JPH11184362A - 光学式表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 新たな手法に基づくホログラム技術の利用に
よって、少ない占有空間で、明るく明瞭な画像情報を再
生・表示することができる軽量な光学式表示装置を提供
する。 【解決手段】 ホログラム素子と、光源と、を備える光
学式表示装置において、該ホログラムは、スリットを通
過した光を利用して得られた、被写体の情報を有する光
と、該被写体の情報を有する該光とは異なる入射光路を
有する参照光と、によって形成される反射型ホログラム
であり、該光源からの光で該被写体の再生像を表示す
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、画像情報や文字情
報を表示する光学式表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像情報や文字情報を表示する光
学式表示装置は、様々な分野で広く使用されている。そ
の一例は、交通情報表示板、行き先案内板、或いは宣伝
広告板などに広く使用されている電光式の光学式表示装
置であり、例えば、特開平６−２２８９２１号公報、特
開平７−１２９１０８号公報、特開平７−１４０９１２
号公報、特開平８−６５１３号公報、特開平８−１５８
３２２号公報、特開平８−１６０８９４号公報などに、
関連する技術が開示されている。以下ではまず、光学式
表示装置の最も一般的な例の一つである蛍光灯内蔵式の
光学式道路標識を、図面を参照して説明する。但し、こ
れ以外にも、ＬＥＤやＥＬ素子を内蔵して自発光表示を
行うものや、光ファイバや導光板で光源からの光を導く
ものなど、様々な従来技術による構成が知られている。

【０００３】図１Ａは、従来の光学式道路標識の構成を
示す側面図であり、図１Ｂは、その正面図である。具体
的には、１５６は標識表示板、１５７はリング型蛍光
管、１５８は標識本体、及び１５９は標識支柱を示す。

【０００４】標識表示板１５６は、半透明の樹脂の上に
標識のパターンが印刷されて構成されており、このパタ
ーンを標識内部側からリング型蛍光管１５７の光によっ
て照明することで、夜でも標識が認識される。標識本体
１５８は、リング型蛍光管１５７と標識表示板１５６と
を支持していて、標識支柱１５９に支持されることによ
って道路の側壁或いはトンネル天井などに設置される。

【０００５】しかし、上記のような従来の構成は、以下
のような問題点を有する。

【０００６】まず、標識のパターンが半透明の樹脂の上
に印刷されているか或いはカラー樹脂で構成されている
ために、光源であるリング型蛍光管１５７が発する光の
多くがこの樹脂に吸収されてしまうため、表示が十分に
明るくない。

【０００７】第２に、標識表示板１５６及び蛍光管（光
源）１５７を含む表示部が標識本体１５８によって支持
される構造になっているので、表示部を含む部分が大き
く且つ重くなる。さらに、それを支える標識支柱１５９
も堅固でなければならず、全体構成が、さらに大きく且
つ重い構造になる。

【０００８】第３に、その構造上、取付面である道路の
側壁或いはトンネル天井などから大きく突出した形で設
置しなければならないため、何らかの理由で人、車、或
いは運搬物などの移動体が接触すると、表示装置本体の
破損と同時に移動体の損傷が生じ得る。さらに、こうし
た事故を避けるためには設置空間を大きく確保する必要
があり、非経済的である。

【０００９】上記の問題点は、図１Ａ及び及び図１Ｂに
従来例として示した蛍光灯内蔵式の光学式道路標識だけ
の課題ではなく、ＬＥＤなどの自発光式構成や、光ファ
イバや導光板で光源からの光を導く形態の構成でも、同
様である。さらに、上述の道路標識に限らず、表示すべ
きパターンを光源からの光によって照射するタイプの光
学式表示装置の全般に、共通の問題点である。

【００１０】そこで、以上のような問題を解決し得る構
成として、ホログラムを使用した構成が考えられる。

【００１１】以下では、まず、一般的な従来技術による
ホログラムの作成原理、及びそのような従来のホログラ
ムを使用した画像情報の表示（再生）原理を説明する。

【００１２】図２Ａは、一般的なホログラムの作成原理
を模式的に示す図である。

【００１３】すなわち、被写体Ｏをレーザ光源から発し
た物体照明光ＩＬで照射して、被写体Ｏの形状などに関
する情報を有する物体光ＯＬを形成し、ホログラム乾板
Ｈ１に入射させる。さらに、同時に、物体照明光ＩＬと
同じレーザ光源から発した光をビームスプリッタなどで
分離して形成した参照光ＲＬ１を、ホログラム乾板Ｈ１
に斜めから入射させる。これにより、物体光ＯＬと参照
光ＲＬ１との干渉縞が、ホログラム乾板Ｈ１に記録され
る。このような干渉縞（被写体Ｏの情報を有している）
が記録されたホログラム乾板Ｈ１を、以下では「ホログ
ラム板Ｈ１」とも称する。

【００１４】図２Ｂは、図２Ａによって形成されたホロ
グラム板Ｈ１の再生原理を模式的に示す図である。

【００１５】すなわち、ホログラム板Ｈ１の作成時に使
用したものと同じレーザ光源からの光である再生照明光
ＲＩ１を、参照光ＲＬ１（図２Ａ参照）と同じ経路で伝
搬させて、ホログラム板Ｈ１に照射する。これによっ
て、ホログラム板Ｈ１に記録された被写体の情報を有す
る光（再生光）Ｒ１が再生されて、最初に被写体が置か
れていた位置に、再生像Ｉ１が観察される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
方式では、ホログラム板Ｈ１の作成時及び再生時の光源
としてレーザ光源を使用する必要があるため、コストが
低減できない、取り扱いが煩雑である、などの問題点を
有している。

【００１７】これに対して、以下で説明する反射型ホロ
グラムでは、白色光を使用したホログラム像の再生が可
能になる。

【００１８】反射型ホログラムの作成にあたっては、ま
ず図２Ａに示す方法で作成したホログラム板Ｈ１に、図
３Ａに示すように、図２Ｂに示す再生照明光ＲＩ１とは
逆の方向から再生照明光（レーザ光）ＲＩ２１を照射す
る。これによって、ホログラム板Ｈ１から被写体があっ
た位置に向かう再生光Ｒ２１が再生され、被写体があっ
た位置に被写体の実像（再生像）Ｉ２１が再生される。
次に、図３Ｂに示すように、被写体の再生像Ｉ２１から
距離ｚ０だけ離れた位置に新たなホログラム乾板Ｈ２を
置き、このホログラム乾板Ｈ２に対して、ホログラム板
Ｈ１とは逆の方向から参照光ＲＬ２を斜めに入射させ
る。この参照光ＲＬ２は、再生照明光ＲＩ２１と同じレ
ーザ光源から発した光をビームスプリッタなどで分離し
て形成される。これにより、再生照明光ＲＩ２１と参照
光ＲＬ２との干渉縞が、ホログラム乾板Ｈ２に記録され
る。このような干渉縞（被写体の情報を有している）が
反射型ホログラムとして記録されたホログラム乾板Ｈ２
を、以下では「反射型ホログラム板Ｈ２」とも称する。

【００１９】図３Ｃは、上記のように形成された反射ホ
ログラム板Ｈ２の再生原理を模式的に示す図である。

【００２０】すなわち、反射型ホログラム板Ｈ２を、図
３Ｂの参照光ＲＬ２と正反対の方向に伝搬する再生照明
光ＲＩ２２（反射型ホログラム板Ｈ２からある距離だけ
離れて置かれた点光源からの白色光）で、照射する。こ
れによって、反射型ホログラム板Ｈ２に記録された被写
体の情報を有する再生光Ｒ２２が再生されて、最初に被
写体が置かれていた位置に再生像Ｉ２２が形成される。

【００２１】反射型ホログラムでは、光の回折特性（回
折効率）における波長選択性（色選択性）が高いため
に、ホログラム作成に使用されたレーザ光の波長の近傍
の光で、像Ｉ２２が再生される。これにより、重ね合わ
せによってカラー画像の再生も可能である。しかし、反
射型ホログラム乾板Ｈ２の位置及び再生像Ｉ２２の表示
位置を示す距離ｚ０が大きいと、明瞭な再生像が得られ
なくなる。

【００２２】ここで、反射型ホログラムの再生像がぼけ
る理由を、図３Ｄ及び図３Ｅを参照してさらに説明す
る。

【００２３】反射型ホログラムに対する再生照明光ＲＩ
２２は、白色光である。このため、ホログラムの作成時
に使用されたレーザ光の波長λ０以外の波長も、再生照
明光ＲＩ２２に含まれる。図３Ｅの回折効率の波長依存
性のグラフに示されるように、反射型ホログラムでは波
長選択性が高く、ホログラムの作成時に使用されたレー
ザ光の波長（中心波長）λ０から大きく離れた波長の光
は、ほとんど回折されない。従って、中心波長λ０の近
傍の波長の光だけが回折されて、像Ｉ２２が再生され
る。しかし、このときに実際には、図３Ｄ及び図３Ｅで
λ１及びλ２で代表されているような、中心波長λ０の
近傍にあるがλ０とは異なる波長の光も再生光Ｒ２２に
含まれており、それらの光による再生像も同時に形成さ
れて、中心波長λ０の光による本来の再生像に重畳され
る。この影響で、再生像Ｉ２２が形成される位置までの
距離ｚ０が大きく設定された場合には、再生像Ｉ２２が
ぼけてしまう。すなわち、反射型ホログラムでは、作成
時に設定された距離ｚ０から離れると、明瞭な再生像Ｉ
２２を視認することができない。これは、所期の情報を
明瞭に伝達することを目的とする道路標識などの光学式
情報装置への応用にあたっては、極めて重大な短所とな
る。

【００２４】以上のように、従来の一般的なホログラ
ム、及びそれを応用した反射型ホログラムは、例えば道
路標識のような光学式表示装置として利用するために
は、コストの面や正確な情報の表示・伝達などの面で、
大きな問題を有している。

【００２５】一方、上記で説明したものとはさらに異な
るホログラム表示方法として、レインボウホログラムと
して知られる手法がある。

【００２６】レインボウホログラムの作成にあたって
は、まず図２Ａに示す方法で作成したホログラム板Ｈ１
に、図４Ａに示すように、幅Δのスリットを通して、図
２Ｂに示す再生照明光ＲＩ１とは逆の方向から再生照明
光（レーザ光）ＲＩ３１を照射する。これによって、ホ
ログラム板Ｈ１から被写体があった位置に向かう再生光
Ｒ３１が再生され、被写体があった位置に被写体の実像
（再生像）Ｉ３１が再生される。次に、図４Ｂに示すよ
うに、被写体の再生像Ｉ３１から距離ｚ０だけ離れた位
置に、新たなホログラム乾板Ｈ３を置き、このホログラ
ム乾板Ｈ３に対して、ホログラム板Ｈ１と同じ側から参
照光ＲＬ３を斜めに入射させる。この参照光ＲＬ３は、
再生照明光ＲＩ３１と同じレーザ光源から発した光をビ
ームスプリッタなどで分離して形成される。これによ
り、再生照明光ＲＩ３１と参照光ＲＬ３との干渉縞が、
ホログラム乾板Ｈ３に記録される。このような干渉縞
（被写体の情報を有している）がレインボウホログラム
手法による透過型ホログラムとして記録されたホログラ
ム乾板を、以下では「レインボウホログラム板Ｈ３」と
も称する。

【００２７】図４Ｃは、上記のように形成されたレイン
ボウホログラム板Ｈ３の再生原理を模式的に示す図であ
る。

【００２８】すなわち、レインボウホログラム板Ｈ３
を、図４Ｂの参照光ＲＬ３と正反対の方向に伝搬する再
生照明光ＲＩ３２（レインボウホログラム板Ｈ３からあ
る距離だけ離れて置かれた点光源からの白色光）で、照
射する。これによって、レインボウホログラム板Ｈ３に
記録された被写体の情報を有する再生光Ｒ３２が再生さ
れて、作成時にスリットが置かれていた位置に向かい、
最初に被写体が置かれていた位置に再生像Ｉ３２が形成
される。

【００２９】このようにして形成されるレインボウホロ
グラムでは、反射型ホログラムに比べて明瞭な再生像が
観察される。この理由を、図４Ｄ及び図４Ｅを参照して
説明する。

【００３０】レインボウホログラムに対する再生照明光
ＲＩ３２は白色光であるので、ホログラムの作成時に使
用されたレーザ光の波長λ０以外の波長も、再生照明光
ＲＩ３２に含まれる。しかし、図４Ｅの回折効率の波長
依存性のグラフに示されるように、透過型ホログラムで
あるレインボウホログラムでは波長選択性が低く、比較
的広い波長範囲の光を回折して再生光Ｒ３２を発し、異
なった波長の光に対応する像Ｉ３２が再生される。但
し、レインボウホログラムの作成時にスリットを使用し
ていることから、異なる波長の光による再生像は、それ
ぞれ異なった位置に（すなわち、空間的に分離されて）
形成される。例えば、図４Ｄ及び図４Ｅでλ１及びλ２
で代表されているような中心波長λ０とは異なる波長に
よる再生像は、中心波長λ０の光による再生像とは異な
る位置に同時に形成され、中心波長λ０の光による本来
の再生像に空間的に重畳されることはない。このため、
レインボウホログラムでは、観察位置の変化に応じて異
なる色の再生像Ｉ３２が、比較的明瞭に観察される。

【００３１】観察位置によって異なる色の再生像Ｉ３２
が観察されるということが、レインボウホログラムの名
称の由来でもあり、この点をメリットとして捉えた各種
のアプリケーションが提案されてきている。しかし、他
方で、カラー画像の再生という観点からは、このような
観察位置による再生像Ｉ３２の色の変化は、所期のカラ
ー画像が再生できないというデメリットとなる。例え
ば、先に述べた道路標識の場合には、所定の色の使用も
伝達すべき情報の一部を構成していることから、上記の
ようなレインボウホログラムの特徴は、所期の情報を明
瞭に伝達することを目的とする光学式情報装置への応用
にあたっては、極めて重大な短所となる。

【００３２】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を考慮してなされてものであって、その目的は、新たな
手法に基づくホログラム技術の利用によって、少ない占
有空間で、明るく明瞭な画像情報を再生・表示すること
ができる軽量な光学式表示装置を提供することである。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明のある局面によっ
て提供される光学式表示装置は、ホログラム素子と光源
とを備える。該ホログラムは、スリットを通過した光を
利用して得られた、被写体の情報を有する光と、該被写
体の情報を有する該光とは異なる入射光路を有する参照
光と、によって形成される反射型ホログラムであり、該
光源からの光で該被写体の再生像を表示する。このよう
な特徴によって、上記の目的が達成される。

【００３４】ある実施形態では、前記被写体の情報を有
する前記光は、前記スリットを通過した拡散光を該被写
体に照射して得られる物体光である。前記拡散光は、す
りガラスに光を通すことで形成され得る。

【００３５】他の実施形態では、前記被写体の情報を有
する前記光は、前記スリットを通過した拡散光を該被写
体に照射して得られる物体光と、該物体光とは異なる入
射光路を有する照射光と、によって形成された透過型ホ
ログラムを再生して得られる再生光である。前記拡散光
は、すりガラスに光を通すことで形成され得る。

【００３６】さらに他の実施形態では、前記被写体の情
報を有する前記光は、該被写体の像が記録された透過型
ホログラムに近接して配置された前記スリットを通過し
て得られた、該透過型ホログラムの再生光である。

【００３７】さらに他の実施形態では、前記被写体の情
報を有する前記光は、該被写体の像が記録された透過型
ホログラムに近接して配置された前記スリットと、該ス
リットの長手方向に母線を有するシリンドリカルレンズ
と、を通過して得られた、該透過型ホログラムの再生光
である。

【００３８】前記参照光は、前記スリットの長手方向に
直交する方向に複数のビームを重ね合わせて構成され得
る。

【００３９】好ましくは、前記光源は線状光源である。
前記線状光源は、前記スリットの長手方向に直交する面
の上或いはその近傍に配置され得る。

【００４０】ある実施形態では、前記参照光は、前記ス
リットの長手方向に直交する面を入射平面とする。或い
は、前記参照光は、前記スリットの長手方向に直交する
面とは異なる面を入射平面とし得る。

【００４１】本発明の他の局面によって提供される光学
式表示装置は、ホログラム素子と光源とを備える光学式
表示装置である。該ホログラムは、一方向に拡散する拡
散光を利用して得られた、被写体の情報を有する光と、
該被写体の情報を有する該光とは異なる入射光路を有す
る参照光と、によって形成される反射型ホログラムであ
り、該光源からの光で該被写体の再生像を表示する。こ
のような特徴によって、上記の目的が達成される。

【００４２】ある実施形態では、前記被写体の情報を有
する前記光は、前記拡散光を該被写体に照射して得られ
る物体光である。

【００４３】他の実施形態では、前記被写体の情報を有
する前記光は、前記拡散光を該被写体に照射して得られ
る物体光と、該物体光とは異なる入射光路を有する照射
光と、によって形成された透過型ホログラムを再生して
得られる再生光である。前記参照光は、前記拡散光の拡
散方向に直交する方向に複数のビームを重ね合わせて構
成され得る。

【００４４】さらに他の実施形態では、前記被写体の情
報を有する前記光は、該被写体の像が記録された透過型
ホログラムに近接して配置された前記スリットを通過し
て得られた、該透過型ホログラムの再生光である。前記
参照光は、前記拡散光の拡散方向に直交する方向に複数
のビームを重ね合わせて構成され得る。

【００４５】ある実施形態では、前記拡散光は、レンチ
キュラーレンズに光を通すことで形成されている。

【００４６】好ましくは、前記光源は線状光源である。
前記線状光源は、前記拡散光の拡散方向に直交する面の
上或いはその近傍に配置され得る。

【００４７】ある実施形態では、前記参照光は、前記拡
散光の拡散方向に直交する面を入射平面とする。或い
は、前記参照光は、前記拡散光の拡散方向に直交する面
とは異なる面を入射平面とし得る。

【００４８】本発明によれば、複数の表示ユニットが配
置面の上に配列され、該複数のユニットからの再生像が
合成して表示される光学式表示システムであって、該複
数のユニットの各々が上述の特徴を有する本発明の光学
式表示装置であるような光学式表示システムが、提供さ
れる。

【００４９】本発明の光学式表示装置における前記ホロ
グラム素子は、複数のホログラム要素を組み合わせて構
成され得る。

【００５０】本発明の光学式表示装置における前記ホロ
グラム素子は、可撓性基板の上に形成され得る。

【００５１】本発明の光学式表示装置における前記ホロ
グラム素子は、携帯可能であり得る。

【００５２】本発明の光学式表示装置における前記光源
は、線状光源であり得て、該線状光源の長さ及び設置方
向が、所定の再生像の視認範囲が得られるように設定さ
れ得る。

