JP2013114205A - Display device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device having a small size and a wide visible range.SOLUTION: A display device 10 comprises: a reproduction light source 41; an organic photorefractive element 47 that stores a first pattern 48 for reproducing an image 81 by diffracting a reproduction illuminating light 45 from the reproduction light source; and a light exposure mechanism 35 that stores the first pattern in the organic photorefractive element by exposing the organic photorefractive element to light. The light exposure mechanism 35 comprises: a spatial light modulator 27 that displays a second pattern 28 corresponding to the first pattern; and a relay optical system 30 disposed between the spatial light modulator and the organic photorefractive element. The relay optical system projects the second pattern displayed by the spatial light modulator, onto the organic photorefractive element, with a reduced diameter.

Description

本発明は、像を表示する表示装置に関する。   The present invention relates to a display device that displays an image.

従来、計算機での演算によって得られた干渉縞パターンを画像として表示する空間光変調器と、この干渉縞パターンで回折され得る再生照明光を空間光変調器に投射する再生光源と、を有する表示装置が知られている。この表示装置によれば、空間光変調器が立体像を再生し得る干渉縞パターンを表示することにより、裸眼で立体的に視認され得る立体像を再生することができる。また、空間光変調器が異なる干渉縞パターンを表示することにより、異なる像が再生されるようになる。ただし、この表示装置での視域は、画素ピッチをdとし、再生照明光の波長をλとすると、2arcsin(λ/2d)°の角度範囲となる。そして、画素ピッチの制約から、一般的な表示装置として十分な視域を確保し得ない。   Conventionally, a display having a spatial light modulator that displays an interference fringe pattern obtained by calculation in a computer as an image, and a reproduction light source that projects reproduction illumination light that can be diffracted by the interference fringe pattern onto the spatial light modulator The device is known. According to this display device, by displaying an interference fringe pattern that allows the spatial light modulator to reproduce a stereoscopic image, it is possible to reproduce a stereoscopic image that can be viewed stereoscopically with the naked eye. Further, when the spatial light modulator displays different interference fringe patterns, different images are reproduced. However, the viewing zone in this display device is an angular range of 2 arcsin (λ / 2d) °, where d is the pixel pitch and λ is the wavelength of the reproduction illumination light. In addition, due to pixel pitch restrictions, a sufficient viewing area cannot be secured as a general display device.

また、特許文献1では、裸眼で観察可能な立体像を表示し得る他の表示装置として、像を再生し得る干渉縞パターンが記録されるフォトリフラクティブ結晶と、この干渉縞パターンで回折され得る再生照明光を空間光変調器に投射する再生光源と、を有する表示装置が開示されている。特許文献1に開示された表示装置では、フォトリフラクティブ結晶に干渉縞を記録する際に、参照光と空間光変調器からの物体光とをフォトリフラクティブ結晶に露光することにより、物体光と参照光との干渉によって生じる明暗縞が干渉縞パターンとして、フォトリフラクティブ結晶に記録される。次に、物体光および参照光の照射を停止して、フォトリフラクティブ結晶に再生照明光を照射することにより、干渉縞パターンが消えてしまうまでの間、像が再生される。しかしながら、特許文献1で開示された表示装置では、フォトリフラクティブ結晶からなる記録媒体への干渉縞パターンの記録を、物体光および参照光をなす2光束を用いて行う必要がある。したがって、表示装置が必然的に大型化してしまう。   Further, in Patent Document 1, as another display device capable of displaying a stereoscopic image that can be observed with the naked eye, a photorefractive crystal on which an interference fringe pattern capable of reproducing an image is recorded, and a reproduction that can be diffracted by the interference fringe pattern. A display device having a reproduction light source that projects illumination light onto a spatial light modulator is disclosed. In the display device disclosed in Patent Document 1, when recording interference fringes on a photorefractive crystal, the object light and the reference light are exposed by exposing the reference light and the object light from the spatial light modulator to the photorefractive crystal. Bright and dark fringes generated by the interference with the light are recorded on the photorefractive crystal as an interference fringe pattern. Next, the irradiation of the object light and the reference light is stopped and the reproduction illumination light is irradiated on the photorefractive crystal, whereby the image is reproduced until the interference fringe pattern disappears. However, in the display device disclosed in Patent Document 1, it is necessary to record an interference fringe pattern on a recording medium made of a photorefractive crystal using two light beams that form object light and reference light. Therefore, the display device is necessarily increased in size.

特開2001−34148号公報JP 2001-34148 A

本発明は、以上の点を考慮して成されたものであり、像を表示し得る表示装置を小型化するとともに、当該装置によって表示される像の視域を拡大することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to downsize a display device that can display an image and to enlarge a viewing area of an image displayed by the device.

本発明による表示装置は、
像を表示する表示装置であって、
再生光源と、
再生光源からの再生照明光を回折して像を再生する第1パターンが記録される有機フォトリフラクティブ素子と、
前記有機フォトリフラクティブ素子を露光して前記有機フォトリフラクティブ素子に前記第1パターンを記録する露光機構と、を備え、
前記露光機構は、
前記第1パターンに対応した第2パターンを表示する空間光変調器と、
前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子との間に配置されたリレー光学系であって、前記空間光変調器で表示される前記第2パターンを前記有機フォトリフラクティブ素子に縮小投影するリレー光学系と、を有する。
A display device according to the present invention comprises:
A display device for displaying an image,
A reproduction light source;
An organic photorefractive element on which a first pattern for reproducing an image by diffracting reproduction illumination light from a reproduction light source is recorded;
An exposure mechanism that exposes the organic photorefractive element to record the first pattern on the organic photorefractive element, and
The exposure mechanism is
A spatial light modulator for displaying a second pattern corresponding to the first pattern;
A relay optical system disposed between the spatial light modulator and the organic photorefractive element, wherein the second optical pattern displayed by the spatial light modulator is reduced and projected onto the organic photorefractive element. A system.

本発明による表示装置において、前記リレー光学系は、前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子とを結ぶ直線上に配置された第1レンズおよび第2レンズを有し、前記空間光変調器、前記有機フォトリフラクティブ素子、前記第1レンズおよび前記第2レンズは、4f光学系を構成するように、配置されていてもよい。   In the display device according to the present invention, the relay optical system includes a first lens and a second lens arranged on a straight line connecting the spatial light modulator and the organic photorefractive element, and the spatial light modulator, The organic photorefractive element, the first lens, and the second lens may be arranged to constitute a 4f optical system.

本発明による表示装置において、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の光軸と、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の光軸と、は非平行であってもよい。   In the display device according to the present invention, an optical axis of light projected onto the organic photorefractive element via the relay optical system and an optical axis of light projected onto the organic photorefractive element from the reproduction light source are not It may be parallel.

本発明による表示装置において、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の波長域の中心波長は、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の波長域の中心波長とは異なるようにしてもよい。   In the display device according to the present invention, the central wavelength of the wavelength range of light projected onto the organic photorefractive element via the relay optical system is the wavelength range of light projected onto the organic photorefractive element from the reproduction light source. It may be different from the center wavelength.

本発明による表示装置において、前記空間光変調器が複数設けられており、各空間光変調器で表示された第2パターンは、前記有機フォトリフラクティブ素子の互いに異なる領域に縮小投影されるようにしてもよい。   In the display device according to the present invention, a plurality of the spatial light modulators are provided, and the second pattern displayed by each spatial light modulator is reduced and projected onto different areas of the organic photorefractive element. Also good.

本発明による表示装置が、前記有機フォトリフラクティブ素子と前記リレー光学系および前記空間光変調器とを相対移動させる駆動機構を、さらに備え、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光と、前記再生光源からの前記再生照明光とが、前記有機フォトリフラクティブ素子に異なるタイミングで投射されるようにしてもよい。   The display device according to the present invention further includes a drive mechanism that relatively moves the organic photorefractive element, the relay optical system, and the spatial light modulator, and is projected onto the organic photorefractive element via the relay optical system. And the reproduction illumination light from the reproduction light source may be projected onto the organic photorefractive element at different timings.

本発明による表示装置において、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光と、前記再生光源からの前記再生照明光とが、前記有機フォトリフラクティブ素子に同時に投射されるようにしてもよい。   In the display device according to the present invention, the light projected onto the organic photorefractive element via the relay optical system and the reproduction illumination light from the reproduction light source are simultaneously projected onto the organic photorefractive element. May be.

本発明による表示装置において、前記第1パターンに対する前記第2パターンの縮小比率が、リレー光学系の光軸と直交する面上にある互いに交差する第1方向と第2方向とにおいて、異なるようにしてもよい。すなわち、第1パターンを有機フォトリフラクティブ素子へ投影する際の縮小比率が、リレー光学系の光軸と直交する面上に共に位置する互いに交差する第1方向と第2方向とにおいて、異なっていてもよい。   In the display device according to the present invention, the reduction ratio of the second pattern with respect to the first pattern may be different between the first direction and the second direction intersecting each other on a plane orthogonal to the optical axis of the relay optical system. May be. That is, the reduction ratio at the time of projecting the first pattern onto the organic photorefractive element is different between the first direction and the second direction intersecting each other located on the plane orthogonal to the optical axis of the relay optical system. Also good.

本発明による表示装置が、前記露光機構から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射された光の、有機フォトリフラクティブ素子を透過した後の光路上に設けられたフィルタ素子を、さらに備え、前記フィルタ素子は、前記露光機構からの光と同一波長域の光を遮光するようにしてもよい。また、本発明による表示装置において、前記フィルタ素子が、前記再生光源からの光と同一波長域の光を透過させるようにしてもよい。   The display device according to the present invention further includes a filter element provided on an optical path after the light projected from the exposure mechanism to the organic photorefractive element and transmitted through the organic photorefractive element, the filter element includes: You may make it light-shield the light of the same wavelength range as the light from the said exposure mechanism. In the display device according to the present invention, the filter element may transmit light in the same wavelength region as the light from the reproduction light source.

本発明による表示装置が、前記有機フォトリフラクティブ素子に投射された前記再生照明光のうちの0次光の光路上に設けられ当該0次光を吸収するビームストッパをさらに備えるようにしてもよい。   The display device according to the present invention may further include a beam stopper provided on an optical path of zero-order light of the reproduction illumination light projected on the organic photorefractive element and absorbing the zero-order light.

本発明によれば、像を表示し得る表示装置を小型化することができるとともに、当該装置によって表示される像の視域を拡大することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to reduce in size the display apparatus which can display an image, the visual field of the image displayed by the said apparatus can be expanded.

図1は、本発明の一実施の形態における表示装置の概略構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a display device according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1の空間光変調器に表示される第2パターンの一例を示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a second pattern displayed on the spatial light modulator of FIG. 1. 図3は、図1の有機フォトリフラクティブ素子に記録される第1パターンの一例を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a first pattern recorded on the organic photorefractive element of FIG. 1. 図4は、立体像が再生される様子を示す図。FIG. 4 is a diagram showing how a stereoscopic image is reproduced. 図5は、表示装置の一変形例を説明するための模式図。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a modification of the display device. 図6は、表示装置の他の変形例を説明するための模式図。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining another modification of the display device. 図7は、図6のVII−VII線に沿った表示装置の縦断面図。7 is a longitudinal sectional view of the display device taken along line VII-VII in FIG.

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図1〜図7は、本発明の一実施の形態並びにその変形例を説明するための図である。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1-7 is a figure for demonstrating one Embodiment and its modification of this invention. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.

図1〜図4は、本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち、図1は表示装置の概略構成を示す模式図であり、図4は、図1の部分拡大図である。図2は、空間光変調器によって表示される第2パターンの一例を示す平面図であり、図3は、露光機構を用いて有機フォトリフラクティブ素子を露光する際の第1パターンの一例を示す平面図である。   1 to 4 are diagrams for explaining an embodiment according to the present invention. Among these, FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the display device, and FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. FIG. 2 is a plan view showing an example of the second pattern displayed by the spatial light modulator, and FIG. 3 is a plan view showing an example of the first pattern when the organic photorefractive element is exposed using the exposure mechanism. FIG.

