JP2745902B2 - Display with diffraction grating pattern - Google Patents

Display with diffraction grating pattern

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JP2745902B2
JP2745902B2 JP3286754A JP28675491A JP2745902B2 JP 2745902 B2 JP2745902 B2 JP 2745902B2 JP 3286754 A JP3286754 A JP 3286754A JP 28675491 A JP28675491 A JP 28675491A JP 2745902 B2 JP2745902 B2 JP 2745902B2
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、平面状の基板の表面
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係り、特に
像の飛びのない立体的(3次元的)な像を表現すること
が可能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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display formed by arranging minute diffraction gratings (gratings) for each dot on the surface of a flat substrate, and particularly to a three-dimensional display having no image skipping. The present invention relates to a display having a diffraction grating pattern capable of expressing a (three-dimensional) image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、平面状の基板の表面に、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、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60−156004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。
2. Description of the Related Art Conventionally, a display having a diffraction grating pattern formed by arranging a plurality of minute dots made of a diffraction grating on the surface of a flat substrate has been widely used. As a method for producing a display having this kind of diffraction grating pattern, there is a method disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-156004. In this method, minute interference fringes (hereinafter referred to as diffraction gratings) due to two-beam interference are sequentially exposed on a photosensitive film while changing the pitch, direction, and light intensity.

【0003】一方、最近では、例えば電子ビーム露光装
置を用い、かつコンピュータ制御により、平面状の基板
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276,4
69号”に開示されている。
On the other hand, recently, an XY stage on which a planar substrate is mounted is moved by using, for example, an electron beam exposure apparatus and under computer control, so that a plurality of minute The present inventor has proposed a method of manufacturing a display on which a diffraction grating pattern having a certain pattern is formed by arranging various dots. The method is described in “US Patent Application Serial No. 276,4, filed November 25, 1988.
No. 69 ".

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
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。
However, in a display manufactured by such a manufacturing method, a picture of a display having a diffraction grating pattern may be an image input by an image scanner or the like, or a computer graphic. A produced two-dimensional image or the like is used. For this reason, since the pattern represented by the diffraction grating pattern is located on a plane on the substrate on which the diffraction grating is arranged, it can only represent a two-dimensional (two-dimensional) pattern, There is a problem that a (three-dimensional) pattern cannot be expressed.

【0005】本発明は上記のような課題を解決するため
に成されたもので、ドットを構成している回折格子を、
同一の曲線を平行移動した複数の線の集まりにより構成
して光の回折する角度を変えるようにすることにより、
像の飛びのない立体的(3次元的)な像を表現すること
が可能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。
[0005] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a diffraction grating constituting a dot is provided by:
By configuring the same curve as a group of a plurality of lines that have been translated and changing the angle at which light is diffracted,
It is an object of the present invention to provide a display having a diffraction grating pattern capable of expressing a three-dimensional (three-dimensional) image without image skipping.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の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、同一の曲線を平
行移動した複数の線の集まりにより構成している。
In order to achieve the above object, a display having a diffraction grating pattern according to the present invention comprises a plurality of lines formed by translating a diffraction grating forming dots on the same curve. It consists of.

【0007】ここで、特に回折格子を、同一の曲線を一
定のピッチで平行移動した複数の線の集まりにより構成
している。
Here, the diffraction grating is constituted by a group of a plurality of lines obtained by translating the same curve at a constant pitch.

【0008】また、回折格子の曲線の傾きの変化Ω1
らΩ2 、および曲線の移動するピッチdを、 tan(Ω1 )=sin(α1 )/sin(θ) tan(Ω2 )=sin(α2 )/sin(θ) d=λ/sin(θ) により定めることが好ましい。なお、照明光の入射角度
をθ、回折格子の観察されるべき角度(1次回折光の方
向)をα1 からα2 、1次回折光の波長をλとする。
Further, the change in the slope of the curve of the diffraction grating from Ω 1 to Ω 2 and the pitch d at which the curve moves are represented by tan (Ω 1 ) = sin (α 1 ) / sin (θ) tan (Ω 2 ) = sin (α 2 ) / sin (θ) It is preferable to determine d = λ / sin (θ). The incident angle of the illumination light is θ, the angle at which the diffraction grating should be observed (the direction of the first-order diffracted light) is α 1 to α 2 , and the wavelength of the first-order diffracted light is λ.

