(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０〜４５度の範囲の通常の角度で照明すると再生されるディスプレイホログラムと、
ホログラム面にほぼ平行に近い入射角度で入射した光を、前記３０〜４５度の範囲の角度で前記ディスプレイホログラムを照明する光に変換する体積型ホログラムからなる光学素子と、
前記入射角度の光で前記光学素子を照明する照明光源とを一体化して成ることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のディスプレイ装置において、
ディスプレイホログラムと照明光源と遮光体とを支持する支持台を付加して成ることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】
前記入射角度としては、ディスプレイホログラムのホログラム面の垂線から７０〜８０度の範囲の角度とするようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば３次元画像の表現等に用いられるディスプレイホログラムに利用されるディスプレイ装置に係り、特に通常の角度で再生されるホログラムを用いて、設置スペースの縮小化を図りつつ、常にきれいなホログラム再生像を観察できるようにしたディスプレイ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば３次元画像の表示等に用いられるディスプレイホログラムを利用して、小さなスペースで、ぼけの少ない再生像を得るためのディスプレイ装置が、本出願人により提案されてきている。
【０００３】
図５は、この種のディスプレイ装置の構成例を示す側面図である。
このディスプレイ装置は、図５に示すように、ホログラム面に対してほぼ平行に近い照明角度（例えば、７０〜８０度）で再生されるディスプレイホログラムである反射型ホログラム５と、この反射型ホログラム５を照明する照明光源６と、これら反射型ホログラム５、および照明光源６を支持する支持台７とから構成されている。
【０００４】
かかるディスプレイ装置においては、反射型ホログラム５は、理想的な条件で再生する照明光源６からの光で再生されるため、ぼけのない再生像を得ることができる。
【０００５】
また、再生照明光が、反射型ホログラム５のホログラム面に対して、ほぼ平行に近い７０〜８０度の角度から入射するため、照明光源６の部分を小さくできるので、装置全体が場所をとらないで済む。
【０００６】
このため、この種のディスプレイ装置では、設置スペースの縮小化を図りつつ、常にきれいなホログラム再生像を観察することができる。
ところで、現在、例えば３次元画像の表示等で用いられているディスプイレイホログラムの多くは、外部光源で再生することを考えており、通常、３０〜４５度程度の範囲の角度で再生されるように作られている。
【０００７】
しかしながら、このようなディスプレイ装置で再生できるディスプレイホログラムは、ホログラム面に対して、ほぼ平行に近い７０〜８０度の範囲の照明角度で再生されるものだけである。そのため、このディスプレイ装置では、これら通常の角度で再生されるようなディスプレイホログラムを用いることができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来のディスプレイ装置においては、３０〜４５度程度の範囲の通常の角度で再生されるように作られているディスプレイホログラムの再生には、従来の再生装置を用いることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解消するために成されたもので、３０〜４５度程度の範囲の通常の角度で再生されるように作られているディスプレイホログラムを用いて、設置スペースの縮小化を図りつつ、常にきれいなホログラム再生像を観察することが可能なディスプレイ装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、まず、請求項１に対応する発明のディスプレイ装置は、３０〜４５度の範囲の通常の角度で照明すると再生されるディスプレイホログラムと、ホログラム面にほぼ平行に近い入射角度で入射した光を、３０〜４５度の範囲の角度でディスプレイホログラムを照明する光に変換する体積型ホログラムからなる光学素子と、上記入射角度の光で光学素子を照明する照明光源とを一体化して成る。
【００１１】
