(57)【要約】【課題】本願発明は、視域が広く、明るさが均一で、高画質な電子ホログラフィ再生装置を提供する。【解決手段】電子ホログラフィ再生装置１は、電子ホログラムの拡大像を生成する拡大光学系群１Ａと、拡大像を縮小して１個の電子ホログラムの再生像に統合する縮小光学系１Ｂと、高次回折光を遮蔽する液晶シャッタＳ１〜Ｓ３が設けられた空間フィルタ１２０と、光ファイバＦ１〜Ｆ３の発光と、空間光変調器１６の表示と、液晶シャッタＳ１〜Ｓ３の開閉とを同期制御する制御手段１４０とを備え、光ファイバＦ１〜Ｆ３の光軸が空間光変調器１６の中心に一致する角度で配置される。【選択図】図１
2015031939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚の電子ホログラムが分割された分割電子ホログラムの拡大像を生成する複数の拡大光学系と、それぞれの前記拡大光学系が生成した拡大像を縮小して１枚の前記電子ホログラムの再生像に統合する縮小光学系とを備える電子ホログラフィ再生装置であって、
前記拡大光学系のそれぞれは、
一方向に等間隔で配置された複数の点光源を有する発光手段と、
前記点光源からの出射光を平行光に変換する第１レンズと、
前記平行光の照射元となる点光源の位置に応じた視域の分割電子ホログラムを表示し、表示した当該分割電子ホログラムに前記第１レンズからの平行光が照射されることで、当該分割電子ホログラムの再生光を発生させる空間光変調器と、
前記空間光変調器が発生させた再生光が前記第１レンズを通過することにより生じる結像面に配置され、前記結像面に結像した再生光により生成される拡大像と同じ大きさの第２レンズと、を備え、
前記縮小光学系は、
全ての前記第２レンズから再生光が入射する第３レンズと、
前記第３レンズが出射した再生光を通過又は遮蔽する窓が前記点光源毎に設けられた空間フィルタと、
前記空間フィルタの窓を通過した光の再生像を生成する第４レンズと、を備え、
前記点光源の発光と、前記空間光変調器における各視域の分割電子ホログラムの表示と、前記空間フィルタの窓の開閉とを同期制御する制御手段と、を備え、
前記空間フィルタは、前記第３レンズ及び前記第４レンズの共通焦点面に配置され、
前記各点光源は、光出射側端面から前記第１レンズの光学主点までの距離が前記第１レンズの焦点距離と等しく、光軸が前記空間光変調器の中心に一致する角度で配置されたことを特徴とする電子ホログラフィ再生装置。
【請求項２】
前記発光手段は、前記点光源の光軸と前記空間光変調器の中心軸との角度θが、前記第１レンズから前記空間光変調器までの距離ｄと、前記第１レンズの焦点距離ｆ１と、前記点光源の配置間隔ｐとが含まれる式（４）で表されることを特徴とする請求項１に記載の電子ホログラフィ再生装置。
【数１】
2015031939.tif 000009
【請求項３】
前記制御手段は、前記拡大光学系毎に１個の点光源を順次発光させ、発光させた当該点光源の位置に応じた視域の分割電子ホログラムを前記空間光変調器に表示させ、当該空間光変調器が発生させた再生光のみを通過させるように前記空間フィルタに窓を開閉させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子ホログラフィ再生装置。
【請求項４】
前記発光手段は、
前記点光源が水平方向に配置され、
前記点光源からの出射光を垂直方向に反射する反射鏡と、
前記反射鏡で反射された出射光を前記第１レンズに向けて反射し、前記空間光変調器で発生した再生光を前記第２レンズに透過させるビームスプリッタとを、さらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電子ホログラフィ再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電子ホログラムを再生する電子ホログラフィ再生装置に関する。
【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が提案されている。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た物体光とが互いに干渉して作られた干渉縞を、液晶ディスプレイ等のホログラム表示装置に表示する。そして、電子ホログラフィは、このホログラム表示装置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ものである。
【０００３】
この電子ホログラフィは、立体視要因を全て満たす理想的な立体映像方式であるが、ホログラム表示装置に光の波長程度の画素サイズが要求されるため、現状では、画面が小さく、視域が狭いという問題がある。
【０００４】
