輪郭
が、ホログラムスクリーン202の上で最も鮮明になる
ように、各構成要素が配置される。その結果、ホログラ
ムスクリーン202の位置に通常の投射用スクリーンを
置いて見ると、そこには図45に示すような、x方向に
延びる線や輪郭のみが鮮明でz方向に延びる線や輪郭が
ぼけた像が写っていることになる。なお、図45は、円
形及び正方形の像をシリンドリカルレンズ203で結像
し、ホログラムスクリーン202の位置に通常の投射用
スクリーンを置いたときに見える様子を、模式的に描い
た図である。In FIG. 44, the image displayed on the LED display device 204 is formed on the hologram screen 202 by the cylindrical lens 203. L
The image displayed on the ED display device 204 is inverted vertically and horizontally, and the generatrix of the cylindrical lens 203 is placed parallel to the x direction. At this time, each component is arranged so that only the z component of the image is focused on the hologram screen 202. In other words, by the action of the cylindrical lens 203,
The respective constituent elements are arranged so that the lines and the contours extending in the x direction, for example, included in the image become clearest on the hologram screen 202. As a result, when a normal projection screen is placed at the position of the hologram screen 202, only the lines and contours extending in the x direction are clear and the lines and contours extending in the z direction are blurred, as shown in FIG. 45. The image will be reflected. Note that FIG. 45 is a diagram schematically illustrating how a circular and square image is formed by the cylindrical lens 203 and a normal projection screen is placed at the position of the hologram screen 202.
【0223】次に、ホログラムスクリーン202の機能
について、説明する。Next, the function of the hologram screen 202 will be described.
【0224】図46A及び図46Bは、光学式表示装置
201からホログラムスクリーン202とLED表示装
置204とのみを取り出した構成の平面図及び側面図で
ある。シリンドリカルレンズ203がない場合、ホログ
ラムスクリーン202は、LED表示装置204の点A
を発した光を仮想表示面208の上の点Bに結像する機
能を有している。46A and 46B are a plan view and a side view of a structure in which only the hologram screen 202 and the LED display device 204 are taken out from the optical display device 201. If the cylindrical lens 203 is not provided, the hologram screen 202 will be displayed at the point A of the LED display device 204.
Has a function of forming an image on the point B on the virtual display surface 208.
【0225】上記の機能を有するホログラムスクリーン
202は、例えば図47に示す露光光学系で作製でき
る。すなわち、レンズ210によって集光されたレーザ
ビーム211は、点Aの位置に置かれたピンホール21
2を通過して発散光となり、後にホログラムスクリーン
202となるホログラム乾板213に、図中右側から入
射する。一方、点Bに向かって収束するレーザビーム2
14は、ホログラム乾板213に、図中左側、即ち前記
のレーザビーム211とは反対側から入射する。これら
の2つのレーザビームの干渉パターンがホログラム乾板
213に記録されることで、上記のような機能を有する
ホログラムスクリーン202が構成される。The hologram screen 202 having the above-mentioned function can be manufactured by the exposure optical system shown in FIG. 47, for example. That is, the laser beam 211 condensed by the lens 210 is the pinhole 21 placed at the position of the point A.
After passing through 2, the light becomes divergent light, and is incident on the hologram dry plate 213 which will later become the hologram screen 202 from the right side in the figure. On the other hand, the laser beam 2 that converges toward the point B
14 is incident on the hologram dry plate 213 from the left side in the figure, that is, the side opposite to the laser beam 211. By recording the interference pattern of these two laser beams on the hologram dry plate 213, the hologram screen 202 having the above-described function is configured.
【0226】シリンドリカルレンズ203が光路内に配
置され、図45に示したような、画像のz成分(即ちx
方向に延びる線や輪郭)のみが鮮明で画像のx成分(即
ちz方向に延びる線や輪郭)がぼけた像が投影される
と、ホログラムスクリーン202は、下記のような機能
を示す。The cylindrical lens 203 is arranged in the optical path, and as shown in FIG. 45, the z component of the image (that is, x component).
When an image in which only the lines and contours extending in the direction are clear and the x component of the image (that is, the lines and contours extending in the z direction) is blurred is projected, the hologram screen 202 exhibits the following functions.
【0227】図48A及び図48Bは、光学式表示装置
201の各要素を光線がどのように進んでいくかを示す
平面図及び側面図である。48A and 48B are a plan view and a side view showing how a light ray travels through each element of the optical display device 201.
【0228】まず、画像のx成分については、図48A
に示すように、シリンドリカルレンズ203の作用を受
けていないため、LED表示装置204の上に表示され
た点Aの像がそのままホログラムスクリーン202に投
影されていると考えることができる。従って、図45に
おいて点Aを発した光が点Bに結像されたのと同様に、
ホログラムスクリーン202の作用により、x成分のみ
(即ちz方向に延びる線や輪郭)が仮想表示面208の
上にシャープに結像されることになる。First, regarding the x component of the image, FIG.
As shown in FIG. 7, since it is not affected by the cylindrical lens 203, it can be considered that the image of the point A displayed on the LED display device 204 is directly projected on the hologram screen 202. Therefore, as in the case where the light emitted from the point A is imaged at the point B in FIG.
Due to the action of the hologram screen 202, only the x component (that is, the line or contour extending in the z direction) is sharply imaged on the virtual display surface 208.
【0229】一方、画像のz成分については、上述のよ
うにシリンドリカルレンズ203の作用によってホログ
ラムスクリーン202の上で最も鮮明になっている。こ
れを図示すると、図48Bのように、LED表示装置2
04の上に表示された点Aの像が、ホログラムスクリー
ン202の上の点Cに結像されている。点Cには、点A
を発してz方向に一旦広がった光がシリンドリカルレン
ズ203を透過した後、z成分だけがある収束角度をも
って収束されている。このため、ホログラムスクリーン
202によって回折反射した後は、z方向にわずかな発
散角度を持つ発散光となって、仮想表示面208の上に
投影される。On the other hand, the z component of the image is the clearest on the hologram screen 202 due to the action of the cylindrical lens 203 as described above. This is illustrated in FIG. 48B. As shown in FIG.
The image of the point A displayed on 04 is formed on the point C on the hologram screen 202. Point C is point A
The light that has emitted and once spread in the z direction is transmitted through the cylindrical lens 203, and then is converged at a convergence angle with only the z component. Therefore, after being diffracted and reflected by the hologram screen 202, it becomes divergent light having a slight divergence angle in the z direction and is projected on the virtual display surface 208.
【0230】厳密に言うと、この発散光に含まれる各光
束は、僅かに異なった波長成分を有する。つまり、表示
装置の発光分布には数十nmの幅があり、ホログラムス
クリーン202によって分光され、各波長ごとに異なる
角度で回折反射される。Strictly speaking, each light beam included in this divergent light has a slightly different wavelength component. In other words, the light emission distribution of the display device has a width of several tens of nm, is dispersed by the hologram screen 202, and is diffracted and reflected at different angles for each wavelength.
【0231】以上では、x成分とz成分とに分けて、L
ED表示装置204の上に表示された像がどのような経
過をたどって仮想表示面208の上に投影及び結像され
るかを説明してきたが、その結果として、観察者215
の目にはどのように見えるかを、次に説明する。In the above, the L component is divided into the x component and the z component.
It has been described how the image displayed on the ED display device 204 is projected and imaged on the virtual display surface 208. As a result, the observer 215
What it looks like to the eye is described next.
【0232】図49A及び図49Bは、図48A及び図
48Bからホログラムスクリーン202以降の光線を取
り出した平面図及び側面図で、仮想表示面208から離
れた位置から見ている観察者215の瞳に至る光線の経
路が示されている。FIGS. 49A and 49B are a plan view and a side view in which the light rays after the hologram screen 202 are taken out from FIGS. 48A and 48B, respectively, and show the pupil of the observer 215 seen from a position away from the virtual display surface 208. The paths of the rays to reach are shown.
【0233】図49Aに示すように、観察者215の左
右それぞれの目には、仮想表示面208の上の1点Bか
ら光が発せられた場合と同様の光線が入射している。こ
れは即ち、画像のx成分が、仮想表示面208の上でシ
ャープな線や輪郭となって見えていることを示す。な
お、観察者215には、2本の破線で示された範囲内に
おいて、上記の画像が見える。As shown in FIG. 49A, the same light rays as when light is emitted from point B on the virtual display surface 208 are incident on the left and right eyes of the observer 215. This means that the x component of the image appears as a sharp line or outline on the virtual display surface 208. It should be noted that the viewer 215 can see the above image within the range indicated by the two broken lines.
【0234】一方、図49Bに示すように、観察者21
5の両方の目には、ホログラムスクリーン202の1点
Cから発せられた場合と同様の光線が入射している。こ
れは即ち、画像のz成分が、ホログラムスクリーン20
2の上でシャープな線や輪郭となって見えていることを
示す。なお、観察者215には、2本の破線で示された
範囲内において、上記の画像が見える。On the other hand, as shown in FIG.
The same light rays as those emitted from one point C of the hologram screen 202 are incident on both eyes of No. 5. This means that the z component of the image is the hologram screen 20.
It shows that it is visible as a sharp line or outline on 2. It should be noted that the viewer 215 can see the above image within the range indicated by the two broken lines.
【0235】上述のようなx成分とz成分とが互いに異
なった見え方をするとき、人の目には一つの画像として
認識することが困難なように思えるが、実はそうではな
い。When the x component and the z component look different from each other as described above, it seems difficult for the human eye to recognize as one image, but it is not so.
【0236】一般に、人の目には水平方向の両眼視差が
あるために、立体感や奥行き感が認識される。ここで、
両眼視差とは、一つの物体を見るときに右目と左目の視
野の中で物体の像が投影される位置が異なること、或い
はその位置の差を意味する。例えば、簡便のために縦に
延びる長い直線を両目で見たと仮定すると、右目も左目
もそれを縦に延びる長い直線であると認識できる。それ
と同時に、両眼視差によりその像が投影される位置がそ
れぞれの目で異なるため、水平方向に概略どのくらい離
れた位置にその長い直線が置かれているかを、経験的に
判断できる。Generally, since the human eyes have a binocular parallax in the horizontal direction, a stereoscopic effect and a sense of depth are recognized. here,
The binocular parallax means that the positions where the images of the objects are projected are different in the visual fields of the right eye and the left eye when one object is viewed, or the difference between the positions. For example, assuming that a long straight line extending vertically is viewed by both eyes for the sake of simplicity, both the right and left eyes can recognize it as a long straight line extending vertically. At the same time, because the position where the image is projected is different for each eye due to binocular parallax, it is possible to empirically determine how far apart the long straight line is in the horizontal direction.
【0237】一方、鉛直方向に対しては、人の目は同じ
高さにあるために上記のような両眼視差は発生せず、そ
の結果として立体感や奥行き感が得られにくい。例え
ば、簡便のために横に延びる長い直線を両目で見たと仮
定すると、右目も左目もそれを横に延びる長い直線であ
ると認識できる。しかし、その像が投影される位置は両
方の目で変わらないため、視差は生じない。従って、鉛
直方向にどのくらい離れた位置にその長い直線が置かれ
ているかということを、明確には判断できない。例え
ば、高い鉄棒につかまるために飛びつこうとするとき
に、空を背景として左右に延びる直線として目に映る鉄
棒までの距離がつかめず、少しの瞬間だけ飛びつくこと
を躊躇する場合が、上述のケースに相当する。On the other hand, in the vertical direction, since the human eyes are at the same height, the binocular parallax as described above does not occur, and as a result, it is difficult to obtain a stereoscopic effect and a sense of depth. For example, assuming that a long straight line extending horizontally is viewed by both eyes for the sake of simplicity, both the right and left eyes can be recognized as long straight lines extending horizontally. However, since the position where the image is projected is the same for both eyes, no parallax occurs. Therefore, it cannot be clearly determined how far apart the long straight line is in the vertical direction. For example, when trying to jump to catch a high horizontal bar, if you can not grasp the distance to the horizontal bar that appears as a straight line extending to the left and right against the sky as a background, you may hesitate to jump for a moment, Corresponds to the case.
【0238】重要なことは、水平方向の両眼視差こそ
が、立体感や奥行き感を与える最も支配的な要素であ
る。これに基づいて、上記した本発明の光学式表示装置
のx成分とz成分とそれぞれの見え方を、考察する。It is important that the binocular parallax in the horizontal direction is the most dominant factor that gives a stereoscopic effect and a sense of depth. Based on this, the appearance of each of the x component and the z component of the above-described optical display device of the present invention will be considered.
