(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子的に生成したホログラムから再生像を生成する電子ホログラフィ再生装置であって、
前記ホログラムを記憶するホログラム記憶手段と、
平行光を発生させる光源と、
前記光源が発生する平行光から水平方向に回折角度の異なる複数の回折光を生成する回折手段と、
この回折手段で生成した複数の回折光を時分割に切り替えて通過させることで照明光を選択する照明光選択手段と、
この照明光選択手段を通過する照明光が照射する位置に配置され、前記照明光選択手段における照明光の切り替えタイミングに同期して、当該照明光の傾き角度に対応した視域のホログラムを前記ホログラム記憶手段から読み出して表示するホログラム表示手段と、
このホログラム表示手段に前記照明光が照射されることで発生する再生光の光路を前記照明光の光路とは異なる方向の光路に変更する光路変更手段と、
この光路変更手段で光路変更された再生光が照射する位置に配置され、前記照明光選択手段で選択した傾き角度の異なる照明光を前記ホログラム表示手段に順次照射することで発生する再生光のうちで、前記視域に対応する角度の再生光を、前記切り替えタイミングに同期して切り替えて通過させる再生光選択手段と、
を備えることを特徴とする電子ホログラフィ再生装置。
【請求項２】
電子的に生成したホログラムから再生像を生成する電子ホログラフィ再生装置であって、
前記ホログラムを記憶するホログラム記憶手段と、
平行光を発生させる光の３原色ごとの光源と、
前記３原色の各光源によって発生する平行光から水平方向に回折角度の異なる複数の回折光を生成する前記各光源に対応した回折手段と、
前記各光源に対応した回折手段が生成した複数の回折光を多重化する多重化手段と、
この多重化手段で多重化した複数の回折光を時分割に切り替えて通過させることで照明光を選択する照明光選択手段と、
この照明光選択手段を通過する照明光が照射する位置に配置され、前記照明光選択手段における照明光の切り替えタイミングに同期して、当該照明光の傾き角度に対応した視域のホログラムを前記ホログラム記憶手段から読み出して表示する前記３原色に対応したホログラム表示手段と、
前記照明光選択手段と前記ホログラム表示手段との間に設置され、前記照明光選択手段で選択した傾き角度の異なる照明光を前記３原色に対応したホログラム表示手段に色ごとに分離して照射するとともに、当該照明光の照射により、それぞれのホログラム表示手段から発生する再生光を多重化する分離・多重化手段と、
この分離・多重化手段で多重化された再生光の光路を前記照明光選択手段で選択される照明光の光路とは異なる方向の光路に変更する光路変更手段と、
この光路変更手段で光路変更された再生光が照射する位置に配置され、前記分離・多重化手段によって多重化された再生光のうちで、前記視域に対応する角度の再生光を、前記切り替えタイミングに同期して切り替えて通過させる再生光選択手段と、
を備えることを特徴とする電子ホログラフィ再生装置。
【請求項３】
前記照明光選択手段は、
前記回折手段から光路上焦点距離だけ離間した位置に配置した第１レンズと、
この第１レンズから、光の進行方向に向かって前記第１レンズの焦点距離だけ離間した位置に配置され、時分割に開口部を切り替えることで、前記複数の回折光を時分割に切り替えて通過させる第１シャッタと、
この第１シャッタから、光の進行方向に向かって焦点距離だけ離間した位置に配置した前記第１レンズと同じ焦点距離を有する第２レンズとを備え、
前記ホログラム表示手段は、
前記第２レンズから光路上前記焦点距離だけ離間して配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子ホログラフィ再生装置。
【請求項４】
前記再生光選択手段は、
前記ホログラム表示手段から光路上焦点距離だけ離間した位置に配置した第３レンズと、
この第３レンズから、光の進行方向に向かって当該第３レンズの焦点距離だけ離間した位置に配置され、前記第３レンズによって集光された再生光のうちで、前記視域に対応する角度の再生光を、時分割に開口部を切り替えて通過させる第２シャッタと、
この第２シャッタから、光の進行方向に向かって焦点距離だけ離間した位置に配置した前記第３レンズと同じ焦点距離を有する第４レンズと、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子ホログラフィ再生装置。
【請求項５】
前記第２シャッタの開口部は、前記ホログラム表示手段の最大回折角の光が前記第２シャッタに照射される照射幅に相当する開口幅を有することを特徴とする請求項４に記載の電子ホログラフィ再生装置。
【請求項６】
電子的に生成したホログラムから再生像を生成する電子ホログラフィ再生方法であって、
光源が発生する平行光から水平方向に回折角度の異なる複数の回折光を回折手段によって生成する回折光生成ステップと、
この回折光生成ステップで生成した複数の回折光を、照明光選択手段によって時分割に切り替えて通過させることで照明光としてホログラム表示手段に照射するとともに、前記照明光選択手段における照明光の切り替えタイミングに同期して、当該照明光の傾き角度に対応した視域のホログラムを予め記憶したホログラム記憶手段から読み出して前記ホログラム表示手段に表示することで再生光を発生させる再生光生成ステップと、
この再生光生成ステップで発生した再生光の光路を、当該再生光の照射位置に設置された光路変更手段によって、前記照明光の光路とは異なる方向の光路に変更する光路変更ステップと、
この光路変更ステップで光路変更された再生光のうちで、前記視域に対応する角度の再生光を、再生光選択手段によって前記切り替えタイミングに同期して切り替えて通過させる再生光選択ステップと、
を含むことを特徴とする電子ホログラフィ再生方法。
【請求項７】
電子的に生成したホログラムから再生像を生成する電子ホログラフィ再生方法であって、
光の３原色の光源が発生する平行光から水平方向に回折角度の異なる複数の回折光を前記光源に対応する回折手段によって生成し、多重化手段によって多重化する回折光生成多重化ステップと、
この回折光生成多重化ステップで生成し多重化された複数の回折光を、照明光選択手段によって時分割に切り替えることで、選択した照明光として通過させ、分離・多重化手段によって、その通過した照明光を前記３原色に対応したホログラム表示手段に色ごとに分離して照射するとともに、前記照明光選択手段における照明光の切り替えタイミングに同期して、当該照明光の傾き角度に対応した視域のホログラムを予め記憶したホログラム記憶手段から読み出して前記ホログラム表示手段に表示することで再生光を発生させ、前記分離・多重化手段によって、前記３原色に対応したホログラム表示手段ごとの再生光を多重化する再生光生成多重化ステップと、
この再生光生成多重化ステップで多重化した再生光の光路を、当該再生光の照射位置に設置された光路変更手段によって、前記照明光選択手段で選択される照明光の光路とは異なる方向の光路に変更する光路変更ステップと、
この光路変更ステップで光路変更された再生光のうちで、前記視域に対応する角度の再生光を、再生光選択手段によって前記切り替えタイミングに同期して切り替えて通過させる再生光選択ステップと、
を含むことを特徴とする電子ホログラフィ再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視域を拡大して立体映像を再生する電子ホログラフィ再生装置および電子ホログラフィ再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ホログラフィによる立体視が可能なディスプレイ技術の開発が盛んに行われている。この電子ホログラフィは、位相の揃った参照光と、同じ光が物体で散乱されてできる物体光とが互いに干渉して作られる干渉縞を、液晶ディスプレイなどのホログラム表示パネルに表示し、当該パネルに参照光と同じ波長の照明光を照射することで生じる回折効果を利用して、元の物体光を再生光として再生する立体映像再生方法である。
この電子ホログラフィにおいて、再生光の広がり角度θは、ホログラム表示パネルの画素間隔ｐと、再生光の波長λとから、以下の（１）式のように制限される。
【０００３】
【数１】
0005540353.tif 000002
【０００４】
このため、現在入手可能なホログラム表示パネルでは、大きな広がり角度が得られず、２°（度）程度の視域しか得られないため、再生映像を両眼視することが困難であった。