【0009】一方、回折格子を、同一の曲線を任意にピ
ッチを変化させて平行移動した複数の線の集まりにより
構成している。
On the other hand, the diffraction grating is constituted by a group of a plurality of lines obtained by translating the same curve by changing the pitch arbitrarily.

【0010】また、回折光をなす光の波長を複数とし、
各波長をλ1 ,λ2 ,…,λm ,…,λn 、各波長の強
度をA1 ,A2 ,…,Am ,…,An とし、各波長を回
折させるのに必要な回折格子の空間周波数(ピッチの逆
数)f1 ,f2 ,…,fm ,…,fn は、 f1 =sin(θ)/λ1 2 =sin(θ)/λ2 : fm =sin(θ)/λm n =sin(θ)/λn であり、デルタ関数をδ(x)とし、回折格子に
[0010] Further, the wavelength of the light forming the diffracted light is made plural,
Each wavelength λ 1, λ 2, ..., λ m, ..., λ n, 1 the intensity of each wavelength A, A 2, ..., A m, ..., and A n, required to diffract each wavelength diffraction spatial frequencies (reciprocals of the pitches) of the grating f 1, f 2, ..., f m, ..., f n is, f 1 = sin (θ) / λ 1 f 2 = sin (θ) / λ 2: f m = sin (theta) is / λ m f n = sin ( θ) / λ n, a delta function as δ (x), the diffraction grating

【0011】[0011]

【数2】 (Equation 2)

【0012】で示されるF(fx)の空間周波数分布を
持たせ、F(fx)を逆フーリエ変換したものをf
(x)とし、曲線をその移動方向にf(x)の分布を持
つように移動させるようにしている。
A spatial frequency distribution of F (fx) given by
(X), and the curve is moved in the moving direction so as to have a distribution of f (x).

【0013】一方、ドットに、回折格子の存在しない領
域を持たせている。
On the other hand, the dot has a region where no diffraction grating exists.

【0014】ここで、特に回折格子の存在しない領域
を、回折格子の曲線の移動する方向に平行な線によって
分割している。
Here, the region where no diffraction grating is present is divided by a line parallel to the direction in which the curve of the diffraction grating moves.

【0015】[0015]

【作用】従って、本発明のディスプレイを観察すると、
右の方向から観察されたときに見えるべき平面画像は右
の方向から観察され、正面の方向から観察されたときに
見えるべき平面画像は正面の方向から観察され、左の方
向から観察されたときに見えるべき平面画像は左の方向
から観察されるため、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。この場合、回折格子が、同一の曲
線を平行移動した構成をなしていることにより、水平方
向に色の変化がない、すなわち観察者の左右の目に観察
像の同一点が同じ色に見え、立体視において極めて重要
な効果を有する。 さらに、回折格子を、同一の曲線を一
定のピッチで平行移動した複数の線の集まりにより構成
することにより、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することができる。
Therefore, when observing the display of the present invention,
The plane image that should be seen when observed from the right direction is observed from the right direction, and the plane image that should be seen when observed from the front direction is observed from the front direction and when observed from the left direction Since the two-dimensional image to be viewed is viewed from the left direction, the observer sees an image with parallax on the left, front, and right, and can observe a three-dimensional (three-dimensional) image. In this case, the diffraction grating
With the configuration in which the lines are translated, horizontal
There is no color change in the direction, that is, observe the left and right eyes of the observer
The same point in the image looks the same color, which is extremely important in stereoscopic vision
It has a great effect. In addition, the diffraction grating is
Consists of a collection of multiple lines translated at a constant pitch
By doing so, to the viewpoint where the diffracted light moves in the horizontal direction,
The same color wavelength can always be observed.

【0016】また、本発明のようにドット状に回折格子
を形成すると、デ−タのない位置には回折格子は形成さ
れないので、不要な回折格子を作成する必要がなく、よ
って、ホログラムに比べてノイズが少なくなる。
Further, when a diffraction grating is formed in a dot shape as in the present invention, no diffraction grating is formed at a position where there is no data, so that there is no need to create an unnecessary diffraction grating. Noise.

【0017】さらに、本発明によれば、デジタル的に理
想的な回折格子を作成できるので、従来のホログラムに
比べて明るい像を再生することができる。
Further, according to the present invention, since an ideal diffraction grating can be digitally formed, an image brighter than a conventional hologram can be reproduced.