そこで、従来から、大画面、かつ、広い視域の電子ホログラフィ再生装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の発明は、図１０のホログラム表示モジュール２を複数個並べたものである。このホログラム表示モジュール２は、点光源アレイ２１を用いて、電子ホログラフィ像のサイズ及び視域を拡大するものである。つまり、ホログラム表示モジュール２は、光ファイバＬＳ１〜ＬＳ３からなる点光源アレイ２１からの光を、ビームスプリッタ２２で反射させ、レンズ２３を介して、液晶ディスプレイ等の空間光変調器２４に照射する。そして、ホログラム表示モジュール２は、表示されたホログラムの再生光を、レンズ２３及びビームスプリッタ２２を通して、スリットマトリクス２５の窓で、照明光及び共役光を遮蔽して、スクリーンレンズ２６上に拡大された電子ホログラフィ像を結像させている。特許文献１に記載の発明は、このホログラム表示モジュール２を複数個並べることで、隙間のない大画面の電子ホログラフィ像を再生することができる。
【０００５】
また、特許文献１に記載の発明は、水平方向の視域を拡大するために、空間光変調器２４のホログラム表示面を垂直方向に光ファイバＬＳ１〜ＬＳ３の数だけ分割し、それぞれに異なる視域のホログラムを再生する。さらに、特許文献１に記載の発明は、各ホログラムの表示高さに合わせて、光ファイバＬＳ１〜ＬＳ３の位置を垂直方向にずらす事により、スリットマトリクス２５の窓位置で、全ての視域のホログラム再生光を同じ高さで取り出すことができる。その結果、特許文献１に記載の発明は、水平方向の視域を拡大することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１７９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の発明は、個々の視域におけるホログラムの高さが、空間光変調器２４の高さを光ファイバの数で割った値になるため、垂直視域も光ファイバの数で割った値まで減少し、垂直視差が殆どなくなるという問題がある。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載の発明は、図１１に示すように、光ファイバＬＳ１〜ＬＳ３からの拡散光を平行光にするレンズ２３と、空間光変調器２４の拡大像をレンズ２６に結像させるレンズ２３とを共用するため、レンズ２３と空間光変調器２４との距離ｄをレンズ２３の焦点距離ｆ１より大きくする必要がある。その結果、特許文献１に記載の発明は、光ファイバＬＳ１，ＬＳ３からの照明光の中心が空間光変調器２４の中心からずれてしまい、均一な明るさの電子ホログラフィ像を再生できないという問題もある。
【０００９】
さらに、特許文献１に記載の発明は、図１２に示すように、空間フィルタ２５が、全ての視域のホログラム再生光を通過させる大きさであるため、個々の視域の高次回折光が遮蔽されずにゴーストが発生し、画質が低いという問題もある。
【００１０】
なお、図１１は、図１０のホログラム表示モジュール２と光学的に等価である（図１２も同様）。また、図１１のｆ２は、レンズ２６の焦点距離を示している。
また、図１２では、再生光（ホログラム光）の領域９０をハッチングで図示し、再生光以外の不要光である高次回折光の領域９１を破線で図示した。
【００１１】
そこで、本願発明は、前記した問題を解決し、視域が広く、明るさが均一で、高画質な電子ホログラフィ再生装置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】
【００１２】
前記した課題を解決するため、本願発明に係る電子ホログラフィ再生装置は、１枚の電子ホログラムが分割された分割電子ホログラムの拡大像を生成する複数の拡大光学系と、それぞれの前記拡大光学系が生成した拡大像を縮小して１枚の前記電子ホログラムの再生像に統合する縮小光学系とを備える電子ホログラフィ再生装置であって、前記拡大光学系のそれぞれは、一方向に等間隔で配置された複数の点光源を有する発光手段と、前記点光源からの出射光を平行光に変換する第１レンズと、前記平行光の照射元となる点光源の位置に応じた視域の分割電子ホログラムを表示し、表示した当該分割電子ホログラムに前記第１レンズからの平行光が照射されることで、当該分割電子ホログラムの再生光を発生させる空間光変調器と、前記空間光変調器が発生させた再生光が前記第１レンズを通過することにより生じる結像面に配置され、前記結像面に結像した再生光により生成される拡大像と同じ大きさの第２レンズと、を備え、前記縮小光学系は、全ての前記第２レンズから再生光が入射する第３レンズと、前記第３レンズが出射した再生光を通過又は遮蔽する窓が前記点光源毎に設けられた空間フィルタと、前記空間フィルタの窓を通過した光の再生像を生成する第４レンズと、を備え、前記点光源の発光と、前記空間光変調器における各視域の分割電子ホログラムの表示と、前記空間フィルタの窓の開閉とを同期制御する制御手段と、を備え、前記空間フィルタは、前記第３レンズ及び前記第４レンズの共通焦点面に配置され、前記各点光源は、光出射側端面から前記第１レンズの光学主点までの距離が前記第１レンズの焦点距離と等しく、光軸が前記空間光変調器の中心に一致する角度で配置されたことを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、電子ホログラフィ再生装置は、一方向に配置された複数の点光源で、異なる視域の分割電子ホログラムが表示される空間光変調器を時分割で照射することで、従来技術のように空間光変調器の表示面を分割する必要がない。