JP2008077044A - Display apparatus, hologram reproducing apparatus and apparatus utilizing hologram - Google Patents

Display apparatus, hologram reproducing apparatus and apparatus utilizing hologram Download PDF

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Yoshinori Tomita
佳紀 富田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel display apparatus, a hologram reproducing apparatus and an apparatus that utilizes holograms, using laser irradiation in a wavelength band equal to or longer than 190 nm and shorter than 380 nm. <P>SOLUTION: The display apparatus includes a display device 1190 having a layer constructed by including an alkali halide or alkaline earth halide of which the optical characteristics are changed by laser irradiation of a first wavelength region equal to or longer than 190 nm shorter than 380 nm; a first light source 1191 for emitting a laser beam 1192 of the first wavelength region, in order to write display data in the display device 1190; and a second light source for irradiating the display device 1190, in which the display data are written, with light of a second wavelength region in the range of 380 nm to 800 nm. The display device has a plurality of layers comprising materials having absorption peak wavelengths different from one another, and the first light source and the second light source are constituted by a single light source variable in wavelength. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、表示装置、ホログラム再生装置、及びホログラムを利用する装置に関する。また、本発明は、3次元(以下3Dという)立体ディスプレイ等として用いることが可能なホログラム再生装置に関するものである。   The present invention relates to a display device, a hologram reproducing device, and a device using a hologram. The present invention also relates to a hologram reproducing apparatus that can be used as a three-dimensional (hereinafter referred to as 3D) stereoscopic display.

ハロゲン化アルカリ等を用いたディスプレイとしては、ダークトレース管というカソードクロミック蓄積管が知られている。ダークトレース管は電子ビームによる着色像を直接観察するものである。   A cathode chromic storage tube called a dark trace tube is known as a display using an alkali halide or the like. The dark trace tube directly observes a colored image by an electron beam.

また、特許文献1(特開2000−206858号公報)にも、電子線を用いたホログラム再生装置が開示されている。
特開2000−206858号公報
Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-206858) also discloses a hologram reproducing apparatus using an electron beam.
JP 2000-206858 A

電子線を用いる場合は、ホログラム干渉縞を形成する表示素子の内側は真空系にする必要がある。   When an electron beam is used, the inside of the display element that forms the hologram interference fringes needs to be a vacuum system.

また、ハロゲン化アルカリやハロゲン化アルカリ土類は電気絶縁性の材料であり、電子線の照射により、当該材料を用い手構成される表示素子に電荷が蓄積され、いわゆるチャージアップが生じる場合がある。   In addition, alkali halides and alkaline earth halides are electrically insulating materials, and by irradiating with an electron beam, charges are accumulated in a display element that is manually configured using the materials, and so-called charge-up may occur. .

そこで、本発明は、190nm以上380nm未満の波長帯域のレーザ照射を用いた新規な表示装置、ホログラム再生装置、及びホログラムを利用する装置を提供する。   Therefore, the present invention provides a novel display device, a hologram reproducing device, and a device using a hologram using laser irradiation in a wavelength band of 190 nm or more and less than 380 nm.

第1の本発明に係る表示装置は、
190nm以上380nm未満の第一波長領域のレーザ照射によって光学特性が変化するハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類を含み構成されている層を有する表示素子と、
前記表示素子に表示用データを書き込むために、前記第一波長領域のレーザを出力する第1の光源と、
前記表示用データが書き込まれている前記表示素子に、380nm以上800nm以下の第二波長領域の光を照射するための第2の光源と、
を有することを特徴とする。
A display device according to the first aspect of the present invention includes:
A display element having a layer configured to contain an alkali halide or an alkaline earth halide whose optical properties are changed by laser irradiation in a first wavelength region of 190 nm or more and less than 380 nm;
A first light source that outputs a laser in the first wavelength region to write display data to the display element;
A second light source for irradiating the display element in which the display data is written with light in a second wavelength region of 380 nm to 800 nm;
It is characterized by having.

第2の本発明に係るホログラム再生装置は、
190nm以上380nm未満である第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化するハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類を含み構成される表示素子と、
前記第一波長領域のレーザ照射によって、前記表示素子にホログラム干渉縞を書き込むための書き込み手段と、
波長領域が380nm以上800nm以下の第二波長領域の読み出し光を前記ホログラム干渉縞に照射して、ホログラム立体像を再生する手段と、
を具備することを特徴とする。
The hologram reproducing apparatus according to the second aspect of the present invention is
A display element including an alkali halide or an alkaline earth halide whose optical properties change by laser irradiation in a first wavelength region of 190 nm or more and less than 380 nm;
Writing means for writing hologram interference fringes on the display element by laser irradiation in the first wavelength region;
Means for irradiating the hologram interference fringes with readout light in a second wavelength region having a wavelength region of 380 nm or more and 800 nm or less to reproduce a hologram three-dimensional image;
It is characterized by comprising.

前記ホログラム干渉縞は、ホログラムデータに基づき、ドットデータで前記表示素子に書き込むことで形成され得る。   The hologram interference fringes can be formed by writing dot data to the display element based on hologram data.

また、前記ドットデータによる画素サイズを切り換えることにより、立体表示と非立体表示を切り換えることができる。   Further, by switching the pixel size based on the dot data, it is possible to switch between stereoscopic display and non-stereoscopic display.

第3の本発明に係るホログラム再生装置は、
ハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類からなり、且つ波長領域が190nm以上380nm未満の第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化する第一、第二、及び第三の層が積層されている表示素子を有し、
前記第一、第二、第三の層は、前記第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化した状態における吸収波長ピークが互いに異なり、
前記第一、第二、第三の層の前記吸収波長ピークは、それぞれ380nm以上500nm以下、500nm以上600nm以下、及び600nm以上800nm以下であり、
前記第一波長領域のレーザ照射によって、前記表示素子にホログラム干渉縞を書き込むための書き込み手段と、
前記ホログラム干渉縞が書き込まれている前記表示素子に、読み出し光を照射して、ホログラム立体像を再生するための再生手段とを有することを特徴とする。
A hologram reproducing apparatus according to a third aspect of the present invention is
The first, second, and third layers that are made of alkali halide or alkaline earth halide and whose optical characteristics are changed by laser irradiation in the first wavelength region having a wavelength region of 190 nm or more and less than 380 nm are laminated. Having a display element;
The first, second, and third layers are different from each other in absorption wavelength peak in a state in which optical characteristics are changed by laser irradiation in the first wavelength region,
The absorption wavelength peaks of the first, second, and third layers are 380 nm to 500 nm, 500 nm to 600 nm, and 600 nm to 800 nm, respectively.
Writing means for writing hologram interference fringes on the display element by laser irradiation in the first wavelength region;
The display element on which the hologram interference fringes are written has a reproducing means for irradiating readout light to reproduce a hologram three-dimensional image.

第4の本発明に係るホログラムを利用する装置は、
190nm以上380nm未満である第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化するハロゲン化アルカリもしくはハロゲン化アルカリ土類を含み構成される体積型ホログラム記録媒体と、
前記体積型ホログラム記録媒体に、前記第一波長領域のレーザ光を照射するための第一の光源と、
前記体積型ホログラム記録媒体に、380nm以上800nm以下である第二波長領域の読出し光を照射するための第二の光源とを備え、
前記体積型ホログラム記録媒体と前記第一の光源とを、相対的に3次元走査して、
前記体積型ホログラム記録媒体に、ビットデータに基づく体積型ホログラム干渉縞を
形成することを特徴とする。
The apparatus using the hologram according to the fourth aspect of the present invention is:
A volume hologram recording medium comprising an alkali halide or an alkaline earth halide whose optical properties are changed by laser irradiation in a first wavelength region of 190 nm or more and less than 380 nm;
A first light source for irradiating the volume hologram recording medium with laser light in the first wavelength region;
A second light source for irradiating the volume hologram recording medium with readout light in a second wavelength region of 380 nm to 800 nm;
The volume hologram recording medium and the first light source are relatively three-dimensionally scanned,
A volume hologram interference fringe based on bit data is formed on the volume hologram recording medium.

前記体積型ホログラム記録媒体を、ハロゲン化アルカリもしくはハロゲン化アルカリ土類からなる複数の層で構成し、前記複数の層に関して、前記第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化し、且つ光学特性が変化した状態における吸収波長ピークを、それぞれ異ならせることもできる。   The volume hologram recording medium is composed of a plurality of layers made of an alkali halide or an alkali halide earth, and the optical characteristics of the plurality of layers are changed by laser irradiation in the first wavelength region, and the optical characteristics It is also possible to make the absorption wavelength peaks different in the state where is changed.

また、本発明は以下の特徴を有する。   The present invention has the following features.

具体的には、本発明のホログラム再生装置は、波長領域が190nm以上380nm以下の第一の波長領域のレーザ照射により光学特性が変化するハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類を用いて構成された表示面に、前記第一の波長領域のレーザ照射によりホログラムデータに基づくホログラム干渉縞をドットデータで書き込む手段と、前記ホログラム干渉縞に波長領域が380nm以上800nm以下の第二の波長領域の読み出し光を照射してホログラム立体像を再生する手段とを具備することを特徴とするものである。   Specifically, the hologram reproducing apparatus of the present invention is configured using an alkali halide or alkaline earth metal whose optical characteristics are changed by laser irradiation in a first wavelength region having a wavelength region of 190 nm or more and 380 nm or less. Means for writing, on the display surface, hologram interference fringes based on hologram data by laser irradiation of the first wavelength region as dot data, and readout light of the second wavelength region having a wavelength region of 380 nm to 800 nm on the hologram interference fringe And a means for reproducing a hologram three-dimensional image.

また、本発明は、波長領域が190nm以上380nm以下の第一の波長領域のレーザ照射により光学特性が変化し、光学特性が変化した状態における吸収波長ピークが380nm以上500nm以下、吸収波長ピークが500nm以上600nm以下、吸収波長ピークが600nm以上800nm以下の3種類のハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類からなる表示面が積層された積層表示面のそれぞれの表示面に、前記第一の波長領域のレーザ照射によりホログラムデータに基づくホログラム干渉縞を各々ドット間隔を異ならせてドットデータで書き込む手段と、前記ホログラム干渉縞に波長領域が308nm以上800nm以下の第二の波長領域から選択された波長ピークが380nm以上500nm以下、波長ピークが500nm以上600nm以下、波長ピークが600nm以上800nm以下の波長の読み出し光を照射してホログラム立体像を再生する手段とを具備することを特徴とするものである。   Further, in the present invention, the optical characteristics are changed by laser irradiation of the first wavelength region having a wavelength region of 190 nm or more and 380 nm or less, the absorption wavelength peak in the state where the optical property is changed is 380 nm or more and 500 nm or less, and the absorption wavelength peak is 500 nm. More than 600 nm and an absorption wavelength peak of 600 nm or more and 800 nm or less, each display surface of the laminated display surface in which display surfaces made of three kinds of alkali halides or alkaline earth halides are laminated, Means for writing hologram interference fringes based on hologram data by laser irradiation with different dot intervals, and a wavelength peak selected from a second wavelength region having a wavelength region of 308 nm to 800 nm in the hologram interference fringes 380 nm to 500 nm, wavelength peak 00nm or 600nm or less, is characterized in that it comprises a means for reproducing the hologram stereoscopic image peak wavelength is irradiated with reading light of a wavelength 800nm or 600nm.

更に、本発明は、波長領域が190nm以上380nm以下の第一の波長領域のレーザ照射により光学特性が変化するハロゲン化アルカリもしくはハロゲン化アルカリ土類を用いた体積型ホログラム記録媒体と、前記記録媒体と前記第一の波長領域のレーザ光のドット位置を相対的に3次元走査して前記記録媒体の表示面にビットデータに基づく体積型ホログラム干渉縞を形成する手段と、前記体積型ホログラム干渉縞に波長領域が380nm以上800nm以下の第二の波長領域の読出し光を照射して読み出しを行う手段とを具備することを特徴とするものである。   Furthermore, the present invention relates to a volume hologram recording medium using an alkali halide or an alkaline earth halide whose optical characteristics are changed by laser irradiation in a first wavelength region having a wavelength region of 190 nm or more and 380 nm or less, and the recording medium And a means for forming a volume hologram interference fringe based on bit data on the display surface of the recording medium by relatively three-dimensionally scanning dot positions of the laser light in the first wavelength region, and the volume hologram interference fringe And a means for performing readout by irradiating readout light in a second wavelength region having a wavelength region of 380 nm or more and 800 nm or less.

また、本発明は、波長領域が190nm以上380nm以下の第一の波長領域のレーザ照射により光学特性が変化し、光学特性が変化した状態における吸収波長ピークが380nm以上500nm以下、吸収波長ピークが500nm以上600nm以下、吸収波長ピークが600nm以上800nm以下の3種類のハロゲン化アルカリもしくはハロゲン化アルカリ土類からなる表示面が積層された体積型ホログラム記録媒体と、前記記録媒体と前記第一の波長領域のレーザ光照射位置を相対的に3次元走査して前記記録媒体の各表示面に対してビットデータに基づく体積型ホログラム干渉縞を各々異なる干渉縞ピッチで形成する手段と、前記記録媒体に前記第一の波長領域から選択された波長ピークが380nm以上500nm以下、波長ピークが500nm以上600nm以下、波長ピークが600nm以上800nm以下の波長の読出し光を照射して読み出しを行う手段とを具備することを特徴とするものである。   Further, in the present invention, the optical characteristics are changed by laser irradiation of the first wavelength region having a wavelength region of 190 nm or more and 380 nm or less, the absorption wavelength peak in the state where the optical property is changed is 380 nm or more and 500 nm or less, and the absorption wavelength peak is 500 nm. A volume hologram recording medium on which display surfaces made of three kinds of alkali halides or alkaline earth earths having an absorption wavelength peak of 600 nm or more and 600 nm or less and 800 nm or less are laminated, the recording medium, and the first wavelength region Means for relatively three-dimensionally scanning the laser light irradiation position of the recording medium to form volume hologram interference fringes based on bit data at different interference fringe pitches on each display surface of the recording medium; The wavelength peak selected from the first wavelength region is not less than 380 nm and not more than 500 nm. Click is 500nm or 600nm or less, it is characterized in that it comprises a means for reading wavelength peak was irradiated with reading light of a wavelength 800nm or 600nm.

本発明によれば、新規な表示装置、ホログラム再生装置、及びホログラムを利用する装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel display apparatus, the hologram reproduction apparatus, and the apparatus using a hologram are provided.

まず、本発明を成すに至った経緯について説明する。本願発明者は、鋭意研究の結果、ハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類からなる材料に対して、波長領域が190nm以上380nm以下の第一波長領域のレーザ照射(波長領域が紫外域にあるので以下、「紫外レーザ」と略記する場合がある。)により光学特性が変化し、当該材料の変化状態が比較的安定であるという認識に至った。   First, the background that led to the present invention will be described. As a result of diligent research, the inventor of the present application has applied laser irradiation in a first wavelength region having a wavelength region of 190 nm or more and 380 nm or less to a material made of alkali halide or alkaline earth halide (because the wavelength region is in the ultraviolet region). In the following, the optical characteristics may be changed due to abbreviated as “ultraviolet laser”), which led to the recognition that the change state of the material is relatively stable.

そして、前記ハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類を用いて、光学特性の変化に関して可逆的であることを利用すれば、有用性の高い新規な表示装置やホログラム再生装置を実現できるとの認識に至り、本発明を成すに至った。   And, using the alkali halide or alkaline earth halide, recognizing that it is possible to realize a highly useful new display device and hologram reproducing device by utilizing reversibility with respect to changes in optical properties. The present invention has been achieved.

(第1の実施形態:表示装置)
本実施形態に斯かる表示装置(図9)は以下の特徴を有する。まず、190nm以上380nm未満以下の第一波長領域のレーザ1192の照射によって光学特性が変化するハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類を含み構成されている層を有する表示素子1190を備える。
(First embodiment: display device)
The display device (FIG. 9) according to this embodiment has the following features. First, a display element 1190 including a layer including an alkali halide or an alkaline earth halide whose optical characteristics are changed by irradiation with a laser 1192 in a first wavelength region of 190 nm to less than 380 nm is provided.

ここで、前記層を構成する材料などに関しては、後述の実施形態で説明する内容がそのまま当てはまる。   Here, with respect to the material constituting the layer, the contents described in the later-described embodiments are applied as they are.

更に、前記表示素子に表示用データを書き込むために、前記第一波長領域のレーザ1192を出力する第1の光源1191と、前記表示用データが書き込まれている前記表示素子に、380nm以上800nm以下の第二波長領域の光を照射するための第2の光源(不図示)とを備えることで、本実施形態に斯かる表示装置が構成される。   Further, in order to write display data to the display element, the first light source 1191 that outputs the laser 1192 in the first wavelength region and the display element in which the display data is written are 380 nm to 800 nm. The second light source (not shown) for irradiating light in the second wavelength region is provided to constitute the display device according to this embodiment.

ここで、第1及び第2の光源に関しては、後述の実施形態で説明する内容がそのまま当てはまる。   Here, regarding the first and second light sources, the contents described in the later-described embodiments are applied as they are.

図9において、第二の光源は図示していないが、表示素子1190に対して、第1の光源と同じ面側に設けてもよいし、反対側に設けることもできる。   Although the second light source is not illustrated in FIG. 9, the second light source may be provided on the same surface side as the first light source with respect to the display element 1190 or on the opposite side.

本実施形態における表示素子には、少なくとも以下の2つの概念が含まれる。   The display element in the present embodiment includes at least the following two concepts.

a 第1の概念
すなわち、ハロゲン化アルカリなどの特定の材料を備え構成される表示素子に、前記第1の光源で画像や文字データを書き込み、そして、前記第二の波長域を有する光を当該素子に入射し、前記表示素子をフィルタとして用いる場合である。
a first concept, that is, an image or character data is written by the first light source on a display element comprising a specific material such as an alkali halide, and the light having the second wavelength band In this case, the light is incident on an element and the display element is used as a filter.

かかる場合、入射された光が透過する、あるいは透過しないということは、前記第1の光源で書き込まれている位置か否かにより変化する。かかる現象を利用すれば、液晶ディスプレイなどと同様に非立体画像の表示のための、光変調素子として、前記表示素子を利用することができる。   In this case, whether the incident light is transmitted or not varies depending on whether or not the position is written by the first light source. By utilizing such a phenomenon, the display element can be used as a light modulation element for displaying a non-stereoscopic image as in a liquid crystal display.

なお、入射光の透過を利用する場合(いわゆる透過型の表示装置)としての利用を説明したが、本発明に斯かる表示素子を、反射型の表示装置に適用することもできる。   In addition, although the use as transmission (so-called transmissive display device) has been described in the case where transmission of incident light is used, the display element according to the present invention can also be applied to a reflective display device.

b 第2の概念
表示素子に読み出し光を入力して、立体画像表示を実現する場合である。
b Second concept This is a case where a three-dimensional image display is realized by inputting readout light to the display element.

以降の実施形態では、ホログラムを用いて、特に立体画像を表示することに関して詳述しているが、本発明は、必ずしもホログラムを利用した表示装置に限定されるものではない。   In the following embodiments, a detailed description is given regarding displaying a stereoscopic image using a hologram. However, the present invention is not necessarily limited to a display device using a hologram.

