JP2000232661A - Holography television element and holography television receiver - Google Patents

Holography television element and holography television receiver

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a practical holography television element and a practical holography television receiver based on the reproduction principle of the phase modulation type L ippmann holograph. SOLUTION: The holography television receiver is provided with a holography television element 6 that has a transparent board 1 and very small optical elements 2 that are arranged in the form of a two dimensional matrix in the directions in parallel with and perpendicular to an incident plane 10 of the transparent board 10 and with a control section 3 that can individually control a control signal 11 applied to the optical elements 2. The transparent board 1 has a refractive index of 'n' with respect to an incident light 20 from the incident plane 10 and each optical element 2 has a refractive index of nearly 'n' with respect to the incident light 20. However, when the control signal 11 is applied to the optical elements 2 in the direction perpendicular to the incident light 20, the refractive index is modulated and a difference of the refractive index of the optical element 2 by 'Δn' is caused with respect to the refractive index of the transparent board 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、三次元像を実時
間で再生する実時間ホログラフィテレビジョンに関し、
特にリップマンホログラフィの再生原理を用いたホログ
ラフィテレビジョンに関する。
[0001] The present invention relates to a real-time holographic television for reproducing a three-dimensional image in real time,
In particular, the present invention relates to a holographic television using the reproduction principle of Lippman holography.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ホログラフィテレビジョンでは、
透過型ホログラムの再生原理を用いて、立体動画像の再
生を実現していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in holographic television,
Reproduction of a three-dimensional moving image was realized using the transmission principle of a hologram.

【0003】図10は、従来報告されているホログラフ
ィテレビジョンシステムの表示部(受信部あるいは再生
部とも言う)の原理を示す図である(「佐藤、樋口、勝
間:”液晶表示デバイスを用いたホログラフィテレビジ
ョンの基礎検討”、テレビジョン学会誌、第45巻、第
7号、873−875頁、平成3年(1991年)7月
20日発行」参照)。
FIG. 10 is a diagram showing the principle of a display unit (also referred to as a receiving unit or a reproducing unit) of a holographic television system which has been reported conventionally (“Sato, Higuchi, Katsuma:” using a liquid crystal display device). Basic Study of Holographic Television ", Journal of the Institute of Television Engineers of Japan, Vol. 45, No. 7, pp. 873-875, issued on July 20, 1991.

【0004】この従来のホログラフィテレビジョンシス
テムは、光の回折程度に高精細な画素で構成される高精
細液晶表示パネル60に送信部(あるいはコンピュータ
による生成部)62から伝送路71、液晶駆動部63を
経てテレビジョン画信号(NTSC形式)として送られ
てくる縞状のパターン模様であるホログラム70を表示
する。ホログラム70が表示された高精細液晶表示パネ
ル60にレーザ光源64からの干渉しやすい、すなわ
ち、コヒーレントな再生用照明光72を照射すれば、観
察者421はホログラフィ立体動画再生像を観察でき
る。
In this conventional holographic television system, a high-definition liquid crystal display panel 60 composed of pixels as high as light diffraction is transmitted from a transmission unit (or a generation unit by a computer) 62 to a transmission path 71 and a liquid crystal driving unit. A hologram 70, which is a striped pattern sent as a television picture signal (NTSC format) via 63, is displayed. By irradiating the high-definition liquid crystal display panel 60 on which the hologram 70 is displayed with interference from the laser light source 64, that is, by irradiating coherent illumination light 72 for reproduction, the observer 421 can observe a holographic stereoscopic moving image reproduced image.

【0005】上述の再生原理を応用した発明が種々公開
されており、その一例として、特開平6−282213
号公報に公開された応用例を図11に示す。
[0005] Various inventions utilizing the above-described reproduction principle have been disclosed, and as an example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-282213 has been disclosed.
FIG. 11 shows an application example disclosed in the official gazette.

【0006】高精細液晶表示パネル60の表示素子とし
て、画素を光の回折程度にまで小さくでき、しかも通常
のTVフレームより短い繰返し周期で駆動可能な、単純
マトリクス液晶表示素子65が用いられている。
As a display element of the high-definition liquid crystal display panel 60, a simple matrix liquid crystal display element 65 capable of driving pixels with a repetition cycle shorter than that of a normal TV frame, and capable of reducing the pixel size to the order of light diffraction is used. .

【0007】TVの通常の一映像フレームは30Hz程
度である。このため、高精細液晶表示パネル60とし
て、図10に示した通常のマトリクス画素配置型液晶素
子61を用いた場合、一映像フレーム中で最終走査線を
駆動している際に、それ以前の駆動により画素に書込ま
れたデータは、時間の経過と共にほとんど消失されるた
め、再生像に欠落や消失等が発生する。ところが、ホロ
グラフィテレビジョンは、液晶表示パネル面に表示され
た全干渉縞のパターンによる光の回折現象を用いて像の
再生を行うため、表示された干渉縞の一部に消失があれ
ば、正しい像は得られない。
[0007] One normal video frame of a TV is about 30 Hz. For this reason, when the ordinary matrix pixel arrangement type liquid crystal element 61 shown in FIG. 10 is used as the high-definition liquid crystal display panel 60, when driving the last scanning line in one video frame, As a result, data written to the pixels is almost lost with the passage of time, so that a reproduced image is lost or lost. However, since the holographic television reproduces an image by using a light diffraction phenomenon by a pattern of all interference fringes displayed on the liquid crystal display panel surface, if a part of the displayed interference fringes disappears, it is correct. No image is obtained.

【0008】そこで、図11に示した応用例は、テレビ
ジョン画信号をA/D変換し、映像メモリ66に一旦記
録することで映像メモリ66に記録された映像データを
再利用することができるようにしたものである。単純マ
トリクス液晶表示素子65に書込まれた映像データの消
失時間よりも短い周期で再書込みを行う構造を有するこ
とにより映像データの消失がなくなるため、再生像に欠
落や消失等が発生しない。
Therefore, in the application example shown in FIG. 11, the video data recorded in the video memory 66 can be reused by A / D-converting the television picture signal and recording it once in the video memory 66. It is like that. Since the video data written in the simple matrix liquid crystal display element 65 is rewritten in a cycle shorter than the erasing time of the video data, the video data is not lost, and thus the reproduced image is not lost or lost.

【0009】上述したホログラムはテレビジョン画信号
を用いて液晶表示パネルのパネル面上に2次元的に再生
されるものであり、その種類としては、いわゆる透過型
ホログラムに属する。
The above-mentioned hologram is two-dimensionally reproduced on a panel surface of a liquid crystal display panel using a television image signal, and belongs to a so-called transmission hologram as a type.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ホログ
ラフィテレビジョンに透過型ホログラムの再生原理を用
いるため、以下の問題点があった。
However, since the principle of reproducing a transmission type hologram is used in a holographic television, there are the following problems.

【0011】第1の問題点は、再生像には違和感が感じ
られ、慣れが必要な点である。これは、ホログラフィテ
レビジョンからの透過光により再生像を観察すること
が、普通にある物体を観察することと状況的に異なるた
めである。
The first problem is that the reproduced image is uncomfortable and requires familiarity. This is because observing a reproduced image with transmitted light from a holographic television is situationally different from observing an ordinary object.

【0012】第2の問題点は、視域が狭く、ある一方向
からしか再生像を観察できない点である。これは、液晶
表示パネル面上に表示された干渉縞を回折格子と見な
し、再生用照明光が回折格子を透過する際に発生した回
折光を、虚像として観察するためである。
The second problem is that the visual field is narrow and a reproduced image can be observed only from a certain direction. This is because the interference fringes displayed on the liquid crystal display panel surface are regarded as diffraction gratings, and the diffraction light generated when the illumination light for reproduction passes through the diffraction grating is observed as a virtual image.

【0013】第3の問題点は、液晶表示パネルの明るさ
に比較して、再生像が暗い点である。これは、虚像の観
察に用いられる回折光は再生用照明光のごく一部のエネ
ルギ成分に過ぎず、残りの大部分のエネルギ成分が無駄
になるためである。
A third problem is that the reproduced image is darker than the brightness of the liquid crystal display panel. This is because the diffracted light used for observing the virtual image is only a small part of the energy of the illumination light for reproduction, and most of the remaining energy is wasted.

【0014】第4の問題点は、再生用照明光としてレー
ザ光線を用いるため、再生像のカラー化が困難であると
いう点である。これは、再生用照明光としてコヒーレン
トな光線が必要だからである。レーザ光線が単色光のた
め、カラー化には技術的および費用面からの困難さが伴
う。
A fourth problem is that since a laser beam is used as illumination light for reproduction, it is difficult to colorize a reproduced image. This is because a coherent light beam is required as illumination light for reproduction. Because the laser beam is monochromatic, colorization involves technical and cost difficulties.

【0015】なお、第4の問題点は、送信すべきホログ
ラムを透過型のイメージホログラムやレインボーホログ
ラムに変更し、再生用照明光をレーザ光から白色照明光
に変更することで、カラー再生像の観察が可能となる。
この解決法は、図2のホログラフィテレビジョンシステ
ムの表示部の原理図からは読み取れないが、類推可能な
範囲である。
The fourth problem is that the hologram to be transmitted is changed to a transmission type image hologram or a rainbow hologram, and the illumination light for reproduction is changed from laser light to white illumination light, so that a color reproduction image is reproduced. Observation becomes possible.
Although this solution cannot be read from the principle diagram of the display unit of the holographic television system of FIG. 2, it is within a range that can be inferred.

【0016】上述のように、透過型ホログラムはいくつ
かの問題点を抱えていた。
As described above, the transmission hologram has several problems.

【0017】ところで、ホログラムの種類は、上述した
透過型ホログラムと反射型ホログラムとの2種類に大別
される(「辻内 編著:”ホログラフィックディスプレ
イ”、51−52頁、211−219頁、平成2年(1
990年)12月7日発行」参照)。
By the way, the types of holograms are roughly classified into the above-mentioned transmission holograms and reflection holograms (edited by Tsujiuchi: “Holographic Display”, pp. 51-52, pp. 211-219; 2 years (1
990) issued on December 7, 2008)).

【0018】ここで、透過型ホログラムと反射型ホログ
ラムとのホログラムの形成原理を比較する。
Here, the principle of forming a hologram between a transmission hologram and a reflection hologram will be compared.

【0019】まず、透過型ホログラムの原理に関して説
明する。
First, the principle of the transmission hologram will be described.

【0020】図12(a)〜図12(c)に透過型ホロ
グラムに関する説明図を示す。
FIGS. 12 (a) to 12 (c) are explanatory views of a transmission hologram.

【0021】図12(a)は回折光の射出方向を示す平
面図であり、図12(b)はホログラムの形成原理を説
明する図であり、また、図12(c)は記録材料内に形
成される干渉縞の状態を示す図である。
FIG. 12A is a plan view showing a diffracted light emitting direction, FIG. 12B is a diagram for explaining the principle of forming a hologram, and FIG. It is a figure showing the state of the formed interference fringes.

【0022】透過型ホログラムは、図12(a)に示す
ように、ホログラム70面を境界として再生用照明光7
2と反対側に回折光73が射出するホログラムである。
代表例として、フレネルホログラムやレインボウホログ
ラム等がある。これらは図12(b)に示すように、参
照光74と点物体光源67から放射された物体光75と
の2つの光束を記録材料の片側から入射してホログラム
を形成するため、図12(c)に示すように、干渉縞が
記録材料面に対して概ね垂直の方向に形成される特徴が
ある。この記録特性を用いることで、透過型ホログラム
の再生材料として高精細液晶表示パネルを用いることが
可能であった。
As shown in FIG. 12A, the transmission hologram has a reproduction illumination light 7 with the hologram 70 surface as a boundary.
This is a hologram from which diffracted light 73 exits on the side opposite to 2.
Representative examples include a Fresnel hologram and a rainbow hologram. As shown in FIG. 12 (b), two luminous fluxes of the reference light 74 and the object light 75 emitted from the point object light source 67 are incident on one side of the recording material to form a hologram as shown in FIG. As shown in c), the interference fringes are formed in a direction substantially perpendicular to the recording material surface. By using these recording characteristics, it was possible to use a high-definition liquid crystal display panel as a reproduction material of a transmission hologram.

