【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光伝送装置および光伝
送方法に係わり、特に、ホログラムを用いて略平行な２
つの平面を有する透明体内部で光を伝送するための装置
および方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmission device and an optical transmission method, and more particularly, to a substantially parallel optical system using a hologram.
An apparatus and method for transmitting light within a transparent body having two planes.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、光を伝送する方法の代表的な例と
して光ファイバーを用いる方法がある。この方法は、透
明体内部をその表面あるいは屈折率の異なる他の材質と
の境界面における全反射を利用している。周知のよう
に、屈折率の異なる２つの材質境界面では、屈折率の大
きい材質側から小さい側に向けて、それらの屈折率によ
って定まる臨界角より大きな角度で光が入射した場合、
光は一般的にその境界面で全反射する。全反射では反射
によるエネルギー的な損失がないため、長距離の光伝送
に好適である。2. Description of the Related Art Conventionally, there is a method using an optical fiber as a typical example of a method for transmitting light. This method utilizes total internal reflection on the surface of the transparent body or at the boundary surface with another material having a different refractive index. As is well known, at the boundary surface of two materials having different refractive indexes, when light enters from a material side having a large refractive index to a small surface side at a larger angle than a critical angle determined by those refractive indexes,
Light is generally totally reflected at its interface. Since total reflection has no energy loss due to reflection, it is suitable for long-distance optical transmission.
【０００３】反対に屈折率の小さい材質側から大きい側
に向けての入射において、その境界面において全反射す
る臨界角より大きな角度での入射はできない。したがっ
て、光ファイバーでは、伝送すべき光を境界面からでは
なくそれと直交する端面から入射させている。また、光
ファイバーから光を取り出す場合も同様であり、境界面
からは取り出せないためやはり端面から出射させてい
る。On the other hand, in the case of incidence from the material side having a small refractive index to the side having a large refractive index, it is impossible to make the incidence at an angle larger than the critical angle of total reflection at the boundary surface. Therefore, in the optical fiber, the light to be transmitted is incident not from the boundary surface but from the end surface orthogonal to the boundary surface. The same applies to the case where the light is extracted from the optical fiber. Since the light cannot be extracted from the boundary surface, the light is also emitted from the end surface.
【０００４】また、ガラス板のような少なくとも１組の
ほぼ平行な２つの平面を有する透明体内部を、全反射を
利用して光を伝送するのも他の有効な方法である。しか
しながら、上記のように全反射条件で光を入射させるた
めには、薄いガラス板の端面から入射させる必要があ
る。Further, it is another effective method to transmit light by utilizing total internal reflection inside a transparent body having at least one pair of substantially parallel flat surfaces such as a glass plate. However, in order to make the light enter under the condition of total reflection as described above, it is necessary to enter the light from the end face of the thin glass plate.
【０００５】境界面が平面である程度の面積を有する場
合は、全反射条件で光を入射または出射させるもう１つ
の方法として、プリズムなどの少なくとも１組の平行で
ない平面をもつ透明体ブロックを用いる方法がある。こ
のような従来の光伝送装置および光伝送方法の一例を図
６に示す。光１をガラス板４の内部で伝送するため、先
ずガラスプリズム３０を用いてガラス板４内に光１を入
射させ、符号２で示すようにガラス板の略平行な平面間
を境界面における全反射を利用して伝送した後、再びガ
ラスプリズム３０を用いてガラス板外部に光３として出
射させる。When the boundary surface is a plane and has a certain area, another method of allowing light to enter or exit under the condition of total internal reflection is to use a transparent block having at least one non-parallel plane such as a prism. There is. An example of such a conventional optical transmission device and optical transmission method is shown in FIG. In order to transmit the light 1 inside the glass plate 4, first, the light 1 is made incident on the inside of the glass plate 4 by using the glass prism 30, and as shown by reference numeral 2, all the substantially parallel planes of the glass plate at the boundary surface. After transmitting using reflection, the glass prism 30 is used again to emit light 3 to the outside of the glass plate.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の光伝送装置および光伝送方法では、透明体内部に光
を入・出射させるために高価なプリズムを用いなければ
ならない。プリズムは高価であるだけでなく体積的にか
さばるため、薄い透明体平板を用いた光伝送システムに
おいて小型化の障害となる。However, in such a conventional optical transmission device and optical transmission method, an expensive prism must be used in order to let light enter and exit the inside of the transparent body. The prism is not only expensive but also bulky, which hinders miniaturization in an optical transmission system using a thin transparent plate.
【０００７】例えば、光ファイバーの端面は直径数μｍ
のコアとそれを取り巻くクラッド層よりなり、伝送すべ
き光を小さなコアに正確に入射させるためには、精密な
光学系を必要とする。薄い透明体平板の場合も程度は異
なるが、小型化のためプリズムを用いず端面から光を入
射するには、やはり困難が伴う。For example, the end face of an optical fiber has a diameter of several μm.
