表示装置
【課題】小型化で広い視域を有した表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置１０は、再生光源４１と、再生光源からの再生照明光４５を回折して像８１を再生する第１パターン４８が記録される有機フォトリフラクティブ素子４７と、有機フォトリフラクティブ素子を露光して有機フォトリフラクティブ素子に第１パターンを記録する露光機構３５と、を有する。露光機構は、第１パターンに対応した第２パターン２８を表示する空間光変調器２７と、空間光変調器と有機フォトリフラクティブ素子との間に配置されたリレー光学系３０と、を有する。リレー光学系は、空間光変調器で表示される第２パターンを有機フォトリフラクティブ素子に縮小投影する。
【解決手段】表示装置１０は、再生光源４１と、再生光源からの再生照明光４５を回折して像８１を再生する第１パターン４８が記録される有機フォトリフラクティブ素子４７と、有機フォトリフラクティブ素子を露光して有機フォトリフラクティブ素子に第１パターンを記録する露光機構３５と、を有する。露光機構は、第１パターンに対応した第２パターン２８を表示する空間光変調器２７と、空間光変調器と有機フォトリフラクティブ素子との間に配置されたリレー光学系３０と、を有する。リレー光学系は、空間光変調器で表示される第２パターンを有機フォトリフラクティブ素子に縮小投影する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、計算機での演算によって得られた干渉縞パターンを画像として表示する空間光変調器と、この干渉縞パターンで回折され得る再生照明光を空間光変調器に投射する再生光源と、を有する表示装置が知られている。この表示装置によれば、空間光変調器が立体像を再生し得る干渉縞パターンを表示することにより、裸眼で立体的に視認され得る立体像を再生することができる。また、空間光変調器が異なる干渉縞パターンを表示することにより、異なる像が再生されるようになる。ただし、この表示装置での視域は、画素ピッチをｄとし、再生照明光の波長をλとすると、２arcsin(λ/２ｄ)°の角度範囲となる。そして、画素ピッチの制約から、一般的な表示装置として十分な視域を確保し得ない。
【０００３】
また、特許文献１では、裸眼で観察可能な立体像を表示し得る他の表示装置として、像を再生し得る干渉縞パターンが記録されるフォトリフラクティブ結晶と、この干渉縞パターンで回折され得る再生照明光を空間光変調器に投射する再生光源と、を有する表示装置が開示されている。特許文献１に開示された表示装置では、フォトリフラクティブ結晶に干渉縞を記録する際に、参照光と空間光変調器からの物体光とをフォトリフラクティブ結晶に露光することにより、物体光と参照光との干渉によって生じる明暗縞が干渉縞パターンとして、フォトリフラクティブ結晶に記録される。次に、物体光および参照光の照射を停止して、フォトリフラクティブ結晶に再生照明光を照射することにより、干渉縞パターンが消えてしまうまでの間、像が再生される。しかしながら、特許文献１で開示された表示装置では、フォトリフラクティブ結晶からなる記録媒体への干渉縞パターンの記録を、物体光および参照光をなす２光束を用いて行う必要がある。したがって、表示装置が必然的に大型化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３４１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点を考慮して成されたものであり、像を表示し得る表示装置を小型化するとともに、当該装置によって表示される像の視域を拡大することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による表示装置は、
像を表示する表示装置であって、
再生光源と、
再生光源からの再生照明光を回折して像を再生する第１パターンが記録される有機フォトリフラクティブ素子と、
前記有機フォトリフラクティブ素子を露光して前記有機フォトリフラクティブ素子に前記第１パターンを記録する露光機構と、を備え、
前記露光機構は、
前記第１パターンに対応した第２パターンを表示する空間光変調器と、
前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子との間に配置されたリレー光学系であって、前記空間光変調器で表示される前記第２パターンを前記有機フォトリフラクティブ素子に縮小投影するリレー光学系と、を有する。
【０００７】
本発明による表示装置において、前記リレー光学系は、前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子とを結ぶ直線上に配置された第１レンズおよび第２レンズを有し、前記空間光変調器、前記有機フォトリフラクティブ素子、前記第１レンズおよび前記第２レンズは、４ｆ光学系を構成するように、配置されていてもよい。
【０００８】
本発明による表示装置において、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の光軸と、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の光軸と、は非平行であってもよい。
【０００９】
本発明による表示装置において、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の波長域の中心波長は、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の波長域の中心波長とは異なるようにしてもよい。
【００１０】
本発明による表示装置において、前記空間光変調器が複数設けられており、各空間光変調器で表示された第２パターンは、前記有機フォトリフラクティブ素子の互いに異なる領域に縮小投影されるようにしてもよい。
【００１１】
本発明による表示装置が、前記有機フォトリフラクティブ素子と前記リレー光学系および前記空間光変調器とを相対移動させる駆動機構を、さらに備え、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光と、前記再生光源からの前記再生照明光とが、前記有機フォトリフラクティブ素子に異なるタイミングで投射されるようにしてもよい。
【００１２】
本発明による表示装置において、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光と、前記再生光源からの前記再生照明光とが、前記有機フォトリフラクティブ素子に同時に投射されるようにしてもよい。
【００１３】
本発明による表示装置において、前記第１パターンに対する前記第２パターンの縮小比率が、リレー光学系の光軸と直交する面上にある互いに交差する第１方向と第２方向とにおいて、異なるようにしてもよい。すなわち、第１パターンを有機フォトリフラクティブ素子へ投影する際の縮小比率が、リレー光学系の光軸と直交する面上に共に位置する互いに交差する第１方向と第２方向とにおいて、異なっていてもよい。
【００１４】
本発明による表示装置が、前記露光機構から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射された光の、有機フォトリフラクティブ素子を透過した後の光路上に設けられたフィルタ素子を、さらに備え、前記フィルタ素子は、前記露光機構からの光と同一波長域の光を遮光するようにしてもよい。また、本発明による表示装置において、前記フィルタ素子が、前記再生光源からの光と同一波長域の光を透過させるようにしてもよい。
【００１５】
本発明による表示装置が、前記有機フォトリフラクティブ素子に投射された前記再生照明光のうちの０次光の光路上に設けられ当該０次光を吸収するビームストッパをさらに備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、像を表示し得る表示装置を小型化することができるとともに、当該装置によって表示される像の視域を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態における表示装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】図２は、図１の空間光変調器に表示される第２パターンの一例を示す図。
【図３】図３は、図１の有機フォトリフラクティブ素子に記録される第１パターンの一例を示す図。
【図４】図４は、立体像が再生される様子を示す図。
【図５】図５は、表示装置の一変形例を説明するための模式図。
【図６】図６は、表示装置の他の変形例を説明するための模式図。
【図７】図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った表示装置の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１〜図７は、本発明の一実施の形態並びにその変形例を説明するための図である。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１９】
図１〜図４は、本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち、図１は表示装置の概略構成を示す模式図であり、図４は、図１の部分拡大図である。図２は、空間光変調器によって表示される第２パターンの一例を示す平面図であり、図３は、露光機構を用いて有機フォトリフラクティブ素子を露光する際の第１パターンの一例を示す平面図である。
【００２０】
表示装置１０は、デジタルデータとしてデータベース２９ａ内に保管されている像データに対応する像８１を表示するよう構成されている。この表示装置１０は、図１に示すように、再生照明光４５を射出する再生光源４１を有した再生光源機構４０と、再生光源４１からの再生照明光４５を回折する第１パターン４８が記録される有機フォトリフラクティブ素子４７と、を備えている。ここで、有機フォトリフラクティブ素子４７の第１パターン４８は、再生光源４１からの再生照明光４５を回折し、これによって、像８１を再生する再生光４５ａを生成するよう構成されている。すなわち第１パターン４８は、再生されるべき像に対応したホログラム干渉縞パターンとなっており、有機フォトリフラクティブ素子４７は、ホログラムとして機能する。このような第１パターン４８は、図１に示す露光機構３５を用いた露光によって、より具体的には、露光装置３５のフォトリフラクティブ素子４７が表示する第２パターン２８をフォトリフラクティブ素子４７に縮小投影することによって、有機フォトリフラクティブ素子４７に記録される。とりわけ、以下の説明では、図示されているように、奥行き感のある立体像を像８１として再生する例について説明する。以下、表示装置１０を構成する露光機構３５、有機フォトリフラクティブ素子４７および再生光源機構４０について、この順番で説明していく。
【００２１】
はじめに露光機構３５について説明する。露光機構３５は、図１に示すように、照明光２５を出射する記録光源２１を含む記録光源機構２０と、記録光源２１からの照明光２５が投射される空間光変調器２７と、空間光変調器２７と有機フォトリフラクティブ素子４７との間に配置されたリレー光学系３０と、を有している。
【００２２】
このうち記録光源機構２０は、記録光源２１と、記録光源２１から射出される照明光２５の光軸に沿って次の順で配置されたコンデンサーレンズ２２、コリメートレンズ２３およびビープスプリッタ２４と、を有している。コンデンサーレンズ２２、コリメートレンズ２３およびビームスプリッタ２４は、空間光変調器２７を照明するための照明光２５のプロファイル整形および照明方向調節を行うための光学系である。図示された例では、この光学系を経た照明光２５は、空間光変調器２７の像形成面２７ａへの法線方向に進む平行光束として当該空間光変調器２７に投射される。ただし、光学系は、図示したものに限られず、適宜変更することができる。照明光２５は、例えば、狭いスペクトルを有するレーザー光からなっている。照明光２５の波長は、有機フォトリフラクティブ素子４７を構成する有機フォトリフラクティブ材料が当該波長に対する感度を有する限りにおいて特に限定されない。なお照明光２５の波長とは、照明光２５の波長域の中心波長λＲを意味している。
【００２３】
空間光変調器２７は、フォトリフラクティブ素子４７の第１パターン４８に対応した第２パターン２８を表示するよう構成された部材である。ここで「対応する」とは、後述するようにリレー光学系３０を用いて空間光変調器２７の第２パターン２８をフォトリフラクティブ素子４７に縮小投影することにより、像８１を再生するための上述の第１パターン４８が有機フォトリフラクティブ素子４７に記録されるよう、第２パターン２８が構成されていることを意味している。具体的には、第２パターン２８は、そのピッチＰ２が第１パターン４８のピッチＰ１よりも大きくなっている点において異なっている。
【００２４】
空間光変調器２７に表示される第２パターン２８の一例について説明する。なお図１に示すように、空間光変調器２７には、空間光変調器２７に電気的信号を入力する制御手段２９ｂが接続されており、制御手段２９ｂにはデータベース２９ａが接続されている。制御手段２９ｂは、データベース２９ａに保管された像データに対応する第２パターン２８が空間光変調器２７に表示されるよう、空間光変調器２７に入力される電気的信号を生成する。
【００２５】
なお、制御手段２９ｂは、計算機から構成されており、再生光源機構４０からの再生照明光４５を回折することによって所望の像８１を再生する干渉縞パターンとしての第１パターン４８を演算する。さらに、制御手段２９ｂは、演算された第１パターン４８を有機フォトリフラクティブ素子４７に記録し得るよう、リレー光学系３０の光学機能を考慮して、第１パターン４８に対応した第２パターン２８を演算する。そして、制御手段２９ｂは空間光変調器２７に電気的信号を送り、演算された第２パターン２８を空間光変調器２７に表示させる。
【００２６】
