JPS61289320A - 光学式表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学式表示装置、特に光画像情報を観察者に向
けて反射するホログラフィ光学素子を具え観察者が頭の
移動範囲のどの位置からも情報を見ることができ、しか
も明るさ変化が感知されない光学式表示装置に関するも
のである。

従来の光学式表示装置における画像の輝度の不均一性及
び表示コントラスト比に関する問題点が飛行機のヘッド
アップ表示装置を経験した者によって指摘されている。

波長的に不感度な誘電体合成器を用いる通常のヘッドア
ップ表示装置の設計では、実際の視界からの明所透過光
と合成器による陰極線管エネルギーの反射光との間の交
換処理が必然的に伴う。合成器の明所透過性及びエネル
ギー反射特性は、所定の画像源の光出力及び明るい周囲
背景に対して画像情報を見得る観察者の効率に関する表
示装置のコントラスト比に影響を与えることになる。典
型的な波長に不感度な誘電体合成器は７０％の最大透過
率と２０％の最大反射率を有している。２０％の最大反
射率を有することは、陰極線管から発した光エネルギー
の８０％が観察者に到達しないことを意味する。極めて
明るい周囲に対して満足できるコントラスト比を得るた
めの十分な強度の光出力を生成するためには、陰極線管
を高ビーム電流で駆動しなければならず、陰極線管の寿
命が短くなる弊害が生じてしまう。従って、波長に対し
て不感度な誘電体材料を以て構成した合成器は、ヘッド
アップ表示装置の有効な設計において良好なコントラス
トが得られないことになる。

ホログラフィ合成器は、実際の視界の明所透過光と陰極
線のエネルギー反射光との間の交換処理を改良するため
ヘッドアップ表示装置に以前から使用されている。波長
選択性はホログラムの属性であるからである。

ホログラムは狭帯域の波長光を高効率で反射し又は回折
することができるが、ホログラムの波長帯域と角度帯域
との間の二重性が存在し、この二重性によって或いはパ
イロットの頭の移動に伴ない全視野に亘って画像輝度を
均一にするのが困難になってしまう。固定した角度のホ
ログラムは有限の波長帯域を有する。この理由は、再生
中に陰極線管エネルギーの波長がピーク効率波長から変
化するに伴って回折効率が急激に減少するためであり、
すなわちブラッグ回折が生ずる波長状態となるためであ
る。同様に、ホログラムは有限の角度帯域を有する。ブ
ラッグ角付近に中心がある狭い範囲外の角度の陰極線管
からの光線をホログラムが反射しないためである。ピー
ク効率波長及び角度はホログラムの露光及び処理する間
に確立される。

従って、輝度がほとんど均一な表示画像を形成するには
、ホログラムの反射特性を適切に調整して頭の移動範囲
内において頭の位置に依存しない画像を観察者にもたら
すことである。頭の移動範囲は、観察者が自分の頭を移
動することができ表示画像を見ることができる空間内の
領域として限定される。頭の移動範囲の頭の中心位置に
おけるホログラムの反射特性及び陰極線管の螢光体の放
射特性の結合効果により均一な輝度とすることは重要な
問題である。ホログラムは角度範囲を有しているため、
観察者が自分の頭を中心位置から垂直方向に移動するに
従って反射効率が減少する。

頭の移動範囲の垂直方向限界付近の反射効率は、表示画
像の満足できる輝度の均一性を広げるには一般的に不十
分である。

輝度の均一性にｌＩＩする問題について、頭の垂直方向
の移動の予期した範囲に亘る十分な角度帯域幅を有する
ホログラムを構成することが提案された。通常の広帯域
ホログラムに近づける場合の欠点は、合成器から観察さ
れる実際の視界からの広帯域の波長光が阻止されてしま
うことであり、この結果明所視透過光が減少し、視界の
色すなわち色合が過度になり、更に輝度変動が感知され
てしまう。従って広帯域ホログラムを使用する場合明所
視透過率、視界の彩色及び輝度の不均一性の間の交換処
理が必要となる。

