JP2000214412A - 立体映像表示方法並びに装置及びその制御方法を記録した記録媒体 - Google Patents
立体映像表示方法並びに装置及びその制御方法を記録した記録媒体Info
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Abstract
の広い、立体映像を再生する。 【解決手段】 ホログラムを書き換え可能な表示装置に
表示し、前記表示装置に非散乱光を照射し、前記表示装
置からの散乱光と非散乱光を同時にフォトリフラクティ
ブ結晶に照射し、前記結晶内部に、前記非散乱光と前記
散乱光との干渉縞を記録するホログラム記憶方法におい
て、前記表示装置と結晶の間、及び前記結晶と観察者と
の間にシャッターを設置し、前記結晶に干渉縞を記録し
ている間は、前記表示装置と結晶の間に設置したシャッ
ターを開き、前記観察者と結晶の間に設置したシャッタ
ーを閉じ、前記記録した像を再生するときは、前記表示
装置と結晶の間に設置したシャッターを閉じ、前記観察
者と結晶の間に設置したシャッターを開いて立体映像を
表示する立体映像表示方法である。
Description
的に表示する立体映像表示方法、装置、及びその制御プ
ログラムを記録した記録媒体に関し、特に、書き換え可
能な表示装置を用いて物体から来る光をフォトリフラク
ティブ結晶(素子)に照射し、フォトリフラクティブ結
晶内部に、光の干渉縞を記録し、再生することにより、
3次元物体を立体的に表示する立体映像表示技術に適用
して有効な技術に関するものである。
て、立体視を応用した方法、ホログラムを用いた方法な
どがある。前者の立体視の方法では、左右の眼で観察さ
れる映像を別々に眼に投射する方法であり、観察者のみ
表示対象物を立体的に観察することができる。後者のホ
ログラムによる方法は、物体から反射してくる光の波面
をそのまま再現する方法であり、立体表示の方法として
はもっとも理想的で、両眼視差、ピント調節を実物の観
察と変わりなく行うことができる。
知覚する大きな要因は、両眼視差とピント調節が挙げら
れる。前者の立体視の方法では、眼のピントは、常に映
像が投射されているスクリーンに合っているため、両眼
視差による物体の飛び出し効果と反して、ピント位置が
固定であるため、長時間の観察による眼精疲労が避けら
れないという問題があった。
ムを記録するためには、光の回折現象を再現する必要が
あるため、1ミリあたり数千本という縞を記録できる必
要がある。そのため、これまで、ホログラムはあくまで
写真としての立体表示方法であった。
て、液晶パネルを用いた方法が提案されているが、液晶
パネルの表示可能な解像度(空間周波数)は、ホログラ
ム表示には十分でない。解像度が低く、表示可能な濃淡
値が制約されるため、実際のホログラムの様な複雑な縞
を表示するには未だ十分ではない。そのため、これら電
子デバイスを用いてホログラムを表示しようとすると、
小さな、少数の物体(点光源)しか表示することができ
ていないという問題があった。また、解像度が粗いため
に、液晶パネルを直接透過する光と回折光との分離がむ
ずかしく、観察域が狭いという問題があった。
装置(電子デバイス)を用いた立体映像表示手段におい
て、視野の広い、立体映像を再生することが可能な技術
を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の
目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によ
って明らかにする。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。 (1)ホログラムを書き換え可能な表示装置(表示電子
デバイス)に表示し、前記表示装置に非散乱光を照射
し、前記表示装置からの散乱光と非散乱光を同時にフォ
トリフラクティブ結晶に照射し、前記フォトリフラクテ
ィブ結晶内部に、前記非散乱光と前記散乱光との干渉縞
を記録するホログラム記憶方法において、前記表示装置
とフォトリフラクティブ結晶の間、及び前記フォトリフ
ラクティブ結晶と観察者との間にシャッターを設置し、
前記フォトリフラクティブ結晶に干渉縞を記録している
間は、前記表示装置とフォトリフラクティブ結晶の間に
設置したシャッターを開き、前記観察者とフォトリフラ
クティブ結晶の間に設置したシャッターを閉じ、前記記
