JP2011013545A - ディスプレイ装置、ホログラム再生装置及びホログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラムと卓上型の再生装置を組み合わせることで、簡単で画質の自然な良い立体画像が観察できるディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】水平な設置用基板１０１と、設置用基板１０１の一端に設けられたホログラム支持枠１０２とを有する支持体１００と、ホログラム支持枠１０２に取り付けられ設置用基板１０１の上面側へ傾斜するように設置用基板１０１の一端から斜め上方に向け延在しその背面を設置用基板１０１の上面側に位置させて配置された透過型ホログラム１と、透過型ホログラム１の背面側に設けられ半値幅３０ｎｍ以下の狭い波長分布を持つ単色の光を発光するＬＥＤ２と、透過型ホログラム１の背面側に設けられＬＥＤ２からの光から再生照明光に生成して透過型ホログラム１を照明する平面ミラー３と備える構成にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、３次元画像の表現などに用いられるディスプレイホログラムに利用されるディスプレイ装置、ホログラム再生装置及びホログラムに関し、特に、卓上型の簡便な装置で、水平方向だけでなく上下方向にも視差情報を持つ自然で良好な立体画像を観察できるようにするために、ホログラムに記録された立体像を、手軽な方法でボケなく再生できるようにするディスプレイ装置、ホログラム再生装置及びホログラムに関する。

従来、良質な立体画像を再生する技術として、白色光再生型のホログラムが用いられている。
この中で、自然な立体画像再生が可能な、水平方向だけでなく上下方向の視差情報も持った白色光再生ホログラムとして、リップマンホログラムが知られている。
このリップマンホログラムは、例えば、次のような工程で作成される。なお、ここではイメージ型での作成方法について示す。
まず、図９に示すフレネルホログラム撮影光学系により被写体７を乾板８上にフレネルホログラムとして記録する。
次に、図１０に示すリップマンホログラム撮影光学系を用いて、フレネルホログラムを記録した乾板８から、感光材料が塗布された乾板９の近くに像を再生させ、この乾板８から乾板９に届く物体光１０と、同じレーザーから発して裏面から乾板９に届く参照光１１によって生じる干渉縞を乾板９上に記録する。

このようにして作成されるホログラムは、面と平行に近い干渉縞が厚み方向に記録されたものとなる。
また、このような干渉縞が記録されたホログラムは、その回折光の回折効率が再生に用いる波長に対して、例えば図１１に示すように、再生に用いた特定の波長近辺でのみ強く、他の波長に対しては弱くなるような特徴を持っている（波長選択性という）。

さて、このようにして作成されたリップマンホログラム１２を、図１２に示すように、点光源からの白色光、または平行な白色光１３で、撮影時の参照光１１と反対の方向から照明すると、ホログラムからの回折により、マスターホログラム像１４が再生され、この位置に目１５をおくと立体像１６が観察される。普通、ホログラムでは再生波長の違いによって再生像の位置と大きさが違うため像にボケが生じるが、リップマンホログラムでは波長選択性により撮影に用いた波長近辺の光のみで像が再生されるので、この時にほとんどぼけの無い良好な再生像を観察することができる。
このタイプのホログラムは、レインボウホログラムなどのように、波長によって回折光を上下方向にずらすことで再生波長を制限しているわけではないため、上下の視差情報を落とす必要がない。このため、上下方向視差も持つ自然な立体画像を得ることができる。
このような、リップマンホログラムを再生して観る場合、実際には、電灯の光を利用して再生することが多い。ところが、普通の電灯装置は、特に日本では蛍光灯が使われていることもあって、その発光部分の大きさがかなり大きい。このため、点光源や平行光でなく、拡散照明光で再生されることになる。
しかし、ホログラムを拡散照明光で照明すると、その大きさに伴って、再生される画像はぼけてしまう。特に、ホログラム面から離れた位置に再生される立体画像でぼけが大きくなるため、従来のホログラムでは、立体感のある良好な画像を得ることが難しかった。

上記のような問題点の対応策として、照明光源を一体化したディスプレイ装置がいくつか提案されている。
まず、考えられる方法は、例えば図１３に示すように、ホログラム１７の前面から少し離れた箇所に電球などの点光源照明１８を設置するものである。この方法であれば、ぼけがなく良好な立体像を得ることはできる。そかし、その反面、装置が場所をとり、また見た目にも不恰好となる問題がある。
そこで、見た目に不恰好でなく場所もとらないディスプレイ装置が提案されている。その一つがエッジリットホログラムである。

