JP6213911B2 - 映像読出装置及び映像読出方法 - Google Patents
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Description
PBS12も同様にまとめて扱い、区別する場合にはB0,B1,B2,B3と表記する。
4×4の配列では、階段状に配置されたPBS12において、B3が階段の1段目となり、B2、B1、B0は、この順番に階段の2,3,4段目となる。この例においても、図11(b)に示すように、下から平行光が入射しており、各々のPBS12を介してSLM11を照明し、表示された映像が読み出される。
また、本発明は、表示素子に表示した映像データのうち、光の一部が読み出せなくなるような事態を複雑なシステムを用いることなく回避できる映像読出方法を提供することを他の課題とする。
また、かかる構成によれば、映像読出装置は、光源からの平行光が照射されるとき、すべての組の偏光ビームスプリッタは、光源からの平行光が一方向から入射する。したがって、例えば光源からの平行光が2方向から入射するといった複雑なシステム構成とすることなく、簡易な構成で、単純な階段状の場合では読み出せなかった光の一部をすべて読み出すことができる。
また、かかる構成によれば、映像読出装置は、半波長板を適切な位置に備えることで、一組の偏光ビームスプリッタからの2つの出射光の干渉性を保持するため、ホログラムの表示に適用できる。
また、本発明の請求項4に係る映像読出方法は、それぞれが液晶パネルである複数の空間光変調器と、前記複数の空間光変調器のそれぞれと対向するように設けられた複数の偏光ビームスプリッタを備えた映像読出装置によって、当該複数の空間光変調器に表示された映像情報を読み出す映像読出方法であって、すべての前記偏光ビームスプリッタは、2個の前記偏光ビームスプリッタを一組とした複数の組で構成されており、前記一組の偏光ビームスプリッタは、前記光源から見て前記偏光ビームスプリッタの1個分の面積を有するように配置され、前記一組の偏光ビームスプリッタを単位として前記光源から遠ざかる方向に順次並べることで複数の段差を設けるように配置され、前記すべての組の偏光ビームスプリッタは、前記光源からの平行光が一方向から入射するように配置され、前記一組の偏光ビームスプリッタにおいていずれか一方の偏光ビームスプリッタに入射する光または出射する光、の光路上に半波長板を備え、前記一組の偏光ビームスプリッタにおいて前記光源に近い偏光ビームスプリッタと対向している前記空間光変調器は前記光源からの平行光の光軸と直交する方向に配置され、前記光源から遠い偏光ビームスプリッタと対向している前記空間光変調器は前記光源からの平行光の光軸方向に配置され、前記一組の偏光ビームスプリッタにおいていずれかの偏光ビームスプリッタが前記空間光変調器からの前記反射光を出力する側に、前記半波長板を備えており、前記光源からの平行光を前記複数の偏光ビームスプリッタを介して前記複数の空間光変調器に照射し、前記複数の空間光変調器からの反射光を当該複数の空間光変調器に表示された映像情報として読み出して前記映像読出装置から出力することを特徴とする。
また、本発明に係る映像読出方法によれば、表示素子に表示した映像データのうち、光の一部が読み出せなくなるような事態を複雑なシステムを用いることなく回避することができる。
(第1実施形態)
[映像読出装置の概要]
図1(b)に示す映像読出装置10は、複数のSLM11と、複数のSLM11のそれぞれと対向するように設けられた複数のPBS12とを備え、複数のSLM11に光源からの平行光を複数のPBS12を介して照射したときの反射光を当該複数のSLM11に表示された映像情報として読み出して出力するものである。以下では、PBS12がSLM11からの反射光を出力する側のことを、映像読出装置10の出力側という。この映像読出装置10は、SLM11及びPBS12に加え、半波長板13と、偏光板14とを備えている。
このときに上から見た平面図である図2(a)に示すように、PBSペア30が階段状に配置され、B3及びB2が階段の1段目となり、B1及びB0が階段の2段目となる。
以下では、PBSペア30において、光源に近い側のPBS12を第1のPBSと呼び、光源から遠い側のPBS12を第2のPBSと呼ぶ。半波長板13は、第1のPBSと第2のPBSとの間に介在している。
本実施形態では、第2のPBSに入射する光の光路上に半波長板13を備えている。言い換えると、第1のPBSから出射する光の光路上に半波長板13を備えている。
映像読出装置10は、図2(b)に示すように、下から平行光が入射すると、複数のPBS12を介してそれぞれが対向するSLM11の表示面に光を照射し、その反射光を当該表示面に表示された映像として読み出す。
