JPH04110984A - ホログラフィック表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車用のヘッドアップデイスプレィ、シぢ−
ウィンドゥのデイスプレィ等、各種の表木用として応用
可能なホログラフィック表示装置に関する。

［従来の技ＷＩ］ 近年、装置レイアウトの自由度が大きい、波長選択性が
高い、レンズ特性の付与が可能である等の理由によりホ
ログラムを利用したヘッドアップデイスプレィが注目さ
れるようになり、種々の提案がされている（特開昭６２
−９４８１６号、特開昭６４−４４４１号など）。

しかしながら、従来のホログラムを利用したヘッドアッ
プデイスプレィは車内の運転者等に表示情報を視認させ
るには好都合であるが、車外の車（対向車等）に乗車し
ている人や歩行者などからは、太陽光などの外光がホロ
グラムで可視光として回折され、特に５６０ｎ■（黄緑
色）〜７８０ｎ園（赤色）が回折されると、ぎらぎらと
した不快な色として視認され、安全上も好ましいもので
はなかった。

［発明の目的］ 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、列
尤による不快な回折光の刺激純度を低減し、安全性を向
」ニさせたボログラフィック表示装置を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段１ 本発明の表示装置は第１の反射型ホログラムに再生用光
源から表示情報を投射して、該反射型ホログラムの回折
により表示するホログラフインク表示装Ｗにおいて、再
生用光源と反対側の外光が第１の反射型ホログラムによ
って所定の範囲に可視光として回折されるときに、この
範囲の回折光の刺激純度を低下させる第２の反射型ホロ
グラムを第１の反射型ホログラムの外光側に直接あるい
は中間膜を介して積層するか、または第２の反射型ホロ
グラムを第１の反射型ホログラムとともに多重露光する
ようにしたことを特徴とする。

［作用］ 実施例で示すような第１の反射型ホログラムを車両に実
装すると、外光が第１の反射型ホログラムによって第３
図（ａ）などの再生光学特性にに示すようにＢｒａｇｇ
の式にしたがって、所定の入射角をもつ特定波長の光に
より一義的に回折される。

ここでθは水甲面（道路面に平行な面）を纂マにして表
わした角度である、所定範囲を例えばθで表わし２てＯ
°〜５０６の範囲すると５６０　ｎｍ　（黄緑色）〜７
８０　ｎｍ　（赤色）の波長のぎらぎらとした不快な光
が回折される。

ところで、色を数値で表わす方法として第６ＵＡに示す
ように、ＣＩＥ（国際照明委員会）で決定されたＸＹＺ
表色系（ＪＩ５２ｇ７０１）が標準表色系として広く使
用さている。

赤色にたいする刺激値Ｘ、緑色にたいする刺激値Ｙ、青
色にたいする刺激値Ｚば三刺激値とよばれ、これにより
色度座標ｘ、ｙで表わすものである。すなわち、ｘ＋ｙ
十ｚ＝ｓとしてｘ　＝　Ｘ　／　５ｙ＝Ｙ／Ｓとして表
わすものであり、第６図に示すように、スペクトル軌跡
（目盛の入った曲線）と純紫軌跡（スペクトル軌跡の両
端を結ぶ直ｖＡ）で囲まれる領域内の一点として表わす
ことができるものであり、刺激純度は中央のＷ点（白色
点、標準光源Ｄｓ　５　、Ｘ　＝０．３１２７、ｙ　＝
０．３２９０）を０として外側に向けて１迄次第に増加
する。

不快の色として回折される色度点は第６図のスペクトル
軌跡上の・点として表わされ、それぞれ補色は・点とＷ
点の延長線と反対側のスペクトル軌跡との交点０点とし
て近似でき、第１表などに示すように求めることができ
る。これらの補色が所定範囲に回折されるホログラムに
要求される再生光学特性は第３図（Ｃ）などに示すよう
になり、このような特性に近位した再生光学特性を有す
る第２の反射型ホログラムを第１の反射型ホログラムの
外光側に直接あるいは中間膜を介して積層するか、また
は第２のホログラムを第１のホログラムとともに多重露
光することにより、前記の不快な回折光と第２の反射型
ホログラムによる回折光が混色され白色化（刺激純度が
低下）して外観視を改善するものである。また、５６０
ｎｍより短い波長の可視光が第１の反射型ホログラムに
よって回折される場合であっても、刺激純度を低下させ
てソフトな感じにすることができる。