ピーク非飽和回折効率を有する広域ホログラムはスペク
トル波長域が相当に増大し、視野面の輝度均一性が改良
される。しかし、非飽和ホログラムを用いることにより
種々の問題点が発生する。

第１に、ホログラムの反射効率と陰極線管の螢光体放射
特性との積算効率が極めて低く、明るい視界に対して必
要なコントラスト比を維持するためには陰極線管を比較
的高いビーム電流で駆動しなければならない。（ここで
、積算効率は、所定の頭位置及び視角に対するホログラ
ム反射特性と陰極線管の螢光体放射特性との乗算積を意
味するものとする）　このように高いビーム′Ｒ流で陰
極線管を駆動するとその寿命が減少してしまう。第２に
、非飽和ホログラムは、比較的薄い記録材料を以て一般
的に構成されている。薄いホログラムの積鈴効率は変化
し易いため、良好な輝度の均一性を１１るためには厳格
な厚さ制御が必要となる。第３に、積算効率の変化によ
ってホログラムの透過率が変化してしまう。

互に離間し部分的にオーバラップする下側及び上側コー
ティングを用いるヘッドアップ表示装置の設計には、広
域ホログラムを用いて画像輝度を改善する思想とは別の
設計思想が含まれている。

下側合成器は、陰極線管から発した画像情報を臨界ブラ
ックカットオフ角よりも大きい角度で反射すると共に同
時に同一の画像情報を臨界ブラックカットオフ角よりも
小さい角度で透過させねばならない。下側合成器のスペ
クトル帯域を増大させれば輝度の均一性は改善されるが
、下側合成器を通過して上側合成器に到達する画像情報
の有効透過量が減少してしまう。

従って、本発明の目的は、十分な角度帯域を有し、観察
者によって見られるべき画像情報をほとんど変色させな
いで視界上に重ね合せる光学式表示装置用のボログラフ
ィ光学素子を提供するものである。

本発明の別の目的は、陰極線管の螢光体放射特性に整合
して設計した回折効率特性を有し画像情報の輝度変化の
ないホログラフィ光学素子を提供するものである。

更に、本発明の別の目的は、寿命が短くなるような大き
さのビーム電流で陰極線管を使用しなくても明るい視界
に対して良好なコントラスト比を達成できる光学式表示
装置を提供するものである。

更に、本発明の別の目的は、下側及び上側ホログラフィ
合成器を用い輝度の均−性及び下側合成器から上側合成
器への有効な画像透過を達成できるヘッドアップ表示装
置を提供するものである。

更に、本発明の別の目的は、回折効率特性が表示装置の
使用に対して正確に表わされ、画！＆輝度変動を除去し
たホログラフィ光学素子の製造方法を提供するものであ
る。

本発明は、既存の光学表示システムにおける固有の欠点
を解決するためにホログラフィフリンジパターンを有す
るボログラフィ光学素子を採用し、そのフリンジパター
ンを陰極線管の螢光放出ピークに相当するものとして設
定することによって識別しうる輝度の変動を除去するも
のである。ホログラフィ光学素子を、例示として、航空
機におけるヘッドアップ表示装置の結合素子の一部を構
成する場合について記述する。

ホログラフィ光学素子に視野面を設け、パイロットの観
察視界にイメージ情報を重畳させるべく作動可能とする
。ホログラフィ光学素子にホログラフィフリンジパター
ンをもたせ、そのフリンジパターンにより２つの回折効
率ピークを限定してホログラフィ光学素子によりその観
察面の全面にわたり輝度がより一様なものとされたイメ
ージ情報の光学ディスプレイをパイロットの目に対して
反射させる。２つの回折効率ピークは、それらの間に位
置する回折効率の低いディップによって実現する。回折
効率のピークは、典型的には１０〜２００１だけ離れた
光の波長差に対応する。回折効率の低いディップは、ス
ペクトル的には２つの回折効率ピーク波長の中央近傍に
位置するのが望ましい波長に対応する。好適実施例では
、２つの回折効率ピークを実現するためにホログラフィ
記録材料の単−感光丸材を、２つの異なる位置で巾−の
点光源からの光で二重露光する。その結果として得られ
るホログラムを「センターディップ」ホログラムと称す
る。２つの点光源位置の間の中点は、航空機のコックビ
ット等に配置されるディスプレイ装置の設計目視点と対
応させる。

