JPH0683256A - ホログラム用感光材の露光法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】像再生時のフレアー光を低減したヘッドアップ
ディスプレイ用ホログラムを得る。 【構成】表面に対して傾斜した高屈折率部分１３と低屈
折率部分１４とからなる層構造によって回折格子が形成
されたホログラムであって、前記回折格子が内部から少
なくとも一方の表面に向かうに従い徐々に消失し、最表
面１１においては前記回折格子が実質的に存在しないホ
ログラムを作製するためのホログラム用感光材の露光方
法において、あらかじめ、ホログラム用感光材の表面層
のみを紫外光線により露光することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再生時のフレアー光を
低減した車載用ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を
作製する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両内の運転手等に情報表示する方法と
して、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が最近用い
られるようになっている。これは、液晶表示装置等の情
報表示源から投射された光学的情報を、コンバイナーに
映し、運転手が運転状態からほとんど視線を動かすこと
なく情報を読み取れるようにしたものである。コンバイ
ナーとしては、ハーフミラーや、ホログラムなどを用い
ることが提案されているが、特にホログラムはレンズの
機能を備えることもできることなどから、実用化の期待
が高まっている。

【０００３】コンバイナーとしてホログラムを使用した
ホログラフィックＨＵＤの構成を示す概念図が図２であ
る。ここで、２１は運転者の観察位置、２２はホログラ
ムからなるコンバイナー、２３は情報を含む光線、２４
は情報表示源であって透過型液晶表示素子とハロゲンラ
ンプ等からなる光源、２５は風防ガラス、２６は車体ボ
ディーである。情報表示源２４から発せられた光線は、
車両の風防ガラス２５に備えられたコンバイナー２２に
照射され、反射（回折）されて運転手に観察位置２１で
視認される。この際、表示情報は車両の進行方向前方位
置に虚像として運転手に認識される。

【０００４】コンバイナーとして用いるホログラムは、
通常、反射型であるため、ホログラム用の感光材面の一
方の面（車内側）から参照光、他方の面（車外側）から
物体光を照射して、回折格子を作成する。位相型ホログ
ラムを作製する場合は、これら２つの方向から照射する
レーザー光が干渉して、光の明暗の干渉縞がホログラム
材料内で生じさせる。

【０００５】屈折率の違いによる回折格子は、さまざま
なメカニズムにより形成される。例えば、フォトポリマ
ータイプの感光材料を用いたとき、干渉縞の明部ではモ
ノマーが光重合しポリマーとなって屈折率の高い部分
に、暗部では重合しないため屈折率の低い部分となり、
屈折率の違いによる回折格子ができる。また最近では、
ホログラムの接着力を向上させるために、感光材料の中
にモノマー（高屈折率材料）とバインダー（低屈折率材
料）を混合させて、干渉縞の明部にモノマーが集まって
ポリマーとなり、暗部にバインダーが集まって回折格子
を形成するものもある。

【０００６】回折格子が形成されると、ポリマー化して
いない残存モノマーについては、紫外光線を照射するこ
とで、定着（ＵＶキュアと通称される）する。ヘッドア
ップディスプレイ用のホログラムは通常、反射型であり
ながら、車外の光等を透過させる透過的性質も併せ持
つ。その回折格子面はホログラム材料面に対して傾いて
おり、感光材表面と平行ではないからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ヘッドアップディスプ
レイ用のホログラムにおいては、車外の特定の方向から
来る外光がホログラムによって分光し、そのうちの単色
光等が透過回折して車内へ入射することがある（いわゆ
るフレアー光）。

【０００８】この場合、表示像とフレアー光が重畳し表
示像が見えなくなったり、ホログラム面が着色したり、
更には透過回折した光が表示素子面にあたりその反射光
がホログラムによって正規の表示像と重なるなどして好
ましくない。

【０００９】図２にその様子を示した。外光２７がホロ
グラムからなるコンバイナー２２によって運転者視野方
向にフレアー光２８として回折される。

【００１０】フレアー光発生の原因は、前述のようにこ
のホログラムが反射型でありながら透過型の性質を併せ
持つためであり、具体的には、ホログラム内部に形成さ
れた回折格子がホログラム表面に接するので、表面にお
いて屈折率の違いによるピンホールもしくはスリットが
形成されているためであると考えられる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、表面に対して傾斜した高
屈折率部分と低屈折率部分とからなる層構造によって回
折格子が形成されたホログラムであって、前記回折格子
が内部から少なくとも一方の表面に向かうに従い徐々に
消失し、最表面においては前記回折格子が実質的に存在
しないホログラムを作製するためのホログラム用感光材
の露光方法において、あらかじめ、ホログラム用感光材
の表面層のみを紫外光線により露光することを特徴とす
るホログラム用感光材の露光法を提供するものである。

【００１２】出願人は、すでに、フレアー光を防止する
ために、コンバイナーとして、表面に対して傾斜した高
屈折率部分と低屈折率部分とからなる層構造によって回
折格子が形成されたホログラムであって、前記回折格子
が内部から少なくとも一方の表面に向かうに従い徐々に
消失し、最表面においては前記回折格子が実質的に存在
しないホログラムを使用することを提案している。

