KR20000076387A - 광학식 표시 장치 - Google Patents

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모리시타 요이찌
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Abstract

홀로그램 소자와, 광원을 포함하는 광학식 표시 장치에서, 상기 홀로그램은 슬릿을 통과한 광을 이용하여 얻어진 피사체 정보를 갖는 광과, 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광과는 다른 입사 광로를 갖는 참조광에 의해 형성되는 반사형 홀로그램이고 상기 광원으로부터의 광으로 상기 피사체 재생상을 표시한다.

Description

광학식 표시 장치{Optical display}
근년, 화상정보나 문자정보를 표시하는 광학식 표시 장치는, 여러 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 그 한 예는 교통정보 표시판, 행선지 안내판, 또는 선전 광고판 등이 널리 사용되고 있는 전광식의 광학식 표시 장치가며, 예를 들면, 특개평6-228921호 공보, 특개평7-129108호 공보, 특개평7-240912호 공보, 특개평8-6513호 공보, 특개평8-158322호 공보, 특개평8-160894호 공보 등에, 관련하는 기술이 개발되어 있다. 이하에서는 먼저, 광학식 표시 장치의 가장 일반적인 예의 하나인 형광등 내장식의 광학식 도로 표지를 도면을 참조하여 설명한다. 단, 이것 이외에도, LED나 EL 소자를 내장하여 자발광 표시를 행하는 것이나, 광섬유나 도광판에서 광원으로부터의 광을 유도하는 것 등, 여러가지 종래기술에 의한 구성이 알려져 있다.
도 1a는 종래의 광학식 도로 표지의 구성을 도시하는 측면도이며, 도 1b는 그 정면도이다. 구체적으로는 156은 표지 표시판, 157은 링형 형광관, 158은 표지 본체, 및 159는 표지 지주를 도시한다.
표지 표시판(156)은, 반투명의 수지의 위에 표지의 패턴이 인쇄되어 있고, 이 패턴을 표지 내부측으로부터 링형 형광관(157)의 광에 의해서 조명하는 것으로, 밤에도 표지가 인식된다. 표지 본체(158)는, 링형 형광관(157)과 표지 표시판(156)을 지지하고 있으며, 표지 지주(159)에 지지됨으로써 도로의 측벽 또는 터널 천정 등에 설치된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 구성은, 이하와 같은 문제점을 갖는다.
먼저, 표지의 패턴이 반투명의 수지의 위에 인쇄되어 있거나 또는 컬러 수지로 구성되어 있기 때문에, 광원인 링형 형광관(157)이 발하는 광의 대부분이 이 수지에 흡수되어 버리기 때문에, 표시가 충분히 밝지 않다.
두번째로, 표지 표시판(156) 및 형광관(광원)(157)을 포함하는 표시부가 표지 본체(158)에 의해서 지지되는 구조가 되기 때문에, 표시부를 포함하는 부분이 크고 또한 무거워진다. 또한, 그것을 지지되는 표지지주(159)도 견고해야 하며, 전체구성이, 더욱 크고 또한 무거운 구조가 된다.
세번째로, 그 구조상, 설치면인 도로의 측벽 또는 터널 천장 등으로부터 크게 돌출한 형으로 설치해야 하기 때문에, 어떠한 이유에서 사람, 차, 또는 운반물 등의 이동체가 접촉하면, 표시 장치 본체의 파손과 동시에 이동체의 손상이 생길 수 있다. 또한, 이러한 사고를 피하기 위해서는 설치공간을 크게 확보할 필요가 있어, 비경제적이다.
상기의 문제점은, 도 1a 및 도 1b에 종래예로서 도시한 형광등 내장식의 광학식 도로 표지만의 과제가 아닌, LED 등의 자발광식 구성이나, 광섬유나 도광판에서 광원으로부터의 광을 유도하는 형태의 구성에서도, 마찬가지이다. 또한, 상술한 도로 표지에 제한되지 않으며, 표시해야 할 패턴을 광원으로부터의 광에 의해서 조사하는 타입의 광학식 표시 장치의 전반에, 공통의 문제점이다.
그리하여, 이상과 같은 문제를 해결할 수 있는 구성으로서, 홀로그램을 사용한 구성이 생각된다.
이하에서는, 먼저, 일반적인 종래 기술에 의한 홀로그램의 작성원리 및 그와 같은 종래의 홀로그램을 사용한 화상정보의 표시(재생)원리를 설명한다.
도 2a는 일반적인 홀로그램의 작성원리를 모식적으로 도시하는 도면이다.
즉, 피사체(0)를 레이저 광원으로부터 발한 물체 조명광(IL)으로 조사하고, 피사체(0)의 형상 등에 관한 정보를 갖는 물체광(OL)를 형성하며, 홀로그램 건판(H1)에 입사시킨다. 또한, 동시에, 물체 조명광(IL)과 동일한 레이저 광원으로부터 발한 광을 빔 스플리터 등으로 분리하여 형성한 참조광(RL1)을 홀로그램 건판(H1)에 비스듬하게 입사시킨다. 이것에 의해, 물체광(OL)과 참조광(RL1)과의 간섭 줄무늬가 홀로그램 건판(H1)에 기록된다. 이러한 간섭 줄무늬(피사체(O)의 정보를 갖고있다)가 기록된 홀로그램 건판(H1)을 이하에서는 「홀로그램 판(H1)」이라고도 칭한다.
도 2b는 도 2a에 의해서 형성된 홀로그램 판(H1)의 재생원리를 모식적으로 도시하는 도면이다.
즉, 홀로그램판(H1)의 작성시에 사용한 것과 동일한 레이저 광원으로부터의 광인 재생조명광(RI1)을, 조명광(RL1)(도 2a 참조)과 동일한 경로로 전파시켜, 홀로그램판(H1)에 조사한다. 이것에 의해서, 홀로그램 판(H1)에 기록된 피사체의 정보를 갖는 광(재생광)(R1)이 재생되고, 최초에 피사체가 놓여져 있던 위치에, 재생상(I1)이 관찰된다.
그러나, 이상과 같은 방식에서는 홀로그램판(H1)의 작성시 및 재생시의 광원으로서 레이저 광원을 사용할 필요가 있기 때문에, 비용을 저감할 수 없고, 취급이 번잡한 등의 문제점을 가지고 있다.
이것에 대하여, 이하에서 설명하는 반사형 홀로그램에서는, 백색광을 사용한 홀로그램상의 재생이 가능하게 된다.
반사형 홀로그램의 작성에 있어서는, 먼저 도 2a에 도시하는 방법으로 작성한 홀로그램판(H1)에, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 도 2b에 도시하는 재생조명광 (RI1)과는 반대 방향으로부터 재생조명광(레이저광)(RI21)을 조사한다. 이것에 의해서, 홀로그램판(H1)으로부터 피사체가 있던 위치를 향하는 재생광(R21)이 재생되며, 피사체가 있는 위치에 피사체의 실상(재생상)(I21)이 재생된다. 다음에, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 피사체의 재생상(I21)으로부터 거리(z0)만큼 떨어진 위치에 새로운 홀로그램 건판(H2)을 놓고, 이 홀로그램 건판(H2)에 대하여, 홀로그램판 (H1)과는 반대 방향으로부터 참조광(RL2)을 비스듬하게 입사시킨다. 이 참조광(RL2)은, 재생조명광(RI21)과 동일한 레이저 광원으로부터 발한 광을 빔 스플리터 등으로 분리하여 형성된다. 이것에 의해, 재생조명광(RI21)과 참조광(RL2)과의 간섭 줄무늬가, 홀로그램 건판(H2)에 기록된다. 이러한 간섭 줄무늬(피사체의 정보를 가지고 있다)가 반사형 홀로그램으로서 기록된 홀로그램 건판(H2)을, 이하에서는 「반사형 홀로그램판(H2)」이라고도 칭한다.
도 3c는, 상기한 바와 같이 형성된 반사 홀로그램판(H2)의 재생원리를 모식적으로 도시하는 도면이다.
즉, 반사형 홀로그램판(H2)을, 도 3b의 참조광(RL2)과 정반대의 방향으로 전파하는 재생 조명광(RI22)(반사형 홀로그램 판(H2)으로부터 일정 거리만큼 떨어져서 놓여진 점광원으로부터의 백색광)으로, 조사한다. 이것에 의해서, 반사형 홀로그램판(H2)에 기록된 피사체의 정보를 갖는 재생광(R22)이 재생되며, 최초에 피사체가 놓여져 있던 위치에 재생상(I22)이 형성된다.
반사형 홀로그램에서는, 광의 회절특성(회절효율)에 있어서 파장 선택성(색선택성)이 높기 때문에, 홀로그램 작성에 사용된 레이저광의 파장의 부근의 광으로, 상(I22)이 재생된다. 이것에 의해, 겹쳐 맞춘 것에 의해서 컬러 화상의 재생도 가능하다. 그러나, 반사형 홀로그램 건판(H2)의 위치 및 재생상(I22)의 표시위치를 나타내는 거리(z0)가 크면, 명료한 재생상을 얻을 수 없게 된다.
여기서, 반사형 홀로그램의 재생상이 흐려지는 이유를 도 3d 및 도 3e를 참조하여 설명한다.
반사형 홀로그램에 대한 재생조명광(RI22)은 백색광이다. 그러므로, 홀로그램의 작성시의 사용된 레이저 광의 파장(λ0) 이외의 파장도, 재생조명광(RI22)에 포함된다. 도 3e의 회절 효율의 파장 의존성의 그래프에 나타내는 바와 같이, 반사형 홀로그램에서는 파장 선택성이 높고, 홀로그램의 작성시에 사용된 레이저광의 파장(중심파장)(λ0)으로부터 크게 떨어진 파장의 광은 거의 회절되지 않는다. 따라서, 중심파장(λ0) 부근의 파장의 광만이 회절되며, 상(I22)이 재생된다. 그러나, 이 때에 실제로는, 도 3d 및 도 3e에서 λ1 및 λ2로 대표되고 있는 바와 같은, 중심파장(λ0)의 부근에 있지만 λ0과는 다른 파장의 광도 재생광(R22)에 포함되어 있고, 그들 광에 의한 재생상도 동시에 형성되며, 중심파장(λ0)의 광에 의한 본래의 재생상에 중첩된다. 이 영향으로, 재생상(I22)이 형성되는 위치까지의 거리(z0)가 크게 설정된 경우에는, 재생상(I22)이 흐려져 버린다. 즉, 반사형 홀로그램에서는, 작성시에 설정된 거리(z0)로부터 떨어지면, 명료한 재생상(I22)을 시야를 인식할 수 없다. 이것은, 소기의 정보를 명료하게 전달하는 것을 목적으로 하는 도로 표지 등의 광학식 정보장치로의 응용에 있어서는, 매우 중대한 단점이 된다.
이상과 같이, 종래의 일반적인 홀로그램, 및 그것을 응용한 반사형 홀로그램은, 예를 들면 도로 표지과 같은 광학식 표시 장치로서 이용하기 위해서는, 비용면이나 정확한 정보의 표시·전달 등의 면에서, 커다란 문제를 가지고 있다.
한편, 위에서 설명한 것과는 다른 홀로그램 표시방법으로서, 레인보우 홀로그램으로서 알려져 있는 수법이 있다.
레인보우 홀로그램의 작성에 있어서는, 먼저 도 2a에 도시하는 방법으로 작성한 홀로그램 판(H1)에, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 폭(Δ)의 슬릿을 통과하여, 도 2b에 도시하는 재생조명광(RI1)과는 반대의 방향으로부터 재생 조명광(레이저광)(RI31)을 조사한다. 이것에 의해서, 홀로그램판(H1)으로부터 피사체가 있던 위치를 향하는 재생광(R31)이 재생되며, 피사체가 있던 위치에 피사체의 실상(재생상(I31))이 재생된다. 다음에, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 피사체의 재생상(I31)으로부터 거리(z0)만큼 떨어진 위치에, 새로운 홀로그램 건판(H3)를 놓고, 이 홀로그램 건판(H3)에 대하여, 홀로그램 판(H1)과 동일한 측으로부터 참조광(RL3)을 비스듬하게 입사시킨다. 이 참조광(RL3)은, 재생조명광(RI31)과 동일한 레이저 광원으로부터 발한 광을 빔 스플리터 등에서 분리하여 형성된다. 이것에 의해, 재생 조명광(RI3l)과 참조광(RL3)과의 간섭 줄무늬가 홀로그램 건판(H3)에 기록된다. 이러한 간섭 줄무늬(피사체의 정보를 갖고 있다)가 레인보우 홀로그램 수법에 의한 투과형 홀로그램으로서 기록된 홀로그램 건판을, 이하에서는, 「레인보우 홀로그램판(H3)」이라고도 칭한다.
도 4c는 상기한 바와 같이 형성된 레인보우 홀로그램판(H3)의 재생원리를 모식적으로 도시하는 도면이다.
즉, 레인보우 홀로그램판(H3)을, 도 4b의 참조광(RL3)과 정반대의 방향으로 전파하는 재생조명광(RI32)(레인보우 홀로그램판(H3)으로부터 일정 거리만큼 떨어져 놓여진 점광원으로부터의 백색광)으로, 조사한다. 이것에 의해서, 레인보우 홀로그램판(H3)에 기록된 피사체의 정보를 갖는 재생광(R32)이 재생되고, 작성시에 슬릿이 놓여져 있던 위치를 향하여, 최초에 피사체가 놓여져 있는 위치에 재생상(I32)이 형성된다.
이렇게 하여 형성되는 레인보우 홀로그램에서는 반사형 홀로그램에 비하여 명료한 재생상이 관찰된다. 이 이유를, 도 4d 및 도 4e를 참조하여 설명한다.
레인보우 홀로그램에 대한 재생조명광(RI32)은 백색광이기 때문에, 홀로그램의 작성시에 사용된 레이저광의 파장(λ0) 이외의 파장도, 재생조명광(RI32)에 포함된다. 그러나, 도 4e의 회절 효율의 파장 의존성의 그래프에 나타내는 바와 같이, 투과형 홀로그램인 레인보우 홀로그램에서는 파장 선택성이 낮고, 비교적 넓은 파장범위의 광을 회절하여 재생광(R32)을 발하고, 다른 파장의 광에 대응하는 상(I32)이 재생된다. 단, 레인보우 홀로그램의 작성시에 슬릿을 사용하고 있기 때문에, 다른 판장의 광에 의한 재생상은, 각각 다른 위치에(즉, 공간적으로 분리되어) 형성된다. 예를 들면, 도 4d 및 도 4e에서 λ1 및 λ2로 대표되는 중심파장(λ0)과는 다른 파장에 의한 재생상은, 중심파장(λ0)의 광에 의한 재생상과는 다른 위치에 동시에 형성되며, 중심파장(λ0)의 광에 의한 본래의 재생상에 공간적으로 중첩되는 일은 없다. 이 때문에, 레인보우 홀로그램에서는, 관찰 위치의 변화에 따라서 다른 색의 재생상(I32)이, 비교적 명료하게 관찰된다.
관찰위치에 따라서 달라지는 색의 재생상(I32)이 관찰된다는 것이, 레인보우 홀로그램의 명칭의 유래이기도 하며, 이 점을 장점으로서 받아들인 각종의 응용이 제안되어 있다. 그러나, 다른 한편, 컬러 화상의 재생이라는 관점에서는, 이러한 관찰 위치에 의한 재생상(I32)의 색의 변화는, 소기 컬러 화상을 재생할 수 없다는 단점이 된다. 예를 들면, 앞서 설명한 도로 표지의 경우에는, 소정의 색의 사용도 전달해야 할 정보의 일부를 구성하고 있기 때문에, 상기한 바와 같은 레인보우 홀로그램의 특징은, 소기의 정보를 명료하게 전달하는 것을 목적으로 하는 광학식 표시 장치로의 응용에 있어서는, 매우 중대한 단점이 된다.
본 발명은 화상정보나 문자정보를 표시하는 광학식 표시 장치에 관한 것이다.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 광학식 도로 표지의 구성을 도시하는 측면도 및 정면도.
도 2a는 일반적인 종래의 홀로그램의 작성원리를 모식적으로 도시하는 도면.
도 2b는 도 2a에 의해서 형성된 홀로그램의 재생원리를 모식적으로 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b는, 각각, 종래의 반사형 홀로그램의 작성원리를 모식적으로 도시하는 도면.
도 3c는 도 3a 및 도 3b에서 형성된 반사형 홀로그램의 재생원리를 모식적으로 도시하는 도면.
도 3d는 반사형 홀로그램의 재생상이 흐려지는 이유를 설명하기 위한 모식도.
도 3e는 반사형 홀로그램에 있어서의 회절 효율의 파장 의존성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 각각, 종래의 레인보우 홀로그램의 작성원리를 모식적으로 도시하는 도면.
도 4c는 도 4a 및 도 4b에서 형성된 레인보우 홀로그램의 작성원리를 모식적으로 도시하는 도면.
도 4d는 레인보우 홀로그램의 재생상의 흐림이 적은 이유를 설명하기 위한 모식도.
도 4e는 레인보우 홀로그램에 있어서의 회절 효율의 파장 의존성을 모식적으로 설명하는 도면.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명에 의한 반사형 홀로그램의 작성원리를 모식적으로 도시하는 도면.
도 5c는 도 5a 및 도 5b에서 형성된 본 발명의 반사형 홀로그램의 재생원리를 모식적으로 도시하는 도면.
도 6a는 본 발명의 반사형 홀로그램의 재생상의 흐림이 적은 이유를 설명하기 위한 모식도.
도 6b는 본 발명의 반사형 홀로그램에 있어서의 회절효율의 파장 의존성을 모식적으로 설명하기 위한 도면.
도 7a 및 도 7b는 각각, 도 5a 및 도 5b에서 형성된 본 발명의 반사형 홀로그램을 선형 광원을 사용하여 재생하는 모양을 모식적으로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 광학식 표시 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 9는 도 8의 광학식 표시 장치의 평면도.
도 10은 본 발명에 있어서의 홀로그램의 제작 광학계를 도시하는 사시도.
도 11a 및 도 11b는, 각각, 도 10에 도시하는 홀로그램의 제작 광학계의 측면도 및 평면도.
도 12는 홀로그램 높이와 관찰위치와의 기하학적 관계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 13은 재생상의 크기와 관찰위치와의 관계를 도시하는 그래프.
도 14는 1차원 디퓨져를 사용한 노광 광학계의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 15a 및 도 15b는 각각, 본 발명에 의한 홀로그램의 재생원리를 도시하는 측면도 및 평면도.
도 16a 및 도 16b는 각각, 본 발명에 의한 재생상의 관찰에서 사용할 수 있는 개구의 형상을 각각 도시하는 도면.
도 17a는 본 발명의 광학식 표시 장치의 재생 광학계를 도시하는 사시도.
도 17b 및 도 17c는 각각, 동일한 길이의 형광등을 수평 배치한 경우 및 수직 배치한 경우의, 시야 인식 각도 범위를 도시하는 도면.
도 18은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 광학식 표시 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 19는 시야 인식 거리를 한정할 수 있는 것을 모식적으로 도시하는 도면.
도 20은 선형 광원(형광등)의 설치 위치가 입사평면으로부터 떨어져 있는 경우(오프세트 배치된 경우)에 있어서의, 본 발명의 광학식 표시 장치의 평면도.
도 21a는 컬러 3원색에 대응하는 3매의 노광용 패턴 마스크를 도시하는 도면.
도 21b는 제작된 3원색의 홀로그램을 겹쳤을 때의 재생상을 도시하는 도면.
도 21c는 제작된 홀로그램을 한 장의 기판 위에 적층한 모양을 도시하는 도면.
도 22는 재생상의 중심의 색변화와 참조광 각도와의 관계를 도시하는 그래프.
도 23은 재생상내의 색분포와 참조광 각도와의 관계를 도시하는 그래프.
도 24는 재생상내의 색분포와 관찰위치와의 관계를 도시하는 그래프.
도 25a 내지 25e는 홀로그램을 가요성 기판 위에 형성한 예를 각각 도시하는 그래프.
도 26은 레이저 발진파장 이외의 색으로 재생표시를 행하는 홀로그램의 제작광학계의 측면도.
도 27a는 시야 인식 범위내에서 색변화가 적어지는 홀로그램의 설치 상황을 도시하는 도면이며, 도 27b는 통상의 홀로그램 재생 상황을 도시하는 도면.
도 28은 요소 홀로그램의 조합으로 대형의 표시를 행하는 것을 도시하는 개념도.
도 29a 및 도 29b는 각각, 표시 유닛을 3개 좌우로 배열하여 구성한 광학식 표시 장치의 일 예의 정면도 및 측면도.
도 30a 및 도 30b는 표시 유닛을 3개 좌우로 배열하여 하나의 큰 패턴을 표시하는 광학식 표시 장치의 일 예를 도시하는 도면이며, 각각, 분할된 재생상 및 이음매 없이 합성된 재생상을 도시하는 도면.
도 31a는 본 발명의 제12 실시형태에 있어서의 광학식 표시 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 31b는 도 31a의 광학식 표시 장치에 의해서 표시되는 패턴을 도시하는 도면.
