DE69228644T2

DE69228644T2 - Hologramm

Info

Publication number: DE69228644T2
Application number: DE69228644T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Kato; Yasuhiro Mizutani; Hirokatsu Mukai; Minoru Ohta; Toshiki Saburi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2012-10-09
Also published as: US5604611A; DE69228644D1; EP0536763B1; US5313317A; EP0536763A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hologramm.
Systeme, die allgemein in einem Flugzeug verwendet werden, um Bilder von Instrumenten in dem Sichtfeld eines Piloten anzuzeigen, werden als "projizierte Frontscheibenanzeigen" bzw. "head-up displays" bezeichnet. Einige der projizierten Frontscheibenanzeigen verwenden Hologramme, um ein virtuelles Bild eines Instrumentes in das Sichtfeld des Piloten zu projizieren, wenn der Pilot durch die Frontscheibe des Flugzeugs blickt.
Holographische Frontscheibenanzeigen sind auch für Automobile entwickelt worden.
Es ist wünschenswert, daß Hologramme, die in Frontscheibenanzeigen verwendet werden, ein annehmbares niedriges Niveau bezüglich Störungen bzw. Rauschen oder eines Geisterbildes erzeugen.
Die ungeprüfte japanische veröffentlichte Patentanmeldung mit der Nummer 62-80687 offenbart die Herstellung eines Hologramms, in dem ein Antireflexionsfilm auf einem lichtempfindlichen Film auf einer Grundplatte (Substrat) zum Ausbilden eines Hologramms aufgebracht ist. Während eines Belichtungsschritts bei der Herstellung eines Hologramms verringert der Antireflexionsfilm eine Reflexion eines Referenzlichts an der Grenzfläche zwischen Luft und dem lichtempfindlichen Film, so daß falsche bzw. unechte Hologrammaufzeichnungen vermindert werden. Die Verminderung der unechten Hologrammaufzeichnungen ermöglicht eine Verringerung des Niveaus bezüglich Rauschen oder eines Geister bilds, wenn ein Bild unter Verwendung des resultierenden Hologramms reproduziert oder angezeigt wird.
Aus der JP-A-2 140 787 ist ebenfalls eine Hologrammstruktur bekannt, in der ein Hologrammelement zwischen einer transparenten Grundplatte und einem transparenten Element angeordnet ist. An der Außenseite des transparenten Elements ist eine Einrichtung zum Verhindern, daß sich Licht zurück zu dem Hologramm fortpflanzt, in Form eines Antireflexionsfilms vorgesehen.
In dem Buch von P. Heiß, Hologramme verstehen und selbermachen, Hückelhoven, Wittig-Fachbuchverlag 188, Seiten 63-64, ist eine Grundstruktur eines Hologramms offenbart, das aus einer Grundplatte besteht, auf der ein holographischer Film aufgebracht ist. Es ist vorteilhaft, die hintere Oberfläche dieses Reflexionshologramms zu beschichten, beispielsweise durch eine schwarze Farbe, um die Sichtbarkeit des Hologramms zu steigern.
Im allgemeinen haben anspruchsvolle bzw. weiterentwickelte Hologramme komplizierte Strukturen. Die komplizierten Strukturen neigen jedoch dazu, Störungen während der Bildreproduktion zu bewirken.
Aus der EP-A-0 353 602 ist ein System zum Herstellen eines Hologramms bekannt. Dieses System oder Hologramm aufzeichnende Anordnung umfaßt ein transparentes, absorbierendes Element, das auf einem Substrat angeordnet ist. Das transparente Element ist derart positioniert, daß es direkt mit einem Belichtungsstrahl verbunden ist bzw. auf diesen trifft. Das transparente Element ist außerhalb eines Feuchtigkeitsgleichgewichts während einer Belichtungszeit. Folglich vergrößert oder verringert sich das transparente Element bezüglich der Dicke in Abhängigkeit von einer Feuchtigkeitsdifferenz zwischen sich und der Umgebung. Wenn sich die Dicke ändert, verwischt eine Phasenverschiebung bei den Lichtreflexionen innerhalb der Aufzeichnungsanordnung unechte Hologramme oder Störungen, während sie das gewünschte Hologramm intakt läßt.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein verbessertes Hologramm herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Hologramm, wie es in Anspruch 1 definiert ist, gelöst.
Ein Aspekt dieser Erfindung sieht ein Hologramm vor, das aufweist: eine optisch transparente Basisplatte bzw. Grundplatte, die erste und zweite entgegengesetzte Oberflächen aufweist; ein Hologrammelement, das auf der ersten Oberfläche der Basisplatte vorgesehen ist und ein vorbestimmtes holographisches Muster aufweist; ein erstes optisch transparentes Element, das erste und zweite entgegengesetzte Oberflächen aufweist, worin die erste Oberfläche des ersten Elementes dem Hologrammelement zugewandt ist; eine erste Einrichtung zum Verhindern, daß Licht, das nacheinander durch die transparente Basisplatte, das Hologrammelement und das erste Element hindurchtritt, und dann bei einer Grenze bzw. Grenzfläche zwischen der zweiten Oberfläche des ersten Elements und einer Atmosphäre reflektiert wird, sich zurück zu dem Hologrammelement fortpflanzt; ein zweites optisch transparentes Element, das erste und zweite entgegengesetzte Oberflächen aufweist, worin die erste Oberfläche des zweiten Elements der zweiten Oberfläche der Basisplatte zugewandt ist; und eine zweite Einrichtung zum Verhindern, daß Licht, das in Richtung der zweiten Oberfläche des zweiten Elements gestrahlt wird und an einer Grenze bzw. Grenzfläche zwischen der zweiten Oberfläche des zweiten Elements und einer Atmosphäre reflektiert wird, sich in einer Richtung, die gleich einer Fortpflanzungsrichtung bzw. Ausbreitungsrichtung von rekonstruiertem Licht ist, das über das Hologrammelement erzeugt worden ist, fortpflanzt bzw. ausbreitet.