２つのホログラム回折効率ピークにおける帯域幅および
ピーク効率を、ホログラフィ記録材料の厚さによって直
接的にではなく、露光エネルギによって制御する。回折
効率ピークの間の波長間隔は、２つの露光位置の間の間
隔または見かけの角度を変更することによって制御する
。本発明によって得られるホログラムはその全面にわた
り一様な機能を発揮するものであり、連続ホログラム用
トシての十分な再現性を有している。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

表示装置の一般的な説明 第１図は、飛行機のコックビットエリア内に装着され、
本発明により構成されたホログラムを有し合成機として
機能する２個のホログラフィ光学素子を具えるヘッドア
ップ表示装置１０を示す線図である。第１図においてヘ
ッドアップ表示装置１０は、一般的に平行に離間して配
置されている上側合成器１２および下側合成器１４を有
している。合成器１２と１４との間の垂直距離は約４．
６ｃｍである。図示するように、表示装Ｗ１１０は水平
１１１８と平行な基準線１７に対して反時計方向に一１
５°の角１ｘ１６だけ傾斜している。下側合成器１２は
一対のほぼ平坦で透明な基板の間に収納され合成器の表
面領域の約５０％の広さに及ぶホログラム２０を具えて
いる。上側合成器１４は２個のほぼ平坦で透明な基板の
間に収納されこの合成器の表面領域の約６０％の広さに
及ぶホログラム２２を具えている。

陰極線管のような画像発生手段２４から放射する光画像
情報はコリメータレンズ系２６によって平行光束とされ
、合成器１２および１４のいずれか一方により又は両方
によってＨ察者又はパイロット２８の肉眼に向けて反射
される。コリメータレンズ系２６は、画像情報が光学的
無限大から発する通常の構成とする。合成器１２および
１４は共に視野面を構成し、この視野面を通してパイロ
ット２８は肉眼の焦点状態を変化させることなく外部の
視界と画像情報とを同時に観測することができる。

下側合成器１２の面に入射する角度に応じて、平行光束
は、下側合成器１２または上側合成器１４のいずれかで
反射してパイロット２８に到達する。（両方の合成器１
２および１４が同一の画像情報を反射する小さな領域が
ある。この領域は、ホログラム２０および２２の反射波
長域が互いに部分的に重なり合う視野面の領域を示す。

）パイロット２８は、自分の頭の位置および視角を考え
ることによって画像情報の別の部分を見ることになる。

従って、画像情報は、パイロット２８の瞬間的な視野変
化に応じて変化することになる。ホログラム２０および
２２は、頭の動きや視角の変化による画像輝度の変化が
最小となるように構成されており、輝度の変化がパイロ
ットに感知されることがない。

センサデツプホログラの設計特性 各合成器１２および１４を有するホロフグラム２０およ
び２２の設計は、第２Ａ図、第２Ｂ図および第３図に示
すグラフに基いて最良の説明を行なうことができる。

第２Ａ図はＰ−５３型螢光体の放射特性３０の使用可能
範囲を示し、この放射特性は約５４４ｎｌの第１波長に
おける放射ビーク３２及び約２０ｎｉに亘る波長域内に
含まれる使用可能なエネルギー領域を有している。Ｐ−
５３型螢光体を用いる陰極ね管は、比較的低い強度のビ
ームＮ流で本発明のホログラムを駆動しても所望のコン
トラスト比を維持することができる。

第２Ｂ図は設計目視点５６から１１２察した場合のホロ
グラム２０および２２のいずれか１の表示装置の中心に
対する回折効率又は反射特性３４を示し、この特性は頭
の移動量の中心点を基準にして設定している。ホログラ
ムの特性３４は、５４２．２５ｎｓおよび５５７，２５
ｎｓの第２および第３波長に相当する２個の接近した異
なる効率ビーク３６および３８を有している。回折効率
ビーク３６と３８の間には波長５５０ｎ個の位置に回折
効率の低い谷間すなわちディプが存在する。（回折効率
特性３４は異なるビーク波長を有する２個のホログラム
の回折効率特性の重なりを有効に示している。）この特
性は低い回折効率のデツプ４０を有しているが、回折効
率特性３４は単一のホログラム要素のいずれかの波長域
に比べて一層広い範囲の波長域に及んでいる。