(第2の実施形態:ホログラム再生装置)
ホログラム再生装置に関して説明する。図1は、190nm以上380nm未満である第一波長領域のレーザ2の照射により光学特性が変化するハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類を含み構成される表示素子の表示面1を示している。
(Second Embodiment: Hologram Reproducing Device)
The hologram reproducing apparatus will be described. FIG. 1 shows a display surface 1 of a display element including an alkali halide or an alkaline earth halide whose optical characteristics are changed by irradiation with a laser 2 in a first wavelength region of 190 nm or more and less than 380 nm.

第一波長領域のレーザ2照射を行うために紫外レーザ照射手段4が示してある。紫外レーザ照射手段4としては、エキシマレーザなどのガスレーザや、半導体を利用した固体レーザが適用され得る。   An ultraviolet laser irradiation means 4 is shown for performing laser 2 irradiation in the first wavelength region. As the ultraviolet laser irradiation means 4, a gas laser such as an excimer laser or a solid-state laser using a semiconductor can be applied.

前記第一波長領域のレーザ2の照射によって、前記表示素子にホログラム干渉縞3を書き込む。   Hologram interference fringes 3 are written on the display element by irradiation with the laser 2 in the first wavelength region.

波長領域が380nm以上800nm以下の第二波長領域の読み出し光5を前記ホログラム干渉縞3に照射して、ホログラム立体像を再生する。読み出し光5は、例えば、上記波長域に含まれる可視レーザを、必要に応じて用いられる拡大レンズ9を通して、ホログラム干渉縞3に照射する。こうして、図1に示したように、ホログラム再生立体像6が得られる。   The hologram interference fringes 3 are irradiated with the readout light 5 in the second wavelength region having a wavelength region of 380 nm or more and 800 nm or less to reproduce a hologram three-dimensional image. For example, the reading light 5 irradiates the hologram interference fringe 3 with a visible laser included in the above-described wavelength range through a magnifying lens 9 used as necessary. In this way, a hologram reproduction stereoscopic image 6 is obtained as shown in FIG.

ここでいうホログラム干渉縞は、当該装置に、外部から入力される(あるいは予め入力されていた)ホログラムデータに基づき、ドットデータとして、前記表示素子に、紫外レーザ照射手段4により書き込み得る。   The hologram interference fringes herein can be written as dot data on the display element by the ultraviolet laser irradiation means 4 based on hologram data input from the outside (or previously input) to the apparatus.

勿論、ホログラム再生装置に、前記ホログラム干渉縞を消去するための消去手段を設けておくこともできる。   Of course, the hologram reproducing apparatus can be provided with an erasing means for erasing the hologram interference fringes.

前記書き込み手段によるホログラム干渉縞の書き込み工程と、前記再生手段によるホログラム立体像の再生工程、そして前記消去手段によるホログラム干渉縞の消去工程とを繰り返すことによりホログラム立体像の連続再生を行うことができる。   The hologram stereoscopic image can be continuously reproduced by repeating the hologram interference fringe writing step by the writing means, the hologram stereoscopic image reproducing step by the reproducing means, and the hologram interference fringe erasing step by the erasing means. .

なお、消去の方法は、特に限定されるものではないが、前記表示素子に、レーザ照射、電磁波又は熱を作用させて行い得る。   The erasing method is not particularly limited, and may be performed by applying laser irradiation, electromagnetic waves, or heat to the display element.

前記レーザ照射により消去する場合には、波長700nm以上レーザ光源を用いる。なお、書き込み用のレーザ光源と再生用の光源と消去用の光源は、可変光源であれば、一つの光源で実現できる。   When erasing by laser irradiation, a laser light source having a wavelength of 700 nm or more is used. Note that the writing laser light source, the reproducing light source, and the erasing light source can be realized by a single light source as long as they are variable light sources.

図1のように、前記第二波長領域の読み出し光5の照射は、前記表示素子に対する前記第一波長領域のレーザ照射と、同じ面側から行うことができる。また、前記書き込み手段4は、前記表示素子の奥行方向に規定される仮想面に前記ホログラム干渉縞を形成することができる。   As shown in FIG. 1, the irradiation of the readout light 5 in the second wavelength region can be performed from the same surface side as the laser irradiation in the first wavelength region on the display element. In addition, the writing unit 4 can form the hologram interference fringes on a virtual plane defined in the depth direction of the display element.

更にまた、前記ドットデータによる書き込まれる画素サイズを切り換えることにより、立体表示と非立体表示を切り換えることができる(詳細につき後述する)。   Furthermore, it is possible to switch between stereoscopic display and non-stereoscopic display by switching the pixel size written by the dot data (details will be described later).

次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係るホログラム再生装置の一実施形態の構成を示す図である。また、本発明に係る体積型ホログラム再生に関しては後述する。   Next, the best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a hologram reproducing apparatus according to the present invention. The volume hologram reproduction according to the present invention will be described later.

図中1は紫外線レーザ照射により光学特性が変化する表示面である。紫外レーザ照射手段4は表示面1に紫外レーザ2を集光し、デジタルホログラムデータに応じて2次元走査しながら輝度変調照射して、立体像再生に必要なホログラム干渉縞3を書き込む。デジタルホログラムデータの作成方法等については後述する。   In the figure, reference numeral 1 denotes a display surface whose optical characteristics are changed by ultraviolet laser irradiation. The ultraviolet laser irradiation means 4 condenses the ultraviolet laser 2 on the display surface 1 and radiates the luminance modulation while performing two-dimensional scanning according to the digital hologram data, and writes the hologram interference fringes 3 necessary for reproducing the three-dimensional image. A method for creating digital hologram data will be described later.

読み出し光照射手段は、表示面1に書き込まれたホログラム干渉縞3に、波長領域が380nm以上800nm以下の第二の波長領域の読み出し光5を照射し、ホログラム再生立体像6を再生するものである。表示面1としては、ハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類を用いて構成されている。   The readout light irradiation means irradiates the hologram interference fringe 3 written on the display surface 1 with the readout light 5 in the second wavelength region having a wavelength region of 380 nm or more and 800 nm or less to reproduce the hologram reproduction stereoscopic image 6. is there. The display surface 1 is configured using an alkali halide or an alkaline earth halide.

読み出し光照射手段としては、可視レーザ7及びそれが発する可視レーザ光を拡大して表示面1上に照射する拡大レンズ9等から構成されている。読み出し光照射手段として、ホログラムに工夫を加えるため、白色光を用いることも可能である。   The reading light irradiating means includes a visible laser 7 and a magnifying lens 9 that magnifies and irradiates the visible laser beam emitted from the visible laser on the display surface 1. As the reading light irradiation means, white light can also be used in order to devise the hologram.

ここで、紫外レーザ2の波長は人間の可視波長以下である380nm以下、好ましくは国際単位系(SI)で紫外域と定義される360nm以下である。また、190nm以下は真空紫外として知られ、大気による吸収ロスが大きくなり、波長と屈折率の関係から特殊な材質のレンズ系を利用する必要がある等電子線に対するレーザの利点を活かせなくなる。   Here, the wavelength of the ultraviolet laser 2 is 380 nm or less, which is shorter than the visible wavelength of human beings, preferably 360 nm or less, which is defined as an ultraviolet region in the international unit system (SI). Further, the wavelength of 190 nm or less is known as vacuum ultraviolet, and the absorption loss due to the atmosphere increases, and the advantage of the laser with respect to the electron beam cannot be utilized because it is necessary to use a lens system made of a special material because of the relationship between the wavelength and the refractive index.

よって、本発明においては、190nm以上360nm以下の紫外波長領域を用いるのが好ましい。例えば、YAG3倍高調波(355nm)、YAG4倍高調波(266nm)やKrFエキシマ(248nm)、ArFエキシマ(193nm)等のパルスレーザを用いることができる。更に、現在開発中の紫外波長域の半導体レーザや面発光レーザを用いることもできる。   Therefore, in the present invention, it is preferable to use an ultraviolet wavelength region of 190 nm or more and 360 nm or less. For example, pulse lasers such as YAG third harmonic (355 nm), YAG fourth harmonic (266 nm), KrF excimer (248 nm), and ArF excimer (193 nm) can be used. Furthermore, an ultraviolet wavelength semiconductor laser or surface emitting laser currently under development can be used.

レーザを用いる理由はエネルギー密度が高いこと、及びホログラム書き込みに必要なビーム収束性が高いためである。紫外レーザ照射手段4としては、紫外レーザを集光させるためのレンズ、紫外レーザの照射位置を規定するための紫外用ミラーや紫外レーザを走査するためのガルバノやポリゴン等で構成されている。必要に応じて、表示面1に書き込まれた干渉縞3を消去する消去手段8を設けてもよい。   The reason for using the laser is that the energy density is high and the beam convergence necessary for writing the hologram is high. The ultraviolet laser irradiation means 4 includes a lens for condensing the ultraviolet laser, an ultraviolet mirror for defining the irradiation position of the ultraviolet laser, a galvano for scanning the ultraviolet laser, a polygon, and the like. If necessary, erasing means 8 for erasing the interference fringes 3 written on the display surface 1 may be provided.

次に、上述のデジタルホログラムデータについて説明する。これは、本願発明者が先に提案した特開2000−206858号公報に記載している。デジタルホログラムデータは以下のような方法で予め用意しておく。一般のホログラム記録と同様にコヒーレント(可干渉)な光(波動)を物体に照射し、その散乱・反射・透過光を参照光と干渉させる。   Next, the digital hologram data described above will be described. This is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-206858 previously proposed by the present inventor. Digital hologram data is prepared in advance by the following method. Similar to general hologram recording, the object is irradiated with coherent light (waves), and the scattered, reflected, and transmitted light interferes with the reference light.

この波動としては、一般にはレーザ光や電子線等が用いられる。本発明の目的のためには、干渉パターンを2値或いは多値の電気信号として記録することが必要であるため、干渉パターンを記録する手段として撮像素子を用いる。干渉縞を直接撮影したり、拡散板で結像させたものでも良い。或いは、一度、感光材料の濃淡パターンとしたものを読み取っても良い。   As this wave, a laser beam or an electron beam is generally used. For the purpose of the present invention, since it is necessary to record the interference pattern as a binary or multi-value electric signal, an image sensor is used as means for recording the interference pattern. The interference fringes may be taken directly or imaged with a diffusion plate. Alternatively, it is possible to read the light-sensitive material pattern once.

一般の撮像素子は1画素当たり数十ミクロンの密度であり、干渉パターンは普通数ミクロン以下であるため、拡大レンズ等で干渉縞を拡大投影して記録する。また、実際の物体を使わなくても、コンピュータグラフィックの手法を用いて干渉縞を計算したCGホログラムと呼ばれるデータを用いることもできる。   A general image sensor has a density of several tens of microns per pixel, and an interference pattern is usually several microns or less. Therefore, an interference fringe is enlarged and projected by a magnifying lens or the like. Further, even if an actual object is not used, data called a CG hologram obtained by calculating interference fringes using a computer graphic technique can be used.

図2はホログラム干渉縞を表示する場合の様子を示す。図2に示すように表示面1上に紫外レーザ照射手段4により紫外レーザ2を照射し、表示面1を構成するハロゲン化アルカリにドット状のカラーセンターを形成する。即ち、デジタルホログラム用ビットデータに応じて2次元走査しながら紫外レーザ照射手段4により紫外レーザ2の輝度変調を行い、ドット群からなるホログラム干渉縞3を形成する。   FIG. 2 shows a state in which hologram interference fringes are displayed. As shown in FIG. 2, an ultraviolet laser 2 is irradiated on the display surface 1 by an ultraviolet laser irradiation means 4 to form dot-shaped color centers in the alkali halide constituting the display surface 1. That is, the luminance modulation of the ultraviolet laser 2 is performed by the ultraviolet laser irradiation means 4 while performing two-dimensional scanning according to the digital hologram bit data, thereby forming the hologram interference fringes 3 composed of dot groups.

図3はホログラム再生の様子を示す。図3に示すようにホログラム干渉縞3で読み出し光5を回折・干渉させてホログラム再生立体像6を形成する。また、ホログラム干渉縞3を消去手段8によるレーザ光の照射や加熱等により基底状態に戻し、再度ホログラム干渉縞の表示、ホログラム再生立体像の再生を繰り返すことによりホログラム再生立体像の連続再生行う。もちろん、カラー表示の場合も同様である。   FIG. 3 shows a state of hologram reproduction. As shown in FIG. 3, the hologram reproduction three-dimensional image 6 is formed by diffracting and interfering the readout light 5 with the hologram interference fringe 3. Further, the hologram interference fringe 3 is returned to the ground state by irradiation of the laser beam or heating by the erasing means 8, and the hologram reproduction three-dimensional image is continuously reproduced by repeating the display of the hologram interference fringe and the reproduction of the hologram reproduction three-dimensional image again. Of course, the same applies to color display.

ここで、本発明のデジタルホログラム表示面1には、ハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類として、以下のカチオンとアニオンとの組み合わせからなる材料を用いる。   Here, for the digital hologram display surface 1 of the present invention, a material composed of a combination of the following cations and anions is used as an alkali halide or alkaline earth halide.

カチオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムのうち1種類以上のカチオンである。アニオンとしては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンのうちの1種類以上のアニオンとの組合せからなる塩を用いることができる。   The cation is one or more kinds of cations among lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, francium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, and radium. As an anion, the salt which consists of a combination with 1 or more types of anions among fluorine, chlorine, bromine, iodine, and astatine can be used.

また、上記複数のカチオンと複数のアニオンからなる混合物を用いることもできる。更に、過塩素酸アニオンや過臭素酸アニオン等と、アルカリまたはアルカリ土類カチオンとの組み合わせによる過ハロゲン酸塩も用いることができる。以下、これらを総称して色中心を有する物質と呼ぶ。   Moreover, the mixture which consists of said several cation and several anion can also be used. Further, a perhalogenate salt by a combination of a perchlorate anion or a perbromate anion and an alkali or alkaline earth cation can also be used. Hereinafter, these are collectively referred to as substances having a color center.

上記色中心を有する物質は可視波長領域に光学吸収がないため、一般に単結晶は無色透明である。色中心を有する物質は紫外レーザ照射された部位において着色し、同時に特定の波長域において屈折率が変化する。   Since the substance having the color center has no optical absorption in the visible wavelength region, the single crystal is generally colorless and transparent. A substance having a color center is colored at a site irradiated with an ultraviolet laser, and at the same time, the refractive index changes in a specific wavelength region.

この着色波長・屈折率変化波長域を含む読み出し光(一般には可干渉なレーザ光を用いるので再生用可視レーザ光と称する)であることを特徴とする。また、紫外レーザが照射されない部位においては可視領域における吸収及び屈折率変化がなく、透明若しくは白色でレーザ光の透過率・反射率が高い。この性質を利用して再生用可視レーザ光の回折フィルタとし、且つ、適当なホログラム干渉縞3の形状とすることにより、ホログラム再生立体像を再生することができる。   It is a readout light including this coloring wavelength / refractive index change wavelength region (generally referred to as a visible laser beam for reproduction since a coherent laser beam is used). Further, in the region not irradiated with the ultraviolet laser, there is no absorption and refractive index change in the visible region, and it is transparent or white and has high laser light transmittance / reflectance. By utilizing this property as a diffraction filter for visible laser light for reproduction and by forming an appropriate hologram interference fringe 3 shape, it is possible to reproduce a hologram reproduction stereoscopic image.

色中心を有する物質は紫外レーザ照射により励起子(電子と正孔の対)が発生し、トラップ準位に電子が捕捉され、色中心となると説明されている。即ち、色中心に関しては、「光物性ハンドブック」(228頁、398頁)に記載されている。   It is described that a substance having a color center generates excitons (a pair of electrons and holes) when irradiated with an ultraviolet laser, and the electrons are trapped in the trap level to become a color center. In other words, the color center is described in “Optical Physical Property Handbook” (pages 228 and 398).

図4(a)及び図4(b)は色中心を有する物質の着色原理を構造的及びエネルギー的に示す図である。着色のメカニズムは図4(a)に示すようにイオン性結晶のハロゲンの空格子点に電子が捕捉されることによると言われている。   FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing the coloring principle of a substance having a color center in terms of structure and energy. The coloring mechanism is said to be due to the fact that electrons are trapped in the halogen vacancies of the ionic crystal as shown in FIG.

エネルギー的には図4(b)に示すように導電帯と価電子帯との間にトラップ準位があり、紫外レーザのような電磁波で価電子帯からトラップ準位に電子が励起される(以下、これを1次励起とし、トラップ準位に電子が励起された状態を励起状態とする)。このトラップ準位にある電子の寿命は室温付近の温度においては比較的長いという特徴を持つ。   In terms of energy, there is a trap level between the conduction band and the valence band as shown in FIG. 4B, and electrons are excited from the valence band to the trap level by an electromagnetic wave such as an ultraviolet laser ( Hereinafter, this is referred to as primary excitation, and a state in which electrons are excited in the trap level is referred to as an excited state). The lifetime of electrons in this trap level is characterized by being relatively long at temperatures near room temperature.

そして、捕捉されている電子が可視光(レーザ)により、或いは熱によりトラップ準位から導電帯に再励起され(以下、これを2次励起とする)、続いて導電帯から価電子帯に戻ると同時に色が消えるという特徴を持つ。   The trapped electrons are re-excited from the trap level to the conduction band by visible light (laser) or by heat (hereinafter referred to as secondary excitation), and then return from the conduction band to the valence band. At the same time, the color disappears.

このような着色現象は、電子線を用いるダークトレース管に応用されている。ダークトレース管はハロゲン化アルカリに電子線を照射し、着色させ、これを直接観察するものである。ダークトレース管においては着色部位を直接観察するので、電子線のスポット径は大きい。   Such a coloring phenomenon is applied to a dark trace tube using an electron beam. A dark trace tube irradiates an alkali halide with an electron beam, colors it, and directly observes it. In the dark trace tube, since the colored part is directly observed, the spot diameter of the electron beam is large.

これに対し、本実施形態に係る発明においては色中心を形成する手段として紫外レーザを用いる。   On the other hand, in the invention according to this embodiment, an ultraviolet laser is used as means for forming the color center.

また、表示面には直接観察する画像を表示するのではなく、ホログラム干渉縞を表示する。そのため、紫外レーザスポット径は小さく、且つ、表示面に対して紫外レーザだけでなく、読み出し光、消去光或いは熱を作用させることによって画像形成を行うことができる。   Further, instead of displaying an image to be observed directly on the display surface, a hologram interference fringe is displayed. Therefore, the ultraviolet laser spot diameter is small, and image formation can be performed by applying not only the ultraviolet laser but also reading light, erasing light or heat to the display surface.

なお、一般の蛍光体も、基底準位である価電子帯から励起準位である導電帯若しくはトラップ準位に紫外レーザで励起され得るが、室温付近における励起準位での寿命が短いものが多い。更に、一般の蛍光体は発光である蛍光を用いるのが目的であり、そのものの色が変化するものは無いか、色の変化があってもフィルタのような使われ方をすることはない。   A general phosphor can also be excited by an ultraviolet laser from the valence band, which is the ground level, to the conduction band or trap level, which is the excitation level, but has a short lifetime at the excitation level near room temperature. Many. Furthermore, the purpose of using fluorescent light, which is a general phosphor, is that there is no change in the color itself, or even if there is a change in color, it is not used as a filter.

一般の蛍光体は励起準位における熱的な運動・拡散により電子が解放されて蛍光を発しながら基底状態に戻り、励起(蛍光)寿命は短い。   In general phosphors, electrons are released by thermal motion / diffusion at the excitation level and return to the ground state while emitting fluorescence, and the excitation (fluorescence) lifetime is short.