도 31c는 도 31a의 광학식 표시 장치에 있어서의 각 표시 유닛에 기록되는 요소 패턴을 도시하는 도면.
도 31d는 도 31a의 광학식 표시 장치에 의해서 표시되는 재생상을 도시하는 도면.
도 32는 본 발명의 제13 실시형태에 있어서의 광학식 표시 장치의 사시도.
도 33은 도 32의 광학식 표시 장치에 포함되는 홀로그램 유닛의 구성도.
도 34는 도 32의 광학식 표시 장치의 동작 원리도.
도 35는 본 발명의 제14 실시형태에 있어서의 광학식 표시 장치의 사시도.
도 36은 도 35의 광학식 표시 장치에 포함되는 홀로그램 유닛의 구성도.
도 37은 도 35의 광학식 표시 장치의 동작 원리도.
도 38은 본 발명의 제15 실시형태에 있어서의 광학식 표시 장치의 구성도.
도 39a 및 도 39b는 각각, 본 발명의 제16 실시형태에 있어서의 투과형 홀로그램의 제작 광학계의 측면도 및 평면도.
도 40은 본 발명의 제16 실시형태에 있어서의 반사형 홀로그램의 제작 광학계의 측면도.
도 41은 본 발명의 제17 실시형태에 있어서의 투과형 홀로그램의 제작 광학계의 측면도.
도 42는 본 발명의 제17 실시형태에 있어서의 반사형 홀로그램의 제작 광학계의 측면도.
도 43는 본 발명의 제18 실시형태에 있어서의 반사형 홀로그램의 제작 광학계의 측면도.
도 44는 본 발명의 제19 실시형태에 있어서의 광학식 표시 장치의 측면도.
도 45는 도 44의 광학식 표시 장치에 있어서, 홀로그램 스크린상에 투영 결상되는 상을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 46a 및 도 46b는 각각 도 44의 광학식 표시 장치에 있어서의 홀로그램 스크린의 기능원리를 모식적으로 도시하는 평면도 및 측면도.
도 47은 도 44의 광학식 표시 장치에 있어서의 홀로그램 스크린의 제작 광학계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 48a 및 도 48b는 각각 도 44의 광학식 표시 장치에 있어서의 광선의 진행 방향을 모식적으로 도시하는 평면도 및 측면도.
도 49a 및 도 49b는 각각, 도 44의 광학식 표시 장치에 있어서의 홀로그램 스크린으로부터 관찰자까지의 광선의 진행 방향을 모식적으로 도시하는 평면도 및 측면도.
도 50은 높이가 높은 건조물을 통상의 카메라로 촬영하였을 때의 촬영상의 왜곡을 모식적으로 도시하는 도면.
도 51a 내지 51d는 각각, 프론트 라이징 사진 촬영기술의 순서를 모식적으로 도시하는 도면.
도 52는 도 44의 광학식 표시 장치의 배치가 프론트 라이징 사진 촬영기술의 순서를 모식적으로 도시하는 도면.
도 53은 사진 촬영기술인 샤인플루그 조건에 의거한 구성도.
도 54a 및 도 54b는 각각, 가변 초점 렌즈를 사용하여 구성되는 광학식 표시 장치에 있어서의 광선의 진행 방향을 모식적으로 도시하는 평면도 및 측면도.
도 55는 상이 홀로그램 스크린의 맞은편측에 형성되는 광학식 표시 장치에 있어서의, 홀로그램 스크린의 제작 광학계를 모식적으로 도시하는 도면.
도 56은 상이 홀로그램 스크린의 맞은편측에 형성되는 광학식 표시 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 57은 도 56의 광학식 표시 장치를 헤드 업 디스플레이에 응용한 경우의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 58은 본 발명의 제20 실시형태에 있어서의 3차원 표시 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 59a 및 도 59b는 각각, 표시 유닛을 3개 좌우로 배열하여 하나의 큰 패턴을 표시하는 광학식 표시 장치의 일 예의 측면도 및 정면도.
도 60은 표시 유닛을 3개 좌우로 배열하여 하나의 큰 패턴을, 표시하는 광학식 표시 장치의 다른 일예의 정면도.
도 61은 복수의 표시유닛을 상의 안쪽 방향으로 배열하여 하나의 큰 패턴을 표시하는 광학식 표시 장치의 구성을 도시하는 측면도.
도 62a 내지 도 62c는 각각, 도 61의 광학식 표시 장치에 포함되는 각 표시 유닛의 홀로그램 스크린의 제작 광학계를 도시하는 도면.
도 63a는 도 51의 광학식 표시 장치에 의해서 표시되는 패턴을 도시하는 도면.
도 63b는 도 61의 광학식 표시 장치에 있어서의 각 표시 유닛에 기록되는 요소 패턴을 도시하는 도면.
도 63c는 도 61에 도시하는 광학식 표시 장치에 의해서 표시되는 재생상을 도시하는 도면.
본 발명은 이상과 같은 종래기술의 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 새로운 수법에 의거하여 홀로그램 기술의 이용에 의해서, 적은 점유공간에서, 밝고 명료한 화상 정보를 재생·표시할 수 있는 경량의 광학식 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 어떤 국면에 의해서 제공되는 광학식 표시 장치는 홀로그램 소자와 광원을 구비한다. 당해 홀로그램은, 슬릿을 통과한 광을 이용하여 얻어진, 피사체의 정보를 갖는 광과, 당해 피사체의 정보를 갖는 당해 광과는 다른 입사광로를 갖는 참조광에 의해서 형성되는 반사형 홀로그램이며, 당해 광원으로부터의 광으로 당해 피사체의 재생상을 표시한다. 이러한 특징에 의해서, 상기의 목적이 달성된다.
어떤 실시형태에서는, 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 상기 슬릿을 통과한 확산광을 당해 피사체에 조사하여 얻어지는 물체광이다. 상기 확산광은, 불투명 유리에 광을 통과하는 것으로 형성될 수 있다.
다른 실시형태에서는 상기 피사체의 정보를 갖는 상기광은, 상기 슬릿을 통과한 확산광을 당해 피사체에 조사하여 얻어지는 물체광과 당해 물체광과는 다른 입사광로를 갖는 조사광에 의해서 형성된 투과형 홀로그램을 재생하여 얻어지는 재생광이다. 상기 확산광은, 불투명 유리에 광을 통과하는 것으로 형성될 수 있다.
또한, 다른 실시형태에서는, 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 당해 피사체의 상이 기록된 투과형 홀로그램에 근접하여 배치된 상기 슬릿을 통과하여 얻어진, 당해 투과형 홀로그램의 재생광이다.
또한, 다른 실시형태에서는, 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 당해 피사체의 상이 기록된 투과형 홀로그램에 근접하여 배치된 상기 슬릿과, 당해 슬릿의 긴쪽 방향에 모선을 갖는 원통형 렌즈를 통과하여 얻어진, 당해 투과형 홀로그램의 재생광이다.
상기 참조광은, 상기 슬릿의 긴쪽 방향에 직교하는 방향으로 복수의 빔을 겹쳐 맞추어 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 광원은 선형 광원이다. 상기 선형 광원은 상기 슬릿의 긴쪽 방향으로 직교하는 면의 위 또는 그 부근에 배치될 수 있다.
어떤 실시형태에서는, 상기 참조광은 상기 슬릿의 긴쪽 방향에 직교하는 면을 입사평면으로 한다. 또는, 상기 참조광은 상기 슬릿의 긴쪽 방향에 직교하는 면과는 다른 면을 입사면으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 국면에 의해서 제공되는 광학식 표시 장치는, 홀로그램 소자와 광원을 구비하는 광학식 표시 장치가다. 당해 홀로그램은, 한 방향으로 확산하는 확산광을 이용하여 얻어진, 피사체의 정보를 갖는 광과, 당해 피사체의 정보를 갖는 당해 광과는 다른 입사광로를 갖는 참조광에 의해서 형성되는 반사형 홀로그램이며, 당해 광원으로부터의 광으로 당해 피사체의 재생상을 표시한다. 이러한 특징에 의해서, 상기의 목적이 달성된다.
어떤 실시형태에서는 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 상기 확산광을 당해 피사체에 조사하여 얻어지는 물체광이다.
다른 실시형태에서는 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 상기 확산광을 당해 피사체에 조사하여 얻어지는 물체광과, 당해 물체광과는 다른 입사광로를 갖는 조사광에 의해서 형성된 투과형 홀로그램을 재생하여 얻어지는 재생광이다. 상기 참조광은, 상기 확산광의 확산 방향으로 직교하는 방향에 복수의 빔을 겹쳐 맞추어 구성될 수 있다.
또한 다른 실시형태에서는 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 당해 피사체의 상이 기록된 투과형 홀로그램에 근접하여 배치된 상기 슬릿을 통과하여 얻어진, 당해 투과형 홀로그램의 재생광이다. 상기 참조광은 상기 확산광의 확산 방향에 직교하는 방향으로 복수의 빔을 겹쳐 맞추어서 구성될 수 있다.
어떤 실시형태에서는, 상기 확산광은 렌티큘러 렌즈에 광을 통과하는 것으로 구성된다.
바람직하게는, 상기 광원은 선형 광원이다. 상기 선형 광원은, 상기 확산광의 확산 방향에 직교하는 면의 위 또는 그 부근에 배치될 수 있다.
어떤 실시형태에서는, 상기 참조광은 상기 확산광의 확산 방향에 직교하는 면을 입사평면으로 한다. 또는 상기 참조광은 상기 확산광의 확산 방향에 직교하는 면과는 다른 면을 입사평면으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 표시 유닛이 배치면의 위에 배치되고, 당해 복수의 유닛으로부터의 재생상이 합성되어 표시되는 광학식 표시 시스템으로서, 당해 복수의 유닛의 각각이 상술한 특징을 갖는 본 발명의 광학식 표시 장치인 광학식 표시 시스템이 제공된다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서의 상기 홀로그램 소자는 복수의 홀로그램 요소를 조합하여 구성될 수 있다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서의 상기 홀로그램 소자는 가요성 기판 위에 형성할 수 있다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서의 상기 홀로그램 소자는 휴대 가능할 수 있다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서의 상기 광원은, 선형 광원일 수 있고, 당해 선형 광원의 길이 및 설치 방향이, 소정의 재생상의 시야 인식 범위가 얻어지도록 설정될 수 있다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서의 상기 광원은, 선형 광원일 수 있고, 당해 선형 광원을 입사 평면외로 이동하는 것으로 재생상의 결상위치가 시프트될 수 있다.
어떤 경우에는, 본 발명의 광학식 표시 장치는 복수의 상기 홀로그램 소자를 구비하고, 하나의 광원으로 당해 복수의 홀로그램을 재생하도록 구성되어 있다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서의 상기 광원은, 선형 광원일 수 있다. 어떤 경우에는 당해 선형 광원이 형광등, 또는 형광관과 반사광의 조합이다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서의 상기 광원은, 다수면 거울과 점광원으로 구성된 선형 광원일 수 있다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서의 상기 광원은, 원통면 거울과 점광원으로 구성된 선형 광원일 수 있다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서의 상기 광원은, 거울 또는 렌즈에 의해서 선상으로 집광된 광빔에 의해서 구성된 선형 광원일 수 있다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서 상기 광원은, 점광원의 열에 의해서 구성된 선형 광원일 수 있다.
본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서의 상기 광원은, 2차원 표시 장치의 위에 표시된 휘선에 의해서 구성된 선형 광원일 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명의 광학식 표시 장치와, 정보 통신장치를 구비한 광학식 표시 시스템이 제공될 수 있다. 상기 광학식 표시 장치는, 상기 정보 통신장치의 통신영역을 3차원적으로 표시할 수 있다. 상기 광학식 표시 장치의 표시영역과 상기 정보통신장치의 상기 통신영역이 일치할 수 있다. 상기 정보통신장치는 정보의 한 방향 통신 또는 양방향(interactive) 통신을 할 수 있다.
본 발명의 다른 국면에 의해서 제공되는 광학식 표시 장치는 화상 표시 장치와, 결상 광학계와, 홀로그램 스크린을 구비한다. 당해 홀로그램 스크린은 점광원으로부터의 광을 반사하고, 당해 점광원과는 다른 위치에 점상을 결상하도록 구성되어 있으며, 당해 결상 광학계는 당해 화상 표시 장치에 표시된 화상의 세로 방향의 초점을, 당해 홀로그램 스크린의 위에 일치시키도록 구성되어 있다. 이러한 특징에 의해서, 상술한 목적이 달성된다.
어떤 실시형태에서는, 상기 결상되는 점상은 실상이다.
다른 실시형태에서는 상기 결상되는 점상은 상기 홀로그램 스크린에 대하여, 상기 점광원과는 반대측의 위치에 결상되는 허상이다.
어떤 실시형태에서는, 상기 결상 광학계는, 세로방향과 가로방향에서 서로 독립된 결상기능을 가지고 있으며, 당해 세로 방향에 대해서는, 상기 광학식 표시 장치에 표시된 화상의 세로 방향의 초점을, 상기 홀로그램 스크린 위에 일치시키도록 구성되고, 당해 가로 방향에 대해서는 초점 거리가 가변으로 되도록 구성되며, 당해 가로 방향에 대해서는, 초점거리가 가변으로 되도록 구성되어 있다.
상기 광학식 표시 장치는, 편광을 투과시키는 방향이 양 눈으로 서로 직교하고 있는 편광 안경을, 더 구비할 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 표시 유닛이 가로 방향으로 배치되어 있는 광학식 표시 시스템으로서, 당해 복수의 표시 유닛의 각각이 상술한 특징을 갖는 본 발명의 광학식 표시 장치인 광학식 표시 시스템이, 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 복수의 표시 유닛이 안쪽 방향으로 배치되어 있는 광학식 표시 시스템으로서, 당해 복수의 표시 유닛의 각각이 상술한 특징을 갖는 본 발명의 광학식 표시 장치인 광학식 표시 시스템이, 제공될 수 있다.
상기 화상 표시 장치는, LED, CRT, 고분자 분산형 액정 패널, 또는 유기 EL 패널로부터 선택된 표시소자와, 편광 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 편광 스위칭 소자는 강유전 액정 패널을 포함할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시형태의 설명에 앞서서, 먼저, 본 발명의 광학식 표시 장치를 실현하기 위해서 본원 발명자에 의해서 제안되는 홀로그램의 원리에 대하여, 설명한다.
본 발명에 의한 홀로그램의 작성에 있어서는, 먼저 도 2a에 도시하는 종래의 방법으로 작성한 홀로그램 판(H1)에 도 5a에 도시하는 바와 같이, 폭(Δ)의 슬릿을 통과하며, 도 2b에 도시하는 재생 조명광(RI1)과는 반대 방향으로부터 재생 조명광(레이저광)(RI41)을 조사한다. 이것에 의해서, 홀로그램 판(H1)으로부터 피사체가 있던 위치를 향하는 재생광(R41)이 재생되고, 피사체가 있던 위치에 피사체의 실상(재생상)(141)이 재생된다. 다음에, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 피사체의 재생상(141)으로부터 거리(z0)만큼 떨어진 위치에 홀로그램 건판(H4)을 놓고, 이 홀로그램 건판(H4)에 대하여, 홀로그램 판(H1)과는 반대측으로부터 참조광(RL4)을 비스듬하게 입사시킨다. 이 참조광(RL4)은 재생조명광(RI41)과 동일한 레이저 광원으로부터 발한 광을 빔 스플리터 등으로 분리하여 형성된다. 이것에 의해, 재생조명광(RI41)과 참조광(RL4)과의 간섭 줄무늬가, 홀로그램 건판(H4)에 기록된다. 이러한 간섭 줄무늬(피사체의 정보를 가지고 있다)가 반사형 홀로그램으로서 기록된 홀로그램 건판(H4)을, 이하에서는 「홀로그램판(H4)」이라고도 칭한다.
도 5c는, 상기한 바와 같이 형성된 홀로그램판(H4)의 재생원리를 모식적으로 도시하는 도면이다.
즉, 홀로그램판(H4)을, 도 5b의 참조광(RL4)과는 정반대 방향으로 전파하기 위한 재생조명광(백색광)(RI42)으로 조사한다. 이것에 의해서, 홀로그램판(H4)에 기록된 피사체의 정보를 갖는 재생광(R42)이 재생되고, 작성시에 슬릿이 놓여져 있던 위치를 향하여, 최초에 피사체가 놓여져 있던 위치에 재생상(142)이 형성된다.
이렇게 하여 형성되는 본 발명의 홀로그램에서는 종래의 반사형 홀로그램과 비교하여 명료한 재생상(I42)이 관찰되며, 또한 종래의 레인보우 홀로그램과 같은 관찰위치에 의존하는 재생상의 색의 커다란 변화라는 문제점도 생기지 않는다. 그 이유를, 이하에 설명한다.
본 발명의 홀로그램에 대한 재생조명광은 백색광이기 때문에, 홀로그램의 작성시에 사용된 레이저광의 파장(λ0) 이외의 파장도, 재생조명광에 포함된다. 그러나, 도 6a의 회절효율의 파장 의존성의 그래프에 나타내는 바와 같이, 반사형 홀로그램에서는 파장 선택성이 높고, 홀로그램 작성시에 사용된 레이저광의 파장(중심파장)(λ0)으로부터 크게 떨어진 파장의 광은, 대부분 회절되지 않는다. 따라서, 기본적으로는, 중심파장(λ0)의 부근의 파장의 광만이 회절되어 재생광(R42)으로 되고, 이들 광에 의한 상(I42)이 재생된다. 이 때에 실제로는, 도 6a 및 도 6 b에서 λ1 및 λ2로 대표되고 있는, 중심파장(λ0)의 부근에 있지만 λ0과는 다른 파장의 광에 의한 재생상도 동시에 형성되지만, 본 발명에서는, 홀로그램의 작성시에 슬릿을 사용하고 있기 때문에, 다른 파장의 광에 의한 재생상은, 각각 다른 위치에(즉 공간적으로 분리되어) 형성된다. 예를 들면, 도 6a 및 도 6b에서 λ1 및 λ2로 대표되고 있는 중심파장(λ0)과는 다른 파장에 의한 재생상은, 중심파장(λ0)의 광에 의한 재생상과는 다른 위치에 동시에 형성되며, 중심파장(λ0)의 광에 의한 본래의 재생상에 공간적으로 중첩되는 일은 없다. 그러므로, 본 발명의 홀로그램에서는, 관찰 위치에 의해서 재생상(I42)의 색이 약간 변하지만, 각 색의 재생상(I42)은 명료하게 관찰된다.
여기서, 본 발명의 홀로그램은 반사형이기 때문에, 회절효율에 있어서의 파장 선택성이 높으며, 중심파장(λ0)의 부근 이외의 파장의 광는 회절되지 않는다. 이 때문에, 재생 조명광으로서, 홀로그램판(H4)으로부터 일정 거리만큼 떨어져 배치된 점광원으로부터의 백색광(RI42A)을 사용하는 경우에는, 관찰위치가 크게 변화하면(즉, 관찰자가 크게 이동하면), 그 관찰위치에서 관찰할 수 있는 상을 형성하는 파장에 대한 홀로그램의 회절 효율은 0이 되어, 재생상이 관찰되지 않게 된다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 홀로그램을 점광원으로부터의 평행광(RI42A)으로 재생하면, 재생상(I42)의 시야 인식 범위가 극히 좁아진다.
그러나, 도 7a에 도시하는 바와 같이, 홀로그램판(H4)에 입사하는 재생 조명광(RI42)이 평행광이 아니라, 어떤 입사각도를 갖는 광의 집합체인 경우에는, 각각의 입사각도에 따라서 가장 적합한 파장을 갖는 재생광(R42)에 의한 재생상(I42)이 서로 공간적으로 다른 위치에 분리하여 재생된다. 이러한 입사조건은 점광원이 아닌 선형 광원(LL)을 사용하면, 실현하는 것이 가능하다. 즉, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 홀로그램에 대한 재생 조명광(RI42)의 광원(LL)으로서 형광등과 같은 선형 광원(LL)을 사용하면, 홀로그램판(H4)에 대한 재생 조명광(RI42)의 입사각도에 의도적으로 일정 각도 범위를 가지게 할 수 있고, 결과적으로 재생상(I42)의 시야 인식 범위를 넓히는 것이 가능하다.
이 때, 본 발명의 홀로그램에 대한 관찰위치가 변화하면, 종래의 레인보우 홀로그램의 경우와 같이, 재생상(I42)의 색이 변화한다. 그러나, 이러한 재생상(I42)의 색의 변화의 비율은, 레인보우 홀로그램에 있어서의 색 변화의 수% 정도이다. 예를 들면, 입사각도 45도의 참조광으로 홀로그램판을 형성한 경우에, 레인보우 홀로그램에 있어서의 재생상의 색이 파랑색에서 빨강색으로 변화하도록 관찰 위치의 변화에서는, 100nm 오더의 파장변화가 생기고 있다. 이것에 대하여, 본 발명의 홀로그램에서는, 동일 정도의 관찰 위치의 변화에 대하여, 재생상(I42)의 파장 변화는 약 6nm이고, 색의 변화는 거의 인식되지 않는다.