設計の目的は、問題とする全ての頭の位置および視角に
対してホログラムの反射率を最大に活用するビーク３６
と３８との間の波長の広がりを決定することである。こ
の系の積算した効率特性を計算することは、ビーク３６
と３８との間に亘る最良の波長を決定方法となる。積算
した効率特性は、所定の頭の位置および視角に対するＰ
−５３型螢光体の放射特性とホログラム回折効率特性と
の乗算積を表わすカーブとなる。

第３図は、第２Ａ図のＰ−５３型螢光体の放射特性とヘ
ッドアップ表示５Ａ置１０内の８頭の中心位置に対する
第２Ｂ図のホログラム回折効率と特性３４とに対する積
算した効率特性４２を示す。この効率特性は頭の位ＨＪ
５よび視覚に応じてスペクトル波長位置を変えるため、
回折効率特性３４を第３図に重ね合わせて、頭の中心位
置だけに対する口折効率特性３４と積算効率特性４２と
の間の関係を示す。

第３図は、積算効率特性４２が約５４４０−の波長にお
ける第１のビーク４４および波長５５４ｎｉにおける第
２のビーク４６を有していることを示している。回折効
率特性３４の中心デツプ４０によって積算の効率特性４
２の約５５０ｎ個の波長位置において置部４８が生じて
いる。

積算効率特性４２は、波長５５０ｎｓ付近の有効な螢光
エネルギーがホログラムによって反射されないことを示
している。ホログラム反射特性３４に中心デツプ４０が
誘導されると、波長５５０ｎ個の領域内の有効な螢光エ
ネルギーの一部分が減少してしまう。

これは、ホログラム反射波長域を拡げるに当って中心デ
ツプホログラムを用いた結果である。しかし、積算効率
特性４２は、全螢光体エネルギーの約４２％がパイロッ
ト２８に向けて反射されることを示している。

表示輝度の均一性は、必要な頭の位置及び視覚の各組合
わせについて積算効率特性によって規定される領域を数
値的に計算することにより決まる。

この結果は、解析した頭の位置および視覚に対する８！
ｌ算効率を表わす１組の数値となる。計算した積算効率
特性における変動は輝度均一性における変動を示す。螢
光体の放射特性は波長的に固定されているので、頭の位
置と視覚とのいかなる組合わせに対する積算効率特性は
ホログラム回折効率ビーク間における離間波長を変化さ
せることにより最大限に活用することができる。回折効
率ビーク間における異なる波長間隔の複数の試験的なホ
ログラム回折能力特性について積算効率を計算すること
によってディスプレイの所望の輝度均一性が決定される
。従って、全ての所望の頭位置および視覚に対して必要
な輝度均一性を与える１組の積算能力特性は、２個の回
折能力ピーク３６と３８との間の最良の波長間隔を指示
することになる。回折能力特性３４を有するホログラム
は、約３０ｎｉの波長域に亘る僅かな輝度変動を本質的
にもたらし、この波長域は約２４°の垂直方向の全視野
に対応している。

波長域を広く設定したホログラムに対して積算効率は５
０％まで減少するが、これに比べ第２Ｂ図に示す中心ア
ップ特性を有する場合積算能力が所定の眼球位置から約
４０％まで減少する。所定の眼球位置に対する４０％の
積算効率は陰極線管から放射される７５００フット−ラ
ンバートの光だけで１．３〜１を超えるコントラスト比
が達成される。ヘッドアップ用表示装置用に設計された
典型的な陰極線管は約１８，５００フット−ランバート
のピーク出力を放射することができるので、中心デツプ
ホログラム設計により所望のコントラスト比を形成する
のに必要なビーム電流が減少し、有効寿命が増大する。