録した像を再生するときは、前記表示装置とフォトリフ
ラクティブ結晶の間に設置したシャッターを閉じ、前記
観察者とフォトリフラクティブ結晶の間に設置したシャ
ッターを開いて立体映像を表示する立体映像表示方法で
ある。
表示装置に複数のホログラムを順次提示する立体映像表
示方法である。
乱光のみの照射時間を延ばす、或いは、非散乱光の強度
を強くする立体映像表示方法である。
時分割で表示し、前記ホログラムの提示に同期させて、
前記散乱光の照射位置を変化させる立体映像表示方法で
ある。
2つの光路に分割する光路分割手段と、該光路分割手段
で分割された一方の光が照射される書き換え可能な表示
手段と、該表示手段からの反射光及び前記光路分割手段
で分割された他方の光が照射されるフォトリフラクティ
ブ結晶と、該フォトリフラクティブ結晶に前記表示手段
からの反射光と前記光路分割手段で分割された他方の光
をそれぞれ異なる入射角で照射する照射手段を具備する
立体映像表示装置である。
2つの光路に分割する光路分割手段と、該光路分割手段
で分割された一方の光が照射される書き換え可能な表示
手段と、該表示手段からの反射光及び前記光路分割手段
で分割された他方の光が照射されるフォトリフラクティ
ブ結晶と、該フォトリフラクティブ結晶に前記表示手段
からの反射光と前記光路分割手段で分割された他方の光
をそれぞれ異なる入射角で照射する照射手段を備えた立
体映像表示装置であって、前記表示手段からの反射光を
フォトリフラクティブ結晶上へ照射する際に、その照射
位置を制御する照射位置制御手段を具備する。
置に表示し、前記表示装置に非散乱光を照射し、前記表
示装置からの散乱光と非散乱光を同時に結晶に照射し、
前記結晶内部に、前記非散乱光と前記散乱光との干渉縞
を記録するホログラム記憶方法において、前記表示装置
と結晶の間、及び前記結晶と観察者との間にシャッター
を設置し、前記結晶に干渉縞を記録している間は、前記
表示装置と結晶の間に設置したシャッターを開き、前記
観察者と結晶の間に設置したシャッターを閉じ、前記記
録した像を再生するときは、前記表示装置と結晶の間に
設置したシャッターを閉じ、前記観察者と結晶の間に設
置したシャッターを開いて立体映像を表示する処理手順
を、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録
した記録媒体であって、前記表示装置に複数のホログラ
ムを順次提示する手順と、非散乱光のみの照射時間を延
ばす、或いは、非散乱光の強度を強くする手順と、前記
表示装置に複数のホログラムを時分割で表示し、前記ホ
ログラムの提示に同期させて、前記散乱光の照射位置を
変化させる手順をコンピュータに実行させるためのプロ
グラムを記録した記録媒体である。
子デバイス)とは、例えば、液晶パネルなどがある。一
般にこれら表示電子デバイスの解像度はホログラムを表
示するには、かなり粗いため、写真のホログラムのよう
なクリアな再生像を再現することができない。つまり、
on-axis型のホログラムしか再現できないのが現
状である。
ィブ結晶に記録することで、表示電子デバイスで再現し
たon-axis型ホログラムを、off-axis型の
ホログラムに変換して再生することができるようにな
る。つまり、ホログラム(表示電子デバイス)を直接透
過した光が眼に入らない表示対象物のみをクリアに再生
することが可能となる。
axis型のホログラムとの違いは、物体光と参照光
(非散乱光)が同じ光軸にあるか否かである。フォトリ
フラクティブ結晶に干渉縞を記録する際は、物体光と参
照光の光軸が異るので、off-axis型となる。o
n-axis型とoff-axis型の違いは、on-a
xis型に比べoff-axis型は空間周波数の高い
縞を記録する必要がある。そのため、LCD等の空間周
波数の低い表示装置ではoff-axis型の表示がで
きない。
グラム乾板以上の記録密度を有する(つまり、非常に高
い空間周波数の記録が可能である)ため、off-ax
is型の記録が可能となる。
同時に眼に入るため、物体を観察できる領域が非常に狭
くなる(実際、参照光のすぐ脇に物体の像が見える程度
である)。一方、off-axis型では、参照光は視
域の外に出てしまうから物体光のみを観察することが可
能となる。
に書き換え可能であり、画像として保持されているホロ