또, 상기한 바와 같은 본 발명의 홀로그램의 구성을 종래의 레인보우 홀로그램에 응용하더라도, 7색의 재생상이 서로 겹치고, 전체가 백색화되어 가는 것에 지나지 않는다. 이것은, 종래의 레인보우 홀로그램이 투과형 홀로그램인 것에 대하여, 본 발명의 홀로그램이 반사형이고, 회절 효율의 파장 의존성이 높은 것에 의한다.
이와 같이, 본 발명의 홀로그램 형성원리에서는, 종래의 반사형 홀로그램에서는 단점이라고 생각되고 있는 「회절 효율의 파장 의존성이 높고 재생상의 시야 인식 범위가 좁다」고 하는 특징을 장점으로서 받아들이며, 슬릿을 통과한 레이저광으로 재생된 상을 반사형 홀로그램으로서 고착하여 홀로그램판을 형성한다. 그리고 그렇게 하여 형성한 홀로그램판을 사용하여 재생상을 얻음으로써, 관찰위치가 어긋나더라도 상의 흐림이 적은, 파장 선택성이 높고 재생상의 겹침에 의한 컬러 재생상을 얻을 수 있는 등의, 종래의 여러가지 홀로그램의 구성원리에서는 얻어진 특징을 얻을 수 있다.
이하에서는, 이상과 같은 원리에 근거하는 본 발명 홀로그램 수법을 이용하여 구성되는 본 발명의 광학식 표시 장치의 여러 실시형태를 첨부한 도면을 참조하여, 설명한다.
(제1 실시형태)
도 8은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 광학식 표시 장치의 구성을 도시하는 측면도이며, 도 9는, 광학식 표시 장치의 평면도이다. 이 실시형태에서는 본 발명의 광학식 표시 장치가, 터널내의 도로 표지으로서 사용되고 있다.
도 8에 있어서, 1은 본 실시형태의 광학식 표시 장치, 2는 홀로그램, 3은 선형 광원인 형광등, 4는 형광등 등구, 5는 차폐판이다. 광학식 표시 장치(1)는, 터널(6)의 천장면(7)에 배치되어 있다.
형광등(3)을 발한 조명광(8) 중에 홀로그램(2)에 입사하는 것은, 이것에 의해서 회절되어 재생광(9)이 되고, 가상 표시면(10)에 재생상(11)이 형성된다. 이 때, 정면에서 본 재생상(11)은, 터널(6) 내부를 통행중인 차에서 보면, 제한속도 표시의 도로 표지가 마치 터널(6)의 천정면(7)에서 떨어져 내려간 위치에 매달려 있는 것처럼 보이게 된다. 그러나, 이것은 가상 표시면(10) 상에서의 표시(재생상(11))이고, 현실적으로 그 개소에는 무엇도 물체는 존재하지 않는다. 따라서, 차와의 접촉사고 등은 전혀 일어날 수 없다.
또한, 가상 표시면(10)은 공간 내에 가상적으로 설치된 평면 또는 곡면이다. 또, 홀로그램(2) 표면으로부터의 반사광은 노면을 향하는 방향(이 방향의 반사광은 도 8에 도시되어 있다), 혹은 천정면(7)을 향하는 방향(이 방향의 반사광은 도 8에 도시되어 있지 않다)으로 편상시킬 수 있기 때문에, 운전자의 눈에 직접 들어오는 일은 없다. 오히려, 이들 반사광은, 각각 도로면이나 천정면을 비추는 조명광이 될 수 있어, 유용하게 활용될 수 있다.
또, 형광등(3)으로부터의 조명광(8)의 일부는 차폐판(5)에 의해 막히기 때문에, 이것도 운전자의 눈에 직접 들어오는 일은 없다. 조명광(8) 중에서 직접 도로면이나 천정면을 향하는 빛도 각각 도로면이나 천정면을 비추는 조명광이 될 수 있어 유용하게 활용될 수 있다.
형광등(3) 및 형광등 등구(4)를 포함하는 광원부는 가정이나 오피스에서 사용되고 있는 일반적인 등구를 사용하여 구성할 수 있지만, 터널 내의 청소 시에 물이 들어가지 않도록 방수 대책을 실시하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 형광등(3)과 형광등 등구(4)를 터널(6) 천정면(7)에 채우고, 투명한 커버로 덮음으로서, 광원부를 구성해도 된다.
다음으로, 홀로그램(2)이 가상 표시면(10)에 재생상(11)을 형상하는 원리를 그 제작방법에 관련지어 설명한다.
우선, 도 10을 사용하여 간단하게 홀로그램(2)의 제작방법을 설명한다.
도 10은 홀로그램(2)의 제작 광학계를 도시하는 사시도이고, 12는 슬릿, 13은 피사체인 제한속도 표시 도로 표지의 패턴 마스크, 14는 물체광, 15는 입사 평면, 16은 참조광, 17은 홀로그램 건판이다. 보통은, 제작 광학계는 광학 정판 상에 배치되기 때문에, 도 10에 도시한 광학계를 90도 옆으로 눕힌 수평 배치를 취하지만, 여기서는, 광학식 표시 장치의 동작 시의 배치에 맞추어 수직 배치를 도시하고 있다. 또, 실제로는 컬러(3) 원색에 대응하도록 다수의 다른 패턴을 갖는 패턴 마스크를 사용하여, 노광용 레이저 파장이나 광학계 배치를 적당히 교체함으로서 홀로그램의 제작이 행해지지만, 여기서는 편의상 하나의 패턴 마스크(13)를 갖는 구성에 대해서 설명한다.
홀로그램(2)의 제작 방법은 이하에 도시하는 바와 같다.
우선, 도시되어 있지 않은 불투명 유리를 투과하여 확산광이 된 파장 514.5nm의 아르곤 레이저 광을 슬릿(12)에 입사시켜, 이것을 통과한 빛으로 패턴 마스크(13)의 정보를 판독함으로서 물체광(14)을 형성한다. 본 구성은, 재생상을 뜨게 하여 보여주기 위한 것이고, 패턴 마스크(13)는 슬릿(12) 측에서 보아 공공연해지도록 설치되어 있다. 또한, 사용하는 슬릿은 예를 들면, 폭이 약 1.5mm이고, 길이는 약 40mm이다.
슬릿(12)의 긴쪽 방향으로 수직인 면으로서 하나로 정의되는 입사 평면(15) 상에는, 상기 아르곤 레이저를 발한 대략 평행광인 참조광(16)을 입사시킨다. 여기서는, 반사 홀로그램을 형성하기 위해, 참조광(16)은 홀로그램 건판(17)의 표면에서 15도의 각도를 이루도록 입사시킨다. 또한, 참조광(16))이 입사 평면(15) 상에 입사하는 것은 반드시 필요하지는 않지만, 여기서는 보다 바람직한 형태로서 입사평면(15) 상에 참조광(16)이 입사하는 구성을 그리고 있다.
이상으로, 물체광(14)와 참조광(16)과는 간섭 줄무늬를 형성하고, 홀로그램 건판(17)에 이 간섭 줄무늬가 기록된다. 일반적으로, 홀로그램 건판(17)의 구성재료로서는 은염, 영 크롬산 젤라틴, 광 중합형 포토 폴리머 등이 사용된다. 예를 들면, 두께 약 20㎛인 드라이 필름 타이프의 광 중합형 포토 폴리머를 유리 기판에 점착하여 홀로그램 건판(17)을 구성한다.
다음으로, 홀로그램(2)의 제작 방법에 대해서 더욱 상세하게 서술한다.
도 11a 및 도 11b는 도10에 도시한 홀로그램의 제작 광학계의 측면도 및 평면도를 각각 도시한다. 또한, 18은 불투명 유리, 19는 레이저광, 20은 확산광이다.
도11a에 도시되는 바와 같이, 불투명 유리(18)에 입사한 레이저광(19)은 확산광(20)이 되어 슬릿(12)에 입사한다. 측면에서 본 슬릿(12)은 폭이 좁고, 확산광(20)의 일부밖에 통과시키지 않는다. 따라서, 이것을 통과한 빛은 측면에서 보면 마치 한 점에서 발한 확산광과 유사하게 보인다. 이 빛이 패턴 마스크(13)의 정보를 판독하고, 홀로그램 건판(17) 상에 물체광(14)으로서 조사되지만, 이것은 패턴 마스크(13)의 홀로그램 건판(17)에의 투영으로 볼 수 있다. 피사체의 정보를 포함하는 이 물체광(14)은 홀로그램 건판(17)의 이면에서 입사하는 참조광(16)과의 사이에서 간섭 줄무늬를 형성하여 홀로그램 건판(17)에 이 간섭 줄무늬가 기록된다.
이 때, 홀로그램 건판(17)에 투영되는 패턴 마스크(13)의 「그림자」는 확대되어 있으므로, 미리 이 투영 배율을 고려하여, 패턴 마스크(13)은 한 방향으로 축소하여 제작되어 있다. 이 배율은 광학계의 설정에 따라 다르지만 보통은 약 1.2배 내지 약 2배이다.
보다 구체적으로 서술하면, 본래의 패턴 마스크(13)의 높이를 Hm으로 하고, 관찰 위치(OP)에서 실제로 보이는 상의 높이를 Hi로 하면, 그 배율은 도 12의 기하 수학적 관계에서,
Hi=Hm(1-z0/L')/(l-z0/L)
로 나타난다. 여기서, z0은 홀로그램 건판(17)에서 상(패턴 마스크(13))까지의 거리, L은 홀로그램 제작 시의 홀로그램 건판(17)에서 슬릿(12)까지의 거리, L'는 홀로그램 건판(17)에서 관찰 위치(OP)까지의 거리이다. 이로써 알 수 있듯이, L=L'일 때에는 배율은 1이고, 슬릿(12)이 놓여있던 위치에서 관찰할 경우에는, 확대 축소 작용은 생기지 않는다. 한편, 거리(L')가 변화할 경우, 즉 슬릿(12)이 놓여 있던 위치에서 이동해 넓은 범위에서 관찰할 경우에는 확대 축소 작용이 생긴다.
이 관계를 규격화 관찰거리(L'/L)와 규격 화상 높이(Hi/Hm)와의 관계로서, L/zO를 파라미터에서 도13에 도시한다. 이로써, 넓은 범위에서 관찰할 경우의 배율 변화를 적게 하는 데에는 L/zO 값을 크게 하면 된다. 바람직하게는, L/zO=10이상으로 함으로서 넓은 범위에서 관찰해도 배율을 1.1 이하(즉, 10%이하의 형상 변화)로 억제할 수 있다.
더욱 바람직하게는, L/zO 값을 실질상 무한대로 선택할 수 있으면, 배율의 변화를 이론상 없앨 수 있다. 정의로 돌아가 생각해보면, L/zO 값을 실질상 무한대로 선택한다는 것은, zO=0인 경우를 제외하면, 슬릿(12)에서 홀로그램(17)에 그은 직선이 기울기를 갖지 않는다는 것에 대응한다. 따라서, 도 14에 도시하는 바와 같이, 홀로그램(17)의 높이 방향으로는 빛의 확산효과를 가지지 않고 홀로그램(17)의 폭 방향으로만 빛의 확산효과를 갖는 1차원 디퓨저(1001)에서, 슬릿(12) 및 불투명 유리(18)를 바꾸어 위치시키면 된다. 이러한 디퓨저(1001)로서는 회절 격자를 사용한 구성이나 홀로그래픽에 제작되어 있는 구성 등, 몇개 구성예가 있고, 예를 들면, 원통 렌즈가 배열된 구성을 갖는 렌티큘러 렌즈 시트를 사용해도 된다.
여기서 다시 슬릿(12)과 불투명 유리(18)를 사용한 홀로그램의 제작방법으로 돌아가 설명을 계속한다.
도 11b의 평면도에 도시되는 바와 같이, 상방에서 본 슬릿(12)의 폭은 넓고, 불투명 유리(18)를 발한 확산광(20)을 넓은 범위에 걸쳐 통과시킨다. 도11b에서는, 슬릿(12)의 중앙부를 통과한 확산광을 실선으로, 또 슬릿(12)의 양단부를 통과한 확산광을 파선으로 나타내고 있다. 실선으로 나타난 확산광은 패턴 마스크(13)를 정면에서 보았을 때의 정보를 홀로그램 건판(17)에 투영하고, 파선으로 도시된 양 확산광은 각각 슬릿(12)의 끝 부분에서 패턴 마스크(13)를 조금 기울여 보았을 때의 정보를 홀로그램 건판(17)에 투영한다. 이들 정보를 포함한 물체광(14)은 홀로그램 건판(17)의 이면에서 입사하는 참조광(16)과의 사이에 간섭 줄무늬를 형성하여, 홀로그램 건판(17)에 이 간섭 줄무늬가 기록된다. 이것은 후에 홀로그램을 재생할 때에, 관찰자의 양 눈을 향해 다른 각도에서 본 패턴 마스크(13)의 재생상을 형성하는 원리가 된다.
이상, 알기 쉽도록 하기 위해서 측면도와 평면도로 나누어 설명을 해 왔지만, 실제의 홀로그램 제작 프로세스에서는 상기 간섭 줄무늬의 기록이 동시에 진행하는 것은 말할 나위도 없다.
이어서, 본 발명의 홀로그램의 재생 원리를 설명한다.
일반적으로, 홀로그램을 재생하기 위해 사용하는 조명광은, 참조과의 공역광이다. 본 발명의 홀로그램의 제작 프로세스에서는, 전술한 바와 같이 참조광을 평행광으로서 하고 있기 때문에, 조명광도 평행광도 된다. 그러나, 홀로그램 제작 시에는 레이저광을 사용하고 있기 때문에 용이하게 평행광을 형성할 수 있지만, 홀로그램 재생에 일반적으로 사용되는 할로겐 램프 등의 백색 광원으로부터 평행광을 형성하는 것은 곤란하다. 현실적으로는 발광부가 작은 광원을 선택하고, 더욱이 이에 개구 제한을 하여, 이 개략점 광원으로 볼 수 있는 광원을 홀로그램에서 충분히 거리를 두고 배치하여, 이것을 발한 대략 평행광으로 볼 수 있는 발산광을 조명함으로서 홀로그램 재생이 행해진다. 본 실시형태에서의 홀로그램(2)도 이러한 수법으로 일단 상 재생은 가능하다.
도 15a 및 도 15b는 홀로그램(2)의 재생 원리를 도시하는 측면도 및 평면도이다. 21은 할로겐 램프, 22는 개구, 23은 조광원, 24는 재생광, 25는 관찰자, 26은 슬릿(12)의 재생상이다.
할로겐 램프(21)를 발한 광은 개구(22)에 의해 좁혀지고, 대략 평행광이라 볼 수 있는 조명광(23)이 형성된다. 이 조명광(23)이 홀로그램(2)에 의해 회절되어 형성된 재생광(24)은 가상 표시면(10), 즉 홀로그램 제작 시에 패턴 마스크(13)이 놓여 있던 위치의 부근에 그 재생상(11)을 형성하여, 관찰자(25)에게는 재생상(11)이 홀로그램 면에서 떠올라 보인다.
관찰 결과, 재생상(11)이 관찰 가능한 수평 방향의 시야 인식 각은 약 8도이고, 이것은 실제 도로에서 자동차가 차선 변경(즉, 좌우 6m 정도의 이동)을 행했다고 해도 50 내지 100m떨어진 위치에서 보면, 본 발명의 광학식 표시 장치(1)에 의한 표시를 인식할 수 있는 것을 의미하고 있다. 그러나, 수직 방향의 시야 인식 각도는 약 1도로 작고, 이것은 고속으로 진행중인 자동차에서 표지를 인식할 수 있는 구간 혹은 시간이 반드시 충분히 확보되지는 않는 것을 의미한다.
또, 이 재생상(11)은 슬릿(12)의 재생상(26)이 형성되는 위치 즉, 홀로그램 제작 시에 슬릿(12)이 놓여있던 위치에 관찰자가 있을 때에 가장 발게 보이고 또, 이 부근에서 재생상(11)의 전체를 볼 수 있다. 그러나, 이 위치보다도 홀로그램(2)에 근접한 경우, 혹은 홀로그램(2)에서 먼 경우에는 상의 일부밖에 보이지 않는다.
이상의 관찰 결과에서 점광원을 사용한 재생에서는, 재생상은 얻어지지만, 실용적인 터널용 도로 표지를 구성하는 것이 극히 곤란하다.
그래서, 본원 발명자는 광원과 홀로그램과의 배치관계나 조명광과 홀로그램과의 상호작용 등에 관한 검토를 더 계속하여, 더욱 상세한 재생상을 관찰한 결과, 상기 문제를 해결하고 또한 본 발명의 광학적 표시 장치(1)를 구성함과 더불어 극히 중요한, 다른 발명에서는 예가 없는 실용상 이점을 얻었다.
도 16a 및 도 16b에는, 상기 재생상의 관찰 과정에서 사용한 개구(22) 중 특징적인 두 개의 형상을 도시한다.
관찰 결과, 도 16a처럼 개구(222)의 폭을 수평방향으로 넓히면, 홀로그램(2)의 재생상은 흐려지지만, 도16b와 같이 수직 방향으로 개구(22)의 길이를 늘여도, 홀로그램(2)의 재생상은 흐려지지 않았다. 게다가, 개구(22)의 길이를 늘림에 따라 수직 방향의 시야 인식 범위가 확대되고 또한 그 시야 인식 범위에서 재생상의 색이 변하지 않는다는 것이 확인되었다. 즉, 관찰자에게는 수직 방향의 시야 인식 범위 내에서 보통 흐림이 없는 같은 색의 상이 관찰된다. 이것은, 홀로그램(2)을 반사형으로 구성한 것에 의한 현저한 효과이다.
또, 수직 방향으로 긴 개구(22)를 사용하면, 슬릿(12)의 재생상(26)이 형성되는 위치보다도 관찰자가 홀로그램(2)에 근접한 경우, 혹은 홀로그램(2)에서 먼 경우에도 재생상 전체를 관찰할 수 있다. 즉, 관찰자에게는 상에서의 위치를 그 안쪽 진행 방향으로 바꾸어도 흐림이 없는 같은 색의 상 전체가 그 일부가 빠지지 않고 보인다.
또한, 여기서 「색이 변하지 않는다」라는 표현을 사용하고 있지만, 엄밀히 말하면, 재생 파장은 변화하고 있다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 홀로그램의 파라미터를 적절히 선택함으로서 남의 눈에는 알 수 없는 정도의 파장 변화를 억제할 수 있다.
이상의 관찰 결과는, 본 발명에 의한 홀로그램(92)과 수직 방향으로 긴 개구(22)의 조합 구성을 취함으로서, 상술한 문제가 모두 해결되어 실용적인 터널용 도로 표지를 구성할 수 있는 것을 의미하고 있다.
본 발명의 제1 실시형태에서는, 도 8에 도시한 바와 같이 광원으로서 직관 형광등(2)을 사용하고 있다. 이 직관 형광등(3)에 의한 재생에서도 흐림이 없는 색의 변화가 없는 밝은 재생상이 얻어지고 있다. 또, 홀로그램(2)을 상하 방향에서 들여다보듯이 하여 관찰해도 보통 흐림이 없는 재생상을 확인할 수 있다. 소정의 조건하에서 형광등(3)을 홀로그램(2)에 조금 접근시키면, 수직 방향의 시야 인식 각도=5도에 달하는 것이 있어, 이것은 고속으로 진행중인 자동차에서 표지를 인식할 수 있는 구간 및 시간을 충분히 크게 취할 수 있는 것은 시사한다. 또, 홀로그램(2)에서의 거리가 변해도 재생상이 결여되는 일없이 광학식 표시 장치(1)의 충분히 바로 앞에서 재생상이 보인다.
또한, 홀로그램의 제작 프로세스에서, 참조광(16)을 입사 평면(15) 상에 입사시키고 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또, 상 재생에서 형광등을 입사 평면(15) 상에 배치하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 의하면, 참조광의 입사 방향 및 선형 광원의 배치와 방향에는 여유도가 있다.
또, 1차원 디퓨저(1001)을 사용한 홀로그램의 제작방법에 대해서는 확산광이 넓어지는 방향에 대해 직교하는 면으로서 입사 평면을 정의할 수 있다. 참조광은 그 입사 평면 상에서 입사시키는 것이 기본적인 구성이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또, 상 재생에서 형광등을 입사 평면 상에 배치하는 것이 기본적인 구성이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
(제2 실시형태)
제1 실시형태에서는 선형 광원인 형광등(3)을 수평으로 배치했지만, 이 형광등(3)의 설치조건은 기본적으로 입사 평면(15) 상 혹은 그 부근에 배치되는 한, 그 방위는 상관없다.
도 17a는 본 발명의 광학식 표시 장치의 재생 광학계를 사시도로서 도시한 것이지만, 도시하는 수평배치 혹은 수직 배치 중 어느 것도 가능함과 동시에 그 중간의 임의의 각도에서의 배치가 가능하다. 단, 그 배치 방향에 따라서, 수직 방향의 시야 인식 각도 범위는 변화한다.