In Ausführungsformen dieser Erfindung können das Element und die ersten und zweiten Elemente, da sie dazu dienen, die Basisplatte abzudecken, auch als Abdeckungselemente oder Abdeckungsplatten bezeichnet werden. Die Abdeckungselemente und die Basisplatte können aus Glas, wie beispielsweise Sodaglas, oder verschiedenen Kunststoffen hergestellt werden. Es ist wünschenswert, daß eine Oberfläche des ersten Elements, die einer Atmosphäre zugewandt ist, einen Antireflexionsfilm aufweist. Es ist wünschenswert, daß eine Oberfläche des zweiten Elements, die einer Atmosphäre zugewandt ist, einen Antistreuungsfilm aufweist.
Der Antistreuungsfilm hat eine lichtabsorbierende Funktion in der Art, daß er Licht, das nacheinander durch die transparente Basisplatte, das Hologrammelement und das erste Element durchtritt und dann an einer Grenze bzw. Grenzfläche zwischen der zweiten Oberfläche des ersten Elements und einer Atmosphäre reflektiert wird, daran hindert, sich zurück zu dem Hologrammelement auszubreiten bzw. fortzupflanzen. Der Antireflexionsfilm dient dazu, Licht, das in Richtung des Hologrammelements über die zweite Oberfläche des zweiten Elements gestrahlt wird, daran zu hindern, daß es an einer Grenze bzw. Grenzfläche zwischen der zweiten Oberfläche des zweiten Elements und einer Atmsophäre reflektiert wird.
Der Antistreuungsfilm kann ein Band bzw. einen Streifen oder ein Gemisch aus einem schwarzen oder anderem Pigment und einem Bindemittel aus Epoxid-, Melanin-, Acryl- oder einem anderen Kunstharz verwenden. Der Antistreuungsfilm kann ebenso aus einer schwarzen Farbe bzw. aus einem schwarzen Anstrichmittel hergestellt werden. Der Antireflexionsfilm kann aus MgF&sub2;, TiO&sub2;, ZrO&sub2; oder SiO&sub2; hergestellt werden. Der Antireflexionsfilm kann aus einer einzelnen Schicht von MgF&sub2;, TiO&sub2;, ZrO&sub2; oder SiO&sub2; zusammengesetzt sein. Der Antireflexionsfilm kann eine Schichtstruktur aus Schichten dieser Substanzen aufweisen.
In dem Fall, in dem das Hologrammelement eine Schicht aus Dichromat-Gelatine aufweist, ist es wünschenswert, daß die Brechungsindizes des Elements, der ersten und zweiten Elemente und der Basisplatte im wesentlichen gleich zu dem Brechungsindex der Dichromat-Gelatine-Schicht sind. Beispielsweise liegen die Brechungsindizes des Elements, der ersten und zweiten Elemente und der Basisplatte vorzugsweise in dem Bereich von 1,5 bis 1,6.
Das Element und die Basisplatte mit dem Hologrammelement können durch ein Dichtungsmittel bzw. Dichtungsmaterial, das zwischen diesen vorgesehen ist, zusammengefügt bzw. aneinander befestigt werden. Das erste Element, die Basisplatte mit dem Hologrammelement und das zweite Element können durch ein Dichtungsmittel bzw. Dichtungsmaterial, das zwischen diesen vorgesehen ist, zusammengefügt bzw. aneinander befestigt werden. Es wird bevorzugt, daß das Dichtungsmittel bzw. Dichtungsmaterial aus einem organischen Harz eines Typs in der Ausführung mit Ultraviolett-Strahlungs-Härtung oder aus organischem Harz eines Typs in der Ausführung mit Thermofixierung bzw. Heißfixierung hergestellt wird. Das Dichtungsmaterial kann derart ausgelegt sein, daß es das Hologrammelement vor Feuchtigkeit einer Atmosphäre schützt. Eine Dichtungsbreite "W" ist als eine Breite eines Bereichs definiert, der mit nur dem Dichtungsmaterial, durch welches das Hologrammelement von einer Atmosphäre getrennt ist, gefüllt ist. Die Dichtungsbreite "W" ist unter Berücksichtigung der Feuchtigkeitsabsorptionseigenschaften des Dichtungsmaterials und der Bedingungen der praktischen Verwendung des Hologramms gewählt. Die Dichtungsbreite "W" ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt.
Das Hologrammelement wird durch Belichten von Photopolymer oder lichtempfindlichem Material, wie beispielsweise Dichromat-Gelatine, Agar-Agar oder Eiweißstoff bzw. Albumin hergestellt. Das Hologrammelement wird am bevorzugtesten aus Dichromat-Gelatine hergestellt. Das Hologrammelement kann aus einer geprägten bzw. ausgetieften Struktur bestehen. Ein Medium (entsprechend einem holographischen Muster), das auf dem lichtempfindlichen Material, d. h., dem Hologrammelement aufgezeichnet ist, ist eine Linse in Ausführungsformen dieser Erfindung. Buchstaben, Ziffern oder Bilder können auf dem Hologrammelement äls aufgezeichnetes Medium aufgezeichnet werden.