なお、所定範囲は任意に決めればよいが、車両用の場合
には対向する車、歩行者などへの影響を考慮して、道路
面を基準に、θは０°〜６０″′の範囲などにすればよ
い。

また、建築用の窓ガラスに装着する場合には、反射型ホ
ログラムの設置場所における窓ガラス面に対する法線を
基準にして角度θを適宜選択すればよい。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明のホログラフインク表示装置を自動車の
前部窓ガラスにヘッドアップデイスプレィとして応用し
た例を示す要部概略図、第２図は本発明の第１と第２の
反射型ホログラムシートの作製時の光学系を示す図、第
３図の（ａ）　、（ｂ）は、それぞれ実施例１における
第１の反射型ホログラムと第２の反射型ホログラムの再
生光学特性図、第３図（ｃ）は実施例１における第１の
反射型ホログラムの再生波長と補色の関係にある光学特
性図、第４図の（ａ）　、（ｂ）は、それぞれ実施例２
における第１の反射型ホログラムと第２の反射型ホログ
ラムの再生光学特性図、第４図（ｃ）は実施例２におけ
る第１の反射型ホログラムの再生波長と補色の関係にあ
る光学特性図、第５図は実施例３における多重露光をす
るための光学系を示す図、第６図はＸＹＺ表色系色度図
である。

支１乳り 第１図に示すように、ヘッドアップデイスプレィとして
取付は角度ψ（水平面Ｈとなす角）の自動車の前部窓ガ
ラスに装着した例で説明する。

２枚の板ガラス１．１゛をポリビニールブチラールなど
の中間膜２で接着し、中間膜２と板ガラス１゛の間に、
後述する方法で作製した第１の反射型ホログラム３と第
２の反射型ホログラム４の積層体をコンバイナーとして
封じこみ、蛍光表示管などの再生用光ｆＡ５から投射さ
れる表示情報を第１の反射型ホログラム３で回折させ運
転者の目６に視認させるものである。

（反射型ホログラムシートの作製） ポリエステルフィルム上に、例えば重クロム酸ゼラチン
を感材として塗布、乾燥させたホログラム原板７を第２
図に示すよな光学系により露光させる。

アルゴンレーザー発振器８から発振さるレーザー光をビ
ームスプリッタ−９で２分割し、一方は反射鏡１０、凸
レンズ１１を介して球面波として、他方は反射鏡１２、
凸レンズ１３を介して球面波としてホログラム原板７に
照射して、その後通常の方法により現像して反射型ホロ
グラムシート３．４を作製する。　なお、レーザー光の
波長（レーザ発振器）、ホログラム原板７に対する２方
向からのレーザー光の入射角は、再生時の条件（光源と
人の目の配置、光源の種１りおよび感光材の厚み変化等
を考慮して、Ｂｒａｇｇの式により決定されるが第２の
反射型ホログラムについては、第１の反射型ホログラム
の所定範囲に回折する方向にこれらの回折光の補色ある
いはこれに近い色が回折するように露光条件を決定する
が、実際には、第３図（ｃ）に示すような理想的な再生
光学特性を有するホログラムを作製することは困難であ
るので、次のような手順で露光光学条件を決定する。す
なわち、所定範囲を例えばＯｏくθ〈６０°として、で
きるだけこの範囲で第１の反射型ホログラムの再生光学
特性の補色波長に近い再生光学特性が得られるように、
入射角をφ１と回折角をφ２とすると回折角（φ１＋φ
２）／２付近で、回折波長の角度依存性が小さく（回折
角の変化に対して波長変化が小さい）、シかも極大値を
もつので所定範囲の中心角例えば、θ−（０°＋６０”
）　／２　＝３０°にほぼ回折するようにこの回折角を
合わせる。

窓ガラスの水平面に対する取付は角度ψを３０’とする
と、（φ、＋φ２　）　／　２　＝９０”　−ψ−３０
”−３０°となるようにφ１、φ２を決定する。このと
き入射光（入射角φ１）と回折光（回折角φ２）のなす
角度が小さいほど回折波長の角度依存性が小さいことが
わかっているので、できるだけこの角度を小さくするよ
うに、また、外光の入射光は入射角φ１が＋３０°　（
ホログラム法線より上側でθ＝９０°）から−１Ｏ°　
（ホログラム法線より下側でθ＝５０°）までの範囲を
外れると入射光量が減少するので、入射角がこの範囲に
なるように考慮して露光条件を決定する。

