JP2003345226A - 画像表示装置、画像表示システムおよび画像表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 三次元画像表示および二次元画像表示を切り
替えて選択的に行うことが可能で高品質の動画表示が可
能である小型で安価な画像表示装置を提供する。 【解決手段】 三次元画像表示の際には、三次元画像情
報格納部９１から供給された三次元画像情報に含まれる
振幅情報Ａ３に基づいて振幅変調部１２ａにおける振幅
変調が設定されるとともに、この三次元画像情報に含ま
れる位相情報Ｐ３に基づいて位相変調部１２ｐにおける
位相変調が設定される。二次元画像表示の際には、二次
元画像情報格納部９２から供給された二次元画像情報Ａ
２に基づいて振幅変調部１２ａにおける振幅変調が設定
され、光散乱位相情報格納部１４から供給された光散乱
位相情報Ｐ２に基づいて位相変調部１２ｐにおける位相
変調が設定される。そして、照明部１１から出射された
照明光Ｌが空間光変調素子１２へ入射して、三次元画像
Ｇ３または二次元画像Ｇ２が表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元画像表示お
よび二次元画像表示を選択的に行うことができる画像表
示装置および方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】三次元画像を表示する画像表示装置とし
てホログラフィ技術を利用したものが知られている。こ
の画像表示装置は、再生すべき物体像の三次元画像情報
が記録されたホログラムに対してコヒーレントな照明光
を入射させ、この照明光をホログラムにより回折させる
ことで再生光を発生させ、この再生光により三次元物体
像を立体的に再生することができるものである。このよ
うな画像表示装置ではホログラムを記録する素子として
写真乾板または空間光変調素子が用いられる。写真乾板
と比較して、空間光変調素子は、解像度の点で劣るもの
の、ホログラムを高速に書き換えることができる点で優
れており、例えば、三次元の動画を表示することが可能
である。

【０００３】空間光変調素子として、二次元配列された
複数の画素それぞれに入射する光に対して振幅変調を与
えて出射する振幅変調型のものや、二次元配列された複
数の画素それぞれに入射する光に対して位相変調を与え
て出射する位相変調型のものが知られている。また、空
間光変調素子として、二次元配列された複数の画素それ
ぞれに入射する光に対して振幅変調を与えて出射する振
幅変調部と、二次元配列された複数の画素それぞれに入
射する光に対して位相変調を与えて出射する位相変調部
とを有するものも知られている（例えば特開２００１−
１９４６２６号公報を参照）。

【０００４】一方、二次元画像を表示する画像表示装置
としてブラウン管や液晶表示素子を利用したものが知ら
れている。この画像表示装置は、ブラウン管または液晶
表示素子の表示面に二次元画像の強度情報を表示し、そ
の表示面から散乱光を出射する。この散乱光が到達する
広範囲において二次元画像を観察することができる。

【０００５】また、任意の平面上に二次元画像を表示す
ることができる画像表示装置として特開平９−１６６９
５５号公報に開示されたものが知られている。この公報
に開示された画像表示装置は、表示すべき二次元画像の
情報に距離情報を加えて三次元画像情報とし、この三次
元画像情報に基づいて三次元空間内の特定平面上に二次
元画像を表示するものである。この表示の原理は上記の
三次元画像の表示の原理と同様であるが、表示される像
は平面上の二次元画像であり、その表示位置は距離情報
に応じたものである。また、この画像表示装置では、二
次元画像の情報に付加する距離情報を変更することで、
三次元空間内において二次元画像を表示する平面を変更
することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の特開
平９−１６６９５５号公報に開示された画像表示装置
は、三次元空間内の特定平面上に二次元画像を表示する
際に、上記の三次元画像の表示の原理と同様の原理を用
いていることから、三次元画像の表示も可能であり、三
次元画像表示および二次元画像表示を切り替えて選択的
に行うことも可能である。

【０００７】しかし、この公報に開示された画像表示装
置は、表示すべき二次元画像の情報に距離情報を加えて
三次元画像情報を計算する三次元画像情報計算部を有す
る必要があることから、大型で高価である。また、この
画像表示装置は、上記計算の際に時間を要することか
ら、二次元の動画を表示する際のフレームレートが小さ
くならざるを得ず、二次元の動画の表示品質が悪い。

【０００８】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、三次元画像表示および二次元画像表示
を切り替えて選択的に行うことが可能であって、高品質
の動画表示が可能である小型で安価な画像表示装置およ
び方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る画像表
示装置は、三次元画像情報に基づく三次元画像表示およ
び二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択的に行
う画像表示装置であって、(1) 照明光を出射する照明部
と、(2) 二次元配列された複数の画素それぞれに入射す
る光に対して振幅変調を与えて出射する振幅変調部と、
二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
して位相変調を与えて出射する位相変調部とを有し、振
幅変調部および位相変調部それぞれにおける光の変調が
外部より設定可能であり、照明部より出射された照明光
に対して振幅変調部により振幅変調を与えるとともに位
相変調部により位相変調を与えて、その振幅および位相
が変調された光を出射する空間光変調素子と、(3) 位相
変調部に入射する光を散乱させて出射し得る位相変調を
位相変調部に設定するための光散乱位相情報を出力する
光散乱位相情報格納部と、(4) 三次元画像表示および二
次元画像表示の切替を行う表示切替部と、を備えること
を特徴とする。さらに、表示切替部が、(a)三次元画像
表示を行う際には、三次元画像情報に含まれる振幅情報
に基づいて振幅変調部における振幅変調を設定するとと
もに、三次元画像情報に含まれる位相情報に基づいて位
相変調部における位相変調を設定し、(b) 二次元画像表
示を行う際には、二次元画像情報に基づいて振幅変調部
における振幅変調を設定するとともに、光散乱位相情報
格納部に格納されている光散乱位相情報に基づいて位相
変調部における位相変調を設定することを特徴とする。
また、空間光変調素子より出射された光の像を拡大結像
する拡大光学系を更に備えるのが好適である。

【００１０】第１の発明に係る画像表示方法は、三次元
画像情報に基づく三次元画像表示および二次元画像情報
に基づく二次元画像表示を選択的に行う画像表示方法で
あって、(1) 二次元配列された複数の画素それぞれに入
射する光に対して振幅変調を与えて出射する振幅変調部
と、二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光
に対して位相変調を与えて出射する位相変調部とを有
し、振幅変調部および位相変調部それぞれにおける光の
変調が外部より設定可能であり、照明部より出射された
照明光に対して振幅変調部により振幅変調を与えるとと
もに位相変調部により位相変調を与えて、その振幅およ
び位相が変調された光を出射する空間光変調素子を用
い、(2) 三次元画像表示を行う際には、三次元画像情報
に含まれる振幅情報に基づいて振幅変調部における振幅
変調を設定するとともに、三次元画像情報に含まれる位
相情報に基づいて位相変調部における位相変調を設定し
て、空間光変調素子に照明光を入射させて三次元画像を
表示し、(3) 二次元画像表示を行う際には、二次元画像
情報に基づいて振幅変調部における振幅変調を設定する
とともに、位相変調部に入射する光を散乱させて出射し
得る位相変調を位相変調部に設定して、空間光変調素子
に照明光を入射させて二次元画像を表示することを特徴
とする。また、空間光変調素子より出射された光の像を
拡大光学系により拡大結像させるのが好適である。

【００１１】この第１の発明によれば、三次元画像表示
を行う際には、三次元画像情報に含まれる振幅情報に基
づいて振幅変調部における振幅変調が設定されるととも
に、三次元画像情報に含まれる位相情報に基づいて位相
変調部における位相変調が設定されて、空間光変調素子
に照明光が入射することにより、三次元画像が表示され
る。一方、二次元画像表示を行う際には、二次元画像情
報に基づいて振幅変調部における振幅変調が設定される
とともに、位相変調部に入射する光を散乱させて出射し
得る位相変調が位相変調部に設定されて、空間光変調素
子に照明光が入射することにより、二次元画像が表示さ
れる。

【００１２】第２の発明に係る画像表示装置は、三次元
画像情報に基づく三次元画像表示および二次元画像情報
に基づく二次元画像表示を選択的に行う画像表示装置で
あって、(1) 非散乱照明光および散乱照明光の何れかを
出射する照明部と、(2) 二次元配列された複数の画素そ
れぞれに入射する光に対して振幅変調を与えて出射する
振幅変調部を有し、振幅変調部における光の変調が外部
より設定可能であり、照明部より出射された照明光に対
して振幅変調部により振幅変調を与えて、その振幅が変
調された光を出射する空間光変調素子と、(3) 三次元画
像表示および二次元画像表示の切替を行う表示切替部
と、を備えることを特徴とする。さらに、表示切替部
が、(a) 三次元画像表示を行う際には、非散乱照明光を
照明部より出射させるとともに、三次元画像情報に含ま
れる振幅情報に基づいて振幅変調部における振幅変調を
設定し、(b) 二次元画像表示を行う際には、散乱照明光
を照明部より出射させるとともに、二次元画像情報に基
づいて振幅変調部における振幅変調を設定することを特
徴とする。また、空間光変調素子より出射された光の像
を拡大結像する拡大光学系と、拡大光学系の焦点面に設
けられ共役像および０次光を遮断し三次元画像を通過さ
せるマスクと、を更に備えるのが好適である。

【００１３】第２の発明に係る画像表示方法は、三次元
画像情報に基づく三次元画像表示および二次元画像情報
に基づく二次元画像表示を選択的に行う画像表示方法で
あって、(1) 二次元配列された複数の画素それぞれに入
射する光に対して振幅変調を与えて出射する振幅変調部
を有し、振幅変調部における光の変調が外部より設定可
能であり、照明部より出射された照明光に対して振幅変
調部により振幅変調を与えて、その振幅が変調された光
を出射する空間光変調素子を用い、(2) 三次元画像表示
を行う際には、三次元画像情報に含まれる振幅情報に基
づいて振幅変調部における振幅変調を設定して、空間光
変調素子に非散乱照明光を入射させて三次元画像を表示
し、(3) 二次元画像表示を行う際には、二次元画像情報
に基づいて振幅変調部における振幅変調を設定して、空
間光変調素子に散乱照明光を入射させて二次元画像を表
示することを特徴とする。また、空間光変調素子より出
射された光の像を拡大光学系により拡大結像させ、拡大
光学系の焦点面に設けられたマスクにより共役像および
０次光を遮断し三次元画像を通過させるのが好適であ
る。

【００１４】この第２の発明によれば、三次元画像表示
を行う際には、三次元画像情報に含まれる振幅情報に基
づいて振幅変調部における振幅変調が設定されて、空間
光変調素子に非散乱照明光が入射することにより、三次
元画像が表示される。一方、二次元画像表示を行う際に
は、二次元画像情報に基づいて振幅変調部における振幅
変調が設定されて、空間光変調素子に散乱照明光が入射
することにより、三次元画像が表示される。

【００１５】第３の発明に係る画像表示装置は、三次元
画像情報に基づく三次元画像表示および二次元画像情報
に基づく二次元画像表示を選択的に行う画像表示装置で
あって、(1) 照明光を出射する照明部と、(2) 二次元配
列された複数の画素それぞれに入射する光に対して振幅
変調を与えて出射する振幅変調部を有し、振幅変調部に
おける光の変調が外部より設定可能であり、照明部より
出射された照明光に対して振幅変調部により振幅変調を
与えて、その振幅が変調された光を出射する空間光変調
素子と、(3) 二次元画像情報を入力し、振幅変調部に入
射する光を散乱させて出射し得る振幅変調を振幅変調部
に設定するための光散乱情報を二次元画像情報に付加し
て、この光散乱情報が付加された二次元画像情報を出力
する光散乱情報付加部と、(4) 三次元画像表示および二
次元画像表示の切替を行う表示切替部と、を備えること
を特徴とする。さらに、表示切替部が、(a) 三次元画像
表示を行う際には、三次元画像情報に含まれる振幅情報
に基づいて振幅変調部における振幅変調を設定し、(b)
二次元画像表示を行う際には、光散乱情報付加部により
散乱情報が付加された二次元画像情報に基づいて振幅変
調部における振幅変調を設定することを特徴とする。

【００１６】第３の発明に係る画像表示方法は、三次元
画像情報に基づく三次元画像表示および二次元画像情報
に基づく二次元画像表示を選択的に行う画像表示方法で
あって、(1) 二次元配列された複数の画素それぞれに入
射する光に対して振幅変調を与えて出射する振幅変調部
を有し、振幅変調部における光の変調が外部より設定可
能であり、照明部より出射された照明光に対して振幅変
調部により振幅変調を与えて、その振幅が変調された光
を出射する空間光変調素子を用い、(2) 三次元画像表示
を行う際には、三次元画像情報に含まれる振幅情報に基
づいて振幅変調部における振幅変調を設定して、空間光
変調素子に照明光を入射させて三次元画像を表示し、
(3) 二次元画像表示を行う際には、振幅変調部に入射す
る光を散乱させて出射し得る振幅変調を振幅変調部に設
定するための光散乱情報を二次元画像情報に付加し、こ
の光散乱情報が付加された二次元画像情報に基づいて振
幅変調部における振幅変調を設定して、空間光変調素子
に照明光を入射させて二次元画像を表示することを特徴
とする。

【００１７】この第３の発明によれば、三次元画像表示
を行う際には、三次元画像情報に含まれる振幅情報に基
づいて振幅変調部における振幅変調が設定されて、空間
光変調素子に照明光が入射することにより、三次元画像
が表示される。一方、二次元画像表示を行う際には、振
幅変調部に入射する光を散乱させて出射し得る振幅変調
を振幅変調部に設定するための光散乱情報が二次元画像
情報に付加され、この光散乱情報が付加された二次元画
像情報に基づいて振幅変調部における振幅変調が設定さ
れて、空間光変調素子に照明光が入射することにより、
二次元画像が表示される。

