JPH08234022A - ホログラム表示装置 - Google Patents
ホログラム表示装置Info
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- JPH08234022A JPH08234022A JP7034954A JP3495495A JPH08234022A JP H08234022 A JPH08234022 A JP H08234022A JP 7034954 A JP7034954 A JP 7034954A JP 3495495 A JP3495495 A JP 3495495A JP H08234022 A JPH08234022 A JP H08234022A
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- Japan
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- hologram
- display
- efficiency
- display device
- band portion
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 観察者の視線の変化やホログラムの取付角度
の変化に対し大きな明るさの低下を招かず、しかも、暈
けをあまり感じさせることがないホログラム表示装置を
提供すること。 【構成】 表示用ホログラム４は、高効率狭帯域部４１
と、高効率狭帯域部４１を中心とする低効率広帯域部４
２とからなる回折特性を有する。高効率狭帯域部４１の
半値幅Δλ1 は、Δλ1 ≦２×６×１０-4×｜cos θ0
／（sin θ0−sin φ0 ）｜×（Ｌ＋Ｒ）λ0 ／Ｌ（λ0
：ホログラム中心波長，φ0 ：ホログラム中心位置Ｏ
に入射する表示光２の入射角，θ0 ：ホログラム中心位
置Ｏから出射する波長λ0 の表示光２の出射角，Ｌ：ホ
ログラム中心位置Ｏから表示像３の位置までの距離，
Ｒ：ホログラム中心位置Ｏから観察者６までの距離）を
満足するよう設定されている。
の変化に対し大きな明るさの低下を招かず、しかも、暈
けをあまり感じさせることがないホログラム表示装置を
提供すること。 【構成】 表示用ホログラム４は、高効率狭帯域部４１
と、高効率狭帯域部４１を中心とする低効率広帯域部４
２とからなる回折特性を有する。高効率狭帯域部４１の
半値幅Δλ1 は、Δλ1 ≦２×６×１０-4×｜cos θ0
／（sin θ0−sin φ0 ）｜×（Ｌ＋Ｒ）λ0 ／Ｌ（λ0
：ホログラム中心波長，φ0 ：ホログラム中心位置Ｏ
に入射する表示光２の入射角，θ0 ：ホログラム中心位
置Ｏから出射する波長λ0 の表示光２の出射角，Ｌ：ホ
ログラム中心位置Ｏから表示像３の位置までの距離，
Ｒ：ホログラム中心位置Ｏから観察者６までの距離）を
満足するよう設定されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表示用素子としてホロ
グラムを用いたホログラム表示装置に関する。
グラムを用いたホログラム表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヘッドアップディスプレイ装置等に適用
されるホログラム表示装置において、表面反射及び二重
像防止のため表示光の入射角と出射角とを異ならしめる
ことがある。しかし、入射角と出射角とを異ならしめる
と、色収差が発生し、表示像が暈けるという問題があ
る。
されるホログラム表示装置において、表面反射及び二重
像防止のため表示光の入射角と出射角とを異ならしめる
ことがある。しかし、入射角と出射角とを異ならしめる
と、色収差が発生し、表示像が暈けるという問題があ
る。
【０００３】そこで、従来、光源の波長を狭帯域化し、
輝線光源とすることで実質的に暈けを低減する方法が提
案されており（特開平４−１１８６２０号公報参照）、
光源の波長を狭帯域化する方法として、光源自体を輝線
とする方法と、フィルタにより光源の狭帯域部を取り出
す方法がある。
輝線光源とすることで実質的に暈けを低減する方法が提
