JP3487499B2 - 三次元ホログラム表示装置 - Google Patents

三次元ホログラム表示装置

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JP3487499B2 JP6295799A JP6295799A JP3487499B2 JP 3487499 B2 JP3487499 B2 JP 3487499B2 JP 6295799 A JP6295799 A JP 6295799A JP 6295799 A JP6295799 A JP 6295799A JP 3487499 B2 JP3487499 B2 JP 3487499B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空間光変調器をホ
ログラム用物体光発生源として用いた三次元ホログラム
表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】空間光変調器をホログラム用物体光発生
源として用いた従来の三次元ホログラムディスプレイ装
置を図４に示す。空間光変調器制御装置４は、レーザー
１からの光を空間光変調器５に照射することによって回
折される回折光が表示したいホログラム用物体光７とな
るように、空間光変調器５に発生させるパターンを計算
し、計算結果パターンが生成された空間光変調器５でレ
ーザー１からの光が回折することで、所望のホログラム
用物体光７が生成され、人はその物体光を観察すること
により三次元画像を知覚する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来の三次元ホログラムディスプレイ装置では、空間光
変調器の分解能がたかだか１０マイクロメートル（μ
ｍ）であることに由来し、回折角度が１度程度しかとれ
ない（参考文献：０ ｐlus Ｅ、１９９７年１２月、９
１ページ）。この回折角度の小ささに由来し、視域が狭
いという問題があった。加えて、空間光変調器を透過し
た０次光（図４の６）が表示画像に含まれるという問題
もあった。
【０００４】また、空間光変調器の数百程度の階調の低
さに由来し、空間光変調器に表示できるパターンは、物
体の微小領域から発生した物体光を再現できるのみで、
精細三次元画像が表示できないという問題があった。
【０００５】空間光変調器で発生させる物体光を時分割
に複数連続発生させ人間の視覚残像効果を利用して画像
の精細化を行う手法もある（特願平１０−３６３６９８
号明細書参照）が、１フレームあたり数十ミリ秒（ｍ／
ｓｅｃ）という空間光変調器の切り替え時間では再現三
次元画像は直方体のフレーム程度の単純三次元画像が精
細性の限界であり、かつ観察者には画像のちらつきとし
て知覚されるという問題があった。
【０００６】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、空間光
変調器をホログラム用物体光発生源として用いた三次元
ホログラムディスプレイ装置において、三次元画像の精
細化を実現することが可能な技術を提供することにあ
る。
【０００７】本発明の他の目的は、空間光変調器をホロ
グラム用物体光発生源として用いた三次元ホログラムデ
ィスプレイ装置において、三次元画像の高品質化が可能
な技術を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、空間光変調器をホロ
グラム用物体光発生源として用いた三次元ホログラム表
示装置において、空間視域を拡大することが可能な技術
を提供することにある。
【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明の概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。 （１）空間光変調器をホログラム用物体光発生源として
用い、前記空間光変調器に入射した光のうち前記空間光
変調器を透過した０次光を遮断し、前記空間光変調器で
回折された物体光のみを用いた三次元ホログラム表示装
置であって、前記空間光変調器で作製した複数の前記物
体光をフォトリフラクティブ効果を有する記録媒体に逐
次蓄積する手段と、該蓄積された複数の物体光を一括再
生する手段を具備することを特徴とする。
【００１１】前記（１）の手段によれば、空間光変調器
で発生させた一つの三次元画像は単純な像であるが、そ
の像を複数一括表示することにより、表示画像の精細化
が可能で、かつ、時分割表示手法で、従来問題であった
画像のちらつきも解決することができる。
【００１２】 （２）空間光変調器をホログラム用物体
光発生源として用いた三次元ホログラム表示装置であっ
て、空間光変調器を透過した０次光をレンズで集光する
手段と、該集光された０次光をフォトリフラクティブ効
果を有する記録媒体の入射側に設置した一個もしくは複
数個のマイクロミラーによって反射遮断する手段と、前
記空間光変調器で作製した複数の物体光をフォトリフラ
クティブ効果を有する記録媒体に逐次蓄積する手段と、
該蓄積された複数の物体光を一括再生する手段を具備す
