JP2586230B2 - 回折格子パターンを有するディスプレイ - Google Patents
回折格子パターンを有するディスプレイInfo
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Description
回折格子(グレーティング)をドット毎に配置すること
により形成されるディスプレイに係り、特に像の飛びの
ない立体的(3次元的)な像を自由に表現することが可
能な作成が簡単でしかも安価な回折格子パターンを有す
るディスプレイに関するものである。
なる複数の微小なドットを配置することにより、回折格
子パターンが形成されたディスプレイが多く使用されて
きている。この種の回折格子パターンを有するディスプ
レイを作製する方法としては、例えば特開昭60−15
6004号公報に開示されているような方法がある。こ
の方法は、2光束干渉による微小な干渉縞(以下、回折
格子とする)をそのピッチ、方向、および光強度を変化
させて、感光性フィルムに次々と露光するものである。
置を用い、かつコンピュータ制御により、基板が載置さ
れたX−Yステージを移動させて、基板の表面に回折格
子からなる複数の微小なドットを配置することにより、
ある絵柄の回折格子パターンが形成されたディスプレイ
を作製する方法が、本発明者によって提案されてきてい
る。その方法は、1988年11月25日にファイルさ
れた米国特許出願シリアル番号第276,469号に開
示されている。
うな作製方法によって作製されたディスプレイにおいて
は、回折格子パターンを有するディスプレイの絵柄とし
ては、イメージスキャナ等で入力した画像とか、あるい
はコンピュータ・グラフィックスにより作製された2次
元的な画像などが使用されている。このため、回折格子
パターンによって表現される絵柄は、回折格子が配置さ
れている基板上の平面に位置するために、平面的(2次
元的)な絵柄しか表現することができず、立体的(3次
元的)な絵柄を表現できないという問題がある。
に成されたもので、像の飛びのない立体的(3次元的)
な像を自由に表現することが可能な作成が簡単でしかも
安価な回折格子パターンを有するディスプレイを提供す
ることを目的とする。
めに、請求項1に記載の発明による回折格子パターンを
有するディスプレイは、ドットを構成している回折格子
を、曲線を平行移動した複数の線の集まりにより構成
し、かつ回折格子の照明光の入射側に、所定形状の遮光
手段を配設するようにしている。
子パターンを有するディスプレイは、ドットを構成して
いる回折格子を、曲線を平行移動した複数の線の集まり
により構成し、かつ回折格子の回折光の出射側に、所定
形状の遮光手段を配設するようにしている。ここで、特
に遮光手段としては、印刷インキ、あるいは空間変調素
子を用いるようにしている。
ーンを有するディスプレイにおいては、回折格子の照明
光の入射側に遮光手段を配設することにより、ディスプ
レイに照明光の当たる部分と当たらない部分とを生じさ
せ、また請求項2に記載の発明の回折格子パターンを有
するディスプレイにおいては、回折格子の回折光の出射
側に遮光手段を配設することにより、ディスプレイによ
る回折光が透過する部分と透過しない部分とを生じさせ
ることが可能となり、観察者がディスプレイを観察する
と、観察者は左,正面,右で視差のある画像を見ること
になり、立体的(3次元的)な像を観察することができ
る。また、回折格子は1種類であっても、遮光手段のみ
を取り替えてその形状を変えることにより、立体的(3
次元的)な像を自由に表現することができる。
柄に関係なく常に一定であり、電子線描画装置等でその
都度回折格子を作成する必要がなくなるため、時間の上
でもコストの上でも、大幅に能率を向上させることがで
きる。
格子パターンを有するディスプレイについて説明する。
まず、図1を用いて、複数枚の平面画像の入力方法を説
明する。
を、テレビカメラ81を用いて撮影する。すなわち、1
台のテレビカメラ81を、間隔pで規定される複数の位
置に配置し、それぞれの位置に対応した物体85の複数
枚の平面画像85を撮影する。これらの平面画像85の
データを、デジタイザー83を用いてコンピュータ82
に入力し、イメ−ジデ−タとして記憶させる。ところ
で、これらの平面画像85のデータをコンピュータ82
へ入力するには、ビデオテープに録画したデ−タを用い
ても良いし、写真や映画のデータを用いても良い。ま
た、立体表示したい物体85は、実存する物体に限ら
ず、コンピュータ・グラフィックスであっても良い。次
に、図2および図3を参照して、回折格子の方向Ωと回
折格子のピッチdを決定する方法を説明する。
れた、ドット16を有するディスプレイ15を観察者が
観察すると仮定する。図2に示すように、照明光91の
入射角度をθ、回折格子18によって回折された1次回
折光92の方向をα、1次回折光92の波長をλとする
と、図3に示すように回折格子18の方向Ωおよび回折
格子18のピッチd(空間周波数の逆数)は、以下のよ
うな式で求めることができる。なお、照明光91はY−
Z平面上を通るとし、回折光はX−Z平面上を通るとす
る。 tan(Ω)=sin(α)/sin(θ) d=λ/{sin2 (θ)+sin2 (α)}1/2
意の方向に回折するための、前記回折格子18の方向Ω
およびピッチdを求めることが可能になる。すなわち、
照明光91の入射角度θ、1次回折光92の方向α、1
次回折光92の波長λを与えれば、回折格子18の方向
Ωおよびピッチdを得ることができる。
回折格子のピッチd´を求める。 d´=λ/sin(θ) よって、 d=d´・sin(θ)/{sin2 (θ)+sin2 (α)}1/2 =d´・cos(Ω)
成では、常に上式を満たしているため、回折光が水平方
向に移動する視点に、常に同じ色の波長を観察できるよ
うな回折格子の構成になっている。図4のドットでは、
ドットを構成する曲線が傾きΩ1からΩ2まで変化して
おり、その曲線がピッチd´で並んでいる。すなわち、
回折光の水平方向での回折される範囲が、グレーティン
グの存在する面の法線に対しての角度α1からα2であ
