JPH07232592A - 多形態ホログラフィを用いたセンター・ハイマウント・ストップライト装置 - Google Patents

多形態ホログラフィを用いたセンター・ハイマウント・ストップライト装置

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JPH07232592A
JPH07232592A JP28216994A JP28216994A JPH07232592A JP H07232592 A JPH07232592 A JP H07232592A JP 28216994 A JP28216994 A JP 28216994A JP 28216994 A JP28216994 A JP 28216994A JP H07232592 A JPH07232592 A JP H07232592A
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hologram
holographic
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John E Wreede
ジョン・イー・リード
Michael J Virgadamo
マイケル・ジェイ・バーガダモ
Richard B Upper
リチャード・ビー・アッパー
Ronald T Smith
ロナルド・ティー・スミス
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Abstract

(57)【要約】 【目的】従来のストップライトのレンチキュラー型の出
力と同様の外観を有する出力を与えるホログラフィセン
ター・ハイマウント・ストップライトを提供することを
目的とする。 【構成】この発明は、ホログラムを用いた車両用センタ
ー・ハイマウント・ストップライト装置に使用するため
のホログラムの構造に関する。このホログラムは、互い
に薄層状に形成された第一及び第二ホログラム(31、
32)からなり、それぞれホログラフィーレンズの特性
を有し、このホログラフィーレンズは、再構成光線によ
る再構成に対応した、予め決められた立体角領域内に光
を回折するように、配列されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車両用センター・ハ
イマウント・ストップライトのホログラムに係り、特
に、所望の輝度及び角有効範囲を効率的に充足するホロ
グラム、およびこのようなホログラムを記録する露光技
術に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の政府の規程では、自動車の後部に
装備される通常のストップライトに加えて、センター・
ハイマウント・ストップライト(CHMSLs)を必要とする。
ハイマウント・ストップライトは、後続の運転手に対し
て、車両にブレーキをかけたことを表示する自動車ブレ
ーキ表示器の可視度を最大限にしようとするものであ
り、通常自動車のリヤウインドに装着される。
【0003】ハイマウント・ストップライトは、通常、
標準的なレンチキュラーレンズ、赤色フィルタ、照明用
白熱電球、及び自動車のリヤウインドの上部、または底
部付近に取り付けられる収納具によって取り囲まれた反
射材から構成されている。しかし、かさばる収納具は、
部分的に運転手の後方視界の妨げとなり、その上、自動
車の設計のうえで限界を強いられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】センター・ハイマウン
ト・ストップライトは、リヤデッキ、スポイラー、ルー
フなどの自動車の車体部分に一体化されることによっ
て、後方視界の問題はかなり本質的に減少、あるいは除
去される。しかし、このようなストップライトは、複雑
であり、自動車の設計上、限界を強いられる。
【0005】ホログラフィセンター・ハイマウント・ス
トップライトは、ストップライトの規程に効率的に応じ
るために開発されている。ホログラフィセンター・ハイ
マウント・ストップライトのホログラムの使用による要
件は、従来のストップライトによって与えられるのと同
様のレンチキュラー型の外観を有する、出力を達成する
ことにある。
【0006】さらに、ホログラフィセンター・ハイマウ
ント・ストップライトのホログラムの使用による要件
は、政府の光度及び角有効範囲の要求を満足する一方
で、最低限のパワーの再構成光源を利用するという複雑
性にある。光度及び角有効範囲の要求は、定義された中
心角領域にわたる光度を定めた量的な面と、定義された
中心角領域の水平成分より大きな水平角領域にわたる可
視度を要求する量的な面を含む。本質的に、その規程
は、全角度範囲の有効範囲の中心により明るい領域を必
要とする。
【0007】従って、この発明は、上述したような事情
に鑑み成されたものであって、その目的は、従来のスト
ップライトのレンチキュラー型の出力と同様の外観を有
する出力を与えるホログラフィセンター・ハイマウント
・ストップライトを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、再構成光線を与えるための光
源30と、重なることなく配列されたホログラフィレン
ズの第一アレイ31において、それぞれのホログラフィ
レンズが前記第一アレイの後方にある所定の第一角度範
囲に再構成光線の一部を回折するよう配列されたホログ
ラフィレンズの第一アレイ31と、重なることなく配列
されたホログラフィレンズの第二アレイ32において、
第二ホログラフィ層のそれぞれのホログラフィレンズが
前記第二アレイの後方にある所定の第二角度範囲に前記
再構成光線の一部を回折するよう配列されたホログラフ
ィレンズの第二アレイ32と、を有する車両用ホログラ
フィセンター・ハイマウント・ストップライト装置によ
って、前記第一及び第二ホログラムの前記ホログラフィ
レンズによって回折される前記再構成光線の一部がスト
ップライト照明を形成することを特徴とするホログラフ
ィセンター・ハイマウント・ストップライト装置を提供
するものである。
【0009】
【作用】この発明によれば、従来のストップライトのレ
ンチキュラー型の出力と同様の外観を有する出力を与え
るホログラフィセンター・ハイマウント・ストップライ
トを提供できる利点がある。
【0010】また、別の利点として、容易に政府の光度
及び角有効範囲の規程を充足する一方で、最低限のパワ
ーの再構成光源を利用するホログラフィセンター・ハイ