Laserlicht wird in dem Belichtungsprozeß auf das lichtempfindliche Material verwendet. Während des Belichtungsprozesses werden Interferenzstreifen des Laserlichts, die dem holographischen Muster entsprechen, auf dem lichtempfindlichen Material aufgezeichnet. Die Teilung bzw. der Abstand ("pitch") der Interferenzstreifen auf dem lichtempfindlichen Material kann durch Ändern des Einfallwinkels des Laserstrahls bezüglich des lichtempfindlichen Materials variiert werden. Es wird anhand der Charakteristika der Braggreflexion ersichtlich, daß die Wellenlänge von Licht, das durch das Hologrammelement rekonstruiert wird, von dem Abstand bzw. der Teilung des holographischen Musters auf dem Hologrammelement abhängt. Somit können durch Bestrahlen mit Laserlichtstrahlen bei verschiedenen Einfallswinkeln holographische Muster, die verschiedene Teilungen bzw. Abstände ("pitches") aufweisen, auf dem lichtempfindlichen Material aufgezeichnet werden. Dieses Verfahren ermöglicht das Hinzufügen einer Filterfunktion zu dem Hologrammelement. In dem Fall eines Hologrammelements, das holographische Muster verschiedener Teilungen aufweist, können Lichtstrahlen von verschiedenen Farben rekonstruiert werden, wenn ein weißer Lichtstrahl auf das Hologrammelement gestrahlt wird.
In dieser Erfindung bedeutet "optisch transparent" sowohl "vollständig transparent" als, auch " halb transparent".
Diese Erfindung kann die Oberflächenreflexion und das Streuen von sich ausbreitendem durch das Hologrammelement hindurchtretendem Licht, das Rauschen oder ein Licht eines Geisterbildes bewirken würde, unterdrücken.
In dieser Erfindung fällt während der Herstellung des Hologrammelementes ein Lichtstrahl auf eine Oberfläche der Basisplatte. Der einfallende Lichtstrahl tritt nacheinander durch die Basisplatte, die photoempfindliche Schicht und das Element für das Kopieren bzw. Übertragen, und wird dann durch den Reflexionsfilm auf einer Oberfläche des Elements für das Kopieren bzw. Übertragen reflektiert. Der resultierende reflektierte Lichtstrahl tritt nacheinander durch das Element für das Kopieren bzw. Übertragen, die lichtempfindliche Schicht und die Basisplatte. Da eine Vorrichtung zum Verhindern einer Rück-Reflexion auf der Oberfläche der Basisplatte vorgesehen ist, tritt das reflektierte Licht durch die Basisplatte hindurch und aus ihr heraus, ohne an einer Grenze bzw. Grenzfläche zwischen der Basisplatte und der Einrichtung zum Verhindern einer Rück-Reflexion reflektiert zu werden.
Im folgenden wird eine kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnung gegeben.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Hologramms gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Hologrammelement von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer Frontscheibenanzeige für ein Automobil unter Verwendung des Hologramms der Fig. 1 und 2.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Abbildung der Frontscheibenanzeige bzw. des Head-Up-Displays von Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer optischen Anordnung, die bei der Herstellung des Hologramms der Fig. 1 und 2 verwendet wird.
Fig. 6 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Beugungsseffizienz bzw. dem Beugungswirkungsgrad und der rekonstruierten Lichtwellenlänge in den Hologrammen der Ausführungsformen dieser Erfindung darstellt.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm, das die Störungsverhältnisse bzw. Rauschverhältnisse von Beispielen eines Hologramms in den Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht eines ersten abgewandelten Hologramms gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht einer optischen Anordnung, die bei der Herstellung eines Hologramms verwendet wird.
Ausführungen dieser Erfindung werden im folgenden beschrieben werden. Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 umfaßt ein Hologramm eine transparente bzw. lichtdurchlässige Basisplatte (Substrat) 2, die aus Glas hergestellt ist und beispielsweise eine rechteckige Form aufweist. Die Basisplatte 2 hat eine vorbestimmte einheitliche bzw. gleichmäßige Dicke. Die Basisplatte 2 hat entgegengesetzte größere Oberflächen, d. h., obere und untere Oberflächen in Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein gegebener Bereich der unteren Oberfläche der Basisplatte 2 ausgenommen deren Ränder mit einem Film eines Hologrammelements 1a, der eine vorbestimmte gleichmäßige Dicke aufweist und der eine rechteckige Form ähnlich der Form der Basisplatte 2, jedoch kleiner, aufweist, vorgesehen bzw. aufgebracht. Das Hologrammelement 1a hält bzw. weist ein vorbestimmtes Muster oder ein vorbestimmtes aufgezeichnetes Medium auf. Während der Herstellung des Hologramms 1 wird das vorbestimmte Muster (das aufgezeichnete Medium), das durch Interferenzstreifen bereitgestellt wird, auf dem lichtempfindlichen Material aufgezeichnet, indem das lichtempfindliche Material, das das Hologrammelement 1a bilden wird, einem Licht ausgesetzt wird bzw. belichtet wird. Wie später beschrieben werden wird, entspricht das aufgezeichnete Medium einer konkaven Linse, die als eine Vergrößerungslinse dient.
