JP2000298293A - 光変調装置およびそれを用いた３次元像再生装置 - Google Patents
光変調装置およびそれを用いた３次元像再生装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 屈折率可変物質と透明電極とを組み合わせた
光学素子を利用して複数の光ビームを所望の状態に光変
調し、３次元像の再生を良好に行うことができる光変調
装置およびそれを用いた３次元像再生装置を得ること。 【解決手段】 周期的な構造を有する透明物質３と、該
透明物質と対向配置され、電気的制御により屈折率が変
化する屈折率可変物質２と、該透明物質と該屈折率可変
物質とを積層した状態で挟む一組の電極１と、該電極間
の電気的特性値を制御する電極間電気特性制御手段４
と、該電極に互いに独立した複数の光ビームを入射せし
める光ビーム生成手段Ｂとを有すること。
光学素子を利用して複数の光ビームを所望の状態に光変
調し、３次元像の再生を良好に行うことができる光変調
装置およびそれを用いた３次元像再生装置を得ること。 【解決手段】 周期的な構造を有する透明物質３と、該
透明物質と対向配置され、電気的制御により屈折率が変
化する屈折率可変物質２と、該透明物質と該屈折率可変
物質とを積層した状態で挟む一組の電極１と、該電極間
の電気的特性値を制御する電極間電気特性制御手段４
と、該電極に互いに独立した複数の光ビームを入射せし
める光ビーム生成手段Ｂとを有すること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光を様々に変調する
光変調装置およびそれを用いた３次元像再生装置に関す
るものである。
光変調装置およびそれを用いた３次元像再生装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、立体画像を再生し、観察する
方法として様々な方式が試みられている。これらのうち
両眼視差を利用して観察者に立体視を行わせる方法（偏
光メガネ方式、レンチキュラ方式など）は広く利用され
ているが、眼の調節機能による立体認識と両眼視差によ
る立体認識との間に矛盾が生じるため観察者は疲労や違
和感を覚えることが少なくない。
方法として様々な方式が試みられている。これらのうち
両眼視差を利用して観察者に立体視を行わせる方法（偏
光メガネ方式、レンチキュラ方式など）は広く利用され
ているが、眼の調節機能による立体認識と両眼視差によ
る立体認識との間に矛盾が生じるため観察者は疲労や違
和感を覚えることが少なくない。
【０００３】そこでこうした両眼視差のみに頼らず眼の
その他の立体認識機能を満足する３次元的な像再生の方
法が、数多く試みられている。
その他の立体認識機能を満足する３次元的な像再生の方
法が、数多く試みられている。
【０００４】特開平９−２４３９６０号公報，特開平９
−２５８２７１号公報，特開平１０−２６７０５号公
報、そして特開平１０−４８５９７号公報には高速駆動
可能な可変焦点レンズを用いた奥行き標本化方式による
眼が疲れず違和感のない３次元像再生方法が開示されて
いる。
−２５８２７１号公報，特開平１０−２６７０５号公
報、そして特開平１０−４８５９７号公報には高速駆動
可能な可変焦点レンズを用いた奥行き標本化方式による
眼が疲れず違和感のない３次元像再生方法が開示されて
いる。
【０００５】図１８はこれらの公報で提案されている３
次元像再生方法のキーデバイスである可変焦点レンズの
原理説明図である。この光変調素子はフレネルレンズ
（透明物質の層）と屈折率可変物質（二周波液晶など）
を２枚の透明電極で挟んだ構造を有する。
次元像再生方法のキーデバイスである可変焦点レンズの
原理説明図である。この光変調素子はフレネルレンズ
（透明物質の層）と屈折率可変物質（二周波液晶など）
を２枚の透明電極で挟んだ構造を有する。
【０００６】動作原理は、フレネルレンズの屈折率ｎF
に対して、光の入射方向からみた屈折率可変物質の屈折
率ｎLを変化させ、光の屈折角を変化させることにあ
る。すなわち、屈折率可変物質の屈折率ｎLを駆動装置
からの電界の付加によってｎL＞ｎF → ｎL＝ｎF →
ｎL＜ｎFと変化させることにより、この光変調素子を凸
レンズ→平板→凹レンズと変化させることができる。
に対して、光の入射方向からみた屈折率可変物質の屈折
率ｎLを変化させ、光の屈折角を変化させることにあ
る。すなわち、屈折率可変物質の屈折率ｎLを駆動装置
からの電界の付加によってｎL＞ｎF → ｎL＝ｎF →
ｎL＜ｎFと変化させることにより、この光変調素子を凸
レンズ→平板→凹レンズと変化させることができる。
【０００７】屈折率可変物質に二周波液晶を用いた場
合、液晶の動きを電界の周波数で制御できるため電界を
印加した状態で屈折率を変化でき、素子動作を高速化で
きる。
合、液晶の動きを電界の周波数で制御できるため電界を
印加した状態で屈折率を変化でき、素子動作を高速化で
きる。
【０００８】図１９は図１８の可変焦点レンズを用いて
３次元像再生を行なう方法の説明図である。２次元表示
装置から所定の距離離れた位置に可変焦点レンズを置
く。２次元表示装置に表示された画像はこの可変焦点レ
ンズによって空中結像する。
３次元像再生を行なう方法の説明図である。２次元表示
装置から所定の距離離れた位置に可変焦点レンズを置
く。２次元表示装置に表示された画像はこの可変焦点レ
ンズによって空中結像する。
【０００９】可変焦点レンズの焦点位置（焦点距離）は
駆動装置により前述した要領で高速に前後移動してお
り、同期装置はこれに同期して２次源表示装置上の画像
を高速に切り替える。すると図中のように三次元物体を
奥行き方向に標本化した多数の二次元（２Ｄ）を画像の
集合（奥行き標本化像）を表現することが可能となる。
駆動装置により前述した要領で高速に前後移動してお
り、同期装置はこれに同期して２次源表示装置上の画像
を高速に切り替える。すると図中のように三次元物体を
奥行き方向に標本化した多数の二次元（２Ｄ）を画像の
集合（奥行き標本化像）を表現することが可能となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図１８，図１９に示す
光変調素子及びそれを用いた３次元像再生装置には次の
ような問題点が存在する。
光変調素子及びそれを用いた３次元像再生装置には次の
ような問題点が存在する。
【００１１】まず、可変焦点レンズ単体の機能として、
その光学的性能に問題がある。従来の可変焦点レンズで
は入射光を可変焦点レンズ全体に入射させてこれを一つ
の結像素子として用いているため２次元画像の結像性能
があまり良くなく、空中に結像する像に湾曲やゆがみが
生じる。
その光学的性能に問題がある。従来の可変焦点レンズで
は入射光を可変焦点レンズ全体に入射させてこれを一つ
の結像素子として用いているため２次元画像の結像性能
があまり良くなく、空中に結像する像に湾曲やゆがみが
生じる。
【００１２】またその他の光学素子（プリズム、回折格
子など）として使用する場合にも、全体が常に１つの光
学素子としてしか機能せず、光学素子としての機能が限
定されるという問題がある。
子など）として使用する場合にも、全体が常に１つの光
学素子としてしか機能せず、光学素子としての機能が限
定されるという問題がある。
【００１３】一方、３次元像の再生装置として使用する
場合も画像データの与え方に問題がある。従来例では可
