JP2004517347A - ホログラフィック・ディスプレイ - Google Patents

Abstract

本発明は、空間的構造物を記録しかつ再生するためのホログラフィック・ディスプレイであって、マスタ・ホログラムを形成するホログラフィック・スクリーンを有し、さらに、空間的構造物を再生するために、ホログラフィック・スクリーンを照明する投射装置を有するホログラフィック・ディスプレイに関する。
本発明は、専用の投射装置にそれぞれ割り当てられた複数のホログラフィック・スクリーンから構成されるホログラフィック・ディスプレイである。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の一般的に限定された形態によるホログラフィック・ディスプレイに関する。
【０００２】
ＤＥ３７３５９８３Ｃ２に開示された一般的なホログラフィック・ディスプレイにおいて、ホログラム像を記録した結果として、ホログラム像をホログラム板の後ろに得ることができるが、ホログラム板の表面は球面波の参照レーザ光によって照射され、ホログラム板の裏面は物体レーザ光によって照射され、この物体レーザ光は拡散器によって散乱され、物体を透照し、そこではホログラム乳剤層の厚み方向に広がる干渉縞が記録されるように、ホログラム感光乾板上に光束が重ねられる。このように記録されたホログラム像を再生するために、ホログラム板は、ホログラムを記録するために使用された参照光と同じ方向の光源によって照射される。ブラッグの条件を満足する波長の光だけが反射され、したがって、物体の仮想像（虚像）がホログラム板の後ろに生成される。ホログラム体を生成するために、物体ビームと参照ビームとで露光されるホログラフィック記録のための記録媒体が使用される。ホログラム体内側の物体ビームと参照ビームとの干渉は、ブラッグ面の配列を作り出す。複数の像を記録するホログラム体の能力は、同時にカラーホログラムの生成を可能にする。ホログラムの記録は、可能な限り正確な青、緑、および赤の三原色を放出できるレーザを必要とする。３つのレーザ束は、等しい角度で記録媒体を同時に露光する。３つのホログラムは、露光後、ホログラム体に同時に記録される。カラーホログラムの再生は、各部分的なホログラムが、記録されたカラーだけによって再構築されるという、ホログラム体の特性である識別の特徴によって提供される。したがって再生は、記録にすでに使用されたレーザを用いて最も良く行われる。カラー成分が正確に重み付けされている場合、３つの再構築されるカラーの個別部分は、重ね合わされてカラーの忠実な像を形成する。
【０００３】
このタイプのホログラフィック・ディスプレイにおいては、スクリーン面積が増加するにつれて、記録技術および投射装置の要求がよりきびしくなるということが不都合である。前方投射の場合、いつでも起こりうるスクリーンのよごれが、見え方を損ねる。特に再生の場合、投射器がスクリーンに対して移動することは許されない。したがって、安定した、振動から隔離された懸架体を作り出す必要がある。さらに、ビーム経路は、人および物体によって遮断される可能性がある。ビーム経路の折り曲げに関わらず、構造は、かなりの設置深さを必要とする。
【０００４】
本発明の目的は、像品質を低下させることなく大きなスクリーン面積を有することができる虚像を生成するホログラフィック・ディスプレイを提供することであり、スクリーン面積は任意の所望の表面を有することが可能である。
【０００５】
本発明によれば、この目的は請求項１の特徴によって達成される。本発明の主題の有利な改良および展開は従属請求項の形態によって特徴付けられる。
【０００６】