It consists of a core and a clad layer surrounding it, and requires a precise optical system to make the light to be transmitted incident on a small core accurately. In the case of a thin transparent plate, the degree is different, but it is still difficult to enter light from the end face without using a prism for downsizing.
【０００８】また、端面から光を入・出射させる場合に
は散乱等を防ぐため、その端面を研磨する必要がある。
薄い透明体平板の端面を研磨するのは平行平面部を研磨
するのに比べて困難であり、コストアップの要因ともな
る。Further, when light enters or exits from the end face, it is necessary to polish the end face in order to prevent scattering or the like.
Polishing the end faces of a thin transparent flat plate is more difficult than polishing parallel plane parts, which also causes a cost increase.
【０００９】一方、全反射を用いる場合、光の位相がＳ
偏光成分とＰ偏光成分との間でズレを生ずることが知ら
れている。例えば、図６に示す入射光１が直線偏光であ
っても、ガラス板内部光２は全反射する度に偏光状態が
変化する。また、出射光３の偏光は一般には惰円偏光と
なるため、出射光の偏光面と入射光１の偏光面との間で
変化してしまう。したがって、全反射であるからトータ
ルのエネルギーの損失は無いと仮定しても、１つの偏光
成分としてのエネルギーを考えると損失が生じることに
なる。On the other hand, when the total reflection is used, the light phase is S
It is known that a deviation occurs between the polarized component and the P polarized component. For example, even if the incident light 1 shown in FIG. 6 is linearly polarized light, the polarization state of the glass plate internal light 2 changes every time it is totally reflected. Further, the polarization of the emitted light 3 is generally inertially polarized, and therefore changes between the plane of polarization of the emitted light and the plane of polarization of the incident light 1. Therefore, even if it is assumed that there is no total energy loss due to total reflection, a loss will occur when the energy as one polarization component is considered.
【００１０】本発明は、透明体の側面より光の入射およ
び出射を可能とした光伝送装置および光伝送方法を提供
することを目的とする。It is an object of the present invention to provide an optical transmission device and an optical transmission method that allow light to enter and exit from the side surface of a transparent body.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の光伝送装置は、
少なくとも１組の略平行な２つの平面を有する透明体
の、この透明体の表面における全反射を利用して透明体
の内部で光を伝送する光伝送装置であり、透明体の所定
の面に入射のための第１のホログラムと出射のための第
２のホログラムとが設置され、光は透明体の内部でｍ回
（ただしｍは数３で得られる自然数）の全反射を行うよ
うに第１および第２のホログラムが配されていることを
特徴とする。The optical transmission device of the present invention comprises:
An optical transmission device for transmitting light inside a transparent body by utilizing total reflection on the surface of the transparent body of at least one pair of substantially parallel planes. A first hologram for incidence and a second hologram for emission are installed, and the light is subjected to total reflection m times (where m is a natural number obtained by Equation 3) inside the transparent body. The first and second holograms are arranged.
【００１２】ただし、数３において、ｋは任意の整数、
θは全反射角度、ｎは透明体外部の媒体の屈折率ｎ2 と
透明体の屈折率ｎ1 との比（ｎ2 ／ｎ1 ）である。However, in Equation 3, k is an arbitrary integer,
θ is the total reflection angle, and n is the ratio (n2 / n1 ) between the refractive index n2 of the medium outside the transparent body and the refractive index n1 of the transparent body.
【００１３】[0013]
【数３】ｍ＝（８ｋ／π）tan-1 ｛（cos θ）・（sin2
θ−ｎ2 ）1/2 ／sin2θ｝[Equation 3] m = (8k / π) tan−1 {(cos θ) · (sin2
θ-n2 )1/2 / sin2 θ}
【００１４】本発明の光伝送方法は、少なくとも１組の
略平行な２つの平面を有する透明体の、この透明体の表
面における全反射を利用して透明体の内部で光を伝送す
る光伝送方法であり、透明体の所定の面に入射のための
第１のホログラムと出射のための第２のホログラムとを
設置する設置工程と、第１のホログラムが設置された第
１の設置面に対し側面方向より光の透明体の内部へ入射
する入射工程と、第２のホログラムが設置された第２の
設置面に対し側面方向より光の透明体の外部へ出射する
出射工程とを有し、入射工程と出射工程との間に光は透
明体の内部でｍ回（ただしｍは数４で得られる自然数）
の全反射を行うことを特徴とする。The optical transmission method of the present invention uses the total internal reflection of the transparent body having at least one pair of substantially parallel flat surfaces to transmit light inside the transparent body. And a step of installing a first hologram for entrance and a second hologram for exit on a predetermined surface of a transparent body, and a step of installing the first hologram on the first installation surface on which the first hologram is installed. On the other hand, it has an incident step of allowing light to enter the inside of the transparent body from a side direction, and an exit step of emitting light to the outside of the transparent body from a side direction with respect to the second installation surface on which the second hologram is installed. , Light is emitted m times inside the transparent body between the entrance step and the exit step (where m is a natural number obtained by Equation 4).