このエッジリットホログラムは、例えば、図１４に示すように、導光板２０にホログラム１９を貼り付け、導光板２０の一端から照明光源２１の照明光を入射し、大きな角度でホログラムを再生するものである。このようなエッジリットタイプのホログラム再生装置は、透明な導光板２０とホログラム１９が一体化され、導光板２０のエッジ部分に、電球などの照明光源２１が設置される。
このタイプのディスプレイ装置では、照明光源２１からの光が導光板２０のエッジ部分から入射してホログラム１９を照明するようになっている。この場合、光源２１が点光源か平行光源であるため、ボケのない良好な画像を得ることができる。しかも、装置自体も、ほとんど一枚の板状の形であるため場所をとらず、壁に設置するにせよ、卓上として使うにせよ、見た目もスマートできれいである。

しかし、この装置で用いるホログラムは、例えば、図１５に示すように、透明なガラス板２２，２３で、感光材料乾板２４を挟み込み、完全に屈折率を合わせた液２５で液浸した上で、ガラス板２３のエッジ部分からレーザー参照光２６を入射してホログラムを撮影するといったような複雑で安定し難い光学系により作成する必要がある。
このため、ホログラムの作成が非常に難しくなるという問題点がある。

エッジリットホログラムの持つ、このような問題点を解決するために、例えば、図１６に示すように、導光板を使わずにホログラム２７の正面に対して、７０〜８０°以上くらいの大きな角度で照明光源２８からの光を入射させて再生する装置も、以前に本発明の出願人らによって提案されている。
この装置では、エッジリットに比べてホログラムの作成は行い易く、また良好な像も得られ、装置自体もエッジリットほどではないが、比較的見た目にスマートな装置となる。
また、この方法で、用いるホログラムは、撮影時の参照光角度が大きくなる以外は、通常のリップマンホログラムと同様な光学系で作成できるため、エッジリットで用いるホログラムに比べると容易に作成できる。

しかし、この装置で照明に使われる光は、横方向に拡がり、縦方向に関しては狭い光になるため、特殊な光学系を用いないと光の利用効率が悪くなるという問題点があった。
また、かなり厳しい角度で光を入射させるので、照明光の角度が僅かでも狂うとホログラム全面が照明されなくなり、装置の設定がシビアになるため、安価な装置として簡単には作り難いという問題点があった。
また、撮影時の参照光の入射角度が大きくなるため乾板表面での反射率が高くなり、反射光による縞やノイズが入り易く、ホログラムの画質が悪くなるという問題点があった。