マウント・ストップライトを提供することにある。
【0011】前記利点のほかに、他の利点は、この発明
による以下に示すホログラフィストップライト装置によ
って提供される。即ち、この装置は、再構成光線を与え
るための光源と、重なることなく配列された複数のホロ
グラフィレンズを有し、それぞれのホログラフィレンズ
が所定の第一角度範囲に再構成光線の一部を回折するよ
う配列された第一ホログラム層と、重なることなく配列
された複数のホログラフィレンズを有し、それぞれのホ
ログラフィレンズが所定の第二角度範囲に再構成光線の
一部を回折するよう配列された第二ホログラム層とから
なる。ここで、第一及び第二ホログラム層は、互いに積
層状に配置され、第一及び第二ホログラム層によって回
折された参照光線の一部は、ストップライト照明からな
る。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明のホログラフ
ィを用いたセンター・ハイマウント・ストップライトの
一実施例について詳細に説明する。
【0013】以下の詳細な記述と図面には、同じ要素は
同一の参照番号が付されている。
【0014】図1によれば、ホログラムアッセンブリ2
0、及び照明源30を含むセンター・ハイマウント・ス
トップライトが示されている。ホログラムアッセンブリ
20は、後述する薄層形成された第一、第二の体積透過
型ホログラム31、32からなり、自動車のリヤウイン
ド211の内面に取り付けられ、運転手の後方視界に対
しては本質的に透明である。一方、ホログラムアッセン
ブリ20は、リヤウインド211の近傍の適当な位置に
位置する分割された基盤に取り付けられる。照明源30
は、ホログラムアッセンブリ20の前方に装備され、運
転手の後方視野角外、例えば、自動車のリヤウインド2
11より下方付近に位置する水平リヤデッキの下方に設
置され、ホログラムアッセンブリ20の体積ホログラム
31、32を再構成光線で照明する。
【0015】ホログラムアッセンブリの体積ホログラム
31、32は、照明源30によって照明されたとき、適
当な垂直方向、及び水平方向の視界域にわたって自動車
の背後から可視化できる適当な複合像を与えるように構
成されている。以下に、体積ホログラム31、32の角
有効範囲(即ち、出力光が観察される角度範囲)、同様
にそれらの構成について検討する。角度範囲は、容易に
観察可能なホログラムの取り付け位置に関する。ここで
用いられる角度範囲、及び角有効範囲という用語は、ホ
ログラムセルによって回折される光の空間におけるすべ
ての角度領域を示し、こうして回折光が観察される角度
領域、あるいは複数の領域を示す。ホログラムの角有効
範囲は、ホログラムの出力光が観察される角度範囲を決
めるため、ホログラムの回折出力光は、その角有効範囲
に制限され、さらにボケを生じる。ホログラムアッセン
ブリのホログラムは、それが装備された車両の後方から
可視化される回折照明光を形成するために配置され、そ
れらの角度範囲は車両から後方に拡大される。
【0016】照明源30は、例えば石英ハロゲンランプ
などの白熱電球15、ホログラムアッセンブリ20に再
構成光線を与える白熱電球15のフィラメントに協力す
る反射材17、および約600ナノメータ(nm)のカ
ットオフ波長を有するハイパスフィルタ19からなる。
一実施例として、反射材17は、ほぼコリメートされた
再構成光線を形成するための白熱電球15のフィラメン
トに協力する放物面状の反射材からなる。波長が人間の
視覚の感度に依存するため、ホログラムアッセンブリの
ホログラムによって与えられる像は、約610から62
0nmの間のいずれかに見かけ上のピーク強度が存在
し、赤として知覚される。白熱電球15は、ブレーキペ
ダルが押し下げられたときに発光させるように、自動車
のブレーキライトの駆動回路に接続される。
【0017】図2は、連邦自動車安全基準Federal Moto
r Vehicle Safety Standards No.108(“MVSS 108”) に
述べられているように、センター・ハイマウント・スト
ップライト(以下、CHMSLと略称する)が必要とす
る角度範囲に対する光度(単位はカンデラ)を示すグラ
フであり、中心立体角領域は、(a)CHMSLの中心
を通過する中心水平面Hに対して相対的に10°上方か
ら5°下方の範囲として定義され、(b)CHMSLの
中心を通過し、車両の縦軸を含む中心垂直面Vに対して
相対的に10°左から右の範囲として定義される。グラ
フ中の数字は、その角度位置におけるカンデラ単位の最
小光度と同一であり、全角度範囲は、どの角度位置に対
しても最大160カンデラまで許容される。
【0018】さらに、前述の量的な規程は、ここでは
“中心角範囲規程”と称され、これはストップライトが
中心垂直面の両側45°の水平角範囲にわたる中心水平
面内(即ち、互いの鏡像となる二つの角度領域)に可視
化されるための量的規程である。一例として、この量的
に規程は約1カンデラの光度を必要とするように解釈さ
れる。中心垂直面の両側45°の範囲にわたる中心水平
面における可視度に関する規程は、ここでは広角水平規
程と称される。
【0019】図3は、別のホログラム32の薄層の前に
積層されたホログラム31を概略的に表わし、車両に取
り付けられたときには表面が後方を向くように形成され
る。ホログラムは直線状アレイ、或いは重ならずに連続
的なホログラムセルのグリッド、或いは同一サイズの小
面(facet) C(i,j)からなる。それぞれのホログラ
ムセルは回折された出力光を作り出すホログラフィレン
ズレット(holographiclenslet) を含み、この出力光は
すべての小面C(i,j)に対して同様の望ましい角有
効範囲を有する。
【0020】参考として、CHMSL装置のホログラム
アッセンブリを取り付ける位置が位置決めされるとき、
図中のホログラムセルC(i,j)の上部の列がホログ
ラム31の上部に含まれ、これによってホログラムセル
のそれぞれの列は水平に配列される。このように方向が
一致され、車両に取り付けられるとき、水平に配列され
るセルの平行エッジは、上部エッジ、及び底部エッジと
称される。ここで、上部エッジは図中の上部に一致し、
また取り付けられたときのリヤウインドの上部に一致す
る。また、上部、及び底部エッジに対して垂直方向にあ
るセルの平行エッジは、サイドエッジと称される。セル
C(i,j)は同一サイズであり、セルの幅は、上部、
或いは底部エッジに沿って測定される。一方、セルの高
さは両側のサイドエッジに沿って測定される。