るグレーティングのドットを得るためには、 tan(Ω1)=sin(α1)/sin(θ) tan(Ω2)=sin(α2)/sin(θ) d=λ/sin(θ) となり、傾きΩ1からΩ2まで変化する曲線をピッチd
´で平行移動したグレーティングを用いればよい。そこ
で、本発明では、回折格子イメージの基本的な1ドット
を、図4に示すように、曲線を平行移動した複数の線の
集まりにより構成する。
ている回折格子の前側または後側に、例えば図5に示す
ような形状の遮光手段を配設することにより、この遮光
手段で照明光または回折光を遮って、ディスプレイに照
明光の当たる部分と当たらない部分とを生じさせるか、
またはディスプレイによる回折光が透過する部分と透過
しない部分とを生じさせるようにする。
ターンを有するディスプレイを、図6に示すようにして
再生する。この時、左方向では“T”、真ん中では
“O”、右方向では“P”を観察できることになる。な
お、ここでは、画像は3枚としているが、もっと多くの
視差画像を用いることによって、観察者の左右の目に入
る画像を異なったものにすることが可能である。すなわ
ち、観察者は、左右の目に別々に視差のある画像を観察
することになり、立体的な(3次元的な)画像を得るこ
とができる。また、観察者の観察位置を水平方向に移動
した場合でも、他の方向から見た視差画像が得られるた
め、自然な立体感を得ることができる。次に、本発明に
係わる回折格子パターンを有するディスプレイの具体的
な例について説明する。
回折光のいずれであってもよい。すなわち、例えば図7
に示すように、透明タイプの回折格子1の回折光の出射
側に、遮光手段2を配設することにより実現することが
できる。また、例えば図8に示すように、透明タイプの
回折格子1の照明光の入射側に、遮光手段2を配設する
ことにより実現することができる。さらに、例えば図9
に示すように、反射タイプの回折格子3の回折光の出射
側、すなわち照明光の入射側に、遮光手段2を配設する
ことにより実現することができる。
ば図10に示すように、印刷インキ4を用いて印刷する
ことにより、回折格子1上に乗せて遮光の効果を持たせ
ることができ、より工程を簡単にしつつ3次元画像を得
ることができる。また、印刷によって絵柄を重ねること
により、立体像と印刷による平面像とを重ね合わせた効
果を持たせることもできる。また、遮光手段として、例
えば図11に示すように、空間変調素子(例えば、液晶
表示板)5を用いることにより、液晶用駆動装置6で空
間変調素子5の形状を短時間に変化させることができ、
3次元の動画像を得ることができる。
ーンを有するディスプレイにおいては、ドットを構成し
ている回折格子(グレーティング)1を、曲線を平行移
動した複数の線の集まりにより構成し、かつ回折格子1
の照明光の入射側、または回折格子の回折光の出射側
に、印刷インキ4あるいは空間変調素子5を用いた遮光
手段2を配設するようにしているので、観察者は、ディ
スプレイの正面から観察すると、左右の目に視差のある
画像が見えるため、ディスプレイ上に立体的な像(3次
元的の像)を観察することができる。観察者が水平方向
に視点を移動した場合、それに伴って観察される画像も
スムーズに変化し、回り込んで見たような効果が得られ
るため、自然な立体感を得ることができる。
な曲線によって構成されているので、水平方向に広がり
のある回折光を作ることができるため、像に飛びがな
く、しかも水平方向に視点を移動した時に色の変化しな
い立体像を再現よく観察することができる。すなわち、
従来では、回折格子(グレーティング)が平行な直線に
よって構成されているため、回折光はある一定波長の光
に対しては光線となり、水平方向に広がりのある光を作
り出すことができない。よって、かかるディスプレイを
離れた位置で水平方向に移動しながら観察すると、像が
見える位置と像が見えない位置とが生じる(像の飛
び)。従って、もし左右どちらかの目に像が見えない状
態になると、立体視を行なうことができなくなり、また
像の飛びは、観察者に不快感を与えることになるが、本
実施例のディスプレイでは、このような問題を全て解決
することができる。
遮光手段2のみを取り替えてその形状を変えることによ
って、自由に絵柄を変えることができる。すなわち、本
来であれば、絵柄が変化する度に電子線描画装置等で回
折格子を作成する必要があるが、本実施例では回折格子
は絵柄に関係なく常に一定であり(電子線描画装置等で
その都度回折格子を作成する必要がなくなり)、遮光手
段2のみを取り替えることによって、立体的(3次元
的)な像を自由に表現することができる。より具体的に
述べると、電子線描画装置等で回折格子を作成すること
は、非常に手間のかかる作業であることから、本実施例
によって時間の上でもコストの上でも、大幅に能率を向
上させることができる。さらにまた、本実施例のディス
プレイは、ホログラム等の立体表示よりも明るくノイズ
の少ない像を得ることができる。
ットを構成している回折格子を、曲線を平行移動した複
数の線の集まりにより構成し、かつ回折格子の照明光の
入射側に、所定形状の遮光手段を配設するか、または回
折格子の回折光の出射側に、所定形状の遮光手段を配設
するようにしているので、像の飛びのない立体的(3次
元的)な像を自由に表現することが可能な作成が簡単で
しかも安価な回折格子パターンを有するディスプレイが
提供できる。
明図。
ドットの拡大図。
図。
法の説明図。
要図。
要図。
要図。
例を示す概要図。
例を示す概要図。
インキ、5…空間変調素子、6…液晶用駆動装置、16
…ドット、18…回折格子パタ−ン、80…平面画像、
81…テレビカメラ、82…コンピュ−タ、83…デジ
タイザ−、85…物体。
Claims (6)
- 【請求項1】 基板の表面に、微小な回折格子(グレー
ティング)をドット毎に配置することにより形成される
ディスプレイにおいて、ドットを構成している回折格子
を、曲線を平行移動した複数の線の集まりにより構成
し、かつ前記回折格子の照明光の入射側に、所定形状の
遮光手段を配設して成ることを特徴とする回折格子パタ
ーンを有するディスプレイ。 - 【請求項2】 基板の表面に、微小な回折格子(グレー
ティング)をドット毎に配置することにより形成される