約７．６ａｉに亘る頭の移動量の垂直方向の限界量にお
ける積算能力は２８％であり、この結果全視野および会
頭移動量について約±２５％の輝度均一性が生ずる。２
５％の輝度変動が生じても人間の眼には実質的に僅かな
ものである。

頭の中心位置において中心アップホログラムを用いて回
折能力変動を４％以下とすることは容易に達成すること
ができる。けだし、１８μ層の公称厚さに対するホログ
ラフィック記録材料の厚さ変化にほとんど検知されない
ためである。

全視野内においていかなる頭の移動位置およびいなかな
る視覚に対して計算した場合、合成ｆｉ１２および１４
を通る平均明所視透過率は８３％±２．４％である。

中゛１デツプホロ　ラムの　　　′ 合成器１２および１４内に含まれるホログラムは、飛行
機のコックビットの設計眼球位置に対する相対位置およ
び方向をシュミレートするように構成されている。ホロ
グラムをこのように構成することにより設計眼球位置付
近の頭の位置に対する回折効率及び明るさの均一性が最
大となる。

各ホログラム２０および２２は、設計眼球位置の上側お
よび下側の位置から点光源からのコヒーレント光により
２回露光される。点光源の露光位置中の距離を変化され
ることにより回折能力ピーク間波長間隔が変化する。従
って、点光源の露光位置間の距離を変え積算能力特性を
計算することは、回折能力特性におけるピーク間の波長
間隔を決定し最良の輝度均一性をもたらす１の方法であ
る。

第４Ａ図および第４Ｂ図は下側合成器１２および上側合
成器１４の幾何学的構成をそれぞれ示す。第４Ａ図にお
いて、下側合成器１２はガラスのような第１の透明基板
５０を具え、その表面５２上には厚さ１８μ−の二色性
ゼラチンのようなホログラフィック記録材料層５４が堆
積されている（第４Ａ図では拡大して示す）。基板５０
の厚さは約０゜３Ｂｍとする。

記録材料の露光面積は、図示するように基板５０の下側
部分の表面積の約５０％に亘っている。下側合成器１２
は、設計目視点５６に相当する位置５６から約２５０１
の長さの基板５０の中間位置５８まで約４４０１１！ｌ
ｉれて位置している。下側合成器１２は４５°の角度６
０だけ傾斜しており、その角度は垂直面６２と−５６と
５８とを結ぶラインとの間で測定した値である。

ホログラフィック記録材料５４は５１５ｎｓの波長を有
するレーザ点光源（図示せず）により代表的な２５０ｍ
ｊ　／　ｖの第１及び第２露光の間で照明され、これら
第１及び第２露光は−５６で交差する面７１に沿う各位
置６８と７０とで行なう。面７１は垂直基準線１３に対
して約６＠の角度１２だけ傾斜している。位Ｉ６８は位
置５６から約１，９ａｅ上方にあり、４７．５°の外郭
１４をなしている。位置１０は位置５６から約１．９１
下側にあり、４２．５°の外郭７６をなしている。位置
７７および７８は頭の移動範囲における上側垂直限界お
よび下側垂直限界をそれぞれ規定している。

いら７１と１８との間の距離は約７．６ＣＩである。頭
の移動範囲における垂直限界（図示せず）は位ｌ１５６
に対して約±　７．６ＣＩｌであるが、回折能力の目的
のためにはさほど重要ではない。頭の移動範囲における
深さ限界は、位置１１および７８に対するライン６４に
平行なうイン７９および８０に沿って約±　７．６ＣＩ
＋である。

け傾斜しており、その角度は垂直向６２と位置５６と５
８とを結ぶラインとの間で測定した値である。

ホログラフィック記録材料５４は５ｔ５ｎｓの波長を有
するレーザ点光源（図示せず）により代表的な２５０■
ｊ／ｖの第１及び第２露光の間で照明され、これら第１
及び第２Ｂ光は位置５６で交差する面７１に沿う各位１
１６８と７０とで行なう。面７１は垂直基準線７３に対
して約６°の角度７２だけ傾斜している。