【0023】次に、反射型ホログラムの原理に関して説
明する。
Next, the principle of the reflection hologram will be described.

【0024】図13(a)〜図13(c)に反射型ホロ
グラムに関する説明図を示す。
FIGS. 13 (a) to 13 (c) are illustrations of a reflection hologram.

【0025】図13(a)は回折光の射出方向を示す平
面図であり、図13(b)はホログラムの形成原理を説
明する図であり、また、図13(c)は記録材料内に形
成される干渉縞の状態を示す図である。
FIG. 13A is a plan view showing the emission direction of the diffracted light, FIG. 13B is a diagram for explaining the principle of forming a hologram, and FIG. It is a figure showing the state of the formed interference fringes.

【0026】反射型ホログラムは、図13(a)に示す
ように、再生用照明光72と同じ側に回折光73が射出
するホログラムである。代表例として、リップマンホロ
グラムがある。これは、図13(b)に示すように、参
照光74と物体光75との2つの光束を記録材料の両側
から入射してホログラムを形成するため、図13(c)
に示すように、干渉縞が記録材料面に対して、概ね平行
な多数の層として形成される特徴がある。
The reflection type hologram is a hologram in which the diffracted light 73 exits on the same side as the reproduction illumination light 72, as shown in FIG. A typical example is a Lippmann hologram. This is because, as shown in FIG. 13B, two luminous fluxes of the reference beam 74 and the object beam 75 are incident from both sides of the recording material to form a hologram.
As shown in (1), interference fringes are formed as a number of layers substantially parallel to the recording material surface.

【0027】なお、図12(a)〜図12(c)および
図13(a)〜図13(c)中に用いられている記号
は、参照光74の波長λ、参照光74と物体光75の挟
角θをそれぞれ表し、また、格子状の線を用いて、参照
光74および物体光75の波面76を表している。
Symbols used in FIGS. 12 (a) to 12 (c) and FIGS. 13 (a) to 13 (c) are the wavelength λ of the reference light 74, the reference light 74 and the object light. 75, and the wavefront 76 of the reference light 74 and the object light 75 is represented using a grid-like line.

【0028】ここでリップマンホログラムについて説明
する。
Here, the Lippmann hologram will be described.

【0029】リップマンホログラムは、参照光と物体光
とを記録材料面に対して互いに反対方向から入れて干渉
させる方式のホログラムである。その干渉縞は記録材料
面に平行な多数の層として記録される。リップマンホロ
グラムに光を当てると、上記干渉縞によるブラッグ反射
が誘発されるため、記録された物体の再生像を立体的に
観察できる。
The Lippmann hologram is a hologram of a system in which the reference light and the object light enter the recording material surface from opposite directions and interfere with each other. The interference fringes are recorded as multiple layers parallel to the recording material surface. When light is applied to the Lippmann hologram, Bragg reflection due to the interference fringes is induced, so that a reproduced image of the recorded object can be three-dimensionally observed.

【0030】ブラッグ反射とは、干渉縞の間隔と方向に
応じて特定波長の光が特定方向に選択的に反射される現
象である。この際、それ以外の反射されなかった波長の
光は振幅変調型ホログラムの場合には記録材料に吸収さ
れ、また、位相変調型ホログラムの場合には記録材料を
透過する。このため、リップマンホログラムは、再生用
照明光として白色光を使用することができ、しかも立体
再生像をカラーで観察できるという特長を有する。
Bragg reflection is a phenomenon in which light of a specific wavelength is selectively reflected in a specific direction according to the interval and direction of interference fringes. At this time, light of other wavelengths not reflected is absorbed by the recording material in the case of the amplitude modulation hologram, and transmits through the recording material in the case of the phase modulation hologram. For this reason, the Lippmann hologram has a feature that white light can be used as illumination light for reproduction, and that a three-dimensional reproduced image can be observed in color.

【0031】なお、振幅変調型ホログラムとは、干渉縞
の周期構造に伴う光強度分布を、光透過率分布あるいは
吸収率分布として形成した物であり、代表例として、黒
化銀粒子を用い、漂白処理を行っていない、銀塩感材ホ
ログラムが挙げられる。
The amplitude modulation type hologram is a light intensity distribution associated with the periodic structure of the interference fringes formed as a light transmittance distribution or an absorptivity distribution. As a typical example, blackened silver particles are used. A silver salt sensitive material hologram which has not been subjected to bleaching treatment is exemplified.

【0032】また、位相変調型ホログラムとは、光強度
分布を位相差分布として形成したものであり、感光層内
部の屈折率変化により干渉縞の光強度分布に対応した位
相分布を実現する方式と、表面凹凸によって位相分布を
実現する方式とに分けられる。
The phase modulation type hologram is obtained by forming a light intensity distribution as a phase difference distribution. A method of realizing a phase distribution corresponding to the light intensity distribution of the interference fringes by changing the refractive index inside the photosensitive layer. And a method of realizing a phase distribution by surface irregularities.

【0033】透過型ホログラムに対する、反射型ホログ
ラムの一例であるリップマンホログラムの特長を、以下
に列挙する。
The features of the Lippmann hologram which is an example of the reflection hologram with respect to the transmission hologram are listed below.

【0034】第1に、ホログラムからの反射光により再
生像を観察するので、普通にある物体を観察するのと状
況は同じであり、ごく自然な雰囲気で再生像を観察でき
る。
First, since the reproduced image is observed by the reflected light from the hologram, the situation is the same as when an ordinary object is observed, and the reproduced image can be observed in a very natural atmosphere.

【0035】第2に、左右方向は勿論、上下方向にも視
差がある。また、180゜近い視域の確保が可能であ
り、広い範囲から再生像を見ることができる。
Second, there is parallax not only in the horizontal direction but also in the vertical direction. Further, a viewing area close to 180 ° can be ensured, and a reproduced image can be viewed from a wide range.

【0036】第3に、観測位置を変えても再生像の色が
変わらない。
Third, even if the observation position is changed, the color of the reproduced image does not change.

【0037】第4に、像の明るさは回折効率により評価
されるが、位相変調型ホログラムの場合、効率は理論的
には最大100%に達するため、明るい再生像が得られ
る。
Fourth, the brightness of the image is evaluated by the diffraction efficiency. In the case of the phase modulation type hologram, the efficiency theoretically reaches 100% at the maximum, so that a bright reproduced image can be obtained.

【0038】第5に、複数枚の位相変調型ホログラムを
重ね合わせることで、透過光を選択反射することができ
る。また、各ホログラムの波長選択性が優れているた
め、クロストーク像が生じない。この方法により、 (a)波長分散を補償し、鮮明な再生像を得ることがで
きる。
Fifth, by superposing a plurality of phase modulation holograms, it is possible to selectively reflect transmitted light. Further, since each hologram has excellent wavelength selectivity, a crosstalk image does not occur. According to this method, (a) chromatic dispersion is compensated, and a clear reproduced image can be obtained.

【0039】(b)赤、緑、青の3本のレーザ光を用い
て、ナチュラルカラーホログラムを得ることができる。
例えば、市販の感光材料は赤感用と緑・青感用が別々で
あるため、赤成分のホログラムは赤感用の感光材料に赤
の光で記録し、緑と青成分のホログラムは緑・青感用の
感光材料に緑と青の光で二重露光して記録し、これらを
重ね合わせて、カラーホログラムとして使用できる。な
お、再生像の明るさの点では赤成分のホログラムの方が
優れているため、観測者に対して、緑・青成分のホログ
ラムを手前に、また、赤成分のホログラムを後ろ側にな
る様に重ね合わせてバランスをとる。
(B) A natural color hologram can be obtained using three laser beams of red, green and blue.
For example, commercially available photosensitive materials are different for red and green / blue, so the hologram of the red component is recorded on the photosensitive material for red with red light, and the hologram of the green and blue components is green / blue. A blue-sensitive photosensitive material can be used as a color hologram by recording by double exposure with green and blue light and superimposing them. Since the red component hologram is superior in terms of the brightness of the reconstructed image, the hologram of the green and blue components should be closer to the observer and the hologram of the red component should be closer to the observer. To balance.

【0040】上述した特長を有するため、リップマンホ
ログラムの記録材料(感光材料)には、透過型ホログラ
ムの記録材料と比較して、さらに以下の特性が求められ
た。まず、第1に、記録材料の厚みに関しては、再生の
観点では、回折光が相互に混じり合うために必要な限界
長を越え、さらに、反射率を高め、反射光を急峻な物と
するため、十分な厚みの反射層すなわち、干渉縞を持つ
必要がある。一方、記録の観点では、再生波長幅が広が
り、眼に明るく感じられるため、薄い程好ましい。参考
までに、一般のリップマンホログラムで使用されている
感光材料(乳剤)の厚みは、5〜7μm程度である。
Due to the above-mentioned features, the following characteristics were further required for the recording material (photosensitive material) of the Lippmann hologram as compared with the recording material of the transmission hologram. First, regarding the thickness of the recording material, from the viewpoint of reproduction, the limit length required for diffracted light to be mixed with each other is exceeded, the reflectance is further increased, and the reflected light is made steep. It is necessary to have a sufficiently thick reflective layer, that is, an interference fringe. On the other hand, from the viewpoint of recording, the reproduction wavelength width is widened, and the eye feels bright. For reference, the thickness of a photosensitive material (emulsion) used in a general Lippmann hologram is about 5 to 7 μm.

【0041】第2として、解像力に関しては、最低でも
約5000本/mmが必要となる。この値は大きい程良
い。これは、干渉縞間隔の逆数値以上の解像力が必要で
あること、また、空気中では記録波長の約半分の間隔で
干渉縞が生じるが、感光材料内ではその間隔がさらに屈
折率(約1.5〜1.6)の逆数倍にまで狭まるため、
上記値程度の解像力が必要となる。
Second, a resolution of at least about 5000 lines / mm is required. The larger the value, the better. This is because a resolving power equal to or greater than the reciprocal value of the interference fringe interval is required. Also, in air, interference fringes are generated at intervals of about half of the recording wavelength. 0.5 to 1.6)
A resolution of about the above value is required.

【0042】さらに、第3には、回折効率が高い変調方
式を有するホログラムを使用すべきである。すなわち、
理想的には100%の回折効率を得ることができる、屈
折率変化等による位相変調型ホログラムを使用すべきで
ある。これにより、再生像が明るくなる。従って、位相
変調振幅(屈折率差等)はできるだけ大きい方が良い。
Third, a hologram having a modulation method with high diffraction efficiency should be used. That is,
Ideally, a phase modulation hologram that can obtain a diffraction efficiency of 100% due to a change in refractive index or the like should be used. Thereby, the reproduced image becomes bright. Therefore, it is better that the phase modulation amplitude (refractive index difference and the like) is as large as possible.

【0043】上述したような特長を有する位相変調型リ
ップマンホログラムは、ホログラフィテレビジョンに好
適であるといえる。
The phase modulation type Lippmann hologram having the above-mentioned features can be said to be suitable for holographic television.

【0044】そこで、本発明は位相変調型リップマンホ
ログラムの再生原理による、実用的なホログラフィテレ
ビジョン素子およびホログラフィテレビジョン装置を提
供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a practical holographic television element and a practical holographic television device based on the principle of reproducing a phase modulation type Lippmann hologram.

【0045】[0045]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のホログラフィテレビジョン素子は、入射光が入
射し、かつ、観察者が観察する入射面を有する透明基板
と、前記入射光の進行方向に対して前記透明基板内に周
期的に配された、前記入射光に対する屈折率が、前記透
明基板の屈折率と実質的に等しく、かつ、信号の印加に
より変化する複数の光学素子とを有する。
In order to achieve the above object, a holographic television element according to the present invention comprises: a transparent substrate having an incident surface on which incident light is incident and which is observed by an observer; A plurality of optical elements that are periodically arranged in the transparent substrate with respect to the direction, the refractive index for the incident light is substantially equal to the refractive index of the transparent substrate, and is changed by application of a signal. Have.