本発明における表示面は、励起状態が熱的に安定であり、1フレーム分の紫外レーザ照射及び再生用可視レーザ光(更には消去光)を作用させるまで着色状態を維持しつづけることを特徴とする。   The display surface of the present invention is characterized in that the excited state is thermally stable and continues to maintain a colored state until an ultraviolet laser irradiation for one frame and visible laser light for reproduction (and further erase light) are applied. To do.

本発明は基底状態で無色透明、若しくは白色のハロゲン化アルカリやハロゲン化土類アルカリを用いる。   In the present invention, an alkali halide or earth alkali which is colorless and transparent or white in the ground state is used.

上述したように、本発明は、ハロゲン化アルカリやハロゲン化アルカリ土類等の色中心を有する物質が紫外線レーザ照射された部位においては着色し、この着色波長の再生用可視レーザ光の透過率・反射率が低く、同時に屈折率も変化する。それに対し、紫外レーザが照射されない部位においては可視領域における吸収がなく、透明若しくは白色でレーザの透過率・反射率が高いこと、並びに屈折率変化がない。   As described above, the present invention is such that a substance having a color center such as an alkali halide or an alkaline earth halide is colored at a site irradiated with an ultraviolet laser, and the transmittance of visible laser light for reproduction of this colored wavelength is obtained. The reflectivity is low, and the refractive index changes at the same time. On the other hand, in the region not irradiated with the ultraviolet laser, there is no absorption in the visible region, it is transparent or white, the laser has high transmittance and reflectance, and there is no change in refractive index.

このことを利用し、これを再生用可視レーザ光のフィルタ或いは空間光学変調器(SLM)とし、且つ、適当なホログラム干渉縞形状とすることにより、ホログラム立体像を再生することを特徴とする。   Utilizing this fact, this is used as a reproduction visible laser light filter or a spatial optical modulator (SLM), and a hologram hologram image is reproduced by forming an appropriate hologram interference fringe shape.

紫外レーザ励起状態における可視波長域の吸収は、トラップ準位と価電子帯間のエネルギーギャップに相当する波長の光によるトラップ準位から価電子帯への(再)励起によるものであると考えられている。本発明における色中心を有する物質から成る表示面は再生用可視レーザ光のフィルタとして機能し、適当なホログラム干渉縞形状を表示することにより、再生用可視レーザ光を回折・干渉させてホログラムを再生する。   Absorption in the visible wavelength region in the ultraviolet laser excited state is thought to be due to (re) excitation from the trap level to the valence band by light of a wavelength corresponding to the energy gap between the trap level and the valence band. ing. The display surface made of a material having a color center in the present invention functions as a filter for reproducing visible laser light, and displays an appropriate hologram interference fringe shape, thereby reproducing and reproducing the hologram by diffracting and interfering with the reproducing visible laser light. To do.

また、読み出し光照射手段として、R、G、Bの3色の波長の読み出し光を照射するものを用いる。更に、紫外レーザ照射手段として3色の読み出し光のそれぞれに対応した分光吸収の変化及び/或いは特定の波長域における屈折率の変化及び/或いはホログラム干渉縞ピッチの異なる複数のホログラム干渉縞を書き込むものを用いる。これにより、3原色のホログラム画像の同時再生を行うようにすることもできる。   Further, as the reading light irradiating means, one that irradiates reading light with wavelengths of three colors R, G, and B is used. Further, as a UV laser irradiation means, a plurality of hologram interference fringes having different spectral absorption changes and / or refractive index changes in specific wavelength ranges and / or different hologram interference fringe pitches corresponding to each of the three colors of readout light are written. Is used. Thus, simultaneous reproduction of the three primary color hologram images can be performed.

表示面の外界側には防湿・傷防止等のために表面コーティング処理を施すこともある。また、色中心を有する物質をガラス等の透明基板表面に形成し、ガラス面を外界側とすることで防湿・傷防止を兼ねることもできる。   A surface coating treatment may be applied to the outside of the display surface to prevent moisture and scratches. In addition, a substance having a color center can be formed on the surface of a transparent substrate such as glass, and the glass surface can be used as the outside to prevent moisture and scratches.

読み出し光の照射に対して再生光が反対側となる透過型配置の場合と、読み出し光の照射に対して再生光が同一側となる反射型配置とする場合がある。ホログラムの消去手段としては、光、電磁波、または熱を作用させてホログラム干渉縞を消去するものを用いることができる。   There are a transmissive arrangement in which the reproduction light is opposite to the reading light irradiation and a reflection arrangement in which the reproduction light is on the same side with respect to the reading light irradiation. As the hologram erasing means, a device that erases hologram interference fringes by applying light, electromagnetic waves, or heat can be used.

更に、本発明を詳述する。本発明の目的は、ホログラムの原理に基づき画質劣化の原因となるマスタを用いず、伝送可能な画像を連続的に再生する立体ディスプレイを提供することにある。本発明は立体ディスプレイ(ホログラム連続再生装置)、即ち、再生装置に関するものであるが、撮像についても若干説明する。   Further, the present invention will be described in detail. An object of the present invention is to provide a stereoscopic display that continuously reproduces a transmittable image without using a master that causes image quality degradation based on the principle of hologram. The present invention relates to a three-dimensional display (hologram continuous reproduction apparatus), that is, a reproduction apparatus.

撮像に際しては、一般のホログラム記録と同様にコヒーレント(可干渉)な光(波動)を物体に照射し、その散乱・反射・透過光を参照光と干渉させる。この波動としては、一般にはレーザ光や電子線等が用いられる。本発明の目的のためには干渉パターンを2値或いは多値の電気信号として記録することが必要であるため、干渉パターンを記録する手段として撮像素子を用いる。ホログラム干渉縞を直接撮影したり、拡散板で結像させたものでもよい。或いは、一度、感光材料の濃淡パターンとしたものを拡大して読み取ってもよい。   At the time of imaging, the object is irradiated with coherent (coherent) light (waves) as in general hologram recording, and the scattered, reflected, and transmitted light interferes with the reference light. As this wave, a laser beam or an electron beam is generally used. For the purpose of the present invention, it is necessary to record the interference pattern as a binary or multi-value electric signal, and therefore an image sensor is used as means for recording the interference pattern. A hologram interference fringe may be directly photographed or formed with a diffusion plate. Alternatively, the light-sensitive pattern of the photosensitive material may be enlarged and read once.

直接にホログラム干渉縞を撮影するときには撮像素子の分光感度や光強度に対するリニアリティを考慮するのは一般の撮影と同様である。一般の撮像素子は1画素当たり数十ミクロンの密度であり、干渉パターンは普通数ミクロン以下であるため、拡大レンズ等でホログラム干渉縞を拡大投影して記録する。   When photographing hologram interference fringes directly, the linearity with respect to the spectral sensitivity and light intensity of the image sensor is taken into consideration, as in general photography. Since a general imaging device has a density of several tens of microns per pixel and an interference pattern is usually several microns or less, hologram interference fringes are magnified and recorded by a magnifying lens or the like.

また、上記方法以外に、実際の物体を使わない方法として、コンピュータグラフィックの手法を用いてホログラム干渉縞を計算したCGH(コンピュータジェネレーテッドホログラム)データを用いることもできる。   In addition to the above method, as a method not using an actual object, CGH (computer generated hologram) data obtained by calculating hologram interference fringes using a computer graphic method can be used.

以上のような公知の方法で得た干渉パターンを、画像処理や電送をして紫外レーザの偏向信号若しくは照射座標信号及び紫外レーザの出力変調信号として、紫外レーザとホログラム表示面の位置を相対的に走査及び強度変調を行い、ホログラム表示面に照射する。紫外レーザの走査方法としては、主たる走査方向Xに走査し、それと直交する副走査方向Yに順次ずらしながら、紫外レーザの輝度(強度)変調を行うスキャンニング方法(ラスタースキャン)が一般的である。   The interference pattern obtained by the above-described known method is subjected to image processing or electrical transmission, and the position of the ultraviolet laser and the hologram display surface are relative to each other as an ultraviolet laser deflection signal or irradiation coordinate signal and an ultraviolet laser output modulation signal. Then, scanning and intensity modulation are performed to irradiate the hologram display surface. As a scanning method of the ultraviolet laser, a scanning method (raster scanning) is generally performed in which the luminance (intensity) modulation of the ultraviolet laser is performed while scanning in the main scanning direction X and sequentially shifting in the sub-scanning direction Y orthogonal thereto. .

或いは、表示面を移動して紫外レーザとの相対的な位置をずらしながら紫外レーザを輝度(強度)変調することもできる。紫外レーザの輝度変調にはレーザへの入力信号(電圧、電流、パルス幅等)制御或いはガルバノミラーやTI社製DLP等のメカニカルなブランキング手法等を用いることができる。   Alternatively, it is possible to modulate the intensity (intensity) of the ultraviolet laser while moving the display surface and shifting the position relative to the ultraviolet laser. For luminance modulation of the ultraviolet laser, control of an input signal (voltage, current, pulse width, etc.) to the laser, or a mechanical blanking technique such as a galvano mirror or TI DLP can be used.

表示面は、紫外レーザにより物性が変化して光を回折させることを特徴とする。即ち、表示分解能は可視光の波長と同等、つまり20ミクロン以下、特に1ミクロン以下が好ましい。紫外レーザは高NAの紫外用レンズを用いて1ミクロン以下に集光並びにスキャナやステージの高精度の走査が可能である。表示面に光の透過率或いは屈折率の変化からなる干渉縞を形成することで光を回折させることが可能である。   The display surface is characterized in that its physical properties are changed by an ultraviolet laser to diffract light. That is, the display resolution is preferably equal to the wavelength of visible light, that is, 20 microns or less, particularly 1 micron or less. The ultraviolet laser is capable of condensing to 1 micron or less using a high NA ultraviolet lens and scanning the scanner or stage with high accuracy. Light can be diffracted by forming interference fringes formed of light transmittance or refractive index change on the display surface.

ホログラムは主に振幅型と位相型の2種類に分類される。振幅型は銀塩フィルムやフォトクロミック材料があり、理論回折効率は6.25%である。位相型は重クロム酸ゼラチンや高分子液晶等があり、理論回折効率は34%である。   Holograms are mainly classified into two types: amplitude type and phase type. The amplitude type includes silver salt films and photochromic materials, and the theoretical diffraction efficiency is 6.25%. Phase types include dichromated gelatin and polymer liquid crystal, and the theoretical diffraction efficiency is 34%.

このような物性変化を紫外レーザにより起こすことのできる物質として色中心を有する物質を用いる。   A substance having a color center is used as a substance capable of causing such a physical property change by an ultraviolet laser.

色中心を有する物質に対しては上述のように色中心形成のための励起に用いる第一の波長の紫外レーザと、この励起状態のものに照射して回折させる第二の波長の再生用可視レーザ光とを作用させる。そして、必要に応じて、励起状態のものに照射して基底状態に戻すため第三の波長の励起光若しくは熱を作用させる。この第三の励起光は再生用可視レーザ光より長波長であることが一般的である。また、連続再生の周期が長い場合には、加熱によって消去することが好ましい。   For a substance having a color center, as described above, an ultraviolet laser having a first wavelength used for excitation for forming a color center, and a visible light for reproduction having a second wavelength that is irradiated and diffracted in this excited state. Acts with laser light. Then, if necessary, excitation light or heat of the third wavelength is applied to irradiate the excited state and return to the ground state. This third excitation light is generally longer in wavelength than the visible visible laser light. In addition, when the period of continuous reproduction is long, it is preferably erased by heating.

従来のテレビジョンは表示面に直接画像を表示していたので、人間の目の分解能程度の表示分解能であれば十分であった。本発明においては表示面に表示されるのは光を回折できるホログラム干渉縞であり、従来のブラウン管の蛍光体より高解像度の表示が必要となる。本発明には色中心を有する物質を用いた1ミクロン前後の表示分解能を持つ表示面が好ましい。色中心は上述したようにイオン性結晶のハロゲンの欠陥格子に電子が1個捕捉されたものであるため、これを用いた表示面の分解能は原理的には数十オングストローム程度で非常に高く、ホログラムの表示解像度は露光する紫外レーザに依存する。   Since conventional televisions display images directly on the display surface, a display resolution that is about the resolution of the human eye is sufficient. In the present invention, the hologram interference fringes that can diffract light are displayed on the display surface, and display with higher resolution than the conventional cathode ray tube phosphor is required. In the present invention, a display surface having a display resolution of about 1 micron using a substance having a color center is preferable. The color center is one in which one electron is trapped in the halogen defect lattice of the ionic crystal as described above, and therefore the resolution of the display surface using this is very high in the order of tens of angstroms in principle. The display resolution of the hologram depends on the ultraviolet laser to be exposed.

紫外レーザにはシングルモードのYAG3倍波(355nm)やYAG4倍波(266nm)、或いはKrFエキシマ(248nm)やArFエキシマ(193nm)等のパルスレーザを適宜用いることができる。更に、現在開発中の窒化アルミ系等紫外波長域の半導体レーザや面発光レーザを用いることもできる。紫外レーザは高NAの紫外用対物レンズを用いてスポット径を10μm乃至1μm以下に集光することができる。   As the ultraviolet laser, a pulse laser such as a single mode YAG third harmonic (355 nm), YAG fourth harmonic (266 nm), KrF excimer (248 nm), or ArF excimer (193 nm) can be used as appropriate. Furthermore, a semiconductor laser or a surface emitting laser in the ultraviolet wavelength region such as an aluminum nitride system currently under development can be used. The ultraviolet laser can focus the spot diameter to 10 μm to 1 μm or less using a high NA ultraviolet objective lens.

色中心を有する物質は、紫外レーザにより励起された部分と基底状態の部分とでは特定の波長領域における透過率や反射率及び屈折率が異なる。よって、ホログラム干渉縞のピッチだけでなく、ホログラム再生光である可視レーザ光の波長も考慮する必要があるが、例えば、塩化ルビジウムは640nm付近に吸収があり、ヘリウム−ネオンレーザの波長に対応している。   A substance having a color center has different transmittance, reflectance, and refractive index in a specific wavelength region between a portion excited by an ultraviolet laser and a ground state portion. Therefore, it is necessary to consider not only the pitch of the hologram interference fringes but also the wavelength of the visible laser beam that is the hologram reproduction light. For example, rubidium chloride absorbs near 640 nm and corresponds to the wavelength of the helium-neon laser. ing.

透過率の変化は紫外レーザエネルギー密度、パルス幅、パルス数、繰り返し周波数に依存するが、上記塩化ルビジウムの例では紫外レーザ励起前に比較して640nmにおける反射率が50%乃至80%程度になり、十分なコントラストを得ることができる。透過率でも紫外レーザ励起前に比較して50%乃至80%程度の変化が認められる。同時に屈折率も変化しており、本発明のホログラムは振幅・位相ハイブリッド型であるため、高い回折効率を実現できる。   The change in transmittance depends on the ultraviolet laser energy density, pulse width, number of pulses, and repetition frequency, but in the above-mentioned example of rubidium chloride, the reflectance at 640 nm is about 50% to 80% compared to before ultraviolet laser excitation. Sufficient contrast can be obtained. Even in the transmittance, a change of about 50% to 80% is recognized compared with that before the excitation with the ultraviolet laser. At the same time, the refractive index is changed, and the hologram of the present invention is an amplitude / phase hybrid type, so that high diffraction efficiency can be realized.

ホログラム再生のための表示面としては、一般のテレビと同様に機械的強度、耐紫外レーザ衝撃性、環境安定性等が要求される。上述したハロゲン化アルカリは硬度が高くないものや吸湿性が高いものがあるため、ハロゲン化アルカリに表面コーティングを施したり、ガラス基板上にハロゲン化アルカリを形成して外界側にガラス基板面を向けることが好ましい。紫外レーザはハロゲン化アルカリ面側から露光することが望ましい。   As a display surface for reproducing a hologram, mechanical strength, ultraviolet laser shock resistance, environmental stability, and the like are required as in a general television. Some of the alkali halides mentioned above are not very hard or have high hygroscopicity, so surface coating is applied to the alkali halide, or an alkali halide is formed on the glass substrate and the glass substrate surface is directed to the outside. It is preferable. The ultraviolet laser is desirably exposed from the alkali halide surface side.

紫外レーザによる着色はミクロなイオン性の結晶構造に由来しているので、表示面に用いる結晶は単結晶や溶融単結晶である必要はなく、多結晶や粉末等でも構わない。単結晶化すれば散乱がなくなり可視波長域で透明な表示面を得られるので、透過型として用いることができる。   Since coloring by the ultraviolet laser is derived from a micro ionic crystal structure, the crystal used for the display surface does not need to be a single crystal or a molten single crystal, and may be a polycrystal or a powder. Single crystallization eliminates scattering and provides a transparent display surface in the visible wavelength range, so that it can be used as a transmission type.

また、表示面からのレーザ反射光の回折・干渉を利用する反射型ホログラム再生装置の場合には、基板は透明である必要はなく、アルミナやシリコン基板等も用いることができる。ホログラム連続再生装置が透過型か反射型かに応じて、表示面を構成する色中心を有する物質の作製方法や単結晶性により結晶透明度を制御することができる。   In the case of a reflection type hologram reproducing apparatus that utilizes diffraction / interference of laser reflected light from the display surface, the substrate does not have to be transparent, and an alumina or silicon substrate can also be used. Depending on whether the hologram continuous reproduction apparatus is a transmission type or a reflection type, the crystal transparency can be controlled by a method for producing a substance having a color center constituting the display surface and single crystallinity.

かかる単結晶において、光学素子とするために研磨工程で平滑化処理を施し透明性を向上させることができる。しかし、それでも残る表面粗さや表面吸着等による散乱が問題となることがある。また、表面においては屈折率の異なる界面に入射する光についてフレネル反射が避けられず、ホログラムからの回折光に対してノイズ光として観察されることがある。   In such a single crystal, it is possible to improve the transparency by applying a smoothing process in the polishing step to obtain an optical element. However, the remaining surface roughness and surface scattering may cause problems. In addition, Fresnel reflection is unavoidable for light incident on an interface having a different refractive index on the surface, and may be observed as noise light with respect to diffracted light from a hologram.

このような場合には、表面ではなく奥行き一定の仮想面にホログラムを表示することが好ましい。これを実現するためには紫外レーザの波長やホログラムビットサイズを考慮して、NA0.3以上で焦点深度10μm以下のレンズで集光することが望ましい。   In such a case, it is preferable to display the hologram not on the surface but on a virtual surface having a constant depth. In order to realize this, it is desirable to collect light with a lens having an NA of 0.3 or more and a focal depth of 10 μm or less in consideration of the wavelength of the ultraviolet laser and the hologram bit size.

このレンズを用いて表示面内部に焦点を合わせ、紫外レーザに対して表示面を相対的に移動しながら紫外レーザで露光することで、奥行き一定の仮想面にホログラムを形成することができる。   By focusing on the inside of the display surface using this lens and exposing with the ultraviolet laser while moving the display surface relative to the ultraviolet laser, a hologram can be formed on a virtual surface with a constant depth.