【００５３】本発明の光学式表示装置における前記光源
は、線状光源であり得て、該線状光源を入射平面外に移
動することで再生像の結像位置がシフトされ得る。

【００５４】ある場合には、本発明の光学式表示装置
は、複数の前記ホログラム素子を備え、一つの光源で該
複数のホログラム素子を再生するように構成されてい
る。

【００５５】本発明の光学式表示装置における前記光源
は、線状光源であり得る。ある場合には、該線状光源
が、蛍光管、或いは蛍光管と反射板との組合せである。

【００５６】本発明の光学式表示装置における前記光源
は、多数面ミラーと点光源とから構成された線状光源で
あり得る。

【００５７】本発明の光学式表示装置における前記光源
は、円筒面ミラーと点光源とから構成された線状光源で
あり得る。

【００５８】本発明の光学式表示装置における前記光源
は、ミラー或いはレンズによって線状に集光された光ビ
ームによって構成された線状光源であり得る。

【００５９】本発明の光学式表示装置における前記光源
は、点光源の列によって構成された線状光源であり得
る。

【００６０】本発明の光学式表示装置における前記光源
は、２次元表示装置の上に表示された輝線によって構成
された線状光源であり得る。

【００６１】本発明によれば、上記のような特徴を有す
る本発明の光学式表示装置と、情報通信装置と、を備え
た光学式表示システムが提供され得る。前記光学式表示
装置は、前記情報通信装置の通信領域を３次元的に表示
し得る。前記光学式表示装置の表示領域と前記情報通信
装置の前記通信領域とが一致し得る。前記情報通信装置
は、情報の一方向通信或いはインタラクティブ通信を行
い得る。

【００６２】本発明の他の局面によって提供される光学
式表示装置は、画像表示装置と、結像光学系と、ホログ
ラムスクリーンと、を備える。該ホログラムスクリーン
は、点光源からの光を反射して、該点光源とは異なる位
置に点像を結像するように構成されており、該結像光学
系は、該画像表示装置に表示された画像の縦方向の焦点
を、該ホログラムスクリーンの上に一致させるように構
成されている。このような特徴によって、前述の目的が
達成される。

【００６３】ある実施形態では、前記結像される点像は
実像である。

【００６４】他の実施形態では、前記結像される点像
は、前記ホログラムスクリーンに対して、前記点光源と
は反対側の位置に結像される虚像である。

【００６５】ある実施形態では、前記結像光学系は、縦
方向と横方向とでお互いに独立した結像機能を有してい
て、該縦方向については、前記画像表示装置に表示され
た画像の縦方向の焦点を、前記ホログラムスクリーンの
上に一致させるように構成され、該横方向については、
焦点距離が可変になるように構成されている。

【００６６】上記の光学式表示装置は、偏光を透過させ
る方向が両眼でお互いに直交している偏光メガネを、さ
らに備え得る。

【００６７】本発明によれば、複数の表示ユニットが横
方向に配置されている光学式表示システムであって、該
複数の表示ユニットの各々が上述した特徴を有する本発
明の光学式表示装置であるような光学式表示システム
が、提供され得る。

【００６８】また、本発明によれば、複数の表示ユニッ
トが奥行き向に配置されている光学式表示システムであ
って、該複数の表示ユニットの各々が上述した特徴を有
する本発明の光学式表示装置であるような光学式表示シ
ステムが、提供され得る。

【００６９】前記画像表示装置は、ＬＥＤ、ＣＲＴ、高
分子分散型液晶パネル、或いは有機ＥＬパネルから選択
された表示素子と、偏光スイッチング素子と、を含み得
る。

【００７０】また、前記偏光スイッチング素子は、強誘
電液晶パネルを含み得る。

【００７１】

【発明の実施の形態】本発明の具体的な実施形態の説明
に先立って、まず、本発明の光学式表示装置を実現する
ために本願発明者によって提案されるホログラムの原理
について、説明する。

【００７２】本発明によるホログラムの作成にあたって
は、まず図２Ａに示す従来の方法で作成したホログラム
板Ｈ１に、図５Ａに示すように、幅Δのスリットを通し
て、図２Ｂに示す再生照明光ＲＩ１とは逆の方向から再
生照明光（レーザ光）ＲＩ４１を照射する。これによっ
て、ホログラム板Ｈ１から被写体があった位置に向かう
再生光Ｒ４１が再生され、被写体があった位置に被写体
の実像（再生像）Ｉ４１が再生される。次に、図５Ｂに
示すように、被写体の再生像Ｉ４１から距離ｚ０だけ離
れた位置にホログラム乾板Ｈ４を置き、このホログラム
乾板Ｈ４に対して、ホログラム板Ｈ１とは反対側から参
照光ＲＬ４を斜めに入射させる。この参照光ＲＬ４は、
再生照明光ＲＩ４１と同じレーザ光源から発した光をビ
ームスプリッタなどで分離して形成される。これによ
り、再生照明光ＲＩ４１と参照光ＲＬ４との干渉縞が、
ホログラム乾板Ｈ４に記録される。このような干渉縞
（被写体の情報を有している）が反射型ホログラムとし
て記録されたホログラム乾板Ｈ４を、以下では「ホログ
ラム板Ｈ４」とも称する。

【００７３】図５Ｃは、上記のように形成されたホログ
ラム板Ｈ４の再生原理を模式的に示す図である。

【００７４】すなわち、ホログラム板Ｈ４を、図５Ｂの
参照光ＲＬ４とは正反対の方向に伝搬する再生照明光
（白色光）ＲＩ４２で照射する。これによって、ホログ
ラム板Ｈ４に記録された被写体の情報を有する再生光Ｒ
４２が再生されて、作成時にスリットが置かれていた位
置に向かい、最初に被写体が置かれていた位置に再生像
Ｉ４２が形成される。

【００７５】このようにして形成される本発明のホログ
ラムでは、従来の反射型ホログラムに比べて明瞭な再生
像Ｉ４２が観察され、且つ従来のレインボウホログラム
のような観察位置に依存する再生像の色の大きな変化と
いう問題点も生じない。この理由を、以下に説明する。

【００７６】本発明のホログラムに対する再生照明光は
白色光であるので、ホログラムの作成時に使用されたレ
ーザ光の波長λ０以外の波長も、再生照明光に含まれ
る。しかし、図６Ａの回折効率の波長依存性のグラフに
示されるように、反射型ホログラムでは波長選択性が高
く、ホログラム作成時に使用されたレーザ光の波長（中
心波長）λ０から大きく離れた波長の光は、ほとんど回
折されない。従って、基本的には、中心波長λ０の近傍
の波長の光だけが回折されて再生光Ｒ４２となり、これ
らの光による像Ｉ４２が再生される。このときに実際に
は、図６Ａ及び図６Ｂでλ１及びλ２で代表されている
ような、中心波長λ０の近傍にあるがλ０とは異なる波
長の光による再生像も同時に形成されるが、本発明で
は、ホログラムの作成時にスリットを使用していること
から、異なる波長の光による再生像は、それぞれ異なっ
た位置に（すなわち空間的に分離されて）形成される。
例えば、図６Ａ及び図６Ｂでλ１及びλ２で代表されて
いるような中心波長λ０とは異なる波長による再生像
は、中心波長λ０の光による再生像とは異なる位置に同
時に形成され、中心波長λ０の光による本来の再生像に
空間的に重畳されることはない。このため、本発明のホ
ログラムでは、観察位置によって再生像Ｉ４２の色が僅
かに変化するものの、各色の再生像Ｉ４２は明瞭に観察
される。

【００７７】ここで、本発明のホログラムは反射型であ
ることから、回折効率における波長選択性が高く、中心
波長λ０の近傍以外の波長の光は回折されない。このた
め、再生照明光として、ホログラム板Ｈ４からある距離
だけ離れて配置された点光源からの白色光ＲＩ４２Ａを
使用する場合には、観察位置が大きく変化すると（すな
わち、観察者が大きく移動すると）、その観察位置で観
察し得る像を形成する波長に対するホログラムの回折効
率は零になって、再生像が観察されないことになる。言
い換えると、本発明のホログラムを点光源からの平行光
ＲＩ４２Ａで再生すると、再生像Ｉ４２の視認範囲が極
めて狭くなる。

【００７８】しかし、図７Ａに示すように、ホログラム
板Ｈ４に入射する再生照明光ＲＩ４２が平行光ではな
く、ある入射角度を有する光の集合体である場合には、
それぞれの入射角度に応じて最も適した波長を有する再
生光Ｒ４２による再生像Ｉ４２が、お互いに空間的に異
なった位置に分離して再生される。このような入射条件
は、点光源ではなく線状光源ＬＬを使用すれば、実現す
ることが可能である。すなわち、図７Ｂに示すように、
本発明のホログラムに対する再生照明光ＲＩ４２の光源
ＬＬとして蛍光灯のような線状光源ＬＬを使用すれば、
ホログラム板Ｈ４に対する再生照明光ＲＩ４２の入射角
度に意図的にある角度範囲を持たせることができて、結
果的に再生像Ｉ４２の視認範囲を広げることが可能にな
る。

【００７９】このとき、本発明のホログラムに対する観
察位置が変化すると、従来のレインボウホログラムの場
合のように、再生像Ｉ４２の色が変化する。しかし、こ
のような再生像Ｉ４２の色の変化の割合は、レインボウ
ホログラムにおける色変化の数％程度である。例えば、
入射角度４５度の参照光でホログラム板を形成した場合
に、レインボウホログラムにおける再生像の色が青から
赤に変化するような観察位置の変化では、１００ｎｍオ
ーダの波長変化が生じている。これに対して、本発明の
ホログラムでは、同程度の観察位置の変化に対して、再
生像Ｉ４２の波長変化は約６ｎｍであり、色の変化は殆
ど認識されない。

【００８０】なお、上記のような本発明のホログラムの
構成を従来のレインボウホログラムに応用しても、７色
の再生像がお互いに重なり合って、全体が白色化してい
くにすぎない。これは、従来のレインボウホログラムが
透過型ホログラムであるのに対して、本発明のホログラ
ムが反射型であり、回折効率の波長依存性が高いことに
よる。

【００８１】このように、本発明のホログラム形成原理
では、従来の反射型ホログラムでは短所と考えられてい
た「回折効率の波長依存性が高く再生像の視認範囲が狭
い」という特徴を長所として捉えて、スリットを通した
レーザ光で再生された像を反射型ホログラムとして焼き
付けてホログラム板を形成する。そして、そのようにし
て形成したホログラム板を用いて再生像を得ることによ
って、観察位置がずれても像のぼけが少ない、波長選択
性が高く再生像の重ね合わせによるカラー再生像を得る
ことができるなどの、従来の様々なホログラムの構成原
理では得られなかった特徴を得ることができる。

【００８２】以下では、以上のような原理に基づく本発
明のホログラム手法を利用して構成される本発明の光学
式表示装置の様々な実施形態を、添付の図面を参照しな
がら説明する。

【００８３】（第１の実施形態）図８は、本発明の第１
の実施形態における光学式表示装置の構成を示す側面図
であり、図９は、光学式表示装置の平面図である。この
実施形態では、本発明の光学式表示装置が、トンネル内
の道路標識として用いられている。

【００８４】図８において、１は本実施形態の光学式表
示装置、２はホログラム、３は線状光源である蛍光灯、
４は蛍光灯灯具、５は遮蔽板である。光学式表示装置１
は、トンネル６の天井面７に配置されている。

【００８５】蛍光灯３を発した照明光８のうちでホログ
ラム２に入射するものは、これによって回折されて再生
光９となり、仮想表示面１０に再生像１１が形成され
る。このとき、正面から見た再生像１１は、トンネル６
の内部を通行中の車から見ると、制限速度表示の道路標
識があたかもトンネル６の天井面７から離れて下がった
位置に吊り下げられているかのように見えることにな
る。しかし、これは仮想表示面１０の上での表示（再生
像１１）であり、現実的にその箇所には何も物体は存在
しない。従って、車との接触事故などは全く起こり得な
い。

【００８６】なお、仮想表示面１０は、空間内に仮想的
に設けられた平面または曲面である。また、ホログラム
２の表面からの反射光は、路面に向かう方向（この方向
の反射光は図８に図示されている）、或いは天井面７に
向かう方向（この方向の反射光は図８に図示されていな
い）に偏向させることができるため、運転者の目に直接
入ることはない。むしろ、これらの反射光は、それぞれ
道路面や天井面を照らす照明光となり得て、有用に活用
され得る。

【００８７】また、蛍光灯３からの照明光８の一部は遮
蔽板５によって遮られるため、これも運転者の目に直接
入ることはない。照明光８のうちで直接に道路面や天井
面に向かう光も、それぞれ道路面や天井面を照らす照明
光となり得て、有用に活用され得る。

【００８８】蛍光灯３及び蛍光灯灯具４を含む光源部
は、家庭やオフィスで使用されている一般的な灯具が使
用して構成できるが、トンネル内の清掃時に水が入らな
いように、防水対策を施すことが好ましい。例えば、蛍
光灯３と蛍光灯灯具４とをトンネル６の天井面７に埋め
込み、透明なカバーで覆うことによって、光源部を構成
してもよい。

【００８９】次に、ホログラム２が仮想表示面１０に再
生像１１を形成する原理を、その作製方法に関連付けて
説明する。

【００９０】まず、図１０を用いて、簡単にホログラム
２の作製方法を説明する。

【００９１】図１０は、ホログラム２の作製光学系を示
す斜視図であり、１２はスリット、１３は被写体である
制限速度表示道路標識のパターンマスク、１４は物体
光、１５は入射平面、１６は参照光、１７はホログラム
乾板である。通常は、作製光学系は光学定板上に配置さ
れるために、図１０に示した光学系を９０度横に寝かせ
た水平配置を取るが、ここでは、光学式表示装置の動作
時の配置に合わせて、垂直配置を図示している。また、
実際には、カラー３原色に対応するように複数の異なる
パターンを有するパターンマスクを使用し、露光用のレ
ーザ波長や光学系配置を適宜切り替ることでホログラム
の作製が行われるが、ここでは簡便のため、一つのパタ
ーンマスク１３を有する構成について説明する。

【００９２】ホログラム２の作製方法は、以下に示す通
りである。

【００９３】まず、図示されていないすりガラスを透過
して拡散光となった波長５１４．５ｎｍのアルゴンレー
ザ光をスリット１２に入射させ、これを通過した光でパ
ターンマスク１３の情報を読み取ることにより、物体光
１４を形成する。本構成は、再生像を浮き上がらせて見
せるためのものであり、パターンマスク１３は、スリッ
ト１２の側から見て表向きとなるように設置されてい
る。なお、使用するスリットは、例えば幅が約１．５ｍ
ｍで、長さは約４０ｍｍである。

【００９４】スリット１２の長手方向に垂直な面として
一意に定義される入射平面１５の上には、前記のアルゴ
ンレーザを発した略平行光である参照光１６を、入射さ
せる。ここでは、反射ホログラムを形成するため、参照
光１６はホログラム乾板１７の裏面から１５度の角度を
なすように入射させる。なお、参照光１６が入射平面１
５の上に入射することは、必ずしも必要ではないが、こ
こでは、より好ましい形態として、入射平面１５の上に
参照光１６が入射する構成を描いている。

【００９５】以上により、物体光１４と参照光１６とは
干渉縞を形成し、ホログラム乾板１７にこの干渉縞が記
録される。一般に、ホログラム乾板１７の構成材料とし
ては、銀塩、重クロム酸ゼラチン、光重合型フォトポリ
マなどが用いられる。例えば、厚さ約２０μｍのドライ
フィルムタイプの光重合型フォトポリマをガラス基板に
貼り付けて、ホログラム乾板１７を構成する。

【００９６】次に、ホログラム２の作製方法について、
さらに詳細に述べる。

【００９７】図１１Ａ及び図１１Ｂは、図１０に示した
ホログラムの作製光学系の側面図及び平面図をそれぞれ
示す。なお、１８はすりガラス、１９はレーザ光、２０
は拡散光である。

【００９８】図１１Ａに図示されるように、すりガラス
１８に入射したレーザ光１９は、拡散光２０となってス
リット１２に入射する。側面から見たスリット１２は幅
が狭く、拡散光２０の一部しか通過させない。従って、
これを通過した光は、側面から見るとあたかも一点から
発した拡がり光に類似して見える。この光がパターンマ
スク１３の情報を読み取り、ホログラム乾板１７の上に
物体光１４として照射されるが、これは、パターンマス
ク１３のホログラム乾板１７への投影と見ることができ
る。被写体の情報を含むこの物体光１４は、ホログラム
乾板１７の裏面から入射する参照光１６との間で干渉縞
を形成し、ホログラム乾板１７にこの干渉縞が記録され
る。

【００９９】このとき、ホログラム乾板１７に投影され
るパターンマスク１３の「影」は拡大されているので、
予めこの投影倍率を考慮して、パターンマスク１３は一
方向に縮小して作製されている。この倍率は光学系の設
定によって異なるが、通常は約１．２倍〜約２倍であ
る。

【０１００】より具体的に述べると、本来のパターンマ
スク１３の高さをＨｍとし、観察位置ＯＰから実際に見
える像の高さをＨｉとすれば、その倍率は、図１２の幾
何学的関係から、 Ｈｉ＝Ｈｍ（１−ｚ０／Ｌ’）／（１−ｚ０／Ｌ） と表される。ここで、ｚ０はホログラム乾板１７から像
（パターンマスク１３）までの距離、Ｌはホログラム作
製時のホログラム乾板１７からスリット１２までの距
離、Ｌ’はホログラム乾板１７から観察位置ＯＰまでの
距離である。これからわかるように、Ｌ＝Ｌ’のときに
は倍率は１であり、スリット１２が置かれていた位置か
ら観察する場合には、拡大縮小作用は生じない。一方、
距離Ｌ’が変化する場合、つまりスリット１２が置かれ
ていた位置から移動して広い範囲から観察する場合に
は、拡大縮小作用が生じる。

【０１０１】この関係を、規格化観察距離（Ｌ’／Ｌ）
と規格化像高さ（Ｈｉ／Ｈｍ）との関係として、Ｌ／ｚ
０をパラメータにして図１３に示す。これより、広い範
囲から観察する場合の倍率の変化を少なくするには、Ｌ
／ｚ０の値を大きくとれば良い。好ましくは、Ｌ／ｚ０
＝１０以上とすることによって、広い範囲から観察して
も倍率を１．１以下（すなわち、１０％以下の形状変
化）に抑えることができる。

【０１０２】さらに好ましくは、Ｌ／ｚ０の値を実質上
無限大に選ぶことができれば、倍率の変化を理論上無く
すことができる。定義に戻って考えて見ると、Ｌ／ｚ０
の値を実質上無限大に選ぶということは、ｚ０＝０の場
合を除けば、スリット１２からホログラム１７に引いた
直線が傾きを持たないということに対応する。従って、
図１４に示すように、ホログラム１７の高さ方向には光
の拡散効果を持たずホログラム１７の幅方向にのみ光の
拡散効果を有する１次元ディフューザ１００１で、スリ
ット１２及びすりガラス１８を置き換えればよい。この
ようなディフューザ１００１としては、回折格子を用い
た構成やホログラフィックに作製されている構成など、
幾つもの構成例があり、例えば、円筒レンズが配列され
た構成を有するレンチキュラーレンズシートを用いても
良い。

