JP2017227677A

JP2017227677A - ホログラフィ表示装置

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Publication number: JP2017227677A
Application number: JP2016121830A
Authority: JP
Inventors: 恭治松島; Kyoji Matsushima; 好伸東野; Yoshinobu Higashino
Original assignee: Kansai University
Current assignee: Kansai University
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: JP6831987B2

Abstract

【課題】多重化した像を鮮明に映し出すことができるホログラフィ表示装置を提供する。【解決手段】複数の光源ＬＤ１〜ＬＤ４と、複数の光源ＬＤ１〜ＬＤ４を順次スイッチングすることにより発光する光を空間光変調する空間光変調器ＳＬＭと、空間光変調器ＳＬＭで空間光変調された光をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、フーリエ変換手段でフーリエ変換された光を照射して立体画像を形成する画像形成用の仮想面と、フーリエ変換された光を仮想面に照射するように透過する、又は照射しないように遮光するように構成された偏光手段を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、電子的に生成されたホログラム（干渉縞）を用いて立体再生像を表示するホログラフィ表示装置に関する。

電子ディスプレイデバイスによってホログラフィを再生する電子ホログラフィの問題点として、デバイスの解像度が古典的なホログラムと比較して圧倒的に低いことが挙げられる。この問題を緩和する一つの方法として、高フレームレートのデバイスを用いて再生像を時分割多重化する手法を提案している。提案手法では、高速応答が可能なレーザーダイオード（ＬＤ）光源のスイッチングにより、従来法のような複雑な光学系や可動部品を用いずに、再生像の時分割多重化を行い、解像度を拡大することができる。提案手法の原理確認のために空間光変調器（ＳＬＭ）を用いて試作した、解像度を約４倍に拡大したディスプレイシステム（ホログラフィ表示装置）を報告している。具体的には、図４（ａ）に示すように、ｘ軸（水平）方向に間隔を置いて配置した４個の光源ＬＤ１〜ＬＤ４を順次スイッチングして点灯した光をコリメータレンズにより平行光にしてから1台のＳＬＭに入射して空間光変調する。この空間光変調した光をフーリエレンズによりフーリエ変換してフーリエ面（画像形成用の仮想面）上に隙間なく並べることによって多重化されたフーリエ変換像を得ることができる。これにより、ガルバノミラーのような可動部品を用いない簡素な構成で水平方向の解像度を４倍に多重化することにより視域角を４倍に拡大して高品質なホログラム表示を行うことができる（例えば、非特許文献１参照）。尚、ＬＤ光源ＬＤ１〜ＬＤ４からコリメータレンズまでの距離及びコリメータレンズからＳＬＭまでの距離をｆ_Ｃとし、ＳＬＭからフーリエレンズまでの距離及びフーリエレンズからフーリエ面までの距離をｆ_１としている。

「光源スイッチング方式時分割ホログラフィックディスプレイ」、松田篤史、松島恭治、電子情報通信学会論文誌 2013/3 Vol.J96-D No.3 pp.381-388

