JP4364374B2 - カラーホログラム撮影方法及びカラーホログラム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーホログラム撮影方法及びカラーホログラムに関し、特に、白色再現性良くカラーホログラムを撮影又は複製する方法と得られたカラーホログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)からなるフルカラーホログラムは、例えば図1に示すような光学系により撮影される。この例は、フルカラーリップマンホログラム(反射型ホログラム)を撮影する例であり、フォトポリマー等の感光材料20を用い、光源として、Rレーザー1(例えばKrレーザー(647nm))と、Gレーザー2(例えばArレーザー励起色素レーザー(553nm))と、Bレーザー3(例えばArレーザー(458nm))を用い、これらからのレーザー光を1つの光路に合成するために、全反射ミラー4及びダイクロイックミラー5、6を用いる。図示の配置の場合、ダイクロイックミラー5は裏面に無反射コートを施した赤色狭帯域ミラーであり、ダイクロイックミラー6は裏面に無反射コートを施した波長500nm以上の光のみを選択的に反射するミラーであるが、レーザー1〜3の配置は図示のものに限定されず変更可能であり、その場合、全反射ミラー4、ダイクロイックミラー5、6の配置及び反射帯域は変更する必要がある。
【0003】
全反射ミラー4とダイクロイックミラー5、6を介して合成されたRGB3つの色のレーザー1〜3からの光は、ハーフミラー7で2つの光束に分割され、一方の光はミラー8、レンズ9を経てピンホール10に集光され、ピンホール10から出射した発散光は感光材料20の一方の側から斜めに入射される。また、分割された他方の光は、ミラー11、12、レンズ13を経てピンホール14に集光され、ピンホール14から出射した発散光は感光材料20の他方の側から入射され、両方の発散光束は感光材料20中で干渉し、その中に例えばピンホール14から出射した発散光で照明された物体のホログラムが記録される。
【0004】
また、RGB3原色からなるフルカラーホログラム原版から同様のホログラムを複製するには、例えば図2に示すような光学系により行われる。この例は、フルカラーリップマンホログラム(反射型ホログラム)を複製する例であり、複製用照明光源として、図1と同様に、Rレーザー1、Gレーザー2、Bレーザー3が用いられ、これらからのレーザー光は全反射ミラー4及びダイクロイックミラー5、6により1つの光路に合成される。合成されたRGB3つの色のレーザー1〜3からの光は、レンズ9を経てピンホール10に集光され、ピンホール10から出射した発散光は、ホログラム原版21に屈折率整合液を介して密着された感光材料20に入射され、この入射光とホログラム原版21からの回折光とが密着された感光材料20中で干渉することによりホログラム原版21と同じ特性のカラーホログラムが複製される。
【0005】
図1、図2の場合に、撮影あるいは複製されたホログラムの回折効率は、白色を再生する場合に、R、G、Bそれぞれの回折効率は何れも50%となり、回折ピークの半値幅は何れも約15nmとなる。なお、回折の中心波長は、感光材料20の収縮等のため、約20nm程度短波長シフトし、R、G、Bはそれぞれ627nm、533nm、438nmとなる。そして、この白色再生ホログラムから再生される像のxy色度図上の位置は、図4に示すようになる。この図のように、白色像を表すx座標、y座標の値が0.3近傍であり、白色はクリアな白色に見える。
【0006】
【発明が解決しよとする課題】
ところで、図1、図2の撮影あるいは複製に用いたGレーザー2はArレーザー励起色素レーザー(553nm)であるが、この色素レーザーは出力の安定性に劣るため、Gレーザー2をLDレーザー(532nm)に変更し、同時に、Bレーザー3をArレーザー(477nm)に変更し、図1、図2の配置で白色再生ホログラムを撮影、複製した。そのホログラムの回折効率は、白色を再生する場合に、R、G、Bそれぞれの回折効率を何れも50%となるようにした。回折ピークの半値幅は何れも約15nmとなる。また、回折の中心波長は、感光材料20の収縮等のため、約20nm程度シフトし、R、G、Bはそれぞれ627nm、512nm、457nmとなる。この白色再生ホログラムから再生される像のxy色度図上の位置は、図6に示すようになる。この場合は、白色像を表すx座標値は約0.25、y座標値は約0.2となり、本来白色に見えるべきものが青味がかった白色にしか見えない。
