JPH0488312A

JPH0488312A - 映像重畳装置

Info

Publication number: JPH0488312A
Application number: JP20251890A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kato; 雅之加藤; Takakazu Aritake; 敬和有竹; Takeshi Matsumoto; 剛松本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1990-08-01
Publication date: 1992-03-23
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JP2862019B2

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】〔概　要〕視野内の景色、映像等に第二の映像情報を重畳させて表
示する映像重畳装置に関し、映像重畳装置において表示角度幅を増大することを目的
とし、表示手段からの情報映像を平行光に変換する光学素子と
、反射又は回折で伝播方向を変える透明平行平板の端部
に、該平行光を回折させる第１の回折素子、及び該透明
平行平板で伝播した該第１の回折素子の回折光を回折さ
せて取ａす第２の回析素子を形成した偏向手段とを有し
、前記透明平行平板と共に前ｇ己第２の回折素子を、前
記背景映像の光束を集束させる集束手段と、該第２の回
折素子より取出される前記情報映像と該集束手段からの
背景映像とを重畳させて取出す発散手段とにより挟持さ
せた映像重畳装置において、上記第１、第２回折素子を
共に多重記録ホログラムあるいは反射型ホログラムによ
り構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、視野内の景色、映像等に第二の映像情報を重
畳させて表示する映像重畳装置に関する。

視野内の景色、映像等に第二の映像情報を重畳表示する
ことは、大きな視線の移動を伴うことなく、より多くの
情報をほぼ同時に認識できるという点で、利用価値が大
きく、従来から戦闘機、航空機のコックピット用のヘッ
ドアップデイスプレィとして実用化されている。また、
最近では操縦または運転に際して、視界から眼を離すこ
となく、操縦、運転情報等を視覚的に得られるようにし
、機動性、安全性、便利さを向上する目的で自動車への
適用なども検討されている。

〔従来の技術〕

従来提案されている映像重畳法としては、反射率と透過
率が適当に設定された平板または湾曲板状の光学素子（
イメージコンバイナと称される）が用いられる。例えば
、第１５図に示す如く、ハーフミラ−１のような反射素
子イメージコンバイナを用いて、背景と表示映像を適当
な強度比で重畳するもの、あるいは、特に図示はしない
が、波長選択性のある反射型ホログラムと狭い波長帯域
を有する表示装置を組み合わせたもの等がある。前者は
、簡素ではあるが、表示を見やすくするた給にはコンバ
イナの反射率を高める必要があり、その結果透過率が低
下して背景が暗くなるという欠点がある。また後者は、
光量的には優れた方法であるが、波長帯域の狭く、輝度
の高い表示装置を用いることが前提であり、さもなけれ
ば表示の明るさに関してはメリットが生じない。しかし
ながら、一般に波長帯域の狭く、輝度の高い表示装置は
高価で、戦闘機、航空機などにおいては価格的に問題が
なくとも、自動車や民生品においては許容されない。

戦闘機、航空機用のヘッドアップデイスプレィでは、表
示する映像に関して、歪みを極めて小さく抑えることが
要求され、そのためのレンズ系、コンバイナには厳しい
精度条件が求められていた。

しかし、映像重畳装置もその用途によっては、それ程高
い精度が要求されず多少の歪みが許容されるものもある
。従って、ここにきて、簡素で安価なイメージコンバイ
ナ、映像重畳装置の關発が必要とされてきた。