It is characterized by performing total reflection of.
【００１５】ただし、数４において、ｋは任意の整数、
θは全反射角度、ｎは透明体外部の媒体の屈折率ｎ2 と
透明体の屈折率ｎ1 との比（ｎ2 ／ｎ1 ）である。However, in the equation 4, k is an arbitrary integer,
θ is the total reflection angle, and n is the ratio (n2 / n1 ) between the refractive index n2 of the medium outside the transparent body and the refractive index n1 of the transparent body.
【００１６】[0016]
【数４】ｍ＝（８ｋ／π）tan-1 ｛（cos θ）・（sin2
θ−ｎ2 ）1/2 ／sin2θ｝[Equation 4] m = (8k / π) tan−1 {(cos θ) · (sin2
θ-n2 )1/2 / sin2 θ}
【００１７】[0017]
【作用】したがって、本発明の光伝送装置および光伝送
方法の構成の主要部によれば、透明体の所定の面に入射
のための第１のホログラムと出射のための第２のホログ
ラムが設置され、光は透明体の内部でｍ回の全反射を行
うように第１および第２のホログラムが配されている。
ｍは上記の数３（すなわち数４）で得られる自然数であ
る。よってこのｍ回の反射回数の設定により、偏光角度
の調整が可能となる。Therefore, according to the main part of the configuration of the optical transmission device and the optical transmission method of the present invention, the first hologram for incidence and the second hologram for emission are provided on the predetermined surface of the transparent body. The first and second holograms are arranged so that the light is totally reflected m times inside the transparent body.
m is a natural number obtained by the above equation 3 (that is, equation 4). Therefore, the polarization angle can be adjusted by setting the number of times of reflection m times.
【００１８】[0018]
【実施例】次に添付図面を参照して本発明による光伝送
装置および光伝送方法の実施例を詳細に説明する。図１
を参照すると本発明の光伝送装置および光伝送方法が適
用される実施例が示されている。Embodiments of the optical transmission apparatus and the optical transmission method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG.
Referring to FIG. 3, there is shown an embodiment to which the optical transmission device and the optical transmission method of the present invention are applied.
【００１９】図１は第１の実施例を概念的に示した側面
図である。本実施例の光伝送装置は、略平行平面を有す
るガラス板４と、ガラス板４の一方の平面の一方の端部
に第１のホログラム１０ａが取り付けられ、他方の端部
に第２のホログラム２０ａが取り付けられて構成され
る。FIG. 1 is a side view conceptually showing the first embodiment. In the optical transmission device of the present embodiment, a glass plate 4 having a substantially parallel plane, a first hologram 10a is attached to one end of one plane of the glass plate 4, and a second hologram is attached to the other end. 20a is attached and configured.
【００２０】上記の構成部品のガラス板４は、透明のガ
ラス板である。ただし、ここでいう透明とは伝送する光
の波長に対する特性であり、例えば赤外線の光を伝送す
る場合には、可視光に対しては不透明であっても赤外線
を透過する材質であればよいい。また実施例では、光の
伝送体としてガラスまたは合わせガラスを用いるが、材
質としてはアクリル樹脂やポリカーボネートなどのよう
な透明プラスチック、または石英、水晶、ＹＡＧ等の透
明な結晶体を用いてもよい。The glass plate 4 of the above-mentioned component is a transparent glass plate. However, the term “transparent” as used herein refers to a characteristic with respect to the wavelength of light to be transmitted. For example, in the case of transmitting infrared light, any material that is opaque to visible light and transmits infrared light may be used. . Although glass or laminated glass is used as the light transmitter in the embodiments, the material may be transparent plastic such as acrylic resin or polycarbonate, or transparent crystal such as quartz, crystal, or YAG.
【００２１】ホログラムは、数１０ｍｍから数１００ｍ
ｍ角程度の面積であり、数μｍから数１０μｍ程度の厚
みのものである。このようなホログラムは、リップマン
タイプ等の体積・位相型のホログラムが高い回析効率を
得られるという点で望ましいが、エンボスタイプ、レイ
ンボータイプ等のホログラムと呼ばれるものも広く用い
ることができる。また、ホログラム材料としては、ポリ
ビニルカルバゾールやアクリル系などのフォトポリマ
ー、重クロム酸ゼラチン、光レジスト、銀塩など種々の
感光材料を用いることができる。The hologram is several tens of mm to several hundreds of meters.