そして、電子ホログラフィ再生装置は、各点光源からの出射光の中心と、空間光変調器の中心とを一致させるので、明るさのムラを無くすことができる。さらに、電子ホログラフィ再生装置は、各点光源の発光に同期して、ホログラムの再生光のみを通過させる空間フィルタにより、高次回折光も遮蔽することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明に係る電子ホログラフィ再生装置は、従来技術のように空間光変調器の表示面を分割する必要がないので、表示面を分割した方向の視域を犠牲にすることがなく、視域を広くすることができる。さらに、電子ホログラフィ再生装置は、明るさのムラがなく、電子ホログラムの再生像を均一な明るさに保つことができる。さらに、電子ホログラフィ再生装置は、高次回折光を遮蔽できるため、高画質な電子ホログラムを再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願発明の実施形態において、（ａ）は電子ホログラフィ再生装置の概略構成図であり、（ｂ）は拡大光学系の概略構成図である。
【図２】本願発明の実施形態において、電子ホログラムの分割を説明するための説明図である。
【図３】本願発明の実施形態において、光ファイバの角度を説明するための説明図である。
【図４】本願発明の実施形態において、拡大像の視域角を説明するための説明図である。
【図５】本願発明の実施形態において、右視域の電子ホログラムの再生を説明するための説明図である。
【図６】本願発明の実施形態において、中視域の電子ホログラムの再生を説明するための説明図である。
【図７】本願発明の実施形態において、左視域の電子ホログラムの再生を説明するための説明図である。
【図８】本願発明の実施形態において、制御手段による同期制御を説明するための説明図である。
【図９】本願発明の変形例において、制御手段による同期制御を説明するための説明図である。
【図１０】従来の電子ホログラフィ再生装置の構成を示す概略構成図である。
【図１１】従来の電子ホログラフィ再生装置の問題点を説明するための説明図である。
【図１２】従来の電子ホログラフィ再生装置の問題点を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態）
[電子ホログラフィ再生装置の構成]
以下、本願発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１を参照し、本願発明の実施形態に係る電子ホログラフィ再生装置１の構成について、説明する。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、電子ホログラフィ再生装置１は、電子ホログラムを再生するものであり、拡大光学系群１Ａと、縮小光学系１Ｂと、空間フィルタ１２０と、ホログラム記憶手段１３０と、制御手段１４０と、ホログラム読出手段１５０とを備える。
【００１８】
拡大光学系群１Ａは、１枚の電子ホログラムが分割された分割電子ホログラムの拡大像を生成するものであり、複数の拡大光学系１０で構成される。本実施形態では、拡大光学系群１Ａは、縦横に２個ずつ、計４個の拡大光学系１０で構成される。
図１（ｂ）に示すように、拡大光学系１０は、それぞれ、発光手段１４と、第１レンズ１５と、空間光変調器１６と、第２レンズ１７とを備える。
【００１９】
＜電子ホログラムの分割＞
図２を参照し、電子ホログラムの分割について、説明する（適宜図１参照）。
図２では、説明を分かり易くするために、電子ホログラフィ再生装置１が最終的に表示する被写体の像９４を図示した。
【００２０】
電子ホログラム９２は、拡大光学系１０と同数（例えば、４個）の分割ホログラム９３１〜９３４が生成されるように、縦横に等分される。また、各拡大光学系１０には、その配置位置に応じた分割電子ホログラム９３１〜９３４が入力されることになる。
【００２１】
ここで、後記する縮小光学系１Ｂにおいて、各分割電子ホログラム９３１〜９３４の位置関係が上下左右で反転するので、この位置関係の反転を考慮して、各拡大光学系１０に分割電子ホログラム９３１〜９３４を入力することが好ましい。例えば、左上の拡大光学系１０は、右下の分割電子ホログラム９３４が入力され、この分割電子ホログラム９３４に含まれる領域の被写体の像９４を拡大する。また、例えば、右下の拡大光学系１０は、左上の分割電子ホログラム９３１が入力され、この分割電子ホログラム９３１に含まれる領域の被写体の像９４を拡大する。