上記非特許文献１のホログラフィ表示装置における不都合を、図４（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図４（ａ）では、４個の光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４をｘ軸（水平）方向に間隔を置いて設けているので、多重化数が、ｘ軸（水平）方向Ｍ＝４でｙ軸（垂直）方向Ｎ＝１となっている。また、図４（ａ）では、光源ＬＤ１の光が♯１の位置（光源側から見て右端の位置）にあるフーリエ面（画像形成用の仮想面）に照射されており、これが再生したい像である１次回折光である。この１次回折光が照射されるフーリエ面に対して隣り合う♯２の位置（光源側から見て右端から２番目の位置）にあるフーリエ面（画像形成用の仮想面）に２次回折光が照射される。この２次回折光の照射は、ＳＬＭのピクセルが矩形であることから発生してしまう。また、同様に、♯３の位置（光源側から見て右端から３番目の位置）にあるフーリエ面（画像形成用の仮想面）に３次回折光が照射され、♯４の位置（光源側から見て右端から４番目の位置）にあるフーリエ面（画像形成用の仮想面）に４次回折光が照射される。また、他の光源ＬＤ２〜ＬＤ４を順次点灯していくと、図４（ｂ）に示すように、前記光源ＬＤ１と同様に、再生したい像である１次回折光以外の回折光が照射されることになる。例えば光源ＬＤ２の場合には、１次回折光の他に、−１次回折光、２次回折光、３次回折光の３つの回折光が照射される。また、光源ＬＤ３の場合には、１次回折光の他に、−２次回折光、−１次回折光、２次回折光の３つの回折光が照射される。また、光源ＬＤ４の場合には、１次回折光の他に、−３次回折光、−２次回折光、−１次回折光が照射される。このように、１次回折光の他に、３つの回折光が照射されると、１次回折光に３つの回折光が重畳して像が再生されるため、再生される多重化した像を鮮明に映し出すことができないという不都合が発生する。

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、多重化した像を鮮明に映し出すことができるホログラフィ表示装置を提供することにある。

本発明のホログラフィ表示装置は、スイッチング可能で、かつ、隣り合う一方の光源から照射される光の偏光方向と隣り合う他方の光源から照射される光の偏光方向とが異なるように配列された複数の光源と、該複数の光源を順次スイッチングすることにより発光する光を空間光変調する空間光変調器と、該空間光変調器で空間光変調された光をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、該フーリエ変換手段でフーリエ変換された光を照射して立体画像を形成すべく前記各光源に対応して複数設けられた対応領域を有する画像形成用の仮想面と、を備え、前記フーリエ変換された光を前記仮想面に照射するように透過する、又は照射しないように遮光するように構成された偏光手段であって、前記各光源に対応して複数設けられた偏光エリアを備え、該各偏光エリアは、対応する光源の偏光方向の光を透過し、かつ、該偏光方向と異なる偏光方向の光を遮光するように構成されている偏光手段を備えていることを特徴としている。

上記構成によれば、スイッチングすることにより順次点灯する光源の光が空間光変調器で空間光変調される。空間光変調された光は、フーリエ変換手段でフーリエ変換され、フーリエ変換された光が画像形成用の仮想面に順次照射されて、光源の数に応じた複数の光が仮想面上で重畳されることで多重化した立体画像が映し出される。そして、複数の光源のうちの隣り合う一方の光源から照射される光の偏光方向と隣り合う他方の光源から照射される光の偏光方向とが異なるように構成されているので、それら偏光方向に応じて設定された偏光手段を用いることによって、一方の光源からの光は、該一方の光源に対応した偏光エリアを透過して対応する対応領域に照射されるが、該偏光エリアに隣接する偏光エリア（例えば、他方の光源に対応した偏光エリア）では遮光される。同じく、他方の光源からの光は、該他方の光源に対応した偏光エリアを透過して対応する領域に照射されるが、該偏光エリアに隣接する偏光エリア（例えば、一方の偏光エリアに対応した偏光エリア）では遮光される。従って、各光源からの光のうち、再生したい像となる１次回折光が該光源に対応する偏光エリアを透過して仮想面の対応領域へ照射されるが、この１次回折光と隣り合う他の回折光が隣り合う他の偏光エリアで遮光されるので、１次回折光に隣り合う他の回折光が仮想面上で重畳されることがない。よって、再生される像が不鮮明になることを抑制することができる。