【0018】さらにまた、回折格子を、同一の曲線を任
意にピッチを変化させて平行移動した複数の線の集まり
により構成することにより、ドット毎の回折光の色を、
単一波長の色だけでなく任意の色にすることができるた
め、観察者はより自然な立体像を観察することができ
る。
Further, the diffraction grating is constituted by a group of a plurality of lines that are translated in parallel by arbitrarily changing the pitch of the same curve, so that the color of the diffracted light for each dot can be changed.
Since the color can be any color, not just a single wavelength color, the observer can observe a more natural stereoscopic image.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図1乃至図10を参照して、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について
説明する。なお、本実施例では、電子ビームを用いてデ
ィスプレイを作製している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A display having a diffraction grating pattern according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, the display is manufactured using an electron beam.

【0020】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。
First, a method of inputting a plurality of planar images will be described with reference to FIG.

【0021】立体表示したい物体85の平面画像80
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。
A planar image 80 of an object 85 to be displayed three-dimensionally
Is photographed using the television camera 81. That is, 1
The two television cameras 81 are arranged at a plurality of positions defined by an interval p, and photograph a plurality of planar images 85 of an object 85 corresponding to each position. The data of these plane images 85 is converted into a computer 82 using a digitizer 83.
And store it as image data. By the way, the data of these planar images 85 is
To input the data, data recorded on a video tape may be used, or photograph or movie data may be used. Further, the object 85 to be displayed three-dimensionally is not limited to an existing object, and may be computer graphics.

【0022】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を決定する方法につい
て説明する。
Next, a method for determining the direction Ω of the diffraction grating and the pitch d of the diffraction grating will be described with reference to FIGS.

【0023】図2に示すように、本発明によって作製さ
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。
As shown in FIG. 2, assume that an observer observes a display 15 having dots 16 made according to the present invention. As shown in FIG.
Assuming that the incident angle of θ is θ, the direction of the first-order diffracted light 92 diffracted by the diffraction grating 18 is α, and the wavelength of the first-order diffracted light 92 is λ, the direction Ω of the diffraction grating 18 and the diffraction grating as shown in FIG. The pitch d (reciprocal of the spatial frequency) of 18 can be obtained by the following equation. The illumination light 91
Is assumed to pass on the YZ plane, and the diffracted light is assumed to pass on the XZ plane.

【0024】 tan(Ω)=sin(α)/sin(θ) d=λ/{sin2 (θ)+sin2 (α)}1/2 上式を用いることにより、照明光91を任意の方向に回
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。
Tan (Ω) = sin (α) / sin (θ) d = λ / {sin 2 (θ) + sin 2 (α)} 1/2 By using the above expression, the illumination light 91 can be directed to an arbitrary direction. It is possible to obtain the direction Ω and the pitch d of the diffraction grating 18 for diffracting the light to the above. That is, the incident angle θ of the illumination light 91, the direction α of the first-order diffracted light 92, and the first-order diffracted light 92
Is given, the direction Ω of the diffraction grating 18 and the pitch d can be obtained.

【0025】ここで、正面に回折する(α=0)ような
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) 図4に示すように、同一の曲線を一定のピッチで平行移
動した構成では、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) となる。よって、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。
Here, a pitch d 'of the diffraction grating that diffracts to the front (α = 0) is obtained. d ′ = λ / sin (θ) Therefore, d = d ′ · sin (θ) / {sin 2 (θ) + sin 2 (α)} 1/2 = d ′ · cos (Ω) As shown in FIG. In a configuration in which the same curve is translated at a constant pitch, the above equation is always satisfied, so that a diffraction grating configuration that can always observe the wavelength of the same color from the viewpoint where the diffracted light moves in the horizontal direction is used. Has become. In the dot of FIG. 4, the curve forming the dot changes from the slope Ω1 to Ω2, and the curves are arranged at the pitch d ′. That is, in order to obtain a grating dot in which the range of diffracted light in the horizontal direction is an angle α1 to α2 with respect to the normal to the surface on which the grating is present, tan (Ω 1 ) = sin (Α 1 ) / sin (θ) tan (Ω 2 ) = sin (α 2 ) / sin (θ) d = λ / sin (θ) Thus, the curve changes from the slope Omega 1 to Omega 2, may be used Gratings translation at a pitch d'.

【0026】そこで、本発明では、回折格子イメージの
基本的な1ドットの構成を、図4に示すような構成とす
る。
Therefore, in the present invention, the basic configuration of one dot of the diffraction grating image is as shown in FIG.