特開平７−１２９０７０

上述したように、従来立体画像を表示するディスプレイ装置として、リップマンホログラムを用いた場合に、再生に用いる照明光が電灯などの大きさのある拡散照明装置になるために、像にぼけが生じるという問題点があった。
また、像のぼけの問題を解決するために、照明光源を一体化した、ディスプレイ装置もあるが、ただ、照明点光源をつけただけのものは、大きさも大きく邪魔になるし、不恰好であるという問題があった。
これを解決するために、エッジリットホログラムを利用した場合には、用いるホログラムの作成が非常に難しくなるという問題点があった。
また、７０〜８０°くらいの深い角度からホログラムを照明する方法を採用した場合には、光の利用効率が悪く、照明光の角度がシビアになって簡単に作ることができず、しかもホログラムの品質が劣化し易いという問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ホログラムとＬＥＤ光源を用いた卓上型の再生装置を組み合わせることで、照明光の角度設定が簡単で画質の良い自然な立体画像が観察できるディスプレイ装置、ホログラム再生装置及びホログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために請求項１の発明は、ディスプレイ装置であって、水平な設置用基板と、前記設置用基板の一端に設けられたホログラム支持枠とを有する支持体と、前記ホログラム支持枠に取り付けられ前記設置用基板の上面側へ傾斜するように前記設置用基板の一端から斜め上方に向け延在しその背面を前記設置用基板の上面側に位置させて配置された透過型ホログラムと、前記透過型ホログラムの背面側に設けられ半値幅３０ｎｍ以下の狭い波長分布を持つ単色の光を発光するＬＥＤと、前記透過型ホログラムの背面側に設けられ前記ＬＥＤからの光から再生照明光に生成して前記透過型ホログラムを照明する再生照明光生成手段とを備え、前記再生照明光が半値幅３０ｎｍ以下の狭い波長分布であることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のディスプレイ装置において、前記透過型ホログラムが、水平方向と上下方向の視差情報が記録された立体像が記録されたホログラムであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２記載のディスプレイ装置において、前記再生照明光生成手段は、平面ミラーからなり、前記平面ミラーは前記設置用基板上に配置され、前記ＬＥＤは前記平面ミラーの上方に配置されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３記載のディスプレイ装置において、前記ＬＥＤが半値幅３０ｎｍ以下の狭い波長分布を有することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１または２記載のディスプレイ装置において、前記再生照明光生成手段は、多層膜ミラーからなり、前記多層膜ミラーは前記設置用基板上に配置され、前記ＬＥＤは前記多層膜ミラーの上方に配置されていることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５記載のディスプレイ装置において、前記ＬＥＤは半値幅３０ｎｍ以上の広い波長分布を持ち、前記多層膜ミラーは前記ＬＥＤの波長幅を半値幅３０ｎｍ以下にする反射スペクトル特性を有することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１または２記載のディスプレイ装置において、前記再生照明光生成手段は、半値幅３０ｎｍ以下の波長の光を回折して射出する波長選択性を持ったリップマンホログラムからなり、前記リップマンホログラムは前記設置用基板上に配置され、前記ＬＥＤは前記リップマンホログラムの上方に配置されていることを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項７記載のディスプレイ装置において、前記ＬＥＤは半値幅３０ｎｍ以上の広い波長分布を持ち、前記リップマンホログラムは前記ＬＥＤの波長幅を半値幅３０ｎｍ以下にする反射スペクトル特性を有することを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れか１項に記載のディスプレイ装置において、前記ＬＥＤからの光が前記透過型ホログラムに直接照射されるのを防止する遮光部材を有することを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れか１項に記載のディスプレイ装置において、前記透過型ホログラムの背面と反対に位置するホログラム面と前記設置用基板の上面との角度が６０°以上７５°以下であることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の何れか１項に記載のディスプレイ装置において、前記透過型ホログラムに対する前記再生照明光生成手段の再生照明光の入射角度が７０°以下であることを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１乃至１１の何れか１項に記載のディスプレイ装置において、前記ＬＥＤからの光の射出角度が３０°以内であることを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項６記載のディスプレイ装置において、前記リップマンホログラムが凹面鏡としての作用を有することを特徴とする。
請求項１４の発明は、請求項１乃至１３の何れか１項に記載のディスプレイ装置において、前記透過型ホログラムは前記ホログラム支持枠に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。

本発明のディスプレイ装置では、立体画像を表示するのに、ホログラムとその照明光源を一体化している。また、照明光源装置にＬＥＤという小さい光源を用い、ミラーで折り返すことで再生に必要な距離を離すようにしているため、ほぼ点光源での再生となり、ぼけの少ない良好な立体画像を得ることができる。
また、水平な設置用基板と、この設置用基板の一端に設けられたホログラム支持枠とを有する支持体は、壁掛けなどに用いず卓上ディスプレイとして用いるならば、自然な形状であり、装置の見た目としても不恰好ではない。
また、本発明のディスプレイ装置で用いられるホログラムも、通常の透過型ホログラムや表面レリーフ型ホログラムであり、エッジリットホログラムなどのような特殊なホログラムを用いる必要がない。
さらに、ホログラムを照明する光の角度も、７０°以下で、それほど深い角度になっておらず、さらに、照明光源からホログラムまでの間で光が、反射されるのも一回のみで複雑な経路を通らないため、光の利用効率も比較的良く、それほどシビアに光学系の角度を調整する必要もない。
このため、照明光の角度設定が簡単で画質の良い自然な立体画像が観察できるディスプレイ装置を提供することができる。

