JP3138753B2 - ビューア - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
- G02B30/24—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type involving temporal multiplexing, e.g. using sequentially activated left and right shutters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
- G02B5/0252—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties using holographic or diffractive means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0268—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the fabrication or manufacturing method
-
- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
- H04N13/32—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using arrays of controllable light sources; using moving apertures or moving light sources
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ビューア（観察装置）に関し、特に、ただ
しそれに制限されるわけではないが、観察者に見かけた
立体像（3D像）を見せるためのビューアに関する。
しそれに制限されるわけではないが、観察者に見かけた
立体像（3D像）を見せるためのビューアに関する。
技術背景 両眼光学系を通して１対のほぼ同じ像を目視すること
によって観察者に単一の立体像の知覚を与えることがで
きるステレオビューアは、周知である。そのようなビュ
ーアの欠点は、観察者が着用するための両眼ゴーグルの
ような光学系を必要とすることである。
によって観察者に単一の立体像の知覚を与えることがで
きるステレオビューアは、周知である。そのようなビュ
ーアの欠点は、観察者が着用するための両眼ゴーグルの
ような光学系を必要とすることである。
実際、ステレオビューアは、複数組の並置情報を視る
ことを可能にするので、もし、それが観察者が両眼ゴー
グルを着用する必要なしに可能とされるとすれば、相当
な利点となろう。
ことを可能にするので、もし、それが観察者が両眼ゴー
グルを着用する必要なしに可能とされるとすれば、相当
な利点となろう。
発明の開示 本発明は、拡散照射帯域（5,9）を記録するホログラ
フィック記録手段（15）と、前記拡散照射帯域（5,9）
の像（18,20）が再構成されて観察帯域（18,20）を形成
するように前記ホログラフィック記録手段（15）を複数
の異なる位置から照射するための照射手段（17,19）と
から成り、前記それぞれの位置からの光を空間的に変調
するための非投射マスキング手段（14）が前記ホログラ
フィック記録手段（15）に隣接して設けられており、前
記空間的変調が複数の観察帯域（18,20）のうちの対応
する１つの観察帯域から視ることができるように構成さ
れていることを特徴とするビューアを提供する。
フィック記録手段（15）と、前記拡散照射帯域（5,9）
の像（18,20）が再構成されて観察帯域（18,20）を形成
するように前記ホログラフィック記録手段（15）を複数
の異なる位置から照射するための照射手段（17,19）と
から成り、前記それぞれの位置からの光を空間的に変調
するための非投射マスキング手段（14）が前記ホログラ
フィック記録手段（15）に隣接して設けられており、前
記空間的変調が複数の観察帯域（18,20）のうちの対応
する１つの観察帯域から視ることができるように構成さ
れていることを特徴とするビューアを提供する。
図面の簡単な説明 図１は、本発明によるビューアのための拡散ホログラ
フィック光学素子（HOE）を記録する１つの方法を示す
概略図である。
フィック光学素子（HOE）を記録する１つの方法を示す
概略図である。
図２は、本発明によるビューアのための拡散HOEを記
録する別の方法を示す概略図である。
録する別の方法を示す概略図である。
図３は、本発明によるビューアの１実施例を示す概略
透視図である。
透視図である。
図４は、本発明によるビューアの別の実施例を示す概
略図である。
略図である。
図５は、図３のビューアの一部分の拡大図である。
実施例 図１を参照すると、多数のホログラフィック光学素子
（HOE）を形成することができるマスターホログラムを
創生するための装置が示されている。レーザー１からの
光ビーム（光線）（以下、単に「光」、「光線」又は
「ビーム」とも称する）は、ビームスプリッタ３によっ
て２つのビームに分割される。２つのビームのうちの一