図２は、空間光変調器２７に表示される第２パターン２８の一例を示す図である。図２に示すように、空間光変調器２７は、複数の単位画素２８ｅを含んでいる。各単位画素２８ｅは、制御手段２９ｂからの電気的入力に基づいて、第１の変調量で照明光２５を変調する第１変調領域２８ａ、または、第２の変調量で照明光２５を変調する第２変調領域２８ｂのいずれかになり得るものである。ここで、第１の変調量および第２の変調量は各々、所定の振幅変調量であってもよく、若しくは所定の位相変調量であってもよく、またはその両方が組み合わされたものであってもよい。このような空間光変調器２７によれば、制御手段２９ｂからの電気的入力に基づいて第１変調領域２８ａの分布および第２変調領域２８ｂの分布を適宜変更することにより、第２パターン２８を構成する任意の変調パターンを空間光変調器２７上に表示させることができる。空間光変調器２７としては、例えば、反射型液晶表示装置（ＬＣｏＳ）やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）のような反射型の空間光変調器と、透過型液晶表示装置等の透過型の空間光変調器とのいずれも使用することができる。
【００２７】
ところで空間光変調器２７においては、上述のように、各単位画素２８ｅに割り当てられる変調量の分布に基づいて第２パターン２８が構成される。この場合、単位画素２８ｅの単位画素の寸法をｄとし、第１変調領域２８ａおよび第２変調領域２８ｂによって表現される第２パターン２８の最小のパターン間ピッチをｐ２とすると、ｐ２＝２×ｄの関係が成立する。ここで、一般的な空間光変調器２７において、実現され得る単位画素の寸法ｄは最小でも７μｍ程度であり、従って、最小のパターン間ピッチｐ２は１４μｍ程度になる。
【００２８】
図１に示すように、空間光変調器２７に投射される照明光２５は、空間光変調器２７に表示される第２パターン２８によって変調され、これによって変調光２５ａが生成されて空間光変調器２７から射出される。変調光変調器２７から射出された変調光２５ａは、ビームスプリッタ２４を透過して、リレー光学系３０へ進む。図１において、照明光２５が一点鎖線で表されており、第１再生光２５ａが実線で表されている。また、図１において、後述する再生光４５も一点鎖線で示されている。
【００２９】
なお、ビームスプリッタ２４は、一例として、偏光ビームスプリッタから構成され得る。また、レーザー光源２１が、ビームスプリッタ２４で反射される偏光成分の照明光２５を生成し、空間光変調器２７が、反射型液晶表示装置（ＬＣｏＳ）からなるようにしてもよい。この例によれば、空間光変調器２７が、照明光２５を反射して変調光２５ａを生成する際に当該光の振動方向を９０°変化させ、これにより、生成された変調光２５ａは、ビームスプリッタ２４で反射されることなく、リレー光学系２５へ向けて透過することができるようになる。
【００３０】
リレー光学系３０は、第２パターン２８に変調された変調光２５ａを有機フォトリフラクティブ素子４７に縮小投影する。この結果、有機フォトリフラクティブ素子４７は、像８１を再生するための上述の第１パターン４８にて露光されるようになる。
【００３１】
図示された例において、リレー光学系３０は、空間光変調器２７と有機フォトリフラクティブ素子４７とを結ぶ直線上に配置された第１レンズ３１および第２レンズ３３を有している。そして、空間光変調器２７、有機フォトリフラクティブ素子４７、第１レンズ３１および第２レンズ３３は、４ｆ光学系を構成するように、配置されている。より具体的には、次のように、空間光変調器２７、有機フォトリフラクティブ素子４７、第１レンズ３１および第２レンズ３３が配置されている。
【００３２】
第１レンズ３１は、その光軸が空間光変調器２７と有機フォトリフラクティブ素子４７とを結ぶ仮想直線Ｌａと平行となるように配置されている。そして、第１レンズ３１は、仮想直線Ｌａが直交して横切る仮想面としてのフーリエ変換面３２と、空間光変調器２７との間に配置されている。第１レンズ３１は、フーリエ変換面３２および空間光変調器２７の第２パターン２８が形成される面２７ａのそれぞれから、仮想直線Ｌａに沿ってその焦点距離ｆ１だけ離間した位置に、配置されている。同様に、第２レンズ３３は、その光軸が仮想直線Ｌａと平行となるようにして、フーリエ変換面３２と有機フォトリフラクティブ素子４７との間に配置されている。第２レンズ３３は、フーリエ変換面３２および有機フォトリフラクティブ素子４７の露光機構３５によって露光される面４７ａのそれぞれから、仮想直線Ｌａに沿ってその焦点距離ｆ２だけ離間した位置に、配置されている。
【００３３】
このような、４ｆ光学系によれば、空間光変調器２７の第２パターン２８が形成される面２７ａにおける光の波面情報を、有機フォトリフラクティブ素子４７の露光機構３５によって露光される面４７ａへ伝達することができる。これにより、有機フォトリフラクティブ素子４７を予定したパターン光で露光して、有機フォトリフラクティブ素子４７に所望のパターンを精度良く記録することが可能となる。
【００３４】
次に、有機フォトリフラクティブ素子４７について説明する。有機フォトリフラクティブ素子４７は、フォトリフラクティブ効果を発現する有機フォトリフラクティブ材料を用いて形成された素子である。ここで、フォトリフラクティブ効果とは、入射した光の空間的強度分布に応じて屈折率変化が誘起される現象のことである。したがって、有機フォトリフラクティブ素子４７は、この有機フォトリフラクティブ材料のフォトリフラクティブ効果に起因して、所定のパターンで露光されると、露光されたパターンに対応したパターンで屈折率変調を来す。すなわち、有機フォトリフラクティブ素子４７は、露光機構３５によって露光されることにより、第１パターン４８を屈折率分布として記録する。
【００３５】
図３は、有機フォトリフラクティブ素子４７に記録される第１パターン４８の一例を示す図である。有機フォトリフラクティブ素子４７は、互いに異なる屈折率を有した第１屈折率領域４８ａおよび第２屈折率領域４８ｂを有しており、この第１屈折率領域４８ａおよび第２屈折率領域４８ｂによって第１パターン４８が画成されている。第１パターン４８は、第２パターン２８を縮小したパターンとなっており、第１パターン４８の第１屈折率領域４８ａが第２パターン２８の第１変調領域２８ａに対応し、第１パターン４８の第２屈折率領域４８ｂが第２パターン２８の第２変調領域２８ｂに対応している。そして、第１パターン４８のピッチＰ１が第２パターン２８のピッチＰ２よりも小さくなっている。とりわけ、ここで説明する例においては、第１パターン４８は第２パターン２８と相似なパターンとなっており、図２および図３におけるＸ軸方向に沿った第１パターン４８の第２パターン２８に対する比率は、図２および図３におけるＹ軸方向に沿った第１パターン４８の第２パターン２８に対する比率と同一になっている。
【００３６】
有機フォトリフラクティブ素子４７に用いられる有機フォトリフラクティブ材料は、露光機構３５から照射される変調光２５ａの波長域に対して、すなわち、記録光源２１で生成される照明光２５の波長域に対して感度を有する限りにおいて、特に限定されない。したがって、屈折率変調に電界印加が必要となる電界型の有機フォトリフラクティブ材料および屈折率変調に電界印加が不必要な非電界型の有機フォトリフラクティブ材料のいずれをも、有機フォトリフラクティブ素子４７に用いることができる。また、露光を停止した際に露光パターンに対応した屈折率分布が消去される非メモリ型（非保持型）の有機フォトリフラクティブ材料、および、露光を停止した後の一定の期間の間または露光を停止して後から次の露光が開始されるまでの間、露光パターンに対応した屈折率分布が維持される性質を有したメモリ型（保持型）の有機フォトリフラクティブ材料のいずれをも、有機フォトリフラクティブ素子４７に用いることができる。
【００３７】
次に、再生光源機構４０について説明する。再生光源機構４０は、再生光源４１と、再生光源４１から射出される再生照明光４５の光軸に沿って順に配置されたコンデンサーレンズ４２およびコリメートレンズ４３と、を有している。コンデンサーレンズ４２およびコリメートレンズ４３は、有機フォトリフラクティブ素子４７を照明するための再生照明光４５のプロファイルを整形するための光学系であり、適宜変更可能である。図示された例では、再生光源機構４０からの再生照明光４５は、有機フォトリフラクティブ素子４７の露光される面４７ａへの法線方向に対して傾斜して進む平行光束として、当該有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される。すなわち、露光機構３５から投射されて有機フォトリフラクティブ素子４７の露光面４７ａへの法線方向に沿って進む変調光２５ａの光軸と、再生光源機構４０から有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される再生照明光４５の光軸と、は非平行となっている。なおここで、再生照明光４５の光軸とは、再生照明光４５が平行光束の場合には、その進行方向と平行な方向のことであり、再生照明光４５が発散光束の場合には、発散点と有機フォトリフラクティブ素子４７の中心とを結ぶ方向のことであり、再生照明光４５が収束光束の場合には、収束点と有機フォトリフラクティブ素子４７の中心とを結ぶ方向のことである。
【００３８】
再生光源４１は、狭いスペクトルを有する光を射出するレーザー光源やＬＥＤ光源として構成されている。再生照明光４５の波長は、特に限定されるものではないが、有機フォトリフラクティブ素子４７を構成する有機フォトリフラクティブ材料が当該波長に対して感度を有していないことが好ましい。この場合、後に言及する図４に示された例のように、変調光（露光光）２５ａを有機フォトリフラクティブ素子４７に投射することによる有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の記録と、再生照明光４５を有機フォトリフラクティブ素子４７に投射することによる像８１の再生とを、同時に行うことが可能となる。なお再生照明光４５の波長とは、再生照明光４５の波長域の中心波長λＳを意味している。すなわち、ここでは、リレー光学系３０を介して有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される光２５ａの波長域の中心波長λＲが、再生光源４１から有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される光４５の波長域λＳの中心波長と異なっている例について説明した。
【００３９】
次に、以上のような構成からなる表示装置１０を用いて像を再生する方法について説明する。
【００４０】
まず、制御手段２９ｂが、データベース２９ａに保存された像データに基づき、すなわち、表示装置１０によって表示されるべき像８１の像データに基づき、当該像８１を再生し得る第１パターン４８を演算する。具体的には、制御手段２９ｂは、再生されるべき像８１からの物体光と参照光との干渉によって生じる干渉縞のパターンを第１パターン４８としてシミュレーションする。
【００４１】
このシミュレーションにおいて、物体光は、像が再生されるべき位置から有機フォトリフラクティブ素子４７の各位置に向かう光、言い換えると、第１パターン４８で回折された再生照明光４５の回折光（すなわち、再生光４５ａ）と逆向きに進んで有機フォトリフラクティブ素子４７の各位置に向かう光とし、参照光は、有機フォトリフラクティブ素子４７を基準として再生照明光４５と共役な光とする。第１パターン４８は、このシミュレーションにおいて、有機フォトリフラクティブ素子４７の位置に生じる物体光と参照光との干渉パターンとして、計算されることになる。このような第１パターン４８の演算は、例えばＪＰ２０１１−３５８９９Ａに開示されているように、いわゆる計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）技術として知られており、ここでの更に詳細な説明は省略する。
【００４２】
制御手段２９ｂは、さらに、演算された第１パターン４８を有機フォトリフラクティブ素子４７に記録し得るよう、空間光変調器２７によって表示されるべき第２パターン２８を計算する。具体的には、空間光変調器２７と有機フォトリフラクティブ素子４７との間に配置され、空間光変調器２７からの変調光２５ａを有機フォトリフラクティブ素子４７に縮小投影するリレー光学系３０の光学的機能を考慮して、第２パターン２８を計算する。例えばここで説明したリレー光学系３０は、第２パターン２８を相似的に縮小した第１パターン４８に変換して、有機フォトリフラクティブ素子４７に投影する。したがって、この例では、制御手段２９ｂによって計算される第２パターン２８は、第１パターン４８を平面的に拡大したパターンとして算出されるようになる。
【００４３】
以上のようにして、制御手段２９ｂは、データベース２９ａに保存された像データに基づいて第１パターン４８および第２パターン２８を演算し、算出された第２パターン２８が空間光変調器２７に表示されるよう、空間光変調器２７に電気信号を送信する。なお、計算機合成ホログラム技術において広く行われているように、計算機からなる制御手段２９ｂは、平面像（二次元像）だけでなく、図１や図４に示された立体像（三次元像）を再生するための干渉縞パターンとしての第２パターン４８を演算することもできる。
【００４４】
空間光変調器２７は、第２パターン２８を表示するように制御手段２９ｂに駆動された状態で、記録光源機構２０から照明光２５を照射される。空間光変調器２７は、照明光２５を第２パターン２８のパターン光に変調し、パターン光としての変調光２５ａを、リレー光学系３０へ向けて射出する。リレー光学系３０は、変調光２５ａを有機フォトリフラクティブ素子４７に縮小投影する。
【００４５】
この結果、有機フォトリフラクティブ素子４７は、露光機構３５によって、第２パターン２８を縮小した第１パターン４８で露光されることになる。有機フォトリフラクティブ素子４７は、露光機構３５からの露光光である変調光２５ａの波長λＲ、言い換えると、記録光源２１で生成される照明光２５の波長λＲに感度を有している。このため、変調光２５ａによって、有機フォトリフラクティブ素子４７をなす有機フォトリフラクティブ材料のフォトリフラクティブ効果が誘起され、有機フォトリフラクティブ素子４７の内部で、第１パターン４８で屈折率の変調が生じる。すなわち、第１パターン４８が、屈折率変調パターンとして、有機フォトリフラクティブ素子４７に記録される。
【００４６】