Interferenzstreifen mit einer Teilung bzw. einem Abstand von 290 nm und Interferenzstreifen mit einem Abstand von 320 nm werden auf dem Hologrammelement 1a aufgezeichnet. Diese Aufzeichnungen werden ausgeführt, indem eine Richtung oder ein Winkel eines Laserlichtstrahls, der auf das lichtempfindliche Material einfällt und die Interferenzstreifen bildet, geändert werden. Die Interferenzstreifen weisen zwei verschiedene Formtypen auf, die vorbestimmte Krümmungen haben, um gleichzeitig Informationen der konkaven Linse und Informationen bezüglich einer Farbe aufzuzeichnen.
In Fig. 1 erstreckt sich eine transparente Abdeckungsplatte 3, die aus Glas hergestellt ist, über der Basisplatte 2. Die Abdeckungsplatte 3 hat eine rechteckige Form, die ähnlich der Form der Basisplatte 2 ist, und ist bezüglich der Basisplatte 2 ausgerichtet. Die Abdeckungsplatte 3 hat eine vorbestimmte gleichmäßige Dicke. Die Abdeckungsplatte 3 hat entgegengesetzte größere Oberflächen, d. h., obere und untere Oberflächen in Fig. 1. In Fig. 1 ist der gesamte Bereich der oberen Oberfläche der Abdeckungsplatte 3 mit einem Antireflexionsfilm 5 beschichtet, der eine vorbestimmte gleichmäßige Dicke aufweist. Der Antireflexionsfilm 5 ist der Atmosphäre ausgesetzt bzw. zugewandt.
In Fig. 1 erstreckt sich eine transparente Abdeckungsplatte 4, die aus Glas hergestellt ist, unterhalb der Basisplatte 2. Die Abdeckungsplatte 4 hat eine rechteckige Form, die ähnlich der Form der Basisplatte 2 ist und ist bezüglich der Basisplatte 2 ausgerichtet. Die Abdeckungsplatte 4 hat eine vorbestimmte gleichmäßige Dicke. Die Abdeckungsplatte 4 hat entgegengesetzte größere Oberflächen, d. h., obere und untere Oberflächen in Fig. 1. In Fig. 1 ist der gesamte Bereich der unteren Oberfläche der Abdeckungsplatte 4 mit einem Antistreuungsfilm ("anti-scattering · film") 6 beschichtet, der eine vorbestimmte gleichmäßige Dicke aufweist. Der Antistreuungsfilm 6 ist der Atmosphäre ausgesetzt bzw. zugewandt.
Eine Schicht 7a eines transparenten Dichtungsmaterials bzw. Dichtungsmittels, das eine vorbestimmte gleichmäßige Dicke aufweist, ist zwischen der Basisplatte 2 und der Abdeckungsplatte 3 vorgesehen. Eine Schicht 7b eines transparenten bzw. lichtdurchlässigen Dichtungsmaterials ist zwischen dem Hologrammelement 1a und der Abdeckungsplatte 4 und zwischen den Rändern der Basisplatte 2 und der Abdeckungsplatte 4 vorgesehen. Das Hologrammelement ist von der Atmosphäre durch die Dichtungsschicht 7b isoliert, so daß sie von Feuchtigkeit der Atmosphäre geschützt ist. In den Fig. 1 und 2 haben Abschnitte der Dichtungsschicht 7b, die die Isolation des Hologrammelements 1a von der Atmosphäre bewirken, eine vorbestimmte Breite (Dichtungsbreite) "W".
Im Betrieb des Hologramms 1 von Fig. 2 tritt ein Strahl eines einfallenden Lichts über den Antireflexionsfilm 5 in das Hologramm 1 ein. Genauer gesagt, tritt der einfallende Lichtstrahl nacheinander durch den Antireflexionsfilm 5, die Abdeckungsplatte 3, die Dichtungsschicht 7a und die Basisplatte 2 hindurch und erreicht dann das Hologrammelement 1a. Der einfallende Lichtstrahl wird durch das vorbestimmte Muster auf dem Hologrammelement 1a gebeugt und reflektiert, wodurch es in einen aus der Beugung sich ergebenden Lichtstrahl oder einen rekonstruierten bzw. wiederhergestellten Lichtstrahl konvertiert wird. Der rekonstruierte Lichtstrahl bewegt sich zurück durch die Basisplatte 2, die Dichtungsschicht 7a, die Abdeckungsplatte 3 und den Antireflexionsfilm 5. Der rekonstruierte Lichtstrahl tritt aus dem Hologramm 1 aus.
Wie es in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, kann das Hologramm 1 der Fig. 1 und 2 in einem Head-Up-Display bzw. einer Frontscheibenanzeige für ein Automobil verwendet werden. Genauer gesagt umfaßt die Frontscheibenanzeige einen Anzeigerahmen 13 bzw. ein Anzeigegestell, an dem ein Glühlicht 8, eine Flüssigkristalltafel 9, ein Spiegel 10 und das Hologramm gehalten werden. Die Flüssigkristalltafel 9 befindet sich vor dem Glühlicht 8. Die Flüssigkristalltafel 9 funktioniert derart, daß sie Informationen bezüglich einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Hauptwarnung, einer Richtung, einer Karte bzw. Darstellung und anderem angezeigt. Im allgemeinen ist das Anzeigegestell 13 in der Nähe einer Instrumententafel 15 eines Fahrzeugs angeordnet.
