JP2002162600A

JP2002162600A - 特定視点画像表示装置及び多視点画像表示装置

Info

Publication number: JP2002162600A
Application number: JP2000359430A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamazaki; 幸治山崎; Eiji Shimizu; 英二志水
Original assignee: Noritsu Koki Co Ltd
Current assignee: Noritsu Koki Co Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】新規な立体視装置を提供する。【解決手段】特定視点画像表示装置や多視点画像表示
装置において、ホログラム板に照明用光線束を照射す
る。ホログラム板から発生する回折光線束が、このホロ
グラム板を１段階撮影法で作成する時に使用した拡散板
の位置に、当該ホログラム板の焦点を面状に形成する。
マスク映像表示装置は、照明用光線束発生装置から発生
した照明用光線束の光路を横切る位置に設けられ、マス
ク映像パターンで照明用光線束をマスクする。面状焦点
の範囲内に目をおいてホログラム板を見ると、再生され
たマスク映像パターンをホログラム板の位置で観察でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体視を可能にす
る画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは、ホログラムを用いた新規
な立体視装置として、特定の視点のみの画像を表示出来
る特定視点画像表示装置、及び、その視点が多数ある多
視点画像表示装置について、特開平１１−１９０９６９
号公報に記載している。これらの装置で使用するホログ
ラム板は、ホログラム板の焦点を、ホログラム板から離
れた位置に面状に形成するものである。具体的には、次
のように、２段階撮影法で作成される。第１段階で、マ
スタホログラム用乾板の前方にスクリーンを置き、可干
渉性を有する光源からの光線束を２分し、一方の光線束
をスクリーンに照射して生じるスクリーンからの反射光
を物体光としてマスタホログラム用乾板に当て、他方の
光線束は平行光線束にして、参照光として直接マスタホ
ログラム用乾板に当て、物体光と参照光の干渉縞をマス
タホログラム用乾板に記録してマスタホログラム板を作
成する。次に第２段階で、作成されたマスタホログラム
板に対して、参照光と逆の方向から、参照光と同質の可
干渉性を有する照明光を照射して、回折光線束を発生さ
せてスクリーンの実像であるスクリーンホログラム像を
空間に再生し、スクリーンホログラム像の位置にホログ
ラム用乾板を置き、照明光と同じ光源から分離した光線
束を参照光とし、回折光線束と同じ側からまたは逆の側
からホログラム用乾板に当てて、回折光線束と参照光と
の干渉縞をホログラム用乾板に記録する。こうして、ホ
ログラム板が製造される。こうして作成したホログラム
板に照明用光線束を照射すると、ホログラム板の面上又
は面の近傍にスクリーンをホログラム像として再生し、
ホログラム板から出る回折光線束が、当該ホログラム板
を２段階撮影法で作成するときに使用したマスタホログ
ラム板の像の位置に、当該ホログラム板の焦点を面状に
形成する。この面状焦点の範囲内に目をおきホログラム
板を見ると、スクリーンのホログラム像を観察できる。
さらに、ホログラム板の面上に再生されたスクリーンの
ホログラム像にマスク映像によるマスクを施すと、面状
焦点の範囲内に置いた目からのみ、マスク映像がスクリ
ーンホログラム像の上にうかびあがる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開平１１−１
９０９６９号公報に記載された立体視装置は、新規な立
体視装置を提供するものである。しかし、この新規な立
体視装置においても種々の改良や変形が可能であると思
われる。たとえば、ホログラムの作成法についても改良
や変形が可能であると思われる。

【０００４】本発明の目的は、改良した立体視装置を提
供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る特定視点画
像表示装置は、指向性を持つ照明用光線束を発生する照
明用光線束発生装置と、ホログラム板と、マスク映像表
示装置と、マスク映像情報発生装置とからなる。ホログ
ラム板は、照明用光線束発生装置から発生された前記の
照明用光線束を回折して指向性を持つ回折光線束を発生
する透過型または反射型のホログラム板であり、前記の
照明用光線束の照射により当該ホログラム板から発生す
る回折光線束が、当該ホログラム板を１段階撮影法で作
成する時に使用した拡散板の位置に、当該ホログラム板
の焦点を面状に形成して、前記の面状焦点の範囲内に目
をおいた時に限り当該ホログラム板を見ると前記の照明
用光線束を観察できる。マスク映像表示装置は、照明用
光線束発生装置から発生した前記の照明用光線束の光路
を横切る位置に設けられて、照明用光線束をマスクする
２次元のホログラム板に再生されるマスク映像パターン
を表示する。このマスク映像表示装置は、当該マスク映
像表示装置を透過した照明用光線束をマスク映像パター
ンを反映したマスク後光線束に変換して、照明用光線束
の代わりにマスク後光線束を前記のホログラム板に照射
して、再生される前記の拡散板のホログラム像にマスク
映像パターンを反映して、前記の面状焦点の範囲内にお
いた目から観察できるようにしたものである。マスク映
像情報発生装置は、マスク映像情報をマスク映像表示装
置に伝達してマスク映像表示装置の表示面上に前記のマ
スク映像パターンを表示させる。

【０００６】照明用光線束発生装置から出る照明用光線
束がホログラム板に当たって回折することにより、撮影
時に用いた拡散板の位置にホログラム像が再生される。
マスク映像情報発生装置がマスク映像表示装置に映像情
報（たとえばモノクロの濃淡マスク映像情報）を送る
と、マスク映像情報発生装置はマスク映像としてマスク
映像表示装置の面上に映像情報を表示して、照明用光線
束をマスクしてマスク後光線束に変換する。こうして、
マスク後光線束のマスク映像パターンがホログラム板に
形成される。ホログラム板から出る回折光線束がマスタ
ホログラム板像の位置に焦点を面状に形成し、当該面状
焦点の面上に置いた目からのみ再生された映像が鮮明に
見える。

【０００７】この特定視点画像表示装置において、照明
用光線束をホログラム板の一方の辺に平行になる方向に
照射しておいて、マスク映像表示装置を照明用光線束に
直交して置く、あるいはマスク映像表示装置をホログラ
ム板に平行に置く、あるいはマスク映像表示装置の一方
の辺も照明用光線束が平行に照射しているホログラム板
の一方の辺に平行になるようにして、マスク映像表示装
置を照明用光線束の光路を斜めに横断する位置に置き、
マスク映像情報発生装置で作成されるマスク映像の少な
くとも１方の辺の長さを、ホログラム像表示装置の対応
する辺の長さに一致させて、他方の辺の長さをマスク映
像表示装置とホログラム板の対応する辺の長さの比率で
拡大あるいは縮小させる。これにより、マスク映像情報
発生装置で作成するマスク映像の縦方向、横方向の歪み
補正を容易にし、マスク映像パターンの全面に周辺部も
含めて広範囲に正確で歪みの無い視差画像を投影でき
る。

【０００８】前記の特定視点画像表示装置によれば、ホ
ログラム板から出る回折光線束が拡散板像の位置に焦点
を面状に形成しているので、回折光が特定の位置に集光
せず、空間内の一定の許容度のある面内に回折光が届
く。したがって、観察者は、前記面状焦点の面上に置い
た目を面上でずらせることが可能である。

【０００９】また、前記の特定視点画像表示装置によれ
ば、ホログラム板から出る回折光線束がマスタホログラ
ム板像の位置に焦点を面状に形成しているので、回折光
が特定の位置に集光せず、空間内の一定の許容度のある
面内に回折光が広がって届くようにしている。このた
め、マスタホログラム板像の不要な虚像を弱くして見え
なくする。

【００１０】好ましくは、前記の特定視点画像表示装置
において、照明光線束発生装置が発生する照明用光線束
は、平行光線束である。平行光線束を用いることによ
り、マスク映像表示装置に表示されるマスク映像パター
ンとホログラム板に再生されるマスク映像パターンとの
対応付けが容易になる。

【００１１】好ましくは、前記の特定視点画像表示装置
において、照明光線束発生装置が発生する照明光線束は
拡散光線束である。拡散光線束を用いることにより、マ
スク映像表示装置に表示されるマスク映像パターンを、
ホログラム板に再生されるマスク映像パターンに拡大し
て表示できる。

【００１２】好ましくは、前記の特定視点画像表示装置
において、照明光線束発生装置が発生する照明光線束は
収束光線束である。収束光線束を用いることにより、マ
スク映像表示装置に表示されるマスク映像パターンを、
ホログラム板に再生されるマスク映像パターンに縮小し
て表示できる。

【００１３】好ましくは、前記の特定視点画像表示装置
のホログラム板は、その前方の外部視野の光も透過す
る。好ましくは、前記の特定画像表示装置のホログラム
板が反射型ホログラム板であり、ホログラム板とその前
方の外部視野の間に遮光板を設ける。