なお、上述したように、空間光変調器２７、有機フォトリフラクティブ素子４７、リレー光学系３０をなす第１レンズ３１および第２レンズ３３は、４ｆ光学系を構成するように、配置されている。したがって、空間光変調器２７の第２パターン２８が形成される面２７ａにおける光の波面情報を、そのまま、有機フォトリフラクティブ素子４７の露光機構３５によって露光される面４７ａへ伝達することができる。これにより、有機フォトリフラクティブ素子４７を予定したパターン光で露光して、有機フォトリフラクティブ素子４７に所望の第１パターン４８を精度良く記録することが可能となる。加えて、有機フォトリフラクティブ素子４７に対する露光機構３５の配置が簡略化され、表示装置１０を小型化することも可能となる。
【００４７】
図４に示された例では、このような露光機構３５を用いた有機フォトリフラクティブ素子４７の露光と並行して、再生光源機構４０からの再生照明光４５が投射される。すなわち、この表示装置１０では、有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の記録と並行して、記録された第１パターン４８で回折されて像８１を再生する再生照明光４５が、有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される。以上のようにして、表示装置１０によって像８１が表示され、当該像８１が観察者によって観察されるようになる。
【００４８】
計算機合成ホログラム技術において広く行われているように、制御手段２９ｂは、平面像（二次元像）だけでなく立体像（三次元像）を再生するための干渉縞パターンを第２パターン４８として演算することができる。したがって、図１および図４に示すように、表示装置１０は、三次元像８１を再生することができる。また、有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の書き換えが可能であることから、表示装置１０によって表示される像８１を変化させることができる。したがって、このような表示装置１０は、種々の用途、例えばデジタルサイネージに好適に用いられ得る。
【００４９】
とりわけ、ここで説明した表示装置１０は、変調光２５ａと再生照明光４５が同時期に有機フォトリフラクティブ素子４７に照射され、有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の記録と像８１の再生が並行して行われている。このため、制御手段４９ｂの計算速度や有機フォトリフラクティブ素子４７の記録速度等にも依存するが、表示される像８１の切り換えを高速で行うことができる点において好ましい。この使用態様においては、有機フォトリフラクティブ素子４７をなす有機フォトリフラクティブ材料として、非露光時に屈折率変調パターンを保持しない非メモリ型の有機フォトリフラクティブ材料が好適に用いられる。また、有機フォトリフラクティブ素子４７をなす有機フォトリフラクティブ材料が、変調光２５ａに対して感度を有するものの再生照明光４５に対して感度を有さない場合には、第１パターン４８の記録と並行した再生照明光４５の投射によって、第１パターン４８の記録精度の低下を引き起こすことはない。
【００５０】
ところで、再生照明光が干渉縞パターンで回折される際の回折角度は、干渉縞パターンの縞のピッチと回折される再生照明光の波長とに依存して決まる。具体的には、再生照明光を回折可能な範囲は、干渉縞パターンの縞のピッチｐと光の波長λとを用いて表すと、再生照明光の０次光の進行方向に対して２arcsin(λ/ｐ)°の角度範囲となる。このため、従来技術の欄でも言及したように、空間光変調器に表示される干渉縞パターンによって再生照明光を回折して像を再生しようとすると、空間光変調器の画素ピッチの製造限界から、十分な回折角度範囲を確保することができなかった。このため、従来の表示装置では、観察者が像を確認することができる角度範囲、すなわち視域が狭くなるという不具合が生じていた。
【００５１】
一方、ここで説明した表示装置１０によれば、リレー光学系３０を用いて、空間光変調器２７に表示された第２パターン２８を有機フォトリフラクティブ素子４７に縮小投影している。すなわち、第２パターン２８よりも短ピッチの縞で構成された第１パターン４８、言い換えると、空間光変調器２７の画素ピッチよりも短ピッチの縞で構成された第１パターン４８で、有機フォトリフラクティブ素子４７を露光することができる。このため、第１パターン４８の縞のピッチＰ１と再生照明光の波長λＳとを用いて「２arcsin(λＳ/Ｐ１）°」の角度範囲と表される視域を効果的に拡大することができる。またこれにともなって、この表示装置１０によって、一つの像８１内で観察角度が実質的に変化するようになる比較的に大きな像８１を、縁部まで明瞭に観察され得るように、再生することも可能となる。
【００５２】
なお、図４に示すように、本実施の形態では、有機フォトリフラクティブ素子４７に投射された再生照明光４５のうちの０次光４５ｂの光路
上に、すなわち、有機フォトリフラクティブ素子４７に投射された再生照明光４５のうちの有機フォトリフラクティブ素子４７に記録された第１パターン４８で回折することなく当該有機フォトリフラクティブ素子４７を透過した光４５ｂの光路上に、ビームストッパ５１が設けられている。このビームストッパ５１は、０次光４５ｂを吸収するように構成されている。このようなビームストッパとしては、０次光４５ｂを吸収し得る機能を有した部材、例えば、黒色の光吸収性ゴム材料や無機酸化物、一例として、黒アルマイト処理したアルミニウム等を用いることができる。また、ビームストッパ５１が、図４に示すように表示装置１０のケーシング１１の一部を構成するようにしてもよいし、あるいは、ケーシング１１に固定されるようにしてもよい。図４に示された例では、観察者は、ケーシング１１に形成された窓１１ａから像８１を観察するようになっており、この窓１１ａは、有機フォトリフラクティブ素子４７に投射された再生照明光４５のうちの０次光４５ｂの光路からずれた位置に配置され、観察者が０次光４５ｂを観察してしまうことが防止されるようになっている。
【００５３】
また、図４に示すように、本実施の形態では、露光機構３５から有機フォトリフラクティブ素子４７に投射された光２５ａの、有機フォトリフラクティブ素子４７を透過した後の光路上に、フィルタ素子４９が設けられている。このフィルタ素子４９は、露光機構３５からの光２５ａと同一波長域の光を吸収または反射すること等によって、当該光の透過を規制し得るように構成されている。その一方で、このフィルタ素子４９は、再生光源４１からの再生照明光４５と同一波長域の光を透過させるようになっている。すなわち、フィルタ素子４９は、像８１を再生する再生光４５ａの透過を可能にしながら、第１パターン４８の記録に用いられた変調光２５ａの自由な透過を防止するようになっている。このようなフィルタ素子４９として、バンドパスフィルタやダイクロイックミラーを用いることができる。
【００５４】
以上のような本実施の形態によれば、再生照明光４５を回折して像８１を再生し得るホログラム干渉縞パターンとしての第１パターン４８が記録される記録媒体として、有機フォトリフラクティブ素子４７が用いられている。このため、物体光および参照光の２光束を用いて干渉縞パターンを記録する必要のあるフォトリフラクティブ結晶を用いた場合とは異なり、一光束のみを用いた露光によって、すなわち、空間光変調器２７で表示された第２パターン２８を有機フォトリフラクティブ素子４７に投影することによって、有機フォトリフラクティブ素子４７に第１パターン４８を記録することが可能となる。これにより、表示装置１０内における光路設計を大幅に簡略化することができ、結果として、表示装置１０を大幅に小型化することができる。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、一光束での露光が可能となることから、簡便な構成からなるリレー光学系３０を用いて、空間光変調器２７に表示された第２パターン２８を有機フォトリフラクティブ素子４７に縮小投影することができる。これにより、第２パターン２８よりも短ピッチの縞で構成された第１パターン４８、言い換えると、空間光変調器２７の画素ピッチよりも短ピッチの縞で構成された第１パターン４８で、有機フォトリフラクティブ素子４７を露光することができる。すなわち、本実施の形態によれば、簡便な構成からなるリレー光学系３０を用いることによって表示装置１０が全体として大型化されることを効果的に防止しながら、空間光変調器２７の画素ピッチの制約を受けることなく、表示装置によって表示される像１０が観察され得る視域、すなわち、干渉縞パターンの縞のピッチｐと再生照明光の波長λとを用いて表される「２arcsin(λ/ｐ)°」の角度範囲を効果的に拡大することができる。
【００５６】
加えて、本実施の形態で採用された有機フォトリフラクティブ素子４７は、フォトリフラクティブ結晶と比較して、フレキシブル性を有し且つ大面積化が可能である。このため、表示装置１０の設計の自由度を大幅に拡大させることができ、例えば後述する変形例のように、有機フォトリフラクティブ素子４７を円筒状に構成することも可能となる。
【００５７】
さらに、本実施の形態で採用された有機フォトリフラクティブ素子４７は、ホログラム素子用の材料として最も一般的な部類に属するフォトポリマーと比較して、干渉縞パターンの書き換え、言い換えると記録し直しが可能である点で優れるだけでなく、感度調節によって明るい環境下での第１パターン４８の記録が可能となる。したがって、表示装置１０のケーシング１１の構成を簡略化することや、表示装置１０の配置場所の制約が緩和されて、種々の用途への表示装置１０の適用が可能となる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、リレー光学系３０を介して有機フォトリフラクティブ素子４７に投影される光の光軸と、再生光源４１から有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される光の光軸とが、非平行となっている。このような形態によれば、露光機構３５からの変調光２５ａの進行方向及び／又は再生照明光４５の０次光４５ｂの進行方向とは異なる方向から観察される像８１を再生しやすくすることができる。
【００５９】
さらに、本実施の形態によれば、リレー光学系３０を介して有機フォトリフラクティブ素子４７に投影される変調光２５ａの波長域の中心波長長λＲが、再生光源４１から有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される再生照明光４５の波長域の中心波長λＳとは異なっている。このような形態によれば、有機フォトリフラクティブ素子４７が再生照明光４５の波長λＳに感度を持たないように設定することができ、この場合、再生照明光４５が有機フォトリフラクティブ素子４７に記録される第１パターン４８に影響を及ぼすことが回避され得る。これにより、有機フォトリフラクティブ素子４７へ高精度に第１パターン４８を記録し、所望の像８１を再生することが可能となる。
【００６０】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【００６１】
例えば、上述した実施の形態において、有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の記録と、像８１の再生とが、同時に実施される例を示したが、これに限られない。図５に示された例や、図６および図７に示された例のように、リレー光学系３０を介して有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される光２５ａと、再生光源４１からの再生照明光４５とが、有機フォトリフラクティブ素子４７に異なるタイミングで投射されるようにしてもよい。このような変形例では、有機フォトリフラクティブ素子４７をなす有機フォトリフラクティブ材料として、露光を停止した後、すなわち、変調光２５ａの投射を停止した後においても、一定の期間の間または次の露光が開始されるまでの間、直前の露光パターンに対応した屈折率分布が維持される性質を有したメモリ型（保持型）の有機フォトリフラクティブ材料が用いられる。
【００６２】
また、上述した実施の形態では、有機フォトリフラクティブ素子４７が、平板状に構成されて一定の位置に固定して保持される例を示したが、有機フォトリフラクティブ素子４７は、図６および図７に示された例のように曲面状に形成されていてもよいし、図５に示された例のように、帯状に形成されて可撓性を有するようにしてもよい。フォトリフラクティブ結晶を用いた記録媒体とは異なり、有機フォトリフラクティブ材料を用いた有機フォトリフラクティブ素子４７は、加工の自由度が高く、円筒状に形成することや、可撓性を付与すること等が可能となる。
【００６３】
さらに、上述した実施の形態では、空間光変調器２７が一つだけ設けられている例を示したが、図６および図７に示す例のように、複数の空間光変調器２７が一つの表示装置１０に設けられるようにしてもよい。このような例によれば、各空間光変調器２７で表示された第２パターン２８が、有機フォトリフラクティブ素子４７の互いに異なる領域に縮小投影されるようにすることができる。この例によれば、空間光変調器２７の画素数の制約およびピッチの制約によらず、有機フォトリフラクティブ素子４７に大面積の第１パターン４８を記録することができる。なお、有機フォトリフラクティブ材料を用いた有機フォトリフラクティブ素子４７は、フォトリフラクティブ結晶を用いた記録媒体と比較して加工性が良いことから、大面積化することが可能であり、複数の空間光変調器２７を用いることによる第１パターン４８の大面積化にも十分に対応可能である。
【００６４】
ここで、図５に示された変形例、並びに、図６および図７に示された変形例について、説明する。まず、図５に示された変形例では、表示装置１０が、露光機構３５と、有機フォトリフラクティブ素子４７と、再生光源機構４０と、露光機構３５と有機フォトリフラクティブ素子４７とを相対移動させる駆動機構５３と、を有している。図５に示された例において、有機フォトリフラクティブ素子４７は、無端ベルトとして構成された透明な基材１４７ａと、基材１４７ａ上に設けられた有機フォトリフラクティブ材料からなる複数の記録材１４７ｂ１，１４７ｂ２と、を有している。駆動機構５３は、基材１４７ａを架け渡された一対のローラー５３ａ，５３ｂを有している。一対のローラー５３ａ，５３ｂが回転することにより、ベルト状の有機フォトリフラクティブ素子４７が、固定配置された露光機構３５および再生光源機構４０に対して相対移動する。図５に示された例では、露光機構３５によって第１パターン４８を記録された各記録材１４７ｂ１，１４７ｂ２を、駆動機構５３を用いて再生光源機構４０に対面する位置まで移動させて、像８１を再生することができる。