【0046】以上の通り構成された本発明のホログラフ
ィテレビジョン素子は、屈折率がnの透明基板内に複数
の光学素子が周期的に埋設されており、屈折率が信号の
印加によりnに対してΔnだけ変化した光学素子内に入
射光が入射すると、ブラッグ条件を満たす波長の光のみ
が反射され、それ以外の光はホログラフィテレビジョン
素子を透過する。この際、光学素子の屈折率を個々に変
調することで、透明基板内に屈折率の干渉縞を入射面に
概ね平行な多数の層として形成することができ、この結
果、ホログラフィテレビジョン素子内に位相変調型リッ
プマンホログラムが形成されることとなる。
In the holographic television element of the present invention having the above-described configuration, a plurality of optical elements are periodically embedded in a transparent substrate having an index of refraction n, and the index of refraction of n is changed with respect to n by application of a signal. When the incident light enters the optical element changed by Δn, only light having a wavelength satisfying the Bragg condition is reflected, and the other light passes through the holographic television element. At this time, by modulating the refractive index of the optical element individually, interference fringes of the refractive index can be formed in the transparent substrate as a number of layers substantially parallel to the incident surface, and as a result, the holographic television element Then, a phase modulation type Lippmann hologram is formed.

【0047】本発明のホログラフィテレビジョン素子
は、複数の光学素子が液晶からなるものであってもよい
し、また、複数の光学素子が圧電結晶からなるものであ
ってもよい。
In the holographic television element of the present invention, the plurality of optical elements may be composed of liquid crystal, or the plurality of optical elements may be composed of piezoelectric crystals.

【0048】また、透明基板は、等方性ポリマからなる
ものであってもよいし、あるいは、異方性ポリマからな
るものであってもよい。特に複数の光学素子が液晶から
なり、透明基板が異方性ポリマからなる場合、異方性ポ
リマの分子間に働く長距離相互作用により、異方性を有
する液晶分子の配列方向に対して、自然に同一方向に整
列させることができるため、ホログラフィテレビジョン
素子の観察時に不透明、あるいは、曇って見えることが
大幅に抑止される。
The transparent substrate may be made of an isotropic polymer, or may be made of an anisotropic polymer. In particular, when a plurality of optical elements are made of liquid crystal and the transparent substrate is made of an anisotropic polymer, a long-range interaction acting between the molecules of the anisotropic polymer causes an alignment direction of the liquid crystal molecules having anisotropy. Since the holographic television elements can be naturally aligned in the same direction, opaque or cloudy appearance during observation of the holographic television element is largely suppressed.

【0049】また、複数の光学素子への信号の印加は前
記入射光の進行を妨げない位置に設けられているもので
あってもよい。
The signal may be applied to the plurality of optical elements at a position which does not hinder the progress of the incident light.

【0050】本発明のホログラフィテレビジョン装置
は、本発明のホログラフィテレビジョン素子と、個別に
信号を印加することで各光学素子の前記屈折率を個別に
実時間制御をすることが可能な制御部とを有する。
A holographic television apparatus according to the present invention includes a holographic television element according to the present invention and a control unit capable of individually controlling the refractive index of each optical element in real time by individually applying a signal. And

【0051】また、本発明のホログラフィテレビジョン
装置は、ホログラフィテレビジョン素子の入射面が同一
平面となるように入射光の進行方向に対して垂直な方向
に積層された複数の積層ホログラフィテレビジョン素子
を、積層ホログラフィテレビジョン素子の入射面が同一
平面となるように並列に配置されることで形成された、
少なくとも1つのホログラフィテレビジョン画面を有す
るものであってもよいし、複数のホログラフィテレビジ
ョン画面が、入射光の進行方向にも配列されたものであ
ってもよいし、隣り合う積層ホログラフィテレビジョン
素子の積層方向が略直交するように配列されたものであ
ってもよい。
Further, the holographic television device of the present invention comprises a plurality of laminated holographic television elements stacked in a direction perpendicular to the traveling direction of incident light so that the incident surface of the holographic television element is coplanar. Was formed by arranging in parallel so that the incidence surfaces of the laminated holographic television elements are coplanar,
The holographic television screen may have at least one holographic television screen, a plurality of holographic television screens may be arranged in the traveling direction of incident light, or adjacent holographic television elements. May be arranged such that the lamination directions are substantially orthogonal.

【0052】また、さらに、本発明のホログラフィテレ
ビジョン装置は、外部から送られてくる制御信号を受信
し、制御部に伝達する受信部を有するものであってもよ
いし、受信部で受信された、圧縮あるいは暗号化された
制御信号を、伸長あるいは複号化して制御部に伝達する
信号復元部を有するものであってもよい。
Further, the holographic television set of the present invention may have a receiving section for receiving a control signal sent from the outside and transmitting the control signal to the control section. Further, the control unit may have a signal restoring unit that decompresses or decodes the compressed or encrypted control signal and transmits it to the control unit.

【0053】[0053]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 (第1の実施形態)図1(a)に本発明の原理を説明す
るためのホログラフィテレビジョン素子6の概略構成図
を、また図1(b)に図1(a)に示したホログラフィ
テレビジョン素子6のC部の断面図をそれぞれ示す。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1A is a schematic configuration diagram of a holographic television element 6 for explaining the principle of the present invention, and FIG. 1B is a holographic television shown in FIG. Sectional views of a portion C of the John element 6 are shown.

【0054】ホログラフィテレビジョンの基本構成は、
透明基板1および微小な光学素子2とを有するホログラ
フィテレビジョン素子6と、光学素子2に印加する制御
信号11を個々に制御可能な制御部3と、を有するもの
からなる。
The basic configuration of a holographic television is as follows:
It comprises a holographic television element 6 having a transparent substrate 1 and a minute optical element 2, and a control unit 3 capable of individually controlling a control signal 11 applied to the optical element 2.

【0055】透明基板1は、入射面10から入射する入
射光20に対する屈折率が「n」であり、その形状は、
平面板形状であり、その厚みとしては、光学素子2を少
なくとも1個埋め込むに足るだけの厚さがあれば、後は
最低限の構造強度を確保する厚さがあれば良い。また、
その奥行きとしては、リップマンホログラムの記録材料
に求められる特性に関して上記説明したように、最低限
必要な長さである10μm程度のオーダである。入射光
20が入射する入射面10は、透明基板1の一つの側面
であり、透明基板1の平面12と垂直な面である。
The transparent substrate 1 has a refractive index of “n” with respect to the incident light 20 incident from the incident surface 10 and has a shape of
As long as it has a thickness sufficient to embed at least one optical element 2, the thickness may be sufficient to secure the minimum structural strength thereafter. Also,
The depth is on the order of 10 μm, which is the minimum required length, as described above with respect to the characteristics required for the recording material of the Lippmann hologram. The incident surface 10 on which the incident light 20 is incident is one side surface of the transparent substrate 1 and is a surface perpendicular to the plane 12 of the transparent substrate 1.

【0056】また、光学素子2は、光の波長よりもその
大きさが微小であり、透明基板1の入射面10に対して
平行な方向および垂直な方向に2次元マトリックス状
に、リップマンホログラムの記録材料に要求される解像
力程度の間隔で周期的に複数埋め込まれている。これら
光学素子2の入射光20に対する屈折率は「ほぼn」で
あるが、入射光20と垂直な方向から制御信号11が印
加された場合に屈折率が変調され、透明基板1の屈折率
との間に屈折率差「Δn」を生じるものである。尚、制
御信号11が漏れ出て、隣接する光学素子2に誤動作等
の悪影響を及ぼす事がない様にする必要がある。図1で
はその一例として、制御信号11が個々の光学素子2に
限定して、直接的に、且つ、個別に印加される構造を持
たせている。
The optical element 2 has a size smaller than the wavelength of light, and is formed into a two-dimensional matrix in a direction parallel to and perpendicular to the incident surface 10 of the transparent substrate 1. A plurality of the recording materials are periodically embedded at intervals of about the resolution required for the recording material. Although the refractive index of the optical element 2 with respect to the incident light 20 is “nearly n”, when the control signal 11 is applied from a direction perpendicular to the incident light 20, the refractive index is modulated, and the refractive index of the transparent substrate 1 is reduced. A difference in refractive index “Δn” occurs between the two. It is necessary to prevent the control signal 11 from leaking out and adversely affecting the adjacent optical element 2 such as malfunction. In FIG. 1, as an example, a structure in which the control signal 11 is applied directly and individually to each optical element 2 is provided.

【0057】制御部3は、入射光20が入射面10から
透明基板1内に入射し、透明基板1内でブラッグ反射さ
れた光が再び入射面10から透明基板1の外部に飛び出
し、観察者21に届くまでの、一連の光学系を妨げない
位置に置かれる。
The control unit 3 detects that the incident light 20 is incident on the transparent substrate 1 from the incident surface 10, and the light reflected by the Bragg in the transparent substrate 1 jumps out of the incident surface 10 to the outside of the transparent substrate 1 again. It is placed in a position that does not interfere with the series of optical systems until it reaches 21.

【0058】観察者21は、以上のような構成のホログ
ラフィテレビジョンの入射面10を入射光20の入射方
向から観察する。
The observer 21 observes the incident surface 10 of the holographic television having the above structure from the incident direction of the incident light 20.

【0059】次に、ホログラフィテレビジョン素子6の
動作原理に関して説明する。
Next, the operation principle of the holographic television element 6 will be described.

【0060】光学素子2が制御部3からの制御信号11
を印加されていない状態では、光学素子2の屈折率は透
明基板1の屈折率とほぼ一致するため、透明基板1の入
射面10に入射した入射光20は、透明基板1と光学素
子2とを交互に通過しながら、透明基板1の奧(図1
(a)および図1(b)では右側)へと進んでいく。
The optical element 2 controls the control signal 11 from the control unit 3.
Is not applied, the refractive index of the optical element 2 substantially matches the refractive index of the transparent substrate 1, so that the incident light 20 incident on the incident surface 10 of the transparent substrate 1 While passing through the transparent substrate 1 (see FIG. 1).
(A) and the right side in FIG. 1 (b)).

【0061】一方、光学素子2が制御部3からの制御信
号11を印加された状態では、光学素子2の屈折率は透
明基板1の屈折率との間に屈折率差「Δn」を生じる。
入射光20の進行方向に対して、ある空間周期に位置す
る光学素子2を連続的に選択し、この選択された光学素
子2に限定して制御信号11を印加した場合、一連の選
択された光学素子2にのみ屈折率差「Δn」が生じるた
め、透明基板1内に、その空間周期での屈折率分布が連
続的に生じることとなる。入射光20が、その屈折率分
布を有するホログラフィテレビジョン素子6内に入射す
ると、干渉現象によりブラッグ条件を満たす波長の光の
みが反射され、それ以外の光は透過する。反射光の方向
は、入射光20の波数ベクトルと屈折率分布の逆格子ベ
クトルとから指定される。
On the other hand, when the control signal 11 from the control unit 3 is applied to the optical element 2, the refractive index of the optical element 2 causes a difference “Δn” between the refractive index of the transparent substrate 1 and the refractive index.
When the optical element 2 located at a certain spatial period is continuously selected with respect to the traveling direction of the incident light 20 and the control signal 11 is applied only to the selected optical element 2, a series of selected Since the refractive index difference “Δn” occurs only in the optical element 2, the refractive index distribution at the spatial period is continuously generated in the transparent substrate 1. When the incident light 20 enters the holographic television element 6 having the refractive index distribution, only light having a wavelength satisfying the Bragg condition is reflected by an interference phenomenon, and other light is transmitted. The direction of the reflected light is specified by the wave vector of the incident light 20 and the reciprocal lattice vector of the refractive index distribution.

