JPS63194201A - ホログラムを用いた表示装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表示情報を光の干渉縞（回折格子）として記録
したホログラムを用いた表示装置に関し、例えば自動車
、船舶、航空機などの乗り物の速度等を立体的な虚像で
表示する装置、あるいはゲーム等において立体的な背景
を表示する装置などに用いて有効である。

〔従来の技術〕

最近、クレジットカードや本の表紙に、三次元立体画像
を記録したホログラム板が付したものがある。これは、
非常に薄いホログラムを大量に複製し、これを紙の上等
に転写印刷する技術によって作成されたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなホログラムは、三次元立体画像を記録する段
階で、単波長のレーザー光を用いているが、再生時、す
なわちホログラムを見るときは、太陽等の自然光や白色
光を使うため、波長のずれによる回折特性の相違により
再生像にぼけ（色収差）が生じる。特にこの色収差は、
再生像の位置がホログラム表面より離れるに比例して大
きくなる傾向がある。このため、従来は、認識可能な再
生像の位置をホログラムの表面から太き（離して、すな
わちぼけがない状態で極めて浮き上がらせて見せること
ができず、ホログラムの特徴点を充分に生かせられない
という問題点があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、白
色光、自然光の光源を用いてホログラムを再生するに際
し、再生像のぼけの低減、特に再生光が白色光であるた
めに、生ずる色収差の低減を図ったホログラムを用いた
表示装置を提供する。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、所定波長の光の入射により、予め記録
された表示情報を虚像として再生する情報用ホログラム
板と、 前記記録ホログラム板と対向して配置され、所定波長の
光を回折反射する色収差補正用の反射ホログラム板と、 前記反射ホログラム板に対して白色光を入射させる発光
体とを備えるとともに、前記発光体からの白色光を前記
反射ホログラム板にて回折反射させ、前記情報用ホログ
ラム板に導く角度関係に配置し、前記記録ホログラム板
に記録された表示情報を虚像として結像させることを特
徴とする。

〔作用〕

本発明の構成において、発光体からの白色光を前記反射
ホログラム板に一旦入射、回折反射させ、その回折した
光を前記情報用ホログラム板に導く角度関係に配置する
ことにより、色収差を補正することができる。この働き
について次に説明する。

所定波長の光、つまりほぼ同一波長の光を回折反射する
光学特性の情報用ホログラム板と、反射ホログラム板と
を、上述した角度関係に配置し、発光体からの白色光を
反射ホログラム板に入射させる。すると、この光は反射
ホログラム板で回折反射される際に、回折現象の波長分
散特性に従って、各波長（色）によって異なる方向に反
射される。

ところが、この回折反射された光が、前記情報用ホログ
ラム板に入射すると、前記ホログラム板での波長分散特
性と前記情報記録ホログラム板での波長分散特性とが打
ち消し合うので、前記情報記録ホログラム板からの出射
光は完全に色収差が補正されたものとなる。したがって
、前記情報記録ホログラムに記録された表示情報を、上
述の様にして虚像として結像させて再生すると、色収差
を除去した極めて鮮明な再生像、いわゆるぼけのない再
生像が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明は、白色光の発光体を用いて情
報記録ホログラム板から極めて鮮明な再生像が得られる
ため、従来にない実用的なホログラムを用いた表示装置
を提供することができる。

また、色収差を除去するために複数の高価なレンズ等を
使用する必要がないため、安価で、コンパクトな装置を
提供することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を車両用の速度を表示するメータに適用し
た実施例に基づいて説明する。第１図は、自動車の運転
席前方のダツシュボード、いわゆるインスツルメント・
パネルの部分断面図、第２図（ａ）、　（ｂ）は各々照
明装置２０の正面図、部分半断面図、側面図である。

Ｆはフロントガラス、１１はインスツルメント・パネル
のセーフティバット、１２はメータ部分Ａを支持するケ
ース、１３はメータ部Ａの前方に配置された透明プレー
ト、１４はメータ表示用の機器を収納するメータケース
、１５は光の反射を防止すべく黒色に塗装された背面プ
レートである。