基板上への結晶の形成方法としては、濃厚溶液から溶媒の蒸発による結晶化や、溶融塩の形成や、溶液の各種コート法が利用できる。また、必要に応じてポリビニルアルコール等を添加して、基板へのコート性や密着強度を改善することもできる。その他、各種の添加剤を用いることもできる。或いは蒸着法によっても色中心を有する物質を基板上に成膜できる。   As a method for forming a crystal on a substrate, crystallization by evaporation of a solvent from a concentrated solution, formation of a molten salt, and various coating methods of a solution can be used. Moreover, polyvinyl alcohol etc. can be added as needed, and the coating property to a board | substrate and adhesive strength can also be improved. In addition, various additives can also be used. Alternatively, a substance having a color center can be formed on the substrate by vapor deposition.

このようにして基板の上に色中心を持つ物質を形成した場合には、基板をホログラム再生装置の外側(外界)に向け、色中心を持つ物質に機械的欠陥や吸湿による欠陥を生じないようにすると同時に紫外レーザが直接当たるようにすることが好ましい。   When the material having the color center is formed on the substrate in this way, the substrate is directed to the outside (outside) of the hologram reproducing apparatus so that the material having the color center does not cause mechanical defects or defects due to moisture absorption. At the same time, it is preferable that the ultraviolet laser is directly applied.

更に、カラー化する場合には、吸収波長をR、G、Bの3原色に対応させる必要がある。例えば、臭化リチウムや塩化カルシウムは黄色で青レーザ光を吸収し、塩化カリウム等は赤色で緑レーザを吸収し、臭化セシウム等は青色で赤レーザを吸収する。これらを混合等すれば、それぞれの波長のレーザ光を独立に吸収し、透過率や反射率を変化させることができる。   Furthermore, in the case of colorization, it is necessary to make the absorption wavelength correspond to the three primary colors of R, G, and B. For example, lithium bromide and calcium chloride are yellow and absorb blue laser light, potassium chloride and the like are red and absorb green laser, and cesium bromide and the like are blue and absorb red laser. If these are mixed, the laser light of each wavelength can be absorbed independently, and the transmittance and reflectance can be changed.

3種類の色中心を有する物質を混合した場合、表示面には3種類の色中心を有する物質が混在しているが、各々の粒径は細かく、少なくとも紫外レーザのビーム径の3分の1以下である。よって、紫外レーザのビーム内においては、3種類の物質が同時に着色する。   When substances having three kinds of color centers are mixed, substances having three kinds of color centers are mixed on the display surface, but each particle size is fine and at least one third of the beam diameter of the ultraviolet laser. It is as follows. Therefore, three kinds of substances are colored simultaneously in the ultraviolet laser beam.

しかし、R・G・Bの再生用可視レーザ光のうち、1つの波長の光に対しては、1種類の物質のみが回折条件を満足する一義性がある。例えば、後述する実施例4のカラー用表示面の場合、633nmのレーザ光は臭化カリウムや弗化カリウムのホログラム干渉縞に対しては透過し、塩化ルビジウムに形成されたホログラム干渉縞のみによって吸収され回折する。   However, among the R, G, and B visible laser beams for reproduction, only one type of material has the uniqueness that satisfies the diffraction condition for light of one wavelength. For example, in the case of the color display surface of Example 4 described later, the 633 nm laser beam is transmitted through the hologram interference fringes of potassium bromide and potassium fluoride, and is absorbed only by the hologram interference fringes formed in rubidium chloride. Diffracted.

また、このホログラム干渉縞のピッチが干渉条件を満足する場合のみ回折した633nmの光は干渉し、ホログラム再生立体像となる。現実には、3種類の色中心を有する物質の色分解能が完全ではなく、また干渉条件も紫外レーザの分解能から完全に分離することは困難であり、光学的なノイズが発生する。   Also, the 633 nm light diffracted only when the pitch of the hologram interference fringes satisfies the interference condition interferes to form a hologram reproduction stereoscopic image. In reality, the color resolution of a substance having three types of color centers is not perfect, and it is difficult to completely separate the interference condition from the resolution of the ultraviolet laser, and optical noise is generated.

本発明の第一の目的は立体表示であるが、非立体表示に適用することもできる。立体表示を行うときのホログラム干渉縞はフーリエ変換され、且つ、空間周波数が高いために、人間が直接観察しても有意な画像として認識できない。   The first object of the present invention is stereoscopic display, but it can also be applied to non-stereoscopic display. Hologram interference fringes when performing stereoscopic display are Fourier-transformed and have a high spatial frequency, and thus cannot be recognized as a significant image even if they are directly observed by humans.

本発明においては立体表示用の紫外レーザを用いて着色部位を直接観察可能な大きさのスポット径にまで広げることで非立体表示も可能である。   In the present invention, non-stereoscopic display is also possible by expanding the colored portion to a spot diameter that can be directly observed using a stereoscopic display ultraviolet laser.

前述したように、ハロゲン化アルカリはそれ自体が着色するために、ダークトレース管というディスプレイとして製品化されている。本発明においても、画素サイズを大きくすれば非立体ディスプレイとしても利用できることは明らかである。   As described above, since the alkali halide is colored itself, it is commercialized as a display called a dark trace tube. Even in the present invention, it is obvious that it can be used as a non-stereoscopic display by increasing the pixel size.

ダークトレース管の電子線の代わりに紫外レーザを使うこと以外に、本発明においては、立体ディスプレイとして用いるときには画素サイズ(ドット)を小さくする。また、非立体ディスプレイとして用いるときには画素サイズを人間が視認できる程度まで大きくすることを特徴とする。   In addition to using an ultraviolet laser instead of the electron beam of the dark trace tube, in the present invention, the pixel size (dot) is reduced when used as a three-dimensional display. Further, when used as a non-stereoscopic display, the pixel size is increased to such a level that a human can visually recognize it.

人間が視認できる画素サイズは2値表示のときに2400dpi程度と言われているため、10μm×10μm以上の画素サイズであれば画像として認識できる。これにより、3D若しくは2Dをスイッチして表示することが可能である。   Since the pixel size that can be visually recognized by humans is said to be about 2400 dpi in binary display, any pixel size of 10 μm × 10 μm or more can be recognized as an image. Thereby, 3D or 2D can be switched and displayed.

画素サイズを切り換える方法としては、例えば、図1の紫外レーザ照射手段4のレーザ出力を変化させる、ホログラム干渉縞の書き込み時における走査速度を変化させる、パルス重畳する等して紫外線レーザ照射エネルギー密度を変化させる等の方法がある。上述のように10μm×10μm以上の画素サイズに切り換える場合には、紫外レーザ照射手段4のレーザ出力を高める、ホログラム干渉縞の書き込み時における走査速度を遅くする、或いは紫外線レーザ照射エネルギー密度を上げれば良い。   As a method of switching the pixel size, for example, the laser output of the ultraviolet laser irradiation means 4 in FIG. 1 is changed, the scanning speed at the time of writing the hologram interference fringe is changed, or the pulse laser is used to change the ultraviolet laser irradiation energy density. There are ways to change it. As described above, when switching to a pixel size of 10 μm × 10 μm or more, if the laser output of the ultraviolet laser irradiation means 4 is increased, the scanning speed at the time of writing the hologram interference fringes is decreased, or the ultraviolet laser irradiation energy density is increased. good.

また、RGB3原色に対応するハロゲン化アルカリ表示面を積層して、積層表示面の1つにレーザ焦点位置を合わせて非立体画像データに応じてカラーセンター着色によるドットを形成することでカラーの非立体画像を表示できる。   Further, by stacking alkali halide display surfaces corresponding to the three primary colors of RGB, aligning the laser focal point on one of the stacked display surfaces and forming dots by color center coloring according to non-stereoscopic image data, the color non-coloration is achieved. A stereoscopic image can be displayed.

ダークトレース管との違いは電子線を用いないためにチャージアップがなく、メタルバックが不要であるという特徴がある。そのため、ダークトレース管では電子線の浸透深度が浅く、表示面の厚さ方向に多重化することが実質的に不可能であったためモノクロ表示、若しくはカラー化する場合には面内で形成した画素区分に精密に電子線を照射する必要がある。   The difference from the dark trace tube is that there is no charge-up because no electron beam is used, and no metal back is required. Therefore, in the dark trace tube, the penetration depth of the electron beam is so shallow that it is virtually impossible to multiplex in the thickness direction of the display surface. It is necessary to precisely irradiate the section with an electron beam.

本発明においては、積層しても各々の層を着色することが可能であるため、3種類の着色層を積層して紫外レーザを(X、Y、Z)座標にアドレスすることで画素を選択しカラー化することができる。   In the present invention, it is possible to color each layer even if they are stacked. Therefore, a pixel is selected by stacking three types of colored layers and addressing the ultraviolet laser to the (X, Y, Z) coordinates. And can be colored.

この場合、高いNAで被写界深度が浅いレンズを用いることでレーザのエネルギー密度分布を狭い範囲で高く設定できるため、厚さ方向のアドレスが容易である。また、真空系で用いる電子線に比べてレーザは大気中で利用できるので装置が簡便になるという特徴もある。   In this case, by using a lens with a high NA and a shallow depth of field, the energy density distribution of the laser can be set high in a narrow range, so that addressing in the thickness direction is easy. In addition, since the laser can be used in the atmosphere as compared with the electron beam used in the vacuum system, the apparatus is simple.

上述のように紫外レーザ走査により表示されたホログラム干渉縞表示面に対して干渉条件を満足する波長の再生用可視レーザ光を全面照射する。すると、紫外レーザが当たって励起・着色している部分とそうでない部分とでは再生用可視レーザ光の透過率及び屈折率が異なり、回折・干渉が起き、ホログラム再生立体像が再生される。表示面の各点からの回折光が空間で再合成され、ホログラム像ができるのは、一般のホログラムと同様であり、静止立体像が得られる。   As described above, the reproduction visible laser beam having a wavelength satisfying the interference condition is irradiated on the entire surface of the hologram interference fringe display surface displayed by the ultraviolet laser scanning. Then, the transmittance and refractive index of the reproducing visible laser beam are different between the portion that is excited and colored by the ultraviolet laser and the portion that is not, and diffraction / interference occurs, and a hologram reproduction stereoscopic image is reproduced. The diffracted light from each point on the display surface is recombined in space and a hologram image can be formed in the same manner as a general hologram, and a stationary stereoscopic image is obtained.

再生用可視レーザ光と表示面との位置関係によってホログラム再生立体像は表示面より浮かび上がって見えるか、奥に見えるかが異なる。但し、再生用可視レーザ光光源が表示面に対して観測者側と反対に位置する場合(再生光が表示面を透過しなければならない位置関係にある場合)においては、表示面はこの再生光に対して透明である必要がある。   Depending on the positional relationship between the visible laser beam for reproduction and the display surface, the hologram reproduction stereoscopic image appears differently from the display surface or at the back. However, when the reproduction visible laser light source is positioned opposite to the observer side with respect to the display surface (when the reproduction light has a positional relationship that must pass through the display surface), the display surface uses this reproduction light. Must be transparent to

従来のブラウン管は不透明な散乱体であったが、色中心を有する物質は透明にできるという特徴があり、上記必要条件を満足する。また、本発明における色中心を有する物質は励起状態の寿命が長く、着色状態が安定に保持されるので、1フレーム分のホログラム干渉縞を紫外レーザで表示してから全面に再生用可視レーザ光を照射することができる。   A conventional cathode ray tube is an opaque scatterer. However, a material having a color center can be made transparent, which satisfies the above-mentioned requirements. In addition, since the substance having a color center in the present invention has a long excited state life and a stable colored state, a visible laser beam for reproduction is displayed on the entire surface after displaying a hologram interference fringe for one frame with an ultraviolet laser. Can be irradiated.

また、1本の紫外レーザで走査するより複数の紫外レーザ光源から各々強度変調した紫外レーザを照射することにより、1フレーム当たりに要する走査時間を短くすることもできる。面状のVCSEL紫外レーザを用いれば走査は不要となるので更に好ましい。マルチ紫外レーザ源としては、半導体を用いたものが提案されている。   In addition, the scanning time required for one frame can be shortened by irradiating an ultraviolet laser whose intensity is modulated from a plurality of ultraviolet laser light sources, rather than scanning with one ultraviolet laser. It is more preferable to use a planar VCSEL ultraviolet laser because scanning is unnecessary. As a multi-ultraviolet laser source, one using a semiconductor has been proposed.

なお、色中心を有する物質は再生用のレーザ光により基底状態に戻ることもあるが、完全ではない場合が多い。例えば、一部の電子がF’中心と呼ばれる準位に再トラップされる場合である。その場合には、消去用のインコヒーレントな長波長光を全面照射することが好ましい。上述した2次励起光による消去である。   A substance having a color center may return to the ground state by a reproducing laser beam, but is often not perfect. For example, when some electrons are re-trapped at a level called F ′ center. In that case, it is preferable to irradiate the entire surface with incoherent long wavelength light for erasure. This is erasure by the secondary excitation light described above.

必要に応じて表示面を数百℃まで昇温して消去を促進することも好ましい。消去速度は温度依存性が認められる。例えば、臭化カリウム結晶の場合、室温での半減期τは数秒、100℃で1秒以下、500℃で数十ミリ秒になる。   It is also preferable to promote erasing by raising the display surface to several hundred degrees Celsius if necessary. The erasing speed has a temperature dependency. For example, in the case of potassium bromide crystals, the half-life τ at room temperature is several seconds, less than 1 second at 100 ° C., and several tens of milliseconds at 500 ° C.

これらの操作を一定の周期で繰り返すことによって立体像を動画として観測することができる。この周期が長いと画面がちらついて見え、その値は一般には30分の1秒ぐらいであると言われているが、ホログラムの場合には必ずしもこの範囲である必要はない。   A three-dimensional image can be observed as a moving image by repeating these operations at a constant period. When this period is long, the screen appears to flicker, and the value is generally said to be about 1/30 second. However, in the case of a hologram, it is not necessarily in this range.

本発明における色中心を有する物質の原理から明らかなように、着色は極めて高感度であり、表示及び消去の速度は極めて速い。フォトクロミズム物質やエレクトロクロミズム物質は、分子構造変化や酸化還元反応に伴うイオン移動にエネルギーと時間を要するので着色・消色が遅い。一方、色中心を有する物質の着色は半導体のスイッチング同様の電子移動なので、高速応答が可能である。更には、半導体のスイッチングと同様に繰り返し耐久性も極めて良いという特徴を持つ。   As is apparent from the principle of the substance having a color center in the present invention, coloring is extremely sensitive, and the display and erasing speed is extremely fast. Photochromic substances and electrochromic substances are slow to be colored / decolored because energy and time are required for ion transfer accompanying molecular structure change and oxidation-reduction reaction. On the other hand, the coloring of a substance having a color center is an electron transfer similar to semiconductor switching, so that a high-speed response is possible. Furthermore, it has the characteristic that the repeated durability is very good as well as semiconductor switching.

上述のように、ホログラム再生装置でカラー画像を表示するに際しては、以下のように構成することで実現し得る。   As described above, when a color image is displayed by the hologram reproducing device, it can be realized by the following configuration.

まず、ハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類からなり、且つ波長領域が190nm以上380nm未満の第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化する第一、第二、及び第三の層が積層されている表示素子を用意する。   First, a first layer, a second layer, and a third layer, which are made of an alkali halide or an alkaline earth halide and whose optical characteristics are changed by laser irradiation in a first wavelength region having a wavelength region of 190 nm or more and less than 380 nm, are laminated. A display element is prepared.

ここで、前記第一、第二、第三の層は、前記第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化した状態における吸収波長ピークが互いに異なり、前記第一、第二、第三の層の前記吸収波長ピークは、それぞれ380nm以上500nm以下、500nm以上600nm以下、及び600nm以上800nm以下の範囲になるようにする。   Here, the first, second, and third layers have different absorption wavelength peaks in a state where optical characteristics are changed by laser irradiation in the first wavelength region, and the first, second, and third layers are different from each other. The absorption wavelength peaks in the range of 380 nm to 500 nm, 500 nm to 600 nm, and 600 nm to 800 nm, respectively.

そして、前記第一波長領域のレーザ照射によって、前記表示素子にホログラム干渉縞を書き込むための書き込み手段と、前記ホログラム干渉縞が書き込まれている前記表示素子に、読み出し光を照射して、ホログラム立体像を再生するための再生手段とを設けることで、カラー画像対応のホログラム再生装置が提供される。   Then, a writing means for writing a hologram interference fringe on the display element by laser irradiation in the first wavelength region, and a reading light is irradiated on the display element on which the hologram interference fringe is written. By providing a reproducing means for reproducing an image, a hologram reproducing apparatus corresponding to a color image is provided.

読み出し光としては、前記ホログラム干渉縞が書き込まれている前記表示素子に、波長領域が380nm以上800nm以下の第二の波長領域から選択される波長ピークが380nm以上500nm以下、波長ピークが500nm以上600nm以下、及び波長ピークが600nm以上800nm以下である、3種の読み出し光を用い得る。   As the readout light, the wavelength peak selected from the second wavelength region having a wavelength region of 380 nm to 800 nm is 380 nm to 500 nm, and the wavelength peak is 500 nm to 600 nm on the display element in which the hologram interference fringes are written. In the following, three kinds of readout light having a wavelength peak of 600 nm or more and 800 nm or less can be used.

本実施形態に係る発明によれば、表示面をハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類、即ち、色中心を有する物質を用いて構成している。そのため、紫外レーザにより可視領域の光学特性が可逆的に変化すると共に、変化後の特性が比較的安定で寿命が長い表示面によりホログラム再生立体像を連続再生することができる。   According to the invention of this embodiment, the display surface is configured using an alkali halide or an alkaline earth halide, that is, a substance having a color center. Therefore, the optical characteristics in the visible region are reversibly changed by the ultraviolet laser, and the hologram reproduction stereoscopic image can be continuously reproduced on the display surface having a relatively stable characteristic and a long life after the change.

即ち、このような表示面上に紫外レーザでホログラム干渉縞を形成し、ホログラム干渉縞で再生用可視レーザ光を回析・干渉させてホログラム立体像を再生し、必要に応じてホログラム干渉縞を熱や赤外レーザ光の照射等により基底状態に戻す。そして、再度ホログラム干渉縞の表示、ホログラム再生立体像の再生を繰り返すことにより、ホログラム再生立体像の連続再生を行うことができる。   In other words, a hologram interference fringe is formed on such a display surface with an ultraviolet laser, and a reproduction stereoscopic laser beam is diffracted and interfered with the hologram interference fringe to reproduce a three-dimensional hologram image. The ground state is restored by heat or infrared laser light irradiation. Then, by repeating the display of the hologram interference fringes and the reproduction of the hologram reproduction stereoscopic image again, the hologram reproduction stereoscopic image can be continuously reproduced.

(第3の実施形態:体積型ホログラム)
次に、本発明に係る体積型ホログラム再生装置について説明する。本発明に係る体積型ホログラムの再生は、回折効率がより高くなるため、高画質・高コントラストのホログラム再生立体像を実現するに好ましい。
(Third embodiment: volume hologram)
Next, the volume hologram reproducing apparatus according to the present invention will be described. The reproduction of the volume hologram according to the present invention is preferable for realizing a high-quality and high-contrast hologram reproduction stereoscopic image because the diffraction efficiency is higher.