【００２２】
図１に戻り、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。
発光手段１４は、第１レンズ１５に拡散光（出射光）を出射するものであり、光ファイバ群１１と、ミラー（反射鏡）１２と、ビームスプリッタ１３とを備える。また、発光手段１４は、所望の波長の光を発光する共通の発光素子を外部に備え（不図示）、後記するタイミング信号に基づいて、発光素子を発光させて、その光を光ファイバＦ１〜Ｆ３に入射させる。
【００２３】
光ファイバ群１１は、光ファイバ（点光源）Ｆ１〜Ｆ３の光軸が空間光変調器１６の中心に一致する角度で、光ファイバＦ１〜Ｆ３が水平方向で等間隔に配置されたものである。本実施形態では、光ファイバ群１１は、光ファイバＦ１〜Ｆ３の出射口が第２レンズ１７の側を向くように、３本の光ファイバＦ１〜Ｆ３が配置されたこととする。
なお、光ファイバＦ１〜Ｆ３の角度は、詳細を後記する。
【００２４】
ミラー１２は、直角二等辺三角柱状に形成された反射鏡である。具体的には、ミラー１２は、光ファイバＦ１〜Ｆ３の出射口に対向する傾斜面が反射面になっている。そして、ミラー１２は、光ファイバＦ１〜Ｆ３から水平方向で入射する拡散光を、垂直方向に反射する。
【００２５】
ビームスプリッタ１３は、ミラー１２で反射された拡散光を第１レンズ１５に向けて反射すると共に、空間光変調器１６で発生した再生光を第２レンズ１７に透過させるものである。具体的には、ビームスプリッタ１３は、一方の直角プリズムの傾斜面に光学薄膜を形成した後、２個の直角プリズムの傾斜面同士が接合されている。このように発光手段１４が構成されるので、電子ホログラフィ再生装置１は、省スペース化を図ることができる。
【００２６】
＜光ファイバの角度＞
図３を参照し、光ファイバＦ１〜Ｆ３の角度について、詳細に説明する（適宜図１参照）。
図３は、図１の発光手段１４、第１レンズ１５及び空間光変調器１６の部分と光学的に等価な構成を示している。
図３では、空間光変調器１６の中心軸を長破線で図示し、光ファイバＦ３の出射光を短破線で図示し、光ファイバＦ３の光軸を実線で図示した。また、図３では、図面を見易くするため、ミラー１２及びビームスプリッタ１３を省略すると共に、光ファイバＦ１〜Ｆ３の出射口を第１レンズ１５の側に向けて図示した。
【００２７】
図３に示すように、光ファイバＦ１〜Ｆ３は、光出射側端面から、ミラー１２及びビームスプリッタ１３を介し、第１レンズ１５の光学主点までの距離が第１レンズ１５の焦点距離ｆ１と等しくなる。その結果、光ファイバＦ１〜Ｆ３からの拡散光は、第１レンズ１５を通過すると、平行光になる。
【００２８】
光ファイバＦ３の光出射側端面が、第１レンズ１５の光軸から距離ｐだけ離れていて、第１レンズ１５の光軸（空間光変調器１６の中心軸と同じ位置）に対し、外側に角度θだけ傾いているとする。この場合、光ファイバＦ３からの拡散光の中心は、下記の式（１）に示すように、第１レンズ１５の中心から距離ｌだけずれる。
【００２９】
【数１】
2015031939.tif 000003
【００３０】
光ファイバＦ３の光出射側端面から出た、第１レンズ１５の光軸に平行な光は、第１レンズ１５を通過後、レンズ１５の左側焦点位置で空間光変調器１６の中心軸と交わる。従って、その光の傾きは、下記の式（２）で表され、全ての拡散光が第１レンズ１５を通過後、この光に平行になるので、傾きｐ／ｆ１を持つことになる。
【００３１】
【数２】
2015031939.tif 000004
【００３２】
第１レンズ１５から空間光変調器１６までの距離をｄ（但し、距離ｄ＞焦点距離ｆ１）とする。この場合、空間光変調器１６の中心軸を通る光は、式（３）に示すように、第１レンズ１５の光軸からずれている。
【００３３】
【数３】
2015031939.tif 000005
【００３４】
従って、式（１）と式（３）を等しくすることで、平行光の中心を空間光変調器１６の中心に照射することができる。この条件から、光ファイバＦ３の角度θは、式（４）で表すことができる。
【００３５】
【数４】
2015031939.tif 000006
【００３６】
光ファイバＦ１は、空間光変調器１６の中心軸に対して、光ファイバＦ３と対称位置にある。そこで、光ファイバＦ３と同様、光ファイバＦ１は、空間光変調器１６の中心軸の外側に式（４）の角度θだけ傾ける。従って、光ファイバＦ１からの平行光の中心は、光ファイバＦ３と同様に空間光変調器１６の中心に一致する。当然、光ファイバＦ２は、空間光変調器１６の中心軸上に位置するため、傾ける必要がない。このようにして、電子ホログラフィ再生装置１は、光ファイバＦ１〜Ｆ３からの拡散光を空間光変調器１６に均一に照射することができる。
【００３７】
図１に戻り、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。