ケース１２の上方、セーフティパット１１内には照明装
置２０が配設されている。第２図に示す様に照明装置２
０は、光ファイバ３３、集光用凸レンズ２２を固定する
基体部２６ａと、色収差補正用の反射ホログラム板とし
て緑反射用第１ホログラム＋Ｊ！２３、赤反射用第２ホ
ログラム板２４の固定される調節部２６ｅとから構成さ
れる。、基体部２６ａには、光ファイバ３３の一端が露
出するように挿入固定されるファイバ用穴２６ｂ、光フ
ァイバ３３の一端からの光の通る円筒空間２６ｃ、凸レ
ンズ２２の固定される段差部２６ｄが形成されている。

光ファイバ３３の固定された部分の光軸、円筒空間２６
ｃの中心軸、及び凸レンズ２２の光軸は、同一線上にな
るように位置決めがなされている。また、光ファイバ３
３の一端からの光が、凸レンズ２２によって略平行とし
た平行光線に集光されるよう配置されている。

一方、調節部２６ｅは、４本のボルト２７及びスプリン
グ２８によって、基体部２６ａに対して微調節可能に固
定されている。調節部２６ｅの中央には、凸レンズ２２
からの平行光の光軸に対して、垂直となるように第１、
第２ホログラム板２゜３．２４が調節固定されている。

第３図に示す様に、第１ホログラム２３は垂直方向から
入射する光の内の第１所定波長（緑色の近傍：５１４±
２０ｒｕｗ）の光を、所定の方向βへ回折反射するよう
に、予めＡｒ（アルゴン）レーザーを用いて光の干渉縞
として記録作成されている。同様に第２ホログラム２４
は、入射方向αから光の内で第２の所定波長（赤色の近
傍：６３３ｎｍ±２０ｎｍ）の光を、所定の方向βへ回
折反射するように、予めＨｅ−Ｎｅ（ヘリウム、ネオン
）レーザーを用いて光の干渉縞として記録作成されてい
る。この第１、第２ホログラム２３．２４は接着剤によ
り一体に固定されるとともに、このホログラム板２３．
２４への光が入射する入射側の反対面には、金属（アル
ミ）蒸着膜２４ａ等によるミラー処理が施されている。

このため、反射ホログラム板−２３，２４で回折反射さ
れる特定波長以外の光は、ミラー処理によって全てレン
ズ２２に向って反射される。尚、このミラー処理は、反
射ホログラム板２３．２４を光が透過して、次に説明す
る現象が生じることを防止するためのものである。つま
り、ホログラム板２３．２４を光が透過すると、この光
がセーフティバッド１１．ケース１２内で散乱され、そ
して散乱光によって後述する情報用ホログラム板３０の
再生像が現れるので、この現象を防止するためのもので
ある。尚、ミラー処理の他に、黒色塗装膜を形成しても
一応の効果がある。

一方、メータケース１４には、前記第１、第２ホログラ
ム板２３．２４で回折反射された光が、透明プレート１
３を介して入射する情報用（目盛用）ホログラム板３０
が固定されている。目盛用ホログラム板３０は、表示す
べき表示目盛情報を三次元情報、つまり光の干渉縞とし
て記録したものである。目盛用ホログラム板３０は、そ
の表面での反射光が運転者の目に至らないように傾斜し
て設けられている。