【０１０３】ここで再び、スリット１２とすりガラス１
８とを用いたホログラムの作製方法に戻って、説明を続
ける。

【０１０４】図１１Ｂの平面図に示されるように、上方
から見たスリット１２の幅は広く、すりガラス１８を発
した拡散光２０を広い範囲にわたって通過させる。図１
１Ｂでは、スリット１２の中央部を通過した拡散光を実
線で、またスリット１２の両端部を通過した拡散光を破
線で示している。実線で示された拡散光は、パターンマ
スク１３を正面から見たときの情報をホログラム乾板１
７に投影し、破線で示された両拡散光は、それぞれスリ
ット１２の端部からパターンマスク１３を少し斜めに見
たときの情報をホログラム乾板１７に投影する。これら
の情報を含んだ物体光１４は、ホログラム乾板１７の裏
面から入射する参照光１６との間で干渉縞を形成し、ホ
ログラム乾板１７にこの干渉縞が記録される。これは、
後にホログラムを再生するときに、観察者の両眼に向け
て異なった角度から見たパターンマスク１３の再生像を
形成する原理となる。

【０１０５】以上、わかりやすくするために側面図と平
面図とに分けて説明を行ってきたが、実際のホログラム
作製プロセスでは、上記の干渉縞の記録が同時に進行す
ること言うまでもない。

【０１０６】続いて、本発明のホログラムの再生原理を
説明する。

【０１０７】一般に、ホログラムを再生するために用い
る照明光は、参照光の共役光である。本発明のホログラ
ムの作製プロセスでは、前述のように参照光を平行光と
しているので、照明光も平行光でよい。しかし、ホログ
ラム作製時には、レーザ光を用いているので容易に平行
光を形成することができるが、ホログラム再生に一般に
用いられるハロゲンランプ等の白色光源から平行光を形
成することは、困難である。現実的には、発光部の小さ
な光源を選び、さらにこれに開口制限をして、この概略
点光源とみなし得る光源をホログラムから十分に距離を
離して配置し、これを発した略平行光とみなし得る発散
光で照明することで、ホログラム再生が行われる。本実
施形態におけるホログラム２も、こうした手法で一応の
像再生は可能である。

【０１０８】図１５Ａ及び図１５Ｂは、ホログラム２の
再生原理を示す側面図及び平面図である。２１はハロゲ
ンランプ、２２は開口、２３は照明光、２４は再生光、
２５は観察者、２６はスリット１２の再生像である。

【０１０９】ハロゲンランプ２１を発した光は開口２２
によって絞られ、略平行光とみなし得る照明光２３が形
成される。この照明光２３がホログラム２によって回折
されて形成された再生光２４は、仮想表示面１０、即ち
ホログラム作製時にパターンマスク１３が置かれていた
位置の近傍にその再生像１１を形成し、観察者２５に
は、再生像１１がホログラム面から浮き上がって見え
る。

【０１１０】観察の結果、再生像１１が観察可能な水平
方向の視認角は約８度あり、これは、実際の道路におい
て自動車が車線変更（即ち左右６ｍ程度の移動）を行っ
たとしても、５０〜１００ｍ離れた位置から見れば、本
発明の光学式表示装置１による表示が認識できることを
意味している。しかし、垂直方向の視認角度は約１度と
小さく、これは、高速で進行中の自動車から標識を認識
できる区間或いは時間が、必ずしも十分に確保できない
ことを意味する。

【０１１１】また、この再生像１１は、スリット１２の
再生像２６が形成される位置、即ちホログラム作製時に
スリット１２が置かれていた位置に観察者がいるとき
に、最も明るく見え、また、この近傍で、再生像１１の
全体を見ることができる。しかし、この位置よりもホロ
グラム２に近づいた場合、或いはホログラム２から遠ざ
かった場合には、像の一部しか見えない。

【０１１２】以上の観察結果より、点光源を使用した再
生では、再生像は得られるものの、実用的なトンネル用
道路標識を構成することが極めて困難である。

【０１１３】そこで、本願発明者は、光源とホログラム
との配置関係や照明光とホログラムとの相互作用などに
関する検討をさらに継続し、さらに詳細な再生像の観察
を行った結果、上記の問題を解決し且つ本発明の光学式
表示装置１を構成する上で極めて重要な、他には例のな
い実用上のメリットを見い出すに至った。

【０１１４】図１６Ａ及び図１６Ｂには、前記の再生像
観察の過程で使用した開口２２のうち、特徴的な２つの
形状を示す。

【０１１５】観察の結果、図１６Ａのように開口２２の
幅を水平方向に広げると、ホログラム２の再生像はぼけ
るが、図１６Ｂのように垂直方向に開口２２の長さを伸
ばしても、ホログラム２の再生像はぼけなかった。しか
も、開口２２の長さを伸ばすにつれて垂直方向の視認範
囲が拡大し、且つその視認範囲で、再生像の色が変わら
ないということが確認された。つまり、観察者には、垂
直方向の視認範囲内で常にボケのない同じ色の像が観察
される。これは、ホログラム２を反射型で構成したこと
による著しい効果である。

【０１１６】また、垂直方向に長い開口２２を用いる
と、スリット１２の再生像２６が形成される位置よりも
観察者がホログラム２に近づいた場合、或いはホログラ
ム２から遠ざかった場合にも、再生像の全体が観察でき
る。つまり、観察者には、像からの位置をその奥行き方
向に変えても、ボケのない同じ色の像の全体が、その一
部が欠けることなく見える。

【０１１７】なお、ここで「色が変わらない」という表
現を用いているが、厳密に言うと、再生波長は変化して
いる。しかし、後述するように、ホログラムのパラメー
タを適切に選択することで、人の目にはわからないほど
の波長変化に抑えることができる。

【０１１８】以上の観察結果は、本発明によるホログラ
ム２と垂直方向に長い開口２２の組み合わせ構成をとる
ことで、前述した問題が全て解決し、実用的なトンネル
用道路標識を構成できることを意味している。

【０１１９】本発明の第１の実施形態では、図８に示し
たように、光源として直管蛍光灯３を使用している。こ
の直管蛍光灯３による再生でも、ボケがなく色の変化が
ない明るい再生像が得られている。また、ホログラム２
を上下方向から覗くようにして観察しても、常にボケの
ない再生像が確認できる。所定の条件下で蛍光灯３をホ
ログラム２に少し近づけると、垂直方向の視認角度が±
５度に達することがあり、これは、高速で進行中の自動
車から標識を認識できる区間及び時間が、十分に大きく
とれることを示唆する。また、ホログラム２からの距離
が変わっても再生像が欠けることがなく、光学式表示装
置１の十分手前から再生像が見える。

【０１２０】なお、ホログラムの作製プロセスにおい
て、参照光１６を入射平面１５の上に入射させている
が、これに限られるものではない。また、像再生におい
て、蛍光灯を入射平面１５の上に配置しているが、これ
に限られるものではない。本発明によれば、参照光の入
射方向並びに線状光源の配置と方向とには、裕度があ
る。

【０１２１】また、１次元ディフューザ１００１を用い
たホログラムの作製方法については、拡散光が広がる方
向に対して直交する面として、入射平面を定義すること
ができる。参照光は、その入射平面上で入射させるのが
基本的な構成であるが、これに限られるものではない。
また、像再生において、蛍光灯を入射平面上に配置する
のが基本的な構成であるが、これに限られるものではな
い。

【０１２２】（第２の実施形態）第１の実施形態では、
線状光源である蛍光灯３を水平に配置したが、この蛍光
灯３の設置条件は、基本的に入射平面１５の上或いはそ
の近傍に置かれる限り、その方位は問わない。

【０１２３】図１７Ａは、本発明の光学式表示装置の再
生光学系を斜視図として示したものであるが、図示する
水平配置或いは垂直配置の何れも可能であるとともに、
その中間の任意の角度での設置が可能である。但し、そ
の設置方向によって、垂直方向の視認角度範囲は変化す
る。

【０１２４】図１７Ｂ及び図１７Ｃは、同じ長さの蛍光
灯２７を水平配置した場合及び垂直配置した場合の、視
認角度範囲の比較図である。

【０１２５】図１７Ｂの水平配置の場合、蛍光灯２７の
右端を発した照明光２８は、ホログラム２によって回折
されて再生像２９を形成し、この再生像２９は観察者３
０によって認識される。一方、蛍光灯２７の左端を発し
た照明光３１は、ホログラム２によって回折されて再生
像３２を形成し、この再生像３２は観察者３３によって
認識される。この観察者３０の位置と観察者３３の位置
とがホログラム２に対してなす角度が、水平配置時の視
認角度範囲となる。

【０１２６】また、図１７Ｃの垂直配置の場合、実線で
示される蛍光灯２７の下端を発した照明光３４は、ホロ
グラム２によって回折されて再生像３５を形成し、この
再生像３５は観察者３６によって認識される。一方、蛍
光灯２７の上端を発した照明光３７は、ホログラム２に
よって回折されて再生像３８を形成し、この再生像３８
は観察者３９によって認識される。この観察者３６の位
置と観察者３９の位置とがホログラム２に対してなす角
度が、垂直配置時の視認角度範囲となる。

【０１２７】水平配置の場合と垂直配置の場合とを比較
すれば、垂直配置の方が視認角度を広く取れることがわ
かる。見方を変えれば、垂直配置に近い構成を取ること
で、より短い蛍光灯を使用することが可能となる。厳密
には、再生用照明光の光路に蛍光灯を垂直に配置するの
が、より好ましい。

【０１２８】図１８は、本発明の第２の実施形態におけ
る光学式表示装置の構成を示す側面図である。この実施
形態でも、本発明の光学式表示装置は、トンネル内の道
路標識として用いられている。

【０１２９】図１８において、４０は本実施形態の光学
式表示装置、４１は線状光源である蛍光灯、４２は蛍光
灯灯具、４３は反射板である。光学式表示装置４０は、
トンネル６の天井面７に配置されている。

【０１３０】蛍光灯４１を発した直接光と反射板４３で
一旦反射された間接光とが合成されて、照明光４４が形
成される。この反射板４３の効果によって、一層明るい
表示が可能になる。照明光４４のうちでホログラム２に
入射するものは、これによって回折されて再生光４５と
なり、仮想表示面１０に再生像１１が形成される。この
とき、正面から見た再生像１１は、トンネル６の内部を
通行中の車から見ると、制限速度表示の道路標識があた
かもトンネル６の天井面７から離れて下がった位置に吊
り下げられているかのように見えることになる。しか
し、これは仮想表示面１０の上での表示（再生像１１）
であり、現実的にその箇所には何も物体は存在しない。
従って、車との接触事故などは全く起こり得ない。

【０１３１】なお、仮想表示面１０は、空間内に仮想的
に設けられた平面または曲面である。また、ホログラム
２の表面からの反射光は、路面に向かう方向（この方向
の反射光は図１８に図示されている）、或いは天井面７
に向かう方向（この方向の反射光は図１８に図示されて
いない）に偏向させることができるため、運転者の目に
直接入ることはない。むしろ、これらの反射光は、それ
ぞれ道路面や天井面を照らす照明光となり得て、有用に
活用され得る。

【０１３２】また、蛍光灯４１からの照明光４４の一部
は、蛍光灯灯具４２や反射板４３によって遮られるた
め、これも運転者の目に直接入ることはない。照明光４
４のうちで直接に道路面や天井面に向かう光も、それぞ
れ道路面や天井面を照らす照明光となり得て、有用に活
用され得る。

【０１３３】蛍光灯４１及び蛍光灯灯具４２を含む光源
部は、家庭やオフィスで使用されている一般的な灯具が
使用して構成できるが、トンネル内の清掃時に水が入ら
ないように、防水対策を施すことが好ましい。例えば、
蛍光灯４１と蛍光灯灯具４２とを透明なカバーで覆うこ
とによって、光源部を構成してもよい。

【０１３４】（第３の実施形態）前述の視認角度範囲が
蛍光灯の長さとその配置方向とに依存するという特性を
利用すると、意図的に視認範囲を制限することができ
る。例えば、図１９に示すように道路標識がその１００
ｍ手前から見え始め且つ５０ｍ手前で見えなくなるよう
な構成を、蛍光灯の長さ及び配置方向の適切な設定によ
って実現することができる。

【０１３５】なお、この構成は、本明細書に述べられて
いる何れの実施形態における本発明の光学式表示装置に
おいても、実施可能である。

【０１３６】（第４の実施形態）図２０は、蛍光灯４６
の設置位置が入射平面１５から離れている場合の本発明
の光学式表示装置の平面図である。

【０１３７】色変化と水平方向の視認角度範囲の減少と
が僅かに伴うが、このような場合でも、再生像４８は良
好に認識できる。但し、このときは、図２０に示すよう
に、蛍光灯４６が入射平面１５から移動した方向と反対
側に移動した位置から、観察者４９は観察しなければな
らない。これは、照明光４７がホログラム２に対して斜
めに入射し、これによって、再生像４８も入射平面１５
から離れた位置に結像するためである。光学式表示装置
の設置場所の制約等の理由により蛍光灯４６を入射平面
１５上に設置することが困難な場合、前記のような配置
を積極的に利用して表示を行うとよい。もちろん、意図
的にこのような再生配置を考慮してホログラムを作製す
ることが可能なことは、言うまでもない。

【０１３８】なお、この構成は、本明細書に述べられて
いる何れの実施形態における本発明の光学式表示装置に
おいても、実施可能である。

【０１３９】（第５の実施形態）これまでは、一つのパ
ターンマスクに対するプロセスと、これにより作製され
たホログラムの再生のみ記述してきた。単色表示の場合
はこれでよいが、カラー表示を行う場合は、表示するカ
ラーに対応する異なったパターンマスクを用いてホログ
ラムを作製し、これを積層することでカラー表示を実現
する。

【０１４０】図２１Ａは、カラー３原色に対応する３枚
の露光用パターンマスクである。これらのパターンマス
クを被写体として使用して、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ単色の
ホログラムを作製する。図２１Ｂは、作製されたホログ
ラムを３枚重ねたときの再生像の様子である。また、図
２１Ｃは、作製されたホログラムを一枚の基板の上に積
層した様子を示すものである。

【０１４１】本発明の実施形態で述べているホログラム
の有用な特性、即ち上下方向の開口制限幅を広げてもそ
の視認範囲で再生像の色が変わらないという特性は、各
々のカラーに対して成立する。従って、積層されたホロ
グラムのカラー再生像の色は、その視認範囲で変わらな
い（厳密に言うと再生波長はわずかに変化しているが、
人間の目には大きな色変化としては認識されない）。再
生像の中心位置における再生波長の変化は、図２２に、
参照光の入射角度θに対する波長シフト比（ΔλＲ／Δ
λＴ）として示すように、各色のホログラム作製時に設
定した参照光の入射角度θに依存する。即ち、参照光の
入射角度θが大きくなれば、色変化も大きくなる。しか
し、例えば参照光の入射角度θ＝３０度の場合を例に取
ると、標識として要求される視認角度±２度の範囲での
色変化（波長変化）は約４ｎｍであり、ほとんど人間の
目で検知できるような色の変化ではない。従って、通常
に用いられる参照光の入射角度θ＝４５度以下において
は、再生像は単色として認知される。

【０１４２】なお、図２２に示す波長シフト比（ΔλＲ
／ΔλＴ）とは、従来のレインボウホログラムのような
透過型構成における波長シフト量ΔλＴに対する、反射
型ホログラムである本発明の構成における波長シフト量
ΔλＲの比率を示す。

【０１４３】さらに厳密に言うと、再生像内にも色分布
が存在し、参照光の入射角度θが大きくなれば、その色
分布も大きくなる。この関係は、図２３に、参照光角度
と再生波長幅との関係として示されている。ここで、Ｈ
はホログラムの高さを示している。図２３より、パラメ
ータＬ／Ｈを大きな値に選ぶことで、通常用いられる参
照光角度４５度以下の範囲においては、色分布を、認識
できないレベルまで小さくすることができる。

【０１４４】また、この再生像内の色分布は、観察する
位置によっても変化する。即ち、観察する位置が遠くに
行けば行くほど、色変化も大きくなる。この関係は、図
２４に、規格化観察位置と再生波長幅との関係として示
されている。これより、パラメータＬ／Ｈを適切に選ぶ
ことで、色分布を、認識できないレベルまで小さくする
ことができる。

【０１４５】さらに好ましくは、Ｌ／Ｈの値を実質上無
限大に選ぶことができれば、倍率の変化を理論上無くす
ことができる。定義に戻って考えて見ると、Ｌ／Ｈの値
を実質上無限大に選ぶということは、 スリットからホ
ログラムに引いた直線が傾きを持たないということに対
応する。従って、ホログラムの高さ方向には光の拡散効
果を持たずホログラムの幅方向にのみ光の拡散効果を有
する１次元ディフューザで、スリット及びすりガラスを
置き換えればよい。このようなディフューザとしては、
回折格子を用いた構成やホログラフィックに作製されて
いる構成など、幾つもの構成例があり、例えば、円筒レ
ンズが配列された構成を有するレンチキュラーレンズシ
ートを用いても良い。

【０１４６】なお、このような場合の露光光学系の構成
は、図１４を参照して説明した通りである。

【０１４７】上記で説明した本実施形態の構成は、本明
細書に述べられている何れの実施形態における本発明の
光学式表示装置においても、実施可能である。

【０１４８】（第６の実施形態）図２５Ａ〜図２５Ｃに
示すように、本発明のホログラム２は、曲げたり、丸め
たり、折り畳んだりすることができる可撓性基板に積層
することも、可能である。

【０１４９】前記したホログラム２の作製プロセスにお
いて、ドライフィルムタイプのフォトポリマをガラス基
板に貼り付けることでホログラム乾板を形成したが、プ
ロセス後には、ホログラム像が記録されたこのフォトポ
リマは、ガラス基板からはがして別の基板に貼り替える
ことが可能である。プラスチックフィルム、紙、布な
ど、またこれに限らない他の可撓性基板に貼り替えられ
た本発明のホログラム２は、図２５Ａ〜図２５Ｃに示す
ように、曲げたり、丸めたり、折り畳んだりすることが
できる。こうすることで、不要時に表示装置のコンパク
トな収納が可能になり、また、容易に持ち運ぶことが可
能となる。

【０１５０】また、このときに、光源は持ち運ぶ必要が
ない。なぜなら、蛍光灯が使用されている場所を見つけ
るのは極めて容易であり、一般の家庭、オフィス、駅、
電車、エレベータ等で用いられている蛍光灯の近傍でホ
ログラムを広げるだけで、簡単に再生像を得ることがで
きる。このため、本発明のホログラムは、広告、案内表
示、看板等として、或いはこれ以外の様々な用途で、有
効に利用可能である。また、設置方法も、壁面に押しピ
ンやテープ等のありふれた手段を用いて貼り付けるだけ
で十分である。以上に述べたような形態がとれるのは、
本発明では、最も普及している光源と言える蛍光灯で、
ホログラムの再生像表示ができるためである。

【０１５１】また、複数枚のホログラムを重ねること
で、ファイル或いは本の様な形態に構成することも可能
である。この場合には、蛍光灯の下で一枚一枚ページを
めくるように再生像を見ることができ、商品のカタロ
グ、絵本、地図等として、或いはこれ以外の様々な用途
で、有効に利用可能である。

【０１５２】さらに、図２５Ｄに示したようなループ状
の可撓性基板に像を記録し、これをロールで動かすこと
で連続した画像の再生ができる。また、図２５Ｅに示す
ような巻取り式の形態を取ってもよい。

