JPH1097174A - カラ−ホログラフィ−表示装置 - Google Patents

カラ−ホログラフィ−表示装置

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JPH1097174A
JPH1097174A JP8249588A JP24958896A JPH1097174A JP H1097174 A JPH1097174 A JP H1097174A JP 8249588 A JP8249588 A JP 8249588A JP 24958896 A JP24958896 A JP 24958896A JP H1097174 A JPH1097174 A JP H1097174A
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JP
Japan
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color
light
holography
interference fringe
light modulator
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Pending
Application number
JP8249588A
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English (en)
Inventor
Akihiko Konoue
明彦 鴻上
Akira Arimoto
昭 有本
Kazutaka Tsuji
和隆 辻
Yoshiyuki Kaneko
好之 金子
Kimio Tateno
公男 立野
Migaku Komoda
琢 薦田
Takeshi Shimano
健 島野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空間光変調器を用いた簡便なカラ−ホログラ
フィ−表示装置を提供する。 【解決手段】 干渉縞表示部を空間光変調器で構成し、
空間光変調器の再生光照射側にカラ−フィルタを配置し
て、再生光照射をカラ−フィルタを通してなし、干渉縞
のピッチをカラ−フィルタの緑、青、赤に対応して3種
類とし、かつ3種類のピッチを対応するカラ−フィルタ
の色の波長に比例させる。 【効果】 色ずれのないカラ−ホログラフィ−立体画像
が得られる。また0次回折光と立体像との成す角度を大
きくすることがでも、自然な立体像の観測も可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体光と参照光の
干渉によって生じる干渉縞を所定の方法により生成する
干渉縞生成部と、干渉縞を表示する干渉縞表示部を有
し、干渉縞表示部に再生光を照射することによってカラ
−ホログラフィ−立体画像を再生表示するカラ−ホログ
ラフィ−表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、フィルムを用いたカラ−ホロ
グラフィ−に関しては、多くの文献がある。例えば、
「三次元画像光学」大越孝敬著、1991年7月10日
初版、朝倉書店発行、において、カラ−ホログラフィ−
として、リップマン形体積ホログラムが解説されてい
る。また、空間分割法ホログラフィ−も紹介されてお
り、それを図2に示す。これはホログラフィ−の記録に
おいて、参照光を3色のレ−ザ光とし、それを各々格子
を通して、ホログラム面に物体光と同時に照射する。こ
こで、各3色の参照光が重ならないように、各々の3色
のレ−ザ光を通る格子のピッチをずらせておく。この様
に作製されたホログラムは白色光で再生される。
【0003】また、空間光変調器を用いた動画像ホログ
ラフィ−については、多くの文献がある。例えば、3次
元画像コンファレンス’94講演論文集(1994年7
月7日・8日、3次元画像コンファレンス’94実行委
員会)の165頁から170頁に「LCDを用いたホロ
グラフィックディスプレイにおける表示像拡大法」に、
マトリクス型LCDを用いてホログラフィ−像を表示し
た例が示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記ホログラム媒体が
フィルムの従来技術には、動画ホログラム表示の時の空
間光変調器を用いたカラ−ホログラムに関しては何も述
べられていない。また、上記空間光変調器を用いた従来
技術では、3つの空間光変調器を用いて、3原色で3つ
の立体ホログラム像を再生し、ミラ−による合成でカラ
−化を行う為、空間光変調器を3つ必要とし、装置が大