案されており（特開平４−１１８６２０号公報参照）、
光源の波長を狭帯域化する方法として、光源自体を輝線
とする方法と、フィルタにより光源の狭帯域部を取り出
す方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法に
よると、観察者の視線が変化したり、ホログラムの取付
角度が変化すると、表示光がホログラムの設計中心位置
からズレた位置に入射するようになるが、図７に示すよ
うに、この変化後の入射位置でのホログラムの回折波長
λ’は光源の輝線波長λ0 と一致していない。このた
め、表示光がほとんど反射せず表示像が暗くなる場合が
多いという問題がある。
よると、観察者の視線が変化したり、ホログラムの取付
角度が変化すると、表示光がホログラムの設計中心位置
からズレた位置に入射するようになるが、図７に示すよ
うに、この変化後の入射位置でのホログラムの回折波長
λ’は光源の輝線波長λ0 と一致していない。このた
め、表示光がほとんど反射せず表示像が暗くなる場合が
多いという問題がある。
【０００５】また、後者の方法には、フィルタを設けた
ことにより光源の利用効率が低く、表示像が暗くなると
いう問題がある。
ことにより光源の利用効率が低く、表示像が暗くなると
いう問題がある。
【０００６】本発明は、上記問題点を解決し、観察者の
視線の変化やホログラムの取付角度の変化に対し大きな
明るさの低下を招かず、しかも、暈けをあまり感じさせ
ることがないホログラム表示装置を提供することを目的
としてなされたものである。
視線の変化やホログラムの取付角度の変化に対し大きな
明るさの低下を招かず、しかも、暈けをあまり感じさせ
ることがないホログラム表示装置を提供することを目的
としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１では、高効率狭
帯域部と、該高効率狭帯域部を中心とする低効率広帯域
部とからなる回折特性を有する表示用ホログラムを備え
ることを特徴とするホログラム表示装置を採用する。
帯域部と、該高効率狭帯域部を中心とする低効率広帯域
部とからなる回折特性を有する表示用ホログラムを備え
ることを特徴とするホログラム表示装置を採用する。
【０００８】請求項２では、前記高効率狭帯域部の半値
幅Δλ1 は、次の式 Δλ1 ≦２×６×１０-4×｜cos θ0 ／（sin θ0 −sin φ0 ）｜× （Ｌ＋Ｒ）λ0 ／Ｌ （λ0 ：ホログラム中心波長，φ0 ：ホログラム中心位
置に入射する表示光の入射角，θ0 ：ホログラム中心位
置から出射する波長λ0の表示光の出射角，Ｌ：ホログ
ラム中心位置から表示像位置までの距離，Ｒ：ホログラ
ム中心位置から観察者までの距離）を満足することを特
徴とする請求項１に記載のホログラム表示装置を採用す
る。
幅Δλ1 は、次の式 Δλ1 ≦２×６×１０-4×｜cos θ0 ／（sin θ0 −sin φ0 ）｜× （Ｌ＋Ｒ）λ0 ／Ｌ （λ0 ：ホログラム中心波長，φ0 ：ホログラム中心位
置に入射する表示光の入射角，θ0 ：ホログラム中心位
置から出射する波長λ0の表示光の出射角，Ｌ：ホログ
ラム中心位置から表示像位置までの距離，Ｒ：ホログラ
ム中心位置から観察者までの距離）を満足することを特
徴とする請求項１に記載のホログラム表示装置を採用す
る。
【０００９】請求項３では、前記表示用ホログラムは、
前記高効率狭帯域部のみからなる回折特性を有するホロ
グラムと、前記低効率広帯域部のみからなる回折特性を
有するホログラムとで構成され、前者のホログラムは、
観察者側に配置されることを特徴とする請求項１又は２
に記載のホログラム表示装置を採用する。
前記高効率狭帯域部のみからなる回折特性を有するホロ
グラムと、前記低効率広帯域部のみからなる回折特性を
有するホログラムとで構成され、前者のホログラムは、
観察者側に配置されることを特徴とする請求項１又は２
に記載のホログラム表示装置を採用する。
【００１０】
【発明の作用効果】請求項１に係るホログラム表示装置
において、低効率広帯域部とは、高効率狭帯域部と比べ
て相対的に回折効率が低く、そのピーク値が高効率狭帯