Die Frontscheibenanzeige der Fig. 3 und 4 arbeitet wie folgt. Ein Lichtstrahl, der von dem Glühlicht 8 emittiert wird, tritt durch die Flüssigkristalltafel 9 hindurch und erreicht den Spiegel 10. Während der Lichtstrahl durch die Flüssigkristalltafel 9 hindurchtritt, trägt er Informationen, die von der Flüssigkristalltafel 9 angezeigt werden. Der Lichtstrahl wird von dem Spiegel 10 reflektiert und erreicht dann das Hologramm 1. Der Lichtstrahl wird von dem Hologramm 1 gebeugt und reflektiert, wodurch er in ei nen rekonstruierten Lichtstrahl umgewandelt wird. Der rekonstruierte Lichtstrahl tritt aus dem Hologramm 1 heraus und erreicht einen Film 11 auf einer Windschutzscheibe 12 eines Fahrzeugs. Die Ausbildung des Films 11 auf der Windschutzscheibe des Fahrzeugs basiert auf einem Abscheidungsprozeß aus der Gasphase. Der rekonstruierte Lichtstrahl wird von dem Film 11 auf der Windschutzscheibe 12 in Richtung der Augen des Fahrers reflektiert. Somit wird ein virtuelles Bild 14 der Informationen, die von der Flüssigkristalltafel 9 angezeigt werden, in das Gesichtsfeld des Fahrers projiziert, wenn der Fahrer durch die Windschutzscheibe 12 blickt.
Der Antireflexionsfilm 5 verhindert, daß der einfallende Lichtstrahl bei einer Grenze bzw. Grenzschicht zwischen dem Antireflexionsfilm 5 und der Atmosphäre reflektiert wird. Der Antireflexionsfilm 5 kann derart ausgelegt sein, daß er verhindert, daß der einfallende Lichtstrahl, der bei einer Grenze bzw. Grenzschicht zwischen der zweiten Oberfläche der Basisplatte und der Atmosphäre reflektiert worden ist, sich in eine Richtung, die gleich einer Fortpflanzungsrichtung bzw. Ausbreitungsrichtung des rekonstruierten Lichts ist, das über das Hologrammelement erzeugt wird, fortpflanzt bzw. ausbreitet. Somit verringert der Antireflexionsfilm 5 Störungen bzw. Rauschen oder das Licht eines Geisterbildes. Der Antistreuungsfilm 6 verhindert, daß der Lichtstrahl, der nacheinander durch die Basisplatte 2, das Hologrammelement 1a und die Abdeckungsplatte 4 hindurchgetreten ist und an einer Grenzfläche zwischen der unteren Oberfläche der Abdeckungsplatte 4 und der Atmosphäre reflektiert worden ist, sich zurück in das Hologrammelement 1a fortpflanzt bzw. ausbreitet. Somit verringert der Antistreuungsfilm 6 Störungen bzw. Rauschen oder das Licht eines Geisterbildes.
Fig. 8 zeigt ein erstes abgewandeltes Hologramm 1A, das ähnlich dem Hologramm 1 der Fig. 1 und 2 ist, mit der Ausnahme von Ausführungsänderungen, die im folgenden beschrieben werden. Das Hologramm 1A umfaßt eine Basisplatte 2A, deren Größe im Vergleich zu der Größe der Basisplatte 2 der Fig. 1 und 2 um einen Wert, der der Dichtungsschichtbreite "W" entspricht, verringert ist. In Fig. 8 kontaktiert der gesamte Bereich der unteren Oberfläche der Basisplatte 2Ä ein Hologrammelement 1a. Die Verbindung der Basisplatte 2A und des Holograznmelements 1a wird vollständig von dem Dichtungsmaterial 7 umgeben.
Das Hologramm der Fig. 1 und 2 wurde wie folgt hergestellt. Zuerst wurde, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, eine transparente Basisplatte 2, die aus Glas hergestellt ist, vorbereitet bzw. bereitgestellt, und es wurde eine Schicht 1a aus lichtempfindlichen Material auf einer Oberfläche der Basisplatte 2 ausgebildet. Das lichtempfindliche Material verwendete die Dichromat-Gelatine (D. C. G). Die lichtempfindliche Schicht 1a hatte eine Dicke von 10 um bis 40 um. Nachdem die lichtempfindliche Schicht 1a einem Gelieren unterzogen wurde oder getrocknet wurde, wurde sie innerhalb einer Atmosphäre mit einer Temperatur von 20ºC und einer relativen Luftfeuchtigkeit (RH) von 50% stabilisiert. Dann wurde ein vorbestimmtes Muster, das einer konkaven Linse und einer Vergrößerungslinse entspricht, auf der lichtempfindlichen Schicht 1a aufgezeichnet. Die lichtempfindliche Schicht 1a wurde nacheinander einem Entwicklungsprozeß und einem Trocknungprozeß unterzogen, so daß die lichtempfindliche Schicht 1a zu einem Hologrammelement gemacht wurde. Eine transparente Abdeckungsplatte 3, von der eine Oberfläche mit einem Antireflexionsfilm 5 beschichtet wurde, wurde vorbereitet bzw. bereitgestellt. Zusätzlich dazu, wurde eine transparente Abdeckungsplatte 4, von der eine Oberfläche mit einem Antistreuungsfilm 6 beschichtet wurde, vorbereitet bzw. bereitgestellt. Anschließend wurde, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, die Basisplatte 2 mit dem Hologrammelement 1a zwischen den Abdeckungsplatten 3 und 4 angeordnet, während eine Dichtungsschicht 7a, die ein Klebemittel um faßt, zwischen der Basisplatte 2 und der Abdeckungsplatte 3 vorgesehen wurde und eine Dichtungsschicht 7b, die ein Klebemittel umfaßt, zwischen der Abdeckungsplatte 4 und der Basisplatte 2 mit dem Hologrammelement 1a vorgesehen wurde. Die Abdeckungsplatte 3 mit dem Antireflexionsfilm 5, die Basisplatte mit dem Hologrammelement 1a und die Abdeckungsplatte 4 mit dem Antistreuungsfilm 6 wurden durch die Dichtungsschichten 7a und 7b aneinandergefügt bzw. aneinanderbefestigt.