【0239】図49Aで示したのは、観察者215の左
右それぞれの目には、画像のx成分のシャープな線や輪
郭が、仮想表示面208の上において見えているという
事実である。これは、上述の比喩で言うと、縦に延びる
長い直線の見え方に相当する。従って、観察者215の
左右それぞれの目には両眼視差が生じているため、画像
がちょうど仮想表示面208の上に位置しているという
ことが認識される。FIG. 49A shows the fact that the left and right eyes of the observer 215 can see the sharp lines and contours of the x component of the image on the virtual display surface 208. In the metaphor above, this corresponds to the appearance of a long straight line extending vertically. Therefore, since the left and right eyes of the observer 215 have binocular parallax, it is recognized that the image is located exactly on the virtual display surface 208.
【0240】一方、図49Bに示したのは、観察者21
5の左右それぞれの目には、画像のz成分のシャープな
線や輪郭が、ホログラムスクリーン202の上において
見えているという事実である。これは、上述の比喩で言
うと、横に延びる長い直線の見え方に相当する。従っ
て、観察者215の左右それぞれの目には両眼視差が生
じないため、画像の位置を明確には判断できない。On the other hand, FIG. 49B shows that the observer 21
It is the fact that sharp lines and contours of the z component of the image are visible on the holographic screen 202 in the left and right eyes of 5, respectively. In the metaphor above, this corresponds to the appearance of a long straight line extending horizontally. Therefore, the binocular parallax does not occur in the left and right eyes of the observer 215, and the position of the image cannot be clearly determined.
【0241】従って、x成分のシャープな線や輪郭が、
両眼視差を与える主因子であり、位置を認識する上での
支配的な要因となるため、結果的に、観察者の目には仮
想表示面208の位置に像が浮かんでいるように見える
ことになる。Therefore, the sharp line or outline of the x component is
Since it is a main factor that gives the binocular parallax and is a dominant factor in recognizing the position, as a result, it looks as if an image floats at the position of the virtual display surface 208 to the eyes of the observer. It will be.
【0242】なお、上記の説明では省略したが、ホログ
ラムスクリーン202、シリンドリカルレンズ203、
LED表示装置204の相対的な設置角度は、意図的に
傾けてある。これは、LED表示装置204の上に通常
は縦横等間隔に形成されているマトリックス状の画素配
列を、歪むことなく鮮明にホログラムスクリーン202
の上に結像させるためである。これは、建築物の撮影時
に用いられるフロントライジングと呼ばれるテクニック
である。すなわち、通常のカメラを背の高いビルのよう
な建築物に向けて、見上げるような形で写真撮影する
と、本来長方形であるビルの形が、図50に示したよう
な台形型となって撮影される。フロントライジング法
は、このような形状の歪みを矯正し、且つ被写体全体で
焦点が合っているような写真を撮影する時に、用いられ
る。Although omitted in the above description, the hologram screen 202, the cylindrical lens 203,
The relative installation angle of the LED display device 204 is intentionally inclined. This is because the matrix screen pixel array, which is normally formed on the LED display device 204 at equal intervals in the vertical and horizontal directions, can be clearly displayed without distortion.
This is to form an image on top of. This is a technique called front rising used when photographing buildings. That is, when a normal camera is pointed at a building such as a tall building and photographed in a form of looking up, the originally rectangular shape of the building becomes a trapezoidal shape as shown in FIG. To be done. The front rising method is used to correct the distortion of such a shape and to take a photograph in which the entire subject is in focus.
【0243】フロントライジング法の手順を、図51A
〜図51Dに示す。ここで、216はフィルム面、21
7は撮影レンズである。The procedure of the front rising method is shown in FIG.
~ Shown in Figure 51D. Here, 216 is the film surface, 21
7 is a taking lens.
【0244】すなわち、まず通常の配置(図51A)か
らカメラを被写体の方に向け(図51B)、次にフィル
ム面216だけを被写体に平行な方向へ傾ける(図51
C)。このとき、前記した被写体の歪みが矯正される。
次に、撮影レンズ217を被写体に平行な方向へ傾ける
(図51D)。このとき、被写体全体にわたって焦点が
合うようになる。なお、フロントライジングの名前は、
上記手順の結果として、撮影レンズ217がフィルム面
216に対して持ち上げられた形になることに由来す
る。That is, first, the camera is turned from the normal arrangement (FIG. 51A) toward the subject (FIG. 51B), and then only the film surface 216 is tilted in the direction parallel to the subject (FIG. 51).
C). At this time, the above-mentioned distortion of the subject is corrected.
Next, the taking lens 217 is tilted in a direction parallel to the subject (FIG. 51D). At this time, the entire subject is in focus. The name of front rising is
As a result of the above procedure, the taking lens 217 comes to be in a state of being lifted with respect to the film surface 216.
【0245】図52は、これまでに説明してきた本実施
形態の光学式表示装置201のホログラムスクリーン2
02、シリンドリカルレンズ203、LED表示装置2
04のみを取り出して、左回りに回転させた図である。
LED表示装置204を被写体、シリンドリカルレンズ
203を撮影レンズ、ホログラムスクリーン202をフ
ィルム面と考えれば、本実施形態の光学式表示装置20
1が、上記のフロントライジングと同じ構成をとってい
ることがわかる。FIG. 52 is a hologram screen 2 of the optical display device 201 of the present embodiment described so far.
02, cylindrical lens 203, LED display device 2
It is the figure which took out only 04 and rotated it counterclockwise.
Considering the LED display device 204 as a subject, the cylindrical lens 203 as a photographing lens, and the hologram screen 202 as a film surface, the optical display device 20 of the present embodiment.
It can be seen that No. 1 has the same configuration as the above front rising.
【0246】以上は、LED表示装置204が縦横に等
間隔に形成されているマトリックス状の画素配列を有し
ていることを想定したときの光学式表示装置201の配
置構成であるが、図50に示したような台形の歪みを補
正するような画素配列を持つ表示装置を使用することが
できる場合は、これらの配置構成は異なってくる。The above is the arrangement configuration of the optical display device 201 when it is assumed that the LED display device 204 has a matrix of pixel arrays formed at equal intervals in the vertical and horizontal directions. If a display device having a pixel array that corrects the trapezoidal distortion as shown in FIG. 2 can be used, these arrangements are different.
【0247】図53は、台形の歪みを補正するようには
じめから上下反転した台形状の画素配列を持つ表示装置
218を用いるときの配置構成である。FIG. 53 shows an arrangement configuration when a display device 218 having a trapezoidal pixel array which is vertically inverted from the beginning so as to correct the trapezoidal distortion is used.
【0248】ホログラムスクリーン202、シリンドリ
カルレンズ203、表示装置218が置かれる面(図で
は直線で示されている)は、それぞれの延長線が1点で
交わるように配置されている。これはシャインプルーグ
の条件(Scheimpflug condition)と呼ばれる、写真技
術分野においてよく知られた条件である。この条件を満
たすとき、表示装置218の上に表示された画像の全体
が、鮮明にホログラムスクリーン202の上に投影され
る。The surfaces on which the hologram screen 202, the cylindrical lens 203, and the display device 218 are placed (indicated by straight lines in the figure) are arranged so that their respective extension lines intersect at one point. This is a condition well known in the photographic art, which is called Scheimpflug condition. When this condition is satisfied, the entire image displayed on the display device 218 is clearly projected on the hologram screen 202.
【0249】本発明によれば、z方向の光束は、僅かに
色が変わっているが、瞳に取り込まれる光束の中での色
変化は小さく、単色に見える。先にホログラムスクリー
ン202の作製方法を説明したときは単色レーザによる
方法のみを記述したが、同様の手法を用いて赤色、青
色、緑色のレーザによる多重露光を行えば、カラー画像
の表示が可能となる。According to the present invention, although the light flux in the z direction is slightly changed in color, the color change in the light flux taken into the pupil is small and it appears as a single color. When the method of manufacturing the hologram screen 202 was described above, only the method using a monochromatic laser was described, but if multiple exposures using red, blue, and green lasers are performed using the same method, a color image can be displayed. Become.
【0250】また、本実施形態では、シリンドリカルレ
ンズ203を用いているが、これに限るものではなく、
上記したように画像のz成分をホログラムスクリーン2
02の上に鮮明に投影結像するものであれば、他の構成
も使用できる。例えば、縦横で焦点距離の異なるアナモ
ルフィック光学系や、通常の投影レンズとシリンドリカ
ルレンズとの組み合わせが、使用可能である。特に、x
方向の焦点距離を変えられるレンズやミラーを用いる
と、像が観察される奥行き方向の位置を容易に変更する
ことができる。例えば、図54A及び図54Bに示した
ように、x方向にのみパワーをもつ可変焦点レンズ30
1を配置すると、LED表示装置204の位置を変える
ことなしに像が形成される仮想表示面208の位置が前
後する。なお、可変焦点レンズ301の代わりに可変焦
点ミラーを用いて、光路を折り曲げた構成をとることも
可能である。Further, although the cylindrical lens 203 is used in this embodiment, the present invention is not limited to this.
As described above, the z component of the image is converted into the hologram screen 2
Other configurations can be used as long as they can clearly project and form an image on 02. For example, an anamorphic optical system having different vertical and horizontal focal lengths, or a combination of an ordinary projection lens and a cylindrical lens can be used. In particular, x
By using a lens or mirror whose focal length in the direction can be changed, the position in the depth direction where the image is observed can be easily changed. For example, as shown in FIGS. 54A and 54B, the variable focus lens 30 having power only in the x direction
When 1 is arranged, the position of the virtual display surface 208 on which an image is formed is moved back and forth without changing the position of the LED display device 204. A variable focus mirror may be used instead of the variable focus lens 301, and the optical path may be bent.
【0251】また、本実施形態では、画像表示装置とし
てLED表示装置を使用しているが、これに限るもので
はなく、明るい画像を表示できるものであればよい。例
えば、LED、CRT、高分子分散型液晶パネル、或い
は有機ELパネルから選択された表示素子と、偏光スイ
ッチング素子と、から構成される画像表示装置を使用す
ることが考えられる。また、偏光スイッチング素子とし
ては、強誘電液晶パネルを含む構成が、使用可能であ
る。In the present embodiment, the LED display device is used as the image display device, but the present invention is not limited to this, and any device capable of displaying a bright image may be used. For example, it is conceivable to use an image display device including a display element selected from an LED, a CRT, a polymer dispersed liquid crystal panel, or an organic EL panel, and a polarization switching element. As the polarization switching element, a structure including a ferroelectric liquid crystal panel can be used.
【0252】以上に説明してきたように、本発明の光学
式表示装置によれば、LED表示装置204に表示され
た画像が仮想表示面208の上に再生結像されるが、こ
れは仮想表示面208の上での表示であり、現実的にそ
の表示面208には何も物体は存在しない。従って、車
との接触事故などは、全く起こり得ない。また、装置全
体の高さも低く設定できるため、狭い空間を有効に利用
できる表示装置を供することができる。As described above, according to the optical display device of the present invention, the image displayed on the LED display device 204 is reproduced and imaged on the virtual display surface 208, which is a virtual display. It is a display on the surface 208, and no object actually exists on the display surface 208. Therefore, a car accident or the like cannot occur at all. Further, since the height of the entire device can be set low, it is possible to provide a display device that can effectively use a narrow space.
【0253】また、ここでは、本発明の光学式表示装置
に関して、トンネル内の道路標識としての応用を主に説
明してきたが、これに限られるものではない。本実施形
態で説明したのと同様の形態の光学式表示装置を、投写
型のディスプレイとして使用することも容易にできる。
画像がスクリーン面から手前に浮かんで見えるという特
性を活かして、ゲーム、アミューズメント等の分野での
様々な応用形態が考えられる。The application of the optical display device of the present invention as a road sign in a tunnel has been mainly described here, but the present invention is not limited to this. The optical display device having the same configuration as that described in the present embodiment can be easily used as a projection display.
Taking advantage of the characteristic that an image floats in front of the screen surface, various application forms in fields such as games and amusement can be considered.