ディスプレイにおいて、ドットを構成している回折格子
を、曲線を平行移動した複数の線の集まりにより構成
し、かつ前記回折格子の回折光の出射側に、所定形状の
遮光手段を配設して成ることを特徴とする回折格子パタ
ーンを有するディスプレイ。 - 【請求項3】 前記遮光手段として、印刷インキを用い
るようにしたことを特徴とする請求項1に記載の回折格
子パターンを有するディスプレイ。 - 【請求項4】 前記遮光手段として、印刷インキを用い
るようにしたことを特徴とする請求項2に記載の回折格
子パターンを有するディスプレイ。 - 【請求項5】 前記遮光手段として、空間変調素子を用
いるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の回折
格子パターンを有するディスプレイ。 - 【請求項6】 前記遮光手段として、空間変調素子を用
いるようにしたことを特徴とする請求項2に記載の回折
格子パターンを有するディスプレイ。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3079080A JP2586230B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 回折格子パターンを有するディスプレイ |
CA002060057A CA2060057C (en) | 1991-01-29 | 1992-01-27 | Display having diffraction grating pattern |
AU10499/92A AU641840B2 (en) | 1991-01-29 | 1992-01-28 | Display having diffraction grating pattern |
US07/826,869 US5301062A (en) | 1991-01-29 | 1992-01-28 | Display having diffraction grating pattern |
EP92101392A EP0497292B1 (en) | 1991-01-29 | 1992-01-28 | Display having diffraction grating pattern |
DE69225726T DE69225726T2 (de) | 1991-01-29 | 1992-01-28 | Anzeigevorrichtung mit Beugungsgitterstrukturen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3079080A JP2586230B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 回折格子パターンを有するディスプレイ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04311916A JPH04311916A (ja) | 1992-11-04 |
JP2586230B2 true JP2586230B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=13679920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3079080A Expired - Lifetime JP2586230B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-04-11 | 回折格子パターンを有するディスプレイ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2586230B2 (ja) |
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US5991078A (en) * | 1992-08-19 | 1999-11-23 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Display medium employing diffraction grating and method of producing diffraction grating assembly |
JP3248371B2 (ja) * | 1994-11-24 | 2002-01-21 | 凸版印刷株式会社 | 立体像表示装置 |
JP3336200B2 (ja) * | 1995-12-12 | 2002-10-21 | シャープ株式会社 | 要素ホログラムパネルを有する3次元像表示装置 |
JP4179533B2 (ja) * | 2002-08-22 | 2008-11-12 | 大日本印刷株式会社 | ホログラム回折格子複合体 |
JP4179534B2 (ja) * | 2002-08-23 | 2008-11-12 | 大日本印刷株式会社 | 潜像入り回折格子表示体 |
Family Cites Families (2)
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---|---|---|---|---|
US4896929A (en) * | 1988-07-15 | 1990-01-30 | Xerox Corporation | Holographic display module for displaying machine status |
JPH0812285B2 (ja) * | 1988-09-07 | 1996-02-07 | 凸版印刷株式会社 | 回折格子パターンを有するディスプレイとその作製方法 |
-
1991
- 1991-04-11 JP JP3079080A patent/JP2586230B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04311916A (ja) | 1992-11-04 |
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