JPH0981020A - 表示用ホログラムとその製造方法 - Google Patents

表示用ホログラムとその製造方法

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JPH0981020A
JPH0981020A JP23860395A JP23860395A JPH0981020A JP H0981020 A JPH0981020 A JP H0981020A JP 23860395 A JP23860395 A JP 23860395A JP 23860395 A JP23860395 A JP 23860395A JP H0981020 A JPH0981020 A JP H0981020A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】通常の波長幅の広い光源を使用しても充分な輝
度を確保でき、ホログラム周辺部での色収差による画像
のぼけを低減することができる表示用ホログラムとその
製造方法を提供する。 【解決手段】この表示用ホログラム1は、ホログラム1
上で回折・反射される光のスペクトル波長の半値幅が、
中央部でより広く、周辺部でより狭く形成され、或はそ
の半値幅が中央部から周辺部にかけて徐々に狭くなるよ
うに形成される。このため、通常の波長幅の広い光源を
使用する場合でも、ホログラムの周辺部で生じやすい色
収差の発生を抑制できると共に、ホログラムの中央部で
は充分な明るさで表示を行うことができ、ぼけのない良
好な表示画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッドアップディ
スプレイ装置等に使用される表示用ホログラムに関し、
特に、凹面鏡等を記録することにより、レンズ作用を持
たせた表示用ホログラムとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、自動車用のヘッドアップディス
プレイ装置において、特定の角度で入射した特定波長の
光のみを反射するホログラムを光学系の一部に配置し、
ホログラムで反射させた表示画像を、フロントガラス内
面又はその内側に付着したコンバイナで、運転者の視線
方向に反射させ、フロントガラスの前方に表示画像を結
像させるヘッドアップディスプレイ装置が開発されてい
る。
【0003】この種のヘッドアップディスプレイ装置に
使用されるホログラムには、その製作時に、凹面鏡を所
定の入射角等の露光条件でホログラムに記録することに
より、表示画像を拡大して投射するレンズ作用を持たせ
たものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のレン
ズ作用を有するホログラムは、ホログラムへの光の入射
角と出射角に差が生じ、特にホログラムの周辺部におい
て光の入射角と出射角に大きな差が生じるため、ホログ
ラムの周辺部に色収差が発生し、画像がぼけるという問
題があった。
【0005】そこで、従来、色収差はホログラムで回折
する光の波長幅に比例して生じることから、ホログラム
に入射させる光のスペクトル波長の半値幅を狭くし、或
は表示器の光源に波長幅の狭い輝線光源を使用して、画
像のぼけを少なくするようにしている(例えば、特開平
4−118620号公報参照)。しかし、前者では、表
示像が暗くなるという問題があり、後者では、輝線光源
を使用するために、表示器のコストが高くなる問題があ
った。
【0006】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、通常の波長幅の広い光源を使用しても充分な輝度を
確保でき、ホログラム周辺部での色収差による画像のぼ
けを低減することができる表示用ホログラムとその製造
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明の表示用ホログラムは、レンズ作用
を有する表示用ホログラムにおいて、ホログラム上で回
折・反射される光のスペクトル波長の半値幅が、中央部
より周辺部でより狭く形成されていることを特徴とす
る。
【0008】また、請求項2の表示用ホログラムは、レ
ンズ作用を有する表示用ホログラムにおいて、ホログラ
ム上で回折・反射される光のスペクトル波長の半値幅
が、中央部から周辺部にかけて徐々に狭くなるように形
成されていることを特徴とする。
【0009】さらに、請求項3の表示用ホログラムは、
