(57)【要約】【課題】偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を映像の観察者方向に多段に配置することなく空間光変調器（ＳＬＭ）を増加させることが可能な映像読み出し装置を提供する。【解決手段】映像読み出し装置１０は、２次元アレイ状に配置された複数のＳＬＭ１１と、複数のＳＬＭ１１と対向する位置に配置され、直線偏光の平行光を一方向から入射し、偏光成分ごとに当該平行光を透過またはＳＬＭ１１に反射させるとともに、ＳＬＭ１１からの反射光を映像情報として出力する複数のＰＢＳ１２と、一方向に対してＰＢＳ１２の間にそれぞれ配置され、前記一方向の後段で直近のＰＢＳ１２において反射させる偏光成分の強度が一定となるように、入射された平行光の偏光成分の強度比を変換する波長板１３と、を備える。【選択図】図２
2017058584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の空間光変調器に光を照射し、その反射光を映像情報として読み出す映像読み出し装置であって、
２次元アレイ状に配置された前記複数の空間光変調器と、
前記複数の空間光変調器と対向する位置に配置され、直線偏光の平行光を一方向から入射し、偏光成分ごとに当該平行光を透過または対向する前記空間光変調器に反射させるとともに、前記空間光変調器からの反射光を前記映像情報として出力する複数の偏光ビームスプリッタと、
前記一方向に対して前記偏光ビームスプリッタの間にそれぞれ配置され、前記一方向の後段で直近の偏光ビームスプリッタにおいて反射させる偏光成分の強度が一定となるように、入射された平行光の前記偏光成分およびその偏光成分に直交する偏光成分の強度比を変換する波長板と、
を備えることを特徴とする映像読み出し装置。
【請求項２】
前記偏光ビームスプリッタで反射する偏光をＳ偏光、透過する偏光をＰ偏光とし、前記一方向にｎ段の偏光ビームスプリッタが配置されている場合、
前記一方向において、ｍ段目（１≦ｍ≦ｎ）の偏光ビームスプリッタの前段で直近に設けられた前記波長板は、前記平行光の前記Ｓ偏光および前記Ｐ偏光の強度比を、１：（ｎ−ｍ）に変換することを特徴とする請求項１に記載の映像読み出し装置。
【請求項３】
前記波長板はλ／２波長板であって、
前記偏光ビームスプリッタで反射する偏光をＳ偏光、透過する偏光をＰ偏光とし、前記一方向にｎ段の偏光ビームスプリッタが配置されている場合、
前記一方向において、ｍ段目（１≦ｍ≦ｎ）の偏光ビームスプリッタの前段で直近に設けられた前記波長板は、偏光を変化させない設置角度を基準として、光軸に対して正方向または負方向のいずれか一方に、（π／２−ａｒｃｔａｎ（ｎ−ｍ））／２の設置角度で配置されることを特徴とする請求項１に記載の映像読み出し装置。
【請求項４】
前記偏光ビームスプリッタの前記空間光変調器からの反射光を出力する側に、当該反射光の偏光成分のみを通過させる偏光フィルタ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のいずれか一項に記載の映像読み出し装置。
【請求項５】
２次元アレイ状に配置された複数の空間光変調器と、前記複数の空間光変調器と対向する位置に配置された複数の偏光ビームスプリッタと、直線偏光の平行光の入射方向である一方向に対して前記偏光ビームスプリッタの間にそれぞれ配置された波長板と、を備えた映像読み出し装置によって、当該複数の空間光変調器に表示された映像情報を読み出す映像読み出し方法であって、
前記波長板によって、前記一方向の後段で直近の偏光ビームスプリッタにおいて反射させる偏光成分の強度が一定となるように、入射された平行光の前記偏光成分およびその偏光成分に直交する偏光成分の強度比を変換する強度変換ステップと、
前記偏光ビームスプリッタによって、強度比が変換された平行光を偏光成分ごとに透過または対向する前記空間光変調器に反射させるとともに、前記空間光変調器からの反射光を前記映像情報として出力する読み出しステップと、
を含むことを特徴とする映像読み出し方法。
【請求項６】
複数の空間光変調器に光を照射し、その反射光を映像情報として読み出す映像読み出し装置を備えた電子ホログラフィ表示装置であって、
前記映像読み出し装置は、
２次元アレイ状に配置された前記複数の空間光変調器と、
前記複数の空間光変調器と対向する位置に配置され、直線偏光の平行光を一方向から入射し、偏光成分ごとに当該平行光を透過または対向する前記空間光変調器に反射させるとともに、前記空間光変調器からの反射光を前記映像情報として出力する複数の偏光ビームスプリッタと、
前記一方向に対して前記偏光ビームスプリッタの間にそれぞれ配置され、前記一方向の後段で直近の偏光ビームスプリッタにおいて反射させる偏光成分の強度が一定となるように、入射された平行光の前記偏光成分およびその偏光成分に直交する偏光成分の強度比を変換する波長板と、
