(57)【要約】      （修正有）【課題】信頼性が高く、ディスプレイの大面積化を容易にし、それと共にシステム構造を簡易にし、かつ工業的に量産化が可能なホログラフィック表示デバイス及び３次元ホログラフィック表示装置を提供する。【解決手段】ホログラフィック表示デバイス２を構成するフォトリフラクティブポリマー複合体は、ＰＭＭＡにＮＡＣｚＥを１０ｗｔ％〜４５ｗｔ％の割合で含有させた組成を有しており、ＰＭＭＡとＮＡＣｚＥを沸点１００℃以上の溶媒に溶解させ、この溶液を塗布工法によって薄膜状に広げ、当該溶媒を除去することでホログラフィック表示デバイス２を製作する。これにより、フォトリフラクティブポリマー複合体を、膜厚：１０ｎｍ〜３０００ｎｍの薄膜状に形成し、フォトリフラクティブポリマー複合体の光学密度を０．５〜１．５とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラムを無電界下で書き換え可能とするフォトリフラクティブポリマー複合体と、このフォトリフラクティブポリマー複合体を支持する基材とを備えるホログラフィック表示デバイスであって、
前記フォトリフラクティブポリマー複合体は、膜厚：１０ｎｍ〜３０００ｎｍの薄膜状に形成されており、当該フォトリフラクティブポリマー複合体の次の数式（１）で表される光学密度ＯＤが０．５〜１．５であることを特徴とするホログラフィック表示デバイス。
（１）ＯＤ＝ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）  Ｉ０：入射光の強度、Ｉ：出射光の強度
【請求項２】
前記フォトリフラクティブポリマー複合体は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に３−［（４−ニトロフェニル)アゾ］−９Ｈ−カルバゾール−９−エタノール (ＮＡＣｚＥ)を１０ｗｔ％〜４５ｗｔ％の割合で含有させた組成を有しており、
前記ＰＭＭＡと前記ＮＡＣｚＥを、沸点：１００℃以上の溶媒に溶解させ、この溶液を塗布工法によって薄膜状に広げ、当該溶媒を除去することで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック表示デバイス。
【請求項３】
前記塗布工法は、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、反転オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット、熱転写印刷、ディスペンサ、スピンコート、ダイコート、マイクログラビアコート、ディップコートのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック表示デバイス。
【請求項４】
ホログラフィック表示デバイスと、
物体光及び参照光を前記ホログラフィック表示デバイスに同じ側から照射することによりホログラムを記録する記録機構と、
前記記録機構による前記ホログラムの記録と同時に、プローブ光を前記ホログラフィック表示デバイスに前記物体光及び前記参照光と同じ側から照射することにより前記記録機構で記録された前記ホログラムを表示する表示機構と、を備え、
前記ホログラフィック表示デバイスが請求項１〜３のいずれかに記載のホログラフィック表示デバイスであることを特徴とする３次元ホログラフィック表示装置。
【請求項５】
前記記録機構は、
被写体を多数の視点からカメラで撮影した多視点画像データを取得する画像取得部と、
この画像取得部で取得した前記多視点画像データから前記物体光を生成し、この物体光を前記参照光と共に、間欠的に水平移動する前記ホログラフィック表示デバイスへ照射して複数の要素ホログラムを記録し、これら複数の要素ホログラムからホログラフィックステレオグラムを得る記録部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の３次元ホログラフィック表示装置。
【請求項６】
前記記録部は、レーザー発振器から発振されたレーザービームを分割して２つの偏光レーザービームとするビームスプリッターと、分割された一方の偏光レーザービームの偏光状態を変換し前記多視点画像データから物体光を生成する空間光変調器と、この物体光を拡散させる拡散板と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の３次元ホログラフィック表示装置。
【請求項７】
前記画像取得部は、前記カメラの光軸を前記被写体に向けたままで当該カメラを水平移動させるか、又は固定した前記被写体に対して前記カメラを公転させるか、又は固定した前記カメラに対して前記被写体を自転させて前記多視点画像データを得る撮影用機器を備えることを特徴とする請求項５に記載の３次元ホログラフィック表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静止画像又は動画像を３次元映像として立体表示させるためのホログラフィック表示デバイス及びこのホログラフィック表示デバイスを用いた３次元ホログラフィック表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
良好な電荷輸送能を有する物質が知られており、その応用事例としてフォトリフラクティブ効果がある。フォトリフラクティブ効果とは、可視光レーザーを照射するとポッケルス効果によって物質の屈折率が変化することである。具体的には、例えば２本のコヒーレントなレーザー光をクロスさせて媒体に照射する場合が挙げられる。クロスしたビームは互いに干渉し、媒体に周期的な干渉縞が形成される。この干渉縞においては、明所・暗所が交互に交差し、明所では、媒体が光励起されて電荷キャリアが生成され、生成された電荷キャリアは媒体に印加された外部電場によって明所からドリフト移動し、暗所でトラップされる。これにより、媒体には周期的な電荷密度の分布が生じる。この周期的な電荷密度の分布は、ポッケルス効果を介して媒体に干渉縞に対応して屈折率の周期的な変化を誘起する。
【０００３】
このようなフォトリフラクティブ効果を用いることで、位相共役、歪曲した媒体からのイメージング、実時間ホログラフィー、超多重ホログラム記録、３Ｄディスプレイ、３Ｄプリンター、さらには光増幅、光ニュートラルネットワークを含む非線形光情報処理、パターン認識、光リミッティング、高密度光データの記憶等への応用が期待されている。
【０００４】
フォトリフラクティブ媒体を用いて３次元画像を記録及び再生する技術として、例えば以下のものが挙げられる。空間光変調器とホログラム記録媒体を備え、ホログラム記録媒体に、互いに統計的に独立な位相分布の複素共役を用いて位相符号化されたキャリアが重ねて記録され、ホログラム記録媒体から立体像を再生する光学装置が知られている（特許文献１）。
【０００５】
空間光変調器をホログラム用物体光発生源として用い、空間光変調器に入射した光のうち空間光変調器を透過した０次光を遮断し、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が知られている（特許文献２）。この装置には、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機構と、蓄積された複数の物体光を一括再生する機構とが備えられている。ホログラムによる立体映像を表示する特許文献３に記載の立体映像表示装置も知られている。この装置は、光路分割機構と、ホログラム計算機構と、表示された像の反射光または透過光を散乱光として出射する表示機構と、フォトリフラクティブ効果を有するホログラム記録機構とを備えている。
