JP2010262016A - ディスプレイ装置、ホログラム再生装置、およびホログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】卓上タイプのディスプレイ装置において、ブロードな波長分布を持つ白色タイプLED2、ミラー3、透過型ホログラム1、遮光体4によって構成されており、底面部分にミラーが配置されて、底面と60〜75°をなす傾斜部に透過型ホログラムが支持され、透過型ホログラムの上側にLEDが配置され、LEDからの光が直接透過型ホログラムに入射しないように遮光体が配置され、LEDからの光が底面のミラーで反射されてホログラムを照明するように構成する。
【選択図】図1
Description
その代表的なものとして、エンボスホログラムがある。エンボスホログラムは、例えば、図4のように、表面レリーフ構造の上に蒸着層7をほどこしてあるような構成をしており、通常は反射型のレインボウホログラムとして作成されている。
このようなレインボウタイプのエンボスホログラムは、例えば次のような工程で作成される。
まず、図5のような系により被写体8を乾板9上にフレネルホログラムとして記録する。
次に、図6のような系を用いて、フレネルホログラムを記録した乾板9にスリット10を設置し、スリット10を通してフレネルホログラム9から乾板11に届く物体光12と、同じレーザーから乾板11に届く参照光13によって生じる干渉縞を、乾板11上に記録する。
この際に、乾板11の位置に例えばフォトレジストなど光強度を凸凹として記録する感光材料を用いることで、干渉縞を凸凹として記録する。
そして、この干渉縞が記録された乾板11から電鋳などによって凸凹の型を複製する。
さらに、この電鋳型からエンボス加工などにより、樹脂の上に凸凹を複製した後、凸凹が記録された樹脂の上に蒸着などによって反射層を設けることによりエンボスホログラムが作成される。
15で照明すると、図7のようにスリット像16が再生される。このスリット再生像位置の近辺に目17を観察すると、スリット像が波長によって異なる位置に再生されるため、一つの波長で再生された再生像を観察することができるので、被写体8に対応した良好な立体像18が観察できる。
ところが、ホログラムを拡散照明光で照明すると、その大きさに伴って、再生される画像がぼけてしまう。特に、ホログラム面から離れた位置に再生される立体画像でぼけが大きくなるため、従来のホログラムでは、立体感のある良好な画像を得ることが難しかった。
このような問題点に対応するために、照明光源を一体化したディスプレイ装置がいくつか作成されている。
最も、普通の方法は、例えば図8のように、ホログラム19の前面少し離れたところに電球などの点光源照明20を設置するものである。この方法であれば、ぼけがなく良好な立体像を得ることはできるが、装置が場所をとり、また見た目にも不恰好である。
そこで、見た目に不恰好でないディスプレイ装置が提案されている。その一つがエッジリットホログラムである。
このホログラムは、例えば、図9のような構成となっており、透明な導光板22とホログラム21が一体化され、この導光板のエッジ部分に、電球などの照明光源23が設置される。
このタイプのディスプレイ装置では、照明光源23からの光が導光板22のエッジ部分から入射してホログラム19を照明するようになっている。この場合光源23が点光源か平行光源であるため、ボケのない良好な画像を得ることができる。
また装置も、ほとんど一枚の板状の形であるため、壁に設置するにせよ、卓上として使うにせよ、見た目もスマートできれいである。
このため、ホログラムの作成が非常に難しくなるという問題点がある。
エッジリットホログラムの持つこのような問題点を解決するために、例えば、図11のように、導光板を使わずにホログラム28の正面に対して、70〜80°以上くらいの大きな角度から照明光源29からの光を入射させて再生する装置も、以前に我々が提案している(特許文献1)。
この装置では、エッジリットに比べてホログラムの作成は行い易く、また良好な像も得られ、装置自体もエッジリットほどではないが、比較的見た目にスマートな装置となる。
また、この方法で、用いるホログラムは、撮影時の参照光角度が大きくなる以外は、通常のレインボウホログラムと同様な光学系で作成できるため、エッジリットで用いるホログラムに比べて容易に作成できる。
しかし、この装置で照明に使われる光は、横方向に拡がり、縦方向に関しては狭い光になるため、特殊な光学系を用いないと光の利用効率が悪くなるという問題点があった。
また、かなり厳しい角度で光を入射させるので、照明光の角度が僅かでも狂うとホログラム全面が照明されなくなり、装置の設定がシビアになるため、安価な装置として簡単には作り難いという問題点があった。