グラムの画像列を順次表示できることになる。しかし、
これら表示電子デバイスは、表示可能な濃淡値つまりダ
イナミックレンジに限界がある。そのため、同時に表示
可能な物体(例えば点光源の数)が少数に制約されてし
まう。
物体数が少ないとしても、少数の物体に対応したホログ
ラムを、時分割で複数表示している。つまり、時間方向
に積算するようにすることで、多数の物体を多重表示し
ていることになる。一方、参照光との干渉縞の記録に使
用しているフォトリフラクティブ結晶は、多重記録が可
能な素子である。つまり、先に述べたように、複数の物
体を表現するホログラム画像列の表示により得られた散
乱光は、結晶内部で非散乱光との干渉縞として多重記録
されることになる。そして、多重記録された結果のみ
を、シャッターを開口して観察するようにしている。そ
のため、表示電子デバイスのダイナミックレンジが低い
としても、高解像度の像(複数物体)を、結晶を通して
観察することが可能になっている。
光)のみを照射する時間を長くする、或いは、参照光の
強度を強くすることで、これまで記録した干渉縞を消去
することができる。つまり、記録、消去の一連の操作を
繰り返すことで動画ホログラムを再生することが可能と
なる。
の表示面積が少ないとしても、空間的に分割して、それ
ぞれの空間に対応する干渉縞を順次記録している。通
常、電子デバイスは、表示する画像のサイズが大きくな
ると、データ量が膨大になる。そのため、一般的には、
動画表示可能な画素数には限界がある。ホログラムの場
合、表示画素のピッチが問題となるため、画素数一定で
画面を大きくしても、視域の拡大には繋がらず、かえっ
て、像が結像しなくなってしまう。
施の形態(実施例)を詳細に説明する。なお、実施の形
態を説明するための全図において、同一機能を有するも
のは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
立体映像表示装置の概略構成を示す模式図である。本実
施例1の立体映像表示装置は、図1に示すように、ホロ
グラム生成手段1と光学系2により構成される。前記光
学系2は、レーザ201、ミラー202、スペイシャル
フィルタ203、コリメータレンズ204、偏光ビーム
スプリツタ205、反射型液晶(パネル)206、ミラ
ー207、フォトリフラクティブ結晶(素子)208、
及びシャッター209,210で構成されている。
ザビーム、221は球面波に変換されたレーザ光、22
2は平面波のレーザ光、223は偏光ビームスプリツタ
を反射した光、224は反射型液晶206を反射した
光、225は偏光ビームスプリツタ205を透過した
光、226は参照光(レーザ光225がミラー207で
反射した光)、227は反射型液晶206を反射して偏
光ビームスプリツタを透過した光、228はフォトリフ
ラクティブ結晶208を透過した物体光である。
装置として、反射型液晶(パネル)206を用い、フォ
トリフラクティブ結晶208として、ニオブ酸ストロン
チウムバリウム(SBN)を用いる。参照光(非散乱
光)として、レーザ201で発生されるレーザ光を用
い、偏光ビームスプリツタ205により、レーザ光を2
つの光路223及び225に分配し、偏光ビームスプリ
ツタ205を反射した非散乱光(参照光)223を反射
型液晶206に照射する。
動作を、前記偏光ビームスプリツタ205を透過した非
散乱光(参照光)225をミラー207を介してフォト
リフラクティブ結晶(以下、単にSBNという)208
へ照射する参照光226として利用できる光学系2を利
用して説明する。
象物を4つの部品に分割する(ステップ101)。例え
ば、“HOLO”という4文字の物体を表示しようとす
る場合、“H”、“O”、“L”、“O”の1文字に分
割する。それぞれの部品に関して、それぞれ反射型液晶
(パネル)206の位置に生成されるホログラムを計算
により求め、フレーム(frame)1、フレーム2、フレ
ーム3、フレーム4とする(ステップ102)。これら
の個々のフレームを順次反射型液晶(パネル)206に
表示する。このとき、反射型液晶(パネル)206を反
射した光224は、偏光ビームスプリツタ205を通過
して、SBN208の方向に進行する。偏光ビームスプ
リツタ205を透過した散乱光227は、SBN208
の結晶内部を伝搬していく。このとき、参照光226も
同時にSBN208の内部を伝搬しているから、参照光