第１レンズ１５は、光ファイバＦ１から拡散光を平行光に変換するものである。また、第１レンズ１５は、後記する空間光変調器１６からの再生光を第２レンズ１７に出射する。
【００３８】
前記したように、第１レンズ１５は、この第１レンズ１５から光ファイバＦ１〜Ｆ３の光出射側端面までの距離が、焦点距離ｆ１と等しくなる。また、第１レンズ１５は、距離ｄが焦点距離ｆ１よりも長くなる。本実施形態では、第１レンズ１５は、長方形状の凸レンズである。
【００３９】
空間光変調器１６は、後記するホログラム読出手段１５０からホログラムデータが入力され、このホログラムデータが示す分割電子ホログラムを表示するものである。また、空間光変調器１６は、表示した分割電子ホログラムに第１レンズ１５からの平行光が照射されることで、分割電子ホログラムの再生光を発生させる。
【００４０】
空間光変調器１６は、表示部１６Ａと、駆動回路１６Ｂとを備える。例えば、表示部１６Ａは、分割電子ホログラムを表示する反射型の液晶ディスプレイである。また、駆動回路１６Ｂは、表示部１６Ａの駆動回路及び放熱器であり、表示部１６Ａの周囲に配置されている。
【００４１】
第２レンズ１７は、空間光変調器１６が発生させた再生光が第１レンズ１５を通過することにより生じる結像面に配置され、結像面に結像した再生光により生成される拡大像と同じ大きさのレンズである。ここで、第２レンズ１７は、電子ホログラムの再生像を隙間なく結合するため、拡大像と同じ大きさにする。本実施形態では、第２レンズ１７は、長方形状の凸レンズである。
【００４２】
縮小光学系１Ｂは、それぞれの拡大光学系１０が生成した拡大像を縮小して１枚の電子ホログラムの再生像に統合するものであり、第３レンズ１１９と、空間フィルタ１２０と、第４レンズ１２２とを備える。
【００４３】
＜縮小光学系の役割＞
図４を参照し、縮小光学系１Ｂの役割について、詳細に説明する（適宜図１参照）。
図４は、図１の第１レンズ１５、空間光変調器１６及び第２レンズ１７の部分と光学的に等価な構成を示している。
【００４４】
前記したように、空間光変調器１６は、駆動回路１６Ｂが表示部１６Ａの周囲に配置されているので、この駆動回路１６Ｂが隙間となり、空間光変調器１６の全面に分割電子ホログラムを表示することができない。そこで、電子ホログラフィ再生装置１は、拡大光学系１０を隣接配置したときの隙間を埋めるように、空間光変調器１６からの再生光により生成される像を拡大して、拡大像９５を生成する。
【００４５】
仮に、第１レンズ１５で拡大像９５を生成すると、図４に示すように、拡大像９５の視域角αは、空間光変調器１６の視域角(元の視域角)βよりも小さくなる。そこで、縮小光学系１Ｂは、結合された拡大像９５を元のサイズまで縮小することで、元の視域に戻す。その結果、電子ホログラフィ再生装置１は、４個の拡大光学系１０を隣接配置しても、４枚の分割電子ホログラムの再生像を隙間なく結合でき、１つの大画面ホログラフィ像を広い視域で再生することができる。
【００４６】
図１に戻り、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。
第３レンズ１１９は、各拡大光学系１０からの拡大像を縮小して、１枚の電子ホログラムの再生像に結合するためのレンズである。この第３レンズ１１９は、全ての第２レンズ１７から再生光が入射する必要がある。このため、第３レンズ１１９は、各第２レンズ１７と隣接配置することが好ましく、各第２レンズ１７との光学主点間の距離をゼロにすることがより好ましい。また、第３レンズ１１９は、各第２レンズ１７から離した場合、各拡大光学系１０からの光が全て入射するサイズ（直径）であればよい。本実施形態では、第３レンズ１１９は、円形状の凸レンズである。
【００４７】
空間フィルタ１２０は、第３レンズ１１９及び第４レンズ１２２の共通焦点面に配置され、中央に窓部１２１を備えるものである。この窓部１２１は、第３レンズ１１９が出射した再生光を通過又は遮蔽する液晶シャッタ（窓）Ｓ１〜Ｓ３が、光ファイバＦ１〜Ｆ３毎に設けられたものである。また、窓部１２１は、タイミング信号に基づいて、液晶シャッタＳ１〜Ｓ３を開閉させる。
【００４８】
液晶シャッタＳ１〜Ｓ３は、第３レンズ１１９の焦点距離ｆ３だけ第３レンズ１１９から離し、かつ、焦点距離ｆ４だけ第４レンズ１２２から離して配置される。液晶シャッタＳ１〜Ｓ３の下端位置は、第３レンズ１１９及び第４レンズ１２２の光軸に合わせる。液晶シャッタＳ１〜Ｓ３の幅ｗ及び高さｈは、下記の式（５）に示すように、第３レンズ１１９の主点に像が形成され、この主点から角度φ／Ｎで拡散する光が焦点距離ｆ３だけ進んだときの広がりに等しくなる。なお、液晶シャッタＳ１〜Ｓ３の高さｈは、透過光、共役光等の不要光を遮蔽するため、幅ｗの約半分になっている。
【００４９】
【数５】
2015031939.tif 000007
【００５０】