位［６８は位！１５６から約１．９ＣＩ上方にあり、４
７．５゜の外郭７４をなしている。位置７０は位置５６
から約Ｌ９ａＩ下側にあり、４２．５＠の外郭７６をな
している。

位置７７および７Ｂは頭の移動範囲における上側垂直限
界および下側垂直限界をそれぞれ規定している。

位置７７と７８との間の距離は約７．６ｃｍである。頭
の移動範囲における垂直限界（図示せず）は位Ｗ１５６
に対して約±７．６ＣＩであるが、回折能力の目的のた
めにはさほど重要ではない。頭の移動範囲における深さ
限界は、位置７１および１８に対するライン６４に平行
なうイン７９および８０に沿って約±　７．６ｃｍであ
る。

ホログラム処理の間に、既知の技術に基づいて記録材料
の量を増加させて中心デツプ４０が約５５０ｎｓの所望
の波長となるように調整する。

ホログラム２０は、米国特許出願筒０６／３４９．９２
４号（１９８２年２月１８日出願）「ホログラフィ装置
」に記載されているように単一の点光源を以て形成され
る。各露光を行なっている間に点光源から発した光線は
基板５０を通過し、ゼラチン記録材料５４と基板との非
接触面８２で比較的高い光強度の透過光成分と低い光強
度の反射光成分とに分離される。これは、空気−ゼラチ
ン界面での空気の屈折率とゼラチンの屈折率との差異に
よって生ずる。反射光成分は戻って記録材料５４を通り
、点光源から発した光線と相互作用してほぼ平行な縞状
パターン、すなわち基板５０の面５２とほとんど交差し
ない縞状パターンを有するホログラム２０を形成する。

この特性を有するフリンジパターンは、パイロットにフ
レアのない外部視界をもたらす結合器を形成する。

第４Ａ図に見掛上のものとして示す第２の透明基板８４
は基板５０に固着されてホログラム２０をシールする。

設計目視点５６の近傍に位置する点光源を用いて記録材
料を露光すると、パイロットが固定した頭の位置から視
角を変える場合に下側合成器１２の頂部から底部に亘っ
て連続的に変化するブラック角が生じてしまう。従って
、ブラック角が生ずる波長は合成器表面に亘って有効に
固定される。視角変化により生ずる輝度変化は、下側合
成器が設計目視点から観察されている場合にはほとんど
除去される。輝度変化の残りの唯一の原因は面７１に沿
う頭の移動による変化であり、この頭の移動によって下
側合成器１２に対する入射角が変化する。ししかしなが
ら、センタデツプを有するホログラム２０の設計により
、上述したようにこの問題は解消する。

ホログラム２０の構成について第４Ａ図に基いて説明し
たが、上述した説明はホログラム２２の構成に関する第
４Ｂ図にも適用され、同一の部材にはダッシュを付けた
同一符号を付しである。ホログラ２２の構造上の差異は
、ライン６４′上の位ｆａｆ５６と５８′　との間の距
離が約５１．６０１であること、及び記録材料５４′が
基板５０′の上側部分の約６０％の表面積に及んでいる
ことである。

第５Ａ図及び第５Ｂ図は、回折効率特性３４のビーク３
６及び３８を得るための下側合成器１２の変形例の構成
を示す。後述する説明は上側合成器１４にも適用される
。

第５Ａ図は位置５６に固定した単一の点光源の露光形態
を示す。合成器１２は位Ｗ１５６に対して第４Ａ図に示
す合成器１２の位置の上側及び下側に移行した別の位置
で２回露光され、第１及び第２の位置は垂直方向に約１
．９ｃｍそれぞれ変位している。

第５Ｂ図は位置５６に固定した単一点光源の露光形態を
示す。合成器１２は位置５６に対して別の角度位置で２
回露光され、第１および第２の位置は第４Ａ図の合成器
１２に関して位ｊ１５８のまわりをそれぞれ２．５°時
計方向又は判時計方向に回動している（第５Ｂ図では拡
大して示す）。