【0007】
すなわち、カラーを表現するためのR、G、Bそれぞれに回折効率のピークを持つホログラム撮影、複製において、撮影、複製に使用する撮影波長、感光材料の収縮、その他の処理条件(カラーチューニングフィルム、粘着剤等の接触等)による回折波長のシフト等により、作製されたホログラムの回折効率のピーク波長がR、G、Bそれぞれの中心波長(650nm、550nm、450nm)からずれることにより、白色の再現性が悪くなる。
【0008】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、カラーホログラムのR、G、Bの回折効率のピーク波長がそれぞれの中心波長からずれることにより白色の再現性が悪くなるのを防止する撮影方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のカラーホログラム撮影方法は、カラーを表現するための赤領域、緑領域、青領域それぞれに回折効率のピークを持つホログラムの撮影方法において、撮影に使用する撮影波長、感光材料の処理条件により、作製されたホログラムの回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長(650nm、550nm、450nm)からずれることにより、白色の再現性が悪くなることを防ぐために、ホログラムの赤領域、緑領域、青領域それぞれの回折効率のピークの波長、高さ、又は半値幅の何れか1つ以上を制御することにより、白色像を示すCIE表示系で表される色度座標値x、yを、色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するx,y=1/3から±0.05の範囲内におさめるようにすることを特徴とする方法である。
【0010】
この場合に、3波長同時に露光してホログラムを撮影する際に、作製されたホログラムの回折効率のピーク値が1:1:1になる露光強度バランスから3つの波長の光源の光量バランスをずらすようにすることができる。
【0011】
また、3波長同時に露光してホログラムを撮影した複製品について、感光材料、粘着剤層等によるRGB各色が短波長にシフトする現象を考慮して、本出願人による特願平10−97345号「体積ホログラム積層体、および体積ホログラム積層体作製用ラベル」に記載の粘着剤等をホログラム感光材料層に積層し、中心波長を長波長方向にシフトさせ、より色味の良いホログラムを作製できる。この際、シフト後のホログラムの中心波長、色味を考慮して、回折効率のヒーク値が1:1:1になる露光強度バランスから3つの波長の光量バランスをずらすようにすることができる。
【0012】
また、3つの波長のレーザー光を用いてホログラムを撮影する際に、作製されたホログラムの回折効率のピーク値が1:1:1になる露光強度バランスになるように、緑領域の波長のレーザーとして色素レーザーを用いることができる。
【0013】
本発明のカラーホログラムは、カラーを表現するための赤領域、緑領域、青領域それぞれに回折効率のピークを持つホログラムにおいて、回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長(650nm、550nm、450nm)からずれており、赤領域、緑領域、青領域それぞれの回折効率のピークの高さ又は半値幅が1:1:1からずれており、かつ、白色像を示すCIE表示系で表される色度座標値x、yが色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するx,y=1/3から±0.05の範囲内にあることを特徴とするものである。
【0014】
本発明のカラーホログラムの評価方法は、カラーを表現するための赤領域、緑領域、青領域それぞれに回折効率のピークを持つカラーホログラムの評価方法において、サンプルホログラムに設計した入射角近傍で指向性の高い照明光を照射し、設計した回折角近傍において、色度測定器あるいは分光器でサンプルホログラムから回折された光の色度を求めるかあるいは分光分布を求めてそれから色度を求めることにより、前記サンプルホログラムからの回折光の色度座標値x、yがx,y=1/3から±0.05の範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする方法である。
【0015】