【００１８】第４の発明に係る画像表示装置は、三次元
画像情報に基づく三次元画像表示および二次元画像情報
に基づく二次元画像表示を選択的に行う画像表示装置で
あって、(1) 照明光を出射する照明部と、(2) 二次元配
列された複数の画素それぞれに入射する光に対して位相
変調を与えて出射する位相変調部を有し、位相変調部に
おける光の変調が外部より設定可能であり、照明部より
出射された照明光に対して位相変調部により位相変調を
与えて、その位相が変調された光を出射する空間光変調
素子と、(3) 二次元画像情報を入力し、位相変調部に入
射する光を散乱させて出射し得る位相変調を位相変調部
に設定するための光散乱情報を二次元画像情報に付加し
て、この光散乱情報が付加された二次元画像情報を出力
する光散乱情報付加部と、(4) 三次元画像表示および二
次元画像表示の切替を行う表示切替部と、を備えること
を特徴とする。さらに、表示切替部が、(a) 三次元画像
表示を行う際には、三次元画像情報に含まれる位相情報
に基づいて位相変調部における位相変調を設定し、(b)
二次元画像表示を行う際には、光散乱情報付加部により
散乱情報が付加された二次元画像情報に基づいて位相変
調部における位相変調を設定することを特徴とする。

【００１９】第４の発明に係る画像表示方法は、三次元
画像情報に基づく三次元画像表示および二次元画像情報
に基づく二次元画像表示を選択的に行う画像表示方法で
あって、(1) 二次元配列された複数の画素それぞれに入
射する光に対して位相変調を与えて出射する位相変調部
を有し、位相変調部における光の変調が外部より設定可
能であり、照明部より出射された照明光に対して位相変
調部により位相変調を与えて、その位相が変調された光
を出射する空間光変調素子を用い、(2) 三次元画像表示
を行う際には、三次元画像情報に含まれる位相情報に基
づいて位相変調部における位相変調を設定して、空間光
変調素子に照明光を入射させて三次元画像を表示し、
(3) 二次元画像表示を行う際には、位相変調部に入射す
る光を散乱させて出射し得る位相変調を位相変調部に設
定するための光散乱情報を二次元画像情報に付加し、こ
の光散乱情報が付加された二次元画像情報に基づいて位
相変調部における位相変調を設定して、空間光変調素子
に照明光を入射させて二次元画像を表示することを特徴
とする。

【００２０】この第４の発明によれば、三次元画像表示
を行う際には、三次元画像情報に含まれる位相情報に基
づいて位相変調部における位相変調が設定されて、空間
光変調素子に照明光が入射することにより、三次元画像
が表示される。一方、二次元画像表示を行う際には、位
相変調部に入射する光を散乱させて出射し得る位相変調
を位相変調部に設定するための光散乱情報が二次元画像
情報に付加され、この光散乱情報が付加された二次元画
像情報に基づいて位相変調部における位相変調が設定さ
れて、空間光変調素子に照明光が入射することにより、
二次元画像が表示される。

【００２１】第５の発明に係る画像表示装置は、三次元
画像情報に基づく三次元画像表示および二次元画像情報
に基づく二次元画像表示を選択的に行う画像表示装置で
あって、(1) 照明光を出射する照明部と、(2) 二次元配
列された複数の画素それぞれに入射する光に対して振幅
または位相の変調を与えて出射する変調部を有し、変調
部における光の変調が外部より設定可能であり、照明部
より出射された照明光に対して変調部により振幅または
位相の変調を与えて、その振幅または位相が変調された
光を出射する空間光変調素子と、(3) 空間光変調素子よ
り出射された光の像を拡大する拡大光学系と、(4) 拡大
光学系の焦点面に設けられ共役像および０次光を遮断し
三次元画像を通過させるマスクと、(5) 三次元画像表示
および二次元画像表示の切替を行う表示切替部と、を備
えることを特徴とする。さらに、表示切替部が、三次元
画像表示を行う際には三次元画像情報に基づいて変調部
における変調を設定し、二次元画像表示を行う際には二
次元画像情報に基づいて変調部における変調を設定し、
空間光変調素子が、二次元画像表示を行う際に、変調部
の二次元配列された複数の画素のうち一定周期でサンプ
リングされた画素についてのみ二次元画像情報に基づい
て変調が設定されることを特徴とする。

【００２２】第５の発明に係る画像表示方法は、三次元
画像情報に基づく三次元画像表示および二次元画像情報
に基づく二次元画像表示を選択的に行う画像表示方法で
あって、(1) 二次元配列された複数の画素それぞれに入
射する光に対して振幅または位相の変調を与えて出射す
る変調部を有し、変調部における光の変調が外部より設
定可能であり、照明部より出射された照明光に対して変
調部により振幅または位相の変調を与えて、その振幅ま
たは位相が変調された光を出射する空間光変調素子を用
い、(2) 三次元画像表示を行う際には、三次元画像情報
に基づいて変調部における変調を設定して、空間光変調
素子に照明光を入射させ、空間光変調素子より出射され
た光の像を拡大光学系により拡大結像させ、この拡大光
学系の焦点面に設けられたマスクにより共役像および０
次光を遮断し三次元画像を通過させ、(3) 二次元画像表
示を行う際には、変調部の二次元配列された複数の画素
のうち一定周期でサンプリングされた画素についてのみ
二次元画像情報に基づいて変調を設定して、空間光変調
素子に照明光を入射させ、空間光変調素子より出射され
た光の像を拡大光学系により拡大結像させ、この拡大光
学系の焦点面に設けられたマスクにより共役像および０
次光を遮断し二次元画像を通過させることを特徴とす
る。

【００２３】この第５の発明によれば、三次元画像表示
を行う際には、三次元画像情報に基づいて変調部におけ
る変調が設定されて、空間光変調素子に照明光が入射
し、空間光変調素子より出射された光の像が拡大光学系
により拡大結像され、この拡大光学系の焦点面に設けら
れたマスクにより共役像および０次光が遮断され三次元
画像が通過することにより、三次元画像が観察される。
一方、二次元画像表示を行う際には、変調部の二次元配
列された複数の画素のうち一定周期でサンプリングされ
た画素についてのみ二次元画像情報に基づいて変調が設
定されて、空間光変調素子に照明光が入射し、空間光変
調素子より出射された光の像が拡大光学系により拡大結
像され、この拡大光学系の焦点面に設けられたマスクに
より共役像および０次光が遮断され二次元画像が通過す
ることにより、二次元画像が観察される。

【００２４】第２または第５の発明に係る画像表示装置
または方法では、空間光変調素子は、複数の画素の二次
元配列領域が所定の直線を挟んで第１領域と第２領域と
を含み、三次元画像を表示する際に、第１領域を透過し
た光により三次元画像のうち照明光の出射側の部分を表
示し、第２領域を透過した光により三次元画像のうち照
明光の入射側の部分を表示するのが好適である。この場
合には、三次元画像が空間光変調素子を跨って表示され
るときに、空間光変調素子の第１領域を透過した光によ
り三次元画像のうち照明光出射側の部分を表示し、第２
領域を透過した光により三次元画像のうち照明光入射側
の部分を表示することで、共役像および０次光を遮断し
て、拡大された三次元画像を観察することができる。

【００２５】本発明に係る画像表示システムは、三次元
画像情報に基づく三次元画像表示および二次元画像情報
に基づく二次元画像表示を選択的に行う上記の何れかの
画像表示装置と、三次元画像を格納する三次元画像情報
格納部と、二次元画像を格納する二次元画像情報格納部
と、を備えることを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００２７】（第１実施形態）まず、本発明の第１実施
形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る画
像表示システム１および画像表示装置１０のブロック図
である。この図に示される画像表示システム１は、画像
表示装置１０、三次元画像情報格納部９１および二次元
画像情報格納部９２を備える。画像表示装置１０は、三
次元画像情報格納部９１から受け取った三次元画像情報
に基づいて三次元画像を表示し、或いは、二次元画像情
報格納部９２から受け取った二次元画像情報に基づいて
二次元画像を表示するものであり、照明部１１、空間光
変調素子１２、表示切替部１３および光散乱位相情報格
納部１４を備える。

【００２８】三次元画像情報格納部９１は、画像表示装
置１０が表示すべき三次元画像の情報（振幅情報Ａ３お
よび位相情報Ｐ３を含む）を格納しており、この三次元
画像情報を画像表示装置１０に供給する。二次元画像情
報格納部９２は、画像表示装置１０が表示すべき二次元
画像の情報（振幅情報Ａ２）を格納しており、この二次
元画像情報を画像表示装置１０に供給する。三次元画像
情報格納部９１および二次元画像情報格納部９２それぞ
れは、画像表示装置１０と直接に信号線で接続されてい
て、この信号線を介して三次元画像情報および二次元画
像情報を画像表示装置１０に供給してもよい。また、三
次元画像情報格納部９１および二次元画像情報格納部９
２それぞれは、無線通信やネットワーク（ＬＡＮやイン
ターネットなど）を介して三次元画像情報および二次元
画像情報を画像表示装置１０に供給してもよい。

【００２９】画像表示装置１０に含まれる照明部１１は
コヒーレントな照明光Ｌを出射する。この照明光Ｌは、
平面波および球面波などの指向性を有する光である。空
間光変調素子１２は振幅変調部１２ａおよび位相変調部
１２ｐを有する。振幅変調部１２ａは、二次元配列され
た複数の画素それぞれに入射する光に対して振幅変調を
与えて出射するものである。位相変調部１２ｐは、二次
元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対して
位相変調を与えて出射するものである。振幅変調部１２
ａおよび位相変調部１２ｐそれぞれにおける光の変調
は、表示切替部１３により設定可能である。この空間光
変調素子１２は、照明部１１より出射された照明光Ｌに
対して振幅変調部１２ａにより振幅変調を与えるととも
に位相変調部１２ｐにより位相変調を与えて、その振幅
および位相が変調された光を出射する。振幅変調部１２
ａおよび位相変調部１２ｐは、何れが照明光Ｌ入射側に
配置されていてもよいが、互いに密着して配置されてい
るのが好ましい。また、振幅変調部１２ａおよび位相変
調部１２ｐそれぞれは、光を回折させるだけの充分な解
像度を有しており、例えば１０００本／ｍｍ程度の解像
度を有しているのが好ましい。

【００３０】光散乱位相情報格納部１４は、位相変調部
１２ｐに入射する光を散乱させて出射し得る位相変調を
位相変調部１２ｐに設定するための光散乱位相情報Ｐ２
を格納するものである。光散乱位相情報Ｐ２とは、位相
変調部１２ｐが均一光散乱性能を奏することができる位
相パターンであり、例えば、ランダム位相パターンなど
である。

【００３１】表示切替部１３は、三次元画像表示および
二次元画像表示の切替を行う。より詳細には、三次元画
像表示を行う際には、表示切替部１３は、三次元画像情
報格納部９１から供給された三次元画像情報に含まれる
振幅情報Ａ３に基づいて振幅変調部１２ａにおける振幅
変調を設定するとともに、その三次元画像情報に含まれ
る位相情報Ｐ３に基づいて位相変調部１２ｐにおける位
相変調を設定する。一方、二次元画像表示を行う際に
は、表示切替部１３は、二次元画像情報格納部９２から
供給された二次元画像情報Ａ２に基づいて振幅変調部１
２ａにおける振幅変調を設定するとともに、光散乱位相
情報格納部１４に格納されている光散乱位相情報Ｐ２に
基づいて位相変調部１２ｐにおける位相変調を設定す
る。

【００３２】次に、図１に示される本実施形態に係る画
像表示システム１および画像表示装置１０の動作につい
て説明するとともに、本実施形態に係る画像表示方法に
ついて説明する。

【００３３】三次元画像表示の際には、三次元画像情報
格納部９１から表示切替部１３に三次元画像情報が供給
され、この三次元画像情報に含まれる振幅情報Ａ３に基
づいて振幅変調部１２ａにおける振幅変調が設定される
とともに、この三次元画像情報に含まれる位相情報Ｐ３
に基づいて位相変調部１２ｐにおける位相変調が設定さ
れる。すなわち、振幅変調部１２ａに振幅ホログラムが
呈示され、位相変調部１２ｐに位相ホログラムが呈示さ
れる。そして、照明部１１から出射された照明光Ｌは、
空間光変調素子１２へ入射して、二次元配列された複数
の画素それぞれについて、振幅変調部１２ａにより振幅
変調されるとともに、位相変調部１２ｐにより位相変調
されて、空間光変調素子１２より出射する。この空間光
変調素子１２より出射した光（再生光）により三次元画
像Ｇ３が表示される。

【００３４】二次元画像表示の際には、二次元画像情報
格納部９２から表示切替部１３に二次元画像情報が供給
され、この二次元画像情報（振幅情報）Ａ２に基づいて
振幅変調部１２ａにおける振幅変調が設定される。ま
た、光散乱位相情報格納部１４から表示切替部１３に光
散乱位相情報Ｐ２が供給され、この光散乱位相情報Ｐ２
に基づいて位相変調部１２ｐにおける位相変調が設定さ
れる。そして、照明部１１から出射された照明光Ｌは、
空間光変調素子１２へ入射して、二次元配列された複数
の画素それぞれについて、振幅変調部１２ａにより振幅
変調されるとともに、位相変調部１２ｐにより位相変調
されて、空間光変調素子１２より出射する。このとき、
光散乱位相情報Ｐ２に基づいて位相変調が設定されてい
る位相変調部１２ｐからは散乱光が出射する。したがっ
て、この空間光変調素子１２より出射した光により二次
元画像Ｇ２が表示される。

【００３５】なお、三次元画像Ｇ３の情報量と比較し
て、二次元画像Ｇ２の情報量は格段に少ない。そこで、
二次元画像Ｇ２の１画素につき空間光変調素子１２の複
数画素を割り当てることで、空間光変調素子１２の全面
に二次元画像Ｇ２を表示することができる。

【００３６】以上のように、本実施形態に係る画像表示
システム１、画像表示装置１０および画像表示方法は、
従来のものでは必要であった三次元画像情報計算部を有
する必要が無いことから、小型で安価であり、また、従
来のものでは必要であった三次元画像情報の計算が不要
であることから、高品質の動画表示が可能である。

【００３７】次に、本実施形態に係る画像表示装置１０
の光学系について図２〜図６を用いて具体的に説明す
る。図２および図３それぞれは、照明部１１から出射さ
れた照明光Ｌが空間光変調素子１２に対して斜め入射す
るオフアクシス型光学系を示す。また、図５および図６
それぞれは、照明部１１から出射された照明光Ｌが空間
光変調素子１２に対して垂直入射するインライン型光学
系を示す。