第４レンズ１２２は、第３レンズ１１９と同様、各拡大光学系１０からの拡大像を縮小して、１枚の電子ホログラムの再生像に結合するためのレンズである。つまり、第４レンズ１２２は、空間フィルタ１２０の窓Ｓ１〜Ｓ３を通過した光の再生像を生成する。ここで、第４レンズ１２２の直径Ｒは、表示部１６Ａの幅Ｗ及び高さＨと、縦横に空間光変調器１６を配置した個数Ｋと、表示部１６Ａの画素サイズｑと、発光手段１４の発光素子の発光波長λによって定まる。
【００５１】
例えば、空間光変調器１６を縦横にＫ個ずつ配置した場合、Ｋ個分の表示部１６Ａは、幅ＫＷ及び高さＫＨとなる。そして、第４レンズ１２２の直径Ｒは、下記の式（６）に示すように、この幅ＫＷ及び高さＫＨに、それぞれ横への光の広がり２Ｌ×ｔａｎ（２φ）と、縦への光の広がりＬ×ｔａｎφを加えた幅と高さとをカバーできる値となる。
【００５２】
【数６】
2015031939.tif 000008
【００５３】
なお、ｆ１、ｆ２、ｆ４はそれぞれ第１レンズ１５、第２レンズ１７、第４レンズ１２２の焦点距離を表す。つまり、Ｎは、第１レンズ１５及び第２レンズ１７による拡大倍率を表す。ここでは、Ｎは、第１レンズ１５と第２レンズ１７との倍率比ｆ２／ｆ１であるが、表示部１６Ａの幅Ｗ及び高さＨと、この表示部１６Ａをアレイ状に配置したときの幅Ｗ’及び高さＨ’との比に等しくする。
【００５４】
ホログラム記憶手段１３０は、拡大光学系１０及び視域毎にホログラムデータを予め記憶するメモリ、ハードディスク等の記憶装置である。本実施形態では、ホログラム記憶手段１３０は、拡大光学系１０が４個であり、視域が３個のため、１枚の電子ホログラムの再生像を再生するために、１２枚の分割電子ホログラムに対応したホログラムデータを記憶することになる。
【００５５】
図１（ａ）に示すように、制御手段１４０は、光ファイバＦ１〜Ｆ３の発光と、空間光変調器１６の表示と、液晶シャッタＳ１〜Ｓ３の開閉とを同期制御するものである。本実施形態では、制御手段１４０は、全ての発光手段１４と、空間フィルタ１２０と、ホログラム読出手段１５０とに、同期制御のタイミングを示すタイミング信号を出力する。
なお、制御手段１４０による同期制御は、詳細を後記する。また、図１（ａ）では、図面を見易くするため、発光手段１４に入力されるタイミング信号を一本のみ図示した（空間光変調器１６も同様）。
【００５６】
ホログラム読出手段１５０は、制御手段１４０からのタイミング信号に基づいて、ホログラム記憶手段１３０に記憶されたホログラムデータを読み出して、全ての空間光変調器１６に出力するものである。
【００５７】
＜右視域の電子ホログラムの再生＞
電子ホログラフィ再生装置１は、右視域、中視域及び左視域の電子ホログラムを時分割で再生する。図５を参照し、右視域の電子ホログラムの再生について、詳細に説明する（適宜図１参照）。
【００５８】
図５では、光ファイバＦ１が空間光変調器１６を向かって左から照射したときに発生する再生光が占める視域９０をハッチングで図示し、高次回折光が占める領域９１を破線で図示した（図６，図７も同様）。また、図５では、液晶シャッタＳ１が開いていることを示すため、黒塗りで図示した。
【００５９】
空間光変調器１６は、画素が繰り返し並んだ周期構造を有するため、平行光が照射されると、分割電子ホログラムの再生光の他に、周期構造に起因する高次回折光も発生する。これら高次回折光は、拡大光学系１０の第１レンズ１５と第２レンズ１７との間に空間フィルタを配置しても遮蔽できる。しかし、この配置の場合、拡大光学系１０の個数だけ空間フィルタが必要になり、電子ホログラフィ再生装置１の構成が複雑になる。
【００６０】
ここで、縮小光学系１Ｂは、第３レンズ１１９と第４レンズ１２２との共通焦点面において、拡大光学系１０から出射された同一視域の再生光が、全て同じ場所を通過する。従って、電子ホログラフィ再生装置１は、この場所に空間フィルタ１２０を配置すると、単一の空間フィルタ１２０で各拡大光学系１０から出射された高次回折光を遮蔽可能である。
【００６１】
さらに、制御手段１４０は、右視域の分割電子ホログラムを空間光変調器１６が表示し、右視域に対応する光ファイバＦ１が発光し、右視域の再生光が通過する位置の液晶シャッタＳ１が開き、高次回折光が通過する位置の液晶シャッタＳ２，Ｓ３が閉じるように、同期制御を行う。
【００６２】
すると、右視域の再生光の内、右側の表示部１６Ａの右端から発した光は、第１レンズ１５を通過して、第２レンズ１７の左端に入射する。そして、この右視域の再生光は、第３レンズ１１９の中心を通過し、開いた液晶シャッタＳ１を通過する。その後、この右視域の再生光は、第４レンズ１２２を通過した後、縮小されて１つの再生像に統合された像群９６の中心部からの光となる。
前記と同様、右側の表示部１６Ａの左端から発した光は、第１レンズ１５を通過して、第２レンズ１７と第３レンズ１１９の右端に到達し、開いた液晶シャッタＳ１を通過する。そして、この右視域の再生光は、第４レンズ１２２の左端に到達し、再生された像群９６の左端からの光となる。さらに、表示部１６Ａの他の部分から発した光や、左側の表示部１６Ａから発した光も、同様に再生された像群９６からの光となる。