表示装置10は、デジタルデータとしてデータベース29a内に保管されている像データに対応する像81を表示するよう構成されている。この表示装置10は、図1に示すように、再生照明光45を射出する再生光源41を有した再生光源機構40と、再生光源41からの再生照明光45を回折する第1パターン48が記録される有機フォトリフラクティブ素子47と、を備えている。ここで、有機フォトリフラクティブ素子47の第1パターン48は、再生光源41からの再生照明光45を回折し、これによって、像81を再生する再生光45aを生成するよう構成されている。すなわち第1パターン48は、再生されるべき像に対応したホログラム干渉縞パターンとなっており、有機フォトリフラクティブ素子47は、ホログラムとして機能する。このような第1パターン48は、図1に示す露光機構35を用いた露光によって、より具体的には、露光装置35のフォトリフラクティブ素子47が表示する第2パターン28をフォトリフラクティブ素子47に縮小投影することによって、有機フォトリフラクティブ素子47に記録される。とりわけ、以下の説明では、図示されているように、奥行き感のある立体像を像81として再生する例について説明する。以下、表示装置10を構成する露光機構35、有機フォトリフラクティブ素子47および再生光源機構40について、この順番で説明していく。   The display device 10 is configured to display an image 81 corresponding to the image data stored in the database 29a as digital data. As shown in FIG. 1, the display device 10 records a reproduction light source mechanism 40 having a reproduction light source 41 that emits reproduction illumination light 45 and a first pattern 48 that diffracts the reproduction illumination light 45 from the reproduction light source 41. The organic photorefractive element 47 is provided. Here, the first pattern 48 of the organic photorefractive element 47 is configured to diffract the reproduction illumination light 45 from the reproduction light source 41, thereby generating reproduction light 45 a for reproducing the image 81. That is, the first pattern 48 is a hologram interference fringe pattern corresponding to the image to be reproduced, and the organic photorefractive element 47 functions as a hologram. Such a first pattern 48 is more specifically reduced to the photorefractive element 47 by the exposure using the exposure mechanism 35 shown in FIG. 1, more specifically, the second pattern 28 displayed by the photorefractive element 47 of the exposure apparatus 35. By projecting, it is recorded in the organic photorefractive element 47. In particular, in the following description, an example in which a stereoscopic image having a sense of depth is reproduced as an image 81 as shown in the drawing will be described. Hereinafter, the exposure mechanism 35, the organic photorefractive element 47, and the reproduction light source mechanism 40 constituting the display device 10 will be described in this order.

はじめに露光機構35について説明する。露光機構35は、図1に示すように、照明光25を出射する記録光源21を含む記録光源機構20と、記録光源21からの照明光25が投射される空間光変調器27と、空間光変調器27と有機フォトリフラクティブ素子47との間に配置されたリレー光学系30と、を有している。   First, the exposure mechanism 35 will be described. As shown in FIG. 1, the exposure mechanism 35 includes a recording light source mechanism 20 including a recording light source 21 that emits illumination light 25, a spatial light modulator 27 to which the illumination light 25 from the recording light source 21 is projected, and spatial light. A relay optical system 30 disposed between the modulator 27 and the organic photorefractive element 47.

このうち記録光源機構20は、記録光源21と、記録光源21から射出される照明光25の光軸に沿って次の順で配置されたコンデンサーレンズ22、コリメートレンズ23およびビープスプリッタ24と、を有している。コンデンサーレンズ22、コリメートレンズ23およびビームスプリッタ24は、空間光変調器27を照明するための照明光25のプロファイル整形および照明方向調節を行うための光学系である。図示された例では、この光学系を経た照明光25は、空間光変調器27の像形成面27aへの法線方向に進む平行光束として当該空間光変調器27に投射される。ただし、光学系は、図示したものに限られず、適宜変更することができる。照明光25は、例えば、狭いスペクトルを有するレーザー光からなっている。照明光25の波長は、有機フォトリフラクティブ素子47を構成する有機フォトリフラクティブ材料が当該波長に対する感度を有する限りにおいて特に限定されない。なお照明光25の波長とは、照明光25の波長域の中心波長λを意味している。 Among these, the recording light source mechanism 20 includes a recording light source 21, a condenser lens 22, a collimating lens 23, and a beep splitter 24 arranged in the following order along the optical axis of illumination light 25 emitted from the recording light source 21. Have. The condenser lens 22, the collimating lens 23, and the beam splitter 24 are an optical system for performing profile shaping and illumination direction adjustment of the illumination light 25 for illuminating the spatial light modulator 27. In the illustrated example, the illumination light 25 that has passed through this optical system is projected onto the spatial light modulator 27 as a parallel light beam that travels in the normal direction to the image forming surface 27 a of the spatial light modulator 27. However, the optical system is not limited to the illustrated one, and can be changed as appropriate. The illumination light 25 is made of laser light having a narrow spectrum, for example. The wavelength of the illumination light 25 is not particularly limited as long as the organic photorefractive material constituting the organic photorefractive element 47 has sensitivity to the wavelength. Note that the wavelength of the illumination light 25, which means a center wavelength lambda R of the wavelength range of the illumination light 25.

空間光変調器27は、フォトリフラクティブ素子47の第1パターン48に対応した第2パターン28を表示するよう構成された部材である。ここで「対応する」とは、後述するようにリレー光学系30を用いて空間光変調器27の第2パターン28をフォトリフラクティブ素子47に縮小投影することにより、像81を再生するための上述の第1パターン48が有機フォトリフラクティブ素子47に記録されるよう、第2パターン28が構成されていることを意味している。具体的には、第2パターン28は、そのピッチPが第1パターン48のピッチPよりも大きくなっている点において異なっている。 The spatial light modulator 27 is a member configured to display a second pattern 28 corresponding to the first pattern 48 of the photorefractive element 47. Here, “corresponding” means that the second pattern 28 of the spatial light modulator 27 is reduced and projected onto the photorefractive element 47 using the relay optical system 30 as described later, thereby reproducing the image 81. This means that the second pattern 28 is configured such that the first pattern 48 is recorded on the organic photorefractive element 47. Specifically, the second pattern 28 is different in that the pitch P 2 is larger than the pitch P 1 of the first pattern 48.

空間光変調器27に表示される第2パターン28の一例について説明する。なお図1に示すように、空間光変調器27には、空間光変調器27に電気的信号を入力する制御手段29bが接続されており、制御手段29bにはデータベース29aが接続されている。制御手段29bは、データベース29aに保管された像データに対応する第2パターン28が空間光変調器27に表示されるよう、空間光変調器27に入力される電気的信号を生成する。   An example of the second pattern 28 displayed on the spatial light modulator 27 will be described. As shown in FIG. 1, the spatial light modulator 27 is connected to control means 29b for inputting an electrical signal to the spatial light modulator 27, and the control means 29b is connected to a database 29a. The control unit 29b generates an electrical signal input to the spatial light modulator 27 so that the second pattern 28 corresponding to the image data stored in the database 29a is displayed on the spatial light modulator 27.

なお、制御手段29bは、計算機から構成されており、再生光源機構40からの再生照明光45を回折することによって所望の像81を再生する干渉縞パターンとしての第1パターン48を演算する。さらに、制御手段29bは、演算された第1パターン48を有機フォトリフラクティブ素子47に記録し得るよう、リレー光学系30の光学機能を考慮して、第1パターン48に対応した第2パターン28を演算する。そして、制御手段29bは空間光変調器27に電気的信号を送り、演算された第2パターン28を空間光変調器27に表示させる。   The control means 29b is composed of a computer, and calculates the first pattern 48 as an interference fringe pattern for reproducing the desired image 81 by diffracting the reproduction illumination light 45 from the reproduction light source mechanism 40. Further, the control means 29b considers the optical function of the relay optical system 30 so that the calculated first pattern 48 can be recorded in the organic photorefractive element 47, and the second pattern 28 corresponding to the first pattern 48 is changed. Calculate. Then, the control unit 29b sends an electrical signal to the spatial light modulator 27 and causes the spatial light modulator 27 to display the calculated second pattern 28.

図2は、空間光変調器27に表示される第2パターン28の一例を示す図である。図2に示すように、空間光変調器27は、複数の単位画素28eを含んでいる。各単位画素28eは、制御手段29bからの電気的入力に基づいて、第1の変調量で照明光25を変調する第1変調領域28a、または、第2の変調量で照明光25を変調する第2変調領域28bのいずれかになり得るものである。ここで、第1の変調量および第2の変調量は各々、所定の振幅変調量であってもよく、若しくは所定の位相変調量であってもよく、またはその両方が組み合わされたものであってもよい。このような空間光変調器27によれば、制御手段29bからの電気的入力に基づいて第1変調領域28aの分布および第2変調領域28bの分布を適宜変更することにより、第2パターン28を構成する任意の変調パターンを空間光変調器27上に表示させることができる。空間光変調器27としては、例えば、反射型液晶表示装置(LCoS)やデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)のような反射型の空間光変調器と、透過型液晶表示装置等の透過型の空間光変調器とのいずれも使用することができる。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the second pattern 28 displayed on the spatial light modulator 27. As shown in FIG. 2, the spatial light modulator 27 includes a plurality of unit pixels 28e. Each unit pixel 28e modulates the illumination light 25 with the first modulation area 28a that modulates the illumination light 25 with the first modulation amount or the second modulation amount based on the electrical input from the control means 29b. It can be one of the second modulation regions 28b. Here, each of the first modulation amount and the second modulation amount may be a predetermined amplitude modulation amount, a predetermined phase modulation amount, or a combination of both. May be. According to such a spatial light modulator 27, the second pattern 28 is changed by appropriately changing the distribution of the first modulation area 28a and the distribution of the second modulation area 28b based on the electrical input from the control means 29b. Arbitrary modulation patterns to be configured can be displayed on the spatial light modulator 27. As the spatial light modulator 27, for example, a reflective spatial light modulator such as a reflective liquid crystal display device (LCoS) or a digital micromirror device (DMD), and a transmissive spatial light such as a transmissive liquid crystal display device. Any of the modulators can be used.

ところで空間光変調器27においては、上述のように、各単位画素28eに割り当てられる変調量の分布に基づいて第2パターン28が構成される。この場合、単位画素28eの単位画素の寸法をdとし、第1変調領域28aおよび第2変調領域28bによって表現される第2パターン28の最小のパターン間ピッチをpとすると、p=2×dの関係が成立する。ここで、一般的な空間光変調器27において、実現され得る単位画素の寸法dは最小でも7μm程度であり、従って、最小のパターン間ピッチpは14μm程度になる。 In the spatial light modulator 27, as described above, the second pattern 28 is configured based on the distribution of the modulation amount assigned to each unit pixel 28e. In this case, the dimensions of the unit pixels in the unit pixel 28e is d, the minimum pattern pitch of the second pattern 28 represented by the first modulation region 28a and the second modulation region 28b and p 2, p 2 = 2 The relationship xd is established. Here, in the general spatial light modulator 27, the dimension d of the unit pixel that can be realized is at least about 7 μm, and therefore the minimum pattern pitch p 2 is about 14 μm.

図1に示すように、空間光変調器27に投射される照明光25は、空間光変調器27に表示される第2パターン28によって変調され、これによって変調光25aが生成されて空間光変調器27から射出される。変調光変調器27から射出された変調光25aは、ビームスプリッタ24を透過して、リレー光学系30へ進む。図1において、照明光25が一点鎖線で表されており、第1再生光25aが実線で表されている。また、図1において、後述する再生光45も一点鎖線で示されている。   As shown in FIG. 1, the illumination light 25 projected on the spatial light modulator 27 is modulated by the second pattern 28 displayed on the spatial light modulator 27, thereby generating a modulated light 25a to generate spatial light modulation. Ejected from the container 27. The modulated light 25 a emitted from the modulated light modulator 27 passes through the beam splitter 24 and proceeds to the relay optical system 30. In FIG. 1, the illumination light 25 is represented by a one-dot chain line, and the first reproduction light 25a is represented by a solid line. In FIG. 1, the reproduction light 45 described later is also indicated by a one-dot chain line.