そのような簡素な映像重畳装置の一例（Ｊ、Ａｐａｔｎ
ｉｅｋｓ、　５ＰＩＥ　Ｐｒｏｃ、　Ｖｏｌ、８８３．
　ｐｐ、１７１−１７６、１９８８）を第１６図に示す
。第１７図に示す如く、入射光を臨界角以上に回折させ
る透過型ホログラム２Ａ２Ｂ（基板２ｂ上にホログラム
媒体２ａを形成したもの）を透明な平行板３の両面のそ
れぞれ一部に形成する。［：ＲＴ４の映像をコリメータ
レンズ５で平行光に変換し、第一のホログラム２Ａを介
して映像を透明平行板３内を全反射伝播させ、第二のホ
ログラム２Ｂによって映像をとりだす。背景の光は、第
二のホログラム２Ｂのブラック角近傍の入射角を持つ光
線以外は殆ど透過する。ホログラム等の回折素子は波長
分散を有するが、平行平板３上に空間周波数の等しい平
面格子ホログラム２Ａ、２Ｂを対に形成した場合は、第
１８図に示すように、波長の違いによる回折角の違いが
第二のホログラム２Ｂにより補償され、最終的に光線は
ホログラム系に入射する前の方向と全く同じであり、色
収差が発生しない。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１６〜第１８図に示す従来例における問題として観察
者の眼に入射するビームが平行光であるため、虚像の位
置は無限遠に限定されてしまうこと、重畳映像を見るこ
とができる眼の位置（範囲）が極めて狭いエリアに限定
されること、両眼で映像を見えるようにするためには、
少なくとも２つの眼の間隔以上の直径のコリメータレン
ズ５、ホログラム２Ａ、２Ｂが必要であること、眼の位
置がコンバイナ（平行平板３）から離れるほど眼の位置
がより厳しく限定されること等があげられる。こうした
欠点が解決されれば、同方式の応用は更に開ける。

そこで、本願出願人は、少なくとも２つの、入射光を臨
界角以上に回折させるグレーティング（ホログラム＞２
Ａ’　　、２Ｂ’が形成された透明平行平板３を用いて
映像重畳を可能にする装置において、光を平行平板から
取り出すためのグレーティング（第２グレーテイング２
Ｂ′）が形成されている領域を、凹レンズ機能を有する
手段（観察者側）６と、凸レンズ機能を有する手段（反
対側）７とで挟んだ構造を考案したく第８図）。このよ
うな構成にすることにより、重畳する映像（虚像）を観
察者から有限の距離の点Ｑに表示することができ、また
、観察者に向かう光は発散波となるたｔ、表示手段４か
らの映像を見ることのできる眼の位置の範囲を広げるこ
とができる。背景は、凹凸レンズ６．７の両方を透過す
るため、両レンズの焦点距離を適当に選ぶことにより、
実質上のパワーを打ち消し、単に透明平板を通して見た
ものと同じように見えるようにすることが出来る。

尚、８は反射防止膜である。

以上により、従来法の欠点を改善することができるが、
表示エリア（第８図のＣＲＴ　４における縦方向の表示
領域）を広くとるという点に関しては、透過型ホログラ
ム２Ａ’　　、２Ｂ’のシャープな角度選択性により、
限定を受ける。第１７図に示したような全反射ホログラ
ムの角度選択性は、ホログラムの膜厚、屈折率変調度に
よるが、第９図に示すように半値全幅で２度程度である
。即ち、コリメータレンズ５の中心から表示面を見て、
高さ２度の表示しか利用できないことになる。従って、
広いエリアが必要な場合には、本映像重畳装置は有用で
はない。

本発明の目的は上記のような映像重畳装置において表示
角度幅を増大することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するたｔに、本発明によれば、表示手段
からの情報映像を平行光に変換する光学素子と、反射で
伝播方向を変える透明平行平板の端部に、該平行光を回
折させる第１の回折素子、及び該透明平行平板で伝播し
た該第１の回折素子の回折光を回折させて取出す第２の
回折素子を形成した偏向手段とを有し、前記透明平行平
板と共に前記第２の回折素子を、前記背景映像の光束を
集束させる集束手段と、該第２の回折素子より取出され
る前記情報映像と該集束手段からの背景映像とを重畳さ
せて取ａす発散手段とにより挟持させ、上記偏向手段並
びに集束手段と発散手段の双方を透過する上記背景映像
の光束を、偏向手段並びに集束手段と発散手段とのいず
れか一方を透過する情報映像の光束と共に取出す映像重
畳装置において、上記第１、第２回折素子を共に複数個
の平面回折格子を多重記録したホログラムにより形成し
たことを特徴とする映像重畳装置が提供される。