【００６５】
とりわけ、図５に示された例では、有機フォトリフラクティブ素子４７の第１記録材１４７ｂ１が、露光機構３５によって露光され得る位置に配置された際に、第２記録材１４７ｂ２は、再生光源機構４０によって再生光を所定の方向から投射される位置に配置される。したがって、有機フォトリフラクティブ素子４７の第２記録材１４７ｂ２に記録された第１パターン４８によって再生照明光４５を回折し、当該回折によって得られた再生光４５ａで像８１を表示している間に、有機フォトリフラクティブ素子４７の第１記録材１４７ｂ１に第１パターン４８を記録することができる。第２記録材１４７ｂ２を用いた像８１の再生が停止した際に、駆動機構５３によって有機フォトリフラクティブ素子４７を移動させ、次に、第１記録材１４７ｂ１を用いた像８１の再生を行うことができる。第１記録材１４７ｂ１および第２記録材１４７ｂ２に記録される第１パターン４８は、同一でもよいし互いに異なっていても良い。
【００６６】
なお、図５に示された例において、有機フォトリフラクティブ素子４７を挟んで露光機構に対面する位置に、フィルタ素子４９が配置されている。この例で用いられるフィルタ素子４９は、再生光４５ａの透過経路上に位置していないので、再生光４５ａを透過させる機能は必須ではなく、露光機構３５からの変調光２５ａを遮光することができれば十分である。
【００６７】
また、図５に示された例において、駆動機構５３は一例に過ぎず、有機フォトリフラクティブ素子４７の形態に応じて種々の変更が可能である。例えば、枚葉状の複数の有機フォトリフラクティブ素子４７が設けられる場合には、ロボットアームからなる駆動機構によって、枚葉状の各有機フォトリフラクティブ素子４７を露光機構３５や再生光源機構４０に対して移動させるようにしてもよい。また、駆動機構が、固定配置された有機フォトリフラクティブ素子４７に対して、露光機構３５および再生光源機構４０を移動させるようにしてもよい。
【００６８】
さらに、図５に示された例において、有機フォトリフラクティブ素子４７の記録材１４７ｂ１，１４７ｂ２の数量や構成は、特に限定されるものではない。例えば、基材１４７ａと同様に無端ベルト状に形成され、記録材の各領域が別途に露光されるようにしてもよい。
【００６９】
次に、図６および図７に示された変形例について、説明する。まず、図６および図７に示された変形例では、表示装置１０が、露光機構３５と、円筒状の有機フォトリフラクティブ素子４７と、再生光源機構４０と、露光機構３５と有機フォトリフラクティブ素子４７とを相対移動させる駆動機構５５と、を有している。駆動機構５５は、円筒状の有機フォトリフラクティブ素子４７を、円筒状の中心軸線を中心として回転させる。
【００７０】
露光機構３５は、複数の空間光変調器２７と、各空間光変調器２７に対応して設けられたリレー光学系３０と、を有している。図６によく示されているように、各空間光変調器２７で表示された第２パターン２８は、有機フォトリフラクティブ素子４７の互いに異なる領域に縮小投影されることになる。図６に示された例では、有機フォトリフラクティブ素子４７の円筒状の軸線方向に三つの空間光変調器２７を配列してなる空間光変調器２７の列が、有機フォトリフラクティブ素子４７の円周方向に二列配置されている。有機フォトリフラクティブ素子４７の円筒状の軸線方向に沿った空間光変調器２７の二つの列は、一つの空間光変調器２７の当該軸線方向に沿った長さ半の分だけ、当該軸線方向にずれて配置されている。
【００７１】
この例において、各空間光変調器２７の第２パターン２８が、図３および図４におけるＹ軸方向に沿った縦寸法およびＸ軸方向に沿った横寸法を５０％に縮小されるようにして、有機フォトリフラクティブ素子４７に投影されるとすると、図６に示すように、有機フォトリフラクティブ素子４７上の千鳥状に配列された六つの領域２４７ａが露光されるようになる。千鳥状に配列された六つの領域２４７ａへの第１パターン４８の記録が終了すると、駆動機構５５によって有機フォトリフラクティブ素子４７を回転させ、より具体的には、一つの領域２４７ａがその円周方向に沿った長さ分だけ円周方向にずれるように有機フォトリフラクティブ素子４７を回転させ、再び、露光機構３５を用いた有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の記録を行う。この再度の露光によって第１パターン４８を記録される領域は、前の露光で第１パターン４８を記録された千鳥状に配列された六つの領域２４７ａに円周方向に隣接する、千鳥状に配列された六つの別の領域２４７ｂとなる。すなわち、この例によれば、二回以上の露光を行うことによって、有機フォトリフラクティブ素子４７の面状の領域に大面積の第１パターン４８を記録することができる。
【００７２】
一方、再生光源機構４０は、再生照明光４５を射出する再生光源４１と、円筒状の有機フォトリフラクティブ素子４７内に配置された反射部材５７と、を有している。反射部材５７は円錐状に形成され、円筒状からなる有機フォトリフラクティブ素子４７の内部に向けて射出される再生照明光４５の進行方向を変化させて、当該再生照明光４５を有機フォトリフラクティブ素子４７へ投射するようになっている。このような構成によれば、有機フォトリフラクティブ素子４７の概ね半周分の内面に向けて、再生照明光を照射することができ、これにより、円筒状からなる有機フォトリフラクティブ素子４７の外部に大きな像８１を再生することができる。
【００７３】
なお、図６および図７に示された例に対しても種々のさらなる変更が可能である。例えば、第２パターン２８から第１パターン４８への縮小率は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。同様に、空間光変調器２７の数量や配列も一例に過ぎず、適宜変更が可能である。また、図５に示された変形例と同様に、有機フォトリフラクティブ素子４７を挟んで露光機構３５と対面する位置に、変調光４５ａを吸収可能なフィルタ素子４９を設けるようにしてもよい。
【００７４】
再び、上述した実施の形態に対する別の変形例について説明する。上述した実施の形態において、第１パターン４８が、第２パターン２８を相似的に縮小したパターンとなっている例を示したが、これに限られない。すなわち、第１パターン４８に対する第２パターン２８の比率が、リレー光学系３０の光軸、すなわち、図１における直線方向Ｌａと直交する面上に画成される互いに交差する第１方向および第２方向の間で、異なるようにしてもよい。すなわち、図２および図３に示すように、空間光変調器２７の像形成面２７ａおよび有機フォトリフラクティブ素子４７の記録面４７ａ上に、互いに直交する第１方向としてのＸ軸方向と第２方向としてのＹ軸方向とを定義した場合、第１パターン４８の第２パターン２８に対するＸ軸方向への比率と、第１パターン４８の第２パターン２８に対するＹ軸方向への比率と、が異なるようにしてもよい。このような変形例を実現するためのリレー光学系３０として、柱状のレンズを用いることができる。
【００７５】
人間の目の視域は、縦方向よりも横方向（両目の並ぶ方向）に広くなる。したがって、通常の観察において人間の両面を結ぶ方向と平行な方向（一般的には横方向）における視域を大きく確保すべく、この方向において第１パターン４８に対して第２パターン２８を積極的に縮小することが有効である。一方、通常の観察において人間の両面を結ぶ方向と直交する方向（一般的には縦方向）については、両目を結ぶ方向と同様のレベルにて、第１パターン４８に対して第２パターン２８を積極的に縮小しなくともよい。このような変形例を、例えば上述した図６および図７に示された変形例に適用したとすると、空間光変調器２７の配列が簡略され、表示装置１０の小型化を図ることができる。
【００７６】
さらに、上述した実施の形態においては、再生光源機構４０が、単色の再生照明光４５を有機フォトリフラクティブ素子４７に投射するように構成された例を示したが、これに限られない。再生光源機構４０が、互いに異なる波長域の光を生成する複数の再生光源４１を含むように構成されてもよい。このような変形例によれば、単一の再生光源４１を用いた場合には再現することのできない色を加法混色によって再現し、当該色にて像８１を再生することが可能となる。また、像８１を複数色にて再生すること、さらには、像８１をフルカラーで再生することも可能となる。
【００７７】
ここで、像８１をフルカラーで再生するための複数の例について説明しておく。まず、第１の方法として、有機フォトリフラクティブ素子４７を平面的に領域分割し、分割された各領域に、第１波長域の光（例えば赤色を担う光）、第２波長域の光（例えば緑色を担う光）および第３波長域の光（例えば青色を担う光）のいずれかを回折するための第１パターン４８をそれぞれ記録する。各領域に対応する第１パターンを記録する際には、有機フォトリフラクティブ素子４７の領域分割に対応して、空間光変調器２７も同様に領域分割し、空間光変調器２７の各領域が、第１波長域の光、第２波長域の光および第３波長域の光のいずれかを回折するための第１パターン４８に対応した第２パターン２８を表示する。各波長域の光を回折するための第１パターン４８は、同一波長の照明光２５および変調光２５を用いて、有機フォトリフラクティブ素子４７に同時に記録され得る。再生光源機構４０からは、第１波長域の光、第２波長域の光および第３波長域の光、あるいは、これらの光をすべて含む白色光を有機フォトリフラクティブ素子４７に投射するようにするとともに、透過型ホログラムとして機能する有機フォトリフラクティブ素子４７に、カラーフィルタを重ねて配置しておく。これにより、有機フォトリフラクティブ素子４７の各領域を回折して透過した光のうち、当該領域に対応した波長域の光のみがカラーフィルタを透過し得るようにする。カラーフィルタを透過して各波長域の光によって再生される像が重なり合い、一つの像８１がカラーで表示されるようになる。
【００７８】
第２の方法としては、有機フォトリフラクティブ素子４７の一つの有機フォトリフラクティブ材料からなる記録材に、第１波長域の光を回折するための第１パターンと、第２波長域の光を回折するための第１パターンと、第３波長域の光を回折するための第１パターンと、の三つのパターンを重ねて記録する方法である。この第２の方法では、記録材をなす有機フォトリフラクティブ材料への三種類の第１パターンの記録は、互いに異なる波長域の変調光２５ａを用いて行うことができる。
【００７９】
また、第３の方法としては、有機フォトリフラクティブ素子４７が、有機フォトリフラクティブ材料からなる記録材を三層重ねて含むようにし、各記録材に、第１波長域の光、第２波長域の光および第３波長域の光のいずれかを回折するための第１パターンをそれぞれ記録する。この第３の方法では、三つの記録材の波長感度域を変化させておき、各記録材の感度に対応した互いに異なる波長域の変調光を用いて、三つの記録材のそれぞれへ第１パターンを記録することができる。
【００８０】
さらに、上述した実施の形態では、空間光変調器２７の第２パターン２８が、第１変調領域２８ａおよび第２変調領域２８ｂから構成される例を示した。すなわち、空間光変調器２７によって実現される変調が二値変調である例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、空間光変調器２７によって多値変調が実現されるよう第２パターン２８が構成されていてもよい。
【００８１】
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 表示装置
２０ 記録光源機構
２１ 記録光源
２５ 照明光
２５ａ 変調光
２７ 空間光変調器
２７ａ 画像形成面、入射面
２８ 第２パターン
２９ｂ 制御手段
３０ リレー光学系
３１ 第１レンズ
３３ 第２レンズ
３５ 露光機構
４０ 再生光源機構
４１ 再生光源
４５ 再生照明光
４５ａ 再生光
４５ｂ ０次透過光
４７ 有機フォトリフラクティブ素子
４７ａ 記録面
４８ 第１パターン
５３，５５ 駆動機構
８１ 像
１４７ａ 基材
１４７ｂ１，１４７ｂ２ 記録材
２４７ａ，２４７ｂ 領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、計算機での演算によって得られた干渉縞パターンを画像として表示する空間光変調器と、この干渉縞パターンで回折され得る再生照明光を空間光変調器に投射する再生光源と、を有する表示装置が知られている。この表示装置によれば、空間光変調器が立体像を再生し得る干渉縞パターンを表示することにより、裸眼で立体的に視認され得る立体像を再生することができる。また、空間光変調器が異なる干渉縞パターンを表示することにより、異なる像が再生されるようになる。ただし、この表示装置での視域は、画素ピッチをｄとし、再生照明光の波長をλとすると、２arcsin(λ/２ｄ)°の角度範囲となる。そして、画素ピッチの制約から、一般的な表示装置として十分な視域を確保し得ない。
【０００３】
また、特許文献１では、裸眼で観察可能な立体像を表示し得る他の表示装置として、像を再生し得る干渉縞パターンが記録されるフォトリフラクティブ結晶と、この干渉縞パターンで回折され得る再生照明光を空間光変調器に投射する再生光源と、を有する表示装置が開示されている。特許文献１に開示された表示装置では、フォトリフラクティブ結晶に干渉縞を記録する際に、参照光と空間光変調器からの物体光とをフォトリフラクティブ結晶に露光することにより、物体光と参照光との干渉によって生じる明暗縞が干渉縞パターンとして、フォトリフラクティブ結晶に記録される。次に、物体光および参照光の照射を停止して、フォトリフラクティブ結晶に再生照明光を照射することにより、干渉縞パターンが消えてしまうまでの間、像が再生される。しかしながら、特許文献１で開示された表示装置では、フォトリフラクティブ結晶からなる記録媒体への干渉縞パターンの記録を、物体光および参照光をなす２光束を用いて行う必要がある。したがって、表示装置が必然的に大型化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３４１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点を考慮して成されたものであり、像を表示し得る表示装置を小型化するとともに、当該装置によって表示される像の視域を拡大することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による表示装置は、