【0027】次に、このドットを図5に示すように、縦
方向に3つに分割する。そして、この3つに分割した領
域を、左からr1 ,r2 ,r3 とする。すると、r1
部分に入射した光は、左方向に回折し、またr2 の部分
に入射した光は、正面方向に回折し、さらにr3 の部分
に入射した光は、右方向に回折することになる。ここ
で、もしこのドットを、左方向からのみ観察できるよう
にしたい場合には、r1 の部分のみについて、回折格子
を描画し、r2 ,r3 の部分については、何も描画しな
ければよい。その場合、観察者は、視点がe1の範囲に
ある時にのみ、このドットが光って見えることになる。
なお、図5の場合には、説明のため回折格子のドットを
縦方向に3つに分割したが、それ以上に分割することも
可能である。すなわち、入力したい視差画像の枚数分だ
け、回折格子のドットを分割することになる。
Next, as shown in FIG. 5, the dots are divided into three in the vertical direction. Then, the divided regions into three, and r 1, r 2, r 3 from the left. Then, the light incident on the portion r 1 is diffracted leftward, the light incident on the portion r 2 is diffracted frontward, and the light incident on the portion r 3 is diffracted rightward. Will do. Here, if the dots, if you want to be able to observe only the left direction, the only portion of r 1, the diffraction grating drawing, parts of the r 2, r 3, if nothing is drawn Good. In that case, the observer sees this dot shining only when the viewpoint is in the range of e1.
In the case of FIG. 5, the dots of the diffraction grating are vertically divided into three for the sake of explanation, but it is also possible to divide the dots more than that. That is, the dots of the diffraction grating are divided by the number of parallax images to be input.

【0028】ここで、説明のために、ある物体の視差画
像を、3枚撮影したとする。この物体は、例えば左から
観察すると“T”、また正面から観察すると“O”、さ
らに右から観察すると“P”に見えるとする(実際に
は、このような物体は存在しないが)。使用する視差画
像の枚数が3枚なので、ドットは縦方向に3つに分割す
る。図6に示すように、“T”はドットの左の部分、ま
た“O”はドットの中央の部分、さらに“P”はドット
の右の部分の回折格子を描画することによって、回折格
子イメージの回折格子のパターンを得ることができる。
Here, for the sake of explanation, it is assumed that three parallax images of an object have been photographed. For example, it is assumed that this object looks like “T” when viewed from the left, “O” when viewed from the front, and “P” when viewed from the right (although such an object does not actually exist). Since the number of parallax images used is three, the dots are divided into three in the vertical direction. As shown in FIG. 6, “T” represents the left part of the dot, “O” represents the center part of the dot, and “P” represents the diffraction grating of the right part of the dot. Can be obtained.

【0029】さて、このようにして得られた回折格子イ
メージを、図7に示すようにして、再生する。この時、
左方向では“T”、また真ん中では“O”、さらに右方
向では“P”を観察できることになる。なお、ここで
は、入力した画像は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。
The diffraction grating image thus obtained is reproduced as shown in FIG. At this time,
"T" can be observed in the left direction, "O" in the middle, and "P" in the right direction. Although the number of input images is three here, it is possible to use different parallax images to make different images enter the left and right eyes of the observer. That is, the observer observes images with parallax separately for the left and right eyes, and can obtain a three-dimensional (three-dimensional) image. Further, even when the observer's observation position is moved in the horizontal direction, a parallax image viewed from another direction can be obtained, so that a natural stereoscopic effect can be obtained.

【0030】以下、図8および図9を用いて電子ビーム
露光装置による回折格子の描画について説明する。
The drawing of the diffraction grating by the electron beam exposure apparatus will be described below with reference to FIGS.

【0031】図8に示すように、電子ビーム露光装置
は、電子銃50、アライメント52、ブランカー54、
コンデンサ−レンズ56、スティグメータ58、ディフ
レクター60、対物レンズ62、X−Yステージ20か
らなる。X−Yステージ20上には、EBレジストを塗
布した乾板14が載置されている。ブランカー54、デ
ィフレクター60、およびX−Yステージ20は、コン
トロールインターフェース64を介して、コンピュータ
66に接続されている。電子銃50から照射された電子
ビームは、コンピュータ66に制御されて、乾板14を
走査する。
As shown in FIG. 8, the electron beam exposure apparatus includes an electron gun 50, an alignment 52, a blanker 54,
It comprises a condenser lens 56, a stig meter 58, a deflector 60, an objective lens 62, and an XY stage 20. On the XY stage 20, a dry plate 14 coated with an EB resist is placed. The blanker 54, the deflector 60, and the XY stage 20 are connected to a computer 66 via a control interface 64. The electron beam emitted from the electron gun 50 scans the dry plate 14 under the control of the computer 66.