なお、ビームスプリッタ24は、一例として、偏光ビームスプリッタから構成され得る。また、レーザー光源21が、ビームスプリッタ24で反射される偏光成分の照明光25を生成し、空間光変調器27が、反射型液晶表示装置(LCoS)からなるようにしてもよい。この例によれば、空間光変調器27が、照明光25を反射して変調光25aを生成する際に当該光の振動方向を90°変化させ、これにより、生成された変調光25aは、ビームスプリッタ24で反射されることなく、リレー光学系25へ向けて透過することができるようになる。   In addition, the beam splitter 24 can be comprised from a polarizing beam splitter as an example. Alternatively, the laser light source 21 may generate illumination light 25 having a polarization component reflected by the beam splitter 24, and the spatial light modulator 27 may be formed of a reflective liquid crystal display device (LCoS). According to this example, when the spatial light modulator 27 reflects the illumination light 25 to generate the modulated light 25a, the vibration direction of the light is changed by 90 °, whereby the generated modulated light 25a is The light can be transmitted toward the relay optical system 25 without being reflected by the beam splitter 24.

リレー光学系30は、第2パターン28に変調された変調光25aを有機フォトリフラクティブ素子47に縮小投影する。この結果、有機フォトリフラクティブ素子47は、像81を再生するための上述の第1パターン48にて露光されるようになる。   The relay optical system 30 reduces and projects the modulated light 25 a modulated by the second pattern 28 onto the organic photorefractive element 47. As a result, the organic photorefractive element 47 is exposed with the first pattern 48 for reproducing the image 81.

図示された例において、リレー光学系30は、空間光変調器27と有機フォトリフラクティブ素子47とを結ぶ直線上に配置された第1レンズ31および第2レンズ33を有している。そして、空間光変調器27、有機フォトリフラクティブ素子47、第1レンズ31および第2レンズ33は、4f光学系を構成するように、配置されている。より具体的には、次のように、空間光変調器27、有機フォトリフラクティブ素子47、第1レンズ31および第2レンズ33が配置されている。   In the illustrated example, the relay optical system 30 includes a first lens 31 and a second lens 33 arranged on a straight line connecting the spatial light modulator 27 and the organic photorefractive element 47. The spatial light modulator 27, the organic photorefractive element 47, the first lens 31, and the second lens 33 are arranged to constitute a 4f optical system. More specifically, the spatial light modulator 27, the organic photorefractive element 47, the first lens 31, and the second lens 33 are arranged as follows.

第1レンズ31は、その光軸が空間光変調器27と有機フォトリフラクティブ素子47とを結ぶ仮想直線Laと平行となるように配置されている。そして、第1レンズ31は、仮想直線Laが直交して横切る仮想面としてのフーリエ変換面32と、空間光変調器27との間に配置されている。第1レンズ31は、フーリエ変換面32および空間光変調器27の第2パターン28が形成される面27aのそれぞれから、仮想直線Laに沿ってその焦点距離fだけ離間した位置に、配置されている。同様に、第2レンズ33は、その光軸が仮想直線Laと平行となるようにして、フーリエ変換面32と有機フォトリフラクティブ素子47との間に配置されている。第2レンズ33は、フーリエ変換面32および有機フォトリフラクティブ素子47の露光機構35によって露光される面47aのそれぞれから、仮想直線Laに沿ってその焦点距離fだけ離間した位置に、配置されている。 The first lens 31 is arranged so that its optical axis is parallel to a virtual straight line La connecting the spatial light modulator 27 and the organic photorefractive element 47. The first lens 31 is disposed between the Fourier transform plane 32 as a virtual plane that the virtual straight line La intersects perpendicularly and the spatial light modulator 27. The first lens 31 from each face 27a of the second pattern 28 of the Fourier transform plane 32 and the spatial light modulator 27 is formed, at a position spaced the focal length f 1 along the imaginary straight line La, disposed ing. Similarly, the second lens 33 is disposed between the Fourier transform surface 32 and the organic photorefractive element 47 so that the optical axis thereof is parallel to the virtual straight line La. The second lens 33 from each side 47a, which is exposed by the exposure mechanism 35 of the Fourier transform plane 32 and organic photorefractive element 47, at a position spaced the focal length f 2 along the imaginary straight line La, it is located Yes.

このような、4f光学系によれば、空間光変調器27の第2パターン28が形成される面27aにおける光の波面情報を、有機フォトリフラクティブ素子47の露光機構35によって露光される面47aへ伝達することができる。これにより、有機フォトリフラクティブ素子47を予定したパターン光で露光して、有機フォトリフラクティブ素子47に所望のパターンを精度良く記録することが可能となる。   According to such a 4f optical system, the wavefront information of light on the surface 27a on which the second pattern 28 of the spatial light modulator 27 is formed is transferred to the surface 47a exposed by the exposure mechanism 35 of the organic photorefractive element 47. Can communicate. Thereby, the organic photorefractive element 47 can be exposed with a predetermined pattern light, and a desired pattern can be recorded on the organic photorefractive element 47 with high accuracy.

次に、有機フォトリフラクティブ素子47について説明する。有機フォトリフラクティブ素子47は、フォトリフラクティブ効果を発現する有機フォトリフラクティブ材料を用いて形成された素子である。ここで、フォトリフラクティブ効果とは、入射した光の空間的強度分布に応じて屈折率変化が誘起される現象のことである。したがって、有機フォトリフラクティブ素子47は、この有機フォトリフラクティブ材料のフォトリフラクティブ効果に起因して、所定のパターンで露光されると、露光されたパターンに対応したパターンで屈折率変調を来す。すなわち、有機フォトリフラクティブ素子47は、露光機構35によって露光されることにより、第1パターン48を屈折率分布として記録する。   Next, the organic photorefractive element 47 will be described. The organic photorefractive element 47 is an element formed using an organic photorefractive material that exhibits a photorefractive effect. Here, the photorefractive effect is a phenomenon in which a refractive index change is induced according to the spatial intensity distribution of incident light. Therefore, when the organic photorefractive element 47 is exposed in a predetermined pattern due to the photorefractive effect of the organic photorefractive material, the organic photorefractive element 47 performs refractive index modulation in a pattern corresponding to the exposed pattern. That is, the organic photorefractive element 47 records the first pattern 48 as a refractive index distribution by being exposed by the exposure mechanism 35.

図3は、有機フォトリフラクティブ素子47に記録される第1パターン48の一例を示す図である。有機フォトリフラクティブ素子47は、互いに異なる屈折率を有した第1屈折率領域48aおよび第2屈折率領域48bを有しており、この第1屈折率領域48aおよび第2屈折率領域48bによって第1パターン48が画成されている。第1パターン48は、第2パターン28を縮小したパターンとなっており、第1パターン48の第1屈折率領域48aが第2パターン28の第1変調領域28aに対応し、第1パターン48の第2屈折率領域48bが第2パターン28の第2変調領域28bに対応している。そして、第1パターン48のピッチPが第2パターン28のピッチPよりも小さくなっている。とりわけ、ここで説明する例においては、第1パターン48は第2パターン28と相似なパターンとなっており、図2および図3におけるX軸方向に沿った第1パターン48の第2パターン28に対する比率は、図2および図3におけるY軸方向に沿った第1パターン48の第2パターン28に対する比率と同一になっている。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the first pattern 48 recorded on the organic photorefractive element 47. The organic photorefractive element 47 has a first refractive index region 48a and a second refractive index region 48b having different refractive indexes, and the first refractive index region 48a and the second refractive index region 48b are used as the first refractive index region 48a. A pattern 48 is defined. The first pattern 48 is a reduced pattern of the second pattern 28, the first refractive index region 48 a of the first pattern 48 corresponds to the first modulation region 28 a of the second pattern 28, and the first pattern 48 The second refractive index region 48 b corresponds to the second modulation region 28 b of the second pattern 28. The pitch P 1 of the first pattern 48 is smaller than the pitch P 2 of the second pattern 28. In particular, in the example described here, the first pattern 48 is similar to the second pattern 28, and the first pattern 48 along the X-axis direction in FIGS. 2 and 3 corresponds to the second pattern 28. The ratio is the same as the ratio of the first pattern 48 to the second pattern 28 along the Y-axis direction in FIGS. 2 and 3.

有機フォトリフラクティブ素子47に用いられる有機フォトリフラクティブ材料は、露光機構35から照射される変調光25aの波長域に対して、すなわち、記録光源21で生成される照明光25の波長域に対して感度を有する限りにおいて、特に限定されない。したがって、屈折率変調に電界印加が必要となる電界型の有機フォトリフラクティブ材料および屈折率変調に電界印加が不必要な非電界型の有機フォトリフラクティブ材料のいずれをも、有機フォトリフラクティブ素子47に用いることができる。また、露光を停止した際に露光パターンに対応した屈折率分布が消去される非メモリ型(非保持型)の有機フォトリフラクティブ材料、および、露光を停止した後の一定の期間の間または露光を停止して後から次の露光が開始されるまでの間、露光パターンに対応した屈折率分布が維持される性質を有したメモリ型(保持型)の有機フォトリフラクティブ材料のいずれをも、有機フォトリフラクティブ素子47に用いることができる。   The organic photorefractive material used for the organic photorefractive element 47 is sensitive to the wavelength range of the modulated light 25 a irradiated from the exposure mechanism 35, that is, the wavelength range of the illumination light 25 generated by the recording light source 21. As long as it has, it will not specifically limit. Therefore, both an electric field type organic photorefractive material that requires an electric field application for refractive index modulation and a non-electric field type organic photorefractive material that does not require an electric field application for refractive index modulation are used for the organic photorefractive element 47. be able to. In addition, a non-memory type (non-holding type) organic photorefractive material in which the refractive index distribution corresponding to the exposure pattern is erased when the exposure is stopped, and a certain period of time or after the exposure is stopped Any of the memory-type (holding-type) organic photorefractive materials having the property that the refractive index distribution corresponding to the exposure pattern is maintained until the next exposure is started after the stop. It can be used for the refraction element 47.

次に、再生光源機構40について説明する。再生光源機構40は、再生光源41と、再生光源41から射出される再生照明光45の光軸に沿って順に配置されたコンデンサーレンズ42およびコリメートレンズ43と、を有している。コンデンサーレンズ42およびコリメートレンズ43は、有機フォトリフラクティブ素子47を照明するための再生照明光45のプロファイルを整形するための光学系であり、適宜変更可能である。図示された例では、再生光源機構40からの再生照明光45は、有機フォトリフラクティブ素子47の露光される面47aへの法線方向に対して傾斜して進む平行光束として、当該有機フォトリフラクティブ素子47に投射される。すなわち、露光機構35から投射されて有機フォトリフラクティブ素子47の露光面47aへの法線方向に沿って進む変調光25aの光軸と、再生光源機構40から有機フォトリフラクティブ素子47に投射される再生照明光45の光軸と、は非平行となっている。なおここで、再生照明光45の光軸とは、再生照明光45が平行光束の場合には、その進行方向と平行な方向のことであり、再生照明光45が発散光束の場合には、発散点と有機フォトリフラクティブ素子47の中心とを結ぶ方向のことであり、再生照明光45が収束光束の場合には、収束点と有機フォトリフラクティブ素子47の中心とを結ぶ方向のことである。   Next, the reproduction light source mechanism 40 will be described. The reproduction light source mechanism 40 includes a reproduction light source 41, and a condenser lens 42 and a collimator lens 43 that are sequentially arranged along the optical axis of the reproduction illumination light 45 emitted from the reproduction light source 41. The condenser lens 42 and the collimating lens 43 are optical systems for shaping the profile of the reproduction illumination light 45 for illuminating the organic photorefractive element 47, and can be changed as appropriate. In the illustrated example, the reproduction illumination light 45 from the reproduction light source mechanism 40 is converted into a parallel light flux that is inclined with respect to a normal direction to the exposed surface 47a of the organic photorefractive element 47, and the organic photorefractive element. 47 is projected. That is, the optical axis of the modulated light 25a projected from the exposure mechanism 35 and traveling along the normal direction to the exposure surface 47a of the organic photorefractive element 47, and the reproduction projected from the reproduction light source mechanism 40 to the organic photorefractive element 47. The optical axis of the illumination light 45 is not parallel. Here, the optical axis of the reproduction illumination light 45 is a direction parallel to the traveling direction when the reproduction illumination light 45 is a parallel light beam, and when the reproduction illumination light 45 is a divergent light beam, This is the direction connecting the divergence point and the center of the organic photorefractive element 47. When the reproduction illumination light 45 is a convergent light beam, it is the direction connecting the convergence point and the center of the organic photorefractive element 47.