像のぼけの問題を解決するために、照明光源を一体化した、ディスプレイ装置もあるが、ただ、照明点光源をつけただけのものは、大きさも大きくじゃまになるし、不恰好であるという問題があった。
この点を解決するために、エッジリットホログラムを利用した場合には、用いるホログラムの作成が非常に難しくなるという問題点があった。
また、70〜80°くらいの深い角度からホログラムを照明する方法をとった場合には、光の利用効率が悪い点と、照明光の角度がシビアになり、簡単に作り難いという問題点があった。
本発明は、このような問題点を解決するために、なされたものであり、ホログラムと卓上型の再生装置を組み合わせることで、簡単で画質の良い立体画像が観察できるディスプレイ装置を提供することを目的としている。
透過型ホログラムから立体画像を再生するディスプレイ装置であって、
底面と、前記底面と60°以上75°以下の角度をなす傾斜部とを含む筐体を有し、
前記底面上にはミラーが配置され、
前記傾斜部は枠形状からなり、前記枠形状に前記透過型ホログラムが支持されており、
前記枠形状の前記透過型ホログラムが支持されている位置より上方に突起部が設けられ、
前記突起部には、ブロードな波長分布を有する白色LEDが、その射出光が前記底面上のミラーに向かって前記底面の略垂直方向に入射するように配置され、
前記筐体の、前記白色LEDから直接透過型ホログラムに入射する光を遮る位置に遮光体が配置され、
前記白色LEDの射出光が前記ミラーで反射され、前記透過型ホログラムに入射する際に、前記透過型ホログラムの入射面の垂直方向に対して70°以下の角度で入射する、
ことを特徴とするディスプレイ装置を提案している。
前記ミラーでの反射方向が前記底面の垂直方向に対し30°以下であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置を提案している。
前記透過型ホログラムは水平方向のみの視差情報が記録された立体像が記録されたホログラムであることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置を提案している。
前記ミラーの上にフレネルレンズが配置され、
前記白色LEDの射出光はフレネルレンズで屈折し、ミラーで反射され、フレネルレンズで屈折して進んだ後ホログラムに、入射することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のディスプレイ装置を提案している。
前記ミラーがフレネル凹面ミラーであることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のディスプレイ装置を提案している。
前記透過型ホログラムが、表面レリーフ型のホログラムであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のディスプレイ装置を提案している。
請求項1乃至6の何れかに記載のディスプレイ装置の前記透過型ホログラム部分が前記筺体から着脱可能であり、
任意の透過型ホログラムを再生するホログラム再生装置を提案している。
請求項7に記載のホログラム再生装置で再生する前記透過型ホログラムであって、水平方向のみの視差情報が記録された立体像が記録されたことを特徴とする透過型ホログラムを提案している。
請求項7に記載のホログラム再生装置で再生する前記透過型ホログラムであって、表面レリーフ型であることを特徴とする透過型ホログラムを提案している。
また、底面と傾斜部からなる形状は、壁掛けなどに用いず卓上ディスプレイとして用いるならば、自然な形状であり、装置の見ためとしても不恰好ではない。
また、用いるホログラムも、通常の透過型ホログラムや表面レリーフ型ホログラムであり、エッジリットホログラムなどのような特殊なホログラムを用いる必要がない。
さらに、ホログラムを照明する光の角度も、70°以下で、それほど深い角度になっておらず、さらに、照明光源からホログラムまでの間で光が、反射されるのも一回のみで複雑な経路を通らないため、光の利用効率も比較的良く、それほどシビアに光学系の角度を調整する必要もない。
このため、簡単で画質の良い立体画像が観察できるディスプレイ装置を提供することができる。
図1は、本発明の請求項1に記載のディスプレイ装置の一実施例を示す概要図である。この装置は、透過型ホログラム1、照明用光源である白色LED2、平面ミラー3、遮光板4によって構成されている。
ここで用いられているホログラム1は、横方向のみの視差情報を持つ白色光再生型のホログラムで、例えば、表面レリーフ型のレインボウホログラムなどが用いられる。
まず、このディスプレイ装置の再生像について述べる。ここでは例えば、レインボウホログラムの場合について考える。