【0062】制御部3により透明基板1の光学素子2の
屈折率を個々に変調することで、透明基板1内に屈折率
の干渉縞を入射面10に概ね平行な多数の層として形成
することができる。しかも、制御信号11の印加方法次
第で、屈折率の干渉縞の層間隔を制御でき、更に、層の
形成角度や位置等も自在に制御できる。この結果、ホロ
グラフィテレビジョン素子6内にリップマンホログラム
が形成され、透明基板1の基板平面に平行な面内で、任
意の方向に任意波長の光を反射することができる。
By individually modulating the refractive index of the optical element 2 of the transparent substrate 1 by the control unit 3, interference fringes of the refractive index are formed in the transparent substrate 1 as a number of layers substantially parallel to the incident surface 10. Can be. In addition, depending on the application method of the control signal 11, the layer spacing of the interference fringes of the refractive index can be controlled, and furthermore, the formation angle and the position of the layer can be freely controlled. As a result, a Lippmann hologram is formed in the holographic television element 6, and light of an arbitrary wavelength can be reflected in an arbitrary direction in a plane parallel to the substrate plane of the transparent substrate 1.

【0063】また、制御部3からの光学素子2の屈折率
変調を実時間的に行うことで、ホログラフィテレビジョ
ン素子6内に形成されるリップマンホログラムもまた実
時間的に制御可能であり、ホログラフィテレビジョンと
して使用できる。
By performing the refractive index modulation of the optical element 2 from the control unit 3 in real time, the Lippmann hologram formed in the holographic television element 6 can also be controlled in real time. Can be used as a television.

【0064】なお、ホログラフィテレビジョン素子6に
は、観察者21から見て一つの方向(図1(a)および
図1(b)の場合には、水平方向)にしか光学素子2が
埋め込まれていない。このため、視差はその方向にしか
発生しない。
The optical element 2 is embedded in the holographic television element 6 only in one direction (horizontal direction in FIGS. 1A and 1B) when viewed from the observer 21. Not. Therefore, parallax occurs only in that direction.

【0065】次に、光学素子2として適用可能なホログ
ラフィック高分子分散液晶(HPDLC)に関して説明
する。
Next, a holographic polymer dispersed liquid crystal (HPDLC) applicable as the optical element 2 will be described.

【0066】従来、ホログラフィック高分子分散液晶
(HPDLC)は、コンピュータ等のカラー反射型液晶
ディスプレイ、あるいはカラー投射システムにおいて、
色純度の高いRGB光線を作成するために、従来のカラ
ーフィルタ、色素および偏光板等の光吸収素材を用いな
い、新たな反射素材として研究開発が進められて来た。
例えば、「伊達、田中、加藤、酒井:”ホログラフィ高
分子分散液晶(HPDLC)を用いた反射型表示素
子”、テレビジョン学会技術報告、第20巻、第9号、
131−136頁、平成8年(1996年)2月21日
発行」に拠れば、HPDLCセルの両面からレーザ光線
を入射することでHPDLCセル内の液晶層とポリマ層
とをRGBの個々の波長に対応した周期に分散させるこ
とにより、RGBの個々の波長を選択的に反射可能な3
種類のセルの試作に成功している。しかも、3種類のH
PDLCセルを重ね合わせて、HPDLCセル毎に電界
を印加することにより、反射光の混色を確認している。
Conventionally, holographic polymer dispersed liquid crystal (HPDLC) has been used in a color reflection type liquid crystal display such as a computer or a color projection system.
In order to produce RGB light beams with high color purity, research and development have been advanced as a new reflective material without using a conventional light absorbing material such as a color filter, a dye and a polarizing plate.
For example, "Date, Tanaka, Kato, Sakai:" Reflection-type display device using holographic polymer dispersed liquid crystal (HPDLC) ", The Institute of Television Engineers of Japan, Vol. 20, No. 9,
131-136, published on February 21, 1996 (1996), that the liquid crystal layer and the polymer layer in the HPDLC cell are separated into individual wavelengths of RGB by injecting laser beams from both sides of the HPDLC cell. 3 can be selectively reflected by dispersing the light into a period corresponding to
Prototypes of various types of cells have been successfully manufactured. Moreover, three types of H
By overlapping the PDLC cells and applying an electric field to each HPDLC cell, color mixing of reflected light is confirmed.

【0067】このようなHPDLCセルの動作原理を図
2(a)および図2(b)を用いて説明する。
The operation principle of such an HPDLC cell will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).

【0068】図2(a)は、HPDLCセルのON状態
を、図2(b)は、HPDLCセルのOFF状態をそれ
ぞれ示す。
FIG. 2A shows the ON state of the HPDLC cell, and FIG. 2B shows the OFF state of the HPDLC cell.

【0069】HPDLCセルは、ポリマ層30内に、液
晶滴(ドロップレット)状態の液晶層31を光の波長程
度の一次元的な周期を持たせて分散させ、このポリマ層
30の裏側の面(入射光120が入射する面と反対側の
面)に光吸収層82を貼付け、これに表裏両面を透明な
セル電極81、さらにその外側をガラス80で挟み込ん
だ構造を有する。
In the HPDLC cell, the liquid crystal layer 31 in a liquid crystal droplet state is dispersed in the polymer layer 30 so as to have a one-dimensional period approximately equal to the wavelength of light, and the surface on the back side of the polymer layer 30 is dispersed. A light absorbing layer 82 is attached to the surface (the surface opposite to the surface on which the incident light 120 is incident), and a transparent cell electrode 81 is sandwiched between the front and back surfaces of the light absorbing layer 82, and the outside is sandwiched between glass 80.

【0070】入射光120がこの屈折率分布に入射する
と、干渉現象によりブラッグ条件を満たす波長の光のみ
が反射され、それ以外の光は透過する。反射光、すなわ
ち、回折光173の方向は、入射光120の波数ベクト
ルと屈折率分布の逆格子ベクトルから指定される。この
特定波長を特定方向に反射した状態を図2(a)に示し
たON状態(明状態)の表示として用いる。
When the incident light 120 enters the refractive index distribution, only light having a wavelength satisfying the Bragg condition is reflected by the interference phenomenon, and other light is transmitted. The direction of the reflected light, that is, the direction of the diffracted light 173 is specified by the wave vector of the incident light 120 and the reciprocal lattice vector of the refractive index distribution. The state in which the specific wavelength is reflected in the specific direction is used as the display of the ON state (bright state) shown in FIG.

【0071】次に、この素子に電圧を印加していくと液
晶層31の配向方向が電界方向に傾き、それに伴って屈
折率が変化する。変化した液晶層31の屈折率とポリマ
層30の屈折率とが一致すると屈折率分布が消滅し、入
射光120は全て透過する。この透過光を、セルの裏面
に配置している光吸収層82によって吸収させる。この
様な状態を図2(b)に示したOFF状態(暗状態)と
して用いる。
Next, when a voltage is applied to this element, the orientation direction of the liquid crystal layer 31 is inclined in the direction of the electric field, and the refractive index changes accordingly. When the changed refractive index of the liquid crystal layer 31 matches the refractive index of the polymer layer 30, the refractive index distribution disappears, and all the incident light 120 is transmitted. This transmitted light is absorbed by the light absorbing layer 82 disposed on the back surface of the cell. Such a state is used as an OFF state (dark state) shown in FIG.

【0072】さらに、「伊達、竹内、加藤:”メモリ性
ホログラフィ高分子分散液晶(HPDLC)による反射
型表示素子”、映像情報メディア学会技術報告、第21
巻、第73号、31−36頁、平成9年(1997年)
11月28日発行」に拠れば、HPDLCセルの表側の
面からレーザ光線を入射し、裏側の面から静止物体から
の散乱光を入射することで、HPDLCセル内部にリッ
プマンホログラムを形成する事に成功しており、HPD
LCセルがリップマンホログラムの記録材料としても使
用できることが確認された。
Further, "Date, Takeuchi, and Kato:" Reflective display device using memory holographic polymer dispersed liquid crystal (HPDLC) ", ITE Technical Report, No. 21.
Vol. 73, pp. 31-36, 1997 (1997)
According to the “Issued on November 28”, a laser beam is incident on the front side of the HPDLC cell, and scattered light from a stationary object is incident on the rear side of the HPDLC cell to form a Lippmann hologram inside the HPDLC cell. Successful, HPD
It was confirmed that the LC cell could be used as a recording material for Lippman holograms.

【0073】また、「三村、住吉:”ホログラフィック
PDLC(HPDLC)の光学数値計算”、映像情報メ
ディア学会技術報告、第22巻、第5号、57−62
頁、平成10年(1998年)1月30日発行」に拠れ
ば、HPDLCの光学特性の数値計算を行うことで、H
PDLC素子の光学特性の予測を行うにまで至ってい
る。
Also, "Mimura, Sumiyoshi:" Optical Numerical Calculation of Holographic PDLC (HPDLC) ", ITE Technical Report, Vol. 22, No. 5, 57-62.
Page, issued on January 30, 1998 (1998) ", the numerical calculation of the optical characteristics of HPDLC is performed,
Even the prediction of the optical characteristics of the PDLC element has been performed.

【0074】次に、HPDLCを使用した場合の第1の
実施形態のホログラフィテレビジョン素子106に関し
て、図3(a)ないし図3(e)を用いて説明する。
Next, the holographic television element 106 of the first embodiment using the HPDLC will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (e).

【0075】図3(a)はホログラフィテレビジョン素
子106の断面図である。
FIG. 3A is a sectional view of the holographic television element 106.

【0076】本実施形態のホログラフィテレビジョン素
子106は、入射光120がまず入射する等方性のポリ
マ分子から構成され、屈折率「n」のポリマ層130
と、液晶分子134(図3(b)参照)からなる屈折率
が「ほぼn」の液晶層131とで概略構成される。液晶
層131は、上下からアライメント層133によって挟
み込まれ、さらにその上下から制御信号111が印加さ
れる電極132によって挟み込まれている。アライメン
ト層133を磨りポリマ層等で構成することにより、液
晶層131との間でホモジニアス接地境界状態が形成さ
れており、液晶層131内の液晶分子134は入射光1
20と同一方向に配向している。
The holographic television element 106 of the present embodiment is composed of isotropic polymer molecules on which the incident light 120 first enters, and has a polymer layer 130 having a refractive index of “n”.
And a liquid crystal layer 131 composed of liquid crystal molecules 134 (see FIG. 3B) and having a refractive index of “nearly n”. The liquid crystal layer 131 is sandwiched by the alignment layer 133 from above and below, and further sandwiched by the electrode 132 to which the control signal 111 is applied from above and below. By forming the alignment layer 133 from a polished polymer layer or the like, a homogeneous ground boundary state is formed between the alignment layer 133 and the liquid crystal layer 131.
It is oriented in the same direction as 20.

【0077】これら屈折率の異なる液晶層131とポリ
マ層130とを可視光の波長程度の周期に分散された構
造で、一次元の屈折率周期構造を形成する。
A one-dimensional periodic refractive index structure is formed by dispersing the liquid crystal layer 131 and the polymer layer 130 having different refractive indices in a cycle of about the wavelength of visible light.

【0078】なお、図3(a)に示すホログラフィテレ
ビジョン素子106の断面図は、図1(b)に示したホ
ログラフィテレビジョン素子6の断面図と対応してい
る。すなわち、ポリマ層130は透明基板1に、液晶層
131は光学素子2に対応している。
Note that the sectional view of the holographic television element 106 shown in FIG. 3A corresponds to the sectional view of the holographic television element 6 shown in FIG. That is, the polymer layer 130 corresponds to the transparent substrate 1, and the liquid crystal layer 131 corresponds to the optical element 2.

【0079】次に、制御信号111の印加に伴うホログ
ラフィテレビジョン素子106内の変化を図3(b)、
図3(c)、図3(d)および図3(e)を用いて説明
する。
Next, the change in the holographic television element 106 due to the application of the control signal 111 is shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. 3C, 3D, and 3E.

【0080】図3(b)は、制御信号111未印加時の
液晶層131内の液晶分子134の状態を、図3(c)
は、この状態でのポリマ層130から液晶層131に渡
る屈折率の分布状況をそれぞれ示す。
FIG. 3B shows the state of the liquid crystal molecules 134 in the liquid crystal layer 131 when the control signal 111 is not applied.
Shows the distribution of the refractive index from the polymer layer 130 to the liquid crystal layer 131 in this state.