変焦点レンズの焦点距離を変えて２次元画像の結像位置
を変化させているが、可変焦点レンズの焦点距離の変化
に伴い結像する画像の倍率は変化する。このため歪みの
ない３次元像を再生するためには、２次元表示装置に表
示する画像の大きさを焦点距離の変化に同期してダイナ
ミックに変化させなくてはならない。こうした処理を実
行するにはきわめて高速な画像処理が必要となる。
場合も画像データの与え方に問題がある。従来例では可
変焦点レンズの焦点距離を変えて２次元画像の結像位置
を変化させているが、可変焦点レンズの焦点距離の変化
に伴い結像する画像の倍率は変化する。このため歪みの
ない３次元像を再生するためには、２次元表示装置に表
示する画像の大きさを焦点距離の変化に同期してダイナ
ミックに変化させなくてはならない。こうした処理を実
行するにはきわめて高速な画像処理が必要となる。
【００１４】本発明は、電気的制御によって屈折率が変
化する屈折率可変物質と屈折率が固定の透明物質を含む
光学素子によって複数の光ビームを所望の状態に変調す
ることにより、２次元画像の結像性能が良く、全体とし
て複数の光ビームを任意に変調することができ、３次元
像の再生を良好に行なうことができる光変調装置および
それを用いた３次元像再生装置の提供を目的とする。
化する屈折率可変物質と屈折率が固定の透明物質を含む
光学素子によって複数の光ビームを所望の状態に変調す
ることにより、２次元画像の結像性能が良く、全体とし
て複数の光ビームを任意に変調することができ、３次元
像の再生を良好に行なうことができる光変調装置および
それを用いた３次元像再生装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光変調
装置は、周期的な構造を有する透明物質と、該透明物質
と対向配置され、電気的制御により屈折率が変化する屈
折率可変物質と、該透明物質と該屈折率可変物質とを積
層した状態で挟む一組の電極と、該電極間の電気的特性
値を制御する電極間電気特性制御手段と、該電極に互い
に独立した複数の光ビームを入射せしめる光ビーム生成
手段とを有することを特徴としている。
装置は、周期的な構造を有する透明物質と、該透明物質
と対向配置され、電気的制御により屈折率が変化する屈
折率可変物質と、該透明物質と該屈折率可変物質とを積
層した状態で挟む一組の電極と、該電極間の電気的特性
値を制御する電極間電気特性制御手段と、該電極に互い
に独立した複数の光ビームを入射せしめる光ビーム生成
手段とを有することを特徴としている。
【００１６】請求項２の発明の光変調装置は、透明物質
と電気的制御により屈折率が変化する屈折率可変物質と
を挟む一組の電極と、該電極間の電気的特性値を制御す
る電極間電気特性制御手段と、該電極に互いに独立した
複数の光ビームを入射せしめる光ビーム生成手段と、該
屈折率可変物質の屈折率と共に該光ビームの出射位置及
び／又は、出射方向を制御する制御手段を有することを
特徴としている。
と電気的制御により屈折率が変化する屈折率可変物質と
を挟む一組の電極と、該電極間の電気的特性値を制御す
る電極間電気特性制御手段と、該電極に互いに独立した
複数の光ビームを入射せしめる光ビーム生成手段と、該
屈折率可変物質の屈折率と共に該光ビームの出射位置及
び／又は、出射方向を制御する制御手段を有することを
特徴としている。
【００１７】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記光ビーム生成手段は複数の光ビームの各々
の光強度を独立に制御していることを特徴としている。
おいて、前記光ビーム生成手段は複数の光ビームの各々
の光強度を独立に制御していることを特徴としている。
【００１８】請求項４の発明は請求項１，２又は３の発
明において、前記電極間電気特性制御手段と前記光ビー
ム生成手段はそれぞれの制御活動において互いの同期を
とる同期手段を有することを特徴としている。
明において、前記電極間電気特性制御手段と前記光ビー
ム生成手段はそれぞれの制御活動において互いの同期を
とる同期手段を有することを特徴としている。
【００１９】請求項５の発明は請求項１から４のいずれ
か１項の発明において、前記各々の光ビームが入射する
入射領域は前記透明物質の周期的な構造で区切られる分
割領域のいずれよりも小さいことを特徴としている。
か１項の発明において、前記各々の光ビームが入射する
入射領域は前記透明物質の周期的な構造で区切られる分
割領域のいずれよりも小さいことを特徴としている。
【００２０】請求項６の発明は請求項５の発明におい
て、前記分割領域内に少なくとも２本以上の光ビームが
入射することを特徴としている。
て、前記分割領域内に少なくとも２本以上の光ビームが
入射することを特徴としている。
【００２１】請求項７の発明は請求項５又は６の発明に
おいて、前記入射領域は複数の分割領域にまたがること
がないことを特徴としている。
おいて、前記入射領域は複数の分割領域にまたがること
がないことを特徴としている。
【００２２】請求項８の発明は請求項１から７のいずれ
か１項の発明において、前記透明物質と、前記屈折率可
変物質と、前記透明物質と前記屈折率可変物質とを積層
した状態で挟む一組の電極と、から成る光学ユニットを
少なくとも２つ以上有することを特徴としている。
か１項の発明において、前記透明物質と、前記屈折率可
変物質と、前記透明物質と前記屈折率可変物質とを積層
した状態で挟む一組の電極と、から成る光学ユニットを
少なくとも２つ以上有することを特徴としている。
【００２３】請求項９の発明は請求項８の発明におい
て、前記透明物質の周期構造が１次元的周期構造であっ
て、前記複数の光学ユニットのうち少なくとも２つは、
その周期構造の方向が直交していることを特徴としてい
る。
て、前記透明物質の周期構造が１次元的周期構造であっ
て、前記複数の光学ユニットのうち少なくとも２つは、
その周期構造の方向が直交していることを特徴としてい
る。
【００２４】請求項１０の発明は請求項８又は９の発明
において、前記複数の光学ユニットに含まれる透明物質
はプリズムアレイであることを特徴としている。
において、前記複数の光学ユニットに含まれる透明物質
はプリズムアレイであることを特徴としている。
【００２５】請求項１１の発明の３次元像再生装置は、
周期的な構造を有する透明物質と、該透明物質と対向配
置され、電気的制御により屈折率が変化する屈折率可変
物質と、前記透明物質と前記屈折率可変物質とを積層し
た状態で挟む一組の電極と、前記電極間の電気的特性値
を制御する電極間電気特性制御手段と、前記電極に互い
に独立した複数の光ビームを入射せしめる光ビーム生成
手段とを有する光変調装置を有し、前記光ビーム生成手
段は複数の光ビームの各々の強度を独立に制御し、前記
電極間電気特性制御手段と前記光ビーム生成手段はそれ
ぞれの制御活動において互いの同期をとる同期手段を有
し、前記光変調装置により変調された複数の光ビームの
交点の集合によって３次元像情報を表現することを特徴
としている。
周期的な構造を有する透明物質と、該透明物質と対向配
置され、電気的制御により屈折率が変化する屈折率可変
物質と、前記透明物質と前記屈折率可変物質とを積層し
た状態で挟む一組の電極と、前記電極間の電気的特性値
を制御する電極間電気特性制御手段と、前記電極に互い
に独立した複数の光ビームを入射せしめる光ビーム生成