本発明においては、ホログラムの赤領域、緑領域、青領域それぞれの回折効率のピークの波長、高さ、又は半値幅の何れか1つ以上を制御することにより、白色像を示すCIE表示系で表される色度座標値x、yを、色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するx,y=1/3から±0.05の範囲内におさめるようにするので、撮影に使用する撮影波長、感光材料の処理条件により、作製されたホログラムの回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長(650nm、550nm、450nm)からずれていても、再生像は色味の着かないクリアな白色に見え、白色の良好な色再現性が得られ、また、他の色の再現性も良好なものとなる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の原理を実施例に基づいて説明する。
【0017】
体積型のカラーホログラムのR領域、G領域、B領域での回折効率のプロファイル(回折効率分布)をそれぞれηr 、ηg 、ηb とするとき、波長をλとして、ホログラム全体の回折効率分布ηall (λ)は、
ηall (λ)=ηr +ηg +ηb −(ηr ηg +ηg ηb +ηb ηr )・・・(1)
となる。照明光の分光分布をPs (λ)とすると、ホログラムから回折された光の分光分布P(λ)は、
P(λ)=Ps (λ)ηall (λ) ・・・(2)
となる。CIE表示系における3刺激値X、Y、Zは次のようになる。
【0018】
X=100×∫P(λ)x’(λ)dλ/∫Ps (λ)y’(λ)dλ
Y=100×∫P(λ)y’(λ)dλ/∫Ps (λ)y’(λ)dλ
Z=100×∫P(λ)z’(λ)dλ/∫Ps (λ)y’(λ)dλ・・・(3)
ここで、x’(λ)、y’(λ)、z’(λ)はスペクトル3刺激値である。
【0019】
そして、CIE表示系で表される色度座標(x,y)は、
x=X/(X+Y+Z),y=Y/(X+Y+Z) ・・・(4)
で求まる。
【0020】
ここで、従来技術の項で説明したように、図1及び図2の配置において、Rレーザー1としてKrレーザー(波長647nm)、Gレーザー2としてLDレーザー(波長532nm)、Bレーザー3としてArレーザー(477nm)を用いて白色再生ホログラムを撮影、複製した場合に、R領域、G領域、B領域それぞれの回折効率を何れも50%となるようにした場合に、回折ピークの半値幅は何れも約15nmとなり、また、回折の中心波長は、用いた感光材料20であるDuPont社製HRF800X001の収縮等のため、R、G、Bのピーク波長はそれぞれ627nm、512nm、457nmとなった。この白色再生ホログラムをC光で照明して再生した場合の色度座標(x,y)を上記(4)式に従って求めると、xy色度図上の位置は、図6に示すようになった。この再生像は白色に見えるべきものが青味がかった白色にしか見えない。
【0021】
そこで、本発明に基づき、R領域の回折効率を60%、G領域の回折効率を60%、B領域の回折効率を30%になるように、Rレーザー1、Gレーザー2、Bレーザー3からの光量を調節して同様に撮影、複製したところ、その白色再生ホログラムから再生される像の色度座標(x,y)を上記(4)式に従って求めると、xy色度図上の位置は、図3に示すようなり、再生像は色味の着かないクリアな白色に見えた。そのときのx座標値、y座標値は何れも略0.3であった。
【0022】
この実施例のように、作製されるホログラムのR領域、G領域、B領域の回折効率のピーク波長がそれぞれの中心波長(650nm、550nm、450nm)からずれることにより、白色の再現性が悪くなる場合に、撮影、複製に使用するR、G、Bの記録光の光量を調節して作製されたホログラムの回折効率を1:1:1からずれるようにして、色度座標値x、yがそのホログラムから色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するx,y=1/3近傍になるようにすることができる。
【0023】
この場合の(4)式から計算されるx、yの値の範囲としては、それぞれ1/3±0.05の範囲であれば、再生される像は色味の着かないクリアな白色に見えるので、x、yの値がそれぞれ1/3±0.05の範囲内にあるように記録光の光量を調節して回折効率を調節するようにすればよい。
【0024】