本実施例では、第１の反射型ホログラムと第２の反射型
ホログラムを、それぞれレーザー光源については５１４
．５ｎｉ＋と４８８．Ｏｎｓのアルゴンレーザー、凸レ
ンズ１１からの入射角については１０．０°と４５．５
°、凸レンズ１３からの入射角については２５．０゜と
０．０°なる条件で露光した。

（ホログラフィック表示装置の再生） このようにして得られた第１の反射型ホログラムシート
３（第１表ではＨｌと略称する）と第２の反射型ホログ
ラム４（第１表ではＨｌと略称する）の外光に対する再
生光学特性は、それぞれ第３図の（ａ）　、（ｂ）　、
第１表に示すようになり、また、第１の反射型ホログラ
ム３の回折波長に対する補色波長は第１表、第３図（Ｃ
）、第６図の○に示すようになった。

第１表 （＊本本は補色が存在しない） この結果から明らかなように、第１の反射型ホログラム
のみでは前述のように不快な波長の光がＳ、゛として回
折されるが、第２の反射型ホログラムの外光に対する再
生光学特性は第３図（ｂ）に示すように理想の特性第３
図（ｃ）に近似させることができ、その結果第１の反射
型ホログラムに積層して自動車の前部窓ガラスに装着す
ると第１図に示すように、第１の反射型ホログラムの回
折光Ｓ、”　（入射光Ｓｌ）と第２の反射型ホログラム
の回折光８２°　（入射光Ｓ２）が所定範囲には加法混
色され、第６図の×で示すように刺激純度が０に近くな
り、白色化され、不快感が完全に一掃された。

一方、再生用光源５からの波長５４５ｎｍ　（緑色）の
表示情報Ｃ１ばほとんど第１の反射型ホログラムで０２
として回折され、運転者の目６に到り良好に視認するこ
とができた。

実ＪＪＩ↓ 表示情報を赤色で再生する場合について、説明する。

第１の反射型ホログラムと第２反射型ホログラムをそれ
ぞれ、レーザー光源については５１４．５ｎｍと４８８
゜Ｏｎ鳳のアルゴンレーザー、凸レンズ１１からの入射
角については３７．５°と５３．５”　、凸レンズ１３
からの入射角については５６．５”と−４，５’（−は
第２図において凸レンズ１１が法線■の右側にあること
を示す）なる条件で露光したい このようにして得られた第１の反射型ホログラムシート
３（第２表ではＨｌと略称する）と第２の反射型ホログ
ラム４（第２表ではＨ２と略称する）の外光に対する再
生光学特性は、それぞれ第４図の（ａ）　、（ｂ）　、
第２表に示すようになり、また、第１の反射型ホログラ
ム３の回折波長に対する補色波長は第１表、第４図（ｅ
）に示すようになった。

第２表 二の結果から明らかなように、第１の反射型ホログラム
のみでは、実施例１のように不快な色が所定範囲に回折
されるが、第２の反射型ホログラム４を積層して自動車
の前部窓ガラスに装着すると、第１と第２の反射型ホロ
グラムの回折光が所定範囲に加法混色され、刺激純度が
低下し、白色化されて不快感を一掃することができた。

一方、再生用光源からの波長６１０ｎｍ　（赤色）の表
示情報はほとんど第１の反射型ホログラムで回折され、
運転者の目６に到り良好に視認することができた。

友１１ノー 実施例１と同様の条件で再生する場合において、−枚の
ホログラムシートに多重露光する場合について説明する
。

第５図に示すように、光学系をもう一組、追加して２組
で同時に露光するものである。

アルゴンレーザー発振器８．８゛がら発振さるレーザー
光をビームスプリッタ−９，９′で２分割し一方は反射
鏡１ｏ、１０１′　と１０２　’　、凸レンズ１１、１
１°を介して球面波として、他方は反射Ｍ１２．１２、
′　と１２２°、凸レンズ１３．１３′を介して球面波
としてホログラム原板７に照射して、その後通常の方法
により現像して反射型ホログラムシート３を作製する。

本実施例では、アルゴンレーザー発振器８．８から発振
さるレーザー光を、それぞれ４８８．Ｏｎｍ、５１４．
５ｎ■、凸レンズ１１と１１′からの入射角については
１００°と４５．５°、凸レンズ１３と１３“からの入
射角については２５．０°と０．０１なる条件で露光し
た。