一方、高次回折光は、閉じた液晶シャッタＳ２，Ｓ３で遮蔽される。このようにして、電子ホログラフィ再生装置１は、右視域の再生光以外の高次回折光を遮蔽して、右視域の電子ホログラムの再生像を再生することができる。
【００６３】
＜中視域の電子ホログラムの再生＞
図６を参照し、中視域の電子ホログラムの再生について、詳細に説明する（適宜図１参照）。
【００６４】
制御手段１４０は、中視域の分割電子ホログラムを空間光変調器１６が表示し、中視域に対応する光ファイバＦ２が発光し、中視域の再生光が通過する位置の液晶シャッタＳ２が開き、高次回折光が通過する位置の液晶シャッタＳ１，Ｓ３が閉じるように、同期制御を行う。
【００６５】
図６に示すように、中視域の再生光の内、表示部１６Ａの両端からの光は、第１レンズ１５を通過して、第２レンズ１７の両端に入射する。そして、中視域の再生光は、第３レンズ１１９の端又は中心を通過し、開いた液晶シャッタＳ２を通過する。その後、中視域の再生光は、第４レンズ１２２を通過した後、縮小されて１つの像群９６に統合される。これと同様、表示部１６Ａの他の部分から発した光も、再生された像群９６からの光となる。一方、高次回折光は、閉じた液晶シャッタＳ１，Ｓ３で遮蔽される。このようにして、電子ホログラフィ再生装置１は、中視域の再生光以外の高次回折光を遮蔽して、中視域の電子ホログラムの再生像を再生することができる。
【００６６】
＜左視域の電子ホログラムの再生＞
図７を参照し、左視域の電子ホログラムの再生について、詳細に説明する（適宜図１参照）。
【００６７】
制御手段１４０は、左視域の分割電子ホログラムを空間光変調器１６が表示し、左視域に対応する光ファイバＦ３が発光し、左視域の再生光が通過する位置の液晶シャッタＳ３が開き、高次回折光が通過する位置の液晶シャッタＳ１，Ｓ２が閉じるように、同期制御を行う。
【００６８】
図７に示すように、左視域の再生光の内、表示部１６Ａの両端からの光は、第１レンズ１５を通過して、第２レンズ１７の両端に入射する。そして、この左視域の再生光は、第３レンズ１１９の端又は中心を通過し、開いた液晶シャッタＳ３を通過する。その後、この左視域の再生光は、第４レンズ１２２を通過した後、縮小されて１つの像群９６に統合される。これと同様、表示部１６Ａの他の部分から発した光も、再生された像群９６からの光となる。一方、高次回折光は、閉じた液晶シャッタＳ１，Ｓ２で遮蔽される。このようにして、電子ホログラフィ再生装置１は、左視域の再生光以外の高次回折光を遮蔽して、左視域の電子ホログラムの再生像を再生することができる。
【００６９】
＜制御手段による同期制御＞
図８を参照し、制御手段１４０による同期制御について、詳細に説明する（適宜図１参照）。
図８には、タイミング信号Ｓ１〜Ｓ３のパルスと、表示するホログラムデータとを図示した。ホログラムデータのＨＲ，ＨＣ，ＨＬは、それぞれ右視域、中視域及び左視域の分割電子ホログラムを示す。また、図８では、タイミング信号Ｓ１〜Ｓ３のＨ，Ｌは、それぞれレベルの高低を示す。また、図８では、横軸が時間軸を示す。
【００７０】
図８に示すように、制御手段１４０は、ホログラム記憶手段１３０の同期信号に同期して、時間Ｔ１の間、高レベルのタイミング信号Ｓ１と、低レベルのタイミング信号Ｓ２，Ｓ３とを、発光手段１４の発光素子と、空間フィルタ１２０と、ホログラム読出手段１５０とに出力する。すると、ホログラム読出手段１５０は、拡大光学系１０毎に、右視域の分割電子ホログラムをホログラム記憶手段１３０からそれぞれ読み出して、空間光変調器１６に出力する。発光手段１４の発光素子は、時間Ｔ１の期間、ファイバＦ１に光を出射する。これにより、ファイバＦ１が発光し、液晶シャッタＳ１が開き、空間光変調器１６が右視域の分割電子ホログラムを表示する。当然、ファイバＦ２，Ｆ３が発光せず、液晶シャッタＳ２，Ｓ３が閉じている。
【００７１】
次に、制御手段１４０は、時間Ｔ２の間、高レベルのタイミング信号Ｓ２と、低レベルのタイミング信号Ｓ１，Ｓ３とを、発光手段１４の発光素子と、空間フィルタ１２０と、ホログラム読出手段１５０とに出力する。すると、ホログラム読出手段１５０は、拡大光学系１０毎に、中視域の分割電子ホログラムをホログラム記憶手段１３０からそれぞれ読み出して、空間光変調器１６に出力する。発光手段１４の発光素子は、時間Ｔ２の期間、ファイバＦ２に光を出射する。これにより、ファイバＦ２が発光し、液晶シャッタＳ２が開き、空間光変調器１６が中視域の分割電子ホログラムを表示する。当然、ファイバＦ１，Ｆ３が発光せず、液晶シャッタＳ１，Ｓ３が閉じている。
【００７２】