域部のピーク値の例えば１／２以下となるような回折特
性をいう。このホログラム表示装置によると、高効率狭
帯域部の回折特性により、表示像の暈けを低減すること
ができ、また、光源としてハロゲンランプ、キセノンラ
ンプなどの広帯域光源を用いた場合、観察者の視線の変
化、ホログラムの取付角度の変化により回折波長が変化
しても大きな明るさの低下を招かなくなる。また、低効
率広帯域部により、表示像の暈けをあまり感じさせない
で明るさの増加を図ることができる。
において、低効率広帯域部とは、高効率狭帯域部と比べ
て相対的に回折効率が低く、そのピーク値が高効率狭帯
域部のピーク値の例えば１／２以下となるような回折特
性をいう。このホログラム表示装置によると、高効率狭
帯域部の回折特性により、表示像の暈けを低減すること
ができ、また、光源としてハロゲンランプ、キセノンラ
ンプなどの広帯域光源を用いた場合、観察者の視線の変
化、ホログラムの取付角度の変化により回折波長が変化
しても大きな明るさの低下を招かなくなる。また、低効
率広帯域部により、表示像の暈けをあまり感じさせない
で明るさの増加を図ることができる。
【００１１】請求項２に係るホログラム表示装置による
と、高効率狭帯域部の半値幅Δλ1を上記の式に従って
設定することにより、後に詳述するように、観察者が十
分にシャープで暈けのない表示像を認識することができ
るようになる。
と、高効率狭帯域部の半値幅Δλ1を上記の式に従って
設定することにより、後に詳述するように、観察者が十
分にシャープで暈けのない表示像を認識することができ
るようになる。
【００１２】請求項３に係るホログラム表示装置による
と、高効率狭帯域部のみからなる回折特性を有するホロ
グラムを観察者側に配置することにより、コントラスト
の向上が期待できる。
と、高効率狭帯域部のみからなる回折特性を有するホロ
グラムを観察者側に配置することにより、コントラスト
の向上が期待できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００１４】図１は、本発明のホログラム表示装置の概
念図を示している。
念図を示している。
【００１５】図１において、光源を有する表示器１から
の表示光２を回折（反射）して、前方に虚像として表示
像３を表示させる表示用ホログラム４は、コンバイナ基
板（ウインドシールドガラスなど）５に封入、シール又
は貼付されており、入射角φで入射してきた表示光２を
出射角θ（θ≠φ）で出射させる回折特性を有してい
る。
の表示光２を回折（反射）して、前方に虚像として表示
像３を表示させる表示用ホログラム４は、コンバイナ基
板（ウインドシールドガラスなど）５に封入、シール又
は貼付されており、入射角φで入射してきた表示光２を
出射角θ（θ≠φ）で出射させる回折特性を有してい
る。
【００１６】さらに、表示用ホログラム４は、図２に示
すように、波長λ0 を中心として高効率となる半値幅Δ
λ1 、波長幅Δλ3 の高効率狭帯域部４１と、この高効
率狭帯域部４１を中心とし、効率のピーク値が高効率狭
帯域部４１のピーク値の１／２以下となる波長幅Δλ2
の低効率広帯域部４２とからなる回折特性を有してい
る。
すように、波長λ0 を中心として高効率となる半値幅Δ
λ1 、波長幅Δλ3 の高効率狭帯域部４１と、この高効
率狭帯域部４１を中心とし、効率のピーク値が高効率狭
帯域部４１のピーク値の１／２以下となる波長幅Δλ2
の低効率広帯域部４２とからなる回折特性を有してい
る。
【００１７】図３に示すように、表示器１から出た表示
光２のうちホログラム中心波長λ0の表示光２は、表示
用ホログラム４のホログラム中心位置Ｏに入射角φ0 で
入射し、出射角θ0 で出射するものとし、また、表示用
ホログラム４は波長λ0 ±Δλの範囲の表示光２のみを
回折できるものとすると、波長λ0 ＋Δλの表示光２
は、ホログラム中心波長λ0 の表示光２の出射角θ0 に
対しΔθだけずれた角度で出射する。ここで、上記ずれ
角度Δθは、次の式（１） Δθ＝｜（sin θ0 −sin φ0 ）／cos θ0 ｜×Δλ／λ0 （１） で表すことができる。