【0021】図4は、別のホログラム31の薄層の前に
積層されたホログラム32を概略的に表わし、取り付け
られたときには表面が車両の外側を向くように形成され
る。ホログラムは直線状アレイ、或いは重ならずに連続
的なホログラムセルのグリッド、或いは同一サイズの小
面F(i,j)からなる。それぞれのホログラムセルは
回折された出力光を作り出すホログラフィレンズレット
を含み、この出力光はすべての小面F(i,j)に対し
て本質的に同一である望ましい角有効範囲を有する。
【0022】参考として、CHMSL装置のホログラム
アッセンブリを取り付ける位置が位置決めされるとき、
図中のホログラムセルF(i,j)の上部の列がホログ
ラム31の上部に含まれ、これによってホログラムセル
のそれぞれの列は水平に配列される。このように方向が
一致され、車両に取り付けられるとき、水平に配列され
るセルの平行エッジは、上部エッジ、及び底部エッジと
称される。ここで、上部エッジは図中の上部に一致し、
また取り付けられたときのリヤウインドの上部に一致す
る。また、上部、及び底部エッジに対して垂直方向にあ
るセルの平行エッジは、サイドエッジと称される。セル
F(i,j)は同一サイズであり、セルの幅は、上部、
或いは底部エッジに沿って測定される。一方、セルの高
さは両側のサイドエッジに沿って測定される。
【0023】この発明によれば、ホログラム31、32
のいずれか一方のそれぞれの小面、或いはセルは、角度
範囲内に光を回折するように配置される。この角度範囲
は図2に示す中心立体角領域を含む。すなわち、立体角
は水平面に対して相対的に10°上方から5°下方の上
限、および下限を有し、車両の縦軸に対して平行な垂直
面の左右10°の横方向範囲を有する。言い換えれば、
立体角領域は、セルの中心を通過する線上を中心とし
て、水平面に対して約2.5°上向きで、車両の縦軸に
対して平行な垂直面内にある。他方のホログラムのそれ
ぞれのセルは、角度範囲内に光を回折するように配置さ
れる。この角度範囲は、中心垂直面の両側45°の水平
角、及び、例えば水平面に対して上下5°程度の極めて
小さい垂直角に対向する広角領域を含む。一方、このよ
うな他方のホログラムのセルは、中心立体角領域の両側
の二つの水平領域を含む角度範囲内に光を回折するよう
に配置される。
【0024】容易に観察するために、中心立体角領域内
に光を回折させるホログラムは、狭角ホログラムと称さ
れ、一方、他のホログラムは広角ホログラムと称され
る。狭角ホログラムのそれぞれのホログラムセルはマス
クされた点光源の像を形成し、中心立体角領域で再構成
光線の一部を回折させる。一方、広角ホログラムのそれ
ぞれのホログラムセルはマスクされた垂直線光源の像を
形成し、広角水平領域で再構成光線の一部を回折させ
る。この発明によれば、第一ホログラム31のそれぞれ
のセルC(i,j)は、各々本質的に同一な所定の角度
範囲内に光を回折させる。また、第二ホログラム32の
セルF(i,j)は、各々本質的に同一な所定の角度範
囲内に光を回折させる。この角度範囲はホログラム31
のセルC(i,j)の所定の角度範囲とは異なる。一例
として、ホログラム31、32は本質的に同一なホログ
ラムセルアレイを有する。ここでセルサイズは本質的に
同一であり、セルの配列も本質的に同一である。また一
例として、ホログラム31のそれぞれのセルがホログラ
ム32のセルに対応するようにホログラムが互いに層状
に積層されるとき、ホログラム31、32のホログラム
セルアレイが配列され、対応するセルの境界が配列され
る。
【0025】ホログラム31、32のセルの数、及びそ
れぞれのホログラムセルの配列は、全体の形状、ホログ
ラムの全体の形式のサイズ、及び選択されたセルのサイ
ズに依存する。ここで、セルサイズは外観及び製作の容
易さなどのファクターを考慮して選択される。更に検討
すると、この発明は、セルの高さに対する遠近法によっ
て縮めて描かれたセル幅の比が MVSS 108 の規程を満足
するように選択されることが考慮される。
【0026】一例として、第一ホログラム31が広角ホ
ログラムからなり、第二ホログラム32が狭角ホログラ
ムからなる場合を考える。第二ホログラムのホログラム
セルF(i,j)は、再構成に置けるセルF(i,j)
がマスクされた点光源の像を形成するように配置され
る。この点光源は立体角内に発散する光線を放出する。
この立体角は水平面に対して相対的に10°上方から5
°下方の上限、および下限を有し、車両の縦軸に対して
平行な垂直面の左右10°の横方向範囲を有する。さら
に一例に対して、第一ホログラム31のホログラムセル
C(i,j)は、再構成される上でセルC(i,j)が
マスクされた線光源の像を形成するように構成される。
この線光源は立体角内に発散する光線を放出する。この
立体角は、水平面に対して相対的に約5°上方から約5
°下方の上限、および下限を有し、車両の縦軸に対して
平行な垂直面の左右45°の横方向範囲を有する。特
に、広角ホログラムの各セルは、再構成において各広角
セルがマスクされた線光源の像を形成するように構成さ
れる。この線光源は、中心立体角領域両側の二つの外周
(peripheral)角領域からなる角度範囲に発散光を放出す
る。例えば、二つの外周中心角領域は、共に水平面に対
して相対的に約5°上方から約5°下方の上限、および
下限を有する。一方の外周角領域は、車両の縦軸に対し
て平行な垂直面の片側の10°から45°の範囲であ
り、他方の外周角領域は、垂直面の別の片側の10°か
ら45°の範囲である。言い換えれば、広角ホログラム
のホログラムセルは二つの立体角領域に光を回折させる
ように構成され、この領域は垂直面に対して互いに鏡像
となり、垂直面の両側に10°の横方向範囲を有する立
体角領域によって分割される。このような二つの水平領
域は、外周水平角領域と称される。
【0027】ホログラム角有効範囲が正確な角度で検討
されたが、実際の有効範囲は、非理想的な再構成光線に
よって生じるボケのため、構成された角有効範囲をわず
かに越える。その範囲内で、二つのホログラムセルはそ
れぞれ重複しない角有効範囲を有するように構成され、
有効範囲内に隔りなしで隣接される。実際には、ボケに
よる有効範囲の重複がある。
【0028】一例として、ホログラムセルは、二つのホ
ログラムによって形成される点および線光源の像がホロ
グラムアッセンブリの前方(車両の前方)、或いはホロ
グラムアッセンブリの後方(観察者に対して車両の後
方)にあるように配置され、又は、一方のホログラムに
よって形成される光源像が前方(車両の前方)にあるよ