226と散乱光227により発生する停在波(つまり干
渉縞)が発生し、その干渉縞がSBN208に記録され
る。
液晶(パネル)206に表示することにより、4つのフ
レームに相当する干渉縞がSBN208の内部に多重記
録されることになる(ステップ104,105)。記録
している最中は、シャッターB210が閉じられてい
て、観察者3は反射型液晶(パネル)206を反射した
光228を直接観察することはない(ステップ10
3)。
光(干渉縞)227の照射をシャッターA209により
遮断し、参照光226のみが照射されるようにし(ステ
ップ106)、観察者3は、結晶208を通して物体光
228を見ることになり、物体像、例えば、前記“HO
LO”の4文字を知覚することができる(ステップ10
7)。そして、次の物体を表示する場合は、ステップ1
01から繰り返される(ステップ108)。この時、参
照光226のみを照射する時間を長くするか、あるいは
照射強度を強くして、SBN208に記録されていた干
渉縞を消去する。
表した図である。例えば、フレーム1を0.03秒液晶
パネルに表示し、次の0.03秒間はフレーム2を表示
するというように順次繰り返す。そして、その間同時に
参照光(再生光)を照射し続けている。フレーム1〜4
までを照射している間は、シャッターA209は開いて
いて、シャッターB210は閉じた状態になっている。
そして、フレーム4まで表示した後、0.12秒の間は
参照光のみが照射され、シャッターA209が閉じら
れ、シャッターB210が開いた状態になる。このシー
ケンスを順次繰り返すことで、フレーム1からフレーム
4までの再生像(例えば、“H”、“O”、“L”、
“O”)は多重記録により一つの物体として観察できる
ことになる。尚、このタイムシーケンスの時間は一例で
あり、物体数及び表示装置の画像切り替え速度に応じて
適宜変更は可能であり、本発明を限定するものではな
い。
立体映像表示装置の概略構成を示す模式図である。本実
施例2の立体映像表示装置は、図4に示すように、前記
実施例1と同様の光学系2に、さらに、光路変更手段4
01を設けたものである。すなわち、本実施例2の立体
映像表示装置は、前記光路変更手段401により、反射
型液晶パネルを反射した散乱光420に示すようにSB
N208の異なる部分に照射するようになる。例えば、
ガルパノミラーで、垂直方向に反射光が走査するように
し、ポリゴンミラー等で、水平方向を走査するような、
2つのミラーで構成した光路変更手段401を用いるこ
とで、入射した光を、図5(照射の一例)に示すような
9つの異なる場所に照射するようにすることが可能であ
る。
ムで表現されているとする。このとき、フレーム1に相
当する部分に、液晶パネルでフレーム1を照射したとき
の散乱光が照射されるようにする。以下、同様に、フレ
ーム9までの散乱光(干渉縞)を、SBN208に記録
していく。すべてのフレームの提示が終了したら、前述
したステップ107により、観察するようにする。
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるのではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得る
ことはいうまでもない。
解像度に限界のある電子表示デバイス等の表示装置を用
いて、視野の広い、立体映像を再生することができる。
成を示す模式図である。
るための流れ図である。
制御シーケンスの一実施形態を示す図である。
成を示す模式図である。
への照射位置を説明するための図である。
01…レーザ、202…ミラー、203…スペイシャル
フィルタ、204…コリメータレンズ、205…偏光ビ
ームスプリツタ、206…反射型液晶(パネル)、20
7…ミラー、208…フォトリフラクティブ結晶(SB
N)、209,210…シャッター、220…レーザビ
ーム、221…球面波に変換されたレーザ光、222…
平面波のレーザ光、223…偏光ビームスプリツタを反
射した光、224…液晶を反射した光、225…偏光ビ
ームスプリツタを透過した光、226…参照光、227
…液晶を反射して偏光ビームスプリツタを透過した光、
228…SBNを透過した物体光、401…物体光の光
路を変化させる手段、420…光路が変更された散乱
光。
Claims (7)