また、第２の本発明によれば表示手段からの情報映像を
平行光に変換する光学素子と、反射で伝播方向を変える
透明平行平板の端部に、該平行光を回折させる第１の回
折素子、及び該透明平行平板で伝播した該第１の回折素
子の回折光を回折させて取出す第２の回折素子を形成し
た偏向手段とを有し、前記透明平行平板と共に前記第２
の回折素子を、前記背景映像の光束を集束させる集束手
段と、該第２の回折素子より取出される前転情報映像と
該集束手段からの背景映像とを重畳させて取出す発散手
段とにより挟持させ、上記偏向手段並びに集束手段と発
散手段の双方を透過する上記背景映像の光束を、偏向手
段並びに集束手段と発散手段とのいずれか一方を透過す
る情報映像の光束と共に取出す映像重畳装置において、
上記第１、第２回折素子は共に反射型ホログラムにより
形成される。

〔作　用〕

第１Ａ図に示すように、表示手段４の情報映像は、変換
手段（コリメータレンズ等）５により平行光に変換され
、該平行光が第１の回折素子１２Ａにより回折されて透
明平行平板３に入射する。透明平行平板３内では反射に
より伝播方向が変化し、第２の回折素子１２Ｂにより回
折されて出射する。

このときの８射光（情報映像）は平行光であるが、発散
手段６により、観察者９には発散光となる。

従って、情報映像は有限に虚像の位置Ｑ　（ＱＩＱ、）
に確認される。また、背景映像は集束手段１７及び発散
手段１８を介して等倍に認識され、この背景映像に情報
映像が重畳される。

第１、第２回折素子１２Ａ、１２Ｂの各々は透過型全反
射ホログラムを多重に記録した素子により構成される。

従って、表示手段４の表示面の点Ｐ１（第１Ａ図、第１
Ｂ図）から出射された情報映像の光束は多重記録ホログ
ラム１２Ａ、１２Ｂの例えば第１のホログラムＨ１によ
り実線の如く進み、点Ｑ１　に、また、点Ｐ２からの情
報映像の光束は第２のホログラムＨ２により点線の径路
を進み、点Ｑ２に虚像を夫々形成する。こうして、観察
者には重畳された映像が発散光であることから、眼の位
置の範囲を広げて自由度を増す、即ち、表示角度範囲を
大きくすることができる。

即ち、第１０図に示すように、入射角θ１（空気中）の
光束を角度θ２（透明基板内）で回折させる平面格子ホ
ログラム（Ｈυと、入射角０１′（空気中）の光束を角
度０２′（透明基板内）で回折させる平面格子ホログラ
ム（Ｈ３）を多重に記録したホログラム（１２Ａ、１２
Ｂ）を、第８図に示した光学系の「グレーティングＪ　
２Ａ’　　、２Ｂ’として使用する。角度θ１と０１′
を適当に設定することにより、多重に記録された平面格
子は独立に機能し、高さ２度の表示を２行、即ち４度の
表示が可能となる。多重に記録する格子の数を増すこと
により、表示エリアを拡張することができる。

また、第２の発明においては、表示角度幅が狭いという
問題を解決する手段として、透過型全反射ホログラムの
代わりに、反射型ホログラム素子が用いられる。第３図
に示すように、透明平板３上のコリメータ手段５とは反
対側に、光を透明平板内に導くための第１回折素子２２
Ａ（反射型ホログラム）を形成し、伝播光を透明平板３
から取り出すための第２回折素子２２Ｂ（反射型ホログ
ラム）を透明平板３上の何れか一方の面に形成する。こ
れによって、表示手段４の表示面上の点Ｐから発した光
束は、平行光束として透明平板から取り出される。次に
、凹レンズ機能を有する発散手段１８により、平行ビー
ムは発散波に変換され、透明平板の反対側Ωに虚像が形
成される。

反射型ホログラムは、透過型ホログラムに比べ、角度選
択性が弱いため、広い表示エリアの光を透明平板を用い
て伝播させることができる。ちなみに、透過型ホログラ
ムの場合に光を回折させる角度範囲は前述の如く２度程
度（半値全幅）であるが、反射型ホログラムの場合は１
０〜１５度と広い。