を備えることを特徴とする電子ホログラフィ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の空間光変調器から映像を読み出す映像読み出し装置および映像読み出し方法、並びに電子ホログラフィ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ホログラフィによって高解像度あるいは大画面の立体像（立体映像）を表示するため、複数の空間光変調器を２次元アレイ状に並べ、等価的に全体として高解像度化、大画面化を実現する手法が提案されている（特許文献１，２参照）。
特許文献１には、電子ホログラフィ表示装置の表示系（映像読み出し装置）において、表示素子としての複数の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）と、それに対応する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）と、ＰＢＳを介してＳＬＭに平行光を照射する光源と、を備える構成が開示されている。
また、特許文献２には、特許文献１に記載の電子ホログラフィ表示装置の表示系（映像読み出し装置）におけるＰＢＳに平行光を照射するための配置を想定し、その問題点を解決するための配置を開示している。
【０００３】
具体的には、特許文献２には、特許文献１に記載の表示系の一部であるＰＢＳに平行光を入射するための配置が例示されている。図８，図９は、特許文献２に例示された従来の表示系（映像読み出し装置）を模式的に示す構成図（平面図）である。
図８の表示系（映像読み出し装置１００）では、立体像の観察者方向から（Ｘ軸の正方向から）見て、水平方向（Ｙ軸方向）に４個のＳＬＭ１１（Ａ１〜Ａ４）を配置している。また、光源から（Ｙ軸の負方向から）の平行光が、ＳＬＭ１１（Ａ１〜Ａ４）に対応するＰＢＳ１２（Ｂ１〜Ｂ４）のそれぞれに直接照射するように、光源から遠方のＰＢＳ１２ほど、ＳＬＭ１１からＰＢＳ１２一個分ずつ離間して配置している。
【０００４】
図９の表示系（映像読み出し装置２００）では、図８と同様に、立体像の観察者方向から（Ｘ軸の正の方向から）見て、水平方向（Ｙ軸方向）に４個のＳＬＭ１１（Ａ１〜Ａ４）を配置している。そして、光源から（Ｙ軸の負の方向から）の平行光が、ＳＬＭ１１（Ａ１，Ａ２）に対応するＰＢＳ１２（Ｂ１，Ｂ２）のそれぞれに直接照射するように、Ｂ２のＰＢＳ１２をＡ２のＳＬＭ１１からＰＢＳ１２一個分離間して配置している。
また、映像読み出し装置２００は、光源の反対方向から（Ｙ軸の正の方向から）平行光が照射するように、光源の平行光をハーフミラー２０１で透過光と反射光とに分離し、反射光をミラー２０２，２０３，２０４で反射させて、ＳＬＭ１１（Ａ３，Ａ４）に対応するＰＢＳ１２（Ｂ３，Ｂ４）のそれぞれに直接照射するように、Ｂ３のＰＢＳ１２をＡ４のＳＬＭ１１からＰＢＳ１２一個分離間して配置している。
なお、図８，図９では、垂直方向（Ｚ軸方向）のＳＬＭ１１およびＰＢＳ１２については、図示を省略している。
【０００５】
図８の表示系（映像読み出し装置１００）では、ホログラフィ方式による立体像表示において、平行光の回折により、ＰＢＳ１２がＳＬＭ１１から離れるほど、例えば、Ｂ４のＰＢＳ１２のように、光軸に平行でない光の一部が読み出せなくなる事象（回折光のケラレ）が発生してしまう。これは、ＳＬＭ１１の表示面からの読み出し光が、ＳＬＭ１１に表示できる最大の空間周波数と入射した光の波長で一意に定まる回折角を有し、遠方のＰＢＳ１２（ここでは、Ｂ４）は、その角度を持った読み出し光をすべて透過することができないためである。
一方、図９の表示系（映像読み出し装置２００）では、図８の表示系に比べ、ＰＢＳ１２をＳＬＭ１１から離間させる段数を半分に減らすことができる。しかし、光源を反対方向から照射させるために、光学系が複雑になってしまう。
【０００６】
このような問題点に対し、本願の発明者らは、特許文献２において、図１０（ａ）に示すように、２個のＰＢＳ１２を一組とし、その間に波長板（半波長板）１３を設けることで、光源からの平行光に対して、ＰＢＳを一組（２個）ずつ階段状に配置する構成（映像読み出し装置３００）を提案した。
【０００７】
この映像読み出し装置３００は、図１０（ｂ）に示すように、一組のＰＢＳ１２（Ｂｏｄｄ，Ｂｅｖｅｎ）の間に波長板１３に設けることで、ＢｏｄｄのＰＢＳ１２を透過したＰ偏光を、波長板１３によってＳ偏光とし、ＢｅｖｅｎのＰＢＳ１２に入射させる。これによって、映像読み出し装置３００は、ＢｏｄｄのＰＢＳ１２の透過光を、ＢｅｖｅｎのＰＢＳ１２で利用することができ、ＳＬＭ１１から離間させる段数を減らすことができる。
なお、図１０中、偏光板１４は、不要な偏光成分を除去してクロストークを防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２４２５１３号公報