手段とを有する光変調装置を有し、前記光ビーム生成手
段は複数の光ビームの各々の強度を独立に制御し、前記
電極間電気特性制御手段と前記光ビーム生成手段はそれ
ぞれの制御活動において互いの同期をとる同期手段を有
し、前記光変調装置により変調された複数の光ビームの
交点の集合によって３次元像情報を表現することを特徴
としている。
【００２６】請求項１２の発明の３次元像再生装置は、
透明物質と電気的制御により屈折率が変化する屈折率可
変物質とを挟む一組の電極と、該電極間の電気的特性値
を制御する電極間電気特性制御手段と、該電極に互いに
独立した複数の光ビームを入射せしめる光ビーム生成手
段と、該屈折率可変物質の屈折率と共に該光ビームの出
射位置及び／又は、出射方向を制御する制御手段を有す
る光変調装置を有し、前記光ビーム生成手段は複数の光
ビームの各々の強度を独立に制御し、前記電極間電気特
性制御手段と前記光ビーム生成手段はそれぞれの制御活
動において互いの同期をとる同期手段を有し、前記光変
調装置により変調された複数の光ビームの交点の集合に
よって３次元像情報を表現することを特徴としている。
透明物質と電気的制御により屈折率が変化する屈折率可
変物質とを挟む一組の電極と、該電極間の電気的特性値
を制御する電極間電気特性制御手段と、該電極に互いに
独立した複数の光ビームを入射せしめる光ビーム生成手
段と、該屈折率可変物質の屈折率と共に該光ビームの出
射位置及び／又は、出射方向を制御する制御手段を有す
る光変調装置を有し、前記光ビーム生成手段は複数の光
ビームの各々の強度を独立に制御し、前記電極間電気特
性制御手段と前記光ビーム生成手段はそれぞれの制御活
動において互いの同期をとる同期手段を有し、前記光変
調装置により変調された複数の光ビームの交点の集合に
よって３次元像情報を表現することを特徴としている。
【００２７】請求項１３の発明は請求項１１又は１２の
発明において、前記各々の光ビームが入射する入射領域
は前記透明物質の周期的な構造で区切られる分割領域の
いずれよりも小さいことを特徴としている。
発明において、前記各々の光ビームが入射する入射領域
は前記透明物質の周期的な構造で区切られる分割領域の
いずれよりも小さいことを特徴としている。
【００２８】請求項１４の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記分割領域内に少なくとも２本以上の光ビーム
が入射することを特徴としている。
いて、前記分割領域内に少なくとも２本以上の光ビーム
が入射することを特徴としている。
【００２９】請求項１５の発明は請求項１３又は１４の
発明において、前記入射領域は複数の分割領域にまたが
ることがないことを特徴としている。
発明において、前記入射領域は複数の分割領域にまたが
ることがないことを特徴としている。
【００３０】請求項１６の発明は請求項１１から１５の
いずれか１項の発明において、前記透明物質と、前記屈
折率可変物質と、前記透明物質と前記屈折率可変物質と
を積層した状態で挟む一組の電極とから成る光学ユニッ
トを少なくとも２つ以上有することを特徴としている。
いずれか１項の発明において、前記透明物質と、前記屈
折率可変物質と、前記透明物質と前記屈折率可変物質と
を積層した状態で挟む一組の電極とから成る光学ユニッ
トを少なくとも２つ以上有することを特徴としている。
【００３１】請求項１７の発明は請求項１６の発明にお
いて、前記透明物質の周期構造が１次元的な周期構造で
あって、前記複数の光学ユニットのうち少なくとも２つ
は、その周期構造の方向が直交していることを特徴とし
ている。
いて、前記透明物質の周期構造が１次元的な周期構造で
あって、前記複数の光学ユニットのうち少なくとも２つ
は、その周期構造の方向が直交していることを特徴とし
ている。
【００３２】請求項１８の発明は請求項１６又は１７の
発明において、前記複数の光学ユニットに含まれる透明
物質はプリズムアレイであることを特徴としている。
発明において、前記複数の光学ユニットに含まれる透明
物質はプリズムアレイであることを特徴としている。
【００３３】請求項１９の発明は請求項１１から１８の
いずれか１項の発明において、前記電極間電気特性制御
手段と、前記光ビーム生成手段の制御活動の周期が前記
３次元像情報を観察する観察者の残像許容時間よりも短
いことを特徴としている。
いずれか１項の発明において、前記電極間電気特性制御
手段と、前記光ビーム生成手段の制御活動の周期が前記
３次元像情報を観察する観察者の残像許容時間よりも短
いことを特徴としている。
【００３４】請求項２０の発明は請求項１１から１８の
いずれか１項の発明において、前記電極間電気特性制御
手段と、前記光ビーム生成手段の制御活動の周期が１／
３０秒〜１／６０秒の範囲内であることを特徴としてい
る。
いずれか１項の発明において、前記電極間電気特性制御
手段と、前記光ビーム生成手段の制御活動の周期が１／
３０秒〜１／６０秒の範囲内であることを特徴としてい
る。
【００３５】請求項２１の発明は請求項１１から２０の
いずれか１項の発明において、前記光ビーム生成手段は
観察者が前記３次元像情報を観察する観察位置において
最も近接した２本の光ビームの間隔が観察者の瞳孔径以
下となるように隣り合う光ビームの間隔を決定している
ことを特徴としている。
いずれか１項の発明において、前記光ビーム生成手段は
観察者が前記３次元像情報を観察する観察位置において
最も近接した２本の光ビームの間隔が観察者の瞳孔径以
下となるように隣り合う光ビームの間隔を決定している
ことを特徴としている。
【００３６】請求項２２の発明は請求項１１から２０の
いずれか１項の発明において、前記光ビーム生成手段は
観察者が前記３次元像情報を観察する観察位置において
最も近接した２本の光ビームの間隔が２ｍｍ以下となる
ように隣り合う光ビームの間隔を決定していることを特
徴としている。
いずれか１項の発明において、前記光ビーム生成手段は
観察者が前記３次元像情報を観察する観察位置において
最も近接した２本の光ビームの間隔が２ｍｍ以下となる
ように隣り合う光ビームの間隔を決定していることを特
徴としている。
【００３７】請求項２３の発明は請求項１１から１５の
いずれか１項の発明において、前記透明物質は水平方向
に１次元的周期構造を有するプリズムアレイであって、
前記３次元像情報は水平方向の視差情報のみを有してい
ることを特徴としている。
いずれか１項の発明において、前記透明物質は水平方向
に１次元的周期構造を有するプリズムアレイであって、
前記３次元像情報は水平方向の視差情報のみを有してい
ることを特徴としている。
【００３８】請求項２４の発明は請求項１１から２２の
いずれか１項の発明において、前記光変調装置と観察者
との間に鉛直方向にパワーを有するシリンドリカルレン
ズを配置し、前記複数の光ビームの鉛直方向焦点位置を
前記３次元像情報の水平方向結像位置近傍に配置してい
ることを特徴としている。
いずれか１項の発明において、前記光変調装置と観察者
との間に鉛直方向にパワーを有するシリンドリカルレン
ズを配置し、前記複数の光ビームの鉛直方向焦点位置を
前記３次元像情報の水平方向結像位置近傍に配置してい
ることを特徴としている。
【００３９】請求項２５の発明は請求項１１から２４の
いずれか１項の発明において、前記光ビーム生成手段は
水平方向成分が平行光、鉛直方向成分が発散光の性質を
有する光ビームを生成することを特徴としている。