【００３８】図２は、第１実施形態に係る画像表示装置
１０におけるオフアクシス型光学系の場合の三次元画像
表示の説明図である。この図に示されるように、オフア
クシス型光学系では、照明部１１から出射された平面波
照明光Ｌは空間光変調素子１２に対して斜め入射し、こ
れにより三次元画像Ｇ３が表示される。本実施形態で
は、空間光変調素子１２に入射した照明光Ｌは振幅およ
び位相の双方が画素毎に変調されるので、共役像および
０次光が発生せず、理想的な再生像（三次元画像Ｇ３）
が得られる。したがって、三次元画像Ｇ３の視域θが広
い。なお、三次元画像Ｇ３は、空間光変調素子１２の前
方および後方の何れの側に表示されてもよく、また、空
間光変調素子１２の前方および後方の双方に跨って表示
されてもよい。

【００３９】図３は、第１実施形態に係る画像表示装置
１０におけるオフアクシス型光学系の場合の二次元画像
表示の説明図である。この図に示されるように、オフア
クシス型光学系では、照明部１１から出射された平面波
照明光Ｌは空間光変調素子１２に対して斜め入射し、こ
れにより二次元画像Ｇ２が表示される。図４は、空間光
変調素子１２により表示される二次元画像Ｇ２の説明図
である。本実施形態では、位相変調部１２ｐにより光が
散乱されるので、空間光変調素子１２により表示される
二次元画像Ｇ２の視域θが広い。なお、照明光Ｌが指向
性を有することから、位相変調部１２ｐにより照明光Ｌ
が散乱されない場合には、空間光変調素子１２から出射
された光も指向性を有し、それ故、二次元画像Ｇ２の全
体を観察することができない。しかし、本実施形態で
は、空間光変調素子１２から出射された光が散乱される
ので、広い視域θで二次元画像Ｇ２の全体を観察するこ
とができる。

【００４０】図５は、第１実施形態に係る画像表示装置
１０におけるインライン型光学系の場合の三次元画像表
示の説明図である。この図に示されるように、インライ
ン型光学系では、照明部１１から出射された平面波照明
光Ｌは空間光変調素子１２に対して垂直入射し、これに
より三次元画像Ｇ３が表示される。本実施形態では、空
間光変調素子１２に入射した照明光Ｌは振幅および位相
の双方が画素毎に変調されるので、共役像および０次光
が発生せず、理想的な再生像（三次元画像Ｇ３）が得ら
れる。したがって、三次元画像Ｇ３の視域θが広い。な
お、三次元画像Ｇ３は、空間光変調素子１２の前方およ
び後方の何れの側に表示されてもよく、また、空間光変
調素子１２の前方および後方の双方に跨って表示されて
もよい。

【００４１】図６は、第１実施形態に係る画像表示装置
１０におけるインライン型光学系の場合の二次元画像表
示の説明図である。この図に示されるように、インライ
ン型光学系では、照明部１１から出射された平面波照明
光Ｌは空間光変調素子１２に対して垂直入射し、これに
より二次元画像Ｇ２が表示される（図４）。本実施形態
では、位相変調部１２ｐにより光が散乱されるので、空
間光変調素子１２により表示される二次元画像Ｇ２の視
域θが広い。なお、照明光Ｌが指向性を有することか
ら、位相変調部１２ｐにより照明光Ｌが散乱されない場
合には、空間光変調素子１２から出射された光も指向性
を有し、それ故、二次元画像Ｇ２の全体を観察すること
ができない。しかし、本実施形態では、空間光変調素子
１２から出射された光が散乱されるので、広い視域θで
二次元画像Ｇ２の全体を観察することができる。

【００４２】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態について説明する。図７は、第２実施形態に係る画
像表示システム２および画像表示装置２０のブロック図
である。この図に示される画像表示システム２は、画像
表示装置２０、三次元画像情報格納部９１および二次元
画像情報格納部９２を備える。画像表示装置２０は、三
次元画像情報格納部９１から受け取った三次元画像情報
に基づいて三次元画像を表示し、或いは、二次元画像情
報格納部９２から受け取った二次元画像情報に基づいて
二次元画像を表示するものであり、照明部１１、空間光
変調素子１２、表示切替部１３、光散乱位相情報格納部
１４およびレンズ１５を備える。

【００４３】第２実施形態における照明部１１、空間光
変調素子１２、表示切替部１３、光散乱位相情報格納部
１４、三次元画像情報格納部９１および二次元画像情報
格納部９２それぞれは、第１実施形態のものと同様のも
のである。第１実施形態に係る画像表示装置１（図１）
と比較して、第２実施形態に係る画像表示装置２は、空
間光変調素子１２より出射された光の像を拡大結像する
拡大光学系としてレンズ１５を更に備える点で相違し、
また、空間光変調素子１２の解像度が低くてもよい点で
も相違している。

【００４４】図７に示される本実施形態に係る画像表示
システム２および画像表示装置２０の動作ならびに画像
表示方法は、第１実施形態のものと略同様であるが、加
えて、以下のような動作をする。すなわち、三次元画像
表示の際には、空間光変調素子１２より出射された光に
よる三次元画像Ｇ３は、レンズ１５により拡大されて結
像され、これにより拡大された三次元画像Ｇ３ｅが得ら
れる。同様に、二次元画像表示の際には、空間光変調素
子１２より出射された光による二次元画像Ｇ２は、レン
ズ１５により拡大されて結像され、これにより拡大され
た二次元画像Ｇ２ｅが得られる。

【００４５】以上のように、本実施形態に係る画像表示
システム２、画像表示装置２０および画像表示方法も、
従来のものでは必要であった三次元画像情報計算部を有
する必要が無いことから、小型で安価であり、また、従
来のものでは必要であった三次元画像情報の計算が不要
であることから、高品質の動画表示が可能である。さら
に、本実施形態では、拡大された三次元画像Ｇ３ｅおよ
び拡大された二次元画像Ｇ２ｅが得られる。

【００４６】次に、本実施形態に係る画像表示装置２０
の光学系について図８〜図１１を用いて具体的に説明す
る。図８および図１０それぞれは、照明部１１から出射
された照明光Ｌが空間光変調素子１２に対して垂直入射
するインライン型光学系を示す。

【００４７】図８は、第２実施形態に係る画像表示装置
２０におけるインライン型光学系の場合の三次元画像表
示の説明図である。この図に示されるように、インライ
ン型光学系では、照明部１１から出射された平面波照明
光Ｌは空間光変調素子１２に対して垂直入射し、これに
より三次元画像Ｇ３が表示される。本実施形態では、空
間光変調素子１２に入射した照明光Ｌは振幅および位相
の双方が画素毎に変調されるので、共役像および０次光
が発生せず、理想的な再生像（三次元画像Ｇ３）が得ら
れる。なお、三次元画像Ｇ３は、空間光変調素子１２の
前方および後方の何れの側に表示されてもよく、また、
空間光変調素子１２の前方および後方の双方に跨って表
示されてもよい。

【００４８】さらに、この三次元画像Ｇ３がレンズ１５
により拡大され、これにより拡大された三次元画像Ｇ３
ｅが得られる。この拡大はレンズの結像公式「１／ａ＋
１／ｂ＝１／ｆ」なる式より求められる。ここで、ｆ
は、レンズ１５の焦点距離であり、ａは、空間光変調素
子１２とレンズ１５との間の距離であり、ｂは、レンズ
１５により空間光変調素子１２が拡大された空間光変調
素子１２ｅとレンズ１５との間の距離である。三次元画
像Ｇ３と拡大された三次元画像Ｇ３ｅとは、レンズの結
像公式を満たしている。この拡大された三次元画像Ｇ３
ｅは、レンズ１５の焦点面上の視域Ｒ₀において良好に
観察される。

【００４９】レンズ１５は、三次元画像Ｇ３を拡大結像
するだけでなく、光学的フーリエ変換をも行う。拡大さ
れた三次元画像Ｇ３ｅは、レンズ１５の焦点面（すなわ
ちフーリエ変換面）上で観察される。空間光変調素子１
２の画素ピッチをｐとし、照明光Ｌの波長をλとし、レ
ンズ１５の焦点距離をｆとすると、レンズ１５の焦点面
における視域の一辺の長さはλｆ／ｐで表される。視域
Ｒ₀は、このような一辺の長さを有している。したがっ
て、画素ピッチｐや焦点距離をｆを適宜選択すること
で、視域Ｒ₀の大きさを任意に設定することが可能であ
り、例えば、視域Ｒ₀の大きさを瞳の径の程度や両目の
間隔以上とすることができる。

【００５０】また、レンズ１５の光学的フーリエ変換作
用により、レンズ１５の焦点面（フーリエ変換面）にお
いて視域Ｒ₀を折り返した領域Ｒ₁〜Ｒ₈等（図９参照）
でも、拡大された三次元画像Ｇ３ｅが観察される。図９
は、レンズ１５の焦点面における視域Ｒ₀などの説明図
である。もし、観察者の両目それぞれが互いに異なる領
域に置かれると、その観察者の両目それぞれが互いに異
なる像を観察することになり、好ましくない。そこで、
フーリエ変換面に視域Ｒ₀のみに開口を有するマスクを
設けて、視域を制限するのが好適である。

【００５１】図１０は、第２実施形態に係る画像表示装
置２０におけるインライン型光学系の場合の二次元画像
表示の説明図である。この図に示されるように、インラ
イン型光学系では、照明部１１から出射された平面波照
明光Ｌは空間光変調素子１２に対して垂直入射し、これ
により二次元画像Ｇ２が表示される（図４）。さらに、
この二次元画像Ｇ２がレンズ１５により拡大され、これ
により拡大された二次元画像Ｇ２ｅが得られる。この図
に示されるように、空間光変調素子１２に含まれる振幅
変調部１２ａが拡大結像された振幅変調部像１２ａｅが
レンズ１５により得られ、また、位相変調部１２ｐが拡
大結像された位相変調部像１２ｐｅがレンズ１５により
得られる。図１１は、レンズ１５により得られた拡大さ
れた二次元画像Ｇ２ｅの説明図である。この図に示され
るように、拡大された二次元画像Ｇ２ｅは振幅変調部像
１２ａｅ上に表示される。この拡大された二次元画像Ｇ
２ｅは、レンズ１５の焦点面上の視域Ｒ₀において良好
に観察される。この拡大もレンズの結像公式に従う。レ
ンズの結像公式により自然なピントが得られる距離（例
えば４０ｃｍ〜２００ｃｍ程度）に拡大された二次元画
像Ｇ２ｅが得られるように、空間光変調素子１２とレン
ズ１５との相対的位置関係が設定される。

【００５２】なお、位相変調部１２ｐにより照明光Ｌが
散乱されない場合には、視域Ｒ₀内に置いた瞳を通過す
る光のみにより二次元画像Ｇ２ｅを観察することにな
り、この瞳が視域Ｒ₀内の特定の空間周波数成分のみを
通過させるバンドパスフィルタとして作用して、それ
故、二次元画像Ｇ２ｅを完全な状態で観察することがで
きず、視域Ｒ₀内に置く瞳の位置によって観察する二次
元画像Ｇ２ｅが異なる。しかし、本実施形態では、空間
光変調素子１２から出射された光が散乱されるので、こ
のような問題は生じない。

【００５３】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態について説明する。図１２は、第３実施形態に係る
画像表示システム３および画像表示装置３０のブロック
図である。この図に示される画像表示システム３は、画
像表示装置３０、三次元画像情報格納部９１および二次
元画像情報格納部９２を備える。画像表示装置３０は、
三次元画像情報格納部９１から受け取った三次元画像情
報に基づいて三次元画像を表示し、或いは、二次元画像
情報格納部９２から受け取った二次元画像情報に基づい
て二次元画像を表示するものであり、照明部３１、空間
光変調素子３２および表示切替部３３を備える。

【００５４】三次元画像情報格納部９１は、画像表示装
置３０が表示すべき三次元画像の情報を格納しており、
この三次元画像情報を画像表示装置３０に供給する。こ
の三次元画像情報は、少なくとも振幅情報Ａ３を含み、
更に位相情報Ｐ３をも含んでいてもよい。二次元画像情
報格納部９２は、画像表示装置３０が表示すべき二次元
画像の情報（振幅情報Ａ２）を格納しており、この二次
元画像情報を画像表示装置３０に供給する。三次元画像
情報格納部９１および二次元画像情報格納部９２それぞ
れは、画像表示装置３０と直接に信号線で接続されてい
て、この信号線を介して三次元画像情報および二次元画
像情報を画像表示装置３０に供給してもよい。また、三
次元画像情報格納部９１および二次元画像情報格納部９
２それぞれは、無線通信やネットワーク（ＬＡＮやイン
ターネットなど）を介して三次元画像情報および二次元
画像情報を画像表示装置３０に供給してもよい。

【００５５】画像表示装置３０に含まれる照明部３１
は、平面波および球面波などの指向性を有するコヒーレ
ントな非散乱照明光と、指向性を有しない散乱照明光と
の、何れかを選択して出射する。このように非散乱照明
光および散乱照明光の何れかを選択的に出射する照明部
３１は、電圧印加により透過光の散乱状態を変化させる
ことができる光散乱型液晶素子や、散乱光源を空間光変
調素子３２上に結像させる光学系を使用することによ
り、実現され得る。

【００５６】空間光変調素子３２は、振幅変調部３２ａ
を有しており、位相変調部（第１実施形態における位相
変調部１２ｐと同様のもの）を更に有しているのも好適
である。振幅変調部３２ａは、二次元配列された複数の
画素それぞれに入射する光に対して振幅変調を与えて出
射するものである。振幅変調部３２ａにおける光の変調
は、表示切替部３３により設定可能である。この空間光
変調素子３２は、照明部３１より出射された照明光Ｌに
対して振幅変調部３２ａにより振幅変調を与えて、その
振幅が変調された光を出射する。また、振幅変調部３２
ａは、光を回折させるだけの充分な解像度を有してお
り、例えば１０００本／ｍｍ程度の解像度を有している
のが好ましい。

【００５７】表示切替部３３は、三次元画像表示および
二次元画像表示の切替を行う。より詳細には、三次元画
像表示を行う際には、表示切替部３３は、照明部３１が
非散乱照明光を出射するよう指示するとともに、三次元
画像情報格納部９１から供給された三次元画像情報に含
まれる振幅情報Ａ３に基づいて振幅変調部３２ａにおけ
る振幅変調を設定する。一方、二次元画像表示を行う際
には、表示切替部３３は、照明部３１が散乱照明光を出
射するよう指示するとともに、二次元画像情報格納部９
２から供給された二次元画像情報Ａ２に基づいて振幅変
調部３２ａにおける振幅変調を設定する。