本発明にかかるディスプレイ装置の一例を示す概略側面図である。 本発明にかかるディスプレイ装置の他の例を示す概略側面図である。 本発明にかかるディスプレイ装置の更に他の例を示す概略側面図である。 本発明のディスプレイ装置で用いるホログラム撮影光学系の一例を示す概略図である。 本発明にかかるディスプレイ装置の一例における照明光の経路を示す説明用側面図である。 本発明のディスプレイ装置で用いるＬＥＤの発光スペクトルの一例を示す特性図である。 本発明にかかるディスプレイ装置の他の例を示す概略側面図である。 本発明にかかるディスプレイ装置の更に他の例を示す概略側面図である。 フレネルホログラム撮影光学系の一例を示す概略図である。 リップマンホログラム撮影光学系の一例を示す概略図である。 リップマンホログラムの波長選択性の一例を示す特性図である。 リップマンホログラムの再生系の一例を示す概略図である。 従来におけるホログラムと照明光源を一体化した再生装置の一例を示す概略側面図である。 エッジリットタイプのホログラム再生装置の構成の一例を示す概略側面図である。 エッジリット用ホログラムの撮影光学系の一例を示す概略図である。 深い角度から照明するホログラム再生装置の構成の一例を示す概略側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図８を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

（実施の形態１）
図１に示すディスプレイ装置は、支持体１００、透過型ホログラム１、照明用光源であるＬＥＤ２、平面ミラー３、遮光部材４を備えている。
支持体１００は、ディスプレイ装置を卓上に設置可能にするもので、水平な設置用基板１０１と、設置用基板１０１の一端に、設置用基板１０１側へ傾くように上記一端から斜め上方に向け延在して設けられたホログラム支持枠１０２と、ホログラム支持枠１０２の上端に設置用基板１０１と平行に設けられた天板１０３とを有している。
透過型ホログラム１は、ホログラム支持枠１０２に着脱可能に取り付けられるもので、設置用基板１０１の上面側へ傾斜するように設置用基板１０１の一端から斜め上方に向け延在しその背面を設置用基板１０１の上面側に位置させて配置される。
ＬＥＤ２は、半値幅３０ｎｍ以下の狭い波長分布を持つ単色の光を発光するもので、透過型ホログラム１の背面側である天板１０３に設置されている。
遮光部材４は、ＬＥＤ２からの光が透過型ホログラム１に直接照射されるのを防止するためのものである。
平面ミラー３は、設置用基板１０１の上面に配置されている。この平面ミラー３は、ＬＥＤ２からの光から再生照明光に生成して透過型ホログラム１をその背面から照明するものであり、特許請求の範囲に記載した再生照明光生成手段を構成する。

ここで用いられている透過型ホログラム１は、水平方向だけでなく上下方向にも視差情報を持つホログラムであり、例えば、全方向に視差情報を持つイメージホログラムなどが用いられる。
このような透過型ホログラムは例えば次のようにして作成される。
まず、従来と同様に、例えば、図９のような光学系によりフレネルホログラムを作成する。
次に、図４に示すホログラム撮影光学系を用いて、フレネルホログラムを記録した乾板８から、感光材料が塗布された乾板２９の近くに像を再生させ、この乾板８から乾板２９に届く物体光３０と、同じレーザーから発して乾板２９に届く参照光３１によって生じる干渉縞を乾板２９上に記録する。
なお、この際にフレネルホログラムを記録した乾板８は水平方向、上下方向ともにある程度大きさを持たせて、水平方向、上下方向ともに視差を持たせる。また、参照光３１は、乾板２９の裏面からではなく、物体光３０と同じ面側で、再生像の斜め上方向から入射させる。

次に、このディスプレイ装置の再生像について述べる。
図５に示すように、ＬＥＤ２から発した光Ｌ１は、平面ミラー３で反射され再生照明光となって、透過型ホログラム１を照明する。この照明光により透過型ホログラム１から像が再生される。透過型ホログラム１を照明するＬＥＤ２からの光が、直接透過型ホログラム１に入るとノイズになるので、それを防ぐために、遮光部材４を設けて、直接の光が入らないようにしている。
この場合の画像のボケについて考察する。まず、再生波長による像のボケについて考える。
図１に示すディスプレイ装置では、ホログラムを再生するときに、ＬＥＤ２を用いており、その発光スペクトルは、例えば、図６に示すように、狭い波長範囲でのみ強く発光するような特徴を持っている。このため、透過型ホログラム１はこの狭い波長帯域の光のみで再生されることになる。