【０１５３】上記で説明した可撓性基板にホログラムを
積層する本実施形態の構成は、本明細書に述べられてい
る何れの実施形態における本発明の光学式表示装置にお
いても、実施可能である。

【０１５４】（第７の実施形態）一般に露光用レーザと
して使用されるレーザは、アルゴンレーザ或いはクリプ
トンレーザであり、それぞれ４８８ｎｍ、５１４．５ｎ
ｍと６４７．１ｎｍが、主要発振波長である。この３つ
の波長で露光を行えば、その波長でのカラー再生表示が
可能であるが、例えば人間の目の視感度が最も高い５５
０ｎｍでの緑色の表示を行いたい場合や、５７０ｎｍ近
傍の黄色を表示したい場合など、レーザの発振波長以外
の色の再生表示を行うときには、一般には次のようなプ
ロセスが必要となる。

【０１５５】ホログラム材料として銀塩を使用した場合
は、５１４．５ｎｍのアルゴンレーザで露光後に、サン
プルを適切な溶液に浸してホログラムの周期構造の間隔
を広げ、５５０ｎｍ或いは５７０ｎｍに再生波長をシフ
トする。また、ドライフィルム型のフォトポリマの場
合、同じく５１４．５ｎｍのアルゴンレーザで露光した
サンプルをＵＶ光による全面照射の後、カラーチューニ
ングフィルムをこれに積層して、熱処理が施される。カ
ラーチューニングフィルムからフォトポリマ側に、これ
を膨潤させる物質が移動することで、周期構造の間隔が
広がり、５５０ｎｍ或いは５７０ｎｍに再生波長がシフ
トされる。このような方法は、いずれにしてもレーザ露
光後に付加的なプロセスを施す必要があり、生産効率の
向上という観点から見て好ましくない。

【０１５６】これに対して、本発明の光学式表示装置の
ホログラムでは、レーザ露光時に参照光と物体光とを適
切な角度でホログラム乾板に入射させるように設定する
ことで、その後の付加的なプロセスを経ることなく、再
生色のシフトが可能となる。

【０１５７】図２６は、レーザ発振波長以外の色で再生
表示を行うホログラムの作製光学系の側面図を示してい
る。図１５Ａに示した光学系とは異なり、ホログラム乾
板５０は、物体光の光軸に対してθobjなる角度で傾い
て配置されている。また、被写体であるパターンマスク
５１も、同様にθobjなる角度で傾いて配置されてい
る。このパターンマスク５１は、前記したパターンマス
ク１３よりもさらに一方向に縮小して作製されている。
厳密に言うと、その縮小率は一様ではなく、パターンマ
スク５１の位置によって連続的に変化する縮小率を持っ
て作製されている。一方、参照光５２は、ホログラム乾
板５０の裏面よりθrefなる角度で入射するように、構
成されている。

【０１５８】このような作製光学系を用いて、例えば波
長λ＝５１４．５ｎｍのレーザ光で露光を行うとき、物
体光角度θobjを−２５．３゜及び参照光角度θrefを４
２．１゜とすることで、再生時には、ホログラム乾板の
正面に波長λE＝５５０ｎｍの明るい緑色の再生像が観
察できる。このとき、波長５５０ｎｍの照明光の入射角
度は１５゜となっている。

【０１５９】また、同じく波長λ＝５１４．５ｎｍのレ
ーザ光で露光を行うとき、物体光角度θobjを−３３．
１゜及び参照光角度θrefを５１．２゜とすることで、
再生時には、ホログラム乾板の正面に波長λE＝５７０
ｎｍの明るい黄色の再生像が観察できる。このとき、波
長５７０ｎｍの照明光の入射角度も１５゜となってい
る。

【０１６０】なお、上記の角度は、 θRE ＝ sin^-1［ｎsin｛（θO＋θR）／２＋π−φ｝］ θOE ＝ sin^-1［ｎsin｛（θO＋θR）／２＋φ｝］ という関係式から求められる。ここで、θRE及びθOE
は、それぞれ表示させたい波長における照明光及び再生
光の入射角度である。πは円周率、ｎはホログラム材料
の平均屈折率であり、ここではｎ＝１．５２として計算
を行った。また、θR、θO、φは、それぞれ、 θO ＝ sin^-1（sinθobj／ｎ） θR ＝ sin^-1（sinθref／ｎ）−π φ ＝ sin^-1［λsin｛（θO−θR）／２｝／λE］ で表されるパラメータである。

【０１６１】このようにして、所望の再生波長を示すよ
うに作製されたホログラムを用いれば、連続した発光分
布を持つ光源、例えば白色蛍光灯との組み合わせによ
り、任意の中間色を表示することができる。また、ＲＧ
Ｂ３色に対応する３つの発光ピークを持つ光源、例えば
３波長型の蛍光灯との組み合わせにより、光利用効率の
高い明るい再生像の表示が可能になる。

【０１６２】上記で説明した実施形態の構成は、本明細
書に述べられている何れの実施形態における本発明の光
学式表示装置においても、実施可能である。

【０１６３】（第８の実施形態）本発明の第５の実施形
態の説明の中で既に述べたように、垂直方向に観察者の
視野を移動するとき、再生波長はわずかに変化してい
る。ホログラム作製時に物体光が正面から入射すると仮
定すると、この色変化の程度は設定した参照光の入射角
度θに依存し、θが大きくなれば色変化も大きくなる。
例えば、θが４５度を超える場合、標識として要求され
る視認角度±２度の範囲で、６ｎｍ以上の再生波長変化
が再生像の中心において生じ、色相変化の大きいところ
では、人の目にもわずかに色が変化することが認識され
る。また、像内部での色分布も、顕著になってくる。

【０１６４】これを抑制するためにパラメータＬ／Ｈを
最適に選んでホログラムを作製する方法については、第
５の実施形態の説明の中で既に述べたが、本発明の光学
式表示装置のホログラムでは、作製後に色変化を最小に
抑えることのできるホログラムの設定角度が存在する。
その設定角は、照明光と物体光のなす角度の概略１／２
の角度であって、厳密には、 θac ＝ sin^-1［ｎsin｛（θO＋θR＋π）／２｝］ という関係式を満たす角度である。

【０１６５】例えば、露光波長を５１４．５ｎｍとし、
参照光の入射角度θref＝４５°及び物体光の入射角度
が０°のとき、上式より、θac＝２１．４°となる。こ
のとき、標識として要求される視認角度±２度の範囲
で、約０．２ｎｍの再生波長変化しかなく、色の変化は
認識されることはない。また、再生像内部での色分布
も、極めて小さく抑えられる。なお、このとき、わずか
に長波長側に再生波長がシフトするので、これを見込ん
だ作製光学系の設定を行うことが好ましい。

【０１６６】図２７Ａは、ホログラムの設置角度をθac
に近くした場合の設置状況を示し、図２７Ｂは、比較の
ために通常の設置状況を示す。

【０１６７】図２７Ａの様にホログラム５３の設置角度
をθacに限りなく近づけていくと、照明光５４の光路と
再生光５５の光路とが接近する。このため、現実的に
は、設置角度を、θacにできる限り近く、且つ再生像を
見ようとする観察者５６が照明光５４を遮らないような
角度として、ホログラムを設置することが好ましい。或
いは、第４の実施形態で述べたように、図示されていな
い照明用線状光源をわずかに左右に移動し、照明光５４
と観察者５６とが重ならないようにするとより好まし
い。

【０１６８】上記で説明した本実施形態の構成は、本明
細書に述べられている何れの実施形態における本発明の
光学式表示装置においても、実施可能である。

【０１６９】（第９の実施形態）ホログラムのサイズを
大きくすれば、仮想表示面及び再生像のサイズを大きく
できる。しかし、ホログラム作製光学系で通常実現され
ている露光面積はφ３００ｍｍからφ４００ｍｍ程度で
あり、再生像のサイズは、この大きさが限界となる。こ
れを超えて大きな露光面積を実現することは不可能では
ないが、 （１）レンズ、ミラー等の光学部品の作製が困難で高コ
ストである （２）レーザビームが極端に広げられたことにより光強
度が低下する （３）上記（２）に伴って露光時間が増大する （４）上記（３）に起因して露光条件が不安定化する
（空気の揺らぎ、振動、レーザの安定性等の悪影響が確
率的に高まる） などの問題点が生じる。これらの困難な課題を回避する
ために、本発明の光学式表示装置では、より安定な条件
で作製可能な小型の要素ホログラムを準備し、この要素
ホログラムをちょうどタイルを貼るように組み合わせる
ことで、大型サイズのホログラムを形成する。

【０１７０】図２８は、１ｍ角のホログラムを構成した
例である。ここでは、２５ｃｍ角の要素ホログラム１６
枚を４×４のマトリックス状に配置して、１ｍ角を実現
している。各要素ホログラムは、被写体である約１ｍ角
のパターンマスクを縦横それぞれ４等分に分割し、この
分割された要素マスクを用いて作製されたものである。
２５ｃｍサイズの露光において、上記の困難な課題は発
生しない。

【０１７１】上記で説明した本実施形態の構成は、本明
細書に述べられている何れの実施形態における本発明の
光学式表示装置においても、実施可能である。

【０１７２】（第１０の実施形態）本発明の光学式表示
装置における従来の装置には見られない特長は、これま
で各実施形態として基本的構成を示してきた光学式表示
装置を新たに一つの表示ユニットとし、これを配置面上
に複数個配置することで、各ユニットからの再生像を仮
想表示面上で合成表示することができるという点であ
る。例えば、観察者から見て表示ユニットが左右に並ん
で配置される場合、それぞれの再生像を仮想表示面上で
合成することで、表示幅を左右に広げることができる。

【０１７３】図２９Ａ及び図２９Ｂは、表示ユニット５
７を３つ左右に並べて構成した光学式表示装置の一例の
正面図及び側面図である。

【０１７４】蛍光灯５８により再生されるホログラム再
生像５９は、各表示ユニットごとに異なり、それぞれの
表示ユニットで「Ａ」「Ｂ」及び「Ｃ」の各文字を一つ
づつ再生表示するように構成されている。図示したよう
に各表示ユニットを左右に近接して配置したとき、各文
字が並んで一つの言葉として認識できるようになる。

【０１７５】各ユニットの間には遮蔽板６０を配置し、
各ユニットの蛍光灯が他のユニットのホログラムを再生
しないようにすることが望ましい。

【０１７６】（第１１の実施形態）表示される情報が図
２９Ａのような文字列であれば、文字間に若干の隙間が
あっても、全く問題なく情報は観察者に伝わる。しか
し、表示される情報が図形である場合、その中に隙間が
できるということは好ましくなく、場合によってはその
隙間自体が一つの情報として認知され、結果的に本来伝
えられるべき情報と異なる情報として観察者が認識して
しまう可能性がある。第１０の実施形態の構成の場合、
各表示ユニットのホログラムを完全に密着して配置した
としても、蛍光灯を基本位置に配置した場合は、各ホロ
グラムからの再生像は仮想表示面上で離れた位置に再生
され、上記の課題が発生する。

【０１７７】このような課題を解決するために、本実施
形態では、本発明の第４の実施形態で述べた手法を用い
る。即ち、蛍光灯のオフセット配置による再生像の結像
位置のシフトを積極的に利用することで、像のつなぎ目
のない大きな合成再生像を構成する。

【０１７８】図３０Ａ及び図３０Ｂは、表示ユニットを
３つ左右に並べて一つの大きなパターンを表示する光学
式表示装置の一例を示す図であり、それぞれ、分割され
た再生像及び継ぎ目なく合成された再生像を示す。

【０１７９】各表示ユニットは、図３０Ａに示されたよ
うな個々の再生像を表示するように構成されている。各
ユニットを左右に並べて配置し、破線で示された左側の
表示ユニット６１の蛍光灯６２を左に移動させると、再
生像６３は右側に移動し、中央に置かれた表示ユニット
６４の再生像６５に隙間なく並んで表示されるようにな
る。同様に、右側の表示ユニット６６の蛍光灯６７を右
に移動させると、再生像６８は左側に移動し、中央に置
かれた表示ユニット６４の再生像６５に隙間なく並んで
表示されるようになる。

【０１８０】上記したように、本発明によれば、再生像
を隙間なくつなぎ合わせることができ、これにより大き
なパターンの表示が可能になる。

【０１８１】（第１２の実施形態）本発明の光学式表示
装置の特徴を十分に発現する構成は、観察者から見た再
生像の奥行き方向に表示ユニットを複数配置し、それぞ
れのホログラムからの再生像を仮想表示面上で合成する
構成である。

【０１８２】図３１Ａは、本発明の第１２の実施形態に
おける光学式表示装置の構成を示す側面図である。この
実施形態では、本発明の光学式表示装置が、トンネル内
の道路標識として用いられている。具体的には、６９は
本実施形態の光学式表示装置、７０〜７２は表示ユニッ
ト、７３〜７５はホログラム、７６〜７８は線状光源で
ある蛍光灯を示している。表示ユニット７０〜７２は、
トンネル７９の天井面８０に並んで配置されている。

【０１８３】以上のように構成された光学式表示装置６
９について、以下にその動作を説明する。

【０１８４】まず、ホログラム７３、７４、７５には、
図３１Ｂに示すような制限速度を表す道路標識の原画パ
ターン８１がそれぞれ分割されて、本発明の第１の実施
形態で述べたような手法で記録されている。即ち、図３
１Ｃに示すように、ホログラム７３には原画パターン８
１を分割して得られる下部約１／３の要素パターン８２
が記録されており、ホログラム７４には中央部約１／３
の要素パターン８３が記録されており、ホログラム７５
には上部約１／３の要素パターン８４が記録されてい
る。なお、各ホログラムの作製光学系において、要素パ
ターンのパターンマスクとホログラム乾板とをそれぞれ
異なる距離に配置することで、各ホログラムが作製され
ている。

【０１８５】図３１Ａに示したように、蛍光灯７６によ
るホログラム７３の再生像８５は、仮想表示面８６の近
傍に形成されるように構成されている。同様に、蛍光灯
７７によるホログラム７４の再生像８７は仮想表示面８
８の近傍に形成されるように、また蛍光灯７８によるホ
ログラム７５の再生像８９は仮想表示面９０の近傍に形
成されるように、それぞれ構成されている。このとき、
正面から見た再生像８５、８７、８９は、図３１Ｄに示
すように一つの像として合成されるため、これをトンネ
ル７９の内部を通行中の車から見ると、制限速度表示の
道路標識が、あたかもトンネル７９の天井面８０から吊
り下げられているかのように見える。しかし、これは仮
想表示面上での表示であり、現実的にその表示面には何
も物体は存在しないので、車との接触事故などは全く起
こり得ない。

【０１８６】この構成によるメリットは、配置する表示
ユニットの数をＮとしたときに、表示ユニットの高さを
ほぼ１／Ｎの割合で小さくできるという点である。この
ように極めて平坦な構造の光学式表示装置によってトン
ネル掘削の断面積を削減することができ、これによる建
築コストの削減効果は大きい。

【０１８７】（第１３の実施形態）図３２は、本実施形
態における光学式表示装置の斜視図である。これは、ト
ンネル内の非常用電話の位置を表示するために構成され
た例であり、９１は蛍光灯、９２はホログラムユニッ
ト、９３は非常用電話である。

【０１８８】このホログラムユニット９２は、図３３に
示すような構造を有している。具体的には、９４は第１
ホログラム、９５は第２ホログラム、９６は表示板であ
り、第１ホログラム９４はホログラムユニット９２の第
１面９７の側に、また第２ホログラム９５はホログラム
ユニット９２の第２面９８の側に、それぞれ再生像を形
成するよう構成されている。第１ホログラム９４が配さ
れる表示板９６の第１面９９には、第１ホログラム９４
によって再生される表示情報と同一の情報が記されてお
り、同様に、第２ホログラム９５が配される表示板９６
の第２面１００には、第２ホログラム９５によって再生
される表示情報と同一の情報が記されている。

【０１８９】このように構成されたホログラムユニット
９２は、図３２に示したように、線状光源である蛍光灯
９１の下に配置される。この動作を説明するために、図
３４の側面図を参照すると、蛍光灯９１の領域１０１か
ら発する照明光１０２によって、第１ホログラム９４の
再生像１０３が形成される。この例では、「非常用電
話」の文字が表示される。一方、蛍光灯９１の領域１０
４から発する照明光１０５によって、第２ホログラム９
５の再生像１０６が形成され、同様に「非常用電話」の
文字が表示される。従って、この光学式表示装置の両側
にいる人に、それぞれ非常用電話９３の位置を明確に示
すことができる。また、この例の場合、表示板９６の両
側に「非常用電話」の文字情報が記されており、透明な
ホログラム面を通じて反対側の表示を確認できる。従っ
て、例えば蛍光灯９１が点灯しない緊急の場合にも、懐
中電灯などで非常用電話９３の位置を確認できる。

【０１９０】なお、ここでは同一の情報を表示する例に
ついて説明したが、それぞれのホログラムに異なる情報
を記録することで両側に異なる情報を表示することが可
能であることは、言うまでもない。

【０１９１】（第１４の実施形態）図３５は、本実施形
態における光学式表示装置の斜視図であり、１０７は蛍
光灯、１０８は第１のホログラムユニット、１０９は第
２のホログラムユニットである。

【０１９２】このホログラムユニット１０８及び１０９
は、それぞれ図３６に示すような構造を有している。す
なわち、１１０は第１ホログラム、１１１は第１表示
板、１１２は第２ホログラム、１１３は第２表示板であ
る。このように構成された第１及び第２のホログラムユ
ニット１０８及び１０９は、図３５に示したように、線
状光源である蛍光灯１０７の両端近傍に配置される。

【０１９３】図３７の平面図を用いて、本実施形態にお
ける光学式表示装置の動作を説明する。

【０１９４】蛍光灯１０７から発する照明光１１４によ
って、第１ホログラム１１０の再生像１１５が形成され
る。一方、蛍光灯１０７から発する照明光１１６によっ
て、第２ホログラム１１２の再生像１１７が形成され
る。従って、この光学式表示装置の両側にいる人に、同
一の或いは異なった情報を表示することができる。

【０１９５】また、第１表示板１１１には、第１ホログ
ラム１１０の再生像１１５と同一の情報が記されてお
り、もう一方の第２表示板１１３には、第２ホログラム
１１２の再生像１１７と同一の情報が記されており、こ
れらは、それぞれ透明なホログラム面を通じて反対側か
ら確認できる。従って、例えば蛍光灯１０７が点灯しな
い緊急の場合にも、懐中電灯などで情報を確認すること
ができる。

【０１９６】なお、ここでは、緊急時の表示のために表
示板を設け、この両面に一つずつホログラムを配置する
構成を説明したが、これ以外の応用において、上記機能
を有する表示板が不用の場合には、ホログラムユニット
を１枚のホログラムで置き換えることもできる。このホ
ログラムは、その表面側及び裏面側から２重露光して記
録された反射型ホログラムであり、両側から、同一の或
いは異なった再生像を観察することができる。

【０１９７】（第１５の実施形態）以上の第１３及び第
１４の実施形態では、一つの線状光源から複数のホログ
ラムを再生する光学式表示装置の例を示したが、この再
生される複数のホログラムは、上記の例のように同一配
置面に置かれる必要はない。