【００５８】次に、図１２に示される本実施形態に係る
画像表示システム３および画像表示装置３０の動作につ
いて説明するとともに、本実施形態に係る画像表示方法
について説明する。

【００５９】三次元画像表示の際には、三次元画像情報
格納部９１から表示切替部３３に三次元画像情報が供給
され、この三次元画像情報に含まれる振幅情報Ａ３に基
づいて振幅変調部３２ａにおける振幅変調が設定され
る。すなわち、振幅変調部３２ａに振幅ホログラムが呈
示される。そして、照明部３１から出射された指向性を
有する非散乱照明光Ｌは、空間光変調素子３２へ入射し
て、二次元配列された複数の画素それぞれについて振幅
変調部３２ａにより振幅変調されて、空間光変調素子３
２より出射する。この空間光変調素子３２より出射した
光（再生光）により三次元画像Ｇ３が表示される。

【００６０】二次元画像表示の際には、二次元画像情報
格納部９２から表示切替部３３に二次元画像情報が供給
され、この二次元画像情報（振幅情報）Ａ２に基づいて
振幅変調部３２ａにおける振幅変調が設定される。そし
て、照明部３１から出射された散乱照明光Ｌは、空間光
変調素子３２へ入射して、二次元配列された複数の画素
それぞれについて振幅変調部３２ａにより振幅変調され
て、空間光変調素子３２より出射する。この空間光変調
素子３２より出射した光により二次元画像Ｇ２が表示さ
れる。

【００６１】なお、三次元画像Ｇ３の情報量と比較し
て、二次元画像Ｇ２の情報量は格段に少ない。そこで、
二次元画像Ｇ２の１画素につき空間光変調素子３２の複
数画素を割り当てることで、空間光変調素子３２の全面
に二次元画像Ｇ２を表示することができる。また、空間
光変調素子３２が振幅変調部３２ａだけでなく位相変調
部をも有する場合には、三次元画像表示の際には位相情
報Ｐ３に基づいて位相変調部における位相変調が設定さ
れ、二次元画像表示の際には光散乱情報に基づいて位相
変調部における位相変調が設定される。

【００６２】以上のように、本実施形態に係る画像表示
システム３、画像表示装置３０および画像表示方法は、
従来のものでは必要であった三次元画像情報計算部を有
する必要が無いことから、小型で安価であり、また、従
来のものでは必要であった三次元画像情報の計算が不要
であることから、高品質の動画表示が可能である。

【００６３】次に、本実施形態に係る画像表示装置３０
の光学系について図１３〜図１５を用いて具体的に説明
する。図１３〜図１５それぞれは、照明部３１から出射
された照明光Ｌが空間光変調素子３２に対して斜め入射
するオフアクシス型光学系を示す。

【００６４】図１３は、第３実施形態に係る画像表示装
置３０におけるオフアクシス型光学系の場合の三次元画
像表示の説明図である。この図に示されるように、オフ
アクシス型光学系では、照明部３１から出射された指向
性を有する非散乱平面波照明光Ｌは空間光変調素子３２
に対して斜め入射し、これにより三次元画像Ｇ３が表示
される。空間光変調素子３２に入射した照明光Ｌの振幅
のみが画素毎に変調される場合、理想的な再生像（三次
元画像Ｇ３）が得られるだけでなく、共役像および０次
光も発生する。理想的な再生像（三次元画像Ｇ３）は視
域θ₁で観察可能であり、共役像は視域θ₂で観察可能で
あり、０次光は視域θ₀で観察可能である。したがっ
て、視域θ₁から視域θ₂および視域θ₀を除いた視域θ
において理想的な再生像（三次元画像Ｇ３）のみが観察
可能である。なお、空間光変調素子３２が振幅変調部３
２ａだけでなく位相変調部をも有する場合には、共役像
および０次光が発生しないので、視域θ₁において理想
的な再生像（三次元画像Ｇ３）が観察可能である。ま
た、三次元画像Ｇ３は、空間光変調素子１２の前方およ
び後方の何れの側に表示されてもよく、また、空間光変
調素子１２の前方および後方の双方に跨って表示されて
もよい。

【００６５】図１４は、第３実施形態に係る画像表示装
置３０におけるオフアクシス型光学系の場合の二次元画
像表示の説明図である。この図に示される光学系では、
光源部３１は光散乱型液晶素子３１ａを有している。こ
の光散乱型液晶素子３１ａは、空間光変調素子３２の照
明光入射側に設けられていて、表示切替部３３からの指
示に基づく電圧印加により透過光の散乱状態を変化させ
ることができるものであり、三次元画像表示の際には非
散乱光を出射し、二次元画像表示の際には散乱光を出射
することができる。この図に示されるように、オフアク
シス型光学系では、光散乱型液晶素子３１ａに対して斜
め入射した平面波照明光Ｌは、光散乱型液晶素子３１ａ
により散乱されて空間光変調素子１２に入射し、これに
より二次元画像Ｇ２が表示される（図４）。光散乱型液
晶素子３１ａにより光が散乱されるので、空間光変調素
子３２により表示される二次元画像Ｇ２の視域θが広
い。なお、光散乱型液晶素子３１ａへ入射する照明光Ｌ
が指向性を有することから、光散乱型液晶素子３１ａに
より照明光Ｌが散乱されない場合には、空間光変調素子
３２から出射された光も指向性を有し、それ故、０次光
の視域θ₀において二次元画像Ｇ２の一部分しか瞳に入
射せず、二次元画像Ｇ２の全体を観察することができな
い。しかし、本実施形態では、空間光変調素子３２から
出射された光が散乱されるので、広い視域θで二次元画
像Ｇ２の全体を観察することができる。

【００６６】図１５は、第３実施形態に係る画像表示装
置３０におけるオフアクシス型光学系の場合の二次元画
像表示の説明図である。この図に示される光学系では、
光源部３１は、散乱光源３１ｂ、この散乱光源３１ｂを
空間光変調素子３２上に結像させるレンズ３１ｃ、およ
び、ハーフミラー３１ｄを有している。ハーフミラー３
１ｄは、三次元画像表示の際には指向性を有する非散乱
照明光を反射させ、二次元画像表示の際には散乱光源３
１ｂからの光を透過させる。二次元画像表示の際には、
レンズ３１ｃにより散乱光源３１ｂは空間光変調素子３
２上に結像される。これにより二次元画像Ｇ２が表示さ
れ（図４）、空間光変調素子３２により表示される二次
元画像Ｇ２の視域θが広い。

【００６７】（第４実施形態）次に、本発明の第４実施
形態について説明する。図１６は、第４実施形態に係る
画像表示システム４および画像表示装置４０のブロック
図である。この図に示される画像表示システム４は、画
像表示装置４０、三次元画像情報格納部９１および二次
元画像情報格納部９２を備える。画像表示装置４０は、
三次元画像情報格納部９１から受け取った三次元画像情
報に基づいて三次元画像を表示し、或いは、二次元画像
情報格納部９２から受け取った二次元画像情報に基づい
て二次元画像を表示するものであり、照明部３１、空間
光変調素子３２、表示切替部３３、レンズ３５およびマ
スク３６を備える。

【００６８】第４実施形態における照明部３１、空間光
変調素子３２、表示切替部３３、三次元画像情報格納部
９１および二次元画像情報格納部９２それぞれは、第３
実施形態のものと同様のものである。第３実施形態に係
る画像表示装置３（図１２）と比較して、第４実施形態
に係る画像表示装置４は、空間光変調素子３２より出射
された光の像を拡大結像する拡大光学系としてレンズ３
５を更に備える点、および、レンズ３５の焦点面に設け
られ共役像および０次光を遮断し三次元画像を通過させ
るマスク３６を更に備える点で相違し、また、空間光変
調素子３２の解像度が低くてもよい点でも相違してい
る。

【００６９】図１６に示される本実施形態に係る画像表
示システム４および画像表示装置４０の動作ならびに画
像表示方法は、第３実施形態のものと略同様であるが、
加えて、以下のような動作をする。すなわち、三次元画
像表示の際には、空間光変調素子３２より出射された光
による三次元画像Ｇ３は、レンズ３５により拡大されて
結像され、これにより拡大された三次元画像Ｇ３ｅが得
られる。更に、マスク３６により、共役像および０次光
が遮断され、三次元画像Ｇ３ｅが透過するので、三次元
画像Ｇ３ｅのみを観察することができる。同様に、二次
元画像表示の際には、空間光変調素子３２より出射され
た光による二次元画像Ｇ２は、レンズ３５により拡大さ
れて結像され、これにより拡大された二次元画像Ｇ２ｅ
が得られる。

【００７０】以上のように、本実施形態に係る画像表示
システム４、画像表示装置４０および画像表示方法も、
従来のものでは必要であった三次元画像情報計算部を有
する必要が無いことから、小型で安価であり、また、従
来のものでは必要であった三次元画像情報の計算が不要
であることから、高品質の動画表示が可能である。さら
に、本実施形態では、拡大された三次元画像Ｇ３ｅおよ
び拡大された二次元画像Ｇ２ｅが得られる。

【００７１】次に、本実施形態に係る画像表示装置４０
の光学系について図１７〜図２０を用いて具体的に説明
する。図１７〜図２０それぞれは、照明部３１から出射
された照明光Ｌが空間光変調素子３２に対して垂直入射
するインライン型光学系を示す。

【００７２】図１７は、第４実施形態に係る画像表示装
置４０におけるインライン型光学系の場合の三次元画像
表示の説明図である。この図に示されるように、インラ
イン型光学系では、照明部３１から出射された指向性を
有する非散乱平面波照明光Ｌは空間光変調素子３２に対
して垂直入射し、これにより三次元画像Ｇ３が表示され
る。さらに、この三次元画像Ｇ３がレンズ３５により拡
大され、これにより拡大された三次元画像Ｇ３ｅが得ら
れる。この拡大はレンズの結像公式「１／ａ＋１／ｂ＝
１／ｆ」なる式より求められる。ここで、ｆは、レンズ
３５の焦点距離であり、ａは、空間光変調素子３２とレ
ンズ３５との間の距離であり、ｂは、レンズ３５により
空間光変調素子３２が拡大された空間光変調素子３２ｅ
とレンズ３５との間の距離である。三次元画像Ｇ３と拡
大された三次元画像Ｇ３ｅとは、レンズの結像公式を満
たしている。

【００７３】レンズ３５は、三次元画像Ｇ３を拡大結像
するだけでなく、光学的フーリエ変換をも行う。拡大さ
れた三次元画像Ｇ３ｅは、レンズ３５の焦点面（すなわ
ちフーリエ変換面）上で観察される。空間光変調素子３
２の画素ピッチをｐとし、照明光Ｌの波長をλとし、レ
ンズ３５の焦点距離をｆとすると、レンズ３５の焦点面
における視域の一辺の長さはλｆ／ｐで表される。した
がって、画素ピッチｐや焦点距離をｆを適宜選択するこ
とで、視域の大きさを任意に設定することが可能であ
り、例えば、視域の大きさを瞳の径の程度や両目の間隔
以上とすることができる。

【００７４】空間光変調素子３２に入射した照明光Ｌの
振幅のみが画素毎に変調される場合、理想的な再生像
（三次元画像Ｇ３）が得られるだけでなく、共役像およ
び０次光も発生する。マスク３６の平面上において、理
想的な再生像（三次元画像Ｇ３）は視域θ₁で観察可能
であり、共役像は視域θ₂で観察可能であり、０次光は
視域θ₀で観察可能である。そこで、視域θ₀および視域
θ₂を遮断し視域θ₁を通過させる開口を有するマスク３
６（図１８）を用いることで、理想的な再生像（三次元
画像Ｇ３）のみが観察可能となる。なお、観察の際にマ
スクが邪魔となる場合には、リレー光学系を用いて、マ
スク３６の開口の位置にある像を更に他の像に結像すれ
ばよい。

【００７５】また、三次元画像Ｇ３は、空間光変調素子
３２の前方および後方の何れの側に表示されてもよく、
また、空間光変調素子３２の前方および後方の双方に跨
って表示されてもよい。特に二次元画像Ｇ２を空間光変
調素子３２上に表示するときには、レンズの結像公式に
より自然なピントが得られる距離（例えば４０ｃｍ〜２
００ｃｍ程度）に拡大された二次元画像Ｇ２ｅが得られ
るように、空間光変調素子３２とレンズ３５との相対的
位置関係が設定されることから、三次元画像Ｇ３は、空
間光変調素子３２の前方および後方の双方に跨って表示
されるのが好適である。これについて図１９および図２
０を用いて説明する。

【００７６】図１９は、三次元画像Ｇ３の輝点が空間光
変調素子３２の後方（照明光出射側）に存在する場合の
波面の説明図である。図２０は、三次元画像Ｇ３の輝点
が空間光変調素子３２の前方（照明光入射側）に存在す
る場合の波面の説明図である。各図（ａ）は、空間光変
調素子３２の説明図であり、各図（ｂ）は、三次元画像
Ｇ３の波面の説明図である。各図（ａ）に示されるよう
に、空間光変調素子３２の複数の画素が二次元配列され
た領域は、所定の直線を挟んで第１領域と第２領域とを
含んでいる。そして、空間光変調素子３２は、三次元画
像Ｇ３を表示する際に、第１領域を透過した光により三
次元画像Ｇ３のうち照明光出射側の部分を表示し、第２
領域を透過した光により三次元画像Ｇ３のうち照明光入
射側の部分を表示するようにする。

【００７７】図１９（ａ）に示されるように空間光変調
素子３２の第１領域（上半分に含まれる領域）より回折
されて出力された光は、同図（ｂ）に示されるように、
空間光変調素子３２の照明光出射側にある再生像の輝点
Ｐ₁を再生するとともに、空間光変調素子３２の照明光
入射側にある共役像の輝点Ｐ₂を再生する。再生像の輝
点Ｐ₁を表す光の波面は、レンズ３５の下半分を通過し
て、レンズ３５の焦点面にあるマスク３６上の視域θ₁
に到達する。一方、共役像の輝点Ｐ₂を表す光の波面
は、レンズ３５の上半分を通過して、レンズ３５の焦点
面にあるマスク３６上の視域θ₂に到達する。なお、空
間光変調素子３２により変調されなかった直流成分であ
る０次光は、マスク３６上の視域θ₀付近に到達する。