また、本発明のホログラフィ表示装置は、互いに隣り合うように配置されたスイッチング可能な複数の光源と、該複数の光源を順次スイッチングすることにより発光する光を空間光変調する空間光変調器と、該空間光変調器で空間光変調された光をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、該フーリエ変換手段でフーリエ変換された光を照射して立体画像を形成すべく前記各光源に対応して複数設けられた対応領域を有する画像形成用の仮想面と、前記隣り合う複数の光源のうちの一方の光源から照射される光の偏光方向と他方の光源から照射される光の偏光方向とが異なるように該複数の光源からの光を偏光する第1偏光手段と、を備え、前記フーリエ変換された光を前記仮想面に照射するように透過する、又は照射しないように遮光するように構成された偏光手段であって、前記各光源に対応して複数設けられた偏光エリアを備え、該各偏光エリアは、対応する光源の偏光方向の光を透過し、かつ、該偏光方向と異なる偏光方向の光を遮光するように構成されている第２偏光手段を備えていることを特徴としている。

上記構成によれば、スイッチングすることにより順次点灯する光源の光が空間光変調器で空間光変調される。空間光変調された光は、フーリエ変換手段でフーリエ変換され、フーリエ変換された光が画像形成用の仮想面に順次照射されて、光源に応じた複数の光が仮想面上で重畳されることで立体画像が映し出される。そして、第1偏光手段により、隣り合う複数の光源のうちの一方の光源から照射される光の偏光方向と他方の光源から照射される光の偏光方向とが異なるように構成されているので、それら偏光方向に応じて設定された第２偏光手段を用いることによって、一方の光源からの光は、該一方の光源に対応した偏光エリアを透過して対応する対応領域に照射されるが、該偏光エリアに隣接する偏光エリア（例えば、他方の光源に対応した偏光エリア）では遮光される。同じく、他方の光源からの光は、該他方の光源に対応した偏光エリアを透過して対応する領域に照射されるが、該偏光エリアに隣接する偏光エリア（例えば、一方の偏光エリアに対応した偏光エリア）では遮光される。従って、各光源からの光のうち、再生したい像となる１次回折光が該光源に対応する偏光エリアを透過して仮想面の対応領域へ照射されるが、この１次回折光と隣り合う他の回折光が隣り合う他の偏光エリアで遮光されるので、１次回折光に隣り合う他の回折光が仮想面上で重畳されることがない。よって、再生される像が不鮮明になることを抑制することができる。

また、本発明のホログラフィ表示装置は、前記一方の光源から照射される光の偏光方向と、前記他方の光源から照射される光の偏光方向とが、９０度異なっているとともに、前記隣り合う偏光エリアに設定されている偏光方向が、９０度異なるように設定されていることが好ましい。

上記構成のように、一方の光源から照射される光の偏光方向と、他方の光源から照射される光の偏光方向とが、９０度異なっているとともに、隣り合う偏光エリアに設定されている偏光方向が、９０度異なるように設定されていることによって、仮想面に照射したくない光を確実に遮光し、仮想面に照射したい光を確実に透過することができる。

また、本発明のホログラフィ表示装置は、前記複数の対応領域が、矩形状でかつ前記複数の光源が並ぶ方向に沿って隙間なく並んでいることが好ましい。

上記構成のように、複数の対応領域が、矩形状でかつ複数の光源が並ぶ方向に沿って隙間なく並んでいることによって、画像の一部が欠けるといったトラブルがない。

本発明によれば、各偏光エリアは対応する光源の偏光方向の光を透過し、該偏光方向と異なる偏光方向の光を遮光するように構成されている偏光手段（又は第２偏光手段）を備えることによって、重畳して多重化した像を鮮明に映し出すことができるホログラフィ表示装置を提供することができる。