【0254】また、図47において、ホログラムスクリ
ーン202を作製する際に、点Bに向かって収束するレ
ーザビーム214をホログラム乾板213に図中左側か
ら入射させたが、これを図55に示すような、ホログラ
ム乾板213の左側の点Eを発する発散光であるレーザ
ビーム219に置き換えてもよい。このようにして作製
されたホログラムスクリーン220は、図56に示すよ
うに配置される。ホログラムスクリーン220以外の構
成要素は全く変わらないため、先の説明と同様に、LE
D表示装置204に表示された画像はシリンドリカルレ
ンズ203によって投影結像され、前記画像に含まれて
いる例えばx方向に延びる線や輪郭が、ホログラムスク
リーン220の上で最も鮮明になるように配置される。Further, in FIG. 47, when the hologram screen 202 is manufactured, the laser beam 214 which converges toward the point B is made incident on the hologram dry plate 213 from the left side in the figure, which is as shown in FIG. 55. The laser beam 219 which is divergent light emitted from the point E on the left side of the hologram dry plate 213 may be replaced. The hologram screen 220 manufactured in this manner is arranged as shown in FIG. Since the constituent elements other than the hologram screen 220 are not changed at all, as in the above description, the LE
The image displayed on the D display device 204 is projected and imaged by the cylindrical lens 203, and the lines and contours included in the image extending in the x direction, for example, are arranged so as to be the clearest on the hologram screen 220. It
【0255】一方、画像のx成分については、シリンド
リカルレンズ203の作用を受けないため、LED表示
装置204の上に表示された像がそのままホログラムス
クリーン220に投影されていると考えることができ
る。従って、ホログラムスクリーン220の作用によっ
て、x成分のみ(即ちz方向に延びる線や輪郭)が、そ
のホログラムスクリーン220の左側の虚像である点像
Eがあった位置に新たに形成される仮想表示面221の
上に、シャープに結像されることになる。観察者には、
ホログラムスクリーン220の向こう側の仮想表示面2
21の上にx成分の鮮明な像が見えるため、先の説明と
同様に、この場所に像が浮かんでいるように認識され
る。On the other hand, since the x component of the image is not affected by the cylindrical lens 203, it can be considered that the image displayed on the LED display device 204 is directly projected on the hologram screen 220. Therefore, by the action of the hologram screen 220, only the x component (that is, the line or the contour extending in the z direction) is newly formed at the position where the point image E which is the virtual image on the left side of the hologram screen 220 is newly formed. A sharp image is formed on 221. For the observer,
Virtual display surface 2 on the other side of the hologram screen 220
Since a clear image of the x component can be seen above 21, the image is perceived as floating in this place, as in the previous description.
【0256】このような光学式表示装置は、先の説明と
同様に道路標識として応用することが可能であるが、よ
り適した応用分野は、いわゆるヘッドアップディスプレ
イへの応用である。最もよく知られている応用例では、
自動車のダッシュボード上に配置され、フロントガラス
の向こう側のボンネットの上方付近に運転に必要な交通
情報、速度情報、ナビゲーション情報等を表示する。こ
のための配置構成の一例を、図57に示す。この場合の
表示装置204としては、LED表示装置以外に、CR
T、液晶表示装置、蛍光表示管、有機EL等が使用でき
る。また、ホログラムスクリーン220は、先に説明し
たホログラムスクリーン220の作製時と同様に、発散
光を干渉させて作製される。なお、ホログラムスクリー
ン220をフロントガラス上に設置してもよい。また、
投影光学系も、上記の説明の通りに、シリンドリカルレ
ンズ、アナモルフィック光学系、或いは通常の投影レン
ズとシリンドリカルレンズとの組み合わせでもよい。Although such an optical display device can be applied as a road sign as in the above description, a more suitable application field is a so-called head-up display. In the best known application,
It is placed on the dashboard of an automobile and displays traffic information, speed information, navigation information, etc. necessary for driving near the upper part of the hood behind the windshield. FIG. 57 shows an example of the arrangement configuration for this purpose. In this case, as the display device 204, in addition to the LED display device, CR
T, a liquid crystal display device, a fluorescent display tube, an organic EL, etc. can be used. The hologram screen 220 is produced by causing divergent light to interfere with each other, as in the case of producing the hologram screen 220 described above. The hologram screen 220 may be installed on the windshield. Also,
The projection optical system may also be a cylindrical lens, an anamorphic optical system, or a combination of an ordinary projection lens and a cylindrical lens, as described above.
【0257】(第20の実施形態)本発明によれば、ス
クリーンから離れた位置に2次元画像を投影することが
できる。この原理を応用して、3次元画像を見せる表示
装置を構成することも可能である。以下、その詳細につ
いて説明する。(Twentieth Embodiment) According to the present invention, a two-dimensional image can be projected at a position away from the screen. By applying this principle, it is possible to construct a display device that shows a three-dimensional image. The details will be described below.
【0258】人が一つの3次元物体を見るとき、右眼と
左眼とに映るその物体の像は、お互いに僅かに異なって
いる。この両眼視差と呼ばれる僅かな違いを手がかり
に、人は、その物体の立体的構造や奥行きを認識する。
この原理を利用して、表示装置に右眼像と左眼像を交互
に表示させ、それぞれの像を右眼と左眼に独立して見せ
ることで、3次元画像を認識させる方式の3次元表示装
置が多く提案されている。When a person looks at one three-dimensional object, the images of the object appearing in the right eye and the left eye are slightly different from each other. Based on this slight difference called binocular parallax, a person recognizes the three-dimensional structure and depth of the object.
Utilizing this principle, the display device alternately displays the right-eye image and the left-eye image, and the respective images are shown to the right eye and the left eye independently to recognize a three-dimensional image. Many display devices have been proposed.
【0259】一般に3次元画像を見ているときには疲労
感を生じ易く、場合によっては、車酔いに似たような気
分の悪さを感じることもある。こうした生理的現象は、
個人差があって一概には言えないが、これまでに3次元
画像の問題点として指摘されてきており、この問題を解
決するための研究開発が進められている。Generally, when a user views a three-dimensional image, he or she tends to feel tired, and in some cases, he or she may feel uncomfortable, similar to car sickness. These physiological phenomena are
Although it cannot be generally stated because of individual differences, it has been pointed out as a problem of the three-dimensional image so far, and research and development for solving this problem are under way.
【0260】本発明の表示装置に上記の3次元画像表示
原理を適用することにより、上記のような問題を解決す
る新しい3次元画像表示装置を構成することができる。
その構成を、図58に模式的に示す。具体的には、42
0はホログラムスクリーン、402は空間光変調素子、
403は投影光学系である。偏光めがね404を装着し
た観察者415には、3次元画像406が観察される。By applying the above-mentioned three-dimensional image display principle to the display device of the present invention, a new three-dimensional image display device which solves the above problems can be constructed.
The configuration is schematically shown in FIG. Specifically, 42
0 is a hologram screen, 402 is a spatial light modulator,
Reference numeral 403 is a projection optical system. A three-dimensional image 406 is observed by an observer 415 wearing the polarizing glasses 404.
【0261】ここで、空間変調素子402は、表示され
る画像の偏光方向を切り替えることができる画像表示装
置であればよく、直線偏光の方向を切り替えられるも
の、或いは円偏光の回転方向を切り替えられるものなど
が利用できる。こうした空間変調素子402としては、
既に120Hz以上で動作するものが一般に入手可能で
あり、人の目には認知できない速度で画像を切り替える
ことで、両眼視差による3次元画像表示が可能となって
いる。また、こうした素子を偏光スイッチング素子とし
て利用し、非偏光の表示装置、例えばCRT、有機E
L、高分子分散型液晶素子等と組み合わせることでも、
空間変調素子402を構成することができる。Here, the spatial modulation element 402 may be any image display device that can switch the polarization direction of the displayed image, and can switch the direction of linear polarization or the direction of rotation of circular polarization. Things can be used. As such a spatial modulation element 402,
Those already operating at 120 Hz or higher are generally available, and three-dimensional image display by binocular parallax is possible by switching images at a speed that cannot be recognized by human eyes. Further, by using such an element as a polarization switching element, a non-polarized display device such as a CRT or an organic E
By combining with L, polymer dispersion type liquid crystal element, etc.,
The spatial modulation element 402 can be configured.
【0262】また、投影光学系403としては、既に記
述したように、最も簡素な構成としてシリンドリカルレ
ンズを用いることができる。但し、これに限るものでは
なく、上記したように、画像のz成分をホログラムスク
リーン420の上に鮮明に投影結像するものであればよ
い。例えば、縦横で焦点距離の異なるアナモルフィック
光学系や、通常の投影レンズとシリンドリカルレンズと
の組み合わせでもよい。また、上述したように、x方向
の焦点距離を変えられるレンズやミラーを用いると、像
が観察される奥行き方向の位置を容易に変更することが
できる。例えば、図54A及び図54Bに示したよう
に、x方向にのみパワーをもつ可変焦点レンズを配置す
ると、LED表示装置の位置を変えることなしに、像が
形成される仮想表示面の位置が前後する。なお、可変焦
点レンズの代わりに可変焦点ミラーを用いて、光路を折
り曲げた構成をとることも可能である。As the projection optical system 403, as described above, a cylindrical lens can be used as the simplest structure. However, the present invention is not limited to this, as long as the z component of the image is clearly projected and imaged on the hologram screen 420 as described above. For example, an anamorphic optical system having different vertical and horizontal focal lengths, or a combination of an ordinary projection lens and a cylindrical lens may be used. Further, as described above, when a lens or a mirror whose focal length in the x direction can be changed is used, the position in the depth direction where the image is observed can be easily changed. For example, as shown in FIGS. 54A and 54B, when a varifocal lens having power only in the x direction is arranged, the position of the virtual display surface on which an image is formed is changed forward and backward without changing the position of the LED display device. To do. A variable focus mirror may be used instead of the variable focus lens, and the optical path may be bent.
【0263】また、偏光めがね404は、偏光板の方位
を互いに直交させてあり、これを装着することにより、
上記の空間光変調素子402によって切り替えられる画
像を、右眼及び左眼それぞれで独立して認知することが
できる。The polarizing glasses 404 are such that the orientations of the polarizing plates are orthogonal to each other, and by mounting them,
Images that are switched by the spatial light modulator 402 can be independently recognized by the right eye and the left eye.
【0264】本発明による3次元表示装置の特徴は、ス
クリーン面と画像が観察される位置とを離すことがで
き、さらに、それらの間の距離を変化させることができ
る点にある。これが、上記したような疲労感等の問題を
解決できるポイントである。つまり、画像がスクリーン
面上に固定されないため、目の焦点は、スクリーンでな
く実際の像に合うよう調節される。さらに、その像の位
置を変化させることができるため、実際の像が見えてい
るところに目の焦点と輻輳角を合わせることができ、自
然な3次元表示が可能となる。The feature of the three-dimensional display device according to the present invention is that the screen surface can be separated from the position where the image is observed, and the distance between them can be changed. This is the point that can solve the above-mentioned problems such as feeling tired. That is, since the image is not fixed on the screen surface, the eye focus is adjusted to the actual image, not the screen. Furthermore, since the position of the image can be changed, the focus of the eye and the vergence angle can be adjusted to the place where the actual image is visible, and a natural three-dimensional display is possible.
【0265】(第21の実施形態)先にも述べたよう
に、本発明の光学式表示装置における従来の装置には見
られない特長は、各実施形態として基本的構成を示して
きた光学式表示装置を新たに一つの表示ユニットとし、
これを配置面上に複数個配置することで、各ユニットか
らの再生像を仮想表示面上で合成表示することができる
点である。(Twenty-first Embodiment) As described above, the feature of the optical display device of the present invention which is not found in the conventional device is the optical structure whose basic configuration is shown in each embodiment. The display device is newly changed to one display unit,
By arranging a plurality of these on the arrangement surface, the reproduced image from each unit can be combined and displayed on the virtual display surface.
【0266】図59A及び図59Bは、表示ユニット2
23を3つ左右に並べて構成した光学式表示装置の一例
の側面図及び正面図である。59A and 59B show the display unit 2
23 is a side view and a front view of an example of an optical display device in which three 23 are arranged side by side. FIG.
【0267】仮想表示面224の上に形成される像22
5は各表示ユニットごとに異なっており、図示する例で
は、それぞれの表示ユニットで「A」「B」及び「C」
の各文字を一つずつ再生表示する。図示したように各表
示ユニットを左右に近接して配置すると、各文字が並ん
で一つの言葉として認識できるようになる。The image 22 formed on the virtual display surface 224.