次に、制御手段１４０は、時間Ｔ３の間、高レベルのタイミング信号Ｓ３と、低レベルのタイミング信号Ｓ１，Ｓ２とを、発光手段１４の発光素子と、空間フィルタ１２０と、ホログラム読出手段１５０とに出力する。すると、ホログラム読出手段１５０は、拡大光学系１０毎に、左視域の分割電子ホログラムをホログラム記憶手段１３０からそれぞれ読み出して、空間光変調器１６に出力する。発光手段１４の発光素子は、時間Ｔ３の期間、ファイバＦ３に光を出射する。これにより、ファイバＦ３が発光し、液晶シャッタＳ３が開き、空間光変調器１６が左視域の分割電子ホログラムを表示する。当然、ファイバＦ１，Ｆ２が発光せず、液晶シャッタＳ１，Ｓ２が閉じている。
【００７３】
[作用・効果]
従来の立体ディスプレイは、電子ホログラフィが光の干渉を利用するため、画素サイズが光の波長程度でなければならず、大画面のディスプレイを作ることが困難であった。さらに、従来の立体ディスプレイは、利用できる画素サイズが、光の波長より大きいと光を回折する力が弱くなり、広い視域を確保することが困難であった。
【００７４】
電子ホログラフィ再生装置１は、理想的な立体映像方式である電子ホログラフィを用いた立体ディスプレイに適用した場合、その効果を最も発揮する。具体的には、電子ホログラフィ再生装置１は、画素数の少ない複数の空間光変調器１６を隣接配置して、電子ホログラムの再生像を隙間なく結合でき、大画面ホログラフィ像を再生することができる。さらに、電子ホログラフィ再生装置１は、位置及び角度が異なる光ファイバＦ１〜Ｆ３が時分割で空間光変調器１６を照射することで、光ファイバＦ１〜Ｆ３の数に等しい倍率で視域を拡大することができる。
【００７５】
さらに、電子ホログラフィ再生装置１は、光ファイバＦ１，Ｆ３を空間光変調器１６の中心軸に対して外側に向けたので、光ファイバＦ１〜Ｆ３の出射光の中心を空間光変調器１６の中心に一致させることができ、視域毎の明るさのムラを無くすことができる。さらに、電子ホログラフィ再生装置１は、単一の空間フィルタ１２０によって、各空間光変調器１６で発生する高次回折光を遮蔽できるので、ゴーストが無く、高画質な電子ホログラフィ像を再生することができる。
【００７６】
（変形例）
電子ホログラフィ再生装置１は、前記した実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で変形を加えることができる。
図９に示すように、電子ホログラフィ再生装置１は、発光手段１４の発光素子の発光波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を時分割で切り替えることで、フルカラー化することができる。図９に示すように、制御手段１４０は、ホログラム記憶手段１４０に記憶されたホログラムデータのＨＤ−ＳＤＩ信号から同期信号（V-sync）を取り出す。そして、制御手段１４０は、取り出した同期信号の３周分に相当するタイミング信号Ｓ１〜Ｓ３を用いて、同期制御を行う。例えば、図９では、ｔ１が約１／６０（sec）であり、ｔ２が１５０（μsec）である。
【００７７】
前記した実施形態では、拡大光学系１０が縦横に２個ずつ備えられることとして説明したが、個数に制限がない。例えば、拡大光学系１０は、縦横に３個ずつ又は４個ずつ備えられてもよい。さらに、拡大光学系１０は、縦横の個数が異なってもよい。
【００７８】
前記した実施形態では、右視域、中視域及び左視域で時分割することとして説明したが、これに制限されない。
例えば、電子ホログラフィ再生装置１は、深右視域、浅右視域、中視域、浅左視域及び深左視域というように５個の視域で時分割してもよい。この場合、電子ホログラフィ再生装置１は、１本の光ファイバを空間光変調器１６の中心軸上に配置し、空間光変調器１６の中心軸から左右対称に光ファイバを２本ずつ等間隔で配置する。また、各空間光変調器１６は、深右視域、浅右視域、中視域、浅左視域及び深左視域の分割電子ホログラムを表示する。そして、空間フィルタ１２０は、５本の光ファイバに対応させて５個の液晶シャッタを備える。さらに、制御手段１４０は、５本の光ファイバの発光と、空間光変調器１６の表示と、５個の液晶シャッタの開閉とを同期制御する。このようにして、電子ホログラフィ再生装置１は、視域をさらに拡大することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  電子ホログラフィ再生装置
１Ａ  拡大光学系群
１Ｂ  縮小光学系
１０  拡大光学系
１１  光ファイバ群
１２  ミラー（反射鏡）
１３  ビームスプリッタ
１４  発光手段
１５  第１レンズ
１６  空間光変調器
１７  第２レンズ
１１９  第３レンズ
１２０  空間フィルタ
１２１  窓部
１２２  第４レンズ
１３０  ホログラム記憶手段
１４０  制御手段
１５０  ホログラム読出手段
Ｆ１〜Ｆ３  光ファイバ（点光源）
Ｓ１〜Ｓ３  液晶シャッタ（窓）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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