凸レンズ機能を有する集束手段１７は、前述の如く凹レ
ンズ機能を有する発散手段１８との間で、パワーを相殺
させるたｔに配置される。

反射型ホログラムには、第４図に示すような波長選択性
がある。成る特定の波長範囲に対してのみ、高い反射率
を有し、他の波長域では殆ど透過する（同図は、表面反
射も含まれたデータである）。

従って、表示光として用いられ得るのは、幅２０〜３Ｑ
ｎｍの波長のみということができる。一般の表示手段は
、発光帯域が２０〜３０ｎｍに比べると広いため、表示
光の有効利用は難しいが、多少の光損失があっても、最
終的に充分な明るさがあれば、表示装置として十分有用
である。第２発明の特徴は、反射型ホログラムの弱い角
度選択性を利用し、表示エリアの拡大を図った点にある
ということが出来る。

〔実施例〕

まず第１の本発明の実施例について説明する。

第１０図に示した多重記録ホログラムにおける、回折効
率の角度選択性は、各々の回折格子のブラッグ角の差が
およそ４度以上であれば、個々の格子はほぼ独立に機能
し、第１１図のような特性を示［Ｒ，Ａｌｆｅｒｎｅｓ
ｓ　ａｎｄ　Ｓ、　Ｋ、　Ｃａ５ｅ、　Ｊ、　ｏｐｔ、
　Ｓｏｃ、　ＡｍＶｏｌ、６５．　　Ｎｏ、６．　Ｐ、
７３０（１９７５）（７）１文）　。実線１を第１ホロ
グラムＨ１、破線は第２ホログラムＨ２による回折を表
している。それぞれの曲線は、第９図に示した単一回折
格子における曲線とほぼ等しい特性を示す。第１２図は
、表示手段４の表示面上の縦方向に異なる位置Ｐ、、Ｐ
、から発した発散波が、コリメータ手段５により平行光
束に変換され、多重記録ホログラム１２Ａにより、透明
平板３内に取り込まれる様子を示したものである（光軸
のみを示した）。実際上、Ｐ＋　　、Ｐ２は紙面に垂直
な方向に延びる線である（第１８図）。従って、情報映
像が文字の場合には、行に相当する。

多重記録ホログラムにおけるブラッグ角の差が、４度よ
り小さい場合には、入射光が両方の格子により回折され
る効果を生じてくる（クロスカップリング効果）。第１
３図にその様子を示す。θ工はＨｌのブラッグ角である
が、Ｈ２によっても一部回折される。また、θ１′はＨ
２のブラッグ角であるが、Ｈｌによっても一部回折され
る。このような場合には、ゴーストが発生する。第１４
図に示すように、表示面上の一点から発した光が最初の
多重試録ホログラム１２Ａで２方向に伝播する光束に分
割され、透明平板３から光を取り出す部分の第２多重記
録ホログラム１２Ｂにより、それぞれの光束は、更に２
つに分割される。凹レンズ機能を有する発散手段１８に
より虚像を形成する時（第１Ａ図）、これらは−点には
集束しない。従って、鮮明な映像重畳を行いたい場合に
は、多重に記録する複数のホログラムのブラッグ角を４
度以上異なるように設計するのが好ましい。

第１Ａ図に本発明による映像重畳装置の光学系の全体構
成を示す。凹レンズ機能を有する手段１８、凸レンズ機
能を有する手段１７としては、例えば、フレネル凹レン
ズ、フレネル凸レンズを用いることが出来る。表示器４
からの光は、コリメータレンズ５によりコリメータされ
た後、第一の多重記録ホログラム１２Ａ　（Ｈ，）によ
り臨界角以上に回折され、平行板３の中を全反射伝播し
、第二の多重試録ホログラム１２Ｂ　（Ｈ２）により再
び空気中に取り出される。この時の光ビームの進行方向
は、第一の多重記録ホログラム１２Ａに入射する直前の
ものと同じである。次に、同光ビームは凹レンズ１８に
より発散波に変換されるが、平行板に関して光の進行方
向とは反対側に虚像Ｑ＋　　、Ｑ２が形成され、観察者
（眼球９で示す）は表示器４の映像を視野内に見ること
ができる。発散波であるため、眼の位置を多少変えても
、映像を見ることができる。背景からの光は、凹、凸レ
ンズ１８・１７の組合せによる相殺効果により、厚さの
等しい透明曲面板を透過するかたちとなり、光学的なパ
ワーを殆どもたない。従って、倍率が変換されることも
なく、通常の視界を得ることができる。なお、平行平板
３の側面は、全反射伝播光の一部が側面で反射または散
乱され、ノイズ光とならないように、反射防止手段８を
設ける。具体的には、光吸収物質を塗布する等の公知の
技術を用いればよい。