【０１９８】図３８は、一つのホログラムを側壁に、及
びもう一つのホログラムを天井に配置した、本実施形態
における光学式表示装置の平面図である。

【０１９９】１１８は蛍光灯、１１９は第１ホログラ
ム、１２０は第２ホログラムである。蛍光灯１１８を発
した照明光１２１は、第１ホログラム１１９の再生像１
２２を形成し、照明光１２３は、第２ホログラム１２０
の再生像１２４を形成する。このような再生動作が実現
可能であるのは、本発明におけるホログラムが蛍光灯で
再生可能であるためである。

【０２００】このような複数のホログラムを同時に再生
する光学式表示装置の構成は、この形態に限られること
はなく、線状光源から全方位に発せられる光を照明光と
して巧みに利用することで、これ以外にも種々の構成が
可能になる。

【０２０１】なお、第１の実施形態では、ホログラムの
作製プロセスにおいて、参照光１６を入射平面１５の上
に入射させたが、これに限られるものではなく、あえて
この構成をとらないことも有効になる。例えば、物体光
を入射平面上に入射させ、その一方で参照光を入射平面
とは異なる平面上に入射させて、ホログラムを形成する
と、図３８に示した蛍光灯とホログラムとの配置におい
て、左方から入る照明光に対して再生像をホログラムの
正面から見ることができる。また、照明光の反射光と再
生像とが得られる方向が異なるため、見やすい表示が実
現する。

【０２０２】（第１６の実施形態）本発明におけるホロ
グラムの作製方法は、第１の実施形態で述べた方法に限
られることはない。例えば、一旦透過ホログラムとして
記録された像を再生し、これを反射型ホログラムとして
記録することも、可能である。

【０２０３】図３９Ａ及び図３９Ｂは、本実施形態にお
けるホログラムの作製光学系の側面図及び平面図をそれ
ぞれ示す。

【０２０４】図３９Ａに図示されるように、すりガラス
１２５に入射したレーザ光１２６は、拡散光１２７とな
ってスリット１２８に入射する。側面から見たスリット
１２８は幅が狭く、拡散光１２７の一部しか通過させな
い。従って、これを通過した光は、側面から見るとあた
かも一点から発した拡がり光に類似して見える。この光
がパターンマスク１２９の情報を読み取り、ホログラム
乾板１３０の上に物体光１３１として照射されるが、こ
れは、パターンマスク１２９のホログラム乾板１３０へ
の投影と見ることができる。被写体の情報を含むこの物
体光１３１は、ホログラム乾板１３０にこれと同じ側か
ら入射する参照光１３２との間で干渉縞を形成し、ホロ
グラム乾板１３０にこの干渉縞が記録される。

【０２０５】このとき、ホログラム乾板１３０に投影さ
れるパターンマスク１２９の「影」は拡大されているの
で、予めこの投影倍率を考慮して、パターンマスク１２
９は一方向に縮小して作製されている。この倍率は光学
系の設定によって異なるが、通常は約１．２倍〜約２倍
である。

【０２０６】一方、図３９Ｂの平面図に示されるよう
に、上方から見たスリット１２８の幅は広く、すりガラ
ス１２５を発した拡散光１２７を広い範囲にわたって通
過させる。図３９Ｂでは、スリット１２８の中央部を通
過した拡散光を実線で、またスリット１２８の両端部を
通過した拡散光を破線で示している。実線で示された拡
散光は、パターンマスク１２９を正面から見たときの情
報をホログラム乾板１３０に投影し、破線で示された両
拡散光は、それぞれスリット１２８の端部からパターン
マスク１２９を少し斜めに見たときの情報をホログラム
乾板１３０に投影する。これらの情報を含んだ物体光１
３１は、ホログラム乾板１３０に同じ側から入射する参
照光１３２との間で干渉縞を形成し、ホログラム乾板１
３０にこの干渉縞が記録される。これは、後にホログラ
ムを再生するときに、観察者の両眼に向けて異なった角
度から見たパターンマスク１２９の再生像を形成する原
理となる。

【０２０７】以上、わかりやすくするために側面図と平
面図とに分けて説明を行ってきたが、実際のホログラム
作製プロセスでは、上記の干渉縞の記録が同時に進行す
ることは、言うまでもない。

【０２０８】図４０は、上記のプロセスで作製されたホ
ログラムをマスタホログラムとし、そのマスタホログラ
ムから反射型ホログラムを得るための光学系を表すもの
である。マスタホログラム１３３に入射させる照明光１
３４は、このマスタホログラムを作製するときに用いた
参照光１３２に等しい。この照明光１３４によってマス
タホログラム１３３から再生光１３５が形成され、これ
が物体光となってホログラム乾板１３６に入射し、この
裏側から入射する参照光１３７との間で干渉縞を形成す
ることにより、反射型ホログラムが形成される。

【０２０９】以上のように、本実施形態では一旦透過型
ホログラムを作製し、これをマスタホログラムとして反
射型ホログラムを作製する。この方法により、反射型ホ
ログラムを作製する光学系構成が容易になり、また、再
生表示面とホログラムとの間の距離を再調整できるとい
う利点がある。即ち、マスタホログラム作製時にパター
ンマスク１２９が置かれていた位置に再生像１３８が形
成されるが、マスタホログラム１３３と再生像１３８と
の間の距離がｄ１であったのに対し、反射型ホログラム
１３６と再生像１３８との間の距離はｄ２となってい
る。これにより、再生像のホログラム面からの浮上量
を、拡大或いは縮小することができる。

【０２１０】（第１７の実施形態）図４１は、第１７の
実施形態におけるホログラムの作製光学系を示してい
る。これも、一旦透過型ホログラムを作製し、これをマ
スタホログラムとして反射型ホログラムを形成するプロ
セスである。

【０２１１】図４１において、３次元物体である被写体
１３９を照明光１４０で照射することで得られる物体光
１４１が、これと同じ側からホログラム乾板１４２に入
射する参照光１４３との間で干渉縞を形成する。これが
透過ホログラムとしてホログラム乾板１４２に記録され
て、マスタホログラム１４４となる。

【０２１２】図４２において、マスタホログラム１４４
に参照光１４３の共役波である照明光１４５を入射する
ことで、被写体１３９の再生像が得られる。ここでは、
スリット１４６をマスタホログラム１４４に近接して配
置し、これを通して出射してきた光を物体光１４７と
し、ホログラム乾板１４８の裏側から入射する参照光１
４９と間で干渉縞を形成させて、これを反射型ホログラ
ムとしてホログラム乾板１４８に記録する。なお、１５
０は、被写体１３９の再生像である。

【０２１３】このような手法をとることにより、３次元
物体、或いはホログラム面から離れた物体に対しても、
ボケのない再生像を得ることができる。

【０２１４】（第１８の実施形態）図４３は、第１８の
実施形態におけるホログラムの作製光学系を示してい
る。これも、一旦透過型ホログラムを作製し、これをマ
スタホログラムとして反射型ホログラムを形成するプロ
セスである。

【０２１５】図４３の光学系が図４２の光学系と異なる
のは、スリット１４６に代えて負のシリンドリカルレン
ズ１５１と開口１５２とを配置した点である。このシリ
ンドリカルレンズ１５１の働きにより、再生光１５３が
図中の上下方向において像を結ぶ位置をホログラム乾板
１５４の上に合致させることができ、これにより、３次
元物体或いはホログラム面から離れた物体に対して、シ
ャープな再生像を得ることができる。なお、１５５は、
被写体１３９の再生像である。

【０２１６】図４３では、再生像１５５がマスタホログ
ラムとホログラム乾板との間に形成される場合を想定し
て、負のパワーを持つシリンドリカルレンズ１５１を使
用しているが、図４３において再生像１５５がホログラ
ム乾板１５４の左側に形成される場合は、正のパワーを
持つシリンドリカルレンズを使用する。

【０２１７】（第１９の実施形態）図４４は、本発明の
第１９の実施形態における光学式表示装置の構成を示す
側面図である。この実施形態では、本発明の光学式表示
装置が、トンネル内の道路標識として用いられている。

【０２１８】図４４において、２０１は本実施形態の光
学式表示装置、２０２はホログラムスクリーン、２０３
はシリンドリカルレンズ、２０４はＬＥＤ表示装置であ
る。光学式表示装置２０１は、トンネル２０５の天井面
２０６に配置されている。なお、図示するように、トン
ネル２０５の幅方向（図面に垂直）をｘ方向、長手方向
をｙ方向、上下方向をｚ方向とする。

【０２１９】ＬＥＤ表示装置２０４に表示された画像
は、シリンドリカルレンズ２０３によってホログラムス
クリーン２０２の上に投影され、このホログラムスクリ
ーン２０２によって回折反射された画像は、仮想表示面
２０８の上に再生結像される。このとき、像２０９をト
ンネル２０５の内部を通行中の車から見ると、標識が、
あたかもトンネル２０５の天井面２０６から離れて下が
った位置に吊り下げられているかのように見える。しか
し、これは仮想表示面２０８の上での表示であり、現実
的にその表示面２０８には何も物体は存在せず、車との
接触事故などは全く起こり得ない。

【０２２０】仮想表示面２０８は、空間内に仮想的に設
けられた平面或いは曲面である。ホログラムスクリーン
２０２の表面で反射する反射光は、路面に向かう方向或
いは天井面２０６に向かう方向に偏向されて、運転者の
目に直接入ることはない。これらの偏向された反射光
は、それぞれ道路面や天井面を照らす照明光として、有
用である。

【０２２１】本実施形態の光学式表示装置が上記のよう
な機能を有する理由について、以下に説明する。

【０２２２】図４４において、ＬＥＤ表示装置２０４に
表示された画像は、シリンドリカルレンズ２０３によっ
てホログラムスクリーン２０２の上に結像される。 Ｌ
ＥＤ表示装置２０４に表示される画像は上下左右が反転
しており、また、シリンドリカルレンズ２０３の母線
は、ｘ方向に平行に置かれている。このとき、それぞれ
の構成要素は、画像のｚ成分だけがホログラムスクリー
ン２０２の上に合焦されるよう配置されている。言い換
えると、シリンドリカルレンズ２０３の作用によって、
前記画像に含まれている例えばｘ方向に延びる線や輪郭
が、ホログラムスクリーン２０２の上で最も鮮明になる
ように、各構成要素が配置される。その結果、ホログラ
ムスクリーン２０２の位置に通常の投射用スクリーンを
置いて見ると、そこには図４５に示すような、ｘ方向に
延びる線や輪郭のみが鮮明でｚ方向に延びる線や輪郭が
ぼけた像が写っていることになる。なお、図４５は、円
形及び正方形の像をシリンドリカルレンズ２０３で結像
し、ホログラムスクリーン２０２の位置に通常の投射用
スクリーンを置いたときに見える様子を、模式的に描い
た図である。

【０２２３】次に、ホログラムスクリーン２０２の機能
について、説明する。

【０２２４】図４６Ａ及び図４６Ｂは、光学式表示装置
２０１からホログラムスクリーン２０２とＬＥＤ表示装
置２０４とのみを取り出した構成の平面図及び側面図で
ある。シリンドリカルレンズ２０３がない場合、ホログ
ラムスクリーン２０２は、ＬＥＤ表示装置２０４の点Ａ
を発した光を仮想表示面２０８の上の点Ｂに結像する機
能を有している。

【０２２５】上記の機能を有するホログラムスクリーン
２０２は、例えば図４７に示す露光光学系で作製でき
る。すなわち、レンズ２１０によって集光されたレーザ
ビーム２１１は、点Ａの位置に置かれたピンホール２１
２を通過して発散光となり、後にホログラムスクリーン
２０２となるホログラム乾板２１３に、図中右側から入
射する。一方、点Ｂに向かって収束するレーザビーム２
１４は、ホログラム乾板２１３に、図中左側、即ち前記
のレーザビーム２１１とは反対側から入射する。これら
の２つのレーザビームの干渉パターンがホログラム乾板
２１３に記録されることで、上記のような機能を有する
ホログラムスクリーン２０２が構成される。

【０２２６】シリンドリカルレンズ２０３が光路内に配
置され、図４５に示したような、画像のｚ成分（即ちｘ
方向に延びる線や輪郭）のみが鮮明で画像のｘ成分（即
ちｚ方向に延びる線や輪郭）がぼけた像が投影される
と、ホログラムスクリーン２０２は、下記のような機能
を示す。

【０２２７】図４８Ａ及び図４８Ｂは、光学式表示装置
２０１の各要素を光線がどのように進んでいくかを示す
平面図及び側面図である。

【０２２８】まず、画像のｘ成分については、図４８Ａ
に示すように、シリンドリカルレンズ２０３の作用を受
けていないため、ＬＥＤ表示装置２０４の上に表示され
た点Ａの像がそのままホログラムスクリーン２０２に投
影されていると考えることができる。従って、図４５に
おいて点Ａを発した光が点Ｂに結像されたのと同様に、
ホログラムスクリーン２０２の作用により、ｘ成分のみ
（即ちｚ方向に延びる線や輪郭）が仮想表示面２０８の
上にシャープに結像されることになる。

【０２２９】一方、画像のｚ成分については、上述のよ
うにシリンドリカルレンズ２０３の作用によってホログ
ラムスクリーン２０２の上で最も鮮明になっている。こ
れを図示すると、図４８Ｂのように、ＬＥＤ表示装置２
０４の上に表示された点Ａの像が、ホログラムスクリー
ン２０２の上の点Ｃに結像されている。点Ｃには、点Ａ
を発してｚ方向に一旦広がった光がシリンドリカルレン
ズ２０３を透過した後、ｚ成分だけがある収束角度をも
って収束されている。このため、ホログラムスクリーン
２０２によって回折反射した後は、ｚ方向にわずかな発
散角度を持つ発散光となって、仮想表示面２０８の上に
投影される。

【０２３０】厳密に言うと、この発散光に含まれる各光
束は、僅かに異なった波長成分を有する。つまり、表示
装置の発光分布には数十ｎｍの幅があり、ホログラムス
クリーン２０２によって分光され、各波長ごとに異なる
角度で回折反射される。

【０２３１】以上では、ｘ成分とｚ成分とに分けて、Ｌ
ＥＤ表示装置２０４の上に表示された像がどのような経
過をたどって仮想表示面２０８の上に投影及び結像され
るかを説明してきたが、その結果として、観察者２１５
の目にはどのように見えるかを、次に説明する。

【０２３２】図４９Ａ及び図４９Ｂは、図４８Ａ及び図
４８Ｂからホログラムスクリーン２０２以降の光線を取
り出した平面図及び側面図で、仮想表示面２０８から離
れた位置から見ている観察者２１５の瞳に至る光線の経
路が示されている。

【０２３３】図４９Ａに示すように、観察者２１５の左
右それぞれの目には、仮想表示面２０８の上の１点Ｂか
ら光が発せられた場合と同様の光線が入射している。こ
れは即ち、画像のｘ成分が、仮想表示面２０８の上でシ
ャープな線や輪郭となって見えていることを示す。な
お、観察者２１５には、２本の破線で示された範囲内に
おいて、上記の画像が見える。

【０２３４】一方、図４９Ｂに示すように、観察者２１
５の両方の目には、ホログラムスクリーン２０２の１点
Ｃから発せられた場合と同様の光線が入射している。こ
れは即ち、画像のｚ成分が、ホログラムスクリーン２０
２の上でシャープな線や輪郭となって見えていることを
示す。なお、観察者２１５には、２本の破線で示された
範囲内において、上記の画像が見える。

【０２３５】上述のようなｘ成分とｚ成分とが互いに異
なった見え方をするとき、人の目には一つの画像として
認識することが困難なように思えるが、実はそうではな
い。

【０２３６】一般に、人の目には水平方向の両眼視差が
あるために、立体感や奥行き感が認識される。ここで、
両眼視差とは、一つの物体を見るときに右目と左目の視
野の中で物体の像が投影される位置が異なること、或い
はその位置の差を意味する。例えば、簡便のために縦に
延びる長い直線を両目で見たと仮定すると、右目も左目
もそれを縦に延びる長い直線であると認識できる。それ
と同時に、両眼視差によりその像が投影される位置がそ
れぞれの目で異なるため、水平方向に概略どのくらい離
れた位置にその長い直線が置かれているかを、経験的に
判断できる。

【０２３７】一方、鉛直方向に対しては、人の目は同じ
高さにあるために上記のような両眼視差は発生せず、そ
の結果として立体感や奥行き感が得られにくい。例え
ば、簡便のために横に延びる長い直線を両目で見たと仮
定すると、右目も左目もそれを横に延びる長い直線であ
ると認識できる。しかし、その像が投影される位置は両
方の目で変わらないため、視差は生じない。従って、鉛
直方向にどのくらい離れた位置にその長い直線が置かれ
ているかということを、明確には判断できない。例え
ば、高い鉄棒につかまるために飛びつこうとするとき
に、空を背景として左右に延びる直線として目に映る鉄
棒までの距離がつかめず、少しの瞬間だけ飛びつくこと
を躊躇する場合が、上述のケースに相当する。

【０２３８】重要なことは、水平方向の両眼視差こそ
が、立体感や奥行き感を与える最も支配的な要素であ
る。これに基づいて、上記した本発明の光学式表示装置
のｘ成分とｚ成分とそれぞれの見え方を、考察する。

【０２３９】図４９Ａで示したのは、観察者２１５の左
右それぞれの目には、画像のｘ成分のシャープな線や輪
郭が、仮想表示面２０８の上において見えているという
事実である。これは、上述の比喩で言うと、縦に延びる
長い直線の見え方に相当する。従って、観察者２１５の
左右それぞれの目には両眼視差が生じているため、画像
がちょうど仮想表示面２０８の上に位置しているという
ことが認識される。

【０２４０】一方、図４９Ｂに示したのは、観察者２１
５の左右それぞれの目には、画像のｚ成分のシャープな
線や輪郭が、ホログラムスクリーン２０２の上において
見えているという事実である。これは、上述の比喩で言
うと、横に延びる長い直線の見え方に相当する。従っ
て、観察者２１５の左右それぞれの目には両眼視差が生
じないため、画像の位置を明確には判断できない。

【０２４１】従って、ｘ成分のシャープな線や輪郭が、
両眼視差を与える主因子であり、位置を認識する上での
支配的な要因となるため、結果的に、観察者の目には仮
想表示面２０８の位置に像が浮かんでいるように見える
ことになる。

【０２４２】なお、上記の説明では省略したが、ホログ
ラムスクリーン２０２、シリンドリカルレンズ２０３、
ＬＥＤ表示装置２０４の相対的な設置角度は、意図的に
傾けてある。これは、ＬＥＤ表示装置２０４の上に通常
は縦横等間隔に形成されているマトリックス状の画素配
列を、歪むことなく鮮明にホログラムスクリーン２０２
の上に結像させるためである。これは、建築物の撮影時
に用いられるフロントライジングと呼ばれるテクニック
である。すなわち、通常のカメラを背の高いビルのよう
な建築物に向けて、見上げるような形で写真撮影する
と、本来長方形であるビルの形が、図５０に示したよう
な台形型となって撮影される。フロントライジング法
は、このような形状の歪みを矯正し、且つ被写体全体で
焦点が合っているような写真を撮影する時に、用いられ
る。