ることを特徴とする。
【００１３】前記（２）の手段によれば、空間光変調器
を透過した０次光が表示画像に影響を与えることがなく
なるため、鮮明な表示画像を得ることができる。
【００１４】（３）前記（１）又は（２）の三次元ホロ
グラム表示装置において、前記空間光変調器に照射する
入射光の入射角を変化させる手段を具備する装置であ
る。
【００１５】前記（３）の手段によれば、光軸から外れ
たところに位置する観察者も振り角内に位置する限り、
三次元画像を知覚することが可能となる。すなわち、視
域の拡大を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
よる実施の形態（実施例）を詳細に説明する。なお、実
施の形態（実施例）を説明するための全図において、同
一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの
説明は省略する。
【００１７】（実施形態１）図１は、本発明による実施
形態１のホログラムディスプレイ装置（ホログラム表示
装置）の概略構成を示す模式的構成図である。図１にお
いて、１はレーザー、２はビームエクスパンダー、３は
平行入射光、３'はホログラム物体光用入射光、３''は
参照光用人射光、４は空間光変調器制御装置、５は空間
光変調器、６は０次光、７はホログラム物体光、８は空
間観測位置、９は偏光ビームスプリッター、１０は可動
ミラー、１１，１３はレンズ、１２はフォトリフラクテ
ィブ効果を有する材料からなる記録媒体（フォトリフラ
クティブ記録媒体という）、１４は固定ミラー、１５は
参照光、１６はマイクロミラー、１７はシャッター、１
８は光軸、１９はリレーレンズである。
【００１８】前記実施形態１のホログラムディスプレイ
装置（ホログラム表示装置）は、図１に示すような構成
となっている。本実施形態１のホログラムディスプレイ
装置（ホログラム表示装置）においては、レーザー１で
放射され、ビームエクスパンダー２で拡げられた平行入
射光は、偏光ビームスプリッター９を用いてフォトリフ
ラクティブ記録媒体１２への記録、再生に用いるホログ
ラム物体光用入射光３'と参照光用人射光３''に分割さ
れる。
【００１９】ホログラム物体光７は、前記ホログラム物
体光用入射光３'を空間光変調器制御装置４でホログラ
ム物体光発生用パターンを発生させた空間光変調器５に
入射することによって実現している。ホログラム物体光
用入射光３'は、空間光変調器５を通過する際、空間光
変調器５で回折されたホログラム物体光７と透過した０
次光６となる。レンズ１１は、０次光６がフォトリフラ
クティブ記録媒体１２の表面に集光するように調整して
あり、かつマイクロミラー１６がフォトリフラクティブ
記録媒体１２の表面に集光された０次光６を反射する位
置に配置されている。
【００２０】また、可動ミラー１０によりホログラム物
体光用入射光３'の空間光変調器５への入射角度を変え
ることができる。前記マイクロミラー１６は、可動ミラ
ー１０の動作によって走査する集光された０次光６を反
射させるのにたりる領域に限って設置してある。一方、
参照光用人射光３''は、固定ミラー１４を介して参照光
１５としてフォトリフラクティブ記録媒体１２に照射さ
れる。
【００２１】前記の構成において、三次元画像記録時に
は、まず可動ミラー１４をある一つの角度に走査、固定
する。次に、空間光変調器５に複数のうち一つのホログ
ラム物体光発生用パターンを発生させ、ホログラム物体
光用入射光３'と参照光用人射光３''を入射する。これ
ら一連の操作により、フォトリフラクティブ記録媒体１
２中に一つの三次元画像を記録する。可動ミラー１４を
ある別の角度に走査、固定し、空間光変調器５に表示す
るホログラム物体光発生用パターンを切り替え、ホログ
ラム物体光用入射光３'と参照光用人射光３''を入射す
ることにより、フォトリフラクティブ記録媒体１２中に
第二の三次元画像を記録する。可動ミラー１４の稼働可
能振り角の範囲で、同様の操作を繰り返すことにより、
複数の三次元画像をフォトリフラクティブ記録媒体に多
重記録する。三次元画像再生時には、シャッター１７で
ホログラム物体光用入射光３'を遮り、参照光１５のみ
をフォトリフラクティブ記録媒体１２に照射することに
より、多重記録した三次元画像を一括再生する。
【００２２】本実施形態１の構成では、フォトリフラク
ティブ記録媒体１２を三次元画像記録用に用いることに
より空間光変調器５を介して発生させた複数のホログラ
ム物体光を一括表示できる。この複数のホログラム物体
光の一括表示で、空間光変調器５の限界を超えた精細表
示画像を得ることができる。
【００２３】加えて、表示している三次元画像を時分割
表示していないので、前述の時分割表示で問題となった
画像のちらつきも生じない。レーザー１、空間光変調器
５、フォトリフラクティブ記録媒体１２として、それぞ
れ波長５３２ｎｍ、出力１５０ｍＷのグリーンレーザ
ー、解像度５１２ドット×５１２ドットの透過型空間光
変調器、ＣｅＯ2０.０２ｗｔ％ドープＳr0.69Ｂａ0.31
Ｎｂ2Ｏ6の単結晶を用い、かつ可動ミラー１０を±１度
の振り角で走査したところ、可動ミラー１０の振り角