これらの改善の実質的な長所は、ディスプレイが、像品質の低下を受けることなく大きなスクリーン面積を有することができることにある。虚像面は、虚像距離が可変であるように設定することができる。３次元表示が、眼鏡なしに可能となる。さらに、ホログラフィック・ディスプレイは、昼間であっても高いコントラスト性能を有するフルカラー表示を有し、これは、仮想スクリーンの形態および幾何形状と無関係である。ディスプレイは、外光に不感受性であり、したがって昼間であっても高いコントラストが提供される。ホログラフィック・ディスプレイは柔軟性を有し、かつたいていの様々なタイプの設置空間に収容することができる。さらに、複数の生きいきとした表示が、様々な見る方向で同時に得られる。
【０００７】
本発明について、図の記載とともに例示的な実施形態によってより詳細に説明する。
【０００８】
図１は、上方に、従来のホログラフィック・ディスプレイ３の概略を示す。ホログラフィック・ディスプレイ３は、マスタ・ホログラムを形成し、かつ背面投射を用いるビデオ投射器２によって後ろから照明されるスクリーン１を有する。観察者４がホログラムを見ることができるように、ビデオ投射器２は、ホログラムを記録するための参照投射器として構成されなければならない。下方の図は、本発明によるホログラフィック・ディスプレイ３の概略を示す。ホログラフィック・ディスプレイ３は、それぞれ専用の投射装置２ａ、２ｂ、．．．に割り当てられた、複数のホログラフィック・スクリーン１ａ、１ｂ、．．．から構成される。柔軟な適用の目的でディスプレイ３を小さく維持するために、投射装置は、点状に変調することができる光源のアレイとして構成することができる。たとえば、ＬＣＤ、ＬＥＰ、ＯＬＥＤ、およびＣＲＴなどの様々な投射光源の投射装置を使用することができる。ホログラフィック・ディスプレイ３のホログラフィック・スクリーン１ａ、１ｂ、．．．は、投射装置２ａ、２ｂ、．．．の光を収集するホログラフィック光学素子のアレイを有し、各画素は、ホログラフィック光学素子のアレイの割り当てられた素子を介して、対応する虚像（仮想像）に投射される。虚像は、個別ホログラムの位置、したがってホログラフィック・ディスプレイには無関係であるが、マスタ・ホログラムの記録の間に固定される。このマスタ・ホログラムは、大量生産のために複製することができる。したがって、虚像はスクリーン位置には無関係であり、虚像が最適な視認範囲に、および見る方向に対して最適な距離に位置するように、画定することができる。たとえば異なる投射装置を用いて適切な技術によって引き出され得る様々な像面（少なくとも２つ）をホログラムに記録することができる。また、この目的のために、偏光方向の選択によって、異なる像面を表示可能にする偏光子のタイプを検討することができる。プラスチック基板上の柔軟なディスプレイと、光学素子としてのホログラフィック層とを組み合わせることによって、虚像を伴う平坦なおよび湾曲したディスプレイを達成することが可能である。平坦なディスプレイ・スクリーンの長所および投射ディスプレイの長所は、このサンドイッチ技術が用いられることである。したがって、湾曲した表面に対して柔軟に適合することができる平坦なディスプレイは、非常に小さな設置空間で得られる。さらに、虚像を適切な距離および見る角度に対して正しい角度で可視できることを、予め決めることができる。アレイの個別ホログラフィック光学素子は、赤、緑、または青に感度を有する３つのホログラムを備える。このホログラフィック・ディスプレイは赤−緑−青のホログラムを備え、その記録技術が図２に示されている。投射方向、見る角度、および仮想視認距離は、生成中に設定される。赤、緑、および青の画素を有する白い小さなディスプレイ・スクリーンの虚像が、予め規定された距離に配置される。図３は、右側の図ではホログラム体１０における、左側図では非常に低減されたホログラム面積を有する別々のホログラム体１０における、赤、緑、青（ＲＧＢ）ホログラムの記録を示すものである。ディスプレイのための材料は、たとえば、約２０μの厚みの層を有するフォトポリマから作られた、柔軟で透明な高解像度の光学的感光フィルムである。
【０００９】