（ａ）は本発明のホログラフィ表示装置の概略図、（ｂ）は図１（ａ）の装置にて表示されるフーリエ変換像の表示状態を示す説明図である。第２の実施形態のホログラフィ表示装置の概略図である。（ａ）〜（ｈ）は他の実施形態を示し、（ａ）は上下２段に配置した合計６個の光源の偏光方向を示す正面図、（ｂ）は図３（ａ）の光源から照射されてフーリエレンズでフーリエ変換された光を偏光するための偏光マスクの正面図、（ｃ）は、図３（ａ）の上段の光源に対して下段の光源を水平方向に一つずらした状態の６個の光源の偏光方向を示す正面図、（ｄ）は図３（ｃ）の光源から照射されてフーリエレンズでフーリエ変換された光を偏光するための偏光マスクの正面図、（ｅ）は図３（ａ）の光源の偏光方向を４５度傾けた状態を示す正面図、（ｆ）は、図３（ｅ）の光源から照射されてフーリエレンズでフーリエ変換された光を偏光するための偏光マスクの正面図、（ｇ）は上段側ほど個数が少なくなるように配置した１５個の光源の偏光方向を示す正面図、（ｈ）は図３（ｇ）の光源から照射されてフーリエレンズでフーリエ変換された光を偏光するための偏光マスクの正面図である。（ａ）は従来のホログラフィ表示装置の概略図、（ｂ）は図４（ａ）の装置にて表示されるフーリエ変換像の表示状態を示す説明図である。

図１（ａ）は、本発明のスイッチング方式時分割ホログラフィ表示装置１（以下においてホログラフィ表示装置１という）の概略図を示している。このホログラフィ表示装置１は、ｘ軸上に等間隔を置いて配置された４個のスイッチング可能なＬＤ（レーザーダイオード）光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４と、ＬＤ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４からの光を平行光にするためのコリメータレンズと、コリメータレンズからの光を空間光変調する空間光変調器であるＳＬＭ（ＳｐａｔｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒ）と、ＳＬＭからの光をフーリエ変換するフーリエレンズと、フーリエレンズでフーリエ変換された光を照射して立体画像を形成すべく各ＬＤ光源ＬＤ１又はＬＤ２又はＬＤ３又はＬＤ４に対応して複数（4つ）設けられた対応領域（図示していないが、後述する4つの偏光エリアに対応する第１対応領域〜第４対応領域）を有する画像形成用の仮想面（図１（ａ）のフーリエ面に相当する）と、を備えている。前記のように、４個のＬＤ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４をｘ軸方向（水平方向）に等間隔で互いに隣り合うように設けているので、多重化数が、ｘ軸方向（水平方向）Ｍ＝４でｙ軸（垂直）方向Ｎ＝１となっている。尚、ＬＤ光源ＬＤ１〜ＬＤ４からコリメータレンズまでの距離及びコリメータレンズからＳＬＭまでの距離をｆ_Ｃとし、ＳＬＭからフーリエレンズまでの距離及びフーリエレンズからフーリエ面までの距離をｆ_１としている。

光源としては、輝度が高く指向性の高い光を発するＬＤ光源の他、所定範囲を照射するＬＥＤ光源を用いることができる。図示していないが、ＬＤ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４のうちの瞬間的に１つのＬＤ光源のみが点灯するように、各ＬＤ光源ＬＤ１又はＬＤ２又はＬＤ３又はＬＤ４をスイッチングするスイッチング電源装置を備えている。これらＬＤ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４を点灯させる順番は、どのような順番でも構わない。

前記のようにフーリエ変換された光を前記仮想面に照射するように透過する、又は照射しないように遮光するように構成された偏光手段である偏光マスクをフーリエ面（仮想面）に配置している。この偏光マスクの各偏光エリアは、対応するＬＤ光源の偏光方向の光を透過し、かつ、該偏光方向と異なる偏光方向の光を遮光するように構成されている。

４個のＬＤ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４の偏光方向が、それぞれ設定されている。具体的には、図面視においてｘ軸（水平）方向右端に位置する第１ＬＤ光源ＬＤ１の偏光方向が水平（ｘ軸）方向である。また、図面視においてｘ軸（水平）方向右端から２番目の第２ＬＤ光源ＬＤ２の偏光方向が水平方向と９０度角度が異なる（水平方向と直交する）垂直（ｙ軸）方向である。また、図面視においてｘ軸（水平）方向右端から３番目に位置する第３ＬＤ光源ＬＤ３の偏光方向が水平（ｘ軸）方向である。また、図面視においてｘ軸（水平）方向右端から４番目に位置する第４ＬＤ光源ＬＤ４の偏光方向が水平方向と９０度角度が異なる（水平方向と直交する）垂直（ｙ軸）方向である。このようにｘ軸（水平）方向で隣り合うＬＤ光源ＬＤ１とＬＤ２又はＬＤ２とＬＤ３又はＬＤ３とＬＤ４の偏光方向が９０度異なるように設定されている。