【特許文献２】特開２０１４−２１５３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１０に示した従来の表示系（映像読み出し装置３００）によれば、図８，図９の表示系（映像読み出し装置１００，２００）に対して、回折光のケラレの防止や、光学系の複雑さを抑えることが可能になるという点で優れている。
しかし、図１０の水平方向（Ｙ軸方向）において、さらにＳＬＭ１１を増加させる場合、すなわち、さらなる高解像度化を実現する場合、回折光のケラレが発生することになる。
このように、従来の手法では、さらなる高解像度化を実現するためには、改善の余地があった。
【００１０】
本発明は、このようなＳＬＭを用いて高解像度化を実現するためになされたものであり、ＳＬＭを用いた表示系において、従来のようにＰＢＳを映像の観察者方向に多段に配置することなくＳＬＭを増加させることが可能な映像読み出し装置および映像読み出し方法、並びに電子ホログラフィ表示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】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明に係る映像読み出し装置は、複数の空間光変調器に光を照射し、その反射光を映像情報として読み出す映像読み出し装置であって、２次元アレイ状に配置された複数の空間光変調器と、それと対向する位置に配置された複数の偏光ビームスプリッタと、直線偏光の平行光の入射方向である一方向に対して偏光ビームスプリッタの間に配置された波長板と、を備える構成とした。
【００１２】
かかる構成において、映像読み出し装置は、波長板によって、前記一方向の後段で直近の偏光ビームスプリッタにおいて反射させる偏光成分の強度が一定となるように、偏光面に位相差を与えて、入射された平行光の偏光成分の強度比を変換する。
そして、映像読み出し装置は、偏光ビームスプリッタによって、偏光成分の強度が変換された平行光を、偏光成分ごとに透過または対向する空間光変調器に反射させるとともに、空間光変調器からの反射光を映像情報として出力する。
このとき、それぞれの偏光ビームスプリッタにおいて反射する偏光成分の強度は一定となっているため、すべての空間光変調器に対して強度が一定の光が供給されることになる。
【００１３】
また、前記課題を解決するため、本発明に係る映像読み出し方法は、２次元アレイ状に配置された複数の空間光変調器と、前記複数の空間光変調器と対向する位置に配置された複数の偏光ビームスプリッタと、直線偏光の平行光の入射方向である一方向に対して前記偏光ビームスプリッタの間にそれぞれ配置された波長板と、を備えた映像読み出し装置によって、当該複数の空間光変調器に表示された映像情報を読み出す映像読み出し方法であって、強度変換ステップと、読み出しステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
かかる手順において、映像読み出し方法は、強度変換ステップで、波長板によって、前記一方向の後段で直近の偏光ビームスプリッタにおいて反射させる偏光成分の強度が一定となるように、偏光面に位相差を与えて、入射された平行光の偏光成分の強度比を変換する。
そして、映像読み出し方法は、読み出しステップで、偏光ビームスプリッタによって、強度比が変換された平行光を偏光成分ごとに透過または対向する空間光変調器に反射させるとともに、空間光変調器からの反射光を映像情報として出力する。
【００１５】
また、前記課題を解決するため、本発明に係る電子ホログラフィ表示装置は、複数の空間光変調器に光を照射し、その反射光を映像情報として読み出す映像読み出し装置を備えた電子ホログラフィ表示装置であって、映像読み出し装置は、２次元アレイ状に配置された複数の空間光変調器と、それと対向する位置に配置された複数の偏光ビームスプリッタと、直線偏光の平行光の入射方向である一方向に対して偏光ビームスプリッタの間に配置された波長板と、を備える構成とした。
【００１６】
かかる構成において、電子ホログラフィ表示装置は、映像読み出し装置の波長板によって、前記一方向の後段で直近の偏光ビームスプリッタにおいて反射させる偏光成分の強度が一定となるように、偏光面に位相差を与えて、入射された平行光の偏光成分の強度比を変換する。
そして、電子ホログラフィ表示装置は、映像読み出し装置の偏光ビームスプリッタによって、偏光成分の強度が変換された平行光を、偏光成分ごとに透過または対向する空間光変調器に反射させるとともに、空間光変調器からの反射光を映像情報として出力する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、偏光ビームスプリッタに入射する平行光を、入射方向の前段の偏光ビームスプリッタから波長板を介して入射するため、複数の空間光変調器に対向する複数の偏光ビームスプリッタを同一平面上に配置することができる。