方のビーム即ち基準ビームは、ビームエキスパンダ２に
よって拡張され、平行（視準された）ビーム８として凹
面鏡７によって反射される。平行ビーム８は、ホログラ
フィックプレート（以下、単に「プレート」とも称す
る）６に突き当たる。
（HOE）を形成することができるマスターホログラムを
創生するための装置が示されている。レーザー１からの
光ビーム（光線）（以下、単に「光」、「光線」又は
「ビーム」とも称する）は、ビームスプリッタ３によっ
て２つのビームに分割される。２つのビームのうちの一
方のビーム即ち基準ビームは、ビームエキスパンダ２に
よって拡張され、平行（視準された）ビーム８として凹
面鏡７によって反射される。平行ビーム８は、ホログラ
フィックプレート（以下、単に「プレート」とも称す
る）６に突き当たる。
上記２つのビームのうちの他方のビームは、ビームエ
キスパンダ４によって拡張されて拡散板５に差し向けら
れる。次いで、ビームは、拡散板５によってホログラフ
ィックプレート６に向けて散乱され、ホログラフィック
プレート６において上記基準ビームと干渉し、拡散板の
ホログラムが記録される。
キスパンダ４によって拡張されて拡散板５に差し向けら
れる。次いで、ビームは、拡散板５によってホログラフ
ィックプレート６に向けて散乱され、ホログラフィック
プレート６において上記基準ビームと干渉し、拡散板の
ホログラムが記録される。
図２の装置においては、図１に示された装置の場合と
同様にレーザー１と、ビームスプリッタ３と、ビームエ
キスパンダ２及び４が設けられているが、視準されたビ
ーム８は、図２の装置では、再構成ビームになる。マス
ターホログラム６は、逆転された後、ビーム内に戻され
る。このことは、このビームは元の基準ビームの共役光
線であることを意味し、拡散板の実像が形成される。ホ
ログラフィックプレート６と像９との間に第２の（露出
されていない）ホログラフィックプレート12が配置され
ている。ホログラフィックプレート12には、該プレート
12に近接して配置されたビームエキスパンダ10から拡張
された基準ビーム11が供給される。基準ビーム11からの
光と、拡散板の像を形成する光とが干渉し、得られたパ
ターがプレート12によって記録され、それによってHOE
が形成される。
同様にレーザー１と、ビームスプリッタ３と、ビームエ
キスパンダ２及び４が設けられているが、視準されたビ
ーム８は、図２の装置では、再構成ビームになる。マス
ターホログラム６は、逆転された後、ビーム内に戻され
る。このことは、このビームは元の基準ビームの共役光
線であることを意味し、拡散板の実像が形成される。ホ
ログラフィックプレート６と像９との間に第２の（露出
されていない）ホログラフィックプレート12が配置され
ている。ホログラフィックプレート12には、該プレート
12に近接して配置されたビームエキスパンダ10から拡張
された基準ビーム11が供給される。基準ビーム11からの
光と、拡散板の像を形成する光とが干渉し、得られたパ
ターがプレート12によって記録され、それによってHOE
が形成される。
プレート12は、拡散ホログラフィック光学素子（HO
E）スクリーン（以下、単に「スクリーン」とも称す
る）の１つの構成部品として供給することができ、ある
いは、追加の同様のHOEの製造に使用するための手段と
して供給することができる。
E）スクリーン（以下、単に「スクリーン」とも称す
る）の１つの構成部品として供給することができ、ある
いは、追加の同様のHOEの製造に使用するための手段と
して供給することができる。
そのようなHOEを製造するための別法として、HOEを接
触複写によって光学的に複製することも可能である。い
ずれの方法によろうとも、ホログラフィック材は、良好
な回折効率及び良好な信号対雑音比を発揮する。そのよ
うな特性を発揮する材料の例としては、感光性ポリマー
や、二色化ゼラチン（D.C.G.）である。別法として、HO
Eは、透明なプラスチックにエンボス加工又は金型成形
することができる表面浮き彫りパターとして複製するこ
とができる。
触複写によって光学的に複製することも可能である。い
ずれの方法によろうとも、ホログラフィック材は、良好
な回折効率及び良好な信号対雑音比を発揮する。そのよ
うな特性を発揮する材料の例としては、感光性ポリマー
や、二色化ゼラチン（D.C.G.）である。別法として、HO
Eは、透明なプラスチックにエンボス加工又は金型成形
することができる表面浮き彫りパターとして複製するこ
とができる。
図３を参照すると、本発明によるビューアの１実施例
の概略透視図が示されている。ホログラフィック光学素
子（HOE）15は、幅狭の垂直ストリップ型拡散板を用い
て作られる。HOE15は、液晶ディスプレー（LCD）14とル
ーバー型スクリーン16との間に並置されており、水平ス
トリップ型ランプ即ち照射手段又は光源17からのビーム
13によってスクリーン16側から照射される。ランプ17に
隣接して第２の水平ストリップ型ランプ即ち照射手段又
は光源19が設けられている。
の概略透視図が示されている。ホログラフィック光学素
子（HOE）15は、幅狭の垂直ストリップ型拡散板を用い
て作られる。HOE15は、液晶ディスプレー（LCD）14とル