次に、第４図に基づいてホログラム板３０の作成につい
て説明する。第４図は作成時の光学装置の配置図である
。

５０はＡｒ（アルゴン）レーザーで、その光はハーフミ
ラ−５１によって２つの光路に分光される。一方の光は
、ミラー５２．５３，５４、凸レンズ５５、ピンホール
５６を介して、ホログラム乾板３０′の裏面より球面波
の参照光Ｌ１として入射する。分光された他方の光はミ
ラー５７．５８、凸レンズ５９、ピンホール６０、凸レ
ンズ６１を介して、ホログラム乾板３０′の表面より、
平面の物体光Ｌ２として入射する。物体光Ｌ２の途中に
は、第５図に示す様なメータの目盛の部分が印刷された
透光性のパターン仮７０が設置される。このように参照
光Ｌ１と、パターン＋７ｉ７１透過した物体光Ｌｔの入
射露光によって、光の干渉縞が生じる。この干渉縞をホ
ログラム乾板３０′の感光材料で記録し、その後現像処
理を行って、第１の所定波長の光（５１４±２０ｎｍ）
で再生像を結像するように目盛用ホログラム板３ｏを作
成する。尚、ホログラム板３０は２枚のガラス板とその
間の感光材料から成る。

第１図にて、目盛用ホログラム板３０と背面パネル１５
の間には、速度表示用の指針ホログラム板３５が駆動軸
３５ａにより回転可能に支持されている。駆動軸３５ａ
は、背面パネル１５の後側に設置された指針駆動手段３
６によって駆動される。指針ホログラム板３５は、目盛
用ホログラム板３０の作成方法とほぼ同様に、第５図に
示す様な指針の部分が記録されている。ここで、指針ホ
ログラム板３５の作成には、Ｈｅ−Ｎｅレーザーを用い
て、第２の所定波長（６３３ｎｍ±２０ｎｍ）で再生像
を結像するように作成されている。

尚、凸レンズ２２からの平行光が第１、第２ホログラム
板２３．２４によって回折される際、その見かけ上の発
散点０は指針の駆動軸３５ａの延長線上に位置するよう
に調節されている。これにより、指針ホログラム板３５
の回転による再生像の歪みを除去することができる。

背面プレー１５の後方には、発光源として６ｗ（ワット
）程度の白色電球３２が取付具３１によって固定されて
いる。電球３２には、その先端に集光用凸レンズが一体
に形成されており、凸レンズを介して光ファイバ３３の
端面に光を集光する。

光ファイバ３３は、その端面が電球３２と隣近しで固定
されるとともに、照明装置２０に導かれている。

次に、上述した構成に基づいて作用を説明する。

第１ホログラム板２３、目盛用ホログラム板３０は、各
々同一波長（緑）の光を回折反射する。また第２ホログ
ラム板２４、指針ホログラム板３５は各々同一波長（赤
）の光を回折反射する。第１図において、白色電球３２
からの白色光は、光ファイバ３３を介して凸レンズ２２
に導かれ、平行光線として第１、第２ホログラム板２３
．２４に垂直に入射する。白色光の光の緑、赤の成分は
、各々第１、第２ホログラム板２３．２４で回折反射さ
れて、目盛用ホログラム板３０、指針ホログラム板３５
に導かれる。すると、この回折反射された光は各々のホ
ログラム板３０．３５で緑色の目盛、赤色の指針を虚像
として再生させる。よって、運転者は第５図に示す様な
速度計を虚像で認識することができる。

ここで、平行光が第１ホログラム板２３で回折反射され
る際に、回折現象の波長分散特性に基づいて、つまり５
１４ｎｍの波長を中心として波長相違によって異なる方
向に反射される。ところが、この回折反射された光が、
目盛用ホログラム板３０に入射すると、第１ホログラム
板２３での波長分散特性と目盛用ホログラム板３０での
波長分散特性とが打ち消し合うので、目盛用ホログラム
板からの出射光は完成に色収差が補正されたものとなる
。したがって、同一波長を回折反射する第１ホログラム
板２３と、目盛用ホログラム３０に記録された目盛を、
上述の様に配置して再生すると、色収差を除去した極め
て鮮明な再生像が得られる。