うに一方のホログラムセルが配置され、他方のホログラ
ムによって形成される光源像がホログラムアッセンブリ
の後方(観察者側)にあるように配置される。
【0029】ホログラムセルが光を回折する立体角度範
囲は、セルの大きさ、及び対応するセルから点、或いは
線光源の距離によって調整される。セルサイズは二つの
ホログラムともに同じであり、 MVSS 108 の中心立体角
領域の規程が垂直角の範囲を指定しているため、セル幅
に対する遠近法によって縮めて描かれたセルの高さの比
は、中心立体角領域の水平角広がり幅に対する垂直角広
がり幅の比に相当するように選択される。又、点光源の
距離は、所定の中心角広がり幅、及び水平角広がり幅の
規程に達するように選択される。線光源の距離は、MVSS
108 の水平広角度の所定の水平角広がり幅規程に達す
るように選択される。又、垂直角広がり幅は、理想的と
はいえない再構成光源によって与えられる。一方、線光
源像の垂直角広がり幅は、垂直方向にわずかなパワーを
導くことによって調整される。
【0030】図5A、及び5Bは、ホログラムセルFの
側面図、及び平面図を概略的に示すものである。例とし
て、第二ホログラム32は、取り付けられたホログラム
アッセンブリ側に方向付けられ、これと共にそれによっ
て形成される出力光線が回折される狭角ホログラムから
なる。図5Aに示すように、出力光線Pの上限、および
下限は(1)見掛け上の点光源Sとセルの上端部とによ
って決められる上面TP、及び(2)見掛け上の点光源
とセルの下端部とによって決められる底面BPによって
決定される。上面TP、及び底面BPは、図の面に対し
て直交するため、図5Aでは線で表わされる。実線で示
される面TP及びBP部分は、再生光線限界を表わし、
破線によって示される面部分は、見掛け上の点光源Sか
ら放出される実際の光線の上限、および下限を表してい
る。図5Bに示すように、出力光線Pの横方向の限界は
(1)見掛け上の点光源Sとセルの左端部とによって決
められる左側面LP、及び(2)見掛け上の点光源とセ
ルの右端部とによって決められる右側面RPによって決
定される。左側面LP、及び右側面RPは、図の面に対
して直交するため、図5Bでは線で表わされる。図5A
のように、実線で示される面LP及びRP部分は、再生
光線の横方向限界を表わし、破線によって示される面L
P及びRP部分は、見掛け上の点光源Sから放出される
実際の光線の横方向限界を表している。
【0031】図5A、及び5Bから、以下のことが認識
される、すなわち、見掛け上の点光源Sがホログラムセ
ルFの左右両端間の中心に配置されていると仮定する
と、出力光線Pの角有効範囲、及びホログラムセルに対
して相対的な角有効範囲の方向は、見掛け上の点光源の
位置、及び(a)セルの幅と(b)対向するセルの高さ
(すなわち、角有効範囲の中心軸に対して直交する面上
に投影されるセルの高さ)との比に依存する。これらは
ホログラムセルの構成によって調整される。特に、それ
ぞれのホログラムセルFは、焦点から放出される拡散さ
れた物体光線によって露光され、ホログラム記録層にマ
スクされる。見掛け上の光源Sの位置を決める物体光線
の焦点の位置、および対向するセルの高さに対するセル
幅の比は、セルに対して望ましい角有効範囲を与えるよ
うに選択される。
【0032】さらに、第二ホログラム32は狭角ホログ
ラムからなり、第一ホログラム31は45°の広角ホロ
グラムからなる例については、図6A、及び6Bにホロ
グラム31のホログラムセルCの側面図、及び平面図が
示されるように、取り付けられたホログラムアッセンブ
リ側に方向付けられ、これと共にそれによって形成され
る出力光線Pが回折される。図6Aに示すように、出力
光線Pの上限、および下限は(1)セルの上端部を含む
上面TP、及び(2)セルの下端部を含む底面BPによ
って決定される。上面TP、及び底面BPは、図の面に
対して直交するため、図6Aでは線で表わされる。実線
で示される面TP及びBP部分は、再生光線限界を表わ
し、破線によって示される面部分は、見掛け上の線光源
Lから放出される実際の光線の上限、および下限を表し
ている。図6Bに示すように、出力光線Pの横方向の限
界は(1)見掛け上の線光源Lとセルの左端部とによっ
て決められる左側面LP、及び(2)見掛け上の線光源
Lとセルの右端部とによって決められる右側面RPによ
って決定される。左側面LP、及び右側面RPは、図の
面に対して直交するため、図6Bでは線で表わされる。
図6Aのように、実線で示される面LP及びRP部分
は、再生光線の横方向限界を表わし、破線によって示さ
れる面LP及びRP部分は、見掛け上の線光源Lから放
出される実際の光線の横方向限界を表している。
【0033】第一ホログラム31が、中心立体角領域の
両側における外周立体角領域に光を回折する広角ホログ
ラムからなる場合については、図6Cに第一ホログラム
31のホログラムセルCの平面図が示されるように、取
り付けられたホログラムアッセンブリ側に方向付けら
れ、これと共にそれによって形成される出力光線BL、
及びBRを左右に回折させる。左側出力光線BLの横方
向の限界は、(1)見掛け上の線光源Lとセルの左端部
とによって決められる左側面LP、及び(2)セルの中
心を通過する垂直面に対して10°左側にある面LP′
によって決定される。右側出力光線BRの横方向の限界
は、(1)見掛け上の線光源Lとセルの右端部とによっ
て決められる右側面RP、及び(2)セルの中心を通過
する垂直面に対して10°右側にある面RP′によって
決定される。面LP、LP′、RP、RP′は、図の面
に対して直交するため、図6Cでは線で表わされる。図
6Cのように、実線で示される面LP、LP′、RP、
RP′部分は、回折光線の横方向限界を表わし、破線に
よって示されるこれらの面部分は、見掛け上の線光源L
から放出される実際の光線の横方向限界を表している。
さらに、面LP、LP′、RP、RP′は、ホログラム
セルCを記録するために利用される物体光線の適当なマ
スキングによって決められる。
【0034】第一ホログラム31が再構成源30に対し
て近接され、広角ホログラムからなる前述の特別な例に
ついて、広角ホログラムは、狭角ホログラムを通過する
ほとんどの再構成照明を許容するため、相対的に非効率
的となる。ここで狭角ホログラムはかなり明るい出力光
を与える必要がある。例えば、広角ホログラムは、理想
的な再構成照明に対して約30乃至40%の変換効率を
有し、一方、狭角ホログラムは理想的な再構成照明に対