普通、ホログラムは、波長の違いによって像の再生される位置が異なるために、画像のボケが生じる。ホログラム撮影時の、物体光角度をθo、参照光角度をθr、撮影波長λo、として、再生時の照明光角度θc、再生光角度θi、再生波長λiとしたときに、
(sinθo +sinθr)／λo=(sinθc+sinθi)／λi
の関係が成り立つ。例えば、撮影波長が５３０ｎｍ程度、物体光角度０°、参照光角度６０°とした場合に、照明光角度６０°で再生波長が３０ｎｍずれて５６０ｎｍとなった場合に、再生角度が２．８°となる。この時、ホログラム面から２０ｍｍ離れた位置に結像する画像は約１ｍｍずれた位置に再生されることになる。
このため、半値幅３０ｎｍ以下となるような狭い波長範囲の光で再生すれば、ホログラム画像の波長による像のボケは、ホログラム面から２０ｍｍ離れた位置でも１ｍｍ以下に抑えられる。
このため、単色の光を発光するＬＥＤの発光スペクトルの半値幅を３０ｎｍ以下となるようにしておけば、波長によるボケの少ない良好な再生像を得ることができる。

次に、照明光源の大きさに伴うボケについて考察する。
本発明で用いられるようなＬＥＤ２は、例えば、弾丸型のもので直径Φ５ｍｍ程度であり、一方、透過型ホログラム１を照明するまでに光の進む距離は、平面ミラー３で反射してから届くため、画像一片の長さより長くなる。卓上型ディスプレイの場合に表示される画像の大きさが、例えば、１００ｍｍ程度と考えると、照明光の拡散の大きさは１／２０以下となる。このことから、この場合には、乾板面から２０ｍｍ離れた画像であっても、ぼけ量が１ｍｍ以下の十分に明瞭な画像として再生できるということが分かる。
また、画像がもっと大きい場合には、光源から透過型ホログラムまでの距離が長くなるので、拡散が小さくなり、さらに奥行きのある画像に対しても、良好な像を得ることができる。

今回、照明光源にＬＥＤを用いているのは、発光部が小さく輝度が高いためである。実際の白色ＬＥＤの発光部分の面積はかなり小さく、ＬＥＤ先端部のレンズを通して見ても発光部は５ｍｍより小さくなっており、画像のぼけは、ここで考えたよりさらに小さい。
これに対して、例えば、豆電球を用いた場合には、十分な輝度を得ようとすると、フィラメント部分の大きさがかなり大きくなってしまうため、画像のぼけがかなり大きくなってしまう。

ところで、画像のぼけという観点から見ると、照明光源からホログラムまでの距離を離すほど、照明光の拡散の大きさが小さくなるので、例えば、図７に示すディスプレイ装置のように、複数のミラーで反射させる光学系が考えられる。図７に示す光学系ではＬＥＤ２からの光が、設置用基板１０１と対向する上端箇所に配置された第１平面ミラー３２で反射され、さらに設置用基板１０１上に配置された第２平面ミラー３で反射され、再生照明光として透過型ホログラム１を背面から照明することになる。このため、光の進む距離が長くなり、実際に像のぼけも小さくなる。
しかし、例えば、この光学系では、第１ミラー３２の位置や角度がかなり正確である必要があり、ミラーの数が増えるにつれて、位置や角度の設定がシビアになり、ディスプレイ装置の精度が必要になってくるため、ディスプレイ装置の作成が難しくなる。
そこで、本発明のディスプレイ装置では、ぼけと装置の簡便さを考慮して、複数のミラーによる反射は行わず一枚のミラーのみを用いた光学系にしている。

次に、ディスプレイ装置の形状について説明する。
本発明の支持体１００を含むディスプレイ装置の全体的な形状は、ホログラム部分が床面に対して、６０°以上７５°以下の角度となるように、ホログラム支持枠１０２が設置用基板１０１側へ傾斜するＬ字形状となっている。
普通の卓上型ディスプレイでは、多くの場合に、逆Ｖ字の形状かL字の形状となっており、表示面が床面に対して６０〜９０°の傾きとなっているので、全体の形状としては、卓上ディスプレイとして違和感のないものになっている。
また、本発明のディスプレイ装置で、ＬＥＤ部分が後ろに飛び出している部分のみは、少し見た目に良くないが、ＬＥＤの大きさが十分に小さく、また後ろ面であるため、普通は見えないので、実際上はあまり気にかからないものである。