そこで、従来、再生映像の視域を拡大するための技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に記載の発明（先行発明）は、再生光の広がり範囲が異なる複数の干渉縞を求めておき、これをそれぞれ異なるホログラム表示パネル（干渉縞表示面）に表示して照明光を照射する。そして、先行発明は、ホログラム表示パネルから高次回折光として得られる再生光（ホログラム再生光）をレンズや空間フィルタで取り出し、ハーフミラーで重ね合わせることで、視域を拡大させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９１４６５０号公報（段落００２７，図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記した先行発明は、視域を拡大させるために、複数のホログラム表示パネルによって再生される再生光から、所望の回折光を取り出すためのレンズや空間フィルタ、ハーフミラーなどで構成される光学系を複数必要とし、電子ホログラフィ再生装置が大きく、かつ、構成が複雑になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な光学系の構成で視域を拡大させることが可能な電子ホログラフィ再生装置および電子ホログラフィ再生方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載の電子ホログラフィ再生装置は、電子的に生成したホログラムから再生像を生成する電子ホログラフィ再生装置であって、ホログラム記憶手段と、光源と、回折手段と、照明光選択手段と、ホログラム表示手段と、光路変更手段と、再生光選択手段と、を備える構成とした。
【００１０】
かかる構成において、電子ホログラフィ再生装置は、ホログラム記憶手段に電子的に生成したホログラムを記憶しておく。このホログラムは、水平方向（左右方向）の視域ごとに異なるホログラムである。そして、電子ホログラフィ再生装置は、回折手段によって、光源が発生する平行光から水平方向（左右方向）に回折角度の異なる複数の回折光を生成する。
【００１１】
そして、電子ホログラフィ再生装置は、照明光選択手段によって、回折手段で生成した複数の回折光を時分割に切り替えて通過させることで照明光を選択する。このように、複数の角度に回折した回折光を時分割で選択することで、複数の角度の照明光が時分割に生成されることになる。
【００１２】
また、電子ホログラフィ再生装置は、照明光選択手段を通過する照明光が照射する位置に配置されたホログラム表示手段によって、照明光選択手段における照明光の切り替えタイミングに同期して、当該照明光の傾き角度に対応した視域のホログラムをホログラム記憶手段から読み出して表示する。このように、時分割で角度の異なる照明光がホログラム表示手段に照射され、それに同期して、ホログラム表示手段がその角度に対応する視域のホログラムを表示することで、時分割で視域の異なる再生光が生成されることになる。そして、電子ホログラフィ再生装置は、光路変更手段によって、ホログラム表示手段に照明光が照射されることで発生する再生光の光路を照明光の光路とは異なる方向の光路に変更する。
【００１３】
そして、電子ホログラフィ再生装置は、光路変更手段で光路変更された再生光が照射する位置に配置された再生光選択手段によって、ホログラム表示手段から発生する再生光のうちで、各視域に対応する角度の再生光を、照明光の切り替えタイミングに同期して切り替えて通過させる。このように、視域に対応する角度の再生光のみを選択することで、ホログラム表示手段から発生する再生光に含まれる高次再生光が遮断される。そして、視域の異なる再生光が時分割多重されて出力されることで、観察者には、視域の広がった再生光（ホログラム再生光）が視認されることになる。
【００１４】
また、請求項２に記載の電子ホログラフィ再生装置は、電子的に生成したホログラムから再生像を生成する電子ホログラフィ再生装置であって、ホログラム記憶手段と、光源と、回折手段と、多重化手段と、照明光選択手段と、ホログラム表示手段と、分離・多重化手段と、光路変更手段と、再生光選択手段と、を備える構成とした。
【００１５】
かかる構成において、電子ホログラフィ再生装置は、ホログラム記憶手段に電子的に生成したホログラムを記憶しておく。このホログラムは、水平方向（左右方向）の視域ごとに異なり、かつ、光の３原色の色ごとに異なるホログラムである。そして、電子ホログラフィ再生装置は、色ごとの回折手段によって、３原色の各光源が発生する平行光から水平方向（左右方向）に回折角度の異なる複数の回折光を生成する。そして、電子ホログラフィ再生装置は、多重化手段によって、各光源に対応した回折手段が生成した複数の回折光を多重化する。
【００１６】
そして、電子ホログラフィ再生装置は、照明光選択手段によって、多重化手段で多重化した複数の回折光を時分割に切り替えて通過させることで照明光を選択する。このように、複数の角度に回折した回折光を時分割で選択することで、複数の角度の照明光が時分割に生成されることになる。
【００１７】
また、電子ホログラフィ再生装置は、照明光選択手段を通過する照明光が照射する位置に配置され、３原色に対応したそれぞれのホログラム表示手段によって、照明光選択手段における照明光の切り替えタイミングに同期して、当該照明光の傾き角度に対応した視域のホログラムをホログラム記憶手段から読み出して表示する。
【００１８】
そして、電子ホログラフィ再生装置は、照明光選択手段とホログラム表示手段との間に設置された分離・多重化手段によって、照明光選択手段で選択した傾き角度の異なる照明光を３原色に対応したホログラム表示手段に色ごとに分離して照射する。このように、時分割で角度の異なる照明光がホログラム表示手段に照射され、それに同期して、ホログラム表示手段がその角度に対応する視域のホログラムを表示することで、時分割で視域の異なる再生光が色ごとに生成されることになる。
さらに、電子ホログラフィ再生装置は、分離・多重化手段によって、それぞれのホログラム表示手段から発生する再生光を多重化する。そして、電子ホログラフィ再生装置は、光路変更手段によって、分離・多重化手段で多重化された再生光の光路を照明光選択手段で選択される照明光の光路とは異なる方向の光路に変更する。
【００１９】
そして、電子ホログラフィ再生装置は、光路変更手段で光路変更された再生光が照射する位置に配置された再生光選択手段によって、分離・多重化手段によって多重化された再生光のうちで、各視域に対応する角度の再生光を、照明光の切り替えタイミングに同期して切り替えて通過させる。このように、視域に対応する角度の再生光のみを選択することで、ホログラム表示手段から発生する再生光に含まれる高次再生光が遮断される。そして、視域の異なる再生光が時分割多重されて出力されることで、観察者には、視域の広がったカラーの再生光（ホログラム再生光）が視認されることになる。
【００２０】
また、請求項３に記載の電子ホログラフィ再生装置は、請求項１または請求項２に記載の電子ホログラフィ再生装置において、前記照明光選択手段が、前記回折手段から光路上焦点距離だけ離間した位置に配置した第１レンズと、この第１レンズから、光の進行方向に向かって前記第１レンズの焦点距離だけ離間した位置に配置され、時分割に開口部を切り替えることで、前記複数の回折光を時分割に切り替えて通過させる第１シャッタと、この第１シャッタから、光の進行方向に向かって焦点距離だけ離間した位置に配置した前記第１レンズと同じ焦点距離を有する第２レンズとを備え、前記ホログラム表示手段が、前記第２レンズから光路上前記焦点距離だけ離間して配置したことを特徴とする。
【００２１】
かかる構成において、電子ホログラフィ再生装置は、回折手段と第１レンズと第１シャッタと第２レンズとホログラム表示手段とを、それぞれ光路上において、第１レンズ（第２レンズ）の焦点だけ離間して配置したことで、回折手段で生成された回折光を、その回折角度に応じた回折光ごとに、第１レンズの焦点面となる第１シャッタの異なる位置に集光させる。また、第２レンズは、焦点面である第１シャッタから拡散されてくる光を、元の平行光として、ホログラム表示手段の表示面に順次、照明光として照射することができる。
【００２２】
さらに、請求項４に記載の電子ホログラフィ再生装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子ホログラフィ再生装置において、前記再生光選択手段が、前記ホログラム表示手段から光路上焦点距離だけ離間した位置に配置した第３レンズと、この第３レンズから、光の進行方向に向かって当該第３レンズの焦点距離だけ離間した位置に配置され、前記第３レンズによって集光された再生光のうちで、前記視域に対応する角度の再生光を、時分割に開口部を切り替えて通過させる第２シャッタと、この第２シャッタから、光の進行方向に向かって焦点距離だけ離間した位置に配置した前記第３レンズと同じ焦点距離を有する第４レンズと、を備えることを特徴とする