して少なくとも90%の変換効率を有する。
【0035】広角ホログラムが相対的に高変換効率で与
えらる範囲では、第二ホログラム32が広角ホログラム
として形成され、第一ホログラムは狭角ホログラムとし
て形成される。この時、二つのホログラムは共に、理想
的な再構成照明に対して相対的に少なくとも90%の高
変換効率が得られる。これらの条件は、狭角ホログラム
の回折出力光が、広角ホログラムの回折出力光よりかな
り大きくする必要があるという要求に従う。相対的に効
率的な狭角ホログラムを作成し、それが再構成源に近接
した位置に配置されることによって、狭角ホログラム
は、ほとんどの再構成照明を回折することで光度規程に
達する。ほとんどの再構成照明が狭角ホログラムによっ
て回折されるため、広角ホログラムに利用される再構成
照明はかなり減少し、理想的な再構成照明に対して少な
くとも90%の相対的に高変換効率を与える。
【0036】これは、狭角、及び広角ホログラムの重な
りについての前述の二つの実施例に関して、再回折によ
る損失が考慮されるということが指摘されている。
【0037】広角ホログラムが再構成光源に近接された
実施例では、少量の回折光のみが狭角ホログラムに入射
し、その結果、広角ホログラムが相対的に低変換効率と
なる。従って、狭中心角領域内に回折される光のみが再
回折されるため、相対的に少量の回折光のみが広角ホロ
グラムによって再回折される。再回折の減少が望まれる
範囲では、広角ホログラムのセルは狭角ホログラムと重
複する角度を減少させるように記録され、それによって
広角ホログラムは、例えば、図6Cのホログラムセルに
対して上記されたように、中心角領域のいずれかの側の
外周水平領域にほとんどの光を回折する。
【0038】狭角ホログラムが再構成源に近接された実
施例では、MVSS 108によって規程された狭角中心領域内
に回折される光のほとんどは、広角ホログラムに入射さ
れる。広角ホログラムが中心垂直面に対して平行な垂直
面のいずれかの側の45°の水平角度範囲に光を回折さ
せるホログラムセルを形成する範囲では、広角ホログラ
ムのホログラムセルは、中心角領域で重なる水平角度範
囲内にある光を回折することができる。したがって、狭
角ホログラムと重複する角度が減少するように、広角ホ
ログラムのホログラムセルを形成することが有効的であ
る。それによって、広角ホログラムは、図6Cのホログ
ラムセルに対して上記されたように、中心領域の両側の
水平領域にそのほとんどの光を回折する。言い換えれ
ば、狭角ホログラムによって回折される光の再回折を減
少させるように、広角ホログラムは、中心角領域に回折
される光量を減少させるように構成される。
【0039】第一、及び第二ホログラムの構成(記録)
に関しては、ホログラムのすべてのセルが同様に回折す
るように露光される。あるいは、ホログラムのすべての
セルが、取り付けられるホログラムアッセンブリの曲
率、またはコリメートされていない照明光源などの特別
な規程に依存する、異なる回折特性を有するように露光
される。さらに、ホログラムのセルは、ある時間に一つ
のセル、或いは複数のセルが露光される。
【0040】図7は、連続露光による中心領域ホログラ
ムを記録するための露光装置の一例を示す。ここで、そ
れぞれの露光過程では、複数の均一に広がる不連続なセ
ルを一列に露光する。露光装置は、コリメートされた光
線CB1に沿って見られるように、図8に概略的に示さ
れる平凸球面レンズ53aの水平直線型アレイ53を含
む。平凸球面レンズは、図7に示すようにコリメートさ
れた光線CB1を向く面が球面であり、水平方向の中心
間の距離S1を有する。この距離は、それぞれの平凸球
面レンズ53aに対して、中心領域ホログラムのセルの
望ましい垂直及び水平角度広がりを形成するために必要
なサイズによって決定される。さらに、中心間距離S1
は、隣接する整数個のホログラムセルの中心間距離に等
しい。露光装置は、さらに、図4に概略的に示されるよ
うに、フィルム型マスク51を備えている。このマスク
は、CHMSLホログラム31、32のそれぞれのホロ
グラムセルと同じサイズの等間隔に配列された透過領域
を除いた部分は不透明である。また、このマスクは、平
凸レンズ53aと同じ中心間距離S1を有するように平
凸球面レンズに対して配列されている。透過領域の数
は、平凸レンズ53aの数と同じである。
【0041】さらに、図7に示すように、ホログラフィ
ー記録用アッセンブリ60は、露光マスクアッセンブリ
50の下方に配置される。ホログラフィー記録用アッセ
ンブリ60は、ガラス基板63、ガラス基板63上に設
けられたホログラフィー記録層61、ホログラフィー記
録層61を保護する薄い保護層65、及びガラス基板6
3の底部に隣接し、屈折率整合液層73によって屈折率
が整合される光吸収層71からなる。露光マスクアッセ
ンブリ50は、マスク51、およびマスクの支持基板5
5からなる。ホログラム記録アッセンブリ60、及び露
光マスクアッセンブリ50は、互いに面する露光マスク
51、及び薄い保護層65によって方向付けられ、屈折
率整合液57の極めて薄い層によって分離されている。
【0042】一例として、ホログラフィー記録アッセン
ブリ60が、例えばコンピュータで駆動されるモータに
よって駆動される場合、CHMSLホログラムのホログ
ラムセルに対応するセルを形成するホログラムは、露光
によってマスクの透過領域51aの下方に選択的に位置
する。マスクの透過領域によって覆われていないセルを
形成するホログラムに対して露光を制限するために、マ
スク、及びマスク基板は、従来のオイルゲートトラフ6
9の不透明なカバーの開口に取り付けられる。ここで、
カバーは、マスク透過領域51aの下方にあるホログラ
ム記録層部分がホログラム記録層のすべての露光位置に
対して再構成照明に露光されるのに十分な大きさであ
る。
【0043】物体光線OBは、マスクの透過領域51a
によって覆われていないホログラム記録層のセルを形成
するために、コリメートされた光線CB1が球面レンズ
53を通過し、焦点Fに集光され、発散する物体光線O
Bを与えるように発散することによって形成される。図
6A、及び6Bについて上述した幾何学的な考察に基づ
いて、形成されるホログラムセルのサイズ、及びマスク
透過領域に対する球面レンズアレイ部は、望ましい垂直
方向及び水平方向の角有効範囲を与えるように選択され
る。これらの範囲は、形成されたホログラムセルについ
て、ホログラムが取り付けられる時の傾きによって生じ
る遠近法を考慮している。
【0044】露光の際の参照光線は、コリメートされた