再生光源41は、狭いスペクトルを有する光を射出するレーザー光源やLED光源として構成されている。再生照明光45の波長は、特に限定されるものではないが、有機フォトリフラクティブ素子47を構成する有機フォトリフラクティブ材料が当該波長に対して感度を有していないことが好ましい。この場合、後に言及する図4に示された例のように、変調光(露光光)25aを有機フォトリフラクティブ素子47に投射することによる有機フォトリフラクティブ素子47への第1パターン48の記録と、再生照明光45を有機フォトリフラクティブ素子47に投射することによる像81の再生とを、同時に行うことが可能となる。なお再生照明光45の波長とは、再生照明光45の波長域の中心波長λを意味している。すなわち、ここでは、リレー光学系30を介して有機フォトリフラクティブ素子47に投射される光25aの波長域の中心波長λが、再生光源41から有機フォトリフラクティブ素子47に投射される光45の波長域λの中心波長と異なっている例について説明した。 The reproduction light source 41 is configured as a laser light source or an LED light source that emits light having a narrow spectrum. The wavelength of the reproduction illumination light 45 is not particularly limited, but the organic photorefractive material constituting the organic photorefractive element 47 is preferably not sensitive to the wavelength. In this case, as in the example shown in FIG. 4 to be described later, recording the first pattern 48 on the organic photorefractive element 47 by projecting the modulated light (exposure light) 25a onto the organic photorefractive element 47; It is possible to simultaneously reproduce the image 81 by projecting the reproduction illumination light 45 onto the organic photorefractive element 47. The wavelength of the reproduction illumination light 45 means the center wavelength λ S in the wavelength region of the reproduction illumination light 45. That is, here, the center wavelength λ R of the wavelength region of the light 25 a projected onto the organic photorefractive element 47 via the relay optical system 30 is the wavelength of the light 45 projected onto the organic photorefractive element 47 from the reproduction light source 41. The example different from the center wavelength of the region λ S has been described.

次に、以上のような構成からなる表示装置10を用いて像を再生する方法について説明する。   Next, a method for reproducing an image using the display device 10 having the above configuration will be described.

まず、制御手段29bが、データベース29aに保存された像データに基づき、すなわち、表示装置10によって表示されるべき像81の像データに基づき、当該像81を再生し得る第1パターン48を演算する。具体的には、制御手段29bは、再生されるべき像81からの物体光と参照光との干渉によって生じる干渉縞のパターンを第1パターン48としてシミュレーションする。   First, the control means 29b calculates the first pattern 48 that can reproduce the image 81 based on the image data stored in the database 29a, that is, based on the image data of the image 81 to be displayed by the display device 10. . Specifically, the control unit 29b simulates, as the first pattern 48, an interference fringe pattern generated by interference between the object light from the image 81 to be reproduced and the reference light.

このシミュレーションにおいて、物体光は、像が再生されるべき位置から有機フォトリフラクティブ素子47の各位置に向かう光、言い換えると、第1パターン48で回折された再生照明光45の回折光(すなわち、再生光45a)と逆向きに進んで有機フォトリフラクティブ素子47の各位置に向かう光とし、参照光は、有機フォトリフラクティブ素子47を基準として再生照明光45と共役な光とする。第1パターン48は、このシミュレーションにおいて、有機フォトリフラクティブ素子47の位置に生じる物体光と参照光との干渉パターンとして、計算されることになる。このような第1パターン48の演算は、例えばJP2011−35899Aに開示されているように、いわゆる計算機合成ホログラム(CGH)技術として知られており、ここでの更に詳細な説明は省略する。   In this simulation, the object light travels from the position where the image is to be reproduced to each position of the organic photorefractive element 47, in other words, the diffracted light of the reproduction illumination light 45 diffracted by the first pattern 48 (that is, the reproduction light). The light proceeds in the opposite direction to the light 45 a) and travels to each position of the organic photorefractive element 47, and the reference light is conjugated with the reproduction illumination light 45 on the basis of the organic photorefractive element 47. The first pattern 48 is calculated as an interference pattern between the object light and the reference light generated at the position of the organic photorefractive element 47 in this simulation. Such calculation of the first pattern 48 is known as a so-called computer-generated hologram (CGH) technique as disclosed in, for example, JP2011-35899A, and a detailed description thereof will be omitted here.

制御手段29bは、さらに、演算された第1パターン48を有機フォトリフラクティブ素子47に記録し得るよう、空間光変調器27によって表示されるべき第2パターン28を計算する。具体的には、空間光変調器27と有機フォトリフラクティブ素子47との間に配置され、空間光変調器27からの変調光25aを有機フォトリフラクティブ素子47に縮小投影するリレー光学系30の光学的機能を考慮して、第2パターン28を計算する。例えばここで説明したリレー光学系30は、第2パターン28を相似的に縮小した第1パターン48に変換して、有機フォトリフラクティブ素子47に投影する。したがって、この例では、制御手段29bによって計算される第2パターン28は、第1パターン48を平面的に拡大したパターンとして算出されるようになる。   The control unit 29 b further calculates the second pattern 28 to be displayed by the spatial light modulator 27 so that the calculated first pattern 48 can be recorded in the organic photorefractive element 47. Specifically, the optical system of the relay optical system 30 that is disposed between the spatial light modulator 27 and the organic photorefractive element 47 and projects the modulated light 25a from the spatial light modulator 27 on the organic photorefractive element 47 in a reduced scale. The second pattern 28 is calculated in consideration of the function. For example, the relay optical system 30 described here converts the second pattern 28 into a first pattern 48 that is similarly reduced, and projects the first pattern 48 onto the organic photorefractive element 47. Therefore, in this example, the second pattern 28 calculated by the control unit 29b is calculated as a pattern obtained by enlarging the first pattern 48 in a plane.

以上のようにして、制御手段29bは、データベース29aに保存された像データに基づいて第1パターン48および第2パターン28を演算し、算出された第2パターン28が空間光変調器27に表示されるよう、空間光変調器27に電気信号を送信する。なお、計算機合成ホログラム技術において広く行われているように、計算機からなる制御手段29bは、平面像(二次元像)だけでなく、図1や図4に示された立体像(三次元像)を再生するための干渉縞パターンとしての第2パターン48を演算することもできる。   As described above, the control unit 29b calculates the first pattern 48 and the second pattern 28 based on the image data stored in the database 29a, and the calculated second pattern 28 is displayed on the spatial light modulator 27. Thus, an electrical signal is transmitted to the spatial light modulator 27. As widely used in the computer-generated hologram technique, the computer control unit 29b is not only a plane image (two-dimensional image) but also a three-dimensional image (three-dimensional image) shown in FIGS. It is also possible to calculate the second pattern 48 as an interference fringe pattern for reproducing.

空間光変調器27は、第2パターン28を表示するように制御手段29bに駆動された状態で、記録光源機構20から照明光25を照射される。空間光変調器27は、照明光25を第2パターン28のパターン光に変調し、パターン光としての変調光25aを、リレー光学系30へ向けて射出する。リレー光学系30は、変調光25aを有機フォトリフラクティブ素子47に縮小投影する。   The spatial light modulator 27 is irradiated with the illumination light 25 from the recording light source mechanism 20 while being driven by the control unit 29 b so as to display the second pattern 28. The spatial light modulator 27 modulates the illumination light 25 into the pattern light of the second pattern 28 and emits the modulated light 25 a as the pattern light toward the relay optical system 30. The relay optical system 30 reduces and projects the modulated light 25 a onto the organic photorefractive element 47.

この結果、有機フォトリフラクティブ素子47は、露光機構35によって、第2パターン28を縮小した第1パターン48で露光されることになる。有機フォトリフラクティブ素子47は、露光機構35からの露光光である変調光25aの波長λ、言い換えると、記録光源21で生成される照明光25の波長λに感度を有している。このため、変調光25aによって、有機フォトリフラクティブ素子47をなす有機フォトリフラクティブ材料のフォトリフラクティブ効果が誘起され、有機フォトリフラクティブ素子47の内部で、第1パターン48で屈折率の変調が生じる。すなわち、第1パターン48が、屈折率変調パターンとして、有機フォトリフラクティブ素子47に記録される。 As a result, the organic photorefractive element 47 is exposed with the first pattern 48 obtained by reducing the second pattern 28 by the exposure mechanism 35. Organic photorefractive element 47, the wavelength lambda R of the exposure light from the exposure mechanism 35 modulated light 25a, in other words, has a sensitivity in the wavelength lambda R of the illumination light 25 generated by the recording light source 21. Therefore, the photorefractive effect of the organic photorefractive material forming the organic photorefractive element 47 is induced by the modulated light 25 a, and the refractive index is modulated in the first pattern 48 inside the organic photorefractive element 47. That is, the first pattern 48 is recorded on the organic photorefractive element 47 as a refractive index modulation pattern.

なお、上述したように、空間光変調器27、有機フォトリフラクティブ素子47、リレー光学系30をなす第1レンズ31および第2レンズ33は、4f光学系を構成するように、配置されている。したがって、空間光変調器27の第2パターン28が形成される面27aにおける光の波面情報を、そのまま、有機フォトリフラクティブ素子47の露光機構35によって露光される面47aへ伝達することができる。これにより、有機フォトリフラクティブ素子47を予定したパターン光で露光して、有機フォトリフラクティブ素子47に所望の第1パターン48を精度良く記録することが可能となる。加えて、有機フォトリフラクティブ素子47に対する露光機構35の配置が簡略化され、表示装置10を小型化することも可能となる。   As described above, the spatial light modulator 27, the organic photorefractive element 47, and the first lens 31 and the second lens 33 constituting the relay optical system 30 are arranged so as to constitute a 4f optical system. Therefore, the wavefront information of the light on the surface 27 a on which the second pattern 28 of the spatial light modulator 27 is formed can be transmitted to the surface 47 a exposed by the exposure mechanism 35 of the organic photorefractive element 47 as it is. As a result, the organic photorefractive element 47 can be exposed with a predetermined pattern light, and the desired first pattern 48 can be recorded on the organic photorefractive element 47 with high accuracy. In addition, the arrangement of the exposure mechanism 35 with respect to the organic photorefractive element 47 is simplified, and the display device 10 can be downsized.

図4に示された例では、このような露光機構35を用いた有機フォトリフラクティブ素子47の露光と並行して、再生光源機構40からの再生照明光45が投射される。すなわち、この表示装置10では、有機フォトリフラクティブ素子47への第1パターン48の記録と並行して、記録された第1パターン48で回折されて像81を再生する再生照明光45が、有機フォトリフラクティブ素子47に投射される。以上のようにして、表示装置10によって像81が表示され、当該像81が観察者によって観察されるようになる。   In the example shown in FIG. 4, the reproduction illumination light 45 from the reproduction light source mechanism 40 is projected in parallel with the exposure of the organic photorefractive element 47 using such an exposure mechanism 35. That is, in this display device 10, in parallel with the recording of the first pattern 48 on the organic photorefractive element 47, the reproduction illumination light 45 that is diffracted by the recorded first pattern 48 and reproduces the image 81 is generated by the organic photorefractive element 47. It is projected onto the refraction element 47. As described above, the image 81 is displayed by the display device 10, and the image 81 is observed by the observer.