体積型ホログラム再生の場合には、図1に示すように紫外線レーザ照射手段4により光学特性が変化する表示面1に紫外レーザ2を集光する。その際、デジタルホログラムデータに応じて2次元走査しながら輝度変調照射して、立体像再生に必要なホログラム干渉縞3を書き込む。表示面1の構成は上記ホログラム再生の場合と同様であるので詳細な説明は省略する。   In the case of volume hologram reproduction, as shown in FIG. 1, the ultraviolet laser 2 is focused on the display surface 1 whose optical characteristics are changed by the ultraviolet laser irradiation means 4. At this time, luminance modulation irradiation is performed while two-dimensional scanning is performed according to digital hologram data, and hologram interference fringes 3 necessary for stereoscopic image reproduction are written. Since the configuration of the display surface 1 is the same as that in the case of the hologram reproduction, a detailed description is omitted.

なお、体積型ホログラムは、画像表示装置とし使用できることは勿論、情報記録・再生装置として利用することもできる。   The volume hologram can be used not only as an image display device but also as an information recording / reproducing device.

体積型ホログラムとは、比較的厚い記録媒体に立体的に記録したホログラムという意味である。例えば、実施形態1で説明したホログラムは2次元面内にf(x、y)のデータとして記録されるのに対し、本実施形態においてはf(x、y、z)のデータとして記録される点で異なる。   The volume hologram means a hologram recorded three-dimensionally on a relatively thick recording medium. For example, the hologram described in the first embodiment is recorded as f (x, y) data in a two-dimensional plane, whereas in the present embodiment, it is recorded as f (x, y, z) data. It is different in point.

読み出し光照射手段は表示面1に書き込まれたホログラム干渉縞3に波長領域が380nm以上800nm以下の第二の波長領域の読出し光5を照射して、ホログラム再生立体像6を形成する。   The reading light irradiating means irradiates the hologram interference fringe 3 written on the display surface 1 with the reading light 5 in the second wavelength region having a wavelength region of 380 nm or more and 800 nm or less to form a hologram reproduction stereoscopic image 6.

読出し光照射手段としては、通常、可視レーザ7及びそれが発する可視レーザ光を拡大して表示面3上に照射する拡大レンズ9が用いられる。読み出し光照射手段として、ホログラムに工夫を加えることで白色光を用いることも可能である。   As the reading light irradiating means, a visible laser 7 and a magnifying lens 9 for magnifying and irradiating the visible laser beam emitted from the visible laser beam on the display surface 3 are usually used. As the reading light irradiation means, it is possible to use white light by adding a device to the hologram.

紫外レーザ2の波長は上記ホログラム再生の場合の説明と同様であり、人間の可視波長以下である380nm以下、特に好ましくは国際単位系(SI)で紫外域と定義される360nm以下である。また、190nm以下は真空紫外として知られ大気による吸収ロスが大きくなり、波長と屈折率の関係から特殊な材質のレンズ系を利用する必要がある等電子線に対するレーザの利点を活かせなくなる。よって、360nm以下190nm以上の紫外波長領域が特に好ましい。   The wavelength of the ultraviolet laser 2 is the same as described in the case of hologram reproduction, and is 380 nm or less, which is not more than the visible wavelength of human beings, particularly preferably 360 nm or less defined as the ultraviolet region in the international unit system (SI). On the other hand, when the wavelength is 190 nm or less, it is known as vacuum ultraviolet, and the absorption loss due to the atmosphere increases, and the advantage of the laser with respect to the electron beam cannot be utilized because it is necessary to use a lens system made of a special material because of the relationship between wavelength and refractive index. Therefore, an ultraviolet wavelength region of 360 nm or less and 190 nm or more is particularly preferable.

体積型ホログラム再生の場合には、紫外レーザ照射手段4としては、紫外レーザを集光させるためのレンズで構成されている。また、紫外レーザの3次元照射位置を規定するための紫外用ミラーや紫外レーザをXY走査するためのガルバノやポリゴン或いはXYステージ移動手段及びZ移動手段で構成されている。必要に応じて表示面に書き込まれた干渉縞を消去する消去手段8を設けてもよい。   In the case of volume hologram reproduction, the ultraviolet laser irradiation means 4 is composed of a lens for condensing the ultraviolet laser. Further, it is composed of an ultraviolet mirror for defining the three-dimensional irradiation position of the ultraviolet laser, a galvano or polygon for XY scanning the ultraviolet laser, an XY stage moving means, and a Z moving means. If necessary, an erasing unit 8 for erasing interference fringes written on the display surface may be provided.

この構成において、図5に示すように表示面1上に紫外レーザ照射手段4により紫外レーザ2を照射して表示面1を構成するハロゲン化アルカリにドット状のカラーセンターを形成する。そして、デジタルホログラム用ビットデータに応じて3次元走査しながら紫外レーザ2の輝度変調を行い、ドット群からなる体積型ホログラム干渉縞3を形成する。続いて、図3に示すようにホログラム干渉縞3で読出し光5を回折・干渉させてホログラム再生立体像6を形成する。   In this configuration, as shown in FIG. 5, a dot-shaped color center is formed on the alkali halide constituting the display surface 1 by irradiating the display surface 1 with the ultraviolet laser 2 by the ultraviolet laser irradiation means 4. Then, the luminance modulation of the ultraviolet laser 2 is performed while three-dimensionally scanning in accordance with the digital hologram bit data to form the volume hologram interference fringes 3 composed of dot groups. Subsequently, as shown in FIG. 3, the hologram reproduction fringe image 6 is formed by diffracting and interfering with the reading light 5 by the hologram interference fringes 3.

更に、ホログラム干渉縞3を消去手段8によるレーザ光の照射や加熱等により基底状態に戻し、再度ホログラム干渉縞の表示、ホログラム再生立体像の再生を繰り返すことにより、ホログラム再生立体像の連続再生を行う。   Further, the hologram interference fringe 3 is returned to the ground state by irradiating the laser beam or heating by the erasing means 8, and the hologram reproduction fringe display and the hologram reproduction stereoscopic image reproduction are repeated again, thereby continuously reproducing the hologram reproduction stereoscopic image. Do.

本発明に係る体積型ホログラム再生の場合の表示面に用いる材料は上記の通りであるが、同様にこれらを総称して色中心を有する物質と呼ぶ。   The materials used for the display surface in the case of volume hologram reproduction according to the present invention are as described above. Similarly, these are collectively referred to as substances having a color center.

色中心を有する物質は上述のように可視波長領域に光学吸収がないため、一般に単結晶は無色透明である。色中心を有する物質は紫外レーザ照射された部位においては着色し、同時に特定の波長域において屈折率が変化する。   Since a substance having a color center has no optical absorption in the visible wavelength region as described above, a single crystal is generally colorless and transparent. A substance having a color center is colored in a portion irradiated with an ultraviolet laser, and at the same time, the refractive index changes in a specific wavelength region.

この着色波長・屈折率変化波長の読出し光(再生用には一般に可干渉な可視レーザ光を用いるが白色光を用いることもある。以下、体積型ホログラム再生において「再生光」と称する)の透過率・反射率が低くなると同時に屈折率も変化する。そして、紫外レーザ照射されない部位においては可視領域における吸収及び屈折率変化がなく、透明もしくは白色で、レーザ光の透過率・反射率が高い。この性質を利用して再生光の回折フィルタとし、且つ、適当なホログラム干渉縞3形状とすることにより、ホログラム再生立体像を再生することができる。   Transmission of reading light of this colored wavelength / refractive index change wavelength (in general, coherent visible laser light is used for reproduction, but white light may be used. Hereinafter, it is referred to as “reproduction light” in volume hologram reproduction). The refractive index changes at the same time as the refractive index / reflectance decreases. And in the site | part which is not irradiated with an ultraviolet laser, there is no absorption and refractive index change in a visible region, it is transparent or white, and the transmittance | permeability and reflectance of a laser beam are high. By utilizing this property as a diffraction filter for reproduction light and by forming an appropriate hologram interference fringe 3 shape, it is possible to reproduce a hologram reproduction stereoscopic image.

本発明に係る体積型ホログラム再生においては、色中心を有する物質へ紫外レーザを照射して色中心で構成された画素ビットを形成し、色中心を有する物質と紫外レーザを2次元面内で相対的に移動することで2次元の一般的なホログラムを形成する。本発明に係る体積型ホログラム再生おいては、更に回折効率を向上させるため、色中心を有する物質と紫外レーザを3次元空間で相対的に移動することで3次元の体積型ホログラムを形成する。   In volume hologram reproduction according to the present invention, a material having a color center is irradiated with an ultraviolet laser to form a pixel bit composed of the color center, and the material having the color center and the ultraviolet laser are relative to each other in a two-dimensional plane. To form a two-dimensional general hologram. In reproducing the volume hologram according to the present invention, in order to further improve the diffraction efficiency, a three-dimensional volume hologram is formed by relatively moving a substance having a color center and an ultraviolet laser in a three-dimensional space.

また、読出し光照射手段として上述のようにR、G、Bの3色の波長の読出し光を照射するものを用いる。更に、紫外レーザ照射手段として3色の読出し光のそれぞれに対応した分光吸収の変化或いは特定の波長域における屈折率の変化或いはホログラム干渉縞ピッチの異なる複数のホログラム干渉縞を書き込むものを用いる。これにより、3原色のホログラム画像の同時再生を行うこともできる。   Further, as the reading light irradiating means, the one that irradiates the reading light of the three colors R, G, and B as described above is used. Further, as the ultraviolet laser irradiation means, a device for writing a plurality of hologram interference fringes having different spectral absorption changes corresponding to the three colors of readout light, changes in the refractive index in a specific wavelength range, or hologram interference fringe pitches are different. As a result, the three primary color hologram images can be reproduced simultaneously.

また、本発明に係る体積型ホログラム再生において表示面の外界側には防湿・傷防止等のために表面コーティング処理を施すこともある。また、色中心を有する物質をガラス等の透明支持基板表面に形成しガラス面を外界側とすることで防湿・傷防止を兼ねることもできる。   Further, in the volume hologram reproduction according to the present invention, a surface coating treatment may be applied to the outside of the display surface to prevent moisture and scratches. Further, by forming a substance having a color center on the surface of a transparent support substrate such as glass and setting the glass surface to the outside, it is possible to prevent moisture and scratches.

更に、読出し光の照射に対して再生光が反対側となる透過型配置の場合と、読出し光の照射に対して再生光が同一側となる反射型配置とする場合がある。ホログラムの消去手段としては、光、電磁波又は熱を作用させてホログラム干渉縞を消去するものを用いることができる。   Further, there are a transmission type arrangement in which the reproduction light is opposite to the reading light irradiation and a reflection type arrangement in which the reproduction light is on the same side with respect to the reading light irradiation. As a hologram erasing means, a device that erases hologram interference fringes by applying light, electromagnetic waves or heat can be used.

更に、本発明に係る体積型ホログラム再生は、上述のようにホログラムの原理に基づき、画質劣化の原因となるマスタを用いず、伝送可能な画像を連続的に再生する立体ディスプレイを提供するものである。本発明は立体ディスプレイ(ホログラム連続再生装置)、即ち再生装置に関するが、撮像についても若干説明する。   Furthermore, the volume hologram reproduction according to the present invention provides a three-dimensional display that continuously reproduces a transmittable image without using a master that causes image quality degradation based on the principle of the hologram as described above. is there. The present invention relates to a three-dimensional display (hologram continuous reproduction apparatus), that is, a reproduction apparatus.

撮像に際しては、上述のように一般のホログラム記録と同様、コヒーレント(可干渉)な光(波動)を物体に照射し、その散乱・反射・透過光を参照光と干渉させる。この波動としては、一般にはレーザ光や電子線等を用いる。体積型ホログラムの場合には、体積型ホログラム用の厚膜感光体に対して物体からの散乱・反射・透過光と参照光とを表裏から入射することで得られる。   At the time of imaging, as in the case of general hologram recording as described above, the object is irradiated with coherent (coherent) light (wave), and the scattered / reflected / transmitted light interferes with the reference light. In general, a laser beam or an electron beam is used as the wave. In the case of a volume hologram, the volume hologram can be obtained by making the scattered, reflected, transmitted light from the object and the reference light incident on the thick film photosensitive member for the volume hologram from the front and back sides.

本発明の目的のためには干渉パターンを2値或いは多値の電気信号として記録することが必要であるため、干渉パターンを記録する手段として撮像素子を用いる。ホログラム干渉縞を直接撮影したり、拡散板で結像させたものでもよいし、一度、感光材料の濃淡パターンとしたものを拡大して読み取ってもよい。   For the purpose of the present invention, it is necessary to record the interference pattern as a binary or multi-value electric signal, and therefore an image sensor is used as means for recording the interference pattern. Hologram interference fringes may be directly photographed or imaged with a diffusing plate, or the light-sensitive pattern of the photosensitive material may be enlarged and read once.

直接ホログラム干渉縞を撮影する時には撮像素子の分光感度や光強度に対するリニアリティを考慮するのは一般の撮影と同様である。一般の撮像素子は1画素当たり数十ミクロンの密度であり、干渉パターンは普通数ミクロン以下であるため、拡大レンズ等でホログラム干渉縞を拡大投影して記録する。撮像系の焦点距離を調整して体積型ホログラムの奥行き情報を得ることができる。   When photographing a hologram interference fringe directly, taking into account the spectral sensitivity of the image sensor and the linearity with respect to the light intensity are the same as in general photographing. Since a general imaging device has a density of several tens of microns per pixel and an interference pattern is usually several microns or less, hologram interference fringes are magnified and recorded by a magnifying lens or the like. The depth information of the volume hologram can be obtained by adjusting the focal length of the imaging system.

また、上記方法以外に、実際の物体を使わない方法として、コンピュータグラフィックの手法を用いて体積型ホログラム干渉縞を計算したCGH(コンピュータジェネレーテッドホログラム)データを用いることもできる。   In addition to the above method, as a method that does not use an actual object, CGH (computer generated hologram) data obtained by calculating volume hologram interference fringes using a computer graphic technique can also be used.

このような公知の方法で得た干渉パターンを、画像処理や電送をして紫外レーザの偏向信号もしくは照射座標信号及び紫外レーザの出力変調信号として、紫外レーザとホログラム表示面の位置を相対的に走査及び強度変調を行い、ホログラム表示面に照射する。紫外レーザの走査方法としては、主たる走査方向Xに走査し、それと直交する副走査方向Yに順次ずらしながら、紫外レーザの輝度(強度)変調を行うスキャンニング方法(ラスタースキャン)が一般的である。   The interference pattern obtained by such a known method is subjected to image processing or electrical transmission, and the position of the ultraviolet laser and the hologram display surface is relatively set as a deflection signal or irradiation coordinate signal of the ultraviolet laser and an output modulation signal of the ultraviolet laser. Scanning and intensity modulation are performed and the hologram display surface is irradiated. As a scanning method of the ultraviolet laser, a scanning method (raster scanning) is generally performed in which the luminance (intensity) modulation of the ultraviolet laser is performed while scanning in the main scanning direction X and sequentially shifting in the sub-scanning direction Y orthogonal thereto. .

また、ベクトルスキャンによるスキャンニング方法も好適である。紫外レーザを走査する方法としてガルバノミラーやポリゴンミラー等のメカニカルな走査手段を用いることができる。表示面と紫外レーザとの相対的な位置をずらしながら紫外レーザを輝度(強度)変調する。   A scanning method using vector scanning is also suitable. Mechanical scanning means such as a galvanometer mirror or a polygon mirror can be used as a method of scanning the ultraviolet laser. The brightness (intensity) of the ultraviolet laser is modulated while shifting the relative position between the display surface and the ultraviolet laser.

これら2次元走査によるホログラム形成に加えて、奥行き方向Zにも走査することで体積型ホログラムを形成する。紫外レーザの輝度変調にはレーザへの入力信号(電圧、電流、パルス幅等)制御或いはガルバノミラーやTI社製DLPなどのメカニカルなブランキング手法等を用いることができる。   In addition to the hologram formation by these two-dimensional scanning, a volume hologram is formed by scanning in the depth direction Z. For luminance modulation of the ultraviolet laser, control of an input signal (voltage, current, pulse width, etc.) to the laser, or a mechanical blanking technique such as a galvano mirror or TI DLP can be used.

表示面は上述のように紫外レーザにより物性が変化して光を回折させることができる。即ち、表示分解能は可視光の波長と同等、つまり20ミクロン以下、特に1ミクロン以下が好ましい。紫外レーザは高NAの紫外用レンズを用いて1ミクロン以下に集光並びにスキャナやステージの高精度の走査が可能である。   As described above, the physical properties of the display surface are changed by the ultraviolet laser, and light can be diffracted. That is, the display resolution is preferably equal to the wavelength of visible light, that is, 20 microns or less, particularly 1 micron or less. The ultraviolet laser is capable of condensing to 1 micron or less using a high NA ultraviolet lens and scanning the scanner or stage with high accuracy.

上述のように表示面に光の透過率或いは屈折率の変化からなる干渉縞を形成することで光を回折させることが可能である。ホログラムは主に振幅型と位相型の2種類に分類される。振幅型は銀塩フィルムやフォトクロミック材料があり、理論回折効率は6.25%である。位相型は重クロム酸ゼラチンや高分子液晶等があり、理論回折効率は34%である。これらに比較して、本発明の体積型ホログラムの理論回折効率は100%であり、従来の3倍から10倍以上の高回折効率を実現できる。   As described above, it is possible to diffract light by forming interference fringes composed of changes in light transmittance or refractive index on the display surface. Holograms are mainly classified into two types: amplitude type and phase type. The amplitude type includes silver salt films and photochromic materials, and the theoretical diffraction efficiency is 6.25%. Phase types include dichromated gelatin and polymer liquid crystal, and the theoretical diffraction efficiency is 34%. Compared to these, the theoretical diffraction efficiency of the volume hologram of the present invention is 100%, and it is possible to realize a high diffraction efficiency of 3 times to 10 times the conventional one.

なお、デジタルホログラム表示媒体に用いられていた液晶パネルやAOMはその原理から体積型ホログラムの表示は不可能であった。このような物性変化を紫外レーザにより起こすことのできる物質として色中心を有する物質を用いる。色中心を有する物質に対しては上述のように色中心形成のための励起に用いる第一の波長の紫外レーザと、この励起状態のものに照射して回折させる第二の波長の読み出し光とを用いる。また、励起状態のものに照射して基底状態に戻すため第三の波長の励起光もしくは熱を作用させる。この第三の励起光は読み出し光より長波長であることが一般的である。また、連続再生の周期が長い場合には、加熱によって消去することが好ましい。   Note that the liquid crystal panel and AOM used for the digital hologram display medium cannot display a volume hologram due to its principle. A substance having a color center is used as a substance capable of causing such a physical property change by an ultraviolet laser. For a substance having a color center, as described above, an ultraviolet laser having a first wavelength used for excitation for forming a color center, and readout light having a second wavelength that is irradiated and diffracted in the excited state. Is used. Further, in order to irradiate the excited state and return to the ground state, the third wavelength of excitation light or heat is applied. In general, the third excitation light has a longer wavelength than the readout light. In addition, when the period of continuous reproduction is long, it is preferably erased by heating.