第２図は、第１２図に示した光学系を用いて作成した映
像重畳装置の外観を示すもので、表示器４、コリメータ
系５は下部の箱（本体）５０内に収納されている。第１
、第２ホログラムＨｒ　　、Ｈ２が形成された透明平行
板３、凹凸フレネルレンズ１８１７の対の部分が直立し
た形になっている。

以上の実施例においては、第一の多重記録ホログラム１
２Ａ　（Ｈｌ）と第二の多重記録ホログラム１２Ｂ　（
Ｈ２）を平行基板の異なる面に形成した場合を示したが
、同じ側に形成することにより、表示器４、コリメータ
系５がイメージコンバイナ３に関して観察者と同一の側
にくる配置とすることもできる。

尚、表示手段４としては、ＣＲＴの他に、輝度の高い蛍
光表示管、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が有利であるが
、液晶表示器などを用いることも可能である。

コリメータ手段５としては、軸外性能が良いレンズもし
くはレンズ系が好ましい。レンズ系の光軸に近い表示面
上の表示は歪み無く結像されるが、レンズ系の軸外性能
が悪いと、表示の周辺部に歪みが生じる。表示する映像
に要求される品質に応じて、コリメーターレンズを選択
する。

次に、第２の本発明の実施例について説明する。

上述の如く、第２の本発明によれば第１、第２回折手段
として反射型ホログラム２２Ａ、２２Ｂを用いることを
最大の特徴とする。

反射型ホログラムの作成方法自体は周知である。

表示に使用する波長帯域が、長波長（赤）であれば、短
波長レーザをホログラム記録媒体１２Ｈの両側から、適
当な角度で照射し、干渉させることにより、作成出来る
。しかし、緑、または青色の表示を行う場合には、回折
光が透明平板３内を全反射伝播するようなホログラムを
上記方法で作成することはできない。実際人間の視感度
を考慮すると、５４０ｎｍ（緑）周辺に最大値をもつた
め、表示色は緑色が好ましい。そこで、反射型ホログラ
ムを作成する時には、プリズムを基板面に光学的に密着
させ、ホログラム作成光の一方を大きい入射角で照射す
ればよい。同手法自体は公知の技術であり、従って詳述
しない。反射型ホログラムは、光伝播に用いる透明平板
３上に直接形成してもよいが、別途薄い基板１２ｂ（第
８図）上に作成したものを、透明平板に接着（光硬化型
接着剤）する方法をとってもよい。光束を透明平板３の
外に取り出す第２の反射型ホログラムについても全く同
様である。

凹、凸レンズ機能を有する素子１７．１８の具体例とし
ては、平凹、平凸レンズを使用してもよいが、レンズの
厚みが装置の小型・軽量性を損ねる場合は、上述の如く
プラスチック製のフレネル凹、凸レンズ（１５ＥＤ）を
用いればよい。フレネルレンズには同心円状の線が存在
するが、映像を観察する人の焦点面にはないため、実質
上は気にならない場合が多い。凹、凸レンズ１７．１８
は、透明平板３に接着してもよいが、透明平板内を全反
射伝播する光束が、第２の反射型ホログラム２２Ｂで回
折される前に、接着された凹、凸レンズによって、空気
中に一部出射するような場合は、スペーサ等により、僅
かな空気層を設け、全反射を妨げない状態で凹、凸レン
ズを固定する方法をとる。