【００１４】本発明に係る多視点画像表示装置は、複数
の前記の特定視点画像表示装置を備える。複数の特定視
点画像表示装置は、それぞれの面状焦点を、少なくとも
２以上の空間内の異なる位置に配置して、観察者の左右
の目を同時にそれぞれ異なる位置の面状焦点の範囲内に
置くことができて、それぞれの目を置いた面状焦点に対
応する前記のマスク映像パターンを互いに左右独立して
観察できるように配置される。

【００１５】各特定視点画像表示装置の面状焦点を空間
内の異なる位置に配置するので、観察者が、同時に選択
したうちの少なくとも１つの面状焦点に片方の目を、選
択した内の残りの少なくとも１つの面状焦点に他方の目
を置くと、左右の目に異なるパターンが反映された別の
マスク映像パターンが見える。時々刻々変化する異なる
視点に対応したマスク映像パターンを反映した各特定視
点画像表示装置のマスク映像パターンに現れるそれぞれ
の動画像のうち、左右の目の位置に対応した同時刻の視
差の異なる動画像を左右の目に別々に提供できる。ホロ
グラム像が面状であるので、観察者が異なって左右両眼
の距離が変わっても、両眼の距離の差を吸収して、左右
両眼に対応するそれぞれ異なるマスタホログラム板像の
面上に左右別々の目を置いて、楽な姿勢で視差画像を見
ることができる。

【００１６】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、複数の特定視点画像表示装置のそれぞれの面状
焦点のうち、少なくとも２つの面状焦点が空間内の同一
位置に重なり、かつ、重ね合わされた各面状焦点に対応
するすべての再生されるマスク映像パターンが、重ね合
わされた当該面状焦点（以下、面状焦点群という）の範
囲内に目を置いた場合に、空間内に連続して観察できる
ように複数の特定視点画像表示装置が組み合わされ、前
記の複数の特定視点画像表示装置の組み合わせを、少な
くとも２組以上備える。そして、前記各組のそれぞれの
面状焦点群を、少なくとも２以上の空間内の異なる位置
に配置して、観察者の左右の目を同時にそれぞれ異なる
位置の面状焦点群の範囲内に置くことができ、それぞれ
の目を置いた面状焦点群に対応する前記の再生マスク映
像パターンの群を互いに左右独立して観察できるよう
に、複数の組の特定視点画像表示装置の組み合わせの群
を構成する。これにより、観察者が広視野で立体視でき
る。

【００１７】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、複数の特定視点画像表示装置のそれぞれの再生
されるマスク映像パターンの全部または一部が、空間内
の同一位置に重なり、かつ、重ね合わされた各マスク映
像パターンに対応するすべての面状焦点が、空間内の異
なる位置に配置されるようにして、観察者の左右の目を
同時にそれぞれ異なる位置の面状焦点の範囲内に置くこ
とができ、それぞれの目をおいた面状焦点に対応する前
記の再生マスク映像パターンを、互いに影響することな
く左右独立して観察できるように、前記の複数の特定視
点画像表示装置を配置する。これにより、同時に左右の
目に視差の異なる動画像を別々に提供でき、観察者は精
度の良い距離感で立体視できる。

【００１８】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、複数組の特定視点画像表示装置の組み合わせの
群のそれぞれの少なくとも１つの再生されるマスク映像
パターンの全部または一部が、空間内の同一位置に重な
り、かつ、重ね合わされた再生マスク映像パターンに対
応するすべての組の面状焦点群が、空間内の異なる位置
に配置され、観察者の左右の目を同時にそれぞれ異なる
位置の面状焦点群の範囲内におくことができ、それぞれ
の目を置いた面状焦点群に対応する前記の再生マスク映
像パターンの群を互いに左右独立して観察できるよう
に、複数の組の特定視点画像表示装置の組み合わせの群
を構成する。これにより、観察者が精度のよい距離感で
広視野で立体視できる。

【００１９】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、複数の特定視点画像表示装置のうち、少なくと
も２つ以上が再生されるマスク映像パターンどうしと面
状焦点どうしがそれぞれ空間内の同一位置に重なり、そ
れぞれ照明用光線束発生装置から発生する照明用光線束
の色が異なり、それぞれのホログラム板は、対応する異
なる色を用いた撮影により作成されており、それぞれの
マスク映像情報発生装置は、同時刻に同じ方向から見た
マスク映像情報からそれぞれ対応する色成分のみを抽出
したマスク映像パターンの情報をそれぞれのマスク映像
表示装置に伝達するようにして、重ね合わされた当該面
状焦点（以下、面状焦点群という）の範囲内に目を置い
た場合に、それぞれの色を混合して一つに見えるカラー
のマスク映像パターンとして観察できるように、複数の
特定視点画像表示装置が組み合わされる。前記の複数の
特定視点画像表示装置の組み合わせを、少なくとも２組
以上備え、前記各組の重ね合せた面状焦点群を少なくと
も２以上の空間内の異なる位置に配置して、観察者の左
右の目を同時にそれぞれ異なる位置にある各組の重ね合
せた面状焦点群の範囲内に置くことができ、それぞれの
目を置いた面状焦点群に対応する前記の各組の一つに見
えるカラーの再生マスク映像パターンを互いに左右独立
して観察できるように、複数の組の特定視点画像表示装
置の組み合わせの群が構成される。これにより、観察者
がカラー画像の立体視ができる。

【００２０】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、複数組の特定視点画像表示装置の組み合わせ群
のそれぞれ１つに見えるカラーの再生マスク映像パター
ンの全部または一部が空間内の同一位置に重なり、か
つ、重ね合わされた再生マスク映像パターンに対応する
すべての組の面状焦点群が空間内の異なる位置に配置さ
れるようにし、観察者の左右の目を同時にそれぞれ異な
る位置の面状焦点群の範囲内に置くことができ、それぞ
れの目を置いた面状焦点群に対応する前記の一つに見え
るカラーの再生マスク映像パターンを、互いに影響する
ことなく左右独立して観察できるように、複数組の特定
視点画像表示装置の組み合わせ群が構成される。これに
より、観察者は精度の良い距離感でカラー画像の立体視
ができる。

【００２１】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、前記の異なる色が赤、緑及び青である。これに
より、簡便に拡散板上でカラー画像の立体視ができる。

【００２２】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、特定視点画像表示装置の照明用光線束発生装置
が多色光または白色光の照明用光線束を発生し、それぞ
れのホログラム板が、異なる色での撮影により作成され
ていて、それぞれのホログラム板が対応する色の回折光
線束を発生する。これにより、重ね合わせの効果により
カラーのマスク映像パターンを観察できる。

【００２３】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、特定視点画像表示装置の照明用光線束発生装置
が多色光または白色光の照明用光線束を発生し、それぞ
れのホログラム板がレインボー型ホログラム板として作
成されていて、それぞれのホログラム板により再生され
て虹色に分光された回折光線束が形成する虹色の面状焦
点を、異なる色の部分が空間内の同一位置で重なるよう
に空間内で平行にずらせて配置する。重なった拡散板像
の面に目を置いたとき、重なったマスタホログラム板像
に対応するすべてのマスク映像パターンが同時に見え
る。それぞれ色の異なるマスク映像パターンの動画像を
重ね合わせて、同時に左右の目にカラーのマスク映像パ
ターンを観察できる。

【００２４】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、２以上の視点をもつ多視点画像表示装置を１組
として、少なくとも２組以上を備え、各組の複数の特定
視点画像表示装置のそれぞれの面状焦点が隣り合う位置
に配置される。前記のマスク映像情報発生装置は、各組
の右端から左端までの面状焦点の順序に従って、同じ順
序の面状焦点に対応する各組のそれぞれのマスク映像表
示装置に、同じ形のマスク映像パターンを表示させる。
これにより、複数の観察者が同時に同じ多視点画像を観
察できる。

【００２５】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、１つの組の前記の特定視点画像表示装置のうち
で左端に配置された面状焦点の隣に次の組の前記の特定
視点画像表示装置のうちで右端に配置された面状焦点が
くるように構成される。これにより、横に並んだ複数の
観察者が同時に同じ多視点映像を観察できる。

【００２６】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、２以上の視点をもつ前記の多視点画像表示装置
を１組として、少なくとも２組以上を備え、各組の複数
の特定視点画像表示装置のそれぞれの面状焦点が隣り合
う位置に配置され、各組の面状焦点の列が観察者に対す
る奥行き方向に前後に異なる位置に配置される。前記の
マスク映像情報発生装置は、発生するマスク映像情報の
マスク映像パターンについて奥行き方向の距離に対応し
て視野角と拡大縮小率を変える。各組の左右の面状焦点
が、各組単位に奥行方向にホログラム板から異なる距離
に配置されるので、観察者に対する奥行距離に合致し
て、左右の視点の異なる動画像を提供でき、観察者の目
の位置が前後に移動しても矛盾のない立体視ができる。