【００２３】
かかる構成において、電子ホログラフィ再生装置は、ホログラム表示手段と第３レンズと第２シャッタと第４レンズとを、それぞれ光路上において、第３レンズ（第４レンズ）の焦点距離だけ離間して配置したことで、ホログラム表示手段から出射される再生光を、視域に応じた角度の再生光ごとに、第３レンズの焦点面となる第２シャッタの異なる位置に集光させる。また、第４レンズは、焦点面である第２シャッタから拡散されてくる光を、元の平行光として、焦点距離だけ離れた位置に再生した像を生成する。
【００２４】
また、請求項５に記載の電子ホログラフィ再生装置は、請求項４に記載の電子ホログラフィ再生装置において、前記第２シャッタの開口部が、前記ホログラム表示手段の最大回折角の光が前記第２シャッタに照射される照射幅に相当する開口幅を有することを特徴とする。
【００２５】
かかる構成において、電子ホログラフィ再生装置は、第２シャッタの開口部の開口幅を、ホログラム表示手段の最大回折角の光が当該第２シャッタに照射される幅とすることで、ホログラム表示手段からの再生光のうち、最大回折角よりも大きい高次光の再生光が第２シャッタによって遮断されることになり、不要光を除去することができる。
【００２６】
また、請求項６に記載の電子ホログラフィ再生方法は、電子的に生成したホログラムから再生像を生成する電子ホログラフィ再生方法であって、回折光生成ステップと、再生光生成ステップと、光路変更ステップと、再生光選択ステップと、を含む手順とした。
【００２７】
かかる手順において、電子ホログラフィ再生方法は、回折光生成ステップにおいて、光源が発生する平行光から水平方向に回折角度の異なる複数の回折光を回折手段によって生成する。そして、電子ホログラフィ再生方法は、再生光生成ステップにおいて、回折光生成ステップで生成した複数の回折光を、照明光選択手段によって時分割に切り替えて通過させることで照明光としてホログラム表示手段に照射するとともに、照明光選択手段における照明光の切り替えタイミングに同期して、当該照明光の傾き角度に対応した視域のホログラムを予め記憶したホログラム記憶手段から読み出してホログラム表示手段に表示することで再生光を発生させる。
【００２８】
そして、電子ホログラフィ再生方法は、再生光生成ステップで発生した再生光の光路を、当該再生光の照射位置に設置された光路変更手段によって、照明光の光路とは異なる方向の光路に変更する。そして、電子ホログラフィ再生方法は、再生光選択ステップにおいて、光路変更ステップで光路変更された再生光のうちで、視域に対応する角度の再生光を、再生光選択手段によって照明光の切り替えタイミングに同期して切り替えて通過させる。
【００２９】
さらに、請求項７に記載の電子ホログラフィ再生方法は、電子的に生成したホログラムから再生像を生成する電子ホログラフィ再生方法であって、回折光生成多重化ステップと、再生光生成多重化ステップと、光路変更ステップと、再生光選択ステップと、を含む手順とした。
【００３０】
かかる手順において、電子ホログラフィ再生方法は、回折光生成多重化ステップにおいて、光の３原色の光源が発生する平行光から水平方向に回折角度の異なる複数の回折光を光源に対応する回折手段によって生成し、多重化手段によって多重化する。
【００３１】
そして、電子ホログラフィ再生方法は、再生光生成多重化ステップにおいて、回折光生成多重化ステップで生成し多重化した複数の回折光を、照明光選択手段によって時分割に切り替えることで、選択した照明光として通過させ、分離・多重化手段によって、３原色に対応したホログラム表示手段に色ごとに分離して照射する。さらに、電子ホログラフィ再生方法は、その照射とともに、照明光選択手段における照明光の切り替えタイミングに同期して、当該照明光の傾き角度に対応した視域のホログラムを予め記憶したホログラム記憶手段から読み出してホログラム表示手段に表示することで再生光を発生させ、分離・多重化手段によって、３原色に対応したホログラム表示手段ごとの再生光を多重化する。
【００３２】
そして、電子ホログラフィ再生方法は、再生光生成多重化ステップで多重化した再生光の光路を、当該再生光の照射位置に設置された光路変更手段によって、照明光選択手段で選択される照明光の光路とは異なる方向の光路に変更する。そして、電子ホログラフィ再生方法は、再生光選択ステップにおいて、光路変更ステップで光路変更された再生光のうちで、各視域に対応する角度の再生光を、再生光選択手段によって照明光の切り替えタイミングに同期して切り替えて通過させる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
請求項１，６に記載の発明によれば、光源の光から回折光を取り出した後、それぞれの光を時分割で切り替えて照明光とし、その照明光の角度に対応する再生光を時間多重化するため、角度の異なる照明光を個別に生成したり、それぞれの再生光を個別に生成したりする構成を複数備える必要がなく、光学系を簡易に構成することができる。これによって、本発明は、装置そのものを従来と比較して約１／３以下に小型化しつつ、ホログラムの視域を拡大させることができる。
【００３４】
請求項２，７に記載の発明によれば、カラーホログラムから立体映像を再生する場合であっても、光源の光から回折光を取り出した後、それぞれの光を時分割で切り替えて照明光とし、その照明光の角度に対応する再生光を時間多重化するため、角度の異なる照明光を個別に生成したり、それぞれの再生光を個別に生成したりする構成を複数備える必要がなく、光学系を簡易に構成することができる。これによって、本発明は、装置そのものを小型化しつつ、ホログラムの視域を拡大させることができる。
【００３５】
請求項３に記載の発明によれば、異なる角度の照明光を時分割で生成することができるため、異なる角度の照明光を個別に生成する場合に比べ、光学系を簡易に構成することができる。
【００３６】
請求項４，５に記載の発明によれば、異なる視域のホログラム再生光を時分割で生成する際に、当該再生光のうちで高次の再生光等の不要光を除去することができるため、鮮明なホログラム再生光を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子ホログラフィ再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】回折手段の格子縞間隔を説明するための説明図である。
【図３】多重化手段および分離多重化手段における色光の分離・多重化の仕組みを説明するための説明図である。
【図４】照明光選択手段における照明光の切り替えの仕組みを説明するための説明図である。
【図５】再生光選択手段における再生光の切り替えの仕組みを説明するための説明図である。
【図６】切替制御手段が生成するタイミング信号の一例を示すタイミングチャート図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電子ホログラフィ再生装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
〔電子ホログラフィ再生装置の構成〕
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る電子ホログラフィ再生装置の構成について説明する。電子ホログラフィ再生装置１は、カラー映像の電子的に生成したホログラムから再生像を生成するものである。
【００３９】
ここでは、電子ホログラフィ再生装置１は、光源２と、回折手段３と、多重化手段４と、照明光選択手段５と、ホログラム表示手段６と、分離・多重化手段７と、光路変更手段８と、再生光選択手段９と、ホログラム記憶手段１０と、切替制御手段１１と、読み出し切替手段１２と、を備えている。
【００４０】
光源２は、平行光を発生させるものである。ここでは、光源２は、カラーに対応し、光の３原色であるＲＧＢの平行光を発生させるＲ（赤色）光源２１とＧ（緑色）光源２２とＢ（青色）光源２３とを備えている。この光源２（２１，２２，２３）は、回折手段３（３１，３２，３３）の一方側から平行光を照射し、回折手段３の他方側から回折光が多重化手段４に照射する位置に配置されている。
この光源２（２１，２２，２３）には、各色を発光するレーザや発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用いることができる。
また、Ｒ光源２１は、発生した平行光を回折手段３１に照射する。また、Ｇ光源２２は、発生した平行光を回折手段３２に照射する。また、Ｂ光源２３は、発生した平行光を回折手段３３に照射する。