いずれか１項の発明において、前記光ビーム生成手段は
水平方向成分が平行光、鉛直方向成分が発散光の性質を
有する光ビームを生成することを特徴としている。
【００４０】請求項２６の発明は請求項１１から２５の
いずれか１項の発明において、前記３次元像情報の水平
方向結像位置近傍に鉛直方向にのみ光を拡散させる光学
素子を配置していることを特徴としている。
いずれか１項の発明において、前記３次元像情報の水平
方向結像位置近傍に鉛直方向にのみ光を拡散させる光学
素子を配置していることを特徴としている。
【００４１】請求項２７の発明は請求項１１から２６の
いずれか１項の発明において、前記光ビーム生成手段は
水平方向成分、鉛直方向成分共に平行光の性質を有する
光ビームを生成することを特徴としている。
いずれか１項の発明において、前記光ビーム生成手段は
水平方向成分、鉛直方向成分共に平行光の性質を有する
光ビームを生成することを特徴としている。
【００４２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の光変調装置（光変
調器）の実施形態１の説明図（平面図）である。図１に
おいて、Ｃは光変調装置であり、光学素子Ａと光ビーム
生成手段（光源ユニット）Ｂとを有している。透明電極
１の間に屈折率可変物質２と透明物質３が挟み込まれて
いる。透明物質３は周期的な構造を有している。
調器）の実施形態１の説明図（平面図）である。図１に
おいて、Ｃは光変調装置であり、光学素子Ａと光ビーム
生成手段（光源ユニット）Ｂとを有している。透明電極
１の間に屈折率可変物質２と透明物質３が挟み込まれて
いる。透明物質３は周期的な構造を有している。
【００４３】本実施形態においては透明物質３は図２に
示すような複数のプリズム３ａを一定の周期で配列した
プリズムアレイとなっている。これらの部品１，２，３
によって光学素子Ａが構成される。透明電極１間には電
極間電気特性制御手段（駆動装置）４により任意の周波
数、振幅の電圧を印加することができるようになってい
る。
示すような複数のプリズム３ａを一定の周期で配列した
プリズムアレイとなっている。これらの部品１，２，３
によって光学素子Ａが構成される。透明電極１間には電
極間電気特性制御手段（駆動装置）４により任意の周波
数、振幅の電圧を印加することができるようになってい
る。
【００４４】一方、光源ユニットＢは光源アレイ５、複
数のレンズを一定周期で配列したマイクロレンズアレイ
６、そして制御装置７より成る。光源アレイ５は複数の
光源５ａが平面上にマトリクス状に並んで構成してい
る。
数のレンズを一定周期で配列したマイクロレンズアレイ
６、そして制御装置７より成る。光源アレイ５は複数の
光源５ａが平面上にマトリクス状に並んで構成してい
る。
【００４５】本実施形態では光源にＬＥＤを用い、ＬＥ
Ｄアレイを構成している。この光源アレイ５は制御装置
７により任意の光源位置での光強度を制御できるように
なっている。個々の光源５ａから放射する光はすべてマ
イクロレンズアレイ６に入射し、平行光又はそれに準ず
るビームに変換される。
Ｄアレイを構成している。この光源アレイ５は制御装置
７により任意の光源位置での光強度を制御できるように
なっている。個々の光源５ａから放射する光はすべてマ
イクロレンズアレイ６に入射し、平行光又はそれに準ず
るビームに変換される。
【００４６】これにより全ての光源５ａからの光が重畳
することなく独立に光学素子Ａに入射する。個々のビー
ムの入射領域は透明物質３の周期的な構造によって分割
される個々の領域より小さい領域であって、図５のよう
に同時に複数のビームを透明物質１の１個の分割領域１
ａに入射させることができる。
することなく独立に光学素子Ａに入射する。個々のビー
ムの入射領域は透明物質３の周期的な構造によって分割
される個々の領域より小さい領域であって、図５のよう
に同時に複数のビームを透明物質１の１個の分割領域１
ａに入射させることができる。
【００４７】ただし異なる分割領域１ａには必ず異なる
光源からの光ビームが入射しており、１つの光源５ａか
らの１本の光ビームを複数の分割領域が共有することは
ない。
光源からの光ビームが入射しており、１つの光源５ａか
らの１本の光ビームを複数の分割領域が共有することは
ない。
【００４８】駆動装置４により透明電極１間に電圧を印
加すると屈折率可変物質２の屈折率が変化する。透明物
質３の屈折率をｎP、屈折率可変物質２の屈折率をｎLと
すると、ｎP＝ｎLの場合、両物質間の屈折率差がないの
で光学素子Ａに入射した全ての光ビームは図３のように
透明な平板を通過するかのごとく直進する。
加すると屈折率可変物質２の屈折率が変化する。透明物
質３の屈折率をｎP、屈折率可変物質２の屈折率をｎLと
すると、ｎP＝ｎLの場合、両物質間の屈折率差がないの
で光学素子Ａに入射した全ての光ビームは図３のように
透明な平板を通過するかのごとく直進する。
【００４９】しかし、両物質２，３間に屈折率差がある
場合は光ビームは境界面で屈折する。例えば屈折率可変
物質２の屈折率ｎLを電界の付加によってｎP＜ｎLと変
化させた場合は図１のように，逆にｎP＞ｎLと変化させ
た場合は図４のように光ビームは屈折する。
場合は光ビームは境界面で屈折する。例えば屈折率可変
物質２の屈折率ｎLを電界の付加によってｎP＜ｎLと変
化させた場合は図１のように，逆にｎP＞ｎLと変化させ
た場合は図４のように光ビームは屈折する。
【００５０】このように光学素子Ａは駆動装置４の制御
により光ビームの偏向角を能動的に変化させることので
きるアクティブな光学素子として機能する。
により光ビームの偏向角を能動的に変化させることので
きるアクティブな光学素子として機能する。
【００５１】同期手段によってこの機能に加え駆動装置
４との同期をとりながら動作する制御装置７による光源
ユニットＢの光強度変調を組み合わせることによって装
置全体がよりユニークな機能を持つ光変調器として作用
する。
４との同期をとりながら動作する制御装置７による光源
ユニットＢの光強度変調を組み合わせることによって装
置全体がよりユニークな機能を持つ光変調器として作用
する。
【００５２】尚、ある時刻における光学素子Ａからの光
線偏向角は等しくなっている。
線偏向角は等しくなっている。
【００５３】次に図６を用いて本実施形態の光変調装置
の光学的作用を説明する。（簡単の為に垂直断面内での
光ビームの挙動について記述する。）図６（ａ）は光学
素子Ａが垂直入射光を図中下方に大きく偏向する状態を
示している。このときに図中のＯ点のみを光ビームが通
過するよう光源ユニットＢ上の輝点位置を制御すること
ができる。
の光学的作用を説明する。（簡単の為に垂直断面内での
光ビームの挙動について記述する。）図６（ａ）は光学
素子Ａが垂直入射光を図中下方に大きく偏向する状態を
示している。このときに図中のＯ点のみを光ビームが通
過するよう光源ユニットＢ上の輝点位置を制御すること
ができる。
【００５４】図中の実線がこのときの光ビームの状態を
示している。他の点線で示されたビームは実際には発生
しない。（どの光ビーム（光源）を発生させるかは光源
ユニットＢの制御装置７が制御している。）光学素子
Ａ、光源ユニットＢは動的に光の偏向角や輝点位置を変
化させることができるので、他の時刻に図６（ｂ）〜
（ｆ）のような光ビームの状態を発生させている。
示している。他の点線で示されたビームは実際には発生
