JPH0850255A - ホログラフィ立体画像を用いたヘッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置 - Google Patents

ホログラフィ立体画像を用いたヘッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置

Info

Publication number
JPH0850255A
JPH0850255A JP7063284A JP6328495A JPH0850255A JP H0850255 A JPH0850255 A JP H0850255A JP 7063284 A JP7063284 A JP 7063284A JP 6328495 A JP6328495 A JP 6328495A JP H0850255 A JPH0850255 A JP H0850255A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
holographic
user
stereoscopic image
sight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7063284A
Other languages
English (en)
Inventor
William J Molteni
ジェイ．モルテニ ウィリアム
William J Volchok
ジェイ．ボルチョク ウィリアム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polaroid Corp
Original Assignee
Polaroid Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polaroid Corp filed Critical Polaroid Corp
Publication of JPH0850255A publication Critical patent/JPH0850255A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/268—Holographic stereogram
    • 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
    • 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
    • G02B2027/0109—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements comprising details concerning the making of holograms
    • 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
    • G02B2027/0112—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display
    • 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
    • G02B2027/0129—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for correcting parallax
    • 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
    • G02B2027/0132—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems
    • G02B2027/0134—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems of stereoscopic type
    • 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
    • G02B2027/0138—Head-up displays characterised by optical features comprising image capture systems, e.g. camera
    • 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
    • G02B2027/0145—Head-up displays characterised by optical features creating an intermediate image
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/2645—Multiplexing processes, e.g. aperture, shift, or wavefront multiplexing
    • G03H1/265—Angle multiplexing; Multichannel holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/0413—Recording geometries or arrangements for recording transmission holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/0415—Recording geometries or arrangements for recording reflection holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/043—Non planar recording surface, e.g. curved surface
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H2001/2223—Particular relationship between light source, hologram and observer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H2001/2223—Particular relationship between light source, hologram and observer
    • G03H2001/2231—Reflection reconstruction
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H2001/2223—Particular relationship between light source, hologram and observer
    • G03H2001/2234—Transmission reconstruction
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H2001/2236—Details of the viewing window
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2249—Holobject properties
    • G03H2001/2252—Location of the holobject
    • G03H2001/2257—Straddling the hologram
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2249—Holobject properties
    • G03H2001/2252—Location of the holobject
    • G03H2001/226—Virtual or real
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H1/268—Holographic stereogram
    • G03H2001/269—Two and more than two steps recording process
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00—Object characteristics
    • G03H2210/40—Synthetic representation, i.e. digital or optical object decomposition
    • G03H2210/42—Synthetic representation, i.e. digital or optical object decomposition from real object, e.g. using 3D scanner
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00—Object characteristics
    • G03H2210/40—Synthetic representation, i.e. digital or optical object decomposition
    • G03H2210/44—Digital representation
    • G03H2210/441—Numerical processing applied to the object data other than numerical propagation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00—Object characteristics
    • G03H2210/40—Synthetic representation, i.e. digital or optical object decomposition
    • G03H2210/45—Representation of the decomposed object
    • G03H2210/454—Representation of the decomposed object into planes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/20—Coherence of the light source
    • G03H2222/22—Spatial coherence
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/40—Particular irradiation beam not otherwise provided for
    • G03H2222/42—Reference beam at recording stage
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/50—Geometrical property of the irradiating beam
    • G03H2222/54—Convergent beam
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2270/00—Substrate bearing the hologram
    • G03H2270/20—Shape
    • G03H2270/21—Curved bearing surface

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像情報を有するホログラフィ立体画像を用
いたヘッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示
装置を提供する。 【構成】 一連の２次元斜視観察画像が作成される段階
と、この２次元斜視観察画像からＨ１ホログラムが作成
される段階と、このＨ１ホログラムからＨ２ホログラム
が作成される段階と、の３段階を用いてホログラフィ立
体画像が作成される。この立体画像は、ユーザの視線に
垂直に配向する（９０°の場合）ことができ、またはユ
ーザの視線に対して一定の角度を有して（非９０°の場
合）配向することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘッド・アップ表示装
置およびヘッド・ダウン表示装置に関する。さらに詳細
にいえば、本発明は、ホログラフィ立体画像を用いたヘ
ッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】
（イ） ホログラフィ立体画像 ホログラフィ立体画像は、１９６０年代の後半に初めて
現れた。この分野で最も初期に発表された文献の１つ
は、ドミニック Ｊ．デビテットの論文「白色光記録か
ら合成されたホログラフィ・パノラマ立体画像（Ｈｏｌ
ｏｇｒａｐｈｉｃＰａｎｏｒａｍｉｃ Ｓｔｅｒｅｏｇ
ｒａｍｓ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｆｒｏｍ Ｗｈｉ
ｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇｓ）」、アプラ
イド・オプティックス、第８巻、第８号、１９６９年８
月、１７４０頁〜１７４１頁、である。
【０００３】デビテット名の前記論文に説明されている
ように、この論文に開示されている最も基本的な実施例
に従い、物体の一連の２次元写真が異なる斜視図で撮影
され、その後、コヒーレント光源を用いて拡散スクリー
ンの上に逐次に投射される。このスクリーンの上の画像
のおのおのが、参照光ビームを用いて、および写真記録
板のすぐ前に配置された垂直スリット開口部を用いて、
写真記録板の一部分の上にホログラフィ的に記録され
る。露光の間、このスリット開口部が移動され、それに
より、完成した記録板は一連のストリップ・ホログラム
で構成される。これらのストリップのおのおのは、この
２次元画像が記録される時のスリット開口部の位置と、
２次元画像と、に関する干渉情報を含んでいる。
【０００４】この完成した記録板をレーザ光で照射する
と、２次元画像の全部が再生される。これらの画像のお
のおのに対するスリットの位置も再生される。観察者の
目が再生されたスリットの近傍に配置される時、おのお
のの目は異なる斜視図を見る。観察者の心がこれらの観
察画像を融合し、そしてそれらを１つの３次元物体とし
て解釈する。このように、従来の立体画像と同様に、２
個の２次元画像から３次元性が得られる。
【０００５】ホログラフィ立体画像の全体的な説明と、
再生が非コヒーレント光を用いて実行することができる
実施例を含むこの技術のさらに進んだ実施例は、Ｇ．サ
ックスビのプラクティカル・ホログラフィ、プレンティ
ス・ホール、ニューヨーク、１９８８年、５５頁〜５９
頁および２４６頁〜２５９頁と、Ｆ．ウンタゼーア、
Ｊ．ハンセン、およびＢ．シュレジンガのホログラフィ
・ハンドブック − メイキング・ホログラム・ザ・イ
ージイ・ウエイ、ローズ・ブック、バークレイ、カリフ
ォルニア、１９８７年、２８８頁〜２９３頁と、キング
ほかの「コンピュータ生成ホログラフィの新方式（Ａ
Ｎｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｇｅｎ
ｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ）」、アップライ
ド・オプティクス、第９巻、１９７０年、４７１頁〜４
７５頁と、米国特許第３，８３２，０２７号と、Ｗ．モ
ルテニ、Ｊｒ．の「白黒のホログラフィ立体画像（Ｂｌ
ａｃｋ ａｎｄ Ｗｈｉｔｅ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ
Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｍｓ）」、プロシーディング・オ
ブ・ザ・インタナショナル・シンポジュム・オン・ディ
スプレイ・ホログラフィ、第１巻、１９８２年、１５頁
〜２１頁と、Ｓ．ベントンの「写真ホログラフィ（Ｐｈ
ｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ）」、Ｓ
ＰＩＥ、第３９１巻オプティックス・イン・エンタテイ
メント、１９８３年、２頁〜９頁と、Ｗ．モルテニ、Ｊ
ｒ．の「３個の虹ホログラムを重ね合わせることによる
自然色ホログラフィ立体画像（Ｎａｔｕｒａｌ Ｃｏｌ
ｏｒ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｍ
ｓ Ｂｙ Ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｉｎｇ Ｔｈｒｅｅ
Ｒａｉｎｂｏｗ Ｈｏｌｏｇｒａｍｓ）」、ＳＰＩＥ、
第４６２巻オプティックス・イン・エンタテイメントＩ
Ｉ、１９８４年、１４頁〜１８頁と、Ｗ．モルテニ、Ｊ
ｒ．の「ホログラフィ立体画像のコンピュータ支援製図
（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｄｒａｗｉｎｇ ｏ
ｆ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｍ
ｓ）」、プロシーディング・オブ・ザ・インタナショナ
ル・シンポジュム・オン・ディスプレイ・ホログラフ
ィ、第２巻、１９８５年、２２３頁〜２３０頁と、Ｓ．
ベントンの「表示ホログラフィ − アン・ＳＰＩＥ・
クリティカル・レビュウ・オブ・テクノロジ（Ｄｉｓｐ
ｌａｙ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ − Ａｎ ＳＰＩＥ
Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ）」、ＳＰＩＥ、第５３２巻ホログラフィ、１９
８５年、８頁〜１３頁と、に開示されている。
【０００６】本発明の一定の実施例に関して、イオビン
の米国特許第４，９６４，６８４号は、ホログラフィ立
体画像のストリップ・ホログラムを作成する際に用いら
れる垂直スリット開口部を形成するために、液晶表示マ
トリックスを使用することを開示している。ベントンの
米国特許第４，４４５，７４９号は、事実上色消しであ
るホログラフィ立体画像を生成する工程を開示してい
る。Ｗ．モルテニ、Ｊｒ．の「ホログラフィ立体画像の
ためのシア・レンズ写真（Ｓｈｅａｒ ＬｅｎｓＰｈｏ
ｔｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ
Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｍｓ）」、ＳＰＩＥ、第１４６１巻
プラクティカル・ホログラフィＶ、１９９１年、１３２
頁〜１３９頁は、それからホログラフィ立体画像が構成
される２次元画像を作成するために、シア・レンズ写真
を使用することを開示している。これらの開示の内容は
いずれも、本発明を実施するのに関連して利用すること
ができる。
【０００７】アルコーブ・ホログラフィ立体画像を作成
するために予め歪んだ２次元画像を用いることは、ベン
トンの米国特許第４，８３４，４７６号に開示されてい
る。１つの実施例では、一連の歪んでいない斜視観察画
像が複数個の列に分解され、そして必要な事前の歪みを
得るために、これらの列が観察画像の中で再分布され
る。また別の実施例では、事前の歪みを達成するため
に、アナモルフィック光線トレーシングが用いられる。
本発明に関して重要なことは、アルコーブ立体画像と共
に用いるために適切である事前の歪みは、ここで開示さ
れる形式のヘッド・アップ表示装置またはヘッド・ダウ
ン表示装置と共に用いるためには適切ではない。
【０００８】（ロ） ヘッド・アップ表示装置およびヘ
ッド・ダウン表示装置 ヘッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置
により、ユーザが２つの画像を同時に観察することがで
きる。すなわち、ヘッド・アップ表示装置またはヘッド
・ダウン表示装置によっては得られない第１画像（１次
画像）、およびこの表示装置によって生成される第２画
像（２次画像）、を同時に観察することができる。
【０００９】例えば、自動車に用いられる時、ヘッド・
アップ表示装置により、ユーザは装置の情報を観察する
ことができ、一方同時に、高速道路を観察することがで
きる。同様に、ヘッド・ダウン表示装置は、警告灯また
は転回信号のような付加情報を、従来の計器盤装置パネ
ルに重ねて表示するのに用いることができる。これらと
同じ方針で、ピン・ボール機械のようなゲームに応用す
る際、ヘッド・ダウン表示装置により、ユーザはゲーム
に関する情報または記号を観察することができ、かつ同
時に、活動のグラウンドを観察することができる。
【００１０】全体的にいえば、ヘッド・アップ表示装置
およびヘッド・ダウン表示装置により、航空機、自動
車、または他の機械化された対象物のウインドシールド
または装置パネルのような主要な観察窓から、ユーザが
大幅に目をそらすことなく、２組の情報をユーザに提供
することができる。
【００１１】従来の光学素子を用いて、ヘッド・アップ
画像およびヘッド・ダウン画像をユーザの観察領域（視
線）の中に投影することが行われていた。場合によって
は、従来のレンズおよびミラーの代わりに、ホログラフ
ィ光学素子が用いられた。例えば、ナンバほかの米国特
許第４，８３２，４２７号、およびスズキほかの米国特
許第４，９３２，７３１号を見よ。連続的に変化する情
報（例えば、車両の速度、目標の情報、燃料状態、な
ど）と、離散的に変化する情報（例えば、転回信号、警