光２のうちホログラム中心波長λ0の表示光２は、表示
用ホログラム４のホログラム中心位置Ｏに入射角φ0 で
入射し、出射角θ0 で出射するものとし、また、表示用
ホログラム４は波長λ0 ±Δλの範囲の表示光２のみを
回折できるものとすると、波長λ0 ＋Δλの表示光２
は、ホログラム中心波長λ0 の表示光２の出射角θ0 に
対しΔθだけずれた角度で出射する。ここで、上記ずれ
角度Δθは、次の式（１） Δθ＝｜（sin θ0 −sin φ0 ）／cos θ0 ｜×Δλ／λ0 （１） で表すことができる。
【００１８】また、表示像３がホログラム中心位置Ｏか
らＲだけ離れた位置に結像しており、観察者６がこの表
示像３をホログラム中心位置ＯからＬだけ離れた位置か
ら観察するものとすると、表示像３の色ずれ量Ｘは、次
の式（２） Ｘ＝tan Δθ・Ｌ≒Δθ・Ｌ （２） で表すことができる。また、観察者６からの見かけ上の
色ずれ角度Δθeye は、次の式（３） Δθeye ≒tan （Δθeye ）＝Ｘ／（Ｌ＋Ｒ） （３） で表すことができ、上記式（２），（３）から、色ずれ
角度Δθeye は、次の式（４） Δθeye ＝Δθ・Ｌ／（Ｌ＋Ｒ） （４） で表すことができる。
らＲだけ離れた位置に結像しており、観察者６がこの表
示像３をホログラム中心位置ＯからＬだけ離れた位置か
ら観察するものとすると、表示像３の色ずれ量Ｘは、次
の式（２） Ｘ＝tan Δθ・Ｌ≒Δθ・Ｌ （２） で表すことができる。また、観察者６からの見かけ上の
色ずれ角度Δθeye は、次の式（３） Δθeye ≒tan （Δθeye ）＝Ｘ／（Ｌ＋Ｒ） （３） で表すことができ、上記式（２），（３）から、色ずれ
角度Δθeye は、次の式（４） Δθeye ＝Δθ・Ｌ／（Ｌ＋Ｒ） （４） で表すことができる。
【００１９】ところで、観察者６にとって十分にシャー
プな表示像３として認識されるためには、表示用ホログ
ラム４の半値幅Δλ1 を２Δλと考えると、Δθeye ≦
６×１０-4（rad ）（≒約２分）であることが望まし
い。従って、上記式（１），（４）から、Δλ1 （＝２
Δλ）が、次の式（５） Δλ1 ≦２×６×１０-4×｜cos θ0 ／（sin θ0 −sin φ0 ）｜× （Ｌ＋Ｒ）λ0 ／Ｌ （５） を満足すれば、十分にシャープで暈けのない表示像３と
して認識することができる。例えば、θ0 ＝６４．５
°，φ0 ＝５０°，Ｌ＝１０００ｍｍ，Ｒ＝９００ｍ
ｍ，λ＝５４０ｍｍとした場合、Δλ1 ＜３．８８ｎｍ
に設定することで、十分にシャープで暈けのない表示像
３を認識することができる。
プな表示像３として認識されるためには、表示用ホログ
ラム４の半値幅Δλ1 を２Δλと考えると、Δθeye ≦
６×１０-4（rad ）（≒約２分）であることが望まし
い。従って、上記式（１），（４）から、Δλ1 （＝２
Δλ）が、次の式（５） Δλ1 ≦２×６×１０-4×｜cos θ0 ／（sin θ0 −sin φ0 ）｜× （Ｌ＋Ｒ）λ0 ／Ｌ （５） を満足すれば、十分にシャープで暈けのない表示像３と
して認識することができる。例えば、θ0 ＝６４．５
°，φ0 ＝５０°，Ｌ＝１０００ｍｍ，Ｒ＝９００ｍ
ｍ，λ＝５４０ｍｍとした場合、Δλ1 ＜３．８８ｎｍ
に設定することで、十分にシャープで暈けのない表示像
３を認識することができる。
【００２０】このように、表示用ホログラム４の半値幅
Δλ1 を上記式（５）を満足するように設定することに
より、十分にシャープで暈けのない表示像３を得ること
ができる。しかし、このような条件を満足する単一の回
折特性（図２における斜線部に対応する。）を表示用ホ
ログラム４に付与しただけでは、表示像３の明るさに限
界がある。そのため、本実施例では、低効率広帯域部４
２を設けており、この低効率広帯域部４２により、表示
像３の明るさを増加させることができる。ここで、低効
率広帯域部４２の波長幅Δλ2 は、明るさの増加部分
（表示像３が暈ける部分）が高効率狭帯域部４１による
図２図示斜線部（表示像３が暈けない部分）の明るさを
超えないようにすることが、暈けをあまり感じさせない
上で望ましいことから、Δλ2 ≦２Δλ3 となるように