【００１３】本発明による露光法で作製されるホログラ
ム内の回折格子フリンジの構造の概念的断面図を図１に
示す。１１は車外側に位置するホログラム表面、１２は
車内側に位置するホログラム表面、１３と１４とはそれ
ぞれホログラムの屈折率の高い部分と低い部分である。

【００１４】表面１１に近いＡ層では屈折率分布がほと
んど無く、Ｂ層では内部に向かうほど徐々に屈折率分布
のコントラストが高くなっていき、Ｃ層においてはコン
トラストが最大となる。ここで、高屈折率部分と低屈折
率部分との屈折率差は材料によって決定されるが、通常
は０．０２〜０．２程度である。

【００１５】また図１においてはホログラム表面の片側
（ホログラム表面１１）のみ屈折率分布のコントラスト
を変化させているが、ホログラム表面１２側も同様に屈
折率分布を変化させることもフレアー光のより一層の低
減に効果がある。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明を実施例に従って説明する。
図３に本発明に用いたホログラム用感光材料の分光透過
率分布を示す。これは緑色光を吸収し、これにより光重
合する材料である。

【００１７】通常はアルゴンイオンレーザー（λ＝５１
４．５ｎｍ）にて感光材料面の両側面から参照光及び物
体光としてそれぞれ所定の角度から入射させて露光を行
うが、図１のような屈折率分布を形成させるためには、
レーザーによる露光を行う前にあらかじめ感光材料の表
面（ホログラム表面１１側）に紫外光線を均一に照射し
て表面層のモノマー材をＵＶキュアしておき、その後に
おいてレーザーで露光することで簡単に形成することが
可能である。

【００１８】本実施例においては紫外光線の光源として
直管型の低圧水銀灯（λ＝２５４ｎｍ）を用い、このラ
ンプの直下においてベルトコンベヤー上で搬送しながら
感光材に光照射した。紫外光源としては高圧水銀灯、殺
菌用蛍光灯、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ及
びエキシマーレーザー及びＨｅ−Ｃｄレーザー等を用い
ても効果は十分ある。

【００１９】即ち紫外光源は感光材料の光吸収波長帯領
域の光線を発生するものであればよいが、表面層のみＵ
Ｖキュアするためには４００ｎｍ以下、好ましくは３５
０ｎｍ以下の光が好ましい。

【００２０】本実施例においては感光材料の厚みを１５
μｍとし、λ＝２５４ｎｍの光で約１０ｍＪ／ｃｍ² の
光エネルギーを照射したとき、表面から約５μｍの深さ
に達するまでモノマーがＵＶキュアした。図１のＡ層に
相当する部分は約１μｍ、Ｂ層は約４μｍである。

【００２１】次いで、通常の方法で、ホログラム内に回
折格子を形成するための露光を行う。露光の光学系を図
４に示した。４８はホログラム用感光材であり、３８は
レーザー光３９を発振するレーザー装置である。レーザ
ー光３９はミラー４０により反射、ビームスプリッター
４１によって分割されミラー４２，４３によって対物レ
ンズ４４，４５へ入射する。シャッター４６，４７によ
って拡散レーザー光３９ａと３９ｂの、ホログラム用感
光材４８への照射、非照射のタイミングを制御する。

【００２２】対物レンズ４４からの照射光は物体光であ
り、コンバイナー用のホログラムを作製する場合であれ
ば対物レンズ４４の位置が表示像の位置となる。対物レ
ンズ４５からの照射光は参照光であり、対物レンズ４５
の位置が再生光源位置となる。シャッター４６及び４７
を同時に開くと、拡散レーザー光３９ａと３９ｂの干渉
縞がホログラム用感光材４８に記録される。

【００２３】こうして得られたホログラムを自動車の風
防ガラスに装着することにより、ヘッドアップディスプ
レイのコンバイナーとして使用したところ、フレアー光
が抑制されたヘッドアップディスプレイが得られた。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、像再生時のフレアー光
を低減したホログラムが得られる。また同様の手法は、
透過型ホログラムに対しても効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホログラムの構造を示す断面図

【図２】車載用ＨＵＤを示す概念図

【図３】本発明のホログラム用感光材料の分光透過率分
布を示すグラフ

【図４】本発明のホログラムを露光する際の光学配置を
示す概念図

【符号の説明】

１１，１２：ホログラム表面 １３：高屈折率部 １４：低屈折率部 ２２：コンバイナー ２７：外光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に対して傾斜した高屈折率部分と低屈
   折率部分とからなる層構造によって回折格子が形成され
   たホログラムであって、前記回折格子が内部から少なく
   とも一方の表面に向かうに従い徐々に消失し、最表面に
   おいては前記回折格子が実質的に存在しないホログラム
   を作製するためのホログラム用感光材の露光方法におい
   て、あらかじめ、ホログラム用感光材の表面層のみを紫
   外光線により露光することを特徴とするホログラム用感
   光材の露光法。