告灯、およびこれらと同等なもの）の両方が、これらの
技術によりユーザに提供されることが行われている。
【００１２】ヘッド・アップ画像およびヘッド・ダウン
画像はまた、ホログラフィ技術により作成することがで
きる。そこでは、両方のホログラムが従来の光学素子の
一部分または全部を置き換え、そしてこれらのホログラ
ムは画像情報を含んでいる。例えば、モスの複数個の米
国特許、すなわち、第４，７３７，００１号、第４，７
９０，６１３号、第４，８１８，０４８号、第４，８０
７，９５１号、および第４，８３０，４４２号と、スミ
スほかの米国特許第５，０１１，２４４号を見よ。本発
明はこれらの方式の表示装置に関係する。これらの表示
装置は、下記では、「画像を含むホログラフィ第２画像
表示装置（ｉｍａｇｅ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｈｏｌ
ｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｅｃｏｎｄ ｉｍａｇｅ ｄｉｓ
ｐｌａｙｓ）」、すなわち、「ＩＨＤ」と呼ばれる。
【００１３】従来、ＩＨＤは、完成したホログラムが水
平パララックス情報と垂直パララックス情報との両方を
含むような従来の工程により作成された、ホログラムを
用いている。すなわち、ホログラムが、物体をレーザ光
で照射し、そして従来の参照光ビームを送り、そして物
体により反射されたまたは透過した光と参照光ビームと
の間で干渉パターンが作成され、そして記録媒体の中に
回折パターンのような干渉パターンが記録される。この
ホログラムにより提供される画像は、空間の中に浮遊す
る３次元立体または２次元物体で構成される。この方式
のホログラムは、下記において、「従来のホログラム」
と呼ぶ。
【００１４】１つの典型的な応用では、ＩＨＤのホログ
ラムは、車両の窓の中に、または車両の窓の上に、薄板
状に配置される。例えば、フリーマンほかの米国特許第
４，９９８，７８４号を見よ。例えば、車両の計器盤の
中に配置された光源からの光がホログラムの上に投射さ
れる。この投射された光はホログラムの回折パターンと
相互作用し、そして要求されたヘッド・アップ画像が生
成する。ヘッド・ダウン表示装置の場合にも、対応する
構成体が用いられる。
【００１５】従来のホログラムを用いた先行技術による
ＩＨＤは、多くの問題点を有している。これらの問題点
は、ホログラフィ工程の回折特性から生ずる。ホログラ
ムは入射光を回折するから、その特性は波長により変化
する。ホログラムに入射する波長が多くなればなる程、
すなわち、入射光の帯域幅が大きくなればなる程、得ら
れる画像の分解能はますます低下する。この効果は、色
分散または色不鮮明化、として当業者には知られてい
る。
【００１６】色不鮮明化の問題点を処理する基本的な方
法は、ホログラムを、透過ホログラムではなく、反射ホ
ログラムに作成することである。反射ホログラムは、ブ
ラッグ効果により、光源により発生された波長の中から
選定された範囲の波長で構成される画像を、自動的に発
生する。この方法は色不鮮明化の問題点を抑制するが、
完全な解決は得られない。
【００１７】反射ホログラムを用いるのに加えて、色不
鮮明化の問題点を処理する他の方法は、（イ）入射光の
帯域幅を制限する、（ロ）ホログラフィ画像容積をホロ
グラフィ記録媒体の平面に制限する、である。
【００１８】レーザ光源を用いることにより、入射光の
帯域幅を限定することができる。または、広帯域幅の光
源を用い、そして高度のフィルタ作用を行うことによ
り、出力光の帯域幅を大幅に小さくすることができる。
【００１９】自動車市場のような大規模の応用では、コ
ストのためにこのレーザ方式は実際的ではない。また、
レーザは、具体的な応用の要求に適合しない特定の波長
で動作する。同様に、狭帯域フィルタは、通常、高価で
あり、そして市販されている最も狭帯域のフィルタで
も、現実の装置に対し色不鮮明化の問題点を実際に解決
するには、帯域幅が大き過ぎる。また、このようなフィ
ルタは効率が悪く、そしてエネルギ排出領域および熱発
生の問題点を生ずる。
【００２０】ホログラフィ画像容積をホログラフィ記録
媒体の平面に制限することは、色不鮮明化の問題点を処
理する。それは、このような構成体では、広帯域光源か
らの異なる波長がホログラフィ画像を形成する前に、こ
の広帯域光源からの異なる波長が広がる機会がないから
である。不幸なことに、色不鮮明化の問題点に対するこ
の解決法は、従来のホログラムを用いたＩＨＤの有用性
を厳しく限定する。それは、認知された画像の平面がユ
ーザの視線に事実上垂直である時、ヘッド・アップ表示
装置およびヘッド・ダウン表示装置が最も良く動作する
からである。車両のウインドシールドは、典型的には、
ユーザの視線に垂直でなく、そして装置のパネルも垂直
でないことが多い。さらに前記で説明したように、車両
の中にヘッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表
示装置を作成するのに用いられるホログラムが通常取り
付けられるのは、この場合である。したがって、ホログ
ラフィ画像容積をホログラフィ記録媒体の平面に制限す
ることは、従来のホログラムを用いたＩＨＤに対し、通
常、色不鮮明化の問題点に対する実際的な解決法ではな
い。
【００２１】スミスの米国特許第４，９８１，３３２号
は、色不鮮明化の問題点に対する１つの解決法を提案し
ている。この解決法では、２個のホログラムが用いられ
る。１個のホログラムは画像を生成するためのものであ
り、そして他の１個のホログラムは光源の帯域幅を補償
するためのものである。この方式は、補償用ホログラム
にはコストがかかり、そして作成が困難である、という
それ自身の問題点を持っている。また、この部品が存在
することは、装置の複雑さを増加させ、および光源と、
画像ホログラムと、補償用ホログラムとが、画像の要求
されたスペクトル補償を達成するために、ユーザに対し
および相互に対し配置できる場合に、その利用が限定さ
れる。
【００２２】
【問題点を解決するための手段】この分野の技術状態を
考えればすぐに理解されるように、特性の優れたヘッド
・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置を得る
ことが、本発明の１つの目的である。さらに詳細にいえ
ば、本発明の１つの目的は、画像情報を含むホログラム
を用いた特性の優れたヘッド・アップ表示装置およびヘ
ッド・ダウン表示装置、すなわち、特性の優れたＩＨ
Ｄ、を得ることである。本発明の１つの具体的な目的
は、広帯域の光源と共に用いることができ、かつ大幅な
色不鮮明化の問題点を有しない、特性の優れたＩＨＤを
得ることである。本発明のまた別の目的は、大幅な色不
鮮明化の問題点はなく、しかも容易かつ廉価に製造でき
る、ＩＨＤを得ることである。本発明のさらに加わる目
的は、低電力の白熱ランプのような比較的弱い光源と共
に用いることができる、ＩＨＤを得ることである。本発
明のさらに別の目的は、ＩＨＤにより生成された画像
が、ホログラムの面に対して回転された面内にあること
を、および／またはホログラムの中央に対して移動され
た面内にあることを、ホログラムの面の前方または後方
に現れるように作成される場合を含めて、ユーザが認知
する前記方式のＩＨＤを得ることである。
【００２３】前記目的およびその他の目的を達成するた
めに、本発明はその特徴に従い、ユーザに第１画像およ
び第２画像を表示するための光学装置が得られる。この
光学装置は下記部品を有する。
【００２４】（イ） 第１画像を観察するための観察
窓。前記第１画像は非ホログラフィ的であり、そして前
記観察窓はユーザに第１画像の視野を提供する。
【００２５】（ロ） 第２画像を作成するための事実上
透明なホログラフィ立体画像。前記立体画像および前記
第２画像は、前記視野の中にある。
【００２６】（ハ） 第２画像を作成するために、前記
立体画像を照明する照明光源。
【００２７】本発明の一定の実施例では、ホログラフィ
立体画像により作成された第２画像が、ホログラムに近
接して作成される、すなわち、ホログラムにより占有さ
れる物理的容積の中に作成される、またはその容積に近
接して作成される。このように、多重波長光源に付随す
る色不鮮明化の問題点が処理される。それは、ホログラ
ムに近接した画像の作成は、画像が作成される前、多重
波長が分散する機会を有しない、ことを意味するからで
ある。（「ホログラムの物理的容積に近接」という用語
および「記録媒体の物理的容積に近接」という用語は、
ユーザが第２画像を観察する時、ユーザが大幅な色不鮮
明化の問題点を認知しない程近接している、ことを意味
することに注意されたい。）
【００２８】重要なことは、ホログラムに近接して第２
画像を配置することは、３次元性を犠牲にしない。従来
のホログラムの場合には、３次元性が犠牲になったが、
それは、立体画像が、ホログラフィ画像の実際の３次元
性に頼るよりはむしろ、異なる斜視観察画像の使用に頼
って３次元性を達成するからである。
【００２９】これらの物理的方式については、本発明の
ホログラフィ立体画像は、通常、フイルム（ホログラフ
ィ記録媒体）で構成されるであろう。このフイルムは事
実上平坦であるか、またはわずかに湾曲しているか、の
いずれかである。このフイルムが湾曲するのは、ホログ
ラムが湾曲したウインドシールドの上に取り付けられる
場合であろう。説明を容易にするために、ホログラムが
平坦であってもまたはわずかに湾曲していても、１つの
平面を物理的ホログラムに付随させることができると、
ここでは仮定されるであろう。この平面は、ここでは
「ホログラムの平面」と呼ばれるであろう。容易に参照
できるように、ホログラムの容積の中の第２画像、また
はホログラムの容積に近接した第２画像は、「ホログラ
ムの平面の中」にあると呼ばれるであろう。
【００３０】本発明は、９０°モードおよび非９０°モ
ード（「傾斜モード」とまた呼ばれる）で実施すること
ができる。９０°モードでは、観察者の視線がホログラ
ムの平面と９０°の角度で、または事実上９０°に等し
い角度で、例えば、９０°の１０°以内の角度で、交差
する。一方、傾斜モードでは、ホログラムの平面は観察
者の視線に対して大幅に傾斜している、例えば、１０°
より大きい角度で傾斜している。９０°モードは、最も
典型的には、ヘッド・ダウン表示装置で起こるであろ
う。例えば、ホログラフィ立体画像が装置パネルのカバ
ーの上に取り付けられ、その表面がユーザの視線に垂直
であることが起こる時に生ずるであろう。一方、傾斜モ
ードは、最も典型的には、ヘッド・アップ表示装置で起
こるであろう。例えば、ホログラフィ立体画像が車両の
傾斜したウインドシールドの上に取り付けられた時に起
こるであろう。ただし、いずれのモードも、いずれの方
式の表示装置と共にでも用いることができる。通常、本
発明の多くの応用は、傾斜モードに関係するであろう。
【００３１】傾斜モードの構成体を、３次元デカルト座
標系を用いて説明する。この３次元デカルト座標の中心
は、ホログラフィ立体画像の物理的中心にあると仮定さ
れる。「水平」軸および「垂直」軸はユーザの視線によ
り定められる。ここで、視線は、ユーザの目の光軸と、
ユーザの２つの目の間の中点を通る直線と、により定ま
る平面の中にあると仮定される。
【００３２】具体的には、「水平軸」という用語は、こ
の軸が「水平線」にたまたま平行であっても、またはそ
うでなくても、それには関係なく、（イ）視線に垂直で
あり、（ロ）ユーザの２つの目を通る、軸を記述するの
に用いられるであろう。同様に、「垂直軸」という用語
は、視線に垂直であり、かつ「水平軸」に垂直である、
軸を記述するのに用いられるであろう。
【００３３】デカルト座標系の＋ｚ軸は、視線に沿い、
ホログラムからユーザの目に向かう方向であると仮定さ
れるであろう。この座標系のｘ軸およびｙ軸は、それぞ
れ、水平軸および垂直軸に平行であると仮定されるであ
ろう。ｘ軸の正の方向はユーザから見て右の方向であ
り、およびｙ軸の正の方向は上の方向である。
【００３４】この座標系では、傾斜したホログラフィ立
体画像は、１対の角度（α、γ）により記述されるであ
ろう。ここで、αはｙｚ平面の中で＋ｚ軸から測られ、
そしてγはｘｚ平面の中で＋ｚ軸から測られる。これら
の角度を使っていえば、９０°より小さいα値は、ホロ
グラムの頂部がユーザに向かって移動するようにｘ軸の
まわりにホログラムを回転することに対応し、一方、９
０°より大きいα値は、ホログラムの頂部がユーザから
離れるように移動する回転に対応する。γ値は、ｙ軸の
まわりの回転として見ることができる。正のγ値は、下
から見て、すなわち、ｙ軸に沿って負側から正側を見
て、反時計まわりの回転に対応し、そして負γ値は時計
まわりの回転に対応する。
【００３５】純粋または厳密な方式での９０°モード
は、αとγの両方が９０°に等しいことに対応する。前
記で説明したように、ホログラフィ立体画像は、適用さ
れる９０°モードに対し、観察者の視線に厳密に垂直で
ある必要はない。αおよびγが正である場合、もし｜９
０°−α｜および｜９０°−γ｜の両方が１０°以下で
あるならば、通常、９０°モードを用いることができ
る。
【００３６】前記で説明したように、再生される時、ホ
ログラフィ立体画像はその中に記録された２次元画像の
組を再生するだけでなく、またこの２次元画像の記録の
期間中用いられた垂直スリット開口部の画像を再生す
る。すなわち、再生される時、ホログラフィ立体画像
は、１組の２次元画像と１組の垂直スリットとの両方を
再生する。立体画像効果を提供するのは、垂直スリッ
ト、すなわち観察スリット、のこの再生された組であ
る。この場合には、観察者の目の全体的な近傍に配置さ
れる時、これらのスリットにより、観察者のそれぞれの
目は、２次元画像の事実上１つだけを見ることができ、
それにより、観察者の大脳が２個の２次元画像を融合し
て、１個の３次元画像を生成する。
【００３７】９０°モードの場合、ホログラフィ立体画
像を生成するために従来用いられた方式の技術により、
観察者の目の近傍にスリットの組を配置することができ
る。これらの技術は、本発明の好ましい実施例に関連し
て、下記で詳細に説明される。
【００３８】簡単にいえば、これらの技術に従い、２次
元画像が典型的には拡散スクリーンの上に作成され、そ
してホログラフィ記録媒体（具体的にはＨ１、下記をみ
よ。）が、このスクリーンに平行に、かつスクリーンか
ら距離Ｄの位置に、配置される。ここでＤは、ＩＨＤに
対する「使用距離」である、すなわち、ＩＨＤが用いら
れる時、観察者の目とホログラムの平面との間の名目上
の距離である。垂直スリット開口部がホログラフィ記録
媒体の直ぐ前方に配置され、そして、（１）２次元画像
から距離Ｄの位置に、（２）２次元画像に平行に配向し
て、記録される。２次元画像とスリットの画像との間の
この関係は、最終的なホログラム（具体的にはＨ２、下
記をみよ。）の生成に至まで保持される。したがって、
このホログラムが再生され、そしてこのホログラムと約
９０°で交差する観察者の視線で、距離Ｄの位置で観察
する時、立体画像効果を達成するために要求されるよう
に、２次元画像がＤの位置に見え、そしてスリットは観
察者の目の近傍にある。
【００３９】９０°モードに対して用いられる生成技術
は、傾斜モードに対して用いることはできない。それ
は、完成したホログラムを再生する際、スリットは観察
者の目の近傍に再生されないからである。例えば、もし
前記で説明された技術に従って構成されたホログラフィ
立体画像が水平から上向きに角度αで配向した車両のウ
インドシールドの上に取り付けられるならば、再生の
際、スリットは、水平から下向きに９０°−αの角度で
配向した線に沿って、ホログラムから距離Ｄの位置に配
置されるであろう。すなわち、自動車の中で着席した運
転者に対し、スリットは運転者の目の近傍に配置される
のではなく、運転者の胸の近傍に配置されるであろう。
【００４０】本発明に従い、この問題点はホログラフィ
立体画像を生成する工程により、処理されそして解決さ
れる。このホログラフィ立体画像が傾斜し、使用期間
中、ユーザの視線とホログラフィ立体画像の平面とが直
角でないように交差する。前記工程は下記の段階を有す
る。
【００４１】（イ） 第１ホログラフィ記録媒体を第１
平面の中に配置する段階。前記第１平面は、それに付随
して垂直軸および水平軸を有する。
【００４２】（ロ） 画像領域を第２平面の中に配置す
る段階。ユーザの視線と使用期間中のホログラフィ立体
画像の平面とが交差するのと事実上同じ角度で、前記第
２平面の垂線が第１平面に交差するように、前記第２平
面が第１平面に対して配向する。
【００４３】（ハ） 第１ホログラフィ記録媒体と画像
領域との間に、スリット開口部を配置する段階。前記ス
リット開口部は第１ホログラフィ記録媒体に隣接して配
置され、かつ前記垂直軸に沿って配向し、かつ前記水平
軸に沿って移動可能である。
【００４４】（ニ） 一連の２次元画像を画像領域に作
成する段階。前記２次元画像のおのおのに対し、前記ス
リット開口部が前記水平紬に沿った予め定められた位置
に配置される。
【００４５】（ホ） Ｈ１ホログラムを作成するため
に、前記第１ホログラフィ記録媒体の上に前記２次元画
像のおのおのを逐次にホログラフィ的に記録する段階。
前記記録が、２次元画像のおのおのに対しその予め定め
られた位置にスリット開口部の画像を備えた前記Ｈ１ホ
ログラムと、第１参照光と、を用いて実行される。
【００４６】（ヘ） Ｈ１ホログラムを第３平面に配置
する段階。
【００４７】（ト） 第１ホログラフィ記録媒体を第４
平面に配置する段階。観察者の視線が使用期間中のホロ
グラフィ立体画像の平面と交差するのと事実上同じ角度
で第３平面の垂線が第４平面と交差するように、前記第
４平面が第３平面に対して配向する。
【００４８】（チ） ２次元画像の全部を第２ホログラ
フィ記録媒体の近傍に、およびスリット開口部の画像の
全部をＨ１ホログラムの近傍に、同時に再生するように
Ｈ１ホログラムを照明する段階。
【００４９】（リ） Ｈ２ホログラムを作成するため
に、再生された２次元画像とスリット開口部の再生され
た画像とを、ホログラフィ的に記録する段階。前記記録
は第２参照光ビームを用いて実行される。
【００５０】第１ホログラフィ記録媒体の中心と画像領
域の中心との間の距離がＤであることが好ましい、すな
わち、使用距離であることが好ましい。同様に、第２ホ
ログラフィ記録媒体の中心とＨ１ホログラムの中心との
間の距離もまたＤであることが好ましい。
【００５１】前記工程段階は４個の平面に基づいている
が、第１平面は第３平面と同じであることができ、およ
び第２平面は第４平面と同じであることができる。同様
に、段階（ホ）と段階（リ）の参照光ビームは同じであ
ることができる。けれども、第２参照光ビームは、完成
したホログラムと共に用いられる照明光源の空間特性と
類似の空間特性を有することが好ましい、すなわち、小
さな空間的広がりを有する光源の空間特性と類似の空間
特性を有することが好ましい。一方、第１参照光ビーム
は平行な光ビームであることが好ましい。したがって、
通常、第１参照光ビームと第２参照光ビームとは異なる
であろう。
【００５２】再生される時、前記工程に従って作成され
たＨ２ホログラム（または、大量生産の場合、このよう
なＨ２ホログラムのコピー）は、ホログラムの平面内に
２次元画像の組を生成し、したがって、色不鮮明化の問
題点が処理されるであろう。このようなＨ２ホログラム
はまた、このホログラムが観察される視線に沿ってスリ
ットの組を生成し、したがって、傾斜したホログラムの
問題点が処理されるであろう。
【００５３】好ましい実施例に関連して下記で説明され
るように、観察者の視線とホログラフィ立体画像の平面
とが交差する角度は、したがって、第１平面の垂線と第
２平面との交差角度および第３平面の垂線と第４平面と
の交差角度は、前記で説明したデカルト座標系と角度α
および角度γを用いて都合良く説明することができる。
【００５４】前記工程により生成された傾斜モード・ホ
ログラフィ立体画像は、ホログラムの平面の中にその２
次元画像を有する。このモードの定義により、このホロ
グラムは観察者の視線に対し傾斜している。したがっ
て、ユーザの大脳が２次元画像から作成する３次元画像
は、傾斜して見えるであろう。通常、このように傾斜し
た３次元画像は、大部分の応用において要求されない。
さらに、観察者が認知したいものは、観察者の視線に対
し垂直に配向した３次元画像である、すなわち、傾斜し
た３次元画像よりも直立した３次元画像である。
【００５５】本発明により、この問題点は、Ｈ１ホログ
ラムにより記録される２次元画像を変換することにより
処理される。この変換は、２つの２次元座標系を用いて
便利に記述することができる。すなわち、（ｘ′、
ｙ′）座標系は変換されない２次元画像を記述するのに
用いられ、および（ｘ″、ｙ″）座標系は変換された２
次元画像を記述するのに用いられる。これらの座標系の
中心（ｘ′、ｙ′＝０、０、およびｘ″、ｙ″＝０、
０）が一致すると仮定され、そしてもし２次元画像がホ
ログラフィ立体画像の使用位置に配置されたならば、観
察者の視線が２次元画像に交差する点にこれらの座標系
の中心が一致すると仮定される。
【００５６】好ましい実施例に関連して下記で詳細に説
明されるように、変換されていない２次元画像のおのお
のは、「斜視観察角度」βに関連する。具体的にいえ
ば、図３に示されているように、βは、斜視観察画像の
おのおのの真っ直ぐ前方からの偏差を記述する。βが正
である場合、それは物体に対し観察者の左方に移動する
ことに対応し、そしてβが負である場合、右方に移動す
ることに対応し、そしてβがゼロである場合、観察者の
真っ直ぐ前方に対応する。
【００５７】前記で定義された角度βおよび角度αおよ
び角度γを用いて、（ｘ′、ｙ′）座標系から（ｘ″、
ｙ″）座標系への変換は下記のように書くことができ
る。
【００５８】
【数４】
【００５９】
【数５】
【００６０】前記変化は、９０°モードの場合ｘ″＝