本発明においては表示面に表示されるのは光を回折できるホログラム干渉縞であり、従来のブラウン管の蛍光体より高解像度の表示が必要となるのは上述の通りである。本発明には色中心を有する物質を用いた1ミクロン前後の表示分解能を持つ表示面が好ましい。色中心は上述のようにイオン性結晶のハロゲンの欠陥格子に電子が1個捕捉されたものであるため、これを用いた表示面の分解能は原理的には数十オングストローム程度で非常に高く、ホログラムの表示解像度は露光する紫外レーザに依存する。   In the present invention, hologram interference fringes capable of diffracting light are displayed on the display surface, and as described above, display with higher resolution than that of a conventional cathode ray tube phosphor is required. In the present invention, a display surface having a display resolution of about 1 micron using a substance having a color center is preferable. Since the color center is one in which one electron is captured in the halogen defect lattice of the ionic crystal as described above, the resolution of the display surface using this is very high in the order of tens of angstroms in principle. The display resolution of the hologram depends on the ultraviolet laser to be exposed.

紫外レーザには、上述のようにシングルモードのYAG3倍波やYAG4倍波或いはKrFエキシマやArFエキシマ等のパルスレーザ等を適宜用いられる。更に、窒化アルミ系等紫外波長域の半導体レーザや面発光レーザを用いることもできる。シングルモードの紫外レーザは波長が短いため解像限界が高く、高NAの紫外用対物レンズを用いてスポット径を10μm乃至1μm以下に集光することができる。   As described above, a single mode YAG third harmonic, YAG fourth harmonic, pulse laser such as KrF excimer or ArF excimer, or the like is appropriately used as the ultraviolet laser. Further, a semiconductor laser or a surface emitting laser in an ultraviolet wavelength region such as an aluminum nitride system can be used. A single-mode ultraviolet laser has a short wavelength and thus has a high resolution limit, and a spot diameter can be condensed to 10 μm to 1 μm or less using an ultraviolet objective lens having a high NA.

色中心を有する物質は、上述のように紫外レーザにより励起された部分と基底状態の部分とでは特定の波長領域における透過率や反射率及び屈折率が異なる。よってホログラム干渉縞のピッチだけでなく、ホログラム再生光である可視レーザ光の波長も考慮する必要があるが、例えば、塩化ルビジウムの色中心吸収は640nm付近にあり、ヘリウム−ネオンレーザの波長に対応している。   As described above, a substance having a color center has different transmittance, reflectance, and refractive index in a specific wavelength region between a portion excited by an ultraviolet laser and a ground state portion. Therefore, it is necessary to consider not only the pitch of the hologram interference fringes but also the wavelength of the visible laser beam that is the hologram reproduction light. For example, the color center absorption of rubidium chloride is around 640 nm and corresponds to the wavelength of the helium-neon laser. is doing.

透過率の変化は上記の通り紫外レーザエネルギー密度、パルス幅、パルス数、繰り返し周波数に依存する。上記塩化ルビジウムの例では紫外レーザ励起前に比較して640nmにおける反射率が50%乃至80%程度になり、十分なコントラストを得ることができる。透過率でも紫外レーザ励起前に比較して50%乃至80%程度の変化が認められる。同時に屈折率も変化しているため、本発明のホログラムは振幅・位相ハイブリッド型であるため、高い回折効率を実現できる。   The change in transmittance depends on the ultraviolet laser energy density, pulse width, number of pulses, and repetition frequency as described above. In the example of rubidium chloride, the reflectivity at 640 nm is about 50% to 80% compared to before the excitation with the ultraviolet laser, and a sufficient contrast can be obtained. Even in the transmittance, a change of about 50% to 80% is recognized compared with that before the excitation with the ultraviolet laser. At the same time, since the refractive index is changed, the hologram of the present invention is an amplitude / phase hybrid type, so that high diffraction efficiency can be realized.

ここで、塩化ルビジウムの吸収波長が640nm付近に、臭化ナトリウムは540nm付近に、フッ化カリウムは450nm付近に吸収波長のピークがある。よって、本願発明者らはこれら3種類の単結晶を1mm厚に加工し、更に鏡面加工した表面を積層して体積型ホログラム記録媒体を作製した。図10は各々の紫外レーザ照射後の反射スペクトルを示す。   Here, the absorption wavelength of rubidium chloride is around 640 nm, sodium bromide is around 540 nm, and potassium fluoride is around 450 nm. Therefore, the inventors of the present application fabricated a volume hologram recording medium by processing these three types of single crystals to a thickness of 1 mm and further laminating mirror-finished surfaces. FIG. 10 shows the reflection spectrum after each ultraviolet laser irradiation.

積層する順番は、紫外レーザ側から塩化ルビジウム、臭化ナトリウム、フッ化カリウムとなるようにした。積層する順番は必ずしもこの順番でなくともよい。書き込みピッチの例として、上記体積型ホログラム記録媒体にそれぞれ異なるピッチで干渉縞を書き込んだ(書き込みの一例として後述する実施例7に記載の方法がある)。   The order of lamination was set to be rubidium chloride, sodium bromide, and potassium fluoride from the ultraviolet laser side. The order of stacking is not necessarily this order. As an example of the writing pitch, interference fringes were written at different pitches on the volume hologram recording medium (an example of writing is a method described in Example 7 described later).

266nmのYAGレーザを塩化ルビジウム層内に焦点を結ぶよう集光し、面方向(XとY)及び層厚さ方向(Z)に一定間隔でステップ走査し、CGH(コンピュータ生成ホログラム)データに応じてレーザをオン/オフして2値のホログラムを書き込んだ。このときのステップのピッチは13μmとした。   A 266 nm YAG laser is focused to focus on the rubidium chloride layer, step-scanned at regular intervals in the plane direction (X and Y) and the layer thickness direction (Z), and according to CGH (computer generated hologram) data The binary hologram was written by turning on / off the laser. The step pitch at this time was 13 μm.

同様にして、臭化ナトリウム層に焦点を結ぶよう集光し、面方向(XとY)及び層厚さ方向(Z)に11μmピッチでステップ走査してホログラムを書き込んだ。同様にしてフッ化カリウム層に焦点を結ぶよう集光し、面方向(XとY)及び層厚さ方向(Z)に9μmピッチでステップ走査してホログラムを書き込んだ。   Similarly, the light was focused so as to focus on the sodium bromide layer, and a hologram was written by step scanning at a pitch of 11 μm in the surface direction (X and Y) and the layer thickness direction (Z). Similarly, the light was focused so as to focus on the potassium fluoride layer, and a hologram was written by step scanning at a pitch of 9 μm in the surface direction (X and Y) and the layer thickness direction (Z).

次に、上記体積ホログラムに波長ピークが380nm以上500nm以下である青、波長ピークが500nm以上600nm以下である緑、波長ピークが600nm以上800nm以下である赤、の3色の波長の読出し光を照射した。   Next, the volume hologram is irradiated with readout light having a wavelength of three colors: blue having a wavelength peak of 380 nm to 500 nm, green having a wavelength peak of 500 nm to 600 nm, and red having a wavelength peak of 600 nm to 800 nm. did.

波長ピークが380nm以上500nm以下である青のレーザには以下のものが挙げられる。アルゴン(488nm)、He−Cd(441.6nm)、窒化ガリウム系レーザダイオード(400nm〜500nm以下)、赤外半導体レーザのSHG(425nmや410nm)等である。   Examples of the blue laser having a wavelength peak of 380 nm to 500 nm include the following. Argon (488 nm), He—Cd (441.6 nm), gallium nitride laser diode (400 nm to 500 nm or less), infrared semiconductor laser SHG (425 nm and 410 nm), and the like.

波長ピークが500nm以上600nm以下である緑のレーザにはYAG−SHG(532nm)、アルゴン(514.5nm)等から選択できる。波長ピークが600nm以上800nm以下である赤のレーザにはHe−Ne633nm、AlGaInP系レーザダイオード(630〜680nm)、クリプトン(647nm)等から選択できる。   A green laser having a wavelength peak of 500 nm or more and 600 nm or less can be selected from YAG-SHG (532 nm), argon (514.5 nm), and the like. The red laser having a wavelength peak of 600 nm or more and 800 nm or less can be selected from He—Ne 633 nm, AlGaInP laser diode (630 to 680 nm), krypton (647 nm), and the like.

次に、臭化カリウム(吸収波長630nm付近)を体積型ホログラム記録媒体として用い、上記と同様の方法で12μmのピッチでホログラムを書き込んだ。書き込み中は液体窒素温度にて行い、ホログラム再生後に100℃まで加熱し、ホログラムを消去した。ヒータ加熱以外にも、炭酸ガスレーザ(10.6μm)の遠赤外(波長800nm以上)を用いる等、加熱手段は問わない。   Next, using bromide bromide (absorption wavelength around 630 nm) as a volume hologram recording medium, holograms were written at a pitch of 12 μm by the same method as described above. During writing, it was performed at liquid nitrogen temperature, and after hologram reproduction, it was heated to 100 ° C. to erase the hologram. Other than the heater heating, any heating means such as a far infrared (wavelength of 800 nm or more) of a carbon dioxide laser (10.6 μm) may be used.

なお、ホログラム干渉縞の消去に関して、臭化カリウムを用いた体積型ホログラム記録媒体の例を示したが、上述のように塩化ルビジウム、臭化ナトリウム、フッ化カリウムを積層した体積型ホログラム記録媒体を用いた場合も同様である。また、書き込みも上記と同様である。   Regarding the elimination of hologram interference fringes, an example of a volume hologram recording medium using potassium bromide has been shown. However, as described above, a volume hologram recording medium in which rubidium chloride, sodium bromide and potassium fluoride are laminated is used. The same applies when used. Also, writing is the same as above.

第一の波長領域(190nm以上380nm以下)のレーザを集光するレンズとしては、例えば、ミツトヨUV×50(NA0.4)等が使える。これより小さいNAではZ軸方向の強度比が小さい(集光率が小さい)ため、体積型ホログラム記録媒体の特定のZ軸位置に書き込むことが困難となる。   For example, Mitutoyo UV × 50 (NA 0.4) can be used as a lens for condensing the laser in the first wavelength region (190 nm to 380 nm). If the NA is smaller than this, the intensity ratio in the Z-axis direction is small (the light condensing rate is small), so that it becomes difficult to write at a specific Z-axis position of the volume hologram recording medium.

本発明に係る体積型ホログラム再生のための表示面としては、一般のテレビと同様に機械的強度、耐紫外レーザ衝撃性、環境安定性等が要求される。上述のハロゲン化アルカリは硬度が高くないものや吸湿性が高いものがあるため、ハロゲン化アルカリに表面コーティングを施したり、ガラス支持基板上にハロゲン化アルカリを形成して外界側にガラス支持基板面を向けることが好ましい。紫外レーザはハロゲン化アルカリ面側から露光することが望ましい。   The display surface for reproducing the volume hologram according to the present invention is required to have mechanical strength, ultraviolet laser shock resistance, environmental stability and the like, as in a general television. Since the above-mentioned alkali halides do not have high hardness or have high hygroscopicity, surface coating is applied to the alkali halide, or an alkali halide is formed on the glass support substrate, and the glass support substrate surface on the outside side Is preferably directed. The ultraviolet laser is desirably exposed from the alkali halide surface side.

紫外レーザによる着色は上述のようにミクロなイオン性の結晶構造に由来しているので、表示面に用いる結晶は単結晶や溶融単結晶である必要はなく、多結晶や粉末等でも構わない。単結晶化すれば散乱がなくなり可視波長域で透明な表示面を得られるので、透過型として用いることができる。   Since the coloring by the ultraviolet laser is derived from the micro ionic crystal structure as described above, the crystal used for the display surface does not need to be a single crystal or a molten single crystal, and may be a polycrystal or a powder. Single crystallization eliminates scattering and provides a transparent display surface in the visible wavelength range, so that it can be used as a transmission type.

また、表示面からのレーザ反射光の回折・干渉を利用する反射型ホログラム再生装置の場合には、上記の通り色中心を有する物質の支持基板は透明である必要はなく、アルミナやシリコン基板なども用いることができる。ホログラム連続再生装置が透過型か反射型かに応じて表示面を構成する色中心を有する物質の作製方法や単結晶性により結晶透明度を制御することができる。   In addition, in the case of a reflection type hologram reproducing apparatus that utilizes diffraction / interference of laser reflected light from the display surface, the support substrate of the substance having the color center does not need to be transparent as described above, such as an alumina or silicon substrate. Can also be used. Depending on whether the hologram continuous reproduction apparatus is a transmission type or a reflection type, crystal transparency can be controlled by a method for producing a substance having a color center constituting the display surface and single crystallinity.

かかる単結晶において、上述のように光学素子とするために研磨工程で平滑化処理を施し透明性を向上させることができる。単結晶表面から奥行き一定の仮想面にホログラムを形成しさらに奥行きを一定ピッチで移動してホログラムを形成し、最終的に体積型のホログラムを形成する。   In such a single crystal, in order to obtain an optical element as described above, the transparency can be improved by performing a smoothing process in the polishing step. A hologram is formed on a virtual surface having a constant depth from the surface of the single crystal, and further, the hologram is formed by moving the depth at a constant pitch. Finally, a volume hologram is formed.

これを実現するためには上記の通り紫外レーザの波長やホログラムビットサイズを考慮して、NA0.3以上で焦点深度10μm以下のレンズで集光することが望ましい。このレンズを用いて表示面内部に焦点を合わせ、紫外レーザに対して表示面を相対的に移動しながら紫外レーザで露光することで、奥行き一定の仮想面にホログラムを形成することができる。   In order to realize this, it is desirable to collect light with a lens having an NA of 0.3 or more and a focal depth of 10 μm or less in consideration of the wavelength of the ultraviolet laser and the hologram bit size as described above. By focusing on the inside of the display surface using this lens and exposing with the ultraviolet laser while moving the display surface relative to the ultraviolet laser, a hologram can be formed on a virtual surface with a constant depth.

支持基板上への結晶の形成方法としては、濃厚溶液から溶媒の蒸発による結晶化や、溶融塩の形成や、溶液の各種コート法が利用できる。必要に応じてポリビニルアルコールなどを添加して、支持基板へのコート性や密着強度を改善することもできる。その他、各種の添加剤を用いることもできる。或いは蒸着法によっても、色中心を有する物質を支持基板上に製膜できる。   As a method for forming a crystal on a support substrate, crystallization by evaporation of a solvent from a concentrated solution, formation of a molten salt, and various coating methods of a solution can be used. If necessary, polyvinyl alcohol or the like can be added to improve the coatability and adhesion strength to the support substrate. In addition, various additives can also be used. Alternatively, a substance having a color center can be formed on the support substrate by vapor deposition.

上述したようにこのようにして支持基板の上に色中心をもつ物質を形成した場合には、支持基板をホログラム再生装置の外側(外界)に向け、色中心をもつ物質に機械的欠陥や吸湿による欠陥を生じないようにする。それと同時に、紫外レーザが直接当たるようにすることが好ましい。   As described above, when the material having the color center is formed on the support substrate in this way, the support substrate is directed to the outside (outside) of the hologram reproducing device, and the material having the color center is mechanically defective or absorbs moisture. Do not cause defects due to. At the same time, it is preferable that the ultraviolet laser is directly applied.

また、本発明に係る体積型ホログラム再生において、上述のように紫外レーザ走査により表示されたホログラム干渉縞表示面に対して干渉条件を満足する波長の読み出し光を全面照射する。すると、紫外レーザが当たって励起・着色している部分とそうでない部分とでは読み出し光の透過率及び屈折率が異なり、回折・干渉が起き、ホログラム再生立体像が再生される。表示面の各点からの回折光が空間で再合成され、ホログラム像ができるのは、一般のホログラムと同様であり、静止立体像が得られる。   In the volume hologram reproduction according to the present invention, the entire surface is irradiated with readout light having a wavelength satisfying the interference condition on the hologram interference fringe display surface displayed by the ultraviolet laser scanning as described above. Then, the transmittance and refractive index of the readout light are different between the portion that is excited / colored by the ultraviolet laser and the portion that is not, and diffraction / interference occurs, and a hologram reproduction stereoscopic image is reproduced. The diffracted light from each point on the display surface is recombined in space and a hologram image can be formed in the same manner as a general hologram, and a stationary stereoscopic image is obtained.

また、読み出し光と表示面との位置関係によってホログラム再生立体像は表示面より浮かび上がって見えるか、奥に見えるかが異なる。但し、読み出し光光源が表示面に対して観測者側と反対に位置する場合(読み出し光が表示面を透過しなければならない位置関係にある場合)においては、表示面はこの読み出し光に対して透明である必要がある。   In addition, depending on the positional relationship between the readout light and the display surface, the hologram reproduction three-dimensional image appears differently from the display surface or from the back. However, when the readout light source is positioned opposite to the observer side with respect to the display surface (when the readout light has a positional relationship that must pass through the display surface), the display surface is It needs to be transparent.

従来のブラウン管は不透明な散乱体であったが、上述のように色中心を有する物質は透明にできるという特徴があり上記必要条件を満足する。また、本発明における色中心を有する物質は励起状態から基底状態への遷移時間が室温では寿命が長く、着色状態が安定に保持されるので、1フレーム分のホログラム干渉縞を紫外レーザで表示してから全面に読み出し光を照射することができる。   A conventional cathode ray tube is an opaque scatterer. However, as described above, a material having a color center can be made transparent, and satisfies the above-mentioned requirements. In addition, since the substance having a color center in the present invention has a long lifetime at the transition time from the excited state to the ground state at room temperature and the colored state is stably maintained, one frame of hologram interference fringes is displayed by an ultraviolet laser. Then, the reading light can be irradiated to the entire surface.

また、1本の紫外レーザで走査するより複数の紫外レーザ光源から各々強度変調した紫外レーザを照射することにより、1フレーム当たりに要する走査時間を短くできることは上述した通りである。面状のVCSEL紫外レーザを用いれば走査は不要となるので更に好ましい。マルチ紫外レーザ源としては、上述のように半導体を用いたものが提案されている。   Further, as described above, the scanning time required for one frame can be shortened by irradiating the intensity-modulated ultraviolet laser from a plurality of ultraviolet laser light sources rather than scanning with one ultraviolet laser. It is more preferable to use a planar VCSEL ultraviolet laser because scanning is unnecessary. As a multi-ultraviolet laser source, one using a semiconductor as described above has been proposed.

なお、上述のように色中心を有する物質は読み出し光のレーザ光により基底状態に戻ることもあるが、完全ではない場合が多い。例えば、一部の電子がF’中心と呼ばれる準位に再トラップされる場合である。その場合には、消去用のインコヒーレントな長波長光を全面照射することが好ましい。上述した2次励起光による消去である。   Note that as described above, a substance having a color center may return to the ground state by a laser beam of readout light, but is often not perfect. For example, when some electrons are re-trapped at a level called F ′ center. In that case, it is preferable to irradiate the entire surface with incoherent long wavelength light for erasure. This is erasure by the secondary excitation light described above.

必要に応じて表示面を数百℃まで昇温して消去を促進することも好ましい。消去速度は温度依存性が認められる。例えば、臭化カリウム結晶の場合、室温での半減期τは数秒、100℃で1秒以下、500℃で数十ミリ秒になる。   It is also preferable to promote erasing by raising the display surface to several hundred degrees Celsius if necessary. The erasing speed has a temperature dependency. For example, in the case of potassium bromide crystals, the half-life τ at room temperature is several seconds, less than 1 second at 100 ° C., and several tens of milliseconds at 500 ° C.

上述のようにこれらの操作を一定の周期で繰り返すことによって立体像を動画として観測する事が可能となる。この周期が長いと画面がちらついて見え、その値は一般には30分の1秒ぐらいであると言われている。   As described above, it is possible to observe a stereoscopic image as a moving image by repeating these operations at a constant cycle. When this period is long, the screen appears to flicker, and the value is generally said to be about 1/30 second.