【０００６】
特許文献４には、画像データを２次元のスライス画像に分割して、それぞれのスライス画像を、コンピュータアルゴリズムを用いてホーゲルと呼ばれる画像分割データに再構築し、これによって得られた画像データを空間光変調器にアップロードするシステムが記載されている。特許文献５には、角度多重画像を別の部屋などの遠隔地で取得し、遠く離れた場所からの３Ｄ画像リモートコミュニケーションを行う技術が記載されている。この文献では、パルスレーザー光源を用いることによって０．１、０．５、１、３０、６０Ｈｚのリフレッシュ速度に対応している。これら特許文献４及び特許文献５では、いずれも表示素子を支持するステージを動かしながら画像を書き込んでおり、表示素子を構成するフォトリフラクティブ物質には、フォトリフラクティブポリマーが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１８１８７８号公報
【特許文献２】特許第３４８７４９９号公報
【特許文献３】特開２００１−３４１４８号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／００４６３３３号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１１／０２２８０４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の光学装置、特許文献２の三次元ホログラム表示装置、及び特許文献３の立体映像表示装置の記録媒体には、無機材料のフォトリフラクティブ結晶が用いられている。フォトリフラクティブ結晶は普通、数ｃｍ程度のものであり、大型ディスプレイに使用できるような大面積の無機材料のフォトリフラクティブを作るのは非常に困難である。従って、特許文献１〜３に記載のシステムを用いた場合、表示デバイスを大きくすることは現実的ではなく、ディスプレイの大面積化は非常に困難である。そのため信頼性、製造性などが障壁となり、大型の３Ｄディスプレイ装置を量産化することはできないといった欠点がある。
【０００９】
フォトリフラクティブポリマーを用いた特許文献４及び特許文献５の技術では、特許文献１〜３に比べると表示素子の大面積化の難易度は低いものの、表示素子に高電圧を印加する電界印加型のシステムである。これらのシステムでは、高電圧を印加するために膜厚を厚くして絶縁破壊を防止する必要があり、表示素子に５０μｍ以上の膜厚のフォトリフラクティブポリマーを用いている。表示素子に高電圧を印加することはシステムの複雑化を招くと共に、信頼性が低く、商用、工業用のシステムを構築する際の大きな障壁となっている。それに加え、表示素子の厚みが大きいため、低コストで生産することが困難である。
【００１０】
以上述べたように、ホログラフィック表示デバイスに電圧を印加することは不可欠である。従って、ホログラフィック表示デバイスを構成するフォトリフラクティブポリマーの両側面に、電圧印加用の透明電極を装備することが必要となる。ホログラフィック表示デバイスを製作するには、例えばＩＴＯ透明電極付きのガラス板に、溶解させたフォトリフラクティブポリマーを塗布して溶媒を蒸発させた後、フォトリフラクティブポリマーの厚さを一定にするためのスペーサーを載置してから、もう１枚のＩＴＯ電極付きのガラス板を被せ、熱をかけながら押圧する方法が考えられている。このような製法では、フォトリフラクティブポリマーの面積を大きくし、かつ当該フォトリフラクティブポリマーの膜厚を一定とすることは困難である。そのため、特許文献４及び特許文献５の表示素子を用いる場合では、歩留りが悪く高コストになり、膜厚の不均一性により信頼性が低下することは避けられない。そのため、大量生産化には至っていない。従って、これらの技術で構築された装置は信頼性が低く、高価格であるといった問題が依然存在する。
【００１１】
そこで本発明は従来技術の問題点に鑑み、信頼性が高く、ディスプレイの大面積化を容易なものとし、それと共にシステム構造を簡易なものとし、かつ工業的に量産化が可能なホログラフィック表示デバイス及び３次元ホログラフィック表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために次の技術的機構を講じた。即ち、本発明のホログラフィック表示デバイスは、ホログラムを無電界下で書き換え可能とするフォトリフラクティブポリマー複合体と、このフォトリフラクティブポリマー複合体を支持する基材とを備えるホログラフィック表示デバイスであって、前記フォトリフラクティブポリマー複合体は、膜厚：１０ｎｍ〜３０００ｎｍの薄膜状に形成されており、当該フォトリフラクティブ複合体の次の数式（１）で表される光学密度ＯＤが０．５〜１．５であることを特徴とするホログラフィック表示デバイスである。
（１）ＯＤ＝ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）  Ｉ０：入射光の強度、Ｉ：出射光の強度
【００１３】
上記本発明によれば、ホログラムは電界を印加することなく書き換え可能とされているため、システムを簡易なものとすることができ、商用及び工業用のシステムを構築し易い。また、無電界下で書き換え可能とするフォトリフラクティブポリマー複合体の採用により、電界印加用の電極をホログラフィック表示デバイスに装備させる必要がない。そのため、ＩＴＯ電極付きのガラス材で挟み込んだサンドイッチ型のホログラフィック表示デバイスとしなくてもよく、信頼性を高くでき、量産化に適応できる多様な製法を採用することができる。また、フォトリフラクティブポリマー複合体が膜厚：１０ｎｍ〜３０００ｎｍの薄膜状に形成されているため、信頼性が高くかつ安価な工業的な製法が採用でき、ホログラフィック表示デバイスの大面積化が容易であるばかりでなく、低コストで大量に生産することができる。これに加えて、フォトリフラクティブポリマー複合体は厚さ１０ｎｍ〜３０００ｎｍの薄膜状でありながら、０．５〜１．５という大きい光学密度の数値範囲を有するので、フォトリフラクティブポリマー複合体の内部に干渉縞が効率的に形成される。これにより非常に明るいホログラム再生画像を得ることのできる３次元ホログラフィック表示装置を提供できる。
【００１４】
前記フォトリフラクティブポリマー複合体は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に３−［（４−ニトロフェニル)アゾ］−９Ｈ−カルバゾール−９−エタノール (ＮＡＣｚＥ)を１０ｗｔ％〜４５ｗｔ％の割合で含有させた組成を有しており、前記ＰＭＭＡと前記ＮＡＣｚＥを、沸点：１００℃以上の溶媒に溶解させ、この溶液を塗布工法によって薄膜状に広げ、当該溶媒を除去することで形成されていることが好ましい。ここで、ＮＡＣｚＥが１０ｗｔ％より小さくなっても、４５ｗｔ％より大きくなっても、フォトリフラクティブポリマー複合体に干渉縞を効率よく記録することができない。溶媒の沸点が１００℃未満になると、ＰＭＭＡとＮＡＣｚＥの混合物を適切に溶解させることができず、塗布工法を採用することができないことを研究の結果、明らかにしている。