がかりになるという問題がある。
【0005】本発明の目的は、空間光変調器を用いた簡
便なカラ−ホログラフィ−表示装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、物体光と参
照光の干渉によって生じる干渉縞を所定の方法により生
成する干渉縞生成部と、この干渉縞を表示する干渉縞表
示部を有し、干渉縞表示部に再生光を照射することによ
ってカラ−ホログラフィ−立体画像を再生表示するカラ
−ホログラフィ−表示装置において、干渉縞表示部を第
1の空間光変調器で構成し、第1の空間光変調器の再生
光照射側に第1のカラ−フィルタを配置して、再生光照
射を第1のカラ−フィルタを通してなし、干渉縞のピッ
チを第1のカラ−フィルタの緑、青、赤に対応して3種
類とし、かつ3種類のピッチを対応する第1のカラ−フ
ィルタの色の波長に比例させることにより達成できる。
【0007】また、再生光の光源は、カラ−ホログラフ
ィ−表示装置の内部に備え付けることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施例1 以下、本発明の実施例1のカラ−ホログラフィ−表示装
置を図1と図3を用いて説明する。本実施例では、干渉
縞の生成は、図1に示すように、実際の物体光と参照光
を用いずに高速計算機110を用いて行っている。ま
た、干渉縞表示部は、フォトコンダクタ104、反射誘
電体ミラ−103、液晶層102および透明電極101
がこの順に積層した空間光変調器111からなる。ま
た、図示していないが、透明電極はフォトコンダクタ1
04の外側面にも形成されている。さらに、カラ−フィ
ルタ100が透明電極101上に装着されている。
【0009】まず、空間光変調器111への干渉縞の表
示を説明する。レ−ザ発振器109から出射したレ−ザ
光を音響光変調器108に入力して光変調を加える。こ
の音響光変調器108は、高速計算機110で計算され
たホログラフィ−の干渉縞パタ−ンに従って制御され
る。この音響光変調器108を通過したレ−ザ光は、ガ
ルバノミラ−106により垂直方向に、またポリゴンミ
ラ−105により水平方向に走査される。この垂直、水
平に走査されたレ−ザ光はフォトコンダクタ104に照
射され、その表面に干渉縞が表示される。この干渉縞を
形成する光の強弱に応じて誘起された電荷は、フォトコ
ンダクタ104と透明電極101の間に電界を形成す
る。この電界により液晶層102の配向状態が制御され
る。
【0010】次に、カラ−ホログラフィ−立体画像の再
生表示を説明する。カラ−フィルタ100に白色光を照
射し(図示せず)、カラ−フィルタ100を通過して空
間的に分離された3原色の光を得る。この3原色の通過
光は、反射誘電体ミラ−103で反射して戻ってくるま
でに、液晶層102の往復の行程で液晶層102によっ
て変調を受け、カラ−ホログラフィ−立体画像を再生表
示する。再生光の光源としては、カラ−ホログラフィ−
表示装置の外部の白色光を利用しても良いし、カラ−ホ
ログラフィ−表示装置の内部に白色光源を備え付けても
良い。また、白色光に限らず3原色に対応する3種類の
波長の光からなる他の光を用いても良い。 次に、干渉
縞のピッチの形成方法を図3を用いて説明する。図3
は、カラ−フィルタの3原色G(緑)、B(青)、R
(赤)の対応するライン(あるいは画素)の干渉縞のピ
ッチPg、Pb、Prを示している。
【0011】今、カラ−フィルタに対応した3原色の波
長をλg、λb、λrとすれば、 Pg=aλg Pb=aλb Pr=aλr となる。ここで、aは比例定数である。
【0012】この様に干渉縞のピッチPg、Pb、Pr
をλg、λb、λrに比例させて形成することによっ
て、ホログラフィ−の白色光の再生に際して、3原色の
各々の像が同一の角度を中心に形成されるため、色ずれ
を生じることがない。
【0013】実施例2 以下、本発明の実施例2のカラーホログラフィ−表示装
置を図4を用いて説明する。3つのレ−ザ発振器(Ar
レ−ザ200:488nm(青)、Arレ−ザ201:
514.5nm(緑)、He−Neレ−ザ202:63
2.8nm(赤))から出射した3原色可干渉光が各々
ミラ−203、ハ−フミラ−204、205を介して一
本の白色光に混合される。この白色可干渉光はハ−フミ
ラ−206を介して2つの光線に分技する。分技された
白色可干渉光の一方はミラ−212とレンズ207を介
してほぼ平行光に変換されて第1の空間光変調器111
に入射する。分技されたもう一方の白色可干渉光はミラ
−213とレンズ208を介して平行光に変換され、そ
の光に第2の空間光変調器209で変調を加わって第1