偏光マスクは、各ＬＤ光源ＬＤ１又はＬＤ２又はＬＤ３又はＬＤ４からフーリエレンズを介して照射される領域に対応する大きさの矩形状（図１（ａ）では横長となる長方形状）に構成された４個の偏光エリア１１，１２，１３，１４が、ｘ軸（水平）方向に隙間なく並んで構成されている。これら４個の偏光エリア１１，１２，１３，１４の偏光方向が、互いに隣り合う偏光エリアで９０度異なる向きに設定されている。従って、偏光マスクの各偏光エリアによって、特定方向に振動する直線偏光を透過し、特定方向に対して９０度異なる方向に振動する直線偏光を遮光するように構成されている。

図１（ａ）では、４個の偏光エリア１１，１２，１３，１４のうちの図面視においてｘ軸方向左端の位置＃１の第１偏光エリア１１に、点灯されたＬＤ光源ＬＤ１から照射された光がコリメータレンズ、ＳＬＭ、フーリエレンズを介して照射された状態を示している。この光は、再生したい像となる１次回折光であり、第１偏光エリア１１の偏光方向がＬＤ光源ＬＤ１の偏光方向と同じ水平方向であるため、１次回折光は、第１偏光エリア１１を透過してフーリエ面の対応領域（第１対応領域）に照射される。また、第１偏光エリア１１のｘ軸方向右隣りの位置＃２の第２偏光エリア１２に、２次回折光が照射されるが、ＬＤ光源ＬＤ１の偏光方向が水平方向に対して第２偏光エリア１２の偏光方向が垂直方向（異なる方向）になっているため、２次回折光が第２偏光エリア１２で遮光される。また、第２偏光エリア１２のｘ軸方向右隣りの第３偏光エリア１３に、３次回折光が照射され、第３偏光エリア１３の偏光方向がＬＤ光源ＬＤ１の偏光方向と同じ水平方向であるため、３次回折光は、第３偏光エリア１３を透過してフーリエ面の対応領域（第３対応領域）に照射されるが、この３次回折光は、１次回折光が照射される第１偏光エリア１１と隣り合う第２偏光エリア１２に照射される回折光（ここでは２次回折光）よりも光強度が弱いため、１次回折光に３次回折光が重畳されても、再生される像が不鮮明になることがなく、問題にならない。また、第３偏光エリア１３のｘ軸方向右隣りの第４偏光エリア１４に、４次回折光が照射されるが、ＬＤ光源ＬＤ１の偏光方向が水平方向に対して第４偏光エリア１４の偏光方向が垂直方向（異なる方向）になっているため、４次回折光が第４偏光エリア１４で遮光される。

次に、偏光方向が垂直方向となるＬＤ光源ＬＤ２を点灯すると、点灯されたＬＤ光源ＬＤ２から照射された光がコリメータレンズ、ＳＬＭ、フーリエレンズを介して図面視においてｘ軸方向左端の右隣りの位置＃２の第２偏光エリア１２に再生したい像となる１次回折光が照射され、第２偏光エリア１２の偏光方向がＬＤ光源ＬＤ２の偏光方向と同じ垂直方向であるため、１次回折光は、第２偏光エリア１２を透過してフーリエ面の対応領域（第２対応領域）に照射される。この第２偏光エリア１２の両隣りとなる第１偏光エリア１１及び第３偏光エリア１３に−１次回折光及び２次回折光が照射されるが、ＬＤ光源ＬＤ２の偏光方向が垂直方向に対して第１偏光エリア１１及び第３偏光エリア１３の偏光方向が水平方向（異なる方向）になっているため、−１次回折光及び２次回折光が第１偏光エリア１１及び第３偏光エリア１３で遮光される。また、図面視においてｘ軸方向右端の位置＃４の第４偏光エリア１４に３次回折光が照射されるが、この３次回折光は、１次回折光が照射される第２偏光エリア１２と隣り合う第１偏光エリア１１及び第３偏光エリア１３に照射される回折光（ここでは−１次回折光及び２次回折光）よりも光強度が弱いため、１次回折光に３次回折光が重畳されても、再生される像が不鮮明になることがなく、問題にならない。