ｘ′およびｙ″＝ｙ′である、すなわち、（α、γ）は
（９０°、９０°）に等しい。
【００６１】方程式（１）および方程式（２）の変換
は、種々の方法で実行することができる。例えば、１組
の２次元画像が既に存在している場合、これらの画像を
ディジタル化することができ、そしてこの変換を用い
て、これらのディジタル化された画像の強度値を画素毎
に位置を移動することができる、すなわち、もとの画像
の位置（ｘ′、ｙ′）の強度値を変換された画像の位置
（ｘ″、ｙ″）に移動することができる。その後、これ
らの変換された画像を用いて、Ｈ１ホログラムが生成さ
れる。
【００６２】多くの場合、本発明を実施する際に用いら
れる２次元画像が、コンピュータで発生されるであろ
う。このような場合、２次元画像の発生の間、方程式
（１）および方程式（２）の変換を直接に実行すること
ができる。
【００６３】もし必要ならば、２次元画像段階で変換を
実行するよりはむしろ、歪んだ３次元物体を構成するこ
とができ、そしてその後、２次元画像を作成するため
に、異なる斜視観察角度で写真に撮影される。方程式
（１）および方程式（２）の数学的変換を用いて、歪ん
だ３次元物体を設計することができる、または傾斜した
位置で観察する時、物体が直立したように見えるよう
に、物体を経験的に構成することができる。
【００６４】ホログラムの平面の傾斜を補償するのに加
えて、方程式（１）および方程式（２）の変換を一般化
して、観察者の心で作成された３次元画像が、ホログラ
ムの平面の前方または後方にあるように見える、および
／または観察者の視線とホログラムとの交差点の上方ま
たは下方にあるように見える、ようにすることができ
る。さらに一般化された変換が、下記の方程式（３）お
よび方程式（４）により与えられる。これらの方程式
で、Ｚ′は、観察者により認知される時、ｚ軸に沿って
の３次元画像の位置を表し（＋Ｚ′値は、観察者にさら
に接近して見える画像に対応する。）、そしてＹ′は、
観察者によりまた認知される時、ｙ軸に沿っての３次元
画像の位置を表す（＋Ｙ′値は、観察者の視線の上方に
見える画像に対応する。）。
【００６５】
【数６】
【００６６】
【数７】
【００６７】方程式（３）および方程式（４）の変換は
９０°モードの場合にまた用いることができる、すなわ
ち、認知された画像が、その平面がユーザの視線に垂直
であるホログラフィ立体画像の中心の前方または後方に
見えるようにすることができる、および／または上方ま
たは下方に見えるようにすることができる、ことに注目
されたい。
【００６８】最も通常の場合には、認知された画像はホ
ログラムの中心の左方または右方に見えるようにまたす
ることができる。この場合の変換は、下記の通りであ
る。下記において、Ｘ′は、観察者により認知される
時、ｘ軸に沿っての３次元画像の位置を表す（＋Ｘ′値
は、観察者の右方に見える画像に対応する。）。
【００６９】
【数８】
【００７０】
【数９】
【００７１】多くの場合、左方／右方変換は、ホログラ
フィ立体画像により生成される３次元画像の認知された
位置を変更するよりも、ホログラフィ立体画像を水平軸
に沿って単に移動することにより達成することが、さら
に容易であろう。したがって、方程式（３）および方程
式（４）の変換が、方程式（５）および方程式（６）の
変換よりもさらにしばしば用いられるであろう。
【００７２】数学的変換を用いる代わりに、ホログラフ
ィ立体画像により生成される３次元画像の認知された位
置はまた、２次元斜視観察画像の記録の期間中、物体の
位置をカメラに対して変えることにより、変更すること
ができる、例えば、図３の線４１の交差点に対して物体
を移動することにより、変更することができる。
【００７３】要約をすると、本発明により、車両、ゲー
ム、および他の応用に用いられる優れた特性のヘッド・
アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置が得られ
る。これらの表示装置を用いた場合、ユーザの目を水平
方向に移動することにより、３次元物体を見回す知覚が
得られる。このように、これらの表示装置により、ユー
ザに対し、独特でかつ注意を喚起する画像が得られる。
【００７４】
【実施例】本明細書の中に組み込まれかつ本明細書の一
部分を構成する添付図面が、本発明の好ましい実施例を
例示している。本明細書の説明と共に添付図面を参照す
ることにより、本発明の原理をさらによく理解すること
ができるであろう。もちろん、添付図面およびそれらの
説明は、本発明の範囲がそれらに限定されることを意味
するものではない。
【００７５】本発明の種々の実施例を示す図面におい
て、同等な素子または対応する素子には同じ参照番号が
付されている。
【００７６】前記で説明したように、本発明は、２次ホ
ログラフィ画像を生成するために立体画像を用いる、ヘ
ッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置に
関する。この２次ホログラフィ画像は、１次非ホログラ
フィ画像の視野の中で観察することができる。
【００７７】図１および図２は、本発明の装置パネルの
応用を示す。ここで、第１画像すなわち１次画像１６が
それを通して観察される観察窓１５と、２次画像１８を
生成するホログラフィ立体画像とが、観察者の視線１９
に事実上垂直である。すなわち、これらの図面は、前記
で説明された９０°の場合である。
【００７８】図１および図２において、例示の目的で、
１次画像１６は計器２０および２１を有するとして示さ
れ、そして１次画像と重ねられる２次画像１８はガス・
ポンプを有するとして示されている。このガス・ポンプ
は、例えば、低燃料状態を表すことができる。図１およ
び図２に明確には示されていないが、装置パネル１４
は、通常、目の高さ以下に配置されるであろう。したが
って、図１および図２の全体の構成は、ヘッド・ダウン
表示装置の構成である。
【００７９】図１および図２に示されているように、２
次ホログラフィ立体画像１３は観察窓１５に向けて取り
付けられる。または、観察窓の少なくとも一部分を通し
て見た時、もし観察者の視線が立体画像を通るならば、
したがってこの立体画像が生成する画像を通るならば、
立体画像を観察窓の前方または後方に配置することがで
きる。明らかであるように、ホログラフィ立体画像の位
置に関するこの自由度はまた、ヘッド・アップ表示装置
と共に、非９０°モードにも適用される。
【００８０】立体画像の照明は、光源２５により行われ
る。反射ホログラムの場合には、図２に示されているよ
うに、光源はホログラムの前方に配置される。透過ホロ
グラムの場合には、光源はホログラムの後方に配置され
る。本発明を実施する場合、いずれの形式のホログラム
も用いることができるが、通常、反射ホログラムの方が
好ましい。特に、ヘッド・アップ表示装置の場合には、
反射ホログラムが好ましい。
【００８１】図２に示されているように、光源２５は立
体画像１３の下に配置される。その代わりに、立体画像
１３の上から照明することができる、または、当業者に
は周知の端部照明技術あるいは浅い角度照明技術により
行うことができる。もし必要ならば、光源を立体画像の
側方に配置することができる。しかし、この側方配置は
好ましい配置ではない。それは、色不鮮明化の問題点を
生ずるからである。典型的な応用では、観察者に対して
情報が提供されるべきである時に光源が作動するであろ
う。例えば、図１および図２の燃料ポンプ画像の場合、
自動車のガス・タンクの燃料レベルが予め定められたレ
ベル以下に降下した時に光源が作動するであろう。
【００８２】本発明に従い、タングステン・ハロゲン・
ランプまたは他の廉価な光源のような広帯域光源で、立
体画像を照明することができる。すなわち、この照明
は、事実上の時間的コヒーレンスを有してはならない。
もちろん、レーザ、または広帯域光源に狭帯域フィルタ
作用を行ったような、時間的にコヒーレントな光源を、
もし必要ならば用いることができる。もしカラー画像が
要求されるならば、広帯域光源と一緒に、簡単で廉価な
フィルタを用いることができる。
【００８３】好ましい点からいえば、光源は小さな物理
的寸法を有するべきである。すなわち、光源はある程度
の空間的コヒーレンスを有するべきである。特に、光源
の水平方向（図２のｘ方向）の寸法が約２ミリメートル
以下であることが好ましく、そして寸法が約１ミリメー
トル以下である光源がさらに好ましい。このような光源
は、立体画像から少なくとも約１００ミリメートルの距
離だけ離れる時、鮮鋭なホログラフィ画像を生ずるであ
ろう。光源の水平方向の空間的広がりに帰される、ユー
ザの目の近傍における立体画像により作成されるスリッ
トの位置のずれは、通常、立体画像により発生される１
つの観察スリットの寸法の約２５％以下であることが好
ましい。けれども、照明と、観察の配置と、ホログラフ
ィ画像の性質との明細に応じて、さらに大きいずれを許
容することができる。通常、光源の垂直方向（図２のｙ
方向）の寸法はあまり重要ではない。それは、立体画像
が水平方向のみのパララックス情報を含んでいるからで
ある。同様に、光源の視線方向（図２のｚ方向）の寸法
はあまり重要ではない。これらの寸法がそれ程重要でな
いのにも拘らず、光源の物理的寸法が小さければ小さい
程好ましい、という指針は変わらない。
【００８４】用いることができる光源の種類および位置
に関する前記説明は、特に断らない限り、通常、９０°
モードおよび非９０°モードの両方と、ヘッド・アップ
表示装置およびヘッド・ダウン表示装置の両方と、反射
ホログラムおよび透過ホログラムの両方に応用される。
【００８５】図１および図２において、観察窓１５は平
坦であるとして示されているが、実際には、観察窓は少
なくともわずかに湾曲している。通常は、複合した湾曲
を有していることが多い。例えば、車両装置のパネルの
透明な保護カバーおよび車両のウインドシールドは、典
型的には、このような湾曲を有している。本発明のホロ
グラフィ立体画像は、通常、十分に小さな物理的寸法を
有し、それにより、湾曲した表面に取り付けられた時で
も、平面として近似することができる。（本発明による
問題点を解決するための手段に関する前記説明を見
よ。）さらに、立体画像が湾曲した表面に取り付けられ
た時、人間の目は、立体画像の湾曲から生ずるホログラ
フィ画像の歪みを、かなりよく補償することができる。
【００８６】前記で説明した原理に従い、ホログラフィ
立体画像が照明される時、ホログラフィ立体画像１３は
下記の画像を生ずる。（１）ユーザの目２２および２３
の近傍に一連の垂直観察スリット１７の実像、および
（２）ホログラムの面内の一連の２次元画像、その１つ
の画像が観察スリットのおのおのを通して観察すること
ができる。実際には、ユーザの目は３次元の「目の箱」
の中に配置されると仮定される。この「目の箱」は、立
体画像が付随する装置の、典型的なユーザの目の位置の
範囲を表す。このような「目の箱」は、図２の参照番号
２４により示されている。
【００８７】３次元画像の形成に対する立体画像方式の
強固さのために、目の箱に対する一連の観察スリットの
正確な位置は、通常、重要ではない。すなわち、一連の
観察スリットが人間の目の瞳の前方にあっても、または
後方にあっても、ユーザは要求された３次元画像を認知
するであろう。それにも拘らず、本発明の立体画像の設
計の際、一連の観察スリットは、通常、目の箱のほぼ中
心付近に配置される。この時、前記で説明された利用距
離「Ｄ」は、目の箱の中心からホログラフィ立体画像の
物理的中心までの距離である。
【００８８】９０°モードの場合、ホログラフィ立体画
像は３段階の工程で作成することができる。第１段階で
は、表示されるべき物体の一連の２次元画像が、異なる
水平斜視画像から作成される。これらの２次元斜視観察
画像は、歪みレンズを用いた技術のような、キーストー
ン歪みのない技術を用いて作成される。例えば、Ｗ．モ
ルテニ、Ｊｒ．の論文「ホログラフィ立体画像のための
シア・レンズ写真法（Ｓｈｅａｒ Ｌｅｎｓ Ｐｈｏｔ
ｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓ
ｔｅｒｅｏｇｒａｍｓ）」、ＳＰＩＥ、第１４６１巻プ
ラクティカル・ホログラフィＶ、１９９１年、１３２頁
−１３９頁を見よ。
【００８９】図３は、例えば低燃料指示器として用いる
ためのガス・ポンプ３４の概要斜視図である。カメラの
代表的な５個の位置が、この図面においてβ−２からβ
＋２までの角度位置指示で示されている。これらの位置
で得られた２次元画像２６が、図４に示されている。実
際には、これらの画像は、図５の４２で概略的に示され
ているように、通常、１巻きの写真フィルムの上に記録
される。下記で説明されるように、要求された３次元効
果を得るために実際にはさらに多数個の斜視観察画像が
用いられる。例えば、本発明の典型的な応用の場合、約
２５個と約１５０個の間の斜視観察画像が用いられる。
写真フィルムのよりはむしろ、ビデオテープのような他
の記録媒体を用いることができる。また、画像を直接に
ディジタル化するＣＣＤカメラを用いることもできる。
【００９０】ホログラフィ立体画像の作成のための第２
段階は、図４の２次元斜視画像を用いて第１Ｈ１ホログ
ラムを作成することである。このホログラムは、通常、
透過型である。図５は、このホログラムの作成の概要図
を示す。
【００９１】図５に示されているように、図４の２次元
斜視画像が、コヒーレント光線を用いて、例えばレーザ
光３３を用いて、投影器３２により拡散スクリーンの上
に逐次に投射される。ホログラフィ記録板２８の前方
に、可動スリット開口部２９が配置され、それにより、
この記録板の細い垂直な隙間以外の全部が覆われる。こ
の目的のために、機械的スリットを用いることができ
る、または、このスリットを電子的または光学的に作成
することができる。例えば、イオビンの米国特許第４，
９６４，６８４号、およびマックグルー名の米国特許第
４，４１１，４８９号を見よ。
【００９２】オペレータの目（すなわち、図のスリット
１７）の前方の最終的な実画像が、目の位置に対し、適
切な斜視観察画像を目で見ることができるように、スリ
ット開口部２９の位置が選定される。すなわち、スリッ
ト開口部の位置は、図３の角度βに基づいて選定され
る。異なる斜視観察画像に対するスリット開口部２９の
移動が、図５の矢印３５で概略的に示されている。
【００９３】実際には、スリット開口部２９は２〜４ミ
リメートルの程度の幅を有する、すなわち、人間の目の
瞳の直径の程度の幅を有する。したがって、１００〜３
００ミリメートルの程度の水平方向の寸法を有する目の
箱のために設計されたホログラムに対し、約２５個と約
１５０個の間の数のスリット１７が用いられる。目の箱
の水平方向のこの寸法は、本発明の車両に対する応用に
おける典型的な値である。これらのスリットは相互に隣
接していることが好ましい。しかし、もし必要ならば、
わずかに重なったスリット、またはわずかに分離したス
リットを用いることができる。図面では、例示の目的
で、５個の隣接するスリットが示されている。
【００９４】ホログラフィ画像を作成するために、拡散
スクリーン３０からくる光線に加えて、ホログラフィ記
録板２８はまた同時に、参照光ビーム３１を受け取る。
典型的には、光ビーム３１および３３は、例えば、適切
に配置されたビーム・スプリッタ（図示されていない）
を用いて、同じ光源から得られる。参照光ビームは平行
光線にされ、そしてスリット開口部の方向に沿って記録
板に入射することが好ましい。
【００９５】スリット位置のおのおのに対して１個の観
察画像で、斜視観察画像の全系列が完全に露光される
と、ホログラフィ記録板２８は従来の技術を用いて現像
される。記録板それ自身は、記録用ホログラムに対する
適切な任意の材料で構成することができる。例えば、ガ
ラス基板の上のハロゲン化銀乳剤で構成することができ
る。
【００９６】３段階工程の最後の段階は、Ｈ１の投射さ
れた実画像から第２Ｈ２ホログラムを作成することであ
る。この第２ホログラムまたはそのコピーは、本発明の
実施の際に用いられるホログラフィ立体画像１３であ
る。
【００９７】図６は、図５のＨ１から反射型Ｈ２を作成
するのに適切である構成体の図面である。同様な構成体
を用いて、透過型Ｈ２を作成することができる。この場
合の主要な違いは、参照光ビームと物体光ビームが、図
６では反対側から入射するのに対し、透過型Ｈ２では同
じ側からホログラフィ記録板に入射することである。
【００９８】図６に示されているように、図５のＨ１ホ
ログラムは、平行でコヒーレントな照射光ビームを用い
て、逆共役照射される。この照射は、ホログラフィ記録
板に、２次元斜視観察画像を同時に再生する。この照射
はまた、Ｈ１ホログラムの記録の期間中スリット開口部
が配置されたすべての位置に、スリット開口部を同時に
再生する。これらの再生されたスリット開口部は、立体
画像効果を生ずるスリット１７を構成する。再生された
スリット開口部は、図６で参照番号１７で示されてい
る。
【００９９】２次元斜視観察画像とスリット１７のホロ
グラフィ記録を生成するように、ホログラフィ記録板３
７が、コヒーレントな参照光ビーム３８で照射される。
図５において、光ビーム３６および３８は、例えば、適
切に配置された光ビーム・スプリッタ（図示されていな
い）を用いて、同じレーザ光源から得られるのが典型的
な場合である。
【０１００】参照光ビーム３８は、完成したホログラム
と一緒に最終的に用いられる照明光源の空間的特性と同
じ空間的特性を有するように、選定される。したがっ
て、図６において、３９で概略的に示されたレンズ装置
を用いて、点４０に集束する参照光ビームが作成され
る。点４０と、点４０から記録板３７までの距離とは、
図２の光源２５の位置と、光源２５の位置からホログラ
フィ立体画像１３までの距離とに対応する。
【０１０１】いったん露光されると、ホログラフィ記録
板３７は従来の技術を用いて現像され、Ｈ２ホログラム
が作成される。図５の記録板２８の場合のように、図６
の記録板３７は、ホログラムを記録するための適切な任
意の材料であることができる。前記で説明したように、
Ｈ２ホログラム、またはそのコピーは、本発明を実施す
る際に用いられるホログラフィ立体画像１３を構成す
る。
【０１０２】ここまでの説明は、９０°の場合に関する
ものである。図７および図８は、ホログラフィ立体画像
１３が自動車４４のウインドシールド４３に備えられて
いる、ヘッド・アップ表示装置に対する非９０°の場合
を示す。光源２５が作動する時、透明なホログラム１３
が画像１８を発生する。この画像を、その目が目の箱２
４の中にあるオペレータが、ウインドシールドを通して
観察することができる外側の風景に重ねて見ることがで
きる。前記で説明したように、例えば、方程式（３）お
よび方程式（４）の変換により、ウインドシールドの前
方に、またはウインドシールドの後方に、またはウイン
ドシールドで二分されて、画像１８が存在することがで
きる。この二分され場合が、図７および図８に示されて
いる。
【０１０３】通常の非９０°の場合に対する配置が、図
１３Ａおよび図１３Ｂに示されている。これらの図面に
示されているように、ホログラフィ立体画像の平面であ
る平面４５を、平面４６に対して、角度αおよび角度γ
のいずれか、または両方で、回転することができる。平
面４６は、ユーザの視線１９に垂直な平面である。図７
から図１２までの図面において図示を簡単にするため
に、ホログラムの平面は角度αだけ回転されると仮定さ
れるが、同じ原理が角度γだけ回転される場合、または
角度αと角度γの両方で回転される場合、に適用できる
ことが理解されるであろう。
【０１０４】非９０°の場合、ホログラフィ立体画像を
生ずる工程は、９０°の場合に用いられたのと同じ３段
階を有する。すなわち、一連の２次元斜視観察画像を作
成する段階と、この斜視観察画像からＨ１ホログラムを
作成する段階と、Ｈ１ホログラムからＨ２ホログラムを
作成する段階とを有する。
【０１０５】もし必要ならば、同じ２次元斜視観察画像
が、９０°の場合に用いられたのと同じように、非９０
°の場合に対して用いることができる。けれども、これ
らの２次元観察画像は観察者の視線に対して一定の角度
で観察されるであろうから、例えば、図８の角度αで観
察されるであろうから、得られる３次元画像はユーザに
とって通常受け入れることができないように歪んで見え
るであろう。したがって、本発明の好ましい実施例で
は、Ｈ１ホログラムの作成の前に、前記方程式（１）お
よび方程式（２）を用いて、２次元斜視観察画像が変換
される。
【０１０６】図１１は、αが約３０°に等しく、および
β−２、β−１、β、β＋１、β＋２がそれぞれ約＋１
７°、＋８．５°、０°、−８．５°、−１７°に等し
い場合に対し、図４の２次元画像に及ぼすこのような変
換の効果を示す。図１１の変換された２次元斜視観察画
像を、図４の変換されていない観察画像と区別するため
に、参照番号２６′で示されている。図４では、同じ番
号でプライムのない参照番号で示されている。
【０１０７】図１２は、図１１の２次元画像を角度αで
観察する時、ユーザが認知するであろう３次元画像を示
す。この図面を見ると分かるように、３次元画像１８
は、要求されるように、観察者の視線に垂直に配向し、
そして歪んでいないように見える。
【０１０８】前記で説明したように、α回転および／ま
たはγ回転を扱うために、２次元斜視観察画像を変換す
るのに加えて、これらの観察画像を方程式（３）および
方程式（４）、または方程式（５）および方程式（６）
に従って変換することができ、それにより、３次元画像
は、ｘ紬、ｙ軸、およびｚ軸のいずれかに沿って、また
はこれらの軸の全部に沿って、ホログラフィ立体画像の
中心に対して移動したように見える。
【０１０９】非９０°の場合に対するＨ１ホログラムの
作成が、図９に示されている。９０°の場合に対し前記
の図５で説明したのと同じ工程が、この段階に対して用
いられる。これら２つの場合の違いは次の通りである。
図５では、拡散スクリーン３０およびフィルム４２が、
