電子全息顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在使用多個空間光調制元件將立體再生像的像尺寸進行放大時，能夠不失去縱向的視差地顯示無欠缺的立體再生像的電子全息顯示裝置。電子全息顯示裝置(1)的特征在于具備：光照射單元(10)；多個偏振光束分光器(20)；多個空間光調制元件(30)，其空開給定間隔地排列，并對從偏振光束分光器(20)垂直地入射的光進行調制；放大光學系統(tǒng)(40)；和縮小光學系統(tǒng)(50)，放大光學系統(tǒng)(40)具備第1透鏡陣列(41)和第2透鏡陣列(42)，縮小光學系統(tǒng)(50)具備第3透鏡(51)和第4透鏡(52)，在將空間光調制元件(30)間的間隔與空間光調制元件(30)的大小的比設為k、將第1透鏡的焦距設為f0的情況下，空間光調制元件(30)與第1透鏡陣列(41)的間隔a為a＝(k+2)f0/(k+1)。
【專利說明】
電子全息顯不裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用電子生成的全息圖(干涉條紋)來顯示立體再生像的電子全息顯示裝置。

【背景技術】
[0002]當前，使用眼鏡的雙視點立體電視、立體電影正在得到普及，也正在開發(fā)不需要眼鏡的多視點立體顯示器。但是，雙視點或者多視點的立體顯示方式，僅使用了立體視覺因素(雙眼視差、輻輳、焦點調節(jié)、運動視差)的一部分，尤其是沒有焦點調節(jié)效果，所以若觀看利用這些方式所顯示的立體影像，則據(jù)說存在如下問題:產(chǎn)生疲勞，或產(chǎn)生頭痛等。
[0003]另一方面，基于電子全息的立體影像，因為滿足全部所述的立體視覺因素，所以自然被認為能夠提供對人體沒有負擔的立體影像。對于該電子全息而言，通過使用CCD(電荷親合元件:Charge Coupled Device)等的電氣攝像元件直接拍攝全息圖的方法、或根據(jù)被攝體的三維的空間信息計算全息圖的CGH(計算機全息圖-Computer GeneratedHologram)來取得全息圖的數(shù)據(jù)，通過液晶面板等的空間光調制元件(SLM:Spatial LightModulator)來顯示該全息圖，由此顯示立體再生像。
[0004]在先技術文獻
[0005]非專利文獻
[0006]非專利文獻1:Y.Takaki and Y.Tanemoto，“Frameless hologram display moduleemploying resolut1n redistribut1n optical system，，，Proc.SPIE，vol.7619，761902，2010 年


【發(fā)明內容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]這里，在使用了所述的空間光調制元件的電子全息顯示裝置中，因為用一個空間光調制元件能夠顯示的立體再生像的像尺寸較小，所以近來考慮排列多個空間光調制元件的方法。但是，不能如圖4(a)所示，使多個空間光調制元件130彼此密接而無間隙地排列，例如如圖4(b)所示，需要使各個空間光調制元件空開該空間光調制元件的大小的3倍以上的間隔來進行排列，所以存在如下問題:立體再生像有些地方欠缺。
[0009]為了解決上述問題，存在例如非專利文獻I的方法，但在該方法中存在如下問題:失去了縱向的視差。此外，由于模塊的外框的厚度，雖然可能是微小的量，但在原理上存在如下問題:立體再生像有些地方欠缺。
[0010]本發(fā)明鑒于這種情況而作，課題在于提供一種電子全息顯示裝置，在使用多個空間光調制元件來擴大立體再生像的像尺寸時，能夠不失去縱向的視差地顯示沒有欠缺的立體再生像。