The area is about m square and the thickness is about several μm to several tens of μm. Such a hologram is desirable in that a volume / phase type hologram such as a Lippmann type hologram can obtain high diffraction efficiency, but a hologram called an emboss type hologram or a rainbow type hologram can also be widely used. As the hologram material, various photosensitive materials such as photopolymers such as polyvinyl carbazole and acrylic, gelatin dichromate, photo resist, and silver salt can be used.
【００２２】実施例に適応するホログラムは、体積位相
型の透過型または反射型ホログラムであり、横１００ｍ
ｍ×縦５０ｍｍの大きさで、厚さが２０μｍのアクリル
系フォトポリマーよりなる感光材料を用いる。The hologram applicable to the embodiment is a volume phase type transmission type or reflection type hologram having a width of 100 m.
A photosensitive material made of an acrylic photopolymer having a size of m × length 50 mm and a thickness of 20 μm is used.
【００２３】図１に示す矢印の折れ線は、光蹟を表して
おり、入射光１は第１のホログラム１０ａを介してガラ
ス板４内に入射され、入射された内部光２は３回の全反
射の後、出射されて出射光３となる。The polygonal line of the arrow shown in FIG. 1 represents a light beam. Incident light 1 is made incident on the glass plate 4 through the first hologram 10a, and the incident internal light 2 is made three times. After being reflected, it is emitted and becomes emitted light 3.
【００２４】入射光１をガラス板４の内部で伝送するた
め、先ず透過型の第１のホログラム１０ａを用いてガラ
ス板４内に入射光１を全反射する角度で入射させる。内
部光２は図に示すようにガラス板の略平行な平面間を境
界面における全反射を利用して伝送した後、透過型の第
２のホログラム２０ａを用いてガラス板４の外部に出射
光３として出射させている。In order to transmit the incident light 1 inside the glass plate 4, first, the transmission type first hologram 10a is used to cause the incident light 1 to enter the glass plate 4 at an angle for total reflection. As shown in the figure, the internal light 2 is transmitted between the substantially parallel planes of the glass plate by utilizing the total reflection at the boundary surface, and then is emitted to the outside of the glass plate 4 by using the transmissive second hologram 20a. It is emitted as 3.
【００２５】１回の全反射によって生ずるＳ偏光成分と
Ｐ偏光成分との差ψは、透明体内での全反射角度θ、お
よび透明体外部の媒体の屈折率ｎ2 と透明体の屈折率ｎ
1 との比ｎ（ｎ＝ｎ2 ／ｎ1 ）の間に、数５の関係があ
ることが知られている。The difference ψ between the S-polarized component and the P-polarized component generated by one total reflection is the total reflection angle θ in the transparent body, and the refractive index n2 of the medium outside the transparent body and the refractive index n of the transparent body.
It is known that there is a relationship of Equation 5 between the ratio to1 and n (n = n2 / n1 ).
【００２６】[0026]
【数５】tan （ψ／２）＝｛（cos θ）・（sin2θ−ｎ
2 ）1/2 ｝／sin2θ[Equation 5] tan (ψ / 2) = {(cos θ) · (sin2 θ−n
2 )1/2 } / sin2 θ
【００２７】複数回全反射した場合のトータルのＳ偏光
成分とＰ偏光成分との位相の差は、１回の位相差に全反
射回数を乗じた値となる。空気中でガラス板４内に光を
伝送する場合には、ｎ2 ＝１．０、ｎ1 ＝１．５２程度
である。この場合、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との差ψ
が、それぞれ９０°、１８０°および３６０°となるた
めの全反射回数と全反射角θの関係は、数５により図５
のグラフに示すような結果となる。図１のように３回の
全反射で、直線偏光である入射光１を円偏光の出射光３
として取り出すためには、図５より全反射角θが６９．
３５°とすればよいことが分かる。The total phase difference between the S-polarized light component and the P-polarized light component when the total reflection is performed a plurality of times is a value obtained by multiplying the single phase difference by the number of total reflections. When transmitting light in the glass plate 4 in the air, n2 = 1.0 and n1 = 1.52. In this case, the difference ψ between the S-polarized component and the P-polarized component
Is 90 °, 180 ° and 360 °, respectively, the relationship between the total number of total reflections and the total reflection angle θ is shown in FIG.
The result is as shown in the graph. As shown in FIG. 1, the linearly polarized incident light 1 is converted into circularly polarized outgoing light 3 by three total reflections.
In order to obtain the total reflection angle θ from FIG.
It can be seen that the angle should be 35 °.
【００２８】このθ＝６９．３５°の値を数５から得る
には、３・ψ＝９０°とし、ｎ＝ｎ2 ／ｎ1 の関係から
得たｎ＝０．６５７を数５に代入し、数６の関係式より
求められる。In order to obtain the value of θ = 69.35 ° from the equation 5, 3 · ψ = 90 ° and n = 0.657 obtained from the relation of n = n2 / n1 is substituted into the equation 5. Then, it is obtained from the relational expression of Equation 6.