スリット開口部２９およびホログラフィ記録板２８に平
行に配向し、そして投影器３２の光軸がスクリーンと、
フィルムと、スリット開口部と、記録板との共通垂線の
上にある。一方、図９では、拡散スクリーン３０が、ス
リット開口部２９およびホログラフィ記録板２８に対し
て角度αに配向し、フィルム４２がスクリーン３０に平
行に配向し、そして投影器３２の光軸がフィルムとスク
リーンとの共通垂線の上にある。これらの違いにより、
ホログラフィ記録板２８の上のスリット開口部２９の記
録された画像は、スクリーン３０の上に投射された２次
元斜視観察画像に関して角度αに配向する。そしてこれ
らの２次元斜視観察画像は、フィルムとスクリーンが平
行である結果として、歪むことなく、フィルム４２から
スクリーン３０の上に忠実に投射される。
【０１１０】図９に示された構成体では、スリット開口
部２９での光強度レベルはいくらか小さくなる。それ
は、拡散スクリーン３０からの光が、直線７０の方向に
投射される傾向があるからである。光強度を大きくする
ことは、レーザ・ビーム３１と、フィルム４２と、およ
び投影器３２とを、拡散スクリーン３０の面に平行に配
向するように直線７１に沿って配向し、そしてフィルム
と投影器光学装置を配置することにより、達成すること
ができる。
【０１１１】非９０°の場合に対するＨ２ホログラムの
作成が、図１０に示されている。９０°の場合に対し図
６に関連して前記で説明したのと同じ工程が、この段階
に対して用いられる。これら２つの場合の間の相違は、
図６ではＨ１ホログラムおよびＨ２ホログラムが相互に
平行であり、一方図１０では、Ｈ２ホログラムはＨ１ホ
ログラムに対し角度αで配向している。この相違によ
り、光ビーム３６によりＨ１ホログラムから再生された
スリット１７の画像は、そのホログラムの表面に対して
角度αをもって配向しているＨ２ホログラムにより記録
される。それがホログラフィ立体画像を形成するＨ２ホ
ログラムまたはそのコピーであるから、光源２５（図８
を見よ）によるスリット１７の再生は、要求されるよう
に、ユーザの目２２、２３の近傍にスリットを生ずるで
あろう。
【０１１２】図９および図１０に示されている工程は、
本発明の前記要約および請求項にさらに説明されてい
る。これらの説明で用いられている用語と、図９および
図１０に示されている構造体との間の関係は、次の通り
である。段階（イ）で説明された「第１平面」は、図９
のホログラフィ記録板２８を含む平面である。段階
（イ）および段階（ハ）で説明された「垂直」軸および
「水平」軸は、それぞれ、図９のスリット開口部２９お
よび矢印３５に沿う方向である。段階（ロ）で説明され
た「第２平面」は、図９の拡散スクリーン３０を含む平
面である。段階（ヘ）で説明された「第３平面」は、図
１０のＨ１ホログラムを含む平面である。段階（ト）で
説明された「第４平面」は、図１０のホログラフィ記録
板３７を含む平面である。これらの図面に示された特定
の構造体は、もちろん、本発明の範囲がそれらに限定さ
れることを意味するものではない。
【０１１３】本発明の特定の実施例が説明され、および
例示されたけれども、本発明の範囲内で種々の変更が可
能であることを理解すべきである。例えば、図５および
図９の装置を用いて、すなわち、フイルム４２、投影器
３２、および拡散スクリーン３０を用いて、Ｈ１ホログ
ラムを作成する代わりに、種々の他の形式の装置を用い
てＨ１ホログラムを作成することができる。例えば、コ
ヒーレント光を用いそしてスクリーン３０の位置に配置
された、電子表示装置または空間変調器を、フイルム
と、投影器と、拡散スクリーンの位置に用いることがで
きる。図９において、このような表示装置または変調器
が、ホログラフィ記録板２８に対して角度αでもって配
向していることに注目されたい。または、投影器および
拡散スクリーンが残され、そして空間変調器をフイルム
４２の代わりに用いることができる。２次元斜視観察画
像がコンピュータで生成される時、これらの変更実施例
の利用は特に適切である。
【０１１４】同様に、従来から知られている通常のホロ
グラフィ技術、またはその後に開発されたホログラフィ
技術は、本発明を実施するのに用いることができる。例
えば、ベントンの米国特許第４，４４５，７４９号に開
示されている技術を用いて、色消し画像を生ずることが
できる。この技術に従い、観察スリット１７を含む平
面、すなわち、図１、図２、および図８の平面４７は、
ユーザの視線１９に対して傾斜している。この傾斜は、
本発明のＨ１ホログラムおよびＨ２ホログラムの作成に
おける図９および図１０で用いられた傾斜とは異なるこ
とに注目されたい。図９および図１０の傾斜は、ユーザ
の目の近傍にスリット１７を配置するのために用いられ
る。他方、ベントンの米国特許の傾斜は、スリットがユ
ーザの目の近傍にあると仮定して、スリットの方位に関
するものである、すなわち、ベントンの米国特許は９０
°の場合だけを扱っている。本発明により処理された非
９０°の場合を扱うための技術に関しては、この特許に
は開示されていなくまたは提案されていない。
【０１１５】前記で説明したように、１個のホログラフ
ィ画像がユーザの視野に重ねられる。応用によっては、
多数個のホログラフィ画像が要請される。これらの画像
は、１つ１つのホログラフィ立体画像が本発明により作
成される、多重ホログラフィ立体画像を用いて作成する
ことができる。または、多重画像は、１個のホログラフ
ィ立体画像を用い、そしてこの立体画像に対し異なる位
置に配置された異なる光源により、個々の画像を投射す
ることにより、作成することができる。例えば、自動車
に対するヘッド・ダウン表示装置では、１つの光源が作
動する時、装置パネルの上に低燃料状態画像を重ねるこ
とができ、そしてまた別の光源が作動する時、パネルの
上に照合エンジン画像を重ねることができる。もし必要
ならば、両方の光源を同時に作動させることにより、両
方の画像を発生させることができる。
【０１１６】本発明の範囲内において他の種々の変更実
施例が可能であることは、前記説明から当業者には容易
に理解されるであろう。本発明の請求項は前記の特定の
実施例を包含すると共に、このような変更実施例、修正
実施例、およびそれらと同等な実施例をすべて包含する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された９０°モード、ヘッ
ド・ダウン表示装置の概要図。
【図２】図１の９０°モードの構成をさらに詳細に示し
た分解図。
【図３】ホログラフィ立体画像を構成するのに用いられ
る一連の２次元斜視観察画像の作成を示す概要図。
【図４】図３の工程を用いて作成された２次元斜視観察
画像の組を示す図。
【図５】９０°モードに対するＨ１ホログラムの作成を
示す概要図。
【図６】図５のＨ１ホログラムからＨ２ホログラムを作
成することを示す概要図。
【図７】本発明に従って構成された９０°モード、ヘッ
ド・アップ表示装置の概要図。
【図８】図７の非９０°モードの構成をさらに詳細に示
した概要図。
【図９】非９０°モードに対するＨ１ホログラムの作成
を示す概要図。
【図１０】図９のＨ１ホログラムからＨ２ホログラムを
作成することを示す概要図。
【図１１】非９０°モードと共に用いるための変換され
た２次元斜視観察画像の組を示す図。
【図１２】図１１の変換された２次元斜視観察画像を用
い、図９および図１０に従って構成されたホログラフィ
立体画像を観察する時、ユーザが認めるであろう直立し
た３次元画像の図。
【図１３】ユーザの視線に対するホログラフィ立体画像
の方位を説明するために用いられた角度αおよび角度γ
の定義を示す概要図であって、Ａは角度αの定義を示す
概要図、Ｂは角度γの定義を示す概要図。９０°モード
は、αとγの両方が９０°に等しいことに対応し、一
方、非９０°モードは、αとγのいずれか一方または両
方が９０°から大幅に異なることに対応する。
【符号の説明】
２８、３７ 記録媒体 １７ 観察窓
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年５月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ホログラフィ立体画像を用いたヘッド
・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置
【特許請求の範囲】
【数１】 に従って段階（ロ）の（ｘ″、ｙ″）座標の中の強度値
に変換される、前記方法。
【数２】 に従って段階（ロ）の（Ｘ″、ｙ″）座標の中の強度値
に変換さる、前記方法。
【数３】 に従って、（ｘ″、ｙ″）座標の中に１組の強度値を有
する１組の変換された観察画像を作成する段階と、 （ハ） 変換された観察画像の前記組から前記ホログラ
フィ立体画像を作成する段階と、を有する前記方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘッド・アップ表示装
置およびヘッド・ダウン表示装置に関する。さらに詳細
にいえば、本発明は、ホログラフィ立体画像を用いたヘ
ッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】 （イ） ホログラフィ立体画像 ホログラフィ立体画像は、１９６０年代の後半に初めて
現れた。この分野で最も初期に発表された文献の１つ
は、ドミニック Ｊ．デビテットの論文「白色光記録か
ら合成されたホログラフィ・パノラマ立体画像（Ｈｏｌ
ｏｇｒａｐｈｉｃＰａｎｏｒａｍｉｃ Ｓｔｅｒｅｏｇ
ｒａｍｓ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｆｒｏｍ Ｗｈｉ
ｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇｓ）」、アプラ
イド・オプティックス、第８巻、第８号、１９６９年８
月、１７４０頁〜１７４１頁、である。
【０００３】デビテット名の前記論文に説明されている
ように、この論文に開示されている最も基本的な実施例
に従い、物体の一連の２次元写真が異なる斜視図で撮影
され、その後、コヒーレント光源を用いて拡散スクリー
ンの上に逐次に投射される。このスクリーンの上の画像
のおのおのが、参照光ビームを用いて、および写真記録
板のすぐ前に配置された垂直スリット開口部を用いて、
写真記録板の一部分の上にホログラフィ的に記録され
る。露光の間、このスリット開口部が移動され、それに
より、完成した記録板は一連のストリップ・ホログラム
で構成される。これらのストリップのおのおのは、この
２次元画像が記録される時のスリット開口部の位置と、
２次元画像と、に関する干渉情報を含んでいる。
【０００４】この完成した記録板をレーザ光で照射する
と、２次元画像の全部が再生される。これらの画像のお
のおのに対するスリットの位置も再生される。観察者の
目が再生されたスリットの近傍に配置される時、おのお
のの目は異なる斜視図を見る。観察者の心がこれらの観
察画像を融合し、そしてそれらを１つの３次元物体とし
て解釈する。このように、従来の立体画像と同様に、２
個の２次元画像から３次元性が得られる。
【０００５】ホログラフィ立体画像の全体的な説明と、
再生が非コヒーレント光を用いて実行することができる
実施例を含むこの技術のさらに進んだ実施例は、Ｇ．サ
ックスビのプラクティカル・ホログラフィ、プレンティ
ス・ホール、ニューヨーク、１９８８年、５５頁〜５９
頁および２４６頁〜２５９頁と、Ｆ．ウンタゼーア、
Ｊ．ハンセン、およびＢ．シュレジンガのホログラフィ
・ハンドブック − メイキング・ホログラム・ザ・イ
ージイ・ウエイ、ローズ・ブック、バークレイ、カリフ
ォルニア、１９８７年、２８８頁〜２９３頁と、キング
ほかの「コンピュータ生成ホログラフィの新方式（Ａ
Ｎｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｇｅｎ
ｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ）」、アップライ
ド・オプティクス、第９巻、１９７０年、４７１頁〜４
７５頁と、米国特許第３，８３２，０２７号と、Ｗ．モ
ルテニ、Ｊｒ．の「白黒のホログラフィ立体画像（Ｂｌ
ａｃｋ ａｎｄ Ｗｈｉｔｅ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ
Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｍｓ）」、プロシーディング・オ
ブ・ザ・インタナショナル・シンポジュム・オン・ディ
スプレイ・ホログラフィ、第１巻、１９８２年、１５頁
〜２１頁と、Ｓ．ベントンの「写真ホログラフィ（Ｐｈ
ｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ）」、Ｓ
ＰＩＥ、第３９１巻オプティックス・イン・エンタテイ
メント、１９８３年、２頁〜９頁と、Ｗ．モルテニ、Ｊ
ｒ．の「３個の虹ホログラムを重ね合わせることによる
自然色ホログラフィ立体画像（Ｎａｔｕｒａｌ Ｃｏｌ
ｏｒ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｍ
ｓ Ｂｙ Ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｉｎｇ Ｔｈｒｅｅ
Ｒａｉｎｂｏｗ Ｈｏｌｏｇｒａｍｓ）」、ＳＰＩＥ、
第４６２巻オプティックス・イン・エンタテイメントＩ
Ｉ、１９８４年、１４頁〜１８頁と、Ｗ．モルテニ、Ｊ
ｒ．の「ホログラフィ立体画像のコンピュータ支援製図
（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｄｒａｗｉｎｇ ｏ
ｆ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｍ
ｓ）」、プロシーディング・オブ・ザ・インタナショナ
ル・シンポジュム・オン・ディスプレイ・ホログラフ
ィ、第２巻、１９８５年、２２３頁〜２３０頁と、Ｓ．
ベントンの「表示ホログラフィ − アン・ＳＰＩＥ・
クリティカル・レビュウ・オブ・テクノロジ（Ｄｉｓｐ
ｌａｙ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ − Ａｎ ＳＰＩＥ
Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ）」、ＳＰＩＥ、第５３２巻ホログラフィ、１９
８５年、８頁〜１３頁と、に開示されている。
【０００６】本発明の一定の実施例に関して、イオビン
の米国特許第４，９６４，６８４号は、ホログラフィ立
体画像のストリップ・ホログラムを作成する際に用いら
れる垂直スリット開口部を形成するために、液晶表示マ
トリックスを使用することを開示している。ベントンの
米国特許第４，４４５，７４９号は、事実上色消しであ
るホログラフィ立体画像を生成する工程を開示してい
る。Ｗ．モルテニ、Ｊｒ．の「ホログラフィ立体画像の
ためのシア・レンズ写真（Ｓｈｅａｒ ＬｅｎｓＰｈｏ
ｔｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ
Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｍｓ）」、ＳＰＩＥ、第１４６１巻
プラクティカル・ホログラフィＶ、１９９１年、１３２
頁〜１３９頁は、それからホログラフィ立体画像が構成
される２次元画像を作成するために、シア・レンズ写真
を使用することを開示している。これらの開示の内容は
いずれも、本発明を実施するのに関連して利用すること
ができる。
【０００７】アルコーブ・ホログラフィ立体画像を作成
するために予め歪んだ２次元画像を用いることは、ベン
トンの米国特許第４，８３４，４７６号に開示されてい
る。１つの実施例では、一連の歪んでいない斜視観察画
像が複数個の列に分解され、そして必要な事前の歪みを
得るために、これらの列が観察画像の中で再分布され
る。また別の実施例では、事前の歪みを達成するため
に、アナモルフィック光線トレーシングが用いられる。
本発明に関して重要なことは、アルコーブ立体画像と共
に用いるために適切である事前の歪みは、ここで開示さ
れる形式のヘッド・アップ表示装置またはヘッド・ダウ
ン表示装置と共に用いるためには適切ではない。
【０００８】（ロ） ヘッド・アップ表示装置およびヘ
ッド・ダウン表示装置 ヘッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置
により、ユーザが２つの画像を同時に観察することがで
きる。すなわち、ヘッド・アップ表示装置またはヘッド
・ダウン表示装置によっては得られない第１画像（１次
画像）、およびこの表示装置によって生成される第２画
像（２次画像）、を同時に観察することができる。
【０００９】例えば、自動車に用いられる時、ヘッド・
アップ表示装置により、ユーザは装置の情報を観察する
ことができ、一方同時に、高速道路を観察することがで
きる。同様に、ヘッド・ダウン表示装置は、警告灯また
は転回信号のような付加情報を、従来の計器盤装置パネ
ルに重ねて表示するのに用いることができる。これらと
同じ方針で、ピン・ボール機械のようなゲームに応用す
る際、ヘッド・ダウン表示装置により、ユーザはゲーム
に関する情報または記号を観察することができ、かつ同
時に、活動のグラウンドを観察することができる。
【００１０】全体的にいえば、ヘッド・アップ表示装置
およびヘッド・ダウン表示装置により、航空機、自動
車、または他の機械化された対象物のウインドシールド
または装置パネルのような主要な観察窓から、ユーザが
大幅に目をそらすことなく、２組の情報をユーザに提供
することができる。
【００１１】従来の光学素子を用いて、ヘッド・アップ
画像およびヘッド・ダウン画像をユーザの観察領域（視
線）の中に投影することが行われていた。場合によって
は、従来のレンズおよびミラーの代わりに、ホログラフ
ィ光学素子が用いられた。例えば、ナンバほかの米国特
許第４，８３２，４２７号、およびスズキほかの米国特
許第４，９３２，７３１号を見よ。連続的に変化する情
報（例えば、車両の速度、目標の情報、燃料状態、な
ど）と、離散的に変化する情報（例えば、転回信号、警
告灯、およびこれらと同等なもの）の両方が、これらの
技術によりユーザに提供されることが行われている。
【００１２】ヘッド・アップ画像およびヘッド・ダウン
画像はまた、ホログラフィ技術により作成することがで
きる。そこでは、両方のホログラムが従来の光学素子の
一部分または全部を置き換え、そしてこれらのホログラ
ムは画像情報を含んでいる。例えば、モスの複数個の米
国特許、すなわち、第４，７３７，００１号、第４，７
９０，６１３号、第４，８１８，０４８号、第４，８０
７，９５１号、および第４，８３０，４４２号と、スミ
スほかの米国特許第５，０１１，２４４号を見よ。本発
明はこれらの方式の表示装置に関係する。これらの表示
装置は、下記では、「画像を含むホログラフィ第２画像
表示装置（ｉｍａｇｅ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｈｏｌ
ｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｅｃｏｎｄ ｉｍａｇｅ ｄｉｓ
ｐｌａｙｓ）」、すなわち、「ＩＨＤ」と呼ばれる。
【００１３】従来、ＩＨＤは、完成したホログラムが水
平パララックス情報と垂直パララックス情報との両方を
含むような従来の工程により作成された、ホログラムを
用いている。すなわち、ホログラムが、物体をレーザ光
で照射し、そして従来の参照光ビームを送り、そして物
体により反射されたまたは透過した光と参照光ビームと
の間で干渉パターンが作成され、そして記録媒体の中に
回折パターンのような干渉パターンが記録される。この
ホログラムにより提供される画像は、空間の中に浮遊す
る３次元立体または２次元物体で構成される。この方式
のホログラムは、下記において、「従来のホログラム」
と呼ぶ。
【００１４】１つの典型的な応用では、ＩＨＤのホログ
ラムは、車両の窓の中に、または車両の窓の上に、薄板
状に配置される。例えば、フリーマンほかの米国特許第
４，９９８，７８４号を見よ。例えば、車両の計器盤の
中に配置された光源からの光がホログラムの上に投射さ
れる。この投射された光はホログラムの回折パターンと
相互作用し、そして要求されたヘッド・アップ画像が生
成する。ヘッド・ダウン表示装置の場合にも、対応する
構成体が用いられる。
【００１５】従来のホログラムを用いた先行技術による
ＩＨＤは、多くの問題点を有している。これらの問題点
は、ホログラフィ工程の回折特性から生ずる。ホログラ
ムは入射光を回折するから、その特性は波長により変化
する。ホログラムに入射する波長が多くなればなる程、
すなわち、入射光の帯域幅が大きくなればなる程、得ら
れる画像の分解能はますます低下する。この効果は、色
分散または色不鮮明化、として当業者には知られてい
る。
【００１６】色不鮮明化の問題点を処理する基本的な方
法は、ホログラムを、透過ホログラムではなく、反射ホ
ログラムに作成することである。反射ホログラムは、ブ
ラッグ効果により、光源により発生された波長の中から
選定された範囲の波長で構成される画像を、自動的に発
生する。この方法は色不鮮明化の問題点を抑制するが、
完全な解決は得られない。
【００１７】反射ホログラムを用いるのに加えて、色不
鮮明化の問題点を処理する他の方法は、（イ）入射光の
帯域幅を制限する、（ロ）ホログラフィ画像容積をホロ
グラフィ記録媒体の平面に制限する、である。
【００１８】レーザ光源を用いることにより、入射光の
帯域幅を限定することができる。または、広帯域幅の光
源を用い、そして高度のフィルタ作用を行うことによ
り、出力光の帯域幅を大幅に小さくすることができる。
【００１９】自動車市場のような大規模の応用では、コ
ストのためにこのレーザ方式は実際的ではない。また、
レーザは、具体的な応用の要求に適合しない特定の波長