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]為了解決所述課題，技術方案I所涉及的電子全息顯示裝置是根據(jù)電子生成的全息圖來顯示立體再生像的電子全息顯示裝置，具備:光照射單元，其照射平行光；多個偏振光束分光器，其使從所述光照射單元照射的光中的一部分偏振光分量的光反射并且使其他偏振光分量的光透過，并且使來自反射的方向的光透過；多個空間光調制元件，其面向所述偏振光束分光器的每一個而空開給定間隔地排列在同一平面上，并對由所述偏振光分光器反射并垂直地入射的光進行調制而射出；放大光學系統(tǒng)，其放大從所述多個空間光調制元件射出并透過了所述多個偏振光束分光器的光的光束直徑；和縮小光學系統(tǒng)，其縮小從所述放大光學系統(tǒng)射出的光的光束直徑，所述放大光學系統(tǒng)具備:第I透鏡陣列，其配置在所述空間光調制元件的射出側，并且與該空間光調制元件的每一個相對應地在同一平面上排列了多個透鏡；和第2透鏡陣列，其配置在所述第I透鏡陣列的射出側，并且與構成該第I透鏡陣列的透鏡的每一個相對應地在同一平面上排列多個透鏡，并且具有比該第I透鏡陣列大的焦距，所述縮小光學系統(tǒng)具備:第3透鏡，其配置在所述第2透鏡陣列的射出側，并且具有能夠入射從該第2透鏡陣列射出的光的孔徑；和第4透鏡，其配置在所述第3透鏡的射出側，并且具有比該第3透鏡小的焦距，在將所述空間光調制元件間的間隔與所述空間光調制元件的大小的比設為k，將所述第I透鏡的焦距設為&的情況下，所述空間光調制元件與所述第I透鏡陣列的間隔a為a = (k+2)f0/(k+l)。
[0013]具備這種結構的電子全息顯示裝置若從光照射單元照射的平行光入射到多個偏振光束分光器，則根據(jù)其偏振光分量進行分離，僅給定偏振光分量(例如S偏振光)的光被向多個空間光調制元件反射。如此由偏振光束分光器反射的光垂直地入射到相對應的空間光調制元件，由該空間光調制元件根據(jù)全息圖的數(shù)據(jù)進行調制。此外，由空間光調制元件進行了調制的光透過偏振光束分光器而入射到放大光學系統(tǒng)，由該放大光學系統(tǒng)將光束放大。據(jù)此，空間光調制元件的再生像被放大從而再生像間的間隙消失，相鄰的再生像彼此連結。而且，由放大光學系統(tǒng)放大了光束的光入射到縮小光學系統(tǒng)，由該縮小光學系統(tǒng)將光束縮小。據(jù)此，與放大光學系統(tǒng)所進行的像尺寸的放大作為交換而變窄的再生像的可視角度被再次放大。
[0014]此外，電子全息顯示裝置利用空間光調制元件間的間隔與空間光調制元件的大小的比k和第I透鏡陣列的焦距&的關系設定了多個空間光調制元件與第I透鏡陣列的間隔a，因此能夠使由放大光學系統(tǒng)進行了放大的再生像(實像)成像在第2透鏡陣列的位置處，并能夠使從空間光調制元件射出的光無遺漏地入射到第2透鏡陣列。
[0015]此外，在技術方案I所涉及的電子全息顯示裝置中，技術方案2所涉及的電子全息顯示裝置構成為，第2透鏡陣列的焦距與第I透鏡陣列的焦距的比和第4透鏡的焦距與第3透鏡的焦距的比相等。
[0016]具備這種結構的電子全息顯示裝置，通過使放大光學系統(tǒng)的放大倍率和縮小光學系統(tǒng)的縮小倍率相等，從而能夠使基于多個空間光調制元件的再生像以原樣的像尺寸連結來進行顯示。
[0017]此外，在技術方案I所涉及的電子全息顯示裝置中，技術方案3所涉及的電子全息顯示裝置構成為，第2透鏡陣列的焦距與第I透鏡陣列的焦距的比和第4透鏡的焦距與第3透鏡的焦距的比不同。
[0018]具備這種結構的電子全息顯示裝置，通過使放大光學系統(tǒng)的放大倍率和縮小光學系統(tǒng)的縮小倍率不同，從而能夠以將基于多個空間光調制元件的再生像的像尺寸進行了放大或者縮小的狀態(tài)連結來進行顯示。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)技術方案I所涉及的發(fā)明，即使在將多個空間光調制元件空開給定間隔進行了排列的情況下，也能夠不失去縱向的視差，與無間隙地排列了該多個空間光調制元件的情況同樣地顯示無欠缺的立體再生像。
[0021]根據(jù)技術方案2所涉及的發(fā)明，能夠以與基于空間光調制元件的原始再生像相同的像尺寸以及相同的可視角度顯示無欠缺的立體再生像。
[0022]根據(jù)技術方案3所涉及的發(fā)明，能夠以與基于空間光調制元件的原始再生像不同的像尺寸以及不同的可視角度顯示無欠缺的立體再生像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的電子全息顯示裝置的整體結構的立體圖。
[0024]圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式所涉及的電子全息顯示裝置中的各結構的設置位置以及立體再生像的顯示位置的俯視圖。