しない。（どの光ビーム（光源）を発生させるかは光源
ユニットＢの制御装置７が制御している。）光学素子
Ａ、光源ユニットＢは動的に光の偏向角や輝点位置を変
化させることができるので、他の時刻に図６（ｂ）〜
（ｆ）のような光ビームの状態を発生させている。
【００５５】したがって、図６（ａ）〜（ｆ）の光ビー
ム状態を高速に繰り返すことにより、図６（ｇ）のよう
に光ビームの集光作用を有する素子のように機能させて
いる。
ム状態を高速に繰り返すことにより、図６（ｇ）のよう
に光ビームの集光作用を有する素子のように機能させて
いる。
【００５６】光ビームの集光位置は図中のような中心軸
上に限定されず、光ビームの偏向角の範囲内であれば任
意の位置に設定することができる。ただし、図２に示し
たような１次元的な周期構造しかもたない光学素子の場
合、光の偏向方向も１次元方向に限定される。
上に限定されず、光ビームの偏向角の範囲内であれば任
意の位置に設定することができる。ただし、図２に示し
たような１次元的な周期構造しかもたない光学素子の場
合、光の偏向方向も１次元方向に限定される。
【００５７】そこで２次元的な光偏向を行う場合は図７
のように複数の光学素子のうち２つの光学素子Ａをプリ
ズムアレイ３の配列方向が互いに直交するように組み合
わせて使用する。（図中ではわかりやすいように２枚の
光学素子を離して描いているが、実際は光ビームの出射
点を一致させる為に密着させた方が良い）これにより、
光ビームの水平・鉛直両方向への光偏向を可能とし、任
意の方向への光偏向を可能としている。
のように複数の光学素子のうち２つの光学素子Ａをプリ
ズムアレイ３の配列方向が互いに直交するように組み合
わせて使用する。（図中ではわかりやすいように２枚の
光学素子を離して描いているが、実際は光ビームの出射
点を一致させる為に密着させた方が良い）これにより、
光ビームの水平・鉛直両方向への光偏向を可能とし、任
意の方向への光偏向を可能としている。
【００５８】上記実施形態は透明物質３としてプリズム
アレイを用いたが、プリズムに限らず周期的構造を持つ
他の光学素子を使用すれば様々な光変調機能を達成する
ことができる。
アレイを用いたが、プリズムに限らず周期的構造を持つ
他の光学素子を使用すれば様々な光変調機能を達成する
ことができる。
【００５９】例えばプリズムの代わりに図８のようなレ
ンチキュラレンズ８１を用いて光変調装置を構成するこ
とができる。
ンチキュラレンズ８１を用いて光変調装置を構成するこ
とができる。
【００６０】図９，図１０はそのような装置の機能説明
図（平面図）である。この装置においても駆動装置４に
より透明電極１間に電圧を印加すると屈折率可変物質２
の屈折率が変化する。すると、図９→図１０のようにレ
ンチキュラレンズ８１の実効的焦点距離が変化する。
図（平面図）である。この装置においても駆動装置４に
より透明電極１間に電圧を印加すると屈折率可変物質２
の屈折率が変化する。すると、図９→図１０のようにレ
ンチキュラレンズ８１の実効的焦点距離が変化する。
【００６１】こうした光学素子Ａの変化を高速に繰り返
し、かつ光源ユニットＢの光線出射位置及びタイミング
の同期をとって各ビーム毎に独立に任意位置の焦点を結
ばせている。
し、かつ光源ユニットＢの光線出射位置及びタイミング
の同期をとって各ビーム毎に独立に任意位置の焦点を結
ばせている。
【００６２】もちろん、レンチキュラレンズ８１の場合
も図１１のように２枚を直交させて焦点位置を２次元的
に拡張しても良い。また、透明物質３として図１２のよ
うな蝿の目状の微小レンズ１２１より成る微小レンズア
レイを用いれば、１枚のみの構成で同様の効果を得るこ
とができる。
も図１１のように２枚を直交させて焦点位置を２次元的
に拡張しても良い。また、透明物質３として図１２のよ
うな蝿の目状の微小レンズ１２１より成る微小レンズア
レイを用いれば、１枚のみの構成で同様の効果を得るこ
とができる。
【００６３】透明物質３にはこのほかにレリーフ型の回
折格子やホログラムなども使用できる。そして複数の光
ビームを同時に多様に変調できる性質を活かして、光ス
イッチや光偏光器、能動的な結像素子など様々な用途に
使用することができる。
折格子やホログラムなども使用できる。そして複数の光
ビームを同時に多様に変調できる性質を活かして、光ス
イッチや光偏光器、能動的な結像素子など様々な用途に
使用することができる。
【００６４】尚、本実施形態における光源アレイ５には
ＬＥＤを用いたが、光源を高密度に実装できる手段であ
ればデバイスの種類は問わない。
ＬＥＤを用いたが、光源を高密度に実装できる手段であ
ればデバイスの種類は問わない。
【００６５】例えば特に近年実用化が進んでいる図２０
に示すような面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）のアレイ化
されたものを光源アレイ５として使用すれば、光の効率
や直進性の面で大きなメリットがある（図２０は裏面出
射型のＶＣＳＥＬを有している。）。
に示すような面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）のアレイ化
されたものを光源アレイ５として使用すれば、光の効率
や直進性の面で大きなメリットがある（図２０は裏面出
射型のＶＣＳＥＬを有している。）。
【００６６】次に本発明の実施形態２について説明す
る。本実施形態は実施形態１に示した光変調器を用いて
光線再現方式による３次元像再生を行う３次元像再生装
置に関する。光線再現方式とは多数の光線の交点によっ
て３次元空間に物体に関する輝点を表現する方式であ
る。
る。本実施形態は実施形態１に示した光変調器を用いて
光線再現方式による３次元像再生を行う３次元像再生装
置に関する。光線再現方式とは多数の光線の交点によっ
て３次元空間に物体に関する輝点を表現する方式であ
る。
【００６７】図１３を用いてこの方式の原理を説明す
る。図１３（Ａ）に示すように実際の３次元物体を観察
する場合、物体は無数の光源（微小光源）の集まりとみ
なすことができる。無数の光源の１つ１つからは光が発
散光束となって放出されている。
る。図１３（Ａ）に示すように実際の３次元物体を観察
する場合、物体は無数の光源（微小光源）の集まりとみ
なすことができる。無数の光源の１つ１つからは光が発
散光束となって放出されている。
【００６８】発散光束が観察者の目に入射すると、目は
網膜上に光源の像が結像するよう水晶体の厚さを自動的
に調節する。この調節機構により人は単眼でも光源の奥
行き方向の位置を知覚することができる。
網膜上に光源の像が結像するよう水晶体の厚さを自動的
に調節する。この調節機構により人は単眼でも光源の奥
行き方向の位置を知覚することができる。
【００６９】光線再現方式は図１３（Ｂ）に示すように
上記光束を有限本数の光線の集合によって再現する。物
体表面の光源はこれら光線の交点として表現され、図１
３（Ｂ）に示すように光線は光束の拡がり方や出射方向
を模している。
上記光束を有限本数の光線の集合によって再現する。物
体表面の光源はこれら光線の交点として表現され、図１
３（Ｂ）に示すように光線は光束の拡がり方や出射方向
を模している。
【００７０】これらの光線が観察者の目に入射すると目
は光束を観察する場合（図１３（Ａ））と同様に網膜上
に光源（光線の交点）の像が形成されるよう水晶体の厚
さを自動的に調節すると考えられる。