【００４１】
回折手段３は、光源２が発生する平行光から水平方向（左右方向）に回折角度の異なる複数の回折光を生成するものである。この回折手段３には、所定間隔で格子縞を有する回折格子（グレーティング：Ｇｒａｔｉｎｇｓ）を用いることができる。
ここでは、回折手段３は、Ｒ光源２１，Ｇ光源２２，Ｂ光源２３のそれぞれに対応して、３つの回折手段３１，３２，３３を備えている。すなわち、回折手段３１は、Ｒ光源２１の平行光を回折し、回折手段３２は、Ｇ光源２２の平行光を回折し、回折手段３３は、Ｂ光源２３の平行光を回折する。
【００４２】
この回折手段３（３１，３２，３３）は、光源２（２１，２２，２３）から平行光を照射される位置に配置され、さらに、それぞれの回折手段３１，３２，３３は、多重化手段４において光を多重化する際の多重化手段４の色ごとの入射面に対向した位置に配置されている。このようにそれぞれの回折手段３１，３２，３３で回折された回折光は、多重化手段４に入射される。
【００４３】
また、回折手段３１，３２，３３は、回折光の角度（回折角）がすべて同じになるものとする。すなわち、格子縞の間隔が同じであれば、回折角は色ごとに異なるため、回折手段３１，３２，３３は、ｎ次光どうしの回折角の大きさが同じになるように、各格子縞の間隔が色ごとに異なるものを用いることとする。これによって、多重化手段４において、回折手段３１，３２，３３から入射した回折光を同じ回折角の光どうしで多重化することができる。
【００４４】
また、この回折手段３で回折された回折光は、後記するホログラム表示手段６に照射する照明光として作用する。この回折光は、ホログラム表示手段６において、直進光である０次の回折光以外に、±１次の回折光を照明光とすることで、視域を拡大させるために利用される。
【００４５】
ここで、図２を参照（適宜図１参照）して、回折手段３（３１，３２，３３）の構成について、より具体的に説明する。
図２（ａ）に示すように、回折手段３は、平行光を格子縞によって回折させることで、直進光である０次回折光Ｃ、左右方向に回折した±１次回折光Ｒ，Ｌを発生させる。なお、回折手段３は、１次よりも大きい高次の回折光も発生させるがここでは図示を省略している。ここで回折角θは、光の波長をλ、格子縞の間隔をｐとすると、以下の（２）式で与えられる。
【００４６】
【数２】
0005540353.tif 000003
【００４７】
また、この（２）式は、図２（ｂ）に示すように、ホログラム表示手段６の画素間隔をｐとした場合、ホログラム表示手段６が表示する電子的に生成したホログラム（干渉縞：最小間隔２画素）で回折可能な再生光の広がり角θとしても成立する。
これは、回折手段３では、となり合う格子縞の間隔（黒い線の間隔、または、黒い線の間の白い光が通る部分の間隔）で、前記（２）式により回折角θが決まり固定であるが、ホログラム表示手段６では、自由な回折角を得るため、白と黒の画素のペアで格子縞を作る必要があり、最低２画素を使わなければ任意の間隔の格子縞を描けず、最大回折角が片側θ／２となるためである。
【００４８】
よって、回折手段３の格子縞を、ホログラム表示手段６の画素間隔と同じにすることで、回折手段３で発生した±１次の回折光（±１次回折光Ｒ，Ｌ）を用いれば、±１次の回折光どうしの成す角２θ（＝θ＋θ）によって、ホログラム表示手段６における視域を拡大させることができる。
【００４９】
例えば、ホログラム表示手段６の画素間隔ｐを４．８μｍ、赤色光の波長λＲを６６０ｎｍ、緑色光の波長λＧを５３２ｎｍ、青色光の波長λＢを４７５ｎｍとした場合、前記（２）式より青色光の回折角が最も小さく、θ≒λＢ／ｐ＝０．４７５／４．８＝５．６８（度）となる。
【００５０】
そこで、赤色光を回折する回折手段３１の格子縞間隔ｐＲを、前記（２）式より、ｐＲ＝λＲ／ｓｉｎθ＝０．６６０／ｓｉｎ（５．６８度）＝６．６７μｍとする。また、緑色光を回折する回折手段３２の格子縞間隔ｐＧを、前記（２）式より、ｐＧ＝λＧ／ｓｉｎθ＝０．５３２／ｓｉｎ（５．６８度）＝５．３８μｍとする。また、青色光を回折する回折手段３２の格子縞間隔ｐＢを、ホログラム表示手段６の画素間隔ｐと同じ４．８μｍとする。これによって、赤，緑，青（ＲＧＢ）の各色の光は、すべて５．６８度で回折することになる。
図１に戻って、電子ホログラフィ再生装置１の構成について説明を続ける。
【００５１】
多重化手段４は、赤色光、緑色光および青色光を多重化するものである。ここでは、多重化手段４は、回折手段３１，３２，３３で回折されたＲＧＢそれぞれの回折光を多重化する。すなわち、多重化手段４は、３方向から入射される光を１方向に多重化して出力するため、回折手段３１，３２，３３それぞれの回折光の出射面が、多重化手段４の各色光を入射する入射面に対向するように設置し、また、多重化手段４の光の出射面が、照明光選択手段５に対向するように設置している。
【００５２】
この多重化手段４は、例えば、プリズムで構成することができる。このプリズムは、図３（ａ）に示すように、４つの三角柱のプリズム（三角プリズムＰ）を組み合わせて直方体に形成したものである。各三角柱のプリズムが接合する面には、赤色光のみを反射する赤反射膜と、青色光のみを反射する青反射膜が貼られている。
【００５３】
これによって、図３（ｂ）に示すように、多重化手段４は、回折手段３１で回折された赤色（Ｒ）光を赤反射膜で直角に反射させ、回折手段３２で回折された青色（Ｂ）光を青反射膜で直角に反射させ、回折手段３２で回折された緑色（Ｇ）光をそのまま直進させることで、ＲＧＢ光を多重化する。
【００５４】
なお、この多重化手段４には、プリズムの代わりの光量の半分を反射・透過するハーフミラーを直交させたものを用いてもよい。あるいは、赤色光、青色光のみを反射する膜を貼ったダイクロイックミラーを直交させたものを用いてもよい。
この多重化されたＲＧＢ光は、照明光選択手段５のレンズ５１に入射される。
【００５５】
照明光選択手段５は、回折手段３で生成した複数の回折光を時分割に切り替えて通過させることで照明光を選択するものである。この照明光選択手段５は、多重化手段４の多重化した回折光を出射する出射面と対向するように設置される。ここでは、照明光選択手段５は、回折手段３で回折された回折光から、直進光である０次回折光と、水平（左右）方向に回折した回折光（±１次回折光）とを時分割に選択して、出力を切り替える。
【００５６】
この照明光選択手段５は、レンズ５１と、シャッタ５２と、レンズ５３とを備えている。なお、レンズ５１は、回折手段３（３１，３２，３３）から光路上、レンズ５１の焦点距離だけ離れた位置に配置され、さらに、その焦点距離だけ離れた位置にシャッタ５２が配置されている。また、レンズ５３は、シャッタ５２から、レンズ５１とは光路上で反対側に、レンズ５３の焦点距離だけ離れた位置に配置されている。
【００５７】
なお、ここでは、レンズ５１とレンズ５３とは同じ焦点距離を有するレンズとするが、異なる焦点距離のレンズでもよい。その場合、レンズ５１とレンズ５３との焦点距離の比をｆ１：ｆ２すると、回折手段３の回折角をθ１、ホログラム表示手段６の回折角をθ２としたとき、θ２＝θ１×ｆ１／ｆ２の関係を有していればよい。
【００５８】
レンズ５１は、回折手段３（３１，３２，３３）から照射される回折光（０次回折光Ｃ，±１次回折光Ｒ，Ｌ；図２参照）を、シャッタ５２に集光するものである。このレンズ５１は、例えば、凸レンズで構成することができる。
なお、このレンズ５１は、焦点距離だけ離れた回折手段３（３１，３２，３３）から回折光を入射し、後ろ焦点面上に配置されたシャッタ５２に集光するため、０次回折光Ｃ、±１次回折光Ｒ，Ｌは、シャッタ５２の異なる位置に集光する。すなわち、０次回折光Ｃは、シャッタ５２の中央領域（領域ＳＣ）に集光し、±１次回折光Ｒ，Ｌは、シャッタ５２の左右側領域（領域ＳＲ，ＳＬ）に集光する。
【００５９】
シャッタ５２は、レンズ５１によって集光された回折光を、回折光の種類（０次回折光Ｃ、±１次回折光Ｒ，Ｌ）ごとに時分割で切り替えて通過させるものである。すなわち、シャッタ５２は、領域ＳＲ，ＳＣ，ＳＬをそれぞれ開閉可能な開口部を設け、順次開口部を開口することで、出射する回折光を順次切り替える。例えば、このシャッタ５２は、液晶パネルや、半径方向に異なる位置にスリットを設けた回転円盤などで構成することができる。
【００６０】
なお、領域ＳＲ，ＳＣ，ＳＬの開口サイズは、０次回折光のみが中央領域ＳＣを通過するサイズとする。具体的には、レンズ５１の焦点距離をｆ、回折手段３の回折角をθ（図２（ａ）参照）としたとき、開口サイズＷは、以下の（３）式により定めることができる。
【００６１】
【数３】
0005540353.tif 000004
【００６２】