[0025]圖3是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的電子全息顯示裝置的動作的流程圖。
[0026]圖4是表示現(xiàn)有技術所涉及的電子全息顯示裝置的空間光調制元件的示意圖，(a)是表示無間隙地排列了多個空間光調制元件的狀態(tài)的立體圖，(b)是表示空開給定間隔排列了多個空間光調制元件的狀態(tài)的立體圖。

【具體實施方式】
[0027]電子全息顯示裝置的結構
[0028]參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式所涉及的電子全息顯示裝置的結構。以，首先參照圖1說明了電子全息顯示裝置的各結構之后，參照圖2說明電子全息顯示裝置的各結構的設置位置以及立體再生像的顯示位置。另外，在以下的說明中，對于同一結構，標注同一名稱以及符號，并且省略詳細說明。此外，各圖所示的電子全息顯示裝置的各結構，存在夸大地表示了尺寸、設置間隔的情況。
[0029]電子全息顯示裝置I使用電子生成的全息圖來顯示立體再生像。S卩，電子全息顯示裝置I按照從未圖示的全息圖生成單元輸入的數(shù)據(jù)來顯示全息圖，對該全息圖照射再生照明光，由此顯示立體再生像。另外，在以下的說明中，存在將“立體再生像”簡單地省略為“再生像”來表示的情況。
[0030]這里，輸入到電子全息顯示裝置I的全息圖的生成方法并無特別限定，如上所述，可以輸入通過CXD等直接拍攝的全息圖，或者也可以輸入通過CGH在計算機上生成的全息圖。此外，輸入到電子全息顯示裝置I的全息圖，是通過半波帶片(half zone plate)法將從被攝體漫射的光限制為一半而生成的，以如下情況為前提:在后述的第I空間濾波器43或者第2空間濾波器53中，通過單邊帶法來去除物光以外的不需要的光。
[0031]這里如圖1所示，電子全息顯示裝置I具備光照射單元10、偏振光束分光器20、空間光調制元件30、放大光學系統(tǒng)40和縮小光學系統(tǒng)50。以下，對于電子全息顯示裝置I的各結構進行說明。
[0032]光照射單元10用于對全息圖照射成為再生照明光的平行光。如圖1所示，光照射單元10配置在偏振光束分光器20的側方，構成為對多個偏振光束分光器20的每一個照射平行光。據(jù)此，光照射單元10經(jīng)由偏振光束分光器20，能夠使給定偏振光分量的光(這里是S偏振光)相對于空間光調制元件30垂直地入射。作為光照射單元10的具體例，只要是能夠照射相干性優(yōu)異的平行光，則沒有特別限定，例如能夠使用氦氖激光器、氬離子激光器、氪離子激光器、氦-鎘激光器、釹-YAG(NchYAG)激光器、半導體激光器、紅寶石激光器等。
[0033]偏振光束分光器20用于根據(jù)偏振光分量來分離入射光。如圖1所不，偏振光束分光器20在空間光調制元件30的射出側與該空間光調制元件30對應地配置有多個(這里是9個)。此外，如圖1所示，偏振光束分光器20配置為各自的中心與相對應的空間光調制元件30的光軸一致。而且，偏振光束分光器20使從配置在側方的光照射單元10射出的平行光中的一部分偏振光分量例如P偏振光直接透過，并且使其他偏振光分量例如S偏振光向相對應的空間光調制元件30反射，將平行光分離為2個。此外，偏振光束分光器20使來自反射的方向的光透過，即，使來自空間光調制元件30的光透過。
[0034]這里，在圖1中圖示了多個偏振光束分光器20在同一平面上配置為二維狀的狀態(tài)，但實際上，偏振光束分光器20在光軸方向上以給定個為單位錯開地配置(參照后述的圖2)。據(jù)此，如圖1所示，能夠使來自配置在側方的光照射單元10的光到達所有的空間光調制元件30。作為偏振光束分光器20的具體例，例如能夠使用在45°直角棱鏡的斜面涂敷電介質偏振膜而粘接成的立方體狀的形態(tài)等。
[0035]空間光調制元件30用于按照表示全息圖的數(shù)據(jù)，對入射光進行空間調制。空間光調制元件30例如是具備多個像素的反射型液晶面板，如圖1所示，對應于偏振光束分光器20的每一個，在同一平面上相互空開給定間隔地排列多個(這里是9個)。而且，空間光調制元件30通過按照從未圖示的全息圖生成單元輸入的數(shù)據(jù)分別顯示全息圖，從而對由偏振光束分光器20反射而垂直地入射的光進行調制，作為再生光(衍射光)而射出。