【００１５】
従来は、サンドイッチ型とする製法が採られており非常に煩雑であったのに対し、本発明では塗布工法によってフォトリフラクティブポリマー複合体が形成されているので、簡便に、大きな面積のホログラフィック表示デバイスを大量に製作できる。そのため工業的な生産性に極めて優れたホログラフィック表示デバイスとすることができる。さらに、ＰＭＭＡとＮＡＣｚＥを、沸点：１００℃以上の溶媒に溶解させ、この溶液を塗布工法によって薄膜状に広げ、当該溶媒を除去することで形成されているため、非常に均一な厚みの薄膜状のフォトリフラクティブポリマー複合体を得ることができる。それに加えて、上記範囲の光学密度を容易に得ることができ、ホログラフィック表示デバイスの高い応答性と高い回折効率が得られ、電界を印加しなくてもリアルタイムで明るいホログラムを得ることができる。仮に、サンドイッチ型とする製法を用いて薄いホログラフィック表示デバイスを製作すると、フォトリフラクティブポリマー複合体の厚みのむらが生じ、ｎｍオーダーまで薄くすると厚みのむらは、より顕著となり、明瞭なホログラムを得ることができない。これに対して、本発明で採用した条件を用いて、ホログラフィック表示デバイスを製作すると、フォトリフラクティブポリマー複合体をｎｍオーダーまで薄くしても、厚みのむらは殆ど生じることがなく明瞭なホログラムを得ることができる。従って、良好なホログラムが得られ、それと共に量産化が可能で、かつ大きな面積のホログラフィック表示デバイスとすることができる。
【００１６】
前記塗布工法の具体例として、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、反転オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット、熱転写印刷、ディスペンサ、スピンコート、ダイコート、マイクログラビアコート、ディップコートが挙げられる。
【００１７】
本発明の３次元ホログラフィック表示装置は、ホログラフィック表示デバイスと、物体光及び参照光を前記ホログラフィック表示デバイスに同じ側から照射することによりホログラムを記録する記録機構と、前記記録機構による前記ホログラムの記録と同時に、プローブ光を前記ホログラフィック表示デバイスに前記物体光及び前記参照光と同じ側から照射することにより前記記録機構で記録された前記ホログラムを表示する表示機構とを備え、前記ホログラフィック表示デバイスが上記のホログラフィック表示デバイスであることを特徴とする装置である。
【００１８】
上記本発明によれば、大面積化が容易であり、工業的な量産化が可能な上記のフォトリフラクティブポリマー複合体を３次元ホログラフィック表示装置に用いているため、当該装置を簡易なものとすることができ、商用及び工業用として構築し易い。ホログラフィック表示デバイスの大面積化が容易であり、低コストで大量に生産できるため、３次元ホログラフィック表示装置の工業的な量産化を可能とすることができる。さらに、書き込み光である物体光及び参照光と、読み出し光であるプローブ光とを、ホログラフィック表示デバイスの同じ側から照射することとしているので、ホログラフィック表示デバイスの片側に各種の機器を配置させることで装置を小型化することができる。
【００１９】
前記記録機構は、例えば被写体を多数の視点からカメラで撮影した多視点画像データを取得する画像取得部と、この画像取得部で取得した前記多視点画像データから前記物体光を生成し、この物体光を前記参照光と共に、間欠的に水平移動する前記ホログラフィック表示デバイスへ照射して複数の要素ホログラムを記録し、これら複数の要素ホログラムからホログラフィックステレオグラムを得る記録部とを備えるものとすればよい。
【００２０】
この場合、被写体の多視点画像をリアルタイムでホログラフィックステレオグラムとして表示させることができる。コンピュータアルゴリズムを用いてホーゲルと呼ばれる画像分割データに再構築する先行技術では、非常に煩雑な計算を必要としていた。これに対し、本発明ではカメラで簡易に取得した画像データをホログラフィックステレオグラムとすることができるため、システムを比較的に簡単に構築でき、設計コスト及び生産コストを低減することができる。
【００２１】
前記記録部は、例えばレーザー発振器から発振されたレーザービームを分割して２つの偏光レーザービームとするビームスプリッターと、分割された一方の偏光レーザービームの偏光状態を変換し前記多視点画像データから物体光を生成する空間光変調器と、この物体光を拡散させる拡散板とを備えるものとすればよい。このような構成を採用すれば、鮮明なホログラフィックステレオグラムを得ることができる。
【００２２】
前記画像取得部として、前記カメラの光軸を前記被写体に向けたままで当該カメラを水平移動させるか、又は固定した前記被写体に対して前記カメラを公転させるか、又は固定した前記カメラに対して前記被写体を自転させて前記多視点画像データを得る撮影用機器を備えるようにすればよい。
【発明の効果】
【００２３】
上記本発明によれば、ホログラムは電界を印加することなく書き換え可能とされているため、システムを簡易なものとすることができ、商用及び工業用のシステムを構築し易い。無電界下で書き換え可能とするフォトリフラクティブポリマー複合体の採用により、電極をホログラフィック表示デバイスに装備させる必要がない。そのためサンドイッチ型のホログラフィック表示デバイスとしなくてもよく、量産化に適応できる多様な製法を採用することができる。フォトリフラクティブポリマー複合体が膜厚：１０ｎｍ〜３０００ｎｍの薄膜状に形成されているため、大面積化が容易であるばかりでなく、高い信頼が得られ、かつ低コストで大量に生産することができる。フォトリフラクティブポリマー複合体が薄膜状でありながら、光学密度の範囲が０．５〜１．５とされていることで、非常に明るいホログラムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る３次元ホログラフィック表示装置の概略構成図である。
【図２】画像取得部を変更した本発明の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図３】画像取得部を変更した本発明の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図４】ホログラフィック表示デバイスの断面模式図である。
【図５】スピンコート法に用いる成膜機器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。図１は本発明の第１実施形態に係る３次元ホログラフィック表示装置１の概略構成図である。この３次元ホログラフィック表示装置１は、ホログラムを記録かつ表示させるホログラフィック表示デバイス２と、物体光及び参照光をホログラフィック表示デバイス２に照射することによりホログラムを記録する記録機構３と、プローブ光をホログラフィック表示デバイス２に照射することにより、記録機構３で記録されたホログラムを表示する表示機構４と、記録機構３と表示機構４を制御する制御部５で主に構成されている。