【００２９】[0029]
【数６】 tan2３０°・sin4θ＝cos2θ（sin2θ−０．６５７2 ）[Equation 6] tan2 30 ° ・ sin4 θ = cos2 θ (sin2 θ−0.6572 )
【００３０】ところがホログラムによる回析の際に、ホ
ログラムによって光の回析効率が異なってしまう。すな
わち、ホログラムは、一般的にはＳ偏光の光の回析効率
の方が良いが、その作成方法によってはＳ偏光の光の回
析効率が悪かったり、Ｐ偏光の光の回析効率が悪いこと
がある。したがって、光の偏光のしかたによって、ホロ
グラムの回析効率が変わってしまう。However, when diffracting by a hologram, the diffracting efficiency of light differs depending on the hologram. That is, a hologram generally has better diffraction efficiency for S-polarized light, but depending on the method of making it, the diffraction efficiency for S-polarized light is poor, or the diffraction efficiency for P-polarized light is poor. Sometimes. Therefore, the diffraction efficiency of the hologram changes depending on how the light is polarized.
【００３１】これらのホログラムの特性から、その用途
に応じ、例えば光の損失を少なくしたい場合は、通常の
ホログラムによってＳ偏光で光を取り出すように全反射
の回数を決めればよい。また、逆に光の損失を多くした
い場合にはＰ偏光で取り出せばよい。これらの選択条件
は、位置、回析角度（露光条件）が、二枚のガラス板の
間隔やどのような偏光状態で出射させるか等に鑑みて決
定されるものである。反射回数ｍは、数３によって得ら
れる。From the characteristics of these holograms, if it is desired to reduce the loss of light depending on the application, for example, the number of total reflections may be determined so that the light is extracted as S-polarized light by a normal hologram. On the contrary, when it is desired to increase the loss of light, the light may be extracted with P-polarized light. These selection conditions are determined in consideration of the position, the diffraction angle (exposure condition), the distance between the two glass plates, the polarization state of the light emitted, and the like. The number of reflections m is obtained by Equation 3.
【００３２】図２に第２の実施例を示す。図２の光伝送
装置は、第１のホログラムとして反射型のホログラム１
０ｂを用い、第２のホログラムとしてやはり全反射型の
ホログラム２０ｂを用ている。入射光１はＰ偏光であり
そのガラス板４への入射角θＢは、いわゆるブリュース
ター角（空気中からガラス内に入射する角度、この場合
には５６．６°）となっており、この入射角では表面で
反射することなく、全ての光がガラス板４内に入射す
る。FIG. 2 shows a second embodiment. The optical transmission device of FIG. 2 has a reflection hologram 1 as a first hologram.
0b is used, and the total reflection type hologram 20b is also used as the second hologram. The incident light 1 is P-polarized light, and its incident angle θB on the glass plate 4 is the so-called Brewster angle (the angle of incidence from the air into the glass, in this case 56.6 °). At the corners, all the light enters the glass plate 4 without being reflected by the surface.
【００３３】内部に入射した内部光２は、第１のホログ
ラム１０ｂにより反射回析され、ガラス板４内を４回全
反射した後、第２のホログラム２０ｂにより反射回析さ
れ、ガラス板４の外部への出射光３となる。全反射角は
θ＝５５．４６であり、４回の全反射による上記位相差
は１８０°となり、Ｐ偏光の入射光１はＳ偏光に変化し
た出射光３となる。The internal light 2 incident on the inside is reflected and diffracted by the first hologram 10b, totally reflected four times inside the glass plate 4, and then reflected and diffracted by the second hologram 20b. It becomes emitted light 3 to the outside. The total reflection angle is θ = 55.46, the phase difference due to the four total reflections is 180 °, and the P-polarized incident light 1 becomes the S-polarized output light 3.
【００３４】一般にホログラムの回析効率はＰ偏光より
Ｓ偏光の方が高い。この傾向はホログラムへの入射角が
大きい場合に特に顕著である。したがって、内部光２を
効率良く外部に取り出すためには、本実施例のように第
２のホログラム２０ｂに対しＳ偏光として入射すること
が好ましい。Generally, the diffraction efficiency of a hologram is higher for S-polarized light than for P-polarized light. This tendency is particularly remarkable when the angle of incidence on the hologram is large. Therefore, in order to efficiently extract the internal light 2 to the outside, it is preferable that the internal light 2 be incident as S-polarized light on the second hologram 20b as in the present embodiment.