【００２７】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、２以上の視点をもつ前記の多視点画像表示装置
を１組として、少なくとも２組以上を備え、各組の複数
の特定視点画像表示装置のそれぞれの面状焦点が隣り合
う位置に配置され、各組の面状焦点の列が観察者に対し
て上下方向に隣り合う位置に配置される。前記のマスク
映像情報発生装置は、発生するマスク映像情報のマスク
映像パターンについて上下方向に視角の差に対応して変
化させる。これにより、観察者の目の位置が上下に移動
に合致して、上下左右に視点の異なる動画像を矛盾なく
立体視ができる。

【００２８】好ましくは、前記の特定視点画像表示装置
や多視点画像表示装置において、特定視点画像表示装置
の前記のマスク映像情報発生装置から伝達されるマスク
映像情報がモノクロの濃淡マスク映像パターンの情報で
ある。濃淡マスク映像パターンを用いて、簡便に特定方
向から映像を観察できる。

【００２９】好ましくは、前記の多視点画像表示装置
は、さらに、各特定視点画像表示装置のマスク映像情報
発生装置に接続され、マスク映像パターン発生の同期信
号を供給する映像同期装置を備える。この同期信号によ
り、同時刻の異なる方向からのマスク映像パターンを自
動的にタイミングを一致させて表示できる。

【００３０】好ましくは、前記の多視点画像表示装置に
おいて、特定視点画像表示装置の中の少なくとも２つの
特定視点画像表示装置のホログラム板が共通の１枚のホ
ログラム板であり、該ホログラム板は、その面上に、前
記の少なくとも２つの特定視点画像表示装置のマスク映
像パターンを重ねて記録されている。これにより、装置
全体のホログラム板の厚さを減少させる。

【００３１】好ましくは、前記の特定視点画像表示装置
や多視点画像表示装置において、前記の特定視点画像表
示装置の中の少なくとも１枚のホログラム板は、複数の
面状焦点を空間の異なる位置に生じるように作成され
る。これにより、観察者は、異なる位置で同じ再生され
るマスク映像パターンを別々に観察できる。

【００３２】本発明に係るホログラム板製造法では、透
過型または反射型拡散板からの拡散光が当たる任意の位
置にホログラム用乾板を置く。可干渉性を有する光源か
らの光を２分し、一方の光線束を、平行、収束または拡
散のいずれかの光線束にして、透過型の場合は光線束を
拡散板と透過させて、または、反射型の場合は光線束を
拡散板で反射させて物体光としてホログラム用乾板に当
てて、他方の光線束を平行光線束にして照明光として直
接ホログラム用乾板に当てる。照明光は、透過型ホログ
ラム板の場合は物体光と同じ側から当てられ、反射型ホ
ログラム板の場合は物体光と反対側から当てられる。こ
れらの２つの光線束の干渉縞を透過型または反射型のホ
ログラム用乾板に記録してホログラム板を作成する。こ
うして作成されたホログラム板に対して参照光と逆方向
から指向性をもつ照明用光線束を当てて上述の特定視点
画像表示装置のホログラム板として提供できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ
参照記号は同一または同等のものを示す。まず、１つの
（特定の）視点からの画像を表示する特定視点画像表示
装置について説明する。後で説明する種々の実施の形態
の多視点画像表示装置では、複数の特定視点画像表示装
置を使用して、同時刻の視差の異なる動画像を空間の異
なる位置で見えるようにしてそれらの視差画像のうちか
ら選択的に左右の目に適切な視差動画像を提供して多視
点での立体視を可能にする。本発明者らによる特開平１
１−１９０９６９号公報では、ホログラムを用いた新規
な立体視装置として、特定視点画像表示装置と多視点画
像表示装置を記載しているが、そこでは、２段階撮影法
で作成したホログラム板を用いていた。この場合、ホロ
グラム板に照明用光線束を照射すると、ホログラム板の
面上にスクリーンをホログラム像として再生し、ホログ
ラム板から出る回折光線束が、ホログラム板を２段階撮
影法で作成するときに使用したマスタホログラム板の像
の位置に、当該ホログラム板の焦点を面状に形成する。
この面状焦点の範囲内に目をおいたときに限り、当該ホ
ログラム板を見るとスクリーンのホログラム像を観察で
きる。ここで、スクリーンのホログラム像にマスク映像
によるマスクを施すと、面状焦点の範囲内に置いた目か
らのみ、マスクされたスクリーンのホログラム像が観察
でき、マスク映像がスクリーンホログラム像の上にうか
びあがる。これに対し、本発明では、透過型または反射
型のホログラム板を、後で説明するように、透過型また
は反射型のホログラム乾板の前方に位置した拡散板を用
いて１段階撮影法で作成する。面状の焦点は、拡散板の
位置に形成される。特開平１１−１９０９６９号公報に
記載した装置と同様に、面状の焦点の範囲内に置いた目
からのみ、マスクされたホログラム像が観察でき、マス
ク映像がうかびあがる。

【００３４】図１は、透過型ホログラム板を用いた特定
視点画像表示装置を示す。照明用光線束発生装置１１
は、指向性を有する照明用光線束２を出射し、透過型ホ
ログラム板７に入射する。ホログラム板７は、照明用光
線束２が透過型ホログラム板７に当たって回折すること
により、ホログラム板７から出る回折光線束９が、当該
ホログラム板７を１段階撮影法で作成する時に使用した
拡散板のホログラム像１０の位置に、ホログラム板７の
焦点を面状に形成する。面状の拡散板ホログラム像（以
下では拡散板像という）１０を形成するので、拡散板像
１０の面上に置いた目（特定視点）１２からのみ、再生
された照明用光線束２が鮮明に見える。

【００３５】さらに、動画映像を表示するために、照明
用光線束２の光路を横切る位置にマスク映像表示装置５
を置き、マスク映像情報発生装置４と接続する。マスク
映像表示装置５は、たとえば、液晶シャッターであり、
マスク映像情報発生装置４は、たとえば、液晶シャッタ
ーを駆動する画像信号を発生する画像信号発生回路であ
る。マスク映像情報発生装置４からマスク映像情報（た
とえばモノクロの濃淡マスク映像動画情報）に基づく映
像信号を受け取ると、マスク映像表示装置は、映像信号
に基づきマスク映像（マスク映像パターン）６をマスク
映像表示装置５の面上に表示する。照明用光線束２はマ
スク映像パターン６によりマスクされ、照明用光線束２
がマスク後光線束３に変換され、照明用光線束の代わり
にマスク後光線束３がホログラム板７に照射される（図
において、楕円は光線束の広がりを示すために使用され
ている）。図において斜線部は、マスク映像パターン６
によりマスクされた部分を図式的に示す。これにより、
マスク後光線束３のマスク映像パターンが反映された像
を拡散板像１０上の目１２から観察でき、目１２からホ
ログラム板７の方を見ると、ビデオ映像がホログラム板
の位置にうかびあがる。（なお、図では、目１２を拡散
板像１０の面からずらして表示している。）

【００３６】上述のように、ホログラム板７から出る回
折光線束９が拡散板像１０として焦点を面状に形成す
る。このため、回折光が特定の位置に集光せず、空間内
の一定の許容度のある面内に回折光が届く。したがっ
て、拡散板像１０の面上に置いた目１２を拡散板像１０
の面上でずらせることが可能である。また、回折光が特
定の位置に集光せず、空間内の一定の許容度のある面内
に回折光が広がって届く。したがって、拡散板像１０の
不要な虚像を弱くして見えなくすることができ、虚像が
まぶしく見えることがない。また、ホログラム板乾板７
ａの位置に映像を投影し、画面全体に明るさが均質な特
定視点の画像を表示できる。

【００３７】マスク映像表示装置５は、照明用光線束２
の光路を斜めに横断する位置に置く。ここで、照明用光
線束発生装置１１から発する照明用光線束２を平行光線
束にして、かつ照明用光線束２がホログラム板７の一方
の辺に平行になる方向に照射しておいて、マスク映像表
示装置５を照明用光線束２に直交して置く、またはマス
ク映像表示装置５をホログラム板７に平行に置く、また
はマスク映像表示装置５の一方の辺も照明用光線束２が
平行に照射しているホログラム板７の一方の辺に平行に
なるようにする。そして、マスク映像情報発生装置４で
作成されるマスク映像６の少なくとも１方の辺の長さ
を、ホログラム板７の対応する辺の長さに一致させて、
他方の辺の長さをマスク映像表示装置５とホログラム板
７の対応する辺の長さの比率で拡大あるいは縮小させ
る。これにより、マスク映像情報発生装置４で作成する
マスク映像６の縦方向、横方向の歪み補正が容易であ
り、１段階撮影法で用いるホログラム乾板の位置の全面
に、周辺部も含めて広範囲に正確で歪みの無い画像を投
影できる。なお、このホログラム板７は、その前方の外
部視野の光も透過するようにしてもよい。これにより、
外部視野の背景の中に動画像を表示できる。例えば、図
１において、背景１７０の上に、マスク映像パターンが
反映された像を見ることができる。