5 is different for each display unit, and in the illustrated example, "A", "B", and "C" are used for each display unit.
Each character of is played and displayed one by one. As shown in the figure, when the display units are arranged close to each other on the left and right, the characters can be recognized side by side and recognized as one word.
【0268】または、図60に示すように、1つの大き
なパターンを3つのパターン270、271、及び27
2に分割して表示し、仮想表示面上で合成することもで
きる。Alternatively, as shown in FIG. 60, one large pattern is converted into three patterns 270, 271, and 27.
It is also possible to display the image by dividing it into two and synthesize them on the virtual display surface.
【0269】このように、観察者から見て表示ユニット
が左右に並んで配置される場合、それぞれの再生像を仮
想表示面上で合成することで、表示幅を左右に広げるこ
とができる。As described above, when the display units are arranged side by side from the observer's side, the display width can be widened to the left and right by combining the reproduced images on the virtual display surface.
【0270】さらに、本発明の光学式表示装置の特徴を
十分に発現する構成は、観察者から見た像の奥行き方向
に表示ユニットを複数配置し、それぞれの表示ユニット
からの像を仮想表示面上で合成する構成である。Further, in the constitution in which the characteristics of the optical display device of the present invention are sufficiently exhibited, a plurality of display units are arranged in the depth direction of the image viewed by the observer, and the images from the respective display units are displayed on the virtual display surface. It is the composition synthesized above.
【0271】図61は、像の奥行き方向に表示ユニット
を複数配置した光学式表示装置226の構成を示す側面
図である。この実施形態では、本発明の光学式表示装置
226が、トンネル内の道路標識として用いられてい
る。具体的には、図61において、226は本実施例の
光学式表示装置、227〜229は表示ユニットであ
り、各表示ユニット227〜229は、トンネル230
の天井面231に並んで配置されている。FIG. 61 is a side view showing the structure of an optical display device 226 in which a plurality of display units are arranged in the depth direction of the image. In this embodiment, the optical display device 226 of the present invention is used as a road sign in a tunnel. Specifically, in FIG. 61, 226 is an optical display device of this embodiment, 227 to 229 are display units, and each display unit 227 to 229 is a tunnel 230.
Are arranged side by side on the ceiling surface 231.
【0272】各表示ユニット227〜229のホログラ
ムスクリーンは、図62A〜図62Cに示す作製光学系
で作製される。これらの光学系は、何れも、基本的には
図47で説明した光学系と同じである。但し、収束光と
して入射するレーザビームが集光する点が、それぞれ異
なっている。The hologram screen of each of the display units 227 to 229 is manufactured by the manufacturing optical system shown in FIGS. 62A to 62C. Each of these optical systems is basically the same as the optical system described in FIG. However, they are different in that the laser beam incident as convergent light is condensed.
【0273】図62Aは、表示ユニット227で用いら
れるホログラムスクリーンの作製光学系であり、レーザ
ビーム232は、点Fに収束するように入射される。図
62Bは、表示ユニット228で用いられるホログラム
スクリーンの作製光学系であり、レーザビーム233は
点Gに収束するように入射される。図62Cは、表示ユ
ニット229で用いられるホログラムスクリーンの作製
光学系であり、レーザビーム234は点Hに収束するよ
うに入射される。FIG. 62A shows an optical system for producing a hologram screen used in the display unit 227. The laser beam 232 is incident so as to converge on the point F. FIG. 62B shows an optical system for producing a hologram screen used in the display unit 228, and the laser beam 233 is incident so as to converge on the point G. FIG. 62C shows an optical system for producing a hologram screen used in the display unit 229, and the laser beam 234 is incident so as to converge on the point H.
【0274】図61に示したように、表示ユニット22
7の像235は、仮想表示面236の近傍に形成され
る。同様に、表示ユニット228の像237は、仮想表
示面238の近傍に形成され、表示ユニット229の像
239は、仮想表示面240の近傍に形成される。As shown in FIG. 61, the display unit 22
The image 235 of No. 7 is formed in the vicinity of the virtual display surface 236. Similarly, the image 237 of the display unit 228 is formed near the virtual display surface 238, and the image 239 of the display unit 229 is formed near the virtual display surface 240.
【0275】表示ユニット227、228、229の各
々には、図63Aに示す制限速度を表す道路標識の原画
パターン241が分割された図63Bに示すような要素
パターン242、243、244が、表示されている。
すなわち、表示ユニット227には原画パターン241
を分割して得られる下部約1/3の要素パターン242
が、像235として表示されている。同様に、表示ユニ
ット228には、中央部約1/3の要素パターン243
が像237として表示され、表示ユニット229には、
上部約1/3の要素パターン244が像239として表
示されている。On each of the display units 227, 228, 229, the element patterns 242, 243, 244 as shown in FIG. 63B are displayed in which the original image pattern 241 of the road sign indicating the speed limit shown in FIG. 63A is divided. ing.
That is, the original image pattern 241 is displayed on the display unit 227.
Element pattern 242 of the lower approximately 1/3 obtained by dividing
Is displayed as an image 235. Similarly, in the display unit 228, the element pattern 243 in the central portion of about 1/3 is provided.
Is displayed as an image 237, and the display unit 229 displays
About one-third of the upper element pattern 244 is displayed as an image 239.
【0276】このとき、正面から見た再生像235、2
37、239は、図63Cに示すように一つの像として
合成されるため、これをトンネル230の内部を通行中
の車から見ると、制限速度表示の道路標識が、あたかも
トンネル230の天井面231から吊り下げられている
かのように見える。しかし、これは仮想表示面上での表
示であり、現実的にその表示面には何も物体は存在しな
いので、車との接触事故などは全く起こり得ない。At this time, the reproduced images 235, 2 viewed from the front.
Since the images 37 and 239 are combined as one image as shown in FIG. 63C, when viewed from a vehicle passing through the inside of the tunnel 230, the road sign indicating the speed limit indicates as if the ceiling surface 231 of the tunnel 230. It looks as if it is hung from. However, this is a display on the virtual display surface, and since no object actually exists on the display surface, a car accident or the like cannot occur at all.
【0277】この構成によるメリットは、配置する表示
ユニットの数をNとしたときに、表示ユニットの高さを
ほぼ1/Nの割合で小さくできる点である。このように
極めて平坦な構造の光学式表示装置によって、トンネル
掘削の断面積を削減することができ、これによる建築コ
ストの削減効果は大きい。An advantage of this structure is that the height of the display units can be reduced by a ratio of 1 / N, where N is the number of display units to be arranged. With such an extremely flat optical display device, the cross-sectional area of tunnel excavation can be reduced, and the effect of reducing the construction cost is great.
【0278】以上に述べてきたように、本発明によるホ
ログラムを用いた光学式表示装置においては、蛍光灯と
いう安価で長寿命の光源が初めて使用可能となった点の
工業的価値は、極めて高い。As described above, in the optical display device using the hologram according to the present invention, the industrial value of the fact that an inexpensive and long-life light source called a fluorescent lamp can be used for the first time is extremely high. .
【0279】但し、本発明の光学式表示装置の特徴を活
かすための光源は、蛍光灯に限るものではなく、細長い
線状光源であればよい。線状光源としては、既に述べた
ランプと縦長開口との組み合わせや、直管蛍光灯の他
に、小型電球を1次元に配列したもの、半導体レーザや
LEDの1次元アレイ、発光部を線状に形成した有機E
L、或いは光源の光を光ファイバなどの導光手段を用い
て導いて線状の光出射部分を構成したもの、等が容易に
利用可能である。さらに、この他にも、種々の選択が可
能である。例えば、点光源と円筒ミラー或いは多面ミラ
ーとの組み合わせにより、擬似的に線状の光源を形成す
ることもできる。偏心ミラーによる小型化を図ること
も、好ましい。または、ミラー或いはレンズによって線
状に集光させた光ビームで、線状の光源を形成すること
もできる。この構成によれば、ホログラムに近い位置
に、仮想的な高輝度の線状光源を構成することができ
る。或いは、CRT等の2次元表示装置上に縦方向に細
長い輝線を表示しても、線状光源として機能させること
ができる。輝線の表示位置を順次動かしていけば、再生
位置がそれに呼応して移動するため、再生像が移動して
見えるという効果を生み出すこともできる。この他に
も、可動の線状光源を用いて、同様の効果を出すことが
できる。However, the light source for making the best use of the features of the optical display device of the present invention is not limited to the fluorescent lamp, and may be an elongated linear light source. As the linear light source, in addition to the combination of the lamp and the vertically long opening already mentioned, in addition to the straight tube fluorescent lamp, one-dimensional array of small light bulbs, one-dimensional array of semiconductor lasers and LEDs, and linear light emitting section Organic E formed on
L, or light in which a light source is guided by using a light guide means such as an optical fiber to form a linear light emitting portion, or the like can be easily used. In addition to this, various selections are possible. For example, a pseudo linear light source can be formed by combining a point light source with a cylindrical mirror or a polygon mirror. It is also preferable to reduce the size by using an eccentric mirror. Alternatively, a linear light source can be formed by a light beam linearly condensed by a mirror or a lens. According to this structure, a virtual high-luminance linear light source can be formed at a position close to the hologram. Alternatively, even if a long and thin bright line is displayed in the vertical direction on a two-dimensional display device such as a CRT, it can function as a linear light source. If the display position of the bright line is sequentially moved, the reproduction position moves correspondingly, so that it is possible to produce the effect that the reproduced image appears to move. In addition to this, the same effect can be obtained by using a movable linear light source.
【0280】また、光源の発光特性については、連続し
た発光分布を持つものでもよく、3原色の独立した発光
ピークを持つ光源を用いてもよい。或いは、3原色の独
立した発光源を組み合わせることで、線状光源を構成し
てもよい。こうすることで、各色ごとに光源を点滅する
ことが可能となり、特定の色の再生像を表示したり表示
しなかったりするような、極めて効果的な表示が可能と
なる。Regarding the light emission characteristics of the light source, a light source having a continuous light emission distribution or a light source having independent light emission peaks of the three primary colors may be used. Alternatively, the linear light source may be configured by combining independent light emitting sources of the three primary colors. By doing so, the light source can be turned on and off for each color, and extremely effective display such as displaying or not displaying a reproduced image of a specific color is possible.
【0281】なお、図8において、紙面に直交する軸を
中心にホログラム2を180°裏返すと、再生像が形成
される仮想表示面もまたはホログラム2の向こう側、図
8で言えば天井面7の奥に移動するため、ホログラム2
の向こう側に再生像ができる。本発明の光学式表示装置
では、このような再生像表示を行うこともできる。但
し、この場合に得られる再生像は裏返るので、このよう
な配置で再生像を表示する場合には、ホログラム2の作
製時に、パターンマスクをあらかじめホログラム乾板側
から見て表向きに設定しておく必要がある。In FIG. 8, when the hologram 2 is turned upside down 180 ° about the axis orthogonal to the paper surface, the virtual display surface on which the reproduced image is formed or the other side of the hologram 2, that is, the ceiling surface 7 in FIG. Hologram 2 to move to the back of
A reproduced image is formed on the other side. The optical display device of the present invention can also display such a reproduced image. However, since the reproduced image obtained in this case is turned upside down, when displaying the reproduced image in such an arrangement, it is necessary to previously set the pattern mask to the front side when viewed from the hologram plate side when manufacturing the hologram 2. There is.
【0282】また、参照光を、スリットの長手方向と直
交する方向に複数のビームを重ね合せて形成すれば、再
生時に線状光源を用いることなく、視認範囲を広げるこ
とができる。この場合、照明光源は、点光源で良い。但
し、本質的に再生像が観察される場所は離散的であり、
上下方向に視点を移動すれば、再生像が見える位置と見
え難い位置が交互に現れる。その状態は、ホログラム作
製時に用いた複数ビームの重なり具合によって変わる。
複数のビームが互いに近接した配置を持つ場合には、視
点を移動しても、再生像が途切れることなく観察され
る。この参照光の構成は、スリットと散乱光の組み合わ
せで物体光を形成する場合に限らず、これにシリンドリ
カルレンズを組み合わせた場合、透過型ホログラムの再
生像を物体光とする場合、また一方向に拡散する拡散光
で物体光を形成する場合にも、有効である。If the reference light is formed by superimposing a plurality of beams in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the slit, the visible range can be widened without using a linear light source during reproduction. In this case, the illumination light source may be a point light source. However, the place where the reproduced image is observed is essentially discrete,
When the viewpoint is moved vertically, the position where the reproduced image is visible and the position where it is difficult to see appear alternately. The state changes depending on the degree of overlap of the plurality of beams used in producing the hologram.