[0036]這里，關于空間光調制元件30，如圖1所示，排列在同一平面上的各個空間光調制元件30顯示與各個位置對應的全息圖的一部分。也就是說，在空間光調制元件30中從未圖示的全息圖生成單元輸入表示與各個位置對應的全息圖的一部分的數(shù)據(jù)，而不是表示全息圖的整體的數(shù)據(jù)。而且，空間光調制元件30構成為，通過各自分擔顯示全息圖的一部分，從而由多個空間光調制元件30顯示一個全息圖。
[0037]具體而言，空間光調制元件30通過分別顯示全息圖的一部分，從而使入射光的偏振光面按每個像素旋轉來進行空間光調制，將該調制后的光作為再生光，對偏振光束分光器20射出。此時，空間光調制元件30將通過偏振光束分光器20進行了分離而入射的P偏振光向S偏振光進行偏振光變換，向偏振光束分光器20進行反射。而且，如此從空間光調制元件30反射的S偏振光透過偏振光束分光器20而入射到放大光學系統(tǒng)40的第I透鏡陣列41。
[0038]放大光學系統(tǒng)40用于放大再生像的像尺寸。如圖1所示，放大光學系統(tǒng)40通過放大從空間光調制元件30射出并透過了偏振光束分光器20的光的光束直徑，來放大再生像的像尺寸。這里如圖1所示，放大光學系統(tǒng)40具備第I透鏡陣列41、第2透鏡陣列42和第I空間濾波器43。
[0039]第I透鏡陣列41用于對來自空間光調制元件30的光進行聚光。如圖1所示，第I透鏡陣列41空開給定間隔a配置在空間光調制元件30的射出側。如后所述，該給定間隔a根據(jù)第I透鏡陣列41的焦距&和第2透鏡陣列42的焦距f 1來決定，詳細說明后述。
[0040]如圖1所示，第I透鏡陣列41由與空間光調制元件30相對應地在同一平面上排列為陣列狀的多個(這里是9個)透鏡411構成。這里如圖1所示，該透鏡411由長方形的透鏡構成，并與相鄰的透鏡411無間隙地配置。此外，如圖1所示，第I透鏡陣列41被配置為各個透鏡411的光軸與相對應的空間光調制元件30的光軸一致。而且，如圖1所示，第I透鏡陣列41的各個透鏡411對從空間光調制元件30射出并透過了偏振光束分光器20的光進行聚光，并對第2透鏡陣列42的各個透鏡421射出。
[0041]第2透鏡陣列42用于使來自第I透鏡陣列41的光平行化。第2透鏡陣列42空開給定間隔fo+fiK置在第I透鏡陣列41的射出側。如圖1所示，該給定間隔f C^f1分別表示第I透鏡陣列41的焦距&和第2透鏡陣列42的焦距f i。
[0042]如圖1所示，第2透鏡陣列42由與空間光調制元件30相對應地在同一平面上排列為陣列狀的多個(這里是9個)透鏡421構成。這里如圖1所示，該透鏡421由長方形的透鏡構成，并與相鄰的透鏡421無間隙地配置。此外，如圖1所示，第2透鏡陣列42被配置為各個透鏡421的光軸與相對應的第I透鏡陣列41的透鏡411的光軸一致。而且，如圖1所示，第2透鏡陣列42的各個透鏡421對從第I透鏡陣列41的透鏡411射出的光進行平行化，并對縮小光學系統(tǒng)50的第3透鏡51射出。
[0043]這里，放大光學系統(tǒng)40的放大倍率通過第2透鏡陣列42的焦距^與第I透鏡陣列41的焦距&的比來決定。而且，構成第2透鏡陣列42的各個透鏡421的焦距f i構成為大于構成第I透鏡陣列41的各個透鏡411的焦距據(jù)此，放大光學系統(tǒng)40能夠將再生像的像尺寸放大成與第2透鏡陣列42的焦距4和第I透鏡陣列41的焦距f C1的比相應的量。
[0044]第I空間濾波器43用于從再生光中去除物光以外的不需要的光。如圖1所示，第I空間濾波器43配置在第I透鏡陣列41的后側焦平面以及第2透鏡陣列42的前側焦平面。此外，如圖1所示，在第I空間濾波器43中，與第I透鏡陣列41的透鏡411對應地形成了多個(這里是9個)開口部431。
[0045]第I空間濾波器43中形成的多個開口部431基于空間光調制元件30的像素間隔g和焦距4、以及表示從未圖示的全息圖生成單元輸入到空間光調制元件30中的全息圖的數(shù)據(jù)而形成。即，在本發(fā)明所涉及的電子全息顯示裝置I的空間光調制元件30中，輸入表示如上所述通過半波帶片法將從被攝體漫射的光限制為一半而生成的全息圖的數(shù)據(jù)。與此相對應地，在第I空間濾波器43中，在全息圖生成時光不受限制的一側形成了開口部431。據(jù)此，第I空間濾波器43能夠通過所述的開口部431而使物光(O次衍射光)通過，并由該開口部431以外的部分遮斷不需要的光(共軛光、透過光、物光.共軛光.透過光的高次光)。另外，將這樣遮斷不需要的光而僅取出物光的方法稱為單邊帶法。而且，作為在本發(fā)明中使用的半波帶片法和單邊帶法，可以使用例如JP “特開2009-63682號公報”中所提出的方法。