Genauer gesagt wurde das Aufzeichnen des vorbestimmten Musters auf der lichtempfindlichen Schicht 1a wie folgt ausgeführt. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wurde die Basisplatte 2 mit der lichtempfindlichen Schicht 1a zwischen einer Linse 26 und einem Prisma 27 angeordnet. Die Linse 26 war ein aufgezeichnetes Medium oder ein optisches Element zum Kopieren. Anders ausgedrückt, entsprach das vorbestimmte Muster, das auf der lichtempfindlichen Schicht 1a aufgezeichnet wurde, der Linse 26. Die Linse 26 hatte eine flache Oberfläche, die der lichtempfindlichen Schicht 1a auf der Basisplatte 2 zugewandt war. Die Linse 26 hatte eine gekrümmte Oberfläche, die der flachen Oberfläche entgegengesetzt war. Die gekrümmte Oberfläche der Linse 26 war der Atmosphäre zugewandt und war mit einem Reflexionsfilm 26a beschichtet. Die Oberfläche der Basisplatte 2, die von der lichtempfindlichen Schicht 1a entfernt war, war der flachen unteren Oberfläche des Prismas 27 zugewandt. Das Prisma 27 diente als eine Vorrichtung zum Verhindern einer Rück-Reflexion. Die Linse 26 und das Prisma 27 hatten Brechungsindizes, die ungefähr gleich dem Brechungsindex der Basisplatte 2 waren. Die Linse 26 hatte eine vorbestimmte Brennweite. Silokonöl 25 wurde zwischen der Basisplatte 2 mit der lichtempfindlichen Schicht 1a und der Linse 26, und zwischen der Basisplatte 2 und dem Prisma 27 vorgesehen. Das Silikonöl 25 diente als eine Flüssigkeit zum Angleichen der Brechungsindizes. Ein Lichtstrahl eines Argonlasers mit einer Wellenlänge von 514,5 nm wurde auf eine Eingangsober fläche des Prismas 27 gestrahlt. Nachdem der Lichtstrahl das Prisma 27 über dessen Eingangsoberfläche eingedrungen war, trat der Lichtstrahl nacheinander durch das Prisma 27, das Silikonöl 25, die Basisplatte 2, die lichtempfindliche Schicht 1a, das Silikonöl 25 und die Linse 26. Da die Kombination bzw. die Verknüpfung des Prismas 27, des Silikonöls 25, der Basisplatte 2, der lichtempfindlichen Schicht 1a, des Silikonöls 25 und der Linse 26 einen im wesentlichen gleichmäßigen bzw. einheitlichen Brechungsindex hatte, pflanzte sich der Lichtstrahl entlang eines geraden Pfads fort. Der Lichtstrahl wurde durch den Reflexionsfilm 26a reflektiert, der auf der gekrümmten Oberfläche der Linse 26, die von der lichtempfindlichen Schicht 1a entfernt war, ausgebildet war. Der reflektierte Lichtstrahl pflanzte sich fort zurück durch die Linse 26 und das Silikonöl 25 und trat dann in die lichtempfindliche Schicht 1a ein. In der lichtempfindlichen Schicht 1a interferierten der Vorwärts- Lichtstrahl (der einfallende Lichtstrahl) und der reflektierte Lichtstrahl (Rückwärts-Lichtstrahl) miteinander derart, daß sie Interferenzstreifen ausbildeten, die einem vorbestimmten Muster, das durch die Linse 26 bestimmt worden war, entsprachen. Das vorbestimmte Muster, das den Interferenzstreifen entsprach, wurde auf der lichtempfindlichen Schicht 1a aufgezeichnet.
Ein Teil des reflektierten Lichtstrahls wurde von der Oberfläche der Basisplatte 2 reflektiert, während ein anderer Teil des reflektierten Lichtstrahls in die Basisplatte 2 eintrat und dann durch die Basisplatte 2 und das Silikonöl 25 hindurch sich ausbreitete bzw. fortpflanzte. Nachdem sich der Lichtstrahl durch das Silikonöl 25 ausbreitete, trat er in das Prisma 27 ein und erreichte dann dessen Eingangsoberfläche. Ein Teil des Lichtstrahls wurde bei der Eingangsoberfläche des Prismas 27 reflektiert. Der Winkel a zwischen der Eingangsoberfläche und der unteren Oberfläche des Prismas 27 wurde derart gewählt, daß der Lichtstrahl, der bei der Eingangsoberfläche reflektiert wurde, nicht in Richtung der lichtempfindlichen Schicht 1a zurückkehrte. Somit wurden Störungen bzw.. Rauschen oder unechte Hologrammaufzeichnungen beseitigt. Der Winkel α war vorzugsweise gleich 30º. Zur weiteren Beseitigung von Störungen bzw. Rauschen oder unechten Hologrammaufzeichnungen war es bevorzugt, daß eine schwarze Farbe auf eine Nicht-Eingangsoberfläche (die linksseitige Oberfläche in Fig. 5) des Prismas aufgebracht wurde, um zu verhindern, daß der Lichtstrahl, der bei der Eingangsoberfläche reflektiert wurde, wieder durch die Nicht-Eingangsoberfläche in Richtung der lichtempfindlichen Schicht 1a reflektiert wurde.
Da die Basisplatte 2 und das Prisma 27 im wesentlichen den gleichen Brechungsindex hatten, breitete sich der reflektierte Lichtstrahl von der Basisplatte 2 über das Silikonöl 25 zu dem Prisma 27 aus, ohne daß es in Richtung der lichtempfindlichen Schicht 1a bei der Oberfläche der Basisplatte 2, die nahe dem Prisma 27 war, reflektiert wurde. Somit wurden diesbezüglich Störungen bzw. Rauschen oder unechte Hologrammaufzeichnungen ebenso beseitigt.