で動作する。同様に、狭帯域フィルタは、通常、高価で
あり、そして市販されている最も狭帯域のフィルタで
も、現実の装置に対し色不鮮明化の問題点を実際に解決
するには、帯域幅が大き過ぎる。また、このようなフィ
ルタは効率が悪く、そしてエネルギ排出領域および熱発
生の問題点を生ずる。
【００２０】ホログラフィ画像容積をホログラフィ記録
媒体の平面に制限することは、色不鮮明化の問題点を処
理する。それは、このような構成体では、広帯域光源か
らの異なる波長がホログラフィ画像を形成する前に、こ
の広帯域光源からの異なる波長が広がる機会がないから
である。不幸なことに、色不鮮明化の問題点に対するこ
の解決法は、従来のホログラムを用いたＩＨＤの有用性
を厳しく限定する。それは、認知された画像の平面がユ
ーザの視線に事実上垂直である時、ヘッド・アップ表示
装置およびヘッド・ダウン表示装置が最も良く動作する
からである。車両のウインドシールドは、典型的には、
ユーザの視線に垂直でなく、そして装置のパネルも垂直
でないことが多い。さらに前記で説明したように、車両
の中にヘッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表
示装置を作成するのに用いられるホログラムが通常取り
付けられるのは、この場合である。したがって、ホログ
ラフィ画像容積をホログラフィ記録媒体の平面に制限す
ることは、従来のホログラムを用いたＩＨＤに対し、通
常、色不鮮明化の問題点に対する実際的な解決法ではな
い。
【００２１】スミスの米国特許第４，９８１，３３２号
は、色不鮮明化の問題点に対する１つの解決法を提案し
ている。この解決法では、２個のホログラムが用いられ
る。１個のホログラムは画像を生成するためのものであ
り、そして他の１個のホログラムは光源の帯域幅を補償
するためのものである。この方式は、補償用ホログラム
にはコストがかかり、そして作成が困難である、という
それ自身の問題点を持っている。また、この部品が存在
することは、装置の複雑さを増加させ、および光源と、
画像ホログラムと、補償用ホログラムとが、画像の要求
されたスペクトル補償を達成するために、ユーザに対し
および相互に対し配置できる場合に、その利用が限定さ
れる。
【００２２】
【問題点を解決するための手段】この分野の技術状態を
考えればすぐに理解されるように、特性の優れたヘッド
・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置を得る
ことが、本発明の１つの目的である。さらに詳細にいえ
ば、本発明の１つの目的は、画像情報を含むホログラム
を用いた特性の優れたヘッド・アップ表示装置およびヘ
ッド・ダウン表示装置、すなわち、特性の優れたＩＨ
Ｄ、を得ることである。本発明の１つの具体的な目的
は、広帯域の光源と共に用いることができ、かつ大幅な
色不鮮明化の問題点を有しない、特性の優れたＩＨＤを
得ることである。本発明のまた別の目的は、大幅な色不
鮮明化の問題点はなく、しかも容易かつ廉価に製造でき
る、ＩＨＤを得ることである。本発明のさらに加わる目
的は、低電力の白熱ランプのような比較的弱い光源と共
に用いることができる、ＩＨＤを得ることである。本発
明のさらに別の目的は、ＩＨＤにより生成された画像
が、ホログラムの面に対して回転された面内にあること
を、および／またはホログラムの中央に対して移動され
た面内にあることを、ホログラムの面の前方または後方
に現れるように作成される場合を含めて、ユーザが認知
する前記方式のＩＨＤを得ることである。
【００２３】前記目的およびその他の目的を達成するた
めに、本発明はその特徴に従い、ユーザに第１画像およ
び第２画像を表示するための光学装置が得られる。この
光学装置は下記部品を有する。
【００２４】（イ） 第１画像を観察するための観察
窓。前記第１画像は非ホログラフィ的であり、そして前
記観察窓はユーザに第１画像の視野を提供する。
【００２５】（ロ） 第２画像を作成するための事実上
透明なホログラフィ立体画像。前記立体画像および前記
第２画像は、前記視野の中にある。
【００２６】（ハ） 第２画像を作成するために、前記
立体画像を照明する照明光源。
【００２７】本発明の一定の実施例では、ホログラフィ
立体画像により作成された第２画像が、ホログラムに近
接して作成される、すなわち、ホログラムにより占有さ
れる物理的容積の中に作成される、またはその容積に近
接して作成される。このように、多重波長光源に付随す
る色不鮮明化の問題点が処理される。それは、ホログラ
ムに近接した画像の作成は、画像が作成される前、多重
波長が分散する機会を有しない、ことを意味するからで
ある。（「ホログラムの物理的容積に近接」という用語
および「記録媒体の物理的容積に近接」という用語は、
ユーザが第２画像を観察する時、ユーザが大幅な色不鮮
明化の問題点を認知しない程近接している、ことを意味
することに注意されたい。）
【００２８】重要なことは、ホログラムに近接して第２
画像を配置することは、３次元性を犠牲にしない。従来
のホログラムの場合には、３次元性が犠牲になったが、
それは、立体画像が、ホログラフィ画像の実際の３次元
性に頼るよりはむしろ、異なる斜視観察画像の使用に頼
って３次元性を達成するからである。
【００２９】これらの物理的方式については、本発明の
ホログラフィ立体画像は、通常、フイルム（ホログラフ
ィ記録媒体）で構成されるであろう。このフイルムは事
実上平坦であるか、またはわずかに湾曲しているか、の
いずれかである。このフイルムが湾曲するのは、ホログ
ラムが湾曲したウインドシールドの上に取り付けられる
場合であろう。説明を容易にするために、ホログラムが
平坦であってもまたはわずかに湾曲していても、１つの
平面を物理的ホログラムに付随させることができると、
ここでは仮定されるであろう。この平面は、ここでは
「ホログラムの平面」と呼ばれるであろう。容易に参照
できるように、ホログラムの容積の中の第２画像、また
はホログラムの容積に近接した第２画像は、「ホログラ
ムの平面の中」にあると呼ばれるであろう。
【００３０】本発明は、９０°モードおよび非９０°モ
ード（「傾斜モード」とまた呼ばれる）で実施すること
ができる。９０°モードでは、観察者の視線がホログラ
ムの平面と９０°の角度で、または事実上９０°に等し
い角度で、例えば、９０°の１０°以内の角度で、交差
する。一方、傾斜モードでは、ホログラムの平面は観察
者の視線に対して大幅に傾斜している、例えば、１０°
より大きい角度で傾斜している。９０°モードは、最も
典型的には、ヘッド・ダウン表示装置で起こるであろ
う。例えば、ホログラフィ立体画像が装置パネルのカバ
ーの上に取り付けられ、その表面がユーザの視線に垂直
であることが起こる時に生ずるであろう。一方、傾斜モ
ードは、最も典型的には、ヘッド・アップ表示装置で起
こるであろう。例えば、ホログラフィ立体画像が車両の
傾斜したウインドシールドの上に取り付けられた時に起
こるであろう。ただし、いずれのモードも、いずれの方
式の表示装置と共にでも用いることができる。通常、本
発明の多くの応用は、傾斜モードに関係するであろう。
【００３１】傾斜モードの構成体を、３次元デカルト座
標系を用いて説明する。この３次元デカルト座標の中心
は、ホログラフィ立体画像の物理的中心にあると仮定さ
れる。「水平」軸および「垂直」軸はユーザの視線によ
り定められる。ここで、視線は、ユーザの目の光軸と、
ユーザの２つの目の間の中点を通る直線と、により定ま
る平面の中にあると仮定される。
【００３２】具体的には、「水平軸」という用語は、こ
の軸が「水平線」にたまたま平行であっても、またはそ
うでなくても、それには関係なく、（イ）視線に垂直で
あり、（ロ）ユーザの２つの目を通る、軸を記述するの
に用いられるであろう。同様に、「垂直軸」という用語
は、視線に垂直であり、かつ「水平軸」に垂直である、
軸を記述するのに用いられるであろう。
【００３３】デカルト座標系の＋ｚ軸は、視線に沿い、
ホログラムからユーザの目に向かう方向であると仮定さ
れるであろう。この座標系のｘ軸およびｙ軸は、それぞ
れ、水平軸および垂直軸に平行であると仮定されるであ
ろう。ｘ軸の正の方向はユーザから見て右の方向であ
り、およびｙ軸の正の方向は上の方向である。
【００３４】この座標系では、傾斜したホログラフィ立
体画像は、１対の角度（α、γ）により記述されるであ
ろう。ここで、αはｙｚ平面の中で＋ｚ軸から測られ、
そしてγはｘｚ平面の中で＋ｚ軸から測られる。これら
の角度を使っていえば、９０°より小さいα値は、ホロ
グラムの頂部がユーザに向かって移動するようにｘ軸の
まわりにホログラムを回転することに対応し、一方、９
０°より大きいα値は、ホログラムの頂部がユーザから
離れるように移動する回転に対応する。γ値は、ｙ軸の
まわりの回転として見ることができる。正のγ値は、下
から見て、すなわち、ｙ軸に沿って負側から正側を見
て、反時計まわりの回転に対応し、そして負γ値は時計
まわりの回転に対応する。
【００３５】純粋または厳密な方式での９０°モード
は、αとγの両方が９０°に等しいことに対応する。前
記で説明したように、ホログラフィ立体画像は、適用さ
れる９０°モードに対し、観察者の視線に厳密に垂直で
ある必要はない。αおよびγが正である場合、もし｜９
０°−α｜および｜９０°−γ｜の両方が１０°以下で
あるならば、通常、９０°モードを用いることができ
る。
【００３６】前記で説明したように、再生される時、ホ
ログラフィ立体画像はその中に記録された２次元画像の
組を再生するだけでなく、またこの２次元画像の記録の
期間中用いられた垂直スリット開口部の画像を再生す
る。すなわち、再生される時、ホログラフィ立体画像
は、１組の２次元画像と１組の垂直スリットとの両方を
再生する。立体画像効果を提供するのは、垂直スリッ
ト、すなわち観察スリット、のこの再生された組であ
る。この場合には、観察者の目の全体的な近傍に配置さ
れる時、これらのスリットにより、観察者のそれぞれの
目は、２次元画像の事実上１つだけを見ることができ、
それにより、観察者の大脳が２個の２次元画像を融合し
て、１個の３次元画像を生成する。
【００３７】９０°モードの場合、ホログラフィ立体画
像を生成するために従来用いられた方式の技術により、
観察者の目の近傍にスリットの組を配置することができ
る。これらの技術は、本発明の好ましい実施例に関連し
て、下記で詳細に説明される。
【００３８】簡単にいえば、これらの技術に従い、２次
元画像が典型的には拡散スクリーンの上に作成され、そ
してホログラフィ記録媒体（具体的にはＨ１、下記をみ
よ。）が、このスクリーンに平行に、かつスクリーンか
ら距離Ｄの位置に、配置される。ここでＤは、ＩＨＤに
対する「使用距離」である、すなわち、ＩＨＤが用いら
れる時、観察者の目とホログラムの平面との間の名目上
の距離である。垂直スリット開口部がホログラフィ記録
媒体の直ぐ前方に配置され、そして、（１）２次元画像
から距離Ｄの位置に、（２）２次元画像に平行に配向し
て、記録される。２次元画像とスリットの画像との間の
この関係は、最終的なホログラム（具体的にはＨ２、下
記をみよ。）の生成に至まで保持される。したがって、
このホログラムが再生され、そしてこのホログラムと約
９０°で交差する観察者の視線で、距離Ｄの位置で観察
する時、立体画像効果を達成するために要求されるよう
に、２次元画像がＤの位置に見え、そしてスリットは観
察者の目の近傍にある。
【００３９】９０°モードに対して用いられる生成技術
は、傾斜モードに対して用いることはできない。それ
は、完成したホログラムを再生する際、スリットは観察
者の目の近傍に再生されないからである。例えば、もし
前記で説明された技術に従って構成されたホログラフィ
立体画像が水平から上向きに角度αで配向した車両のウ
インドシールドの上に取り付けられるならば、再生の
際、スリットは、水平から下向きに９０°−αの角度で
配向した線に沿って、ホログラムから距離Ｄの位置に配
置されるであろう。すなわち、自動車の中で着席した運
転者に対し、スリットは運転者の目の近傍に配置される
のではなく、運転者の胸の近傍に配置されるであろう。
【００４０】本発明に従い、この問題点はホログラフィ
立体画像を生成する工程により、処理されそして解決さ
れる。このホログラフィ立体画像が傾斜し、使用期間
中、ユーザの視線とホログラフィ立体画像の平面とが直
角でないように交差する。前記工程は下記の段階を有す
る。
【００４１】（イ） 第１ホログラフィ記録媒体を第１
平面の中に配置する段階。前記第１平面は、それに付随
して垂直軸および水平軸を有する。
【００４２】（ロ） 画像領域を第２平面の中に配置す
る段階。ユーザの視線と使用期間中のホログラフィ立体
画像の平面とが交差するのと事実上同じ角度で、前記第
２平面の垂線が第１平面に交差するように、前記第２平
面が第１平面に対して配向する。
【００４３】（ハ） 第１ホログラフィ記録媒体と画像
領域との間に、スリット開口部を配置する段階。前記ス
リット開口部は第１ホログラフィ記録媒体に隣接して配
置され、かつ前記垂直軸に沿って配向し、かつ前記水平
軸に沿って移動可能である。
【００４４】（ニ） 一連の２次元画像を画像領域に作
成する段階。前記２次元画像のおのおのに対し、前記ス
リット開口部が前記水平軸に沿った予め定められた位置
に配置される。
【００４５】（ホ） Ｈ１ホログラムを作成するため
に、前記第１ホログラフィ記録媒体の上に前記２次元画
像のおのおのを逐次にホログラフィ的に記録する段階。
前記記録が、２次元画像のおのおのに対しその予め定め
られた位置にスリット開口部の画像を備えた前記Ｈ１ホ
ログラムと、第１参照光と、を用いて実行される。
【００４６】（ヘ） Ｈ１ホログラムを第３平面に配置
する段階。
【００４７】（ト） 第１ホログラフィ記録媒体を第４
平面に配置する段階。観察者の視線が使用期間中のホロ
グラフィ立体画像の平面と交差するのと事実上同じ角度
で第３平面の垂線が第４平面と交差するように、前記第
４平面が第３平面に対して配向する。
【００４８】（チ） ２次元画像の全部を第２ホログラ
フィ記録媒体の近傍に、およびスリット開口部の画像の
全部をＨ１ホログラムの近傍に、同時に再生するように
Ｈ１ホログラムを照明する段階。
【００４９】（リ） Ｈ２ホログラムを作成するため
に、再生された２次元画像とスリット開口部の再生され
た画像とを、ホログラフィ的に記録する段階。前記記録
は第２参照光ビームを用いて実行される。
【００５０】第１ホログラフィ記録媒体の中心と画像領
域の中心との間の距離がＤであることが好ましい、すな
わち、使用距離であることが好ましい。同様に、第２ホ
ログラフィ記録媒体の中心とＨ１ホログラムの中心との
間の距離もまたＤであることが好ましい。
【００５１】前記工程段階は４個の平面に基づいている
が、第１平面は第３平面と同じであることができ、およ
び第２平面は第４平面と同じであることができる。同様
に、段階（ホ）と段階（リ）の参照光ビームは同じであ
ることができる。けれども、第２参照光ビームは、完成
したホログラムと共に用いられる照明光源の空間特性と
類似の空間特性を有することが好ましい、すなわち、小
さな空間的広がりを有する光源の空間特性と類似の空間
特性を有することが好ましい。一方、第１参照光ビーム
は平行な光ビームであることが好ましい。したがって、
通常、第１参照光ビームと第２参照光ビームとは異なる
であろう。
【００５２】再生される時、前記工程に従って作成され
たＨ２ホログラム（または、大量生産の場合、このよう
なＨ２ホログラムのコピー）は、ホログラムの平面内に
２次元画像の組を生成し、したがって、色不鮮明化の問
題点が処理されるであろう。このようなＨ２ホログラム
はまた、このホログラムが観察される視線に沿ってスリ
ットの組を生成し、したがって、傾斜したホログラムの
問題点が処理されるであろう。
【００５３】好ましい実施例に関連して下記で説明され
るように、観察者の視線とホログラフィ立体画像の平面
とが交差する角度は、したがって、第１平面の垂線と第
２平面との交差角度および第３平面の垂線と第４平面と
の交差角度は、前記で説明したデカルト座標系と角度α
および角度γを用いて都合良く説明することができる。
【００５４】前記工程により生成された傾斜モード・ホ
ログラフィ立体画像は、ホログラムの平面の中にその２
次元画像を有する。このモードの定義により、このホロ
グラムは観察者の視線に対し傾斜している。したがっ
て、ユーザの大脳が２次元画像から作成する３次元画像
は、傾斜して見えるであろう。通常、このように傾斜し
た３次元画像は、大部分の応用において要求されない。
さらに、観察者が認知したいものは、観察者の視線に対
し垂直に配向した３次元画像である、すなわち、傾斜し
た３次元画像よりも直立した３次元画像である。
【００５５】本発明により、この問題点は、Ｈ１ホログ
ラムにより記録される２次元画像を変換することにより
処理される。この変換は、２つの２次元座標系を用いて
便利に記述することができる。すなわち、（ｘ′、
ｙ′）座標系は変換されない２次元画像を記述するのに
用いられ、および（ｘ″、ｙ″）座標系は変換された２
次元画像を記述するのに用いられる。これらの座標系の
中心（ｘ′、ｙ′＝０、０、およびｘ″、ｙ″＝０、
０）が一致すると仮定され、そしてもし２次元画像がホ
ログラフィ立体画像の使用位置に配置されたならば、観
察者の視線が２次元画像に交差する点にこれらの座標系
の中心が一致すると仮定される。
【００５６】好ましい実施例に関連して下記で詳細に説
明されるように、変換されていない２次元画像のおのお
のは、「斜視観察角度」βに関連する。具体的にいえ
ば、図３に示されているように、βは、斜視観察画像の
おのおのの真っ直ぐ前方からの偏差を記述する。βが正
である場合、それは物体に対し観察者の左方に移動する
ことに対応し、そしてβが負である場合、右方に移動す
ることに対応し、そしてβがゼロである場合、観察者の
真っ直ぐ前方に対応する。
【００５７】前記で定義された角度βおよび角度αおよ
び角度γを用いて、（ｘ′、ｙ′）座標系から（ｘ″、
ｙ″）座標系への変換は下記のように書くことができ
る。
【００５８】
【数４】
【００５９】
【数５】
【００６０】前記変化は、９０°モードの場合ｘ″＝
ｘ′およびｙ″＝ｙ′である、すなわち、（α、γ）は
（９０°、９０°）に等しい。
【００６１】方程式（１）および方程式（２）の変換
は、種々の方法で実行することができる。例えば、１組
の２次元画像が既に存在している場合、これらの画像を
ディジタル化することができ、そしてこの変換を用い
て、これらのディジタル化された画像の強度値を画素毎
に位置を移動することができる、すなわち、もとの画像
の位置（ｘ′、ｙ′）の強度値を変換された画像の位置
（ｘ″、ｙ″）に移動することができる。その後、これ
らの変換された画像を用いて、Ｈ１ホログラムが生成さ
れる。
【００６２】多くの場合、本発明を実施する際に用いら
れる２次元画像が、コンピュータで発生されるであろ
う。このような場合、２次元画像の発生の間、方程式
（１）および方程式（２）の変換を直接に実行すること
ができる。
【００６３】もし必要ならば、２次元画像段階で変換を
実行するよりはむしろ、歪んだ３次元物体を構成するこ
とができ、そしてその後、２次元画像を作成するため
に、異なる斜視観察角度で写真に撮影される。方程式
（１）および方程式（２）の数学的変換を用いて、歪ん
だ３次元物体を設計することができる、または傾斜した
位置で観察する時、物体が直立したように見えるよう
に、物体を経験的に構成することができる。
【００６４】ホログラムの平面の傾斜を補償するのに加
えて、方程式（１）および方程式（２）の変換を一般化
して、観察者の心で作成された３次元画像が、ホログラ
ムの平面の前方または後方にあるように見える、および
／または観察者の視線とホログラムとの交差点の上方ま
たは下方にあるように見える、ようにすることができ
る。さらに一般化された変換が、下記の方程式（３）お
よび方程式（４）により与えられる。これらの方程式
で、Ｚ′は、観察者により認知される時、ｚ軸に沿って
の３次元画像の位置を表し（＋Ｚ′値は、観察者にさら
に接近して見える画像に対応する。）、そしてＹ′は、
観察者によりまた認知される時、ｙ軸に沿っての３次元
画像の位置を表す（＋Ｙ′値は、観察者の視線の上方に
見える画像に対応する。）。
【００６５】
【数６】
【００６６】
【数７】
【００６７】方程式（３）および方程式（４）の変換は
９０°モードの場合にまた用いることができる、すなわ
ち、認知された画像が、その平面がユーザの視線に垂直
であるホログラフィ立体画像の中心の前方または後方に
見えるようにすることができる、および／または上方ま
たは下方に見えるようにすることができる、ことに注目
されたい。
【００６８】最も通常の場合には、認知された画像はホ
ログラムの中心の左方または右方に見えるようにまたす
ることができる。この場合の変換は、下記の通りであ
る。下記において、Ｘ′は、観察者により認知される
時、ｘ軸に沿っての３次元画像の位置を表す（＋Ｘ′値
は、観察者の右方に見える画像に対応する。）。
【００６９】
【数８】
【００７０】
【数９】
【００７１】多くの場合、左方／右方変換は、ホログラ
フィ立体画像により生成される３次元画像の認知された
位置を変更するよりも、ホログラフィ立体画像を水平軸
に沿って単に移動することにより達成することが、さら
に容易であろう。したがって、方程式（３）および方程
式（４）の変換が、方程式（５）および方程式（６）の
変換よりもさらにしばしば用いられるであろう。
【００７２】数学的変換を用いる代わりに、ホログラフ
ィ立体画像により生成される３次元画像の認知された位
置はまた、２次元斜視観察画像の記録の期間中、物体の
位置をカメラに対して変えることにより、変更すること
ができる、例えば、図３の線４１の交差点に対して物体
を移動することにより、変更することができる。
【００７３】要約をすると、本発明により、車両、ゲー