【００２６】
ホログラムを記録する本実施形態の記録機構３は、被写体１００を多数の視点からカメラ１０で撮影した多視点画像データを取得する画像取得部６と、この画像取得部６で取得した多視点画像データから物体光を生成して、この物体光を参照光と共にホログラフィック表示デバイス２へ照射してホログラムとする記録部７とを有する。
【００２７】
画像取得部６は、被写体１００が載置される撮影用機器としての被写体ステージ８と、この被写体ステージ８の前方に配置されたカメラ１０と、このカメラ１０に接続されたコンピュータ９で主に構成されている。被写体ステージ８は自転するようになっており、自転する被写体１００を固定したカメラ１０で撮影し、その画像がコンピュータ９に表示される。カメラ１０は一般的なＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラである。自転する被写体１００の複数の角度からの多視点画像データを取得して、これらをコンピュータ９で表示させることができる。
【００２８】
記録部７は、レーザーを発振するレーザー発振器１１と、このレーザー発振器１１から発振されたレーザービームの光軸上に配置された第１半波長板１２と、この第１半波長板１２を通過したレーザービームを反射させる第１固定ミラー１３と、この第１固定ミラー１３で反射したレーザービームのビーム径を拡大する第１光学系１４と、この第１光学系１４で拡大されたレーザービームを分割してｐ-偏光とｓ−偏光の第１、第２の偏光レーザービームＢ１、Ｂ２とするビームスプリッター１５を備えている。本実施形態ではレーザー発振器１１の光源としてＣＷレーザー光源又はパルスレーザー光源を用いた。
【００２９】
記録部７は、さらにビームスプリッター１５で分割された第１の偏光レーザービームＢ１の偏光状態を変換して物体光Ｂ１１とする空間光変調器１６と、この物体光Ｂ１１を集光させる第２光学系１７と、第２光学系１７を通過した物体光Ｂ１１の光路方向を変更する第２、第３固定ミラー１８、１９と、光路方向が変更された物体光Ｂ１１を拡散させる拡散板２０と、ホログラフィック表示デバイス２に向けて物体光Ｂ１１の集光状態を変更する第３光学系２１とを備えている。空間光変調器１６にはコンピュータ９が接続されており、当該コンピュータ９の画面上に映し出される動画が当該空間光変調器１６に表示されるようになっている。
【００３０】
記録部７は、さらにビームスプリッター１５で分割された第２の偏光レーザービームＢ２の光路方向を変更する第４、第５固定ミラー２３、２４と、これら２つの固定ミラー２３、２４間に配置されてビーム径を拡大する第５光学系２５と、ホログラフィック表示デバイス２に向けて参照光Ｂ１２の集光状態を変更する第１、第２のシリンドリカルレンズ２６、２７と、第２のシリンドリカルレンズ２７の近傍に配置されたスリット２８とを備えている。記録部７は、以上の構成に加え、ホログラフィック表示デバイス２を保持しながら水平方向に移動させるデバイスステージ２９を有している。
【００３１】
ホログラムを表示する表示機構４は、レーザーを発振するレーザー発振器３０と、このレーザー発振器３０から発振されたレーザービームの光軸上に配置され、当該レーザービームをプローブ光Ｂ１３とするプローブ光用半波長板３１と、プローブ光Ｂ１３の集光状態を変更する第６光学系３２と、プローブ光Ｂ１３の光路方向を変更する第６固定ミラー３３と、ホログラフィック表示デバイス２の前方に配置されたカラーフィルター３４とを備えている。上記の各光学系はレーザービームの集光状態を変更する単数又は複数のレンズからなり、これらの光学系を構成するレンズの数、種類は限定しない。
【００３２】
記録部７のレーザー発振器１１から発振されたレーザービームは、第１半波長板１２を通過後、第１固定ミラー１３で反射する。反射したレーザービームのビーム径が第１光学系１４で拡大される。拡大されたレーザービームはビームスプリッター１５で分割され、ｐ-偏光の第１の偏光レーザービームＢ１はビームスプリッター１５を直進する。ｓ−偏光の第２のレーザービームＢ２はビームスプリッター１５で反射する。第１半波長板１２を回転させることによって、ビームスプリッター１５を直進するｐ−偏光の第１の偏光レーザービームＢ１と、ビームスプリッター１５で反射するｓ−偏光の第２の偏光レーザービームＢ２の強度比を変えることができる。ビームスプリッター１５で反射したｓ−偏光の第２のレーザービームＢ２は、第４光学系２２、第４、第５固定ミラー２３、２４、２つの固定ミラー２３、２４間に配置された第５光学系２５、第１、第２のシリンドリカルレンズ２６、２７、及びスリット２８を経て参照光Ｂ１２となる。
【００３３】
ビームスプリッターを通過したｐ-偏光の第１の偏光レーザービームＢ１は空間光変調器１６で反射する。空間光変調器１６は例えば液晶ディスプレイからなる透過型の表示装置であり、コンピュータ９によって制御されており、コンピュータ９から送られた画像データに基づく画像を表示する。空間光変調器１６の偏光特性によりｐ-偏光の第１の偏光レーザービームＢ１は、ｓ−偏光のレーザービームに変換されて反射する。空間光変調器１６で反射したｓ−偏光の第１の偏光レーザービームＢ１は、多視点画像データに基づく物体光Ｂ１１となり、ビームスプリッター１５に戻り、反射する。ビームスプリッター１５で反射した物体光Ｂ１１は、第２光学系１７、第２、第３固定ミラー１８、１９、拡散板２０、及び第３光学系２１を経てホログラフィック表示デバイス２に照射される。
【００３４】
物体光Ｂ１１が参照光Ｂ１２と共にホログラフィック表示デバイス２に照射されて、物体光Ｂ１１に含まれる空間的な強度分布及び位相分布を干渉縞として、物体光Ｂ１１の空間情報がホログラフィック表示デバイス２に書き込まれる。
【００３５】
表示機構４のレーザー発振器３０から発振されたレーザービームは、プローブ光Ｂ１３となり、このプローブ光Ｂ１３は第６光学系３２で集光状態を変更された後、第６固定ミラー３３で光路方向が変更されてホログラフィック表示デバイス２に照射される。このとき、ホログラフィック表示デバイス２に表示させるホログラムを明るくするため、プローブ光Ｂ１３をプローブ光用半波長板３１でp−偏光又はs−偏光に変換することができる。記録機構３によって書き込まれた空間情報がプローブ光Ｂ１３によってホログラムとして読み出され、ホログラフィック表示デバイス２に表示される。
【００３６】
物体光Ｂ１１と参照光Ｂ１２の波長、及び物体光Ｂ１１と参照光Ｂ１２の強度比を変更することによって応答速度が変化する。物体光Ｂ１１と参照光Ｂ１２の波長は４５０〜７００ｎｍであることが好ましく、５００〜６００ｎｍがより好ましい。物体光Ｂ１１と参照光Ｂ１２の波長が４５０ｎｍを下回るか、７００ｎｍを上回ると十分な応答速度が得られない。プローブ光Ｂ１３の波長は、ホログラフィック表示デバイス２の吸収の少ない波長であることが好ましい。ホログラフィック表示デバイス２の吸収の少ない波長とは、すなわち物体光より長い波長である。本実施形態では物体光Ｂ１１と参照光Ｂ１２の波長と、プローブ光Ｂ１３の波長とが異なっている。物体光Ｂ１１と参照光Ｂ１２の波長と、プローブ光Ｂ１３の波長とを異なるものとすることで、記録と同時に表示を可能とすることができる。ホログラフィック表示デバイス２への物体光Ｂ１１の入射強度を高くすることで応答速度を大きくすることができる。このとき、参照光Ｂ１２の入射光の強度を、物体光Ｂ１１の強度に比例させて大きくする。