도 17b 및 도 17c는 같은 길이의 형광등(27)을 수평 배치한 경우 및 수직 배치한 경우의 시야 인식 각도 범위의 비교도이다.
도 17b의 수평 배치의 경우, 형광등(27)의 우측 끝을 발한 조명광(28)은 홀로그램(2)에 의해 회절되어 재생상(29)를 형성하고, 그 재생상(29)은 관찰자(30)에 의해 인식된다. 한편, 형광등(27)의 좌측 끝을 발한 조명광(31)은 홀로그램(2)에 의해 회절되어 재생광(32)를 형성하여 이 재생상(32)은 관찰자(33)에 의해 인식된다. 이 관찰자(3)의 위치와 관찰자(33)의 위치가 홀로그램(2)에 대해 이루는 각도가 수평배치 시의 시야 인식 각도 범위가 된다.
또, 도 17c의 수직 배치의 경우, 실선으로 나타나는 형광등(27)의 하단을 발한 조명광(34)은 홀로그램(2)에 의해 회절되어 재생상(35)을 형성하고 이 재생상(35)는 관찰자(36)에 의해 인식된다. 한편, 형광등(27)의 상단을 발한 조명광(37)은 홀로그램(2)에 의해 회절되어 재생상(38)을 형성하고, 이 재생상(38)은 관찰자(39)에 의해 인식된다. 이 관찰자(36)의 위치와 관찰자(39)의 위치가 홀로그램(2)에 대해 이루는 각도가 수직 배치 시의 시야 인식 각도 범위가 된다.
수평 배치의 경우와 수직 배치의 경우를 비교하면, 수직 배치 편이 시야 인식 각도를 넓게 취할 수 있음을 알 수 있다. 관점을 바꾸면, 수직 배치에 가까운 구성을 취함으로서 보다 짧은 형광등을 사용하는 것이 가능해진다. 엄밀하게는 재생용 조명광의 광로에 형광등을 수직으로 배치하는 것이 보다 바람직하다.
도 18은 본 발명의 제2 실시형태에서의 광학식 표시 장치의 구성을 도시하는 측면도이다. 이 실시형태에서도 본 발명의 광학식 표시 장치는 터널 내의 도로 표지으로서 사용되고 있다.
도 18에서, 40은 본 실시형태의 광학식 표시 장치, 41은 선형 광원인 형광등, 42는 형광등 등구, 43은 반사판이다. 광학식 표시 장치(40)는 터널(6)의 천정면(7)에 배치되어 있다.
형광등(41)을 발한 직접광과 반사판(43)에서 일단 반사된 간접광이 합성되어 조명광(44)이 형성된다. 이 반사판(43)의 효과에 의해서, 한 층 밝은 표시가 가능해진다. 조명광(44) 중에서 홀로그램(2)에 입사하는 것은 이것에 의해 회절되어 재생광(45)이 되고, 가상 표시면(10)에 재생상(11)이 형성된다. 이 때, 정면에서 본 재생상(11)은 터널(6) 내부를 진행중인 차에서 보면, 제한속도 표시의 도로 표지가 마치 터널(6)의 천정면(7)에서 떨어져 내려간 위치에 매달려 있는 것처럼 보이게 된다. 그러나, 이것은 가상 표시면(10) 상에서의 표시(재생상(11))이고, 현실적으로 그 개소에는 무엇도 물체는 존재하지 않는다. 따라서, 차와의 접촉사고 등은 전혀 일어날 수 없다.
또한, 가상 표시면(10)은 공간 내에 가성적으로 설치된 평면 또는 곡면이다. 또, 홀로그램(2)의 표면에서의 반사광은, 노면을 향하는 방향(이 방향의 반사광은 도 18에 도시되어 있다), 혹은 천정면(7)을 향하는 방향(이 방향의 반사광은 도 18에 도시되어 있지 않다)으로 편향시킬 수 있기 때문에, 운전자의 눈에 직접 들어오는 일은 없다. 오히려, 이들 반사광은 각각 도료면이나 천정면을 비추는 조명광이 될 수 있어 유용하게 활용될 수 있다.
또, 형광등(41)에서의 조명광(44) 일부는 형광등 등구(42)나 반사판(43)에 의해 차단되기 때문에, 이것도 운전자의 눈에 직접 들어오는 일은 없다. 조명광(44) 중에서 직접 도로면이나 천정면을 향하는 빛도 각각 도로면이나 천정면을 비추는 조명광이 될 수 있어 유용하게 활용될 수 있다.
형광등(41) 및 형광등 등구(42)를 포함하는 광원부는 가정이나 오피스에서 사용되고 있는 일반적인 등구를 사용하여 구성할 수 있만 터널 내의 청소 시에 물이 들어가지 않도록, 방수 대책을 실시하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 형광등(41)과 형광등 등구(42)를 투명한 커버로 덮음으로서 광원부를 구성해도 된다.
(제3 실시형태)
상술한 시야 인식 각도 범위가 형광등의 길이와 그 배치 방향에 의존한다는 특성을 이용하면, 의도적으로 시야 인식 범위를 제한할 수 있다. 예를 들면, 도19에 도시하는 바와 같이 도로 표지가 그 100m 전방에서 보이기 시작하고 또한 50m 전방에서 보이지 않도록 되는 구성을 형광등의 길이 및 배치 방향의 적절한 설정에 의해 실현가능하다.
또한, 이 구성은 본 명세서에 서술되어 있는 여느 실시형태에서의 본 발명의 광학식 표시 장치에서도 실시가능하다.
(제4 실시형태)
도 20은 형광등(46)의 설치 위치가 입사 평면(15)에서 떨어져 있는 경우의 본 발명의 광학식 표시 장치의 평면도이다.
색 변화와 수평 방향의 시야 인식 각도 범위의 감소가 약간 동반되지만, 이러한 경우라도 재생상(48)은 양호하게 인식할 수 있다. 단, 이 때는 도 20에 도시하는 바와 같이 형광등(46)이 입사 평면(15)에서 이동한 방향과 반대 측에 이동한 위치에서 관찰자(49)는 관찰해야만 한다. 이것은, 조명광(47)이 홀로그램(2)에 대해 기울여 입사하고, 이것에 의해 재생상(48)도 입사 평면(15)에서 떨어진 위치에 결상하기 때문이다. 광학식 표시 장치의 설치 장소의 제약 등 이유에 의해 형광등(46)을 입사 평면(15) 상에 설치하는 것이 곤란한 경우, 상기와 같은 배치를 적극적으로 이용하여 표시를 행해도 된다. 물론, 의도적으로 이러한 재생 배치를 고려하여 홀로그램을 제작하는 것이 가능한 것은 말할 필요도 없다.
또한, 이 구성은 본 명세서에 서술되어 있는 여느 실시형태에서의 본 발명의 광학식 표시 장치에서도 실시가능하다.
(제5 실시형태)
여기까지는 하나의 패턴 마스크에 대한 프로세스와 이것에 의해 제작된 홀로그램의 재생만 기술해왔다. 단색 표시의 경우는 이것으로 좋지만, 컬러 표시를 할 경우는 표시할 컬러에 대응하는 다른 패턴 마스크를 사용하여 홀로그램을 제작하고 이것을 적층함으로서 컬러 표시를 실현한다.
도 21a는 컬러 3원색에 대응하는 3장의 노광용 패턴 마스크이다. 이들 패턴 마스크를 피사체로서 사용하여 각각 R, G, B 단색의 홀로그램을 제작한다. 도 21b는 제작된 홀로그램을 3장 겹쳤을 때의 재생상의 모양이다. 또, 도 21c는 제작된 홀로그램을 1장의 기판 상에 적층한 모양을 도시하는 것이다.
본 발명의 실시형태에서 서술하고 있는 홀로그램의 유용한 특성, 즉 상하 방향의 개구 제한폭을 넓혀도 그 시야 인식 범위에서 재생상의 색이 변하지 않는다는 특성은 각각의 컬러에 대해 성립한다. 따라서, 적층된 홀로그램의 컬러 재생상의 색은 그 시야 인식 범위에서 변하지 않는다(엄밀히 말하면 재생 파장은 약간 변화하고 있지만, 인간의 눈에는 큰 색 변화로서는 인식되지 않는다). 재생상의 중심 위치에서의 재생 파장의 변화는 도 22에 참조광의 입사 각도(θ)에 대한 파장 시프트 비(ΔλR/ΔtT)로서 도시하는 바와 같이, 각 색의 홀로그램 제작 시에 설정한 참조광의 입사 각도(θ)에 의존한다. 즉, 참조광의 입사 각도(θ)가 커지면, 색 변화도 커진다. 그러나, 예를 들면 참조광의 입사 각도 θ=30도인 경우를 예로 들면, 표지으로서 요구되는 시야 인식 각도 ±2도의 범위에서의 색 변화(파장 변화)는 약 4nm이고, 거의 사람의 눈으로 검지할 수 있는 색의 변화는 아니다. 따라서, 보통 사용되는 참조광의 입사 각도 θ=45도 이하에서는 재생상은 단색으로서 인지된다.
또한, 도 22에 도시하는 파장 시프트비(ΔλR/ΔtT)란 종래의 레인보우 홀로그램과 같은 투과형 구성에서의 파장 시프트량(ΔtT)에 대한 반사형 홀로그램인 본 발명의 구성에서의 파장 시프트량(ΔλR)의 비율을 도시한다.
더 엄밀히 말하면, 재생상 내에도 색 분포가 존재하고, 참조광의 입사 각도(θ)가 커지면, 그 색 분포도 커진다. 이 관계는 도 23에 참조광 각도와 재생 파장폭과의 관계로서 도시되고 있다. 여기서, H는 홀로그램의 높이를 나타내고 있다. 도 23에서 파라미터(L/H)를 큰 값으로 선택함으로서 보통 사용되는 참조광 각도 45도 이하의 범위에서는 색 분포를 인식못하는 레벨까지 작게 할 수 있다.
또, 이 재생상 내의 색 분포는 관찰하는 위치에 따라서도 변화한다. 즉, 관찰하는 위치가 멀리 가면 갈수록, 색 변화도 커진다. 이 관계는 도 24에 규격화 관찰 위치와 재생 파장폭과의 관계로서 도시하고 있다. 이로써, 파라미터(L/H)를 적절히 고름으로서 색 분포를 인식하지 못하는 레벨까지 작게 할 수 있다.
더 바람직하게는, L/H 값을 실질상 무한대로 고를 수 있으면 배율의 변화를 이론상 없앨 수 있다. 정의로 돌아가 생각해 보면, L/H 값을 실질상 무한대로 선택한다는 것은 슬릿에서 홀로그램에 그은 직선이 기울기를 갖지 않는다는 것에 대응한다. 따라서, 홀로그램의 높이 방향에는 빛의 확산 효과를 갖지 않고, 홀로그램의 폭 방향으로만 빛의 확산 효과를 갖는 1차원 디퓨저로, 슬릿 및 불투명 유리를 바꾸어 위치시키면 된다. 이러한 디퓨저로서는 회절 격자를 사용한 구성이나 홀로그래픽에 제작되어 있는 구성 등 몇개의 구성예가 있고, 예를 들면 원통 렌즈가 배열된 구성을 갖는 렌티큘러 렌즈 시트를 사용해도 된다.
또한, 이러한 경우의 노광 광학계의 구성은 도 14를 참조하여 설명한대로이다.
상기 설명한 본 실시형태의 구성은 본 명세서에 서술되어 있는 여느 실시형태에서의 본 발명의 광학식 표시 장치에서도 실시가능하다.
(제6 실시형태)
도 25a 내지 도 25c에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 홀로그램(2)은 굽거나 뭉치거나 접거나 할 수 있는 가요성 기판에 적층하는 것도 가능하다.
상기한 홀로그램(2)의 제작 프로세스에서, 드라이 필름 타이프의 포토 폴리머를 유리 기판에 붙임으로서 홀로그램 건판을 형성했지만, 프로세스 후에는 폴로그램상이 기록된 이 포토 폴리머는 유리 기판에서 벗어나 다른 기판에 바꿔 붙일 수 있다. 플라스틱 필름, 종이, 천 등, 또 이에 한정하지 않는 다른 가요성 기판에 교체 점착된 본 발명의 홀로그램(2)은, 도25a 내지 도 25c에 도시하는 바와 같이 굽거나 뭉치거나 접거나 할 수 있다. 이렇게 함으로서, 불필요시에 표시 장치의 콤팩트한 수납이 가능해지고 또 용이하게 들고 운반하는게 가능해진다.
또, 이 때에 광원은 들고 운반할 필요가 없다. 왜냐하면, 형광등이 사용되고 있는 장소를 발견하는 것은 극히 용이하고, 일반 가정, 오피스, 역, 전차, 엘레베이터 등에서 사용되고 있는 형광등의 부근에서 홀로그램을 넓힐 뿐, 간단히 재생상을 얻을 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 홀로그램은 광고, 안내표시, 간판 등으로서, 혹은 이 이외의 여러 용도로 유효하게 이용가능하다. 또, 설치 방법도, 벽면에 눌러 핀이나 테이프 등의 흔한 수단을 사용하여 점착하는 것만으로 충분하다. 이상에 서술한 바와 같은 형태를 취할 수 있는 것은 본 발명에서는 가장 보급하고 있는 광원이라 할 수 있는 형광등으로, 홀로그램의 재생상 표시가 가능하기 때문이다.
또, 여러 장의 홀로그램을 겹침으로서, 화일 혹은 책과 같은 형태로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 형광등 밑에서 한 장 한 장 페이지를 넘기듯이 재생상을 볼 수 있고, 상품 카달로그, 그림책, 지도 등으로서 혹은 이 이외의 여러 용도로 유효하게 이용가능하다.
더욱이, 도 25d에 도시한 바와 같은루프 형상의 가요성 기판에 상을 기록하고 이것을 롤로 움직임으로서 연통한 화상의 재생이 가능하다. 또, 도 25e에 도시하는 바와 같은 말이 식의 형태를 취해도 된다.
상기에서 설명한 가요성 기판에 홀로그램을 적층하는 본 실시형태의 구성은 본 명세서에 서술되어 있는 여느 실시형태에서의 본 발명의 광학식 표시 장치에서도 실시가능하다.
(제7 실시형태)
일반적으로 노광용 레이저로서 사용되는 레이저는 아르곤 레이저 혹은 크립톤 레이저이고, 각각 488nm, 514.5nm과 647.1nm이 주요 발진 파장이다. 이 세 파장에서 노광을 행하면 그 파장에서의 컬러 재생 표시가 가능하지만, 예를 들면 사람의 눈의 시감도가 가장 높은 550nm에서의 녹색 표시를 하고 싶은 경우나, 570nm 부근의 황색을 표시하고 싶은 경우 등, 레이저의 발진 파장 이외의 색의 재생 표시를 할 때에는 일반적으로는 다음과 같은 프로세스가 필요해진다.
홀로그램 재료로서 은염을 사용한 경우는, 514.5nm의 아르곤 레이저로 노광 후에 샘플을 적절한 용액에 침투시켜 홀로그램의 주기 구조의 간격을 넓히고, 550nm 혹은 570nm에 재생 파장을 시프트한다. 또, 시프트 필름형의 포토 폴리머인 경우, 마찬가지로 514.5nm의 아르곤 레이저로 노광한 샘플을 UV광에 의한 전면 조사 후, 컬러 튜닝 필름을 이것에 적층하여 열처리가 실시된다. 컬러 튜닝 필름에서 포토 폴리머 측에, 이것을 팽윤시키는 물질이 이동함으로서 주기 구조의 간격이 넓어지고, 550nm 혹은 570nm에 재생 파장이 시프트된다. 이러한 방법은 어떻게 하든 레이저 노광 후에 부가적인 프로세스를 실시할 필요가 있고, 생산 효율의 향상이라는 관점에서 보아 바람직하지 않다.
이에 비해, 본 발명의 광학식 표시 장치의 홀로그램에서는, 레이저 노광 시에 참조광과 물체광을 적절한 각도로 홀로그램 건판에 입사시키듯이 설정함으로서 그 후의 부가적인 프로세스를 거치지 않고, 재생 색의 시프트가 가능해진다.
도 26은 레이저 발진 파동 이외의 색으로 재생 표시를 행하는 홀로그램의 제작 광학계의 측면도를 도시하고 있다. 도 15a에 도시한 광학계와는 달리, 홀로그램 건판(50)은 물제광의 광축에 대해 θobj되는 각도로 기울여 배치되고 있다. 또, 피사체인 패턴 마스크(51)도 마찬가지로 θobj되는 각도로 기울여 배치되고 있다. 이 패턴 마스크(51)는 상기한 패턴 마스크(13)보다도 더 일방적으로 축소하여 제작되고 있다. 엄밀히 말하면, 그 축소율은 일정치 않고 패턴 마스크(51)의 위치에 의해 연속적으로 변화하는 축소율을 가지고 제작되고 있다. 한편, 참조광(52)은 홀로그램 건판(50)의 이면에서 θref되는 각도로 입사하듯이 구성되어 있다.
이러한 제작 광학계를 사용하여, 예를 들면 파장λ=514.5nm의 레이저광으로 노광을 행할 때, 물체광 각도(θobj)를 -25.3。 및 참조광 각도(θref)를 42.1。로 함으로서, 재생 시에는 홀로그램 건판의 정면에 파장 λE=550nm의 밝은 황색의 재생상을 관찰할 수 있다. 이 때, 파장 550nm의 조명광의 입사 각도는 15。로 되어 있다.
또, 마찬가지로 파장 λ=514.5nm의 레이저광으로 노광을 행할 때, 물체광 각도(θobj)를 -33.1。 및 참조광 각도(θref)를 51.2。로 함으로서, 재생 시에는 홀로그램 건판의 정면에 파장 λE=570nm의 밝은 황색의 재생상을 관찰할 수 있다. 이 때, 파장 570nm의 조명광의 입사 각도도 15。로 되어 있다.
또한, 상기 각도는
θRE=sin-1[nsin{(θ0+θR)/2+π-ψ}]
θOE=sin-1[nsin{θ0+θR)/2+ψ}]
이라는 관계식으로 구해진다. 여기서 θRE 및 θOE는 각각 표시시키고 싶은 파장에서의 조명광 및 재생광의 입사 각도이다. π는 원주율, n은 홀로그램 재료의 평균 굴절율이고, 여기서는 n=1.52로서 계산을 했다. 또, θR, θO, ψ는 각각
θO=sin-1(sinθobj/n)
θR=sin-1(sinθref/n)-π
ψ=sin-1[λsin{θO-θR)/2}/λE]
로 나타나는 파라미터이다.
이렇게 하여 원하는 재생 파장을 도시하는 바와 같이 제작된 홀로그램을 사용하면, 연통한 발생 분포를 갖는 광원, 예를 들면 백색 형광등과의 조합에 의해 임의의 중간색을 표시할 수 있다. 또, RGB 3색에 대응하는 3개의 발생 피크를 갖는 광원, 예를 들면 3파장형의 형광등과의 조합에 의해 빛 이용효율이 높은 밝은 재생상의 표시가 가능해진다.
상기에서 설명한 실시형태의 구성은 본 명세서에 서술되어 있는 여느 실시형태에서의 본 발명의 광학식 표시 장치에서도 실시가능하다.
(제8 실시형태)
본 발명의 제5 실시형태의 설명 중에서 이미 서술한 바와 같이, 수직 방향으로 관찰자의 시야를 이동할 때, 재생 파장은 약간 변화하고 있다. 홀로그램 제작 시에 물체광이 정면에서 입사한다고 가정하면, 이 색 변화의 정도는 설정한 참조광의 입사 각도(θ)에 의존하고, θ가 커지면 색 변화도 커진다. 예를 들면, θ가 45도를 넘을 경우, 표지으로서 요구되는 시야 인식 각도 ±2도의 범위에서, 6nm 이상의 재생 파장 변화가 재생상의 중심에서 생기고, 색상 변화가 큰 곳에서는, 남의 눈에도 약간 색이 변화하는 것이 인식된다. 또, 상 내부에서의 색 분포도 현저해진다.
이것을 제어하기 위해 파라미터(L/H)를 최적으로 골라 홀로그램을 제작하는 방법에 대해서는 제5 실시형태의 설명 중에서 이미 서술했지만, 본 발명의 광학식 표시 장치의 홀로그램에서는 제작 후에 색 변화를 최소로 억제할 수 있는 홀로그램의 설정 각도가 존재한다. 이 설정각은 조명광과 물체광이 이루는 각도의 개략 1/2 각도이고, 엄밀하게는
θac = sin-1[nsin{θO+θR+π)/2}]
라는 관계식을 만족하는 각도이다.
예를 들면, 노광 파장을 514.5nm으로 하고, 참조광의 입사 각도θref=45。 및 물체광의 입사 각도가 0。인 때, 위 식에 의해 θac=21.4。가 된다. 이 때, 표지으로서 요구되는 시야 인식 각도 ±2도의 범위에서, 약 0.2nm의 재생 파장 변화하기 힘들어, 색 변화는 인식되는 일은 없다. 또, 재생상 내부에서의 색 분포도 극히 작게 억제할 수 있다. 또한, 이 때, 약간 장파장 측에 재생 파장이 시프트하기 때문에 이것을 본 제작 광학계의 설정을 행하는 것이 바람직하다.