第３図において、表示器４からの光は、コリメータレン
ズ５によりコリメートされた後、第一の反射型ホログラ
ム２２Ａで透明平板３内に取り込まれ、全反射伝播し、
第２の反射型ホログラム２２Ｂにより透明平板外に取り
出される。次に同光ビームは凹レンズ１８により発散波
に変換されるが、平行板３に関して光の進行方向とは反
対側に虚像Ｑが形成され、観察者（眼９で示す）は表示
器４の映像を視野内に見ることができる。発散波である
たｔ１眼の位置を多少変えても、映像を見ることができ
る。背景からの光は凹、凸レンズ１７．１８の組合せに
よる相殺効果により厚さの等しい透明曲面板を透過する
かたちとなり、光学的なパワーを殆どもたない。従って
、倍率が変換されることもなく、通常の視界を得ること
ができる。また、背景の明るさは、反射型ホログラムに
より、波長帯域幅２０〜３Ｑｎｒｎの光が欠落した形と
なり、やや色味づき（補色）があるが、明るさは見た目
では殆ど変化しない。なお、平行平板３の側面は、全反
射伝播光の一部が側面で反射または散乱され、ノイズ光
とならないように、第１Ａ図の場合と同様に反射防止手
段８を設ける。

尚、第３図に示した光学系を用いて作成した映像重畳装
置の外観は第２図と全く同様である。

以上の実施例にふいては、第一のホログラム２２Ａと第
二のホログラム２２Ｂを平行基板３の異なる面に形成し
た場合を示したが、同じ側に形成することにより、表示
器、コリメータ系がイメージコンバイナに関して観察者
側にくる配置とすることもできる。

また、ホログラム２２Ａ・２２Ｂを第１Ａ図の場合と同
様に多重ホログラムとすることも可能である。

その場合には、カラー表示を行うことが８来る。

第４図は、前述の如く、反射型ホログラムの波長選択性
を示すものであるが、反射率が高くなる波長帯域（ピー
ク波長）の値は、周知の如く、反射型ホログラムの作り
方をかえることにより、変えることができる。従って、
例えば第４図に示したような５３０ｎｍで反射率が最大
となる反射型ホログラムに、６３０ｎｍで反射率が最大
となるような反射型ホログラムを多重記録、または２種
類の反射型ホログラムを接着したものを、第３図に示す
反射型ホログラム２２Ａ、２２Ｂとして用いることによ
り、緑色と赤色の光を表示することができる。更に、４
５０１ｍ（青色）で反射率が最大となるような反射型ホ
ログラムを多重に記録することにより、カラー表示（Ｒ
ＧＢ表示）も可能となる。

第６図、第７図は、それぞれ２色（５８５ｎｍ、　６５
５ｎｍ）　、３色（４４５ｎｍ、　５３０ｎｍ、　６３
０ｎｍ）表示用に作成した反射型ホログラムの波長選択
特性を示すグラフである。

尚、本発明において、「多重記録ホログラム」とは同一
のホログラム媒体層内に複数個のホログラムを記録した
場合のみならず、夫々のホログラム媒体内にホログラム
を別個に形成したものを多層に重ねたものも含む。