また、請求項２に対応する発明のディスプレイ装置は、上記請求項１に対応する発明のディスプレイ装置において、ディスプレイホログラムと照明光源と遮光体とを支持する支持台を付加して成る。
ここで、特に上記入射角度としては、ディスプレイホログラムのホログラム面の垂線から７０〜８０度の範囲の角度とすることが好ましい。
【００１２】
【作用】
従って、本発明のディスプレイ装置においては、照明光源からほぼ平行に近い角度で入射した光が、光学素子によって３０〜４５度程度の範囲の通常のホログラム再生に用いる角度の光に変換されて、ディスプレイホログラムを照明することにより、通常の角度で再生されるように作られているディスプレイホログラムを用いて、設置スペースの縮小化を図りつつ、常にきれいなホログラム再生像を観察することができる。
【００１３】
【実施例】
まず、本発明の考え方について説明する。
ディスプレイ装置で、３０〜４５度程度の範囲の通常の角度で再生されるように作られているディスプレイホログラムを再生させるには、照明光源からの光が３０〜４５度程度の範囲の角度でディスプレイホログラムを照明するようにする必要がある。
【００１４】
このためには、ディスプレイホログラムのホログラム面に対して、ほぼ平行な角度で入射している照明光源からの光を、３０〜４５度程度の範囲の通常のホログラムの再生光の角度に変換するような光学素子を、照明光源とディスプレイホログラムとの間に配置してやればよい。
【００１５】
ただし、反射型のディスプレイホログラムの場合には、ディスプレイホログラムで回折された光が、この光学素子を通過することから、用いられる光学素子としては、ディスプレイホログラムからの回折光には、何も変化を与えないものでなければいけない。
【００１６】
ところで、体積型のホログラムは、このホログラムを撮影する際の参照光と物体光の入射角に近い角度の光は回折するが、それ以外の光はそのまま透過させるという性質を有している（この性質を、角度選択性と称する）。
【００１７】
そこで、ほぼ平行に近い角度の光と、ディスプレイホログラムの再生に適した角度の光で作製された体積型ホログラムを、光学素子として用いてやることにより、上記のような性質を有する光学素子を実現することができる。
【００１８】
従って、本発明では、照明光源とディスプレイホログラムとの間に、ほぼ平行な角度で入射してくる光を、３０〜４０度程度の範囲の通常のホログラムの再生光の角度に変換するような、体積型ホログラムからなる光学素子を配置した構成にすることにより、通常の角度で再生されるように作られているディスプレイホログラムを用いて、設置スペースの縮小化を図りつつ、常にきれいなホログラム再生像を観察することが可能なディスプレイ装置を実現するものである。
【００１９】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施例）
図１は、本実施例によるディスプレイ装置の全体構成例を示す側面図である。なお、図１では、ディスプレイホログラムとして反射型ホログラム（リップマンホログラム）を用い、また光学素子として体積透過型のホログラムグレーティングを用いた場合を例をとって説明する。
【００２０】
すなわち、本実施例のディスプレイ装置は、図１に示すように、３０〜４５度の範囲の通常の角度ａで照明すると再生されるディスプレイホログラムである反射型ホログラム（本例では、リップマンホログラム）１と、ホログラム面にほぼ平行に近い入射角度ｂで入射した光を、上記３０〜４５度の範囲の角度ａで反射型ホログラム１を照明する光に変換する体積型ホログラムからなる光学素子である体積透過型のホログラムグレーティング２と、上記入射角度ｂの光で体積透過型のホログラムグレーティング２を照明する照明光源（本例では、白色の点光源）３と、これら反射型ホログラム１、体積透過型のホログラムグレーティング２、および照明光源３を支持する支持台４とを一体化して成っている。
【００２１】
ここで、入射角度ｂとしては、ホログラム面の垂線から６５〜８５度の範囲の角度、本例では、より好ましい７０〜８０度の範囲の角度とする。
図２は、上記反射型ホログラム１を作製するための光学系の構成例を示す概要図である。
【００２２】
まず、図２に示すような光学系を用いて、被写体８を乾板９上に、リップマンホログラムとして記録する。
すなわち、図示しない一つのレーザー光源から発したレーザー光線は、分光器１０によって２つの光に分割される。
【００２３】
このうち、一方の光は、ミラー１１で反射され、対物レンズ１２で広げられた後に、被写体８に当たり、物体光として乾板９に入射する。