は光束を観察する場合（図１３（Ａ））と同様に網膜上
に光源（光線の交点）の像が形成されるよう水晶体の厚
さを自動的に調節すると考えられる。
【００７１】したがって光線再現方式によれば単眼での
奥行き知覚をすることが可能になる。ただし、このよう
な効果を発生させるには「１個の交点を共有する光線が
観察者の瞳に少なくとも２本入射する」という条件を満
足していなくてはならないので隣り合う光線の間隔が大
きくなりすぎないよう装置の構成を考慮する必要があ
る。
奥行き知覚をすることが可能になる。ただし、このよう
な効果を発生させるには「１個の交点を共有する光線が
観察者の瞳に少なくとも２本入射する」という条件を満
足していなくてはならないので隣り合う光線の間隔が大
きくなりすぎないよう装置の構成を考慮する必要があ
る。
【００７２】実施形態１に示した光変調器は光線再現方
式を実現するための手段となりうる。なぜなら多数の光
線を独立に任意の方向へと偏向させられるということ
は、光線の交点を任意の場所に形成できることを意味す
るからである。
式を実現するための手段となりうる。なぜなら多数の光
線を独立に任意の方向へと偏向させられるということ
は、光線の交点を任意の場所に形成できることを意味す
るからである。
【００７３】図１４は本発明の光変調器（例としてプリ
ズムアレイ使用のもの）を用いて空間内の２点Ｐ1，Ｐ2
を再生する方法を示している。
ズムアレイ使用のもの）を用いて空間内の２点Ｐ1，Ｐ2
を再生する方法を示している。
【００７４】図１４において、Ｃは光変調器、Ａは光学
素子、Ｂは光源ユニットであり、図１で示したのと同様
の構成より成っている。光変調器Ｃは入射した光線を紙
面内上下方向に高速に偏向するように駆動している。そ
のうち例えば図中ａ点より出射する光線に関しては光線
の偏向角がα1，α2の時のみ、ｂ点より出射する光線に
関しては光線の偏向角がβ1，β2の時のみ光強度を持
ち、その他の偏向角の時は光強度を持たないように光源
ユニットＢと光学素子Ａとをうまく同期させている。
素子、Ｂは光源ユニットであり、図１で示したのと同様
の構成より成っている。光変調器Ｃは入射した光線を紙
面内上下方向に高速に偏向するように駆動している。そ
のうち例えば図中ａ点より出射する光線に関しては光線
の偏向角がα1，α2の時のみ、ｂ点より出射する光線に
関しては光線の偏向角がβ1，β2の時のみ光強度を持
ち、その他の偏向角の時は光強度を持たないように光源
ユニットＢと光学素子Ａとをうまく同期させている。
【００７５】これによってａ点，ｂ点から出射する光線
は空間内の点Ｐ1，Ｐ2で交わる。ここでａ点とｂ点から
発するビームの発生時期は一般的に異なっている。光線
の交点Ｐ1とＰ2を形成するためには光線発生の時刻を異
ならせている。このときの時刻の変化は極めて高速に行
っているので観察者は同時に発生しているように観察さ
れる。
は空間内の点Ｐ1，Ｐ2で交わる。ここでａ点とｂ点から
発するビームの発生時期は一般的に異なっている。光線
の交点Ｐ1とＰ2を形成するためには光線発生の時刻を異
ならせている。このときの時刻の変化は極めて高速に行
っているので観察者は同時に発生しているように観察さ
れる。
【００７６】こうした動作を光学素子Ａより光線が出射
する他の点についても全て適用すれば光変調器から出射
する光線すべてが点Ｐ1，Ｐ2で交わる。光線の偏向が極
めて高速で人間の目の残像許容時間よりも短い周期で行
われれば、観察者は空中の２つの輝点として点Ｐ1，Ｐ2
を認識することができる。
する他の点についても全て適用すれば光変調器から出射
する光線すべてが点Ｐ1，Ｐ2で交わる。光線の偏向が極
めて高速で人間の目の残像許容時間よりも短い周期で行
われれば、観察者は空中の２つの輝点として点Ｐ1，Ｐ2
を認識することができる。
【００７７】本実施形態では上記周期を１／３０〜１／
６０秒に設定している。
６０秒に設定している。
【００７８】ただし、前述した通り光線再現方式におい
て３次元像再生に使用する光線は「１個の交点を共有す
る光線が観察者の瞳に少なくとも２本入射する」という
条件を満足していなくてはならないので、隣り合う光線
の間隔が大きくなりすぎないよう装置の構成を考慮する
必要がある。
て３次元像再生に使用する光線は「１個の交点を共有す
る光線が観察者の瞳に少なくとも２本入射する」という
条件を満足していなくてはならないので、隣り合う光線
の間隔が大きくなりすぎないよう装置の構成を考慮する
必要がある。
【００７９】図１５はこの様子を示している。図中Ｐは
複数の光線が光学素子Ａより出射する点のピッチ、Ｄは
観察距離、Ｚは光学素子Ａから再生像までの距離を表し
ている。
複数の光線が光学素子Ａより出射する点のピッチ、Ｄは
観察距離、Ｚは光学素子Ａから再生像までの距離を表し
ている。
【００８０】図のような関係から観察位置での隣り合う
光線間隔はΔ＝（Ｄ−Ｚ）＊Ｐ／Ｚとなる。光線の出射
する点のピッチＰが大きいと光線間隔Δが大きくなって
前述の条件を満足しなくなる。仮に観察距離Ｄ＝６０ｃ
ｍ、再生像距離Ｚ＝３０ｃｍとし、光線間隔Δは２ｍｍ
以下が必要とすると、光線出射点のピッチＰは２ｍｍ以
下でなければならない。
光線間隔はΔ＝（Ｄ−Ｚ）＊Ｐ／Ｚとなる。光線の出射
する点のピッチＰが大きいと光線間隔Δが大きくなって
前述の条件を満足しなくなる。仮に観察距離Ｄ＝６０ｃ
ｍ、再生像距離Ｚ＝３０ｃｍとし、光線間隔Δは２ｍｍ
以下が必要とすると、光線出射点のピッチＰは２ｍｍ以
下でなければならない。
【００８１】本実施形態では上記条件を満足するよう光
学素子Ａから出射する光ビームの最小ピッチを観察位置
での観察者の瞳の大きさに基いて決定しており、特に一
般に瞳径は２〜７ｍｍの値をとることに基いて観察位置
での隣り合う光線間隔Δが２ｍｍ以下となるように光ビ
ームを生成している。
学素子Ａから出射する光ビームの最小ピッチを観察位置
での観察者の瞳の大きさに基いて決定しており、特に一
般に瞳径は２〜７ｍｍの値をとることに基いて観察位置
での隣り合う光線間隔Δが２ｍｍ以下となるように光ビ
ームを生成している。
【００８２】このように光線再現方式を利用して３次元
像を再生すれば眼が疲れない３次元像の再生が可能なだ
けでなく、従来例のように像再生位置毎の画像倍率変化
の問題などを気にすることなく、ゆがみのない３次元像
を再生することができる。
像を再生すれば眼が疲れない３次元像の再生が可能なだ
けでなく、従来例のように像再生位置毎の画像倍率変化
の問題などを気にすることなく、ゆがみのない３次元像
を再生することができる。
【００８３】尚、上記原理を用いて３次元空間内の任意
の像を再生するためには光線を任意の方向に偏向する必
要があるため、図７のように２つの光学素子Ａをプリズ
ムの並び方向が互いに直交するように組み合わせて使用
するのが有効である。
の像を再生するためには光線を任意の方向に偏向する必
要があるため、図７のように２つの光学素子Ａをプリズ
ムの並び方向が互いに直交するように組み合わせて使用
するのが有効である。
【００８４】即ち、図１４で説明したような光線生成を
水平、鉛直の両方向について行うのが良い。
水平、鉛直の両方向について行うのが良い。
【００８５】ただし、光学素子Ａを１枚しか使用しない
場合でも、簡易的に立体像を再生することはできる。一
般に人間が立体を認識する際、鉛直方向の情報よりも水
平方向の情報の方が大きく寄与する。よって再生時に水