像を表示する表示装置であって、
再生光源と、
再生光源からの再生照明光を回折して像を再生する第１パターンが記録される有機フォトリフラクティブ素子と、
前記有機フォトリフラクティブ素子を露光して前記有機フォトリフラクティブ素子に前記第１パターンを記録する露光機構と、を備え、
前記露光機構は、
前記第１パターンに対応した第２パターンを表示する空間光変調器と、
前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子との間に配置されたリレー光学系であって、前記空間光変調器で表示される前記第２パターンを前記有機フォトリフラクティブ素子に縮小投影するリレー光学系と、を有する。
【０００７】
本発明による表示装置において、前記リレー光学系は、前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子とを結ぶ直線上に配置された第１レンズおよび第２レンズを有し、前記空間光変調器、前記有機フォトリフラクティブ素子、前記第１レンズおよび前記第２レンズは、４ｆ光学系を構成するように、配置されていてもよい。
【０００８】
本発明による表示装置において、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の光軸と、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の光軸と、は非平行であってもよい。
【０００９】
本発明による表示装置において、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の波長域の中心波長は、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の波長域の中心波長とは異なるようにしてもよい。
【００１０】
本発明による表示装置において、前記空間光変調器が複数設けられており、各空間光変調器で表示された第２パターンは、前記有機フォトリフラクティブ素子の互いに異なる領域に縮小投影されるようにしてもよい。
【００１１】
本発明による表示装置が、前記有機フォトリフラクティブ素子と前記リレー光学系および前記空間光変調器とを相対移動させる駆動機構を、さらに備え、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光と、前記再生光源からの前記再生照明光とが、前記有機フォトリフラクティブ素子に異なるタイミングで投射されるようにしてもよい。
【００１２】
本発明による表示装置において、前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光と、前記再生光源からの前記再生照明光とが、前記有機フォトリフラクティブ素子に同時に投射されるようにしてもよい。
【００１３】
本発明による表示装置において、前記第１パターンに対する前記第２パターンの縮小比率が、リレー光学系の光軸と直交する面上にある互いに交差する第１方向と第２方向とにおいて、異なるようにしてもよい。すなわち、第１パターンを有機フォトリフラクティブ素子へ投影する際の縮小比率が、リレー光学系の光軸と直交する面上に共に位置する互いに交差する第１方向と第２方向とにおいて、異なっていてもよい。
【００１４】
本発明による表示装置が、前記露光機構から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射された光の、有機フォトリフラクティブ素子を透過した後の光路上に設けられたフィルタ素子を、さらに備え、前記フィルタ素子は、前記露光機構からの光と同一波長域の光を遮光するようにしてもよい。また、本発明による表示装置において、前記フィルタ素子が、前記再生光源からの光と同一波長域の光を透過させるようにしてもよい。
【００１５】
本発明による表示装置が、前記有機フォトリフラクティブ素子に投射された前記再生照明光のうちの０次光の光路上に設けられ当該０次光を吸収するビームストッパをさらに備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、像を表示し得る表示装置を小型化することができるとともに、当該装置によって表示される像の視域を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態における表示装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】図２は、図１の空間光変調器に表示される第２パターンの一例を示す図。
【図３】図３は、図１の有機フォトリフラクティブ素子に記録される第１パターンの一例を示す図。
【図４】図４は、立体像が再生される様子を示す図。
【図５】図５は、表示装置の一変形例を説明するための模式図。
【図６】図６は、表示装置の他の変形例を説明するための模式図。
【図７】図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った表示装置の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１〜図７は、本発明の一実施の形態並びにその変形例を説明するための図である。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１９】
図１〜図４は、本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち、図１は表示装置の概略構成を示す模式図であり、図４は、図１の部分拡大図である。図２は、空間光変調器によって表示される第２パターンの一例を示す平面図であり、図３は、露光機構を用いて有機フォトリフラクティブ素子を露光する際の第１パターンの一例を示す平面図である。
【００２０】
表示装置１０は、デジタルデータとしてデータベース２９ａ内に保管されている像データに対応する像８１を表示するよう構成されている。この表示装置１０は、図１に示すように、再生照明光４５を射出する再生光源４１を有した再生光源機構４０と、再生光源４１からの再生照明光４５を回折する第１パターン４８が記録される有機フォトリフラクティブ素子４７と、を備えている。ここで、有機フォトリフラクティブ素子４７の第１パターン４８は、再生光源４１からの再生照明光４５を回折し、これによって、像８１を再生する再生光４５ａを生成するよう構成されている。すなわち第１パターン４８は、再生されるべき像に対応したホログラム干渉縞パターンとなっており、有機フォトリフラクティブ素子４７は、ホログラムとして機能する。このような第１パターン４８は、図１に示す露光機構３５を用いた露光によって、より具体的には、露光装置３５のフォトリフラクティブ素子４７が表示する第２パターン２８をフォトリフラクティブ素子４７に縮小投影することによって、有機フォトリフラクティブ素子４７に記録される。とりわけ、以下の説明では、図示されているように、奥行き感のある立体像を像８１として再生する例について説明する。以下、表示装置１０を構成する露光機構３５、有機フォトリフラクティブ素子４７および再生光源機構４０について、この順番で説明していく。
【００２１】
はじめに露光機構３５について説明する。露光機構３５は、図１に示すように、照明光２５を出射する記録光源２１を含む記録光源機構２０と、記録光源２１からの照明光２５が投射される空間光変調器２７と、空間光変調器２７と有機フォトリフラクティブ素子４７との間に配置されたリレー光学系３０と、を有している。
【００２２】
このうち記録光源機構２０は、記録光源２１と、記録光源２１から射出される照明光２５の光軸に沿って次の順で配置されたコンデンサーレンズ２２、コリメートレンズ２３およびビープスプリッタ２４と、を有している。コンデンサーレンズ２２、コリメートレンズ２３およびビームスプリッタ２４は、空間光変調器２７を照明するための照明光２５のプロファイル整形および照明方向調節を行うための光学系である。図示された例では、この光学系を経た照明光２５は、空間光変調器２７の像形成面２７ａへの法線方向に進む平行光束として当該空間光変調器２７に投射される。ただし、光学系は、図示したものに限られず、適宜変更することができる。照明光２５は、例えば、狭いスペクトルを有するレーザー光からなっている。照明光２５の波長は、有機フォトリフラクティブ素子４７を構成する有機フォトリフラクティブ材料が当該波長に対する感度を有する限りにおいて特に限定されない。なお照明光２５の波長とは、照明光２５の波長域の中心波長λＲを意味している。
【００２３】
空間光変調器２７は、フォトリフラクティブ素子４７の第１パターン４８に対応した第２パターン２８を表示するよう構成された部材である。ここで「対応する」とは、後述するようにリレー光学系３０を用いて空間光変調器２７の第２パターン２８をフォトリフラクティブ素子４７に縮小投影することにより、像８１を再生するための上述の第１パターン４８が有機フォトリフラクティブ素子４７に記録されるよう、第２パターン２８が構成されていることを意味している。具体的には、第２パターン２８は、そのピッチＰ２が第１パターン４８のピッチＰ１よりも大きくなっている点において異なっている。
【００２４】
空間光変調器２７に表示される第２パターン２８の一例について説明する。なお図１に示すように、空間光変調器２７には、空間光変調器２７に電気的信号を入力する制御手段２９ｂが接続されており、制御手段２９ｂにはデータベース２９ａが接続されている。制御手段２９ｂは、データベース２９ａに保管された像データに対応する第２パターン２８が空間光変調器２７に表示されるよう、空間光変調器２７に入力される電気的信号を生成する。
【００２５】
なお、制御手段２９ｂは、計算機から構成されており、再生光源機構４０からの再生照明光４５を回折することによって所望の像８１を再生する干渉縞パターンとしての第１パターン４８を演算する。さらに、制御手段２９ｂは、演算された第１パターン４８を有機フォトリフラクティブ素子４７に記録し得るよう、リレー光学系３０の光学機能を考慮して、第１パターン４８に対応した第２パターン２８を演算する。そして、制御手段２９ｂは空間光変調器２７に電気的信号を送り、演算された第２パターン２８を空間光変調器２７に表示させる。
【００２６】
図２は、空間光変調器２７に表示される第２パターン２８の一例を示す図である。図２に示すように、空間光変調器２７は、複数の単位画素２８ｅを含んでいる。各単位画素２８ｅは、制御手段２９ｂからの電気的入力に基づいて、第１の変調量で照明光２５を変調する第１変調領域２８ａ、または、第２の変調量で照明光２５を変調する第２変調領域２８ｂのいずれかになり得るものである。ここで、第１の変調量および第２の変調量は各々、所定の振幅変調量であってもよく、若しくは所定の位相変調量であってもよく、またはその両方が組み合わされたものであってもよい。このような空間光変調器２７によれば、制御手段２９ｂからの電気的入力に基づいて第１変調領域２８ａの分布および第２変調領域２８ｂの分布を適宜変更することにより、第２パターン２８を構成する任意の変調パターンを空間光変調器２７上に表示させることができる。空間光変調器２７としては、例えば、反射型液晶表示装置（ＬＣｏＳ）やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）のような反射型の空間光変調器と、透過型液晶表示装置等の透過型の空間光変調器とのいずれも使用することができる。
【００２７】
ところで空間光変調器２７においては、上述のように、各単位画素２８ｅに割り当てられる変調量の分布に基づいて第２パターン２８が構成される。この場合、単位画素２８ｅの単位画素の寸法をｄとし、第１変調領域２８ａおよび第２変調領域２８ｂによって表現される第２パターン２８の最小のパターン間ピッチをｐ２とすると、ｐ２＝２×ｄの関係が成立する。ここで、一般的な空間光変調器２７において、実現され得る単位画素の寸法ｄは最小でも７μｍ程度であり、従って、最小のパターン間ピッチｐ２は１４μｍ程度になる。
【００２８】
図１に示すように、空間光変調器２７に投射される照明光２５は、空間光変調器２７に表示される第２パターン２８によって変調され、これによって変調光２５ａが生成されて空間光変調器２７から射出される。変調光変調器２７から射出された変調光２５ａは、ビームスプリッタ２４を透過して、リレー光学系３０へ進む。図１において、照明光２５が一点鎖線で表されており、第１再生光２５ａが実線で表されている。また、図１において、後述する再生光４５も一点鎖線で示されている。
【００２９】
なお、ビームスプリッタ２４は、一例として、偏光ビームスプリッタから構成され得る。また、レーザー光源２１が、ビームスプリッタ２４で反射される偏光成分の照明光２５を生成し、空間光変調器２７が、反射型液晶表示装置（ＬＣｏＳ）からなるようにしてもよい。この例によれば、空間光変調器２７が、照明光２５を反射して変調光２５ａを生成する際に当該光の振動方向を９０°変化させ、これにより、生成された変調光２５ａは、ビームスプリッタ２４で反射されることなく、リレー光学系２５へ向けて透過することができるようになる。
【００３０】
リレー光学系３０は、第２パターン２８に変調された変調光２５ａを有機フォトリフラクティブ素子４７に縮小投影する。この結果、有機フォトリフラクティブ素子４７は、像８１を再生するための上述の第１パターン４８にて露光されるようになる。
【００３１】
図示された例において、リレー光学系３０は、空間光変調器２７と有機フォトリフラクティブ素子４７とを結ぶ直線上に配置された第１レンズ３１および第２レンズ３３を有している。そして、空間光変調器２７、有機フォトリフラクティブ素子４７、第１レンズ３１および第２レンズ３３は、４ｆ光学系を構成するように、配置されている。より具体的には、次のように、空間光変調器２７、有機フォトリフラクティブ素子４７、第１レンズ３１および第２レンズ３３が配置されている。
【００３２】