도 27a는 홀로그램의 설치 각도를 θac에 근접한 경우의 설치 상황을 도시하고, 도 27b는 비교를 위해 보통의 설치 상황을 도시한다.
도 27a처럼 홀로그램(53)의 설정각도를 θac에 한하지 않고 접근해 가면, 조명광(54)의 광로와 재생광(55)의 광로가 접근한다. 이 때문에, 현실적으로는 설정 각도를 θac로 가능한한 가깝게 또한 재생상을 보려고 하는 관찰자(56)가 조명광(54)을 막지 않는 각도로서 홀로그램을 설치하는 것이 바람직하다. 혹은, 제4 실시형태에서 서술한 바와 같이, 도시되어 있지 않은 조명용 선형 광원을 약간 좌우로 이동하고, 조명광(54)과 관찰자(56)가 겹치지 않도록 하면 보다 바람직하다.
상기에서 설명한 본 실시형태의 구성은 본 명세서에 서술되고 있는 여느 실시형태에서의 본 발명의 광학식 표시 장치에서도 실시가능하다.
(제9 실시형태)
홀로그램의 사이즈를 크게 하면, 가상 표시면 및 재생상의 사이즈를 크게 할 수 있다. 그러나, 홀로그램 제작 광학계에서 보통 실현되고 있는 노광 면적은 ψ300mm에서 ψ400mm 정도이고, 재생상의 사이즈는 그 크기가 한계가 된다. 이것을 넘어 큰 노광 면적을 실현하는 것은 불가능하지는 않지만,
(1) 렌즈, 거울 등의 광학 부품의 제작이 곤란하여 비싸다
(2) 레이저 빔이 극단적으로 넓혀짐으로서 빛 강도가 저하한다
(3) 상기 (2)에 동반해 노광 시간이 증대한다
(4) 상기 (3)에 기인하여 노광 조건이 불안정화한다(공기의 흔들림, 진동, 레이저의 안정성 등의 악영향이 확률적으로 높아진다)
등의 문제점이 생긴다. 이들 곤란한 문제를 회피하기 위해서 본 발명의 광학식 표시 장치에서는 보다 안정된 조건에서 제작 가능한 소형 요소 홀로그램을 준비하고, 이 요소 홀로그램을 마치 타일을 붙이듯이 조합시킴으로서 대형 사이즈의 홀로그램을 형성한다.
도 28은 1m각의 홀로그램을 구성한 예이다. 여기서는, 25cm각의 요소 홀로그램 16장을 4×4의 매트릭스 형상으로 배치하여, 1m각을 실현하고 있다. 각 요소 홀로그램은 피사체인 약 1m각의 패턴 마스크를 세로 가로 각각 4등분으로 분할하여, 이 분할된 요소 마스크를 사용하여 제작된 것이다. 25cm 사이즈의 노광에서, 상기의곤란한 과제는 발생하지 않는다.
상기 설명한 본 실시형태의 구성은 본 명세서에 서술되어 있는 여느 실시형태에서의 본 발병의 광학식 표시 장치에서도 실시 가능하다.
(제10 실시형태)
본 발명의 광학식 표시 장치에서의 종래의 장치에는 보이지 않는 특징은 지금가지 각 실시형태로서 기본적 구성을 보여 온 광학식 표시 장치를 새롭게 하나의 표시 유닛으로 하고, 이것을 배치면 상에 다수 개 배치함으로서, 각 유닛으로부터의 재생상을 가상 표면 상에서 합성표시하는 것이 가능하다는 점이다. 예를 들면, 관찰자가 본 표시 유닛이 좌우로 나열하여 배치될 경우, 각각의 재생상을 가상 표시면 상에서 합성함으로서 표시 폭을 좌우로 넓힐 수 있다.
도 29a 및 도 29b는 표시 유닛(57)을 세 개 좌우로 나열하여 구성한 광학식 표시 장치의 한 예인 정면도 및 측면도이다.
형광등(58)에 의해 재생되는 홀로그램 재생상(59)은 각 표시 유닛마다 달라, 각각의 표시 유닛에서 「A」 「B」 및 「C」의 각 문자를 하나씩 재생 표시하도록 구성되어 있다. 도시한 바와 같이 각 표시 유닛을 좌우로 근접하여 배치했을 때, 각 문자가 나열하여 하나의 음악으로서 인식할 수 있게 된다.
각 유닛 사이에는 차폐판(60)을 배치하여 각 유닛의 형광등이 다른 유닛의 홀로그램을 재생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
(제 11 실시형태)
표시되는 정보가 도 29a와 같은 문자열이라면, 문자 간에 약간의 간격이 있어도, 전혀 문제없이 정보는 관찰자에게 전해진다. 그러나, 표시되는 정보가 도형인 경우, 그 중에 간격이 생긴다는 것은 바람직하지 않고, 경우에 따라서는 그 간격 자체가 하나의 정보로서 인지되어, 결과적으로 본래 전달되어야할 정보와 다른 정보로서 관찰자가 인식해버릴 가능성이 있다. 제10 실시형태의 구성의 경우, 각 표시 유닛의 홀로그램을 완전히 밀착해 배치했다고 해도 형광등을 기본 위치에 배치한 경우는 각 홀로그램으로부터의 재생상은 가상 표시면 상에서 떨어진 위치에 재생되어 상기의 과제가 발생한다.
이러한 과제를 해결하기 위해서 본 실시형태에서는 본 발명의 제4 실시형태에서 서술한 수법을 사용한다. 즉, 형광등의 오프 세트 배치에 의한 재생상의 결상 위치의 시프트를 적극적으로 이용함으로서, 상의 이음새가 없는 큰 합성 재생상을 구성한다.
도 30a 및 도 30b는 표시 유닛을 세개 좌우로 나열해 하나의 커다란 패턴을 표시하는 광학식 표시 장치의 일례를 도시하는 도면이고, 각각 분할된 재생상 및 이음매 없이 합성된 재생상을 도시한다.
각 표시 유닛은 도 30a에 도시되는 바와 같은 개개의 재생상을 표시하도록 구성되어 있다. 각 유닛을 좌우로 나열하여 배치하고, 파선으로 나타난 좌측 표시 유닛(61)의 형광등(62)를 왼쪽으로 이동시키면, 재생상(63)은 우측으로 이동하고, 중앙에 놓여진 표시 유닛(64)의 재생상(65)에 간격없이 나열하여 표시되도록 된다. 마찬가지로, 우측 표시 유닛(66)의 형광등(67)을 우측으로 이동시키면, 재생상(68)은 좌측으로 이동하고, 중앙에 놓여진 표시 유닛(64)의 재생상(65)에 간격없이 나열하여 표시되도록 된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 재생상을 간격없이 이어 맞출 수 있고, 이것에 의해 큰 패턴 표시가 가능해진다.
(제12 실시형태)
본 발명의 광학식 표시 장치의 특징을 충분히 발현하는 구성은, 관찰자가 본 재생상의 안쪽 진행 방향으로 표시 유닛을 다수 배치하고, 각각의 홀로그램으로부터의 재생상을 가상 표시면 상에서 합성하는 구성이다.
도 31a는 본 발명의 제12 실시형태에서의 광학식 표시 장치의 구성을 도시하는 측면도이다. 이 실시형태에서는, 본 발명의 광학식 표시 장치가, 터널 내의 도로 표지으로서 사용되고 있다. 구체적으로는, 69는 본 실시형태의 광학식 표시 장치, 70 내지 72는 표시 유닛, 73 내지 75는 홀로그램, 76 내지 78은 선형 광원인 형광등을 나타내고 있다. 표시 유닛(70 내지 72)는 터널(79)의 천정면(80)에 나열하여 배치되어 있다.
이상과 같이 구성된 광학식 표시 장치(69)에 대해서 이하에 그 동작을 설명한다.
우선, 홀로그램(73, 74, 75)에는, 도 31b에 도시하는 바와 같은 제한속도를 나타내는 도로 표지의 원화 패턴(81)이 각각 분할되어, 본 발명의 제1 실시형태에서 서술한 바와 같은 수법으로 기록되어 있다. 즉, 도 31c에 도시하는 바와 같이, 홀로그램(73)에는 원화 패턴(81)을 분할하여 얻어지는 하부 약 1/3의 요소 패턴(82)이 기록되어 있으며, 홀로그램(74)에는 중앙부 약 1/3의 요소 패턴(83)이 기록되어 있고, 홀로그램(75)에는 상부 약 1/3의 요소 패턴(84)이 기록되어 있다. 또, 각 홀로그램의 제작 광학계에서, 요소 패턴의 패턴 마스크오 홀로그램 건판을 각각 다른 거리에 배치하는 것으로, 각 홀로그램이 제작되고 있다.
도 31a에 도시되는 바와 같이, 형광등(76)에 의한 홀로그램(73)의 재생상(85)은 가상 표시면(86)의 부근에 형성되도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 형광등(77)에 의한 홀로그램(74)의 재생상(87)은 가상 표시면(88)의 부근에 형성되 도록, 또한 형광등(78)에 의한 홀로그램(75)의 재생상(89)은 가상 표시면(90)의 부근에 형성되도록, 각각 구성되어 있다. 이 때, 정면에서 본 재생상(85, 87, 89)은 도 31d에 도시되는 바와 같이 1개의 상으로서 합성되기 때문에, 이것을 터널(79)의 내부를 통행중 자동차에서 보면, 제한 속도 표시의 도로 표깃이, 마치 터널(79)의 천장면(80)으로부터 매달려 있을 것 같이 보인다. 그러나, 이것은 가상 표시면상에서의 표시이고, 현실적으로 그 표시면에는 아무것도 물체는 존재하지 않으므로, 자동차와의 접촉 사고등은 전혀 일어날 수 없다.
이 구성에 의한 이점은 배치하는 표시 유닛의 수를 N으로 하였을 때에, 표시 유닛의 높이를 거의 1/N의 비율로 작게 할 수 있다고 하는 점이다. 이와 가이 매우 평탄한 구조의 광학식 표시 장치에 의해서 터널 굴착의 단면적을 삭감할 수 있어, 이것에 의한 건축 비용의 삭감효과는 크다.
(제 13 실시형태)
도 32는 본 실시형태에 있어서 광학식 표시 장치의 사시도이다. 이것은 터널내의 비상용 전화의 위치를 표시하기 위하여 구성된 예로서, 91은 형광등, 92는 홀로그램 유닛(93)은 비상용 전화이다.
이 홀로그램 유닛(92)은, 도 33에 도시되는 바와 같은 구조를 갖고 있다. 구체적으로는, 94는 제 1 홀로그램, 95는 제 2 홀로그램, 96은 표시판이고, 제 1 홀로그램(94)은 홀로그램 유닛(92)의 제 1 면(97)의 측에, 각각 재생상을 형성하도록 구성되어 있다. 제 1 홀로그램(94)이 배치되는 표시판(96)의 제 1 면(99)에는, 제 1 홀로그램(94)에 의해서 재생되는 표시정보와 동일한 정보가 기록되어 있으며, 마찬가지로, 제 2 홀로그램(95)이 배치되는 표시판(96)의 제 2 면(100)에는, 제 2 홀로그램(95)에 의해서 재생되는 표시정보와 동일한 정보가 기록되어 있다.
이와 같이 구성된 홀로그램 유닛(92)은 도 32에 도시되는 바와 같이, 선형 광원인 형광등(91) 아래에 배치된다. 이 동작을 설명하기 위해서, 도 34의 측면도를 참조하면, 형광등(92)의 영역(101)으로부터 발하는 조명광(102)에 의해서, 제 1 홀로그램(94)의 재생상(103)이 형성된다. 이러한 예에서는, 「비상용 전화」의 문자가 표시된다. 한편, 형광등(91)의 영역(104)으로부터 발하는 조명광(105)에 의해서, 제 2 홀로그램(95)의 재생상(106)이 형성되며, 마찬가지로 「비상용 전화」의 문자가 표시된다. 따라서, 이 광학식 표시 장치의 양측에 있는 사람에게, 각각 비상용 전화(93)의 위치를 명확하게 나타낼 수 있다. 또한, 이러한 예인 경우, 표시판(96)의 양측에 「비상용 전환」의 문자 정보가 기록되어 있으며, 투명한 홀로그램 면을 통하여 반대측의 표시를 확인 할 수 있다. 따라서, 형광등(91)이 점등되지 않은 긴급한 경우에도, 회중 전등 등에서 비상용 전화(93)의 위치를 확인 할 수 있다.
또한, 여기서는 동일의 정보를 표시하는 예에 대하여 설명하였지만, 각각의 홀로그램에 다른 정보를 기록하는 것으로 양측에 다른 정보를 표시하는 것이 가능한 것은 말할 나위도 없다.
(제 14 실시형태)
도 35는 본 실시형태에 있어서 광학식 표시 장치의 사시도로서, 107은 형광등, 108은 제 1 홀로그램 유닛, 109는 제 2 홀로그램 유닛이다.
이 홀로그램 유닛(108 및 109)은 각각 도 36에 도시되는 바와 같은 구조를 갖고 있다. 즉, 110은 제 1 홀로그램, 111은 제 1 표시판, 112는 제 2 홀로그램, 113은 제 2 표시판이다. 이와 같이 구성된 제 1 및 제 2 홀로그램 유닛(108 및 109)은, 도 35에 도시되는 바와 같이, 선형 광원인 형광등(107)의 양단 부근에 배치된다.
도 37의 평면도를 사용하여, 본 실시형태에 있어서 광학식 표시 장치의 동작을 설명한다.
형광등(107)으로부터 발하는 조명광(114)에 의해서, 제 1 홀로그램(110)의 재생상(115)이 형성된다. 한편, 형광등(107)으로부터 발하는 조명광(116)에 의해서, 제 2 홀로그램(112)의 재생상(117)이 형성된다. 따라서, 이 광학식 표시 장치의 양측에 있는 사람에게, 동일한 또는 다른 정보를 표시할 수 있다.
또, 제 1 표시판(111)에는, 제 1 홀로그램(110)의 재생상(115)과 동일 정보 기록되어 있으며, 이미 한쪽의 제 2 표시판(113)에는, 제 2 홀로그램(112)의 재생상(117)과 동일 정보가 기록되어 있고, 이들은 각각 투명한 홀로그램면을 통하여 반대측에서 확인할 수 있다. 따라서, 예를 들면 형광등(107)이 점등되지 않은 긴급한 경우에도, 회중전등 등으로 정보를 확인할 수 있다.
또한, 여기에서는, 긴급시의 표시를 위해서 표시판을 설치하여, 그 양면에 하나씩 홀로그램을 기록하는 구성을 설명하였지만, 그외의 응용에 있어서, 상기 기능을 갖는 표시판이 불필요한 경우에는, 홀로그램 유닛을 1개의 홀로그램으로 바꾸어 놓을 수도 있다. 이 홀로그램은 그 표면측 및 이면측에서 2중 노광하여 기록된 반사형 홀로그램으로, 양측으로부터 동일 또는 다른 재생상을 관찰할 수 있다.
(제 15 실시형태)
이상의 제 13 및 제 14의 실시형태에서는, 하나의 선형 광원으로부터 복수의 홀로그램을 재생하는 광학식 표시 장치의 예를 나타내었지만, 이 재생되는 복수의 홀로그램은 상기의 예와 같이 동일 배치면에 배치할 필요는 없다.
도 38은 하나의 홀로그램을 측벽에 및 또 하나의 홀로그램을 천장에 배치한, 본 실시형태에 있어서의 광학식 표시 장치의 평면도이다.
118은 형광등, 119는 제 1 홀로그램, 120은 제 2 홀로그램이다. 형광등(118)에서 발한 조명광(121)은 제 1 홀로그램(119)의 재생상(122)을 형성하며, 조명광(123)은 제 2 홀로그램(120)의 재생상(124)을 형성한다. 이러한 재생 동작이 실현 가능한 것은, 본 발명에 있어서의 홀로그램이 형광등에서 재생 가능하기 때문이다.
이와 같은 복수의 홀로그램을 동시에 재생하는 광학식 표시 장치의 구성은, 그 형태로 한정되는 것이 아니라, 선형 광원으로부터 전 방위에 발생하는 광을 조명광으로서 정교하게 이용하는 것으로, 이외에도 여러가지의 구성가 가능하게 된다.
또, 제 1 실시형태에서는, 홀로그램의 제작 프로세스에 있어서, 참조광(16)을 입사평면(15) 위에 입사시켰지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 굳이 이 구성을 취하지 않는 것도 유효가 된다. 예를 들면, 물체광을 입사 평면상에 입사시켜, 그 한편에서 참조광을 입사평면과는 다른 평면상에 입사시켜서, 홀로그램을 형성하면, 도 38에 도시한 형광등과 홀로그램과의 배치에 있어서, 좌측으로부터 들어오는 조명광에 대하여 재생상을 홀로그램의 정면에서 볼 수 있다. 또, 조명광의 반사광과 재생상이 얻어지는 방향이 다르기 때문에, 보기쉬운 표시가 실현된다.
(제 16 실시형태)
본 발명에 있어서 홀로그램의 제작방법은, 제 1 실시형태로 상술한 방법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 일단 투과 홀로그램으로서 기록된 상을 재생하고, 이것을 반사형 홀로그램으로서 기록하는 것도 가능하다.
도 39a 및 도 39b는 본 실시형태에 있어서의 홀로그램의 제작 광학계의 측면도 및 평면도를 각각 도시한다.
도 39a에 도시되는 바와 같이, 불투명 유리(125)에 입사한 레이저광(126)은 확산광(127)으로 되어 슬릿(128)에 입사한다. 측면으로부터 본 슬릿(128)은 폭이 좁고, 확산광(127)의 일부밖에 통과시키지 않는다. 따라서, 이것을 통과한 광은 측면으로부터 보면 마치 일점으로부터 발한 확산광에 유사하게 보여진다. 이 광이 패턴 마스크(129)의 정보를 판독하여, 홀로그램 건판(130)상에 물체광(131)으로서 조사되지만, 이것은 패턴 마스크(129)의 홀로그램 건판(130)에의 투영으로 볼 수 있다. 피사체의 정보를 포함하는 이 물체광(131)은 홀로그램 건판(130)에 이것과 같은 측에서 입사하는 참조광(132)과의 사이에서 간섭호을 형성하여, 홀로그램 건판(130)에 이 간섭호가 기록된다.
이 때, 홀로그램 건판(130)에 투영되는 패턴 마스크(129)의 「그림자」은 확대되어 있기 때문에, 미리 이 투영배율을 고려하여, 패턴 마스크(129)는 한방향으로 축소하여 제작되어 있다. 이 배율은 광학계의 설정에 의해서 다르지만, 통상은 약1.2배∼약2배이다.
한편, 도 39b의 평면도에 도시되는 바와 같이, 윗쪽으로부터 본 슬릿(128)의 폭은 넓으며, 불투명 글라스(125)를 출발한 확산광(127)을 넓은 범위에 거쳐서 통과시킨다. 도 39b에서는, 슬릿(128)의 중앙부를 통과한 확산광을 실선으로, 또는 슬릿(128)의 양단부를 통과한 확산광을 파선으로 표시하고 있다. 실선으로 나타낸 확산광은 패턴 마스크(129)를 정면에서 보았을 때의 정보를 홀로그램 건판(130)에 투영하여, 파선으로 나타낸 양 확산광은 각각 슬릿(128)의 단부로부터 패턴 마스크(129)을 약간 경사지게 보았을 때의 정보를 홀로그램 건파(130)에 투영한다. 이것들의 정보를 포함한 물체광(131)은 홀로그램 건판(130)에 같은 측으로부터 입사하는 참조광(132)과의 사이에서 간섭호를 형성하여, 홀리그램 건판(130)에 그 간섭호가 기록된다. 이것은 뒤에 홀로그램을 재생할 때에, 관찰자의 양 눈을 향하여 다른 각도로부터 본 패턴 마스크(129)의 재생상을 형성하는 원리가 된다.
이상, 이해하기 쉽게 하기 위해서 측면도와 평면도로 나누어 설명하였지만, 실제의 홀로그램 제작 프로세스에서는, 상기 간섭호의 기록이 동시에 진행하는 것은 말할 필요도 없다.
도 40은 상기의 프로세스로 제작된 홀로그램을 마스터 홀로그램으로 하여, 그 마스터 홀로그램으로부터 반사형 홀로그램을 얻기 위한 광학계를 나타내는 것이다. 마스터 홀로그램(133)에 입사시키는 조명광(134)은, 그 마스터 홀로그램을 제작할 때에 사용한 참조광(132)과 동일한다. 이 조명광(134)에 의해서 마스터 홀로그램(133)으로부터 재생광(135)이 형성되어, 이것이 물체광으로 되어 홀로그램 건판(136)에 입사하여, 이 뒷쪽으로부터 입사하는 참조광(137)과의 사이에서 간섭호를 형성함으로서 반사형 홀로그램이 형성된다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는 일단 투광형 홀로그램을 제작하여, 이것을 마스크 홀로그램으로서 반사형 홀로그램을 제작한다. 이 방법에 의해, 반사형 홀로그램을 제작하는 광학계 구성이 용이하게 되며, 또한 재생 표시면과 홀로그램과의 사이의 거리를 재조정 할 수 있다고 하는 이점이 있다. 즉 마스터 홀로그램 제작시에 패턴 마스크(129)가 배치되어 있던 위치에 재생상(138)이 형성되지만, 마스터 홀로그램(133)과 재생상(138)과의 사이의 거리가 d1인 것에 대하여, 반사형 홀로그램(136)과 재생상(138)과의 사이의 거리는 d2로 되어 있다. 이것에 의해, 재생상의 홀로그램면으로부터의 부상량을 확대 또는 축소할 수 있다.