第５Ａ図および第５Ｂ図の第１及び第２の露光位置に相
当するパラメータは、同一符号に“ａ”及びｂ″の文字
を付したもので示される。これら変形例のいずれかの第
１の位置で記録材料５４を露光すると回折効率ビーク３
６が生成し、このピークは４２．５°の角度６０ｂに相
当する。これら変形例の第２の位置で記録材料５４を露
光すると、　　４７．５°の角度６０ａに相当する回折
効率ビーク３８が生成される。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
種々の変形が可能である。例えば、各表示装置は特別の
飛行機のコックビットの装置に対して設計される。従っ
て、表示装置の寸法および方向は使用目的に対して最大
に活用されねばならない。更に、ホログラフィ光学素子
は、所定量だけ分離した異なるピーク波長の２個のホロ
グラムの面と面とを一緒にラミネートすることによって
構成してセンタアップ特性を形成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は各々が本発明によって構成したホログラフィ光
学素子を含む２個の合成器を用いるヘッドアップ表示装
置の断片的な側面図、 第２Ａ図及び第２Ｂ図はｐ−５３型螢光体の放射特性の
有用な部分及び本発明によるホログラフィ光学素子の解
析効率特性をそれぞれ示すグラフ、第３図は本発明によ
るヘッドアップ表示装置の頭中心位置に対する積算した
回折効率特性上に重ね合せた第２Ｂ図の回折効率特性を
示すグラフ、第４Ａ図及び第４Ｂ図は第１図のヘッドア
ップ装置の下側及び上側合成器を有するホログラフィ光
学素子の構成を示す縮図、 第５Ａ図及び第５Ｂ図は第４Ａ図の下側合成器の変形例
の構成を示す線図である。 １０・・・ヘッドアップ表示装置 １２・・・下側合成器　　　　１４・・・上側合成器１
７・・・基準線　　　　　　２０．２２・・・ホログラ
ム２４・・・画像発生手段　　　２６・・・コリメータ
レンズ系２８・・・パイロット　　　　５０・・・基板
５４・・・記録材料