When the plurality of beams are arranged close to each other, the reproduced image is observed without interruption even if the viewpoint is moved. The configuration of this reference light is not limited to the case where the object light is formed by the combination of the slit and the scattered light, and when the cylindrical lens is combined with this, when the reproduced image of the transmission hologram is used as the object light, or in one direction. It is also effective when object light is formed by diffused diffused light.
【0283】また、ホログラム乾板に近接するようにレ
ンチキュラーレンズシートのような1次ディフューザを
配置してホログラムを露光することで、再生時に線状光
源を用いることなく、視認範囲を広げることができる。
この場合、照明光源は、点光源で良い。但し、本質的に
再生像が観察される場所は離散的であり、上下方向に視
点を移動すれば、再生像が見える位置と見え難い位置が
交互に現れる。その状態は、レンチキュラーレンズシー
トの仕様によって変わり、レンチキュラーレンズシート
のピッチが細かいものを選択することにより、視点を移
動しても再生像が途切れることなく観察されるようにな
る。By arranging a primary diffuser such as a lenticular lens sheet so as to be close to the hologram dry plate and exposing the hologram, it is possible to widen the visible range without using a linear light source during reproduction.
In this case, the illumination light source may be a point light source. However, the position where the reproduced image is observed is essentially discrete, and when the viewpoint is moved in the vertical direction, the position where the reproduced image can be seen and the position where it is difficult to see appear alternately. The state changes depending on the specifications of the lenticular lens sheet, and by selecting a lenticular lens sheet having a fine pitch, the reproduced image can be observed without interruption even if the viewpoint is moved.
【0284】再生表示面は一つの平面に限られることは
なく、複数の平面或いは曲面から構成してもよい。ま
た、上記の幾つかの実施形態で既に述べたように、被写
体として3次元物体を用いてもよい。但し、3次元物体
を被写体として使用する場合には、図10並びに図11
A及び図11Bに示したホログラム作製光学系について
は、3次元被写体にレーザ光を照射することで発生する
前記被写体からの反射光が、この被写体とホログラム乾
板の間に置かれたスリットを通過するように、光学系を
再配置する必要がある。この場合にもスリットを通過し
てきた光が物体光となるが、前記レーザ光と前記物体光
が、光軸上に配列しなくなる。The reproduction display surface is not limited to one plane and may be composed of a plurality of planes or curved surfaces. Also, as already described in some of the above embodiments, a three-dimensional object may be used as the subject. However, in the case of using a three-dimensional object as a subject, FIG. 10 and FIG.
In the hologram production optical system shown in A and FIG. 11B, the reflected light from the subject generated by irradiating the three-dimensional subject with laser light passes through the slit placed between the subject and the hologram plate. In addition, it is necessary to rearrange the optical system. In this case as well, the light passing through the slit becomes the object light, but the laser light and the object light do not align on the optical axis.
【0285】また、ホログラム2の複製は、容易に作成
できる。例えば、ホログラム2と未露光のホログラム乾
板とを、より好ましくは屈折率整合液を介して密着し、
レーザ光を適切な角度でホログラム乾板側から入射させ
ることで、ホログラム2に記録された情報をホログラム
乾板に転写複製することができる。Also, the hologram 2 can be easily duplicated. For example, the hologram 2 and the unexposed hologram dry plate are more preferably brought into close contact with each other via a refractive index matching liquid,
Information recorded on the hologram 2 can be transferred and duplicated on the hologram dry plate by making the laser beam incident from the hologram dry plate side at an appropriate angle.
【0286】上記の各実施形態では、光学式道路標識、
及び道路情報表示板への適用例を中心に本発明のアプリ
ケーションを説明してきたが、この用途に限られること
は全くなく、一般文字情報、宣伝広告などを表示しても
よい。同様に、設置場所も、トンネル内に限らず、ビ
ル、エレベータ、地下街、駅などに設置しても、その効
果は大きい。また、ホログラムによって回折されなかっ
た非回折光を周辺照明に用いる構成としてもよい。In each of the above embodiments, an optical road sign,
Although the application of the present invention has been described mainly with respect to the application example to the road information display board, the application is not limited to this application, and general character information, advertisements and the like may be displayed. Similarly, the installation place is not limited to the inside of the tunnel, but the effect is great even if it is installed in a building, an elevator, an underground mall, a station or the like. Alternatively, the non-diffracted light that has not been diffracted by the hologram may be used for ambient illumination.
【0287】さらに、設置位置も、天井に限らず、壁
面、床面などに設置しても、効果的である。例えば、通
路床面にホログラムを設置し、天井に既に設けられてい
る照明用蛍光灯による再生を行うように構成して、その
再生像として矢印、位置等を示す指標を表示させると、
誘導案内標識として機能する。特に、再生像を床面から
数十cmほど浮上させて表示するように構成すると、見
やすくなる。或いは、このようにして得られる表示は、
人の目を引く表示となるために、通行する人の足を止め
るための手段として用いることもできる。Further, the installation position is not limited to the ceiling, and it is effective if it is installed on the wall surface, the floor surface, or the like. For example, if a hologram is installed on the floor of the passage and the reproduction is performed by the fluorescent lamp for illumination that is already provided on the ceiling, and an arrow indicating the position of the reproduced image is displayed as the reproduced image,
It functions as a guide sign. In particular, if the reproduced image is displayed so as to be raised by several tens of centimeters from the floor surface, it becomes easy to see. Alternatively, the display obtained in this way is
Since it is a display that catches the eye of the person, it can be used as a means for stopping the foot of a passing person.
【0288】(第22の実施形態)本発明の原理による
ホログラムを利用した光学式表示装置では、再生像とし
て矢印や位置等を示す指標を表示することで、ある空間
を観察者に提示することができる。本実施形態では、こ
の特徴の応用例として、非接触カードを通過させる位置
を可視化して利用者に提示するシステムを説明する。(Twenty-second Embodiment) An optical display device using a hologram according to the principle of the present invention presents a certain space to an observer by displaying an arrow or a position index as a reproduced image. You can In the present embodiment, as an application example of this feature, a system that visualizes a position where a contactless card is passed and presents it to the user will be described.
【0289】鉄道の駅を例に取ると、現在設置されてい
る自動改札システムは、定期券に記録された情報を磁気
的に読み取る方式のものが主流である。しかし、今後
は、利用者が携帯する定期券の情報を、電波その他の方
法で非接触で読み取る方式への置き換えが、検討されて
いる。これは、定期券を一旦機械の中に挿入する現在の
改札の仕方に代わって、利用者が非接触カードである定
期券を手に持ったまま改札を通過することで、改札の効
率化及びよりスムーズな人の流れを実現することを目指
している。Taking a railway station as an example, the currently installed automatic ticket gate system is mainly of the type that magnetically reads the information recorded on the commuter pass. However, in the future, replacement of the information of the commuter pass carried by the user with contactless reading by radio waves or other methods is being considered. This is to improve the efficiency of the ticket gate by allowing the user to pass through the ticket gate while holding the commuter ticket, which is a contactless card, instead of the current method of inserting the ticket into the machine. We aim to achieve a smoother flow of people.
【0290】ここで考慮すべき点は、利用者が定期券
を、カードリーダから離れた空間に設定されている所定
の通信領域(例えば、無線によって信号の読み取りを行
なう領域)の中を、有効に通過させることができるかど
うかという点である。これが上手くできずに何度も読み
取りを繰返さなければならないようであれば、かえって
改札での人の流れが滞ってしまうことになる。The point to be considered here is that the user can use the commuter pass within a predetermined communication area (for example, an area for wirelessly reading signals) set in a space away from the card reader. The point is whether or not it can be passed. If this is not successful and you have to repeat reading many times, the flow of people at the ticket gate will be delayed.
【0291】この通信領域へのカードの有効な通過とい
う問題点は、非接触カードシステムに固有の問題であ
る。なぜなら、従来の読取装置であれば、利用者はカー
ドを挿入口に差し込むだけで、その読み取りのための位
置決めは、自動的に機械が行なう。従って、上手く読み
取るための工夫について、利用者に負担はかからない。
一方、非接触カードシステムでは、空間的に通信領域が
広がって配置されているため、まずカードを最適な通信
領域に持ち込むこと、さらに、情報の読み取りに必要な
時間だけその通信領域内にカードが提示され続けている
ことが、必須条件になり、こうした作業を、全て利用者
に委ねることになる。The problem of effective passage of the card to this communication area is a problem peculiar to the contactless card system. This is because with the conventional reader, the user simply inserts the card into the insertion slot, and the machine automatically positions the card for reading. Therefore, the user is not burdened with a device for reading well.
On the other hand, in the contactless card system, the communication area is spatially spread out, so it is necessary to bring the card into the optimal communication area first, and the card is placed in the communication area only for the time required to read information. Continued presentation becomes an indispensable condition, and all such work will be entrusted to the user.
【0292】そのような状況のもとで、利用者に負担を
かけず且つ確実にカードの読み取りを行なうためには、
非接触カードを通過させるべき位置(領域)を可視化す
ることが、有効な手段と考えられる。本発明による光学
式表示装置によれば、カードリーダから離れた位置にあ
る通信領域に、鮮明なカラー画像のホログラム再生像と
して、矢印などの指標を表示することができ、カードを
かざすべき位置を通過する利用者に、確実に提示するこ
とができる。Under such circumstances, in order to read the card securely without burdening the user,
Visualizing the position (area) where the non-contact card should pass is considered to be an effective means. According to the optical display device of the present invention, an index such as an arrow can be displayed as a hologram reproduction image of a clear color image in a communication area located at a position distant from the card reader, and the position where the card should be held is determined. It can be surely presented to the passing user.
【0293】また、一般に改札を通過する利用者は急い
でいるために、通過するときのみに通信領域が見えるよ
うな表示では、本来の機能を果たすことはできない。こ
れは、表示が見えた時点でカードを最適位置に動かす動
作に、負担がかかるからである。従って、利用者に通信
領域の位置を確実に知らせるためには、改札口に近づい
てきた時点で、通信領域の位置が概略把握できるような
表示であることが望ましい。これにも、本発明の光学式
表示装置は有効に作用する。[0293] Further, since the user who normally passes through the ticket gate is in a hurry, the original function cannot be fulfilled by the display in which the communication area can be seen only when the user passes the ticket gate. This is because it takes a lot of load to move the card to the optimum position when the display is seen. Therefore, in order to surely inform the user of the position of the communication area, it is desirable that the display is such that the position of the communication area can be roughly grasped when the user approaches the ticket gate. The optical display device of the present invention also works effectively for this.
【0294】すなわち、例えば第3の実施形態に関連し
て説明したように、本発明の光学式表示装置では、光源
の配置によって、表示の視認領域を前後に広げることが
できる。この機能を利用することで、利用者がまだ改札
口から離れたところにいるときから、何か見えていると
いう状況を作ることができる。従って、利用者はその見
えている部分を目安に、カードを提示する準備を始める
ことができる。さらに、改札口に近づくにつれて、表示
部が次第にはっきりと見え始め、利用者はどこに定期券
をかざせばよいかということが確実に見えてくる。実際
に改札口を通過する際には、適切な高さ及び位置にカー
ドを保持しながら通過することができるので、確実な情
報の読み取りが可能となる。That is, as described in connection with the third embodiment, for example, in the optical display device of the present invention, the visual recognition area of the display can be expanded in the front and back by the arrangement of the light source. By using this function, it is possible to create a situation where the user can see something even when the user is still away from the ticket gate. Therefore, the user can start the preparation for presenting the card by using the visible portion as a guide. In addition, as the user approaches the ticket gate, the display portion gradually becomes more visible, and the user can be sure where to place the commuter pass. When actually passing through the ticket gate, the card can be passed while being held at an appropriate height and position, so that reliable information reading can be performed.