また、シャッタ５２は、後記する切替制御手段１１から出力されるタイミング信号に同期して、どの領域を開口するかを切り替えるものとする。ここでは、シャッタ５２は、図６（ａ）に示すようなタイミング信号（ＴＬ，ＴＣ，ＴＲ）を入力し、タイミング信号ＴＬが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で−１次回折光Ｌが集光する領域ＳＬを開口し、タイミング信号ＴＣが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で０次回折光Ｃが集光する領域ＳＣを開口し、タイミング信号ＴＲが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で１次回折光Ｒが集光する領域ＳＲを開口する。
このように順次シャッタ５２を通過する光は、レンズ５３に入射される。
【００６３】
レンズ５３は、シャッタ５２を通過する光を、元の直進光と、左右に回折した平行光に戻すものである。このレンズ５３は、例えば、凸レンズで構成することができる。
このレンズ５３は、シャッタ５２から焦点距離だけ離れた位置に配置され、さらに、後記するように、光路上、焦点距離だけ離れた位置にホログラム表示手段６を配置している。これによって、レンズ５１は、焦点面であるシャッタ５２から拡散されてくる光を、元の直進光と左右に回折した平行光とし、ホログラム表示手段６の表示面に順次、照明光として照射することができる。
【００６４】
ここで、図４，図６を参照（適宜図１参照）して、照明光選択手段５における照明光の切り替えを行う仕組みについて詳細に説明する。
図４（ａ）に示すように、回折手段３とレンズ５１とシャッタ５２とは、それぞれレンズ５１の焦点距離ｆだけ離間して配置されているため、回折手段３によって回折された０次回折光Ｃは、レンズ５１を介して、シャッタ５２の領域ＳＣに集光する。
【００６５】
一方、シャッタ５２は、例えば、図６（ａ）に示すようなタイミング信号ＴＣが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で領域ＳＣを開口する。これによって、タイミング信号ＴＣが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間において、シャッタ５２の領域ＳＣを通過した光のみが、レンズ５３を介してホログラム表示手段６に元の平行な直進光として照射される。このとき、シャッタ５２とレンズ５３とホログラム表示手段６とは、それぞれレンズ５３の焦点距離ｆだけ離間して配置しているため、シャッタ５２の領域ＳＣを通過した光は、元の平行な直進光（照明光）となって、ホログラム表示手段６に照射される。
【００６６】
また、図４（ｂ）に示すように、回折手段３によって回折された１次回折光Ｒは、レンズ５１を介して、シャッタ５２の領域ＳＲに集光する。一方、シャッタ５２は、例えば、図６（ａ）に示すようなタイミング信号ＴＲが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で領域ＳＲを開口する。これによって、タイミング信号ＴＲが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間において、シャッタ５２の領域ＳＲを通過した光のみが、レンズ５３を介してホログラム表示手段６に元の平行な回折光（照明光）として照射される。なお、この回折光は、１次回折光Ｒとは回折方向が異なる−１次回折光Ｌとして入射するが、ホログラム表示手段６で反射されると、元の回折方向の１次回折光Ｒとして作用することになる。
【００６７】
また、図４（ｃ）に示すように、回折手段３によって回折された−１次回折光Ｌは、レンズ５１を介して、シャッタ５２の領域ＳＬに集光する。一方、シャッタ５２は、例えば、図６（ａ）に示すようなタイミング信号ＴＬが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で領域ＳＬを開口する。これによって、タイミング信号ＴＬが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間において、シャッタ５２の領域ＳＬを通過した光のみが、レンズ５３を介してホログラム表示手段６に元の平行な回折光（照明光）として照射される。なお、この回折光は、−１次回折光Ｌとは回折方向が異なる１次回折光Ｒとして入射するが、ホログラム表示手段６で反射されると、元の回折方向の−１次回折光Ｌとして作用することになる。
【００６８】
このように、照明光選択手段５は、切替制御手段１１から出力されるタイミング信号によって、ホログラム表示手段６に照射する照明光を０次回折光Ｃ、±１次回折光Ｒ，Ｌに切り替えることができる。
図１に戻って、電子ホログラフィ再生装置１の構成について説明を続ける。
【００６９】
ホログラム表示手段６は、ホログラムデータ（ホログラムパターン）を表示するものである。例えば、このホログラム表示手段６は、液晶パネルで構成することができる。あるいは、電気的に光の反射方向を変えることが可能な微小な鏡を画素単位に配列したもの（デジタル・マイクロミラー・デバイス）でもよい。ここでは、ホログラム表示手段６は、ＲＧＢそれぞれのホログラムデータを表示する赤色表示用のホログラム表示手段６１と、緑色表示用のホログラム表示手段６２と、青色表示用のホログラム表示手段６３とを備えている。
【００７０】
このホログラム表示手段６１，６２，６３は、レンズ５３から、光路上でレンズ５３の焦点距離だけ離間した位置に配置している。また、ここでは、ホログラム表示手段６１，６２，６３は、後記する分離・多重化手段７によって色ごとに分離される反射光（照明光）をそれぞれ受光するため、９０度ずつ回転した位置に配置している。
【００７１】
このホログラム表示手段６（６１，６２，６３）には、後記する読み出し切替手段１２を介して切り替えられるホログラム記憶手段１０に記憶されている視域が異なるホログラムデータを、順次切り替えて読み出すことで、ホログラムデータを表示する。
なお、このホログラムデータが表示された状態で、レンズ５３から照明光を照射されることで、再生光（ホログラム光）が生成される。
【００７２】
分離・多重化手段７は、ＲＧＢの各色光が多重化されている光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光にそれぞれ分離したり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を多重化したりするものである。この分離・多重化手段７は、多重化した光を入出力する面を照明光選択手段５に対向するように設置し、色光を分離した状態で入出力する面を各色光に対応したホログラム表示手段６に対向するように設置している。この分離・多重化手段７は、多重化手段４と同じように、プリズムで構成することができる（図３参照）。あるいは、赤色光、青色光のみを反射する膜を貼ったダイクロイックミラーを直交させたものを用いてもよい。
【００７３】
ここでは、分離・多重化手段７は、照明光選択手段５で選択された光（照明光）を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光に分離し、それぞれの色に対応したホログラム表示手段６１，６２，６３に照射する。また、分離・多重化手段７は、ホログラム表示手段６１，６２，６３でそれぞれのＲ，Ｇ，Ｂの各色光の照明光によって再生されるＲ，Ｇ，Ｂの各色の再生光（ホログラム光）を多重化する。この多重化された再生光は、光路変更手段８を介して、再生光選択手段９に入射される。
【００７４】
光路変更手段８は、ホログラム表示手段６（６１，６２，６３）で再生された再生光の進行方向を変更するものである。例えば、この光路変更手段８は、プリズムで構成することができる。このプリズムには、２つの三角柱プリズムの接合面に透過と反射との比率を１：１で行うような膜を貼ったものを用いることができる。また、光路変更手段８には、ハーフミラーを用いてもよい。また、ホログラム表示手段６が液晶パネルの場合には、液晶パネルで光の偏光面が９０度回転することを利用した、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を用いてもよい。この場合には、照明光の偏光面をＰＢＳの透過方向に合わせることで、照明光はほとんど減衰することなく通過して液晶面で反射され、偏光面が９０度回転した反射光は、ほとんど減衰することなく同じＰＢＳで反射され、照明光の光路から分離される。
【００７５】