上記レーザーで作製したホログラムの中心波長は、記録波長から20nm短波長にシフトしており、上記実施例に関してはシフトした波長での調整を考慮しているが、さらに色再現性を改善するために、シフトした波長を記録波長に戻す層構成を付与することができる。この際、ホログラムの片面又は両面に積層される粘着剤層中に光重合可能な化合物、可塑剤、界面活性剤の少なくとも一種、又は、粘着付与剤を含有させ、前記の光重合可能な化合物、可塑剤、界面活性剤の少なくとも一種、又は、粘着付与剤の層間での移動により、中心波長を制御することができる。この層構成にて20nm長波長に戻して撮影波長と同じ中心波長にシフトさせただけでは白色の再現性が十分に改善されないので、上記と同様に、撮影、複製に使用するR、G、Bの記録光の光量を調整して作製されたホログラムの回折劾率を1:1:1からずれるようにして、色度座標値x、yがそのホログラムから色味が着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するx,y=1/3近傍になるようにすることができる。
【0025】
なお、以上は、色度座標値x、yをそれぞれ1/3±0.05の範囲内にあるようにするのに、R領域、G領域、B領域の回折効率のピーク値を1:1:1からずれるようにする例であったが、その代わりに、R領域、G領域、B領域の回折効率のプロファイルの半値幅を相互に異なるようにしても、同様に色度座標値x、yをそれぞれ1/3±0.05の範囲内にすることが可能である。
【0026】
なお、前記したように、Rレーザー1としてKrレーザー(647nm)、Gレーザー2としてArレーザー励起色素レーザー(553nm)、Bレーザー3としてArレーザー(458nm)を用いる場合には、R領域、G領域、B領域の回折効率のピーク値を1:1:1とし、回折ピークの半値幅も何れも同じくすると、白色像を表すx座標、y座標の値は図4に示すように0.3近傍となり、色味の着かないクリアな白色となり、この場合には、R領域、G領域、B領域の回折効率のピーク値を1:1:1からずらす必要なない。
【0027】
さて、図1あるいは図2のようにして撮影あるいは複製して得たカラーホログラムの色度座標値x、yが設計通りそれぞれ1/3±0.05の範囲内にあるか否かを評価するには、例えば図5に示すような配置によって直接色度座標値x、yを測定するか、分光器を用いてホログラムの回折効率分布ηall (λ)を求め、(2)〜(4)式に従って色度座標値x、yを求めて、得られた色度座標値x、yがそれぞれ1/3±0.05の範囲内にあるか否かを判定するようにすればよい。以下、図5について説明する。
【0028】
基台31のZ軸の周りで回転調節可能にサンプル台32を取り付け、同時に同じZ軸の周りで別に回転調節可能に光源台33を取り付ける。そして、サンプル台32に評価対象のホログラムHをXZ方向に位置調節して取り付ける。また、基台31には、サンプル台32のホログラムHの測定中心方向から入射する光を取り込む向きに色彩輝度計(例えば、TOPCON色彩輝度計BM−7)34を取り付ける。一方、光源台33には照明光がホログラムHの測定中心に入射するように、白色光源(例えば、キセノンランプあるいはハロゲンランプ)35を取り付け、その前方にコリメートレンズ36を配置する。
【0029】
そして、コリメートレンズ36で平行にされた光源35から白色照明光37がホログラムHに設計した入射角θ(図中のnはホログラムH面の法線)で入射し、そのホログラムHからの回折光38が設計した回折角φで色彩輝度計34に入射するように、基台31に対するサンプル台32及び光源台33の角度を調節固定して、ホログラムHからの回折光38の色度座標値x、yを色彩輝度計34で直接測定する。
【0030】
ここで、例えば、TOPCON色彩輝度計BM−7は、スペクトル3刺激値x’(λ)、y’(λ)、z’(λ)に対応する3種類の透過率分光特性の色ガラスフィルターを装備してなるもので、その3種類の色ガラスフィルターを順次切り換えて前記の(3)式のCIE表示系における3刺激値X、Y、Zを直接求め、それから(4)式のCIE表示系の色度座標値x、yを直接出力するものである。
【0031】
したがって、図5の測定配置により、サンプルホログラムHに指向性の高い白色照明光37により設計した入射角θで照明したときに出てくる回折光38の色度座標値x、yが設計通りの1/3±0.05の範囲内にあるか否かが、簡単に評価できる。
【0032】
なお、図5の配置において、色彩輝度計34の代わりに分光器を取り付け、回折光38の分光分布P(λ)を求め、(3)式と(4)式に従って色度座標値x、yを求めて評価するようにすることもできる。
【0033】
なお、当然であるが、入射角θと回折角φは設計値近傍で調整しながら上記の測定をすることが望ましい。
【0034】