【００７８】また、図２０（ａ）に示されるように空間
光変調素子３２の第２領域（下半分に含まれる領域）よ
り回折されて出力された光は、同図（ｂ）に示されるよ
うに、空間光変調素子３２の照明光入射側にある再生像
の輝点Ｐ₁を再生するとともに、空間光変調素子３２の
照明光出射側にある共役像の輝点Ｐ₂を再生する。再生
像の輝点Ｐ₁を表す光の波面は、レンズ３５の下半分を
通過して、レンズ３５の焦点面にあるマスク３６上の視
域θ₁に到達する。一方、共役像の輝点Ｐ₂を表す光の波
面は、レンズ３５の上半分を通過して、レンズ３５の焦
点面にあるマスク３６上の視域θ₂に到達する。なお、
空間光変調素子３２により変調されなかった直流成分で
ある０次光は、マスク３６上の視域θ₀付近に到達す
る。

【００７９】このように、図１９および図２０の何れの
場合にも、再生像の輝点Ｐ₁を表す光の波面はマスク３
６上の視域θ₁に到達し、共役像の輝点Ｐ₂を表す光の波
面はマスク３６上の視域θ₂に到達し、０次光はマスク
３６上の視域θ₀付近に到達する。そこで、視域θ₀およ
び視域θ₂を遮断し視域θ₁を通過させる開口を有するマ
スク３６（図１８）を用いることで、理想的な再生像
（三次元画像Ｇ３）のみが観察可能となる。

【００８０】二次元画像表示の際には、二次元画像情報
格納部９２から表示切替部３３に二次元画像情報が供給
され、この二次元画像情報（振幅情報）Ａ２に基づいて
振幅変調部３２ａにおける振幅変調が設定される。そし
て、照明部３１から出射された散乱照明光Ｌは、空間光
変調素子３２へ入射して、二次元配列された複数の画素
それぞれについて、振幅変調部３２ａにより振幅変調さ
れて、空間光変調素子３２より出射する。この空間光変
調素子３２より出射した光により二次元画像Ｇ２が表示
される。

【００８１】なお、三次元画像Ｇ３の情報量と比較し
て、二次元画像Ｇ２の情報量は格段に少ない。そこで、
二次元画像Ｇ２の１画素につき空間光変調素子３２の複
数画素を割り当てることで、空間光変調素子３２の全面
に二次元画像Ｇ２を表示することができる。また、空間
光変調素子３２が振幅変調部３２ａだけでなく位相変調
部をも有する場合には、三次元画像表示の際には位相情
報Ｐ３に基づいて位相変調部における位相変調が設定さ
れ、二次元画像表示の際には光散乱情報に基づいて位相
変調部における位相変調が設定される。

【００８２】また、二次元画像表示の際に、光源部３１
より空間光変調素子３２へ指向性を有する非散乱平面波
照明光Ｌが入射した場合には、空間光変調素子３２から
出射する光も指向性を有する非散乱平面波であるので、
その光は全てマスク３６上の視域θ₀に到達する。この
視域θ₀内に置いた瞳を通過する光のみにより二次元画
像Ｇ２ｅを観察することになり、この瞳が視域θ₀内の
特定の空間周波数成分のみを通過させるバンドパスフィ
ルタとして作用して、それ故、二次元画像Ｇ２ｅを完全
な状態で観察することができず、視域θ₀内に置く瞳の
位置によって観察する二次元画像Ｇ２ｅが異なる。しか
し、本実施形態では、空間光変調素子３２から出射され
た光が散乱されるので、このような問題は生じない。

【００８３】（第５実施形態）次に、本発明の第５実施
形態について説明する。図２１は、第５実施形態に係る
画像表示システム５および画像表示装置５０のブロック
図である。この図に示される画像表示システム５は、画
像表示装置５０、三次元画像情報格納部９１および二次
元画像情報格納部９２を備える。画像表示装置５０は、
三次元画像情報格納部９１から受け取った三次元画像情
報に基づいて三次元画像を表示し、或いは、二次元画像
情報格納部９２から受け取った二次元画像情報に基づい
て二次元画像を表示するものであり、照明部５１、空間
光変調素子５２、表示切替部５３および光散乱情報付加
部５４を備える。

【００８４】三次元画像情報格納部９１は、画像表示装
置５０が表示すべき三次元画像の情報を格納しており、
この三次元画像情報を画像表示装置５０に供給する。こ
の三次元画像情報は、少なくとも振幅情報Ａ３を含み、
更に位相情報Ｐ３をも含んでいてもよい。二次元画像情
報格納部９２は、画像表示装置５０が表示すべき二次元
画像の情報（振幅情報Ａ２）を格納しており、この二次
元画像情報を画像表示装置５０に供給する。三次元画像
情報格納部９１および二次元画像情報格納部９２それぞ
れは、画像表示装置５０と直接に信号線で接続されてい
て、この信号線を介して三次元画像情報および二次元画
像情報を画像表示装置５０に供給してもよい。また、三
次元画像情報格納部９１および二次元画像情報格納部９
２それぞれは、無線通信やネットワーク（ＬＡＮやイン
ターネットなど）を介して三次元画像情報および二次元
画像情報を画像表示装置５０に供給してもよい。

【００８５】画像表示装置５０に含まれる照明部５１は
コヒーレントな照明光Ｌを出射する。この照明光Ｌは、
平面波および球面波などの指向性を有する光である。空
間光変調素子５２は、振幅変調部５２ａを有しており、
位相変調部（第１実施形態における位相変調部１２ｐと
同様のもの）を更に有しているのも好適である。振幅変
調部５２ａは、二次元配列された複数の画素それぞれに
入射する光に対して振幅変調を与えて出射するものであ
る。振幅変調部５２ａにおける光の変調は、表示切替部
５３により設定可能である。この空間光変調素子５２
は、照明部５１より出射された照明光Ｌに対して振幅変
調部５２ａにより振幅変調を与えて、その振幅が変調さ
れた光を出射する。また、振幅変調部５２ａは、光を回
折させるだけの充分な解像度を有しており、例えば１０
００本／ｍｍ程度の解像度を有しているのが好ましい。

【００８６】光散乱情報付加部５４は、二次元画像情報
格納部９２より供給された二次元画像情報Ａ２を入力
し、振幅変調部５２ａに入射する光を散乱させて出射し
得る振幅変調を振幅変調部５２ａに設定するための光散
乱情報を二次元画像情報Ａ２に付加して、この光散乱情
報が付加された二次元画像情報Ａ２を出力するものであ
る。

【００８７】表示切替部５３は、三次元画像表示および
二次元画像表示の切替を行う。より詳細には、三次元画
像表示を行う際には、表示切替部５３は、三次元画像情
報格納部９１から供給された三次元画像情報に含まれる
振幅情報Ａ３に基づいて振幅変調部５２ａにおける振幅
変調を設定する。一方、二次元画像表示を行う際には、
表示切替部５３は、光散乱情報付加部５４により光散乱
情報が付加された二次元画像情報Ａ２に基づいて振幅変
調部５２ａにおける振幅変調を設定する。

【００８８】次に、図２１に示される本実施形態に係る
画像表示システム５および画像表示装置５０の動作につ
いて説明するとともに、本実施形態に係る画像表示方法
について説明する。

【００８９】三次元画像表示の際には、三次元画像情報
格納部９１から表示切替部５３に三次元画像情報が供給
され、この三次元画像情報に含まれる振幅情報Ａ３に基
づいて振幅変調部５２ａにおける振幅変調が設定され
る。すなわち、振幅変調部５２ａに振幅ホログラムが呈
示される。そして、照明部５１から出射された指向性を
有する照明光Ｌは、空間光変調素子５２へ入射して、二
次元配列された複数の画素それぞれについて振幅変調部
５２ａにより振幅変調されて、空間光変調素子５２より
出射する。この空間光変調素子５２より出射した光（再
生光）により三次元画像Ｇ３が表示される。

【００９０】二次元画像表示の際には、二次元画像情報
格納部９２より供給された二次元画像情報（振幅情報）
Ａ２は、光散乱情報付加部５４により光散乱情報が付加
される。この光散乱情報が付加された二次元画像情報Ａ
２に基づいて振幅変調部５２ａにおける振幅変調が設定
される。そして、照明部５１から出射された照明光Ｌ
は、空間光変調素子５２へ入射して、二次元配列された
複数の画素それぞれについて振幅変調部５２ａにより振
幅変調されて、空間光変調素子５２より出射する。この
空間光変調素子５２より出射した光により二次元画像Ｇ
２が表示される。

【００９１】なお、三次元画像Ｇ３の情報量と比較し
て、二次元画像Ｇ２の情報量は格段に少ない。そこで、
二次元画像Ｇ２の１画素につき空間光変調素子５２の複
数画素を割り当てることで、空間光変調素子５２の全面
に二次元画像Ｇ２を表示することができる。また、空間
光変調素子５２が振幅変調部５２ａだけでなく位相変調
部をも有する場合には、三次元画像表示の際には位相情
報Ｐ３に基づいて位相変調部における位相変調が設定さ
れ、二次元画像表示の際には光散乱情報に基づいて位相
変調部における位相変調が設定される。

【００９２】以上のように、本実施形態に係る画像表示
システム５、画像表示装置５０および画像表示方法は、
従来のものでは必要であった三次元画像情報計算部を有
する必要が無いことから、小型で安価であり、また、従
来のものでは必要であった三次元画像情報の計算が不要
であることから、高品質の動画表示が可能である。

【００９３】本実施形態における光学系は、照明部５１
から出射された照明光Ｌが空間光変調素子５２に対して
斜め入射するオフアクシス型光学系である。本実施形態
における三次元画像表示は、図１３で説明したものと同
様であるので、ここでは説明を省略する。

【００９４】次に、本実施形態に係る画像表示装置５０
の空間光変調素子５２に呈示される二次元画像について
図２２〜図２４を用いて具体的に説明する。図２２〜図
２４それぞれは、第５実施形態に係る画像表示装置５０
による二次元画像表示の説明図である。図２２は、第５
実施形態に係る画像表示装置５０により表示される二次
元画像Ｇ２の表示例を示す図である。図２３は、第５実
施形態に係る画像表示装置５０により表示される二次元
画像Ｇ２のうちの６×６画素分を示す図である。図２４
は、第５実施形態に係る画像表示装置５０により表示さ
れる二次元画像Ｇ２のうちの１画素分を示す図である。

【００９５】図２２に示されるように、空間光変調素子
５２により表示される二次元画像Ｇ２が文字「Ａ」を表
示するものであるとする。この文字「Ａ」の右下角の部
分画像ｇ１が拡大されて図２３に示されている。この図
２３に示されている部分画像ｇ１は、二次元画像Ｇ２の
うちの６×６画素分に相当する。二次元画像Ｇ２の１画
素ｇ２が拡大されて図２４に示されている。図２４に示
されている８×８個の各画素ｇ３は、空間光変調素子５
２の画素に相当している。すなわち、ここでは、二次元
画像Ｇ２の１画素ｇ２は、空間光変調素子５２の８×８
画素に相当する。

【００９６】二次元画像Ｇ２の１画素ｇ２に対応する空
間光変調素子５２の８×８画素それぞれの画素値は、そ
の１画素ｇ２の輝度または色度に乱数が乗じられたもの
であり、二次元画像情報格納部９２より供給された二次
元画像情報Ａ２に基づいて光散乱情報付加部５４により
算出されたものである。各画素ｇ２の輝度または色度に
乗じられる乱数は、例えば、０から２５５までの数であ
る。空間光変調素子５２の８×８画素それぞれの画素値
の平均値は、対応する二次元画像Ｇ２の１画素の画素値
に比例する。

【００９７】このように、二次元画像表示の際には、二
次元画像情報格納部９２より供給された二次元画像情報
（振幅情報）Ａ２に対して光散乱情報付加部５４により
光散乱情報が付加され、この光散乱情報が付加された二
次元画像情報Ａ２に基づいて振幅変調部５２ａにおける
振幅変調が設定され、照明部５１から出射された照明光
Ｌが空間光変調素子５２へ入射する。そして、この空間
光変調素子５２より出射した光により二次元画像Ｇ２が
表示されるとともに、その出射光が散乱されるので、こ
の散乱光が到達する広範囲において二次元画像Ｇ２を観
察することができる。

【００９８】なお、上記の説明では、二次元画像Ｇ２の
１画素に対応する空間光変調素子５２の８×８画素が対
応することとしたが、８×８でなくてもよく、一般にＭ
×Ｎ（ただし、Ｍ≧２，Ｎ≧２）であればよい。

【００９９】（第６実施形態）次に、本発明の第６実施
形態について説明する。図２５は、第６実施形態に係る
画像表示システム６および画像表示装置６０のブロック
図である。この図に示される画像表示システム６は、画
像表示装置６０、三次元画像情報格納部９１および二次
元画像情報格納部９２を備える。画像表示装置６０は、
三次元画像情報格納部９１から受け取った三次元画像情
報に基づいて三次元画像を表示し、或いは、二次元画像
情報格納部９２から受け取った二次元画像情報に基づい
て二次元画像を表示するものであり、照明部６１、空間
光変調素子６２、表示切替部６３および光散乱情報付加
部６４を備える。

【０１００】三次元画像情報格納部９１は、画像表示装
置６０が表示すべき三次元画像の情報を格納しており、
この三次元画像情報を画像表示装置６０に供給する。こ
の三次元画像情報は、少なくとも位相情報Ｐ３を含み、
更に振幅情報Ａ３をも含んでいてもよい。二次元画像情
報格納部９２は、画像表示装置６０が表示すべき二次元
画像の情報（振幅情報Ａ２）を格納しており、この二次
元画像情報を画像表示装置６０に供給する。三次元画像
情報格納部９１および二次元画像情報格納部９２それぞ
れは、画像表示装置６０と直接に信号線で接続されてい
て、この信号線を介して三次元画像情報および二次元画
像情報を画像表示装置６０に供給してもよい。また、三
次元画像情報格納部９１および二次元画像情報格納部９
２それぞれは、無線通信やネットワーク（ＬＡＮやイン
ターネットなど）を介して三次元画像情報および二次元
画像情報を画像表示装置６０に供給してもよい。