この光路変更手段８は、照明光選択手段５とホログラム表示手段６との間に設置され、照明光選択手段５から入射してくる光を透過して分離・多重化手段７を介してホログラム表示手段６に照射し、分離・多重化手段７を介してホログラム表示手段６から入射してくる光の向きを９０度変えて再生光選択手段９に反射させる。
【００７６】
再生光選択手段９は、照明光選択手段５で選択した傾き角度の異なる照明光をホログラム表示手段６に順次照射することで発生する再生光のうちで、各視域に対応する角度の再生光を、切り替えタイミングに同期して切り替えて通過させるものである。この再生光選択手段９は、光路変更手段８で光路を変更されたホログラムの再生光を受光する位置に設置される。ここでは、再生光選択手段９は、光路変更手段８で光路を変更されたホログラムの再生光から、０次回折光Ｃに対応した視域の再生光と、±１次回折光Ｒ，Ｌに対応したそれぞれの再生光とを時分割に選択して、出力を切り替える。
【００７７】
この再生光選択手段９は、レンズ９１と、シャッタ９２と、レンズ９３とを備えている。なお、レンズ９１は、ホログラム表示手段６（６１，６２，６３）から光路上、レンズ９１の焦点距離だけ離れた位置に配置され、さらに、その焦点距離だけ離れた位置にシャッタ９２が配置されている。また、レンズ９３は、シャッタ９２から、レンズ９１とは光路上で反対側に、レンズ９３の焦点距離だけ離れた位置に配置されている。
【００７８】
なお、ここでは、レンズ９１とレンズ９３とは同じ焦点距離を有するレンズとするが、異なる焦点距離のレンズでもよい。その場合、レンズ９１とレンズ９３との焦点距離の比をｆ１：ｆ２すると、ホログラム表示手段６の回折角をθ１、レンズ９３から出射する回折角、すなわち、回折手段３の回折角をθ２としたとき、θ２＝θ１×ｆ１／ｆ２の関係を有していればよい。
【００７９】
レンズ９１は、ホログラム表示手段６（６１，６２，６３）から出射される再生光を、シャッタ９２に集光するものである。このレンズ９１は、例えば、凸レンズで構成することができる。
【００８０】
なお、このレンズ９１は、焦点距離だけ離れたホログラム表示手段６（６１，６２，６３）から再生光を入射し、後ろ焦点面上に配置されたシャッタ９２に集光するため、０次回折光Ｃ、±１次回折光Ｒ，Ｌによる再生光のうち、ホログラム表示手段６の再生光の広がり角θに対応した光については、それぞれ、シャッタ９２の異なる位置に集光する。すなわち、シャッタ５２の領域ＳＲを通過した１次回折光Ｒによって再生された再生光は、シャッタ９２の領域ＳＲに集光し、シャッタ５２の領域ＳＣを通過した０次回折光Ｃによって再生された再生光は、シャッタ９２の領域ＳＣに集光し、シャッタ５２の領域ＳＬを通過した−１次回折光Ｌによって再生された再生光は、シャッタ９２の領域ＳＬに集光する。
【００８１】
シャッタ９２は、レンズ９１によって集光された再生光を、再生光の視域ごとに時分割で切り替えて通過させるものである。すなわち、シャッタ９２は、領域ＳＲ，ＳＣ，ＳＬを順次開口することで、出射する再生光を順次切り替える。例えば、このシャッタ９２は、液晶パネルや、半径方向に異なる位置にスリットを設けた回転円盤などで構成することができる。
【００８２】
なお、再生光には、高次の回折光も含まれている。そこで、シャッタ９２は、これら高次の再生光を除去するため、シャッタ９２の各領域ＳＲ，ＳＣ，ＳＬの開口サイズを、再生光の０次の回折光のみを通過させるサイズとする。
具体的には、レンズ９１の焦点距離をｆ、ホログラム表示手段６におけるホログラム光の最大回折角を±θ／２（図２（ｂ）参照）としたとき、開口サイズＷは、以下の（４）式により定めることができる。
【００８３】
【数４】
0005540353.tif 000005
【００８４】
また、シャッタ９２は、後記する切替制御手段１１から出力されるタイミング信号に同期して、どの領域を開口するかを切り替えるものとする。ここでは、シャッタ９２は、図６（ａ）に示すようなタイミング信号（ＴＬ，ＴＣ，ＴＲ）を入力し、タイミング信号ＴＬが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で領域ＳＬを開口し、タイミング信号ＴＣが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で領域ＳＣを開口し、タイミング信号ＴＲが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で領域ＳＲを開口する。
このように順次シャッタ９２を通過する再生光は、レンズ９３に入射される。
【００８５】
レンズ９３は、シャッタ９２を通過する再生光を、元の拡散する再生光に戻すものである。このレンズ９３は、例えば、凸レンズで構成することができる。
なお、このレンズ９３は、シャッタ９２から焦点距離だけ離れた位置に配置されることで、さらに、焦点距離だけ離れた位置に再生した像が視認されることになる。
【００８６】
ここで、図５，図６を参照して、再生光選択手段９における再生光の切り替えを行う仕組みについて詳細に説明する。
図５（ａ）に示すように、ホログラム表示手段６とレンズ９１とシャッタ９２とは、それぞれレンズ９１の焦点距離ｆだけ離間して配置されているため、ホログラム表示手段６で表示され０次回折光である照明光（０次照明光）によって再生された再生光は、レンズ９１を介して、シャッタ９２の領域ＳＣに集光する。ただし、このとき、再生光は、高次の再生光を含んでいるため、シャッタ９２は、ホログラム表示手段６の最大回折角をθとしたとき、前記（４）式で示したように領域ＳＣの開口サイズをＷとすることで、高次光を除去することができる。
【００８７】
また、シャッタ９２は、例えば、図６（ａ）に示すようなタイミング信号ＴＣが“Ｌｏｗ”の時間区間で領域ＳＣを開口する。
これによって、タイミング信号ＴＣが“Ｌｏｗ”の時間区間において、シャッタ９２の領域ＳＣを通過した光のみが、レンズ９３を介してホログラム再生光となる。
【００８８】
また、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、ホログラム表示手段６で表示され、±１次回折光である照明光（±１次照明光）によって再生された再生光は、レンズ９１を介して、シャッタ９２の領域ＳＬ，ＳＲに集光する。ただし、このときも、再生光は、高次の再生光を含んでいるため、シャッタ９２は、前記（４）式で示したように領域ＳＬ，ＳＲの開口サイズをＷとすることで、高次光を除去する。
【００８９】
また、シャッタ９２は、例えば、図６（ａ）に示すようなタイミング信号ＴＬが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で領域ＳＬを開口し、タイミング信号ＴＲが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で領域ＳＲを開口する。
これによって、タイミング信号ＴＬが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間において、シャッタ９２の領域ＳＬを通過した光のみが、レンズ９３を介してホログラム再生光となり、タイミング信号ＴＲが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間において、シャッタ９２の領域ＳＲを通過した光のみが、レンズ９３を介してホログラム再生光となる。
【００９０】
このように、再生光選択手段９は、切替制御手段１１から出力されるタイミング信号によって、０次照明光、±１次照明光によって再生された再生光を、それぞれの照明光ごとに切り替えて出射する。
図１に戻って、電子ホログラフィ再生装置１の構成について説明を続ける。
【００９１】
ホログラム記憶手段１０は、ホログラムデータ（ホログラムパターン）を記憶するものである。このホログラム記憶手段１０は、一般的なメモリで構成することができる。このホログラムデータは、照明光の傾き角度に対応したデータとし、具体的には、ホログラム表示手段６の水平（左右）方向の最大回折角θに対応し、“−θ／２”〜“＋θ／２”の視域に相当するホログラムデータと、その視域から左右それぞれθ分移動させた“−３θ／２”〜“−θ／２”、“＋θ／２”〜“＋３θ／２”の視域に相当するデータとする。
【００９２】
すなわち、ホログラムデータは、各画素を３次元空間（ｘ，ｙ，ｚ）上に配置し、ホログラム面を３次元空間（ｕ，ｖ，０）上に形成するものとした場合、画素ごとに、“−θ／２”〜“＋θ／２”の視域に存在する被写体の輝度Ｉ（ｘ，ｙ）、奥行値をｚ、光の波長をλとしたとき、ホログラム画素の画素値ｈ（ｕ，ｖ）を、以下の（５）式により求めておく。
【００９３】
【数５】
0005540353.tif 000006
【００９４】