同様に、第２ホログラム板２５と指針ホログラム板３５
による指針の再生像も（再生の色は相違するが）、色収
差のない鮮明な像が得られる。

また、第１１第２ホログラム板２３．２４に垂直に入射
した光で、特定波長以外の光はミラー処理によって全て
レンズ２２に向けて反射される。

これにより、ホログラム板２３．２４を透過した光がセ
ーフティパッド１１内等で散乱し、その光によって再生
像が現れるという現象を防止することができる。

また、上述の構成には次のメリットがある。この構成で
は、ホログラム板２３を用いて再生光を反射させている
ため、目盛用ホログラム板３０と光ファイバ３３の端面
（発光体）を、限られた狭い空間でも比較的自由に設計
することができる。

また、目盛用ホログラム板３０と光ファイバ３３の端面
、つまり再生照明光までの光路長さを長くすることがで
きるので、ホログラム板３０から見た再生照明光の見か
けの大きさが小さくなるため、より再生像のぼけを小さ
くすることができる。

尚、上述の実施例では、情報用ホログラム板として、メ
ータ用の速度の目盛を用いたが、他の表示情報、例えば
エンジン回転計、冷却水温計、またゲーム機器等の背景
の表示に用いることができることは言うまでもない。ま
た、その再生像の色も適宜変更することができる。

発光体として、光ファイバを介した光を用いたが、光フ
ァイバを省略してもよい。

また、目盛用ホログラム板３０は、車速１００ｈ以上の
目盛部と、それ以下の目盛部とを各々赤、緑で多重露光
して記録、作成するようにしてもよい、また反射用ホロ
グラム２３．２４に緑、赤の２種類の光で多重露光した
一枚のホログラム板を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すものであって、自動車
の運転席前方のインスッルメント・パネルの部分断面図
、第２図（ａ）、　（ｂ）は各々第１図の照明装置２０
の正面部分、断面図、側面図である。第２図（ａ）は第
２図（ｂ）の直ＩＡＢｃＡに沿う部分断面図である。第
３図は色収差補正用の第１、第２ホログラム（２３，２
４）の斜視図、第４図はホログラム板の記録作成時の光
学装置の配置図、第５図は虚像によるメータパターン表
示を示す図である。 ２０・・・照明装置、２２・・・凸レンズ、２３．２４
・・・色収差補正用の第１、第２反射ホログラム板。 ２４ａ・・・金属蒸着膜、３０・・・目盛用ホログラム
板。 ３５・・・指針用ホログラム板、３２・・・白色電球、
３３・・・光ファイバ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定波長の光の入射により、予め記録された表示
   情報を虚像として再生する情報用ホログラム板と、 前記記録ホログラム板と対向して配置され、所定波長の
   光を回折反射する色収差補正用の反射ホログラム板と、 前記反射ホログラム板に対して白色光を入射させる発光
   体とを備えるとともに、前記発光体からの白色光を前記
   反射ホログラム板にて回折反射させ、前記情報用ホログ
   ラム板に導く角度関係に配置し、前記記録ホログラム板
   に記録された表示情報を虚像として結像させることを特
   徴とするホログラムを用いた表示装置。
2. （２）前記情報用ホログラム板と前記反射ホログラム板
   は、同一波長の近傍の光を用いて作成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホログラムを用
   いた表示装置。
3. （３）前記情報用ホログラム板には、速度表示目盛が記
   録されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のホログラムを用いた表示装置。
4. （４）前記反射ホログラム板には、前記発光体からの光
   を光学的素子を介して略平行とした平行光が入射するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホログラム
   を用いた表示装置。
5. （５）前記反射ホログラム板は、前記平行光の光軸に対
   して略直交するように配置されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載のホログラムを用いた表示装
   置。
6. （６）前記反射ホログラム板に、光が入射する方向と反
   対側の面には、金属蒸着等によるミラー処理が施されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のホロ
   グラムを用いた表示装置。
7. （７）前記情報用ホログラム板の後方には、指針を記録
   した指針ホログラム板が回転可能に配置されるとともに
   、前記情報用ホログラム板に記録された速度表示目盛と
   前記指針ホログラム板に記録された指針とは、異なる光
   の波長で記録され、かつ前記ホログラム板は、前記異な
   る光の波長を各々回折反射させる光学特性をもつことを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載のホログラムを用
   いた表示装置。