[0046]縮小光學系統(tǒng)50用于縮小再生像的像尺寸。如圖1所示，縮小光學系統(tǒng)50通過放大從放大光學系統(tǒng)40射出的光的光束直徑，來縮小再生像的像尺寸。另外，這樣使用縮小光學系統(tǒng)50使由所述的放大光學系統(tǒng)40進行了放大的光束直徑再次縮小是因為，若不改變像素數(shù)而由所述的放大光學系統(tǒng)40僅放大再生像的像尺寸，則作為交換，再生像的可視角度會變窄的緣故。因此，通過在放大光學系統(tǒng)40的射出側配置縮小光學系統(tǒng)50來縮小再生像的像尺寸，從而能夠將與放大光學系統(tǒng)40所進行的像尺寸的放大作為交換而變窄的再生像的可視角度再次放大。這里如圖1所示，縮小光學系統(tǒng)50具備第3透鏡51、第4透鏡52和第2空間濾波器53。
[0047]第3透鏡51用于對來自第2透鏡陣列42的光進行聚光。如圖1所示，第3透鏡51空開給定間隔b配置在第2透鏡陣列42的射出側。該給定間隔b沒有特別限定，可以采用任意的值。
[0048]如圖1所示，第3透鏡51具有從第2透鏡陣列42射出的光能夠入射的大小的孔徑。此外，如圖1所示，第3透鏡51被配置為該第3透鏡51的光軸與配置于第2透鏡陣列42的中心的透鏡421的光軸一致。而且，第3透鏡51對從第2透鏡陣列42射出的光進行聚光，并對第4透鏡52射出。
[0049]第4透鏡52用于使來自第3透鏡51的光平行化。如圖1所示，第4透鏡52空開給定間隔4+&配置在第3透鏡51的射出側。如圖1所示，該給定間隔f2、f3分別表示第3透鏡51的焦距f2和第4透鏡52的焦距f 30
[0050]如圖1所示，第4透鏡52具有從第3透鏡51射出的光能夠入射的大小的孔徑。此外，如圖1所示，第4透鏡52被配置為該第4透鏡52的光軸與第3透鏡51的光軸一致。而且，第4透鏡52使從第3透鏡51射出的光平行化而射出。
[0051]這里，縮小光學系統(tǒng)50的縮小倍率通過第4透鏡52的焦距&與第3透鏡51的焦距4的比來決定。而且，第4透鏡52的焦距f3構成為小于第3透鏡51的焦距f2。據(jù)此，縮小光學系統(tǒng)50能夠將再生像的像尺寸縮小成與第4透鏡52的焦距f3和第3透鏡51的焦距f2的比相應的量。
[0052]第2空間濾波器53用于從再生光中去除物光以外的不需要的光。如圖1所示，第2空間濾波器53配置在第3透鏡51的后側焦平面以及第4透鏡52的前側焦平面。此外，如圖1所示，在第2空間濾波器53中，與第3透鏡51相對應地形成了開口部531。
[0053]第2空間濾波器53中形成的開口部531與所述的第I空間濾波器43同樣地，用于通過單邊帶法來遮斷不需要的光而僅取出物光。這里，第2空間濾波器53的結構，除了開口部531的數(shù)量之外，與所述的第I空間濾波器43相同，所以省略詳細的說明。這里，在圖1中，作為從再生光中去除不需要的光的空間濾波器，設置了第I空間濾波器43以及第2空間濾波器53這兩者，但只要具備任意一者即可。
[0054][各結構的設置位置以及再生像的顯示位置]
[0055]以下，參照圖2來說明電子全息顯示裝置I的各結構的設置位置以及再生像的顯示位置。這里，以下作為一例說明:空間光調制元件30的大小h與空間光調制元件30間的間隔g的關系為1: 3、并且對基于空間光調制元件30的再生像進行等倍顯示的情況下的電子全息顯示裝置I的各結構的設置位置以及再生像的顯示位置。另外，如圖2所示，所謂空間光調制元件30的大小h意味著空間光調制元件30的縱橫的寬度。此外，空間光調制元件30的形狀這里假設為正方形，并以縱橫的寬度都是h為前提。此外，圖2是示意性圖示了電子全息顯示裝置I的各結構的設置位置的圖，所以與實際的設置位置不同。
[0056]首先，電子全息顯示裝置I將第I透鏡陣列41的焦距&和第2透鏡陣列42的焦距4設為以下的式(I)所示的關系。