【００３８】図２と図３は、それぞれ、図１の装置で用
いた透過型ホログラム板７の１段階撮影法による作成方
法の概略を示している。このような撮影法を用いること
により、面状の透過型拡散板８ａまたは反射型拡散板８
ｂのホログラム板７が形成できる。

【００３９】１段階撮影法によるホログラム板の作成で
は、図２と図３に示すように、ホログラム板用乾板７ａ
の前方に例えば乳白色等の透過型の拡散板８ａまたは反
射型の拡散板８ｂを置く。そしてレーザー光のようなコ
ヒーレント性（可干渉性）を有する光源からの光線束を
ハーフミラー等によって２分し、一方の光線束１４ａを
拡散板８ａ、８ｂに照射して生じる拡散板８ａ、８ｂか
らの透過光または反射光を物体光９ａ、９ｂとしてホロ
グラム用乾板７ａに当てる。他方の光線束は参照光１４
ｂとして直接ホログラム用乾板７ａに当てる。その結
果、物体光９ａ、９ｂと参照光１４ｂの干渉光がマスタ
ホログラム用乾板７ａに記憶される。これにより、透過
型のホログラム板７が作成される。

【００４０】図４に示すように、ホログラム用乾板７ａ
上に形成された干渉縞を固定した透過型ホログラム板７
を用いて、ホログラム像が観察される。ホログラム板７
に対して、参照光１４ｂと逆の方向から参照光と同質の
指向性を有する照明光２を照射して、回折光線束９を発
生させて透過型拡散板または反射型拡散板のホログラム
像１０を面状の焦点として再生する。この場合、目１２
を面状の拡散板像１０の範囲内に置いたときのみ、ホロ
グラム用乾板７ａの位置に像を明瞭に見ることができ
る。

【００４１】図５は、反射型ホログラム板７'を用いた
特定視点画像表示装置を示す。図１に示した特定視点画
像表示装置との違いは、透過型ホログラム板の代わり
に、反射型ホログラム板７'を用い、これに対応して、
照明用光線束発生装置１１などの配置が異なることであ
る。光線束が反射型ホログラム板７'により反射される
ので、回折光線束９の方向が、ホログラム板７'に関し
て、図１ではマスク後光線束３の入射面と反対の面から
出ているのに対し、図５ではマスク後光線束３の入射面
と同一の面から出ている。また、マスク映像情報発生装
置４で作成されるマスク映像６の向きが、図１と図５で
は左右反転している。ただし、マスク後光線束３の入射
方向がホログラム板７'の下方あるいは上方からとなる
場合は、マスク映像６の向きが、図１と図５では上下反
転になるのは当然である。なお、この反射型ホログラム
板７'は、さらに、前方の外部視野の背景１７０との間
に遮光板１７２を設けることもできる。これにより、観
察者は、マスク映像パターンが反映された映像のみを見
ることができる。

【００４２】図６と図７は、それぞれ、図５の装置で用
いた反射型ホログラム板７’の１段階撮影法による作成
方法の概略を示している。このような撮影法を用いるこ
とにより、面状の透過型拡散板８ａと反射型拡散板８ｂ
のホログラム板７’が形成できる。１段階撮影法による
ホログラム板の作成では、図６と図７に示すように、ホ
ログラム板用乾板７ｂの前方に白色の透過型の拡散板８
ａまたは反射型の拡散板８ｂを置く。そしてレーザー光
のようなコヒーレント性（可干渉性）を有する光源から
の光線束をハーフミラー等によって２分し、一方の光線
束１４ａを拡散板８ａ、８ｂに照射して生じる拡散板か
らの透過光または反射光を物体光９ａ、９ｂとしてホロ
グラム用乾板７ｂに当てる。他方の光線束は参照光１４
ｂとして物体光９ａ、９ｂと同じ方向から直接ホログラ
ム用乾板７ｂに当てる。その結果、物体光９ａ、９ｂと
参照光１４ｂの干渉光がマスタホログラム用乾板７ｂに
記憶される。こうして、反射型ホログラム板７’が作成
される。

【００４３】また、図８に示すように、ホログラム用乾
板７ｂ上に形成された干渉縞を固定した反射型ホログラ
ム板７’を用いて、ホログラム像が観察される。ホログ
ラム板７’に対して、参照光１４ｂと逆の方向から参照
光と同質の指向性を有する照明光２を照射して、回折光
線束９を発生させてホログラム像である透過型拡散板像
１０ａまたは反射型拡散板像１０ｂを再生する。この場
合、目１２を面状の拡散板像１０の範囲内に置いたとき
のみ、ホログラム用乾板７ｂの位置に像を明瞭に見るこ
とができる。

【００４４】以上に説明した特定視点画像表示装置は次
のような特徴を備える。１段階撮影法で作成したホログ
ラム板を用いてホログラム像を見ることができる。ホロ
グラム板は１段階撮影法で形成されるので、ホログラム
作成手順が半分になり、ホログラム板製造の生産性が向
上する。

【００４５】また、ホログラム板７、７'から出る回折
光線束９が拡散板像１０として焦点を面状に形成してい
るので、拡散板像１０は空間に一定の面積を有してい
て、回折光が特定の位置に集光せず、空間内の一定の許
容度のある面内に回折光が届く。このため、観察者は、
拡散板像１０の面上に置いた目１２を面状の像１０の範
囲で自由にずらせることが可能であり、楽な姿勢で動画
像をみることができる。

【００４６】また、回折光が特定の位置に集光せず、空
間内の一定の許容度のある面内に回折光が届くので、不
要な虚像が弱く見えなくなり、観察者は、ホログラム像
の虚像が実像に重なって判別しにくくなる。ホログラム
像が、一枚の明るさが均質な映像になり、画面全体がお
だやかで明るいので、観察者は、まぶしさを感じないで
ホログラム板の面上マスク映像が反映された像を見るこ
とができる。

【００４７】図９から図１３は、図１または図５の特定
視点画像表示装置で用いた照明用光線束発生装置１１の
４つの構成例を示す。図９は照明用光線束発生装置の第
１の例である。点光源１５を拡大レンズ１６の片方の面
の中心に、中心軸に沿って照射する。拡大レンズ１６の
他方の面から出て行く光は、拡散光線束１７になる。拡
散光線束１７を凸レンズ１８の片面に当てる。この時、
凸レンズ１８の中心軸は拡大レンズ１６の中心軸に一致
させ、凸レンズ１８の一つの焦点の位置に、拡大レンズ
１６の中心がくるように置いておくと、凸レンズ１８の
他方の面から出て行く光は、平行光線束になって、照明
用光線束２として、２つのレンズの中心軸を結ぶ直線に
平行に進んでいく。

【００４８】図１０は、照明用光線束発生装置の第２の
例である。この例は、図９の発生装置で用いた点光源２
と２つのレンズ１６、１８の組み合わせを複数平行に並
べたものである。これにより、より大きな断面積の照明
用光線束２を発生させることが出来る。

【００４９】図１１は、照明用光線束発生装置の第３の
例である。図９の装置で用いた凸レンズ１８の代わり
に、凹面鏡や放物面鏡などの曲面鏡１９を用い曲面鏡の
焦点の位置に拡大レンズ１６を置く。これにより、曲面
鏡１９から出て行く光を照明用光線束２にする。

【００５０】図１２と図１３は、照明用光線束発生装置
の第４の例である。図１３に見られるように、図９の凸
レンズの代わりに、回折格子ホログラム板２０を使っ
て、照明用光線束２を発生させる。図１２に示すよう
に、回折格子ホログラム板用乾板２０ａの片方の面に、
上記の例１〜３の方法などで発生させた照明用光線束２
ａと、照明用光線束２ａと同じ光源から分離した収束光
線束１７ａを照射して、両光線束の干渉縞を回折格子ホ
ログラム板用乾板２０ａ上に記録して、回折格子ホログ
ラム板２０を作成する。図１３において、上記回折格子
ホログラム板用乾板２０ａ上に形成された干渉縞を固定
した回折格子ホログラム板２０に対して、収束光線束１
７ａと逆の方向から収束光線束１７ａと同質のコヒーレ
ント性を有する拡散光線束１７を照射して、回折光線束
を発生させて照明用光線束２とする。

【００５１】なお、本実施の形態の多視点画像表示装置
では、平行光線束を用いるが、照明用光線束発生装置１
１が発生する照明用光線束２は、指向性のある照明用光
線束であれば使用でき、平行光線束には限られない。拡
散光線束や、１点に収束する収束光線束も用いることが
できる。拡散光線束や収束光線束も、上述の照明用光線
束発生装置において、光源などの位置を変化させること
により発生できる。