【0081】また、図3(d)は、制御信号111印加
時の液晶層131内の液晶分子134の状態を、図3
(e)は、この状態でのポリマ層130から液晶層13
1に渡る屈折率の分布状況をそれぞれ示す。
FIG. 3D shows the state of the liquid crystal molecules 134 in the liquid crystal layer 131 when the control signal 111 is applied.
(E) shows the state in which the polymer layer 130 and the liquid crystal layer 13 are in this state.
The distribution of the refractive index over 1 is shown.

【0082】なお、図3(c)および図3(e)の矢印
Bで示す区間はポリマ層130に、また、矢印Aで示す
一点鎖線で挟まれた区間は液晶層131にそれぞれ相当
する。
The section indicated by arrow B in FIGS. 3C and 3E corresponds to the polymer layer 130, and the section sandwiched by the dashed line indicated by arrow A corresponds to the liquid crystal layer 131, respectively.

【0083】図3(b)に示すように、電源136に対
し、スイッチ135がOFFのときには、電極132間
に電界は発生しない。この状態では、液晶層131内の
液晶分子134は、アライメント層133がホモジニア
ス接地境界状態を形成するため、入射光120と同一方
向に配向しており、液晶層131の屈折率は「ほぼn」
となる。従って、ポリマ層130から液晶層131に渡
る屈折率の分布状況は、図3(c)の通り、ほぼ一定の
値となる。
As shown in FIG. 3B, when the switch 135 is OFF with respect to the power supply 136, no electric field is generated between the electrodes 132. In this state, the liquid crystal molecules 134 in the liquid crystal layer 131 are oriented in the same direction as the incident light 120 because the alignment layer 133 forms a homogeneous ground boundary state, and the refractive index of the liquid crystal layer 131 is “nearly n”.
Becomes Accordingly, the distribution of the refractive index from the polymer layer 130 to the liquid crystal layer 131 has a substantially constant value as shown in FIG.

【0084】一方、スイッチ135をONした場合、図
3(d)に示すように、電極132間に発生した電界に
より液晶層131内の液晶分子134が電界方向に配向
する結果、ポリマ層130と液晶層131の間に屈折率
差「Δn」が生じる。即ち、ポリマ層130から液晶層
131に渡る屈折率の分布状況は、図3(e)の通りと
なる。
On the other hand, when the switch 135 is turned on, as shown in FIG. 3D, the electric field generated between the electrodes 132 causes the liquid crystal molecules 134 in the liquid crystal layer 131 to be oriented in the direction of the electric field. A refractive index difference “Δn” occurs between the liquid crystal layers 131. That is, the distribution of the refractive index from the polymer layer 130 to the liquid crystal layer 131 is as shown in FIG.

【0085】ここで、上述の「三村、住吉:”ホログラ
フィックPDLC(HPDLC)の光学数値計算”、映
像情報メディア学会技術報告、第22巻、第5号、57
−62頁、平成10年(1998年)1月30日発行」
を参考として、ブラッグ反射に必要な屈折率分散周期を
以下に試算する。
Here, the above-mentioned “Mimura, Sumiyoshi:“ Optical Numerical Calculation of Holographic PDLC (HPDLC) ””, Technical Report of the Institute of Image Information and Television Engineers, Vol. 22, No. 5, 57
-62 pages, published on January 30, 1998 "
, The refractive index dispersion period required for Bragg reflection is estimated below.

【0086】ポリマ層130の波長500nmにおける
屈折率が1.51、液晶層131の波長500nmにお
ける、電界未印加時の屈折率が1.54、電界印加時の
屈折率が1.70である場合、屈折率差「Δn」は0.
19となり、ブラッグ反射を誘発するに足る屈折率分散
となる。この時、空気中での波長が500nmである光
線に対して、本特性を有するホログラフィテレビジョン
素子106内に必要な屈折率分散の周期は、500÷2
÷1.51=約166nm(解像力:約6000本/m
m)となり、この間隔に位置する液晶層131に対して
のみ、電界を選択的に印加することで、波長500nm
の光線をブラッグ反射できる。
When the refractive index of the polymer layer 130 at a wavelength of 500 nm is 1.51, the refractive index of the liquid crystal layer 131 at a wavelength of 500 nm when no electric field is applied is 1.54, and the refractive index when an electric field is applied is 1.70. , And the refractive index difference “Δn” is 0.
19, which is a refractive index dispersion sufficient to induce Bragg reflection. At this time, for a light beam having a wavelength of 500 nm in the air, the period of the refractive index dispersion required in the holographic television element 106 having this characteristic is 500 ÷ 2.
÷ 1.51 = about 166 nm (resolution: about 6000 lines / m)
m), and an electric field is selectively applied only to the liquid crystal layer 131 located at this interval, so that the wavelength is 500 nm.
Can be reflected by Bragg.

【0087】光の最小波長を400nmと置けば、上記
特性を有するホログラフィテレビジョン素子106内に
必要な屈折率分散周期は132nm(解像力:約750
0本/mm)となり、個々の液晶層131は、さらに小
さい間隔(仮に8分の1と見ても、166オングストロ
ーム)で配列させる必要がある。忠実な像再生のため、
選択すべき素材および微細加工技術等につき、一層の研
究を進める必要がある。
If the minimum wavelength of light is set to 400 nm, the refractive index dispersion period required in the holographic television element 106 having the above characteristics is 132 nm (resolution: about 750).
0 / mm), and the individual liquid crystal layers 131 need to be arranged at even smaller intervals (166 Å even if it is assumed to be 1/8). For faithful image reproduction,
Further research is needed on the materials to be selected and the fine processing technology.

【0088】なお、電極132の表面に一方向に切込み
を入れる、あるいは表面を木綿等で一方向に擦る等の適
切な表面処理を施すことで、液晶分子134をその方向
に配向させる事も可能である。このような表面処理を電
極132に施すことで上述のアライメント層133を不
要とすることができる。
It is also possible to orient the liquid crystal molecules 134 in that direction by making a cut in the surface of the electrode 132 in one direction or by rubbing the surface in one direction with cotton or the like. It is. By performing such a surface treatment on the electrode 132, the above-described alignment layer 133 can be made unnecessary.

【0089】以上、説明したように液晶層131の屈折
率を、ポリマ層130の屈折率に対して屈折率差が生じ
るように変化させてブラッグ反射をおこさせることで、
位相変調型リップマンホログラムの再生原理を用いた実
用的なホログラフィテレビジョン素子6を提供すること
ができる。
As described above, the Bragg reflection is caused by changing the refractive index of the liquid crystal layer 131 so that a refractive index difference is generated with respect to the refractive index of the polymer layer 130.
A practical holographic television element 6 using the phase modulation type Lippmann hologram reproduction principle can be provided.

【0090】このように、リップマンホログラムの再生
原理を用いることで、再生用照明光として白色光が利用
でき、ごく自然な再生像を、観察位置をかえても再生像
の色が変わらず、観察できる。
As described above, by using the reproduction principle of the Lippmann hologram, white light can be used as the reproduction illumination light, and a very natural reproduced image can be obtained even when the observation position is changed without changing the color of the reproduced image. it can.

【0091】また、本実施形態のリップマンホログラム
は位相変調型であるため、明るい再生像を観察すること
ができる。
Since the Lippmann hologram of this embodiment is of the phase modulation type, a bright reproduced image can be observed.

【0092】尚、入射光120と垂直な方向から制御信
号111を印加する為、電極132は必ずしも透明でな
くとも良い。 (第2の実施形態)次に、本発明の第2の実施形態のホ
ログラフィテレビジョン素子206に関して、図4
(a)ないし図4(e)を用いて説明する。
Note that the electrode 132 does not necessarily have to be transparent in order to apply the control signal 111 from a direction perpendicular to the incident light 120. (Second Embodiment) Next, a holographic television element 206 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS.

【0093】本実施形態のホログラフィテレビジョン素
子206は、第1の実施形態のホログラフィテレビジョ
ン素子106の等方性であるポリマ層130を異方性ポ
リマ層240として置き換えたものであり、基本的構成
は第1の実施形態と同様であるため、詳細の説明は省略
する。
The holographic television element 206 of the present embodiment is obtained by replacing the isotropic polymer layer 130 of the holographic television element 106 of the first embodiment with an anisotropic polymer layer 240. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, a detailed description is omitted.

【0094】異方性ポリマ分子241(図4(b)参
照)が入射光220と同一方向に整列する様に異方性ポ
リマ層240を作成することにより、液晶層231内の
液晶分子234も入射光220と同一方向に整列する。
これは異方性ポリマ分子241を使用することで、やは
り異方性を持つ液晶分子234を、相互の分子間に働く
長距離相互作用により自然に同一方向に整列させること
ができることによる。
By forming the anisotropic polymer layer 240 so that the anisotropic polymer molecules 241 (see FIG. 4B) are aligned in the same direction as the incident light 220, the liquid crystal molecules 234 in the liquid crystal layer 231 are also formed. It is aligned in the same direction as the incident light 220.
This is because the use of the anisotropic polymer molecules 241 allows the liquid crystal molecules 234, which also have anisotropy, to be naturally aligned in the same direction by a long-range interaction acting between the molecules.

【0095】ポリマ層に等方性ポリマを用いた場合、ポ
リマ分子の整列がランダムとなり、ポリマ分子と液晶分
子とが整列しない結果、ある角度から見ると、反射型表
示器の反射率が低下するのみならず、不透明、あるい
は、曇って見えることがあった。これを大幅に抑止する
ため、上述のように異方性ポリマを使用することで分子
間に働く長距離相互作用により、やはり異方性を持つ液
晶分子を自然に同一方向に整列させることができた。こ
の結果、不透明、あるいは、曇って見えることが大幅に
抑止される。
When an isotropic polymer is used for the polymer layer, the alignment of the polymer molecules becomes random, and the polymer molecules and the liquid crystal molecules are not aligned. As a result, the reflectance of the reflection type display decreases from a certain angle. In addition, it sometimes looked opaque or cloudy. To greatly suppress this, the use of anisotropic polymers as described above makes it possible to naturally align liquid crystal molecules that also have anisotropy in the same direction due to the long-range interaction that acts between the molecules. Was. As a result, opaque or cloudy appearance is greatly suppressed.

【0096】次に、制御信号211の印加に伴うホログ
ラフィテレビジョン素子206内の変化を図4(b)、
図4(c)、図4(d)および図4(e)を用いて説明
する。
Next, the change in the holographic television element 206 due to the application of the control signal 211 is shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. 4C, 4D, and 4E.

【0097】図4(b)は、制御信号211未印加時の
液晶層231内の液晶分子234の状態を、図4(c)
は、この状態での異方性ポリマ層240から液晶層23
1に渡る屈折率の分布状況をそれぞれ示す。
FIG. 4B shows the state of the liquid crystal molecules 234 in the liquid crystal layer 231 when the control signal 211 is not applied, as shown in FIG.
Indicates that the anisotropic polymer layer 240 in this state
The distribution of the refractive index over 1 is shown.

【0098】また、図4(d)は、制御信号211印加
時の液晶層231内の液晶分子234の状態を、図4
(e)は、この状態でのポリマ層240から液晶層23
1に渡る屈折率の分布状況をそれぞれ示す。
FIG. 4D shows the state of the liquid crystal molecules 234 in the liquid crystal layer 231 when the control signal 211 is applied.
(E) shows the state in which the polymer layer 240 and the liquid crystal layer 23 are in this state.
The distribution of the refractive index over 1 is shown.

【0099】なお、図4(c)および図4(e)の矢印
Bで示す区間はポリマ層240に、また、矢印Aで示す
一点鎖線で挟まれた区間は液晶層231にそれぞれ相当
する。
4C and 4E, the section indicated by the arrow B corresponds to the polymer layer 240, and the section between the dashed lines indicated by the arrow A corresponds to the liquid crystal layer 231.