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、視野面を有し、観察者によって見られる視界上に画
   像情報を重ね合せる操作を行なうことができるホログラ
   フィ光学素子を具える光学式表示装置であって、 ホログラフィ光学素子が２個の回折効率ピークを規定す
   るホログラフィ縞を有し、視野に亘って一層均一な輝度
   の画像情報を観察者に表示するように構成したことを特
   徴とする光学式表示装置。 ２、前記２個の回折効率ピークが、これらの間に位置す
   る回折効率の低い谷間によって識別分離されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学式表示装
   置。 ３、前記ホログラフィ光学素子が、２個のほぼ平坦な透
   明基板間に配置したホログラフィ記録材料に記録されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光学
   式表示装置。 ４、前記ホログラフィ光学素子がホログラフィ記録材料
   に記録され、ホログラフィ光学素子の面を横切るホログ
   ラフィ縞の数を制限してフレアのない視界が観察者に見
   られるように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の光学式表示装置。 ５、前記回折効率ピークが、約１０ｎｍと２０ｎｍの間
   の量によって分離される異なる波長光に相当することを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光学式表示装置
   。 ６、ホログラフィ光学素子を具える光学式表示装置に用
   いるホログラフィ光学素子を製造するに当り、 ホログラフィ記録材料を基板表面に堆積し、コヒーレン
   ト光から成る第１露光光と第１ 反射光との相互作用によって第１の縞状パターンを記録
   材料に記録し、第１露光光の一部が法線に対して第１の
   角度をなす基準位置で基板に入射し、 コヒーレント光から成る第２の露光光と第２の反射光と
   の相互作用により第２の縞状パターンを記録材料に記録
   し、第２露光光の一部が法線に対して第２の角度をなす
   基準点で基板に入射することを特徴とするホログラフィ
   光学素子の製造方法。 ７、前記第１及び第２露光光を同一の波長光としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第６項記載のホログラフィ
   光学素子の製造方法。 ８、前記第１及び第２の露光光が単一光源から発し、前
   記第１及び第２の角度が、前記単一光源と前記基板との
   相対方向を変えることにより形成されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項記載のホログラフ光学素子の製
   造方法。 ９、前記第１及び第２露光光が固定位置に位置する単一
   光源から発し、前記第１及び第２の角度が、前記基板を
   単一光源に対して相対的に位置決めすることにより形成
   されることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載のホ
   ログラフィ光学素子の製造方法。 １０、前記記録材料が、第１屈折率の基板と非接触な面
   を有し、この基板と非接触な面が記録材料と第２の圧折
   率の媒体との界面を画成し、前記第１及び第２の露光光
   が界面を横切って伝播し前記第１及び第２の反射光が界
   面で反射されることを特徴とする特許請求の範囲第６項
   記載のホログラフィ光学素子の製造方法。 １１、前記媒体を空気としたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１０項記載のホログラフィ光学素子の製造方法
   。 １２、第１波長に相当する放射ピークを有する光源を含
   み、光画像情報を発生する画像発生手段と、 第１波長とは異なる第２及び第３の波長に相当する２個
   の回折効率ピークを有するホログラフィ光学素子を含み
   観察者に対して視野面上に画像情報を表示する光学素子
   手段とを具え、観察者に対して視野面に亘ってほとんど
   均一な輝度の画像情報を表示するよう構成したことを特
   徴とする光学式画像表示装置。 １３、前記第１波長の光線が前記ホログラフィ光学素子
   の観察者に近い面に入射するように構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１２項記載の光学式表示装置。 １４、前記第１波長が、視野面上のいかなる点に対して
   も第１及び第２波長の間に配置されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１２項記載の光学式表示装置。 １５、観察者が見る視界上に画像情報を重ね合せる光学
   式表示装置に使用するホログラフィ光学素子であって、
   反射特性及び第１波長に相当する放射ピークを具える放
   射特性を有する光源から放射した画像情報を有するホロ
   グラフィ光学素子を製造するに当たり、 ホログラフィ光学素子内に第１及び第２の波長に相当す
   る２個の回折効率ピークを含ませることにより、ホログ
   ラフィ光学素子に対する反射特性を正確に表わし、 観察者が頭の移動範囲内で自分の頭を位置決めし、輝度
   変化を感知することなく画像情報を見ることができる回
   折効率ピーク間の最良の間隔を決定し、 ホログラフィ記録材料を露光し、決定した回折効率ピー
   クの最良の間隔を具える反射特性を有するホログラフィ
   光学素子を形成することを特徴とするホログラフィ光学
   素子の製造方法。 １６、前記２個の最良に隔てられている回折効率ピーク
   が、これらのピークの間における１個の回折効率の低い
   谷間によって識別分離されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１５項記載のホログラフィ光学素子の製造
   方法。 １７、前記ホログラフィ記録材料が単一の点光源から発
   する光線によって露光され、ホログラフィ記録材料が堆
   積されている基板に対する点光源のの異なる傾斜角度で
   ホログラフィ記録材料を露光することによって前記第１
   及び第２波長が決定されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１５項記載のホログラフィ光学素子の製造方法。 １８、前記反射特性が、放射特性と複数の試験的な反射
   特性との乗算積を計算することによって正確に表わされ
   、各試験的な反射特性が回折効率ピーク間の異なる間隔
   を有し、最良の輝度均一性をもたらす最良の間隔を決定
   することを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載のホ
   ログラフィ光学素子の製造方法。 １９、前記放射特性が陰極線管の放射特性とされている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１８項記載のホログ
   ラフィ光学素子の製造方法。 ２０、第１波長の光画像情報を発生する画像発生手段と
   、 画像情報を観察者に表示する光学素子手段とを具え、こ
   の光学素子手段が離間し少なくとも部分的にオーバラッ
   プして配置され、視野面を形成する第１及び第２のホロ
   グラフィ光学素子を含む合成器を有し、各ホログラフィ
   光学素子が第１波長とは異なる第２及び第３の波長光に
   相当する２個の回折効率ピークを画成するホログラフィ
   縞を有し、観察者が視野に亘って均一輝度として感知す
   る画像情報を表示するように構成したことを特徴とする
   ヘッドアップ表示装置。 ２１、前記第１波長が、前記第２波長と第３波長との間
   に波長的に位置決められていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２０項記載のヘッドアップ表示装置。