以上、本発明のカラーホログラム撮影方法、カラーホログラム及びその評価方法を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【0035】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のカラーホログラム撮影方法、カラーホログラム及びその評価方法によると、ホログラムの赤領域、緑領域、青領域それぞれの回折効率のピークの波長、高さ、又は半値幅の何れか1つ以上を制御することにより、白色像を示すCIE表示系で表される色度座標値x、yを、色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するx,y=1/3から±0.05の範囲内におさめるようにするので、撮影に使用する撮影波長、感光材料の処理条件により、作製されたホログラムの回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長(650nm、550nm、450nm)からずれていても、再生像は色味の着かないクリアな白色に見え、白色の良好な色再現性が得られ、また、他の色の再現性も良好なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用可能なフルカラーホログラムの撮影用光学系の構成を示す図である。
【図2】本発明が適用可能なフルカラーホログラムの複製用光学系の構成を示す図である。
【図3】本発明の1実施例の白色再生ホログラムから再生される像の色度座標を示すxy色度図である。
【図4】本発明の別の実施例の白色再生ホログラムから再生される像の色度座標を示すxy色度図である。
【図5】本発明によるカラーホログラムの評価方法を実施するための測定配置の1例を示す図である。
【図6】比較例の白色再生ホログラムから再生される像の色度座標を示すxy色度図である。
【符号の説明】
1…Rレーザー
2…Gレーザー
3…Bレーザー
4…全反射ミラー
5、6…ダイクロイックミラー
7…ハーフミラー
8、11、12…ミラー
9、13…レンズ
10、14…ピンホール
20…感光材料
21…ホログラム原版
31…基台
32…サンプル台
33…光源台
34…色彩輝度計
35…白色光源
36…コリメートレンズ
37…白色照明光
38…回折光
H…サンプルホログラム
Claims (3)
- カラーを表現するための赤領域、緑領域、青領域それぞれに回折効率のピークを持つホログラムの撮影方法において、撮影に使用する撮影波長、感光材料の処理条件により、作製されたホログラムの回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長(650nm、550nm、450nm)からずれることにより、白色の再現性が悪くなることを防ぐために、3波長同時に露光してホログラムを撮影する際に、作製されたホログラムの赤領域、緑領域、青領域の回折効率のピーク値が1:1:1になる露光強度バランスから3つの波長の光源の光量バランスをずらすことにより、白色像を示すCIE表示系で表される色度座標値x、yを、色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するx,y=1/3から±0.05の範囲内におさめるようにすることを特徴とするカラーホログラム撮影方法。
- 3波長同時に露光してホログラムを搬影する際に、作製されたホログラムの回折中心波長を長波長にシフトさせる層構成を付加することを考慮して、作製されたホログラムの回折効率のピーク値が1:1:1になる露光強度バランスから3つの波長の光源の光量バランスをずらすようにすることを特徴とする請求項1記載のカラーホログラム撮影方法。
- カラーを表現するための赤領域、緑領域、青領域それぞれに回折効率のピークを持つホログラムにおいて、回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長(650nm、550nm、450nm)からずれており、赤領域、緑領域、青領域それぞれの回折効率のピーク値が1:1:1からずれており、かつ、白色像を示すCIE表示系で表される色度座標値x、yが色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するx,y=1/3から±0.05の範囲内にあることを特徴とするカラーホログラム。
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