【0100】図4(b)に示すように、電源236に対
し、スイッチ235がOFFのときには、電極232間
に電界は発生しない。この状態では、液晶層231内の
液晶分子234は、異方性ポリマ層240内の異方性ポ
リマ分子241が、入射光220と同一方向に整列する
ため、液晶層231内の液晶分子234も入射光220
と同一方向に整列しており、異方性ポリマ分子241と
液晶分子234の屈折率もほぼ一致している。従って、
異方性ポリマ層240から液晶層231に渡る、屈折率
の分布状況は、図4(c)の通り、ほぼ一定の値とな
る。
As shown in FIG. 4B, when the switch 235 is turned off with respect to the power source 236, no electric field is generated between the electrodes 232. In this state, the liquid crystal molecules 234 in the liquid crystal layer 231 are aligned in the same direction as the incident light 220 because the anisotropic polymer molecules 241 in the anisotropic polymer layer 240 are aligned. Incident light 220
And the refractive indices of the anisotropic polymer molecules 241 and the liquid crystal molecules 234 are almost the same. Therefore,
The distribution of the refractive index from the anisotropic polymer layer 240 to the liquid crystal layer 231 has a substantially constant value as shown in FIG.

【0101】一方、スイッチ235をONした場合、図
4(d)に示すように、電極232間に発生した電界に
より、液晶層231内の液晶分子234が電界方向に配
向する結果、異方性ポリマ層240と液晶層231の間
に屈折率差「Δn」が生じる。即ち、異方性ポリマ層2
40から液晶層231に渡る、屈折率の分布状況は、図
4(e)の通りとなる。
On the other hand, when the switch 235 is turned on, as shown in FIG. 4D, the electric field generated between the electrodes 232 causes the liquid crystal molecules 234 in the liquid crystal layer 231 to be oriented in the direction of the electric field. A refractive index difference “Δn” occurs between the polymer layer 240 and the liquid crystal layer 231. That is, the anisotropic polymer layer 2
The distribution of the refractive index from 40 to the liquid crystal layer 231 is as shown in FIG.

【0102】以上、本実施形態も第1の実施形態と同様
に再生用照明光として白色光が利用でき、ごく自然な再
生像を、観察できるとともに、その観察位置をかえても
再生像の色が変わらず観察でき、また、明るい再生像を
観察することができる。
As described above, in the present embodiment, as in the first embodiment, white light can be used as illumination light for reproduction, and a very natural reproduced image can be observed, and the color of the reproduced image can be observed even when the observation position is changed. Can be observed without change, and a bright reproduced image can be observed.

【0103】さらに、ポリマ層に異方性のポリマを用い
たことで、観察する画像の不透明感、曇りを払拭するこ
とができる。
Further, by using an anisotropic polymer for the polymer layer, the opacity and fogging of the image to be observed can be eliminated.

【0104】尚、入射光220と垂直な方向から制御信
号211を印加する為、電極232は必ずしも透明でな
くとも良い。 (第3の実施形態)次に、本発明の第3の実施形態のホ
ログラフィテレビジョン素子306に関して、図5
(a)ないし図5(e)を用いて説明する。
Note that, since the control signal 211 is applied from a direction perpendicular to the incident light 220, the electrode 232 is not necessarily required to be transparent. (Third Embodiment) Next, a holographic television element 306 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS.

【0105】図5(a)に示す本実施形態のホログラフ
ィテレビジョン素子306は、光学素子としてポッケル
スセル351と呼ばれる圧電結晶を用いたものである。
このポッケルスセル351のc面353(図6(a)およ
び図6(b)参照)に電極332が取付けられている。ま
た、透明基板である基板350は、電界未印加時のポッ
ケルスセル351と同一の屈折率を有する。
The holographic television element 306 of this embodiment shown in FIG. 5A uses a piezoelectric crystal called a Pockels cell 351 as an optical element.
An electrode 332 is attached to the c-plane 353 (see FIGS. 6A and 6B) of the Pockels cell 351. Further, the transparent substrate 350 has the same refractive index as the Pockels cell 351 when no electric field is applied.

【0106】なお、これ以外の構成は基本的に第1およ
び第2の実施形態で示したホログラフィテレビジョン素
子と同様の構成であるため、詳細の説明は省略する。
The remaining configuration is basically the same as that of the holographic television element shown in the first and second embodiments, and therefore, detailed description is omitted.

【0107】また、図5(a)の右側に示すように、入
射光320の進行方向にx軸、紙面の法線方向で奥行き
方向にy軸、また、これらx軸およびy軸に垂直な上向
き方向にz軸とした座標系を用いるものとする。
As shown on the right side of FIG. 5A, the x-axis is in the traveling direction of the incident light 320, the y-axis is in the depth direction in the direction normal to the plane of the drawing, and is perpendicular to the x-axis and the y-axis. It is assumed that a coordinate system having the z-axis in the upward direction is used.

【0108】ここで、ポッケルス効果に関して説明する
(「小川著:”結晶物理工学”、128−133頁、昭
和51年(1976年)11月15日発行」を参照)。
Here, the Pockels effect will be described (see “Ogawa:“ Crystal Physics Engineering ”, pp. 128-133, issued November 15, 1976 (1976))).

【0109】ポッケルス効果とは、線形電気光学効果と
も呼ばれ、屈折率をn、電界をEとおいた場合、1/n
2が電界Eに比例するという関係が成立する。これは、
圧電結晶にのみ見られる効果である。代表的な結晶とし
て、KDP結晶(KH2PO4)が挙げられる。KDP結
晶は透明な結晶であり、その外形は、図6(a)に示す
ように正方晶系をなす。KDP結晶は、また一軸結晶で
もある。屈折率楕円体の主軸をx1軸、x2軸およびx
3軸(=c軸)に取れば、x1軸およびx2軸方向の屈
折率はno(常光線屈折率)、x3軸方向の屈折率はn
e(異常光屈折率)となる。このKDP結晶に対し、K
DP結晶のc軸に平行に電界Eを印加すると、ポッケル
ス効果が発生し、KDP結晶は二軸結晶となる。新たな
屈折率楕円体の主軸をX軸、Y軸およびZ軸と取れば、
Z軸はx3軸に平行であり、X軸およびY軸は、x1軸
およびx2軸に対し、45゜の角度をなす。また、X軸
方向の屈折率nx、および、Y軸方向の屈折率nyは、 nx=no−0.5×no3×r×E ny=no+0.5×no3×r×E で表される。
The Pockels effect is also called a linear electro-optic effect. When the refractive index is n and the electric field is E, 1 / n
The relationship that 2 is proportional to the electric field E is established. this is,
This effect is found only in piezoelectric crystals. A typical crystal is a KDP crystal (KH 2 PO 4 ). The KDP crystal is a transparent crystal, and its outer shape has a tetragonal system as shown in FIG. KDP crystals are also uniaxial crystals. The main axes of the index ellipsoid are x1, x2 and x
Taking three axes (= c-axis), the refractive index in the x1-axis and x2-axis directions is no (ordinary ray refractive index), and the refractive index in the x3-axis direction is n
e (abnormal light refractive index). For this KDP crystal, K
When an electric field E is applied in parallel to the c-axis of the DP crystal, the Pockels effect occurs, and the KDP crystal becomes a biaxial crystal. If the main axes of the new index ellipsoid are taken as the X axis, Y axis and Z axis,
The Z axis is parallel to the x3 axis, and the X and Y axes make an angle of 45 ° with the x1 and x2 axes. The refractive index nx in the X-axis direction and the refractive index ny in the Y-axis direction are represented by nx = no−0.5 × no 3 × r × E ny = no + 0.5 × no 3 × r × E You.

【0110】ここで比例定数rはポッケルス係数と呼ば
れるものである。
Here, the proportionality constant r is called a Pockels coefficient.

【0111】このKDP結晶に関して、Z軸に垂直な平
面でKDP結晶をカットする。本カット面は一般に、
「c面」と呼ばれ、本c面353に電極を付けたもの
が、一般に「ポッケルスセル」と呼ばれる。
With respect to this KDP crystal, the KDP crystal is cut on a plane perpendicular to the Z axis. This cut surface is generally
The “c-plane”, in which the c-plane 353 is provided with electrodes, is generally called a “Pockels cell”.

【0112】本実施形態では、図6(b)に示すよう
に、X軸、Y軸およびZ軸に平行な平面でKDP結晶を
カットし、Z軸に垂直なカット麺であるC面353に電
極332を付けたポッケルスセルを、光学素子2として
使用したものである。
In this embodiment, as shown in FIG. 6B, the KDP crystal is cut on a plane parallel to the X-axis, the Y-axis and the Z-axis, and cut on the C-plane 353 which is a cut noodle perpendicular to the Z-axis. The Pockels cell provided with the electrode 332 is used as the optical element 2.

【0113】次に、制御信号311の印加に伴う、ホロ
グラフィテレビジョン素子306内の各方向での屈折率
の変化を図5(b)、図5(c)、図5(d)および図
5(e)に示す。ここで、入射光320の進行方向をx
軸方向、制御信号311の印加方向をz軸方向とする
(図5(a)参照)。
Next, changes in the refractive index in each direction in the holographic television element 306 due to the application of the control signal 311 will be described with reference to FIGS. 5 (b), 5 (c), 5 (d) and 5 (c). (E). Here, the traveling direction of the incident light 320 is x
The axial direction and the application direction of the control signal 311 are defined as the z-axis direction (see FIG. 5A).

【0114】なお、図5(b)ないし図5(e)の矢印
Bで示す区間は基板350に、また、矢印Aで示す一点
鎖線で挟まれた区間はポッケルスセル351にそれぞれ
相当する。
The section indicated by the arrow B in FIGS. 5B to 5E corresponds to the substrate 350, and the section sandwiched by the dashed line indicated by the arrow A corresponds to the Pockels cell 351.

【0115】図5(b)および図5(c)は、制御信号
311未印加時の基板350からポッケルスセル351
に渡る、屈折率の分布状況を示す。即ち、制御信号31
1未印加のため、電極332間に電界が発生していな
い。このため、屈折率楕円体の主軸はx1軸、x2軸お
よびx3軸を向き、y軸方向の屈折率は、基板350、
ポッケルスセル351共に、no(常光線屈折率)とな
り、z軸方向の屈折率は、共にne(異常光屈折率)と
なる。即ち、屈折率は奥行き座標xに拠らず、一定の値
を取る。
FIGS. 5B and 5C show the Pockels cell 351 from the substrate 350 when the control signal 311 is not applied.
3 shows the distribution of the refractive index over the range. That is, the control signal 31
Since no 1 is applied, no electric field is generated between the electrodes 332. For this reason, the main axes of the refractive index ellipsoid point in the x1, x2, and x3 axes, and the refractive index in the y-axis direction is
Both the Pockels cells 351 have no (ordinary light refractive index), and the refractive indexes in the z-axis direction both have ne (excessive light refractive index). That is, the refractive index takes a constant value regardless of the depth coordinate x.

【0116】図5(d)および図5(e)は、制御信号
311印加時の基板350からポッケルスセル351に
渡る、屈折率の分布状況を示す。即ち、制御信号311
の印加により、電極332間に電界が発生した結果、屈
折率楕円体の主軸がX軸(=x軸)、Y軸(=y軸)お
よびZ軸(=z軸)に変化している。y軸方向の屈折率
は、基板350側がnoのままであるのに対し、ポッケ
ルスセル351側がno+0.5×no3×r×Eとな
り、屈折率差「Δn=0.5×no3×r×E」が生じ
ている。なお、z軸方向の屈折率は、共にneのまま
で、変わらない。
FIGS. 5D and 5E show the distribution of the refractive index from the substrate 350 to the Pockels cell 351 when the control signal 311 is applied. That is, the control signal 311
As a result, an electric field is generated between the electrodes 332, so that the main axis of the refractive index ellipsoid changes to the X axis (= x axis), the Y axis (= y axis), and the Z axis (= z axis). The refractive index in the y-axis direction is no + on the substrate 350 side, but no + 0.5 × no 3 × r × E on the Pockels cell 351 side, and the refractive index difference “Δn = 0.5 × no 3 × r × E ”has occurred. The refractive index in the z-axis direction remains unchanged at ne, and does not change.