計算機合成ホログラム技術において広く行われているように、制御手段29bは、平面像(二次元像)だけでなく立体像(三次元像)を再生するための干渉縞パターンを第2パターン48として演算することができる。したがって、図1および図4に示すように、表示装置10は、三次元像81を再生することができる。また、有機フォトリフラクティブ素子47への第1パターン48の書き換えが可能であることから、表示装置10によって表示される像81を変化させることができる。したがって、このような表示装置10は、種々の用途、例えばデジタルサイネージに好適に用いられ得る。   As widely performed in computer-generated hologram technology, the control unit 29b calculates an interference fringe pattern for reproducing not only a planar image (two-dimensional image) but also a three-dimensional image (three-dimensional image) as the second pattern 48. can do. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 4, the display device 10 can reproduce the three-dimensional image 81. In addition, since the first pattern 48 can be rewritten to the organic photorefractive element 47, the image 81 displayed by the display device 10 can be changed. Therefore, such a display device 10 can be suitably used for various applications such as digital signage.

とりわけ、ここで説明した表示装置10は、変調光25aと再生照明光45が同時期に有機フォトリフラクティブ素子47に照射され、有機フォトリフラクティブ素子47への第1パターン48の記録と像81の再生が並行して行われている。このため、制御手段49bの計算速度や有機フォトリフラクティブ素子47の記録速度等にも依存するが、表示される像81の切り換えを高速で行うことができる点において好ましい。この使用態様においては、有機フォトリフラクティブ素子47をなす有機フォトリフラクティブ材料として、非露光時に屈折率変調パターンを保持しない非メモリ型の有機フォトリフラクティブ材料が好適に用いられる。また、有機フォトリフラクティブ素子47をなす有機フォトリフラクティブ材料が、変調光25aに対して感度を有するものの再生照明光45に対して感度を有さない場合には、第1パターン48の記録と並行した再生照明光45の投射によって、第1パターン48の記録精度の低下を引き起こすことはない。   In particular, in the display device 10 described here, the modulated light 25a and the reproduction illumination light 45 are irradiated to the organic photorefractive element 47 at the same time, and the first pattern 48 is recorded on the organic photorefractive element 47 and the image 81 is reproduced. Are done in parallel. Therefore, although it depends on the calculation speed of the control means 49b, the recording speed of the organic photorefractive element 47, and the like, it is preferable in that the displayed image 81 can be switched at high speed. In this usage mode, as the organic photorefractive material forming the organic photorefractive element 47, a non-memory type organic photorefractive material that does not retain a refractive index modulation pattern during non-exposure is suitably used. Further, when the organic photorefractive material forming the organic photorefractive element 47 is sensitive to the modulated light 25a but not sensitive to the reproduction illumination light 45, it is parallel to the recording of the first pattern 48. The projection of the reproduction illumination light 45 does not cause a decrease in the recording accuracy of the first pattern 48.

ところで、再生照明光が干渉縞パターンで回折される際の回折角度は、干渉縞パターンの縞のピッチと回折される再生照明光の波長とに依存して決まる。具体的には、再生照明光を回折可能な範囲は、干渉縞パターンの縞のピッチpと光の波長λとを用いて表すと、再生照明光の0次光の進行方向に対して2arcsin(λ/p)°の角度範囲となる。このため、従来技術の欄でも言及したように、空間光変調器に表示される干渉縞パターンによって再生照明光を回折して像を再生しようとすると、空間光変調器の画素ピッチの製造限界から、十分な回折角度範囲を確保することができなかった。このため、従来の表示装置では、観察者が像を確認することができる角度範囲、すなわち視域が狭くなるという不具合が生じていた。   By the way, the diffraction angle when the reproduction illumination light is diffracted by the interference fringe pattern is determined depending on the fringe pitch of the interference fringe pattern and the wavelength of the reproduction illumination light to be diffracted. Specifically, the range in which the reproduction illumination light can be diffracted is expressed by 2 arcsin () with respect to the traveling direction of the zero-order light of the reproduction illumination light, when expressed using the fringe pitch p of the interference fringe pattern and the light wavelength λ. The angular range is λ / p) °. For this reason, as mentioned in the section of the prior art, when an image is reproduced by diffracting the reproduction illumination light by the interference fringe pattern displayed on the spatial light modulator, the pixel pitch of the spatial light modulator is limited due to the manufacturing limit. A sufficient diffraction angle range could not be secured. For this reason, the conventional display device has a problem in that the angle range in which the observer can confirm the image, that is, the viewing area becomes narrow.

一方、ここで説明した表示装置10によれば、リレー光学系30を用いて、空間光変調器27に表示された第2パターン28を有機フォトリフラクティブ素子47に縮小投影している。すなわち、第2パターン28よりも短ピッチの縞で構成された第1パターン48、言い換えると、空間光変調器27の画素ピッチよりも短ピッチの縞で構成された第1パターン48で、有機フォトリフラクティブ素子47を露光することができる。このため、第1パターン48の縞のピッチPと再生照明光の波長λとを用いて「2arcsin(λ/P)°」の角度範囲と表される視域を効果的に拡大することができる。またこれにともなって、この表示装置10によって、一つの像81内で観察角度が実質的に変化するようになる比較的に大きな像81を、縁部まで明瞭に観察され得るように、再生することも可能となる。 On the other hand, according to the display device 10 described here, the second pattern 28 displayed on the spatial light modulator 27 is reduced and projected onto the organic photorefractive element 47 using the relay optical system 30. That is, the first pattern 48 composed of stripes having a pitch shorter than that of the second pattern 28, in other words, the first pattern 48 composed of stripes having a pitch shorter than the pixel pitch of the spatial light modulator 27, The refraction element 47 can be exposed. For this reason, the viewing area represented by the angle range of “2 arcsin (λ S / P 1 ) °” is effectively enlarged using the stripe pitch P 1 of the first pattern 48 and the wavelength λ S of the reproduction illumination light. can do. Accordingly, the display device 10 reproduces a relatively large image 81 whose viewing angle changes substantially in one image 81 so that the edge can be clearly observed. It is also possible.

なお、図4に示すように、本実施の形態では、有機フォトリフラクティブ素子47に投射された再生照明光45のうちの0次光45bの光路
上に、すなわち、有機フォトリフラクティブ素子47に投射された再生照明光45のうちの有機フォトリフラクティブ素子47に記録された第1パターン48で回折することなく当該有機フォトリフラクティブ素子47を透過した光45bの光路上に、ビームストッパ51が設けられている。このビームストッパ51は、0次光45bを吸収するように構成されている。このようなビームストッパとしては、0次光45bを吸収し得る機能を有した部材、例えば、黒色の光吸収性ゴム材料や無機酸化物、一例として、黒アルマイト処理したアルミニウム等を用いることができる。また、ビームストッパ51が、図4に示すように表示装置10のケーシング11の一部を構成するようにしてもよいし、あるいは、ケーシング11に固定されるようにしてもよい。図4に示された例では、観察者は、ケーシング11に形成された窓11aから像81を観察するようになっており、この窓11aは、有機フォトリフラクティブ素子47に投射された再生照明光45のうちの0次光45bの光路からずれた位置に配置され、観察者が0次光45bを観察してしまうことが防止されるようになっている。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the light is projected onto the optical path of the zero-order light 45 b of the reproduction illumination light 45 projected onto the organic photorefractive element 47, that is, onto the organic photorefractive element 47. A beam stopper 51 is provided on the optical path of the light 45 b that has passed through the organic photorefractive element 47 without being diffracted by the first pattern 48 recorded in the organic photorefractive element 47 in the reproduced illumination light 45. . The beam stopper 51 is configured to absorb the zero-order light 45b. As such a beam stopper, a member having a function capable of absorbing the 0th-order light 45b, for example, a black light-absorbing rubber material or an inorganic oxide, for example, black anodized aluminum or the like can be used. . Further, the beam stopper 51 may constitute a part of the casing 11 of the display device 10 as shown in FIG. 4 or may be fixed to the casing 11. In the example shown in FIG. 4, the observer observes the image 81 from the window 11 a formed in the casing 11, and the window 11 a is reproduced illumination light projected on the organic photorefractive element 47. 45 is arranged at a position shifted from the optical path of the 0th-order light 45b so that the observer is prevented from observing the 0th-order light 45b.

また、図4に示すように、本実施の形態では、露光機構35から有機フォトリフラクティブ素子47に投射された光25aの、有機フォトリフラクティブ素子47を透過した後の光路上に、フィルタ素子49が設けられている。このフィルタ素子49は、露光機構35からの光25aと同一波長域の光を吸収または反射すること等によって、当該光の透過を規制し得るように構成されている。その一方で、このフィルタ素子49は、再生光源41からの再生照明光45と同一波長域の光を透過させるようになっている。すなわち、フィルタ素子49は、像81を再生する再生光45aの透過を可能にしながら、第1パターン48の記録に用いられた変調光25aの自由な透過を防止するようになっている。このようなフィルタ素子49として、バンドパスフィルタやダイクロイックミラーを用いることができる。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, a filter element 49 is provided on the optical path of the light 25 a projected from the exposure mechanism 35 onto the organic photorefractive element 47 after passing through the organic photorefractive element 47. Is provided. The filter element 49 is configured to be able to regulate the transmission of light by absorbing or reflecting light in the same wavelength region as the light 25 a from the exposure mechanism 35. On the other hand, the filter element 49 transmits light in the same wavelength region as the reproduction illumination light 45 from the reproduction light source 41. That is, the filter element 49 prevents free transmission of the modulated light 25a used for recording the first pattern 48 while allowing transmission of the reproduction light 45a for reproducing the image 81. As such a filter element 49, a band pass filter or a dichroic mirror can be used.

以上のような本実施の形態によれば、再生照明光45を回折して像81を再生し得るホログラム干渉縞パターンとしての第1パターン48が記録される記録媒体として、有機フォトリフラクティブ素子47が用いられている。このため、物体光および参照光の2光束を用いて干渉縞パターンを記録する必要のあるフォトリフラクティブ結晶を用いた場合とは異なり、一光束のみを用いた露光によって、すなわち、空間光変調器27で表示された第2パターン28を有機フォトリフラクティブ素子47に投影することによって、有機フォトリフラクティブ素子47に第1パターン48を記録することが可能となる。これにより、表示装置10内における光路設計を大幅に簡略化することができ、結果として、表示装置10を大幅に小型化することができる。   According to the present embodiment as described above, the organic photorefractive element 47 is used as a recording medium on which the first pattern 48 as a hologram interference fringe pattern capable of reproducing the image 81 by diffracting the reproduction illumination light 45 is recorded. It is used. Therefore, unlike the case of using a photorefractive crystal that needs to record an interference fringe pattern using two light beams of the object light and the reference light, exposure by using only one light beam, that is, the spatial light modulator 27. By projecting the second pattern 28 displayed on the organic photorefractive element 47, the first pattern 48 can be recorded on the organic photorefractive element 47. Thereby, the optical path design in the display device 10 can be greatly simplified, and as a result, the display device 10 can be greatly reduced in size.

また、本実施の形態によれば、一光束での露光が可能となることから、簡便な構成からなるリレー光学系30を用いて、空間光変調器27に表示された第2パターン28を有機フォトリフラクティブ素子47に縮小投影することができる。これにより、第2パターン28よりも短ピッチの縞で構成された第1パターン48、言い換えると、空間光変調器27の画素ピッチよりも短ピッチの縞で構成された第1パターン48で、有機フォトリフラクティブ素子47を露光することができる。すなわち、本実施の形態によれば、簡便な構成からなるリレー光学系30を用いることによって表示装置10が全体として大型化されることを効果的に防止しながら、空間光変調器27の画素ピッチの制約を受けることなく、表示装置によって表示される像10が観察され得る視域、すなわち、干渉縞パターンの縞のピッチpと再生照明光の波長λとを用いて表される「2arcsin(λ/p)°」の角度範囲を効果的に拡大することができる。   Further, according to the present embodiment, since exposure with one light beam is possible, the second pattern 28 displayed on the spatial light modulator 27 is organically formed using the relay optical system 30 having a simple configuration. Reduction projection can be performed on the photorefractive element 47. As a result, the first pattern 48 composed of stripes with a pitch shorter than that of the second pattern 28, in other words, the first pattern 48 composed of stripes with a pitch shorter than the pixel pitch of the spatial light modulator 27, is organic. The photorefractive element 47 can be exposed. That is, according to the present embodiment, the pixel pitch of the spatial light modulator 27 is effectively prevented while using the relay optical system 30 having a simple configuration to effectively prevent the display device 10 from being enlarged as a whole. Without being restricted, the viewing zone in which the image 10 displayed by the display device can be observed, that is, “2arcsin (λ) represented by the fringe pitch p of the interference fringe pattern and the wavelength λ of the reproduction illumination light. The angle range of “/ p) °” can be effectively expanded.