これによって、本発明は、映像の観察者方向に多段の偏光ビームスプリッタを配置する従来の手法に比べ、空間光変調器の数に制限を受けずに、単一方向からの平行光の照射によって、映像を読み出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る映像読み出し装置を含む電子ホログラフィ表示装置の概要を説明するための概念図である。
【図２】本発明の実施形態に係る映像読み出し装置の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る映像読み出し装置の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る映像読み出し装置の波長板と光強度との関係を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る映像読み出し装置の動作原理を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る映像読み出し装置を含む電子ホログラフィ表示装置の構成図である。
【図７】本発明の実施形態に係る映像読み出し装置で用いる光照射手段の一例を模式的に示す平面図である。
【図８】従来の映像読み出し装置（その１）を模式的に示す構成図（平面図）である。
【図９】従来の映像読み出し装置（その２）を模式的に示す構成図（平面図）である。
【図１０】従来の映像読み出し装置（その３）を模式的に示す構成図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一組のＰＢＳの反射光および透過光の偏光の向きを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の映像読み出し装置および映像読み出し方法、並びに電子ホログラフィ表示装置を実施するための形態について詳細に説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。
【００２０】
〔電子ホログラフィ表示装置の概要〕
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る映像読み出し装置を含む電子ホログラフィ表示装置の概要について説明する。
電子ホログラフィ表示装置１は、電子ホログラム方式により、複数の空間光変調器が出力する映像光によって、立体像（立体映像）を表示するものである。
この電子ホログラフィ表示装置１は、映像読み出し装置１０と、光学系（集光レンズＬ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３および空間フィルタＦ）と、を備える。
【００２１】
映像読み出し装置１０は、２次元アレイ状に配置されたＳＬＭ１１とＰＢＳ１２とを含み、入射光学系となるＰＢＳ１２を介してＳＬＭ１１に入射される照射光に対する反射光を映像情報として読み出して出力するものである。
なお、映像読み出し装置１０が備えるＰＢＳ１２は、従来のように階段状には配置せず、個々のＰＢＳ１２と、それに対応するＳＬＭ１１とが等距離に配置される。
この映像読み出し装置１０について、後で詳細に説明する。
【００２２】
映像読み出し装置１０の後段の光学系は、ＰＢＳ１２（入射光学系）とともに、２次元アレイ状に配置された複数のＳＬＭ１１から反射される反射光を統合（タイリング）するタイリング光学系を構成するものである。
この映像読み出し装置１０の後段の光学系は、従来と同様のものであるが、後で構成について説明する。
この電子ホログラフィ表示装置１によって、複数のＳＬＭ１１の反射光は、タイリングされ、仮想面Ｖに立体像が表示されることになる。
【００２３】
〔映像読み出し装置の構成〕
次に、図２，図３を参照して、映像読み出し装置１０の構成について説明する。
映像読み出し装置１０は、２次元アレイ状に配置された複数のＳＬＭ１１と、複数のＳＬＭ１１のそれぞれと対向するように設けられた複数のＰＢＳ１２とを備え、複数のＳＬＭ１１に光源からの平行光を複数のＰＢＳ１２を介して照射したときの反射光を当該複数のＳＬＭ１１に表示された映像情報として読み出して出力するものである。
この映像読み出し装置１０は、ＳＬＭ１１およびＰＢＳ１２に加え、それぞれに波長板１３と、偏光板１４（偏光フィルタ）とを備える。
すなわち、映像読み出し装置１０は、ＳＬＭ１１、ＰＢＳ１２、波長板１３および偏光板１４を１ユニットとし、水平方向（Ｙ方向）および垂直方向（Ｚ方向）にそれぞれ複数ユニットを配置して構成される。
【００２４】
なお、図３に示すように、複数のＳＬＭ１１をそれぞれ区別する場合、光源方向（Ｙ軸負方向）から順に、Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａｎと表記する。また、ＰＢＳ１２、波長板１３、偏光板１４についても、ＳＬＭ１１と同様に、光源方向から順に、ＰＢＳ１２についてはＢ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｎ、波長板１３についてはＣ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｎ、偏光板１４についてはＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎと表記する。