光線CB2からなる。この光線の角度は、図1に示され
るように、下方から照明されるCHMSLの例に基づ
く。CHMSLホログラムの上部は、図の面に対して垂
直なホログラム記録層の左端に相当する。
【0045】マスク透過領域51aによるホログラムを
形成する覆われていないセルの露光は、マスク透過領域
の下方にあるホログラムセルに対応したホログラム記録
層の領域にホログラム記録アッセンブリを位置させ、平
凸球面レンズアレイを経由する記録光とコリメートされ
た光線CB2とによってマスクされていないセルを照明
することによって達成される。
【0046】一例として、ホログラムセルの列が連続的
に露光され、最終的に配列を形成するように、ホログラ
ムセルの一部が列ごとに連続的に露光される。この例で
は、マスク透過領域の間隔は、3セル分であり、i列に
対して、ホログラム記録アッセンブリはセルC(i,
j)の第一セル部分に移動される。ここでjは、1、
4、7、10…である。ホログラム記録アッセンブリが
所定の位置に移動されると、第一セル部分が記録照明に
よって露光される。次に、ホログラム記録アッセンブリ
はセルC(i,j)の第二セル部分に移動される。ここ
でjは、2、5、8、11…である。ホログラム記録ア
ッセンブリが所定の位置に移動されると、第二セル部分
が記録照明によって露光される。ある列に沿った1つの
セルにホログラム記録アッセンブリを位置決めし、覆わ
れていないセルを記録光で露光する工程が繰り返され、
与えられた列に対するすべてのセルを露光される。列に
あるセルの数、マスクの透過領域の数、及びマスク透過
領域の間隔に依存して、位置決めされた1つまたはそれ
以上の位置に対して、覆われていないセルの数が第一の
位置決めされた位置にあるセルの数より少ないことが分
かる。
【0047】前述の工程では、ホログラム記録層はマス
クに対して相対的に移動され、物体光線を形成するレン
ズは固定され、参照光線はコリメートされた光線からな
り、ホログラムを形成するセルはそれぞれ本質的に同一
の参照光線入射角度で露光される。参照光線の入射角度
は、セルの平面とセルの中心を通過する線との間の角度
であり、コリメートされた光線CB2の中心軸に対して
平行である。コリメートされない参照光線が利用される
と、参照光線の角度はすべてのセルに対して同一となる
が、コリメートされない再生光線形状に対応する再生光
線角度はすべてのセルに対して同一とはならない。本質
的に同一の入射角を有する参照光線で記録されると、明
るさが減少する。再生光源をより正確に再現するため
に、参照光線入射角度はセルの列ごとに変化させ、これ
によってそれぞれのセルに対する参照光線入射角度は、
そのセルに対する再生入射角により近づく。例として、
1992年11月22日にファイルされた U.S. Serial
No.07/995,117 スミス (Smith)らによる“低ノイズの
投光照明されたCHMSLホログラムを作成するための
変調技術(MODIFIED TECHNIQUE FOR FABRICATING LOW NO
ISE FLOODLIT CHMSL HOLOGRAMS) ”があげられる。
【0048】図10は、連続露光による広角ホログラム
を記録するための露光装置の一例を示す。ここで、それ
ぞれの露光過程では、複数の均一に広がる不連続なセル
をある列に露光する。図10の露光装置は図7に示す装
置と同一であり、同一の要素には同一の参照番号が付さ
れている。露光装置の違いは、コリメートされた再構成
光線RBによって再構成されるホログラフィ光学要素1
53aの直線状アレイ、及び図12に示すような透過領
域151aを除いて不透明なフィルム型マスクを含むこ
とである。ホログラフィ光学要素の再構成光線の入射面
は図11に示されている。ホログラフィ光学要素153
aは、簡単な円筒状(cylinder)レンズからなる(即ち、
その出力は、屈折シリンドリカルレンズの出力に相当す
る)。例えば、その円筒軸は、図10の面に対して平行
である。ホログラフィ光学要素153aの出力は、図の
面に対して平行な線焦点Lに集光する光線からなる。集
光された後、ホログラム記録層に入射する光は、図の面
に対して垂直な軸に沿って発散される。ホログラフィ光
学要素は、広角ホログラムに必要とされる水平角広がり
を達成するために、マスク透過領域151aに十分に近
接した位置に位置される。ホログラフィ光学要素153
a、及びマスク透過領域151aは、それぞれ水平方向
の中心間距離S2で配列されている。この距離は、ホロ
グラフィ光学要素153aに対して、マスク透過領域に
よる覆われていないホログラム領域での光線の交差なし
に、マスク透過領域による覆われていない領域に望まし
い垂直及び水平角広がりを形成するために必要とされる
間隔によって決定される。言い換えれば、ホログラフィ
光学要素153aは、互いに分離され、その出力は、マ
スク透過領域151aによる覆われていないホログラム
領域で重複することがない。さらに、中心間距離S2
は、隣接する整数個のホログラムセルの中心間距離に等
しく、図9に示されるマスク51の透過領域51aの中
心間距離S1とは異なる。
【0049】一例として、図10に示される露光装置に
よって作成される広角ホログラムのホログラムセル列
は、図7に示される露光装置に関する前記工程に従って
露光される。
【0050】さらにこの発明によれば、広角ホログラム
のホログラフィセルは、以下に示すような光線を形成す
るように配列される。即ち、この光線は、水平方向に9
0°の角度広がりを与え、同様に、垂直方向に数°の角
度広がりを与える。たとえば、シリンドリカルレンズの
出力からなり、発散した光線で照明される物体光線によ
って構成される。これは、わずかな球面状の出力を伴う
シリンドリカルレンズに相当するホログラフィ光学要素
となる。
【0051】この発明の広角ホログラムは、図8に示す
露光装置のホログラフィ光学要素の代わりとなるシリン
ドリカルレンズの直線状アレイを使って構成される。
【0052】狭角ホログラムに関して広角ホログラムの
角度重複を減少させることが望まれる。広角ホログラム
は、中心立体角領域内に回折する光を減少させるように
形成される。特に、それぞれのマスク153bは、図1
3に示されるようにホログラフィ光学要素153aに取
り付けられ、中心立体角度領域に相当する角度領域内の
物体光線は、ホログラフィ記録層に達しない。それぞれ
のマスク153bは、それが取り付けられるホログラフ
ィ光学要素の垂直方向に拡張され、横方向の範囲は望ま
