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3次元ホログラフィック表示システム、及び3Dディスプレイ装置 UPDATE

国内特許コード P150011976
整理番号 内0320-3
掲載日 2015年5月19日
出願番号 特願2013-547124
登録番号 特許第6040477号
出願日 平成24年11月22日(2012.11.22)
登録日 平成28年11月18日(2016.11.18)
国際出願番号 JP2012080290
国際公開番号 WO2013080883
国際出願日 平成24年11月22日(2012.11.22)
国際公開日 平成25年6月6日(2013.6.6)
優先権データ
  • 特願2011-259704 (2011.11.29) JP
  • 特願2012-029521 (2012.2.14) JP
発明者
  • 堤 直人
  • 木梨 憲司
  • 小江 可那子
  • 川辺 豊
  • 西出 順一
  • 雀部 博之
出願人
  • 国立大学法人京都工芸繊維大学
発明の名称 3次元ホログラフィック表示システム、及び3Dディスプレイ装置 UPDATE
発明の概要 ディスプレイの大面積化を容易なものとして、低コストで製作でき、量産化が可能な3次元ホログラフィック表示システム、及び3Dディスプレイ装置を提供する。物体5から反射された物体光B11、及び参照光B21を照射することによってホログラム像を記録し、それと共にプローブ光B31を照射することによってホログラム像を表示するホログラフィック表示デバイス2を、2枚の基材7、7とこの基材7、7間に挟まれたフォトリフラクティブ複合体6で構成し、このうちフォトリフラクティブ複合体6の主成分をフォトリフラクティブポリマー8とすることで、ホログラフィック表示デバイス2の大面積化を可能とした。
従来技術、競合技術の概要



ある種の物質は、良好な電荷輸送能を有することが知られており、その応用事例としてフォトリフラクティブ効果がある。フォトリフラクティブ効果とは、可視光レーザーを照射するとポッケルス効果によって物質の屈折率が変化することである。具体的には、例えば、2本のコヒーレントなレーザー光をクロスさせて媒体に照射する場合が挙げられる。クロスしたビームは互いに干渉し、媒体に周期的な干渉縞が形成される。この干渉縞においては、明所・暗所が交互に交差し、明所では、媒体が光励起されて電荷キャリアが生成され、生成された電荷キャリアは、媒体に印加された外部電場によって明所からドリフト移動し、暗所でトラップされる。これにより、媒体には、周期的な電荷密度の分布が生じる。この周期的な電荷密度の分布は、ポッケルス効果を介して媒体に屈折率の周期的な変化を誘起する。





このようなフォトリフラクティブ効果を用いることで、位相共役や、歪曲した媒体からのイメージング、実時間ホログラフィー、超多重ホログラム記録、3Dディスプレイ、3Dプリンター、さらには光増幅、光ニュートラルネットワークを含む非線形光情報処理、パターン認識、光リミッティング、高密度光データの記憶等への応用が期待されている。





フォトリフラクティブ媒体を用いて3次元画像を記録、再生する技術として、例えば以下のものが挙げられる。特許文献1には、空間光変調器とホログラム記録媒体を備え、このホログラム記録媒体に、互いに統計的に独立な位相分布の複素共役用いて位相符号化されたキャリアが重ねて記録され、ホログラム記録媒体から立体像を再生する光学装置が記載されている。





特許文献2には、空間光変調器をホログラム用物体光発生源として用い、空間光変調器に入射した光のうち空間光変調器を透過した0次光を遮断し、空間光変調器で回折された物体光のみを用いた三次元ホログラム表示装置であって、空間光変調器で作製した複数の物体光をフォトリフラクティブ効果を有する記録媒体に逐次蓄積する手段と、蓄積された複数の物体光を一括再生する手段を備える三次元ホログラム表示装置が記載されている。





特許文献3には、ホログラムによる立体映像を表示する装置であって、光源から発生された光を第1および第2の光路に分割する光路分割手段と、表示すべきホログラムの像を計算によって算出するホログラム計算手段と、算出されたホログラムの像を表示し、第1の光路に分割された光が照射されることによって表示された像の反射光または透過光を散乱光として出射する表示手段と、フォトリフラクティブ効果を有し、表示手段から出射された散乱光に同期して非散乱光が入射されることによって、これら入射光の干渉縞がホログラムとして記録されるホログラム記録手段と、第2の光路に分割された光を複数の光路にさらに分割し、複数の非散乱光を生成し、これら複数の非散乱光をそれぞれ異なる入射角で前記ホログラム記録手段に入射する非散乱光生成手段とを備える立体映像表示装置が記載されている。

産業上の利用分野



本発明は、静止画像や動画像を3次元映像として立体表示させる3次元ホログラフィック表示システムと、このシステムを用いた3Dディスプレイ装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
フォトリフラクティブポリマーを主成分とするフォトリフラクティブ複合体が設けられたホログラフィック表示デバイスと、
S-偏光の物体光及びS-偏光の参照光を前記ホログラフィック表示デバイスに同じ側から照射することによりホログラム像を記録する記録手段と、
前記記録手段による前記ホログラム像の記録と同時に、P-偏光のプローブ光を前記ホログラフィック表示デバイスに前記物体光及び前記参照光と同じ側から照射することにより当該記録手段で記録された当該ホログラム像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする3次元ホログラフィック表示システム。

【請求項2】
前記記録手段は、
レーザービームを発振するレーザー発振器と、
このレーザー発振器から発振されたレーザービームの光軸上に配置された第1の半波長板と、
前記第1の半波長板を通過したレーザービームを分割して第1、第2の偏光レーザービームとするビームスプリッターと、
前記第1の偏光レーザービームの光軸上に配置された第2の半波長板と、
前記第2の半波長板を通過した第1の偏光レーザービームのビーム径を拡大して物体へ照射し前記物体光とする第1の光学系と、
前記第2の偏光レーザービームを拡大して前記参照光とする第2の光学系と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の3次元ホログラフィック表示システム。

【請求項3】
前記記録手段は、
レーザービームを発振するレーザー発振器と、
このレーザー発振装置から発振されたレーザービームの光軸上に配置された第1の半波長板と、
前記第1の半波長板を通過したレーザービームのビーム径を拡大する第1の光学系と、
前記第1の光学系で拡大されたレーザービームを分割して第1、第2の偏光レーザービームとし、当該第2の偏光レーザービームを前記参照光とするビームスプリッターと、
前記第1の偏光レーザービームを変換して前記物体光とする空間光変調器と、
前記物体光を前記ホログラフィック表示デバイスに集光させる第2の光学系と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の3次元ホログラフィック表示システム。

【請求項4】
前記フォトリフラクティブ複合体は、電界を印加することなく前記記録手段による前記ホログラム像の書き換えを可能とする成分からなることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の3次元ホログラフィック表示システム。

【請求項5】
前記フォトリフラクティブ複合体は、電界を印加時に30フレーム毎秒のビデオレートに追従する応答性を有する成分からなることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の3次元ホログラフィック表示システム。

【請求項6】
3次元ホログラフィック表示システムを用いて構成された3Dディスプレイ装置であって、
前記3次元ホログラフィック表示システムは請求項1~のいずれかに記載の3次元ホログラフィック表示システムであることを特徴とする3Dディスプレイ装置。

【請求項7】
前記記録手段及び前記表示手段は、前記参照光と前記プローブ光とを、前記ホログラフィック表示デバイスに対して互いに異なる角度で前記ホログラフィック表示デバイスに照射する構成を有していることを特徴とする請求項1に記載の3次元ホログラフィック表示システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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