また、画像がもっと大きい場合には、光源からホログラムまでの距離が長くなるので、拡散が小さくなり、さらに奥行きのある画像に対しても、良好な像を得ることができる。今回、照明光源にLEDを用いているのは、発光部が小さく輝度が高いためである。実際の白色LEDの発光部分の面積はかなり小さく、LED先端部のレンズを通して見ても発光部は5mmより小さくなっており、画像のぼけは、ここで考えたよりさらに小さい。
これに対して、例えば、豆電球を用いた場合には、十分な輝度を得ようとすると、フィラメント部分の大きさがかなり大きくなってしまうため、画像のぼけがかなり大きくなってしまう。
しかし、例えばこの系では、ミラー30の位置や角度がかなり正確である必要があり、ミラーの数が増えるにつれて、位置や角度の設定がシビアになり、装置の精度が必要になってくるため、装置作成が難しくなる。
それで、本発明のディスプレイ装置では、ぼけと装置の簡便さを考慮して、複数のミラーによる反射は行わず一枚のミラーのみを用いた光学系にしている。
普通の卓上型ディスプレイでは、多くの場合に、Λ字の形状かL字の形状となっており、表示面が床面に対して60〜90°の傾きとなっているので、全体の形状としては、卓上ディスプレイとして違和感のないものになっている。
また、本発明装置で、LED部分が後ろに飛び出している部分のみは、少し見た目に良くないが、LEDの大きさが十分に小さく、また後ろ面であるため普通は見えないので、実際上はあまり気にかからないものである。
この場合には、ホログラム31が斜め上から照明されるため、普通に斜め上から再生するようなホログラムを用いることができるという利点があり、また照明光が斜め下に進むため、回折されずにホログラム31を通過する光が問題になりにくいという利点がある。
しかし、この系では、ホログラムの裏側にミラーが設置されるため、ホログラムを通して後ろのものまで見えるようにすることは難しい。立体画像の場合には後ろのものが見えるほうが効果的な場合もあることから、本発明は、ホログラムを通して後ろのものも見ることを可能にしやすい、L字形状を用いている。但し、後ろのものが見えることは、本発明の必修条件ではなく、例えば、装置の後ろに黒い板を設置したようなものも含まれる。
普通、卓上のディスプレイは斜め上方向から観察するもので、真上から観察するということはないので、なるべく真上に近い方向に近い方向に射出すれば、目に入らなくなる。普通に、机などの上に設置した場合には、真上方向から30°以内くらいの方向であれば、ほとんど目に入ることはないので、本発明では、真上方向から30°以内の方向に照明光が射出されるように設定している。
このような表面レリーフ型のレインボウホログラムは、例えば、従来エンボスホログラムと同様な工程で作成される。ただし、背景技術で説明したエンボスホログラム工程とのちがいとして、下方向からの照明で再生されるようにするために、レインボウホログラム撮影での参照光34の方向が例えば図15のように、図6と異なる方向になっている。また、エンボス複製までの工程で終わり、蒸着工程は行わない。
このように、この装置で用いるホログラムは、通常のホログラム作成工程で作成できるものであり、エッジリットなどのような特殊な作成工程は必要としない。
まず、利用効率について見る。この装置などのように、ホログラムに対して斜め下方向から光を入射する場合には、照明に用いる光の形状は横長の形状となる。このときの縦と横の比率は、ホログラムの正面方向と入射光のなす角度をθとしたときにcosθに対応する。
LEDの光の広がり方は等方的であり、この縦と横の比率が1から大きく離れないほうが光のロスが小さくなるので、あまり角度θは大きくなりすぎないようにしたほうが良い。角度が70°で、3:1程度になるので、悪くてもこれ以下、できれば、2:1以下に抑えられる角度60°以下になるようにしておくほうが良い。
このため、位置精度の面からもホログラムに入射する光の角度が大きくなりすぎないほうがよく、悪くとも70°以下、できれば60°以下程度になるようにしておくほうが良い。
本発明のホログラム1などで用いている、レインボウホログラムの作成においては、撮影時の参照光として、普通は平行光か、発散光が用いられる。このような光で作成したホログラムを再生する場合には、本来は、平行光や収束光で再生する必要がある。
このようなホログラムを発散光で再生した場合には、ホログラム面から離れた位置に再生される像が若干ゆがんでしまうため、図1などのような請求項1に記載のディスプレイ装置で、普通に作成したレインボウホログラムなどを再生すると、画像が若干ゆがんでしまう。
図2のような装置では、白色LED2からの光が、フレネルレンズ5によって、平行光または収束光として、ホログラム1を照明するようになっているので、ひずみの無い像を再生することができる。