図3は、映像読出装置10を含む電子ホログラフィ表示装置1の一例を模式的に示す構成図である。電子ホログラフィ表示装置1は、SLM11(C0,C1,C2,C3)及びPBS12を含む映像読出装置10と、光照射手段20と、映像読出装置10の後段の光学系(L0,F,L1,L2,L3)とを備えている。
なお、図示を省略するが、従来公知のように制御装置が表示駆動装置を制御し、この表示駆動装置が表示データに従ってSLM11を駆動する。
PBS12については前記の通りなのでここでは説明を省略する。
光照射手段20は、例えば、光源としてのレーザー装置21と、レーザー光を集光してピンホール絞り23の位置にフォーカスするフォーカスレンズ22と、ピンホール絞り23通過後に拡大するレーザー光を平行光とする凸レンズ24とを備える。これらレーザー装置21、フォーカスレンズ22、ピンホール絞り23、凸レンズ24としては従来公知のものを使用することができる。
位置P1は、列毎のSLM11に対応して、空間フィルタF0,F1,F2,F3(総称してFという)が配列される位置である。なお、空間フィルタの個数はZ軸方向も含めると16個である。
位置P3は、この電子ホログラフィ表示装置1で表示するホログラム像が、光学系の最終段の集光レンズL3により投影される仮想面Vの位置であって、集光レンズL3の主点から焦点距離f3だけ離間している。
空間フィルタFの前段には、集光レンズL0 0,L1 0,L2 0,L3 0(総称してL0という)が配列される。集光レンズL0の位置は、位置P1から、集光レンズL0の焦点距離f0だけ離間している。位置P0から集光レンズL0までの距離aは、SLM11からの最大の回折角度をもった読出し光が集光レンズL0に入射できるように配置されている。なお、集光レンズL0の個数はZ軸方向も含めると16個である。
光照射手段20が、ランダム偏光のレーザー光を平行光として映像読出装置10に入射すると、映像読出装置10のPBS12で反射した光がSLM11を照明して、SLM11に表示されたホログラムデータ等の映像情報を読み出すので、映像読出装置10のPBS12から、表示に必要なP偏光が出力される。
図2(c)を参照して映像読出装置10のPBSペア30による動作について説明する。図2(c)において、Coddは、前記したBoddに対応している。すなわち、PBSペア30の階段の1段目のB3で照明するC3や、階段の2段目のB1で照明するC1は識別子がいずれも奇数なので、特に区別しない場合、Coddと呼称する。また、Cevenは、前記したBevenに対応している。すなわち、PBSペア30の階段の1段目のB2で照明するC2や、階段の2段目のB0で照明するC0を特に区別しない場合、Cevenと呼称する。PBSペア30に入射する平行光のうち、S偏光を破線の矢印で示し、P偏光を太い実線の矢印で示す。なお、図2(c)では、反射光や透過光を見易くするために各部材間の距離や位置関係を誇張している場合がある。
<分岐後その1>
一方では、符号d1で示すS偏光成分が反射して、手前のSLM11(Codd)に入射する。読み出された光、すなわち手前のSLM11(Codd)の表示面で反射した光はP偏光であるので、符号d2で示すように手前のPBS12(Bodd)を通過して出力される。
また、このとき手前のSLM11(Codd)でS偏光のまま反射した成分は、手前のPBS12(Bodd)で再度反射して光源方向へ戻る戻り成分である。なお、この成分は閲覧者側に出力されないので図示を省略する。
他方では、符号d3で示すP偏光成分は、手前のPBS12(Bodd)を通過し、PBSペア30の間の半波長板13を通過することで、符号d4で示すようにS偏光になった後、奥側のPBS12(Beven)に入射する。この後は、BoddにおけるS偏光と同様にして、奥側のSLM11(Ceven)で映像を読出したP偏光成分は、符号d5で示すように奥側のPBS12(Beven)を通過して出力される。
なお、図示を省略するが、このとき奥側のSLM11(Ceven)でS偏光のまま反射した成分は、奥側のPBS12(Beven)で再度反射して、手前のPBS12(Bodd)の側(半波長板13の側)へ戻る。
具体的には、本実施形態のように光源にランダム偏光のビームを用いる場合、光源から、手前のPBS12(Bodd)に入射する部分に、半波長板13を挿入しておけば、その回転角度を調節することによって容易に光源ビームの偏光の回転角を制御することができ、偏光成分の割合を自由に調整できる。
[映像読出装置]
図4及び図5を参照して、第2実施形態に係る映像読出装置10Aについて説明する。第1実施形態と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。なお、図4〜図6は、図1〜図3にそれぞれ対応している。