【0032】図9は、X−Yステージ20上に載置され
た乾板14を示している。電子銃50から発射された電
子ビーム70は、ドット16を単位として、回折格子パ
ターン18を描画する。X−Yステージ20を移動させ
ることにより、次々とドット毎に、回折格子パターン1
8を描画する。
FIG. 9 shows the dry plate 14 placed on the XY stage 20. The electron beam 70 emitted from the electron gun 50 draws the diffraction grating pattern 18 in units of the dots 16. By moving the XY stage 20, the diffraction grating pattern 1
8 is drawn.

【0033】以下、視差のある複数枚の原画から、実際
に3次元画像を表示するための回折格子のパターンを形
成する操作手順について、図10を参照して説明する。
An operation procedure for forming a diffraction grating pattern for actually displaying a three-dimensional image from a plurality of original images having parallax will be described below with reference to FIG.

【0034】まず、ステップa1において、回折格子パ
ターンを描画するための様々なパラメータを入力する。
そして、ステップa2およびa3において、この入力し
たパラメータを基に、他のパラメータを求めるための計
算を行なう。ここでは、原画の枚数をL、X方向の描画
領域の数をn、Y方向の描画領域の数をm、一つの描画
領域内のX方向のドットの数をO、Y方向のドットの数
をPとする。なお、描画領域とは、電子ビーム露光装置
を用いた電子ビームの描画エリアが、一般に数mm角で
あるため、それ以上の絵柄を描画するためには、X−Y
ステージを用いて、描画エリアを面付けする必要があ
り、この時の数mm角の範囲を、描画領域と称する。
First, in step a1, various parameters for drawing a diffraction grating pattern are input.
Then, in steps a2 and a3, a calculation for obtaining other parameters is performed based on the input parameters. Here, the number of original images is L, the number of drawing areas in the X direction is n, the number of drawing areas in the Y direction is m, the number of dots in the X direction in one drawing area is O, and the number of dots in the Y direction. Is P. In addition, since the drawing area of an electron beam using an electron beam exposure apparatus is generally a few mm square, an XY area is required to draw a pattern larger than that.
The drawing area needs to be imposed using the stage, and a range of several mm square at this time is called a drawing area.

【0035】次に、ステップa4において、1ドット分
のデータを発生させる。基本的に、図4に示すようなパ
ターンのデータとなる。そして、これを縦方向に原画の
枚数分の数だけ分割し、記憶しておく。
Next, in step a4, data for one dot is generated. Basically, the pattern data is as shown in FIG. Then, this is divided in the vertical direction by the number of original images and stored.

【0036】次に、描画エリア毎に、回折格子のパター
ンを発生させていく。原画の描画エリアに相当する部分
のデータを、1ドットずつチェックし、そのデータが存
在する場合は、データエリア(回折格子のパターンを示
す配列空間)内のそのドットに相当する位置に、上記で
計算した1ドット分のデータのうち、その原画の相当す
る部分(分割されたドットのどれか)をコピーする。こ
の作業を、全ての描画領域、全ての原画、全てのドット
について行なうことにより、回折格子のパターンを求め
ることができる。そして、このようにして求められた回
折格子のパターンを、1描画領域毎にファイルに落と
す。
Next, a diffraction grating pattern is generated for each drawing area. The data of the portion corresponding to the drawing area of the original image is checked one dot at a time, and if the data exists, it is placed at the position corresponding to the dot in the data area (array space indicating the pattern of the diffraction grating). A portion (one of the divided dots) corresponding to the original image is copied from the calculated data for one dot. By performing this operation for all drawing areas, all original images, and all dots, a diffraction grating pattern can be obtained. Then, the pattern of the diffraction grating obtained in this manner is dropped into a file for each drawing area.

【0037】このようにして形成させた回折格子のパタ
−ンを有する乾板は、複製のための原版として使用され
る。複製を行なうためには、よく知られているエンボス
法が用いられる。
The dry plate having the pattern of the diffraction grating thus formed is used as a master for duplication. To perform the duplication, a well-known embossing method is used.