【0295】上述の「何か見えている状況」とは、歩い
てくるにつれて提示位置が点滅して見える、あるいは色
が変わって見えるなど、人の目をひくものであれば、ど
のような表示でもよい。これには、複数の参照光によっ
て作製されたホログラムが見る位置によって見えたり消
えたりするという本発明の特性を、有効に利用できる。
或いは、色変化の小さくなるような配置を避けて光学式
情報装置を構成することで、実現が可能である。[0295] The above "situation where something is visible" means what kind of display is provided as long as it is eye-catching to the person, such as the presentation position blinking as the user walks or the color changes. But it's okay. For this purpose, it is possible to effectively utilize the characteristic of the present invention that a hologram produced by a plurality of reference lights is seen or disappeared depending on the viewing position.
Alternatively, it can be realized by configuring the optical information device while avoiding the arrangement in which the color change is small.
【0296】なお、視認範囲としては、前方で広く設定
されると同時に、提示位置を通り過ぎたときに少し振り
返るようにしても見えていることが望ましい。これも、
第3の実施形態に関連して説明したように、光源の配置
によって、表示の視認領域を限定することができる。[0296] It is desirable that the visual recognition range be set wide in the front, and at the same time, the visual range can be seen even if the user looks back a little when passing the presentation position. This is also
As described in connection with the third embodiment, the visual recognition area of the display can be limited by the arrangement of the light sources.
【0297】また、利用者の身長には個人差があるた
め、見る高さが変わったときにも、明瞭に見えているこ
とが望ましい。これは、ホログラム作製時に使用するデ
ィフューザの拡散の度合いを大きくし且つスリットを長
くする、或いは、1次元ディフューザの幅及び拡散度合
いを大きくすることで、実現できる。Since the height of the user varies from person to person, it is desirable that the user can see clearly even when the viewing height changes. This can be realized by increasing the degree of diffusion of the diffuser used when producing the hologram and lengthening the slit, or by increasing the width and the degree of diffusion of the one-dimensional diffuser.
【0298】なお、無線カード処理装置に関する特開平
9−6935公報には、ホログラム投影装置により、通
信領域とほぼ同等な範囲に斜線模様による表示をした3
次元的立体映像を映し出す旨の記述がある。しかし、こ
うした機能を実際に実現するためには、本発明が提案す
る方法の利用が不可欠である。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-6935 relating to a wireless card processing device, a hologram projection device displays a hatched pattern in a range approximately equal to the communication area.
There is a description that a three-dimensional image is projected. However, in order to actually realize such a function, it is essential to use the method proposed by the present invention.
【0299】なお、上記では、非接触カードシステムを
例にとっているが、例えばPOSシステムのような他の
情報通信装置に対しても、本発明の光学式表示装置を組
み合わせることができる。この場合に、構成される光学
式表示システムでは、光学式表示装置が、情報通信装置
の通信領域を3次元的に表示する。好ましくは、光学式
表示装置の表示領域と情報通信装置の前記通信領域と
を、お互いに一致させる。なお、情報通信装置として
は、一方向に情報の通信(受信或いは送信)を行う構成
であっても良く、或いは、双方向にインタラクティブ通
信(送受信)を行う構成であっても良い。Although the contactless card system is taken as an example in the above, the optical display device of the present invention can be combined with other information communication devices such as a POS system. In this case, in the constructed optical display system, the optical display device three-dimensionally displays the communication area of the information communication device. Preferably, the display area of the optical display device and the communication area of the information communication device are matched with each other. The information communication device may be configured to perform information communication (reception or transmission) in one direction, or may be configured to perform interactive communication (transmission / reception) in two directions.
【0300】[0300]
【発明の効果】本発明は、上記した構成によって、ホロ
グラム再生像による表示を行うので、空間内に仮想的に
設けられた実体のない面に、実体のないホログラム再生
像による表示を行うことができる。また、表示装置自体
は、設置箇所の壁面に極めて近接した平坦な領域に配置
されるため、突出する部分が小さく、表示装置の巨大化
や設置領域(占有領域)の増大、或いは表示装置への接
触事故といった、従来の表示装置における問題点が解消
される。According to the present invention, since the hologram reproduced image is displayed by the above-mentioned structure, the hologram reproduced image having no substance can be displayed on the substanceless surface virtually provided in the space. it can. In addition, since the display device itself is arranged in a flat area extremely close to the wall surface of the installation location, the protruding portion is small, and the display apparatus becomes huge, the installation area (occupied area) increases, or Problems with conventional display devices such as contact accidents are eliminated.
【0301】また、本発明によれば、蛍光灯を再生光源
として使用する表示が可能となり、再生光源がいつどこ
でも利用可能となるで、ホログラムのみを軽量且つ可撓
性の基板に作製することで、容易に携帯可能な表示装置
を実現することができる。Further, according to the present invention, it is possible to perform a display using a fluorescent lamp as a reproduction light source, and the reproduction light source can be used anytime and anywhere. Therefore, by manufacturing only the hologram on a lightweight and flexible substrate. Thus, it is possible to easily realize a portable display device.
【0302】さらに、この原理を応用して、ヘッドアッ
プディスプレイや3次元表示装置など、スクリーン面か
ら画像を離して観察する新規なディスプレイが実現され
る。Further, by applying this principle, a novel display such as a head-up display or a three-dimensional display device for observing an image away from the screen surface is realized.
【0303】例えば、本発明の光学式表示装置を非接触
カードシステムに利用すれば、空間的に広がる通信領域
を利用者に対して明瞭に提示することができて、非接触
カードシステム本来の機能をより確実且つ効果的に発揮
させることが可能になる。For example, if the optical display device of the present invention is used in a contactless card system, the spatially wide communication area can be clearly presented to the user, and the original function of the contactless card system can be obtained. Can be exhibited more reliably and effectively.
【図1A】従来の光学式道路標識の構成を示す側面図で
ある。FIG. 1A is a side view showing a configuration of a conventional optical road sign.
【図1B】従来の光学式道路標識の構成を示す正面図で
ある。FIG. 1B is a front view showing a configuration of a conventional optical road sign.
【図2A】一般的な従来のホログラムの作成原理を模式
的に示す図である。FIG. 2A is a diagram schematically showing a general conventional hologram creation principle.
【図2B】図2Aによって形成されたホログラムの再生
原理を模式的に示す図である。FIG. 2B is a diagram schematically showing the reproduction principle of the hologram formed by FIG. 2A.
【図3A】従来の反射型ホログラムの作成原理を模式的
に示す図である。FIG. 3A is a diagram schematically showing the principle of creating a conventional reflection hologram.
【図3B】従来の反射型ホログラムの作成原理を模式的
に示す図である。FIG. 3B is a diagram schematically showing the principle of creating a conventional reflection hologram.
【図3C】図3A及び図3Bで形成された反射型ホログ
ラムの再生原理を模式的に示す図である。FIG. 3C is a diagram schematically showing the reproduction principle of the reflection hologram formed in FIGS. 3A and 3B.
【図3D】反射型ホログラムの再生像がぼける理由を説
明するための模式図である。FIG. 3D is a schematic diagram for explaining the reason why a reproduced image of a reflection hologram is blurred.
【図3E】反射型ホログラムにおける回折効率の波長依
存性を模式的に示す図である。FIG. 3E is a diagram schematically showing the wavelength dependence of diffraction efficiency in a reflection hologram.
【図4A】従来のレインボウホログラムの作成原理を模
式的に示す図である。FIG. 4A is a diagram schematically showing the principle of creating a conventional rainbow hologram.
【図4B】従来のレインボウホログラムの作成原理を模
式的に示す図である。FIG. 4B is a diagram schematically showing the principle of creating a conventional rainbow hologram.
【図4C】図4A及び図4Bで形成されたレインボウホ
ログラムの再生原理を模式的に示す図である。FIG. 4C is a diagram schematically showing the reproduction principle of the rainbow hologram formed in FIGS. 4A and 4B.
【図4D】レインボウホログラムの再生像のぼけが少な
い理由を説明するための模式図である。FIG. 4D is a schematic diagram for explaining the reason that a reproduced image of a rainbow hologram has less blur.
【図4E】レインボウホログラムにおける回折効率の波
長依存性を模式的に説明する図である。FIG. 4E is a diagram schematically illustrating wavelength dependence of diffraction efficiency in a rainbow hologram.
【図5A】本発明による反射型ホログラムの作成原理を
模式的に示す図である。FIG. 5A is a diagram schematically showing the principle of producing a reflection hologram according to the present invention.
【図5B】本発明による反射型ホログラムの作成原理を
模式的に示す図である。FIG. 5B is a diagram schematically showing the principle of producing a reflection hologram according to the present invention.
【図5C】図5A及び図5Bで形成された本発明の反射
型ホログラムの再生原理を模式的に示す図である。FIG. 5C is a diagram schematically showing the reproduction principle of the reflection hologram of the present invention formed in FIGS. 5A and 5B.
【図6A】本発明の反射型ホログラムの再生像のぼけが
少ない理由を説明するための模式図である。FIG. 6A is a schematic diagram for explaining the reason that the reproduced image of the reflection hologram of the present invention has less blur.
【図6B】本発明の反射型ホログラムにおける回折効率
の波長依存性を模式的に説明する図である。FIG. 6B is a diagram schematically illustrating wavelength dependence of diffraction efficiency in the reflection hologram of the present invention.
【図7A】図5A及び図5Bで形成された本発明の反射
型ホログラムを線状光源を用いて再生する様子を模式的
に示す図である。FIG. 7A is a diagram schematically showing how the reflection hologram of the present invention formed in FIGS. 5A and 5B is reproduced using a linear light source.
【図7B】図5A及び図5Bで形成された本発明の反射
型ホログラムを線状光源を用いて再生する様子を模式的
に示す図である。FIG. 7B is a diagram schematically showing how the reflective hologram of the present invention formed in FIGS. 5A and 5B is reproduced using a linear light source.
【図8】本発明の第1の実施形態における光学式表示装
置の構成を示す側面図である。FIG. 8 is a side view showing the configuration of the optical display device according to the first embodiment of the present invention.
【図9】図8の光学式表示装置の平面図である。9 is a plan view of the optical display device of FIG.
【図10】本発明におけるホログラムの作製光学系を示
す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an optical system for producing a hologram in the present invention.
【図11A】図10に示したホログラムの作製光学系の
側面図である。FIG. 11A is a side view of an optical system for producing the hologram shown in FIG.
【図11B】図10に示したホログラムの作製光学系の
平面図である。11B is a plan view of the optical system for producing the hologram shown in FIG.
【図12】ホログラム高さと観察位置との幾何学的関係
を模式的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing a geometrical relationship between a hologram height and an observation position.
【図13】再生像の大きさと観察位置との関係を示すグ
ラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the size of a reproduced image and the observation position.
【図14】1次元ディフューザを用いた露光光学系の構
成を模式的に示す図である。FIG. 14 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure optical system using a one-dimensional diffuser.
【図15A】本発明によるホログラムの再生原理を示す
側面図である。FIG. 15A is a side view showing the principle of reproducing a hologram according to the present invention.
【図15B】本発明によるホログラムの再生原理を示す
平面図である。FIG. 15B is a plan view showing the principle of reproducing a hologram according to the present invention.
【図16A】本発明による再生像の観察で使用し得る開
口の形状を示す図である。FIG. 16A is a diagram showing a shape of an aperture that can be used for observing a reproduced image according to the present invention.
【図16B】本発明による再生像の観察で使用し得る開
口の形状を示す図である。FIG. 16B is a diagram showing a shape of an aperture that can be used for observing a reproduced image according to the present invention.
【図17A】本発明の光学式表示装置の再生光学系を示
す斜視図である。FIG. 17A is a perspective view showing a reproducing optical system of the optical display device of the present invention.
【図17B】同じ長さの蛍光灯を水平配置した場合の視
認角度範囲を示す図である。FIG. 17B is a diagram showing a viewing angle range when fluorescent lights of the same length are horizontally arranged.
【図17C】同じ長さの蛍光灯を垂直配置した場合の視
認角度範囲を示す図である。FIG. 17C is a diagram showing a viewing angle range when fluorescent lights of the same length are vertically arranged.
【図18】本発明の第2の実施形態における光学式表示
装置の構成を示す側面図である。FIG. 18 is a side view showing the configuration of the optical display device according to the second embodiment of the present invention.
【図19】視認距離を限定できることを模式的に示す図
である。FIG. 19 is a diagram schematically showing that the viewing distance can be limited.