ム、および他の応用に用いられる優れた特性のヘッド・
アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置が得られ
る。これらの表示装置を用いた場合、ユーザの目を水平
方向に移動することにより、３次元物体を見回す知覚が
得られる。このように、これらの表示装置により、ユー
ザに対し、独特でかつ注意を喚起する画像が得られる。
【００７４】
【実施例】本明細書の中に組み込まれかつ本明細書の一
部分を構成する添付図面が、本発明の好ましい実施例を
例示している。本明細書の説明と共に添付図面を参照す
ることにより、本発明の原理をさらによく理解すること
ができるであろう。もちろん、添付図面およびそれらの
説明は、本発明の範囲がそれらに限定されることを意味
するものではない。
【００７５】本発明の種々の実施例を示す図面におい
て、同等な素子または対応する素子には同じ参照番号が
付されている。
【００７６】前記で説明したように、本発明は、２次ホ
ログラフィ画像を生成するために立体画像を用いる、ヘ
ッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置に
関する。この２次ホログラフィ画像は、１次非ホログラ
フィ画像の視野の中で観察することができる。
【００７７】図１および図２は、本発明の装置パネルの
応用を示す。ここで、第１画像すなわち１次画像１６が
それを通して観察される観察窓１５と、２次画像１８を
生成するホログラフィ立体画像とが、観察者の視線１９
に事実上垂直である。すなわち、これらの図面は、前記
で説明された９０°の場合である。
【００７８】図１および図２において、例示の目的で、
１次画像１６は計器２０および２１を有するとして示さ
れ、そして１次画像と重ねられる２次画像１８はガス・
ポンプを有するとして示されている。このガス・ポンプ
は、例えば、低燃料状態を表すことができる。図１およ
び図２に明確には示されていないが、装置パネル１４
は、通常、目の高さ以下に配置されるであろう。したが
って、図１および図２の全体の構成は、ヘッド・ダウン
表示装置の構成である。
【００７９】図１および図２に示されているように、２
次ホログラフィ立体画像１３は観察窓１５に向けて取り
付けられる。または、観察窓の少なくとも一部分を通し
て見た時、もし観察者の視線が立体画像を通るならば、
したがってこの立体画像が生成する画像を通るならば、
立体画像を観察窓の前方または後方に配置することがで
きる。明らかであるように、ホログラフィ立体画像の位
置に関するこの自由度はまた、ヘッド・アップ表示装置
と共に、非９０°モードにも適用される。
【００８０】立体画像の照明は、光源２５により行われ
る。反射ホログラムの場合には、図２に示されているよ
うに、光源はホログラムの前方に配置される。透過ホロ
グラムの場合には、光源はホログラムの後方に配置され
る。本発明を実施する場合、いずれの形式のホログラム
も用いることができるが、通常、反射ホログラムの方が
好ましい。特に、ヘッド・アップ表示装置の場合には、
反射ホログラムが好ましい。
【００８１】図２に示されているように、光源２５は立
体画像１３の下に配置される。その代わりに、立体画像
１３の上から照明することができる、または、当業者に
は周知の端部照明技術あるいは浅い角度照明技術により
行うことができる。もし必要ならば、光源を立体画像の
側方に配置することができる。しかし、この側方配置は
好ましい配置ではない。それは、色不鮮明化の問題点を
生ずるからである。典型的な応用では、観察者に対して
情報が提供されるべきである時に光源が作動するであろ
う。例えば、図１および図２の燃料ポンプ画像の場合、
自動車のガス・タンクの燃料レベルが予め定められたレ
ベル以下に降下した時に光源が作動するであろう。
【００８２】本発明に従い、タングステン・ハロゲン・
ランプまたは他の廉価な光源のような広帯域光源で、立
体画像を照明することができる。すなわち、この照明
は、事実上の時間的コヒーレンスを有してはならない。
もちろん、レーザ、または広帯域光源に狭帯域フィルタ
作用を行ったような、時間的にコヒーレントな光源を、
もし必要ならば用いることができる。もしカラー画像が
要求されるならば、広帯域光源と一緒に、簡単で廉価な
フィルタを用いることができる。
【００８３】好ましい点からいえば、光源は小さな物理
的寸法を有するべきである。すなわち、光源はある程度
の空間的コヒーレンスを有するべきである。特に、光源
の水平方向（図２のｘ方向）の寸法が約２ミリメートル
以下であることが好ましく、そして寸法が約１ミリメー
トル以下である光源がさらに好ましい。このような光源
は、立体画像から少なくとも約１００ミリメートルの距
離だけ離れる時、鮮鋭なホログラフィ画像を生ずるであ
ろう。光源の水平方向の空間的広がりに帰される、ユー
ザの目の近傍における立体画像により作成されるスリッ
トの位置のずれは、通常、立体画像により発生される１
つの観察スリットの寸法の約２５％以下であることが好
ましい。けれども、照明と、観察の配置と、ホログラフ
ィ画像の性質との明細に応じて、さらに大きいずれを許
容することができる。通常、光源の垂直方向（図２のｙ
方向）の寸法はあまり重要ではない。それは、立体画像
が水平方向のみのパララックス情報を含んでいるからで
ある。同様に、光源の視線方向（図２のｚ方向）の寸法
はあまり重要ではない。これらの寸法がそれ程重要でな
いのにも拘らず、光源の物理的寸法が小さければ小さい
程好ましい、という指針は変わらない。
【００８４】用いることができる光源の種類および位置
に関する前記説明は、特に断らない限り、通常、９０°
モードおよび非９０°モードの両方と、ヘッド・アップ
表示装置およびヘッド・ダウン表示装置の両方と、反射
ホログラムおよび透過ホログラムの両方に応用される。
【００８５】図１および図２において、観察窓１５は平
坦であるとして示されているが、実際には、観察窓は少
なくともわずかに湾曲している。通常は、複合した湾曲
を有していることが多い。例えば、車両装置のパネルの
透明な保護カバーおよび車両のウインドシールドは、典
型的には、このような湾曲を有している。本発明のホロ
グラフィ立体画像は、通常、十分に小さな物理的寸法を
有し、それにより、湾曲した表面に取り付けられた時で
も、平面として近似することができる。（本発明による
問題点を解決するための手段に関する前記説明を見
よ。）さらに、立体画像が湾曲した表面に取り付けられ
た時、人間の目は、立体画像の湾曲から生ずるホログラ
フィ画像の歪みを、かなりよく補償することができる。
【００８６】前記で説明した原理に従い、ホログラフィ
立体画像が照明される時、ホログラフィ立体画像１３は
下記の画像を生ずる。（１）ユーザの目２２および２３
の近傍に一連の垂直観察スリット１７の実像、および
（２）ホログラムの面内の一連の２次元画像、その１つ
の画像が観察スリットのおのおのを通して観察すること
ができる。実際には、ユーザの目は３次元の「目の箱」
の中に配置されると仮定される。この「目の箱」は、立
体画像が付随する装置の、典型的なユーザの目の位置の
範囲を表す。このような「目の箱」は、図２の参照番号
２４により示されている。
【００８７】３次元画像の形成に対する立体画像方式の
強固さのために、目の箱に対する一連の観察スリットの
正確な位置は、通常、重要ではない。すなわち、一連の
観察スリットが人間の目の瞳の前方にあっても、または
後方にあっても、ユーザは要求された３次元画像を認知
するであろう。それにも拘らず、本発明の立体画像の設
計の際、一連の観察スリットは、通常、目の箱のほぼ中
心付近に配置される。この時、前記で説明された利用距
離「Ｄ」は、目の箱の中心からホログラフィ立体画像の
物理的中心までの距離である。
【００８８】９０°モードの場合、ホログラフィ立体画
像は３段階の工程で作成することができる。第１段階で
は、表示されるべき物体の一連の２次元画像が、異なる
水平斜視画像から作成される。これらの２次元斜視観察
画像は、歪みレンズを用いた技術のような、キーストー
ン歪みのない技術を用いて作成される。例えば、Ｗ．モ
ルテニ、Ｊｒ．の論文「ホログラフィ立体画像のための
シア・レンズ写真法（Ｓｈｅａｒ Ｌｅｎｓ Ｐｈｏｔ
ｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓ
ｔｅｒｅｏｇｒａｍｓ）」、ＳＰＩＥ、第１４６１巻プ
ラクティカル・ホログラフィＶ、１９９１年、１３２頁
−１３９頁を見よ。
【００８９】図３は、例えば低燃料指示器として用いる
ためのガス・ポンプ３４の概要斜視図である。カメラの
代表的な５個の位置が、この図面においてβ−２からβ
＋２までの角度位置指示で示されている。これらの位置
で得られた２次元画像２６が、図４に示されている。実
際には、これらの画像は、図５の４２で概略的に示され
ているように、通常、１巻きの写真フィルムの上に記録
される。下記で説明されるように、要求された３次元効
果を得るために実際にはさらに多数個の斜視観察画像が
用いられる。例えば、本発明の典型的な応用の場合、約
２５個と約１５０個の間の斜視観察画像が用いられる。
写真フィルムのよりはむしろ、ビデオテープのような他
の記録媒体を用いることができる。また、画像を直接に
ディジタル化するＣＣＤカメラを用いることもできる。
【００９０】ホログラフィ立体画像の作成のための第２
段階は、図４の２次元斜視画像を用いて第１Ｈ１ホログ
ラムを作成することである。このホログラムは、通常、
透過型である。図５は、このホログラムの作成の概要図
を示す。
【００９１】図５に示されているように、図４の２次元
斜視画像が、コヒーレント光線を用いて、例えばレーザ
光３３を用いて、投影器３２により拡散スクリーンの上
に逐次に投射される。ホログラフィ記録板２８の前方
に、可動スリット開口部２９が配置され、それにより、
この記録板の細い垂直な隙間以外の全部が覆われる。こ
の目的のために、機械的スリットを用いることができ
る、または、このスリットを電子的または光学的に作成
することができる。例えば、イオビンの米国特許第４，
９６４，６８４号、およびマックグルー名の米国特許第
４，４１１，４８９号を見よ。
【００９２】オペレータの目（すなわち、図のスリット
１７）の前方の最終的な実画像が、目の位置に対し、適
切な斜視観察画像を目で見ることができるように、スリ
ット開口部２９の位置が選定される。すなわち、スリッ
ト開口部の位置は、図３の角度βに基づいて選定され
る。異なる斜視観察画像に対するスリット開口部２９の
移動が、図５の矢印３５で概略的に示されている。
【００９３】実際には、スリット開口部２９は２〜４ミ
リメートルの程度の幅を有する、すなわち、人間の目の
瞳の直径の程度の幅を有する。したがって、１００〜３
００ミリメートルの程度の水平方向の寸法を有する目の
箱のために設計されたホログラムに対し、約２５個と約
１５０個の間の数のスリット１７が用いられる。目の箱
の水平方向のこの寸法は、本発明の車両に対する応用に
おける典型的な値である。これらのスリットは相互に隣
接していることが好ましい。しかし、もし必要ならば、
わずかに重なったスリット、またはわずかに分離したス
リットを用いることができる。図面では、例示の目的
で、５個の隣接するスリットが示されている。
【００９４】ホログラフィ画像を作成するために、拡散
スクリーン３０からくる光線に加えて、ホログラフィ記
録板２８はまた同時に、参照光ビーム３１を受け取る。
典型的には、光ビーム３１および３３は、例えば、適切
に配置されたビーム・スプリッタ（図示されていない）
を用いて、同じ光源から得られる。参照光ビームは平行
光線にされ、そしてスリット開口部の方向に沿って記録
板に入射することが好ましい。
【００９５】スリット位置のおのおのに対して１個の観
察画像で、斜視観察画像の全系列が完全に露光される
と、ホログラフィ記録板２８は従来の技術を用いて現像
される。記録板それ自身は、記録用ホログラムに対する
適切な任意の材料で構成することができる。例えば、ガ
ラス基板の上のハロゲン化銀乳剤で構成することができ
る。
【００９６】３段階工程の最後の段階は、Ｈ１の投射さ
れた実画像から第２Ｈ２ホログラムを作成することであ
る。この第２ホログラムまたはそのコピーは、本発明の
実施の際に用いられるホログラフィ立体画像１３であ
る。
【００９７】図６は、図５のＨ１から反射型Ｈ２を作成
するのに適切である構成体の図面である。同様な構成体
を用いて、透過型Ｈ２を作成することができる。この場
合の主要な違いは、参照光ビームと物体光ビームが、図
６では反対側から入射するのに対し、透過型Ｈ２では同
じ側からホログラフィ記録板に入射することである。
【００９８】図６に示されているように、図５のＨ１ホ
ログラムは、平行でコヒーレントな照射光ビームを用い
て、逆共役照射される。この照射は、ホログラフィ記録
板に、２次元斜視観察画像を同時に再生する。この照射
はまた、Ｈ１ホログラムの記録の期間中スリット開口部
が配置されたすべての位置に、スリット開口部を同時に
再生する。これらの再生されたスリット開口部は、立体
画像効果を生ずるスリット１７を構成する。再生された
スリット開口部は、図６で参照番号１７で示されてい
る。
【００９９】２次元斜視観察画像とスリット１７のホロ
グラフィ記録を生成するように、ホログラフィ記録板３
７が、コヒーレントな参照光ビーム３８で照射される。
図５において、光ビーム３６および３８は、例えば、適
切に配置された光ビーム・スプリッタ（図示されていな
い）を用いて、同じレーザ光源から得られるのが典型的
な場合である。
【０１００】参照光ビーム３８は、完成したホログラム
と一緒に最終的に用いられる照明光源の空間的特性と同
じ空間的特性を有するように、選定される。したがっ
て、図６において、３９で概略的に示されたレンズ装置
を用いて、点４０に集束する参照光ビームが作成され
る。点４０と、点４０から記録板３７までの距離とは、
図２の光源２５の位置と、光源２５の位置からホログラ
フィ立体画像１３までの距離とに対応する。
【０１０１】いったん露光されると、ホログラフィ記録
板３７は従来の技術を用いて現像され、Ｈ２ホログラム
が作成される。図５の記録板２８の場合のように、図６
の記録板３７は、ホログラムを記録するための適切な任
意の材料であることができる。前記で説明したように、
Ｈ２ホログラム、またはそのコピーは、本発明を実施す
る際に用いられるホログラフィ立体画像１３を構成す
る。
【０１０２】ここまでの説明は、９０°の場合に関する
ものである。図７および図８は、ホログラフィ立体画像
１３が自動車４４のウインドシールド４３に備えられて
いる、ヘッド・アップ表示装置に対する非９０°の場合
を示す。光源２５が作動する時、透明なホログラム１３
が画像１８を発生する。この画像を、その目が目の箱２
４の中にあるオペレータが、ウインドシールドを通して
観察することができる外側の風景に重ねて見ることがで
きる。前記で説明したように、例えば、方程式（３）お
よび方程式（４）の変換により、ウインドシールドの前
方に、またはウインドシールドの後方に、またはウイン
ドシールドで二分されて、画像１８が存在することがで
きる。この二分され場合が、図７および図８に示されて
いる。
【０１０３】通常の非９０°の場合に対する配置が、図
１３Ａおよび図１３Ｂに示されている。これらの図面に
示されているように、ホログラフィ立体画像の平面であ
る平面４５を、平面４６に対して、角度αおよび角度γ
のいずれか、または両方で、回転することができる。平
面４６は、ユーザの視線１９に垂直な平面である。図７
から図１２までの図面において図示を簡単にするため
に、ホログラムの平面は角度αだけ回転されると仮定さ
れるが、同じ原理が角度γだけ回転される場合、または
角度αと角度γの両方で回転される場合、に適用できる
ことが理解されるであろう。
【０１０４】非９０°の場合、ホログラフィ立体画像を
生ずる工程は、９０°の場合に用いられたのと同じ３段
階を有する。すなわち、一連の２次元斜視観察画像を作
成する段階と、この斜視観察画像からＨ１ホログラムを
作成する段階と、Ｈ１ホログラムからＨ２ホログラムを
作成する段階とを有する。
【０１０５】もし必要ならば、同じ２次元斜視観察画像
が、９０°の場合に用いられたのと同じように、非９０
°の場合に対して用いることができる。けれども、これ
らの２次元観察画像は観察者の視線に対して一定の角度
で観察されるであろうから、例えば、図８の角度αで観
察されるであろうから、得られる３次元画像はユーザに
とって通常受け入れることができないように歪んで見え
るであろう。したがって、本発明の好ましい実施例で
は、Ｈ１ホログラムの作成の前に、前記方程式（１）お
よび方程式（２）を用いて、２次元斜視観察画像が変換
される。
【０１０６】図１１は、αが約３０°に等しく、および
β−２、β−１、β、β＋１、β＋２がそれぞれ約＋１
７°、＋８．５°、０°、−８．５°、−１７°に等し
い場合に対し、図４の２次元画像に及ぼすこのような変
換の効果を示す。図１１の変換された２次元斜視観察画
像を、図４の変換されていない観察画像と区別するため
に、参照番号２６′で示されている。図４では、同じ番
号でプライムのない参照番号で示されている。
【０１０７】図１２は、図１１の２次元画像を角度αで
観察する時、ユーザが認知するであろう３次元画像を示
す。この図面を見ると分かるように、３次元画像１８
は、要求されるように、観察者の視線に垂直に配向し、
そして歪んでいないように見える。
【０１０８】前記で説明したように、α回転および／ま
たはγ回転を扱うために、２次元斜視観察画像を変換す
るのに加えて、これらの観察画像を方程式（３）および
方程式（４）、または方程式（５）および方程式（６）
に従って変換することができ、それにより、３次元画像
は、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸のいずれかに沿って、また
はこれらの軸の全部に沿って、ホログラフィ立体画像の
中心に対して移動したように見える。
【０１０９】非９０°の場合に対するＨ１ホログラムの
作成が、図９に示されている。９０°の場合に対し前記
の図５で説明したのと同じ工程が、この段階に対して用
いられる。これら２つの場合の違いは次の通りである。
図５では、拡散スクリーン３０およびフィルム４２が、
スリット開口部２９およびホログラフィ記録板２８に平
行に配向し、そして投影器３２の光軸がスクリーンと、
フィルムと、スリット開口部と、記録板との共通垂線の
上にある。一方、図９では、拡散スクリーン３０が、ス
リット開口部２９およびホログラフィ記録板２８に対し
て角度αに配向し、フィルム４２がスクリーン３０に平
行に配向し、そして投影器３２の光軸がフィルムとスク
リーンとの共通垂線の上にある。これらの違いにより、
ホログラフィ記録板２８の上のスリット開口部２９の記
録された画像は、スクリーン３０の上に投射された２次
元斜視観察画像に関して角度αに配向する。そしてこれ
らの２次元斜視観察画像は、フィルムとスクリーンが平
行である結果として、歪むことなく、フィルム４２から
スクリーン３０の上に忠実に投射される。
【０１１０】図９に示された構成体では、スリット開口
部２９での光強度レベルはいくらか小さくなる。それ
は、拡散スクリーン３０からの光が、直線７０の方向に
投射される傾向があるからである。光強度を大きくする
ことは、レーザ・ビーム３１と、フィルム４２と、およ
び投影器３２とを、拡散スクリーン３０の面に平行に配
向するように直線７１に沿って配向し、そしてフィルム
と投影器光学装置を配置することにより、達成すること
ができる。
【０１１１】非９０°の場合に対するＨ２ホログラムの
作成が、図１０に示されている。９０°の場合に対し図
６に関連して前記で説明したのと同じ工程が、この段階
に対して用いられる。これら２つの場合の間の相違は、
図６ではＨ１ホログラムおよびＨ２ホログラムが相互に
平行であり、一方図１０では、Ｈ２ホログラムはＨ１ホ
ログラムに対し角度αで配向している。この相違によ
り、光ビーム３６によりＨ１ホログラムから再生された
スリット１７の画像は、そのホログラムの表面に対して
角度αをもって配向しているＨ２ホログラムにより記録
される。それがホログラフィ立体画像を形成するＨ２ホ
ログラムまたはそのコピーであるから、光源２５（図８
を見よ）によるスリット１７の再生は、要求されるよう
に、ユーザの目２２、２３の近傍にスリットを生ずるで
あろう。
【０１１２】図９および図１０に示されている工程は、
本発明の前記要約および請求項にさらに説明されてい
る。これらの説明で用いられている用語と、図９および
図１０に示されている構造体との間の関係は、次の通り
である。段階（イ）で説明された「第１平面」は、図９
のホログラフィ記録板２８を含む平面である。段階
（イ）および段階（ハ）で説明された「垂直」軸および
「水平」軸は、それぞれ、図９のスリット開口部２９お
よび矢印３５に沿う方向である。段階（ロ）で説明され
た「第２平面」は、図９の拡散スクリーン３０を含む平
面である。段階（ヘ）で説明された「第３平面」は、図
１０のＨ１ホログラムを含む平面である。段階（ト）で
説明された「第４平面」は、図１０のホログラフィ記録
板３７を含む平面である。これらの図面に示された特定
の構造体は、もちろん、本発明の範囲がそれらに限定さ
れることを意味するものではない。
【０１１３】本発明の特定の実施例が説明され、および
例示されたけれども、本発明の範囲内で種々の変更が可
能であることを理解すべきである。例えば、図５および
図９の装置を用いて、すなわち、フイルム４２、投影器
３２、および拡散スクリーン３０を用いて、Ｈ１ホログ
ラムを作成する代わりに、種々の他の形式の装置を用い
てＨ１ホログラムを作成することができる。例えば、コ
ヒーレント光を用いそしてスクリーン３０の位置に配置
された、電子表示装置または空間変調器を、フイルム
と、投影器と、拡散スクリーンの位置に用いることがで
きる。図９において、このような表示装置または変調器