映像読出装置10Aでは、図4(b)に示すように、PBSペア30において光源に近いPBS12と対向しているSLM11は光源からの平行光の光軸と直交する方向(X軸方向)に配置されている点は、図2(b)に示した第1実施形態の映像読出装置10と同様である。ただし、映像読出装置10Aでは、図4(b)に示すように、PBSペア30において光源から遠いPBS12と対向しているSLM11は光源からの平行光の光軸方向(Y軸方向)に配置されている点が映像読出装置10とは異なっている。
映像読出装置10Aは、図5(b)に示すように、下から平行光が入射すると、複数のPBS12を介してそれぞれが対向するSLM11の表示面に光を照射し、その反射光を当該表示面に表示された映像として読み出す。
図6は、映像読出装置10Aを含む電子ホログラフィ表示装置1Aの一例を模式的に示す構成図であり、映像読出装置10A以外は図3に示す装置と同様なので説明を省略する。
図5(c)を参照して映像読出装置10AのPBSペア30による動作について説明する。なお、図5(c)では、反射光や透過光を見易くするために各部材間の距離や位置関係を誇張している場合がある。
映像読出装置10Aの各PBSペア30に入射する平行光は、手前のPBS12(Bodd)で2つに分岐する。このうち、手前のSLM11(Codd)に入射するS偏光については第1実施形態と同じである(符号d1,d2参照)。
他方では、符号d6で示すP偏光成分は、PBSペア30を通過し、そのまま奥側のSLM11(Ceven)に入射する。奥側のSLM11(Ceven)で映像を読出したS偏光成分は、符号d7で示すように奥側のPBS12(Beven)で反射して出力端側の半波長板13を通過することで、符号d8で示すようにP偏光になって出力される。
光源としては単色光を用いてもよいし、図7に示すような時分割のRGBの3色によるカラー光源を実現する光照射手段20Cを用いることもできる。
光照射手段20Cは、RGBに対応した、レーザー装置21R,21G,21Bと、フォーカスレンズ22R,22G,22Bと、ピンホール絞り23R,23G,23Bと、凸レンズ24とを備える。さらに、光照射手段20Cは、レーザー光を遮断するためのシャッター25R,25G,25Bと、3方から入射されるレーザー光を凸レンズ24へ照射するための三色性プリズム組立体27とを備える。
10,10A 映像読出装置
11 SML(空間光変調器)
12 PBS(偏光ビームスプリッタ)
13 半波長板
14 偏光板
20,20C 光照射手段
21(21R,21G,21B) レーザー装置
22(22R,22G,22B) フォーカスレンズ
23(23R,23G,23B) ピンホール絞り
24 凸レンズ
25R,25G,25B シャッター
26R,26G,26B モーター
27 三色性プリズム組立体
30 PBSペア
Claims (4)
- それぞれが液晶パネルである複数の空間光変調器と、前記複数の空間光変調器のそれぞれと対向するように設けられた複数の偏光ビームスプリッタと、を備え、前記複数の空間光変調器に光源からの平行光を前記複数の偏光ビームスプリッタを介して照射したときの反射光を当該複数の空間光変調器に表示された映像情報として読み出して出力する映像読出装置であって、
すべての前記偏光ビームスプリッタは、2個の前記偏光ビームスプリッタを一組とした複数の組で構成されており、
前記一組の偏光ビームスプリッタは、前記光源から見て前記偏光ビームスプリッタの1個分の面積を有するように配置され、
前記一組の偏光ビームスプリッタを単位として前記光源から遠ざかる方向に順次並べることで複数の段差を設けるように配置され、
前記すべての組の偏光ビームスプリッタは、前記光源からの平行光が一方向から入射するように配置され、
前記一組の偏光ビームスプリッタにおいていずれか一方の偏光ビームスプリッタに入射する光または出射する光、の光路上に半波長板を備えており、
前記複数の空間光変調器は、2次元配列または前記光源からの平行光の光軸方向に1次元配列され、
前記一組の偏光ビームスプリッタにおいて2個の偏光ビームスプリッタの間に前記半波長板を備えており、
前記偏光ビームスプリッタが前記空間光変調器からの前記反射光を出力する側に、当該出力する光から特定の向きの偏光を取り出す偏光板を、前記一組の偏光ビームスプリッタ毎に備え、
前記偏光板は、前記一組の偏光ビームスプリッタにおいて少なくとも前記光源に近い偏光ビームスプリッタの側に配置されていることを特徴とする映像読出装置。 - それぞれが液晶パネルである複数の空間光変調器と、前記複数の空間光変調器のそれぞれと対向するように設けられた複数の偏光ビームスプリッタと、を備え、前記複数の空間光変調器に光源からの平行光を前記複数の偏光ビームスプリッタを介して照射したときの反射光を当該複数の空間光変調器に表示された映像情報として読み出して出力する映像読出装置であって、