【図20】線状光源(蛍光灯)の設置位置が入射平面か
ら離れている場合(オフセット配置された場合)におけ
る、本発明の光学式表示装置の平面図である。FIG. 20 is a plan view of the optical display device of the present invention when the installation position of the linear light source (fluorescent lamp) is away from the incident plane (offset arrangement).
【図21A】カラー3原色に対応する3枚の露光用パタ
ーンマスクを示す図である。FIG. 21A is a diagram showing three exposure pattern masks corresponding to the three primary colors of color.
【図21B】作製された3原色のホログラムを重ねたと
きの再生像を示す図である。FIG. 21B is a diagram showing a reproduced image when the produced holograms of three primary colors are overlapped.
【図21C】作製されたホログラムを一枚の基板の上に
積層した様子を示す図である。FIG. 21C is a diagram showing a state in which the manufactured holograms are stacked on one substrate.
【図22】再生像の中心の色変化と参照光角度との関係
を示すグラフである。FIG. 22 is a graph showing the relationship between the color change at the center of the reproduced image and the reference light angle.
【図23】再生像内の色分布と参照光角度との関係を示
すグラフである。FIG. 23 is a graph showing a relationship between a color distribution in a reproduced image and a reference light angle.
【図24】再生像内の色分布と観察位置との関係を示す
グラフである。FIG. 24 is a graph showing a relationship between a color distribution in a reproduced image and an observation position.
【図25A】ホログラムを可撓性基板の上に形成した例
を示す図である。FIG. 25A is a diagram showing an example in which a hologram is formed on a flexible substrate.
【図25B】ホログラムを可撓性基板の上に形成した例
を示す図である。FIG. 25B is a diagram showing an example in which a hologram is formed on a flexible substrate.
【図25C】ホログラムを可撓性基板の上に形成した例
を示す図である。FIG. 25C is a diagram showing an example in which a hologram is formed on a flexible substrate.
【図25D】ホログラムを可撓性基板の上に形成した例
を示す図である。FIG. 25D is a diagram showing an example in which a hologram is formed on a flexible substrate.
【図25E】ホログラムを可撓性基板の上に形成した例
を示す図である。FIG. 25E is a diagram showing an example in which a hologram is formed on a flexible substrate.
【図26】レーザ発振波長以外の色で再生表示を行うホ
ログラムの作製光学系の側面図を示す。FIG. 26 is a side view of an optical system for producing a hologram for reproduction display in a color other than the laser oscillation wavelength.
【図27A】視認範囲内で色変化が小さくなるホログラ
ムの設置状況を示す図である。FIG. 27A is a diagram showing an installation state of holograms in which a color change is small within a visible range.
【図27B】通常のホログラム再生状況を示す図であ
る。FIG. 27B is a diagram showing a normal hologram reproduction state.
【図28】要素ホログラムの組み合わせで大型の表示を
行うことを示す概念図である。FIG. 28 is a conceptual diagram showing that a large display is performed by combining element holograms.
【図29A】表示ユニットを3つ左右に並べて構成した
光学式表示装置の一例の正面図である。FIG. 29A is a front view of an example of an optical display device including three display units arranged side by side.
【図29B】表示ユニットを3つ左右に並べて構成した
光学式表示装置の一例の側面図である。FIG. 29B is a side view of an example of an optical display device in which three display units are arranged side by side.
【図30A】表示ユニットを3つ左右に並べて一つの大
きなパターンを表示する光学式表示装置の一例を示す図
であり、分割された再生像を示す。FIG. 30A is a diagram showing an example of an optical display device in which three display units are arranged on the left and right to display one large pattern, and shows a divided reproduced image.
【図30B】表示ユニットを3つ左右に並べて一つの大
きなパターンを表示する光学式表示装置の一例を示す図
であり、継ぎ目なく合成された再生像を示す。FIG. 30B is a diagram showing one example of an optical display device in which three display units are arranged on the left and right to display one large pattern, and a reproduced image seamlessly combined is shown.
【図31A】本発明の第12の実施形態における光学式
表示装置の構成を示す側面図である。FIG. 31A is a side view showing the configuration of the optical display device according to the twelfth embodiment of the present invention.
【図31B】図31Aの光学式表示装置によって表示さ
れるパターンを示す図である。FIG. 31B is a diagram showing a pattern displayed by the optical display device of FIG. 31A.
【図31C】図31Aの光学式表示装置における各表示
ユニットに記録される要素パターンを示す図である。FIG. 31C is a diagram showing element patterns recorded in each display unit in the optical display device of FIG. 31A.
【図31D】図31Aの光学式表示装置によって表示さ
れる再生像を示す図である。31D is a diagram showing a reproduced image displayed by the optical display device of FIG. 31A.
【図32】本発明の第13の実施形態における光学式表
示装置の斜視図である。FIG. 32 is a perspective view of an optical display device according to a thirteenth embodiment of the present invention.
【図33】図32の光学式表示装置に含まれるホログラ
ムユニットの構成図である。33 is a configuration diagram of a hologram unit included in the optical display device of FIG. 32.
【図34】図32の光学式表示装置の動作原理図であ
る。34 is a diagram showing the principle of operation of the optical display device of FIG. 32.
【図35】本発明の第14の実施形態における光学式表
示装置の斜視図である。FIG. 35 is a perspective view of an optical display device according to a fourteenth embodiment of the present invention.
【図36】図35の光学式表示装置に含まれるホログラ
ムユニットの構成図である。36 is a configuration diagram of a hologram unit included in the optical display device of FIG. 35.
【図37】図35の光学式表示装置の動作原理図であ
る。37 is a diagram showing the principle of operation of the optical display device of FIG. 35.
【図38】本発明の第15の実施形態における光学式表
示装置の構成図である。FIG. 38 is a configuration diagram of an optical display device according to a fifteenth embodiment of the present invention.
【図39A】本発明の第16の実施形態における透過型
ホログラムの作製光学系の側面図である。FIG. 39A is a side view of an optical system for producing a transmission hologram according to a sixteenth embodiment of the present invention.
【図39B】本発明の第16の実施形態における透過型
ホログラムの作製光学系の平面図である。FIG. 39B is a plan view of a transmission hologram producing optical system according to a sixteenth embodiment of the present invention;
【図40】本発明の第16の実施形態における反射型ホ
ログラムの作製光学系の側面図である。FIG. 40 is a side view of an optical system for producing a reflection hologram in the sixteenth embodiment of the present invention.
【図41】本発明の第17の実施形態における透過型ホ
ログラムの作製光学系の側面図である。FIG. 41 is a side view of an optical system for producing a transmission hologram according to a seventeenth embodiment of the present invention.
【図42】本発明の第17の実施形態における反射型ホ
ログラムの作製光学系の側面図である。FIG. 42 is a side view of a reflection hologram producing optical system in the seventeenth embodiment of the present invention.
【図43】本発明の第18の実施形態における反射型ホ
ログラムの作製光学系の側面図である。FIG. 43 is a side view of an optical system for producing a reflection hologram in the eighteenth embodiment of the present invention.
【図44】本発明の第19の実施形態における光学式表
示装置の側面図である。FIG. 44 is a side view of the optical display device in the nineteenth embodiment of the present invention.
【図45】図44の光学式表示装置において、ホログラ
ムスクリーン上に投影結像される像を、模式的に示す図
である。45 is a diagram schematically showing an image projected and imaged on a hologram screen in the optical display device of FIG. 44.
【図46A】図44の光学式表示装置におけるホログラ
ムスクリーンの機能原理を模式的に示す平面図である。46A is a plan view schematically showing the functional principle of the hologram screen in the optical display device of FIG. 44. FIG.
【図46B】図44の光学式表示装置におけるホログラ
ムスクリーンの機能原理を模式的に示す側面図である。46B is a side view schematically showing the functional principle of the hologram screen in the optical display device of FIG. 44. FIG.
【図47】図44の光学式表示装置におけるホログラム
スクリーンの作製光学系を模式的に示す図である。47 is a diagram schematically showing a manufacturing optical system of a hologram screen in the optical display device of FIG. 44.
【図48A】図44の光学式表示装置における光線の進
み方を模式的に示す平面図である。48A is a plan view schematically showing how a light ray travels in the optical display device of FIG. 44. FIG.
【図48B】図44の光学式表示装置における光線の進
み方を模式的に示す側面図である。48B is a side view schematically showing how a light beam travels in the optical display device of FIG. 44. FIG.
【図49A】図44の光学式表示装置におけるホログラ
ムスクリーンから観察者までの光線の進み方を模式的に
示す平面図である。49A is a plan view schematically showing how a light beam travels from a hologram screen to an observer in the optical display device of FIG. 44. FIG.
【図49B】図44の光学式表示装置におけるホログラ
ムスクリーンから観察者までの光線の進み方を模式的に
示す側面図である。49B is a side view schematically showing how a light beam travels from a hologram screen to an observer in the optical display device of FIG. 44.
【図50】背の高い建造物を通常のカメラで撮影したと
きの撮影像の歪みを模式的に示す図である。[Fig. 50] Fig. 50 is a diagram schematically illustrating distortion of a captured image when a tall building is captured by a normal camera.
【図51A】フロントライジング写真撮影技術の手順を
模式的に示す図である。FIG. 51A is a diagram schematically showing the procedure of a front rising photography technique.
【図51B】フロントライジング写真撮影技術の手順を
模式的に示す図である。FIG. 51B is a diagram schematically showing the procedure of a front rising photography technique.
【図51C】フロントライジング写真撮影技術の手順を
模式的に示す図である。FIG. 51C is a diagram schematically showing the procedure of a front rising photography technique.
【図51D】フロントライジング写真撮影技術の手順を
模式的に示す図である。FIG. 51D is a diagram schematically showing the procedure of a front rising photography technique.
【図52】図44の光学式表示装置の配置がフロントラ
イジング写真撮影技術の条件を満たしていることを模式
的に示す図である。52 is a diagram schematically showing that the arrangement of the optical display device of FIG. 44 satisfies the conditions of the front rising photography technique.
【図53】写真撮影技術であるシャインプルーグ条件に
基づいた構成図である。[Fig. 53] Fig. 53 is a configuration diagram based on Shine-Plug conditions, which is a photography technique.
【図54A】可変焦点レンズを用いて構成される光学式
表示装置における光線の進み方を模式的に示す平面図で
ある。FIG. 54A is a plan view schematically showing how a light beam travels in an optical display device configured using a variable focus lens.
【図54B】可変焦点レンズを用いて構成される光学式
表示装置における光線の進み方を模式的に示す側面図で
ある。FIG. 54B is a side view schematically showing how a light beam travels in an optical display device configured using a variable focus lens.
【図55】像がホログラムスクリーンの向こう側に形成
される光学式表示装置における、ホログラムスクリーン
の作製光学系を模式的に示す図である。FIG. 55 is a diagram schematically showing a hologram screen manufacturing optical system in an optical display device in which an image is formed on the other side of the hologram screen.
【図56】像がホログラムスクリーンの向こう側に形成
される光学式表示装置の構成を模式的に示す図である。FIG. 56 is a diagram schematically showing a configuration of an optical display device in which an image is formed on the other side of the hologram screen.
【図57】図56の光学式表示装置をヘッドアップディ
スプレイに応用した場合の構成を模式的に示す図であ
る。57 is a diagram schematically showing a configuration when the optical display device of FIG. 56 is applied to a head-up display.
【図58】本発明の第20の実施形態における3次元表
示装置の構成を模式的に示す図である。FIG. 58 is a diagram schematically showing the structure of the three-dimensional display device in the twentieth embodiment of the present invention.
【図59A】表示ユニットを3つ左右に並べて一つの大
きなパターンを表示する光学式表示装置の一例の側面図
である。FIG. 59A is a side view of an example of an optical display device in which three display units are arranged on the left and right to display one large pattern.
【図59B】表示ユニットを3つ左右に並べて一つの大
きなパターンを表示する光学式表示装置の一例の正面図
である。FIG. 59B is a front view of an example of an optical display device in which three display units are arranged on the left and right to display one large pattern.
【図60】表示ユニットを3つ左右に並べて一つの大き
なパターンを表示する光学式表示装置の他の一例の正面
図である。FIG. 60 is a front view of another example of the optical display device in which three display units are arranged on the left and right to display one large pattern.