【0038】上述したように、本実施例の回折格子パタ
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)を、同一の曲線を一
定のピッチで平行移動した複数の線の集まりにより構成
して、光の回折する角度を変えるようにしたので、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。このため、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。また、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。このため、自然な立
体感を得ることができる。
As described above, in the display having the diffraction grating pattern according to the present embodiment, the diffraction grating (grating) forming the dot is formed by a group of a plurality of lines obtained by translating the same curve at a constant pitch. And the angle at which light is diffracted is changed, so that the observer sees an image with parallax between the left and right eyes when observing from the front of the display. Therefore, a three-dimensional image (three-dimensional image) can be observed on the display. Also, if the observer moves the viewpoint horizontally,
Accordingly, the image to be observed also changes smoothly, and the effect of seeing around is obtained. Therefore, a natural three-dimensional effect can be obtained.

【0039】また、回折格子(グレーティング)が、平
行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。このため、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。この点、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。
Further, since the diffraction grating (grating) is constituted by parallel curves, it is possible to produce diffracted light that spreads in the horizontal direction. Therefore, it is possible to observe a three-dimensional image in which the image does not fly and the color does not change when the viewpoint is moved in the horizontal direction with good reproducibility. That is, in the related art, since the diffraction grating (grating) is formed by parallel straight lines, the diffracted light becomes a light beam with respect to light having a certain wavelength, and cannot generate light that spreads in the horizontal direction. . Therefore, when such a display is observed while moving in a horizontal direction at a distant position, a position where an image is visible and a position where the image is not visible occur (image jump). Therefore, if the image cannot be seen by one of the right and left eyes, stereoscopic vision cannot be performed, and the jump of the image gives an observer discomfort. In this regard, the display according to the present embodiment can solve all such problems.

【0040】さらに、作製されたディスプレイにおける
回折光の回折する範囲との関係から、回折格子のドット
形状を計算し、各ドットにおける回折光の回折する範囲
から、前記ドット形状で回折格子を描画しない領域を決
定することによって、ドット毎のドット形状を求めてい
る。このため、従来方法と比較して、データ量が少な
く、複雑な計算がなくなり、演算時間および作業時間を
短縮することができる。すなわち、従来では、回折光の
回折する方向と回折格子の方向との関係のみしか示され
ていない。このため、回折格子の形状を計算するために
は、全てのドットでの、全ての回折する方向から、一つ
ずつ計算する必要があったため、計算するデータ量が、
処理が莫大なものになっているが、本実施例のディスプ
レイでは、このような問題も解決することができる。
Further, the dot shape of the diffraction grating is calculated from the relationship with the diffraction range of the diffracted light in the manufactured display, and the diffraction grating is not drawn in the dot shape from the diffraction range of the diffraction light in each dot. By determining the area, the dot shape for each dot is determined. For this reason, compared with the conventional method, the amount of data is small, complicated calculations are eliminated, and the operation time and work time can be reduced. That is, conventionally, only the relationship between the direction in which the diffracted light is diffracted and the direction of the diffraction grating is shown. For this reason, in order to calculate the shape of the diffraction grating, it was necessary to calculate one by one from all the diffracting directions at all the dots.
Although the processing is enormous, such a problem can be solved by the display of this embodiment.

【0041】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。
Further, the display of this embodiment is
It is possible to obtain a brighter image with less noise than a stereoscopic display such as a hologram.

【0042】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented in the following manner.

【0043】上記実施例では、回折格子を、同一の曲線
を一定のピッチで平行移動した複数の線の集まりにより
構成する場合について説明したが、これに限らず、回折
格子を、同一の曲線を任意にピッチを変化させて平行移
動した複数の線の集まりにより構成すると、回折光をな
す光の波長を複数とすることにより、観察者の認識する
回折光の色を任意に決定することが可能となる。
[0043] In the above embodiment, the diffraction grating has been described for the case of constituting a group of a plurality of lines that translating the same curve at a constant pitch, not limited to this, a diffraction grating, the same curve If it is composed of a collection of multiple lines that have been translated in parallel by changing the pitch arbitrarily, it is possible to arbitrarily determine the color of the diffracted light recognized by the observer by using multiple wavelengths of the light forming the diffracted light. Becomes

【0044】例えば、観察者に認識させるべき回折光の
波長、およびそれぞれの波長の強度を、λ1 ,λ2
…,λm ,…,λn 、およびA1 ,A2 ,…,Am
…,An とする。この時、それぞれの波長を回折させる
のに必要な回折格子の空間周波数(ピッチの逆数)
1 ,f2 ,…,fm ,…,fn は、それぞれ次のよう
な式で求められる。
For example, the wavelengths of the diffracted light to be recognized by the observer and the intensities of the respective wavelengths are represented by λ 1 , λ 2 ,
.., Λ m ,..., Λ n , and A 1 , A 2 ,.
..., and A n. At this time, the spatial frequency (reciprocal of the pitch) of the diffraction grating required to diffract each wavelength
f 1 , f 2 ,..., f m ,..., f n are obtained by the following equations, respectively.