【００５２】以下に、複数の上述の特定視点画像表示装
置を用いた多視点画像表示装置の各種実施形態について
説明する。図１４は、本発明の多視点画像表示装置の第
１の実施の形態を示す。図１に示した透過型ホログラム
を用いた特定視点画像表示装置を４つ使用する。４つの
特定視点画像表示装置の透過型ホログラム板７１〜７４
の面どうしを、全体または一部を重ね合わせて置き、特
定視点画像表示装置の拡散板像１０１〜１０４の面を空
間内の異なる位置に配置する。図１４に示されるよう
に、４つの拡散板像１０１〜１０４は、左右に一列に並
べられる。そして、特定視点画像表示装置のマスク映像
情報発生装置４１〜４４を映像同期装置１３に接続し、
映像同期装置１３の同期信号に基づいて、特定視点画像
表示装置のマスク映像情報発生装置４１〜４４に同時刻
の視点の異なるモノクロの濃淡マスク映像情報を連続的
に発生させる。このように、拡散板像のうち少なくとも
２つの拡散板像１０２と１０３の面を同時に選択でき
て、選択した内の少なくとも１つの拡散板像１０２の面
に片方の目１２２を、選択した内の残りの少なくとも１
つの拡散板像１０３の面に他方の目１２３を置いて、左
右の目１２２と１２３に異なるマスク映像パターンが反
映された別の再生像が見えるように、複数の特定視点画
像表示装置を配置する。マスク映像情報発生装置４１〜
４４が連動してマスク映像情報を連続的に発生すると、
特定視点画像表示装置の４つの拡散板像に、時々刻々変
化する異なる視点に対応するマスク映像パターンを反映
した動画像が現れる。それぞれの像画像のうち、左右の
目１２２と１２３の位置に対応した同時刻の視差の異な
る動画像を、左右の目１２２と１２３に別々に提供でき
る。また、左右の目の組み合わせとして、右目１２１と
左目１２２、右目１２２と左目１２３、右目１２３と左
目１２４の３つの組み合わせが可能である。

【００５３】図１５は、本発明の多視点画像表示装置の
第２の実施の形態を示す。この多視点画像表示装置は、
図５に示した反射型ホログラムを用いた特定視点画像表
示装置を４つ使用する。第２の実施の形態の多視点画像
表示装置の作用は、ホログラム板７１'〜７４'が反射型
ホログラム板である点を除いて、第１の実施の形態と同
様である。

【００５４】特定視点画像表示装置を複数使用して、複
数の特定視点画像表示装置のホログラム板７１'〜７４'
の面同士を、全体または一部を重ね合わせて置き、特定
視点画像表示装置の拡散板像１０１〜１０４の面を空間
内の異なる位置に配置する。少なくとも２つの拡散板像
１０１〜１０４の面を同時に選択できて、選択した内の
少なくとも１つの拡散板像１０１〜１０４の面に片方の
目１２１〜１２４を、選択した内の残りの少なくとも１
つの拡散板像１０１〜１０４の面に他方の目１２１〜１
２４を置いて、左右の目１２１〜１２４に異なるマスク
映像パターンが反映された別の４つの再生されるマスク
映像パターンが見えるように、複数の特定視点画像表示
装置を配置する。特定視点画像表示装置のマスク映像情
報発生装置４１〜４４を映像同期装置１３に接続し、映
像同期装置１３の同期信号に基づいて、特定視点画像表
示装置のマスク映像情報発生装置４１〜４４に同時刻の
視差の異なるモノクロの濃淡マスク映像情報を連続的に
発生させて連動する。特定視点画像表示装置の４つの再
生されるホログラム像に、時々刻々変化する異なる視点
に対応するマスク映像パターンを反映した動画像が現
れ、それぞれの動画像のうち、左右の目１２１〜１２４
の位置に対応した同時刻の視差の異なる動画像を、左右
の目１２１〜１２４に別々に提供する。

【００５５】第１と第２の実施形態の多視点画像表示装
置において、複数の特定視点画像表示装置において、ホ
ログラム板７１〜７４、７１'〜７４'から出る回折光線
束９１〜９４が拡散板像１０１〜１０４として焦点を面
状に形成しているので、拡散板像１０１〜１０４の面上
に置いた目１２１〜１２４を拡散板像１０１〜１０４の
範囲で自由にずらせることが可能である。したがって、
観察者が異なって左右両眼の距離が変わっても、両眼の
距離の差を吸収して、左右両眼に対応するそれぞれ異な
る拡散板像１０１〜１０４の面上に左右別々の目１２１
〜１２４を置いて、楽な姿勢で多視点の画像を見ること
ができる。

【００５６】また、観察者は、マスク映像パターンが反
映された４つの再生動画像をホログラム板７１〜７４の
面上に見るので、観察者の両眼の位置がホログラム板７
１〜７４から離れていても近接していても、右目１２１
〜１２３からも左目１２２〜１２４からも４つの再生動
画像の全体が見える。大型の画像表示装置でも小型の画
像表示装置でも、広視野の自然の立体視に近い多視点の
画像を表示できる。

【００５７】また、変形した実施の形態では、マスク映
像情報発生装置４１と４３が、目１２１と目１２３に同
じ視差の右目用の２つの再生マスク映像パターンを提供
し、マスク映像情報発生装置４２と４４が、目１２２と
目１２４に同じ視差の左目用用の２つの再生マスク映像
パターンの像を提供する。これにより、それぞれ左の目
どうし、右の目どうしには左右の目の位置に対応した同
時刻の同じ視差の動画像を提供し、同時に２人以上の人
が同じように左右の目にそれぞれの視差の異なる動画像
を見ることができる。たとえば、第１の人が、目１２１
と目１２２で映像を見、第２の人が、目１２３と目１２
４で映像を見ることができる。

【００５８】図１６は、本発明の多視点画像表示装置の
第３の実施の形態を示す。この多視点画像表示装置は、
図１に示した透過型ホログラムによる特定視点画像表示
装置を４つ使用して、広視野の多視点画像表示装置を実
現したものである。ここでは、本実施の形態の第１の実
施の形態と異なる部分のみ説明する。本実施の形態で
は、ホログラム板７１と７４は重なって置かれ、ホログ
ラム板７２と７３は、その両側に置かれる。４つの特定
視点画像表示装置は、２つのホログラム板７１と７３に
よる拡散板像１０１と１０３が同一位置に重なるよう
に、ホログラム板７２と７４による拡散板像１０２と１
０４も同様に重なるように配置される。この配置によ
り、目１２１と目１２３は右目に重なり、目１２２と目
１２４は左目に重なる。そのため、右目は右側に連続し
た２つの再生されるマスク映像パターンを見ることがで
き、左目は左側に連続した２つの再生されるマスク映像
パターンを同時に見ることができる。結果として中央付
近で回折光線束が重なるので、観察者は、左右の目にそ
れぞれ複数のマスク映像パターンにまたがる広視野の視
差の異なる動画像を別々に観察できる。これにより、全
体の視野角が１８０度に近い広視野の３次元映像を見る
ことができる。

【００５９】図１７は、本発明の多視点画像表示装置の
第４の実施の形態を示す。この多視点画像表示装置は、
図１に示した透過型ホログラムによる特定視点画像表示
装置を６つ使用して、カラーの多視点画像表示装置を実
現する。なお、図１８は、上下方向の配置を示した断面
図である。この多視点画像表示装置は、特定視点画像表
示装置の数以外に、次の点で多視点画像表示装置の第１
の実施の形態と異なっている。各マスク後光線束３１〜
３６のホログラム板７１〜７６への入射方向が、縦方向
で上から下まで分布される。回折光線束９１〜９３は同
じ位置に重なる拡散板像１０１〜１０３に向かい、右目
１２１〜１２３から同じ右目用の視差映像を表示してい
る３つの再生されるマスク映像パターンを見ることがで
きる。照明用光線束発生装置１１１〜１１３の発生する
照明用光線束２１〜２３の色が、それぞれ赤、緑、青と
異なっており、右目１２１〜１２３からは３つの再生マ
スク映像パターンの赤、緑、青の３色が混合して一つの
カラーの右目用映像として見ることができる。左目用に
ついても同様で、回折光線束９４〜９６は同じ位置に重
なる拡散板像１０４〜１０６に向かい、左目１２４〜１
２６から同じ左目用の視差映像を表示している３つの再
生マスク映像パターンを見ることができる。照明用光線
束発生装置１１４〜１１６の発生する照明用光線束２４
〜２６の色が、それぞれ赤、緑、青と異なっており、左
目１２４〜１２６からは３つの再生マスク映像パターン
の赤、緑、青の３色が混合して１つのカラーの左目用映
像として見ることができる。（なお、図１７は上下方向
の位置を示すので、拡散板像１０１〜１０６と目１２１
〜１２６は重なって表示されているが、実際は、図１８
に示すように、左右方向には、重なる拡散板像１０１〜
１０３と１０４〜１０６が隣あう位置にある。）その結
果、観察者は、全体として、左右両眼１２１〜１２３、
１２４〜１２６でカラーの３次元映像が見ることができ
る。