第１レンズ３１は、その光軸が空間光変調器２７と有機フォトリフラクティブ素子４７とを結ぶ仮想直線Ｌａと平行となるように配置されている。そして、第１レンズ３１は、仮想直線Ｌａが直交して横切る仮想面としてのフーリエ変換面３２と、空間光変調器２７との間に配置されている。第１レンズ３１は、フーリエ変換面３２および空間光変調器２７の第２パターン２８が形成される面２７ａのそれぞれから、仮想直線Ｌａに沿ってその焦点距離ｆ１だけ離間した位置に、配置されている。同様に、第２レンズ３３は、その光軸が仮想直線Ｌａと平行となるようにして、フーリエ変換面３２と有機フォトリフラクティブ素子４７との間に配置されている。第２レンズ３３は、フーリエ変換面３２および有機フォトリフラクティブ素子４７の露光機構３５によって露光される面４７ａのそれぞれから、仮想直線Ｌａに沿ってその焦点距離ｆ２だけ離間した位置に、配置されている。
【００３３】
このような、４ｆ光学系によれば、空間光変調器２７の第２パターン２８が形成される面２７ａにおける光の波面情報を、有機フォトリフラクティブ素子４７の露光機構３５によって露光される面４７ａへ伝達することができる。これにより、有機フォトリフラクティブ素子４７を予定したパターン光で露光して、有機フォトリフラクティブ素子４７に所望のパターンを精度良く記録することが可能となる。
【００３４】
次に、有機フォトリフラクティブ素子４７について説明する。有機フォトリフラクティブ素子４７は、フォトリフラクティブ効果を発現する有機フォトリフラクティブ材料を用いて形成された素子である。ここで、フォトリフラクティブ効果とは、入射した光の空間的強度分布に応じて屈折率変化が誘起される現象のことである。したがって、有機フォトリフラクティブ素子４７は、この有機フォトリフラクティブ材料のフォトリフラクティブ効果に起因して、所定のパターンで露光されると、露光されたパターンに対応したパターンで屈折率変調を来す。すなわち、有機フォトリフラクティブ素子４７は、露光機構３５によって露光されることにより、第１パターン４８を屈折率分布として記録する。
【００３５】
図３は、有機フォトリフラクティブ素子４７に記録される第１パターン４８の一例を示す図である。有機フォトリフラクティブ素子４７は、互いに異なる屈折率を有した第１屈折率領域４８ａおよび第２屈折率領域４８ｂを有しており、この第１屈折率領域４８ａおよび第２屈折率領域４８ｂによって第１パターン４８が画成されている。第１パターン４８は、第２パターン２８を縮小したパターンとなっており、第１パターン４８の第１屈折率領域４８ａが第２パターン２８の第１変調領域２８ａに対応し、第１パターン４８の第２屈折率領域４８ｂが第２パターン２８の第２変調領域２８ｂに対応している。そして、第１パターン４８のピッチＰ１が第２パターン２８のピッチＰ２よりも小さくなっている。とりわけ、ここで説明する例においては、第１パターン４８は第２パターン２８と相似なパターンとなっており、図２および図３におけるＸ軸方向に沿った第１パターン４８の第２パターン２８に対する比率は、図２および図３におけるＹ軸方向に沿った第１パターン４８の第２パターン２８に対する比率と同一になっている。
【００３６】
有機フォトリフラクティブ素子４７に用いられる有機フォトリフラクティブ材料は、露光機構３５から照射される変調光２５ａの波長域に対して、すなわち、記録光源２１で生成される照明光２５の波長域に対して感度を有する限りにおいて、特に限定されない。したがって、屈折率変調に電界印加が必要となる電界型の有機フォトリフラクティブ材料および屈折率変調に電界印加が不必要な非電界型の有機フォトリフラクティブ材料のいずれをも、有機フォトリフラクティブ素子４７に用いることができる。また、露光を停止した際に露光パターンに対応した屈折率分布が消去される非メモリ型（非保持型）の有機フォトリフラクティブ材料、および、露光を停止した後の一定の期間の間または露光を停止して後から次の露光が開始されるまでの間、露光パターンに対応した屈折率分布が維持される性質を有したメモリ型（保持型）の有機フォトリフラクティブ材料のいずれをも、有機フォトリフラクティブ素子４７に用いることができる。
【００３７】
次に、再生光源機構４０について説明する。再生光源機構４０は、再生光源４１と、再生光源４１から射出される再生照明光４５の光軸に沿って順に配置されたコンデンサーレンズ４２およびコリメートレンズ４３と、を有している。コンデンサーレンズ４２およびコリメートレンズ４３は、有機フォトリフラクティブ素子４７を照明するための再生照明光４５のプロファイルを整形するための光学系であり、適宜変更可能である。図示された例では、再生光源機構４０からの再生照明光４５は、有機フォトリフラクティブ素子４７の露光される面４７ａへの法線方向に対して傾斜して進む平行光束として、当該有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される。すなわち、露光機構３５から投射されて有機フォトリフラクティブ素子４７の露光面４７ａへの法線方向に沿って進む変調光２５ａの光軸と、再生光源機構４０から有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される再生照明光４５の光軸と、は非平行となっている。なおここで、再生照明光４５の光軸とは、再生照明光４５が平行光束の場合には、その進行方向と平行な方向のことであり、再生照明光４５が発散光束の場合には、発散点と有機フォトリフラクティブ素子４７の中心とを結ぶ方向のことであり、再生照明光４５が収束光束の場合には、収束点と有機フォトリフラクティブ素子４７の中心とを結ぶ方向のことである。
【００３８】
再生光源４１は、狭いスペクトルを有する光を射出するレーザー光源やＬＥＤ光源として構成されている。再生照明光４５の波長は、特に限定されるものではないが、有機フォトリフラクティブ素子４７を構成する有機フォトリフラクティブ材料が当該波長に対して感度を有していないことが好ましい。この場合、後に言及する図４に示された例のように、変調光（露光光）２５ａを有機フォトリフラクティブ素子４７に投射することによる有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の記録と、再生照明光４５を有機フォトリフラクティブ素子４７に投射することによる像８１の再生とを、同時に行うことが可能となる。なお再生照明光４５の波長とは、再生照明光４５の波長域の中心波長λＳを意味している。すなわち、ここでは、リレー光学系３０を介して有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される光２５ａの波長域の中心波長λＲが、再生光源４１から有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される光４５の波長域λＳの中心波長と異なっている例について説明した。
【００３９】
次に、以上のような構成からなる表示装置１０を用いて像を再生する方法について説明する。
【００４０】
まず、制御手段２９ｂが、データベース２９ａに保存された像データに基づき、すなわち、表示装置１０によって表示されるべき像８１の像データに基づき、当該像８１を再生し得る第１パターン４８を演算する。具体的には、制御手段２９ｂは、再生されるべき像８１からの物体光と参照光との干渉によって生じる干渉縞のパターンを第１パターン４８としてシミュレーションする。
【００４１】
このシミュレーションにおいて、物体光は、像が再生されるべき位置から有機フォトリフラクティブ素子４７の各位置に向かう光、言い換えると、第１パターン４８で回折された再生照明光４５の回折光（すなわち、再生光４５ａ）と逆向きに進んで有機フォトリフラクティブ素子４７の各位置に向かう光とし、参照光は、有機フォトリフラクティブ素子４７を基準として再生照明光４５と共役な光とする。第１パターン４８は、このシミュレーションにおいて、有機フォトリフラクティブ素子４７の位置に生じる物体光と参照光との干渉パターンとして、計算されることになる。このような第１パターン４８の演算は、例えばＪＰ２０１１−３５８９９Ａに開示されているように、いわゆる計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）技術として知られており、ここでの更に詳細な説明は省略する。
【００４２】
制御手段２９ｂは、さらに、演算された第１パターン４８を有機フォトリフラクティブ素子４７に記録し得るよう、空間光変調器２７によって表示されるべき第２パターン２８を計算する。具体的には、空間光変調器２７と有機フォトリフラクティブ素子４７との間に配置され、空間光変調器２７からの変調光２５ａを有機フォトリフラクティブ素子４７に縮小投影するリレー光学系３０の光学的機能を考慮して、第２パターン２８を計算する。例えばここで説明したリレー光学系３０は、第２パターン２８を相似的に縮小した第１パターン４８に変換して、有機フォトリフラクティブ素子４７に投影する。したがって、この例では、制御手段２９ｂによって計算される第２パターン２８は、第１パターン４８を平面的に拡大したパターンとして算出されるようになる。
【００４３】
以上のようにして、制御手段２９ｂは、データベース２９ａに保存された像データに基づいて第１パターン４８および第２パターン２８を演算し、算出された第２パターン２８が空間光変調器２７に表示されるよう、空間光変調器２７に電気信号を送信する。なお、計算機合成ホログラム技術において広く行われているように、計算機からなる制御手段２９ｂは、平面像（二次元像）だけでなく、図１や図４に示された立体像（三次元像）を再生するための干渉縞パターンとしての第２パターン４８を演算することもできる。
【００４４】
空間光変調器２７は、第２パターン２８を表示するように制御手段２９ｂに駆動された状態で、記録光源機構２０から照明光２５を照射される。空間光変調器２７は、照明光２５を第２パターン２８のパターン光に変調し、パターン光としての変調光２５ａを、リレー光学系３０へ向けて射出する。リレー光学系３０は、変調光２５ａを有機フォトリフラクティブ素子４７に縮小投影する。
【００４５】
この結果、有機フォトリフラクティブ素子４７は、露光機構３５によって、第２パターン２８を縮小した第１パターン４８で露光されることになる。有機フォトリフラクティブ素子４７は、露光機構３５からの露光光である変調光２５ａの波長λＲ、言い換えると、記録光源２１で生成される照明光２５の波長λＲに感度を有している。このため、変調光２５ａによって、有機フォトリフラクティブ素子４７をなす有機フォトリフラクティブ材料のフォトリフラクティブ効果が誘起され、有機フォトリフラクティブ素子４７の内部で、第１パターン４８で屈折率の変調が生じる。すなわち、第１パターン４８が、屈折率変調パターンとして、有機フォトリフラクティブ素子４７に記録される。
【００４６】
なお、上述したように、空間光変調器２７、有機フォトリフラクティブ素子４７、リレー光学系３０をなす第１レンズ３１および第２レンズ３３は、４ｆ光学系を構成するように、配置されている。したがって、空間光変調器２７の第２パターン２８が形成される面２７ａにおける光の波面情報を、そのまま、有機フォトリフラクティブ素子４７の露光機構３５によって露光される面４７ａへ伝達することができる。これにより、有機フォトリフラクティブ素子４７を予定したパターン光で露光して、有機フォトリフラクティブ素子４７に所望の第１パターン４８を精度良く記録することが可能となる。加えて、有機フォトリフラクティブ素子４７に対する露光機構３５の配置が簡略化され、表示装置１０を小型化することも可能となる。
【００４７】
図４に示された例では、このような露光機構３５を用いた有機フォトリフラクティブ素子４７の露光と並行して、再生光源機構４０からの再生照明光４５が投射される。すなわち、この表示装置１０では、有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の記録と並行して、記録された第１パターン４８で回折されて像８１を再生する再生照明光４５が、有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される。以上のようにして、表示装置１０によって像８１が表示され、当該像８１が観察者によって観察されるようになる。
【００４８】
計算機合成ホログラム技術において広く行われているように、制御手段２９ｂは、平面像（二次元像）だけでなく立体像（三次元像）を再生するための干渉縞パターンを第２パターン４８として演算することができる。したがって、図１および図４に示すように、表示装置１０は、三次元像８１を再生することができる。また、有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の書き換えが可能であることから、表示装置１０によって表示される像８１を変化させることができる。したがって、このような表示装置１０は、種々の用途、例えばデジタルサイネージに好適に用いられ得る。
【００４９】
とりわけ、ここで説明した表示装置１０は、変調光２５ａと再生照明光４５が同時期に有機フォトリフラクティブ素子４７に照射され、有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の記録と像８１の再生が並行して行われている。このため、制御手段４９ｂの計算速度や有機フォトリフラクティブ素子４７の記録速度等にも依存するが、表示される像８１の切り換えを高速で行うことができる点において好ましい。この使用態様においては、有機フォトリフラクティブ素子４７をなす有機フォトリフラクティブ材料として、非露光時に屈折率変調パターンを保持しない非メモリ型の有機フォトリフラクティブ材料が好適に用いられる。また、有機フォトリフラクティブ素子４７をなす有機フォトリフラクティブ材料が、変調光２５ａに対して感度を有するものの再生照明光４５に対して感度を有さない場合には、第１パターン４８の記録と並行した再生照明光４５の投射によって、第１パターン４８の記録精度の低下を引き起こすことはない。
【００５０】