【0045】f1 =sin(θ)/λ1 2 =sin(θ)/λ2 : fm =sin(θ)/λm n =sin(θ)/λn そして、デルタ関数をδ(x)で表わすと、上記回折格
子に、
F 1 = sin (θ) / λ 1 f 2 = sin (θ) / λ 2 : f m = sin (θ) / λ m f n = sin (θ) / λ n and the delta function is δ When expressed by (x), the diffraction grating

【0046】[0046]

【数3】 (Equation 3)

【0047】で示されるF(fx)の空間周波数分布を
持たせればよい。よって、F(fx)を逆フーリエ変換
したものをf(x)とすれば、曲線をその移動方向にf
(x)の分布を持つように移動させるようにすればよ
い。
It suffices to have a spatial frequency distribution of F (fx) represented by Therefore, if F (fx) is obtained by performing an inverse Fourier transform on f (x), the curve is expressed as f (x) in the moving direction.
What is necessary is just to move so that it may have distribution of (x).

【0048】以上のように、回折光を構成する曲線の移
動方向を変化させることにより、ドット毎の回折光の色
を、単一波長の色だけでなく、任意の色にすることがで
きる。これにより、観察者はより自然な立体像を観察す
ることが可能となる。
As described above, by changing the moving direction of the curve constituting the diffracted light, the color of the diffracted light for each dot can be made not only a single wavelength color but also an arbitrary color. Thereby, the observer can observe a more natural three-dimensional image.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ド
ットを構成している回折格子を、同一の曲線を必要に応
じて一定のピッチでまたは任意にピッチを変化させて平
行移動した複数の線の集まりにより構成し、光の回折す
る角度を変えるようにしたので、像の飛びのない立体的
(3次元的)な像を表現することが可能で、しかも水平
方向に色の変化がない、すなわち観察者の左右の目に観
察像の同一点が同じ色に見え、立体視において極めて重
要な効果を有する回折格子パターンを有するディスプレ
イが提供できる。
As described above, according to the present invention, the diffraction gratings constituting the dots can be made to have the same curve as needed.
It is composed of a group of a plurality of lines that are translated in parallel at a constant pitch or arbitrarily changing the pitch, and the angle at which light is diffracted is changed, so that three-dimensional (three-dimensional) without image skipping It is possible to express a beautiful image and it is horizontal
There is no color change in the direction, i.e.
The same point in the image looks the same color, which is extremely heavy
A display having a diffraction grating pattern having a significant effect can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる原画像の撮影方法の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a method for capturing an original image according to the present invention.

【図2】本発明により作成されたドットの観察方法の説
明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for observing dots created by the present invention.

【図3】本発明にかかるドットの拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of a dot according to the present invention.

【図4】本発明にかかる回折格子イメージの基本的な1
ドットの拡大図。
FIG. 4 shows a basic example of a diffraction grating image according to the present invention.
An enlarged view of a dot.

【図5】本発明にかかる1ドットの分割方法の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of dividing one dot according to the present invention.

【図6】本発明にかかるディスプレイの作製方法の説明
図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a display according to the present invention.

【図7】本発明により作成されたディスプレイの観察方
法の説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a display observation method created by the present invention.

【図8】本発明の一実施例にかかる回折格子パターンを
有するディスプレイの作製に使用される電子ビーム露光
装置の概略図。
FIG. 8 is a schematic view of an electron beam exposure apparatus used for manufacturing a display having a diffraction grating pattern according to one embodiment of the present invention.

【図9】X−Yステージ上に載置されたEBレジスト乾
板を示す図。
FIG. 9 is a view showing an EB resist dry plate placed on an XY stage.

【図10】本発明の一実施例に係る作製方法のフロー
図。
FIG. 10 is a flowchart of a manufacturing method according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14…乾板、16…ドット、18…回折格子パターン、
20…X−Yステージ、70…電子ビーム、80…平面
画像、81…テレビカメラ、82…コンピュータ、83
…デジタイザー、85…物体。
14 ... Dry plate, 16 ... Dot, 18 ... Diffraction grating pattern,
20 XY stage, 70 electron beam, 80 planar image, 81 television camera, 82 computer, 83
... digitizer, 85 ... object.