しい角度領域からの物体光線を遮るように選択される。
この角度範囲は、例えば、MVSS 108に規定されている中
心に対して両側に水平方向に10°の範囲である。この
方法で、広角ホログラムは狭角ホログラムとの角度の重
複がわずかであり、再回折による損失が減少する。
【0053】さらに、この発明によれば、狭角ホログラ
ムマスター、及び広角ホログラムマスターは、それぞれ
図7、および図10の露光装置で製作され、そのマスタ
ーは、図1に示されるホログラフィを用いたセンター・
ハイマウント・ストップライトのホログラム31、32
を製作するために利用される。狭角ホログラムマスタ
ー、及び広角ホログラムマスターは、それぞれ別々のホ
ログラム複製を製作するために、別々に複写される、あ
るいは共に積層にされ、複合ホログラムを形成するため
に複写される。いずれの場合、図7、及び図10によっ
て製作される狭角ホログラムマスター、及び広角ホログ
ラムマスターの変換効率は、ホログラム複製が望ましい
変換効率を与えるようの選択される必要がある。
【0054】図14は、図7、及び図10の露光装置に
よって製作されたホログラムマスターからホログラム複
製を製作するための複写装置を概略的に示す図である。
複写装置は、マスターホログラム111、マスターホロ
グラムから最小限の距離に位置する隣接するホログラフ
ィ記録層113、及びその間に介在する屈折率整合液1
15の薄層からなる。マスターホログラムは、ガラス基
板117によって支持され、一方、ホログラフィ記録層
113は、不透明な支持層119によって支持されてい
る。マスターホログラム111を構成するために利用さ
れる参照光線に相当する複写参照光線RBは、ホログラ
ムマスター111の再構成するために適当な光線角度を
なす角度で、ガラス基板に照射される。複写参照光線
は、ガラス基板117を通過して、マスターホログラム
111によって部分的に回折される。マスターホログラ
ムから回折された光、及び回折されない光は、ホログラ
ム複製を製作するためのホログラフィー記録層で干渉す
る。
【0055】狭角ホログラム複製における最大の変換効
率を与えるために、狭角ホログラムマスターとして利用
される狭角ホログラムは、たとえばDuPont HRF 600から
なるホログラフィ記録層に対しては、光線比1対1を与
えるような50%の変換効率を有する。約30乃至40
%の範囲の変換効率を有する広角ホログラム複製に対し
て、広角ホログラムが再構成光源30に近接される実施
例では、広角ホログラムは、たとえばDuPont HRF 600の
光重合体ホログラフィ記録層に対して約10乃至20%
の変換効率を有する広角ホログラムマスターとして利用
される。少なくとも90%の変換効率を有する広角ホロ
グラム複製に対して、狭角ホログラムが再構成光源30
に近接される実施例では、広角ホログラムは、たとえば
DuPont HRF 600の光重合体ホログラフィ記録層に対して
約50%の変換効率を有する広角ホログラムマスターと
して利用される。
【0056】前述したように、狭角ホログラムマスター
及び広角ホログラムマスターは、それぞれ別々のホログ
ラム複製を製作するために、別々に複写される、あるい
は共に積層にされ、複合ホログラム複製を形成するため
に複写される。このホログラム複製は、第1及び第2ホ
ログラム31、32の代わりに利用される。図14の複
写装置は、ホログラムマスター111として、狭角ホロ
グラムマスター及び広角ホログラムマスターの積層を利
用することによって、複合ホログラム複製を製作するた
めに利用される。複製ホログラムを形成するために、広
角ホログラムセル及び狭角ホログラムセルが二重露光さ
れる。
【0057】複合複製ホログラムを製作することによっ
て、一方のホログラムマスターから回折された光が混変
調ノイズのホログラムを形成する他方のホログラムマス
ターから回折された光によって干渉されるため、狭角及
び広角ホログラムマスターの相対的な変換効率は、適当
に選択される必要がある。この問題は、複合ホログラム
複製の構成のための、物体光線からなる2つのホログラ
ムマスターの回折出力を減少させることによって、緩衝
される。たとえば、変換効率約25%の狭角ホログラム
マスター、および変換効率約5%の広角ホログラムは、
DuPont HRF 600の光重合体ホログラフィ記録層に対し
て、十分に混変調ノイズのホログラムを減少させ、複製
の望ましい回折方向の変換効率に対する損失を最小限に
できる。
【0058】この発明のホログラムアッセンブリは、実
施例の目的のための正像を与えるホログラムに関して上
述されたが、擬鏡像を与えるホログラムについても考慮
される。たとえば、ホログラムアッセンブリのホログラ
ム31、32のうちの一方、あるいは共に水平軸の周囲
を180°回転される。ホログラムの元の上部は、底部
となり、元は車両の内部を向いていたホログラム面が、
車両の外部を向く。このような方法で回転されるそれぞ
れのホログラムのセルは、ホログラムの背後(即ち、車
両の後方)に位置する点、及び線光源の像を形成する。
この光源は、集光光線がセルの境界でマスクされるよう
に決定される水平及び垂直方向の広がりを伴う。
【0059】上述したように、政府が規定する光度、及
び角有効範囲規定を満足し、必要とするパワーを最小限
にできるホログラフィを用いたセンター・ハイマウント
・ストップライトが提供される。この発明のホログラフ
ィを用いたセンター・ハイマウント・ストップライトの
ホログラムの構造は、従来のストップライトの構造と同
様のレンチキュラー型の外観に製作され、それぞれのホ
ログラム複写層に対してそれぞれのホログラム層を別々
に複写することによる、或いは単一のホログラム複写層
に対して複数のホログラム層を複写することによる効率
的な製作方法に従う。
【0060】以上、この発明の実施例について説明して
きたが、当業者ならば添付クレームに規定されるこの発
明の範囲及び精神を逸脱すること無く、種々の変形及び
変更がなされる。
【0061】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来のストップライトのレンチキュラー型の出力と
同様の外観を有する出力を与えるホログラフィセンター
・ハイマウント・ストップライトが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明によるホログラフィを用いた
車両用センター・ハイマウント・ストップライトを概略
的に示す断面図である。
【図2】図2は、センター・ハイマウント・ストップラ