【００３５】図３で示すのは第３の実施例であり、第１
のホログラムとして透過型のホログラム１０ａを用い、
第２のホログラムとして反射型のホログラム２０ｂを用
いている。入射光１はＰ偏光であり第１のホログラム１
０ａにより透過回析され内部に入射する、ガラス板４内
を４回全反射した後、第２のホログラム２０ｂにより反
射回析され、図に示すようにガラス板４の外部に出射さ
れ出射光３となる。全反射角はθ＝５５．４６であり第
２の実施例と同様にＰ偏光の入射光はＳ偏光に変わる。FIG. 3 shows a third embodiment of the first embodiment.
Using a transmissive hologram 10a as the hologram of
A reflection hologram 20b is used as the second hologram. Incident light 1 is P-polarized light and the first hologram 1
0a is transmitted and diffracted and enters the inside of the glass plate 4. After being totally reflected inside the glass plate 4 four times, it is reflected and diffracted by the second hologram 20b and is emitted to the outside of the glass plate 4 as shown in FIG. Becomes The total reflection angle is θ = 55.46, and the P-polarized incident light is changed to S-polarized light as in the second embodiment.
【００３６】図４は第４の実施例を示しており、自動車
等の車両で最近用いられているヘッドアップディスプレ
イに応用した例である。ヘッドアップディスプレイは運
転者等に情報を伝える方法の一つであり、情報表示装置
から投射された情報を含む光を、風防合わせガラス等に
組み込まれたホログラムやハーフミラー等からなるコン
バイナーに映し、運転者が運転状態からほとんど視線を
動かすことなく情報を読み取れるようにしたものであ
る。FIG. 4 shows a fourth embodiment, which is an example applied to a head-up display recently used in a vehicle such as an automobile. The head-up display is one of the methods of transmitting information to the driver, etc., and the light containing the information projected from the information display device is projected on a combiner composed of a hologram or a half mirror incorporated in the windshield laminated glass, This allows the driver to read the information from the driving state without moving the line of sight.
【００３７】図４では情報を含む入射光１を透明体であ
る風防合わせガラス５，６，７内を伝送し、ホログラム
をコンバイナーとして用い、運転者４０に伝えるヘッド
アップディスプレイの要部断面図である。風防合わせガ
ラスは車内側ガラス板５と車外側ガラス板７およびポリ
ビニルプチラールよりなる中間膜６とで構成されてい
る。情報を含む入射光１は車内側ガラス５に入射した
後、車内側ガラス５と中間膜６の間に封入された第１の
反射型ホログラム１０ｂにより反射回析される。In FIG. 4, an incident light 1 containing information is transmitted through the windshield laminated glass 5, 6, 7 which is a transparent body, and a hologram is used as a combiner to transmit it to the driver 40. is there. The windshield laminated glass is composed of a glass plate 5 on the inside of the car, a glass plate 7 on the outside of the car, and an intermediate film 6 made of polyvinyl butyral. The incident light 1 containing information is incident on the vehicle interior glass 5 and then reflected and diffracted by the first reflective hologram 10b enclosed between the vehicle interior glass 5 and the intermediate film 6.
【００３８】回析された内部光２は全反射により風防合
わせガラス内を伝送され、第１のホログラム１０ｂと同
様に封入された第２の反射型ホログラム２０ｂにより車
内側に出射され、出射光３は運転者４０により視認され
る。本実施例では全反射角は６９．３５゜であり、その
回数は３回であり、入射した直線偏光が円偏光に変わ
る。また上記の実施例のように、４回の全反射によりＰ
偏光からＳ偏光に変化させてもよく、８回の全反射をさ
せればＳ偏光からＳ偏光に戻すこともできる。The diffracted internal light 2 is transmitted through the windshield laminated glass by total internal reflection, and is emitted to the inside of the vehicle by the second reflection hologram 20b enclosed in the same manner as the first hologram 10b. Is visually recognized by the driver 40. In this embodiment, the total reflection angle is 69.35 °, the number of times is 3, and the incident linearly polarized light is changed to circularly polarized light. In addition, as in the above-mentioned embodiment, P is obtained by four total reflections.
The polarized light may be changed to S polarized light, and the S polarized light may be returned to S polarized light by performing total reflection eight times.
【００３９】中間膜６とホログラム１０および２０の界
面８は、中間膜中に含まれる可塑剤によりホログラムの
特性が影響を受けないような保護層８となっている。保
護層としてはポリビニルアルコールフィルム等を用いて
いる。The interface 8 between the intermediate film 6 and the holograms 10 and 20 is a protective layer 8 which prevents the characteristics of the hologram from being affected by the plasticizer contained in the intermediate film. A polyvinyl alcohol film or the like is used as the protective layer.
【００４０】以上のように風防合わせガラスに備えたホ
ログラム２０をコンバイナーとするヘッドアップディス
プレイを構成し、車両に組み合わせることにより非常に
コンパクトなヘッドアップディスプレイを実現すること
ができる。As described above, a very compact head-up display can be realized by constructing the head-up display using the hologram 20 provided on the windshield laminated glass as a combiner and combining it with a vehicle.