Erstes Beispiel

Es wurde eine transparente Basisplatte, die aus Sodaglas hergestellt ist, vorbereitet bzw. bereitgestellt. Die Basisplatte hatte einen Brechungsindex von ungefähr 1,52. Die Basisplatte hatte eine Größe von 112 mm · 46 mm · 1,8 mm. Eine Schicht aus Dichromat-Gelatine (D. C. G), d. h., aus lichtempfindlichen Material, wurde auf einer Oberfläche der Basisplatte ausgebildet. Die lichtempfindliche Schicht hatte eine Dicke von 25 um. Das lichtempfindliche Material wurde hergestellt, indem 0,6 g (Gramm) von Ammoniumdichromat in 100 mm von 4%iger Gelatine-Lösung gelöst wurden. Das lichtempfindliche Material hatte einen Brechungsindex von ungefähr 1,55. Die Basisplatte mit der lichtempfindlichen Schicht wurde für 72 Stunden in einem Trockner angeordnet. Der Trockner wurde mit einer Atmosphäre, die eine Temperatur von 20ºC und eine relative Luftfeuchtigkeit (RH) von 50% aufwies, gefüllt. Dann wurde unter Verwendung der optischen Anordnung von Fig. 5 ein vorbestimmtes Muster entsprechend einer konkaven Linse oder einer Vergrößerungslinse 26 auf der lichtempfindlichen Schicht in einem Belichtungsprozeß aufgezeichnet. Genauer gesagt, wurde die lichtempfindliche Schicht einem Lichtstrahl eines Argonlasers mit einer Wellenlänge von 514,5 nm ausgesetzt, während der Einfallswinkel des Lichtstrahls zwischen zwei vorbestimmten Winkeln geändert wurde. Diese Änderung des Einfallwinkels des Lichtstrahls wurde derart ausgelegt, daß während einer praktischen Verwendung des resultierenden Hologramms rekonstruierte Lichtstrahlen von zwei verschiedenen Farben oder Wellenlängen (beispielsweise 540 nm und 600 nm im Fall eines Einfallwinkels von 33,5º) erzeugt werden konnten. Die gesamte auf die lichtempfindliche Schicht angewandte bzw. gestrahlte Energie des Laserlichtstrahls betrug 500 mJ. Die Brennweite der Linse 26 in der Belichtungsanordnung von Fig. 5 betrug 1.000 mm. Nach dem Belichtungsprozeß wurde die Basisplatte mit der lichtempfindlichen Schicht in Wasser gewaschen bis deren Farbe weggegangen bzw. verschwunden war. Dann wurde die Basisplatte mit der lichtempfindlichen Schicht in ein herkömmlich erhältliches Härtungsfixiermittel für Photographie (wie beispielsweise "Rapid Fixer", das von der Eastman Kodak Comany hergestellt wird) für 10 Minuten eingetaucht. Die Basisplatte mit der lichtempfindlichen Schicht wurde wieder in Wasser gewaschen und dann in 90%ige Isopropanollösung für 10 Minuten eingetaucht. Die Basisplatte mit der lichtempfindlichen Schicht wurde durch heiße Luft getrocknet. Dann wurde die Basisplatte mit der lichtempfindlichen Schicht einem Prozeß zum thermischen Vergüten bzw. Altern unterzogen, um eine Änderung der Eigenschaften bzw. Charakteristika des vorbestimmten Musters auf der lichtempfindlichen Schicht während einer praktischen Verwendung des Hologramms zu Verhindern. Genauer gesagt, wurde die Basisplatte mit der lichtempfindlichen Schicht für 4 Stunden bei 150ºC erhitzt. Um eine Dichtungsschichtbreite "W" von 5 mm wie in den Fig. 1 und 2 bereitzustellen, wurden Ränder bzw. Randbereiche der lichtempfindlichen Schicht entfernt. Auf diese Weise wurde die lichtempfindliche Schicht zu einem Hologrammelement gemacht.
Eine erste Abdeckungsplatte mit einer Größe von 112 mm · 46 mm · 1,0 mm wurde vorbereitet bzw. bereitgestellt. Die erste Abdeckungsplatte hatte eine Schichtstruktur mit vier Schichten, in der sich MgF&sub2;-Schichten und TiO&sub2;-Schichten miteinander abwechselten. Ein Antireflexionsfilm wurde auf einer Oberfläche der ersten Abdeckungsplatte ausgebildet. Der Antireflexionsfilm hatte einen Reflexionsgrad von 0,3%. Auf ähnliche Weise wurde eine zweite Abdeckungsplatte mit einer Größe von 112 mm · 46 mm · 1,0 mm vorbereitet bzw. bereitgestellt. Ein Antistreuungsfilm mit einer Dicke von 10 um wurde auf einer Oberfläche der zweiten Abdeckungsplatte ausgebildet. Der Antistreuungsfilm wurde hergestellt, indem schwarzes Pigment zu Epoxidharz bei einem Gewichtsverhältnis von 5% hinzugegeben wurde und das schwarze Pigment und das Epoxidharz vermischt wurden. Das schwarze Pigment verwendet beispielsweise, "Glass Lite 500", das von Ca shew hergestellt wird. Das Dichtungsmaterial mit einem Brechungsindex von 1,55 wurde auf die anderen Oberflächen der ersten bzw. zweiten Abdeckungsplatten angewandt bzw. aufgetragen, so daß Schichten des Dichtungsmaterials darauf ausgebildet wurden. Die Dichtungsschichten hatten eine Dicke von 50 um. Das Dichtungsmaterial wurde aus thermofixiertem Epoxidharz (wie beispielsweise, "CS-2340-5", das von der Cemedine Company produziert wird) hergestellt. Die Basisplatte mit dem Hologrammelement wurde zwischen den ersten und zweiten Abdeckungsplatten, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, angeordnet und sie wurden durch die Dichtungsschichten aneinander befestigt.
Der zuvor erwähnte Reflexionsgrad (Y%) wurde mit Bezug auf die folgende Gleichung berechnet.
Y% = 100 S(λ)R(λ)y(λ)dλ/ y(λ)dλ
wobei λ eine Lichtwellenlänge bezeichnet, die sich bei Teilungen bzw. Abständen von 10 nm änderte; S(λ) eine flache Lichtquelle bezeichnete und somit folgte S(λ) = 1; R(λ) ein spektrales Reflexionsspektrum bezeichnete; und y(λ) eine farbangleichende Funktion von 1931 CIE bezeichnete.

Zweites Beispiel

Ein zweites Beispiel war ähnlich dem ersten Beispiel, ausgenommen des Verfahrens zum Ausführen der Hologrammaufzeichnungen auf einer lichtempfindlichen Schicht. Genauer gesagt wurde, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, eine Oberfläche einer Basisplatte 2, die entfernt von einer lichtempfindlichen Schicht 1a war, mit einem Antireflexionsfilm 35 beschichtet. Eine Linse 26 wurde in einer derartigen Weise angeordnet, daß sie der lichtempfindlichen Schicht 1a auf der Basisplatte 2 zugewandt war. Silikonöl 25, das als eine Flüssigkeit zum Angleichen des Brechungsindex diente, wurde zwischen der lichtempfindlichen Schicht 1a und der Linse 26 vorgesehen. Ein Lichtstrahl eines Argonlasers wurde auf die lichtempfindliche Schicht 1a über den Antireflexionsfilm 35 und die Basisplatte 2 gestrahlt. Der Einfallswinkel A des Lichtstrahls wurde auf 20º und 39º eingestellt. Anders ausgedrückt, der Einfallswinkel θ des Lichtstrahls wurde zwischen 20º und 39º geändert.