平方向の立体情報のみ光線再現方式で表現してやれば十
分立体認識は可能である。
場合でも、簡易的に立体像を再生することはできる。一
般に人間が立体を認識する際、鉛直方向の情報よりも水
平方向の情報の方が大きく寄与する。よって再生時に水
平方向の立体情報のみ光線再現方式で表現してやれば十
分立体認識は可能である。
【００８６】ただし、鉛直方向成分の光が観察者の目に
届く範囲を十分とることと、水平方向の像再生位置と垂
直方向の像再生位置とが離れ過ぎないように調節する必
要がある。そのためには例えば図１６のように鉛直方向
（図１６（Ｂ））にパワーを持つシリンドリカルレンズ
８を光学素子Ａと再生像との間に挿入して水平方向（図
１６（Ａ））の像結像位置近傍に鉛直方向の像結像位置
を持っていく方法をとることができる。
届く範囲を十分とることと、水平方向の像再生位置と垂
直方向の像再生位置とが離れ過ぎないように調節する必
要がある。そのためには例えば図１６のように鉛直方向
（図１６（Ｂ））にパワーを持つシリンドリカルレンズ
８を光学素子Ａと再生像との間に挿入して水平方向（図
１６（Ａ））の像結像位置近傍に鉛直方向の像結像位置
を持っていく方法をとることができる。
【００８７】このとき光源からの光は水平方向において
は平行光に、鉛直方向においては発散光になることが望
ましいので、光源からの光の指向性を制御するマイクロ
レンズアレイ６は図示したように水平方向に繰り返しの
周期構造を持つレンチキュラーレンズであることが望ま
しい。
は平行光に、鉛直方向においては発散光になることが望
ましいので、光源からの光の指向性を制御するマイクロ
レンズアレイ６は図示したように水平方向に繰り返しの
周期構造を持つレンチキュラーレンズであることが望ま
しい。
【００８８】また、図１７のように鉛直方向成分の光の
み拡散するような拡散板９を挿入して同様の効果を得る
こともできる。この場合、光源アレイ５からの光は水平
方向、鉛直方向の両方において平行光になる仕様とする
ことが望ましいので、光源アレイ５からの光の指向性を
制御するマイクロレンズアレイ６は図示したように水平
・鉛直方向共に繰り返しの周期構造を持つ蝿の目状の微
小レンズアレイであることが望ましい。
み拡散するような拡散板９を挿入して同様の効果を得る
こともできる。この場合、光源アレイ５からの光は水平
方向、鉛直方向の両方において平行光になる仕様とする
ことが望ましいので、光源アレイ５からの光の指向性を
制御するマイクロレンズアレイ６は図示したように水平
・鉛直方向共に繰り返しの周期構造を持つ蝿の目状の微
小レンズアレイであることが望ましい。
【００８９】
【発明の効果】本発明によれば、電気的制御によって屈
折率が変化する屈折率可変物質と屈折率が固定の透明物
質を含む光学素子によって複数の光ビームを所望の状態
に変調することにより、２次元画像の結像性能が良く、
全体として複数の光ビームを任意に変調することがで
き、３次元像の再生を良好に行なうことができる光変調
装置およびそれを用いた３次元像再生装置を達成するこ
とができる。
折率が変化する屈折率可変物質と屈折率が固定の透明物
質を含む光学素子によって複数の光ビームを所望の状態
に変調することにより、２次元画像の結像性能が良く、
全体として複数の光ビームを任意に変調することがで
き、３次元像の再生を良好に行なうことができる光変調
装置およびそれを用いた３次元像再生装置を達成するこ
とができる。
【図１】本発明の光変調装置の実施形態１の要部概略図
【図２】図１の一部分の説明図
【図３】図１の光変調装置の光学的作用の説明図
【図４】図１の光変調装置の光学的作用の説明図
【図５】図１の光変調装置の光学的作用の説明図
【図６】図１の光変調装置の光学的作用の説明図
【図７】本発明の光学変調装置の他の実施形態の一部分
の説明図
の説明図
【図８】本発明の光学変調装置の他の実施形態の一部分
の説明図
の説明図
【図９】図１の一部分を変更したときの要部概略図
【図１０】図１の一部分を変更したときの要部概略図
【図１１】図９の一部分を変更したときの要部概略図
【図１２】図１の一部分を変更したときの要部概略図
【図１３】本発明の３次元像再生装置の実施形態１の光
学系の説明図
学系の説明図
【図１４】本発明の３次元像再生装置の実施形態１の光
学系の説明図
学系の説明図
【図１５】本発明の３次元像再生装置の実施形態１の光
学系の説明図
学系の説明図
【図１６】本発明の３次元像再生装置の実施形態１の光
学系の説明図
学系の説明図
【図１７】本発明の３次元像再生装置の実施形態１の光
学系の説明図
学系の説明図
【図１８】従来の３次元像再生装置の要部概略図
【図１９】従来の３次元像再生装置の要部概略図
【図２０】図１の一部分の他の実施形態の説明図
Ａ 光学素子 Ｂ 光源ユニット（光ビーム生成手段） Ｃ 光変調装置 １ 透明電極 ２ 屈折率可変物質 ３ 透明物質 ４ 電極間電気特性制御手段 ５ 光源アレイ ６ マイクロレンズアレイ ７ 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 13/04 Ｈ０４Ｎ 13/04 Ｆターム(参考） 2H059 AA35 AC06 2H079 AA02 AA12 DA02 EA11 EB17 HA11 KA01 KA09 KA18 2K002 AA07 AB08 BA06 CA01 DA01 EA13 EA14 EA30 EB08 EB09 HA02 5C061 AA06 AB14 5C080 AA07 AA09 BB05 JJ02 JJ05 JJ06
Claims (27)
- 【請求項１】 周期的な構造を有する透明物質と、該透
明物質と対向配置され、電気的制御により屈折率が変化
する屈折率可変物質と、該透明物質と該屈折率可変物質
とを積層した状態で挟む一組の電極と、該電極間の電気
的特性値を制御する電極間電気特性制御手段と、該電極
に互いに独立した複数の光ビームを入射せしめる光ビー
ム生成手段とを有することを特徴とする光変調装置。 - 【請求項２】 透明物質と電気的制御により屈折率が変
化する屈折率可変物質とを挟む一組の電極と、該電極間
の電気的特性値を制御する電極間電気特性制御手段と、
該電極に互いに独立した複数の光ビームを入射せしめる
光ビーム生成手段と、該屈折率可変物質の屈折率と共に
該光ビームの出射位置及び／又は、出射方向を制御する
制御手段を有することを特徴とする光変調装置。 - 【請求項３】 前記光ビーム生成手段は複数の光ビーム
の各々の光強度を独立に制御していることを特徴とする
請求項１又は２の光変調装置。 - 【請求項４】 前記電極間電気特性制御手段と前記光ビ
ーム生成手段はそれぞれの制御活動において互いの同期
をとる同期手段を有することを特徴とする請求項１，２
又は３の光変調装置。 - 【請求項５】 前記各々の光ビームが入射する入射領域
は前記透明物質の周期的な構造で区切られる分割領域の
いずれよりも小さいことを特徴とする請求項１から４の
いずれか１項の光変調装置。 - 【請求項６】 前記分割領域内に少なくとも２本以上の
光ビームが入射することを特徴とする請求項５の光変調
装置。 - 【請求項７】 前記入射領域は複数の分割領域にまたが
ることがないことを特徴とする請求項５又は６の光変調
装置。 - 【請求項８】 前記透明物質と、前記屈折率可変物質
と、前記透明物質と前記屈折率可変物質とを積層した状
態で挟む一組の電極と、から成る光学ユニットを少なく