このような装置では、白色LED2からの光が、フレネル凹面ミラー6によって、平行光または収束光として、ホログラム1を照明するようになっているので、ひずみの無い像を再生することができる。
今回、ホログラムとしては、斜め下60°から照明したときに、正面近くに像が再生されるようなレインボウホログラムからエンボス工程で作成した表面レリーフホログラムを用いた、なお、ホログラムの大きさは100mm角であり、最大で30mm程度の奥行きのある立体像が記録されている。
ディスプレイ装置でホログラムを設置する面は、床面に対して約70°の角度となるようにして、上下方向の長さは、約150mmに設定した。
この面の上側の後ろ約10mmの位置に、白色LEDを設置した。用いた白色LEDは、Φ5mmの砲弾型のもので、青色発光と蛍光材料を組合せたものである。このLEDは、3.2V設定で、約20°の半値角の光の拡がりを持ち、最大10cd程度の明るさが得られるものである。
ミラーは平面ミラーを用いており、床面に平行に設置して用いた。また、床面とLEDとの距離は、約110mmであった。
このようにして作成した装置で、白色LEDに乾電池2個の約3Vの電流を流して発光させて、再生像を観察した。
その結果、30mm程度の奥行きのある画像も、十分に明瞭な立体画像として、観察できた。
2…白色LED
3…平面ミラー
4…遮光体
5…フレネルレンズ
6…フレネル凹面鏡
7…反射層
8…被写体
9…乾板
10…スリット
11…乾板
12…物体光
13…参照光
14…エンボスホログラム
15…照明光
16…スリット像
17…目
18…立体像
19…ホログラム
20…照明光源
21…ホログラム
22…導光板
23…照明光源
24…透明ガラス
25…乾板
26…液浸液
27…参照光
28…ホログラム
29…照明光源
30…平面ミラー
31…透過型ホログラム
32…白色LED
33…平面ミラー
34…参照光
Claims (9)
- 透過型ホログラムから立体画像を再生するディスプレイ装置であって、
底面と、前記底面と60°以上75°以下の角度をなす傾斜部とを含む筐体を有し、
前記底面上にはミラーが配置され、
前記傾斜部は枠形状からなり、前記枠形状に前記透過型ホログラムが支持されており、
前記枠形状の前記透過型ホログラムが支持されている位置より上方に突起部が設けられ、
前記突起部には、ブロードな波長分布を有する白色LEDが、その射出光が前記底面上のミラーに向かって前記底面の略垂直方向に入射するように配置され、
前記筐体の、前記白色LEDから直接透過型ホログラムに入射する光を遮る位置に遮光体が配置され、
前記白色LEDの射出光が前記ミラーで反射され、前記透過型ホログラムに入射する際に、前記透過型ホログラムの入射面の垂直方向に対して70°以下の角度で入射する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。 - 前記ミラーでの反射方向が前記底面の垂直方向に対し30°以下であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記透過型ホログラムは水平方向のみの視差情報が記録された立体像が記録されたホログラムであることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記ミラーの上にフレネルレンズが配置され、
前記白色LEDの射出光はフレネルレンズで屈折し、ミラーで反射され、フレネルレンズで屈折して進んだ後ホログラムに、入射することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のディスプレイ装置。 - 前記ミラーがフレネル凹面ミラーであることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のディスプレイ装置。
- 前記透過型ホログラムが、表面レリーフ型のホログラムであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のディスプレイ装置。
- 請求項1乃至6の何れかに記載のディスプレイ装置の前記透過型ホログラム部分が前記筺体から着脱可能であり、
任意の透過型ホログラムを再生するホログラム再生装置。 - 請求項7に記載のホログラム再生装置で再生する前記透過型ホログラムであって、水平方向のみの視差情報が記録された立体像が記録されたことを特徴とする透過型ホログラム。
- 請求項7に記載のホログラム再生装置で再生する前記透過型ホログラムであって、表面レリーフ型であることを特徴とする透過型ホログラム。
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