【００３７】
図１に示すように、書き込み光である、物体光Ｂ１１及び参照光Ｂ１２はホログラフィック表示デバイス２に同じ側から照射され、それと共に読み出し光であるプローブ光Ｂ１３がホログラフィック表示デバイス２に物体光Ｂ１１及び参照光Ｂ１２と同じ側から照射されるようになっている。物体光Ｂ１１及び参照光Ｂ１２とプローブ光Ｂ１３とは、ホログラフィック表示デバイス２に同時に照射される。物体光Ｂ１１のホログラフィック表示デバイス２への照射方向は、当該ホログラフィック表示デバイス２に対して略垂直である。参照光Ｂ１２のホログラフィック表示デバイス２への照射方向は、物体光Ｂ１１の照射方向とは異なり、図１左側に傾いている。プローブ光Ｂ１３のホログラフィック表示デバイス２への照射方向は、物体光Ｂ１１及び参照光Ｂ１２とは異なり、当該物体光Ｂ１１よりも参照光Ｂ１２寄りに傾いている。
【００３８】
本実施形態では物体光Ｂ１１及び参照光Ｂ１２をｓ−偏光とし、プローブ光Ｂ１３をｓ−偏光としているが、物体光Ｂ１１及び参照光Ｂ１２をｓ−偏光とし、プローブ光Ｂ１３をｐ−偏光とすることもできる。
【００３９】
記録機構３と表示機構４を制御する制御部５には、２つのレーザー発振器１１、３０、被写体ステージ８、デバイスステージ２９、カメラ１０、コンピュータ９などが接続されており、これらの機器が制御されるようになっている。特に本実施形態の記録部５では、画像取得部６で取得した多視点画像データから物体光Ｂ１１を生成して、この物体光Ｂ１１を参照光Ｂ１２と共に、デバイスステージ２９によって間欠的に水平移動するホログラフィック表示デバイス２へ照射して、複数の要素ホログラムが形成される。そして、これら複数の要素ホログラムによってホログラフィックステレオグラムが構成される。
【００４０】
３次元画像を表示させる手法としてホログラフィックステレオグラムが知られている。ホログラフィックステレオグラムは、被写体を異なる視点から撮影することで得られた多数の画像データを、ホログラフィック表示デバイスに例えば短冊状の要素ホログラムとして順次記録することで作製される。本実施形態では水平方向に視差情報を有するホログラフィックステレオグラムが作製される。自転する被写体１００を固定したカメラ１０から順次撮影することで、短冊状の要素ホログラムがホログラフィック表示デバイスに順次記録される。これにより構成されたホログラフィックステレオグラムを、ある位置から見た場合、各要素ホログラムの一部の画像情報である二次元画像が見え、そこから目の位置を水平方向に動かせば、各要素ホログラムの別の部分の画像情報である二次元画像が見える。このホログラフィックステレオグラムを両目で見たとき、左右の目の位置が水平方向で異なり、それぞれで写る２次元画像は異なるものとなるため、視差を感じ、３次元画像として認識される。
【００４１】
ホログラフィックステレオグラムを構成する複数の要素ホログラムは、干渉性の良いレーザー光源を分岐し、一方のレーザービームは空間光変調器で二次元画像変調された投影像である物体光とし、他方のレーザービームは参照光として、ホログラフィック表示デバイスに集光して干渉縞を記録することにより形成される。本実施形態では、短冊状の複数の要素ホログラムを１つのホログラフィック表示デバイス２上に記録することにより、水平方向の視差情報を持たせたホログラフィックステレオグラムとなる。なお、水平方向に換えて他の方向、例えば縦方向の視差情報を持たせたホログラフィックステレオグラムとなるようにしてもよい。
【００４２】
多視点画像データの取得方法を変えた実施形態を図２及び図３に示す。図２は画像取得部６を変更した本発明の第２実施形態を示す概略構成図であり、図３は画像取得部６を変更した本発明の第３実施形態を示す概略構成図である。図２に示す３次元ホログラフィック表示装置４０には、固定した被写体１００に対して、常に被写体像がカメラアングル内の中央に位置するようにカメラ１０を公転させる撮影機器としてのカメラ移動装置４１が設けられている。この実施形態では、固定した被写体１００を異なる視点から当該被写体１００の周りを公転するカメラ１０で順次撮影し、これにより、短冊状の要素ホログラムがホログラフィック表示デバイス２に順次記録される。図３に示す３次元ホログラフィック表示装置４３には、カメラ１０の光軸を被写体１００に向けたままで当該カメラ１０を水平移動させる撮影機器としてのカメラ移動装置４４が設けられている。この実施形態では、固定した被写体１００を異なる視点から当該被写体１００に対して水平移動するカメラ１０で順次撮影し、これにより、短冊状の要素ホログラムがホログラフィック表示デバイス２に順次記録される。
【００４３】
制御部５は記録機構３を制御して、画像取得部６で取得した多視点画像データを、ホログラフィックステレオグラムとなるようにホログラフィック表示デバイス２に記録する。制御ソフトには、シグマ光機（株）製のＳＧＶＩＥＷ（製品名）を用いた。制御ソフトで制御する工程は次のとおりである。まず、被写体ステージ８の被写体を撮影し、その画像データに基づく物体光Ｂ１１がホログラフィック表示デバイス２に記録された後、被写体ステージ８を自転させて、別の角度から被写体１００を撮影しつつ、デバイスステージ２９を動かし、別の角度から撮影された被写体１００の画像データに基づく物体光がホログラフィック表示デバイス２の別の箇所に記録する。これを順次繰り返すことでホログラフィック表示デバイス２上にホログラフィックステレオグラムが構成される。それと共に、制御部５は、表示機構４を制御してホログラフィック表示デバイス２上のホログラフィックステレオグラムを視認可能とする。
【００４４】
上記のＳＧＶＩＥＷ（製品名）又は同等の機能を有するソフトを用いて、さまざまな角度から取り込んだ１００枚の被写体１００の画像を、順次多視点画像としてホログラフィック表示デバイス２に記録するソフトを用いることもできる。このときホログラフィック表示デバイス２上での物体光Ｂ１１及び参照光Ｂ１２による記録時間は１ｍｓ〜１０００ｍｓ程度である。デバイスステージ２９の移動速度は例えば８０ｍｓ／ｓｔｅｐ程度、デバイスステージ２９の移動幅は例えば０．０４ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。要素ホログラムの数は例えば２〜１００００個である。ここで挙げた記録時間、移動速度、移動幅、要素ホログラムの数はプログラミング等によって変更可能である。
【００４５】
以上の３次元ホログラフィック表示装置１、４０、４３によって、ホログラフィック表示デバイス２へ、記録機構３による物体光Ｂ１１と参照光Ｂ１２とを順次照射してホログラフィックステレオグラムを構成するのと同時に、表示機構４によるプローブ光Ｂ１３を照射する。空間光変調器１６に表示される多視点画像をホログラフィックステレオグラムとして当該ホログラフィック表示デバイス２に記録するのと同時に、そのホログラフィックステレオグラムをホログラフィック表示デバイス２へ表示させる。
【００４６】