【０１０１】画像表示装置６０に含まれる照明部６１は
コヒーレントな照明光Ｌを出射する。この照明光Ｌは、
平面波および球面波などの指向性を有する光である。空
間光変調素子６２は、位相変調部６２ｐを有しており、
振幅変調部（第１実施形態における振幅変調部１２ａと
同様のもの）を更に有しているのも好適である。位相変
調部６２ｐは、二次元配列された複数の画素それぞれに
入射する光に対して位相変調を与えて出射するものであ
る。位相変調部６２ｐにおける光の変調は、表示切替部
６３により設定可能である。この空間光変調素子６２
は、照明部６１より出射された照明光Ｌに対して位相変
調部６２ｐにより位相変調を与えて、その位相が変調さ
れた光を出射する。また、位相変調部６２ｐは、光を回
折させるだけの充分な解像度を有しており、例えば１０
００本／ｍｍ程度の解像度を有しているのが好ましい。

【０１０２】光散乱情報付加部６４は、二次元画像情報
格納部９２より供給された二次元画像情報Ａ２を入力
し、位相変調部６２ｐに入射する光を散乱させて出射し
得る位相変調を位相変調部６２ｐに設定するための光散
乱情報を二次元画像情報Ａ２に付加して、この光散乱情
報が付加された二次元画像情報Ａ２を出力するものであ
る。

【０１０３】表示切替部６３は、三次元画像表示および
二次元画像表示の切替を行う。より詳細には、三次元画
像表示を行う際には、表示切替部６３は、三次元画像情
報格納部９１から供給された三次元画像情報に含まれる
位相情報Ｐ３に基づいて位相変調部６２ｐにおける位相
変調を設定する。一方、二次元画像表示を行う際には、
表示切替部６３は、光散乱情報付加部６４により光散乱
情報が付加された二次元画像情報Ａ２に基づいて位相変
調部６２ｐにおける位相変調を設定する。

【０１０４】次に、図２５に示される本実施形態に係る
画像表示システム６および画像表示装置６０の動作につ
いて説明するとともに、本実施形態に係る画像表示方法
について説明する。

【０１０５】三次元画像表示の際には、三次元画像情報
格納部９１から表示切替部６３に三次元画像情報が供給
され、この三次元画像情報に含まれる位相情報Ｐ３に基
づいて位相変調部６２ｐにおける位相変調が設定され
る。すなわち、位相変調部６２ｐに位相ホログラムが呈
示される。そして、照明部６１から出射された指向性を
有する照明光Ｌは、空間光変調素子６２へ入射して、二
次元配列された複数の画素それぞれについて位相変調部
６２ｐにより位相変調されて、空間光変調素子６２より
出射する。この空間光変調素子６２より出射した光（再
生光）により三次元画像Ｇ３が表示される。

【０１０６】二次元画像表示の際には、二次元画像情報
格納部９２より供給された二次元画像情報（振幅情報）
Ａ２は、光散乱情報付加部６４により光散乱情報が付加
される。この光散乱情報が付加された二次元画像情報Ａ
２に基づいて位相変調部６２ｐにおける位相変調が設定
される。そして、照明部６１から出射された照明光Ｌ
は、空間光変調素子６２へ入射して、二次元配列された
複数の画素それぞれについて位相変調部６２ｐにより位
相変調されて、空間光変調素子６２より出射する。この
空間光変調素子６２より出射した光により二次元画像Ｇ
２が表示される。

【０１０７】なお、三次元画像Ｇ３の情報量と比較し
て、二次元画像Ｇ２の情報量は格段に少ない。そこで、
二次元画像Ｇ２の１画素につき空間光変調素子６２の複
数画素を割り当てることで、空間光変調素子６２の全面
に二次元画像Ｇ２を表示することができる。また、空間
光変調素子６２が位相変調部６２ｐだけでなく振幅変調
部をも有する場合には、三次元画像表示の際には振幅情
報Ａ３に基づいて振幅変調部における振幅変調が設定さ
れ、二次元画像表示の際には光散乱情報に基づいて振幅
変調部における振幅変調が設定される。

【０１０８】以上のように、本実施形態に係る画像表示
システム６、画像表示装置６０および画像表示方法は、
従来のものでは必要であった三次元画像情報計算部を有
する必要が無いことから、小型で安価であり、また、従
来のものでは必要であった三次元画像情報の計算が不要
であることから、高品質の動画表示が可能である。

【０１０９】本実施形態における光学系は、照明部６１
から出射された照明光Ｌが空間光変調素子６２に対して
斜め入射するオフアクシス型光学系である。本実施形態
における三次元画像表示は、図１３で説明したものと略
同様であり、振幅変調と位相変調とが異なるのみである
ので、ここでは説明を省略する。

【０１１０】次に、本実施形態に係る画像表示装置６０
の空間光変調素子５２に呈示される二次元画像について
図２６〜図２９を用いて具体的に説明する。図２６〜図
２９それぞれは、第５実施形態に係る画像表示装置５０
による二次元画像表示の説明図である。図２６は、第６
実施形態に係る画像表示装置６０により表示される二次
元画像Ｇ２の表示例を示す図である。図２７は、第６実
施形態に係る画像表示装置６０により表示される二次元
画像Ｇ２のうちの６×６画素分を示す図である。図２８
は、第６実施形態に係る画像表示装置６０により表示さ
れる二次元画像Ｇ２のうちの１画素分を示す図である。
図２９は、第６実施形態に係る画像表示装置６０により
表示される二次元画像Ｇ２のうちの１光散乱位相パター
ン発生画素を示す図である。

【０１１１】図２６に示されるように、空間光変調素子
６２により表示される二次元画像Ｇ２が文字「Ａ」を表
示するものであるとする。この文字「Ａ」の右下角の部
分画像ｇ１が拡大されて図２７に示されている。この図
２７に示されている部分画像ｇ１は、二次元画像Ｇ２の
うちの６×６画素分に相当する。二次元画像Ｇ２の１画
素ｇ２が拡大されて図２８に示されている。図２８に示
されている二次元画像Ｇ２の１画素ｇ２は、１６×１６
個の光散乱位相パターン発生画素ｇ３に相当する。その
１つの光散乱位相パターン発生画素ｇ３が図２９に示さ
れている。図２９に示されている８×８個の各画素ｇ４
は、空間光変調素子６２の画素に相当している。すなわ
ち、ここでは、二次元画像Ｇ２の１画素ｇ２は、空間光
変調素子６２の１２８×１２８画素に相当する。

【０１１２】二次元画像Ｇ２の１画素ｇ２は、２５６階
調表示を行う場合には、少なくとも１６×１６個の光散
乱位相パターン発生画素ｇ３からなる。二次元画像Ｇ２
の１画素ｇ２の画素値（輝度または色度）が最大値２５
５であれば、その１画素ｇ２に対応する１６×１６個の
光散乱位相パターン発生画素ｇ３の全てに光散乱情報が
設定される。また、二次元画像Ｇ２の１画素ｇ２の画素
値が中間値１２７であれば、その１画素ｇ２に対応する
１６×１６個の光散乱位相パターン発生画素ｇ３のうち
半分の１２８個の光散乱位相パターン発生画素ｇ３に光
散乱情報が設定される。すなわち、二次元画像Ｇ２の１
画素ｇ２に応じて、光散乱情報が設定される光散乱位相
パターン発生画素ｇ３の数が決定される。そして、光散
乱情報が設定される光散乱位相パターン発生画素ｇ３で
は、これに含まれる８×８個の画素ｇ４に０から２πま
での乱数が位相変調量として設定される。

【０１１３】このように、二次元画像表示の際には、二
次元画像情報格納部９２より供給された二次元画像情報
（振幅情報）Ａ２に対して光散乱情報付加部６４により
光散乱情報が付加され、この光散乱情報が付加された二
次元画像情報Ａ２に基づいて位相変調部６２ｐにおける
位相変調が設定され、照明部６１から出射された照明光
Ｌが空間光変調素子６２へ入射する。そして、この空間
光変調素子６２より出射した光により二次元画像Ｇ２が
表示されるとともに、その出射光が散乱されるので、こ
の散乱光が到達する広範囲において二次元画像Ｇ２を観
察することができる。

【０１１４】なお、上記の説明では、二次元画像Ｇ２の
１画素に対応する空間光変調素子６２の１２８×１２８
画素が対応することとしたが、１２８×１２８でなくて
もよく、一般にＭ×Ｎ（ただし、Ｍ≧２，Ｎ≧２）であ
ればよい。

【０１１５】（第７実施形態）次に、本発明の第７実施
形態について説明する。図３０は、第７実施形態に係る
画像表示システム７および画像表示装置７０のブロック
図である。この図に示される画像表示システム７は、画
像表示装置７０、三次元画像情報格納部９１および二次
元画像情報格納部９２を備える。画像表示装置７０は、
三次元画像情報格納部９１から受け取った三次元画像情
報に基づいて三次元画像を表示し、或いは、二次元画像
情報格納部９２から受け取った二次元画像情報に基づい
て二次元画像を表示するものであり、照明部７１、空間
光変調素子７２、表示切替部７３、レンズ７５およびマ
スク７６を備える。本実施形態における空間光変調素子
７２、レンズ７５およびマスク７６を含む光学系は、第
４実施形態と同様である。

【０１１６】三次元画像情報格納部９１は、画像表示装
置７０が表示すべき三次元画像の情報（振幅情報Ａ３お
よび位相情報Ｐ３の双方または何れか一方を含む）を格
納しており、この三次元画像情報を画像表示装置７０に
供給する。二次元画像情報格納部９２は、画像表示装置
７０が表示すべき二次元画像の情報（振幅情報Ａ２）を
格納しており、この二次元画像情報を画像表示装置７０
に供給する。三次元画像情報格納部９１および二次元画
像情報格納部９２それぞれは、画像表示装置７０と直接
に信号線で接続されていて、この信号線を介して三次元
画像情報および二次元画像情報を画像表示装置７０に供
給してもよい。また、三次元画像情報格納部９１および
二次元画像情報格納部９２それぞれは、無線通信やネッ
トワーク（ＬＡＮやインターネットなど）を介して三次
元画像情報および二次元画像情報を画像表示装置７０に
供給してもよい。

【０１１７】画像表示装置７０に含まれる照明部７１は
コヒーレントな照明光Ｌを出射する。この照明光Ｌは、
平面波および球面波などの指向性を有する光である。空
間光変調素子７２は、二次元配列された複数の画素それ
ぞれに入射する光に対して振幅または位相の変調を与え
て出射する変調部を有し、その変調部における光の変調
が表示切替部７３により設定可能である。この空間光変
調素子７２は、照明部７１より出射された照明光Ｌに対
して変調部により振幅または位相の変調を与えて、その
振幅または位相が変調された光を出射する。変調部は、
光を回折させるだけの充分な解像度を有しており、例え
ば１０００本／ｍｍ程度の解像度を有しているのが好ま
しい。

【０１１８】表示切替部７３は、三次元画像表示および
二次元画像表示の切替を行う。より詳細には、三次元画
像表示を行う際には、表示切替部７３は、三次元画像情
報格納部９１から供給された三次元画像情報に基づいて
空間光変調素子７２における振幅または位相の変調を設
定する。一方、二次元画像表示を行う際には、表示切替
部７３は、二次元画像情報格納部９２から供給された二
次元画像情報に基づいて空間光変調素子７２における振
幅または位相の変調を設定する。また、二次元画像表示
を行う際には、空間光変調素子７２は、二次元配列され
た複数の画素のうち一定周期でサンプリングされた画素
についてのみ、二次元画像情報に基づいて振幅または位
相の変調が設定される。

【０１１９】レンズ７５は、空間光変調素子７２より出
射された光の像を拡大結像する拡大光学系として用いら
れる。また、マスク７６は、レンズ７５の焦点面に設け
られ共役像および０次光を遮断し三次元画像を通過させ
る。

【０１２０】次に、図３０に示される本実施形態に係る
画像表示システム７および画像表示装置７０の動作につ
いて説明するとともに、本実施形態に係る画像表示方法
について説明する。

【０１２１】三次元画像表示の際には、三次元画像情報
格納部９１から表示切替部７３に三次元画像情報が供給
され、この三次元画像情報に基づいて空間光変調素子７
２における振幅または位相の変調が設定される。すなわ
ち、空間光変調素子７２に、振幅ホログラム、位相ホロ
グラムまたは振幅位相ホログラムが呈示される。そし
て、照明部７１から出射された照明光Ｌは、空間光変調
素子７２へ入射して、二次元配列された複数の画素それ
ぞれについて振幅または位相の変調がなされて、空間光
変調素子７２より出射する。この空間光変調素子７２よ
り出射した光（再生光）により三次元画像Ｇ３が表示さ
れる。この三次元画像Ｇ３は、レンズ７５により拡大さ
れて結像され、これにより拡大された三次元画像Ｇ３ｅ
が得られる。そして、この拡大された三次元画像Ｇ３ｅ
はマスク７６の開口を通して観察される。

【０１２２】二次元画像表示の際には、二次元画像情報
格納部９２から表示切替部７３に二次元画像情報が供給
され、この二次元画像情報に基づいて空間光変調素子７
２における振幅または位相の変調が設定される。そし
て、照明部７１から出射された照明光Ｌは、空間光変調
素子７２へ入射して、二次元配列された複数の画素それ
ぞれについて振幅または位相の変調がなされて、空間光
変調素子７２より出射する。この空間光変調素子７２よ
り出射した光により二次元画像Ｇ２が表示される。この
とき、空間光変調素子７２では、二次元配列された複数
の画素のうち一定周期でサンプリングされた画素につい
てのみ振幅または位相の変調が設定されているので、空
間光変調素子７２からは散乱光が出射する。この二次元
画像Ｇ２は、レンズ７５により拡大されて結像され、こ
れにより拡大された二次元画像Ｇ２ｅが得られる。そし
て、この拡大された二次元画像Ｇ２ｅはマスク７６の開
口を通して観察される。

【０１２３】以上のように、本実施形態に係る画像表示
システム７、画像表示装置７０および画像表示方法は、
従来のものでは必要であった三次元画像情報計算部を有
する必要が無いことから、小型で安価であり、また、従
来のものでは必要であった三次元画像情報の計算が不要
であることから、高品質の動画表示が可能である。