【００２５】
ＳＬＭ１１は、ホログラム等の映像信号を表示するもので、表示面に光を照射されることで、映像を反射光として表示する。このＳＬＭ１１は、例えば、７６８０×４３２０の画素を持った反射型の液晶パネルを用いることができる。このＳＬＭ１１としては、例えば書き換え可能型か書き換え不可能型かにはよらずに適用できる。つまり、その書き換えフレーム周波数は任意に設定してよい。
このＳＬＭ１１は、対向するＰＢＳ１２から照射される照射光に対して反射光を出力する。ここでは、ＳＬＭ１１は、ＰＢＳ１２からＳ偏光が照射され、Ｐ偏光として反射する。
なお、図示を省略するが、従来公知のように制御装置が表示駆動装置を制御し、この表示駆動装置が表示データに従ってＳＬＭ１１を駆動する。
【００２６】
ＰＢＳ１２は、入射光（平行光）をその偏光成分に応じて分離するものである。ここでは、ＰＢＳ１２は、光源の方向（Ｙ軸負方向）に直近の波長板１３から入射された光のうち、Ｐ偏光については透過させ、Ｓ偏光については反射させて対向するＳＬＭ１１に照射する。また、ＰＢＳ１２は、ＳＬＭ１１からの反射光（Ｐ偏光）については透過させて観察者方向（Ｘ軸正方向）に出射する。
個々のＰＢＳ１２，１２，…は、個々のＳＬＭ１１，１１，…に対して、観察者方向（Ｘ軸正方向）に対向する位置に同じ数だけ配置される。
【００２７】
波長板１３は、入射光の偏光面を回転させる（位相差を与える）ものである。ここでは、波長板１３は、光源方向（Ｙ軸負方向）に直近のＰＢＳ１２から入射された光の偏光面を回転させ、同じユニットを構成するＰＢＳ１２に照射する。この波長板１３には、例えば、半波長板（λ／２波長板）を用いることができる。
光源に最も近い波長板１３には、直線偏光（Ｐ偏光）が入射されるものとする。
すなわち、この波長板１３は、光の偏光面を回転させることで、入射する直線偏光（Ｐ偏光）を、強度の異なるＳ偏光とＰ偏光とに変換する。
【００２８】
ここで、図４を参照して、ＰＢＳ１２に入射するＳ偏光およびＰ偏光の強度と、波長板１３の回転角との関係について説明する。なお、ＳＬＭ１１、ＰＢＳ１２、波長板１３および偏光板１４を構成するユニットは、図３に示すように、水平方向（Ｙ軸方向）にｎ段存在することとする。
図４に示すように、水平方向（Ｙ軸方向）のｍ段目（１≦ｍ≦ｎ）の波長板１３（Ｃｍ）は、Ｓ偏光とＰ偏光との強度比Ｓ：Ｐを以下の式（１）に示す比率になるように変換する。
【００２９】
【数１】
2017058584.tif 000003
【００３０】
すなわち、ｍ段目のＰＢＳ１２（Ｂｍ）に入射される照射光において、Ｓ偏光の強度を“１”としたとき、Ｐ偏光の強度を“ｎ−ｍ”とすることで、すべてのＰＢＳ１２には、強度が同じＳ偏光成分を含んだ平行光が入射され、すべてのＳＬＭ１１には、その反射光として、同じ強度のＳ偏光が入射されることになる。
【００３１】
このＳ偏光とＰ偏光との強度比を変えるには、予め波長板１３を光軸に対して、それぞれ強度比に応じて回転させて配置すればよい。
具体的には、波長板１３に半波長板（λ／２波長板）を用いた場合、偏光角を±θ（ｒａｄ）変化させるときの設置角度は±θ／２（ｒａｄ）となるため、入射光の偏光を変化させない場合の設置角度を基準に、得たい偏光角の１／２だけ光軸周り（正方向または負方向）に回転させて設置すればよい。
よって、生成したい偏光の強度比をＳ：Ｐとし、Ｐ偏光を入力とした場合、図４に示すように、波長板１３に半波長板を用いた場合、波長板１３の回転角φは、以下の式（２）となる。
【００３２】
【数２】
2017058584.tif 000004
【００３３】
ここで、ｍ段目のＰＢＳ１２（Ｂｍ）に入射される照射光の強度比は、前記（１）式の比率となる。そこで、ｍ段目の波長板１３（Ｃｍ）の回転角φｍは、以下の式（３）となる。
【００３４】
【数３】
2017058584.tif 000005
【００３５】
このように、個々の波長板１３をその段数に応じて予め定めた設置角度で配置することで、ＰＢＳ１２を直線上に複数配置しても、個々のＳＬＭ１１に同じ強度の入射光（Ｓ偏光）を照射することができる。
図２，図３に戻って、映像読み出し装置１０の構成について説明する。
【００３６】
偏光板１４は、特定の偏光のみを通過させるフィルタである。ここでは、偏光板１４は、Ｐ偏光のみを通過させるものとする。
この偏光板１４は、ＰＢＳ１２および波長板１３が理想通りの働きをする場合、必要とはならない。
しかし、ＰＢＳ１２および波長板１３は、実際には、Ｓ偏光をＰ偏光に、あるいは、Ｐ偏光をＳ偏光に完全に変換するわけではなく、それぞれの変更がある程度混じり合った状態となり、クロストークを発生させる原因となる。
【００３７】