図４はホログラフィック表示デバイス２の断面模式図である。このホログラフィック表示デバイス２はホログラムを無電界下で書き換え可能とするフォトリフラクティブポリマー複合体４６と、このフォトリフラクティブポリマー複合体４６を支持する基材４７とで構成されている。基材４７の一例として、例えば四方形状に形成されたガラス製の板材を用いることができる。基材４７は透明であればよく、基材４７を構成する素材は限定されない。フォトリフラクティブポリマー複合体４６はフォトリフラクティブポリマーの単体であるか、又はフォトリフラクティブポリマーに増感剤、非線形光学色素等を添加することによって得ることができる。
【００４７】
以下、フォトリフラクティブポリマー複合体４６を例示する。カルバゾールを側鎖に有するビニルポリマー類に、増感剤、非線形光学色素及び可塑剤等を配合したＣｚポリマー複合体が挙げられる。カルバゾールを側鎖に有するビニルポリマー類の代表的な化合物として、ポリビニルカルバゾ−ル（ＰＶＣｚ）が挙げられる。Ｃｚポリマー複合体は例えば特開２００５−２２７３１１号公報、特開２００９−５７５２８号公報、特開２０１０−２１１１９１号公報、特開２００３−３２２８８６号公報、特許第３９７３９６４号公報、Naoto Tsutsumi,Akihito Dohi,Asato Nonomura,and Wataru Sakai,J.Polym.Sci.Part
B：Polym.Phys.49,pp.414-420(2011).に記載されている。
【００４８】
ポリ（ジフェニルアミノ）スチレン（ＰＤＡＳ）に、増感剤、非線形光学色素及び可塑剤等を配合したＰＤＡＳ複合体が挙げられる。ＰＤＡＳ複合体は、例えばN.Tsutsumi, T. Murao, and W. Sakai, Macromolecules, 38(17)pp.7521-7523(2005).に記載されている。
【００４９】
芳香族第３級アミンとアルデヒドとの付加重合体であるトリフェニルアミンポリマーに、増感剤、非線形光学色素を混合させた複合体が挙げられる。この複合体は特開２００１−２５５５６６号公報に記載されている。
【００５０】
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、又はポリエチルメタクリレート（ＰＥＭＡ）に、光導電性部位と非線形光学部位を一つの分子内に持つ分子である下記式（１）で表される３−［（４−ニトロフェニル)アゾ］−９Ｈ−カルバゾール−９−エタノール (ＮＡＣｚＥ)を、配合したＮＡＣｚＥ複合体が挙げられる。ＮＡＣｚＥ複合体は、A.Tanaka,J.Nishide,H.Sasabe、Mol.Cryst.Liq.Cryst.,504,44-51(2009).に記載されている。
【００５１】
【化１】
2014240861.tif 000003
【００５２】
ＰＶＣｚ又はＰＭＭＡに、下記式（２）で表されるヘミシアニン色素を混合させたヘミシアニン色素系複合体が挙げられる。ヘミシアニン色素系複合体は、J.-W. Lee ら “Novel polymer composites with high optical gain based on pseudo-photorefraction”,Adv.Mater.14(2),pp.144-147(2002)に記載されている。
【００５３】
【化２】
2014240861.tif 000004
【００５４】
ＰＭＭＡ、ＮＡＣｚＥ及びイオン性液体を配合したイオン性複合体が挙げられる。イオン性複合体を用いれば、応答速度が極めて速くなりミリ秒オーダーの応答も可能とすることができる。イオン性液体の代表的なものとして下記式（３）で表される１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド（ＢＭＩＭ）が挙げられる。
【００５５】
【化３】
2014240861.tif 000005
【００５６】
ＰＭＭＡ、ＢＭＩＭ及びモノシリック化合物を配合したモノシリック複合体が挙げられる。モノシリック化合物の代表的なものとして、下記式（４）に示す［４-（４-ニトロフェニルアゾ）−フェニル］-ジフェニルアミン(ＮＡＴＡ)が挙げられる。
【００５７】
【化４】
2014240861.tif 000006
【００５８】
（増感剤）
増感剤は電子受容体としての性能を有しており、フォトリフラクティブ性を高めるために配合される。増感剤が配合されると、当該増感剤とフォトリフラクティブポリマーとによって電荷移動錯体が形成されてフォトリフラクティブ性が発現される。さらに、増感剤の配合により、分子配向の制御なし（無電界下）でのフォトリフラクティブ性を発現させることができる。
【００５９】
増感剤の具体例として、（２、４、７−トリニトロ−９−フルレニィリデン）マロニトリル（ＴＮＦ−ＤＭ）、［６,６］-フェニルＣ６１ブタン酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）、２、４、７−トリニトロ−９−フルオレノン（ＴＮＦ）、フラーレンＣ６０、フラーレンＣ７０、テトラシアノベンゼン（ＴＣＢＮ）、テトラシアノキノジノメタン（ＴＣＮＱ）、ベンゾキノン（ＢＱ）、及びその誘導体、２、６−ジメチル−ｐ−ベンゾキノン（ＭＱ）、２、５−ジクロロ−ｐ−ベンゾキノン（Ｃｌ２Ｑ）、２、３、５、６−テトラクロロ−ｐ−ベンゾキノン（クロラニル）、２、３−ジクロロ−５、６−ｐ−ベンゾキノン（ＤＤＱ）等が挙げられる。これら具体例のうち、フォトリフラクティブポリマーに対する溶解性の点で、２、４、７−トリニトロ−９−フルオレノン（ＴＮＦ）がより好ましい。増感剤は、一種のものを単独で使用してもよく、２種類以上のものを併用しても良い。
【００６０】
増感剤の含有量としては、フォトリフラクティブポリマー１００重量％に対して、下限値としては０．１重量％が好ましく、０．５重量％がさらに好ましく、１重量％が最も好ましく、上限値としては３０重量％が好ましく、２０重量％がさらに好ましく、１０重量％が最も好ましい。増感剤の含有量が０．１重量％以下であると、無電界下でのフォトリフラクティブ性が低くなる。増感剤の含有量が３０重量％よりも多いと、増感剤による電荷移動錯体の濃度が高くなるため、光の吸収の増大が招来されて光の透過度が顕著に低下してしまう。
【００６１】
（非線形光学色素）
非線形光学色素とは２次の非線形光学特性を示すドナーアクセプター型分子、すなわち、電場によって屈折率が変化する材料（２次非線形光学材料）のことである。非線形光学色素の具体例として、２、５−ジメチル−４−（ｐ−ニトロフェニルアゾ）アニソール（ＤＭＮＰＡＡ）、４−アミノ−４‘−ニトロアゾベンゼン（ＡＮＡＢ）、ｓ−（−）−１−（４−ニトロフェニル）−２−ピロリジン−メタノール（ＮＰＰ）、４−（ジエチルアミノ）−（Ｅ）−β−ニトロスチレン（ＤＥＡＮＳＴ）、（ジエチルアミノ）ベンツアルデヒドジフェニルヒドラゾン（ＤＥＨ）、ＰＤＣＳＴ、ＡＯＤＣＳＴ、［［４−（ヘキサヒドロ−１Ｈ−アゼピン−１−イル）フェニル］メチレン］プロパンジニトリル（７−ＤＣＳＴ）、ＴＤＤＣＳＴ、ＤＣＤＨＦ−６等のアミノシアノスチレン類が挙げられる。非線形光学色素は、一種のものを単独で使用してもよく、２種類以上のものを併用しても良い。
【００６２】