また、視域が、“−３θ／２”〜“−θ／２”、または、“＋θ／２”〜“＋３θ／２”の場合は、参照光が±θ傾いているので、ホログラム画素の画素値ｈ（ｕ，ｖ）を、以下の（６）式により求めておく。
【００９５】
【数６】
0005540353.tif 000007
【００９６】
また、Ｘは、参照光の傾きの方向にホログラム面のＸ軸を取り，Ｘ軸上に任意に定めた基準点から，今ホログラムを求めている点までの距離のＸ成分である。
【００９７】
このように前記（５）式から求めたホログラムデータを中央の視域に相当するホログラムデータＨＣとする。また、同様に、前記（６）式から“−３θ／２”〜“−θ／２”の視域で求めたホログラムデータを左側の視域に相当するホログラムデータＨＬとし、“＋θ／２”〜“＋３θ／２” の視域で求めたホログラムデータを右側の視域に相当するホログラムデータＨＲとする。なお、このホログラムデータＨＬ，ＨＣ，ＨＲは、ＲＧＢごとに生成されているものとする。
このホログラム記憶手段１０に記憶されているホログラムデータＨＬ，ＨＣ，ＨＲは、読み出し切替手段１２によって切り替えられて、ホログラム表示手段６に出力される。
【００９８】
切替制御手段１１は、照明光選択手段５のシャッタ５２の切り替え、再生光選択手段９のシャッタ９２の切り替え、および、ホログラム表示手段６におけるホログラムデータＨＬ，ＨＣ，ＨＲの表示の切り替えを同期させるものである。
【００９９】
例えば、切替制御手段１１は、図６（ａ）に示すような、３種類の状態を識別可能なタイミング信号を生成し、シャッタ５２、シャッタ９２および読み出し切替手段１２に出力する。これによって、シャッタ５２およびシャッタ９２は、各タイミング信号の“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間において、対応する領域を開口させることができる。また、読み出し切替手段１２は、各タイミング信号の“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間において、対応するホログラムデータＨＬ，ＨＣ，ＨＲを切り替えて読み出すことができる。
なお、この各タイミング信号の“Ｌｏｗ”の時間区間は、例えば、１秒間に６０フレームのホログラム再生像を表示させる場合、１／（６０×３）秒とする。
【０１００】
読み出し切替手段１２は、切替制御手段１１から出力されるタイミング信号に基づいて、ホログラム記憶手段１０に記憶されているホログラムデータＨＬ，ＨＣ，ＨＲの読み出し元のアドレスを、ホログラム表示手段６に順次切り替えて出力するものである。
【０１０１】
この読み出し切替手段１２は、図６（ａ）に示したタイミング信号を入力されることで、ホログラムデータＨＬ，ＨＣ，ＨＲを、ホログラム表示手段６に順次切り替えて出力する。これによって、ホログラム表示手段６は、図６（ｂ）に示すように、順次ホログラムデータＨＬ，ＨＣ，ＨＲを表示する。
なお、読み出し切替手段１２は、赤色光に対応するホログラムデータについては、ホログラム表示手段６１にホログラムデータを出力し、緑色光に対応するホログラムデータについては、ホログラム表示手段６２にホログラムデータを出力し、青色光に対応するホログラムデータについては、ホログラム表示手段６３にホログラムデータを出力する。
【０１０２】
これによって、ホログラム表示手段６は、シャッタ５２およびシャッタ９２の切り替えに同期して、視域の異なるホログラムデータを順次表示することができる。
以上説明したように、電子ホログラフィ再生装置１は、視域の異なるホログラムデータを時間多重化して表示する。このため、再生される再生像は、ホログラム表示手段６の再生光の広がり角を３倍にした視域の像となる。
【０１０３】
〔電子ホログラフィ再生装置の動作〕
次に、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る電子ホログラフィ再生装置１の動作について説明する。なお、予めホログラム記憶手段１０には、視域ごとに異なるホログラムデータが、ＲＧＢごとに記憶されているものとする。
【０１０４】
また、電子ホログラフィ再生装置１は、ホログラム再生中、光源２（２１，２２，２３）によって、平行光であるＲＧＢの各色光を発生させておく。
この光源２による平行光の発生中に、電子ホログラフィ再生装置１は、Ｒ光源２１によって発生した赤色光を回折手段３１によって回折し、Ｇ光源２２によって発生した緑色光を回折手段３２によって回折し、Ｂ光源２３によって発生した青色光を回折手段３３によって回折する。
【０１０５】
また、電子ホログラフィ再生装置１は、多重化手段４によって、回折手段３１，３２，３３で回折された回折光を多重化する。なお、回折手段３１，３２，３３は、それぞれの回折角が同じになるように格子縞の間隔を定めているため、同じ回折角の光どうしが多重化されることになる。この多重化手段４で多重化された光は、照明光選択手段５に入射される。
【０１０６】
この照明光選択手段５は、レンズ５１によって、多重化手段４で多重化された光をシャッタ５２に集光する。なお、回折手段３１，３２，３３と、レンズ５１と、シャッタ５２とは、レンズ５１の焦点距離だけ離間して配置されているため、多重化された０次回折光Ｃ、±１次回折光Ｒ，Ｌ（図２参照）は、シャッタ５２の異なる位置に集光する。すなわち、０次回折光Ｃは、シャッタ５２の中央領域（領域ＳＣ）に集光し、±１次回折光Ｒ，Ｌは、シャッタ５２の左右側領域（領域ＳＲ，ＳＬ）に集光する。
【０１０７】
このように、光源２による平行光の発生中、電子ホログラフィ再生装置１は、シャッタ５２の異なる領域ＳＲ，ＳＣ，ＳＬに、常時、０次回折光Ｃ、±１次回折光Ｒ，Ｌを別々に集光させた状態となっている。
【０１０８】
この状態において、電子ホログラフィ再生装置１は、以下の手順でホログラム再生を行う。
まず、電子ホログラフィ再生装置１は、切替制御手段１１によって、シャッタ５２の切り替え、シャッタ９２の切り替え、および、ホログラム表示手段６に表示するホログラムデータの切り替えに必要となる３状態を示すタイミング信号を生成する。このタイミング信号は、例えば、図６に示した信号とする。切替制御手段１１は、図６（ａ）に示したタイミング信号をシャッタ５２、シャッタ９２および読み出し切替手段１２に出力する。
【０１０９】
このタイミング信号を入力したシャッタ５２は、タイミング信号ＴＬが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で−１次回折光Ｌが集光する領域ＳＬを開口し、タイミング信号ＴＣが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で０次回折光Ｃが集光する領域ＳＣを開口し、タイミング信号ＴＲが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で１次回折光Ｒが集光する領域ＳＲを開口する。
そして、照明光選択手段５は、レンズ５３によって、シャッタ５２を通過した光を、元の直進光と、左右に回折した平行光に戻す。
【０１１０】
そして、電子ホログラフィ再生装置１は、分離・多重化手段７によって、レンズ５３によって、元の直進光と左右に回折した平行光とを、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光にそれぞれ分離し、それぞれの色に対応したホログラム表示手段６１，６２，６３に照射する。
【０１１１】
一方、切替制御手段１１からタイミング信号を入力した読み出し切替手段１２は、タイミング信号ＴＬが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で、ホログラム記憶手段１０に左側視域に対応したホログラムデータＨＬのアドレスを出力し、ホログラム記憶手段１０から読み出したホログラムデータＨＬをホログラム表示手段６に出力し、タイミング信号ＴＣが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で、ホログラム記憶手段１０に中央視域に対応したホログラムデータＨＣのアドレスを出力し、ホログラム記憶手段１０から読み出したホログラムデータＨＣをホログラム表示手段６に出力し、タイミング信号ＴＲが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間で、ホログラム記憶手段１０に右側視域に対応したホログラムデータＨＲのアドレスを出力し、ホログラム記憶手段１０から読み出したホログラムデータＨＲをホログラム表示手段６に出力する。なお、読み出し切替手段１２は、赤色光に対応したホログラムデータについては、ホログラム表示手段６１に出力し、緑色光に対応したホログラムデータについては、ホログラム表示手段６２に出力し、青色光に対応したホログラムデータについては、ホログラム表示手段６３に出力する。