設定することが良い。
Δλ1 を上記式（５）を満足するように設定することに
より、十分にシャープで暈けのない表示像３を得ること
ができる。しかし、このような条件を満足する単一の回
折特性（図２における斜線部に対応する。）を表示用ホ
ログラム４に付与しただけでは、表示像３の明るさに限
界がある。そのため、本実施例では、低効率広帯域部４
２を設けており、この低効率広帯域部４２により、表示
像３の明るさを増加させることができる。ここで、低効
率広帯域部４２の波長幅Δλ2 は、明るさの増加部分
（表示像３が暈ける部分）が高効率狭帯域部４１による
図２図示斜線部（表示像３が暈けない部分）の明るさを
超えないようにすることが、暈けをあまり感じさせない
上で望ましいことから、Δλ2 ≦２Δλ3 となるように
設定することが良い。
【００２１】また、本実施例において、図４に示すよう
に、観察者６の視線が変化すると、表示光２の表示用ホ
ログラム４への入射位置がホログラム中心位置Ｏから図
示Ｏ 1 又はＯ2 へと変化し、このため、図５に示すよう
に、表示用ホログラム４の回折特性は、実線で示す特性
から破線又は一点鎖線で示す特性へと変化し、回折波長
がホログラム中心波長λ0 からλ1 又はλ2 へと変化す
る。しかし、このように回折特性が変化しても、光源と
して、ハロゲンランプ、キセノンランプなどの広帯域光
源を用いれば、図５に示すように広帯域光源から発する
光が広帯域の波長を有するため、表示像３の明るさが低
減することはほとんどない。また、表示用ホログラム４
の取付角度が変化した場合にも、上記と同様の理由によ
り、表示像３の明るさはほとんど低減しない。
に、観察者６の視線が変化すると、表示光２の表示用ホ
ログラム４への入射位置がホログラム中心位置Ｏから図
示Ｏ 1 又はＯ2 へと変化し、このため、図５に示すよう
に、表示用ホログラム４の回折特性は、実線で示す特性
から破線又は一点鎖線で示す特性へと変化し、回折波長
がホログラム中心波長λ0 からλ1 又はλ2 へと変化す
る。しかし、このように回折特性が変化しても、光源と
して、ハロゲンランプ、キセノンランプなどの広帯域光
源を用いれば、図５に示すように広帯域光源から発する
光が広帯域の波長を有するため、表示像３の明るさが低
減することはほとんどない。また、表示用ホログラム４
の取付角度が変化した場合にも、上記と同様の理由によ
り、表示像３の明るさはほとんど低減しない。
【００２２】なお、上記実施例の表示用ホログラム４は
一枚で構成されているが、図６に示すように、高効率狭
帯域部４１のみからなる回折特性を有するホログラム４
ａと低効率広帯域部４２のみからなる回折特性を有する
ホログラム４ｂからなる二枚のホログラムによって表示
用ホログラム４を構成してもよく、この場合、ホログラ
ム４ａを観察者６側に配置することがコントラストの点
で望ましい。
一枚で構成されているが、図６に示すように、高効率狭
帯域部４１のみからなる回折特性を有するホログラム４
ａと低効率広帯域部４２のみからなる回折特性を有する
ホログラム４ｂからなる二枚のホログラムによって表示
用ホログラム４を構成してもよく、この場合、ホログラ
ム４ａを観察者６側に配置することがコントラストの点
で望ましい。
【図１】一実施例に係るホログラム表示装置の概念図
【図２】表示用ホログラムの回折特性図
【図３】高効率狭帯域部の作用を説明するための説明図
【図４】視線が変化した場合の回折波長の変化などを説
明するための説明図
明するための説明図
【図５】上記回折波長の変化と明るさとの関係を示す説
明図
明図
【図６】他の実施例の要部の構成図
【図７】従来例の問題点を説明するための説明図
２ 表示光 ３ 表示像 ４ 表示用ホログラム ４１ 高効率狭帯域部 ４２ 低効率広帯域部 ６ 観察者 Ｏ ホログラム中心位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩里 安雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 高効率狭帯域部と、該高効率狭帯域部を