また、もう一方の光は、ミラー１３で反射され、対物レンズ１４で広げられた後に、斜めの角度（本例では、乾板９面の垂線から３０〜４５度の範囲の角度）から、乾板９に参照光として入射する。
【００２４】
そして、この物体光と参照光との２つの光の干渉によって、乾板９上にリップマンホログラムを記録する。
図３は、上記体積透過型のホログラムグレーティング２を作製するための光学系の構成例を示す概要図である。
【００２５】
次に、図３に示すような光学系を用いて、乾板１５上に体積透過型のホロブラムグレーティングを記録する。
すなわち、図示しない一つのレーザー光源から発したレーザー光線は、分光器１６によって２つの光に分割される。
【００２６】
このうち、一方の光は、ミラー１７で反射され、対物レンズ１８で広げられた後に、ほぼ平行に近い角度（本例では、乾板１５面の垂線から７０〜８０度の範囲の角度）で乾板１５に入射する。
【００２７】
また、もう一方の光は、ミラー１９で反射され、対物レンズ２０で広げられた後に、上記反射型ホログラム１の作製時の参照光と同じ角度（本例では、乾板１５面の垂線から３０〜４５度の範囲の角度）から、乾板１５に入射する。
【００２８】
そして、この２つの光の干渉によって、乾板１５上に体積透過型のホログラムグレーティング２を記録する。
次に、以上のように構成した本実施例のディスプレイ装置の作用について説明する。
【００２９】
図２に示すようにして作製された反射型ホログラム（リップマンホログラム）１と、図３に示すようにして作製された体積透過型のホログラムグレーティング２とを用いて、図１に示すような系で像を再生する。
【００３０】
図３に示すような光学系で作製されたような体積透過型のホログラムグレーティング２の場合には、照明光源３としては白色の点光源を用い、体積透過型のホログラムグレーティング２を照明する角度が、撮影時にほぼ平行に近い角度で乾板１５に入射した光と同じ角度となるようにする。
【００３１】
すると、体積透過型のホログラムグレーティング２に入射した光は、ここで回折されて、反射型ホログラム１の撮影時の参照光と同じ方向に出射して、反射型ホログラム１を照明する。
【００３２】
この光は、反射型ホログラム１に適した再生条件の照明光であるため、きれいなホログラム像が再生され、その光が正面方向に進む。そして、この光は、再び体積透過型のホログラムグレーティング２に入射するが、体積型ホログラムの角度選択性によって、何も変化しないでそのまま正面方向に通過するため、正面方向よりきれいな再生像を観察することができる。
【００３３】
すなわち、体積透過型のホログラムグレーティング２によって、ホログラム面に対してほぼ平行に近い角度で入射する照明光源３からの光が、反射型ホログラム１の再生に適した角度に変換されることにより、３０〜４５度程度の範囲の通常の角度で再生されるホログラムを用いても、照明光源３が場所をとらないで、常にきれいな像を再生することができる。
【００３４】
これにより、３０〜４５度程度の範囲の通常の角度で再生されるホログラムを用いて、常にきれいな再生像を観察することが可能なディスプレイ装置が得られ、３次元ディスプレイに関して極めて有用である。
【００３５】
上述したように、本実施例のディスプレイ装置は、３０〜４５度の範囲の通常の角度ａで照明すると再生されるディスプレイホログラムである反射型ホログラム（リップマンホログラム）１と、ホログラム面にほぼ平行に近い入射角度ｂで入射した光を、上記３０〜４５度の範囲の角度ａで反射型ホログラム１を照明する光に変換する体積型ホログラムからなる光学素子である体積透過型のホログラムグレーティング２と、上記入射角度ｂの光で体積透過型のホログラムグレーティング２を照明する照明光源（白色の点光源）３と、これら反射型ホログラム１、体積透過型のホログラムグレーティング２、および照明光源３を支持する支持台４とを一体化して構成したものである。
【００３６】
従って、体積透過型のホログラムグレーティング２によって、反射型ホログラム１のホログラム面に対して、ほぼ平行に近い角度で入射する照明光源３からの光が、反射型ホログラム１の再生に適した角度に変換されるため、３０〜４５度程度の範囲の通常の角度で再生されるホログラムを用いても、照明光源３が場所をとらないで、常にきれいな像を再生することができる。
【００３７】
これにより、ディスプレイ装置として、３０〜４５度程度の範囲の通常の角度で再生されるホログラムを用いて、設置スペースの縮小化を図りつつ、常にきれいな再生像を観察することが可能になる。