【０２４３】フロントライジング法の手順を、図５１Ａ
〜図５１Ｄに示す。ここで、２１６はフィルム面、２１
７は撮影レンズである。

【０２４４】すなわち、まず通常の配置（図５１Ａ）か
らカメラを被写体の方に向け（図５１Ｂ）、次にフィル
ム面２１６だけを被写体に平行な方向へ傾ける（図５１
Ｃ）。このとき、前記した被写体の歪みが矯正される。
次に、撮影レンズ２１７を被写体に平行な方向へ傾ける
（図５１Ｄ）。このとき、被写体全体にわたって焦点が
合うようになる。なお、フロントライジングの名前は、
上記手順の結果として、撮影レンズ２１７がフィルム面
２１６に対して持ち上げられた形になることに由来す
る。

【０２４５】図５２は、これまでに説明してきた本実施
形態の光学式表示装置２０１のホログラムスクリーン２
０２、シリンドリカルレンズ２０３、ＬＥＤ表示装置２
０４のみを取り出して、左回りに回転させた図である。
ＬＥＤ表示装置２０４を被写体、シリンドリカルレンズ
２０３を撮影レンズ、ホログラムスクリーン２０２をフ
ィルム面と考えれば、本実施形態の光学式表示装置２０
１が、上記のフロントライジングと同じ構成をとってい
ることがわかる。

【０２４６】以上は、ＬＥＤ表示装置２０４が縦横に等
間隔に形成されているマトリックス状の画素配列を有し
ていることを想定したときの光学式表示装置２０１の配
置構成であるが、図５０に示したような台形の歪みを補
正するような画素配列を持つ表示装置を使用することが
できる場合は、これらの配置構成は異なってくる。

【０２４７】図５３は、台形の歪みを補正するようには
じめから上下反転した台形状の画素配列を持つ表示装置
２１８を用いるときの配置構成である。

【０２４８】ホログラムスクリーン２０２、シリンドリ
カルレンズ２０３、表示装置２１８が置かれる面（図で
は直線で示されている）は、それぞれの延長線が１点で
交わるように配置されている。これはシャインプルーグ
の条件（Scheimpflug condition）と呼ばれる、写真技
術分野においてよく知られた条件である。この条件を満
たすとき、表示装置２１８の上に表示された画像の全体
が、鮮明にホログラムスクリーン２０２の上に投影され
る。

【０２４９】本発明によれば、ｚ方向の光束は、僅かに
色が変わっているが、瞳に取り込まれる光束の中での色
変化は小さく、単色に見える。先にホログラムスクリー
ン２０２の作製方法を説明したときは単色レーザによる
方法のみを記述したが、同様の手法を用いて赤色、青
色、緑色のレーザによる多重露光を行えば、カラー画像
の表示が可能となる。

【０２５０】また、本実施形態では、シリンドリカルレ
ンズ２０３を用いているが、これに限るものではなく、
上記したように画像のｚ成分をホログラムスクリーン２
０２の上に鮮明に投影結像するものであれば、他の構成
も使用できる。例えば、縦横で焦点距離の異なるアナモ
ルフィック光学系や、通常の投影レンズとシリンドリカ
ルレンズとの組み合わせが、使用可能である。特に、ｘ
方向の焦点距離を変えられるレンズやミラーを用いる
と、像が観察される奥行き方向の位置を容易に変更する
ことができる。例えば、図５４Ａ及び図５４Ｂに示した
ように、ｘ方向にのみパワーをもつ可変焦点レンズ３０
１を配置すると、ＬＥＤ表示装置２０４の位置を変える
ことなしに像が形成される仮想表示面２０８の位置が前
後する。なお、可変焦点レンズ３０１の代わりに可変焦
点ミラーを用いて、光路を折り曲げた構成をとることも
可能である。

【０２５１】また、本実施形態では、画像表示装置とし
てＬＥＤ表示装置を使用しているが、これに限るもので
はなく、明るい画像を表示できるものであればよい。例
えば、ＬＥＤ、ＣＲＴ、高分子分散型液晶パネル、或い
は有機ＥＬパネルから選択された表示素子と、偏光スイ
ッチング素子と、から構成される画像表示装置を使用す
ることが考えられる。また、偏光スイッチング素子とし
ては、強誘電液晶パネルを含む構成が、使用可能であ
る。

【０２５２】以上に説明してきたように、本発明の光学
式表示装置によれば、ＬＥＤ表示装置２０４に表示され
た画像が仮想表示面２０８の上に再生結像されるが、こ
れは仮想表示面２０８の上での表示であり、現実的にそ
の表示面２０８には何も物体は存在しない。従って、車
との接触事故などは、全く起こり得ない。また、装置全
体の高さも低く設定できるため、狭い空間を有効に利用
できる表示装置を供することができる。

【０２５３】また、ここでは、本発明の光学式表示装置
に関して、トンネル内の道路標識としての応用を主に説
明してきたが、これに限られるものではない。本実施形
態で説明したのと同様の形態の光学式表示装置を、投写
型のディスプレイとして使用することも容易にできる。
画像がスクリーン面から手前に浮かんで見えるという特
性を活かして、ゲーム、アミューズメント等の分野での
様々な応用形態が考えられる。

【０２５４】また、図４７において、ホログラムスクリ
ーン２０２を作製する際に、点Ｂに向かって収束するレ
ーザビーム２１４をホログラム乾板２１３に図中左側か
ら入射させたが、これを図５５に示すような、ホログラ
ム乾板２１３の左側の点Ｅを発する発散光であるレーザ
ビーム２１９に置き換えてもよい。このようにして作製
されたホログラムスクリーン２２０は、図５６に示すよ
うに配置される。ホログラムスクリーン２２０以外の構
成要素は全く変わらないため、先の説明と同様に、ＬＥ
Ｄ表示装置２０４に表示された画像はシリンドリカルレ
ンズ２０３によって投影結像され、前記画像に含まれて
いる例えばｘ方向に延びる線や輪郭が、ホログラムスク
リーン２２０の上で最も鮮明になるように配置される。

【０２５５】一方、画像のｘ成分については、シリンド
リカルレンズ２０３の作用を受けないため、ＬＥＤ表示
装置２０４の上に表示された像がそのままホログラムス
クリーン２２０に投影されていると考えることができ
る。従って、ホログラムスクリーン２２０の作用によっ
て、ｘ成分のみ（即ちｚ方向に延びる線や輪郭）が、そ
のホログラムスクリーン２２０の左側の虚像である点像
Ｅがあった位置に新たに形成される仮想表示面２２１の
上に、シャープに結像されることになる。観察者には、
ホログラムスクリーン２２０の向こう側の仮想表示面２
２１の上にｘ成分の鮮明な像が見えるため、先の説明と
同様に、この場所に像が浮かんでいるように認識され
る。

【０２５６】このような光学式表示装置は、先の説明と
同様に道路標識として応用することが可能であるが、よ
り適した応用分野は、いわゆるヘッドアップディスプレ
イへの応用である。最もよく知られている応用例では、
自動車のダッシュボード上に配置され、フロントガラス
の向こう側のボンネットの上方付近に運転に必要な交通
情報、速度情報、ナビゲーション情報等を表示する。こ
のための配置構成の一例を、図５７に示す。この場合の
表示装置２０４としては、ＬＥＤ表示装置以外に、ＣＲ
Ｔ、液晶表示装置、蛍光表示管、有機ＥＬ等が使用でき
る。また、ホログラムスクリーン２２０は、先に説明し
たホログラムスクリーン２２０の作製時と同様に、発散
光を干渉させて作製される。なお、ホログラムスクリー
ン２２０をフロントガラス上に設置してもよい。また、
投影光学系も、上記の説明の通りに、シリンドリカルレ
ンズ、アナモルフィック光学系、或いは通常の投影レン
ズとシリンドリカルレンズとの組み合わせでもよい。

【０２５７】（第２０の実施形態）本発明によれば、ス
クリーンから離れた位置に２次元画像を投影することが
できる。この原理を応用して、３次元画像を見せる表示
装置を構成することも可能である。以下、その詳細につ
いて説明する。

【０２５８】人が一つの３次元物体を見るとき、右眼と
左眼とに映るその物体の像は、お互いに僅かに異なって
いる。この両眼視差と呼ばれる僅かな違いを手がかり
に、人は、その物体の立体的構造や奥行きを認識する。
この原理を利用して、表示装置に右眼像と左眼像を交互
に表示させ、それぞれの像を右眼と左眼に独立して見せ
ることで、３次元画像を認識させる方式の３次元表示装
置が多く提案されている。

【０２５９】一般に３次元画像を見ているときには疲労
感を生じ易く、場合によっては、車酔いに似たような気
分の悪さを感じることもある。こうした生理的現象は、
個人差があって一概には言えないが、これまでに３次元
画像の問題点として指摘されてきており、この問題を解
決するための研究開発が進められている。

【０２６０】本発明の表示装置に上記の３次元画像表示
原理を適用することにより、上記のような問題を解決す
る新しい３次元画像表示装置を構成することができる。
その構成を、図５８に模式的に示す。具体的には、４２
０はホログラムスクリーン、４０２は空間光変調素子、
４０３は投影光学系である。偏光めがね４０４を装着し
た観察者４１５には、３次元画像４０６が観察される。

【０２６１】ここで、空間変調素子４０２は、表示され
る画像の偏光方向を切り替えることができる画像表示装
置であればよく、直線偏光の方向を切り替えられるも
の、或いは円偏光の回転方向を切り替えられるものなど
が利用できる。こうした空間変調素子４０２としては、
既に１２０Ｈｚ以上で動作するものが一般に入手可能で
あり、人の目には認知できない速度で画像を切り替える
ことで、両眼視差による３次元画像表示が可能となって
いる。また、こうした素子を偏光スイッチング素子とし
て利用し、非偏光の表示装置、例えばＣＲＴ、有機Ｅ
Ｌ、高分子分散型液晶素子等と組み合わせることでも、
空間変調素子４０２を構成することができる。

【０２６２】また、投影光学系４０３としては、既に記
述したように、最も簡素な構成としてシリンドリカルレ
ンズを用いることができる。但し、これに限るものでは
なく、上記したように、画像のｚ成分をホログラムスク
リーン４２０の上に鮮明に投影結像するものであればよ
い。例えば、縦横で焦点距離の異なるアナモルフィック
光学系や、通常の投影レンズとシリンドリカルレンズと
の組み合わせでもよい。また、上述したように、ｘ方向
の焦点距離を変えられるレンズやミラーを用いると、像
が観察される奥行き方向の位置を容易に変更することが
できる。例えば、図５４Ａ及び図５４Ｂに示したよう
に、ｘ方向にのみパワーをもつ可変焦点レンズを配置す
ると、ＬＥＤ表示装置の位置を変えることなしに、像が
形成される仮想表示面の位置が前後する。なお、可変焦
点レンズの代わりに可変焦点ミラーを用いて、光路を折
り曲げた構成をとることも可能である。

【０２６３】また、偏光めがね４０４は、偏光板の方位
を互いに直交させてあり、これを装着することにより、
上記の空間光変調素子４０２によって切り替えられる画
像を、右眼及び左眼それぞれで独立して認知することが
できる。

【０２６４】本発明による３次元表示装置の特徴は、ス
クリーン面と画像が観察される位置とを離すことがで
き、さらに、それらの間の距離を変化させることができ
る点にある。これが、上記したような疲労感等の問題を
解決できるポイントである。つまり、画像がスクリーン
面上に固定されないため、目の焦点は、スクリーンでな
く実際の像に合うよう調節される。さらに、その像の位
置を変化させることができるため、実際の像が見えてい
るところに目の焦点と輻輳角を合わせることができ、自
然な３次元表示が可能となる。

【０２６５】（第２１の実施形態）先にも述べたよう
に、本発明の光学式表示装置における従来の装置には見
られない特長は、各実施形態として基本的構成を示して
きた光学式表示装置を新たに一つの表示ユニットとし、
これを配置面上に複数個配置することで、各ユニットか
らの再生像を仮想表示面上で合成表示することができる
点である。

【０２６６】図５９Ａ及び図５９Ｂは、表示ユニット２
２３を３つ左右に並べて構成した光学式表示装置の一例
の側面図及び正面図である。

【０２６７】仮想表示面２２４の上に形成される像２２
５は各表示ユニットごとに異なっており、図示する例で
は、それぞれの表示ユニットで「Ａ」「Ｂ」及び「Ｃ」
の各文字を一つずつ再生表示する。図示したように各表
示ユニットを左右に近接して配置すると、各文字が並ん
で一つの言葉として認識できるようになる。

【０２６８】または、図６０に示すように、１つの大き
なパターンを３つのパターン２７０、２７１、及び２７
２に分割して表示し、仮想表示面上で合成することもで
きる。

【０２６９】このように、観察者から見て表示ユニット
が左右に並んで配置される場合、それぞれの再生像を仮
想表示面上で合成することで、表示幅を左右に広げるこ
とができる。

【０２７０】さらに、本発明の光学式表示装置の特徴を
十分に発現する構成は、観察者から見た像の奥行き方向
に表示ユニットを複数配置し、それぞれの表示ユニット
からの像を仮想表示面上で合成する構成である。

【０２７１】図６１は、像の奥行き方向に表示ユニット
を複数配置した光学式表示装置２２６の構成を示す側面
図である。この実施形態では、本発明の光学式表示装置
２２６が、トンネル内の道路標識として用いられてい
る。具体的には、図６１において、２２６は本実施例の
光学式表示装置、２２７〜２２９は表示ユニットであ
り、各表示ユニット２２７〜２２９は、トンネル２３０
の天井面２３１に並んで配置されている。

【０２７２】各表示ユニット２２７〜２２９のホログラ
ムスクリーンは、図６２Ａ〜図６２Ｃに示す作製光学系
で作製される。これらの光学系は、何れも、基本的には
図４７で説明した光学系と同じである。但し、収束光と
して入射するレーザビームが集光する点が、それぞれ異
なっている。

【０２７３】図６２Ａは、表示ユニット２２７で用いら
れるホログラムスクリーンの作製光学系であり、レーザ
ビーム２３２は、点Ｆに収束するように入射される。図
６２Ｂは、表示ユニット２２８で用いられるホログラム
スクリーンの作製光学系であり、レーザビーム２３３は
点Ｇに収束するように入射される。図６２Ｃは、表示ユ
ニット２２９で用いられるホログラムスクリーンの作製
光学系であり、レーザビーム２３４は点Ｈに収束するよ
うに入射される。

【０２７４】図６１に示したように、表示ユニット２２
７の像２３５は、仮想表示面２３６の近傍に形成され
る。同様に、表示ユニット２２８の像２３７は、仮想表
示面２３８の近傍に形成され、表示ユニット２２９の像
２３９は、仮想表示面２４０の近傍に形成される。

【０２７５】表示ユニット２２７、２２８、２２９の各
々には、図６３Ａに示す制限速度を表す道路標識の原画
パターン２４１が分割された図６３Ｂに示すような要素
パターン２４２、２４３、２４４が、表示されている。
すなわち、表示ユニット２２７には原画パターン２４１
を分割して得られる下部約１／３の要素パターン２４２
が、像２３５として表示されている。同様に、表示ユニ
ット２２８には、中央部約１／３の要素パターン２４３
が像２３７として表示され、表示ユニット２２９には、
上部約１／３の要素パターン２４４が像２３９として表
示されている。

【０２７６】このとき、正面から見た再生像２３５、２
３７、２３９は、図６３Ｃに示すように一つの像として
合成されるため、これをトンネル２３０の内部を通行中
の車から見ると、制限速度表示の道路標識が、あたかも
トンネル２３０の天井面２３１から吊り下げられている
かのように見える。しかし、これは仮想表示面上での表
示であり、現実的にその表示面には何も物体は存在しな
いので、車との接触事故などは全く起こり得ない。

【０２７７】この構成によるメリットは、配置する表示
ユニットの数をＮとしたときに、表示ユニットの高さを
ほぼ１／Ｎの割合で小さくできる点である。このように
極めて平坦な構造の光学式表示装置によって、トンネル
掘削の断面積を削減することができ、これによる建築コ
ストの削減効果は大きい。

【０２７８】以上に述べてきたように、本発明によるホ
ログラムを用いた光学式表示装置においては、蛍光灯と
いう安価で長寿命の光源が初めて使用可能となった点の
工業的価値は、極めて高い。

【０２７９】但し、本発明の光学式表示装置の特徴を活
かすための光源は、蛍光灯に限るものではなく、細長い
線状光源であればよい。線状光源としては、既に述べた
ランプと縦長開口との組み合わせや、直管蛍光灯の他
に、小型電球を１次元に配列したもの、半導体レーザや
ＬＥＤの１次元アレイ、発光部を線状に形成した有機Ｅ
Ｌ、或いは光源の光を光ファイバなどの導光手段を用い
て導いて線状の光出射部分を構成したもの、等が容易に
利用可能である。さらに、この他にも、種々の選択が可
能である。例えば、点光源と円筒ミラー或いは多面ミラ
ーとの組み合わせにより、擬似的に線状の光源を形成す
ることもできる。偏心ミラーによる小型化を図ること
も、好ましい。または、ミラー或いはレンズによって線
状に集光させた光ビームで、線状の光源を形成すること
もできる。この構成によれば、ホログラムに近い位置
に、仮想的な高輝度の線状光源を構成することができ
る。或いは、ＣＲＴ等の２次元表示装置上に縦方向に細
長い輝線を表示しても、線状光源として機能させること
ができる。輝線の表示位置を順次動かしていけば、再生
位置がそれに呼応して移動するため、再生像が移動して
見えるという効果を生み出すこともできる。この他に
も、可動の線状光源を用いて、同様の効果を出すことが
できる。

【０２８０】また、光源の発光特性については、連続し
た発光分布を持つものでもよく、３原色の独立した発光
ピークを持つ光源を用いてもよい。或いは、３原色の独
立した発光源を組み合わせることで、線状光源を構成し
てもよい。こうすることで、各色ごとに光源を点滅する
ことが可能となり、特定の色の再生像を表示したり表示
しなかったりするような、極めて効果的な表示が可能と
なる。

【０２８１】なお、図８において、紙面に直交する軸を
中心にホログラム２を１８０°裏返すと、再生像が形成
される仮想表示面もまたはホログラム２の向こう側、図
８で言えば天井面７の奥に移動するため、ホログラム２
の向こう側に再生像ができる。本発明の光学式表示装置
では、このような再生像表示を行うこともできる。但
し、この場合に得られる再生像は裏返るので、このよう
な配置で再生像を表示する場合には、ホログラム２の作
製時に、パターンマスクをあらかじめホログラム乾板側
から見て表向きに設定しておく必要がある。

【０２８２】また、参照光を、スリットの長手方向と直
交する方向に複数のビームを重ね合せて形成すれば、再
生時に線状光源を用いることなく、視認範囲を広げるこ
とができる。この場合、照明光源は、点光源で良い。但
し、本質的に再生像が観察される場所は離散的であり、
上下方向に視点を移動すれば、再生像が見える位置と見
え難い位置が交互に現れる。その状態は、ホログラム作
製時に用いた複数ビームの重なり具合によって変わる。
複数のビームが互いに近接した配置を持つ場合には、視
点を移動しても、再生像が途切れることなく観察され
る。この参照光の構成は、スリットと散乱光の組み合わ
せで物体光を形成する場合に限らず、これにシリンドリ
カルレンズを組み合わせた場合、透過型ホログラムの再
生像を物体光とする場合、また一方向に拡散する拡散光
で物体光を形成する場合にも、有効である。