の空間光変調器111に入射する。この2つの平行光に
よって第1の空間光変調器111の入射面すなわちフォ
トコンダクタ104の面に干渉縞が表示される。ここ
で、第1の空間光変調器111の構成は実施例1と同じ
であるが、カラーフィルタ211がカラーフィルタ10
0に対してカラ−フィルタの色が位置的に一致するよう
に第1の空間光変調器111のフォトコンダクタ104
の側に装着されている。また、第2の空間光変調器20
9としてLCD(液晶)を用いている。 カラ−ホログ
ラフィ−立体画像の再生表示は実施例1と同じ原理で行
うが、本実施例では再生光源であるハロゲンランプ21
0をカラーホログラフィ−表示装置に備え付けた。
【0014】次に、本実施例の干渉縞表示の原理を図5
により説明する。先ず、ホログラフィ−の干渉縞と、参
照光と物体光の成す角度の関係式を近似的に求める。
【0015】図5にあるように、参照光と物体光がホロ
グラム面の法線方向とθ1とθ2の角度を成して入射する
場合を考える。その場合、干渉縞のピッチは参照光と物
体光の光路差で決まる。今、図5にあるように、この光
路さをX1−X2と近似すれば、簡単な幾何学計算から、 sinθ1=X1/(a+d) sinθ2=X2/d で与えられる。これから参照光と物体光の光路差X1
2を求めると、 X1−X2=asinθ1+d(sinθ1−sinθ2) 今、距離dの変化に対してθ1がそれほど変化しないと
近似すれば、光路差X1−X2が光の波長λだけ変化した
時、dは干渉縞のピッチd0となる。従って、 λ=d0(sinθ1−sinθ2) 今、参照光が無限遠の平行光(θ1=0)とすれば、負
号を無視して、干渉縞のピッチd0は次式で与えられ
る。
【0016】 d0=λ/(sinθ2) (1) つまり、干渉縞のピッチは波長に比例し、物体光の入射
角度にほぼ反比例する。
【0017】次に、図4に示した本実施例の干渉縞のピ
ッチを計算する。今、図4の第2の空間光変調器209
ではホログラムの干渉パタ−ンで光を変調する。その
時、光の波動関数は次式で与えられる。
【0018】expj(−2πXsinθ3/λ) ここで、Xは第2の空間光変調器209の座標をしめ
し、jは虚数、θ3はこの干渉縞のホログラフィ−作製
の時の参照光と物体光の成す角度である。この変調され
た光の第1の空間光変調器111のフォトコンダクタ1
14の面での光の波動関数は expj(−2πXsinθ3/λ)expj(−2πr/λ) (2) ここでrは第1の空間光変調器111と第2の空間光変
調器209との距離である。つぎに第1の空間光変調器
111のフォトコンダクタ114の面に入射する参照光
の波動関数は expj(−2πS/λ) (3) で与えられる。ここでSは参照光の光源から第1の空間
光変調器111のフォトコンダクタ114の面までの距
離である。従って、第1の空間光変調器111のフォト
コンダクタ114の面の光の波動関数は、(2)式と
(3)式の和となる。この時、フォトコンダクタ114
の面上に形成される干渉縞の強度は、(2)式と(3)
式の和の波動関数の絶対値の2乗で表される。従って、
干渉縞の強度分布Iは I=2+expj(−2π(sinθ3+sinθ4)X/λ) +expj(2π(sinθ3+sinθ4)X/λ) (4) ここの計算では(r−S)の距離の差をsinθ4の第
2の空間光変調器209を通過してきた光と参照光の角
度θ4を使って表している。
【0019】(4)式で表される干渉縞を再生光でホロ
グラフィ−再生表示すれば、(4)式に比例した光の波
動関数が再生される。そこで(4)式の意味は、第1項
はホログラフィ−再生表示の時の再生光そのものであ
り、それは0次回折光と呼ばれる。第2項は1次回折光
を表し、求める本来のホログラフィ−再生像となる。第
3項は−1次回折光で、1次回折光の虚像があらわれ
る。ここで(4)式の第2項のexpのなかで、sin
θ3+sinθ4の項が現われる。これはホログラフィ−
再生像が0次回折光とほぼθ3+θ4の角度で像が表示さ
れることを意味する。つまり、第2の空間光変調器20
9で表示した干渉縞のホログラフィ−の像が0次光とθ
3の角度であったのに対し、本実施例のホログラフィ−
ではθ4だけシフトすることになる。つまり本実施例の
カラーホログラフィ−表示装置では、不必要な0次光と
ホログラフィ−立体像との角度を大きくすることができ
る。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、色ずれのないカラ−ホ
ログラフィ−立体画像が得られる。また0次回折光と立
体像との成す角度を大きくすることがでも、自然な立体