〔発明の効果〕

以上述べた構成により、眼の位置に関する自由度が増加
する。両眼視する場合においても、虚像から発する光が
発散光であるため、その仮想円錐体内に両眼を置くこと
は容易となる。また、観察者から有限の距離に映像を表
示することも可能となる。凹、凸レンズ素子を付加する
ことになるが、プラスチック製のフレネルレンズを利用
すれば、安価な装置とすることが可能である。そして、
多重記録ホログラムあるいは反射型ホログラムを用いる
ことにより、表示エリアを拡張することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明にかかる映像重畳装置の基本構成を示
す図、第１Ｂ図は表示器の表示面における表示位置を示
す図、第２図は第１図に示す映像重畳装置の外観図、第
３図は第２の本発明の基本構成を示す図、第４図は反射
型ホログラムの効率特性を示す線図、第５図はフレネル
凸凹レンズを用いた実施例を示す図、第６図及び第７図
は夫々２色、３色表示の場合の反射型ホログラムの効率
特性を示す線図、第８図は本願出願人が先願出願で提案
した映像重畳装置の概略構成を示す図、第９図は透過型
ホログラムにおける回折効率の入射角依存性を示す線図
、第１０図は多重記録ホログラムによる選択入射角度の
拡張を説明する図、第１１図は多重記録ホログラムにお
ける回折効率の入射角依存性を示す線図、第１２図は多
重記録ホログラムを使用した場合の表示エリアの拡大を
説明する図、第１３図は多重ホログラムにおける各ホロ
グラムのブラッグ角が近接し過ぎの場合の影響を説明す
る線図、第１４図はクロスカップリングによるゴースト
の発生を説明する図、第１５図は従来の映像重畳方法を
説明する図、第１６図は別の従来の映像重畳装置の一例
を示す図、第１７図は透過型ホログラムの特性を説明す
る図、第１８図はホログラム対による波長分散の補償を
説明する図。３・・・透明平行平板、　　４・・・表示器、１２Ａ、
１２Ｂ・・・回折格子、１７・・・集束手段、１８・・
・発散手段。映像重畳装置第１Ａ図表示面における表示位置弗１Ｂ図波長（ｎｍ）反射型ホログラムの効率特性第４図実施例秦図第図第図５００　　　改℃ 波長（ｎｍ）７印反射型ホログラムの効率特性（２色）第６図反射型ホログラムの効率特性（３色）第図従来例の欠点を改善した先願出願で提案した構成第８Ｊ
３Ｊ入射角θ 透過型ホログラムにおける回折効率の入射角依存性第１０図Ｗ！１１１図イメージコンバイナ従来の映像重畳法第１５２第１６図

Claims

【特許請求の範囲】１、表示手段（４）からの情報映像を平行光に変換する
光学素子と、反射で伝播方向を変える透明平行平板（３
）の端部に、該平行光を回折させる第１の回折素子（１
２Ａ）、及び該透明平行平板（３）で伝播した該第１の
回折素子（１２Ａ）の回折光を回折させて取出す第２の
回折素子（１２Ｂ）を形成した偏向手段とを有し、前記透明平行平板（３）と共に前記第２の回折素子（１
２Ｂ）を、前記背景映像の光束を集束させる集束手段（
１７）と、該第２の回折素子（１２Ｂ）より取出される
前記情報映像と該集束手段（１７）からの背景映像とを
重畳させて取出す発散手段（１８）とにより挟持させ、
上記偏向手段並びに集束手段と発散手段の双方を透過す
る上記背景映像の光束を、偏向手段並びに集束手段と発
散手段とのいずれか一方を透過する情報映像の光束と共
に取出す映像重畳装置において、上記第１、第２回折素子を共に複数個の平面回折格子を
多重記録したホログラム（Ｈ＿１，Ｈ＿２）により形成
したことを特徴とする映像重畳装置。２、表示手段（４）からの情報映像を平行光に変換する
光学素子と、反射で伝播方向を変える透明平行平板（３
）の端部に、該平行光を回折させる第１の回折素子（１
２Ａ）、及び該透明平行平板（３）で伝播した該第１の
回折素子（１２Ａ）の回折光を回折させて取出す第２の
回折素子（１２Ｂ）を形成した偏向手段とを有し、前記透明平行平板（３）と共に前記第２の回折素子（１
２Ｂ）を、前記背景映像の光束を集束させる集束手段（
１７）と、該第２の回折素子（１２Ｂ）より取出される
前記情報映像と該集束手段（１７）からの背景映像とを
重畳させて取出す発散手段（１８）とにより挟持させ、
上記偏向手段並びに集束手段と発散手段の双方を透過す
る上記背景映像の光束を、偏向手段並びに集束手段と発
散手段とのいずれか一方を透過する情報映像の光束と共
に取出す映像重畳装置において、上記第１、第２回折素子を共に反射型ホログラムにより
形成したことを特徴とする映像重畳装置。３、上記発散手段はガラスあるいはプラスチック製の凹
レンズにより形成されることを特徴とする請求項１また
は２に記載の映像重畳装置。４、上記集束手段はガラスあるいはプラスチック製の凸
レンズにより形成されることを特徴とする請求項１また
は２に記載の映像重畳装置。５、上記第１、第２回折素子を共に複数個の反射型ホロ
グラムを多重記録したホログラムにより形成したことを
特徴とする請求項２に記載の映像重畳装置。