非線形光学色素の含有量としては、フォトリフラクティブポリマー１００重量％に対して、下限値として２０重量％が好ましく、２５重量％がさらに好ましく、上限値として５０重量％が好ましく、４０重量％がさらに好ましく、３０重量％が最も好ましい。非線形光学色素の含有量が２０重量％よりも少ないと、フォトリフラクティブ効果に必要な回折効率や利得係数が得られない場合がある。非線形光学色素の含有量が、５０重量％よりも多いと、他の成分との量比にアンバランスが生じて、フォトリフラクティブポリマー複合体４６の設計に悪影響を及ぼす場合がある。
【００６３】
（可塑剤）
可塑剤はマトリックスのガラス転移温度を低下させる役割を果たす。可塑剤の具体例として、エチルカルバゾール（ＥＣＺ）、又はプロピオン酸カルバゾイルエチル（ＣｚＥＰＡ）、トリフェニルアミン（ＴＰＡ）、フタル酸ベンジルブチル（ＢＢＰ）、フタル酸ジシクロヘキシル（ＤＣＰ）リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、フタル酸ジフェニル（ＤＰＰ）、Ｎ−メチル−１−ピロリドン、Ｎ−オクチル−１−ピロリドン、Ｎ−ドデシル−１−ピロリドン等のＮ−アルキル−１−ピロリドン類、並びに２−(１、２−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルプロピオネート (ＡＸ２２)、２−（１、２−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルブチレート、２−（１、２−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルベンゾエート、２−（１、２−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルアクリレート、２−(フタルイミド)エチルプロピオネート（ＡＸ２３) 等のイミド化合物等が挙げられる。
【００６４】
可塑剤の含有量としては、フォトリフラクティブポリマー１００重量％に対して、下限値として１０重量％が好ましく、１５重量％がさらに好ましく、上限値として４０重量％が好ましく、３０重量％がさらに好ましく、２０重量％が最も好ましい。可塑剤の含有量が１０重量％よりも少ないと、可塑効果すなわちマトリックスのガラス転移温度が低下せず、フォトリフラクティブ効果に必要な回折効率や利得係数が得られない場合がある。可塑剤の含有量が４０重量％よりも多いと、他の成分との量比にアンバランスが生じてフォトリフラクティブポリマー複合体４６の設計に悪影響を及ぼす場合がある。
【００６５】
（ホログラフィック表示デバイスの作製）
ホログラフィック表示デバイス２は凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、反転オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット、熱転写印刷、ディスペンサ、スピンコート、ダイコート、マイクログラビアコート、ディップコートなどの塗布工法によって作製することができる。図５はスピンコート法に用いる成膜機器２００の概略図である。フォトリフラクティブ複合体４６を構成するための物質を溶媒に溶解させて、ポリマー溶液３００を調整する。基材として例えばガラス基板４７を準備し、これをスピン回転装置２０１に装着する。スピン回転装置２０１に装着したガラス基板４７の上に、ポリマー溶液３００を滴下してまんべんなく広げる。その後、ガラス基板４７をスピン回転装置２０１によって、所定回転数と所定時間で回転させる。スピンコートしたガラス基板４７をスピン回転装置２０１から取り外した後、加熱、減圧などの方法で溶媒を除去する。これにより、フォトリフラクティブ複合体４６が薄膜状に形成されたホログラフィック表示デバイス２を得る。スピンコートするための、回転数と時間は、フォトリフラクティブポリマー、溶媒、膜厚などに応じて適切な条件に変更すればよい。
【００６６】
フォトリフラクティブポリマー複合体４６は、ＰＭＭＡにＮＡＣｚＥを１０ｗｔ％〜４５ｗｔ％の割合で含有させた組成を有する複合体が好適である。ＮＡＣｚＥが１０ｗｔ％より小さくなっても、４５ｗｔ％より大きくなっても、干渉縞を効率よく記録することができない。この場合、ＰＭＭＡとＮＡＣｚＥを溶解させるために用いる溶媒は、沸点：１００℃以上の溶媒が好ましい。沸点：１００℃以上の溶媒としては、例えばジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）が挙げられる。沸点：１００℃以上の溶媒を用いる理由は、沸点が１００℃より低いＴＨＦ又はアセトンのような溶媒を用いると、ＮＡＣｚＥの凝集が起こり、ＮＡＣｚＥを均一に含有させることができない。ＰＭＭＡとＮＡＣｚＥをＤＭＦに溶解させる際、ＤＭＦ中における、ＰＭＭＡとＮＡＣｚＥとを合わせた濃度は５ｗｔ％〜３０ｗｔ％であり、より好ましくは１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％であり、さらに好ましくは１２ｗｔ％〜１５ｗｔ％である。濃度が５ｗｔ％よりも小さいと、フォトリフラクティブポリマー複合体の欠損ができ易く、濃度が３０ｗｔ％よりも大きいと、ＮＡＣｚＥの分散状態が不均一となり易い。
【００６７】
上記のスピンコート法、又は凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、反転オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット、熱転写印刷、ディスペンサ、ダイコート、マイクログラビアコート、ディップコートなどの塗布工法によってフォトリフラクティブポリマー複合体４６を膜厚：１０ｎｍ〜３０００ｎｍの薄膜状に形成する。フォトリフラクティブポリマー複合体４６は、次の数式（１）で表される光学密度ＯＤ：０．５〜１．５の物性値を有する。そのため、有効なフォトリフラクティブ性が発現する。
（１）ＯＤ＝ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）  Ｉ０：入射光の強度、Ｉ：出射光の強度
【００６８】
本実施形態のホログラフィック表示デバイス２及び３次元ホログラフィック表示装置１、４０、４３によれば、被写体１００の多視点画像データに基づくホログラフィックステレオグラムがホログラフィック表示デバイス２に記録され、このホログラフィック表示デバイス２にフォトリフラクティブポリマー複合体４６を用いているので、当該ホログラフィック表示デバイス２を容易に大面積化することができる。それに加え、本実施形態のホログラフィック表示デバイス２を用いることにより、ホログラフィックステレオグラムを無電界下で記録、再生でき、かつ書き換えが可能である。
【００６９】
そのため、電界印加装置を構築する必要がなくシステムを簡易なものとすることができ、商用及び工業用のシステムを構築し易い。それと共にホログラフィック表示デバイス２を取り替えることなく、異なったホログラフィックステレオグラムを瞬時に表示させることができる。
【００７０】