【０１２４】本実施形態における光学系は、照明部７１
から出射された照明光Ｌが空間光変調素子７２に対して
垂直入射するインライン型光学系である。本実施形態に
おける三次元画像表示は、図１７，図１９および図２０
で説明したものと略同様であるので、ここでは説明を省
略する。また、本実施形態では、空間光変調素子７２が
振幅および位相の一方のみの変調が可能であって、三次
元画像Ｇ３が空間光変調素子７２の前方および後方の双
方に跨って表示される場合には、図１９および図２０で
説明したのと同様に、空間光変調素子７２は、第１領域
を透過した光により三次元画像Ｇ３のうち照明光出射側
の部分を表示し、第２領域を透過した光により三次元画
像Ｇ３のうち照明光入射側の部分を表示するようにする
のが好適である。このようにすることで、共役像および
０次光を遮断して、拡大された三次元画像Ｇ３ｅを観察
することができる。

【０１２５】次に、本実施形態に係る画像表示装置７０
の空間光変調素子７２に呈示される二次元画像およびマ
スク７６について図３１〜図３７を用いて具体的に説明
する。ここでは、図３１に示されるように、空間光変調
素子７２により表示される二次元画像Ｇ２が文字「Ａ」
を表示するものであるとする。

【０１２６】図３２は、第７実施形態に係る画像表示装
置７０に表示される二次元画像Ｇ２のうちの１８×１８
画素分を示す図である。図３３は、第７実施形態に係る
画像表示装置７０に表示される二次元画像Ｇ２のうちの
縦３画素分を示す図である。図３４は、第７実施形態に
係る画像表示装置７０のマスク７６における光の分布を
示す図である。

【０１２７】図３１に示される二次元画像Ｇ２のうちの
文字「Ａ」の右下角の部分画像ｇ１が拡大されて図３２
に示されている。この図３２に示されている部分画像ｇ
１は、空間光変調素子７２に含まれる複数の画素のうち
の１８×１８画素分に相当する。そのうちの縦３画素分
ｇ２が拡大されて図３３に示されている。この縦３画素
ｇ２のうち、最も上に位置する画素ｇ３ａのみに二次元
画像情報に基づいて所定の画素値が設定されており、他
の画素ｇ３ｂおよびｇ３ｃそれぞれには一定の画素値
（例えば画素値０）が設定されている。このように、空
間光変調素子７２は、二次元画像表示を行う際に、二次
元配列された複数の画素のうち一定周期でサンプリング
された画素についてのみ二次元画像情報に基づいて変調
が設定される。空間光変調素子７２により表示される二
次元画像Ｇ２は、このサンプリング周期に応じた中心空
間周波数を中心とする空間周波数分布を有する。

【０１２８】したがって、レンズ７５のフーリエ変換面
に配置されるマスク７６上において、０次光到達地点θ
₀とその縦方向の折り返し地点との間に、上記サンプリ
ング周期に応じた中心空間周波数に対応する位置θ₁を
中心として二次元画像Ｇ２の空間周波数分布が局在す
る。位置θ₁は、０次光到達地点θ₀とその縦方向の折り
返し地点とを１：２または２：１に内分する点である。
マスク７６の開口は、位置θ₁を中心とする二次元画像
Ｇ２の空間周波数分布を通過させる。それ故、瞳径がマ
スク７６の開口の程度である場合には、二次元画像Ｇ２
を鮮明に観察することができる。また、瞳径が位置θ₁
を中心とする二次元画像Ｇ２の空間周波数分布を通過さ
せることができる場合にも、二次元画像Ｇ２を鮮明に観
察することができる。

【０１２９】以上では、空間光変調素子７２の縦３画素
のうちの１画素に画素値が設定される場合であった。以
下では、空間光変調素子７２の縦４画素のうちの２画素
に画素値が設定される場合について説明する。

【０１３０】図３５は、第７実施形態に係る画像表示装
置７０に表示される二次元画像Ｇ２のうちの１８×１８
画素分を示す図である。図３６は、第７実施形態に係る
画像表示装置７０に表示される二次元画像Ｇ２のうちの
縦４画素分を示す図である。図３６は、第７実施形態に
係る画像表示装置７０のマスク７６における光の分布を
示す図である。

【０１３１】図３１に示される二次元画像Ｇ２のうちの
文字「Ａ」の右下角の部分画像ｇ１が拡大されて図３５
に示されている。この図３５に示されている部分画像ｇ
１は、空間光変調素子７２に含まれる複数の画素のうち
の１８×１８画素分に相当する。そのうちの縦４画素分
ｇ２が拡大されて図３６に示されている。この縦４画素
ｇ２のうち、上の２つの画素ｇ３ａおよびｇ３ｂのみに
二次元画像情報に基づいて所定の画素値が設定されてお
り、他の画素ｇ３ｃおよびｇ３ｄそれぞれには一定の画
素値（例えば画素値０）が設定されている。このよう
に、空間光変調素子７２は、二次元画像表示を行う際
に、二次元配列された複数の画素のうち一定周期でサン
プリングされた画素についてのみ二次元画像情報に基づ
いて変調が設定される。空間光変調素子７２により表示
される二次元画像Ｇ２は、このサンプリング周期に応じ
た中心空間周波数を中心とする空間周波数分布を有す
る。

【０１３２】したがって、レンズ７５のフーリエ変換面
に配置されるマスク７６上において、０次光到達地点θ
₀とその縦方向の折り返し地点との間に、上記サンプリ
ング周期に応じた中心空間周波数に対応する位置θ₁を
中心として二次元画像Ｇ２の空間周波数分布が局在す
る。位置θ₁は、０次光到達地点θ₀とその縦方向の折り
返し地点とを１：３または３：１に内分する点である。
マスク７６の開口は、位置θ₁を中心とする二次元画像
Ｇ２の空間周波数分布を通過させる。それ故、瞳径がマ
スク７６の開口の程度である場合には、二次元画像Ｇ２
を鮮明に観察することができる。また、瞳径が位置θ₁
を中心とする二次元画像Ｇ２の空間周波数分布を通過さ
せることができる場合にも、二次元画像Ｇ２を鮮明に観
察することができる。

【０１３３】なお、上記の例のように一定周期でサンプ
リングされた画素についてのみ変調が設定されないとす
ると、瞳径がマスク７６の開口の程度である場合に、マ
スク７６上において二次元画像の空間周波数分布は０次
光到達地点θ₀の近傍に存在する。しかし、マスク７６
は０次光を遮断することから、このマスク７６の開口を
通して観察される二次元画像は、空間周波数が低い成分
が除去されて、空間周波数が高い成分のみからなる。ま
た、瞳径がマスク７６の開口と比較して小さい場合に
も、このマスク７６の開口を通して観察される二次元画
像は、特定の空間周波数の成分のみからなる。しかし、
本実施形態では、空間光変調素子７２の複数の画素のう
ち一定周期でサンプリングされた画素についてのみ二次
元画像情報に基づいて変調が設定されるので、二次元画
像Ｇ２を鮮明に観察することができる。

【０１３４】また、上記の例では、空間光変調素子７２
は、二次元画像表示を行う際に、二次元配列された複数
の画素のうち縦方向に一定周期でサンプリングされた画
素についてのみ二次元画像情報に基づいて変調が設定さ
れた。しかし、空間光変調素子７２は、横方向に一定周
期でサンプリングされた画素についてのみ二次元画像情
報に基づいて変調が設定されてもよいし、また、縦方向
および横方向それぞれに一定周期でサンプリングされた
画素についてのみ二次元画像情報に基づいて変調が設定
されてもよい。

【０１３５】また、一般に、三次元画像Ｇ３の情報量と
比較して、二次元画像Ｇ２の情報量は格段に少ない。そ
のときには、二次元画像Ｇ２の１画素につき空間光変調
素子７２のＭ×Ｎ画素（ただし、ＭまたはＮは２以上）
を割り当てて、そのＭ×Ｎ画素のうちの特定画素につい
てのみ二次元画像情報に基づいて画素値を設定すること
で、空間光変調素子７２の全面に二次元画像Ｇ２を表示
することができる。

【０１３６】或いは、二次元画像Ｇ２の１画素につき空
間光変調素子７２の１画素を割り当てて、空間光変調素
子７２の複数の画素のうち一定周期でサンプリングされ
た画素についてのみ二次元画像情報に基づいて変調が設
定され、他の画素については一定の画素値（例えば画素
値０）が設定されてもよい。この場合には、空間光変調
素子７２に表示される画像は、本来の二次元画像のうち
の一定周期でサンプリングされた画素についてのみのも
のとなり、他の画素が欠落したものとなる。そこで、テ
レビジョンのようにインターレース走査を行うのが好適
である。例えば、上記図３２および図３３の例で説明す
ると、第１フレームでは空間光変調素子７２の縦３画素
のうち画素ｇ３ａに画素値を表示させ、第２フレームで
は画素ｇ３ｂに画素値を表示させ、第３フレームでは画
素ｇ３ｃに画素値を表示させる。これら第１フレーム，
第２フレームおよび第３フレームを繰り返すことで、見
かけ上、完全な二次元画像Ｇ２を観察することができ
る。

【０１３７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、従来のものでは必要であった三次元画像情報計
算部を有する必要が無いことから、小型で安価であり、
また、従来のものでは必要であった三次元画像情報の計
算が不要であることから、高品質の動画表示が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る画像表示システム１および
画像表示装置１０のブロック図である。

【図２】第１実施形態に係る画像表示装置１０における
オフアクシス型光学系の場合の三次元画像表示の説明図
である。

【図３】第１実施形態に係る画像表示装置１０における
オフアクシス型光学系の場合の二次元画像表示の説明図
である。

【図４】第１実施形態に係る画像表示装置１０における
オフアクシス型光学系の場合に空間光変調素子１２によ
り表示される二次元画像Ｇ２の説明図である。

【図５】第１実施形態に係る画像表示装置１０における
インライン型光学系の場合の三次元画像表示の説明図で
ある。

【図６】第１実施形態に係る画像表示装置１０における
インライン型光学系の場合の二次元画像表示の説明図で
ある。

【図７】第２実施形態に係る画像表示システム２および
画像表示装置２０のブロック図である。

【図８】第２実施形態に係る画像表示装置２０における
インライン型光学系の場合の三次元画像表示の説明図で
ある。

【図９】レンズ１５の焦点面における領域Ｒ₀などの説
明図である。

【図１０】第２実施形態に係る画像表示装置２０におけ
るインライン型光学系の場合の二次元画像表示の説明図
である。

【図１１】レンズ１５により得られた拡大された二次元
画像Ｇ２ｅの説明図である。

【図１２】第３実施形態に係る画像表示システム３およ
び画像表示装置３０のブロック図である。

【図１３】第３実施形態に係る画像表示装置３０におけ
るオフアクシス型光学系の場合の三次元画像表示の説明
図である。

【図１４】第３実施形態に係る画像表示装置３０におけ
るオフアクシス型光学系の場合の二次元画像表示の説明
図である。

【図１５】第３実施形態に係る画像表示装置３０におけ
るオフアクシス型光学系の場合の二次元画像表示の説明
図である。

【図１６】第４実施形態に係る画像表示システム４およ
び画像表示装置４０のブロック図である。

【図１７】第４実施形態に係る画像表示装置４０におけ
るインライン型光学系の場合の三次元画像表示の説明図
である。

【図１８】マスク３６の説明図である。

【図１９】三次元画像Ｇ３の輝点が空間光変調素子３２
の後方（照明光出射側）に存在する場合の波面の説明図
である。

【図２０】三次元画像Ｇ３の輝点が空間光変調素子３２
の前方（照明光入射側）に存在する場合の波面の説明図
である。

【図２１】第５実施形態に係る画像表示システム５およ
び画像表示装置５０のブロック図である。

【図２２】第５実施形態に係る画像表示装置５０により
表示される二次元画像Ｇ２の表示例を示す図である。

【図２３】第５実施形態に係る画像表示装置５０により
表示される二次元画像Ｇ２のうちの６×６画素分を示す
図である。

【図２４】第５実施形態に係る画像表示装置５０により
表示される二次元画像Ｇ２のうちの１画素分を示す図で
ある。

【図２５】第６実施形態に係る画像表示システム６およ
び画像表示装置６０のブロック図である。

【図２６】第６実施形態に係る画像表示装置６０により
表示される二次元画像Ｇ２の表示例を示す図である。

【図２７】第６実施形態に係る画像表示装置６０により
表示される二次元画像Ｇ２のうちの６×６画素分を示す
図である。

【図２８】第６実施形態に係る画像表示装置６０により
表示される二次元画像Ｇ２のうちの１画素分を示す図で
ある。

【図２９】第６実施形態に係る画像表示装置６０により
表示される二次元画像Ｇ２のうちの１光散乱位相パター
ン発生画素を示す図である。

【図３０】第７実施形態に係る画像表示システム７およ
び画像表示装置７０のブロック図である。

【図３１】第７実施形態に係る画像表示装置７０により
表示される二次元画像Ｇ２の表示例を示す図である。

【図３２】第７実施形態に係る画像表示装置７０に表示
される二次元画像Ｇ２のうちの１８×１８画素分を示す
図である。

【図３３】第７実施形態に係る画像表示装置７０に表示
される二次元画像Ｇ２のうちの縦３画素分を示す図であ
る。

【図３４】第７実施形態に係る画像表示装置７０のマス
ク７６における光の分布を示す図である。

【図３５】第７実施形態に係る画像表示装置７０に表示
される二次元画像Ｇ２のうちの１８×１８画素分を示す
図である。

【図３６】第７実施形態に係る画像表示装置７０に表示
される二次元画像Ｇ２のうちの縦４画素分を示す図であ
る。

【図３７】第７実施形態に係る画像表示装置７０のマス
ク７６における光の分布を示す図である。

【符号の説明】

１〜７…画像表示システム、１０…画像表示装置、１１
…照明部、１２…空間光変調素子、１２ａ…振幅変調
部、１２ｐ…位相変調部、１３…表示切替部、１４…光
散乱位相情報格納部、１５…レンズ（拡大光学系）、２
０…画像表示装置、３０…画像表示装置、３１…照明
部、３２…空間光変調素子、３２ａ…振幅変調部、３３
…表示切替部、３５…レンズ（拡大光学系）、３６…マ
スク、４０…画像表示装置、５０…画像表示装置、５１
…照明部、５２…空間光変調素子、５２ａ…振幅変調
部、５３…表示切替部、５４…光散乱情報付加部、６０
…画像表示装置、６１…照明部、６２…空間光変調素
子、６２ｐ…位相変調部、６３…表示切替部、６４…光
散乱情報付加部、７０…画像表示装置、７１…照明部、
７２…空間光変調素子、７３…表示切替部、７５…レン
ズ（拡大光学系）、７６…マスク、９１…三次元画像情
報格納部、９２…二次元画像情報格納部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H059 AC04 AC06 2K008 AA08 CC03 EE01 HH01 HH06 HH18 HH23 HH24 HH26 5C061 AA01 AA23 AB17