【００６０】このように、照明用光線束発生装置１１１
〜１１６から発する照明用光線束２１〜２６の色を異な
る色にし、異なる色の映像を重ね合わせるための少なく
とも２つの拡散板像１０１〜１０３、１０４〜１０６を
空間内の同一位置に重ねて配置し、重なった拡散板像の
面に目１２１〜１２３、１２４〜１２６を置いたとき、
重なった拡散板像に対応するすべての再生マスク映像パ
ターンを同時に見えるようにする。重なったホログラム
板像に対応するホログラム板７１〜７３、７４〜７６も
重なるように配置する。こうして、重なった再生マスク
映像パターンには同時にそれぞれ同じ視点のカラー動画
像を表示する。このような構成を２組以上備えることに
より、同時に左右の目にカラーの視差の異なる動画像を
別々に提供でき、観察者は、左右の目で視差の異なるカ
ラーの動画像を観察できる。

【００６１】次に、本発明の第５の実施の形態の多視点
画像表示装置を説明する。この多視点画像表示装置の構
成は、図１７と図１８に示した多視点画像表示装置と同
様であるので、説明の簡略化のために図示を省略する。
この構成は、次の点が図１７と図１９に示した多視点画
像表示装置と異なる。ホログラム板７１〜７６をレイン
ボー型ホログラムとし、照明用光線束発生装置１１１〜
１１６から発生する照明用光線束２１〜２６を白色光と
する。なお、第３の実施の形態の場合と同様に、少なく
とも２つの拡散板像１０を空間内の同一位置に重ねて配
置して、重なった拡散板像１０の面に目１２を置いたと
き、重なった拡散板像１０に対応するすべての再生マス
ク映像パターンを同時に見えるようにして、重なったホ
ログラム板像１０に対応するホログラム板７も重なるよ
うにし、重なった再生マスク映像パターンには同時に同
じ視点の動画像を表示する。

【００６２】ここで、左右両眼でカラーの３次元映像を
見るため、レインボー型ホログラムのホログラム板７１
〜７６から発する回折光線束９１〜９６を虹色に分光さ
せて、左右両眼１２１〜１２６が置かれている方向の拡
散板像１０１〜１０６の色を、それぞれ１０１を赤、１
０２を緑、１０３を青、１０４を青、１０５を緑、１０
６を赤にする。そして、マスク映像情報発生装置４１〜
４６により、それぞれ色の異なる再生されたマスク映像
パターンの動画像を右目用と左目用に重ねて、全体とし
てカラーの左右の視差映像として見えるようにする。こ
うして、同時に左右の目にカラーの視差の異なる動画像
を別々に提供できる。

【００６３】次に、多視点画像表示装置の変形の第６の
実施の形態を説明する。この多視点画像表示装置の構成
は、図１７と図１８に示した多視点画像表示装置と同様
であるので、説明の簡略化のために図示を省略する。こ
の構成は、次の点が図１７と図１８に示した多視点画像
表示装置と異なる。各特定視点画像表示装置のホログラ
ム板７１〜７６は、撮影にそれぞれマスク映像パターン
の色に対応した赤、緑、青の３色のレーザー光を別々に
使用して露光を行って作成したものである。そして、照
明用光線束発生装置１１１〜１１６から発する照明用光
線束２１〜２６を、多色光あるいは白色光にする。これ
により、ホログラム板７１〜７６を記録したそれぞれの
色に対応した色の回折光線束９１〜９６が選択的に発生
して、それぞれ色の異なる再生マスク映像パターンが異
なって、全体としてカラーの視差動画像をうかびあがら
せる。

【００６４】図１９は、本発明の多視点画像表示装置の
第７の実施の形態を示す。この多視点画像表示装置は、
図１に示した透過型ホログラムによる特定視点画像表示
装置を４つ使用して、上下方向に視点を移動できる多視
点画像表示装置を実現する。なお、図２０は、上下方向
の配置を示したものである。この多視点画像表示装置
は、図１４に示した構成を少なくとも２組備える。各組
の左右の拡散板像１０１〜１０２、１０３〜１０４が、
図２０に示すように、各組単位に上下方向に隣り合う様
に配置して、各特定視点画像表示装置のマスク映像情報
発生装置４１〜４４で作成するマスク映像６１〜６４
を、上下方向の移動に対応して視角を変えて表示する。
観察者は、少なくとも２つの拡散板像１０１〜１０２ま
たは１０３〜１０４の面を同時に選択できて、選択した
内の少なくとも１つの拡散板像１０１または１０３の面
に片方の目１２１、１２３を、選択した内の残りの少な
くとも１つの拡散板像１０２または１０４の面に他方の
目１２２、１２４を置くと、左右の目１２１〜１２４
に、異なるマスク映像パターンが反映された別の再生さ
れるマスク映像パターンが見える。観察者の上下方向の
左右の目の移動に合致して、上下左右に視点の異なる動
画像を提供できる。

【００６５】右目１２４と左目１２３を上方に置き、右
目１２２と左目１２１を下方に置いて、マスク映像情報
発生装置４１〜４４が、それぞれ４つの再生されるマス
ク映像パターンの映像をホログラム板７１〜７４に対す
る視角に対応して変えて表示する。これにより、観察者
の左右の目のホログラム板７１〜７４に対する視角に合
致して、左右両眼１２４と１２３には上方位置で左右の
視差の異なる動画像を、左右両眼１２２と１２１には下
方位置で左右の視差の異なる動画像を提供できる。

【００６６】図２１は、本発明の多視点画像表示装置の
第８の実施の形態を示す。この多視点画像表示装置は、
図１に示した透過型ホログラムによる特定視点画像表示
装置を４つ使用して、ホログラム板に対して奥行き方向
に視点を移動できる多視点画像表示装置を実現する。こ
の多視点画像表示装置は、図１４に示した構成を少なく
とも２組備える。この多視点画像表示装置は、少なくと
も２つの拡散板像１０の面を同時に選択できて、選択し
た内の少なくとも１つの拡散板像１０の面に片方の目１
２を、選択した内の残りの少なくとも１つの拡散板像１
０の面に他方の目１２を置いて、左右の目１２に異なる
マスク映像パターンが反映された別の再生マスク映像パ
ターンが見える構成を、少なくとも２組以上持つ。各組
の左右の拡散板像１０が、各組単位に奥行方向にホログ
ラム板７から異なる距離に配置して、各特定視点画像表
示装置のマスク映像情報発生装置４で作成するマスク映
像６を、奥行に対応して視野角と拡大縮小率を変えて表
示し、観察者の左右の目のホログラム板７からの奥行距
離に合致して、左右の視差の異なる動画像を提供でき
る。

【００６７】上述の多視点画像表示装置において、右目
１２４と左目１２３を前方に置き、右目１２２と左目１
２１を後方に置いて、それぞれ再生されるマスク映像パ
ターンの視野角と拡大縮小率をホログラム板７１〜７４
からの奥行距離に対応して変えて表示することにより、
観察者の左右の目のホログラム板７１〜７４からの奥行
距離に合致して、左右両眼１２４と１２３には前方位置
で左右の視差の異なる動画像を、左右両眼１２２と１２
１には後方位置で左右の視差の異なる動画像を提供でき
る。

【００６８】なお、前述の多視点画像表示装置におい
て、特定視点画像表示装置の中の少なくとも２つの特定
視点画像表示装置のホログラム板が共通の１枚のホログ
ラム板としてもよい。当該ホログラム板は、その面上
に、前記の少なくとも２つの特定視点画像表示装置のマ
スク映像パターンを重ねて記録されている。これによ
り、装置全体のホログラム板の厚さを減少させる。ま
た、前述の特定視点画像表示装置や多視点画像表示装置
において、特定視点画像表示装置の中の少なくとも１枚
のホログラム板は、複数の面状焦点を空間の異なる位置
に生じるように作成してもよい。これにより、観察者
は、異なる位置で同じ再生されるマスク映像パターンを
別々に観察できる。

【００６９】

【発明の効果】本発明に係る特定視点画像表示装置及び
多視点画像表示装置では、１段階撮影法で作成したホロ
グラム板を用い、当該ホログラム板を１段階撮影法で作
成する時に使用した拡散板の位置に、当該ホログラム板
の焦点を面状に形成して、前記の面状焦点の範囲内に目
をおいて当該ホログラム板を見ると、再生される前記の
拡散板のホログラム像に反映されるマスク映像パターン
を観察できる。すなわち、２段階撮影法で作成したホロ
グラム板を用いる場合と同様に、ホログラム板から離れ
た位置に形成した面状焦点からマスク映像パターンを観
察できる。１段階撮影法を用いることよってホログラム
作成手順が半分になり、ホログラム板製造の生産性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】透過型ホログラム像による特定視点画像表示
装置の図式的断面図