請求項2記載の表示用ホログラムにおいて、ホログラム
の有効部分の外側に、縁部にいくほどホログラムの半値
幅が0まで徐々に変化する非有効部分が形成されている
ことを特徴とする。
【0010】
【作用・効果】このような構成の表示用ホログラムで
は、ホログラム上で回折・反射される光のスペクトル波
長の半値幅が、中央部でより広く、周辺部でより狭く形
成され、或はその半値幅が中央部から周辺部にかけて徐
々に狭くなるように形成されているため、色収差の発生
を抑制できると共に、ホログラムの中央部では充分な明
るさで表示を行うことができる。したがって、通常の波
長幅の広い光源を使用しても充分な輝度を確保すること
ができ、ホログラム周辺部での色収差による画像のぼけ
を低減することができる。
【0011】また、ホログラムの有効部分の外側に、縁
部にいくほどホログラムの半値幅が0まで徐々に変化す
る非有効部分を形成することにより、ホログラム周縁部
における回折・反射光の光量を徐々に0まで減少させる
ことができる。このため、ホログラムをコンバイナとし
て使用した場合、太陽光等の外光が入射すると、ホログ
ラムコンバイナが着色して見えやすいが、その周縁部で
は着色が徐々に薄くなり消えるため、その着色を目立た
なくすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0013】図1は、ヘッドアップディスプレイ装置に
使用される表示用ホログラム1とその半値幅(ホログラ
ムで回折・反射される光のスペクトル波長の半値幅)の
分布を示している。この図に示すように、このホログラ
ム1の中央部の半値幅は、Δλ0であり、その周辺部の
半値幅はΔλ1となるように形成され、周辺部の半値幅
Δλ1は中央部のΔλ0より狭く設定され、且つ半値幅
は徐々に変化するように設定される。
【0014】さらに、ホログラム1の幅をD、レンズ作
用を有するホログラムの焦点距離をf、回折・反射され
る光の波長(再生波長)をλ、ホログラムから結像位置
までの結像距離をR、ホログラム1から観者の視点まで
の視距離をL、とした場合、周辺部の半値幅Δλ1は、 Δλ1≦(2f/D)・2λ・{(L+R)/R}×
8.73×10-4 となるように設定される。
【0015】次に、その半値幅Δλ1の設定理由を、図
2により説明する。図2はヘッドアップディスプレイ装
置に使用されるホログラム1の光路示す説明図である。
このホログラム1には拡大表示のために凹面鏡が記録さ
れ、その凹面鏡の焦点はF、焦点距離はfである。
【0016】光源と液晶パネルからなる表示器2をホロ
グラム1の左側に配置し、観者の視点Gをその左上に配
置した場合、表示器2の表示画像HGは、ホログラム1
の右側に結像し、その結像距離はR、視点Gからホログ
ラム1までの視距離はLである。
【0017】このホログラム1は、その周辺部で回折・
反射される光の半値幅(スペクトル波長の半値幅)Δλ
1が、その中央部で回折・反射される光の半値幅Δλ0
より小さくなるように製作される。
【0018】表示画像HGのぼけは、図2に示すよう
に、ホログラム1に入射する表示光の入射角φ1と出射
角φ2が相違すると、その表示画像が適正な表示画像H
Gの結像位置から角度Δθだけずれることによる色収差
により発生する。
【0019】ホログラム1の幅をDとすると、中心から
距離Xだけずれた周辺部の点Pxにおける光の分散角度
θは、 θ=tan-1(X/f) となり、このときの再生波長をλ、その半値幅をΔλと
すると、 sinθ/λ=sin(θ+Δθ)/(λ+Δλ/2) となるから、ずれ角度Δθが充分に小さい場合、 Δθ/2λ=Δθ・sinθ/cosθ=Δθ・1/t
anθ となり、 Δθ=(X/2f)・(Δλ/2λ) となる。
【0020】したがって、このずれ角度Δθが充分に小
さい値であれば、表示画像HGの色収差によるぼけは発
生しない。
【0021】さらに、観者がずれた表示画像HGを見る
ときのずれ角Δφは、 Δφ≒R・Δθ/(L+R) となる。
【0022】このずれ角Δθを例えば0.05°以下と
すると、 0.05°=0.000873rad であるから、 Δφ≒(X/2f)・(Δλ/2λ)・{R/(L+
R)}<8.73×10-4 となり、 Δλ1≦(2f/X)・2λ・{(L+R)/R}×
8.73×10-4 を満足するように、ホログラム1の周辺部の半値幅Δλ
1を設定すれば、色収差によるぼけは効果的に低減され