中心とする低効率広帯域部とからなる回折特性を有する
表示用ホログラムを備えることを特徴とするホログラム
表示装置。 - 【請求項２】 前記高効率狭帯域部の半値幅Δλ1 は、
次の式 Δλ1 ≦２×６×１０-4×｜cos θ0 ／（sin θ0 −sin φ0 ）｜× （Ｌ＋Ｒ）λ0 ／Ｌ （λ0 ：ホログラム中心波長，φ0 ：ホログラム中心位
置に入射する表示光の入射角，θ0 ：ホログラム中心位
置から出射する波長λ0の表示光の出射角，Ｌ：ホログ
ラム中心位置から表示像位置までの距離，Ｒ：ホログラ
ム中心位置から観察者までの距離）を満足することを特
徴とする請求項１に記載のホログラム表示装置。 - 【請求項３】 前記表示用ホログラムは、前記高効率狭
帯域部のみからなる回折特性を有するホログラムと、前
記低効率広帯域部のみからなる回折特性を有するホログ
ラムとで構成され、前者のホログラムは、観察者側に配
置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のホロ
グラム表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034954A JPH08234022A (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | ホログラム表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034954A JPH08234022A (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | ホログラム表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08234022A true JPH08234022A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=12428562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7034954A Pending JPH08234022A (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | ホログラム表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08234022A (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01306814A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-11 | Canon Inc | 表示装置 |
| JPH01306886A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-11 | Canon Inc | 体積位相型回折格子 |
| JPH0392885A (ja) * | 1989-08-30 | 1991-04-18 | Hughes Aircraft Co | 反射型ホログラムおよび反射型ホログラムの像ぼけを低減する方法 |
| JPH04316009A (ja) * | 1990-12-14 | 1992-11-06 | Hughes Aircraft Co | ヘッドアップディスプレイ |
| JPH06202551A (ja) * | 1992-12-29 | 1994-07-22 | Nippondenso Co Ltd | ホログラム感光剤の多重露光方法 |
| JPH079884A (ja) * | 1993-02-09 | 1995-01-13 | Asahi Glass Co Ltd | ヘッドアップディスプレイおよびそれに用いるコンバイナー |
-
1995
- 1995-02-23 JP JP7034954A patent/JPH08234022A/ja active Pending
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