本発明に係る体積型ホログラム再生において色中心を有する物質の原理から明らかなように着色は感度が高く、表示及び消去の速度は速い。分子構造変化や酸化還元反応に伴うイオン移動にエネルギーと時間を要するフォトクロミズム物質やエレクトロクロミズム物質と比較しても、本発明の色中心を有する物質の着色は半導体のスイッチング同様の電子移動なので高速応答が可能である。更に、半導体のスイッチングと同様に繰り返し耐久性もよい。   As is apparent from the principle of a substance having a color center in reproducing a volume hologram according to the present invention, coloring is highly sensitive and display and erasing speed are fast. Compared to photochromic materials and electrochromic materials that require energy and time for ion transfer associated with molecular structure changes and oxidation-reduction reactions, the coloring of materials with color centers of the present invention is similar to semiconductor switching, so it responds quickly. Is possible. In addition, the durability is good as well as semiconductor switching.

なお、実施形態1から3において説明した本発明に係るホログラムを用いて、文字や画像を表示するディスプレイとしてではなく、情報記録再生装置として利用することもできる。   The hologram according to the present invention described in the first to third embodiments can be used as an information recording / reproducing apparatus instead of a display for displaying characters and images.

斯かる装置は、例えばホログラムデータエンコード部、ホログラム記録部、ホログラム読出し再生部、ホログラムデータデコード部により構成される。ホログラムデータエンコード部は情報データを2次元もしくは3次元のホログラムデータに変換する。ホログラム記録部は本発明の記録媒体である色中心を有する物質にホログラムを書き込む。ホログラム読出し再生部は上記ホログラムから再生光を使ってデータを読み出す。ホログラムデータデコード部は読み出したデータを元の情報データに復号する。   Such an apparatus includes, for example, a hologram data encoding unit, a hologram recording unit, a hologram reading / reproducing unit, and a hologram data decoding unit. The hologram data encoding unit converts information data into two-dimensional or three-dimensional hologram data. The hologram recording unit writes a hologram on a substance having a color center which is the recording medium of the present invention. The hologram reading / reproducing unit reads data from the hologram using reproducing light. The hologram data decoding unit decodes the read data into original information data.

次に、本発明の実施例について説明する。   Next, examples of the present invention will be described.

(実施例1)
実施例1では、表示面を構成するハロゲン化アルカリとして赤外光学結晶用の臭化カリウム単結晶でサイズはΦ30mmの円形、厚さ3mmを用いた。ホログラムは劈開(100)面に対して書き込みを行った。図6は表示面に使用する臭化カリウムの紫外レーザ照射前後の透過スペクトルを示す。
(Example 1)
In Example 1, as the alkali halide constituting the display surface, a potassium bromide single crystal for infrared optical crystal, a circle having a diameter of Φ30 mm, and a thickness of 3 mm was used. The hologram was written on the cleavage (100) plane. FIG. 6 shows transmission spectra of potassium bromide used for the display surface before and after irradiation with ultraviolet laser.

ホログラム書込みの紫外レーザとして、スペクトラ・フィジックス社HIPPO−355Q(YAG3倍波355nm)パルスレーザを用い、周波数40kHzで発振させた。スポット径は2.5mm×3.5mmの楕円である。1パルスのエネルギーを0.54μJになるようDPSS(ダイオードポンピング)の印加パワーを調整した。   A Spectra Physics HIPPO-355Q (YAG third harmonic 355 nm) pulse laser was used as the hologram writing ultraviolet laser, and was oscillated at a frequency of 40 kHz. The spot diameter is an ellipse of 2.5 mm × 3.5 mm. The applied power of DPSS (diode pumping) was adjusted so that the energy of one pulse was 0.54 μJ.

ミツトヨ製MPlunUV50xを用いて、上記表示面表面に1.13μm×0.89μmのスポット径に集光した。表示面をXYステージに固定して、長円方向を主走査方向とし、毎秒1mmの速度で10mmの幅を走査してドットを書き込んだ。紫外レーザの繰り返し周波数は40kHzなので1μmに40ドットが位置をずらしながら重複して書き込まれる。短円方向を副走査方向とし、10μmのピッチで送り、主走査を100往復しておよそ1μmライン&9μmスペースを200本描画した。   Using a Mitutoyo MPlunUV50x, the light was condensed to a spot diameter of 1.13 μm × 0.89 μm on the surface of the display surface. The display surface was fixed to the XY stage, the ellipse direction was the main scanning direction, and a width of 10 mm was scanned at a speed of 1 mm per second to write dots. Since the repetition frequency of the ultraviolet laser is 40 kHz, 40 dots are written redundantly while shifting the position in 1 μm. With the short circle direction as the sub-scanning direction, it was sent at a pitch of 10 μm, and the main scanning was reciprocated 100 times to draw 200 lines of about 1 μm line & 9 μm space.

描画した回折格子(干渉縞の一種)に読み出し可視光として、ヘリウムネオンレーザ(波長633nm、スポット径2mm)を垂直入射した。その時、回折スポットが5次以上まで観測され、回折強度はピーク時に10%以上あったが、およそ20秒の間に回折格子が消えていくとともに次第に回折強度が弱くなり、0次光のみとなり回折が認められなくなることを見出した。   A helium neon laser (wavelength 633 nm, spot diameter 2 mm) was vertically incident as read visible light on the drawn diffraction grating (a kind of interference fringes). At that time, diffraction spots were observed up to the 5th order and the diffraction intensity was 10% or more at the peak, but the diffraction grating disappeared in about 20 seconds and the diffraction intensity gradually decreased, and only the 0th order light was diffracted. Has been found to be disallowed.

なお、本実施例の表示面におけるカラーセンター形成部位の光学的吸収スペクトルは500nmから700nm程度までに広がる幅広い吸収帯を持つこと、吸収のピークは630nm付近にあることを非集光の紫外レーザによる露光実験から見出した。本実施例ではホログラムの基礎物性を明らかにするために回折格子を用いて検証を行った。   The optical absorption spectrum of the color center forming portion on the display surface of this example has a wide absorption band extending from about 500 nm to about 700 nm, and the absorption peak is around 630 nm. Found from exposure experiments. In this example, verification was performed using a diffraction grating in order to clarify the basic physical properties of the hologram.

(実施例2)
実施例2では、表示面を構成するハロゲン化アルカリとして赤外光学結晶用の臭化カリウム単結晶でサイズはΦ30mmの円形、厚さ3mmを用いた。ホログラムは劈開(100)面に対して書き込みを行った。
(Example 2)
In Example 2, as the alkali halide constituting the display surface, a potassium bromide single crystal for infrared optical crystal, a circle having a diameter of Φ30 mm, and a thickness of 3 mm was used. The hologram was written on the cleavage (100) plane.

ホログラム書込みの紫外レーザとして、スペクトラ・フィジックス社HIPPO−266Q(YAG4倍波266nm)パルスレーザを用い、周波数40kHzで発振させた。スポット径は2.2mm×3.3mmの楕円である。1パルスのエネルギーを0.21μJになるようDPSS(ダイオードポンピング)の印加パワーを調整した。   A Spectra Physics HIPPO-266Q (YAG 4th harmonic 266 nm) pulse laser was used as the hologram writing ultraviolet laser, and was oscillated at a frequency of 40 kHz. The spot diameter is an ellipse of 2.2 mm × 3.3 mm. The applied power of DPSS (diode pumping) was adjusted so that the energy of one pulse was 0.21 μJ.

ミツトヨ製MPlunUV50xを用いて、上記の表示面表面に0.95μm×0.66μmのスポット径に集光した。   Using a Mitutoyo MPlunUV50x, the light was condensed to a spot diameter of 0.95 μm × 0.66 μm on the surface of the display surface.

表示面をXYステージに固定して、長円方向を主走査方向とし、毎秒1mmの速度で10mmの幅を走査してドット群を書き込んだ。紫外レーザの繰り返し周波数は40kHzなので1μmに40ドットが位置をずらしながら重複して書き込まれる。短円方向を副走査方向とし、10μmのピッチで送り、主走査を100往復しておよそ1μmライン&9μmスペースを200本描画した。   The display surface was fixed to the XY stage, the ellipse direction was the main scanning direction, and a dot group was written by scanning a width of 10 mm at a speed of 1 mm per second. Since the repetition frequency of the ultraviolet laser is 40 kHz, 40 dots are written redundantly while shifting the position in 1 μm. With the short circle direction as the sub-scanning direction, it was sent at a pitch of 10 μm, and the main scanning was reciprocated 100 times to draw 200 lines of about 1 μm line & 9 μm space.

描画した回折格子(干渉縞の一種)にヘリウムネオンレーザ(波長633nm、スポット径2mm)を垂直入射したところ、回折スポットが5次以上まで観測され、回折強度はピーク時に10%以上あった。臭化カリウムに紫外レーザ266nmで書き込むと消去までの時間が数時間に長くなることを見出した。本実施例ではホログラムの基礎物性を明らかにするために回折格子を用いて検証を行った。   When a helium neon laser (wavelength 633 nm, spot diameter 2 mm) was vertically incident on the drawn diffraction grating (a kind of interference fringes), diffraction spots were observed up to the fifth order and the diffraction intensity was 10% or more at the peak. It has been found that when writing to potassium bromide with an ultraviolet laser of 266 nm, the time until erasure is increased to several hours. In this example, verification was performed using a diffraction grating in order to clarify the basic physical properties of the hologram.

(実施例3)
実施例2において、紫外レーザで回折格子を形成し、ヘリウムネオンレーザで回折スポットを再生した後、300℃の温風を吹きかけたところ、およそ10秒の間に回折格子が消えていくとともに次第に回折強度が弱くなった。また、0次光のみとなり回折が認められなくなることを見出した。
(Example 3)
In Example 2, a diffraction grating was formed with an ultraviolet laser, a diffraction spot was regenerated with a helium neon laser, and hot air at 300 ° C. was blown. As a result, the diffraction grating disappeared in about 10 seconds and gradually diffracted. The strength was weakened. Further, it has been found that only the 0th order light is present and diffraction is not recognized.

また、最初から300℃に表示面を温調しておくことにより、1秒以内に回折格子が消え、カラーセンターの消滅速度は温度依存性があると言われていたが、実用レベルの時定数であることを見出した。   In addition, it was said that by adjusting the temperature of the display surface to 300 ° C. from the beginning, the diffraction grating disappears within one second, and the disappearance speed of the color center is said to be temperature dependent. I found out.

本願発明者は、鋭意研究の結果、非集光の紫外レーザによる別実験からカラーセンターの形成は温度依存性がないことを確認した。よって、最初から300℃に表示面を温調しておいても回折強度のピーク値は15%で変化がないが、1秒以内に消滅し、動画ホログラムとしての可能性を示した。   As a result of earnest research, the inventor of the present application has confirmed that the formation of the color center has no temperature dependence from another experiment using an unfocused ultraviolet laser. Therefore, even if the temperature of the display surface is adjusted to 300 ° C. from the beginning, the peak value of the diffraction intensity is 15% and does not change, but disappears within 1 second, indicating the possibility of a moving image hologram.

更に、実施例1の紫外レーザとして355nmを用いた場合においては100℃に温度を上げただけで1秒以内に回折格子が消え、それ以上の温度では回折スポットは瞬間的に確認され、計測が困難となった。   Further, when 355 nm is used as the ultraviolet laser of Example 1, the diffraction grating disappears within 1 second only by raising the temperature to 100 ° C., and the diffraction spot is instantaneously confirmed at a temperature higher than that, and measurement is performed. It became difficult.

(実施例4)
実施例2において、回折格子の代わりにコンピュータジェネレーテッドホログラムのデータに基づいて紫外レーザの輝度変調を行いながら走査して表示面にホログラム干渉縞を書き込んだ。描画したホログラム干渉縞にヘリウムネオンレーザ(波長633nm、スポット径2mm)を垂直入射したところ、立体の静止像が再生された。
Example 4
In Example 2, scanning was performed while performing luminance modulation of the ultraviolet laser based on the data of the computer generated hologram instead of the diffraction grating, and hologram interference fringes were written on the display surface. When a helium neon laser (wavelength 633 nm, spot diameter 2 mm) was vertically incident on the drawn hologram interference fringes, a three-dimensional still image was reproduced.

(実施例5)
実施例5では、NaBr(臭化ナトリウム)の(100)面を表示面として用いた。この表示面の紫外レーザ照射後の透過スペクトルを図7に示す。ホログラム干渉縞のピッチを、ヘリウム−ネオンレーザの波長633nm以外に、アルゴンレーザの514nm及び488nmに対応させた3つのホログラム干渉縞を合成した。そして、紫外レーザをスポット径0.95μm×0.66μmに収束させて、この合成したホログラム干渉縞の形状に走査してホログラム干渉縞を表示した。
(Example 5)
In Example 5, the (100) surface of NaBr (sodium bromide) was used as the display surface. FIG. 7 shows the transmission spectrum of this display surface after irradiation with ultraviolet laser. Three hologram interference fringes were synthesized in which the pitch of the hologram interference fringes corresponded to 514 nm and 488 nm of the argon laser in addition to the wavelength of 633 nm of the helium-neon laser. Then, the ultraviolet laser beam was converged to a spot diameter of 0.95 μm × 0.66 μm, and the resultant hologram interference fringe was scanned to display the hologram interference fringe.

実施例1及び実施例2においては10μmピッチで走査したが、本実施例においては1μmピッチで走査した。   In Example 1 and Example 2, scanning was performed at a pitch of 10 μm, but in this example, scanning was performed at a pitch of 1 μm.

次に、633nm、514nm及び488nmの再生用可視光をレンズで拡大して一括照射した。臭化ナトリウムは比較的広い波長範囲に吸収があるので、これら3つのレーザ波長にも透過率変化及び屈折率変化があり、これにより、カラーのホログラムが再生された。   Next, visible light for reproduction of 633 nm, 514 nm, and 488 nm was magnified with a lens and collectively irradiated. Since sodium bromide has an absorption in a relatively wide wavelength range, these three laser wavelengths also have transmittance and refractive index changes, thereby reproducing a color hologram.

(実施例6)
実施例6では表示面奥行きにホログラム形成した。実施例2で用いたミツトヨ製MPlunUV50xの作動距離は12mm、焦点距離は4mmである。実施例2の構成において、ミツトヨ製MPlunUV50xレンズをZ軸方向(結晶の積層厚さ方向)に移動して表示面の表面から100μmの位置に焦点位置を合わせた。
(Example 6)
In Example 6, a hologram was formed at the depth of the display surface. The working distance of Mitutoyo MPluna UV 50x used in Example 2 is 12 mm, and the focal length is 4 mm. In the configuration of Example 2, the Mitutoyo MPlunUV50x lens was moved in the Z-axis direction (the crystal stacking thickness direction), and the focal position was adjusted to a position of 100 μm from the surface of the display surface.

スポット径0.95μm×0.66μmに集光した。この焦点位置においてXY2次元で構成される仮想面にホログラムを形成する。この仮想面は劈開表面と同じく(100)面である。実施例2と同様の回折格子を形成したところ、He−Neの回折効率は15%に向上した。   The light was condensed to a spot diameter of 0.95 μm × 0.66 μm. At this focal position, a hologram is formed on a virtual plane constituted by XY two dimensions. This virtual plane is the (100) plane, similar to the cleaved surface. When the same diffraction grating as in Example 2 was formed, the diffraction efficiency of He—Ne was improved to 15%.

(実施例7)
実施例7では、色中心を有する物質として、塩化ルビジウム(633nm用)、塩化カリウム(514nm用)、弗化カリウム(488nm用)の3種類の結晶を1mm厚にスライスして研磨し、これを上記順番に積層・接合して表示面を形成した。各々の紫外レーザ照射後の透過スペクトルを図8に示す。
(Example 7)
In Example 7, three kinds of crystals of rubidium chloride (for 633 nm), potassium chloride (for 514 nm), and potassium fluoride (for 488 nm) were sliced to a thickness of 1 mm as a substance having a color center, and this was polished. A display surface was formed by laminating and joining in the above order. The transmission spectrum after each ultraviolet laser irradiation is shown in FIG.

積層表示面はレーザ照射により光学特性が変化した状態において、以下のように積層する。即ち、吸収波長ピークが380nm以上500nm以下、500nm以上600nm以下、600nm以上800nm以下、の3種類のハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類からなる表示面を積層するのが良い。   The laminated display surface is laminated as follows in a state where the optical characteristics are changed by laser irradiation. That is, a display surface made of three types of alkali halides or alkaline earth halides having absorption wavelength peaks of 380 nm to 500 nm, 500 nm to 600 nm, and 600 nm to 800 nm is preferably stacked.

また、実施例2で用いたミツトヨ製MPlunUV50xの作動距離は12mm、焦点距離は4mmである。このレンズをZ軸方向(結晶の積層厚さ方向)に移動して表示面の1つ塩化ルビジウムの表面から100μm奥に焦点位置を合わせた。スポット径0.95μm×0.66μmに集光した。紫外レーザを走査し、上述のようなホログラムデータに基づいてR用に3μmピッチ(ドット間隔)でホログラム干渉縞を形成した。   Moreover, the working distance of Mitutoyo MPluna UV50x used in Example 2 is 12 mm, and the focal length is 4 mm. This lens was moved in the Z-axis direction (in the direction of the crystal lamination thickness), and the focal position was adjusted 100 μm deep from the surface of one rubidium chloride on the display surface. The light was condensed to a spot diameter of 0.95 μm × 0.66 μm. An ultraviolet laser was scanned, and hologram interference fringes were formed at a pitch of 3 μm (dot interval) for R based on the hologram data as described above.

同様にG用は塩化カリウムの表面から100μm奥に2μmピッチで、B用は弗化カリウムの表面から100μm奥に1μmピッチで干渉縞を形成した(紫外レーザとしては、上述のように波長領域が190nm以上380nm以下とする)。   Similarly, for G, interference fringes were formed at a pitch of 2 μm at a depth of 100 μm from the surface of potassium chloride, and for B at a pitch of 1 μm at a depth of 100 μm from the surface of potassium fluoride. 190 nm to 380 nm).

次に、633nm、514nm及び488nmの再生用可視光をレンズで拡大して一括照射した。再生用可視光はその波長に屈折率変化及び吸収があるホログラム干渉縞により回折・干渉され、これによりカラーのホログラムが再生された。   Next, visible light for reproduction of 633 nm, 514 nm, and 488 nm was magnified with a lens and collectively irradiated. Visible light for reproduction was diffracted and interfered by hologram interference fringes having a refractive index change and absorption at the wavelength, thereby reproducing a color hologram.

再生用可視光としては、波長ピークが380nm以上500nm以下である青、波長ピークが500nm以上600nm以下である緑、波長ピークが600nm以上800nm以下である赤、の3色の波長の読み出し光を照射するのが良い。   Visible light for reproduction is irradiated with readout light of three colors of wavelength: blue having a wavelength peak of 380 nm to 500 nm, green having a wavelength peak of 500 nm to 600 nm, and red having a wavelength peak of 600 nm to 800 nm. Good to do.

(実施例8)
実施例7の構成において、RGBすべて1μmピッチで走査し、且つ、1つの画素サイズを最大20μm×20μmとして、非立体のビットマップデータに従って画素ドットのサイズを16階調に変調して非立体画像の表示を行った。
(Example 8)
In the configuration of the seventh embodiment, all RGB are scanned at a pitch of 1 μm, and one pixel size is set to a maximum of 20 μm × 20 μm, and the size of pixel dots is modulated to 16 gradations according to non-stereoscopic bitmap data. Was displayed.