このクロストークの原因は、ｍ段目のＳＬＭ１１（Ａｍ）から、（ｍ＋１）段目のＰＢＳ１２（Ｂｍ＋１）を介してｍ段目のＰＢＳ１２（Ｂｍ）に戻る光が主である。ここで、ＳＬＭ１１（Ａｍ）の反射光としてＰＢＳ１２（Ｂｍ）から出射するＳ偏光成分のみが問題となるが、このＳ偏光成分は、本来必要なＰ偏光成分とは直交した偏光となっている。
そこで、ＰＢＳ１２のＳＬＭ１１からの反射光（Ｐ偏光）を透過させて出力する出力側に、偏光板１４を配置する。
これによって、偏光板１４は、ＰＢＳ１２から入射される反射光に含まれる不要な偏光成分であるＳ偏光成分を除去することで、クロストークを防止することができる。
【００３８】
なお、前記した理由から、後段が存在しない最終段（ｎ段）では、原理的にクロストークは発生しない。そのため、最終段のＰＢＳ１２（Ｂｎ）に対応する偏光板１４（Ｄｎ）は必ずしも必要ではない。なお、最終段の偏光板１４（Ｄｎ）は、他の段との輝度等の光学系の特性を揃えるため等、設置することが好ましい。
【００３９】
以上説明したように、映像読み出し装置１０を構成することで、入射光学系となるＰＢＳ１２の段数を１段で構成することができ、表示素子（ＳＬＭ１１）の数に制限を受けずに、単一方向からの平行光の照射により、映像情報を読み出すことができる。
【００４０】
〔映像読み出し装置の動作〕
次に、図５を参照（適宜図２，図３参照）して、映像読み出し装置１０の動作（映像読み出し方法）について説明する。なお、ここでは、説明を簡易にするため、映像読み出し装置１０は水平方向（Ｙ軸方向）に３段のユニット（ＳＬＭ１１、ＰＢＳ１２、波長板１３および偏光板１４）で構成されている場合を例に説明する。
また、ここでは、半波長板である波長板１３（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）は、それぞれ、入射光の偏光を変化させない場合の仮想の波長板１３（Ｃ０）の設置角度を基準として、Ｓ偏光とＰ偏光との比（前記式（１）参照）に応じて、前記式（３）により求められる設置角度φ（φ１，φ２，φ３）で回転して配置されている。
【００４１】
まず、映像読み出し装置１０は、光源からの平行光（直線偏光：Ｐ偏光）が照射されると、波長板１３（Ｃ１）によって、Ｐ偏光を１段目のＳ偏光とＰ偏光との比（Ｓ：Ｐ＝１：２）となるように変換する（強度変換ステップ〔その１〕）。
この波長板１３（Ｃ１）で変換されたＳ偏光は、ＰＢＳ１２（Ｂ１）で反射し、ＳＬＭ１１（Ａ１）に入射する。そして、ＳＬＭ１１（Ａ１）の表示面で反射した光は、Ｐ偏光として、ＰＢＳ１２（Ｂ１）を透過し、偏光板１４（Ｄ１）を通過して、観察者方向（Ｘ軸正方向）に出力される（読み出しステップ〔その１〕）。
一方、波長板１３（Ｃ１）で変換されたＰ偏光は、ＰＢＳ１２（Ｂ１）を透過して、後段の波長板１３（Ｃ２）に照射される。
【００４２】
そして、映像読み出し装置１０は、波長板１３（Ｃ２）によって、Ｐ偏光を２段目のＳ偏光とＰ偏光との比（Ｓ：Ｐ＝１：１）となるように変換する（強度変換ステップ〔その２〕）。
この波長板１３（Ｃ２）で変換されたＳ偏光は、ＰＢＳ１２（Ｂ２）で反射し、ＳＬＭ１１（Ａ２）に入射する。そして、ＳＬＭ１１（Ａ２）の表示面で反射した光は、Ｐ偏光として、ＰＢＳ１２（Ｂ２）を透過し、偏光板１４（Ｄ２）を通過して、観察者方向（Ｘ軸正方向）に出力される（読み出しステップ〔その２〕）。
一方、波長板１３（Ｃ２）で変換されたＰ偏光は、ＰＢＳ１２（Ｂ２）を透過して、後段の波長板１３（Ｃ３）に照射される。
【００４３】
そして、映像読み出し装置１０は、波長板１３（Ｃ３）によって、Ｐ偏光を３段目のＳ偏光とＰ偏光との比（Ｓ：Ｐ＝１：０）となるように変換する（強度変換ステップ〔その３〕）。
この波長板１３（Ｃ３）で変換されたＳ偏光は、ＰＢＳ１２（Ｂ３）で反射し、ＳＬＭ１１（Ａ３）に入射する。そして、ＳＬＭ１１（Ａ３）の表示面で反射した光は、Ｐ偏光として、ＰＢＳ１２（Ｂ３）を透過し、偏光板１４（Ｄ３）を通過して、観察者方向（Ｘ軸正方向）に出力される（読み出しステップ〔その３〕）。
なお、ここでは、水平方向の一列についてのみ説明したが、垂直方向（Ｚ方向）の各ユニットにおいても同様の動作を行う。つまり、映像読み出し装置１０は、２次元平面上の各ユニットを、複数行、複数列並べた状態で、単一方向からの照射によって動作する。
これによって、映像読み出し装置１０は、表示素子（ＳＬＭ１１）の数に制限を受けずに、単一方向からの照射により、映像情報を読み出すことができる。
【００４４】
〔電子ホログラフィ表示装置の構成〕
次に、図６を参照して、本発明の実施形態に係る映像読み出し装置１０を含む電子ホログラフィ表示装置１の構成について説明する。
電子ホログラフィ表示装置１は、映像読み出し装置１０と、光照射手段２０と、映像読み出し装置１０の後段の光学系（Ｌ０，Ｆ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）とを備える。
【００４５】
映像読み出し装置１０は、入射される照射光（平行光）に対する反射光を映像情報として読み出すもので、すでに図２，図３等で説明を行ったものであるため、ここでは、説明を省略する。