ところで、再生照明光が干渉縞パターンで回折される際の回折角度は、干渉縞パターンの縞のピッチと回折される再生照明光の波長とに依存して決まる。具体的には、再生照明光を回折可能な範囲は、干渉縞パターンの縞のピッチｐと光の波長λとを用いて表すと、再生照明光の０次光の進行方向に対して２arcsin(λ/ｐ)°の角度範囲となる。このため、従来技術の欄でも言及したように、空間光変調器に表示される干渉縞パターンによって再生照明光を回折して像を再生しようとすると、空間光変調器の画素ピッチの製造限界から、十分な回折角度範囲を確保することができなかった。このため、従来の表示装置では、観察者が像を確認することができる角度範囲、すなわち視域が狭くなるという不具合が生じていた。
【００５１】
一方、ここで説明した表示装置１０によれば、リレー光学系３０を用いて、空間光変調器２７に表示された第２パターン２８を有機フォトリフラクティブ素子４７に縮小投影している。すなわち、第２パターン２８よりも短ピッチの縞で構成された第１パターン４８、言い換えると、空間光変調器２７の画素ピッチよりも短ピッチの縞で構成された第１パターン４８で、有機フォトリフラクティブ素子４７を露光することができる。このため、第１パターン４８の縞のピッチＰ１と再生照明光の波長λＳとを用いて「２arcsin(λＳ/Ｐ１）°」の角度範囲と表される視域を効果的に拡大することができる。またこれにともなって、この表示装置１０によって、一つの像８１内で観察角度が実質的に変化するようになる比較的に大きな像８１を、縁部まで明瞭に観察され得るように、再生することも可能となる。
【００５２】
なお、図４に示すように、本実施の形態では、有機フォトリフラクティブ素子４７に投射された再生照明光４５のうちの０次光４５ｂの光路
上に、すなわち、有機フォトリフラクティブ素子４７に投射された再生照明光４５のうちの有機フォトリフラクティブ素子４７に記録された第１パターン４８で回折することなく当該有機フォトリフラクティブ素子４７を透過した光４５ｂの光路上に、ビームストッパ５１が設けられている。このビームストッパ５１は、０次光４５ｂを吸収するように構成されている。このようなビームストッパとしては、０次光４５ｂを吸収し得る機能を有した部材、例えば、黒色の光吸収性ゴム材料や無機酸化物、一例として、黒アルマイト処理したアルミニウム等を用いることができる。また、ビームストッパ５１が、図４に示すように表示装置１０のケーシング１１の一部を構成するようにしてもよいし、あるいは、ケーシング１１に固定されるようにしてもよい。図４に示された例では、観察者は、ケーシング１１に形成された窓１１ａから像８１を観察するようになっており、この窓１１ａは、有機フォトリフラクティブ素子４７に投射された再生照明光４５のうちの０次光４５ｂの光路からずれた位置に配置され、観察者が０次光４５ｂを観察してしまうことが防止されるようになっている。
【００５３】
また、図４に示すように、本実施の形態では、露光機構３５から有機フォトリフラクティブ素子４７に投射された光２５ａの、有機フォトリフラクティブ素子４７を透過した後の光路上に、フィルタ素子４９が設けられている。このフィルタ素子４９は、露光機構３５からの光２５ａと同一波長域の光を吸収または反射すること等によって、当該光の透過を規制し得るように構成されている。その一方で、このフィルタ素子４９は、再生光源４１からの再生照明光４５と同一波長域の光を透過させるようになっている。すなわち、フィルタ素子４９は、像８１を再生する再生光４５ａの透過を可能にしながら、第１パターン４８の記録に用いられた変調光２５ａの自由な透過を防止するようになっている。このようなフィルタ素子４９として、バンドパスフィルタやダイクロイックミラーを用いることができる。
【００５４】
以上のような本実施の形態によれば、再生照明光４５を回折して像８１を再生し得るホログラム干渉縞パターンとしての第１パターン４８が記録される記録媒体として、有機フォトリフラクティブ素子４７が用いられている。このため、物体光および参照光の２光束を用いて干渉縞パターンを記録する必要のあるフォトリフラクティブ結晶を用いた場合とは異なり、一光束のみを用いた露光によって、すなわち、空間光変調器２７で表示された第２パターン２８を有機フォトリフラクティブ素子４７に投影することによって、有機フォトリフラクティブ素子４７に第１パターン４８を記録することが可能となる。これにより、表示装置１０内における光路設計を大幅に簡略化することができ、結果として、表示装置１０を大幅に小型化することができる。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、一光束での露光が可能となることから、簡便な構成からなるリレー光学系３０を用いて、空間光変調器２７に表示された第２パターン２８を有機フォトリフラクティブ素子４７に縮小投影することができる。これにより、第２パターン２８よりも短ピッチの縞で構成された第１パターン４８、言い換えると、空間光変調器２７の画素ピッチよりも短ピッチの縞で構成された第１パターン４８で、有機フォトリフラクティブ素子４７を露光することができる。すなわち、本実施の形態によれば、簡便な構成からなるリレー光学系３０を用いることによって表示装置１０が全体として大型化されることを効果的に防止しながら、空間光変調器２７の画素ピッチの制約を受けることなく、表示装置によって表示される像１０が観察され得る視域、すなわち、干渉縞パターンの縞のピッチｐと再生照明光の波長λとを用いて表される「２arcsin(λ/ｐ)°」の角度範囲を効果的に拡大することができる。
【００５６】
加えて、本実施の形態で採用された有機フォトリフラクティブ素子４７は、フォトリフラクティブ結晶と比較して、フレキシブル性を有し且つ大面積化が可能である。このため、表示装置１０の設計の自由度を大幅に拡大させることができ、例えば後述する変形例のように、有機フォトリフラクティブ素子４７を円筒状に構成することも可能となる。
【００５７】
さらに、本実施の形態で採用された有機フォトリフラクティブ素子４７は、ホログラム素子用の材料として最も一般的な部類に属するフォトポリマーと比較して、干渉縞パターンの書き換え、言い換えると記録し直しが可能である点で優れるだけでなく、感度調節によって明るい環境下での第１パターン４８の記録が可能となる。したがって、表示装置１０のケーシング１１の構成を簡略化することや、表示装置１０の配置場所の制約が緩和されて、種々の用途への表示装置１０の適用が可能となる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、リレー光学系３０を介して有機フォトリフラクティブ素子４７に投影される光の光軸と、再生光源４１から有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される光の光軸とが、非平行となっている。このような形態によれば、露光機構３５からの変調光２５ａの進行方向及び／又は再生照明光４５の０次光４５ｂの進行方向とは異なる方向から観察される像８１を再生しやすくすることができる。
【００５９】
さらに、本実施の形態によれば、リレー光学系３０を介して有機フォトリフラクティブ素子４７に投影される変調光２５ａの波長域の中心波長長λＲが、再生光源４１から有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される再生照明光４５の波長域の中心波長λＳとは異なっている。このような形態によれば、有機フォトリフラクティブ素子４７が再生照明光４５の波長λＳに感度を持たないように設定することができ、この場合、再生照明光４５が有機フォトリフラクティブ素子４７に記録される第１パターン４８に影響を及ぼすことが回避され得る。これにより、有機フォトリフラクティブ素子４７へ高精度に第１パターン４８を記録し、所望の像８１を再生することが可能となる。
【００６０】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【００６１】
例えば、上述した実施の形態において、有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の記録と、像８１の再生とが、同時に実施される例を示したが、これに限られない。図５に示された例や、図６および図７に示された例のように、リレー光学系３０を介して有機フォトリフラクティブ素子４７に投射される光２５ａと、再生光源４１からの再生照明光４５とが、有機フォトリフラクティブ素子４７に異なるタイミングで投射されるようにしてもよい。このような変形例では、有機フォトリフラクティブ素子４７をなす有機フォトリフラクティブ材料として、露光を停止した後、すなわち、変調光２５ａの投射を停止した後においても、一定の期間の間または次の露光が開始されるまでの間、直前の露光パターンに対応した屈折率分布が維持される性質を有したメモリ型（保持型）の有機フォトリフラクティブ材料が用いられる。
【００６２】
また、上述した実施の形態では、有機フォトリフラクティブ素子４７が、平板状に構成されて一定の位置に固定して保持される例を示したが、有機フォトリフラクティブ素子４７は、図６および図７に示された例のように曲面状に形成されていてもよいし、図５に示された例のように、帯状に形成されて可撓性を有するようにしてもよい。フォトリフラクティブ結晶を用いた記録媒体とは異なり、有機フォトリフラクティブ材料を用いた有機フォトリフラクティブ素子４７は、加工の自由度が高く、円筒状に形成することや、可撓性を付与すること等が可能となる。
【００６３】
さらに、上述した実施の形態では、空間光変調器２７が一つだけ設けられている例を示したが、図６および図７に示す例のように、複数の空間光変調器２７が一つの表示装置１０に設けられるようにしてもよい。このような例によれば、各空間光変調器２７で表示された第２パターン２８が、有機フォトリフラクティブ素子４７の互いに異なる領域に縮小投影されるようにすることができる。この例によれば、空間光変調器２７の画素数の制約およびピッチの制約によらず、有機フォトリフラクティブ素子４７に大面積の第１パターン４８を記録することができる。なお、有機フォトリフラクティブ材料を用いた有機フォトリフラクティブ素子４７は、フォトリフラクティブ結晶を用いた記録媒体と比較して加工性が良いことから、大面積化することが可能であり、複数の空間光変調器２７を用いることによる第１パターン４８の大面積化にも十分に対応可能である。
【００６４】
ここで、図５に示された変形例、並びに、図６および図７に示された変形例について、説明する。まず、図５に示された変形例では、表示装置１０が、露光機構３５と、有機フォトリフラクティブ素子４７と、再生光源機構４０と、露光機構３５と有機フォトリフラクティブ素子４７とを相対移動させる駆動機構５３と、を有している。図５に示された例において、有機フォトリフラクティブ素子４７は、無端ベルトとして構成された透明な基材１４７ａと、基材１４７ａ上に設けられた有機フォトリフラクティブ材料からなる複数の記録材１４７ｂ１，１４７ｂ２と、を有している。駆動機構５３は、基材１４７ａを架け渡された一対のローラー５３ａ，５３ｂを有している。一対のローラー５３ａ，５３ｂが回転することにより、ベルト状の有機フォトリフラクティブ素子４７が、固定配置された露光機構３５および再生光源機構４０に対して相対移動する。図５に示された例では、露光機構３５によって第１パターン４８を記録された各記録材１４７ｂ１，１４７ｂ２を、駆動機構５３を用いて再生光源機構４０に対面する位置まで移動させて、像８１を再生することができる。
【００６５】
とりわけ、図５に示された例では、有機フォトリフラクティブ素子４７の第１記録材１４７ｂ１が、露光機構３５によって露光され得る位置に配置された際に、第２記録材１４７ｂ２は、再生光源機構４０によって再生光を所定の方向から投射される位置に配置される。したがって、有機フォトリフラクティブ素子４７の第２記録材１４７ｂ２に記録された第１パターン４８によって再生照明光４５を回折し、当該回折によって得られた再生光４５ａで像８１を表示している間に、有機フォトリフラクティブ素子４７の第１記録材１４７ｂ１に第１パターン４８を記録することができる。第２記録材１４７ｂ２を用いた像８１の再生が停止した際に、駆動機構５３によって有機フォトリフラクティブ素子４７を移動させ、次に、第１記録材１４７ｂ１を用いた像８１の再生を行うことができる。第１記録材１４７ｂ１および第２記録材１４７ｂ２に記録される第１パターン４８は、同一でもよいし互いに異なっていても良い。
【００６６】
なお、図５に示された例において、有機フォトリフラクティブ素子４７を挟んで露光機構に対面する位置に、フィルタ素子４９が配置されている。この例で用いられるフィルタ素子４９は、再生光４５ａの透過経路上に位置していないので、再生光４５ａを透過させる機能は必須ではなく、露光機構３５からの変調光２５ａを遮光することができれば十分である。
【００６７】
また、図５に示された例において、駆動機構５３は一例に過ぎず、有機フォトリフラクティブ素子４７の形態に応じて種々の変更が可能である。例えば、枚葉状の複数の有機フォトリフラクティブ素子４７が設けられる場合には、ロボットアームからなる駆動機構によって、枚葉状の各有機フォトリフラクティブ素子４７を露光機構３５や再生光源機構４０に対して移動させるようにしてもよい。また、駆動機構が、固定配置された有機フォトリフラクティブ素子４７に対して、露光機構３５および再生光源機構４０を移動させるようにしてもよい。
【００６８】
さらに、図５に示された例において、有機フォトリフラクティブ素子４７の記録材１４７ｂ１，１４７ｂ２の数量や構成は、特に限定されるものではない。例えば、基材１４７ａと同様に無端ベルト状に形成され、記録材の各領域が別途に露光されるようにしてもよい。
【００６９】
次に、図６および図７に示された変形例について、説明する。まず、図６および図７に示された変形例では、表示装置１０が、露光機構３５と、円筒状の有機フォトリフラクティブ素子４７と、再生光源機構４０と、露光機構３５と有機フォトリフラクティブ素子４７とを相対移動させる駆動機構５５と、を有している。駆動機構５５は、円筒状の有機フォトリフラクティブ素子４７を、円筒状の中心軸線を中心として回転させる。
【００７０】
露光機構３５は、複数の空間光変調器２７と、各空間光変調器２７に対応して設けられたリレー光学系３０と、を有している。図６によく示されているように、各空間光変調器２７で表示された第２パターン２８は、有機フォトリフラクティブ素子４７の互いに異なる領域に縮小投影されることになる。図６に示された例では、有機フォトリフラクティブ素子４７の円筒状の軸線方向に三つの空間光変調器２７を配列してなる空間光変調器２７の列が、有機フォトリフラクティブ素子４７の円周方向に二列配置されている。有機フォトリフラクティブ素子４７の円筒状の軸線方向に沿った空間光変調器２７の二つの列は、一つの空間光変調器２７の当該軸線方向に沿った長さ半の分だけ、当該軸線方向にずれて配置されている。