ところで、ホログラムを再生するディスプレイ装置を逆Ｖ字形状で作成することも可能である。
例えば、図８に示すように、設置用基板１０１の一端に対向する他端に、ホログラム支持枠１０２と反対の向きに傾斜する支持板１０４を設け、この支持板１０４に内面に平面ミラー３５を配置する。これに対応して、設置用基板１０１とホログラム支持枠１０２とで形成される隅部にＬＥＤ３４を配置する。
このようなディスプレイ装置では、ＬＥＤ３４からの光が平面ミラー３５で反射され、再生照明光として透過型ホログラム３３を背面から照明する。
この場合には、透過型ホログラム３３が斜め上から照明されるため、普通に斜め上から再生するようなホログラムを用いることができるという利点があり、また照明光が斜め下に進むため、回折されずに透過型ホログラム３３を通過する光が問題になりにくいという利点がある。
しかし、この光学系では、透過型ホログラムの裏側にミラーが設置されるため、透過型ホログラムを通して後ろのものまで見えるようにすることは難しい。立体画像の場合には後ろのものが見えるほうが効果的な場合もあることから、本発明は、透過型ホログラムを通して後ろのものも見ることを可能にしやすい、L字形状を用いている。但し、後ろのものが見えることは、本発明の必修条件ではなく、例えば、ディスプレイ装置の後ろに黒い板を設置したようなものも含まれる。

本発明のディスプレイ装置の場合には、ホログラムを照明する光のうち、回折されないで通過する光は、上方向にでていくことになり、これらの光が目に入ると、眩しく不快に感じるため、なるべく目に入らないようにする必要がある。
普通、卓上のディスプレイは斜め上方向から観察するもので、真上から観察するということはないので、なるべく真上に近い方向に射出すれば、目に入らなくなる。普通に、机などの上に設置した場合には、真上方向から３０°以内くらいの方向であれば、ほとんど目に入ることはないので、本発明では、真上方向から３０°以内の方向に照明光が射出されるように設定している。

次に、本発明のディスプレイ装置での光の利用効率や、各部分の設置精度などについて説明する。
まず、利用効率について考察する。このディスプレイ装置などのように、ホログラムに対して斜め下方向から光が入射される場合には、照明に用いる光の形状は横長の形状となる。このときの縦と横の比率は、ホログラムの正面方向と入射光のなす角度をθとしたときにcosθに対応する。
ＬＥＤの光の広がり方は等方的であり、この縦と横の比率が１から大きく離れない方が光のロスが小さくなるので、あまり角度θは大きくなりすぎないようにした方が良い。角度が７０°で、３：１程度になるので、悪くてもこれ以下、できれば、２：１以下に抑えられる角度６０°以下になるようにしておく方が良い。
次に、位置精度について考察する。このディスプレイ装置で、ミラー３で反射した後に透過型ホログラム１に入射する照明光の位置は、透過型ホログラムの正面方向と、入射光とのなす角度をθとしたときにtanθに比例して変わってくる。このため、角度が大きくなるとわずかな角度の違いで、照明位置が大きく変わるので、ミラーなどの角度を正確に合わせることが必要になる。
このため、位置精度の面からも透過型ホログラムに入射する光の角度が大きくなりすぎない方がよく、悪くとも７０°以下、できれば６０°以下程度になるようにしておく方が良い。

（実施の形態２）
図２に示すディスプレイ装置は、透過型ホログラム１、照明用光源である単色の光を発光するＬＥＤ２、多層膜ミラー５、遮光部材４によって構成されている。
ＬＥＤ光源は、比較的狭い波長帯域で発光するものが多いが、色や材質などによって、波長域は異なっており、５０ｎｍ以上の半値幅のものもある。半値幅の広いＬＥＤの場合には、このままの光で再生すると像のボケが大きくなりすぎてしまう。
そこで、ここでは、ダイクロイックミラーなどのように特定の波長域の光のみを反射する多層膜ミラー５を設置用基板１０１上に配置する。この多層膜ミラー５を用いることにより、波長幅を狭めて像のボケを小さくしている。
像のボケを十分に小さくするためには、半値幅３０ｎｍ以下にするのが良いので、ここで用いるミラーの反射スペクトル特性は、半値幅が３０ｎｍ以下となるようにする必要がある。