０.０２度毎に露光時間５ｍsecで１００枚のホログラム
をフォトリフラクティブ記録媒体１２に記録することが
でき、記録した１００枚のホログラムを一括再生するこ
とができた。
【００２４】また、空間光変調器５を透過した０次光６
は、レンズで集光され、かつフォトリフラクティブ記録
媒体１２の表面に設置したマイクロミラー１６で反射さ
れ、観察できなかった。したがって、観察者の観察位置
８で知覚する画像は、純粋に多重化された物体光７のみ
であり、より自然で鮮明な三次元表示画像を得ることが
できた。フォトリフラクティブ記録媒体１２の表面に到
達した０次光６は可動ミラー１０の走査によって移動す
るため、マイクロミラー１６は可動ミラー１０の連続も
しくはステップ走査方法によって、図２（ａ）に示した
ライン状もしくは図２（ｂ）に示した点列状の配置を有
している。
【００２５】また、可動ミラー１０を走査することによ
り、フォトリフラクティブ記録媒体１２に記録されてい
る物体光は、可動ミラー１０の操作角に対応する拡がり
を有しており、観察者の観察位置８が光軸１８から外れ
た場合でも、観察位置８の光軸に対する角度が前記操作
角内であれば三次元画像を知覚することができた。
【００２６】（実施形態２）図３は、本発明による実施
形態２のホログラムディスプレイ装置の概略構成を示す
模式的構成図である。本実施形態２のホログラムディス
プレイ装置においては、図３に示すように、レーザー１
で放射されビームエクスパンダー２で拡げられた平行入
射光３は、偏光ビームスプリッター９を用いてフォトリ
フラクティブ記録媒体１２への記録、再生に用いるホロ
グラム物体光用人射光３'と参照光用人射光３''に分割
される。ホログラム物体光７は、前記ホログラム物体光
用人射光３'を空間光変調器制御装置４でホログラム物
体光発生用パターンを発生させた空間光変調器５に入射
することによって実現している。
【００２７】本実施形態２では、反射型の空間光変調器
５を用いた。ホログラム物体光用人射光３'は、空間光
変調器で反射と回折を受け、０次光６とホログラム物体
光７となる。レンズ１１は、０次光６がフォトリフラク
ティブ記録媒体１２の表面に集光するように調整してあ
り、かつマイクロミラー１６がフォトリフラクティブ記
録媒体１２の表面に集光された０次光６を反射する位置
に配置されている。
【００２８】また、可動ミラー１０によりホログラム物
体光用人射光３'の空間光変調器５への入射角度を変え
ることができる。前記マイクロミラー１６は、可動ミラ
ー１０の動作によって走査する集光された０次光６を反
射するのにたりる領域に限って設置してある。一方、参
照光用人射光３''は、固定ミラー１４を介して参照光１
５としてのフォトリフラクティブ記録媒体１２に照射さ
れる。
【００２９】前記の構成において、三次元画像記録時に
は、ホログラム物体光用人射光３’を入射し、空間光変
調器５に複数のうち一つのホログラムを表示しつつ可動
ミラーを走査することにより、フォトリフラクティブ記
録媒体１２にホログラム物体光用人射光３'の入射角度
が異なる複数の三次元画像を多重記録する。
【００３０】加えて、空間光変調器５に表示するホログ
ラム発生用パターンを切り替え、同様の操作を繰り返す
ことにより、複数の画像の異なる三次元画像をフォトリ
フラクティブ記録媒体１２に多重記録する。三次元画像
再生時には、シャッター１７でホログラム用物体光用人
射光３'を遮り、参照光１５のみをフォトリフラクティ
ブ記録媒体１２に照射することにより、多重記録した三
次元画像が一括再生する。
【００３１】また、空間光変調器５を透過した０次光６
は、前記実施形態１と同様にフォトリフラクティブ記録
媒体１２の表面に設置したマイクロミラー１６で反射さ
れ、観察できず、より自然で鮮明な三次元表示画像を得
ることができる。
【００３２】また、可動ミラー１０を走査することによ
り、フォトリフラクティブ記録媒体１２に記録されてい
る物体光は、可動ミラー１０の操作角に対応する拡がり
を有しており、観察者の観察位置８が光軸１８から外れ
た場合でも、観察位置８の光軸１８に対する角度が前記
操作角内であれば三次元画像を知覚することができた。
【００３３】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明
は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
勿論である。
【００３４】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 （１）空間光変調器によって発生させた物体光をフォト
リフラクティブ記録媒体に蓄積し、その像を複数一括表
示することにより、表示画像を精細化することができ
る。 （２）時分割表示手法により、表示画像のちらつきを解
決することができる。 （３）フォトリフラクティブ記録媒体の表面に一個もし
くは複数個のマイクロミラーを配置し、このマイクロミ
ラーにより空間光変調器を透過した０次光を遮断するこ
とにより、空間光変調器を透過した０次光が表示画像に
影響を与えることがなくなるので、鮮明な高品質の表示