加えて、本実施の形態で採用された有機フォトリフラクティブ素子47は、フォトリフラクティブ結晶と比較して、フレキシブル性を有し且つ大面積化が可能である。このため、表示装置10の設計の自由度を大幅に拡大させることができ、例えば後述する変形例のように、有機フォトリフラクティブ素子47を円筒状に構成することも可能となる。   In addition, the organic photorefractive element 47 employed in the present embodiment has flexibility and a large area compared to the photorefractive crystal. For this reason, the freedom degree of design of the display apparatus 10 can be expanded greatly, for example, the organic photorefractive element 47 can also be comprised cylindrically like the modification mentioned later.

さらに、本実施の形態で採用された有機フォトリフラクティブ素子47は、ホログラム素子用の材料として最も一般的な部類に属するフォトポリマーと比較して、干渉縞パターンの書き換え、言い換えると記録し直しが可能である点で優れるだけでなく、感度調節によって明るい環境下での第1パターン48の記録が可能となる。したがって、表示装置10のケーシング11の構成を簡略化することや、表示装置10の配置場所の制約が緩和されて、種々の用途への表示装置10の適用が可能となる。   Further, the organic photorefractive element 47 employed in the present embodiment can rewrite the interference fringe pattern, that is, re-record, in comparison with the photopolymer belonging to the most general category as the material for the hologram element. In addition, the first pattern 48 can be recorded in a bright environment by adjusting the sensitivity. Therefore, the configuration of the casing 11 of the display device 10 can be simplified, restrictions on the arrangement location of the display device 10 can be relaxed, and the display device 10 can be applied to various uses.

また、本実施の形態によれば、リレー光学系30を介して有機フォトリフラクティブ素子47に投影される光の光軸と、再生光源41から有機フォトリフラクティブ素子47に投射される光の光軸とが、非平行となっている。このような形態によれば、露光機構35からの変調光25aの進行方向及び/又は再生照明光45の0次光45bの進行方向とは異なる方向から観察される像81を再生しやすくすることができる。   Further, according to the present embodiment, the optical axis of light projected onto the organic photorefractive element 47 via the relay optical system 30, and the optical axis of light projected onto the organic photorefractive element 47 from the reproduction light source 41 However, they are non-parallel. According to such a form, the image 81 observed from a direction different from the traveling direction of the modulated light 25a from the exposure mechanism 35 and / or the traveling direction of the zero-order light 45b of the reproduction illumination light 45 can be easily reproduced. Can do.

さらに、本実施の形態によれば、リレー光学系30を介して有機フォトリフラクティブ素子47に投影される変調光25aの波長域の中心波長長λが、再生光源41から有機フォトリフラクティブ素子47に投射される再生照明光45の波長域の中心波長λとは異なっている。このような形態によれば、有機フォトリフラクティブ素子47が再生照明光45の波長λに感度を持たないように設定することができ、この場合、再生照明光45が有機フォトリフラクティブ素子47に記録される第1パターン48に影響を及ぼすことが回避され得る。これにより、有機フォトリフラクティブ素子47へ高精度に第1パターン48を記録し、所望の像81を再生することが可能となる。 Furthermore, according to the present embodiment, the center wavelength length λ R of the wavelength region of the modulated light 25 a projected onto the organic photorefractive element 47 via the relay optical system 30 is changed from the reproduction light source 41 to the organic photorefractive element 47. This is different from the center wavelength λ S in the wavelength region of the reproduction illumination light 45 to be projected. According to such a form, the organic photorefractive element 47 can be set so as not to be sensitive to the wavelength λ S of the reproduction illumination light 45. In this case, the reproduction illumination light 45 is recorded in the organic photorefractive element 47. Influencing the first pattern 48 to be performed can be avoided. As a result, the first pattern 48 can be recorded on the organic photorefractive element 47 with high accuracy, and a desired image 81 can be reproduced.

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。   Note that various modifications can be made to the above-described embodiment. Hereinafter, an example of modification will be described with reference to the drawings. In the following description and the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above embodiment are used for the parts that can be configured in the same manner as in the above embodiment. A duplicate description is omitted.

例えば、上述した実施の形態において、有機フォトリフラクティブ素子47への第1パターン48の記録と、像81の再生とが、同時に実施される例を示したが、これに限られない。図5に示された例や、図6および図7に示された例のように、リレー光学系30を介して有機フォトリフラクティブ素子47に投射される光25aと、再生光源41からの再生照明光45とが、有機フォトリフラクティブ素子47に異なるタイミングで投射されるようにしてもよい。このような変形例では、有機フォトリフラクティブ素子47をなす有機フォトリフラクティブ材料として、露光を停止した後、すなわち、変調光25aの投射を停止した後においても、一定の期間の間または次の露光が開始されるまでの間、直前の露光パターンに対応した屈折率分布が維持される性質を有したメモリ型(保持型)の有機フォトリフラクティブ材料が用いられる。   For example, in the above-described embodiment, the example in which the recording of the first pattern 48 on the organic photorefractive element 47 and the reproduction of the image 81 are performed at the same time is shown, but the present invention is not limited to this. Like the example shown in FIG. 5 and the examples shown in FIGS. 6 and 7, the light 25 a projected onto the organic photorefractive element 47 through the relay optical system 30 and the reproduction illumination from the reproduction light source 41. The light 45 may be projected onto the organic photorefractive element 47 at different timings. In such a modified example, as the organic photorefractive material that forms the organic photorefractive element 47, after the exposure is stopped, that is, after the projection of the modulated light 25a is stopped, the next exposure is performed for a certain period of time. Until the start, a memory type (holding type) organic photorefractive material having a property of maintaining a refractive index distribution corresponding to the immediately preceding exposure pattern is used.

また、上述した実施の形態では、有機フォトリフラクティブ素子47が、平板状に構成されて一定の位置に固定して保持される例を示したが、有機フォトリフラクティブ素子47は、図6および図7に示された例のように曲面状に形成されていてもよいし、図5に示された例のように、帯状に形成されて可撓性を有するようにしてもよい。フォトリフラクティブ結晶を用いた記録媒体とは異なり、有機フォトリフラクティブ材料を用いた有機フォトリフラクティブ素子47は、加工の自由度が高く、円筒状に形成することや、可撓性を付与すること等が可能となる。   In the above-described embodiment, the organic photorefractive element 47 is configured as a flat plate and is fixed and held at a fixed position. However, the organic photorefractive element 47 is configured as shown in FIGS. It may be formed in a curved surface shape as in the example shown in FIG. 5, or may be formed in a belt shape and have flexibility as in the example shown in FIG. Unlike a recording medium using a photorefractive crystal, the organic photorefractive element 47 using an organic photorefractive material has a high degree of freedom in processing, and can be formed in a cylindrical shape or impart flexibility. It becomes possible.

さらに、上述した実施の形態では、空間光変調器27が一つだけ設けられている例を示したが、図6および図7に示す例のように、複数の空間光変調器27が一つの表示装置10に設けられるようにしてもよい。このような例によれば、各空間光変調器27で表示された第2パターン28が、有機フォトリフラクティブ素子47の互いに異なる領域に縮小投影されるようにすることができる。この例によれば、空間光変調器27の画素数の制約およびピッチの制約によらず、有機フォトリフラクティブ素子47に大面積の第1パターン48を記録することができる。なお、有機フォトリフラクティブ材料を用いた有機フォトリフラクティブ素子47は、フォトリフラクティブ結晶を用いた記録媒体と比較して加工性が良いことから、大面積化することが可能であり、複数の空間光変調器27を用いることによる第1パターン48の大面積化にも十分に対応可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which only one spatial light modulator 27 is provided has been described. However, as in the examples illustrated in FIGS. It may be provided in the display device 10. According to such an example, the second pattern 28 displayed by each spatial light modulator 27 can be reduced and projected onto different regions of the organic photorefractive element 47. According to this example, the first pattern 48 having a large area can be recorded on the organic photorefractive element 47 regardless of the restriction on the number of pixels and the restriction on the pitch of the spatial light modulator 27. Since the organic photorefractive element 47 using an organic photorefractive material has better processability than a recording medium using a photorefractive crystal, the area can be increased and a plurality of spatial light modulations can be achieved. The use of the container 27 can sufficiently cope with an increase in the area of the first pattern 48.

ここで、図5に示された変形例、並びに、図6および図7に示された変形例について、説明する。まず、図5に示された変形例では、表示装置10が、露光機構35と、有機フォトリフラクティブ素子47と、再生光源機構40と、露光機構35と有機フォトリフラクティブ素子47とを相対移動させる駆動機構53と、を有している。図5に示された例において、有機フォトリフラクティブ素子47は、無端ベルトとして構成された透明な基材147aと、基材147a上に設けられた有機フォトリフラクティブ材料からなる複数の記録材147b1,147b2と、を有している。駆動機構53は、基材147aを架け渡された一対のローラー53a,53bを有している。一対のローラー53a,53bが回転することにより、ベルト状の有機フォトリフラクティブ素子47が、固定配置された露光機構35および再生光源機構40に対して相対移動する。図5に示された例では、露光機構35によって第1パターン48を記録された各記録材147b1,147b2を、駆動機構53を用いて再生光源機構40に対面する位置まで移動させて、像81を再生することができる。   Here, the modification shown in FIG. 5 and the modification shown in FIGS. 6 and 7 will be described. First, in the modification shown in FIG. 5, the display device 10 is a drive that relatively moves the exposure mechanism 35, the organic photorefractive element 47, the reproduction light source mechanism 40, the exposure mechanism 35, and the organic photorefractive element 47. And a mechanism 53. In the example shown in FIG. 5, the organic photorefractive element 47 includes a transparent base material 147a configured as an endless belt and a plurality of recording materials 147b1 and 147b2 made of an organic photorefractive material provided on the base material 147a. And have. The drive mechanism 53 has a pair of rollers 53a and 53b spanning the base material 147a. As the pair of rollers 53a and 53b rotate, the belt-like organic photorefractive element 47 moves relative to the exposure mechanism 35 and the reproduction light source mechanism 40 that are fixedly arranged. In the example shown in FIG. 5, the recording materials 147 b 1 and 147 b 2 on which the first pattern 48 is recorded by the exposure mechanism 35 are moved to a position facing the reproduction light source mechanism 40 by using the drive mechanism 53, and the image 81 Can be played.