(実施例9)
実施例9〜11は体積型ホログラム再生の場合の実施例である。表示面を構成するハロゲン化アルカリとして赤外光学結晶用の臭化カリウム単結晶でサイズはΦ30mmの円形、厚さ3mmを用いた。ホログラムは劈開(100)面に対して書き込みを行った。
Example 9
Examples 9 to 11 are examples in the case of volume hologram reproduction. As the alkali halide constituting the display surface, a potassium bromide single crystal for infrared optical crystal, a circle having a diameter of 30 mm and a thickness of 3 mm was used. The hologram was written on the cleavage (100) plane.

ホログラム書込みの紫外レーザとして、スペクトラ・フィジックス社HIPPO−266Q(YAG4倍波266nm)パルスレーザを用い、周波数40kHzで発振させた。スポット径は2.2mm×3.3mmの楕円である。1パルスのエネルギーを0.21μJになるようDPSS(ダイオードポンピング)の印加パワーを調整した。   A Spectra Physics HIPPO-266Q (YAG 4th harmonic 266 nm) pulse laser was used as the hologram writing ultraviolet laser, and was oscillated at a frequency of 40 kHz. The spot diameter is an ellipse of 2.2 mm × 3.3 mm. The applied power of DPSS (diode pumping) was adjusted so that the energy of one pulse was 0.21 μJ.

ミツトヨ製MPlunUV50xを用いて、上記表面から奥行き2mmに0.95μm×0.66μmのスポット径に集光した。   Using a Mitutoyo MPlunUV50x, the light was condensed to a spot diameter of 0.95 μm × 0.66 μm from the surface to a depth of 2 mm.

この焦点位置においてXY2次元で構成される仮想面にホログラムを形成した。この仮想面は劈開表面と同じく(100)面である。   At this focal position, a hologram was formed on a virtual plane composed of XY two dimensions. This virtual plane is the (100) plane, similar to the cleaved surface.

表示面をXYステージに固定して長円方向を主走査方向とし、毎秒1mmの速度で10mmの幅を走査してドット群を書き込んだ。紫外レーザの繰り返し周波数が40kHzなので1μmに40ドットが位置をずらしながら重複して書き込んだ。短円方向を副走査方向とし10μmのピッチで送り、主走査を100往復しておよそ1μmライン&9μmスペースを200本描画した。   The display surface was fixed to an XY stage, the oval direction was the main scanning direction, and a dot group was written by scanning a width of 10 mm at a speed of 1 mm per second. Since the repetition frequency of the ultraviolet laser was 40 kHz, 40 dots were written in 1 μm while shifting the position. The short circle direction is set as the sub-scanning direction, the feed is performed at a pitch of 10 μm, and main scanning is reciprocated 100 times to draw 200 lines of about 1 μm line & 9 μm space.

描画した回折格子(干渉縞の一種)にヘリウムネオンレーザ(波長633nm、スポット径2mm)を垂直入射したところ、回折スポットが5次以上まで観測され、回折強度は10%以上あった。   When a helium neon laser (wavelength 633 nm, spot diameter 2 mm) was perpendicularly incident on the drawn diffraction grating (a kind of interference fringes), diffraction spots were observed up to the fifth order and the diffraction intensity was 10% or more.

更に、表示面をZ軸ステージで奥行き方向に10μmピッチで移動し、上記XY走査露光による回折格子を奥行き方向に100本多重記録した体積型ホログラムを得た。   Further, the display surface was moved at a pitch of 10 μm in the depth direction on the Z-axis stage, and a volume hologram in which 100 diffraction gratings by the XY scanning exposure were recorded in the depth direction was obtained.

本発明の体積型ホログラムによるヘリウムネオンレーザ(波長633nmスポット径2mm)垂直入射光の回折強度は30%以上に向上し、体積型ホログラムが2次元ホログラムより回折効率が向上することが明らかになった。本実施例ではホログラムの基礎物性を明らかにするために回折格子を用いて検証を行った。   The diffraction intensity of helium neon laser (wavelength 633 nm, spot diameter 2 mm) normal incidence light by the volume hologram of the present invention is improved to 30% or more, and it became clear that the volume hologram has a higher diffraction efficiency than the two-dimensional hologram. . In this example, verification was performed using a diffraction grating in order to clarify the basic physical properties of the hologram.

(実施例10)
実施例9において、体積型表示媒体を100℃に温調しながら、紫外レーザで回折格子を形成し、同時にヘリウムネオンレーザで回折スポットを再生した。そうすると、およそ30秒の間に回折格子が消えていくとともに次第に回折強度が弱くなり、0次光のみとなり回折が認められなくなることを見出した。
(Example 10)
In Example 9, while controlling the temperature of the volume display medium at 100 ° C., a diffraction grating was formed with an ultraviolet laser, and at the same time, a diffraction spot was reproduced with a helium neon laser. As a result, it was found that the diffraction grating disappeared in about 30 seconds and the diffraction intensity gradually decreased, and only the 0th order light was found and diffraction was not recognized.

本願発明者は鋭意研究の結果、非集光の紫外レーザによる別実験から、カラーセンターの形成は温度依存性がないこと、一方でカラーセンターの消滅は温度依存性があることを確認した。よって、最初から100℃に体積型表示媒体を温調しておいても回折強度のピーク値は30%で変化がないが、30秒以内に消滅し、動画ホログラムとしての可能性を示した。   As a result of diligent research, the inventor of the present application has confirmed from a separate experiment using an unfocused ultraviolet laser that the formation of the color center is not temperature-dependent, while the disappearance of the color center is temperature-dependent. Therefore, even if the volume type display medium is temperature-controlled at 100 ° C. from the beginning, the peak value of diffraction intensity does not change at 30%, but disappears within 30 seconds, indicating the possibility as a moving image hologram.

(実施例11)ホログラム
実施例9において、回折格子の代わりにコンピュータジェネレーテッドホログラムのデータに基づいて、紫外レーザの輝度変調を行いながら走査してホログラム干渉縞を書き込んだ。描画したホログラム干渉縞にヘリウムネオンレーザ(波長633nm、スポット径2mm)を垂直入射したところ、立体の静止像が再生された。
(Example 11) Hologram In Example 9, hologram interference fringes were written by scanning while performing luminance modulation of an ultraviolet laser based on data of a computer generated hologram instead of a diffraction grating. When a helium neon laser (wavelength 633 nm, spot diameter 2 mm) was vertically incident on the drawn hologram interference fringes, a three-dimensional still image was reproduced.

本発明を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating this invention. 図1の装置においてホログラム干渉縞の表示を行う様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the display of a hologram interference fringe is performed in the apparatus of FIG. 図1の装置においてホログラム再生を行う様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that hologram reproduction is performed in the apparatus of FIG. 図1の装置の表示面に使用される色中心を有する物質の着色原理を構造的及びエネルギー的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the coloring principle of the substance which has a color center used for the display surface of the apparatus of FIG. 1 structurally and in energy. 本発明に係る体積型ホログラム再生において体積型干渉縞の表示を行う様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the volume type interference fringe is displayed in the volume type hologram reproduction which concerns on this invention. 本発明の実施例1において表示面に使用される臭化カリウムの紫外レーザ照射前後の透過スペクトルを比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the transmission spectrum before and behind ultraviolet laser irradiation of the potassium bromide used for the display surface in Example 1 of this invention. 本発明の実施例5において表示面に使用されるNaBrの紫外レーザ照射後の透過スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the transmission spectrum after ultraviolet laser irradiation of NaBr used for the display surface in Example 5 of this invention. 本発明の実施例7において表示面に使用される塩化ルビジウム、塩化カリウム、弗化カリウムの電子線照射後の透過スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the transmission spectrum after electron beam irradiation of the rubidium chloride used for the display surface in Example 7 of this invention, potassium chloride, and potassium fluoride. 本発明に係る表示装置の概念図である。1 is a conceptual diagram of a display device according to the present invention. 本発明に係る体積型ホログラム再生において塩化ルビジウム、臭化ナトリウム、フッ化カリウムの紫外レーザ照射後の反射スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the reflection spectrum after ultraviolet laser irradiation of the rubidium chloride, sodium bromide, and potassium fluoride in the volume type hologram reproduction which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 表示面
2 紫外レーザ
3 ホログラム干渉縞
4 紫外レーザ照射手段
5 読み出し光
6 ホログラム再生立体像
7 可視レーザ
8 消去手段
9 拡大レンズ
1190 表示素子
1191 第1の光源
1192 第一波長領域のレーザ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display surface 2 Ultraviolet laser 3 Hologram interference fringe 4 Ultraviolet laser irradiation means 5 Reading light 6 Hologram reproduction three-dimensional image 7 Visible laser 8 Erasing means 9 Magnifying lens 1190 Display element 1191 1st light source 1192 Laser of 1st wavelength region

Claims (21)

表示装置であって、
190nm以上380nm未満の第一波長領域のレーザ照射によって光学特性が変化するハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類を含み構成されている層を有する表示素子と、
前記表示素子に表示用データを書き込むために、前記第一波長領域のレーザを出力する第1の光源と、
前記表示用データが書き込まれている前記表示素子に、380nm以上800nm以下の第二波長領域の光を照射するための第2の光源と、
を有することを特徴とする表示装置。
A display device,
A display element having a layer configured to contain an alkali halide or an alkaline earth halide whose optical properties are changed by laser irradiation in a first wavelength region of 190 nm or more and less than 380 nm;
A first light source that outputs a laser in the first wavelength region to write display data to the display element;
A second light source for irradiating the display element in which the display data is written with light in a second wavelength region of 380 nm to 800 nm;
A display device comprising:
前記表示素子は、光の吸収波長ピークが互いに異なる材料からなる複数の前記層を有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the display element includes a plurality of the layers made of materials having different light absorption wavelength peaks. 前記第1の光源と第2の光源は、波長可変の一つの光源で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the first light source and the second light source are configured by a single light source having a variable wavelength. 前記表示用データは、ホログラムデータであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the display data is hologram data. ホログラム再生装置であって、
190nm以上380nm未満である第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化するハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類を含み構成される表示素子と、
前記第一波長領域のレーザ照射によって、前記表示素子にホログラム干渉縞を書き込むための書き込み手段と、
波長領域が380nm以上800nm以下の第二波長領域の読み出し光を前記ホログラム干渉縞に照射して、ホログラム立体像を再生する手段と、
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
A hologram reproducing device,
A display element including an alkali halide or an alkaline earth halide whose optical properties change by laser irradiation in a first wavelength region of 190 nm or more and less than 380 nm;
Writing means for writing hologram interference fringes on the display element by laser irradiation in the first wavelength region;
Means for irradiating the hologram interference fringes with readout light in a second wavelength region having a wavelength region of 380 nm or more and 800 nm or less to reproduce a hologram three-dimensional image;
A hologram reproducing apparatus comprising:
前記ホログラム干渉縞は、ホログラムデータに基づき、ドットデータで前記表示素子に書き込むことを特徴とする請求項5に記載のホログラム再生装置。 6. The hologram reproducing apparatus according to claim 5, wherein the hologram interference fringes are written in the display element as dot data based on hologram data. 前記ホログラム干渉縞を消去するための消去手段を有し、前記書き込み手段によるホログラム干渉縞の書き込み、前記再生手段によるホログラム立体像の再生、前記消去手段によるホログラム干渉縞の消去を繰り返すことによりホログラム立体像の連続再生を行うことを特徴とする請求項5に記載のホログラム再生装置。 An erasing unit for erasing the hologram interference fringes, and repeating the writing of the hologram interference fringes by the writing unit, the reproduction of the hologram stereoscopic image by the reproducing unit, and the elimination of the hologram interference fringes by the erasing unit; The hologram reproducing apparatus according to claim 5, wherein the image is continuously reproduced. 前記消去手段は、レーザ照射、電磁波又は熱を作用させることにより前記ホログラム干渉縞を消去することを特徴とする請求項7に記載のホログラム再生装置。 The hologram reproducing apparatus according to claim 7, wherein the erasing unit erases the hologram interference fringes by applying laser irradiation, electromagnetic waves, or heat. 前記レーザ照射用の波長は、700nm以上であることを特徴とする請求項8に記載のホログラム再生装置。 9. The hologram reproducing apparatus according to claim 8, wherein the laser irradiation wavelength is 700 nm or more. 前記第二波長領域の読み出し光の照射は、前記表示素子に対する前記第一波長領域のレーザ照射と、同じ面側から行うことを特徴とする請求項5に記載のホログラム再生装置。 6. The hologram reproducing apparatus according to claim 5, wherein the irradiation of the readout light in the second wavelength region is performed from the same side as the laser irradiation of the first wavelength region on the display element. 前記書き込み手段は、前記表示素子の奥行方向に規定される仮想面に前記ホログラム干渉縞を形成することを特徴とする請求項5に記載のホログラム再生装置。 The hologram reproducing apparatus according to claim 5, wherein the writing unit forms the hologram interference fringes on a virtual plane defined in a depth direction of the display element. 前記ドットデータによる画素サイズを切り換えることにより、立体表示と非立体表示を切り換えることを特徴とする請求項5に記載のホログラム再生装置。 The hologram reproducing apparatus according to claim 5, wherein the stereoscopic display and the non-stereoscopic display are switched by switching a pixel size based on the dot data. ホログラム再生装置であって、
ハロゲン化アルカリ若しくはハロゲン化アルカリ土類からなり、且つ波長領域が190nm以上380nm未満の第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化する第一、第二、及び第三の層が積層されている表示素子を有し、
前記第一、第二、第三の層は、前記第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化した状態における吸収波長ピークが互いに異なり、
前記第一、第二、第三の層の前記吸収波長ピークは、それぞれ380nm以上500nm以下、500nm以上600nm以下、及び600nm以上800nm以下であり、
前記第一波長領域のレーザ照射によって、前記表示素子にホログラム干渉縞を書き込むための書き込み手段と、
前記ホログラム干渉縞が書き込まれている前記表示素子に、読み出し光を照射して、ホログラム立体像を再生するための再生手段とを有することを特徴とするホログラム再生装置。
A hologram reproducing device,
The first, second, and third layers that are made of alkali halide or alkaline earth halide and whose optical characteristics are changed by laser irradiation in the first wavelength region having a wavelength region of 190 nm or more and less than 380 nm are laminated. Having a display element;
The first, second, and third layers are different from each other in absorption wavelength peak in a state in which optical characteristics are changed by laser irradiation in the first wavelength region,
The absorption wavelength peaks of the first, second, and third layers are 380 nm to 500 nm, 500 nm to 600 nm, and 600 nm to 800 nm, respectively.
Writing means for writing hologram interference fringes on the display element by laser irradiation in the first wavelength region;
A hologram reproducing apparatus comprising: reproducing means for reproducing the hologram stereoscopic image by irradiating the display element on which the hologram interference fringes are written with reading light.
前記ホログラム干渉縞は、ホログラムデータに基づき、ドットデータで前記表示素子に書き込むことを特徴とする請求項13に記載のホログラム再生装置。 The hologram reproducing apparatus according to claim 13, wherein the hologram interference fringes are written in the display element as dot data based on hologram data. 前記ホログラム干渉縞が書き込まれている前記表示素子に、波長領域が380nm以上800nm以下の第二の波長領域から選択される波長ピークが380nm以上500nm以下、波長ピークが500nm以上600nm以下、及び波長ピークが600nm以上800nm以下である、3種の読み出し光を用いて、前記ホログラム立体像を再生することを特徴とする請求項13に記載のホログラム再生装置。 In the display element in which the hologram interference fringes are written, a wavelength peak selected from a second wavelength region having a wavelength region of 380 nm to 800 nm is 380 nm to 500 nm, a wavelength peak is 500 nm to 600 nm, and a wavelength peak The hologram reproduction apparatus according to claim 13, wherein the hologram three-dimensional image is reproduced using three kinds of readout lights having a wavelength of 600 nm to 800 nm. 前記ホログラム干渉縞を消去するための消去手段を有し、前記書き込み手段によるホログラム干渉縞の書き込み、前記再生手段によるホログラム立体像の再生、前記消去手段によるホログラム干渉縞の消去を繰り返すことによりホログラム立体像の連続再生を行うことを特徴とする請求項13に記載のホログラム再生装置。 An erasing unit for erasing the hologram interference fringes, and repeating the writing of the hologram interference fringes by the writing unit, the reproduction of the hologram stereoscopic image by the reproducing unit, and the elimination of the hologram interference fringes by the erasing unit; The hologram reproducing apparatus according to claim 13, wherein the image is continuously reproduced. 前記消去手段は、レーザ照射、電磁波又は熱を作用させることにより前記ホログラム干渉縞を消去することを特徴とする請求項16に記載のホログラム再生装置。 17. The hologram reproducing apparatus according to claim 16, wherein the erasing unit erases the hologram interference fringes by applying laser irradiation, electromagnetic waves, or heat. 前記レーザ照射用の波長は、700nm以上であることを特徴とする請求項16に記載のホログラム再生装置。 The hologram reproducing apparatus according to claim 16, wherein a wavelength for the laser irradiation is 700 nm or more. 前記ドットデータにより書き込む画素サイズを切り換えることにより、立体表示と非立体表示を切り換えることを特徴とする請求項13に記載のホログラム再生装置。 The hologram reproducing apparatus according to claim 13, wherein a stereoscopic display and a non-stereoscopic display are switched by switching a pixel size to be written according to the dot data. ホログラムを利用する装置であって、
190nm以上380nm未満である第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化するハロゲン化アルカリもしくはハロゲン化アルカリ土類を含み構成される体積型ホログラム記録媒体と、
前記体積型ホログラム記録媒体に、前記第一波長領域のレーザ光を照射するための第一の光源と、
前記体積型ホログラム記録媒体に、380nm以上800nm以下である第二波長領域の読出し光を照射するための第二の光源とを備え、
前記体積型ホログラム記録媒体と前記第一の光源とを、相対的に3次元走査して、前記体積型ホログラム記録媒体に、ビットデータに基づく体積型ホログラム干渉縞を形成することを特徴とするホログラムを利用する装置。
A device using a hologram,
A volume hologram recording medium comprising an alkali halide or an alkaline earth halide whose optical properties are changed by laser irradiation in a first wavelength region of 190 nm or more and less than 380 nm;
A first light source for irradiating the volume hologram recording medium with laser light in the first wavelength region;
A second light source for irradiating the volume hologram recording medium with readout light in a second wavelength region of 380 nm to 800 nm;
A volume hologram interference fringe based on bit data is formed on the volume hologram recording medium by relatively three-dimensionally scanning the volume hologram recording medium and the first light source. Equipment that uses the.
前記体積型ホログラム記録媒体は、ハロゲン化アルカリもしくはハロゲン化アルカリ土類からなる複数の層で構成されており、前記複数の層は、前記第一波長領域のレーザ照射により光学特性が変化し、且つ光学特性が変化した状態における吸収波長ピークは、それぞれ異なることを特徴する請求項20に記載のホログラムを利用する装置。 The volume hologram recording medium is composed of a plurality of layers made of an alkali halide or an alkali halide earth, and the plurality of layers change in optical characteristics by laser irradiation in the first wavelength region, and 21. The apparatus using a hologram according to claim 20, wherein the absorption wavelength peaks in a state where the optical characteristics are changed are different from each other.
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