ることになる。
【0023】なお、中心からの距離Xが小さい(例えば
0 )中心部分では、上記式でΔλが充分大きい値とな
り、中心位置(X=0)ではΔλが無限大となる。ホロ
グラムの製作上、均一でむらのないホログラムは、Δλ
が一定値以下となるため、この値をΔλ0とすると、上
記式のΔλをΔλ0を置き代えて式を満たす領域(X<
0 )では、ホログラムの半値幅Δλ0は一定でよい。
【0024】ところで、ホログラムをフロントガラスの
内側に取着するなどして、ヘッドアップディスプレイ装
置のコンバイナとして使用した場合、太陽などの外光が
コンバイナに入射すると、ホログラムコンバイナが着色
して見える場合がある。しかし、上記のように、ホログ
ラム周辺部の半値幅を中央部より狭くすれば、その部分
での回折・反射光の光量が減少するため、着色を目立た
なくすることができる。
【0025】さらに、図3は他の実施例を示し、この例
のホログラム2は、幅Dの有効部分2aの外側周縁部に
非有効部分2bを設けて形成される。有効部分2aが表
示像の結像に使用する部分であり、その周縁の非有効部
分2bは表示像の結像に使用されない部分である。
【0026】そして、図3に示すように、ホログラム2
の非有効部分2bの半値幅は、Δλ1から0まで徐々に
減少するように形成される。或は、ホログラム2の非有
効部分2bの回折効率ηが徐々に0まで減少するように
形成される。
【0027】このように、ホログラム周縁部に設けた非
有効部分2bの半値幅をΔλ1から0まで徐々に減少さ
せるように形成し、或は非有効部分2bの回折効率ηを
徐々に0まで減少させるように形成することにより、ホ
ログラム周縁部における回折・反射光の光量が徐々に0
まで減少する。
【0028】このため、ホログラムコンバイナに着色が
生じたとしても、その周縁部で着色が徐々に消えるた
め、着色をより一層目立たなくすることができる。
【0029】上記のホログラム1又はホログラム2は、
次のように製作することができる。即ち、ホログラムの
半値幅(回折・反射される光のスペクトル波長の半値
幅)はホログラム感光材層の厚さに反比例する。このた
め、ホログラム乾板の基材上に形成する感光剤層の厚さ
を、図4に示すように、その中央で薄く、その周辺部で
厚く形成すれば、周辺部の半値幅が中央部の半値幅より
狭いホログラムを製作することができる。
【0030】つまり、ホログラムを製作する際、ソーダ
ガラス等の基材3a上に感光剤となる重クロム酸ゼラチ
ンを層状に付着させてホログラム乾板3とするが、この
際のホログラム乾板3の感光剤層3bを、図4に示すよ
うに、その中央で薄く、その周辺部で厚く形成してお
く。
【0031】そして、ホログラム乾板3の両側から、特
定波長のレーザ光を発散光と平行光とし入射させ、一定
時間の露光を行う。このとき、発散光は基材3a側から
入射され、凹面鏡により平行となった平行光は感光剤層
3b側から入射させる。これにより、ホログラム乾板3
に凹面鏡が記録され、レンズ作用を有するホログラムと
なり、所定の現像・定着処理等を経て、ホログラムが完
成する。
【0032】一方、重クロム酸ゼラチンのように、感光
剤の硬度が光量に応じて変る感光剤層を使用する場合、
感光剤層の硬度によりホログラムの半値幅が変化する。
つまり、感光剤層の硬度が高くなれば、ホログラムの半
値幅が狭くなる。
【0033】そこで、図5に示すように、感光剤層側に
入射させる平行光を、透過率調整フィルタ5に通すこと
により、中央部で光量が小さく周辺部でより大きい光量
の平行光を作り露光する方法で、上記のようなホログラ
ム1、2を製作することができる。
【0034】即ち、ソーダガラス等の基材4a上に重ク
ロム酸ゼラチンの感光剤層4bを均一な厚さに付着して
ホログラム乾板4とする。そして、平行光側に透過率調
整フィルタ5を配置する。この透過率調整フィルタ5
は、図5の下段に示すように、その中央部で光透過率が
低く、その周辺部にいく程光透過率が徐々に高くなるよ
うに形成されたフィルタである。
【0035】そして、ホログラム乾板4の基材4a側か
ら発散光を入射させ、感光剤層4b側から、透過率調整
フィルタ5により光量を中央と周辺部とで調整された平
行光を入射させ、一定時間の露光を行い、所定の現像・
定着処理等を経て、ホログラムが完成する。
【0036】このように製作されたホログラムは、その
感光剤層の硬度が、中央部で低く、周辺部で高く形成さ