次に、偏光方向が水平方向となるＬＤ光源ＬＤ３を点灯すると、点灯されたＬＤ光源ＬＤ３から照射された光がコリメータレンズ、ＳＬＭ、フーリエレンズを介して図面視においてｘ軸方向左端から３番目の位置＃３の第３偏光エリア１３に再生したい像となる１次回折光が照射され、第３偏光エリア１３の偏光方向がＬＤ光源ＬＤ３の偏光方向と同じ水平方向であるため、１次回折光は、第３偏光エリア１３を透過してフーリエ面の対応領域（第３対応領域）に照射される。この第３偏光エリア１３の両隣りとなる第２偏光エリア１２及び第４偏光エリア１４に−１次回折光及び２次回折光が照射されるが、ＬＤ光源ＬＤ２の偏光方向が水平方向に対して第２偏光エリア１２及び第４偏光エリア１４の偏光方向が垂直方向（異なる方向）になっているため、−１次回折光及び２次回折光が第２偏光エリア１２及び第４偏光エリア１４で遮光される。また、図面視においてｘ軸方向左端の位置＃１の第１偏光エリア１１に−２次回折光が照射されるが、この−２次回折光は、１次回折光が照射される第３偏光エリア１３と隣り合う第２偏光エリア１２及び第４偏光エリア１４に照射される回折光（ここでは−１次回折光及び２次回折光）よりも光強度が弱いため、１次回折光に−２次回折光が重畳されても、再生される像が不鮮明になることがなく、問題にならない。

次に、ＬＤ光源ＬＤ４を点灯すると、点灯されたＬＤ光源ＬＤ４から照射された光がコリメータレンズ、ＳＬＭ、フーリエレンズを介して図面視においてｘ軸方向右端の位置＃４の第４偏光エリア１４に再生したい像となる１次回折光が照射され、第４偏光エリア１４の偏光方向がＬＤ光源ＬＤ３の偏光方向と同じ垂直方向であるため、１次回折光は、第４偏光エリア１４を透過してフーリエ面の対応領域（第４対応領域）に照射される。また、第４偏光エリア１４のｘ軸方向左隣りの位置＃３の第３偏光エリア１３に、−１次回折光が照射されるが、ＬＤ光源ＬＤ４の偏光方向が垂直方向に対して第３偏光エリア１３の偏光方向が水平方向（異なる方向）になっているため、−１次回折光が第３偏光エリア１３で遮光される。また、第３偏光エリア１３の左隣りの第２偏光エリア１２に、−２次回折光が照射され、第２偏光エリア１２の偏光方向がＬＤ光源ＬＤ４の偏光方向と同じ垂直方向であるため、−２次回折光は、第２偏光エリア１２を透過してフーリエ面の対応領域（第２対応領域）に照射されるが、この−２次回折光は、１次回折光が照射される第４偏光エリア１４と隣り合う第３偏光エリア１３に照射される回折光（ここでは−１次回折光）よりも光強度が弱いため、１次回折光に−２次回折光が重畳されても、再生される像が不鮮明になることがなく、問題にならない。また、第２偏光エリア１２のｘ軸方向左隣りの第１偏光エリア１１に、−３次回折光が照射されるが、ＬＤ光源ＬＤ４の偏光方向が垂直方向に対して第１偏光エリア１１の偏光方向が水平方向（異なる方向）になっているため、−３次回折光が第１偏光エリア１１で遮光される。