(제 17 실시형태)
도 41은 제 17의 실시형태에 있어서 홀로그램의 제작 광학계를 도시하고 있다. 이것도, 일단 투과형 홀로그램을 제작하여, 이것을 마스크 홀로그램으로서 반사형 홀로그램을 형성하는 프로세스이다.
도 41에 있어서, 3차원 물체인 피사체(139)를 조명광(140)으로 조사하는 것에서 얻어지는 물체광(141)이, 이것과 같은 측으로부터 홀로그램 건판(142)에 입사하는 참조광(143)과의 사이에서 간섭호를 형성한다. 이것이 투과 홀로그램으로서 홀로그램 건판(142)에 기록되어 마스터 홀로그램(144)으로 된다.
도 42에 있어서, 마스터 홀로그램(144)에 참조광(143)의 공역파인 조명공(145)을 입사하는 것으로, 피사체(139)의 재생상이 얻어진다. 그래서, 슬릿(146)을 마스터 홀로그램(144)에 접근하여 배치하며, 이것을 통하여 출사하여 온 광을 물체광(147)으로서, 홀로그램 건판(148)의 뒷쪽으로부터 입사하는 참조광(149)과 사이에서 간섭호를 형성시켜, 이것을 반사형 홀로그램으로서 홀로그램 건판(148)에 기록한다. 또한, 150은 피사체(139)의 재생상이다.
이와 같은 수단을 취함으로서, 3차원물체, 또는 홀로그램면으로부터 떨어진 물체에 대해서도, 흐릿하게 찍히는 것 없이 재생상을 얻을 수 있다.
(제 18 실시형태)
도 43은 제 18의 실시형태에 있어서 홀로그램의 제작 광학계를 도시하고 있다. 이것도, 일단 투광형 홀로그램을 제작하여, 이것을 마스터 홀로그램으로서 반사형 홀로그램을 형성하는 프로세스이다.
도 43의 광학계가 도 42의 광학계와 다른것은, 슬릿(146)을 대신하여 부의 원통형 렌즈(151)와 개구(152)를 배치한 점이다. 이 원통형 렌즈(151)의 작용에 의해, 재생광(153)이 도면 중의 상하방향에 있어서 상을 맺는 위치를 홀로그램 건판 154의 위에 합치시킬 수 있으며, 이것에 의해, 3차원 물체 또는 홀로그램면으로부터 떨어진 물체에 대하여, 샤프한 재생상을 얻을 수 있다. 또한, 155는 피사체(139)의 재생상이다.
도 43에서는, 재생상(155)이 마스터 홀로그램과 홀로그램 건파와의 사이에 형성된 경우를 상정하여, 음의 파워를 갖는 실린더리컬 렌즈(151)를 사용하고 잇지만, 도 43에 있어서 재생상(155)이 홀로그램 건파(154)의 좌측에 형성되는 경우는, 양의 파워를 갖는 원통형 렌즈를 사용한다.
(제 19 실시형태)
도 44는 본 발명의 제 19 실시형태에 있어서의 광학식 표시 장치의 구성을 도시하는 측면도이다. 이 실시형태에서는, 본 발명의 광학식 표시 장치가 터널내의 도로 표지으로서 사용되고 있다.
도 44에 있어서, 201은 본 실시형태의 광학식 표시 장치, 202는 홀로그램 스크린, 203은 원통형 렌드, 204는 LED 표시 장치이다. 광학식 표시 장치(201)는, 터널(205)의 천정면(206)에 배치되어 있다. 또한 도시되는 바와 같이 터널(205)의 폭방향(도면의 수직)을 x방향, 길이방향을 y방향, 상하방향을 z방향으로 한다.
LED 표시 장치(204)에 표시된 화상은, 원통형 렌즈(203)에 의해서 홀로그램 스크린(202)의 위에 투영되어, 이 홀로그램 스크린(202)에 의해 회절 반사된 화상은 가상 표시면(208)의 위에 재생 결상된다. 이 때, 상(209)을 터널(205)의 내부를 통행중인 자동차로부터 보면, 표지가 마치 터널(205)의 천장면(206)으로부터 떨어져 내려 간 위치에 매달려 있는 것 같이 보여진다. 그러나, 이것은 가상 표시면(208)의 위에서의 표시이며, 현실적으로 그 표시면(208)에는 아무것도 물체는 존재하지 않고, 자동차의 접촉 사고등은 전혀 발생될 가능성이 없다.
가상 표시면(208)은 공간내에 가상적으로 설치된 평면 또는 곡면이다. 홀로그램 스크린(202)의 표면에서 반사되는 반사광은 노면을 향하는 방향 또는 천장면(206)을 향하는 방향으로 편향되며, 운전자의 눈에 직접 들어오는 것은 아니다. 이것들의 편향된 반사광은 각각 도로면이나 천장면을 비추는 조사광으로서, 유용하다.
본 실시형태의 광학식 표시 장치가 상기와 같은 기능을 갖는 이유에 대하여, 이하에 설명한다.
도 44에 있어서, LED 표시 장치(204)에 표시된 화상은 원통형 렌즈(203)에 의해서 홀로그램 스크린(202)의 위에 결상된다. LED 표시 장치(204)에 표시되는 화상은 상하좌우가 반전되고 있으며, 또한 원통형 렌즈(203)의 모선은 x방향으로 평행하게 배치되어 있다. 이때, 각각 구성요소는 화상의 z성분만이 홀로그램 스크린(202)의 위에 합집되도록 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 원통형 렌즈(203)의 작용에 의해서, 상기 화상에 포함되어 있는 예를 들면 x방향으로 연장되는 선이나 윤곽이, 홀로그램 스크린(202)의 위에서 가장 선명하게 되도록, 각 구성요소가 배치된다. 이 결과, 홀로그램 스크린(202)의 위치에 통상의 투사용 스크린을 배치하여 보면, 여기에는 도 45에 도시되는 바와 같이, x방향으로 연장되는 선이나 윤곽만이 선명하며 z방향으로 연장되는 선이나 윤곽이 흐릿한 상이 찍히는 것으로 된다. 또, 도 45는, 원형 및 정사각형의 상을 원통형 렌즈(203)에서 결상하여, 홀로그램 스크린(202)의 위치에 통상의 투사용 스크린을 배치했을 때에 보이는 모양을, 모식적으로 묘사한 도면이다.
다음에, 홀로그램 스크린(202)의 기능에 대하여, 설명한다.
도 46a 및 도 46b는 광학식 표시 장치(201)로부터 홀로그램 스크린(201)으로부터 홀로그램 스크린(202)과 LED 표시 장치(204)만을 인출한 구성의 평면도 및 측면도이다. 원통형 렌즈(203)가 아닌 겻우, 홀로그램 스크린(202)은 LED 표시 장치(204)의 점(A)을 발한 광을 가상 표시면(208)의 위의 점(B)에 결상하는 기능을 갖고 있다.
상기의 기능을 갖는 홀로그램 스크린(202)은, 예를 들면 도 47에 도시되는 노광 광학계에서 제작할 수 있다. 즉, 렌즈210에 의해서 집광된 레이저빔(211)은 점(A)의 위치에 배치된 핀홀(212)을 통과하여 발산광으로 되며, 후에는 홀로그램 스크린(202)으로 되어 홀로그램 건판(213)에, 도면중 우측으로부터 입사한다. 한편, 점(B)을 향하여 수속하는 레이저빔(214)은 홀로그램 건판(213)에, 도면중 좌측, 즉 상기의 레이저빔(211)과는 반대측으로부터 입사한다. 이것들 2개의 레이저빔의 간섭 패턴이 홀로그램 건판(213)에 기록되는 것으로, 상기와 같이 기능을 갖는 홀로그램 스크린(202)이 구성된다.
원통형 렌즈(203)가 광로내에 배치되어 도 45에 도시한 바와 같이 화상의 z성분(즉 x방향으로 연장되는 선이나 윤관)만이 선명하게 화상의 x성분(즉, z방향으로 연장하는 선이나 윤관)이 바래진 상이 투영되면, 홀로그램 스크린(202)은 상기와 같은 기능을 나타낸다.
도 48a 및 도 48b는 광학식 표시 장치(201)의 각 요소를 광선이 어떻게 진행해가는 지를 도시하는 평면도 및 측면도이다.
우선, 화상의 x성분에 대해서는, 도 48a에 도시되는 바와 같이, 원통형 렌즈(203)의 작용을 받지 않기 때문, LED 표시 장치(204)의 위에 표시된 점(A)의 상이 그대로 홀로그램 스크린(202)에 투영되어 있다고 생각할 수 있다. 따라서, 도 45에 있어서 점(A)를 발한 광이 점(B)에 결상된 것과 마찬가지로, 홀로그램 스크린(202)의 작용에 의해, x성분만(즉 z방향으로 연장되는 선이나 윤곽)이 가상 표시면(208)의 위에 샤프하게 결상되는 것으로 된다.
한편, 화상의 z성분에 대해서는, 상술한 바와 같이 원통형 렌즈(203)의 작용에 의해서 홀로그램 스크린(202)의 위에서 가장 선명하게 되어 있다. 이것을 도시하면, 도 48B와 같이, LED 표시 장치(204)의 위에 표시된 점(A)의 상이, 홀로그램 스크린(202)의 위의 점(C)에 결상되어 있다. 점(C)에는, 점(A)를 발하여 z방향으로 일단 확산된 광이 원통형 렌즈(203)를 투과한 후, z성분만이 있는 수속각도를 갖고 수속되어 있다. 이 때문에, 홀로그램 스크린(202)에 의해서 회절 반사한 후는, z방향으로 약간의 발산각도를 갖는 발산광으로 되어, 가상 표시면(208)의 위에 투영된다.
엄밀하게 말하면, 이 발산광에 포함되는 각 광속은 약간 다른 파장성분을 갖는다. 결국, 표시 장치의 발광분포에는 수십nm의 폭이 있으며, 홀로그램 스크린(202)에 의해서 분광되어, 각 파장마다에 다른 각도로 회절 반사된다.
이상에서는, x성분과 z성분으로 나누어, LED 표시 장치(204)의 위에 표시된 상이 어떠한 경과를 거쳐서 가상 표시면(208)의 위에 투영 및 결상되었는지를 설명하였지만, 그 결과로서 관찰자(215)의 눈에는 어떻게 보이는지를 다음에 설명한다.
도 49a 및 도 49b는, 도 48a 및 도 48b에서 홀로그램 스크린(202) 이후의 광선을 인출하여 평면도 및 측면도로, 가상 표시면(208)으로부터 떨어진 위치에서 보고 있는 관찰자(215)의 눈에 도달하는 광선의 경로가 도시되어 있다.
도 49a에 도시되는 바와 같이, 관찰자(215)의 좌우 각각의 눈에는, 가상 표시면(208)의 위의 1점(B)에서 광이 발생한 경우와 같은 광선이 입사하고 있다. 이것은 즉, 화상의 x성분이, 가상 표시면(208)의 위에서 샤프한 선이나 윤곽으로 되어 보이고 있는 것을 도시한다. 또, 관찰자(215)에는 2개의 파선에서 도시된 범위내에서 상기의 화상이 보인다.
한편, 도 49b에 도시되는 바와 같이, 관찰자(215)의 양 눈에는, 홀로그램 스크린(202)의 1점(C)으로부터 발생한 경우와 동일의 광선이 입사되어 있다. 그것은, 즉 화상의 z성분이, 홀로그램 스크린(202)의 위에서 샤프한 선이나 윤곽으로 되어 보이는 것을 도시한다. 또, 관찰자(215)에는 2개의 파선으로 도시된 범위내에 있어서 상기의 화상이 보인다.
상술한 바와 같이 x성분과 z성분이 서로 다른 보이는 방법으로 할 때, 사람의 눈에는 하나의 화상으로서 인식하는 것이 곤란하게 생각되지만, 실은 그렇지 않다.
일반적으로, 사람의 눈에는 수평방향의 양 눈 시차가 있기 때문에, 입체감이나 깊이감이 인식된다. 그래서, 양 눈 시차는 하나의 물체를 볼 때에 오른쪽눈과 왼쪽눈의 시야중에서 물체의 상이 투영되는 위치가 다른 것, 또는 그 위치의 차를 의미한다. 예를 들면, 간편함을 위해 세로로 연장되는 긴 직선을 두눈으로 본다고 가정하면, 오른쪽눈도 왼쪽눈도 그것을 세로로 연장하는 긴 직선이라고 인식할 수 있다. 그것과 동시에, 양 눈 시차에 의해 그 상이 투영되는 위치가 각각의 눈에서 다르기 때문에, 수평 방향으로 대략 어느 정도 떨어진 위치에 그 긴 직선이 위치되어 있는지를 경험적으로 판단할 수 있다.
한편, 연직방향에 대해서는, 사람의 눈은 같은 높이에 있기 때문에 상기와 같이 양 눈 시차는 발생하지 않고, 그 결과로서 입체감이나 깊이감이 얻어지기 어렵다. 예를 들면, 간편함을 위해 가로로 연장하는 긴 직선을 두눈으로 본다고 가정하면, 오른쪽눈도 왼쪽눈도 그것을 가로로 연장하여 긴 직선이라고 인식할 수 있다. 그러나 그 상이 투영되는 위치는 두눈에서 변경되지 않기 때문에, 시차는 생기지 않는다. 따라서 연직방향으로 어느 정도 떨어진 위치에 그 긴 직선이 놓여져 있는지를 명확하게는 판단할 수 없다. 예를 들면, 높은 철봉에 매달리기 위해서 달려가려할 때, 하늘을 배경으로 하여 좌우로 연장하는 직선으로서 눈에 비치는 철봉까지의 거리를 포착할 수 없어 약간 일시적으로 달려가는 것을 망설이는 경우가, 상술의 케이스에 상당한다.
중요한 것은, 수평방향의 양 눈 시차야 말로, 입체감이나 깊이감을 주는 가장 지배적인 요소이다. 이것에 근거하여, 상기한 본 발명의 광학식 표시 장치의 x성분과 z성분 각각의 보이는 방법을 고찰한다.
도 49a에서 도시한 것은, 관찰자(215)의 좌우 각각의 눈에는, 화상의 x성분의 샤프한 선이나 윤곽이, 가상 표시면(208)의 위에서 보인다고 하는 사실이다. 그것은, 상술의 비유로 말하면, 세로로 연장하여 긴 직선의 보이는 방법에 상당한다. 따라서 관찰자(215)의 좌우 각각의 눈에는 양 눈 시차가 발생하고 있기 때문에, 화상이 정확하게 가상 표시면(208)의 위에 위치하고 있다고 하는 것이 인식된다.
한편, 도 49b에 도시된 것은, 관찰자(215)의 좌우 각각의 눈에는, 화상의 z성분이 샤프한 선이나 윤곽이, 홀로그램 스크린(202)의 위에서 보인다고 하는 사실이다. 그것은, 상술의 비유로 말하면, 가로로 연장하는 긴 직선의 보이는 방법에 상당한다. 따라서 관찰자(215)의 좌우 각각의 눈에는 양 눈 시차가 발생하지 않기 때문에, 화상의 위치를 명확하게 판단할 수 없다.
따라서, x성분의 샤프한 선이나 윤곽이, 양 눈 시차를 주는 주요 인자로서, 위치를 인식하는 지배적인 요인으로 되기 때문에, 결과적으로 관찰자의 눈에는 가상 표시면(208)의 위치에 상이 나타나는 것 같이 보이게 된다.
또한, 상기의 설명에서는 생략하였지만, 홀로그램 스크린(202), 원통형 렌즈(203), LED 표시 장치(204)의 상대적인 설치 각도는 의도적으로 경사져있다. 그것은, LED 표시 장치(204)의 위에 통상은 종횡등간격으로 형성되어 있는 매트릭스 형상의 화소 배열을 왜곡 없이 선명하게 홀로그램 스크린(202)의 위에 결상시키기 위해서 이다. 이것은, 건축물의 투영시에 사용되는 프런트라이징이라고 불리는 테크닉이다. 즉, 통상의 카메라를 높이가 높은 빌딩과 같은 건축물을 향하여, 올려보는 형상으로 사진촬영을 하면, 본래 직사각형인 빌딩의 형이, 도 50에 도시한 바와 같이 사다리꼴형으로 되어 촬영된다. 프런트라이징법은, 이와 같은 형상의 왜곡을 교정하며, 또한 피사체 전체에 초점이 맞는 사진을 투영할 때에 사용된다.
프런트라이징법의 순서를, 도 51a, 도 51d에 도시한다. 여기서, 216은 필름면, 217은 투영 렌즈이다.
즉, 우선 통상의 배치(도 51a)로부터 카메라를 피사치쪽을 향하여(도 5b), 다음에 필름면(216)만을 피사체에 평행한 방향으로 기울인다 (도 51c). 이 때, 상기한 피사체의 왜곡이 교정된다. 다음에, 투영렌즈(217)를 피사체의 평행한 방향으로 기울인다(도 52d). 이 때, 피사체 전체에 거쳐서 초점이 맞게 된다. 또, 프런트라이징의 이름은, 상기 순서의 결과로서, 투영렌즈(217)가 필름면(216)에 대하여 들어 올려진 형으로 되는 것에 유래한다.
도 52는 지금까지 설명해 온 본 실시형태의 광학식 표시 장치(201)의 홀로그램 스크린(202), 원통형 렌즈(203), LED 표시 장치(204)만을 인출하여, 왼쪽으로 회전시킨 도면이다. LED 표시 장치(204)를 피사체, 원통형 렌즈(203)를 촬영 렌즈, 홀로그램 스크린(202)을 필름면으로 생각하면, 본 실시형태의 광학식 표시 장치(201)가 상기의 프런트라이징과 같은 구성을 취하고 있는 것이 판명된다.
이상은 LED 표시 장치(204)가 종횡에 등간격으로 형성되어 있는 매트릭스 형상의 화소배열을 갖고 있는 것을 상정했을 때의 광학식 표시 장치(201)의 배치 구성이지만, 도 50에 도시한 사다리꼴형의 왜곡을 보정하는 화소배열을 갖는 표시 장치를 사용할 수 있는 경우는, 이것들의 배치구성은 다르게 된다.
도 53은, 사다리꼴형의 왜곡을 보정하도록 처음부터 상하 반전한 사다리꼴 형상의 화소 배열을 갖는 표시 장치(218)를 사용할 때의 배치구성이다.
홀로그램 스크린(202), 원통형 렌즈(203), 표시 장치(218)가 놓여지는 면(도면에서는 직선으로 나타나고 있다.)은 각각의 연장선이 1점에서 교차하도록 배치되어 있다. 이것은 샤인플루그의 조건(Scheimpflug condition)이라고 불리는, 사진 기술 분야에 있어서 잘 알려진 조건이다. 이 조건을 만족시킬 때, 표시 장치(218)의 위에 표시된 화상의 전체가 선명하게 홀로그램 스크린(202)의 위에 투영된다.
본 발명에 의하면, 2방향의 광속은 약간의 색이 변하고 있지만, 순간 받아들이는 광속 중에서의 색변화는 작으며, 단색에 보인다. 먼저 홀로그램 스크린(202)의 제작방법을 설명하였을 때는 단색 레이저에 의한 방법만을 기술하였지만, 같은 방법을 사용하여 적색, 청색, 녹색의 레이저에 의한 다중 노광을 행하면, 컬러 화상의 표시가 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 원통형 렌즈(203)를 사용하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 상기한 바와 같이 화상의 z성분을 홀로그램 스크린(202)의 위에 선명하게 투영 결상하는 것이면, 다른 구성도 사용할 수 있다. 예를 들면, 종횡으로 초점거리가 다른 애너모픽스 광학계나, 통상의 투영렌즈와 원통형 렌즈와의 조합이 사용 가능하다. 특히, x방향의 초점 거리를 변경시키는 렌즈나 거울을 사용하면, 상이 관찰되는 깊이방향의 위치를 용이하게 변경할 수 있다. 예를 들면, 도 54a 및 도 54b에 도시되는 바와 같이, x방향으로만 파워를 갖는 가변초점 렌즈(301)를 배치하면, LED 표시 장치(204)의 위치를 변경하는 일이 없도록 상이 형성되는 가상 표시면(208)의 위치가 바뀐다. 또한, 가변초점 렌즈(301) 대신에 가변초점 거울을 사용하여, 광로를 구부린 구성을 취하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 화상 표시 장치로서 LED 표시 장치를 사용하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 밝은 화상을 표시할 수 있는 것이면 된다. 예를 들면, LED, CRT, 고분자 분산형 액정 패널 또는 유기 EL 패널로부터 선택된 표시 소자와, 편광 스위칭 소자로 구성되는 화상 표시 장치를 사용하는 것이 고려된다. 또한, 편광 스위칭 소자로서는, 강인전 액정 패널을 포함하는 구성이 사용가능하다.