【図２】１段階撮影法による透過型ホログラム板の作
成方法を示す図

【図３】１段階撮影法による透過型ホログラム板の別
の作成方法を示す図

【図４】透過型ホログラムによるホログラム像の観察
を図式的に示す図

【図５】反射型ホログラム像による特定視点画像表示
装置の図式的断面図

【図６】１段階撮影法による反射型ホログラム板の作
成方法を示す図

【図７】１段階撮影法による反射型ホログラム板の別
の作成方法を示す図

【図８】反射型ホログラムによるホログラム像の観察
を図式的に示す図

【図９】照明用光線束発生装置の第１例の図式的な図

【図１０】照明用光線束発生装置の第２例の図式的な
図

【図１１】照明用光線束発生装置の第３例の図式的な
図

【図１２】照明用光線束発生装置の第４例の回折格子
ホログラム板の作成を示す図

【図１３】照明用光線束発生装置の第４例の回折格子
ホログラム板の使用を示す図

【図１４】透過型ホログラム像による多視点画像表示
装置の第１実施形態の図式的な図

【図１５】反射型ホログラム像による多視点画像表示
装置の第２実施形態の図式的な図

【図１６】透過型ホログラム像による多視点画像表示
装置の第３実施形態の図式的な図

【図１７】透過型ホログラム像による多視点画像表示
装置の第４実施形態の図式的な図

【図１８】拡散板像の左右方向での位置を示す図

【図１９】透過型ホログラム像による多視点画像表示
装置の第７実施形態の図式的な図

【図２０】拡散板像の正面方向での位置を示す図

【図２１】透過型ホログラム像による多視点画像表示
装置の第８実施形態の図式的な図

【符号の説明】

１１、１１１〜１１６照明用光線束発生装置、２、２１〜２６照明用光線束、２ａ参照光あるいは照明用光線束、３、３１〜３６マスク後光線束、４、４１〜４６マスク映像情報発生装置、５、５１〜５６マスク映像表示装置、６、６１〜６６マスク映像、７、７１〜７６ホログラムあるいは透過型（反射型）
ホログラム板、７ａ、７ｂ透過型（反射型）ホログラム用乾板、９、９１〜９６回折光線束、９ａ物体光、９ｂ回折光線束、１０、１０１〜１０６拡散板像、１２、１２１〜１２６目、１４ａ参照光、１４ｂ照明光、１７０背景、１７２遮光板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指向性を持つ照明用光線束を発生する照
明用光線束発生装置と、照明用光線束発生装置から発生された前記の照明用光線
束を回折して指向性を持つ回折光線束を発生する透過型
または反射型のホログラム板であり、前記の照明用光線
束の照射により当該ホログラム板から発生する回折光線
束が、当該ホログラム板を１段階撮影法で作成する時に
使用した拡散板の位置に、当該ホログラム板の焦点を面
状に形成して、前記の面状焦点の範囲内に目をおいた時
に限り当該ホログラム板を見ると前記の照明用光線束を
観察できるホログラム板と、照明用光線束発生装置から発生した前記の照明用光線束
の光路を横切る位置に設けられて、照明用光線束をマス
クする２次元のマスク映像パターンを表示するマスク映
像表示装置であり、当該マスク映像表示装置を透過した
照明用光線束をマスク映像パターンを反映したマスク後
光線束に変換して、照明用光線束の代わりにマスク後光
線束を前記のホログラム板に照射して、再生される前記
の拡散板のホログラム像にマスク映像パターンを反映し
て、前記の面状焦点の範囲内においた目からマスク映像
パターンをホログラム板の位置で観察できるようにした
マスク映像表示装置と、マスク映像情報をマスク映像表示装置に伝達してマスク
映像表示装置の表示面上に前記のマスク映像パターンを
表示させるマスク映像情報発生装置とからなる特定視点
画像表示装置。
【請求項２】請求項１に記載された特定視点画像表示
装置において、マスク映像情報発生装置は、マスク映像
表示装置で表示されるマスク映像パターンの少なくとも
１つの辺の長さを、ホログラム板の対応する辺の長さに
一致させて、他方の辺の長さをマスク映像表示装置とホ
ログラム板の対応する辺の長さの比率で拡大または縮小
させて画像の歪みを補正することを特徴とする特定視点
画像表示装置。
【請求項３】請求項１と２のいずれかに記載された特
定視点画像表示装置において、前記の照明用光線束発生
装置が発生する照明用光線束が平行光線束であることを
特徴とする特定視点画像表示装置。
【請求項４】請求項１と２のいずれかに記載された特
定視点画像表示装置において、前記の照明用光線束発生
装置が発生する照明用光線束が拡散光線束であることを
特徴とする特定視点画像表示装置。
【請求項５】請求項１と２のいずれかに記載された特
定視点画像表示装置において、前記の照明用光線束発生
装置が発生する照明用光線束が収束光線束であることを
特徴とする特定視点画像表示装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載された特
定視点画像表示装置において、ホログラム板は、その前
方の外部視野の光も透過することを特徴とする特定視点
画像表示装置。
【請求項７】請求項１〜５のいずれかに記載された特
定視点画像表示装置において、ホログラム板が反射型ホ
ログラム板であり、ホログラム板とその前方の外部視野
の間に遮光板を設けたことを特徴とする特定視点画像表
示装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載された特
定視点画像表示装置において、前記のマスク映像情報発
生装置から伝達されるマスク映像情報がモノクロの濃淡
マスク映像パターンの情報であることを特徴とする特定
視点画像表示装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載された特
定視点画像表示装置において、前記のホログラム板は、複数の面状焦点を空間の異なる
位置に生じるように作成されていて、異なる位置で同じマスク映像パターンを別々に観察でき
ることを特徴とする特定視点画像表示装置。
【請求項１０】複数の特定視点画像表示装置を備え、
各特定視点画像表示装置は、指向性を持つ照明用光線束を発生する照明用光線束発生
装置と、照明用光線束発生装置から発生された前記の照明用光線
束を回折して指向性を持つ回折光線束を発生する透過型
または反射型のホログラム板であり、前記の照明用光線
束の照射により当該ホログラム板から発生する回折光線
束が、当該ホログラム板を１段階撮影法で作成する時に
使用した拡散板の位置に、当該ホログラム板の焦点を面
状に形成して、前記の面状焦点の範囲内に目をおいた時
に限り当該ホログラム板を見ると前記の照明用光線束を
観察できるホログラム板と、照明用光線束発生装置から発生した前記の照明用光線束
の光路を横切る位置に設けられて、照明用光線束をマス
クする２次元のマスク映像パターンを表示するマスク映
像表示装置であり、当該マスク映像表示装置を透過した
照明用光線束をマスク映像パターンを反映したマスク後
光線束に変換して、照明用光線束の代わりにマスク後光
線束を前記のホログラム板に照射して、再生される前記
の拡散板のホログラム像にマスク映像パターンを反映し
て、前記の面状焦点の範囲内においた目からマスク映像
パターンをホログラム板の位置で観察できるようにした
マスク映像表示装置と、マスク映像情報をマスク映像表示装置に伝達してマスク
映像表示装置の表示面上に前記のマスク映像パターンを
表示させるマスク映像情報発生装置とからなり、前記の複数の特定視点画像表示装置のそれぞれの面状焦
点を、空間内の少なくとも２以上の異なる位置に配置し
て、観察者の左右の目を同時にそれぞれ異なる位置の面
状焦点の範囲内に置くことができて、それぞれの目を置
いた面状焦点に対応する前記のマスク映像パターンを互
いに左右独立して観察できるように、前記の複数の特定
視点画像表示装置を配置する多視点画像表示装置。
【請求項１１】請求項１０に記載された多視点画像表
示装置において、複数の特定視点画像表示装置のそれぞれの面状焦点のう
ち、少なくとも２つの面状焦点が空間内の同一位置に重
なり、かつ、重ね合わされた各面状焦点に対応するすべ
てのマスク映像パターンが、重ね合わされた当該面状焦
点（以下、面状焦点群という）の範囲内に目を置いた場
合に、空間内に連続して観察できるように複数の特定視
点画像表示装置が組み合わされ、前記の複数の特定視点画像表示装置の組み合わせを、少
なくとも２組以上備え、前記各組のそれぞれの面状焦点群を、少なくとも２以上
の空間内の異なる位置に配置して、観察者の左右の目を
同時にそれぞれ異なる位置の面状焦点群の範囲内におく
ことができ、それぞれの目を置いた面状焦点群に対応す
る前記の各組の空間内に連続したマスク映像パターンの
群を互いに左右独立して観察できるように、複数の組の
特定視点画像表示装置の組み合わせの群を構成する多視
点画像表示装置。
【請求項１２】請求項１０に記載された多視点画像表
示装置において、複数の特定視点画像表示装置のそれぞれの再生されるマ