【００４６】
光照射手段２０は、平行光（直線偏光）を映像読み出し装置１０に入射するものである。
この光照射手段２０は、例えば、光源としてのレーザ装置２１と、レーザ光を集光してピンホール絞り２３の位置にフォーカスするフォーカスレンズ２２と、ピンホール絞り２３通過後に拡大するレーザ光を平行光とする凸レンズ２４とを備える。これらレーザ装置２１、フォーカスレンズ２２、ピンホール絞り２３、凸レンズ２４としては従来公知のものを使用することができる。
【００４７】
映像読み出し装置１０の後段の光学系については、例えば、ＹＺ平面に平行な面についてのＸ軸方向の位置を、図６において位置Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と仮定すると、次のように配置される。位置Ｐ０は、列ごとのＳＬＭ１１（ここでは、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の４個、Ｚ軸方向も含めると１６個）が配列される位置である。
【００４８】
位置Ｐ１は、列ごとのＳＬＭ１１に対応して、空間フィルタＦ０，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３（総称してＦという）が配列される位置である。なお、ここでは、空間フィルタの個数は４個、Ｚ軸方向も含めると１６個である。
位置Ｐ２は、列ごとのＳＬＭ１１に対応して、集光レンズＬ０１，Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１（総称してＬ１という）が配列される位置であり、位置Ｐ１から集光レンズＬ１の焦点距離ｆ１だけ離間している。なお、集光レンズＬ１の個数は４個、Ｚ軸方向も含めると１６個である。
位置Ｐ３は、この電子ホログラフィ表示装置１で表示するホログラム像が、光学系の最終段の集光レンズＬ３により投影される仮想面Ｖの位置であって、集光レンズＬ３の主点から焦点距離ｆ３だけ離間している。
【００４９】
集光レンズＬ１と集光レンズＬ３との間には、集光レンズＬ３よりも大きな集光レンズＬ２が設けられる。集光レンズＬ２の位置は、位置Ｐ２から、集光レンズＬ２の焦点距離ｆ２だけ離間している。
【００５０】
空間フィルタＦの前段には、集光レンズＬ００，Ｌ１０，Ｌ２０，Ｌ３０（総称してＬ０という）が配列される。集光レンズＬ０の位置は、位置Ｐ１から、集光レンズＬ０の焦点距離ｆ０だけ離間している。位置Ｐ０から集光レンズＬ０までの距離ａは、ＳＬＭ１１からの最大の回折角度をもった読み出し光が集光レンズＬ０に入射できるように配置されている。なお、集光レンズＬ０の個数は４個、Ｚ軸方向も含めると１６個である。
【００５１】
〔電子ホログラフィ表示装置の動作〕
次に、図６を参照して、電子ホログラフィ表示装置１の動作について説明する。
電子ホログラフィ表示装置１は、光照射手段２０によって、平行光（Ｐ偏光）を映像読み出し装置１０に入射する。
そして、電子ホログラフィ表示装置１は、映像読み出し装置１０によって、ＳＬＭ１１に表示されたホログラムデータ等の映像情報を読み出し、表示に必要なＰ偏光を出力する。
なお、映像読み出し装置１０の動作は、先に図５を用いて説明したため、ここでは説明を省略する。
【００５２】
そして、電子ホログラフィ表示装置１は、図６に示す位置Ｐ０から位置Ｐ２の間で、集光レンズＬ０によって、映像読み出し装置１０から出力されるＰ偏光、すなわち、ＳＬＭ１１で読み出された光を集光する。
この集光される光は、空間フィルタＦを通る際に、ホログラムによる共役光や高次回折光等が遮断される。
また、ＳＬＭ１１の光軸に平行な光線について、集光レンズＬ０の位置と集光レンズＬ１の位置との双方に着目してみると、位置Ｐ２では、ＳＬＭ１１の画像表示領域に表示された画像が拡大されており、この空間フィルタＦを透過した光は、集光レンズＬ１で再び平行光線あるいはほぼ平行光線となって、大きな集光レンズＬ２に入射する。
これによって、電子ホログラフィ表示装置１は、隣り合うＳＬＭ１１の画像表示領域同士を平面的に隙間なく合成することができる。
【００５３】
そして、集光レンズＬ２に入射した画像の光は、集光レンズＬ２と集光レンズＬ３とにより、位置Ｐ３の仮想面Ｖに、立体像（ホログラム像）として投影される。なお、電子ホログラフィ表示装置１は、大きな集光レンズＬ２の後段において、それよりも小さな集光レンズＬ３によって画像を投影することで、画像を縮小するが、これらの後段の光学系では視域角を広角化する効果がある。
【００５４】
以上、本発明の実施形態に係る映像読み出し装置１０および映像読み出し装置１０を備えた電子ホログラフィ表示装置の構成および動作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。
【００５５】
〔変形例〕
例えば、ここでは、図６に示した電子ホログラフィ表示装置１において、光照射手段２０が照射する光源を単色光として説明した。