が、ホログラフィ記録板２８に対して角度αでもって配
向していることに注目されたい。または、投影器および
拡散スクリーンが残され、そして空間変調器をフイルム
４２の代わりに用いることができる。２次元斜視観察画
像がコンピュータで生成される時、これらの変更実施例
の利用は特に適切である。
【０１１４】同様に、従来から知られている通常のホロ
グラフィ技術、またはその後に開発されたホログラフィ
技術は、本発明を実施するのに用いることができる。例
えば、ベントンの米国特許第４，４４５，７４９号に開
示されている技術を用いて、色消し画像を生ずることが
できる。この技術に従い、観察スリット１７を含む平
面、すなわち、図１、図２、および図８の平面４７は、
ユーザの視線１９に対して傾斜している。この傾斜は、
本発明のＨ１ホログラムおよびＨ２ホログラムの作成に
おける図９および図１０で用いられた傾斜とは異なるこ
とに注目されたい。図９および図１０の傾斜は、ユーザ
の目の近傍にスリット１７を配置するのために用いられ
る。他方、ベントンの米国特許の傾斜は、スリットがユ
ーザの目の近傍にあると仮定して、スリットの方位に関
するものである、すなわち、ベントンの米国特許は９０
°の場合だけを扱っている。本発明により処理された非
９０°の場合を扱うための技術に関しては、この特許に
は開示されていなくまたは提案されていない。
【０１１５】前記で説明したように、１個のホログラフ
ィ画像がユーザの視野に重ねられる。応用によっては、
多数個のホログラフィ画像が要請される。これらの画像
は、１つ１つのホログラフィ立体画像が本発明により作
成される、多重ホログラフィ立体画像を用いて作成する
ことができる。または、多重画像は、１個のホログラフ
ィ立体画像を用い、そしてこの立体画像に対し異なる位
置に配置された異なる光源により、個々の画像を投射す
ることにより、作成することができる。例えば、自動車
に対するヘッド・ダウン表示装置では、１つの光源が作
動する時、装置パネルの上に低燃料状態画像を重ねるこ
とができ、そしてまた別の光源が作動する時、パネルの
上に照合エンジン画像を重ねることができる。もし必要
ならば、両方の光源を同時に作動させることにより、両
方の画像を発生させることができる。
【０１１６】本発明の範囲内において他の種々の変更実
施例が可能であることは、前記説明から当業者には容易
に理解されるであろう。本発明の請求項は前記の特定の
実施例を包含すると共に、このような変更実施例、修正
実施例、およびそれらと同等な実施例をすべて包含する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された９０°モード、ヘッ
ド・ダウン表示装置の概要図。
【図２】図１の９０°モードの構成をさらに詳細に示し
た分解図。
【図３】ホログラフィ立体画像を構成するのに用いられ
る一連の２次元斜視観察画像の作成を示す概要図。
【図４】図３の工程を用いて作成された２次元斜視観察
画像の組を示す図。
【図５】９０°モードに対するＨ１ホログラムの作成を
示す概要図。
【図６】図５のＨ１ホログラムからＨ２ホログラムを作
成することを示す概要図。
【図７】本発明に従って構成された９０°モード、ヘッ
ド・アップ表示装置の概要図。
【図８】図７の非９０°モードの構成をさらに詳細に示
した概要図。
【図９】非９０°モードに対するＨ１ホログラムの作成
を示す概要図。
【図１０】図９のＨ１ホログラムからＨ２ホログラムを
作成することを示す概要図。
【図１１】非９０°モードと共に用いるための変換され
た２次元斜視観察画像の組を示す図。
【図１２】図１１の変換された２次元斜視観察画像を用
い、図９および図１０に従って構成されたホログラフィ
立体画像を観察する時、ユーザが認めるであろう直立し
た３次元画像の図。
【図１３】ユーザの視線に対するホログラフィ立体画像
の方位を説明するために用いられた角度αおよび角度γ
の定義を示す概要図であって、Ａは角度αの定義を示す
概要図、Ｂは角度γの定義を示す概要図。９０°モード
は、αとγの両方が９０°に等しいことに対応し、一
方、非９０°モードは、αとγのいずれか一方または両
方が９０°から大幅に異なることに対応する。
【符号の説明】 ２８、３７ 記録媒体 １７ 観察窓

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ユーザの視線とホログラフィ立体画像の
    平面との交差角度が直角ではないようにユーザの視線に
    対して使用中傾斜している前記ホログラフィ立体画像を
    作成する方法であって、 （イ） 垂直軸と水平軸とを備えた第１平面の中に第１
    ホログラフィ記録媒体を配置する段階と、 （ロ） 使用期間中ユーザの視線が前記ホログラフィ立
    体画像の平面に交差するのと事実上同じ角度で前記第１
    平面の垂線が第２平面に交差するように前記第１平面に
    対して配向した前記第２平面の中に、画像領域を配置す
    る段階と、 （ハ） 前記第１ホログラフィ記録媒体と前記画像領域
    との間に、かつ前記第１ホログラフィ記録媒体に隣接し
    て、かつ前記垂直軸に沿って配向し、かつ前記水平軸に
    沿って移動可能である、スリット開口部を配置する段階
    と、 （ニ） 前記画像領域に一連の２次元画像を作成する段
    階と、かつ前記スリット開口部が前記２次元画像のおの
    おのに対し前記水平軸に沿って予め定められた位置に配
    置され、 （ホ） 前記２次元画像のおのおのに対しその予め定め
    られた位置に前記スリット開口部の画像を備えたＨ１ホ
    ログラムを作成するために、前記第１ホログラフィ記録
    媒体の上に前記２次元画像のおのおのを、ホログラフィ
    方式で逐次に、第１参照光ビームを用いて記録する段階
    と、 （ヘ） 前記Ｈ１ホログラムを第３平面の中に配置する
    段階と、 （ト） 使用期間中ユーザの視線が前記ホログラフィ立
    体画像の平面に交差するのと事実上同じ角度で前記第３
    平面の垂線が第４平面に交差するように前記第３平面に
    対して配向した前記第４平面の中に、第２ホログラフィ
    記録媒体を配置する段階と、 （チ） 前記第２ホログラフィ記録媒体の近傍に前記記
    録された２次元画像の全部と、前記Ｈ１ホログラムの近
    傍に前記スリット開口部の前記記録された画像の全部と
    を、同時に再生するように前記Ｈ１ホログラムを照射す
    る段階と、 （リ） Ｈ２ホログラムを作成するために、前記再生さ
    れた２次元画像と前記スリット開口部の前記再生された
    画像とを、ホログラフィ方式で、第２参照光ビームを用
    いて記録する段階と、を有する前記方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記Ｈ２
    ホログラムがホログラフィ立体画像を構成する、前記方
    法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の方法において、前記ホロ
    グラフィ立体画像を作成するために前記Ｈ２ホログラム
    をコピーする付加段階を有する、前記方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の方法において、前記スリ
    ット開口部が電気的にまたは光学的に作成される、前記
    方法。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の方法において、 （ｉ） 使用の期間中前記ホログラフィ立体画像がユー
    ザの目から事実上Ｄに等しい距離に配置され、 （ｉｉ） 前記第１ホログラフィ記録媒体と前記画像領
    域の中心との間の距離が事実上Ｄに等しく、 （ｉｉｉ） 前記第２ホログラフィ記録媒体の中心と前
    記Ｈ１ホログラムの中央との間の距離が事実上Ｄに等し
    い、前記方法。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の方法において、使用の期
    間中前記ホログラフィ立体画像が予め定められた空間的
    特性を有する光源により照射され、かつ前記第２参照光
    ビームが前記光源の前記予め定められた空間的特性に対
    応する空間的特性を有する、前記方法。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の方法において、段階
    （ニ）で、前記２次元画像がシヤリングされた光学装置
    を有する投影器を用いて作成される、前記方法。
  8. 【請求項８】 （イ） 物体の１組の２次元斜視観察画
    像を作成する段階と、 （ロ） １組の変換された観察画像を作成するために前
    記１組の２次元斜視観察画像を変換する段階と、 （ハ） 変換された観察画像の前記組から前記ホログラ
    フィ立体画像を作成する段階と、 を有し、かつ前記ホログラフィ立体画像により生成され
    た画像がユーザの視線に事実上垂直であることを段階
    （ロ）の前記変換がユーザに認知させる、 使用期間中ユーザの視線に対して傾斜した前記ホログラ
    フィ立体画像を作成するための方法。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の方法において、２次元斜
    視観察画像の前記組がコンピュータにより作成され、か
    つ前記斜視観察画像が作成される時段階（ロ）の前記変
    換が実行される、前記方法。
  10. 【請求項１０】 請求項８記載の方法において、 （ｉ） ユーザの目が垂直軸および水平軸を定め、 （ｉｉ） 前記ホログラフィ立体画像の前記傾斜が角度
    αおよび角度γにより定められ、ここで、αはユーザの
    視線と前記垂直軸とを含む平面の中で前記視線から測ら
    れ、かつγはユーザの視線と前記水平軸とを含む平面の
    中で前記視線から測られ、かつαとγの両方が９０°に
    等しい時傾斜していない立体画像に対応し、 （ｉｉｉ） 斜視観察画像の前記組が１組の角度βによ
    り定められ、ここで、βがゼロに等しい時物体の真っ直
    ぐ前方観察に対応し、かつβが正である時物体の相対的
    に左方への移動に対応し、かつβが負である時物体の相
    対的に右方への移動に対応し、 （ｉｖ） ２次元斜視観察画像のおのおのが（ｘ′、
    ｙ′）座標の中で１組の強度値を有し、 （ｖ） 変換された観察画像のおのおのが（ｘ″、
    ｙ″）座標の中で１組の強度値を有し、 （ｖｉ） （ｘ′、ｙ′）座標の中の前記強度値が、α
    とγの少なくとも１つが９０°と異なるとして、下記方
    程式 【数１】 に従って段階（ロ）の（ｘ″、ｙ″）座標の中の強度値
    に変換される、前記方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の方法において、αが
    ９０°と異なる、前記方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１０記載の方法において、γが
    ９０°と異なる、前記方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１０記載の方法において、αと
    γの両方が９０°と異なる、前記方法。
  14. 【請求項１４】 請求項８記載の方法において、前記ホ
    ログラフィ立体画像により生成された前記画像が前記ホ
    ログラフィ立体画像の中心に相対的に移動することを段
    階（ロ）の前記変換がユーザに認知させる、前記方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の方法において、前記
    視線が前記ホログラフィ立体画像の中心に交差し、かつ
    前記画像が前記視線に沿って移動する、前記方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１４記載の方法において、前記
    画像が前記視線に垂直な方向に移動する、前記方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１４記載の方法において、前記
    視線が前記ホログラフィ立体画像の中心に交差し、かつ
    前記画像が前記視線に沿いおよび前記視線に垂直な方向
    の両方に移動する、前記方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１４記載の方法において、 （ｉ） ユーザの目が垂直軸および水平軸を定め、 （ｉｉ） 前記ホログラフィ立体画像の前記傾斜が角度
    αおよび角度γにより定められ、ここで、αはユーザの
    視線と前記垂直軸とを含む平面の中で前記視線から測ら
    れ、かつγはユーザの視線と前記水平軸とを含む平面の
    中で前記視線から測られ、かつαとγの両方が９０°に
    等しい時傾斜していない立体画像に対応し、 （ｉｉｉ） 前記視線が前記ホログラフィ立体画像の中
    心に交差し、 （ｉｖ） 前記視線に沿って前記ホログラフィ立体画像
    の中心から距離Ｚ′にあると前記画像がユーザにより認
    知され、ここでＺ′が正である時前記画像のユーザに向
    かう方向への移動に対応し、 前記垂直軸に平行な方向に前記ホログラフィ立体画像の
    中心から距離Ｙ′にあると前記画像がユーザにより認知
    され、ここでＹ′が正である時ユーザから見て上方への
    前記画像の移動に対応し、 前記水平軸に平行な方向に前記ホログラフィ立体画像の
    中心から距離Ｘ′にあると前記画像がユーザにより認知
    され、ここでＸ′が正である時ユーザから見て右方への
    前記画像の移動に対応し、 （ｖ） 斜視観察画像の前記組が１組の角度βにより定
    められ、ここで、βがゼロに等しい時物体の真っ直ぐ前
    方観察に対応し、かつβが正である時物体に相対的に左
    方への移動に対応し、かつβが負である時物体に相対的
    に右方への移動に対応し、 （ｖｉ） ２次元斜視観察画像のおのおのが（ｘ′、
    ｙ′）座標の中で１組の強度値を有し、 （ｖｉｉ） 変換された観察画像のおのおのが（ｘ″、
    ｙ″）座標の中で１組の強度値を有し、 （ｖｉｉｉ） （ｘ′、ｙ′）座標の中の前記強度値
    が、αとγの少なくとも１つが９０°と異なるとして、
    かつＺ′、Ｙ′、およびＸ′の少なくとも１つがゼロと
    異なるとして、下記方程式 【数２】 に従って段階（ロ）の（ｘ″、ｙ″）座標の中の強度値
    に変換さる、前記方法。
  19. 【請求項１９】 ユーザにより観察されるホログラフィ
    立体画像を作成するための方法であって、ユーザの目
    が、（ｉ）前記ホログラフィ立体画像の中心と交差する
    視線と、（ｉｉ）垂直軸と、（ｉｉｉ）水平軸と、を定
    めるものにおいて、 （イ） ２次元斜視観察画像のおのおのが（Ｘ′，
    Ｙ′）座標中に１組の強度値を有するものとして、物体
    の１組の２次元斜視観察画像を作成する段階と、 （ロ）（ｉ） αはユーザの視線と前記垂直軸とを含む
    平面の中で前記視線から測られ、（ｉｉ） γはユーザ
    の視線と前記水平軸とを含む平面の中で前記視線から測
    られ、（ｉｉｉ） αとγの両方が９０°に等しい時前
    記ホログラフィ立体画像が前記視線に垂直であることに
    対応し、（ｉｖ） Ｚ′は前記ホログラフィ立体画像の
    中心から視線に沿って測られ、ここで正のＺ′はユーザ
    に向かう方向であり、（ｖ） Ｙ′は前記ホログラフィ
    立体画像の中心から垂直軸に平行に測られ、ここで正の
    Ｙ′はユーザから見て上方であり、（ｖｉ） Ｘ′は前
    記ホログラフィ立体画像の中心から水平軸に平行に測ら
    れ、ここで正のＸ′はユーザから見て右方であり、（ｖ
    ｉｉ） Ｚ′、Ｙ′、およびＸ′の少なくとも１つがゼ
    ロと異な、るものとして、下記の方程式 【数３】 に従って、（ｘ″、ｙ″）座標の中に１組の強度値を有
    する１組の変換された観察画像を作成する段階と、 （ハ） 変換された観察画像の前記組から前記ホログラ
    フィ立体画像を作成する段階と、 を有する前記方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１９記載の方法において、αお
    よびγの少なくとも１つがゼロと異なる、前記方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１９記載の方法において、２次
    元斜視観察画像がコンピュータにより作成され、かつ前
    記斜視観察画像が作成される時段階（ロ）が実行され
    る、前記方法。
  22. 【請求項２２】 １つの平面を定めかつ照射されると１
    組の２次元斜視観察画像を生成する回折パターンを備え
    た記録媒体と、前記２次元斜視観察画像のおのおのに対
    し１個の観察スリットを備えた１組の観察スリットと、
    を有し、かつユーザの視線が前記記録媒体の前記平面に
    事実上垂直でない時前記観察スリットがユーザの目の近
    傍に配置される、ユーザにより認知される画像を生成す
    るホログラフィ立体画像。
  23. 【請求項２３】 請求項２２記載のホログラフィ立体画
    像において、前記２次元斜視観察画像が前記記録媒体の
    物理的容積に接近して配置される、前記ホログラフィ立
    体画像。
  24. 【請求項２４】 請求項２２記載のホログラフィ立体画
    像において、ユーザが画像をユーザの視線に事実上垂直
    であると認知するように前記２次元斜視観察画像が変換
    される、前記ホログラフィ立体画像。
  25. 【請求項２５】 請求項２２記載のホログラフィ立体画
    像において、ユーザが画像を前記記録媒体の中心に対し
    て移動されたと認知するように前記２次元斜視観察画像
    が変換される、前記ホログラフィ立体画像。
  26. 【請求項２６】 請求項２２記載のホログラフィ立体画
    像において、ユーザが画像を、（イ）ユーザの視線に事
    実上垂直である、および（ロ）前記記録媒体の中心に対
    して移動される、と認知するように前記２次元斜視観察
    画像が変換される、前記ホログラフィ立体画像。
  27. 【請求項２７】 １つの平面を定めかつ照射されると１
    組の２次元斜視観察画像を生成する回折パターンを備え
    た記録媒体と、前記２次元斜視観察画像のおのおのに対
    し１個の観察スリットを備えた１組の観察スリットと、
    を有し、かつユーザの視線が前記記録媒体の前記平面に
    事実上垂直でない時ユーザが画像をユーザの視線に事実
    上垂直であると認知するように前記２次元斜視観察画像
    が変換される、ユーザにより認知される画像を生成する
    ホログラフィ立体画像。
  28. 【請求項２８】 請求項２７記載のホログラフィ立体画
    像において、前記２次元斜視観察画像が前記記録媒体の
    物理的容積に接近して配置される、前記ホログラフィ立
    体画像。
  29. 【請求項２９】 請求項２７記載のホログラフィ立体画
    像において、ユーザが画像を前記記録媒体の中心に対し
    て移動されたと認知するように前記２次元斜視観察画像
    が変換される、前記ホログラフィ立体画像。
  30. 【請求項３０】 第１画像および第２画像をユーザに表
    示するための光学装置であって、 （イ） 非ホログラフィ画像である前記第１画像を観察
    するための、かつユーザに前記第１画像に視野を提供す
    るための、観察窓と、 （ロ） 前記第２画像を作成するための事実上透明なホ
    ログラフィ立体画像と、前記ホログラフィ立体画像およ
    び前記第２画像が前記視野の中にあり、 （ハ） 前記第２画像を作成するために前記ホログラフ
    ィ立体画像を照明する照明光源と、を有する、前記光学
    装置。
  31. 【請求項３１】 請求項３０記載の光学装置において、
    前記ホログラフィ立体画像が一定の物理的容積を有し、
    かつ前記第２画像が前記物理的容積に近接して作成され
    る、前記光学装置。
  32. 【請求項３２】 請求項３０記載の光学装置において、
    ユーザが視線を有し、かつ前記視線が前記ホログラフィ
    立体画像に事実上垂直である、前記光学装置。
  33. 【請求項３３】 請求項３０記載の光学装置において、
    ユーザが視線を有し、かつ前記視線が前記ホログラフィ
    立体画像に事実上垂直でない、前記光学装置。
  34. 【請求項３４】 請求項３３記載の光学装置において、
    ユーザの目の近傍でかつユーザの視線に沿って配置され
    た１組の観察スリットを前記ホログラフィ立体画像が生
    成する、前記光学装置。
  35. 【請求項３５】 請求項３３記載の光学装置において、
    観察者が前記第２画像を前記視線に事実上垂直であると
    認知する、前記光学装置。
  36. 【請求項３６】 請求項３３記載の光学装置において、
    観察者が前記第２画像を前記ホログラフィ立体画像に相
    対的に移動したと認知する、前記光学装置。
  37. 【請求項３７】 請求項３３記載の光学装置において、
    観察者が前記第２画像を、（ｉ）前記視線に事実上垂直
    である、（ｉｉ）前記ホログラフィ立体画像に相対的に
    移動した、と認知する、前記光学装置。
  38. 【請求項３８】 請求項３０記載の光学装置において、
    観察者が前記第２画像を前記観察窓を越えていると認知
    する、前記光学装置。
  39. 【請求項３９】 請求項３０記載の光学装置において、