以上のように、各ＬＤ光源ＬＤ１又はＬＤ２又はＬＤ３又はＬＤ４を順次点灯した時のフーリエ面に照射される光（像）の様子を図１（ｂ）に示している。図１（ｂ）では、１次回折光と隣り合う光（像）は遮光され、１次回折光から離れて照射される光強度の弱い光（像）、図では、−２次回折光と３次回折光とが照射されるが、これらの光が１次回折光に重畳されても、再生される像が不鮮明になることがなく、問題にならない。従って、フーリエ面に偏光マスクを設けることによって、隣り合う光（像が不鮮明となる光）を遮光することができるので、フーリエ面に順次照射される４つの光を重畳して多重化した像を鮮明に映し出すことができる。尚、フーリエ面からの光が照射されて像を形成するための像面は省略している。因みに、１次回折光以外の他の回折光を除去するために本発明の偏光マスクに代えて、高速液晶シャッターを用いる場合には、シャッターとして動作する有効エリアの周りに所定範囲の額縁が存在するという問題があり、特に多重化数を増大してより鮮明な像を映し出すようにする場合において致命的な欠点となり、使用できない。

尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

前記実施形態では、空間光変調器として液晶による透過型ＳＬＭを用いたが、これ以外に反射型液晶のＬＣＯＳや同じく反射型のＤＭＤ（Digital Micromirror Device）をＳＬＭとして用いてもよい。このＤＭＤは、集積回路上に２００万個を超えるマイクロミラーを敷き詰めた構造になっていて、ミラー１枚が１ピクセルに相当する。このように構成されたＤＭＤは、信号に合わせてミラーの傾きを変化させることで、入射光を変調する。

また、前記実施形態では、光源として偏光方向が定まったものを用いたが、図２に示すように、４個のＬＤ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から照射される光を所望の方向に偏光するための第１偏光手段である第１偏光マスクをＬＤ光源ＬＤ１〜ＬＤ４からコリメータレンズ側の位置に設けてもよい。この場合、フーリエ面に第２偏光手段である第２偏光マスクを設けることになる。各ＬＤ光源ＬＤ１又はＬＤ２又はＬＤ３又はＬＤ４を点灯した時のフーリエ面に照射される光（像）の様子は、図１（ｂ）と同様であるため、説明を省略する。また、図２においてフーリエ面の後方に設けたフーリエレンズ２で再度フーリエ変換することによって、像面１５に映し出される像の水平方向視域角を拡大するようにしてもよい。尚、第２偏光マスクからフーリエレンズ２までの距離及びフーリエレンズ２から像面１５までの距離をｆ_２としている。説明しなかった他の構成は図１（ａ）と同一であり、説明を省略している。