れるため、ホログラムの周辺部の半値幅が中央部に比べ
狭く形成されることとなる。
【0037】なお、上記実施例では、透過率を中央部と
周辺部で相違させた透過率調整フィルタを使用したが、
中央部と周辺部で反射率が異なる反射率調整板を使用
し、この反射率調整板を経て中央部で光量が小さく周辺
部でより大きい光量の平行光を作り、ホログラム乾板に
入射させて露光することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すホログラムとその半値
幅の説明図である。
【図2】ホログラムを用いたヘッドアップディスプレイ
装置の光路の説明図である。
【図3】他の実施例のホログラム2とそのホログラム上
の位置に応じた半値幅、及び回折効率の違いを示す説明
図である。
【図4】ホログラムの製造方法を示す露光時の説明図で
ある。
【図5】ホログラムの他の製造方法を示す露光時の説明
図である。
【符号の説明】
1、2−ホログラム、 3、4−ホログラム乾板、 3b,4b−感光剤層、

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レンズ作用を有する表示用ホログラムに
    おいて、 ホログラム上で回折・反射される光のスペクトル波長の
    半値幅が、中央部より周辺部でより狭く形成されている
    ことを特徴とする表示用ホログラム。
  2. 【請求項2】 ホログラムの前記半値幅が、中央部から
    周辺部にかけて徐々に狭くなるように形成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載の表示用ホログラム。
  3. 【請求項3】 ホログラムの有効部分の外側に、縁部に
    いくほど前記半値幅が0まで徐々に変化する非有効部分
    が形成されていることを特徴とする請求項2記載の表示
    用ホログラム。
  4. 【請求項4】 ホログラムの有効部分の外側に、縁部に
    いくほど回折効率が0まで徐々に変化する非有効部分が
    形成されていることを特徴とする請求項2記載の表示用
    ホログラム。
  5. 【請求項5】 請求項1又は2記載の表示用ホログラム
    において、ホログラムの幅をD、ホログラムの焦点距離
    をf、回折・反射される光の波長をλ、ホログラムから
    結像位置までの結像距離をR、ホログラムから観者の視
    点までの視距離をL、とした場合、周辺部の半値幅Δλ
    1が、 Δλ1≦(2f/D)・2λ・{(L+R)/R}×
    8.73×10-4 を満たすことを特徴とする表示用ホログラム。
  6. 【請求項6】 請求項1又は2記載の表示用ホログラム
    を製造する方法において、ホログラム乾板の感光剤層の
    厚さを、中心部より周辺部でより厚く形成し、該ホログ
    ラム乾板を露光することを特徴とする表示用ホログラム
    の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1又は2記載の表示用ホログラム
    を製造する方法において、ホログラム乾板を露光する
    際、その露光光量がホログラム乾板の中心部より周辺部
    でより多くなるように露光されることを特徴とする表示
    用ホログラムの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記ホログラム乾板を露光する際、光透
    過率が中央部より周辺部で高くなる透過率調整フィルタ
    を通して光を該ホログラム乾板に照射することを特徴と
    する請求項7記載の表示用ホログラムの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010122854A1 (ja) * 2009-04-24 2010-10-28 コニカミノルタオプト株式会社 映像表示装置、ヘッドマウントディスプレイおよびヘッドアップディスプレイ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010122854A1 (ja) * 2009-04-24 2010-10-28 コニカミノルタオプト株式会社 映像表示装置、ヘッドマウントディスプレイおよびヘッドアップディスプレイ

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