【０１１２】
このように、電子ホログラフィ再生装置１は、時分割でホログラム表示手段６に視域の異なるホログラムデータを表示し、同じタイミングでその視域に対応した回折光（０次回折光、±１次回折光）を照明光として照射するため、視域の異なる再生光（ホログラム再生光）が時分割で再生されることになる。このＲＧＢの色ごとの再生光は、分離・多重化手段７によって多重化され、光路変更手段８によって進行方向（光路）が変更されて、再生光選択手段９に入射される。
【０１１３】
そして、再生光選択手段９は、レンズ９１によって、再生光（ホログラム再生光）をシャッタ９２に集光する。なお、ホログラム表示手段６と、レンズ９１と、シャッタ９２とは、レンズ９１の焦点距離だけ離間して配置されているため、０次回折光Ｃ、±１次回折光Ｒ，Ｌによる再生光のうち、ホログラム表示手段６の再生光の広がり角θに対応した光については、それぞれ、シャッタ９２の異なる位置に集光する。ただし、この再生光は、高次の再生光を含んでいる。
【０１１４】
そこで、再生光選択手段９のシャッタ９２は、切替制御手段１１からタイミング信号を入力し、タイミング信号ＴＬが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間でホログラムデータＨＬの再生光が集光する領域ＳＬを開口し、タイミング信号ＴＣが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間でホログラムデータＨＣの再生光が集光する領域ＳＣを開口し、タイミング信号ＴＲが“Ｌｏｗ（Ｌ）”の時間区間でホログラムデータＨＲの再生光が集光する領域ＳＲを開口する。これによって、各領域では、ホログラム表示手段６の再生光の広がり角θに対応した光のみが通過するため、高次の再生光が遮断されることになる。
そして、再生光選択手段９は、レンズ９３によって、時分割でシャッタ９２を通過した再生光を、元の拡散する再生光に戻す。
【０１１５】
このように、電子ホログラフィ再生装置１は、光源２の平行光を回折し、直進光である０次回折光と、左右に回折した±１次回折光とを用いて、視域の異なる再生光を時分割で再生させ、時間多重化することで、視域を拡大させることができる。
【０１１６】
以上、本発明の第１実施形態に係る電子ホログラフィ再生装置１の構成および動作について説明したが、本発明は、カラーのホログラム再生に限定されず、単色のホログラム再生を行う電子ホログラフィ再生装置として実施することも可能である。以下、第２実施形態として、単色のホログラムから立体映像を再生する電子ホログラフィ再生装置について説明する。
【０１１７】
［第２実施形態］
〔電子ホログラフィ再生装置の構成〕
図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る電子ホログラフィ再生装置の構成について説明する。電子ホログラフィ再生装置１Ｂは、単色の電子的に生成されたホログラムから再生像を生成するものである。
【０１１８】
ここでは、電子ホログラフィ再生装置１Ｂは、光源２Ｂと、回折手段３Ｂと、照明光選択手段５と、ホログラム表示手段６Ｂと、光路変更手段８と、再生光選択手段９と、ホログラム記憶手段１０Ｂと、切替制御手段１１と、読み出し切替手段１２Ｂと、を備えている。
【０１１９】
この電子ホログラフィ再生装置１Ｂは、電子ホログラフィ再生装置１（図１参照）に比べ、色光を多重化したり、分離したりする必要がないため、多重化手段４、分離・多重化手段７を構成から省略している。また、照明光選択手段５、光路変更手段８、再生光選択手段９および切替制御手段１１については、電子ホログラフィ再生装置１と同一の構成であるため、説明を省略する。なお、他の構成についても基本的な機能については電子ホログラフィ再生装置１と同一であるため、異なる部分について説明を行う。
【０１２０】
光源２Ｂ、回折手段３Ｂおよびホログラム表示手段６Ｂは、電子ホログラフィ再生装置１（図１参照）の光源２（２１，２２，２３）、回折手段３（３１，３２，３３）およびホログラム表示手段６（６１，６２，６３）を、単色に対応するようにそれぞれ１つの構成としたものである。よって、これらの各構成は、その機能や作用は同一である。
なお、光源２Ｂおよび回折手段３Ｂは、照明光選択手段５のレンズ５１に対向するように設置され、回折手段３Ｂは、レンズ５１から、レンズ５１の焦点距離だけ離間した位置に配置されている。
また、ホログラム表示手段６Ｂは、照明光選択手段５のレンズ５３に対向し、レンズ５３の焦点距離だけ離間した位置に配置されている。
【０１２１】
ホログラム記憶手段１０Ｂは、ホログラムデータ（ホログラムパターン）を記憶するものである点で、電子ホログラフィ再生装置１と同一である。ただし、ホログラム記憶手段１０Ｂには、単色のホログラムデータのみが記憶されている点が異なっている。
【０１２２】
読み出し切替手段１２Ｂは、切替制御手段１１から出力されるタイミング信号に基づいて、ホログラム記憶手段１０Ｂに記憶されているホログラムデータＨＬ，ＨＣ，ＨＲを読み出し、ホログラム表示手段６Ｂに出力するものである。電子ホログラフィ再生装置１（図１参照）の読み出し切替手段１２は、ＲＧＢに対応したホログラムデータを、それぞれの色に対応したホログラム表示手段６１，６２，６３に出力していたが、読み出し切替手段１２Ｂは、単色のホログラムデータをホログラム表示手段６Ｂに出力する点のみが異なっている。
【０１２３】
このように、電子ホログラフィ再生装置１（図１参照）の構成を簡略化することで、電子ホログラフィ再生装置１Ｂは、単色のホログラム再生を、視域を拡大して行うことができる。なお、電子ホログラフィ再生装置１Ｂの動作は、色光を多重化したり、分離したりする動作が省略されたこと以外は、基本的に電子ホログラフィ再生装置１（図１参照）の動作と同一であるため、説明を省略する。
【０１２４】
以上、本発明の実施形態に係る電子ホログラフィ再生装置１，１Ｂについて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
ここでは、光源２が発生する平行光を回折させ、０次回折光と±１次回折光を用いて、タイミング信号によって、シャッタ５２，９３を時分割に切り替えることで、ホログラム表示手段６におけるホログラム光の最大回折角で制限される視域の３倍の視域の再生像（立体映像）を再生することとした。
【０１２５】
しかし、本発明は、回折手段３によって回折された±２次回折光をさらに用いることで、さらに視域を拡大させることが可能である。この場合、シャッタ５２，９３は、左右方向に５分割した領域ごとに開口を行えばよい。また、ホログラムデータとして、０次、±１次、±２次に対応した視域のデータを予め準備し、タイミング信号を、図６に示したＴＬ，ＴＣ，ＴＲの３つの時間区間を５つの時間区間に変更して使用することで、５倍の視域を確保することができる。同様に、±ｎ次回折光まで利用すれば、（２ｎ＋１）倍の視域を確保することができる。
【０１２６】
このように、本発明は、従来、視域を拡大するために必要であったレンズや空間フィルタなどの光学部品を、単に、シャッタの開口数や、タイミング信号を変更するだけで行うことができるため、大幅に装置構成を簡易かつ小型化することができる。例えば、今後、液晶パネルの画素数が８Ｋ×４Ｋのように、大画面化していく場合であっても、装置構成を小型化・コンパクト化することができる。
【０１２７】
また、本発明は、このように装置構成を小型化・コンパクト化しつつ、視域を拡大することができる。そのため、本発明は、両眼で視認可能なホログラム再生が可能になり、眼精疲労の発生を抑えて、自然な立体像を裸眼で見ることが可能になる。
【符号の説明】
【０１２８】
１      電子ホログラフィ再生装置
２      光源
３      回折手段
４      多重化手段
５      照明光選択手段
５１    レンズ（第１レンズ）
５２    シャッタ（第１シャッタ）
５３    レンズ（第２レンズ）
６      ホログラム表示手段
７      分離・多重化手段
８      光路変更手段
９      再生光選択手段
９１    レンズ（第３レンズ）
９２    シャッタ（第２シャッタ）
９３    レンズ（第４レンズ）
１０    ホログラム記憶手段
１１    切替制御手段
１２    読み出し切替手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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