イトに対して現在必要とされる垂直方向、及び水平方向
の光度の分布をカンデラ単位で示したグラフである。
【図3】図3は、図1に示すホログラフィを用いたセン
ター・ハイマウント・ストップライトの1つのホログラ
ムのセルの構成を概略的に示す図である。
【図4】図4は、図1に示すホログラフィを用いたセン
ター・ハイマウント・ストップライトの別のホログラム
のセルの構成を概略的に示す図である。
【図5】図5A及び5Bは、それぞれ図3に示すホログ
ラムのホログラムレンズレットの再生特性を概略的に示
す側面図、及び平面図である。
【図6】図6A及び6Bは、それぞれ図4に示すホログ
ラムのホログラムレンズレットの再生特性を概略的に示
す側面図、及び平面図である。図6Cは、図4に示すホ
ログラムのホログラムレンズレットのいずれかの形状の
再生特性を概略的に示す平面図である。
【図7】図7は、図3に示すCHMSLホログラムを構
成するための露光装置の一例を示す図である。
【図8】図8は、図3に示すホログラムを構成するため
に図7に示す露光装置に利用される球面レンズアレイの
一例を概略的に示す図である。
【図9】図9は、図3に示すホログラムを構成に対して
図7に示す露光装置におけるホログラムセルを形成する
ために利用されるマスクの一例を概略的に示す図であ
る。
【図10】図10は、図4に示すCHMSLホログラム
を構成するための露光装置の一例を示す図である。
【図11】図11は、図4に示されるホログラムを形成
するために構成された図10に示す露光装置に利用され
るホログラフィ光学系アレイの一例を概略的に示す図で
ある。
【図12】図12は、図4に示すホログラムを形成する
ために構成された図10に示す露光装置におけるホログ
ラムセルを形成するために利用されるマスクの一例を概
略的に示す図である。
【図13】図13は、図4に示すホログラムを形成する
ために構成された図10に示す露光装置で使用するため
にマスクされたホログラフィ光学系アレイの一例を概略
的に示す図である。
【図14】図14は、図7および図10の露光装置に応
じて製造されるホログラムマスターから、複写ホログラ
ムを製造するための複写装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
15…白熱ランプ 17…反射材 19…フィルタ 20…ホログラ
ムアッセンブリ 30…照明源 31…第一ホロ
グラム 32…第二ホログラム 50…露光マス
クアッセンブリ 51…マスク 53…平凸球面
レンズアレイ 55…マスク支持基板 57…位相整合
液層 60…ホログラフィ記録アッセンブリ 61…ホログラ
フィ記録層 63…ガラス基板 65…保護層 111…マスターホログラム 113…ホログ
ラフィ記録層 115…位相整合液層 117…ガラス
基板 119…支持層 153…ホログ
ラフィ光学要素アレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ジェイ・バーガダモ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91106、パサデナ、サウス・オークラン ド・アベニュー 1079 (72)発明者 リチャード・ビー・アッパー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91403、シャーマン・オークス、ハルブレ ント・アベニュー 4713 (72)発明者 ロナルド・ティー・スミス アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90504、トーランス、ナンバー215、ユコ ン・アベニュー 16700

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】再構成光線を与えるための光源30と、 重なることなく配列されたホログラフィレンズの第一ア
    レイ31であって、それぞれのホログラフィレンズが前
    記第一アレイの後方にある所定の第一角度範囲に再構成
    光線の一部を回折するよう配列されたホログラフィレン
    ズの第一アレイ31と、 重なることなく配列されたホログラフィレンズの第二ア
    レイ32であって、第二ホログラフィ層のそれぞれのホ
    ログラフィレンズが前記第二アレイの後方にある所定の
    第二角度範囲に前記再構成光線の一部を回折するよう配
    列されたホログラフィレンズの第二アレイ32と、 を装備し、前記第一及び第二ホログラムの前記ホログラ
    フィレンズによって回折される前記再構成光線の一部が
    ストップライト照明を形成することを特徴とするホログ
    ラフィセンター・ハイマウント・ストップライト装置。
  2. 【請求項2】ホログラフィレンズの前記第一アレイが第
    一ホログラム層で形成され、ホログラフィレンズの前記
    第二アレイが第二ホログラム層で形成され、前記第一及
    び第二ホログラム層が互いに積層状に配設された請求項
    1に記載のホログラフィセンター・ハイマウント・スト
    ップライト装置。
  3. 【請求項3】ホログラフィレンズの前記第一アレイ、及
    びホログラフィレンズの前記第二アレイが単一のホログ
    ラム層に形成される請求項1に記載のホログラフィセン
    ター・ハイマウント・ストップライト装置。
  4. 【請求項4】前記第一アレイの前記ホログラフィレン
    ズ、及び前記第二アレイの前記ホログラフィレンズが本
    質的に同一の形状であり、同一の配列を有する請求項1
    に記載のホログラフィセンター・ハイマウント・ストッ
    プライト装置。
  5. 【請求項5】所定の角度範囲を有する光線を形成するた
    めに配置されたホログラフィ光学要素153aのアレイ
    153と、 ホログラフィ光学要素の前記アレイを照明する再構成光
    線CB1と、 複数の光線を含む出力を形成する前記ホログラフィ光学
    要素をマスクするために前記ホログラフィ光学要素それ
    ぞれ1つずつに配置された複数のマスク153bと、 を有することを特徴とするホログラム露光装置。
JP28216994A 1993-11-16 1994-11-16 多形態ホログラフィを用いたセンター・ハイマウント・ストップライト装置 Pending JPH07232592A (ja)

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