図２は、カラーホログラムを記録するための実験的な構成を示す。複数の像を記録するためのホログラム体の性能は、同時にカラーホログラムの生成を可能にする。ホログラムの記録は、青、緑、および赤の３原色を放出する光源としてのレーザ５、６を必要とする。アルゴン・イオン・レーザの光は、緑および青の光を放出し、ヘリウム・ネオン・レーザの光は、赤の光を放出する。アルゴン・イオン・レーザ５は緑および青の光を放出し、それが部分透過ミラー７でヘリウム・ネオン・レーザ６の赤の光と混合される。分割器ミラー８は、入射ビームを、それぞれ物体を照明するための物体ビーム１０と参照ビーム９とに分割する。参照ビーム９は、前方からホログラム板１に当り、一方物体ビーム１０は、物体で拡散反射した後、後ろからホログラム板１に当る。物体ビーム１０および参照ビーム９は、ホログラム板１の本体で干渉する。物体ビームおよび参照ビームの干渉によって生成されるブラッグ面がホログラム体を満たす。カラーホログラムの再生は、各部分的なホログラムが、記録されたカラーだけによって再構築されるという、ホログラム体の特性である識別の特徴によって提供される。したがって再生は、記録にすでに使用された光源５、６を用いて最も良く行われる。３つの再構築されるカラーの個別部分は、重ね合わされてカラーの忠実な像を形成する。
【００１０】
ホログラフィック・ディスプレイは、自動車における仮想の３Ｄ組み合わせ装置として、オフィスおよび娯楽の適用のための二重距離ディスプレイとして、ＴＶとして、またはコンピュータのモニタとして、さらに移動体電話などのＩＴ適用のための小さいディスプレイ・スクリーンとして適用することができる。３Ｄ−ＣＡＤおよび３Ｄコンピュータ・ゲームは、ソフトウェア・アプリケーションのために検討可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来のホログラフィック・ディスプレイおよび本発明のホログラフィック・ディスプレイの概略を示す図である。
【図２】
カラーホログラムを記録するための例示的な構成、およびホログラフィック・プレートにおける定常波部分の概略を示す図である。
【図３】
１つのホログラム体および別々のホログラム体におけるＲＧＢホログラムの格納を示す図である。

Claims (7)

1. マスタ・ホログラムを形成するホログラフィック・スクリーン（１）を有し、かつ空間的構造物を再生するためにホログラフィック・スクリーン（１）を照明する投射装置（２）を有する、空間的構造物を記録しかつ再生するためのホログラフィック・ディスプレイ（３）であって、ホログラフィック・ディスプレイ（３）が、専用の投射装置（２ａ、２ｂ）にそれぞれ割り当てられた複数のホログラフィック・スクリーン（１ａ、１ｂ）から構成されることを特徴とするホログラフィック・ディスプレイ（３）。
2. ホログラフィック・ディスプレイ（３）の投射装置（２ａ、２ｂ）が、点状に変調することができる光源のアレイを有することを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック・ディスプレイ（３）。
3. ホログラフィック・ディスプレイ（３）のホログラフィック・スクリーン（１）が、投射装置（２ａ、２ｂ）の光を収集するホログラフィック光学素子のアレイを有し、各画素を同じホログラフィック・スクリーンの空間に任意に配置されたアレイ上に投射することを特徴とする請求項１および２に記載のホログラフィック・ディスプレイ（３）。
4. 視像距離が、ホログラフィック・ディスプレイを作るときに設定されることを特徴とする請求項１から３に記載のホログラフィック・ディスプレイ（３）。
5. ホログラフィック・ディスプレイ（３）は、ホログラフィック層がプラスチック基板上に光学素子として配置されることによって柔軟性を有することを特徴とする請求項１から４に記載のホログラフィック・ディスプレイ（３）。
6. 複数の像面が、ホログラフィック・ディスプレイ（３）に記録されることを特徴とする請求項１から５に記載のホログラフィック・ディスプレイ（３）。
7. 種々の像面が、適切な投射装置を選択することによって引き出され得ることを特徴とする請求項６に記載のホログラフィック・ディスプレイ（３）。