【００７１】
この例において、各空間光変調器２７の第２パターン２８が、図３および図４におけるＹ軸方向に沿った縦寸法およびＸ軸方向に沿った横寸法を５０％に縮小されるようにして、有機フォトリフラクティブ素子４７に投影されるとすると、図６に示すように、有機フォトリフラクティブ素子４７上の千鳥状に配列された六つの領域２４７ａが露光されるようになる。千鳥状に配列された六つの領域２４７ａへの第１パターン４８の記録が終了すると、駆動機構５５によって有機フォトリフラクティブ素子４７を回転させ、より具体的には、一つの領域２４７ａがその円周方向に沿った長さ分だけ円周方向にずれるように有機フォトリフラクティブ素子４７を回転させ、再び、露光機構３５を用いた有機フォトリフラクティブ素子４７への第１パターン４８の記録を行う。この再度の露光によって第１パターン４８を記録される領域は、前の露光で第１パターン４８を記録された千鳥状に配列された六つの領域２４７ａに円周方向に隣接する、千鳥状に配列された六つの別の領域２４７ｂとなる。すなわち、この例によれば、二回以上の露光を行うことによって、有機フォトリフラクティブ素子４７の面状の領域に大面積の第１パターン４８を記録することができる。
【００７２】
一方、再生光源機構４０は、再生照明光４５を射出する再生光源４１と、円筒状の有機フォトリフラクティブ素子４７内に配置された反射部材５７と、を有している。反射部材５７は円錐状に形成され、円筒状からなる有機フォトリフラクティブ素子４７の内部に向けて射出される再生照明光４５の進行方向を変化させて、当該再生照明光４５を有機フォトリフラクティブ素子４７へ投射するようになっている。このような構成によれば、有機フォトリフラクティブ素子４７の概ね半周分の内面に向けて、再生照明光を照射することができ、これにより、円筒状からなる有機フォトリフラクティブ素子４７の外部に大きな像８１を再生することができる。
【００７３】
なお、図６および図７に示された例に対しても種々のさらなる変更が可能である。例えば、第２パターン２８から第１パターン４８への縮小率は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。同様に、空間光変調器２７の数量や配列も一例に過ぎず、適宜変更が可能である。また、図５に示された変形例と同様に、有機フォトリフラクティブ素子４７を挟んで露光機構３５と対面する位置に、変調光４５ａを吸収可能なフィルタ素子４９を設けるようにしてもよい。
【００７４】
再び、上述した実施の形態に対する別の変形例について説明する。上述した実施の形態において、第１パターン４８が、第２パターン２８を相似的に縮小したパターンとなっている例を示したが、これに限られない。すなわち、第１パターン４８に対する第２パターン２８の比率が、リレー光学系３０の光軸、すなわち、図１における直線方向Ｌａと直交する面上に画成される互いに交差する第１方向および第２方向の間で、異なるようにしてもよい。すなわち、図２および図３に示すように、空間光変調器２７の像形成面２７ａおよび有機フォトリフラクティブ素子４７の記録面４７ａ上に、互いに直交する第１方向としてのＸ軸方向と第２方向としてのＹ軸方向とを定義した場合、第１パターン４８の第２パターン２８に対するＸ軸方向への比率と、第１パターン４８の第２パターン２８に対するＹ軸方向への比率と、が異なるようにしてもよい。このような変形例を実現するためのリレー光学系３０として、柱状のレンズを用いることができる。
【００７５】
人間の目の視域は、縦方向よりも横方向（両目の並ぶ方向）に広くなる。したがって、通常の観察において人間の両面を結ぶ方向と平行な方向（一般的には横方向）における視域を大きく確保すべく、この方向において第１パターン４８に対して第２パターン２８を積極的に縮小することが有効である。一方、通常の観察において人間の両面を結ぶ方向と直交する方向（一般的には縦方向）については、両目を結ぶ方向と同様のレベルにて、第１パターン４８に対して第２パターン２８を積極的に縮小しなくともよい。このような変形例を、例えば上述した図６および図７に示された変形例に適用したとすると、空間光変調器２７の配列が簡略され、表示装置１０の小型化を図ることができる。
【００７６】
さらに、上述した実施の形態においては、再生光源機構４０が、単色の再生照明光４５を有機フォトリフラクティブ素子４７に投射するように構成された例を示したが、これに限られない。再生光源機構４０が、互いに異なる波長域の光を生成する複数の再生光源４１を含むように構成されてもよい。このような変形例によれば、単一の再生光源４１を用いた場合には再現することのできない色を加法混色によって再現し、当該色にて像８１を再生することが可能となる。また、像８１を複数色にて再生すること、さらには、像８１をフルカラーで再生することも可能となる。
【００７７】
ここで、像８１をフルカラーで再生するための複数の例について説明しておく。まず、第１の方法として、有機フォトリフラクティブ素子４７を平面的に領域分割し、分割された各領域に、第１波長域の光（例えば赤色を担う光）、第２波長域の光（例えば緑色を担う光）および第３波長域の光（例えば青色を担う光）のいずれかを回折するための第１パターン４８をそれぞれ記録する。各領域に対応する第１パターンを記録する際には、有機フォトリフラクティブ素子４７の領域分割に対応して、空間光変調器２７も同様に領域分割し、空間光変調器２７の各領域が、第１波長域の光、第２波長域の光および第３波長域の光のいずれかを回折するための第１パターン４８に対応した第２パターン２８を表示する。各波長域の光を回折するための第１パターン４８は、同一波長の照明光２５および変調光２５を用いて、有機フォトリフラクティブ素子４７に同時に記録され得る。再生光源機構４０からは、第１波長域の光、第２波長域の光および第３波長域の光、あるいは、これらの光をすべて含む白色光を有機フォトリフラクティブ素子４７に投射するようにするとともに、透過型ホログラムとして機能する有機フォトリフラクティブ素子４７に、カラーフィルタを重ねて配置しておく。これにより、有機フォトリフラクティブ素子４７の各領域を回折して透過した光のうち、当該領域に対応した波長域の光のみがカラーフィルタを透過し得るようにする。カラーフィルタを透過して各波長域の光によって再生される像が重なり合い、一つの像８１がカラーで表示されるようになる。
【００７８】
第２の方法としては、有機フォトリフラクティブ素子４７の一つの有機フォトリフラクティブ材料からなる記録材に、第１波長域の光を回折するための第１パターンと、第２波長域の光を回折するための第１パターンと、第３波長域の光を回折するための第１パターンと、の三つのパターンを重ねて記録する方法である。この第２の方法では、記録材をなす有機フォトリフラクティブ材料への三種類の第１パターンの記録は、互いに異なる波長域の変調光２５ａを用いて行うことができる。
【００７９】
また、第３の方法としては、有機フォトリフラクティブ素子４７が、有機フォトリフラクティブ材料からなる記録材を三層重ねて含むようにし、各記録材に、第１波長域の光、第２波長域の光および第３波長域の光のいずれかを回折するための第１パターンをそれぞれ記録する。この第３の方法では、三つの記録材の波長感度域を変化させておき、各記録材の感度に対応した互いに異なる波長域の変調光を用いて、三つの記録材のそれぞれへ第１パターンを記録することができる。
【００８０】
さらに、上述した実施の形態では、空間光変調器２７の第２パターン２８が、第１変調領域２８ａおよび第２変調領域２８ｂから構成される例を示した。すなわち、空間光変調器２７によって実現される変調が二値変調である例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、空間光変調器２７によって多値変調が実現されるよう第２パターン２８が構成されていてもよい。
【００８１】
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 表示装置
２０ 記録光源機構
２１ 記録光源
２５ 照明光
２５ａ 変調光
２７ 空間光変調器
２７ａ 画像形成面、入射面
２８ 第２パターン
２９ｂ 制御手段
３０ リレー光学系
３１ 第１レンズ
３３ 第２レンズ
３５ 露光機構
４０ 再生光源機構
４１ 再生光源
４５ 再生照明光
４５ａ 再生光
４５ｂ ０次透過光
４７ 有機フォトリフラクティブ素子
４７ａ 記録面
４８ 第１パターン
５３，５５ 駆動機構
８１ 像
１４７ａ 基材
１４７ｂ１，１４７ｂ２ 記録材
２４７ａ，２４７ｂ 領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像を表示する表示装置であって、
再生光源と、
再生光源からの再生照明光を回折して像を再生する第１パターンが記録される有機フォトリフラクティブ素子と、
前記有機フォトリフラクティブ素子を露光して前記有機フォトリフラクティブ素子に前記第１パターンを記録する露光機構と、を備え、
前記露光機構は、
前記第１パターンに対応した第２パターンを表示する空間光変調器と、
前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子との間に配置されたリレー光学系であって、前記空間光変調器で表示される前記第２パターンを前記有機フォトリフラクティブ素子に縮小投影するリレー光学系と、を有する、表示装置。
【請求項２】
前記リレー光学系は、前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子とを結ぶ直線上に配置された第１レンズおよび第２レンズを有し、
前記空間光変調器、前記有機フォトリフラクティブ素子、前記第１レンズおよび前記第２レンズは、４ｆ光学系を構成するように、配置されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の光軸と、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の光軸と、は非平行である、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の波長域の中心波長は、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の波長域の中心波長とは異なる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記空間光変調器が複数設けられており、
各空間光変調器で表示された第２パターンは、前記有機フォトリフラクティブ素子の互いに異なる領域に縮小投影される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記有機フォトリフラクティブ素子と前記リレー光学系および前記空間光変調器とを相対移動させる駆動機構を、さらに備え、
前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光と、前記再生光源からの前記再生照明光とが、前記有機フォトリフラクティブ素子に異なるタイミングで投射される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１】
像を表示する表示装置であって、
再生光源と、
再生光源からの再生照明光を回折して像を再生する第１パターンが記録される有機フォトリフラクティブ素子と、
前記有機フォトリフラクティブ素子を露光して前記有機フォトリフラクティブ素子に前記第１パターンを記録する露光機構と、を備え、
前記露光機構は、
前記第１パターンに対応した第２パターンを表示する空間光変調器と、
前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子との間に配置されたリレー光学系であって、前記空間光変調器で表示される前記第２パターンを前記有機フォトリフラクティブ素子に縮小投影するリレー光学系と、を有する、表示装置。
【請求項２】
前記リレー光学系は、前記空間光変調器と前記有機フォトリフラクティブ素子とを結ぶ直線上に配置された第１レンズおよび第２レンズを有し、
前記空間光変調器、前記有機フォトリフラクティブ素子、前記第１レンズおよび前記第２レンズは、４ｆ光学系を構成するように、配置されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の光軸と、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の光軸と、は非平行である、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光の波長域の中心波長は、前記再生光源から前記有機フォトリフラクティブ素子に投射される光の波長域の中心波長とは異なる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記空間光変調器が複数設けられており、
各空間光変調器で表示された第２パターンは、前記有機フォトリフラクティブ素子の互いに異なる領域に縮小投影される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記有機フォトリフラクティブ素子と前記リレー光学系および前記空間光変調器とを相対移動させる駆動機構を、さらに備え、
前記リレー光学系を介して前記有機フォトリフラクティブ素子に投影される光と、前記再生光源からの前記再生照明光とが、前記有機フォトリフラクティブ素子に異なるタイミングで投射される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１４２０５（Ｐ２０１３−１１４２０５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２５４６（Ｐ２０１１−２６２５４６）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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