    観察者が前記第２画像を前記観察窓と交差していると認
    知する、前記光学装置。
  40. 【請求項４０】 請求項３０記載の光学装置において、
    観察者が前記第２画像を前記観察窓の前方にあると認知
    する、前記光学装置。
  41. 【請求項４１】 請求項３０記載の光学装置において、
    前記ホログラフィ立体画像が前記観察窓により提供され
    る、前記光学装置。
  42. 【請求項４２】 請求項３０記載の光学装置において、
    前記ホログラフィ立体画像が反射ホログラムである、前
    記光学装置。
  43. 【請求項４３】 請求項３０記載の光学装置において、
    前記照明光源が広帯域光源である、前記光学装置。
  44. 【請求項４４】 請求項４３記載の光学装置において、
    前記広帯域光源に付随してカラー・フィルタを有する、
    前記光学装置。
  45. 【請求項４５】 請求項３０記載の光学装置において、
    前記観察窓が、車両の窓遮蔽体と、装置パネルの透明な
    カバーと、アーケード・ゲームのグラウンドのための透
    明なカバーと、アーケード・ゲームの得点掲示板のため
    の透明なカバーと、から成る群から選定される、前記光
    学装置。
  46. 【請求項４６】 ユーザに第１画像と、第２画像と、第
    ３画像とを表示するための光学装置であって、 （イ） 非ホログラフィ画像である前記第１画像を観察
    するための観察窓と、前記観察窓がユーザに前記第１画
    像の視野を提供し、 （ロ） 前記第２画像および前記第３画像を作成するた
    めの事実上透明なホログラフィ立体画像と、前記ホログ
    ラフィ立体画像および前記第２画像および前記第３画像
    が前記視野の中にあり、 （ハ） 前記第２画像を作成するために前記ホログラフ
    ィ立体画像を照明するための第１照明光源と、 （ニ） 前記第３画像を作成するために前記ホログラフ
    ィ立体画像を照明するための第２照明光源と、を有す
    る、前記光学装置。
JP7063284A 1994-02-14 1995-02-14 ホログラフィ立体画像を用いたヘッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置 Pending JPH0850255A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/195,322 US5473447A (en) 1994-02-14 1994-02-14 Heads-up and heads-down displays employing holographic stereograms
US195322 1994-02-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0850255A true JPH0850255A (ja) 1996-02-20

Family

ID=22720965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7063284A Pending JPH0850255A (ja) 1994-02-14 1995-02-14 ホログラフィ立体画像を用いたヘッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置

Country Status (4)

Country Link
US (3) US5473447A (ja)
EP (1) EP0668550A3 (ja)
JP (1) JPH0850255A (ja)
CA (1) CA2142417A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100813492B1 (ko) * 2006-11-22 2008-03-13 엘지전자 주식회사 차량용 헤드 업 디스플레이 장치

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5734485A (en) * 1995-04-25 1998-03-31 Rocky Research Large display composite holograms and methods
US7215451B1 (en) * 1996-04-15 2007-05-08 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Reflection type diffuse hologram, hologram for reflection hologram color filters, etc., and reflection type display device using such holograms
JP3704875B2 (ja) * 1996-06-21 2005-10-12 ソニー株式会社 画像記録方法及び装置
US6108440A (en) * 1996-06-28 2000-08-22 Sony Corporation Image data converting method
KR100377883B1 (ko) * 1997-03-18 2003-03-29 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 광학식 표시 장치
US6330088B1 (en) 1998-02-27 2001-12-11 Zebra Imaging, Inc. Method and apparatus for recording one-step, full-color, full-parallax, holographic stereograms
US6611753B1 (en) 1998-04-17 2003-08-26 Magellan Dis, Inc. 3-dimensional intersection display for vehicle navigation system
US6710903B2 (en) * 1998-07-29 2004-03-23 Sony Corporation Method and apparatus for formulating image data, method and apparatus for converting image data, method and apparatus for formulating holographic stereogram, recording medium and data transmitting method
JP4288722B2 (ja) * 1998-07-29 2009-07-01 ソニー株式会社 画像データ作成装置及び作成方法、画像データ変換装置及び変換方法、ホログラフィックステレオグラム作成装置及び作成方法、記録媒体並びにデータ伝送方法
EP1004903A1 (de) * 1998-11-26 2000-05-31 HSM Holographic Systems München GmbH Verfahren zur Herstellung eines holographischen Bildschirms zur autostereoskopischen oder stereoskopischen Wiedergabe von Bildern und Laufbildern
JP2000267552A (ja) * 1999-03-19 2000-09-29 Sony Corp 画像記録装置及び画像記録方法並びに記録媒体
JP2001350395A (ja) * 2000-06-08 2001-12-21 Sony Corp ホログラフィックステレオグラム露光装置及び方法、並びにホログラフィックステレオグラム作成システム
GB0016354D0 (en) * 2000-07-03 2000-08-23 Optaglio Ltd Optical security device
US8174743B2 (en) * 2000-07-03 2012-05-08 Optaglio Limited Optical security device
US7133022B2 (en) * 2001-11-06 2006-11-07 Keyotee, Inc. Apparatus for image projection
US7993285B2 (en) * 2002-11-05 2011-08-09 Boston Scientific Scimed, Inc. Medical device having flexible distal tip
US6724991B1 (en) 2003-02-13 2004-04-20 Eastman Kodak Company Binocularly viewable holographic viewfinder and camera
US7100849B2 (en) * 2003-11-07 2006-09-05 M-E Companies, Inc. Of Wisconsin Apparatus and method for positioning road marking material application equipment using holographic sights
JP4263658B2 (ja) * 2004-05-21 2009-05-13 矢崎総業株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置及びこれに用いられるミラーユニット
US20070103746A1 (en) * 2005-11-10 2007-05-10 Molteni William J Security hologram and associated methods of use and of making
FR2903386B1 (fr) * 2006-07-06 2008-09-12 Airbus France Sas Systeme d'affichage pour aeronef.
DE102008013274A1 (de) * 2008-03-10 2009-09-17 Volkswagen Ag Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeg mit einem Display und einer transparenten Deckscheibe
US9910259B2 (en) * 2013-07-09 2018-03-06 Corey Zieger Modular holographic sighting system
US20150029567A1 (en) * 2013-07-15 2015-01-29 OptiFlow, Inc. Folding holographic sight for a gun
US9645559B1 (en) * 2013-08-09 2017-05-09 Rigminder Operating, Llc Head-up display screen
US20160073098A1 (en) * 2014-09-10 2016-03-10 Continental Automotive Systems, Inc. Head-up display system using auto-stereoscopy 3d transparent electronic display
US10164631B2 (en) * 2016-11-09 2018-12-25 Ford Global Technologies, Llc Holographic proximity switch

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3580660A (en) * 1966-04-25 1971-05-25 Farrand Optical Co Inc Image-forming apparatus
US3832027A (en) * 1969-03-12 1974-08-27 Bell Telephone Labor Inc Synthetic hologram generation from a plurality of two-dimensional views
GB1427822A (en) * 1971-12-16 1976-03-10 Millward N Road surface signs
US4206965A (en) * 1976-08-23 1980-06-10 Mcgrew Stephen P System for synthesizing strip-multiplexed holograms
US4411489A (en) * 1976-08-23 1983-10-25 Mcgrew Steve P System for synthesizing strip-multiplexed holograms
US4339168A (en) * 1978-02-06 1982-07-13 Eidetic Images, Inc. Holograms created from cylindrical hologram masters
US4364627A (en) * 1979-09-07 1982-12-21 Eidetic Images, Inc. Method and system for constructing a composite hologram
US4445749A (en) * 1980-06-06 1984-05-01 Polaroid Corporation Holographic products and processes
US4421380A (en) * 1980-10-06 1983-12-20 Mcgrew Stephen P Full-color hologram
GB2178866B (en) * 1985-08-07 1989-11-01 Anthony John Benbow Robinson Holographic display means
US4778262A (en) * 1986-10-14 1988-10-18 American Bank Note Holographics, Inc. Computer aided holography and holographic computer graphics
US5194971A (en) * 1986-10-14 1993-03-16 American Bank Note Holographics, Inc. Computer aided holography and holographic computer graphics
JPH0616136B2 (ja) * 1986-11-14 1994-03-02 矢崎総業株式会社 車載用ホログラフィック表示システム
US4737001A (en) * 1987-01-06 1988-04-12 Hughes Aircraft Company Holographic indicator for determining vehicle perimeter
US4807951A (en) * 1987-01-06 1989-02-28 Hughes Aircraft Company Holographic thin panel display system
US4818048A (en) * 1987-01-06 1989-04-04 Hughes Aircraft Company Holographic head-up control panel
US4830442A (en) * 1987-01-06 1989-05-16 Hughes Aircraft Company Off-axis holographic instrument illuminator
US4790613A (en) * 1987-01-06 1988-12-13 Hughes Aircraft Company Holographic display panel for a vehicle windshield
JP2556020B2 (ja) * 1987-02-06 1996-11-20 日本電装株式会社 ホログラムを用いた表示装置
US4834476A (en) * 1987-03-31 1989-05-30 Massachusetts Institute Of Technology Real image holographic stereograms
DE3735983A1 (de) * 1987-10-23 1989-05-03 Yazaki Corp Holographische mehrfachanzeigevorrichtung
US4923771A (en) * 1988-03-14 1990-05-08 Hughes Aircraft Company Diamond-shaped mask for making multiple exposure holograms
US4896929A (en) * 1988-07-15 1990-01-30 Xerox Corporation Holographic display module for displaying machine status
US4998784A (en) * 1988-08-31 1991-03-12 Ppg Industries, Inc. Automotive windshield for a head up display system
US5011244A (en) * 1988-12-16 1991-04-30 Hughes Aircraft Company Holographic full color data retrieval and projection system
US4964684A (en) * 1988-12-28 1990-10-23 John Iovine Holographic image recording using liquid crystal
US4981332A (en) * 1989-06-29 1991-01-01 Hughes Aircraft Company Dispersion-compensated windshield hologram virtual image display
CA2044932C (en) * 1990-06-29 1996-03-26 Masayuki Kato Display unit
US5237433A (en) * 1992-01-03 1993-08-17 Haines Kenneth A Methods of hologram construction using computer-processed objects

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100813492B1 (ko) * 2006-11-22 2008-03-13 엘지전자 주식회사 차량용 헤드 업 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP0668550A3 (en) 1996-10-09
US5663815A (en) 1997-09-02
CA2142417A1 (en) 1995-08-15
US5574579A (en) 1996-11-12
US5473447A (en) 1995-12-05
EP0668550A2 (en) 1995-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0850255A (ja) ホログラフィ立体画像を用いたヘッド・アップ表示装置およびヘッド・ダウン表示装置
US6590680B2 (en) Holographic optical element
JP3238755B2 (ja) ホログラムの作成および立体表示方法並びに立体表示装置
US11188026B2 (en) Apparatus for manufacturing holographic optical element, and apparatus for reconstructing holograms
JP5569198B2 (ja) 立体画像提示方法および提示装置
EP1447725A1 (en) Integral hologram revolving lamp and method for making same
US4067638A (en) Multi-color holographic stereograms
US5430560A (en) Three-dimensional image display device
JP3338479B2 (ja) ホログラムの作成および立体表示方法並びに立体表示装置
JP3270332B2 (ja) 三次元像投写装置
US7057779B2 (en) Holographic stereogram device
JP2001183962A (ja) ホログラム作成方法
JP3483274B2 (ja) 画像表示装置
JP3274802B2 (ja) 三次元像投写装置
JP2001022255A (ja) ホログラム表示体及びその作成方法
JP2970033B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ
Huff et al. Three-dimensional imaging with holographic stereograms
JP3274811B2 (ja) 三次元像投写装置
JPH06273690A (ja) ホログラムを用いたゲーム機
JPH1078742A (ja) 視差画像列の生成方法
Krantz Optics for reflection holographic stereogram systems
JPH09243959A (ja) 立体表示装置及び視差像表示方法
JPH11174366A (ja) ホログラフィック・コンバイナおよびそれを用いたヘッドアップディスプレイ