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 平面状の基板の表面に、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
回折格子が、同一の曲線を平行移動した複数の線の集ま
りにより構成されてい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。
In a display formed by arranging minute diffraction gratings (gratings) for each dot on the surface of a planar substrate, the diffraction gratings forming the dots translate the same curve in parallel. A display having a diffraction grating pattern, wherein the display is constituted by a collection of a plurality of lines.
【請求項2】 前記回折格子が、同一の曲線を一定のピ
ッチで平行移動した複数の線の集まりにより構成されて
いる請求項1に記載の回折格子パターンを有するディス
プレイ。
2. The display having a diffraction grating pattern according to claim 1, wherein the diffraction grating is constituted by a group of a plurality of lines obtained by translating the same curve at a constant pitch.
【請求項3】 前記回折格子の曲線の傾きの変化Ω1か
らΩ2、および曲線の移動するピッチdは、 tan(Ω1 )=sin(α1 )/sin(θ) tan(Ω2 )=sin(α2 )/sin(θ) d=λ/sin(θ) であり、照明光の入射角度をθ、回折光の観察されるべ
き角度(1次回折光の方向)をα1 からα2 、1次回折
光の波長をλ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。
3. The change in the slope of the curve of the diffraction grating from Ω1 to Ω2 and the pitch d at which the curve moves are: tan (Ω 1 ) = sin (α 1 ) / sin (θ) tan (Ω 2 ) = sin (Α 2 ) / sin (θ) d = λ / sin (θ), where the incident angle of the illumination light is θ, the angle at which the diffracted light should be observed (the direction of the first-order diffracted light) is α 1 to α 2 , The display having the diffraction grating pattern according to claim 1, wherein the wavelength of the first-order diffracted light is λ.
【請求項4】 前記回折格子が、同一の曲線を任意にピ
ッチを変化させて平行移動した複数の線の集まりにより
構成されている請求項1に記載の回折格子パターンを有
するディスプレイ。
4. The display having the diffraction grating pattern according to claim 1, wherein the diffraction grating is constituted by a group of a plurality of lines obtained by translating the same curve while changing the pitch arbitrarily.
【請求項5】 前記回折光をなす光の波長を複数とし、
各波長をλ1 ,λ2 ,…,λm ,…,λn 、前記各波長
の強度をA1 ,A2 ,…,Am ,…,An とし、前記各
波長を回折させるのに必要な回折格子の空間周波数(ピ
ッチの逆数)f1 ,f2 ,…,fm ,…,fn は、 f1 =sin(θ)/λ1 2 =sin(θ)/λ2 : fm =sin(θ)/λm n =sin(θ)/λn であり、デルタ関数をδ(x)とし、前記回折格子に 【数1】 で示されるF(fx)の空間周波数分布を持たせ、前記
F(fx)を逆フーリエ変換したものをf(x)とし、
前記曲線をその移動方向に前記f(x)の分布を持つよ
うに移動させるようにした請求項4に記載の回折格子パ
ターンを有するディスプレイ。
5. The method according to claim 1, wherein the wavelength of the diffracted light is plural.
Each wavelength λ 1, λ 2, ..., λ m, ..., λ n, the intensity of each wavelength A 1, A 2, ..., A m, ..., and A n, for diffracting each of said wavelengths The required spatial frequencies (reciprocal of pitch) f 1 , f 2 ,..., F m ,..., F n of the diffraction grating are as follows: f 1 = sin (θ) / λ 1 f 2 = sin (θ) / λ 2 : f m = sin (θ) / λ m f n = sin (θ) / λ n , and the delta function is δ (x). A spatial frequency distribution of F (fx) represented by the following equation is obtained, and the inverse Fourier transform of the F (fx) is defined as f (x).
The display having a diffraction grating pattern according to claim 4, wherein the curve is moved in the moving direction so as to have the distribution of f (x).
【請求項6】 前記ドットに、回折格子の存在しない領
域を持つ請求項1に記載の回折格子パターンを有するデ
ィスプレイ。
6. The display having a diffraction grating pattern according to claim 1, wherein the dot has an area where no diffraction grating is present.
【請求項7】 前記回折格子の存在しない領域が、回折
格子の曲線の移動する方向に平行な線によって分割され
ている請求項6に記載の回折格子パターンを有するディ
スプレイ。
7. The display having a diffraction grating pattern according to claim 6, wherein the area where the diffraction grating does not exist is divided by a line parallel to a moving direction of a curve of the diffraction grating.
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