【0117】この結果、y軸方向に電界成分を有する光
が、屈折率分散の中を進行することとなり、所定のブラ
ッグ反射を生じさせることができる。
As a result, light having an electric field component in the y-axis direction travels in the refractive index dispersion, and can generate a predetermined Bragg reflection.

【0118】また、本発明では、圧電結晶として、KD
P結晶を用いたが、他の圧電結晶(ADP(NH42
4)等)を用いてポッケルスセルを作成してもよい。
In the present invention, KD is used as the piezoelectric crystal.
Although a P crystal was used, another piezoelectric crystal (ADP (NH 4 H 2 P
Pockels cell may be created using O 4 ).

【0119】以上、結晶を用いた本実施形態も液晶を用
いた第1および第2の実施形態と同様に再生用照明光と
して白色光が利用でき、ごく自然な再生像を観察できる
とともに、その観察位置をかえても再生像の色が変わら
ず観察でき、また、比較的明るい再生像を観察すること
ができる。
As described above, in the present embodiment using a crystal, white light can be used as illumination light for reproduction similarly to the first and second embodiments using liquid crystal, and a very natural reproduced image can be observed. Even when the observation position is changed, the color of the reproduced image can be observed without change, and a relatively bright reproduced image can be observed.

【0120】尚、入射光320と垂直な方向から制御信
号311を印加する為、電極332は必ずしも透明でな
くとも良い。 (第4の実施形態)次に、本発明の第4の実施形態のホ
ログラフィテレビジョン7の概略構成図を図7(a)お
よび図7(b)に示す。
Note that, since the control signal 311 is applied from a direction perpendicular to the incident light 320, the electrode 332 does not necessarily have to be transparent. (Fourth Embodiment) Next, FIGS. 7A and 7B are schematic structural views of a holographic television 7 according to a fourth embodiment of the present invention.

【0121】図7(a)および図7(b)のホログラフ
ィテレビジョン7は、第1の実施形態で示したホログラ
フィテレビジョン素子6を用いている。
The holographic television 7 shown in FIGS. 7A and 7B uses the holographic television element 6 shown in the first embodiment.

【0122】図7(a)のホログラフィテレビジョン7
は、ホログラフィテレビジョン素子6を入射光20に対
して垂直な方向に複数段重ね合わせることによって構成
される。ホログラフィテレビジョン素子6が平面的に積
み重なっただけの構造であり、垂直方向に多段のスリッ
トを有する、マルチスリットレインボウホログラムと構
造的には同一と言える。
The holographic television 7 shown in FIG.
Is constituted by stacking a plurality of holographic television elements 6 in a direction perpendicular to the incident light 20. The holographic television element 6 has a structure in which the holographic television elements 6 are merely stacked in a plane, and can be said to be structurally the same as a multi-slit rainbow hologram having multiple slits in the vertical direction.

【0123】これにより、ホログラフィテレビジョン7
の視域を、上下左右方向に拡げることができ、特に左右
方向では180゜近くの広範囲から再生像を観察するこ
とが可能となる。更に、ホログラフィテレビジョン素子
6の積み重ねの間隔が非常に狭いため、観察者21から
は1台のホログラフィテレビジョン7として、再生像を
観察することができる。
Thus, the holographic television 7
Can be expanded in the up, down, left, and right directions, and in particular, in the left and right directions, a reproduced image can be observed from a wide range near 180 °. Furthermore, since the interval between the stacked holographic television elements 6 is very narrow, the observer 21 can observe the reproduced image as one holographic television 7.

【0124】図7(b)のホログラフィテレビジョン7
は、ホログラフィテレビジョン素子6を入射光20に対
して垂直な方向に複数段重ね合わせるだけでなく、入射
光20の進行方向に複数段重ね合わせることによって構
成されたものである。
The holographic television 7 shown in FIG.
Is constructed by not only overlapping the holographic television element 6 in a plurality of stages in a direction perpendicular to the incident light 20 but also overlapping a plurality of stages in the traveling direction of the incident light 20.

【0125】これにより、リップマンホログラムの特長
として上述したように、透過光の選択反射が可能とな
り、波長分散の補償、再生像の鮮明化、および、再生カ
ラーのナチュラル化を実現できる。
As described above, as a feature of the Lippmann hologram, selective reflection of transmitted light becomes possible, and compensation of chromatic dispersion, clarification of a reproduced image, and naturalization of a reproduced color can be realized.

【0126】なお、本実施形態ではホログラフィテレビ
ジョン素子6を用いた実施形態としたが、第2および第
3の実施形態に示したホログラフィテレビジョン素子を
用いるものでもよい。
In this embodiment, the holographic television element 6 is used. However, the holographic television element shown in the second and third embodiments may be used.

【0127】以上、本実施形態のホログラフィテレビジ
ョンは、第1ないし第3の実施形態で説明したホログラ
フィテレビジョン素子を用いたことで、上下左右方向に
視域を拡げ、広い範囲から観察できるとともに、再生用
照明光として白色光が利用でき、ごく自然な再生像の観
察を、広い範囲から観察できるとともに、観察位置をか
えても再生像の色が変わらず観察でき、また、明るい再
生像を観察することができる。 (第5の実施形態)次に、本発明の第5の実施形態のホ
ログラフィテレビジョン17の概略構成図を図8(a)
および図8(b)に示す。
As described above, the holographic television of this embodiment uses the holographic television elements described in the first to third embodiments, so that the viewing area can be widened in the up, down, left, and right directions, and observation can be performed from a wide range. In addition, white light can be used as the illumination light for reproduction, and a very natural reproduction image can be observed from a wide range, and the color of the reproduction image can be observed even when the observation position is changed. Can be observed. (Fifth Embodiment) Next, a schematic configuration diagram of a holographic television 17 according to a fifth embodiment of the present invention is shown in FIG.
And FIG. 8 (b).

【0128】図8(a)および図8(b)のホログラフ
ィテレビジョン17は、第1の実施形態で示したホログ
ラフィテレビジョン素子6を用いている。
The holographic television 17 shown in FIGS. 8A and 8B uses the holographic television element 6 shown in the first embodiment.

【0129】図8(a)に示すホログラフィテレビジョ
ン17は、外部から送られてくる制御信号を受信し、制
御部3に伝達する受信部4を有するものであり、これに
より、リップマンホログラムのホログラム情報の遠隔伝
送と再生を可能とする。
The holographic television set 17 shown in FIG. 8A has a receiving section 4 for receiving a control signal sent from the outside and transmitting the control signal to the control section 3, thereby providing a hologram of a Lippmann hologram. Enables remote transmission and reproduction of information.

【0130】また、図8(b)に示すホログラフィテレ
ビジョン17は、図8(a)で示した構成に加えて、さ
らに、受信部4で受信された、圧縮あるいは暗号化され
た制御信号を伸長あるいは複号化して制御部3に伝達す
る信号復元部5を有する。
The holographic television set 17 shown in FIG. 8B further includes, in addition to the configuration shown in FIG. 8A, the compressed or encrypted control signal received by the receiving section 4. It has a signal restoring unit 5 which expands or decodes and transmits it to the control unit 3.

【0131】ホログラム情報の伝送は膨大な情報量とな
るため、圧縮伝送は必須である。また、スクランブルを
掛けて伝送することが可能となり、セキュリティ面の対
策をも講じ得る。このことから、将来における、リップ
マンホログラム対応のホログラフィ放送システムの実現
が可能となる。
Since transmission of hologram information requires a huge amount of information, compression transmission is essential. In addition, it becomes possible to transmit the data after scrambling, so that security measures can be taken. This makes it possible to realize a holographic broadcast system compatible with Lippmann holograms in the future.

【0132】なお、本実施形態ではホログラフィテレビ
ジョン素子6を用いた実施形態としたが、第2および第
3の実施形態に示したホログラフィテレビジョン素子を
用いるものでもよい。
Although the holographic television element 6 is used in this embodiment, the holographic television element shown in the second and third embodiments may be used.

【0133】また、図7(b)に示したように、入射光
20の進行方向に複数段重ね合わせることによって構成
されたホログラフィテレビジョンであってもよい。
Further, as shown in FIG. 7B, the holographic television may be constituted by superposing a plurality of stages in the traveling direction of the incident light 20.

【0134】以上、本実施形態のホログラフィテレビジ
ョンは、外部から送られてきた信号を受信した信号を再
生像としてみるとき、第4の実施形態と同様に、第1な
いし第3の実施形態で説明したホログラフィテレビジョ
ン素子を用いたことで、上下左右方向に視域を拡げ、広
い範囲から観察できるとともに再生用照明光として白色
光が利用でき、ごく自然な再生像を、広い範囲から観察
できるとともに、その観察位置をかえても再生像の色が
変わらず観察でき、また、明るい再生像を観察すること
ができる。 (第6の実施形態)次に、本発明の第6の実施形態のホ
ログラフィテレビジョン27の概略構成図を図9に示
す。
As described above, in the holographic television according to the present embodiment, when a signal received from an external device is received as a reproduced image, as in the fourth embodiment, the holographic television according to the first to third embodiments has the same structure. By using the described holographic television element, the viewing area can be expanded in the up, down, left, and right directions, and observation can be performed from a wide range, and white light can be used as illumination light for reproduction, and a very natural reproduced image can be observed from a wide range. In addition, even if the observation position is changed, the color of the reproduced image can be observed without change, and a bright reproduced image can be observed. (Sixth Embodiment) Next, FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of a holographic television 27 according to a sixth embodiment of the present invention.

【0135】図9のホログラフィテレビジョン27は、
第1の実施形態で示したホログラフィテレビジョン素子
6を用いている。
The holographic television 27 shown in FIG.
The holographic television element 6 shown in the first embodiment is used.

【0136】本実施形態のホログラフィテレビジョン2
7は、第4および第5の実施形態に示したホログラフィ
テレビジョン素子6の配列方向が縦方向に重ね合わせた
のみとしていたのに対し、幾つかのホログラフィテレビ
ジョン素子6の入射面10の方向を、同一方向に規則正
しく重ね合わせて構成されたホログラフィテレビジョン
セル8を一つの単位とし、このホログラフィテレビジョ
ンセル8を、ホログラフィテレビジョン素子6の重ね合
わせの方向であるセル方向9が縦横交互となるように順
次数段重ね合わせることによって構成されたものであ
る。
The holographic television 2 of the present embodiment
Reference numeral 7 indicates that the arrangement direction of the holographic television elements 6 shown in the fourth and fifth embodiments is only superimposed in the vertical direction, while the direction of the incident surface 10 of some holographic television elements 6 Is a unit, and the holographic television cell 8 formed by regularly superimposing the holographic television elements 6 in the same direction is used as a unit. It is configured by overlapping several stages in order.

【0137】ホログラフィテレビジョンセル8が有する
視差の方向はセル方向9に一致する。
The direction of the parallax of the holographic television cell 8 coincides with the cell direction 9.

【0138】本実施形態の場合、一方向の視差をもつに
過ぎないホログラフィテレビジョンセル8をセル方向9
が縦横交互に重ね合わせることで、擬似的に上下左右方
向、すなわち、二次元方向の視差をもつように再生像を
見ることができる。
In the case of the present embodiment, the holographic television cell 8 having only one direction of parallax is replaced with the cell direction 9.
Are alternately overlapped vertically and horizontally, so that a reproduced image can be viewed in a pseudo manner in the vertical and horizontal directions, that is, in a two-dimensional direction.

【0139】なお、本実施形態では、ホログラフィテレ
ビジョンセル8を矩形型とし、セル方向9が縦横交互と
なるように順次数段重ね合わせる実施形態としたが、ホ
ログラフィテレビジョンセル8は例えば六角形等の任意
の形状を有していても良く、また、ホログラフィテレビ
ジョンセル8を構成するホログラフィテレビジョン素子
6も全てが同一方向を向いていなくても良い。
In this embodiment, the holographic television cell 8 is rectangular, and the holographic television cell 8 is, for example, a hexagonal cell in which the cell directions 9 are vertically and horizontally alternately stacked in several stages. And the like, and all the holographic television elements 6 constituting the holographic television cell 8 do not have to face in the same direction.