【０２８３】また、ホログラム乾板に近接するようにレ
ンチキュラーレンズシートのような1次ディフューザを
配置してホログラムを露光することで、再生時に線状光
源を用いることなく、視認範囲を広げることができる。
この場合、照明光源は、点光源で良い。但し、本質的に
再生像が観察される場所は離散的であり、上下方向に視
点を移動すれば、再生像が見える位置と見え難い位置が
交互に現れる。その状態は、レンチキュラーレンズシー
トの仕様によって変わり、レンチキュラーレンズシート
のピッチが細かいものを選択することにより、視点を移
動しても再生像が途切れることなく観察されるようにな
る。

【０２８４】再生表示面は一つの平面に限られることは
なく、複数の平面或いは曲面から構成してもよい。ま
た、上記の幾つかの実施形態で既に述べたように、被写
体として３次元物体を用いてもよい。但し、３次元物体
を被写体として使用する場合には、図１０並びに図１１
Ａ及び図１１Ｂに示したホログラム作製光学系について
は、３次元被写体にレーザ光を照射することで発生する
前記被写体からの反射光が、この被写体とホログラム乾
板の間に置かれたスリットを通過するように、光学系を
再配置する必要がある。この場合にもスリットを通過し
てきた光が物体光となるが、前記レーザ光と前記物体光
が、光軸上に配列しなくなる。

【０２８５】また、ホログラム２の複製は、容易に作成
できる。例えば、ホログラム２と未露光のホログラム乾
板とを、より好ましくは屈折率整合液を介して密着し、
レーザ光を適切な角度でホログラム乾板側から入射させ
ることで、ホログラム２に記録された情報をホログラム
乾板に転写複製することができる。

【０２８６】上記の各実施形態では、光学式道路標識、
及び道路情報表示板への適用例を中心に本発明のアプリ
ケーションを説明してきたが、この用途に限られること
は全くなく、一般文字情報、宣伝広告などを表示しても
よい。同様に、設置場所も、トンネル内に限らず、ビ
ル、エレベータ、地下街、駅などに設置しても、その効
果は大きい。また、ホログラムによって回折されなかっ
た非回折光を周辺照明に用いる構成としてもよい。

【０２８７】さらに、設置位置も、天井に限らず、壁
面、床面などに設置しても、効果的である。例えば、通
路床面にホログラムを設置し、天井に既に設けられてい
る照明用蛍光灯による再生を行うように構成して、その
再生像として矢印、位置等を示す指標を表示させると、
誘導案内標識として機能する。特に、再生像を床面から
数十ｃｍほど浮上させて表示するように構成すると、見
やすくなる。或いは、このようにして得られる表示は、
人の目を引く表示となるために、通行する人の足を止め
るための手段として用いることもできる。

【０２８８】（第２２の実施形態）本発明の原理による
ホログラムを利用した光学式表示装置では、再生像とし
て矢印や位置等を示す指標を表示することで、ある空間
を観察者に提示することができる。本実施形態では、こ
の特徴の応用例として、非接触カードを通過させる位置
を可視化して利用者に提示するシステムを説明する。

【０２８９】鉄道の駅を例に取ると、現在設置されてい
る自動改札システムは、定期券に記録された情報を磁気
的に読み取る方式のものが主流である。しかし、今後
は、利用者が携帯する定期券の情報を、電波その他の方
法で非接触で読み取る方式への置き換えが、検討されて
いる。これは、定期券を一旦機械の中に挿入する現在の
改札の仕方に代わって、利用者が非接触カードである定
期券を手に持ったまま改札を通過することで、改札の効
率化及びよりスムーズな人の流れを実現することを目指
している。

【０２９０】ここで考慮すべき点は、利用者が定期券
を、カードリーダから離れた空間に設定されている所定
の通信領域（例えば、無線によって信号の読み取りを行
なう領域）の中を、有効に通過させることができるかど
うかという点である。これが上手くできずに何度も読み
取りを繰返さなければならないようであれば、かえって
改札での人の流れが滞ってしまうことになる。

【０２９１】この通信領域へのカードの有効な通過とい
う問題点は、非接触カードシステムに固有の問題であ
る。なぜなら、従来の読取装置であれば、利用者はカー
ドを挿入口に差し込むだけで、その読み取りのための位
置決めは、自動的に機械が行なう。従って、上手く読み
取るための工夫について、利用者に負担はかからない。
一方、非接触カードシステムでは、空間的に通信領域が
広がって配置されているため、まずカードを最適な通信
領域に持ち込むこと、さらに、情報の読み取りに必要な
時間だけその通信領域内にカードが提示され続けている
ことが、必須条件になり、こうした作業を、全て利用者
に委ねることになる。

【０２９２】そのような状況のもとで、利用者に負担を
かけず且つ確実にカードの読み取りを行なうためには、
非接触カードを通過させるべき位置（領域）を可視化す
ることが、有効な手段と考えられる。本発明による光学
式表示装置によれば、カードリーダから離れた位置にあ
る通信領域に、鮮明なカラー画像のホログラム再生像と
して、矢印などの指標を表示することができ、カードを
かざすべき位置を通過する利用者に、確実に提示するこ
とができる。

【０２９３】また、一般に改札を通過する利用者は急い
でいるために、通過するときのみに通信領域が見えるよ
うな表示では、本来の機能を果たすことはできない。こ
れは、表示が見えた時点でカードを最適位置に動かす動
作に、負担がかかるからである。従って、利用者に通信
領域の位置を確実に知らせるためには、改札口に近づい
てきた時点で、通信領域の位置が概略把握できるような
表示であることが望ましい。これにも、本発明の光学式
表示装置は有効に作用する。

【０２９４】すなわち、例えば第３の実施形態に関連し
て説明したように、本発明の光学式表示装置では、光源
の配置によって、表示の視認領域を前後に広げることが
できる。この機能を利用することで、利用者がまだ改札
口から離れたところにいるときから、何か見えていると
いう状況を作ることができる。従って、利用者はその見
えている部分を目安に、カードを提示する準備を始める
ことができる。さらに、改札口に近づくにつれて、表示
部が次第にはっきりと見え始め、利用者はどこに定期券
をかざせばよいかということが確実に見えてくる。実際
に改札口を通過する際には、適切な高さ及び位置にカー
ドを保持しながら通過することができるので、確実な情
報の読み取りが可能となる。

【０２９５】上述の「何か見えている状況」とは、歩い
てくるにつれて提示位置が点滅して見える、あるいは色
が変わって見えるなど、人の目をひくものであれば、ど
のような表示でもよい。これには、複数の参照光によっ
て作製されたホログラムが見る位置によって見えたり消
えたりするという本発明の特性を、有効に利用できる。
或いは、色変化の小さくなるような配置を避けて光学式
情報装置を構成することで、実現が可能である。

【０２９６】なお、視認範囲としては、前方で広く設定
されると同時に、提示位置を通り過ぎたときに少し振り
返るようにしても見えていることが望ましい。これも、
第３の実施形態に関連して説明したように、光源の配置
によって、表示の視認領域を限定することができる。

【０２９７】また、利用者の身長には個人差があるた
め、見る高さが変わったときにも、明瞭に見えているこ
とが望ましい。これは、ホログラム作製時に使用するデ
ィフューザの拡散の度合いを大きくし且つスリットを長
くする、或いは、１次元ディフューザの幅及び拡散度合
いを大きくすることで、実現できる。

【０２９８】なお、無線カード処理装置に関する特開平
９−６９３５公報には、ホログラム投影装置により、通
信領域とほぼ同等な範囲に斜線模様による表示をした３
次元的立体映像を映し出す旨の記述がある。しかし、こ
うした機能を実際に実現するためには、本発明が提案す
る方法の利用が不可欠である。

【０２９９】なお、上記では、非接触カードシステムを
例にとっているが、例えばＰＯＳシステムのような他の
情報通信装置に対しても、本発明の光学式表示装置を組
み合わせることができる。この場合に、構成される光学
式表示システムでは、光学式表示装置が、情報通信装置
の通信領域を３次元的に表示する。好ましくは、光学式
表示装置の表示領域と情報通信装置の前記通信領域と
を、お互いに一致させる。なお、情報通信装置として
は、一方向に情報の通信（受信或いは送信）を行う構成
であっても良く、或いは、双方向にインタラクティブ通
信（送受信）を行う構成であっても良い。

【０３００】

【発明の効果】本発明は、上記した構成によって、ホロ
グラム再生像による表示を行うので、空間内に仮想的に
設けられた実体のない面に、実体のないホログラム再生
像による表示を行うことができる。また、表示装置自体
は、設置箇所の壁面に極めて近接した平坦な領域に配置
されるため、突出する部分が小さく、表示装置の巨大化
や設置領域（占有領域）の増大、或いは表示装置への接
触事故といった、従来の表示装置における問題点が解消
される。

【０３０１】また、本発明によれば、蛍光灯を再生光源
として使用する表示が可能となり、再生光源がいつどこ
でも利用可能となるで、ホログラムのみを軽量且つ可撓
性の基板に作製することで、容易に携帯可能な表示装置
を実現することができる。

【０３０２】さらに、この原理を応用して、ヘッドアッ
プディスプレイや３次元表示装置など、スクリーン面か
ら画像を離して観察する新規なディスプレイが実現され
る。

【０３０３】例えば、本発明の光学式表示装置を非接触
カードシステムに利用すれば、空間的に広がる通信領域
を利用者に対して明瞭に提示することができて、非接触
カードシステム本来の機能をより確実且つ効果的に発揮
させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】従来の光学式道路標識の構成を示す側面図で
ある。