[0057]f1= (1+g/h)f ?…式(I)
[0058]這里，所述的式⑴中的“Ι+g/h”表示放大光學系統(tǒng)40的放大倍率。在設“g/h=k”的情況下，該放大光學系統(tǒng)40的放大倍率能夠用“k+Ι”來表示。
[0059]而且，如上所述，在將空間光調制元件30的大小h與空間光調制元件30間的間隔g的關系設為1: 3的情況下，由所述的式(I)，成為I1=Af Λ因此，在圖2的例子中，將第2透鏡陣列42的焦距設為第I透鏡陣列41的焦距匕的4倍，將放大光學系統(tǒng)40的放大倍率設為4倍。另外，例如在將空間光調制元件30的大小h與空間光調制元件30間的間隔g的關系設為1:1的情況下，由所述的式(I)，將第2透鏡陣列42的焦距設為第I透鏡陣列41的焦距&的2倍、將放大光學系統(tǒng)40的放大倍率設為2倍即可。
[0060]此外，電子全息顯示裝置I將空間光調制元件30與第I透鏡陣列41的間隔a設為以下的式⑵所示的值。
[0061]a = fο (f0+fi) /fi
[0062]= (k+2)f0/(k+l)…式(2)
[0063]這里，如上所述在放大光學系統(tǒng)40的放大倍率“k+Ι”為4倍的情況下，由所述的式(2)，成為“&=1.25&”。因此，在圖2的例子中，將空間光調制元件30與第I透鏡陣列41的間隔a設為第I透鏡陣列41的焦距&的1.25倍。
[0064]據(jù)此，基于空間光調制元件30的再生像，通過放大光學系統(tǒng)40被放大為4倍，并且如圖2所示，從Ptl的位置移動到P 2的位置。而且，如圖2所示，如此通過放大光學系統(tǒng)40而放大為4倍的再生像在第2透鏡陣列42的位置P2處排列為瓷磚狀進行連結，所以空間光調制元件30間的間隙所引起的像的欠缺消失。
[0065]接下來，電子全息顯示裝置I將第3透鏡51的焦距f2和第4透鏡52的焦距f 3設為以下的式(3)所示的關系。
[0066]f3= {h/(h+g)} f f 式(3)
[0067]這里，所述的式(3)中的“h/(h+g) ”表示縮小光學系統(tǒng)50的縮小倍率。在設為“g/h = k”的情況下，該縮小光學系統(tǒng)50的縮小倍率能夠用“ I/ (k+Ι) ”來表示。
[0068]而且，如上所述，在將空間光調制元件30的大小h與空間光調制元件30間的間隔g的關系設為1: 3的情況下，由所述的式(3)，成為“f3=0.25f2”。因此，在圖2的例子中，將第4透鏡52的焦距f3設為第3透鏡51的焦距f 2的0.25倍，將縮小光學系統(tǒng)50的縮小倍率“l(fā)/(k+l) ”設為0.25倍。
[0069]據(jù)此，由放大光學系統(tǒng)40進行了放大的再生像，由縮小光學系統(tǒng)50縮小為0.25倍，并且如圖2所示，從P2的位置移動到P 3的位置。而且，如圖2所示，如此由縮小光學系統(tǒng)50縮小為0.25倍的再生像在從第4透鏡52空開間隔c的位置P3處排列為瓷磚狀進行連結，并且顯示與將原空間光調制元件30無間隙地排列了的情況同樣的像尺寸的再生像。另外，第2透鏡陣列42與第3透鏡51的間隔b并無特別限定，可以設為任意的值。此外，第4透鏡52與己的位置的再生像的間隔c也不限定于特定的值，成為根據(jù)第3透鏡51的焦距f2、第4透鏡52的焦距&等而變動的值。
[0070]如此，電子全息顯示裝置I通過使第2透鏡陣列42的焦距與第I透鏡陣列41的焦距&的比、和第4透鏡52的焦距f3與第3透鏡51的焦距f2的比相等而使放大光學系統(tǒng)40的放大倍率和縮小光學系統(tǒng)50的縮小倍率相等，從而能夠使基于多個空間光調制元件30的再生像以原樣的像尺寸進行連結來顯示，所以能夠以與基于空間光調制元件30的原始再生像相同的像尺寸以及相同的可視角度顯示無欠缺的立體再生像。
[0071]具備以上那樣的結構的電子全息顯示裝置I若從光照射單元10照射的平行光入射到多個偏振光束分光器20，則根據(jù)其偏振光分量進行分離，僅給定偏振光分量(例如S偏振光)的光被向多個空間光調制元件30反射。如此由偏振光束分光器20反射的光，垂直地入射到相對應的空間光調制元件30，通過該空間光調制元件30根據(jù)全息圖的數(shù)據(jù)進行調制。此外，由空間光調制元件30調制后的光透過偏振光束分光器而入射到放大光學系統(tǒng)40，由該放大光學系統(tǒng)40將光束放大。據(jù)此，基于空間光調制元件30的再生像被放大從而再生像間的間隙消失，相鄰的再生像彼此連結。而且，由放大光學系統(tǒng)40放大了光束的光入射到縮小光學系統(tǒng)50，由該縮小光學系統(tǒng)50將光束縮小。據(jù)此，與放大光學系統(tǒng)40所進行的像尺寸的放大作為交換而變窄的再生像的可視角度再次被放大。