しかし、図７に示すように、電子ホログラフィ表示装置１は、時分割のＲＧＢの３色によるカラー光源を実現する光照射手段２０Ｃを用いることもできる。
図７に示すように、光照射手段２０Ｃは、ＲＧＢに対応した、レーザ装置２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと、フォーカスレンズ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、ピンホール絞り２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂと、凸レンズ２４と、を備える。さらに、光照射手段２０Ｃは、レーザ光を遮断するためのシャッタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂと、３方から入射されるレーザ光を凸レンズ２４へ照射するための三色合成プリズム２７と、を備える。
【００５６】
これらシャッタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ等による時分割で、ある瞬間（フレーム時間）には、いずれか１つの波長の光のみによってＳＬＭ１１が照明される。この場合、入射光の波長（色）に対応する映像信号をＳＬＭ１１に同期して表示することによって、時分割カラー表示を実現する。シャッタ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂは、図示するようなモータ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂによって駆動されるホイールシャッタのような機械式シャッタを用いることができる。その他、液晶式等の電気的なシャッタ等を利用することもできる。
【００５７】
また、ここでは、図２，図３に示した映像読み出し装置１０において、すべてのＰＢＳ１２の光源側に波長板１３を備える構成とした。
しかし、映像読み出し装置１０に入射する照射光が、すでに光源に最も近いＰＢＳ１２（Ｂ１）に対するＳ偏光とＰ偏光との強度比を有する平行光である場合、ＰＢＳ１２（Ｂ１）に対応する波長板１３（Ｃ１）を省略して構成してもよい。
その場合、例えば、図６に示した光照射手段２０のレーザ装置（光源）２１とフォーカスレンズ２２との間の光路上に、波長板１３（Ｃ１）を備える構成とすればよい。
また、図７に示した光照射手段２０Ｃを用いる場合であれば、光照射手段２０Ｃのレーザ装置２１Ｒとシャッタ２５Ｒとの間の光路上、レーザ装置２１Ｇとシャッタ２５Ｇとの間の光路上、レーザ装置２１Ｂとシャッタ２５Ｂとの間の光路上に、それぞれ波長板１３（Ｃ１）を備える構成とすればよい。
【００５８】
また、ここでは、映像読み出し装置１０を備えた電子ホログラフィ表示装置１の構成例について説明したが、この映像読み出し装置１０および映像読み出し方法は、電子ホログラフィ表示装置のみに適用されるものではない。例えば、映像読み出し装置１０および映像読み出し方法は、高解像度映像表示装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１      電子ホログラフィ表示装置
１０    映像読み出し装置
１１    ＳＬＭ（空間光変調器）
１２    ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）
１３    波長板
１４    偏光板（偏光フィルタ）
２０，２０Ｃ  光照射手段
２１（２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ）  レーザ装置
２２（２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ）  フォーカスレンズ
２３（２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ）  ピンホール絞り
２４    凸レンズ
２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ  シャッタ
２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ  モータ
２７    三色合成プリズム
【図１】
2017058584.tif 000006
【図２】
2017058584.tif 000007
【図３】
2017058584.tif 000008
【図４】
2017058584.tif 000009
【図５】
2017058584.tif 000010
【図６】
2017058584.tif 000011
【図７】
2017058584.tif 000012
【図８】
2017058584.tif 000013
【図９】
2017058584.tif 000014
【図１０】
2017058584.tif 000015