【0140】また、本実施形態ではホログラフィテレビ
ジョン素子6を用いた実施形態としたが、第2および第
3の実施形態に示したホログラフィテレビジョン素子を
用いるものでもよい。
In this embodiment, the holographic television element 6 is used, but the holographic television element shown in the second and third embodiments may be used.

【0141】さらに、図7(b)に示したように、入射
光20の進行方向に複数段重ね合わせることによって構
成されてもよいし、図8(a)および図8(b)に示し
た受信部あるいは信号復元部を備えたものあってもよ
い。
Further, as shown in FIG. 7 (b), it may be constituted by superposing a plurality of stages in the traveling direction of the incident light 20, or as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). Some may include a receiving unit or a signal restoring unit.

【0142】以上、本実施形態のホログラフィテレビジ
ョンは、第4の実施形態と同様に、第1ないし第3の実
施形態で説明したホログラフィテレビジョン素子を用い
たことで、再生用照明光として白色光が利用でき、ごく
自然な明るい再生像を観察位置をかえても再生像の色が
変わらず観察でき、広い視域を確保できるとともに、上
下左右方向に視差をもつように再生像を観察することが
できる。
As described above, the holographic television of the present embodiment uses the holographic television element described in the first to third embodiments, as in the fourth embodiment, so that white light can be used as reproduction illumination light. Light can be used, and a very natural bright reconstructed image can be observed without changing the color of the reconstructed image even if the observation position is changed, a wide viewing area can be secured, and the reconstructed image is observed so that there is parallax in the vertical and horizontal directions. be able to.

【0143】[0143]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ホ
ログラフィテレビジョン素子内に位相変調型リップマン
ホログラムが形成されることとなる。これにより、再生
用照明光として白色光を使用でき、ごく自然な雰囲気で
再生像を観察でき、広い範囲から再生像を見ることがで
き、観測位置を変えても再生像の色が変わらず、明るい
再生像が得られ、クロストーク像が生じない、鮮明なナ
チュラルカラーホログラムを得ることができる。
As described above, according to the present invention, a phase modulation type Lippmann hologram is formed in a holographic television element. As a result, white light can be used as illumination light for reproduction, the reproduced image can be observed in a very natural atmosphere, the reproduced image can be viewed from a wide range, and even if the observation position is changed, the color of the reproduced image does not change. A clear natural color hologram can be obtained in which a bright reproduced image is obtained and a crosstalk image is not generated.

【0144】特に複数の光学素子が液晶からなり、透明
基板が異方性ポリマからなる場合、異方性ポリマの分子
間に働く長距離相互作用により、異方性を有する液晶分
子の配列方向に対して、自然に同一方向に整列させるこ
とができる。これにより、ホログラフィテレビジョン素
子の観察時に不透明、あるいは、曇って見えることが大
幅に抑止される。
In particular, when a plurality of optical elements are made of liquid crystal and the transparent substrate is made of an anisotropic polymer, a long-range interaction acting between the molecules of the anisotropic polymer causes the liquid crystal molecules having anisotropy to be aligned in the alignment direction. In contrast, they can be naturally aligned in the same direction. As a result, the holographic television element is largely prevented from appearing opaque or cloudy when observed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ホログラフィテレビジョンの原理を説明するた
めの図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of holographic television.

【図2】HPDLCセルの動作原理を説明する図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation principle of an HPDLC cell.

【図3】本発明の第1の実施形態のホログラフィテレビ
ジョン素子を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a holographic television element according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施形態のホログラフィテレビ
ジョン素子を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a holographic television element according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施形態のホログラフィテレビ
ジョン素子を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a holographic television element according to a third embodiment of the present invention.

【図6】KDP結晶を示す図である。FIG. 6 is a view showing a KDP crystal.

【図7】本発明の第4の実施形態のホログラフィテレビ
ジョンの概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a holographic television according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施形態のホログラフィテレビ
ジョンの概略構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a holographic television according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第6の実施形態のホログラフィテレビ
ジョンの概略構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a holographic television according to a sixth embodiment of the present invention.

【図10】従来のホログラフィテレビジョンシステムの
表示部の原理を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the principle of a display unit of a conventional holographic television system.

【図11】図10に示した従来のホログラフィテレビジ
ョンシステムの応用例を示す図である。
11 is a diagram showing an application example of the conventional holographic television system shown in FIG.

【図12】透過型ホログラムの原理を説明する図であ
る。
FIG. 12 is a diagram illustrating the principle of a transmission hologram.

【図13】反射型ホログラムの原理を説明する図であ
る。
FIG. 13 is a diagram illustrating the principle of a reflection hologram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透明基板 2 光学素子 3 制御部 4 受信部 5 信号復元部 6、106、206、306 ホログラフィテレビジ
ョン素子 7、17、27 ホログラフィテレビジョン 8 ホログラフィテレビジョンセル 9 セル方向 10 入射面 11、111、211、311 制御信号 12 平面 20、120、220、320 入射光 21、421 観察者 30、130 ポリマ層 31、131、231 液晶層 132、232、332 電極 133 アライメント層 134、234 液晶分子 135、235 スイッチ 136、236 電源 240 異方性ポリマ層 241 異方性ポリマ分子 350 基板 351 ポッケルスセル 60 高精細液晶表示パネル 61 通常のマトリクス配置型液晶素子 62 送信部 63 液晶駆動部 64 レーザ光源 65 単純マトリクス液晶表示素子 66 映像メモリ 67 点物体光源 70 ホログラム 71 伝送路 72 再生用照明光 73、173 回折光 74 参照光 75 物体光 76 波面 80 ガラス 81 セル電極 82 光吸収層 353 c面
Reference Signs List 1 transparent substrate 2 optical element 3 control unit 4 receiving unit 5 signal restoring unit 6, 106, 206, 306 holographic television element 7, 17, 27 holographic television 8 holographic television cell 9 cell direction 10 incidence plane 11, 111, 211, 311 control signal 12 plane 20, 120, 220, 320 incident light 21, 421 observer 30, 130 polymer layer 31, 131, 231 liquid crystal layer 132, 232, 332 electrode 133 alignment layer 134, 234 liquid crystal molecule 135, 235 Switch 136, 236 Power supply 240 Anisotropic polymer layer 241 Anisotropic polymer molecule 350 Substrate 351 Pockels cell 60 High definition liquid crystal display panel 61 Normal matrix arrangement type liquid crystal element 62 Transmitting unit 63 Liquid crystal driving unit 64 Laser light source 65 Simple matrix Liquid crystal display element 66 image memory 67 point object light source 70 hologram 71 transmission path 72 reproduction illumination light 73,173 diffracted light 74 reference light 75 object light 76 wavefront 80 glass 81 cell electrode 82 light absorption layer 353 c-plane

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 CA01 CA05 CA08 CA22 CA30 2K008 AA00 BB04 BB05 CC01 CC03 DD02 DD23 FF03 FF07 HH19 HH26 5C061 AA29 AB11 AB12 AB14 AB17 AB24 5C094 AA01 AA08 AA12 BA43 BA65 BA87 CA30 DA01 DA03 DB01 DB02 EA10 EB02 ED11 ED14 FA01 FA02 FB01 FB20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H049 CA01 CA05 CA08 CA22 CA30 2K008 AA00 BB04 BB05 CC01 CC03 DD02 DD23 FF03 FF07 HH19 HH26 5C061 AA29 AB11 AB12 AB14 AB17 AB24 5C094 AA01 AA08 AA12 BA43 BA65 DA03 DB EB02 ED11 ED14 FA01 FA02 FB01 FB20

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射光が入射し、かつ、観察者が観察す
る入射面を有する透明基板と、 前記入射光の進行方向に対して前記透明基板内に周期的
に配された、前記入射光に対する屈折率が、前記透明基
板の屈折率と実質的に等しく、かつ、信号の印加により
変化する複数の光学素子とを有するホログラフィテレビ
ジョン素子。
1. A transparent substrate on which incident light is incident and having an incident surface on which an observer observes, and the incident light periodically arranged in the transparent substrate with respect to a traveling direction of the incident light. And a plurality of optical elements having a refractive index substantially equal to the refractive index of the transparent substrate and changing with the application of a signal.
【請求項2】 前記複数の光学素子が液晶からなる請求
項1に記載のホログラフィテレビジョン素子。
2. The holographic television element according to claim 1, wherein the plurality of optical elements are made of liquid crystal.
【請求項3】 前記複数の光学素子が圧電結晶からなる
請求項1に記載のホログラフィテレビジョン素子。
3. The holographic television element according to claim 1, wherein the plurality of optical elements are made of a piezoelectric crystal.
【請求項4】 前記透明基板が等方性ポリマからなる請
求項1または2に記載のホログラフィテレビジョン素
子。
4. The holographic television device according to claim 1, wherein the transparent substrate is made of an isotropic polymer.
【請求項5】 前記透明基板が異方性ポリマからなる請
求項1または2に記載のホログラフィテレビジョン素
子。
5. The holographic television device according to claim 1, wherein the transparent substrate is made of an anisotropic polymer.
【請求項6】 前記複数の光学素子への信号の印加は前
記入射光の進行を妨げない位置に設けられている請求項
1ないし5のいずれか1項に記載のホログラフィテレビ
ジョン素子。
6. The holographic television device according to claim 1, wherein application of a signal to the plurality of optical elements is provided at a position that does not hinder the progress of the incident light.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1項に記載
のホログラフィテレビジョン素子と、 個別に前記信号を印加することで前記各光学素子の前記
屈折率を個別に実時間制御をすることが可能な制御部
と、を有するホログラフィテレビジョン装置。
7. The holographic television element according to claim 1, wherein the refractive index of each optical element is individually controlled in real time by individually applying the signal. A holographic television device comprising:
【請求項8】 前記ホログラフィテレビジョン素子の前
記入射面が同一平面となるように前記入射光の進行方向
に対して垂直な方向に積層された複数の積層ホログラフ
ィテレビジョン素子を、前記積層ホログラフィテレビジ
ョン素子の入射面が同一平面となるように並列に配置さ
れることで形成された、少なくとも1つのホログラフィ
テレビジョン画面を有する請求項7に記載のホログラフ
ィテレビジョン装置。
8. A multi-layer holographic television device, comprising: a plurality of multi-layer holographic television elements stacked in a direction perpendicular to a traveling direction of the incident light so that the incident surface of the holographic television element is coplanar. 8. The holographic television apparatus according to claim 7, comprising at least one holographic television screen formed by arranging the entrance surfaces of the television elements in parallel so as to be on the same plane.
【請求項9】 複数の前記ホログラフィテレビジョン画
面が、前記入射光の進行方向にも配列された請求項8に
記載のホログラフィテレビジョン装置。
9. The holographic television apparatus according to claim 8, wherein the plurality of holographic television screens are arranged also in a traveling direction of the incident light.
【請求項10】 隣り合う前記積層ホログラフィテレビ
ジョン素子の積層方向が略直交するように配列された請
求項8または9に記載のホログラフィテレビジョン装
置。
10. The holographic television device according to claim 8, wherein the laminated holographic television elements adjacent to each other are arranged so that the laminating directions thereof are substantially orthogonal.
【請求項11】 外部から送られてくる制御信号を受信
し、前記制御部に伝達する受信部を有する請求項7ない
し10のいずれか1項に記載のホログラフィテレビジョ
ン装置。
11. The holographic television apparatus according to claim 7, further comprising a receiving unit that receives a control signal sent from outside and transmits the control signal to the control unit.
【請求項12】 前記受信部で受信された、圧縮あるい
は暗号化された制御信号を、伸長あるいは複号化して前
記制御部に伝達する信号復元部、を有する請求項11に
記載のホログラフィテレビジョン装置。
12. The holographic television according to claim 11, further comprising: a signal restoring unit that decompresses or decodes the compressed or encrypted control signal received by the receiving unit and transmits the decompressed or encrypted control signal to the control unit. apparatus.
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