（実施の形態３）
図３示すディスプレイ装置は、透過型ホログラム１、照明用光源である単色の光を発光するＬＥＤ２、リップマンホログラム６、遮光部材４によって構成されている。
この実施の形態では、図２に示す多層膜ミラー５の代わりに、半値幅３０ｎｍ以下の波長の光を回折して射出する波長選択性を持ったリップマンホログラム（ミラー）６を設置用基板１０１の上面に配置する。このリップマンホログラム６により、再生に用いる波長幅を調整することでボケの少ない良好な画像が得られるようにしている。
リップマンホログラムの場合には、単なるミラーで無く、レンズ効果を持たせることができるという利点がある。このため、リップマンホログラムに凹面鏡の機能を持たせることもできる。
この実施の形態３においても、上記実施の形態４と同様に、ＬＥＤ２に半値幅３０ｎｍ以上の広い波長分布を持つＬＥＤ光源を用いてもよい。この場合、リップマンホログラム６にはＬＥＤの半値幅３０ｎｍ以上の波長幅を半値幅３０ｎｍ以下にする反射スペクトル特性を有するものが使用される。

本発明のホログラムなどで用いている、透過型ホログラム１の作成においては、撮影時の参照光として、普通は平行光か、発散光が用いられる。このような光で作成したホログラムを再生する場合には、本来は、平行光や収束光で再生する必要がある。
このようなホログラムを発散光で再生した場合には、ホログラム面から離れた位置に再生される像が若干ゆがんでしまうため、図１などに示すディスプレイ装置において、普通に作成したホログラムを再生すると、画像が若干ゆがんでしまう。
したがって、本発明では、図３において、リップマンホログラム６に凹面鏡の機能を持たせた場合、ＬＥＤ２からの光が、リップマンホログラム６で回折されて平行光または収束光として、透過型ホログラム１を照明するようになっているので、ひずみの無い像を再生することができる。

本発明では、ホログラムとして表面レリーフ型のものを用いることを提案している。本発明で用いるホログラムは透過型ホログラムであるため、表面レリーフ型としても作成することができる。
表面レリーフ型のホログラムは、例えば、次のような工程で作成される。
図４に示す光学系でホログラムを撮影するときに、乾板２９の位置に例えばフォトレジストなど光強度を凸凹として記録する感光材料を用いる。これにより、干渉縞を凸凹として記録する。
そして、この干渉縞が記録された乾板２９から電鋳などによって凸凹の型を複製する。さらに、この電鋳型からエンボス加工などにより、樹脂の上に凸凹を複製することによって表面レリーフホログラムを作成することができる。
このような表面レリーフ型ホログラムは、簡単に複製でき、ホログラムが安価になるという利点がある。

また、本発明では、ホログラムを再生装置部分であるホログラム支持枠に対して着脱可能に取り付け得る分離可能な構造のものを提案している。特にエンボスホログラムを用いた場合など、ホログラム部分は再生装置に比べて、かなり安価に作成できるので、１つの再生装置で、ホログラムを取り替えながら利用すれば、安価に色々な画像を楽しむことが可能になる。

次に、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本発明のディスプレイ装置として、図１のような構成の装置を作成した。
今回、ホログラムとしては、斜め下６０°から照明したときに、正面近くに像が再生されるような透過型ホログラムからエンボス工程で作成した表面レリーフホログラムを用いた。なお、ホログラムの大きさは１００ｍｍ角であり、最大で３０ｍｍ程度の奥行きのある立体像が記録されている。
ディスプレイ装置でホログラムを設置する面は、床面に対して約７０°の角度となるようにして、上下方向の長さは、約１５０ｍｍに設定した。
この面の上側の後ろ約１０ｍｍの位置に、橙色のＬＥＤを設置した。用いた橙色ＬＥＤは、Φ５ｍｍの砲弾型のもので、発光スペクトルは５８０ｎｍにピークを持ち、ほぼ２０ｎｍの半値幅となるようなものである。このＬＥＤは、２．２V設定で、約２０°の半値角の光の拡がりを持ち、最大５ｃｄ程度の明るさが得られるものである。
ミラーは平面ミラーを用いており、設置用基板の上面に平行に設置して用いた。また、設置用基板の上面とＬＥＤとの距離は、約１１０ｍｍであった。
このようにして作成した装置で、ＬＥＤに定電圧電源装置により約２Vの電圧を加えて発光させ、再生像を観察した。
その結果、上下左右全方向に対して視差を持った、自然な立体像を観察できた。また、３０ｍｍ程度の奥行きのある画像部分も、十分に明瞭な像として観察できた。