【図61】複数の表示ユニットを像の奥行き方向に並べ
て1つの大きなパターンを表示する光学式表示装置の構
成を示す側面図である。FIG. 61 is a side view showing the configuration of an optical display device in which a plurality of display units are arranged in the depth direction of an image to display one large pattern.
【図62A】図61の光学式表示装置に含まれる各表示
ユニットのホログラムスクリーンの作製光学系を示す図
である。FIG. 62A is a diagram showing an optical system for producing a hologram screen of each display unit included in the optical display device of FIG. 61;
【図62B】図61の光学式表示装置に含まれる各表示
ユニットのホログラムスクリーンの作製光学系を示す図
である。FIG. 62B is a diagram showing an optical system for producing a hologram screen of each display unit included in the optical display device of FIG. 61;
【図62C】図61の光学式表示装置に含まれる各表示
ユニットのホログラムスクリーンの作製光学系を示す図
である。FIG. 62C is a diagram showing a holographic screen manufacturing optical system of each display unit included in the optical display device of FIG. 61;
【図63A】図61の光学式表示装置によって表示され
るパターンを示す図である。63A is a diagram showing a pattern displayed by the optical display device of FIG. 61. FIG.
【図63B】図61の光学式表示装置における各表示ユ
ニットに記録される要素パターンを示す図である。63B is a diagram showing element patterns recorded in each display unit in the optical display device of FIG. 61. FIG.
【図63C】図61の光学式表示装置によって表示され
る再生像を示す図である。63C is a diagram showing a reproduced image displayed by the optical display device of FIG. 61. FIG.
1 光学式表示装置 2 ホログラム 3 蛍光灯 4 蛍光灯灯具 5 遮蔽板 6 トンネル 7 天井面 8 照明光 9 再生光 10 仮想表示面 11 再生像 12 スリット 13 パターンマスク 14 物体光 15 入射平面 16 参照光 17 ホログラム乾板 18 すりガラス 19 レーザ光 20 拡散光 21 ハロゲンランプ 22 開口 23 照明光 24 再生光 25 観察者 26 スリットの再生像 27 蛍光灯 28、31、34、37、44、47 照明光 29、32、35、38、48 再生像 30、33、36、39、49 観察者 40 光学式表示装置 41 蛍光灯 42 蛍光灯灯具 43 反射板 44 照明光 45 再生光 46 蛍光灯 50 ホログラム乾板 51 パターンマスク 52 参照光 53 ホログラム 54 照明光 55 再生光 56 観察者 57 表示ユニット 58 蛍光灯 59 再生像 60 遮蔽板 61、64、66 表示ユニット 62、67 蛍光灯 63、65、68 再生像 69 光学式表示装置 70、71、72 表示ユニット 73、74、75 ホログラム 76、77、78 蛍光灯 79 トンネル 80 天井面 81 原画パターン 82、83、84 要素パターン 85、87、89 再生像 86、88、90 仮想表示面 91 蛍光灯 92 ホログラムユニット 93 非常用電話 94 第1ホログラム 95 第2ホログラム 96 表示板 97 ホログラムユニット第1面 98 ホログラムユニット第2面 99 表示板第1面 100 表示板第2面 101、104 領域 102、105 照明光 103、106 再生像 107 蛍光灯 108、109 ホログラムユニット 110 第1ホログラム 111 第1表示板 112 第2ホログラム 113 第2表示板 114、116 照明光 115、117 再生像 118 蛍光灯 119 第1ホログラム 120 第2ホログラム 121、123 照明光 122、124 再生像 125 すりガラス 126 レーザ光 127 拡散光 128 スリット 129 パターンマスク 130 ホログラム乾板 131 物体光 132 参照光 133 マスタホログラム 134 照明光 135 再生光 136 ホログラム乾板 137 参照光 138 再生像 139 被写体 140 照明光 141 物体光 142 ホログラム乾板 143 参照光 144 マスタホログラム 145 照明光 146 スリット 147 物体光 148 ホログラム乾板 149 参照光 150 被写体の再生像 151 シリンドリカルレンズ 152 開口 153 再生光 154 ホログラム乾板 155 被写体の再生像 156 標識表示板 157 リング型蛍光管 158 標識本体 159 標識支柱 201 光学式表示装置 202 ホログラムスクリーン 203 シリンドリカルレンズ 204 LED表示装置 205 トンネル 206 天井面 208 仮想表示面 209 像 210 レンズ 211 レーザビーム 212 ピンホール 213 ホログラム乾板 214 レーザビーム 215 観察者 216 フィルム面 217 撮影レンズ 218 表示装置 219 レーザビーム 220 ホログラムスクリーン 221 仮想表示面 223 表示ユニット 224 仮想表示面 225 像 226 光学式表示装置 227、228、229 表示ユニット 230 トンネル 231 天井面 232、233、234 レーザビーム 235、237、239 像 236、238、240 仮想表示面 241 原画パターン 242、243、244 要素パターン 270、271、272 パターン 301 可変焦点レンズ 402 空間変調素子 403 投影光学系 404 偏光めがね 406 3次元画像 415 観察者 420 ホログラムスクリーン 1001 1次元ディフューザ 1 Optical display device 2 hologram 3 fluorescent lights 4 fluorescent light fixtures 5 Shield 6 tunnels 7 ceiling surface 8 illumination light 9 Playback light 10 Virtual display surface 11 Reproduced image 12 slits 13 pattern masks 14 Object light 15 plane of incidence 16 Reference light 17 Hologram Dry Plate 18 frosted glass 19 laser light 20 diffused light 21 Halogen lamp 22 opening 23 Illumination light 24 Playback light 25 Observer 26 Reconstructed image of slit 27 Fluorescent lamp 28, 31, 34, 37, 44, 47 Illumination light 29, 32, 35, 38, 48 Reconstructed image 30, 33, 36, 39, 49 Observer 40 Optical display device 41 Fluorescent lamp 42 Fluorescent lamp 43 Reflector 44 Illumination light 45 Playback light 46 Fluorescent lamp 50 hologram dry plate 51 pattern mask 52 Reference light 53 hologram 54 Illumination light 55 Playback light 56 Observer 57 display unit 58 fluorescent light 59 Reproduced image 60 Shield 61, 64, 66 display unit 62, 67 Fluorescent lamp 63, 65, 68 reconstructed image 69 Optical display device 70, 71, 72 display unit 73, 74, 75 hologram 76, 77, 78 Fluorescent lamp 79 tunnel 80 ceiling 81 original pattern 82, 83, 84 element patterns 85, 87, 89 reconstructed image 86, 88, 90 Virtual display surface 91 fluorescent light 92 Hologram unit 93 Emergency telephone 94 First hologram 95 Second hologram 96 display board 97 First surface of hologram unit 98 Second surface of hologram unit 99 Display board 1st surface 100 Second side of display panel 101, 104 area 102, 105 Illumination light 103,106 Reconstructed image 107 fluorescent light 108, 109 hologram unit 110 First hologram 111 First display plate 112 Second hologram 113 Second display board 114,116 Illumination light 115,117 Reproduced image 118 fluorescent light 119 First hologram 120 Second hologram 121,123 Illumination light 122,124 Reproduced image 125 frosted glass 126 laser light 127 diffused light 128 slits 129 pattern mask 130 hologram dry plate 131 Object light 132 reference light 133 Master hologram 134 Illumination light 135 Playback light 136 hologram dry plate 137 Reference light 138 Reproduced image 139 subject 140 illumination light 141 Object light 142 hologram dry plate 143 reference light 144 Master hologram 145 Illumination light 146 slits 147 object light 148 hologram dry plate 149 reference light Reproduced image of 150 subjects 151 Cylindrical lens 152 Aperture 153 Playback light 154 hologram dry plate 155 Reconstructed image of subject 156 sign display board 157 Ring type fluorescent tube 158 sign body 159 Sign post 201 Optical display device 202 hologram screen 203 Cylindrical lens 204 LED display device 205 tunnel 206 ceiling 208 Virtual display surface 209 statue 210 lens 211 laser beam 212 pinhole 213 hologram dry plate 214 laser beam 215 Observer 216 Film side 217 Shooting lens 218 display device 219 laser beam 220 hologram screen 221 Virtual display surface 223 display unit 224 Virtual display surface 225 statue 226 Optical Display Device 227, 228, 229 Display unit 230 tunnel 231 Ceiling surface 232, 233, 234 laser beam 235, 237, 239 images 236, 238, 240 Virtual display surface 241 original pattern 242,243,244 element pattern 270, 271, 272 patterns 301 Variable focus lens 402 Spatial modulator 403 Projection optical system 404 polarized glasses 406 3D image 415 Observer 420 hologram screen 1001 one-dimensional diffuser
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 全郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−174572(JP,A) 特開 平7−104646(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03H 1/00 G02B 5/32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Zenrou Hayashi, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-3-174572 (JP, A) JP-A-7 -104646 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G03H 1/00 G02B 5/32
Claims (10)
ラムスクリーンと、を備える光学式表示装置であって、 該画像表示装置は、少なくとも1つの点光源を有し、 該ホログラムスクリーンは、点光源からの光を回折反射
して、該点光源とは異なる位置に点像を結像するように
構成されており、 該結像光学系は、該画像表示装置に表示された画像の一
方向に沿った成分だけが、該ホログラムスクリーン上に
合焦するように構成されており、 前記画像表示装置の表示画像が仮想表示面上に再生像と
して形成される、光学式表示装置。1. An optical display device comprising an image display device, an imaging optical system, and a hologram screen, wherein the image display device has at least one point light source, and the hologram screen comprises: The diffracted light from the point light source is diffracted and reflected to form a point image at a position different from the point light source, and the image forming optical system is a part of the image displayed on the image display device. only component along the direction, is configured so as to focus on the hologram screen, the display image of the image display device and a reproduction image on the virtual display plane
An optical display device formed as described above.
リーンと、該仮想表示面上に形成された再生像の観察者
との間に配置される、請求項1に記載の光学式表示装
置。2. The optical display device according to claim 1 , wherein the virtual display surface is arranged between the hologram screen and an observer of a reproduced image formed on the virtual display surface.
表示面と、該仮想表示面上に形成された再生像の観察者
との間に配置される、請求項1に記載の光学式表示装
置。3. The optical display device according to claim 1 , wherein the hologram screen is arranged between the virtual display surface and an observer of a reproduced image formed on the virtual display surface.
記一方向が縦方向であり、前記結像光学系は、シリンド
リカルレンズと、横方向においてのみパワーをもつ可変
焦点レンズとを有する、請求項1に記載の光学式表示装
置。The unidirectional wherein image displayed on the image display device is a vertical direction, the imaging optical system has a cylindrical lens, a variable focus lens having a power only in the horizontal direction, wherein Item 2. The optical display device according to item 1 .
観察者に装着される偏光ねがねをさらに有しており、該
偏光めがねは、各偏光板の方位を互いに直交させてい
る、請求項1に記載の光学式表示装置。5. The polarizing glasses further include polarizing glasses attached to an observer of a reproduced image formed on the virtual display surface, and the polarizing glasses have the orientations of the respective polarizing plates orthogonal to each other. The optical display device according to claim 1 .
が、観察者から見て左右に並んで配置されている、光学
式表示システム。6. An optical display system in which a plurality of optical display devices according to claim 1 are arranged side by side when viewed from an observer.
が、観察者から見た像の奥行き方向に配置されている、
光学式表示システム。7. A plurality of optical display devices according to claim 1 are arranged in a depth direction of an image viewed from an observer,
Optical display system.
高分子分散型液晶パネル、或いは有機ELパネルから選
択された表示素子と、偏光スイッチング素子と、を含
む、請求項1に記載の光学式表示装置。8. The image display device comprises an LED, a CRT,
The optical display device according to claim 1 , comprising a display element selected from a polymer dispersed liquid crystal panel or an organic EL panel, and a polarization switching element.
パネルを含む、請求項8に記載の光学式表示装置。9. The optical display device according to claim 8 , wherein the polarization switching element includes a ferroelectric liquid crystal panel.
を観察するための偏光めがねをさらに備え、該偏光めが
ねは、各偏光板の方位を互いに直交させている、請求項
8に記載の光学式表示装置。10. further comprising a polarized glasses for observing a reproduced image formed on the virtual display plane, Me polarization is
Roots is the orientation of the polarizing plates are perpendicular to each other, claim
8. The optical display device according to item 8 .
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