画像を得ることができる。 （４）空間光変調器に照射する入射光の入射角を変化さ
せることにより、視域を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態１のホログラムディスプ
レイ装置（ホログラム表示装置）の概略構成を示す模式
的構成図である。
【図２】実施形態１のフォトリフラクティブ記録媒体の
表面上にマイクロミラーが配置された状態を示す図であ
る。
【図３】本発明による実施形態２のホログラムディスプ
レイ装置の概略構成を示す模式的構成図である。
【図４】空間光変調器をホログラム用物体光発生源とし
て用いた従来の三次元ホログラムディスプレイ装置の概
略構成を示す模式的構成図である。
【符号の説明】
１…レーザー、２…ビームエクスパンダー、３…平行入
射光、３'…ホログラム物体光用入射光、３''…参照光
用人射光、４…空間光変調器制御装置、５…空間光変調
器、６…０次光、７…ホログラム物体光、８…空間観測
位置、９…偏光ビームスプリッター、１０…可動ミラ
ー、１１，１３…レンズ、１２…フォトリフラクティブ
記録媒体、１４…固定ミラー、１５…参照光、１６…マ
イクロミラー、１７…シャッター、１８…光軸、１９…
リレーレンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 館 彰之 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 堀越 力 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 秋本 高明 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 樋口 和人 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 曽根原 登 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−362986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−96556（ＪＰ，Ａ) 特開2000−242156（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−146941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−5523（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03H 1/26 G03H 1/16 G02B 27/46

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】空間光変調器をホログラム用物体光発生源
    として用い、前記空間光変調器に入射した光のうち前記
    空間光変調器を透過した０次光を遮断し、前記空間光変
    調器で回折された物体光のみを用いた三次元ホログラム
    表示装置であって、前記空間光変調器で作製した複数の
    前記物体光をフォトリフラクティブ効果を有する記録媒
    体に逐次蓄積する手段と、該蓄積された複数の物体光を
    一括再生する手段を具備することを特徴とする三次元ホ
    ログラム表示装置。
  2. 【請求項２】空間光変調器をホログラム用物体光発生源
    として用いた三次元ホログラム表示装置であって、空間
    光変調器を透過した０次光をレンズで集光する手段と、
    該集光された０次光をフォトリフラクティブ効果を有す
    る記録媒体の入射側に設置した一個もしくは複数個のマ
    イクロミラーによって反射遮断する手段と、前記空間光
    変調器で作製した複数の物体光をフォトリフラクティブ
    効果を有する記録媒体に逐次蓄積する手段と、該蓄積さ
    れた複数の物体光を一括再生する手段を具備することを
    特徴とする三次元ホログラム表示装置。
  3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の三次元ホログラム
    表示装置において、前記空間光変調器に照射する入射光
    の入射角を変化させる手段を具備することを特徴とする
    三次元ホログラム表示装置。
JP6295799A 1998-12-22 1999-03-10 三次元ホログラム表示装置 Expired - Lifetime JP3487499B2 (ja)

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US09/469,850 US6281994B1 (en) 1998-12-22 1999-12-21 Method and apparatus for three-dimensional holographic display suitable for video image display

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