とりわけ、図5に示された例では、有機フォトリフラクティブ素子47の第1記録材147b1が、露光機構35によって露光され得る位置に配置された際に、第2記録材147b2は、再生光源機構40によって再生光を所定の方向から投射される位置に配置される。したがって、有機フォトリフラクティブ素子47の第2記録材147b2に記録された第1パターン48によって再生照明光45を回折し、当該回折によって得られた再生光45aで像81を表示している間に、有機フォトリフラクティブ素子47の第1記録材147b1に第1パターン48を記録することができる。第2記録材147b2を用いた像81の再生が停止した際に、駆動機構53によって有機フォトリフラクティブ素子47を移動させ、次に、第1記録材147b1を用いた像81の再生を行うことができる。第1記録材147b1および第2記録材147b2に記録される第1パターン48は、同一でもよいし互いに異なっていても良い。   In particular, in the example shown in FIG. 5, when the first recording material 147b1 of the organic photorefractive element 47 is disposed at a position where it can be exposed by the exposure mechanism 35, the second recording material 147b2 Thus, the reproduction light is arranged at a position to be projected from a predetermined direction. Therefore, while the reproduction illumination light 45 is diffracted by the first pattern 48 recorded on the second recording material 147b2 of the organic photorefractive element 47 and the image 81 is displayed with the reproduction light 45a obtained by the diffraction, The first pattern 48 can be recorded on the first recording material 147b1 of the organic photorefractive element 47. When the reproduction of the image 81 using the second recording material 147b2 is stopped, the organic photorefractive element 47 is moved by the drive mechanism 53, and then the image 81 using the first recording material 147b1 is reproduced. it can. The first patterns 48 recorded on the first recording material 147b1 and the second recording material 147b2 may be the same or different from each other.

なお、図5に示された例において、有機フォトリフラクティブ素子47を挟んで露光機構に対面する位置に、フィルタ素子49が配置されている。この例で用いられるフィルタ素子49は、再生光45aの透過経路上に位置していないので、再生光45aを透過させる機能は必須ではなく、露光機構35からの変調光25aを遮光することができれば十分である。   In the example shown in FIG. 5, the filter element 49 is arranged at a position facing the exposure mechanism with the organic photorefractive element 47 interposed therebetween. Since the filter element 49 used in this example is not located on the transmission path of the reproduction light 45a, the function of transmitting the reproduction light 45a is not essential, so long as the modulation light 25a from the exposure mechanism 35 can be shielded. It is enough.

また、図5に示された例において、駆動機構53は一例に過ぎず、有機フォトリフラクティブ素子47の形態に応じて種々の変更が可能である。例えば、枚葉状の複数の有機フォトリフラクティブ素子47が設けられる場合には、ロボットアームからなる駆動機構によって、枚葉状の各有機フォトリフラクティブ素子47を露光機構35や再生光源機構40に対して移動させるようにしてもよい。また、駆動機構が、固定配置された有機フォトリフラクティブ素子47に対して、露光機構35および再生光源機構40を移動させるようにしてもよい。   In the example shown in FIG. 5, the drive mechanism 53 is only an example, and various changes can be made according to the form of the organic photorefractive element 47. For example, when a plurality of sheet-like organic photorefractive elements 47 are provided, each sheet-like organic photorefractive element 47 is moved relative to the exposure mechanism 35 and the reproduction light source mechanism 40 by a drive mechanism including a robot arm. You may do it. Further, the drive mechanism may move the exposure mechanism 35 and the reproduction light source mechanism 40 with respect to the organic photorefractive element 47 that is fixedly arranged.

さらに、図5に示された例において、有機フォトリフラクティブ素子47の記録材147b1,147b2の数量や構成は、特に限定されるものではない。例えば、基材147aと同様に無端ベルト状に形成され、記録材の各領域が別途に露光されるようにしてもよい。   Furthermore, in the example shown in FIG. 5, the quantity and the configuration of the recording materials 147b1 and 147b2 of the organic photorefractive element 47 are not particularly limited. For example, it may be formed in an endless belt shape like the base material 147a, and each region of the recording material may be separately exposed.

次に、図6および図7に示された変形例について、説明する。まず、図6および図7に示された変形例では、表示装置10が、露光機構35と、円筒状の有機フォトリフラクティブ素子47と、再生光源機構40と、露光機構35と有機フォトリフラクティブ素子47とを相対移動させる駆動機構55と、を有している。駆動機構55は、円筒状の有機フォトリフラクティブ素子47を、円筒状の中心軸線を中心として回転させる。   Next, the modification shown in FIGS. 6 and 7 will be described. 6 and 7, the display device 10 includes an exposure mechanism 35, a cylindrical organic photorefractive element 47, a reproduction light source mechanism 40, an exposure mechanism 35, and an organic photorefractive element 47. And a drive mechanism 55 for relatively moving the two. The drive mechanism 55 rotates the cylindrical organic photorefractive element 47 around the cylindrical central axis.

露光機構35は、複数の空間光変調器27と、各空間光変調器27に対応して設けられたリレー光学系30と、を有している。図6によく示されているように、各空間光変調器27で表示された第2パターン28は、有機フォトリフラクティブ素子47の互いに異なる領域に縮小投影されることになる。図6に示された例では、有機フォトリフラクティブ素子47の円筒状の軸線方向に三つの空間光変調器27を配列してなる空間光変調器27の列が、有機フォトリフラクティブ素子47の円周方向に二列配置されている。有機フォトリフラクティブ素子47の円筒状の軸線方向に沿った空間光変調器27の二つの列は、一つの空間光変調器27の当該軸線方向に沿った長さ半の分だけ、当該軸線方向にずれて配置されている。   The exposure mechanism 35 includes a plurality of spatial light modulators 27 and relay optical systems 30 provided corresponding to the respective spatial light modulators 27. As well shown in FIG. 6, the second pattern 28 displayed by each spatial light modulator 27 is reduced and projected onto different regions of the organic photorefractive element 47. In the example shown in FIG. 6, the row of the spatial light modulators 27 formed by arranging three spatial light modulators 27 in the cylindrical axial direction of the organic photorefractive element 47 is the circumference of the organic photorefractive element 47. Two rows are arranged in the direction. The two rows of the spatial light modulator 27 along the cylindrical axial direction of the organic photorefractive element 47 are arranged in the axial direction by the length of half of the spatial light modulator 27 along the axial direction. They are offset.

この例において、各空間光変調器27の第2パターン28が、図3および図4におけるY軸方向に沿った縦寸法およびX軸方向に沿った横寸法を50%に縮小されるようにして、有機フォトリフラクティブ素子47に投影されるとすると、図6に示すように、有機フォトリフラクティブ素子47上の千鳥状に配列された六つの領域247aが露光されるようになる。千鳥状に配列された六つの領域247aへの第1パターン48の記録が終了すると、駆動機構55によって有機フォトリフラクティブ素子47を回転させ、より具体的には、一つの領域247aがその円周方向に沿った長さ分だけ円周方向にずれるように有機フォトリフラクティブ素子47を回転させ、再び、露光機構35を用いた有機フォトリフラクティブ素子47への第1パターン48の記録を行う。この再度の露光によって第1パターン48を記録される領域は、前の露光で第1パターン48を記録された千鳥状に配列された六つの領域247aに円周方向に隣接する、千鳥状に配列された六つの別の領域247bとなる。すなわち、この例によれば、二回以上の露光を行うことによって、有機フォトリフラクティブ素子47の面状の領域に大面積の第1パターン48を記録することができる。   In this example, the second pattern 28 of each spatial light modulator 27 is reduced in the vertical dimension along the Y-axis direction and the horizontal dimension along the X-axis direction in FIGS. 3 and 4 to 50%. When projected onto the organic photorefractive element 47, six regions 247a arranged in a staggered pattern on the organic photorefractive element 47 are exposed as shown in FIG. When the recording of the first pattern 48 in the six regions 247a arranged in a staggered manner is completed, the organic photorefractive element 47 is rotated by the drive mechanism 55, and more specifically, one region 247a is in the circumferential direction. The organic photorefractive element 47 is rotated so as to be shifted in the circumferential direction by the length along the line, and the first pattern 48 is recorded on the organic photorefractive element 47 using the exposure mechanism 35 again. The areas in which the first pattern 48 is recorded by this re-exposure are arranged in a zigzag pattern adjacent to the six areas 247a arranged in a zigzag pattern in which the first pattern 48 is recorded in the previous exposure. Thus, six different regions 247b are formed. That is, according to this example, the first pattern 48 having a large area can be recorded in the planar region of the organic photorefractive element 47 by performing exposure twice or more.

一方、再生光源機構40は、再生照明光45を射出する再生光源41と、円筒状の有機フォトリフラクティブ素子47内に配置された反射部材57と、を有している。反射部材57は円錐状に形成され、円筒状からなる有機フォトリフラクティブ素子47の内部に向けて射出される再生照明光45の進行方向を変化させて、当該再生照明光45を有機フォトリフラクティブ素子47へ投射するようになっている。このような構成によれば、有機フォトリフラクティブ素子47の概ね半周分の内面に向けて、再生照明光を照射することができ、これにより、円筒状からなる有機フォトリフラクティブ素子47の外部に大きな像81を再生することができる。   On the other hand, the reproduction light source mechanism 40 includes a reproduction light source 41 that emits reproduction illumination light 45, and a reflection member 57 that is disposed in a cylindrical organic photorefractive element 47. The reflection member 57 is formed in a conical shape, and the traveling direction of the reproduction illumination light 45 emitted toward the inside of the organic photorefractive element 47 having a cylindrical shape is changed, and the reproduction illumination light 45 is changed to the organic photorefractive element 47. To project. According to such a configuration, it is possible to irradiate the reproduction illumination light toward the inner surface of approximately half the circumference of the organic photorefractive element 47, and thereby a large image is formed outside the organic photorefractive element 47 having a cylindrical shape. 81 can be reproduced.

なお、図6および図7に示された例に対しても種々のさらなる変更が可能である。例えば、第2パターン28から第1パターン48への縮小率は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。同様に、空間光変調器27の数量や配列も一例に過ぎず、適宜変更が可能である。また、図5に示された変形例と同様に、有機フォトリフラクティブ素子47を挟んで露光機構35と対面する位置に、変調光45aを吸収可能なフィルタ素子49を設けるようにしてもよい。   Various further modifications can be made to the examples shown in FIGS. For example, the reduction ratio from the second pattern 28 to the first pattern 48 is merely an example, and can be changed as appropriate. Similarly, the quantity and arrangement of the spatial light modulators 27 are merely examples, and can be changed as appropriate. Further, similarly to the modification shown in FIG. 5, a filter element 49 capable of absorbing the modulated light 45 a may be provided at a position facing the exposure mechanism 35 with the organic photorefractive element 47 interposed therebetween.

再び、上述した実施の形態に対する別の変形例について説明する。上述した実施の形態において、第1パターン48が、第2パターン28を相似的に縮小したパターンとなっている例を示したが、これに限られない。すなわち、第1パターン48に対する第2パターン28の比率が、リレー光学系30の光軸、すなわち、図1における直線方向Laと直交する面上に画成される互いに交差する第1方向および第2方向の間で、異なるようにしてもよい。すなわち、図2および図3に示すように、空間光変調器27の像形成面27aおよび有機フォトリフラクティブ素子47の記録面47a上に、互いに直交する第1方向としてのX軸方向と第2方向としてのY軸方向とを定義した場合、第1パターン48の第2パターン28に対するX軸方向への比率と、第1パターン48の第2パターン28に対するY軸方向への比率と、が異なるようにしてもよい。このような変形例を実現するためのリレー光学系30として、柱状のレンズを用いることができる。   Again, another modification to the above-described embodiment will be described. In the above-described embodiment, the example in which the first pattern 48 is a pattern obtained by reducing the second pattern 28 in a similar manner has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, the ratio of the second pattern 28 to the first pattern 48 is such that the first direction and the second direction intersecting each other are defined on the optical axis of the relay optical system 30, that is, the plane orthogonal to the linear direction La in FIG. You may make it differ between directions. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, on the image forming surface 27a of the spatial light modulator 27 and the recording surface 47a of the organic photorefractive element 47, the X-axis direction and the second direction as the first directions orthogonal to each other. When the Y-axis direction is defined, the ratio of the first pattern 48 to the second pattern 28 in the X-axis direction is different from the ratio of the first pattern 48 to the second pattern 28 in the Y-axis direction. It may be. A columnar lens can be used as the relay optical system 30 for realizing such a modification.