Drittes Beispiel

Ein drittes Beispiel war ähnlich dem ersten Beispiel, ausgenommen, daß ein Antireflexionsfilm nicht ausgebildet war.

Viertes Beispiel

Ein viertes Beispiel war ähnlich dem ersten Beispiel, mit der Ausnahme, daß das Dichtungsmaterial aus einem thermofixierten Epoxidharz mit einem Brechungsindex von 1,41 hergestellt war.
Es wurden Störungsmessungsexperimente bzw. Rauschmessungsexperimente bezüglich der zuvor genannten ersten, zweiten, dritten und vierten Beispiele von Hologrammen, die in der Frontscheibenanzeige von Fig. 3 verwendet werden, vorgenommen. Genauer gesagt, wurde für jedes der ersten, zweiten, dritten und vierten Beispiele von Hologrammen die Helligkeit eines Rauschbildes bzw. Störungsbildes (unechten Bildes) unter Bedingungen gemessen, bei denen die Helligkeit eines normalen Bildes gleich 3.000 cd/m² war und ein Anzeigeabstand gleich 1,9 m betrug. Bezüglich jedes der ersten, zweiten, dritten und vierten Beispiele von Hologrammen wurde das Störungsverhältnis bzw. Rauschverhältnis NR unter Bezugnahme auf die folgende Gleichung berechnet.
NR = (P/Q) · 100%
wobei P die Helligkeit eines Rauschbildes bezeichnet, und die Helligkeit eines normalen Bildes bezeichnet. Der maximale Wert der gemessenen Helligkeiten, die bei Punkten außerhalb des normalen Bildes erhalten wurden, wurden als die Helligkeit des Rauschbildes verwendet. Während der Experimente waren die Beugungswellenlängencharakteristika der Hologramme gegeben, wie sie in Fig. 6 gezeigt sind. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, hatte die Beugungseffizienz bzw. der Beugungswirkungsgrad bei einer Wellenlänge von rekonstruiertem Licht von 540 nm und auch bei einer Wellenlänge von rekonstruiertem Licht von 600 nm einen Spitzenwert.
Fig. 7 zeigt die berechneten Rauschverhältnisse der ersten, zweiten, dritten und vierten Beispiele von Hologrammen, die bei einer Wellenlänge von rekonstruiertem Licht von 540 nm erhalten wurden. Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, hatte das erste Beispiel des Hologramms das kleinste Rauschverhältnis. Zusätzlich dazu war ein Bild, das über das erste Beispiel des Hologramms angezeigt wurde, entsprechend klar. Das Einstellen der Dichtungsschichtbreite "W" auf 5 mm stellte sicher, daß das vorbestimmte Muster auf dem Hologrammelement nicht verschwand, sogar nachdem das Hologrammelement in einer Atmosphäre mit einer Temperatur von 65ºC und einer relativen Luftfeuchtigkeit (RH) von 95% für 1.000 Stunden verweilte.

Claims

1. Hologramm, das aufweist:

eine optisch transparente Basisplatte (2), die erste und zweite entgegengesetzte Oberflächen aufweist;

ein Hologrammelement (1a), das auf der ersten Oberfläche der Basisplatte (2) vorgesehen ist und ein vorbestimmtes holographisches Muster aufweist;

ein erstes optisch transparentes Element (4), das erste und zweite entgegengesetzte Oberflächen aufweist, worin die erste Oberfläche des Elements (4) dem Hologrammelement zugewandt ist; und

eine erste Einrichtung (6) zum Verhindern, daß Licht, das nacheinander durch die transparente Basisplatte (2), das Hologrammelement (1a) und das Element (4) hindurchtritt, sich zurück zu dem Hologrammelement fortpflanzt, wobei die erste Einrichtung (6) an der zweiten Oberfläche des ersten Elements (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Einrichtung (6) einen lichtabsorbierenden Anti-Streuungsfilm (6) aufweist, und dadurch, daß das Hologramm ferner aufweist:

ein zweites optisch transparentes Element (3), das erste und zweite entgegengesetzte Oberflächen aufweist, worin die erste Oberfläche des zweiten Elements (3) der zweiten Oberfläche der Basisplatte (2) zugewandt ist; und

eine zweite Einrichtung (5) zum Verhindern, daß Licht, das in Richtung der zweiten Oberfläche des zweiten Elements (3) gestrahlt wird und an einer Grenzfläche zwischen der zweiten Oberfläche des zweiten Elements und der Atmosphäre reflektiert wird, sich in einer Richtung, die gleich einer Fortpflanzungsrichtung von rekonstruiertem Licht ist, das über das Hologrammelement erzeugt worden ist, fortpflanzt.

2. Hologramm nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Dichtungsmaterial (7; 7b), das zwischen dem ersten Element (4) und der Basisplatte (2) mit dem Hologrammelement (1a) vorgesehen ist und das erste Element (4) an der Basisplatte (2) mit dem Hologrammelement (1a) befestigt.

3. Hologramm nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (5) einen Anti-Reflexionsfilm (6) aufweist, der auf der zweiten Oberfläche des zweiten Elements (3) vorgesehen ist.

4. Hologramm nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Dichtungsmaterial (7a, 7b; 7) zum aneinander Befestigen des ersten Elements (4), der Basisplatte (2) und des zweiten Elements (3).

5. Hologramm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anti-Streuungsfilm (6) zumindest · ein vorbestimmtes Kunstharz oder ein vorbestimmtes Pigment aufweist.