【００４１】上記の各実施例では透明体内部に光を入・
出射させる手段として透過型または反射型のホログラム
を用いているが、必要に応じて従来の方法のように端面
から光を入・反射させる方法や、プリズム等を利用して
光を入・出射させる方法を併用してもよい。In each of the above-mentioned embodiments, light is introduced into the transparent body.
A transmission type or reflection type hologram is used as a means for emitting light, but if necessary, a method of entering / reflecting light from the end face as in the conventional method, or using a prism or the like to enter / emit light The methods may be used in combination.
【００４２】ホログラムは波長選択機能を持つので、希
望する波長の光を伝送可能である。さらに、多重露光や
複数枚のホログラムの積層によって複数の波長に対応す
る多色の伝送が可能となり、伝送情報の量と質の向上が
できる。第４の実施例では、熱陰極管の発光ピーク波長
に対応する４３３ｎｍと５４５ｎｍおよび６１２ｎｍの
光を回析する、多重露光のホログラムを用いた。その結
果、運転者に対して多色の情報を伝達することが可能と
なった。Since the hologram has a wavelength selection function, it can transmit light of a desired wavelength. Furthermore, multi-exposure and stacking of a plurality of holograms enable multicolor transmission corresponding to a plurality of wavelengths, thereby improving the amount and quality of transmitted information. In the fourth example, a multiple-exposure hologram was used that diffracts light of 433 nm, 545 nm, and 612 nm corresponding to the emission peak wavelength of the hot cathode tube. As a result, it has become possible to transmit multicolored information to the driver.
【００４３】本実施例において伝送を意図した光は、熱
陰極管、冷陰極管、蛍光表示管、ハロゲンランプ、レー
ザー、発光ダイオード等の光源から発するものである。
その光に情報を乗せて伝える場合は、光変調器を用いて
光の強度変化等を情報としてもよいし、液晶表示素子等
のいわゆる受光型表示素子からなる表示体によって２次
元的な画像情報としてもよい。また、上記の光源自体を
パターン化して配列し特定の情報を光として発生するも
のでもよい。The light intended for transmission in this embodiment is emitted from a light source such as a hot cathode tube, a cold cathode tube, a fluorescent display tube, a halogen lamp, a laser and a light emitting diode.
When the information is transmitted on the light and transmitted, the light intensity change or the like may be used as the information by using an optical modulator, or two-dimensional image information may be obtained by a display body including a so-called light receiving display element such as a liquid crystal display element. May be Further, the light source itself may be patterned and arranged to generate specific information as light.
【００４４】また、光源と透明体の間にレンズ系や曲面
反射鏡等の適当な光線平行化手段、導光板等の適当な導
光手段を配慮してもよい。さらに、必要に応じて、光偏
光手段、あるいは、ＫＮＯ3 等の非線形光学素子を配置
してもよい。Further, a suitable light beam collimating means such as a lens system or a curved reflecting mirror, or a suitable light guiding means such as a light guide plate may be considered between the light source and the transparent body. Furthermore, if necessary, a light polarization means or a non-linear optical element such as KNO3 may be arranged.
【００４５】本実施例によれば、透明体内部に光を入・
出射させるために非常に薄いホログラムを用いているた
め、プリズムを用いる場合のようなスペースの問題が生
じない。また、端面から光を入・出射させる場合の困難
も生じない。また本実施例の光伝送装置および光伝送方
法では、透明体外部から透明体内部に入射してから透明
体外部に出射するまでの間に複数回の全反射を行う。こ
の全反射において、光のＳ偏光成分とＰ偏光成分との位
相の差が９０°の整数倍となるため、出射光の偏光状態
を制御することが可能となる。According to this embodiment, light is introduced into the transparent body.
Since a very thin hologram is used for emitting light, there is no space problem as in the case of using a prism. Further, there is no difficulty in entering and exiting light from the end face. In addition, in the optical transmission device and the optical transmission method of the present embodiment, total reflection is performed a plurality of times from the time when the light enters the inside of the transparent body to the time that the light is emitted outside the transparent body. In this total reflection, the phase difference between the S-polarized light component and the P-polarized light component is an integral multiple of 90 °, so that the polarization state of the emitted light can be controlled.
【００４６】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されず、本発明の要旨を逸
脱しない範囲において種々変形実施可能である。The above embodiment is one example of the preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
光伝送装置および光伝送方法の構成の主要部は、透明体
の所定の面に入射のための第１のホログラムと出射のた
めの第２のホログラムが設置され、光は透明体の内部で
ｍ回の全反射を行うように第１および第２のホログラム
が配されている。このｍは数３で得られる自然数であ
る。よってこのｍ回の反射回数の設定により、用途に応
じた偏光角度の調整が可能となる。As is apparent from the above description, the main parts of the configuration of the optical transmission device and the optical transmission method of the present invention are the first hologram for incidence and the first hologram for incidence on a predetermined surface of the transparent body. No. 2 hologram is installed, and the first and second holograms are arranged so that light undergoes total reflection m times inside the transparent body. This m is a natural number obtained by Equation 3. Therefore, by setting the number of reflections m times, the polarization angle can be adjusted according to the application.