【図１Ｂ】従来の光学式道路標識の構成を示す正面図で
ある。

【図２Ａ】一般的な従来のホログラムの作成原理を模式
的に示す図である。

【図２Ｂ】図２Ａによって形成されたホログラムの再生
原理を模式的に示す図である。

【図３Ａ】従来の反射型ホログラムの作成原理を模式的
に示す図である。

【図３Ｂ】従来の反射型ホログラムの作成原理を模式的
に示す図である。

【図３Ｃ】図３Ａ及び図３Ｂで形成された反射型ホログ
ラムの再生原理を模式的に示す図である。

【図３Ｄ】反射型ホログラムの再生像がぼける理由を説
明するための模式図である。

【図３Ｅ】反射型ホログラムにおける回折効率の波長依
存性を模式的に示す図である。

【図４Ａ】従来のレインボウホログラムの作成原理を模
式的に示す図である。

【図４Ｂ】従来のレインボウホログラムの作成原理を模
式的に示す図である。

【図４Ｃ】図４Ａ及び図４Ｂで形成されたレインボウホ
ログラムの再生原理を模式的に示す図である。

【図４Ｄ】レインボウホログラムの再生像のぼけが少な
い理由を説明するための模式図である。

【図４Ｅ】レインボウホログラムにおける回折効率の波
長依存性を模式的に説明する図である。

【図５Ａ】本発明による反射型ホログラムの作成原理を
模式的に示す図である。

【図５Ｂ】本発明による反射型ホログラムの作成原理を
模式的に示す図である。

【図５Ｃ】図５Ａ及び図５Ｂで形成された本発明の反射
型ホログラムの再生原理を模式的に示す図である。

【図６Ａ】本発明の反射型ホログラムの再生像のぼけが
少ない理由を説明するための模式図である。

【図６Ｂ】本発明の反射型ホログラムにおける回折効率
の波長依存性を模式的に説明する図である。

【図７Ａ】図５Ａ及び図５Ｂで形成された本発明の反射
型ホログラムを線状光源を用いて再生する様子を模式的
に示す図である。

【図７Ｂ】図５Ａ及び図５Ｂで形成された本発明の反射
型ホログラムを線状光源を用いて再生する様子を模式的
に示す図である。

【図８】本発明の第１の実施形態における光学式表示装
置の構成を示す側面図である。

【図９】図８の光学式表示装置の平面図である。

【図１０】本発明におけるホログラムの作製光学系を示
す斜視図である。

【図１１Ａ】図１０に示したホログラムの作製光学系の
側面図である。

【図１１Ｂ】図１０に示したホログラムの作製光学系の
平面図である。

【図１２】ホログラム高さと観察位置との幾何学的関係
を模式的に示す図である。

【図１３】再生像の大きさと観察位置との関係を示すグ
ラフである。

【図１４】１次元ディフューザを用いた露光光学系の構
成を模式的に示す図である。

【図１５Ａ】本発明によるホログラムの再生原理を示す
側面図である。

【図１５Ｂ】本発明によるホログラムの再生原理を示す
平面図である。

【図１６Ａ】本発明による再生像の観察で使用し得る開
口の形状を示す図である。

【図１６Ｂ】本発明による再生像の観察で使用し得る開
口の形状を示す図である。

【図１７Ａ】本発明の光学式表示装置の再生光学系を示
す斜視図である。

【図１７Ｂ】同じ長さの蛍光灯を水平配置した場合の視
認角度範囲を示す図である。

【図１７Ｃ】同じ長さの蛍光灯を垂直配置した場合の視
認角度範囲を示す図である。

【図１８】本発明の第２の実施形態における光学式表示
装置の構成を示す側面図である。

【図１９】視認距離を限定できることを模式的に示す図
である。

【図２０】線状光源（蛍光灯）の設置位置が入射平面か
ら離れている場合（オフセット配置された場合）におけ
る、本発明の光学式表示装置の平面図である。

【図２１Ａ】カラー３原色に対応する３枚の露光用パタ
ーンマスクを示す図である。

【図２１Ｂ】作製された３原色のホログラムを重ねたと
きの再生像を示す図である。

【図２１Ｃ】作製されたホログラムを一枚の基板の上に
積層した様子を示す図である。

【図２２】再生像の中心の色変化と参照光角度との関係
を示すグラフである。

【図２３】再生像内の色分布と参照光角度との関係を示
すグラフである。

【図２４】再生像内の色分布と観察位置との関係を示す
グラフである。

【図２５Ａ】ホログラムを可撓性基板の上に形成した例
を示す図である。

【図２５Ｂ】ホログラムを可撓性基板の上に形成した例
を示す図である。

【図２５Ｃ】ホログラムを可撓性基板の上に形成した例
を示す図である。

【図２５Ｄ】ホログラムを可撓性基板の上に形成した例
を示す図である。

【図２５Ｅ】ホログラムを可撓性基板の上に形成した例
を示す図である。

【図２６】レーザ発振波長以外の色で再生表示を行うホ
ログラムの作製光学系の側面図を示す。

【図２７Ａ】視認範囲内で色変化が小さくなるホログラ
ムの設置状況を示す図である。

【図２７Ｂ】通常のホログラム再生状況を示す図であ
る。

【図２８】要素ホログラムの組み合わせで大型の表示を
行うことを示す概念図である。

【図２９Ａ】表示ユニットを３つ左右に並べて構成した
光学式表示装置の一例の正面図である。

【図２９Ｂ】表示ユニットを３つ左右に並べて構成した
光学式表示装置の一例の側面図である。

【図３０Ａ】表示ユニットを３つ左右に並べて一つの大
きなパターンを表示する光学式表示装置の一例を示す図
であり、分割された再生像を示す。

【図３０Ｂ】表示ユニットを３つ左右に並べて一つの大
きなパターンを表示する光学式表示装置の一例を示す図
であり、継ぎ目なく合成された再生像を示す。

【図３１Ａ】本発明の第１２の実施形態における光学式
表示装置の構成を示す側面図である。

【図３１Ｂ】図３１Ａの光学式表示装置によって表示さ
れるパターンを示す図である。

【図３１Ｃ】図３１Ａの光学式表示装置における各表示
ユニットに記録される要素パターンを示す図である。

【図３１Ｄ】図３１Ａの光学式表示装置によって表示さ
れる再生像を示す図である。

【図３２】本発明の第１３の実施形態における光学式表
示装置の斜視図である。

【図３３】図３２の光学式表示装置に含まれるホログラ
ムユニットの構成図である。

【図３４】図３２の光学式表示装置の動作原理図であ
る。

【図３５】本発明の第１４の実施形態における光学式表
示装置の斜視図である。

【図３６】図３５の光学式表示装置に含まれるホログラ
ムユニットの構成図である。

【図３７】図３５の光学式表示装置の動作原理図であ
る。

【図３８】本発明の第１５の実施形態における光学式表
示装置の構成図である。

【図３９Ａ】本発明の第１６の実施形態における透過型
ホログラムの作製光学系の側面図である。

【図３９Ｂ】本発明の第１６の実施形態における透過型
ホログラムの作製光学系の平面図である。

【図４０】本発明の第１６の実施形態における反射型ホ
ログラムの作製光学系の側面図である。

【図４１】本発明の第１７の実施形態における透過型ホ
ログラムの作製光学系の側面図である。

【図４２】本発明の第１７の実施形態における反射型ホ
ログラムの作製光学系の側面図である。

【図４３】本発明の第１８の実施形態における反射型ホ
ログラムの作製光学系の側面図である。

【図４４】本発明の第１９の実施形態における光学式表
示装置の側面図である。

【図４５】図４４の光学式表示装置において、ホログラ
ムスクリーン上に投影結像される像を、模式的に示す図
である。

【図４６Ａ】図４４の光学式表示装置におけるホログラ
ムスクリーンの機能原理を模式的に示す平面図である。

【図４６Ｂ】図４４の光学式表示装置におけるホログラ
ムスクリーンの機能原理を模式的に示す側面図である。

【図４７】図４４の光学式表示装置におけるホログラム
スクリーンの作製光学系を模式的に示す図である。

【図４８Ａ】図４４の光学式表示装置における光線の進
み方を模式的に示す平面図である。

【図４８Ｂ】図４４の光学式表示装置における光線の進
み方を模式的に示す側面図である。

【図４９Ａ】図４４の光学式表示装置におけるホログラ
ムスクリーンから観察者までの光線の進み方を模式的に
示す平面図である。

【図４９Ｂ】図４４の光学式表示装置におけるホログラ
ムスクリーンから観察者までの光線の進み方を模式的に
示す側面図である。

【図５０】背の高い建造物を通常のカメラで撮影したと
きの撮影像の歪みを模式的に示す図である。

【図５１Ａ】フロントライジング写真撮影技術の手順を
模式的に示す図である。

【図５１Ｂ】フロントライジング写真撮影技術の手順を
模式的に示す図である。

【図５１Ｃ】フロントライジング写真撮影技術の手順を
模式的に示す図である。

【図５１Ｄ】フロントライジング写真撮影技術の手順を
模式的に示す図である。

【図５２】図４４の光学式表示装置の配置がフロントラ
イジング写真撮影技術の条件を満たしていることを模式
的に示す図である。

【図５３】写真撮影技術であるシャインプルーグ条件に
基づいた構成図である。

【図５４Ａ】可変焦点レンズを用いて構成される光学式
表示装置における光線の進み方を模式的に示す平面図で
ある。

【図５４Ｂ】可変焦点レンズを用いて構成される光学式
表示装置における光線の進み方を模式的に示す側面図で
ある。

【図５５】像がホログラムスクリーンの向こう側に形成
される光学式表示装置における、ホログラムスクリーン
の作製光学系を模式的に示す図である。

【図５６】像がホログラムスクリーンの向こう側に形成
される光学式表示装置の構成を模式的に示す図である。

【図５７】図５６の光学式表示装置をヘッドアップディ
スプレイに応用した場合の構成を模式的に示す図であ
る。

【図５８】本発明の第２０の実施形態における３次元表
示装置の構成を模式的に示す図である。

【図５９Ａ】表示ユニットを３つ左右に並べて一つの大
きなパターンを表示する光学式表示装置の一例の側面図
である。

【図５９Ｂ】表示ユニットを３つ左右に並べて一つの大
きなパターンを表示する光学式表示装置の一例の正面図
である。

【図６０】表示ユニットを３つ左右に並べて一つの大き
なパターンを表示する光学式表示装置の他の一例の正面
図である。

【図６１】複数の表示ユニットを像の奥行き方向に並べ
て１つの大きなパターンを表示する光学式表示装置の構
成を示す側面図である。

【図６２Ａ】図６１の光学式表示装置に含まれる各表示
ユニットのホログラムスクリーンの作製光学系を示す図
である。

【図６２Ｂ】図６１の光学式表示装置に含まれる各表示
ユニットのホログラムスクリーンの作製光学系を示す図
である。

【図６２Ｃ】図６１の光学式表示装置に含まれる各表示
ユニットのホログラムスクリーンの作製光学系を示す図
である。

【図６３Ａ】図６１の光学式表示装置によって表示され
るパターンを示す図である。

【図６３Ｂ】図６１の光学式表示装置における各表示ユ
ニットに記録される要素パターンを示す図である。

【図６３Ｃ】図６１の光学式表示装置によって表示され
る再生像を示す図である。

【符号の説明】

１ 光学式表示装置 ２ ホログラム ３ 蛍光灯 ４ 蛍光灯灯具 ５ 遮蔽板 ６ トンネル ７ 天井面 ８ 照明光 ９ 再生光 １０ 仮想表示面 １１ 再生像 １２ スリット １３ パターンマスク １４ 物体光 １５ 入射平面 １６ 参照光 １７ ホログラム乾板 １８ すりガラス １９ レーザ光 ２０ 拡散光 ２１ ハロゲンランプ ２２ 開口 ２３ 照明光 ２４ 再生光 ２５ 観察者 ２６ スリットの再生像 ２７ 蛍光灯 ２８、３１、３４、３７、４４、４７ 照明光 ２９、３２、３５、３８、４８ 再生像 ３０、３３、３６、３９、４９ 観察者 ４０ 光学式表示装置 ４１ 蛍光灯 ４２ 蛍光灯灯具 ４３ 反射板 ４４ 照明光 ４５ 再生光 ４６ 蛍光灯 ５０ ホログラム乾板 ５１ パターンマスク ５２ 参照光 ５３ ホログラム ５４ 照明光 ５５ 再生光 ５６ 観察者 ５７ 表示ユニット ５８ 蛍光灯 ５９ 再生像 ６０ 遮蔽板 ６１、６４、６６ 表示ユニット ６２、６７ 蛍光灯 ６３、６５、６８ 再生像 ６９ 光学式表示装置 ７０、７１、７２ 表示ユニット ７３、７４、７５ ホログラム ７６、７７、７８ 蛍光灯 ７９ トンネル ８０ 天井面 ８１ 原画パターン ８２、８３、８４ 要素パターン ８５、８７、８９ 再生像 ８６、８８、９０ 仮想表示面 ９１ 蛍光灯 ９２ ホログラムユニット ９３ 非常用電話 ９４ 第１ホログラム ９５ 第２ホログラム ９６ 表示板 ９７ ホログラムユニット第１面 ９８ ホログラムユニット第２面 ９９ 表示板第１面 １００ 表示板第２面 １０１、１０４ 領域 １０２、１０５ 照明光 １０３、１０６ 再生像 １０７ 蛍光灯 １０８、１０９ ホログラムユニット １１０ 第１ホログラム １１１ 第１表示板 １１２ 第２ホログラム １１３ 第２表示板 １１４、１１６ 照明光 １１５、１１７ 再生像 １１８ 蛍光灯 １１９ 第１ホログラム １２０ 第２ホログラム １２１、１２３ 照明光 １２２、１２４ 再生像 １２５ すりガラス １２６ レーザ光 １２７ 拡散光 １２８ スリット １２９ パターンマスク １３０ ホログラム乾板 １３１ 物体光 １３２ 参照光 １３３ マスタホログラム １３４ 照明光 １３５ 再生光 １３６ ホログラム乾板 １３７ 参照光 １３８ 再生像 １３９ 被写体 １４０ 照明光 １４１ 物体光 １４２ ホログラム乾板 １４３ 参照光 １４４ マスタホログラム １４５ 照明光 １４６ スリット １４７ 物体光 １４８ ホログラム乾板 １４９ 参照光 １５０ 被写体の再生像 １５１ シリンドリカルレンズ １５２ 開口 １５３ 再生光 １５４ ホログラム乾板 １５５ 被写体の再生像 １５６ 標識表示板 １５７ リング型蛍光管 １５８ 標識本体 １５９ 標識支柱 ２０１ 光学式表示装置 ２０２ ホログラムスクリーン ２０３ シリンドリカルレンズ ２０４ ＬＥＤ表示装置 ２０５ トンネル ２０６ 天井面 ２０８ 仮想表示面 ２０９ 像 ２１０ レンズ ２１１ レーザビーム ２１２ ピンホール ２１３ ホログラム乾板 ２１４ レーザビーム ２１５ 観察者 ２１６ フィルム面 ２１７ 撮影レンズ ２１８ 表示装置 ２１９ レーザビーム ２２０ ホログラムスクリーン ２２１ 仮想表示面 ２２３ 表示ユニット ２２４ 仮想表示面 ２２５ 像 ２２６ 光学式表示装置 ２２７、２２８、２２９ 表示ユニット ２３０ トンネル ２３１ 天井面 ２３２、２３３、２３４ レーザビーム ２３５、２３７、２３９ 像 ２３６、２３８、２４０ 仮想表示面 ２４１ 原画パターン ２４２、２４３、２４４ 要素パターン ２７０、２７１、２７２ パターン ３０１ 可変焦点レンズ ４０２ 空間変調素子 ４０３ 投影光学系 ４０４ 偏光めがね ４０６ ３次元画像 ４１５ 観察者 ４２０ ホログラムスクリーン １００１ １次元ディフューザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｆ 19/12 Ｇ０９Ｆ 19/12 Ｌ (72)発明者 林 全郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (66)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホログラム素子と、光源と、を備える光
   学式表示装置であって、該ホログラムは、 スリットを通過した光を利用して得られた、被写体の情
   報を有する光と、 該被写体の情報を有する該光とは異なる入射光路を有す
   る参照光と、によって形成される反射型ホログラムであ
   り、 該光源からの光で該被写体の再生像を表示する、光学式
   表示装置。
2. 【請求項２】 前記被写体の情報を有する前記光は、前
   記スリットを通過した拡散光を該被写体に照射して得ら
   れる物体光である、請求項１に記載の光学式表示装置。
3. 【請求項３】 前記拡散光は、すりガラスに光を通すこ
   とで形成されている、請求項２に記載の光学式表示装
   置。
4. 【請求項４】 前記被写体の情報を有する前記光は、前
   記スリットを通過した拡散光を該被写体に照射して得ら
   れる物体光と、該物体光とは異なる入射光路を有する照
   射光と、によって形成された透過型ホログラムを再生し
   て得られる再生光である、請求項１に記載の光学式表示
   装置。
5. 【請求項５】 前記拡散光は、すりガラスに光を通すこ
   とで形成されている、請求項４に記載の光学式表示装
   置。
6. 【請求項６】 前記被写体の情報を有する前記光は、該
   被写体の像が記録された透過型ホログラムに近接して配
   置された前記スリットを通過して得られた、該透過型ホ
   ログラムの再生光である、請求項１に記載の光学式表示
   装置。
7. 【請求項７】 前記被写体の情報を有する前記光は、該
   被写体の像が記録された透過型ホログラムに近接して配
   置された前記スリットと、該スリットの長手方向に母線
   を有するシリンドリカルレンズと、を通過して得られ
   た、該透過型ホログラムの再生光である、請求項１に記
   載の光学式表示装置。
8. 【請求項８】 前記参照光は、前記スリットの長手方向
   に直交する方向に複数のビームを重ね合わせて構成され
   ている、請求項１に記載の光学式表示装置。
9. 【請求項９】 前記光源は線状光源である、請求項１に
   記載の光学式表示装置。
10. 【請求項１０】 前記線状光源は、前記スリットの長手
    方向に直交する面の上或いはその近傍に配置されてい
    る、請求項９に記載の光学式表示装置。
11. 【請求項１１】 前記参照光は、前記スリットの長手方
    向に直交する面を入射平面とする、請求項１に記載の光
    学式表示装置。
12. 【請求項１２】 前記参照光は、前記スリットの長手方
    向に直交する面とは異なる面を入射平面とする、請求項
    １に記載の光学式表示装置。
13. 【請求項１３】 ホログラム素子と、光源と、を備える
    光学式表示装置であって、該ホログラムは、 一方向に拡散する拡散光を利用して得られた、被写体の
    情報を有する光と、 該被写体の情報を有する該光とは異なる入射光路を有す
    る参照光と、によって形成される反射型ホログラムであ
    り、 該光源からの光で該被写体の再生像を表示する、光学式
    表示装置。
14. 【請求項１４】 前記被写体の情報を有する前記光は、
    前記拡散光を該被写体に照射して得られる物体光であ
    る、請求項１３に記載の光学式表示装置。
15. 【請求項１５】 前記被写体の情報を有する前記光は、
    前記拡散光を該被写体に照射して得られる物体光と、該
    物体光とは異なる入射光路を有する照射光と、によって
    形成された透過型ホログラムを再生して得られる再生光
    である、請求項１３に記載の光学式表示装置。
16. 【請求項１６】 前記参照光は、前記拡散光の拡散方向
    に直交する方向に複数のビームを重ね合わせて構成され
    ている、請求項１５に記載の光学式表示装置。
17. 【請求項１７】 前記被写体の情報を有する前記光は、
    該被写体の像が記録された透過型ホログラムに近接して
    配置された前記スリットを通過して得られた、該透過型
    ホログラムの再生光である、請求項１３に記載の光学式
    表示装置。
18. 【請求項１８】 前記参照光は、前記拡散光の拡散方向
    に直交する方向に複数のビームを重ね合わせて構成され
    ている、請求項１７に記載の光学式表示装置。
19. 【請求項１９】 前記拡散光は、レンチキュラーレンズ
    に光を通すことで形成されている、請求項１３に記載の
    光学式表示装置。
20. 【請求項２０】 前記光源は線状光源である、請求項１
    ３に記載の光学式表示装置。
21. 【請求項２１】 前記線状光源は、前記拡散光の拡散方
    向に直交する面の上或いはその近傍に配置されている、
    請求項２０に記載の光学式表示装置。
22. 【請求項２２】 前記参照光は、前記拡散光の拡散方向
    に直交する面を入射平面とする、請求項１３に記載の光
    学式表示装置。
23. 【請求項２３】 前記参照光は、前記拡散光の拡散方向
    に直交する面とは異なる面を入射平面とする、請求項１
    ３に記載の光学式表示装置。
24. 【請求項２４】 複数の表示ユニットが配置面の上に配
    列され、該複数のユニットからの再生像が合成して表示
    される光学式表示システムであって、 該複数のユニットの各々が、請求項１に記載の光学式表
    示装置である、光学式表示システム。
25. 【請求項２５】 複数の表示ユニットが配置面の上に配
    列され、該複数のユニットからの再生像が合成して表示
    される光学式表示システムであって、 該複数のユニットの各々が、請求項１３に記載の光学式
    表示装置である、光学式表示システム。
26. 【請求項２６】 前記ホログラム素子は、複数のホログ
    ラム要素を組み合わせて構成されている、請求項１に記
    載の光学式表示装置。
27. 【請求項２７】 前記ホログラム素子は、複数のホログ
    ラム要素を組み合わせて構成されている、請求項１３に
    記載の光学式表示装置。
28. 【請求項２８】 前記ホログラム素子は、可撓性基板の
    上に形成されている、請求項１に記載の光学式表示装
    置。
29. 【請求項２９】 前記ホログラム素子は、可撓性基板の
    上に形成されている、請求項１３に記載の光学式表示装
    置。
30. 【請求項３０】 前記ホログラム素子は、携帯可能であ
    る、請求項１に記載の光学式表示装置。
31. 【請求項３１】 前記ホログラム素子は、携帯可能であ
    る、請求項１３に記載の光学式表示装置。
32. 【請求項３２】 前記光源が線状光源であり、該線状光
    源の長さ及び設置方向が、所定の再生像の視認範囲が得
    られるように設定されている、請求項１に記載の光学式
    表示装置。
33. 【請求項３３】 前記光源が線状光源であり、該線状光
    源の長さ及び設置方向が、所定の再生像の視認範囲が得
    られるように設定されている、請求項１３に記載の光学
    式表示装置。
34. 【請求項３４】 前記光源が線状光源であり、該線状光
    源を入射平面外に移動することで再生像の結像位置がシ
    フトされる、請求項１に記載の光学式表示装置。
35. 【請求項３５】 前記光源が線状光源であり、該線状光
    源を入射平面外に移動することで再生像の結像位置がシ
    フトされる、請求項１３に記載の光学式表示装置。
36. 【請求項３６】 複数の前記ホログラム素子を備え、一
    つの光源で該複数のホログラム素子を再生する、請求項
    １に記載の光学式表示装置。
37. 【請求項３７】 複数の前記ホログラム素子を備え、一
    つの光源で該複数のホログラム素子を再生する、請求項
    １３に記載の光学式表示装置。
38. 【請求項３８】 前記光源が線状光源であり、該線状光
    源が、蛍光管、或いは蛍光管と反射板との組合せであ
    る、請求項１に記載の光学式表示装置。
39. 【請求項３９】 前記光源が線状光源であり、該線状光
    源が、蛍光管、或いは蛍光管と反射板との組合せであ
    る、請求項１３に記載の光学式表示装置。
40. 【請求項４０】 前記光源が、多数面ミラーと点光源と
    から構成された線状光源である、請求項１に記載の光学
    式表示装置。
41. 【請求項４１】 前記光源が、多数面ミラーと点光源と
    から構成された線状光源である、請求項１３に記載の光
    学式表示装置。
42. 【請求項４２】 前記光源が、円筒面ミラーと点光源と
    から構成された線状光源である、請求項１に記載の光学
    式表示装置。
43. 【請求項４３】 前記光源が、円筒面ミラーと点光源と
    から構成された線状光源である、請求項１３に記載の光
    学式表示装置。
44. 【請求項４４】 前記光源が、ミラー或いはレンズによ
    って線状に集光された光ビームによって構成された線状
    光源である、請求項１に記載の光学式表示装置。
45. 【請求項４５】 前記光源が、ミラー或いはレンズによ
    って線状に集光された光ビームによって構成された線状
    光源である、請求項１３に記載の光学式表示装置。
46. 【請求項４６】 前記光源が、点光源の列によって構成
    された線状光源である、請求項１に記載の光学式表示装
    置。
47. 【請求項４７】 前記光源が、点光源の列によって構成
    された線状光源である、請求項１３に記載の光学式表示
    装置。
48. 【請求項４８】 前記光源が、２次元表示装置の上に表
    示された輝線によって構成された線状光源である、請求
    項１に記載の光学式表示装置。
49. 【請求項４９】 前記光源が、２次元表示装置の上に表
    示された輝線によって構成された線状光源である、請求
    項１３に記載の光学式表示装置。
50. 【請求項５０】 光学式表示装置と情報通信装置とを備
    えた光学式表示システムであって、該光学式表示装置
    が、請求項１に記載の光学式表示装置である、光学式表
    示システム。
51. 【請求項５１】 前記光学式表示装置は、前記情報通信
    装置の通信領域を３次元的に表示する、請求項５０に記
    載の光学式表示システム。
52. 【請求項５２】 前記光学式表示装置の表示領域と前記
    情報通信装置の前記通信領域とが一致する、請求項５１
    に記載の光学式表示システム。
53. 【請求項５３】 前記情報通信装置は、情報の一方向通
    信或いはインタラクティブ通信を行う、請求項５０に記
    載の光学式表示システム。
54. 【請求項５４】 光学式表示装置と情報通信装置とを備
    えた光学式表示システムであって、該光学式表示装置
    が、請求項１３に記載の光学式表示装置である、光学式
    表示システム。
55. 【請求項５５】 前記光学式表示装置は、前記情報通信
    装置の通信領域を３次元的に表示する、請求項５４に記
    載の光学式表示システム。
56. 【請求項５６】 前記光学式表示装置の表示領域と前記
    情報通信装置の前記通信領域とが一致する、請求項５５
    に記載の光学式表示システム。
57. 【請求項５７】 前記情報通信装置は、情報の一方向通
    信或いはインタラクティブ通信を行う、請求項５４に記
    載の光学式表示システム。
58. 【請求項５８】 画像表示装置と、結像光学系と、ホロ
    グラムスクリーンと、を備える光学式表示装置であっ
    て、 該ホログラムスクリーンは、点光源からの光を反射し
    て、該点光源とは異なる位置に点像を結像するように構
    成されており、 該結像光学系は、該画像表示装置に表示された画像の縦
    方向の焦点を、該ホログラムスクリーンの上に一致させ
    るように構成されている、光学式表示装置。
59. 【請求項５９】 前記結像される点像は実像である、請
    求項５８に記載の光学式表示装置。
60. 【請求項６０】 前記結像される点像は、前記ホログラ
    ムスクリーンに対して、前記点光源とは反対側の位置に
    結像される虚像である、請求項５８に記載の光学式表示
    装置。
61. 【請求項６１】 前記結像光学系は、縦方向と横方向と
    でお互いに独立した結像機能を有していて、 該縦方向については、前記画像表示装置に表示された画
    像の縦方向の焦点を、前記ホログラムスクリーンの上に
    一致させるように構成され、 該横方向については、焦点距離が可変になるように構成
    されている、請求項５８に記載の光学式表示装置。
62. 【請求項６２】 偏光を透過させる方向が両眼でお互い
    に直交している偏光メガネをさらに備える、請求項５８
    に記載の光学式表示装置。
63. 【請求項６３】 複数の表示ユニットが横方向に配置さ
    れている光学式表示システムであって、該複数の表示ユ
    ニットの各々が、請求項５８に記載の光学式表示装置で
    ある、光学式表示システム。
64. 【請求項６４】 複数の表示ユニットが奥行き方向に配
    置されている光学式表示システムであって、該複数の表
    示ユニットの各々が、請求項５８に記載の光学式表示装
    置である、光学式表示システム。
65. 【請求項６５】 前記画像表示装置が、ＬＥＤ、ＣＲ
    Ｔ、高分子分散型液晶パネル、或いは有機ＥＬパネルか
    ら選択された表示素子と、偏光スイッチング素子と、を
    含む、請求項５８に記載の光学式表示装置。
66. 【請求項６６】 前記偏光スイッチング素子が強誘電液
    晶パネルを含む、請求項６５に記載の光学式表示装置。