スク映像パターンの全部または一部が、空間内の同一位
置に重なり、かつ、重ね合わされた各再生マスク映像パ
ターンに対応するすべての面状焦点が、空間内の異なる
位置に配置されるようにして、観察者の左右の目を同時
にそれぞれ異なる位置の面状焦点の範囲内に置くことが
でき、それぞれの目をおいた面状焦点に対応する前記の
再生マスク映像パターンを、互いに影響することなく左
右独立して観察できるように、前記の複数の特定視点画
像表示装置を配置する多視点画像表示装置。
【請求項１３】請求項１１に記載された多視点画像表
示装置において、複数組の特定視点画像表示装置の組み合わせの群のそれ
ぞれの少なくとも１つの再生されるマスク映像パターン
の全部または一部が、空間内の同一位置に重なり、か
つ、重ね合わされた再生マスク映像パターンに対応する
すべての組の面状焦点群が、空間内の異なる位置に配置
され、観察者の左右の目を同時にそれぞれ異なる位置の
面状焦点群の範囲内におくことができ、それぞれの目を
置いた面状焦点群に対応する前記の再生マスク映像パタ
ーンの群を互いに左右独立して観察できるように、複数
の組の特定視点画像表示装置の組み合わせの群を構成す
る多視点画像表示装置。
【請求項１４】請求項１０に記載された多視点画像装
置において、複数の特定視点画像表示装置のうち、少なくとも２つ以
上が再生されたマスク映像パターンどうしと面状焦点ど
うしがそれぞれ空間内の同一位置に重なり、それぞれ照
明用光線束発生装置から発生する照明用光線束の色が異
なり、それぞれのホログラム板は、対応する異なる色を
用いた撮影により作成されており、それぞれのマスク映
像情報発生装置は、同時刻に同じ方向から見たマスク映
像情報からそれぞれ対応する色成分のみを抽出したマス
ク映像パターンの情報をそれぞれのマスク映像表示装置
に伝達するようにして、重ね合わされた当該面状焦点（以下、面状焦点群とい
う）の範囲内に目を置いた場合に、それぞれの色を混合
して一つに見えるカラーの再生マスク映像パターンとし
て観察できるように、複数の特定視点画像表示装置が組
み合わされ、前記の複数の特定視点画像表示装置の組み合わせを、少
なくとも２組以上備え、前記各組の重ね合せた面状焦点群を、少なくとも２以上
の空間内の異なる位置に配置して、観察者の左右の目を
同時にそれぞれ異なる位置にある各組の重ね合せた面状
焦点群の範囲内に置くことができ、それぞれの目を置い
た面状焦点群に対応する前記の各組の一つに見えるカラ
ーの再生マスク映像パターンを互いに左右独立して観察
できるように、複数の組の特定視点画像表示装置の組み
合わせの群を構成することを特徴とする多視点画像表示
装置。
【請求項１５】請求項１４に記載された多視点画像表
示装置において、複数組の特定視点画像表示装置の組み合わせ群のそれぞ
れ１つに見えるカラーの再生マスク映像パターンの全部
または一部が空間内の同一位置に重なり、かつ、重ね合
わされた再生マスク映像パターンに対応するすべての組
の面状焦点群が空間内の異なる位置に配置されるように
して、観察者の左右の目を同時にそれぞれ異なる位置の面状焦
点群の範囲内に置くことができ、それぞれの目を置いた
面状焦点群に対応する前記の一つに見えるカラーの再生
マスク映像パターンを、互いに影響する事なく左右独立
して観察できるように、複数組の特定視点画像表示装置
の組み合わせ群が構成されることを特徴とする多視点画
像表示装置。
【請求項１６】請求項１４と１５のいずれかに記載さ
れた多視点画像表示装置において、前記の異なる色が
赤、緑及び青であることを特徴とする多視点画像表示装
置。
【請求項１７】請求項１４〜１６のいずれかに記載さ
れた多視点画像表示装置において、特定視点画像表示装置の照明用光線束発生装置が多色光
または白色光の照明用光線束を発生し、それぞれのホロ
グラム板が、異なる色での撮影により作成されていて、
それぞれのホログラム板が対応する色の回折光線束を発
生して、重ね合わされたカラーの再生マスク映像パター
ンを観察できることを特徴とする多視点画像表示装置。
【請求項１８】請求項１４〜１６のいずれかに記載さ
れた多視点画像表示装置において、特定視点画像表示装置の照明用光線束発生装置が多色光
または白色光の照明用光線束を発生し、それぞれのホロ
グラム板がレインボー型ホログラム板として作成されて
いて、それぞれのホログラム板により再生されて虹色に
分光された回折光線束が形成する虹色の面状焦点を、異
なる色の部分が空間内の同一位置で重なるように空間内
で平行にずらせて配置されることを特徴とする多視点画
像表示装置。
【請求項１９】請求項１０と１２のいずれかに記載さ
れた多視点画像表示装置において、２以上の視点をもつ多視点画像表示装置を１組として、
少なくとも２組以上を備え、各組の複数の特定視点画像
表示装置のそれぞれの面状焦点が隣り合う位置に配置さ
れ、前記のマスク映像情報発生装置は、各組の右端から左端
までの面状焦点の順序に従って、同じ順序の面状焦点に
対応する各組のそれぞれのマスク映像表示装置に、同じ
形のマスク映像パターンを表示させて、複数の観察者が同時に同じ多視点画像を観察できる多視
点画像表示装置。
【請求項２０】請求項１９に記載された多視点画像表
示装置において、１つの組の前記の特定視点画像表示装置のうちで左端に
配置された面状焦点の隣に次の組の前記の特定視点画像
表示装置のうちで右端に配置された面状焦点がくるよう
に構成され、横に並んだ複数の観察者が同時に同じ多視
点映像を観察できることを特徴とする多視点画像表示装
置。
【請求項２１】請求項１０と１２のいずれかに記載さ
れた多視点画像表示装置において、２以上の視点をもつ前記の多視点画像表示装置を１組と
して、少なくとも２組以上を備え、各組の複数の特定視
点画像表示装置のそれぞれの面状焦点が隣り合う位置に
配置され、各組の面状焦点の列が観察者に対する奥行き方向に前後
に異なる位置に配置され、前記のマスク映像情報発生装置は、発生するマスク映像
情報のマスク映像パターンについて奥行き方向の距離に
対応して視野角と拡大縮小率を変えて、観察者の目の位置が前後に移動しても矛盾のない立体視
ができることを特徴とする多視点画像表示装置。
【請求項２２】請求項１０と１２のいずれかに記載さ
れた多視点画像表示装置において、２以上の視点をもつ前記の多視点画像表示装置を１組と
して、少なくとも２組以上を備え、各組の複数の特定視
点画像表示装置のそれぞれの面状焦点が隣り合う位置に
配置され、各組の面状焦点の列が観察者に対して上下方向に隣り合
う位置に配置され、前記のマスク映像情報発生装置は、発生するマスク映像
情報のマスク映像パターンを上下方向に視角の差に対応
して変化させて、観察者の目の位置が上下に移動しても矛盾のない立体視
ができることを特徴とする多視点画像表示装置。
【請求項２３】請求項１０〜１３と１９〜２２のいず
れかに記載された多視点画像表示装置において、前記の
特定視点画像表示装置の前記のマスク映像情報発生装置
から伝達されるマスク映像情報がモノクロの濃淡マスク
映像パターンの情報であることを特徴とする多視点画像
表示装置。
【請求項２４】請求項１０〜２２のいずれかに記載さ
れた多視点画像表示装置において、さらに、各特定視点画像表示装置のマスク映像情報発生
装置に接続され、マスク映像パターン発生の同期信号を
供給する映像同期装置を備え、同時刻の異なる方向からのマスク映像パターンを自動的
にタイミングを一致させて表示できることを特徴とする
多視点画像表示装置。
【請求項２５】請求項１０〜２２と２４のいずれかに
記載された多視点画像表示装置において、前記の特定視点画像表示装置の中の少なくとも２つの特
定視点画像表示装置のホログラム板が共通の１枚のホロ
グラム板であり、該ホログラム板は、その面上に、前記
の少なくとも２つの特定視点画像表示装置のマスク映像
パターンを重ねて記録されていることを特徴とする多視
点画像表示装置。
【請求項２６】請求項１０〜２５のいずれかに記載さ
れた多視点画像表示装置において、前記の特定視点画像表示装置の中の少なくとも１枚のホ
ログラム板は、複数の面状焦点を空間の異なる位置に生
じるように作成されていて、異なる位置で同じ再生されるマスク映像パターンを別々
に観察できることを特徴とする多視点画像表示装置。
【請求項２７】透過型または反射型拡散板からの拡散
光が当たる任意の位置にホログラム用乾板を置き、可干
渉性を有する光源からの光を２分し、一方の光線束を、
平行、収束または拡散のいずれかの光線束にして、透過
型の場合は光線束を拡散板と透過させて、または、反射
型の場合は光線束を拡散板で反射させて物体光としてホ
ログラム用乾板に当てて、他方の光線束を平行光線束に
して照明光として直接ホログラム用乾板に当てて、２つ
の光線束の干渉縞を透過型または反射型のホログラム用
乾板に記録してホログラム板を作成し、該ホログラム板に対して参照光と逆方向から指向性をも
つ照明用光線束を当てて請求項１〜２６の特定視点画像
表示装置のホログラム板として提供できるホログラム板
製造法。