【００３８】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次のようにしても同様に実施できるものである。
（ａ）
（第２の実施例）
上記第１の実施例では、ディスプレイホログラムとして、反射型ホログラム（リップマンホログラム）を用いる場合について説明したが、これに限らず、ディスプレイホログラムとして、透過型ホログラムを用いる場合についても、本発明を同様に適用できるものである。
【００３９】
図４は、ディスプレイホログラムとして、透過型ホログラムを用いたディスプレイ装置の全体構成例を示す側面図であり、図１と同一要素には同一符号を付して示している。
【００４０】
すなわち、本実施例のディスプレイ装置は、図４に示すように、３０〜４５度の範囲の通常の角度で照明すると再生されるディスプレイホログラムである透過型ホログラム２１と、ホログラム面にほぼ平行に近い入射角度ｂで入射した光を、３０〜４５度の範囲の角度でディスプレイホログラムを照明する光に変換する体積型ホログラムからなる光学素子である体積透過型のホログラムグレーティング２と、上記入射角度ｂの光で体積透過型のホログラムグレーティング２を照明する照明光源（本例では、白色の点光源）３と、これら透過型ホログラム２１、体積透過型のホログラムグレーティング２、および照明光源３を支持する支持台４とを一体化して成っている。
【００４１】
以上のように構成した本実施例の透過型ホログラムを用いたディスプレイ装置においても、前述した反射型ホログラムを用いたディスプレイ装置の場合と同様に、体積透過型のホログラムグレーティング２によって、透過型ホログラム２１のホログラム面に対して、ほぼ平行に近い角度で入射する照明光源３からの光が、透過型ホログラム２１の再生に適した角度に変換されるため、ディスプレイ装置として、３０〜４５度程度の範囲の通常の角度で再生されるホログラムを用いて、設置スペースの縮小化を図りつつ、常にきれいな再生像を観察することが可能となる。
【００４２】
（ｂ）上記第１の実施例では、ディスプレイホログラムとして、リップマンホログラムを用いる場合について説明したが、これに限らず、ディスプレイホログラムとして、その他のホログラムについても、この方法を同様に利用することが可能である。
【００４３】
例えば、ディスプレイホログラムとしてレインボウホログラムを用い、照明光源として白色光源を用いたディスプレイ装置を実現することが可能である。
この場合には、ホログラムが作製し易く、ホログラムをエンボス複製できる、換言すると、既存のホログラムをそのまま使用することができるので、ディスプレイ装置をより一層安価なものとすることが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、３０〜４５度の範囲の通常の角度で照明すると再生されるディスプレイホログラムと、ホログラム面にほぼ平行に近い入射角度で入射した光を、３０〜４５度の範囲の角度でディスプレイホログラムを照明する光に変換する体積型ホログラムからなる光学素子と、上記入射角度の光で光学素子を照明する照明光源とを一体化するようにしたので、３０〜４５度程度の範囲の通常の角度で再生されるように作られているディスプレイホログラムを用いて、設置スペースの縮小化を図りつつ、常にきれいなホログラム再生像を観察することが可能なディスプレイ装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディスプレイ装置の第１の実施例を示す側面図。
【図２】同実施例における反射型ホログラムを作製するための光学系の構成例を示す概要図。
【図３】同実施例における体積透過型ホログラムグレーティングを作製するための光学系の構成例を示す概要図。
【図４】本発明によるディスプレイ装置の第２の実施例を示す側面図。
【図５】従来のディスプレイ装置の構成例を示す側面図。
【符号の説明】
１…反射型ホログラム、
２…体積透過型ホログラムグレーティング、
３…照明光源、
４…支持台、
５…反射型ホログラム、
６…照明光源、
７…支持台、
８…被写体、
９…乾板、
１０…分光器、
１１…ミラー、
１２…体物レンズ、
１３…ミラー、
１４…体物レンズ、
１５…乾板、
１６…分光器、
１７…ミラー、
１８…体物レンズ、
１９…ミラー、
２０…体物レンズ、
２１…透過型ホログラム。
【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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