このようにして得られたホログラムは一枚にもかかわら
ず、二枚のホログラムシートを積層したものと同等の作
用をするので、実施例１と同し構成で再生すると、表示
情報を運転者等が明確に視認することができるのは勿論
、所定の範囲には不快な色が回折されることなく、刺激
純度を低下させることができる。

以上、好適な実施例により説明したが、本発明はこれら
限定されるものではなく、種々の応用が可能である。

第１の反射型ホログラムと第２の反射型ホログラムの積
層については、実施例ではいずれも、直接積層する例で
説明したが、第１の反射型ホログラムを車内側板ガラス
の合わせ面倒に、第２の反射型ホログラムを車外側板ガ
ラスの合わせ面倒に接着してポリビニールブチラールな
どの中間膜を介して積層してもよい。

第１と第２の反射型ホログラムによって、回折された光
は実施例ではいずれも、加法混色されて白色化されるも
のについて説明したが、刺激純度を０．４程度までの低
い範囲で、淡い任意の色に着色させてもよい。

これらの反射型ホログラムは実施例１、実施例２のよう
に、別々に露光して作製したホログラムシートを積層す
る以外にも、実施例３のように一枚のシートに多重露光
して形成してもよい、この場合には、第１と第２以外の
ホログラムが形成されないようにレーザー光源を別に用
意して、しかも発振周波数を変える方がよい。

感光材について、重クロム酸ゼラチン以外にもハロゲン
化銀感光材、各種のフォトポリマー、フォトレジストな
ど適宜選択して用いればよい。

また、ホログラムシートは一般的に湿気を吸うと劣化す
るので、合わせガラスにおいて、２枚の中間膜の間に挟
持した方が好ましいが、中間膜と板ガラスの間に挟持し
てもよく、さらに表面に保護膜を被覆すれば単板ガラス
に設けることもできる。

また、本発明の表示装置はヘンドアノブデイスプレィ以
外にも、建築物の窓、間仕切り等に応用することもでき
る。

［発明の効果］ 本発明のホログラフィック表示装置は、第１の反射型ホ
ログラム（表示用ホログラム）に第２の反射型ホログラ
ムを積層することにより、太陽光などの外光が所定範囲
に第１の反射型ホログラムの回折光と補色関係にある光
が回折されるので、加法混色されて刺激純度を低下させ
、その結果、特に、５６０　ｎｍ　（黄緑色）　〜７８
０ｎｍ　（赤色）の不快な色が白色化され、視認性を向
上させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホログラフィック表示装置を自動車の
前部窓ガラスにヘンドアノブデイスプレィとして応用し
た例を示す要部概略回、第２図は本発明の第１と第２の
反射型ホログラムシートの作製時の光学系を示す図、第
３図の（ａ）　、＜ｂ）は、それぞれ実施例１における
第１の反射型ホログラムと第２の反射型ホログラムの再
生光学特性図、第３図（ｃ）は実施例１における第１の
反射型ホログラムの再生波長と補色の関係にある光学特
性図、第４図の（ａ）　、（ｂ）は、それぞれ実施例２
における第１の反射型ホログラムと第２の反射型ホログ
ラムの再生光学特性図、第４図（ｃ）は実施例２におけ
る第１の反射型ホログラムの再生波長と補色の関係にあ
る光学特性図、第５図は実施例３における多重露光をす
るための光学系を示す図、第６図はＸＹＺ表色系色度図
である。 、１゛・・・板ガラス　２・・・中間膜・・・第１の反
射型ポログラム ・・・第２の反射型ホログラム ・・・再生用光源　　６・・・目 ・・・示ログラノ、原板 特許出願人　　口産自動車株式会社 特許出願人　　セントラル硝子株式会社第４図 角度θ 第１図 第５図 手続補正書（方式） 平成２年１２月１２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の反射型ホログラムに再生用光源から表示情報を投
   射して該反射型ホログラムの回折により表示するホログ
   ラフィック表示装置において、再生用光源と反対側の外
   光が第１の反射型ホログラムによって所定の範囲に可視
   光として回折されるときに、この範囲の回折光の刺激純
   度を低下させる第２の反射型ホログラムを第１の反射型
   ホログラムの外光側に直接あるいは中間膜を介して積層
   するか、または第２の反射型ホログラムを第１の反射型
   ホログラムとともに多重露光するようにしたことを特徴
   とするホログラフィック表示装置。