本発明の技術を用いることで、簡単で画質の良い立体画像が観察できるディスプレイ装置を提供することができるので、卓上カレンダーや、玩具類などの卓上ディスプレイの分野で、立体像を表示するために利用されていく可能性がある。

１…ホログラム、２…単色ＬＥＤ、３…平面ミラー、４…遮光体、５…多層膜ミラー、６…リップマンホログラム、７…被写体、８…乾板、９…乾板、１０…物体光、１１…参照光、１２…リップマンホログラム、１３…照明光、１４…マスター像、１５…目、１６…立体像、１７…ホログラム、１８…照明光源、１９…ホログラム、２０…導光板、２１…照明光源、２２…透明ガラス、２３…透明ガラス、２４…乾板、２５…液浸液、２６…参照光、２７…ホログラム、２８…照明光源、２９…乾板、３０…物体光、３１…参照光、３２…平面ミラー、３３…透過型ホログラム、３４…単色ＬＥＤ、３５…平面ミラー、１００…支持体、１０１…設置用基板、１０２…ホログラム支持枠。

Claims (14)

1. 水平な設置用基板と、前記設置用基板の一端に設けられたホログラム支持枠とを有する支持体と、
   前記ホログラム支持枠に取り付けられ前記設置用基板の上面側へ傾斜するように前記設置用基板の一端から斜め上方に向け延在しその背面を前記設置用基板の上面側に位置させて配置された透過型ホログラムと、
   前記透過型ホログラムの背面側に設けられ単色の光を発光するＬＥＤと、
   前記透過型ホログラムの背面側に設けられ前記ＬＥＤからの光から再生照明光を生成して前記透過型ホログラムを照明する再生照明光生成手段とを備え、
   前記再生照明光が半値幅３０ｎｍ以下の狭い波長分布である、
   ことを特徴とするディスプレイ装置。
2. 前記透過型ホログラムが、水平方向と上下方向の視差情報が記録された立体像が記録されたホログラムであることを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
3. 前記再生照明光生成手段は、平面ミラーからなり、前記平面ミラーは前記設置用基板上に配置され、前記ＬＥＤは前記平面ミラーの上方に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のディスプレイ装置。
4. 前記ＬＥＤが半値幅３０ｎｍ以下の狭い波長分布を有することを特徴とする請求項３記載のディスプレイ装置。
5. 前記再生照明光生成手段は、多層膜ミラーからなり、前記多層膜ミラーは前記設置用基板上に配置され、前記ＬＥＤは前記多層膜ミラーの上方に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のディスプレイ装置。
6. 前記ＬＥＤは半値幅３０ｎｍ以上の広い波長分布を持ち、前記多層膜ミラーは前記ＬＥＤの波長幅を半値幅３０ｎｍ以下にする反射スペクトル特性を有することを特徴とする請求項５記載のディスプレイ装置。
7. 前記再生照明光生成手段は、光を回折して射出する波長選択性を持ったリップマンホログラムからなり、前記リップマンホログラムは前記設置用基板上に配置され、前記ＬＥＤは前記リップマンホログラムの上方に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のディスプレイ装置。
8. 前記ＬＥＤは半値幅３０ｎｍ以上の広い波長分布を持ち、前記リップマンホログラムは前記ＬＥＤの波長幅を半値幅３０ｎｍ以下にする反射スペクトル特性を有することを特徴とする請求項７記載のディスプレイ装置。
9. 前記ＬＥＤからの光が前記透過型ホログラムに直接照射されるのを防止する遮光部材を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のディスプレイ装置。
10. 前記透過型ホログラムの背面と反対に位置するホログラム面と前記設置用基板の上面との角度が６０°以上７５°以下であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のディスプレイ装置。
11. 前記透過型ホログラムに対する前記再生照明光生成手段の再生照明光の入射角度が７０°以下であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のディスプレイ装置。
12. 前記ＬＥＤからの光の射出角度が３０°以内であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のディスプレイ装置。
13. 前記リップマンホログラムが凹面鏡としての作用を有することを特徴とする請求項６記載のディスプレイ装置。
14. 前記透過型ホログラムは前記ホログラム支持枠に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載のディスプレイ装置。

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