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次元画像情報に基づく三次元画像表示
   および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択的
   に行う画像表示装置であって、 照明光を出射する照明部と、 二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
   して振幅変調を与えて出射する振幅変調部と、二次元配
   列された複数の画素それぞれに入射する光に対して位相
   変調を与えて出射する位相変調部とを有し、前記振幅変
   調部および前記位相変調部それぞれにおける光の変調が
   外部より設定可能であり、前記照明部より出射された照
   明光に対して前記振幅変調部により振幅変調を与えると
   ともに前記位相変調部により位相変調を与えて、その振
   幅および位相が変調された光を出射する空間光変調素子
   と、 前記位相変調部に入射する光を散乱させて出射し得る位
   相変調を前記位相変調部に設定するための光散乱位相情
   報を出力する光散乱位相情報格納部と、 三次元画像表示および二次元画像表示の切替を行う表示
   切替部と、 を備え、 前記表示切替部が、 三次元画像表示を行う際には、前記三次元画像情報に含
   まれる振幅情報に基づいて前記振幅変調部における振幅
   変調を設定するとともに、前記三次元画像情報に含まれ
   る位相情報に基づいて前記位相変調部における位相変調
   を設定し、 二次元画像表示を行う際には、前記二次元画像情報に基
   づいて前記振幅変調部における振幅変調を設定するとと
   もに、前記光散乱位相情報格納部に格納されている前記
   光散乱位相情報に基づいて前記位相変調部における位相
   変調を設定する、 ことを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記空間光変調素子より出射された光の
   像を拡大結像する拡大光学系を更に備えることを特徴と
   する請求項１記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 三次元画像情報に基づく三次元画像表示
   および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択的
   に行う画像表示装置であって、 非散乱照明光および散乱照明光の何れかを出射する照明
   部と、 二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
   して振幅変調を与えて出射する振幅変調部を有し、前記
   振幅変調部における光の変調が外部より設定可能であ
   り、前記照明部より出射された照明光に対して前記振幅
   変調部により振幅変調を与えて、その振幅が変調された
   光を出射する空間光変調素子と、 三次元画像表示および二次元画像表示の切替を行う表示
   切替部と、 を備え、 前記表示切替部が、 三次元画像表示を行う際には、非散乱照明光を前記照明
   部より出射させるとともに、前記三次元画像情報に含ま
   れる振幅情報に基づいて前記振幅変調部における振幅変
   調を設定し、 二次元画像表示を行う際には、散乱照明光を前記照明部
   より出射させるとともに、前記二次元画像情報に基づい
   て前記振幅変調部における振幅変調を設定する、 ことを特徴とする画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記空間光変調素子より出射された光の
   像を拡大結像する拡大光学系と、 前記拡大光学系の焦点面に設けられ共役像および０次光
   を遮断し前記三次元画像を通過させるマスクと、 を更に備えることを特徴とする請求項３記載の画像表示
   装置。
5. 【請求項５】 三次元画像情報に基づく三次元画像表示
   および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択的
   に行う画像表示装置であって、 照明光を出射する照明部と、 二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
   して振幅変調を与えて出射する振幅変調部を有し、前記
   振幅変調部における光の変調が外部より設定可能であ
   り、前記照明部より出射された照明光に対して前記振幅
   変調部により振幅変調を与えて、その振幅が変調された
   光を出射する空間光変調素子と、 前記二次元画像情報を入力し、前記振幅変調部に入射す
   る光を散乱させて出射し得る振幅変調を前記振幅変調部
   に設定するための光散乱情報を前記二次元画像情報に付
   加して、この光散乱情報が付加された前記二次元画像情
   報を出力する光散乱情報付加部と、 三次元画像表示および二次元画像表示の切替を行う表示
   切替部と、 を備え、 前記表示切替部が、 三次元画像表示を行う際には、前記三次元画像情報に含
   まれる振幅情報に基づいて前記振幅変調部における振幅
   変調を設定し、 二次元画像表示を行う際には、前記光散乱情報付加部に
   より前記散乱情報が付加された前記二次元画像情報に基
   づいて前記振幅変調部における振幅変調を設定する、 ことを特徴とする画像表示装置。
6. 【請求項６】 三次元画像情報に基づく三次元画像表示
   および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択的
   に行う画像表示装置であって、 照明光を出射する照明部と、 二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
   して位相変調を与えて出射する位相変調部を有し、前記
   位相変調部における光の変調が外部より設定可能であ
   り、前記照明部より出射された照明光に対して前記位相
   変調部により位相変調を与えて、その位相が変調された
   光を出射する空間光変調素子と、 前記二次元画像情報を入力し、前記位相変調部に入射す
   る光を散乱させて出射し得る位相変調を前記位相変調部
   に設定するための光散乱情報を前記二次元画像情報に付
   加して、この光散乱情報が付加された前記二次元画像情
   報を出力する光散乱情報付加部と、 三次元画像表示および二次元画像表示の切替を行う表示
   切替部と、 を備え、 前記表示切替部が、 三次元画像表示を行う際には、前記三次元画像情報に含
   まれる位相情報に基づいて前記位相変調部における位相
   変調を設定し、 二次元画像表示を行う際には、前記光散乱情報付加部に
   より前記散乱情報が付加された前記二次元画像情報に基
   づいて前記位相変調部における位相変調を設定する、 ことを特徴とする画像表示装置。
7. 【請求項７】 三次元画像情報に基づく三次元画像表示
   および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択的
   に行う画像表示装置であって、 照明光を出射する照明部と、 二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
   して振幅または位相の変調を与えて出射する変調部を有
   し、前記変調部における光の変調が外部より設定可能で
   あり、前記照明部より出射された照明光に対して前記変
   調部により振幅または位相の変調を与えて、その振幅ま
   たは位相が変調された光を出射する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子より出射された光の像を拡大する拡
   大光学系と、 前記拡大光学系の焦点面に設けられ共役像および０次光
   を遮断し前記三次元画像を通過させるマスクと、 三次元画像表示および二次元画像表示の切替を行う表示
   切替部と、 を備え、 前記表示切替部が、三次元画像表示を行う際には前記三
   次元画像情報に基づいて前記変調部における変調を設定
   し、二次元画像表示を行う際には前記二次元画像情報に
   基づいて前記変調部における変調を設定し、 前記空間光変調素子が、二次元画像表示を行う際に、前
   記変調部の二次元配列された前記複数の画素のうち一定
   周期でサンプリングされた画素についてのみ前記二次元
   画像情報に基づいて変調が設定される、 ことを特徴とする画像表示装置。
8. 【請求項８】 前記空間光変調素子は、前記複数の画素
   の二次元配列領域が所定の直線を挟んで第１領域と第２
   領域とを含み、三次元画像を表示する際に、前記第１領
   域を透過した光により前記三次元画像のうち前記照明光
   の出射側の部分を表示し、前記第２領域を透過した光に
   より前記三次元画像のうち前記照明光の入射側の部分を
   表示する、 ことを特徴とする請求項４または７に記載の画像表示装
   置。
9. 【請求項９】 三次元画像情報に基づく三次元画像表示
   および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択的
   に行う請求項１〜８の何れか１項に記載の画像表示装置
   と、 前記三次元画像を格納する三次元画像情報格納部と、 前記二次元画像を格納する二次元画像情報格納部と、 を備えることを特徴とする画像表示システム。
10. 【請求項１０】 三次元画像情報に基づく三次元画像表
    示および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択
    的に行う画像表示方法であって、 二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
    して振幅変調を与えて出射する振幅変調部と、二次元配
    列された複数の画素それぞれに入射する光に対して位相
    変調を与えて出射する位相変調部とを有し、前記振幅変
    調部および前記位相変調部それぞれにおける光の変調が
    外部より設定可能であり、前記照明部より出射された照
    明光に対して前記振幅変調部により振幅変調を与えると
    ともに前記位相変調部により位相変調を与えて、その振
    幅および位相が変調された光を出射する空間光変調素子
    を用い、 三次元画像表示を行う際には、前記三次元画像情報に含
    まれる振幅情報に基づいて前記振幅変調部における振幅
    変調を設定するとともに、前記三次元画像情報に含まれ
    る位相情報に基づいて前記位相変調部における位相変調
    を設定して、前記空間光変調素子に照明光を入射させて
    三次元画像を表示し、 二次元画像表示を行う際には、前記二次元画像情報に基
    づいて前記振幅変調部における振幅変調を設定するとと
    もに、前記位相変調部に入射する光を散乱させて出射し
    得る位相変調を前記位相変調部に設定して、前記空間光
    変調素子に照明光を入射させて二次元画像を表示する、 ことを特徴とする画像表示方法。
11. 【請求項１１】 前記空間光変調素子より出射された光
    の像を拡大光学系により拡大結像させることを特徴とす
    る請求項１０記載の画像表示方法。
12. 【請求項１２】 三次元画像情報に基づく三次元画像表
    示および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択
    的に行う画像表示方法であって、 二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
    して振幅変調を与えて出射する振幅変調部を有し、前記
    振幅変調部における光の変調が外部より設定可能であ
    り、前記照明部より出射された照明光に対して前記振幅
    変調部により振幅変調を与えて、その振幅が変調された
    光を出射する空間光変調素子を用い、 三次元画像表示を行う際には、前記三次元画像情報に含
    まれる振幅情報に基づいて前記振幅変調部における振幅
    変調を設定して、前記空間光変調素子に非散乱照明光を
    入射させて三次元画像を表示し、 二次元画像表示を行う際には、前記二次元画像情報に基
    づいて前記振幅変調部における振幅変調を設定して、前
    記空間光変調素子に散乱照明光を入射させて二次元画像
    を表示する、 ことを特徴とする画像表示方法。
13. 【請求項１３】 前記空間光変調素子より出射された光
    の像を拡大光学系により拡大結像させ、 前記拡大光学系の焦点面に設けられたマスクにより共役
    像および０次光を遮断し前記三次元画像を通過させる、 ことを特徴とする請求項１２記載の画像表示方法。
14. 【請求項１４】 三次元画像情報に基づく三次元画像表
    示および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択
    的に行う画像表示方法であって、 二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
    して振幅変調を与えて出射する振幅変調部を有し、前記
    振幅変調部における光の変調が外部より設定可能であ
    り、前記照明部より出射された照明光に対して前記振幅
    変調部により振幅変調を与えて、その振幅が変調された
    光を出射する空間光変調素子を用い、 三次元画像表示を行う際には、前記三次元画像情報に含
    まれる振幅情報に基づいて前記振幅変調部における振幅
    変調を設定して、前記空間光変調素子に照明光を入射さ
    せて三次元画像を表示し、 二次元画像表示を行う際には、前記振幅変調部に入射す
    る光を散乱させて出射し得る振幅変調を前記振幅変調部
    に設定するための光散乱情報を前記二次元画像情報に付
    加し、この光散乱情報が付加された前記二次元画像情報
    に基づいて前記振幅変調部における振幅変調を設定し
    て、前記空間光変調素子に照明光を入射させて二次元画
    像を表示する、 ことを特徴とする画像表示方法。
15. 【請求項１５】 三次元画像情報に基づく三次元画像表
    示および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択
    的に行う画像表示方法であって、 二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
    して位相変調を与えて出射する位相変調部を有し、前記
    位相変調部における光の変調が外部より設定可能であ
    り、前記照明部より出射された照明光に対して前記位相
    変調部により位相変調を与えて、その位相が変調された
    光を出射する空間光変調素子を用い、 三次元画像表示を行う際には、前記三次元画像情報に含
    まれる位相情報に基づいて前記位相変調部における位相
    変調を設定して、前記空間光変調素子に照明光を入射さ
    せて三次元画像を表示し、 二次元画像表示を行う際には、前記位相変調部に入射す
    る光を散乱させて出射し得る位相変調を前記位相変調部
    に設定するための光散乱情報を前記二次元画像情報に付
    加し、この光散乱情報が付加された前記二次元画像情報
    に基づいて前記位相変調部における位相変調を設定し
    て、前記空間光変調素子に照明光を入射させて二次元画
    像を表示する、 ことを特徴とする画像表示方法。
16. 【請求項１６】 三次元画像情報に基づく三次元画像表
    示および二次元画像情報に基づく二次元画像表示を選択
    的に行う画像表示方法であって、 二次元配列された複数の画素それぞれに入射する光に対
    して振幅または位相の変調を与えて出射する変調部を有
    し、前記変調部における光の変調が外部より設定可能で
    あり、前記照明部より出射された照明光に対して前記変
    調部により振幅または位相の変調を与えて、その振幅ま
    たは位相が変調された光を出射する空間光変調素子を用
    い、 三次元画像表示を行う際には、前記三次元画像情報に基
    づいて前記変調部における変調を設定して、前記空間光
    変調素子に照明光を入射させ、前記空間光変調素子より
    出射された光の像を拡大光学系により拡大結像させ、こ
    の拡大光学系の焦点面に設けられたマスクにより共役像
    および０次光を遮断し三次元画像を通過させ、 二次元画像表示を行う際には、前記変調部の二次元配列
    された前記複数の画素のうち一定周期でサンプリングさ
    れた画素についてのみ前記二次元画像情報に基づいて変
    調を設定して、前記空間光変調素子に照明光を入射さ
    せ、前記空間光変調素子より出射された光の像を拡大光
    学系により拡大結像させ、この拡大光学系の焦点面に設
    けられたマスクにより共役像および０次光を遮断し二次
    元画像を通過させる、 ことを特徴とする画像表示方法。
17. 【請求項１７】 前記空間光変調素子は、前記複数の画
    素の二次元配列領域が所定の直線を挟んで第１領域と第
    ２領域とを含み、三次元画像を表示する際に、前記第１
    領域を透過した光により前記三次元画像のうち前記照明
    光の出射側の部分を表示し、前記第２領域を透過した光
    により前記三次元画像のうち前記照明光の入射側の部分
    を表示する、 ことを特徴とする請求項１３または１６に記載の画像表
    示方法。