이상으로 설명해온 바와 같이, 본 발명의 광학식 표시 장치에 의하면, LED 표시 장치(204)에 표시된 화상이 가상 표시면(208)의 위에 재생 결상되지만, 이것은 가상 표시면(208)의 위에서의 표시이며, 현실적으로 그 표시면(208)에는 아무것도 물체는 존재하지 않는다. 따라서, 자동자와의 접촉사고 등은, 전혀 발생하지 않는다. 또한 장치 전체의 높이도 낮게 설정할 수 있기 때문에, 협소한 공간을 유효하게 이용할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 여기에서는, 본 발명의 광학식 표시 장치에 관하여, 터널내의 거리 표지으로서의 응용을 주로 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 실시형태에서 설명한 것과 같은 형태의 광학식 표시 장치를 투사형의 디스플레이로서 사용하는 것도 용이하게 할 수 있다. 화상이 스크린면으로부터 바로 앞에 나타나 보인다고 하는 특성을 활용하여, 게임, 오락 등의 분야에서의 다양한 응용형태가 고려된다.
또한, 도 47에 있어서, 홀로그램 스크린(202)을 제작할 때에, 점(B)을 향하여 수속되는 레이저빔(214)을 홀로그램 건판(213)에 도면중 좌측으로부터 입사시키지만, 이것을 도 55에 도시하는 바와 같이, 홀로그램 건판(213)의 좌측의 점(E)을 발하는 발산광인 레이저빔219으로 바꾸어 놓아도 된다. 이와 같이 하여 제작된 홀로그램 스크린(220)은, 도 56에 되시되는 바와 같이 배치된다. 홀로그램 스크린(220) 이외의 구성 요소는 전혀 변하지 않기 때문에, 먼저 설명과 마찬가지로, LED 표시 장치(204)에 표시된 화상은 원통형 렌즈(203)에 의해서 투영 결상되어, 상기 화상에 포함되어 있는 예를 들면, x방향으로 연장되는 선이나 윤곽이 홀로그램 스크린(220)의 위에서 가장 선명하게 되도록 배치된다.
한편, 화상의 x성분에 대해서는, 원통형 렌즈(203)의 작용을 받지 않기 때문에, LED 표시 장치(204)의 위에 표시된 상이 그대로 홀로그램 스크린(220)에 투영되어 있다고 생각할 수 있다. 따라서 홀로그램 스크린(220)의 작용에 의해서, x성분만(즉 z방향으로 연장하는 선이나 윤곽)이, 그 홀로그램 스크린(220)의 좌측의 허상인 점상(E)이 있던 위치에 새롭게 형성되는 가상 표시면(221)의 위에, 샤프하게 결상되는 것으로 된다. 관찰자에게는, 홀로그램 스크린(220)을 향하는 측의 가상 표시면(221)의 위에 x성분의 선명한 상이 보이기 때문에, 먼저의 설명과 마찬가지로, 이 장소에 상이 나타나는 것 같이 인식된다.
이와 같이 광학식 표시 장치는, 먼저의 설명과 마찬가지로 도로 표지으로서 응용하는 것이 가능하지만, 보다 적합한 응용분야는, 소위 헤드업 디스플레이의 응용이다. 가장 잘 알려져 있는 응용예로서는, 자동차의 대시보드상에 배치되어, 프런트 글라스를 향하는 측의 보닛의 위쪽 부근에 운전에 필요한 교통 정보, 속도 정보, 네비게이션 정보 등을 표시한다. 이 때문에 배치 구성의 일례를, 도 57에 도시한다. 이 경우의 표시 장치(204)로서는, LED 표시 장치 이외에, CRT, 액정 표시 장치, 형광 표시관, 유기 EL 등을 사용할 수 있다. 또한, 홀로그램 스크린(220)은, 먼저 설명한 홀로그램 스크린(220)의 제작시와 마찬가지로, 발산광을 간섭시켜 제작한다. 또한, 홀로그램 스크린(220)을 프런트 글라스상에 배치해도 된다. 또, 투영 광학계도, 상기의 설명과 마찬가지로, 실리드리컬 렌즈, 애너모픽 광학계, 또는 통상의 투영렌즈와 원통형 렌즈와 조합해도 된다.
(제 20 실시형태)
본 발명에 의하면, 스크린으로부터 떨어진 위치에 2차원 화상을 투영할 수 있다. 이 원리를 적용하여, 3차원 화상이 보이는 표시 장치를 구성하는 것도 가능하다. 이하에, 그 상세함에 대하여 설명한다.
사람이 하나의 3차원 물체를 볼 때, 오른쪽눈과 왼쪽눈에 비추는 그 물체의 상은 서로 약간 다르다. 이러한 양 눈 시차라고 불리는 약간의 차이를 단서로, 사람은 그 물체의 입체적 구조나 깊이를 인식한다. 이러한 원리를 이용하여, 표시 장치에 오른쪽눈 상과 왼쪽눈 상을 교대로 표시시켜, 각각의 상을 오르쪽눈과 왼쪽눈에 독립하여 보이는 것으로, 3차원 화상을 인식시키는 방식의 3차원 표시 장치가 대부분 제안되고 있다.
일반적으로 3차원 화상을 보고 있을 때에는 피로감을 느끼기 쉬으며, 경우에 따라서 차멀미와 비슷한 나쁜 기분을 느끼는 경우도 있다. 이러한 생리적 현상은, 개인차가 있어 일률적으로 말할 수 없지만, 여기까지는 3차원 화상의 문제점으로서 지적되고 있으며, 이 문제를 해결하기 위해서 연구개발이 계속되고 있다.
본 발명의 표시 장치에 상기의 3차원 화상 표시원리를 적용함으로서, 상기와 같은 문제를 해결하는 새로운 3차원 화상 표시 장치를 구성할 수 있다. 그 구성을 도 58에 모식적으로 도시한다. 구체적으로는, 420은 홀로그램 스크린(402)은 공간 광변조 소자, 403은 투영 광학계이다. 편광 안경(404)을 장착한 관찰자(415)에는, 3차원 화상(406)이 관찰된다.
여기서, 광간 변조 소자(402)는, 표시되는 화사의 변광 방향을 전환할 수 있는 화상 표시 장치이면 좋고, 직선편광의 방향이 전환되는 것, 또는 원편광의 회전방향이 전환되는 것등을 이용할 수 있다. 이러한 공간 변조소자(402)로서는, 이미 120Hz 이상으로 동작하는 것이 일반적으로 입수가능하며, 사람의 눈에는 인지할 수 없는 속도로 화상을 전환하는 것으로, 양 눈 시차에 의한 3차원 화상 표시가 가능하게 되어 있다. 또한 이러한 소자를 편광 스위칭 소자로서 이용하여, 비편광의 표시 장치, 예를 들면 CRT, 유기 EL 고분자 분산형 액정 소자등과 조합시키는 것으로도, 공간 변조소자(402)를 구성할 수 있다.
또한, 투광광학계(403)로서는, 이미 기술할 바와 같이, 가장 간소한 구성으로서 원통형 렌즈를 사용할 수 있다. 단, 이것에 한정되는 것이 아니라, 상기한 바와 같이, 화상의 z성분을 홀로그램 스크린(420)의 위에 선명하게 투영결상하는 것이면 된다. 예를 들면, 종횡에서 초점처리가 다른 애너모픽 광학계나, 통상의 투영 렌즈와 원통형 렌즈를 조합시켜도 좋다. 또한 상술한 바와 같이, x방향의 초점거리를 변경하는 렌즈나 거울을 사용하면, 상이 관찰되어 길이방향의 위치를 용이하게 변경할 수 있다. 예를 들면, 도 54a 및 도 54b에 도시한 바와 같이, x방향으로만 파워를 갖는 가변 초점렌즈를 배치하면, LED 표시 장치의 위치를 변경하는 일 없이, 상이 형성되는 가상 표시면의 위치가 전후한다. 또한 가변 초점 렌즈 대신에 가변 초점 거울을 사용하여, 광로를 구부린 구성을 취하는 것도 가능하다.
또한, 편광 안경(404)은, 편광판의 방위를 서로 직교시키고 있으며, 이것을 장착하는 것에 의해, 상기의 공간 광변조 소자(402)에 의해서 전환되는 화상을, 오른쪽 눈 및 왼쪽눈 각각에서 독립하여 인지할 수 있다.
본 발명에 의한 3차원 표시 장치의 특징은, 스크린 면과 화상이 관찰되는 위치를 분리하여 놓을 수 있으며, 또한 그것들 사이의 거리를 변화시킬 수 있는 점에 있다. 이것이, 상기한 바와 같이 피로감 등의 문제를 해결 할 수 있는 포인트이다. 결국, 화상이 스크린면상에 고정되지 않기 때문에, 눈의 초점은 스크린이 아닌 실제의 상에 맞게 조절된다. 또한 그 상의 위치를 변화시킬 수 있기 때문에, 실제의 상이 보이는 곳에 눈의 초점과 폭주각을 맞출 수 있어, 자연스럽게 3차원 표시가 가능하게 된다.
(제 21 실시형태)
앞에서도 상술한 바와 같이, 본 발명의 광학식 표시 장치에 있어서 종래의 장치에는 보이지 않는 특장은, 각 실시형태로서 기본적 구성을 나타낸 광학식 표시 장치를 새롭게 하나의 표시 유닛으로서, 이것을 배치면상에 복수개 배치하는 것으로, 각 유닛으로부터의 재생상을 가상 표시면상에서 합성 표시할 수 있는 점이다.
도 59a 및 도 59b는 표시 유닛(223)을 3개 좌우로 배열하여 구성한 광학식 표시 장치의 일례의 측면도 및 정면도이다.
가상 표시면(224)의 위에 형성되는 상225은 각 표시 유닛마다 다르며, 도시하는 예에서는, 각각의 표시 유닛에서 「A」「B」및「C」의 각 문자를 하나씩 재생 표시한다. 도시하는 바와 같이 각 표시 유닛을 좌우에 접근하여 배치하면, 각 문자가 배열되어 하나의 언어로서 인식할 수 있도록 이루어진다.
또한, 도 60에 도시하는 바와 같이, 1개의 큰 패턴을 3개의 패턴(270, 271, 및 272)으로 분할하여 표시하며, 가상 표시면상에서 합성할 수도 있다.
이와 같이, 관찰자로부터 본 표시 유닛이 좌우에 배열하여 배치되는 경우, 각각의 재생상을 가상 표시면상에서 합성하는 것으로, 표시폭을 좌우로 넓게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 광학식 표시 장치의 특징을 충분하게 발현하는 구성은, 관찰자로부터 본 상의 깊이 방향으로 표시 유닛을 복수 배치하여, 각각의 표시 유닛으로부터의 상을 가상 표시면에서 합성하는 구성이다.
도 61은 상의 깊이방향으로 표시 유닛을 복수 배열한 광학식 표시 장치(226)의 구성을 도시하는 측면도이다. 이 실시형태에서는, 본 발명의 광학식 표시 장치(226)가 터널내의 도로표지으로서 사용되고 있다. 구체적으로는, 도 61에 있어서, 226은 본 실시예의 광학식 표시 장치, 227 내지 229는 표시 유닛이며, 각 표시 유닛(227 내지 229)은 터널(230)의 천장면(231)에 배열하여 배치되어 있다.
각 표시 유닛(227 내지 229)의 홀로그램 스크린은, 도 62a 내지 도 62c에 도시하는 제작광학계에서 제작된다. 이것들의 광학계는, 어느 것이라도 기본적으로는 도 47에서 설명한 광학계와 같다. 단, 수속광으로서 입사하는 레이저빔이 집광하는 점이, 각각 다르다.
도 62a는 표시 유닛(227)에서 사용되는 홀로그램 스크린의 제작 광학계이며, 레이저(232)는 점(F)에 수속하도록 입사된다. 도 62b는 표시 유닛(228)에서 사용되는 홀로그램 스크린의 제작 광학계이며, 레이저빔(233)은 점(G)에 수속하도록 입사된다. 도 62c는 표시 유닛(229)에서 사용되는 홀로그램 스크린의 제작광학계이며, 레이저빔234은 점(H)에 수속하도록 입사한다.
도 61에 도시하는 바와 같이, 표시 유닛(227)의 상(235)은 가상 표시면(236)의 부근에 형성된다. 마찬가지로, 표시 유닛(228)의 상(237)은, 가상 표시면(238)의 부근에 형성되며, 표시 유닛(229)의 상(239)은 가상 표시면(240)의 부근에 형성된다.
표시 유닛(227, 228, 229)의 각각에는, 도 63a에 도시하는 제한 속도를 나타내는 도로 표지의 원화 패턴(241)이 분할된 도 63b에 도시하는 요소 패턴(242, 243, 244)이 표시되어 있다. 즉, 표시 유닛(227)에는 원화 패턴(241)을 분할하여 얻어지는 하부 약 1/3의 요소 패턴(242)이 상(235)로서 표시되어 있다. 마찬가지로, 표시 유닛(228)에는, 중앙부 약 1/3의 요소 패턴(243)이 상(237)으로서 표시되어, 표시 유닛(229)에는, 상부 약 1/3의 요소 패턴(244)이 상(239)으로서 표시되어 있다.
이때, 정면으로부터 본 재생상(235, 237, 239)은 도 63c에 도시하는 바와 같이 1개의 상으로서 합성되기 때문에, 그것을 터널(230)의 내부을 통행중 자동차로부터 보면, 제한 속도 표시의 도로표지가, 마치 터널(230)의 천정면(231)으로부터 매달려있는 것 같이 보인다. 그러나, 이것은 가상 표시면상에서의 표시이며, 실제적으로 그 표시면에는 아무것도 물체는 존재하지 않기 때문에, 자동차와의 접촉사고 등은 전혀 전혀 발생될 가능성이 없다.
이 구성 의한 메리트는 배치하는 표시 유닛의 수를 N으로 했을 때는, 표시 유닛의 높이를 거의 1/N의 비율로 작게 할 수 있는 점이다. 이와 같이 매우 평탄한 구조의 광학식 표시 장치에 의해서, 터널 굴착의 단면적을 삭감할 수 있어서, 이것에 의한 건축 비용의 삭감효과는 크다.
이상에 상술해 온 바와 같이, 본 발명에 의한 홀로그램을 사용한 광학식 표시 장치에 있어서는, 형광등이라는 저렴하고 긴 수명의 광선이 처음에 사용 가능하게 된 점의 공업적 가치는 매우 높다.
단, 본 발명의 광학식 표시 장치의 특징을 활용하기 위한 광선은 형광등으로 한정되는 것이 아니라, 길고 가느다란 선형 광원이면 된다. 선형 광원으로서는 이미 상술한 램프와 세로로 긴 개구와의 조합이나, 직관(直管) 형광등 외의, 소형전구를 1차원으로 배열한 것, 반도체 레이저나 LED의 1차원 어레이, 발광부를 선형으로 형성한 유기 EL, 또한 광원의 광을 광 파이버 등의 도광 수단을 이용하여 유도하여 선형의 광출사 부분을 구성한 것 등이 용이하게 이용가능하다. 더욱이, 이 밖에도, 각종 선택이 가능하다. 예를 들면, 점광원과 원통 거울 혹은 다면 거울과의 조합에 의해 유사적으로 선상의 광원을 형성할 수도 있다. 편심 거울에 의한 소형화를 도모하는 것도 바람직하다. 또는 거울 혹은 렌즈에 의해 선상으로 집광시킨 광 빔으로 선상의 광원을 형성할 수도 있다. 이 구성에 의하면, 홀로그램에 가까운 위치에 가상적인 고휘도의 선형 광원을 구성할 수 있다. 혹은 CRT 등의 2차원 표시 장치 상에 세로 방향으로 가늘고 긴 휘선을 표시해도 선형 광원으로서 기능시킬 수 있다. 휘선의 표시 위치를 순차적으로 움직여가면, 재생 위치가 그에 호응하여 이동하기 때문에, 재생상이 이동하여 보인다는 효과를 초래할 수도 있다. 이 밖에도, 가동의 선상광원을 사용하여 같은 효과를 낼 수 있다.
또, 광원의 발광 특성에 대해서는 연속한 발광 분포를 갖는 것이어도 되고, 3원색의 독립한 발광 피크를 갖는 광원을 사용해도 된다. 혹은, 3원색의 독립한 발광원을 조합시킴으로서, 선형 광원을 구성해도 된다. 이렇게 함으로서, 각 색마다 광원을 점멸하는 것이 가능해져, 특정 색의 재생상을 표시하거나 표시하지 않거나 하는 극히 효과적인 표시가 가능해진다.
또한, 도 8에서 지면에 직교하는 축을 중심으로 홀로그램(2)을 180° 뒤집으면, 재생상이 형성되는 가상 표시면도 또는 홀로그램(2)의 맞은편 측, 도 8로 말하면 천정면(7) 안쪽으로 이동하기 때문에, 홀로그램(2)의 맞은편 측에 재생상이 생긴다. 본 발명의 광학식 표시 장치에서는 이러한 재생상 표시를 행할 수도 있다. 단, 이 경우에 얻어지는 재생상은 뒤집히기 때문에, 이러한 배치로 재생상을 표시할 경우에는 홀로그램(2) 제작 시에 패턴 마스크를 미리 홀로그램 건판 측에서 본 겉을 향해 설정해 둘 필요가 있다.
또, 참조광은 슬릿의 긴쪽 방향과 직교하는 방향으로 다수의 빔을 서로 겹쳐서 형성하면, 재생 시에 선형 광원을 사용하지 않고, 시야 인식 범위를 넓힐 수 있다. 이 경우, 조명 광원은 점광원으로 된다. 단, 본질적으로 재생상이 관찰되는 장소는 이산적이고, 상하 방향으로 시점을 이동하면, 재생상이 보이는 위치와 보기 힘든 위치가 교대로 나타난다. 그 상태는 홀로그램 제작 시에 사용한 다수 빔의 겹침 상태에 따라 변한다. 다수의 빔이 서로 근접한 배치를 갖는 경우에는 시점을 이동해도 재생상이 중단되는 일 없이 관찰된다. 이 참조광의 구성은 슬릿과 산란광이 조합하여 물체광을 형성하는 경우에 제한되지 않고, 이것에 원통형 렌즈를 조합한 경우, 투과형 홀로그램의 재생상을 물체광으로 할 경우, 또 한 방향으로 확산하는 확산광으로 물체광을 형성할 경우에도 유효하다.
또, 홀로그램 건판에 근접하도록 렌티큘러 렌즈 시트와 같은 1차 디퓨저를 배치하여 홀로그램을 노광함으로서 재생 시에 선형 광원을 사용하지 않고 시야 인식 범위를 넓힐 수 있다. 이 경우, 조명 광원은 점광원으로 된다. 단, 본질적으로 재생상이 관찰되는 장소는 이산적이고, 상하 방향으로 시점을 이동하면, 재생상이 보이는 위치와 보이기 힘든 위치가 교대로 나타난다. 이 상태는 렌티큘러 렌즈 시트의 사양에 따라 변하고, 렌티큘러 렌즈 시트의 피치가 좁은 것을 선택함으로서 시점을 이동해도 재생상이 중단되는 일없이 관찰되도록 된다.
재생 표시면은 하나의 평면에 한정되지 않고, 다수의 평면 혹은 곡면으로 구성해도 된다. 또, 상기 몇개의 실시형태에서 이미 서술한 바와 같이, 피사체로서 3차원 물체를 사용해도 된다. 단, 3차원 물체를 피사체로서 사용할 경우에는 도 10 및 도 11a 및 도 11b에 도시한 홀로그램 제작 광학계에 대해서는 3차원 피사체에 레이저광을 조사함으로서 발생하는 상기 피사체로부터의 반사광이 이 피사체와 홀로그램 건판 간에 놓인 슬릿을 통과하도록 광학계를 재배치할 필요가 있다. 이 경우에도 슬릿을 통과해온 광이 물체광이 되지만 상기 레이저광과 상기 물체광이 광축 상에 배열하지 않게 된다.
또, 홀로그램(2)의 복제는 용이하게 작성할 수 있다. 예를 들면, 홀로그램(2)과 미노광의 홀로그램 건판을 보다 바람직하게는 굴절율 정합액을 사이로 밀착하여 레이저광을 적절한 각도로 홀로그램 건판 측에서 입사시킴으로서 홀로그램(2)에 기록된 정보를 홀로그램 건판에 전사 복제할 수 있다.
상기의 각 실시형태에서는 광학식 도로표지 및 도로정보 표시판으로의 적용예를 중심으로 본 발명의 어플리케이션을 설명해 왔지만, 이 용도에 한정되는 것은 전혀 없고, 일반 문자정보, 선전광고 등을 표시해도 된다. 마찬가지로 설치 장소도 터널 내에 한정하지 않고 빌딩, 엘리베이터, 지하거리, 역 등에 설치해도 그 효과는 크다. 또, 홀로그램에 의해 회절되지 않은 비회절광을 주변 조명으로 사용하는 구성으로서도 된다.