- 【請求項1】ホログラムを書き換え可能な表示装置に表
示し、前記表示装置に非散乱光を照射し、前記表示装置
からの散乱光と非散乱光を同時にフォトリフラクティブ
結晶に照射し、前記フォトリフラクティブ結晶内部に、
前記非散乱光と前記散乱光との干渉縞を記録するホログ
ラム記憶方法において、前記表示装置とフォトリフラク
ティブ結晶の間、及び前記フォトリフラクティブ結晶と
観察者との間にシャッターを設置し、前記フォトリフラ
クティブ結晶に干渉縞を記録している間は、前記表示装
置とフォトリフラクティブ結晶の間に設置したシャッタ
ーを開き、前記観察者とフォトリフラクティブ結晶の間
に設置したシャッターを閉じ、前記記録した像を再生す
るときは、前記表示装置とフォトリフラクティブ結晶の
間に設置したシャッターを閉じ、前記観察者とフォトリ
フラクティブ結晶の間に設置したシャッターを開いて立
体映像を表示することを特徴とする立体映像表示方法。 - 【請求項2】前記非散乱光の照射において、前記表示装
置に複数のホログラムを順次提示することを特徴とする
請求項1に記載の立体映像表示方法。 - 【請求項3】前記非散乱光の照射において、非散乱光の
みの照射時間を延ばす、或いは、非散乱光の強度を強く
することを特徴とする請求項1又は2に記載の立体映像
表示方法。 - 【請求項4】前記表示装置に複数のホログラムを時分割
で表示し、前記ホログラムの提示に同期させて、前記散
乱光の照射位置を変化させることを特徴とする請求項1
乃至3のうちいずれか1項に記載の立体映像表示方法。 - 【請求項5】光源と、該光源から照射される光を2つの
光路に分割する光路分割手段と、該光路分割手段で分割
された一方の光が照射される書き換え可能な表示手段
と、該表示手段からの反射光及び前記光路分割手段で分
割された他方の光が照射されるフォトリフラクティブ結
晶と、該フォトリフラクティブ結晶に前記表示手段から
の反射光と前記光路分割手段で分割された他方の光をそ
れぞれ異なる入射角で照射する照射手段を具備すること
を特徴とする立体映像表示装置。 - 【請求項6】光源と、該光源から照射される光を2つの
光路に分割する光路分割手段と、該光路分割手段で分割
された一方の光が照射される書き換え可能な表示手段
と、該表示手段からの反射光及び前記光路分割手段で分
割された他方の光が照射されるフォトリフラクティブ結
晶と、該フォトリフラクティブ結晶に前記表示手段から
の反射光と前記光路分割手段で分割された他方の光をそ
れぞれ異なる入射角で照射する照射手段を備えた立体映
像表示装置であって、前記表示手段からの反射光をフォ
トリフラクティブ結晶上へ照射する際に、その照射位置
を制御する照射位置制御手段を具備することを特徴とす
る立体映像表示装置。 - 【請求項7】ホログラムを書き換え可能な表示装置に表
示し、前記表示装置に非散乱光を照射し、前記表示装置
からの散乱光と非散乱光を同時に結晶に照射し、前記結
晶内部に、前記非散乱光と前記散乱光との干渉縞を記録
するホログラム記憶方法において、前記表示装置と結晶
の間、及び前記結晶と観察者との間にシャッターを設置
し、前記結晶に干渉縞を記録している間は、前記表示装
置と結晶の間に設置したシャッターを開き、前記観察者
と結晶の間に設置したシャッターを閉じ、前記記録した
像を再生するときは、前記表示装置と結晶の間に設置し
たシャッターを閉じ、前記観察者と結晶の間に設置した
シャッターを開いて立体映像を表示する処理手順を、コ
ンピュータに実行させるためのプログラムを記録した記
録媒体であって、前記表示装置に複数のホログラムを順
次提示する手順と、非散乱光のみの照射時間を延ばす、
或いは、非散乱光の強度を強くする手順と、前記表示装
置に複数のホログラムを時分割で表示し、前記ホログラ
ムの提示に同期させて、前記散乱光の照射位置を変化さ
せる手順をコンピュータに実行させるためのプログラム
を記録した記録媒体。
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CN105739115A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-06 | 合肥工业大学 | 一种基于反射式闪耀光栅的简化双体Sagnac干涉元件 |
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