とも２つ以上有することを特徴とする請求項１から７の
いずれか１項の光変調装置。 - 【請求項９】 前記透明物質の周期構造が１次元的周期
構造であって、前記複数の光学ユニットのうち少なくと
も２つは、その周期構造の方向が直交していることを特
徴とする請求項８の光変調装置。 - 【請求項１０】 前記複数の光学ユニットに含まれる透
明物質はプリズムアレイであることを特徴とする請求項
８又は９の光変調装置。 - 【請求項１１】 周期的な構造を有する透明物質と、該
透明物質と対向配置され、電気的制御により屈折率が変
化する屈折率可変物質と、前記透明物質と前記屈折率可
変物質とを積層した状態で挟む一組の電極と、前記電極
間の電気的特性値を制御する電極間電気特性制御手段
と、前記電極に互いに独立した複数の光ビームを入射せ
しめる光ビーム生成手段とを有する光変調装置を有し、
前記光ビーム生成手段は複数の光ビームの各々の強度を
独立に制御し、前記電極間電気特性制御手段と前記光ビ
ーム生成手段はそれぞれの制御活動において互いの同期
をとる同期手段を有し、前記光変調装置により変調され
た複数の光ビームの交点の集合によって３次元像情報を
表現することを特徴とする３次元像再生装置。 - 【請求項１２】 透明物質と電気的制御により屈折率が
変化する屈折率可変物質とを挟む一組の電極と、該電極
間の電気的特性値を制御する電極間電気特性制御手段
と、該電極に互いに独立した複数の光ビームを入射せし
める光ビーム生成手段と、該屈折率可変物質の屈折率と
共に該光ビームの出射位置及び／又は、出射方向を制御
する制御手段を有する光変調装置を有し、前記光ビーム
生成手段は複数の光ビームの各々の強度を独立に制御
し、前記電極間電気特性制御手段と前記光ビーム生成手
段はそれぞれの制御活動において互いの同期をとる同期
手段を有し、前記光変調装置により変調された複数の光
ビームの交点の集合によって３次元像情報を表現するこ
とを特徴とする３次元像再生装置。 - 【請求項１３】 前記各々の光ビームが入射する入射領
域は前記透明物質の周期的な構造で区切られる分割領域
のいずれよりも小さいことを特徴とする請求項１１又は
１２の３次元像再生装置。 - 【請求項１４】 前記分割領域内に少なくとも２本以上
の光ビームが入射することを特徴とする請求項１３の３
次元像再生装置。 - 【請求項１５】 前記入射領域は複数の分割領域にまた
がることがないことを特徴とする請求項１３又は１４の
３次元像再生装置。 - 【請求項１６】 前記透明物質と、前記屈折率可変物質
と、前記透明物質と前記屈折率可変物質とを積層した状
態で挟む一組の電極とから成る光学ユニットを少なくと
も２つ以上有することを特徴とする請求項１１から１５
のいずれか１項の３次元像再生装置。 - 【請求項１７】 前記透明物質の周期構造が１次元的な
周期構造であって、前記複数の光学ユニットのうち少な
くとも２つは、その周期構造の方向が直交していること
を特徴とする請求項１６の３次元像再生装置。 - 【請求項１８】 前記複数の光学ユニットに含まれる透
明物質はプリズムアレイであることを特徴とする請求項
１６又は１７の３次元像再生装置。 - 【請求項１９】 前記電極間電気特性制御手段と、前記
光ビーム生成手段の制御活動の周期が前記３次元像情報
を観察する観察者の残像許容時間よりも短いことを特徴
とする請求項１１から１８のいずれか１項の３次元像再
生装置。 - 【請求項２０】 前記電極間電気特性制御手段と、前記
光ビーム生成手段の制御活動の周期が１／３０秒〜１／
６０秒の範囲内であることを特徴とする請求項１１から
１８のいずれか１項の３次元像再生装置。 - 【請求項２１】 前記光ビーム生成手段は観察者が前記
３次元像情報を観察する観察位置において最も近接した
２本の光ビームの間隔が観察者の瞳孔径以下となるよう
に隣り合う光ビームの間隔を決定していることを特徴と
する請求項１１から２０のいずれか１項の３次元像再生
装置。 - 【請求項２２】 前記光ビーム生成手段は観察者が前記
３次元像情報を観察する観察位置において最も近接した
２本の光ビームの間隔が２ｍｍ以下となるように隣り合
う光ビームの間隔を決定していることを特徴とする請求
項１１から２０のいずれか１項の３次元像再生装置。 - 【請求項２３】 前記透明物質は水平方向に１次元的周
期構造を有するプリズムアレイであって、前記３次元像
情報は水平方向の視差情報のみを有していることを特徴
とする請求項１１から１５のいずれか１項の３次元像再
生装置。 - 【請求項２４】 前記光変調装置と観察者との間に鉛直
方向にパワーを有するシリンドリカルレンズを配置し、
前記複数の光ビームの鉛直方向焦点位置を前記３次元像
情報の水平方向結像位置近傍に配置していることを特徴
とする請求項１１から２２のいずれか１項の３次元像再
生装置。 - 【請求項２５】 前記光ビーム生成手段は水平方向成分
が平行光、鉛直方向成分が発散光の性質を有する光ビー
ムを生成することを特徴とする請求項１１から２４のい
ずれか１項の３次元像再生装置。 - 【請求項２６】 前記３次元像情報の水平方向結像位置
近傍に鉛直方向にのみ光を拡散させる光学素子を配置し
ていることを特徴とする請求項１１から２５のいずれか
１項の３次元像再生装置。 - 【請求項２７】 前記光ビーム生成手段は水平方向成
分、鉛直方向成分共に平行光の性質を有する光ビームを
生成することを特徴とする請求項１１から２６のいずれ
か１項の３次元像再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11107758A JP2000298293A (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 光変調装置およびそれを用いた３次元像再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11107758A JP2000298293A (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 光変調装置およびそれを用いた３次元像再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000298293A true JP2000298293A (ja) | 2000-10-24 |
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ID=14467251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11107758A Pending JP2000298293A (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 光変調装置およびそれを用いた３次元像再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000298293A (ja) |
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- 1999-04-15 JP JP11107758A patent/JP2000298293A/ja active Pending
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