像の観測も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1のカラ−ホログラフィ−表示
装置の構成図である。
【図2】従来のカラ−ホログラフィ−の記録方法の例を
示す図である。
【図3】本発明のカラ−フィルタと干渉縞のピッチの関
係を説明するための図である。
【図4】本発明の実施例2のホログラフィ−表示装置の
構成を示す図である。
【図5】本発明の実施例2の干渉縞の表示の原理を説明
するための図である。
【符号の説明】
100、211…カラ−フィルタ、101…透明電極、
102…液晶層、103…反射誘電体ミラ−、104…
フォトコンダクタ、105…ポリゴンミラー、106…
ガルバノミラー、107、203、212、213…ミ
ラー、108…音響光変調器、109、200、20
1、202…レーザ発振器、110…高速計算機、11
1…第1の空間光変調器、204、205、206…ハ
ーフミラー、207、208…レンズ、209…第2の
空間光変調器、210…ハロゲンランプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 好之 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 立野 公男 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 薦田 琢 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 島野 健 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体光と参照光の干渉によって生じる干渉
    縞を所定の方法により生成する干渉縞生成部と、上記干
    渉縞を表示する干渉縞表示部を有し、上記干渉縞表示部
    に再生光を照射することによってカラ−ホログラフィ−
    立体画像を再生表示するカラ−ホログラフィ−表示装置
    において、上記干渉縞表示部は第1の空間光変調器から
    なり、該第1の空間光変調器の上記再生光照射側には第
    1のカラ−フィルタが配置されて、上記再生光照射は該
    第1のカラ−フィルタを通してなされ、上記干渉縞のピ
    ッチは上記第1のカラ−フィルタの緑、青、赤に対応し
    て3種類あり、かつ該3種類のピッチは対応する上記第
    1のカラ−フィルタの色の波長に比例していることを特
    徴とするカラ−ホログラフィ−表示装置。
  2. 【請求項2】上記第1の空間光変調器は、フォトコンダ
    クタ、ミラーおよび液晶がこの順序で配置された構成で
    あり、上記フォトコンダクタは上記干渉縞生成部からの
    光を受けて上記干渉縞を表示し、上記ミラーは上記再生
    光を反射するように配置されていることを特徴とする請
    求項1記載のカラ−ホログラフィ−表示装置。
  3. 【請求項3】上記干渉縞生成部は、可干渉光光源として
    の3原色の3つのレ−ザ、該3つのレ−ザからの出射光
    の混合部、該混合部から出射される混合光を2つに分技
    する分技部および第2の空間光変調器を有し、上記分技
    部から出射される分技光の一方は上記第2の空間光変調
    器を通過することなく上記第1の空間光変調器に入射
    し、他方は上記第2の空間光変調器を通過した後上記第
    1の空間光変調器に入射して、上記フォトコンダクタに
    上記干渉縞を表示することを特徴とする請求項2記載の
    カラ−ホログラフィ−表示装置。
  4. 【請求項4】上記第1の空間光変調器の上記干渉縞生成
    部側に第2のカラ−フィルタが上記第1のカラ−フィル
    タに対してカラ−フィルタの色が位置的に一致するよう
    に配置されており、上記フォトコンダクタは上記干渉縞
    生成部からの光を上記第2のカラ−フィルタ通して受け
    て上記干渉縞を表示することを特徴とする請求項2又は
    3に記載のカラ−ホログラフィ−表示装置。
  5. 【請求項5】上記再生光の光源は上記カラ−ホログラフ
    ィ−表示装置の内部に備え付けられていることを特徴と
    する請求項1乃至4のいずれか一項に記載のカラ−ホロ
    グラフィ−表示装置。
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Cited By (6)

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