게다가, 설치 위치도 천정에 한하지 않고, 벽면, 상면 등에 설치해도 효과적이다. 예를 들면, 통로상면에 홀로그램을 설치하고, 천정에 이미 설치되어 있는 조명용 형광등에 의한 재생을 행하도록 구성하여, 그 재생상으로서 화살표, 위치 등을 도시하는 지표를 표시시키면, 유도 안내 표지으로서 기능한다. 특히, 재생상을 상면에서 수십cm 정도 부상시켜 표시하도록 구성하면 보기 쉬워진다. 혹은 이렇게 하여 얻어지는 표시는 사람의 눈을 끄는 표시가 되기 때문에, 통행하는 사람의 발을 멈추게 하기 위한 수단으로서 이용하는 것도 가능하다.
(제22 실시형태)
본 발명의 원리에 의한 홀로그램을 이용한 광학식 표시 장치에서는 재생상으로서 화살표나 위치 등을 나타내는 지표를 표시함으로서, 어느 공간을 관찰자에게 제시할 수 있다. 본 실시형태에서는, 이 특징의 응용예로서, 비접촉 카드를 통과시키는 위치를 가시화하여 이용자에게 제시하는 시스템을 설명한다.
철도의 역을 예로 들면, 현재 설치되어 있는 자동 개찰 시스템은 정기권에 기록된 정보를 자기적으로 판독하는 방식의 것이 주류이다. 그러나, 앞으로는 이용자가 휴대하는 정기권의 정보를 전파 그 밖의 방법으로 비접촉으로 판독하는 방식으로의 교체가 검토되고 있다. 이것은 정기권을 일단 기계 속에 삽입하는 현재의 개찰 방식 대신에 이용자가 비접촉 카드인 정기권을 손에 든채 개찰을 통과함으로서 개찰의 효율화 및 보다 매끄러운 사람의 흐름을 실현하는 것을 목표로 하고 있다.
여기서 고려해야할 점은 이용자가 정기권을 카드 리크에서 떨어진 공간에 설정되어 있는 소정의 통신영역(예를 들면, 무선에 의해 신호의 판독을 행하는 영역) 속을 유효하게 통과시킬 수 있는지 하는 점이다. 이것이 잘 안되어 몇 번이나 판독을 반복해야만 한다면 오히려 개찰에서의 사람의 흐름이 정체되어 버리게 된다.
이 통신 영역으로의 카트의 유효한 통과라는 문제점은 비접촉 카드 시스템에 교유의 문제이다. 왜냐하면, 종래의 판독장치라면 이용자는 카드를 삽입구에 꼽는 것 만으로 그 판독을 위한 위치 결정은 자동적으로 기계가 행한다. 따라서 능숙하게 판독하기 위한 연구에 대해서 이용자에 부담은 없다. 한편, 비접촉 카드 시스템에서는 공간적으로 통신 영역이 넓게 배치되어 있기 때문에 우선 카드를 최적의 통신 영역에 가지는 일, 게다가 정보의 판독에 필요한 시간만큼 그 통신 영역 내에 카드가 계속 제시되는 것이 필수 조건이 되고 이러한 작업을 모든 이용자에 위임하게 된다.
그러한 상황하에서 이용자에게 부담을 주지 않고 또한 확실하게 카드의 판독을 행하기 위해서는 비접촉 카드를 통과시킬 위치(영역)를 가시화 하는 것이 유효한 수단이라 생각된다. 본 발명에 의한 광학식 표시 장치에 의하면, 카드 리크에서 떨어진 위치에 있는 통신 영역에 선명한 컬러 화상의 홀로그램 재생상으로서 화살표 등의 지표를 표시할 수 있고, 카드를 꽂을 위치를 통과하는 이용자에게 확실하게 제시할 수 있다.
또, 일반적으로 개찰을 통과하는 이용자는 서두르기 때문에 통과할 때만 통신 영역이 보이도록 표시에서는 원래의 기능을 다할 수는 없다. 이것은 표시가 보인 시점에서 카드를 최적 위치로 움직이는 동작에 부담이 들기 때문이다. 따라서, 이용자에게 통신 영역의 위치를 확실하게 알리기 위해서는 개찰구에 가까워진 시점에서 통신 영역의 위치가 개략 파악가능한 표시인 것이 바람직하다. 여기에도 본 발명의 광학식 표시 장치는 유효하게 작용한다.
즉, 예를 들면 제3 실시형태에 관련하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 광학식 표시 장치에서는 광원의 배치에 따라서 표시의 시야 인식 영역을 전후로 넓힐 수 있다. 이 기능을 이용함으로서 이용자가 아직 개찰구에서 떨어진 곳에 있을 때부터 무언가 보인다고 하는 상황을 만들 수 있다. 따라서, 이용자는 그 보이는 부분을 목표로 카드를 제시할 준비를 시작할 수 있다. 더욱이, 개찰구에 근접함에 따라서 표시부가 차례대로 확실히 보이기 시작하여 이용자는 어디에 정기권을 꽂으면 좋을지 하는 것이 확실히 보여온다. 실제로 개찰구를 통과할 때에는 적절한 높이 및 위치에 카드를 보존하면서 통과할 수 있기 때문에, 확실한 정보의 판독이 가능해진다.
상술한 「무언가 보이는 상황」이란 걸어옴에 따라 제시 위치가 점멸해 보이는 혹은 색이 변해 보이는 등 남의 눈을 끄는 것이면 어떠한 표시라도 된다. 여기에는 다수의 참조광에 의해 제작된 홀로그램이 보는 위치에 따라 보이기도 하고 사라지기도 한다는 본 발명의 특성을 유효하게 이용할 수 있다. 혹은 색 변화가 작아지는 배치를 피해 광학식 정보 장치를 구성함으로서 실현가능하다.
또한, 시야 인식 범위로서는 전방에서 넓게 설정됨과 동시에 제시 위치를 지났을 때에 조금 돌아보듯이 해도 보이는 것이 바람직하다. 이것도 제3 실시형태에 관련하여 설명한 바와 같이, 광원의 배치에 따라서 표시의 시야 인식 영역을 한정할 수 있다.
또, 이용자의 신장에는 개인 차가 있기 때문에 보는 높이가 변했을 때에도 명료하게 보이는 것이 바람직하다. 이것은 홀로그램 제작 시에 사용하는 디퓨저의 확산 정도를 크게 하고 또한 슬릿을 길게 하는 혹은 1차원 디퓨저 폭 및 확산 정도를 크게 함으로서 실현가능하다.
또한, 무선 카드 처리장치에 관한 일본국 공개 특허 공보 제(평) 9-6935호에는 홀로그램 투영 장치에 의해 통신 영역과 거의 동등한 범위에 사선 모영에 의한 표시를 한 3차원적 입체 영상을 비추는 취지의 기술이 있다. 그러나, 이러한 기능을 실제로 실현하기 위해서는 본 발명이 제안하는 방법의 이용이 불가결하다.
또한, 상기에서는 비접촉 카드 시스템을 예로 들고 있지만, 예를 들면, POS 시스템과 같은 다른 정보통신 장치에 대해서도 본 발명의 광학식 표시 장치를 조합시킬 수 있다. 이 경우에 구성되는 광학식 표시 시스템에서는 광학식 표시 장치가 정보통신 장치의 통신 영역을 3차원적으로 표시한다. 바람직하게는 광학식 표시 장치의 표시 영역과 정보통신 장치의 상기 통신 영역을 서로 일치시킨다. 또한, 정보 통신 장치로서는 한 방향으로 정보의 통신(수신 혹은 송신)을 행하는 구성이어도 되고, 혹은 쌍 방향으로 인터럭티브 통신(송수신)을 행하는 구성이어도 된다.
본 발명은 상기한 구성에 의해 홀로그램 재생상에 의한 표시를 행하기 때문에, 공간 내에 가상적으로 설치된 실체가 없는 면에 실체가 없는 홀로그램 재생상에 의한 표시를 행할 수 있다. 또, 표시 장치 자체는 설치 개소의 벽면에 극히 근접한 평탄한 영역에 배치되기 때문에 돌출하는 부분이 작고, 표시 장치의 거대화나 설치영역(점유 영역)의 증대 혹은 표시 장치로의 접촉 사고와 같은 종래의 표시 장치에서의 문제점이 해소된다.
또, 본 발명에 의하면, 형광등을 재생 광원으로서 사용하는 표시가 가능해지고, 재생 광원이 언제 어디서나 이용가능해지기 때문에 홀로그램만을 경량 또는 가요성의 기판에 제작함으로서 용이하게 휴대가능한 표시 장치를 실현할 수 있다.
더욱이, 이 원리를 응용하여 헤드 업 디스플레이나 3차원 표시 장치 등 스크린 면에서 화상을 분리하여 관찰하는 신규 디스플레이가 실현된다.
예를 들면, 본 발명의 광학식 표시 장치를 비접촉 카드 시스템에 이용하면 공간적으로 넓은 통신 영역을 이용자에 대해 명료하게 제시할 수 있고 비접촉 카드 시스템 본래의 기능을 보다 확실하고 효과적으로 발휘시킬 수 있게 된다.

Claims (66)

  1. 홀로그램 소자와, 광원을 포함하는 광학식 표시 장치로서,
    상기 홀로그램은,
    슬릿을 통과한 광을 이용하여 얻어진 피사체의 정보를 갖는 광과,
    상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광과는 다른 입사광로를 갖는 참조광에 의해 형성되는 반사형 홀로그램이고,
    상기 광원으로부터의 광으로 상기 피사체의 재생상을 표시하는 광학식 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 상기 슬릿을 통과한 확산광을 상기 피사체에 조사하여 얻어지는 물체광인 광학식 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 확산광은, 불투명 유리에 광을 통과시켜 형성되는 광학식 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 상기 슬릿을 통과한 확산광을 상기 피사체에 조사하여 얻어지는 물체광과, 상기 물체광과는 다른 입사광로를 갖는 조사광에 의해 형성된 투과형 홀로그램을 재생하여 얻어지는 재생광인 광학식 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 확산광은, 불투명 유리에 광을 통과시켜 형성되는 광학식 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 상기 피사체의 상이 기록된 투과형 홀로그램에 근접하게 배치된 상기 슬릿을 통과시켜 얻은, 상기 투과형 홀로그램의 재생광인 광학식 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 상기 피사체의 상이 기록된 투과형 홀로그램에 근접하여 배치된 상기 슬릿과, 상기 슬릿의 긴쪽 방향으로 모선을 갖는 원통형 렌즈를 통과시켜 얻은, 상기 투과형 홀로그램의 재생광인 광학식 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 참조광은, 상기 슬릿의 긴쪽 방향에 직교하는 방향으로 복수의 빔을 중첩시켜 형성되는 광학식 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 선형 광원은, 상기 슬릿의 긴쪽 방향에 직교하는 면의 위 또는 그 부근에 배치되는 광학식 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 참조광은, 상기 슬릿의 긴쪽 방향에 직교하는 면을 입사 평면으로 하는 광학식 표시 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 참조광은, 상기 슬릿의 긴쪽 방향에 직교하는 면과는 다른 면을 입사 평면으로 하는 광학식 표시 장치.
  13. 홀로그램 소자와, 광원을 포함하는 광학식 표시 장치로서,
    상기 홀로그램은,
    한 방향으로 확산하는 확산광을 이용하여 얻어진, 피사체의 정보를 갖는 광과,
    상기 피사체 정보를 갖는 상기 광과는 다른 입사 광로를 갖는 참조광에 의해 형성되는 반사형 홀로그램이고,
    상기 광원으로부터의 광으로 상기 피사체의 재생상을 표시하는 광학식 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 피사체 정보를 갖는 상기 광은, 상기 확산광을 상기 피사체에 조사하여 얻은 물체광인 광학식 표시 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 피사체의 정보를 갖는 상기 광은, 상기 확산광을 상기 피사체에 조사하여 얻은 물체광과, 상기 물체광과는 다른 입사 광로를 갖는 조사광에 의해 형성된 투과형 홀로그램을 재생하여 얻은 재생광인 광학식 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 참조광은, 상기 확산광의 확산 방향에 직교하는 방향으로 복수의 빔을 중첩시켜 형성되는 광학식 표시 장치.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 피사체 정보를 갖는 상기 광은, 상기 피사체의 상이 기록된 투과형 홀로그램에 근접하여 배치된 상기 슬릿을 통과하여 얻은, 상기 투과형 홀로그램의 재생광인 광학식 표시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 참조광은, 상기 확산광의 확산 방향에 직교하는 방향으로 복수의 빔을 중첩시켜 구성된 광학식 표시 장치.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 확산광은, 렌티큘러 렌즈에 광을 통과시켜 형성되는 광학식 표시 장치.
  20. 제 13 항에 있어서, 상기 광원은 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 선형 광원은, 상기 확산광의 확산 방향에 직교하는 면의 위 또는 그 부근에 배치되는 광학식 표시 장치.
  22. 제 13 항에 있어서, 상기 참조광은, 상기 확산광의 확산 방향에 직교하는 면을 입사 평면으로 하는 광학식 표시 장치.
  23. 제 13 항에 있어서, 상기 참조광은, 상기 확산광의 확산 방향에 직교하는 면과는 다른 면을 입사 평면으로 하는 광학식 표시 장치.
  24. 복수의 표시 유닛이 배치 면의 위에 배열되고, 상기 복수의 유닛으로부터의 재생상이 합성하여 표시되는 광학식 표시 시스템으로서,
    상기 복수의 유닛 각각이, 제 1 항에 기재된 광학식 표시 장치인 광학식 표시 시스템.
  25. 복수의 표시 유닛이 배치 면상에 배열되고, 상기 복수의 유닛으로부터의 재생상이 합성하여 표시되는 광학식 표시 시스템으로서,
    상기 복수 유닛 각각이, 제 13 항에 기재된 광학식 표시 장치인 광학식 표시 시스템.
  26. 제 1 항에 있어서, 상기 홀로그램 소자는, 복수의 홀로그램 요소를 조합하여 구성되는 광학식 표시 장치.
  27. 제 13 항에 있어서, 상기 홀로그램 소자는, 복수의 홀로그램 요소를 조합하여 구성되는 광학식 표시 장치.
  28. 제 1 항에 있어서, 상기 홀로그램 소자는, 가요성 기판 상에 형성되는 광학식 표시 장치.
  29. 제 13 항에 있어서, 상기 홀로그램 소자는, 가요성 기판 상에 형성되는 광학식 표시 장치.
  30. 제 1 항에 있어서, 상기 홀로그램 소자는 휴대가능한 광학식 표시 장치.
  31. 제 13 항에 있어서, 상기 홀로그램 소자는 휴대가능한 광학식 표시 장치.
  32. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이 선형 광원이고, 상기 선형 광원의 길이 및 설치 방향이, 소정의 재생상의 시야 인식 범위가 얻어지도록 설정되는 광학식 표시 장치.
  33. 제 13 항에 있어서, 상기 광원이 선형 광원이고, 상기 선형 광원의 길이 및 설치 방향이, 소정의 재생상의 시야 인식이 얻어지도록 설정되는 광학식 표시 장치.
  34. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이 선형 광원이고, 상기 선형 광원을 입사 평면 면 외로 이동함으로써 재생상의 결상 위치가 시프트되는 광학식 표시 장치.
  35. 제 13 항에 있어서, 상기 광원이 선형 광원이고, 상기 선형 광원을 입사 평면 외로 이동함으로써 재생상의 결상 위치가 시프트되는 광학식 표시 장치.
  36. 제 1 항에 있어서, 복수의 상기 홀로그램 소자를 포함하여, 하나의 광원으로 상기 복수의 홀로그램 소자를 재생하는 광학식 표시 장치.
  37. 제 13 항에 있어서, 복수의 상기 홀로그램 소자를 포함하여, 하나의 광원으로 상기 복수의 홀로그램 소자를 재생하는 광학식 표시 장치.
  38. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이 선형 광원이고, 상기 선형 광원이, 형광관 또는 형광관과 반사판과의 조합인 광학식 표시 장치.
  39. 제 13 항에 있어서, 상기 광원이 선형 광원이고, 상기 선형 광원이, 형광관 또는 형광관과 반사판과의 조합인 광학식 표시 장치.
  40. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이, 복수면 거울과 점광원으로 구성된 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  41. 제 13 항에 있어서, 상기 광원이, 복수면 거울과 점광원으로 구성된 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  42. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이, 원통면 거울과 점광원으로 구성된 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  43. 제 13 항에 있어서, 상기 광원이, 원통면 거울과 점광원으로 구성된 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  44. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이, 거울 또는 렌즈에 의해 선형으로 집광된 광 빔에 의해 구성된 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  45. 제 13 항에 있어서, 상기 광원이, 거울 또는 렌즈에 의해 선형으로 집광된 광 빔에 의해 구성된 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  46. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이, 점광원의 열에 의해 구성된 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  47. 제 13 항에 있어서, 상기 광원이, 점광원의 열에 의해 구성된 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  48. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이, 2차원 표시 장치 상에 표시된 휘선에 의해 구성된 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  49. 제 13 항에 있어서, 상기 광원이, 2차원 표시 장치 상에 표시된 휘선에 의해 구성된 선형 광원인 광학식 표시 장치.
  50. 광학식 표시 장치와 정보 통신 장치를 포함한 광학식 표시 시스템으로서,
    상기 광학식 표시 장치가, 제 1 항에 기재된 광학식 표시 장치인 광학식 표시 시스템.
  51. 제 50 항에 있어서, 상기 광학식 표시 장치는, 상기 정보 통신 장치의 통신 영역을 3차원적으로 표시하는 광학식 표시 시스템.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 광학식 표시 장치의 표시 영역과 상기 정보 통신 장치의 상기 통신 영역이 일치하는 상기 광학식 표시 시스템.
  53. 제 50 항에 있어서, 상기 정보 통신 장치는, 정보의 한 방향 통신 또는 양방향 통신을 행하는 광학식 표시 시스템.
  54. 광학식 표시 장치와 정보 통신 장치를 포함한 광학식 표시 시스템으로서,
    상기 광학식 표시 장치가, 제 13 항에 기재된 광학식 표시 장치인 광학식 표시 시스템.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 광학식 표시 장치는, 상기 정보 통신 장치의 통신 영역을 3차원적으로 표시하는 광학식 표시 시스템.
  56. 제 55 항에 있어서, 상기 광학식 표시 장치의 표시 영역과 상기 정보 통신 장치의 상기 통신 영역이 일치하는 상기 광학식 표시 시스템.
  57. 제 54 항에 있어서, 상기 정보 통신 장치는 정보의 한 방향 통신 또는 양방향 통신을 행하는 광학식 표시 시스템.
  58. 화상 표시 장치와, 결상 광학계와, 홀로그램 스크린을 포함하는 광학식 표시 장치로서,
    상기 홀로그램 스크린은, 점광원으로부터의 광을 반사하여, 상기 점광원과는 다른 위치에 점상을 결상하도록 구성되고,
    상기 결상 광학계는, 상기 화상 표시 장치에 표시된 화상의 세로 방향의 초점을, 상기 홀로그램 스크린 상에 일치시키도록 구성된 광학식 표시 장치.
  59. 제 58 항에 있어서, 상기 결상되는 점상은 실상인 광학식 표시 장치.
  60. 제 58 항에 있어서, 상기 결상되는 점상은 상기 홀로그램 스크린에 대해, 상기 점광원과는 반대측의 위치에 결상되는 허상인 광학식 표시 장치.
  61. 제 58 항에 있어서,
    상기 결상 광학계는, 세로 방향과 가로 방향으로 서로 독립한 결상 기능을 갖고 있고,
    상기 세로 방향에 대해서는, 상기 화상 표시 장치에 표시된 화상의 세로 방향의 초점을, 상기 홀로그램 스크린 상에 일치시키도록 구성되고,
    상기 세로 방향에 대해서는, 초점 거리가 가변이 되도록 구성된 광학식 표시 장치.
  62. 제 58 항에 있어서, 편광을 투과시키는 방향이 양 눈으로 서로 직교하는 편광 안경을 더 포함하는 광학식 표시 장치.
  63. 복수의 표시 유닛이 세로 방향으로 배치된 광학식 표시 시스템으로서,
    상기 복수의 표시 유닛 각각이, 제 58 항에 기재된 광학식 표시 장치인 광학식 표시 시스템.
  64. 복수의 표시 유닛이 안쪽 방향으로 배치된 광학식 표시 시스템으로서,
    상기 복수의 표시 유닛 각각이, 제 58 항에 기재된 광학식 표시 장치인 광학식 표시 시스템.
  65. 제 58 항에 있어서, 상기 화상 표시 장치가, LED, CRT, 고분자 분산형 액정 패널 또는 유기 EL 패널에서 선택된 표시 소자와, 편광 스위칭 소자를 포함하는 광학식 표시 장치.
  66. 제 65 항에 있어서, 상기 편광 스위칭 소자가 강유전 액정 패널을 포함하는 광학식 표시 장치.
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