すべての前記偏光ビームスプリッタは、2個の前記偏光ビームスプリッタを一組とした複数の組で構成されており、
前記一組の偏光ビームスプリッタは、前記光源から見て前記偏光ビームスプリッタの1個分の面積を有するように配置され、
前記一組の偏光ビームスプリッタを単位として前記光源から遠ざかる方向に順次並べることで複数の段差を設けるように配置され、
前記すべての組の偏光ビームスプリッタは、前記光源からの平行光が一方向から入射するように配置され、
前記一組の偏光ビームスプリッタにおいていずれか一方の偏光ビームスプリッタに入射する光または出射する光、の光路上に半波長板を備えており、
前記一組の偏光ビームスプリッタにおいて前記光源に近い偏光ビームスプリッタと対向している前記空間光変調器は前記光源からの平行光の光軸と直交する方向に配置され、前記光源から遠い偏光ビームスプリッタと対向している前記空間光変調器は前記光源からの平行光の光軸方向に配置され、
前記一組の偏光ビームスプリッタにおいていずれかの偏光ビームスプリッタが前記空間光変調器からの前記反射光を出力する側に、前記半波長板を備えていることを特徴とする映像読出装置。 - それぞれが液晶パネルである複数の空間光変調器と、前記複数の空間光変調器のそれぞれと対向するように設けられた複数の偏光ビームスプリッタを備えた映像読出装置によって、当該複数の空間光変調器に表示された映像情報を読み出す映像読出方法であって、
すべての前記偏光ビームスプリッタは、2個の前記偏光ビームスプリッタを一組とした複数の組で構成されており、
前記一組の偏光ビームスプリッタは、前記光源から見て前記偏光ビームスプリッタの1個分の面積を有するように配置され、
前記一組の偏光ビームスプリッタを単位として前記光源から遠ざかる方向に順次並べることで複数の段差を設けるように配置され、
前記すべての組の偏光ビームスプリッタは、前記光源からの平行光が一方向から入射するように配置され、
前記一組の偏光ビームスプリッタにおいていずれか一方の偏光ビームスプリッタに入射する光または出射する光、の光路上に半波長板を備え、
前記複数の空間光変調器は、2次元配列または前記光源からの平行光の光軸方向に1次元配列され、
前記一組の偏光ビームスプリッタにおいて2個の偏光ビームスプリッタの間に前記半波長板を備えており、
前記偏光ビームスプリッタが前記空間光変調器からの前記反射光を出力する側に、当該出力する光から特定の向きの偏光を取り出す偏光板を、前記一組の偏光ビームスプリッタ毎に備え、
前記偏光板は、前記一組の偏光ビームスプリッタにおいて少なくとも前記光源に近い偏光ビームスプリッタの側に配置されており、
前記光源からの平行光を前記複数の偏光ビームスプリッタを介して前記複数の空間光変調器に照射し、前記複数の空間光変調器からの反射光を当該複数の空間光変調器に表示された映像情報として読み出して前記映像読出装置から出力することを特徴とする映像読出方法。 - それぞれが液晶パネルである複数の空間光変調器と、前記複数の空間光変調器のそれぞれと対向するように設けられた複数の偏光ビームスプリッタを備えた映像読出装置によって、当該複数の空間光変調器に表示された映像情報を読み出す映像読出方法であって、
すべての前記偏光ビームスプリッタは、2個の前記偏光ビームスプリッタを一組とした複数の組で構成されており、
前記一組の偏光ビームスプリッタは、前記光源から見て前記偏光ビームスプリッタの1個分の面積を有するように配置され、
前記一組の偏光ビームスプリッタを単位として前記光源から遠ざかる方向に順次並べることで複数の段差を設けるように配置され、
前記すべての組の偏光ビームスプリッタは、前記光源からの平行光が一方向から入射するように配置され、
前記一組の偏光ビームスプリッタにおいていずれか一方の偏光ビームスプリッタに入射する光または出射する光、の光路上に半波長板を備え、
前記一組の偏光ビームスプリッタにおいて前記光源に近い偏光ビームスプリッタと対向している前記空間光変調器は前記光源からの平行光の光軸と直交する方向に配置され、前記光源から遠い偏光ビームスプリッタと対向している前記空間光変調器は前記光源からの平行光の光軸方向に配置され、
前記一組の偏光ビームスプリッタにおいていずれかの偏光ビームスプリッタが前記空間光変調器からの前記反射光を出力する側に、前記半波長板を備えており、
前記光源からの平行光を前記複数の偏光ビームスプリッタを介して前記複数の空間光変調器に照射し、前記複数の空間光変調器からの反射光を当該複数の空間光変調器に表示された映像情報として読み出して前記映像読出装置から出力することを特徴とする映像読出方法。
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