【図１】本発明の光伝送装置および光伝送方法の第１の
実施例を示す概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of an optical transmission device and an optical transmission method of the present invention.
【図２】本発明の光伝送装置および光伝送方法の第２の
実施例を示す概念図。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the optical transmission device and the optical transmission method of the present invention.
【図３】本発明の光伝送装置および光伝送方法の第３の
実施例を示す概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a third embodiment of the optical transmission device and the optical transmission method of the present invention.
【図４】本発明の光伝送装置および光伝送方法の第４の
実施例を示す概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a fourth embodiment of the optical transmission device and the optical transmission method of the present invention.
【図５】数５のＳ偏光成分およびＰ偏光成分の位相差
と、全反射角および全反射角の回数との関係を示すグラ
フ。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the phase difference between the S-polarized component and the P-polarized component of Formula 5, the total reflection angle, and the number of total reflection angles.
【図６】従来の光伝送装置および光伝送方法を示す概念
図。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a conventional optical transmission device and optical transmission method.
１：入射光 ２：内部光 ３：出射光 ４，５，６，７：ガラス板 １０：第１のホログラム ２０：第２のホログラム 1: incident light 2: internal light 3: outgoing light 4, 5, 6, 7: glass plate 10: first hologram 20: second hologram
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25253894AJPH08122548A (en) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | Optical transmission device and optical transmission method |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25253894AJPH08122548A (en) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | Optical transmission device and optical transmission method |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122548Atrue JPH08122548A (en) | 1996-05-17 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25253894APendingJPH08122548A (en) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | Optical transmission device and optical transmission method |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08122548A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0856615A3 (en)* | 1997-01-30 | 1999-08-18 | Saint-Gobain Vitrage | Glass element for illuminating interior spaces |
| JP2008112187A (en)* | 2002-09-30 | 2008-05-15 | Nokia Corp | Beam light expanding method and system in display device |
| WO2018141524A1 (en)* | 2017-02-02 | 2018-08-09 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for illuminating at least parts of the interior of a motor vehicle |
| JP2021128340A (en)* | 2020-02-12 | 2021-09-02 | 三菱ケミカル株式会社 | Light guide plate for image display |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0856615A3 (en)* | 1997-01-30 | 1999-08-18 | Saint-Gobain Vitrage | Glass element for illuminating interior spaces |
| JP2008112187A (en)* | 2002-09-30 | 2008-05-15 | Nokia Corp | Beam light expanding method and system in display device |
| WO2018141524A1 (en)* | 2017-02-02 | 2018-08-09 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for illuminating at least parts of the interior of a motor vehicle |
| JP2021128340A (en)* | 2020-02-12 | 2021-09-02 | 三菱ケミカル株式会社 | Light guide plate for image display |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12306585B2 (en) | Methods for fabricating optical waveguides | |
| US11474347B2 (en) | Waveguide and devices for data reflection | |
| KR102840874B1 (en) | display device | |
| KR100951213B1 (en) | Image display | |
| US8040606B2 (en) | Dispersive element, diffraction grating, color display device, demultiplexer, and diffraction grating manufacture | |
| US7528385B2 (en) | Fiber optic devices having volume Bragg grating elements | |
| CN106406061B (en) | Method for manufacturing volume holographic element | |
| US20090086297A1 (en) | Bragg grating elements for optical devices | |
| JPH07253575A (en) | Color liquid crystal display | |
| WO2020243939A1 (en) | Compact heads-up display | |
| JPH08122548A (en) | Optical transmission device and optical transmission method | |
| US20140141359A1 (en) | Methods for manufacturing volume bragg elements | |
| KR100747674B1 (en) | Hologram recording medium, hologram recording device and method | |
| WO1999049339A1 (en) | Hologram polarized light separator | |
| JPH08169257A (en) | Head up display system | |
| US20240118545A1 (en) | Augmented Reality Device | |
| JPH07290993A (en) | Head up display | |
| JPH07172213A (en) | Head up display device | |
| CN120215183A (en) | Transmissive achromatic flat lens and method and application thereof | |
| CN119224914A (en) | Optical waveguide component and display device | |
| JPH05134593A (en) | Hologram exposure method | |
| JPH07205680A (en) | Head up display | |
| JPH09127336A (en) | Reflection type hologram | |
| JPH04353032A (en) | Head-up display for cars | |
| JPH06102808A (en) | Hologram manufacturing method |