また、前記実施形態では、光源を、水平方向の一方向に複数（具体的には４個であるが、２個又は３個あるいは５個以上でもよい）設けたが、上下方向に複数（２個以上）設けてもよいし、水平方向及び上下方向の両方向に複数（２個以上）設けてもよい。例えば、図３（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ）に４つの例を示している。図３（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ）は、図３（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ）の光源に対する偏光手段である偏光マスク２０を示している。図３（ａ）では、光源を上下２段とし各段に３個の光源を配置して合計６個の光源２１，２２，２３，２４，２５，２６を配置している。これら光源２１，２２，２３，２４，２５，２６において水平方向及び上下方向で隣り合う光源の偏光方向が９０度異なる構成になっている。例えば図面視において右端の上下に配置された光源２１，２４のうちの上側の光源２１の偏光方向が水平（図では左右）方向に対して下側の光源２４の偏光方向が垂直（図では上下）方向になっている。図３（ｂ）の偏光マスク２０を構成する各偏光エリアの配置は、図３（ａ）の光源と同じ配置であるが、偏光エリアの位置は、対応する光源の位置に対して左右対称かつ上下対称に逆転した位置となるため、結果的に偏光方向が９０度異なる方向に設定されている。また、図３（ｃ）では、下側の光源２４，２５，２６を上側の光源２１，２２，２３に対して図面視において左側に光源一個分だけ位置ずれさせた状態を示している。この配置では、左右対称かつ上下対称に逆転すると同じ位置になるため、図３（ｄ）の偏光マスク２０は、図３（ｃ）の光源と同じ配置にし、かつ、偏光方向も同一に設定されている。また、図３（ｅ）では、光源の配置は、図３（ａ）と同じとし、偏光方向を垂直方向に対して４５度傾いた偏光方向に設定している。図３（ｆ）の偏光マスク２０は、図３（ｅ）の光源の配置を左右対称かつ上限対象に逆転させ、結果的に光源と同じ配置であるが、偏光方向は９０度異なる方向に設定されている。また、図３（ｇ）では、上段に３個の光源２１，２２，２３を配置し、中段に５個の光源２４〜２８を配置し、下段に７個の光源２９〜３５を配置して下段側ほど光源の個数が多くなる台形（ピラミッド型でもよい）に構成されている。図３（ｈ）の偏光マスク２０では、光源の配置が左右対称なため、図３（ｇ）の光源と上下のみが逆転した状態に設定されている。

１…ホログラフィ表示装置、１１，１２，１３，１４…偏光エリア、１５…像面、２０…偏光マスク（偏光手段）、２１〜３５…光源、ＬＤ１〜ＬＤ４…ＬＤ光源

Claims

スイッチング可能で、かつ、隣り合う一方の光源から照射される光の偏光方向と隣り合う他方の光源から照射される光の偏光方向とが異なるように配列された複数の光源と、該複数の光源を順次スイッチングすることにより発光する光を空間光変調する空間光変調器と、該空間光変調器で空間光変調された光をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、該フーリエ変換手段でフーリエ変換された光を照射して立体画像を形成すべく前記各光源に対応して複数設けられた対応領域を有する画像形成用の仮想面と、を備え、
前記フーリエ変換された光を前記仮想面に照射するように透過する、又は照射しないように遮光するように構成された偏光手段であって、前記各光源に対応して複数設けられた偏光エリアを備え、該各偏光エリアは、対応する光源の偏光方向の光を透過し、かつ、該偏光方向と異なる偏光方向の光を遮光するように構成されている偏光手段を備えていることを特徴とするホログラフィ表示装置。
互いに隣り合うように配置されたスイッチング可能な複数の光源と、該複数の光源を順次スイッチングすることにより発光する光を空間光変調する空間光変調器と、該空間光変調器で空間光変調された光をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、該フーリエ変換手段でフーリエ変換された光を照射して立体画像を形成すべく前記各光源に対応して複数設けられた対応領域を有する画像形成用の仮想面と、前記隣り合う複数の光源のうちの一方の光源から照射される光の偏光方向と他方の光源から照射される光の偏光方向とが異なるように該複数の光源からの光を偏光する第1偏光手段と、を備え、
前記フーリエ変換された光を前記仮想面に照射するように透過する、又は照射しないように遮光するように構成された偏光手段であって、前記各光源に対応して複数設けられた偏光エリアを備え、該各偏光エリアは、対応する光源の偏光方向の光を透過し、かつ、該偏光方向と異なる偏光方向の光を遮光するように構成されている第２偏光手段を備えていることを特徴とするホログラフィ表示装置。
前記一方の光源から照射される光の偏光方向と、前記他方の光源から照射される光の偏光方向とが、９０度異なっているとともに、前記隣り合う偏光エリアに設定されている偏光方向が、９０度異なるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラフィ表示装置。
前記複数の対応領域が、矩形状でかつ前記複数の光源が並ぶ方向に沿って隙間なく並んでいることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のホログラフィ表示装置。