人間の目の視域は、縦方向よりも横方向(両目の並ぶ方向)に広くなる。したがって、通常の観察において人間の両面を結ぶ方向と平行な方向(一般的には横方向)における視域を大きく確保すべく、この方向において第1パターン48に対して第2パターン28を積極的に縮小することが有効である。一方、通常の観察において人間の両面を結ぶ方向と直交する方向(一般的には縦方向)については、両目を結ぶ方向と同様のレベルにて、第1パターン48に対して第2パターン28を積極的に縮小しなくともよい。このような変形例を、例えば上述した図6および図7に示された変形例に適用したとすると、空間光変調器27の配列が簡略され、表示装置10の小型化を図ることができる。   The viewing area of the human eye is wider in the horizontal direction (the direction in which both eyes are aligned) than in the vertical direction. Therefore, in order to ensure a large viewing area in a direction parallel to the direction connecting both sides of a person in general observation (generally, in the lateral direction), the second pattern 28 is positively applied to the first pattern 48 in this direction. It is effective to reduce it to On the other hand, in the normal observation, the second pattern 28 is applied to the first pattern 48 at the same level as the direction connecting both eyes in the direction orthogonal to the direction connecting both sides of the human (generally the vertical direction). It is not necessary to reduce it actively. If such a modification is applied to, for example, the modifications shown in FIGS. 6 and 7 described above, the arrangement of the spatial light modulators 27 is simplified, and the display device 10 can be downsized.

さらに、上述した実施の形態においては、再生光源機構40が、単色の再生照明光45を有機フォトリフラクティブ素子47に投射するように構成された例を示したが、これに限られない。再生光源機構40が、互いに異なる波長域の光を生成する複数の再生光源41を含むように構成されてもよい。このような変形例によれば、単一の再生光源41を用いた場合には再現することのできない色を加法混色によって再現し、当該色にて像81を再生することが可能となる。また、像81を複数色にて再生すること、さらには、像81をフルカラーで再生することも可能となる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the reproduction light source mechanism 40 is configured to project the monochromatic reproduction illumination light 45 onto the organic photorefractive element 47 has been described, but the present invention is not limited thereto. The reproduction light source mechanism 40 may be configured to include a plurality of reproduction light sources 41 that generate light in different wavelength ranges. According to such a modification, it is possible to reproduce a color that cannot be reproduced when using a single reproduction light source 41 by additive color mixing and reproduce the image 81 with the color. In addition, the image 81 can be reproduced in a plurality of colors, and further, the image 81 can be reproduced in full color.

ここで、像81をフルカラーで再生するための複数の例について説明しておく。まず、第1の方法として、有機フォトリフラクティブ素子47を平面的に領域分割し、分割された各領域に、第1波長域の光(例えば赤色を担う光)、第2波長域の光(例えば緑色を担う光)および第3波長域の光(例えば青色を担う光)のいずれかを回折するための第1パターン48をそれぞれ記録する。各領域に対応する第1パターンを記録する際には、有機フォトリフラクティブ素子47の領域分割に対応して、空間光変調器27も同様に領域分割し、空間光変調器27の各領域が、第1波長域の光、第2波長域の光および第3波長域の光のいずれかを回折するための第1パターン48に対応した第2パターン28を表示する。各波長域の光を回折するための第1パターン48は、同一波長の照明光25および変調光25を用いて、有機フォトリフラクティブ素子47に同時に記録され得る。再生光源機構40からは、第1波長域の光、第2波長域の光および第3波長域の光、あるいは、これらの光をすべて含む白色光を有機フォトリフラクティブ素子47に投射するようにするとともに、透過型ホログラムとして機能する有機フォトリフラクティブ素子47に、カラーフィルタを重ねて配置しておく。これにより、有機フォトリフラクティブ素子47の各領域を回折して透過した光のうち、当該領域に対応した波長域の光のみがカラーフィルタを透過し得るようにする。カラーフィルタを透過して各波長域の光によって再生される像が重なり合い、一つの像81がカラーで表示されるようになる。   Here, a plurality of examples for reproducing the image 81 in full color will be described. First, as a first method, the organic photorefractive element 47 is divided into areas in a plane, and light in the first wavelength range (for example, light bearing red) and light in the second wavelength range (for example, light) are divided into the divided areas. The first pattern 48 for diffracting either the light that bears green) or the light in the third wavelength range (for example, the light that bears blue) is recorded. When recording the first pattern corresponding to each region, corresponding to the region division of the organic photorefractive element 47, the spatial light modulator 27 is similarly divided into regions, and each region of the spatial light modulator 27 is A second pattern 28 corresponding to the first pattern 48 for diffracting any one of the light in the first wavelength range, the light in the second wavelength range, and the light in the third wavelength range is displayed. The first pattern 48 for diffracting light in each wavelength band can be simultaneously recorded on the organic photorefractive element 47 using the illumination light 25 and the modulated light 25 having the same wavelength. From the reproduction light source mechanism 40, light in the first wavelength range, light in the second wavelength range and light in the third wavelength range, or white light including all of these lights is projected onto the organic photorefractive element 47. At the same time, a color filter is placed on the organic photorefractive element 47 functioning as a transmission hologram. Thereby, only the light of the wavelength range corresponding to the said area | region among the light which diffracted and permeate | transmitted each area | region of the organic photorefractive element 47 can permeate | transmit a color filter. Images that pass through the color filter and are reproduced by light of each wavelength region are overlapped, and one image 81 is displayed in color.

第2の方法としては、有機フォトリフラクティブ素子47の一つの有機フォトリフラクティブ材料からなる記録材に、第1波長域の光を回折するための第1パターンと、第2波長域の光を回折するための第1パターンと、第3波長域の光を回折するための第1パターンと、の三つのパターンを重ねて記録する方法である。この第2の方法では、記録材をなす有機フォトリフラクティブ材料への三種類の第1パターンの記録は、互いに異なる波長域の変調光25aを用いて行うことができる。   As a second method, a first pattern for diffracting light in the first wavelength region and light in the second wavelength region are diffracted on a recording material made of one organic photorefractive material of the organic photorefractive element 47. And a first pattern for diffracting light in the third wavelength region and recording the three patterns in an overlapping manner. In this second method, recording of the three types of first patterns onto the organic photorefractive material that forms the recording material can be performed using modulated light 25a in different wavelength ranges.

また、第3の方法としては、有機フォトリフラクティブ素子47が、有機フォトリフラクティブ材料からなる記録材を三層重ねて含むようにし、各記録材に、第1波長域の光、第2波長域の光および第3波長域の光のいずれかを回折するための第1パターンをそれぞれ記録する。この第3の方法では、三つの記録材の波長感度域を変化させておき、各記録材の感度に対応した互いに異なる波長域の変調光を用いて、三つの記録材のそれぞれへ第1パターンを記録することができる。   As a third method, the organic photorefractive element 47 includes three layers of recording materials made of organic photorefractive material, and each recording material has light in the first wavelength region and light in the second wavelength region. A first pattern for diffracting either the light or the light in the third wavelength region is recorded. In the third method, the wavelength sensitivity regions of the three recording materials are changed, and the first pattern is applied to each of the three recording materials by using the modulated light in the different wavelength regions corresponding to the sensitivity of each recording material. Can be recorded.

さらに、上述した実施の形態では、空間光変調器27の第2パターン28が、第1変調領域28aおよび第2変調領域28bから構成される例を示した。すなわち、空間光変調器27によって実現される変調が二値変調である例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、空間光変調器27によって多値変調が実現されるよう第2パターン28が構成されていてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the second pattern 28 of the spatial light modulator 27 includes the first modulation region 28a and the second modulation region 28b has been described. That is, the example in which the modulation realized by the spatial light modulator 27 is binary modulation is shown. However, the present invention is not limited to this, and the second pattern 28 may be configured so that multilevel modulation is realized by the spatial light modulator 27.

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。   In addition, although the some modification with respect to embodiment mentioned above was demonstrated above, naturally, it is also possible to apply combining several modifications suitably.

10 表示装置
20 記録光源機構
21 記録光源
25 照明光
25a 変調光
27 空間光変調器
27a 画像形成面、入射面
28 第2パターン
29b 制御手段
30 リレー光学系
31 第1レンズ
33 第2レンズ
35 露光機構
40 再生光源機構
41 再生光源
45 再生照明光
45a 再生光
45b 0次透過光
47 有機フォトリフラクティブ素子
47a 記録面
48 第1パターン
53,55 駆動機構
81 像
147a 基材
147b1,147b2 記録材
247a,247b 領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display apparatus 20 Recording light source mechanism 21 Recording light source 25 Illumination light 25a Modulation light 27 Spatial light modulator 27a Image formation surface, incident surface 28 Second pattern 29b Control means 30 Relay optical system 31 First lens 33 Second lens 35 Exposure mechanism 40 reproduction light source mechanism 41 reproduction light source 45 reproduction illumination light 45a reproduction light 45b 0th order transmitted light 47 organic photorefractive element 47a recording surface 48 first pattern 53, 55 drive mechanism 81 image 147a base material 147b1, 147b2 recording material 247a, 247b region

Claims (6)

像を表示する表示装置であって、
再生光源と、
再生光源からの再生照明光を回折して像を再生する第1パターンが記録される有機フォトリフラクティブ素子と、
前記有機フォトリフラクティブ素子を露光して前記有機フォトリフラクティブ素子に前記第1パターンを記録する露光機構と、を備え、
前記露光機構は、
前記第1パターンに対応した第2パターンを表示する空間光変調器と、
前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子との間に配置されたリレー光学系であって、前記空間光変調器で表示される前記第2パターンを前記有機フォトリフラクティブ素子に縮小投影するリレー光学系と、を有する、表示装置。
A display device for displaying an image,
A reproduction light source;
An organic photorefractive element on which a first pattern for reproducing an image by diffracting reproduction illumination light from a reproduction light source is recorded;
An exposure mechanism that exposes the organic photorefractive element to record the first pattern on the organic photorefractive element, and
The exposure mechanism is
A spatial light modulator for displaying a second pattern corresponding to the first pattern;
A relay optical system disposed between the spatial light modulator and the organic photorefractive element, wherein the second optical pattern displayed by the spatial light modulator is reduced and projected onto the organic photorefractive element. A display device.
前記リレー光学系は、前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子とを結ぶ直線上に配置された第1レンズおよび第2レンズを有し、
前記空間光変調器、前記有機フォトリフラクティブ素子、前記第1レンズおよび前記第2レンズは、4f光学系を構成するように、配置されている、請求項1に記載の表示装置。
The relay optical system includes a first lens and a second lens arranged on a straight line connecting the spatial light modulator and the organic photorefractive element,
The display device according to claim 1, wherein the spatial light modulator, the organic photorefractive element, the first lens, and the second lens are disposed so as to constitute a 4f optical system.
前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の光軸と、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の光軸と、は非平行である、請求項1または2に記載の表示装置。   2. The optical axis of light projected onto the organic photorefractive element via the relay optical system and the optical axis of light projected onto the organic photorefractive element from the reproduction light source are non-parallel. Or the display apparatus of 2. 前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の波長域の中心波長は、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の波長域の中心波長とは異なる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示装置。   The center wavelength of the wavelength range of light projected on the organic photorefractive element via the relay optical system is different from the center wavelength of the wavelength range of light projected on the organic photorefractive element from the reproduction light source. Item 4. The display device according to any one of Items 1 to 3. 前記空間光変調器が複数設けられており、
各空間光変調器で表示された第2パターンは、前記有機フォトリフラクティブ素子の互いに異なる領域に縮小投影される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の表示装置。
A plurality of the spatial light modulators are provided,
5. The display device according to claim 1, wherein the second pattern displayed by each of the spatial light modulators is reduced and projected onto different areas of the organic photorefractive element.
前記有機フォトリフラクティブ素子と前記リレー光学系および前記空間光変調器とを相対移動させる駆動機構を、さらに備え、
前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光と、前記再生光源からの前記再生照明光とが、前記有機フォトリフラクティブ素子に異なるタイミングで投射される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の表示装置。
A drive mechanism that relatively moves the organic photorefractive element, the relay optical system, and the spatial light modulator;
The light projected on the organic photorefractive element via the relay optical system and the reproduction illumination light from the reproduction light source are projected on the organic photorefractive element at different timings. The display device according to any one of the above.
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