また、無電界下で書き換え可能とするフォトリフラクティブポリマー複合体４６の採用により、電界印加用の電極をホログラフィック表示デバイス２に装備させる必要がない。そのため、ＩＴＯ電極付きのガラス材で挟み込んだサンドイッチ型のホログラフィック表示デバイスとしなくてもよく、信頼性を高くでき、量産化に適応できる多様な製法を採用することができる。フォトリフラクティブポリマー複合体が膜厚：１０ｎｍ〜３０００ｎｍの薄膜状に形成されているため、大面積化が容易であるばかりでなく、低コストで大量に生産することができる。そして、ホログラフィック表示デバイス２を適用したディスプレイの形状を、平面形状は勿論であるが、円筒形状、球状などの曲面を有する形状とすることができ、適用範囲を格段に広げることができる。フォトリフラクティブポリマー複合体４６は薄膜状でありながら、０．５〜１．５という大きい光学密度の数値範囲を有するので、干渉縞がフォトリフラクティブポリマー複合体４６に効率的に形成される。これにより非常に明るいホログラム再生画像を得ることのできる３次元ホログラフィック表示装置１を提供できる。
【００７１】
従来は、サンドイッチ型とする製法が採られており非常に煩雑であったのに対し、本実施形態では、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、反転オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット、熱転写印刷、ディスペンサ、スピンコート、ダイコート、マイクログラビアコート、ディップコート等の塗布工法によってフォトリフラクティブポリマー複合体４６が形成されているので、簡便に、大きな面積のホログラフィック表示デバイス２を大量に製作できる。そのため工業的な生産性に極めて優れたホログラフィック表示デバイスとすることができる。ＰＭＭＡとＮＡＣｚＥを、沸点：１００℃以上の溶媒に溶解させ、この溶液をスピンコート法又はロールコート法によって薄膜状に広げ、当該溶媒を除去することで形成する場合、非常に均一な厚みの薄膜状のフォトリフラクティブポリマー複合体４６を得ることができる。それに加えて、上記範囲の光学密度を容易に得ることができ、ホログラフィック表示デバイス２の高い応答性と高い回折効率が得られ、リアルタイムで明るいホログラムを得ることができる。サンドイッチ型とする製法を用いて薄いホログラフィック表示デバイスを製作すると、フォトリフラクティブポリマー複合体の厚みのむらが生じ、ｎｍオーダーまで薄くすると厚みのむらはより顕著となり、明瞭なホログラムを得ることができない。これに対して、本実施形態で採用した条件を用いて、ホログラフィック表示デバイス２を製作すると、フォトリフラクティブポリマー複合体４６をｎｍオーダーまで薄くしても、厚みのむらは殆ど生じることがなく明瞭なホログラムを得ることができる。従って、量産化可能で、かつ良好なホログラムが得られるホログラフィック表示デバイス２とすることができる。
【００７２】
書き込み光である物体光Ｂ１１及び参照光Ｂ１２と、読み出し光であるプローブ光Ｂ１３とを、ホログラフィック表示デバイス２の同じ側から照射しているので、ホログラフィック表示デバイス２の片側に各種の機器を配置させることで装置を小型化することができる。被写体１００の多視点画像をリアルタイムでホログラフィックステレオグラムとして表示させることができ、カメラ１０で簡易に取得した画像データをホログラフィックステレオグラムとすることができる。そのため、システムを比較的に簡単に構築でき、設計コスト及び生産コストを低減することができる。
【００７３】
複数の要素ホログラムを記録してホログラフィックステレオグラムを形成する本実施形態の３次元ホログラフィック表示装置１、４０、４３を適用すれば、書き換え可能な３次元ホログラムをリアルタイムで構築できる。例えばインターネット回線を使用して、画像取得部６と、記録部７及び表示機構４とを繋げば、被写体の多視点画像データをある場所で取得して、別の遠隔地でリアルタイムにその３次元画像をホログラフィックステレオグラムとして表示させることができる。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。第１実施形態と同じ３次元ホログラフィック表示装置を製作し、被写体の表面からの物体光と、参照光とをホログラフィック表示デバイスに順次照射して複数の要素ホログラムを記録し、ホログラフィックステレオグラムを形成する。それと同時にプローブ光をホログラフィック表示デバイスに照射して表示させる。
【００７５】
ホログラフィック表示デバイスの作製は、図５の成膜機器２００を用いて行った。フォトリフラクティブ複合体を構成する物質が１４Ｗt％となるようにＤＭＦに溶解させて、ポリマー溶液３００を調整した。本実施形態では、フォトリフラクティブ複合体として、ＰＭＭＡにＮＡＣｚＥを３０ｗｔ％の割合で配合したＮＡＣｚＥ複合体を用いた。なお、ＮＡＣｚＥ複合体中のＮＡＣｚＥの配合割合は１０ｗｔ％〜４５ｗｔ％が好ましい。基材として１００ｍｍ×１００ｍｍに形成したガラス板４７を準備し、これをスピン回転装置２０１に装着した。スピン回転装置２０１に装着したガラス板４７の上に、ポリマー溶液３００を滴下してまんべんなく広げた。その後、ガラス板４７をスピン回転装置２０１によって、１０００ｒｐｍで７秒間スピン回転させ、引き続き２０００ｒｐｍでさらに７秒間スピン回転させた。スピンコートしたガラス板４７をスピン回転装置２０１から取り外した後、１００℃で１２時間乾燥させ、溶媒を除去し、薄膜状のフォトリフラクティブ複合体を有するホログラフィック表示デバイスを得た。
【００７６】
レーザービームの照射条件は以下のとおりである。波長５３２ｎｍのグリーンレーザー光源（１５００ｍＷ）を用い、物体光の光強度２２ｍＷ、参照光の光強度２２ｍＷ（２２０ｍＷ/ｃｍ２）でホログラムの記録を行う。同時に、波長５９４ｎｍのレッドレーザー（１００ｍＷ）をプローブ光とした。
【００７７】
ホログラムの記録、表示、及び上書きのよる消去のそれぞれに要する時間は数秒であった。これらの結果から、秒単位でホログラムが記録され、それと同時に表示され、消去されていることが認められた。
【００７８】
実施形態及び実施例は例示であり制限的なものではない。例えば他の装置や機器を３次元ホログラフィック表示装置に設けることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１、４０、４３  ３次元ホログラフィック表示装置
２  ホログラフィック表示デバイス
３  記録機構
４  表示機構
５  制御部
６  画像取得部
７  記録部
８  被写体ステージ
９  コンピュータ
１０  カメラ
１１、３０  レーザー発振器
１５  ビームスプリッター
１６  空間光変調器
２０  拡散板
２６  第１のシリンドリカルレンズ
２７  第２のシリンドリカルレンズ
２８  スリット
２９  デバイスステージ
４１、４４  カメラ移動装置
４６  フォトリフラクティブポリマー複合体
４７  基材
１００  被写体
２００  成膜機器
Ｂ１１  物体光
Ｂ１２  参照光
Ｂ１３  プローブ光
【図１】
2014240861.tif 000007
【図２】
2014240861.tif 000008
【図３】
2014240861.tif 000009
【図４】
2014240861.tif 000010
【図５】
2014240861.tif 000011