[0072]此外，電子全息顯示裝置I利用空間光調制元件30間的間隔與空間光調制元件30的大小的比k、和第I透鏡陣列41的焦距&的關系來設定多個空間光調制元件30與第I透鏡陣列41的間隔a，所以能夠使由放大光學系統(tǒng)40進行了放大的再生像(實像)成像在第2透鏡陣列42的位置，并能夠使從空間光調制元件30射出的光無遺漏地入射到第2透鏡陣列42。
[0073]因此，根據(jù)這種電子全息顯示裝置1，即使在空開給定間隔排列了多個空間光調制元件30的情況下，也能夠不失去縱向的視差而與無間隙地排列了該多個空間光調制元件30的情況同樣地，顯示無欠缺的立體再生像。
[0074][電子全息顯示裝置的動作]
[0075]以下，參照圖3來簡單地說明電子全息顯示裝置I的動作。首先，電子全息顯示裝置I由光照射單元10對偏振光束分光器20照射平行光(步驟SI)。接下來，電子全息顯示裝置I由偏振光束分光器20分離給定偏振光分量(這里是S偏振光)，并使分離出的偏振光分量的光垂直地入射到多個空間光調制元件30(步驟S2)。接下來，電子全息顯示裝置I由多個空間光調制元件30按照從未圖示的全息圖生成單元輸入的全息圖的數(shù)據(jù)，分別對從偏振光束分光器20入射的光進行調制，并對放大光學系統(tǒng)40射出(步驟S3)。接下來，電子全息顯示裝置I由放大光學系統(tǒng)40將從多個空間光調制元件30入射的光的光束直徑進行放大來放大再生像，并對縮小光學系統(tǒng)50射出(步驟S4)。接下來，電子全息顯示裝置I由縮小光學系統(tǒng)50將從放大光學系統(tǒng)40入射的光的光束直徑進行縮小來縮小再生像(步驟S5)。通過以上步驟，電子全息顯示裝置I即使在將多個空間光調制元件30空開給定間隔g進行了排列的情況下，也能夠顯示無欠缺的立體再生像。
[0076]以上，通過用于實施發(fā)明的方式，具體地說明了本發(fā)明所涉及的電子全息顯示裝置，但本發(fā)明的主旨并不限定于這些記載，應當基于權利要求書的記載而被廣義地解釋。此夕卜，基于這些記載而進行的各種變更、改變等也包含在本發(fā)明的主旨內，這是不言而喻的。
[0077]例如，如圖1所示，電子全息顯示裝置I以使用了 9個空間光調制元件30的結構為一例進行了示出，但該空間光調制元件30的個數(shù)并無特別限定，能夠使用任意個數(shù)的空間光調制元件30。此外，關于空間光調制元件30的大小h、空間光調制元件30間的間隔g也并無特別限定，能夠以任意的間隔g排列任意的大小h的空間光調制元件30。
[0078]此外，如圖2所示，電子全息顯示裝置I也可以在第I透鏡陣列41與第2透鏡陣列42之間具備遮光單元44，該遮光單元44將相對應的各透鏡412、421彼此按照各個光路隔開。電子全息顯示裝置I通過具備裝置遮光單元44，能夠例如遮蔽來自空間光調制元件30間的間隙的固定框、布線等的全息圖的非顯示部分的光，防止對再生像的影響。
[0079]此外，關于電子全息顯示裝置1，說明了在所述的圖2中，通過使第2透鏡陣列42的焦距4與第I透鏡陣列41的焦距f C1的比、和第4透鏡52的焦距f 3與第3透鏡51的焦距&的比相等，從而將基于空間光調制元件30的再生像進行了等倍顯示的例子，但也可以構成為通過使第2透鏡陣列42的焦距與第I透鏡陣列41的焦距G的比、和第4透鏡52的焦距f3與第3透鏡51的焦距匕的比不同，從而使基于空間光調制元件30的再生像進行放大顯示或者縮小顯示。在該情況下，電子全息顯示裝置I例如在決定第3透鏡51的焦距f2和第4透鏡52的焦距丨3時，不使用所述的式(3)而使用任意的焦距f2、f3。
[0080]電子全息顯示裝置I例如在對基于空間光調制元件30的再生像進行放大顯示的情況下，可以決定第3透鏡51的焦距f2和第4透鏡52的焦距f 3，使得第4透鏡52的焦距f3與第3透鏡51的焦距f2的比小于第2透鏡陣列42的焦距f i與第I透鏡陣列41的焦距&的比。據(jù)此，電子全息顯示裝置I能夠顯示與基于空間光調制元件30的原始再生像相比像尺寸放大了的再生像。另外，在該情況下，由于相較于放大光學系統(tǒng)40的放大倍率，縮小光學系統(tǒng)50的縮小倍率較小，因此最終顯示的再生像與空間光調制元件30的原始再生像相比，可視角度變窄。
[0081]另一方面，電子全息顯示裝置I例如在對基于空間光調制元件30的再生像進行縮小顯示的情況下，可以決定第3透鏡51的焦距f2和第4透鏡52的焦距f 3，使得第4透鏡52的焦距f3與第3透鏡51的焦距f2的比大于第2透鏡陣列42的焦距f i與第I透鏡陣列41的焦距&的比。據(jù)此，電子全息顯示裝置I能夠顯示與基于空間光調制元件30的原始再生像相比像尺寸縮小了的再生像。另外，在該情況下，由于相較于放大光學系統(tǒng)40的放大倍率，縮小光學系統(tǒng)50的縮小倍率較大，因此最終顯示的再生像與空間光調制元件30的原始再生像相比，可視角度變大。
[0082]如此，電子全息顯示裝置I通過這樣使放大光學系統(tǒng)40的放大倍率和縮小光學系統(tǒng)50的縮小倍率不同，從而能夠以將基于多個空間光調制元件30的再生像的像尺寸進行了放大或縮小的狀態(tài)連結來進行顯示，因此能夠以與基于空間光調制元件30的原始再生像不同的像尺寸或者不同的可視角度顯示無欠缺的立體再生像。
[0083]符號說明
[0084]I 電子全息顯示裝置
[0085]10光照射單元
[0086]20偏振光束分光器
[0087]30、130空間光調制元件
[0088]40放大光學系統(tǒng)
[0089]41第I透鏡陣列
[0090]411 透鏡
[0091]42第2透鏡陣列
[0092]421 透鏡
[0093]43第I空間濾波器
[0094]431開口部
[0095]44遮光單元
[0096]50縮小光學系統(tǒng)
[0097]51第3透鏡
[0098]52第4透鏡
[0099]53第2空間濾波器
[0100]531開口部
【權利要求】
1.一種電子全息顯示裝置，由電子生成的全息圖顯示立體再生像，其特征在于具備: 光照射單元，其照射平行光； 多個偏振光束分光器，其使從所述光照射單元照射的光中的一部分偏振光分量的光反射并且使其他偏振光分量的光透過，并且使來自反射的方向的光透過； 多個空間光調制元件，其面向所述偏振光束分光器的每一個而空開給定間隔地排列在同一平面上，對由所述偏振光分光器反射而垂直地入射的光進行調制而射出； 放大光學系統(tǒng)，其放大從所述多個空間光調制元件射出并透過了所述多個偏振光束分光器的光的光束直徑；和 縮小光學系統(tǒng)，其縮小從所述放大光學系統(tǒng)射出的光的光束直徑， 所述放大光學系統(tǒng)具備: 第I透鏡陣列，其配置在所述空間光調制元件的射出側，并且與該空間光調制元件的每一個相對應地在同一平面上排列了多個透鏡；和 第2透鏡陣列，其配置在所述第I透鏡陣列的射出側，并且與構成該第I透鏡陣列的透鏡的每一個相對應地在同一平面上排列多個透鏡，并且具有比該第I透鏡陣列大的焦距， 所述縮小光學系統(tǒng)具備: 第3透鏡，其配置在所述第2透鏡陣列的射出側，并且具有能夠入射從該第2透鏡陣列射出的光的孔徑；和 第4透鏡，其配置在所述第3透鏡的射出側，并且具有比該第3透鏡小的焦距， 在將所述空間光調制元件間的間隔與所述空間光調制元件的大小的比設為k、將所述第I透鏡的焦距設為fo的情況下，所述空間光調制元件與所述第I透鏡陣列的間隔a為a=(k+2) f0/(k+1)ο
2.根據(jù)權利要求1所述的電子全息顯示裝置，其特征在于， 所述第2透鏡陣列的焦距與所述第I透鏡陣列的焦距的比和所述第4透鏡的焦距與所述第3透鏡的焦距的比相等。
3.根據(jù)權利要求1所述的電子全息顯示裝置，其特征在于， 所述第2透鏡陣列的焦距與所述第I透鏡陣列的焦距的比和所述第4透鏡的焦距與所述第3透鏡的焦距的比不同。
【文檔編號】G03H1/22GK104508572SQ201380038206
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權日:2012年7月17日
【發(fā)明者】山本健詞, 市橋保之, 妹尾孝憲, 大井隆太朗, 栗田泰市郎 申請人:獨立行政法人情報通信研究機構