ーバー型スクリーン16との間に並置されており、水平ス
トリップ型ランプ即ち照射手段又は光源17からのビーム
13によってスクリーン16側から照射される。ランプ17に
隣接して第２の水平ストリップ型ランプ即ち照射手段又
は光源19が設けられている。
HOE15は、幅狭の垂直ストリップ型拡散板を用いて作
られる。HOE15がストリップ型ランプ17によって照射さ
れると、符号18で示されるように拡散板15の実像が形成
され、側方に拡散される。ストリップ型ランプ19が付勢
されると、実像20が形成される。実像即ち18,20が形成
される帯域は、後述するように観察者がその眼を置く位
置であるから、「観察帯域」又は「観察視野」とも称す
る。
られる。HOE15がストリップ型ランプ17によって照射さ
れると、符号18で示されるように拡散板15の実像が形成
され、側方に拡散される。ストリップ型ランプ19が付勢
されると、実像20が形成される。実像即ち18,20が形成
される帯域は、後述するように観察者がその眼を置く位
置であるから、「観察帯域」又は「観察視野」とも称す
る。
ルーバー型スクリーン16は、所定入射角、例えば55゜
の入射角では光を受け入れるが、その他の角度で視たと
きは不透明（不透光性）となるはように構成されてい
る。観察者はスクリーン16を透過して視ることはできな
いが、ランプ17,19からの光は、正しい角度ではスクリ
ーン16を透過することができ、HOE15に突き当たる。か
くして、スクリーン16は、コントラストを高める。
の入射角では光を受け入れるが、その他の角度で視たと
きは不透明（不透光性）となるはように構成されてい
る。観察者はスクリーン16を透過して視ることはできな
いが、ランプ17,19からの光は、正しい角度ではスクリ
ーン16を透過することができ、HOE15に突き当たる。か
くして、スクリーン16は、コントラストを高める。
ランプ17が付勢されているときは、ランプ17からの光
は、ルーバー型スクリーン16を透過し、HOE15によって
回折され、LCD14を透過し、拡散板の拡張された実像18
を形成する。
は、ルーバー型スクリーン16を透過し、HOE15によって
回折され、LCD14を透過し、拡散板の拡張された実像18
を形成する。
ランプ17が付勢されており、ランプ19が消勢されてい
るとき、スクリーン16を実像18の周りの位置から視れ
ば、詳述すると、観察者の眼とスクリーン16上の各点を
結ぶすべての直線が実像18をも透過するように観察者の
眼を位置づけすれば、スクリーン16全体が照射された状
態で視られ、LCD14上にどんな像があってもそれを目視
することができる。ランプ17が付勢されおり、ランプ19
が消勢されているているとき、スクリーン16を帯域20の
周りの位置から視たとすると、スクリーン16は暗く、像
は見えない。
るとき、スクリーン16を実像18の周りの位置から視れ
ば、詳述すると、観察者の眼とスクリーン16上の各点を
結ぶすべての直線が実像18をも透過するように観察者の
眼を位置づけすれば、スクリーン16全体が照射された状
態で視られ、LCD14上にどんな像があってもそれを目視
することができる。ランプ17が付勢されおり、ランプ19
が消勢されているているとき、スクリーン16を帯域20の
周りの位置から視たとすると、スクリーン16は暗く、像
は見えない。
ランプ19が付勢されており、ランプ17が消勢されてい
るときは、LCD14上の像は、帯域20からは見えるが、帯
域18からは見えない。
るときは、LCD14上の像は、帯域20からは見えるが、帯
域18からは見えない。
LCD14上に２つの像が交互に現れ、ランプ17とランプ1
9がそれらの交互に現れる像と同期して交互に付勢され
れば、一方の像は帯域20から視ることができ、他方の像
は帯域20から視ることができる。それらの２つの像がス
テレオ対であるとすれば、そして、観察者がその一方の
眼を帯域18内に位置づけし、他方の眼を帯域20内に位置
づけすれば、その像はステレオ立体像として見える。
9がそれらの交互に現れる像と同期して交互に付勢され
れば、一方の像は帯域20から視ることができ、他方の像
は帯域20から視ることができる。それらの２つの像がス
テレオ対であるとすれば、そして、観察者がその一方の
眼を帯域18内に位置づけし、他方の眼を帯域20内に位置
づけすれば、その像はステレオ立体像として見える。
本発明によれば、観察帯域の数は、必ずしも図示の実
施例のように２つに限定する必要はなく、例えば観察帯
域即ち観察視野の数を増やしてもよく、あるいは、観察
帯域18,20の両側に同じ観察帯域を設け、２人以上の人
が同時にステレオ対の増を視ることができるように構成
することもできることは、当業者には理解されるであろ
う。
施例のように２つに限定する必要はなく、例えば観察帯
域即ち観察視野の数を増やしてもよく、あるいは、観察
帯域18,20の両側に同じ観察帯域を設け、２人以上の人
が同時にステレオ対の増を視ることができるように構成
することもできることは、当業者には理解されるであろ
う。
又、拡散板は、必ずしも幅狭ストリップでなくてもよ
く、幅広のものであってもよいことも、当業者には理解
されるであろう。
く、幅広のものであってもよいことも、当業者には理解
されるであろう。
又、拡散板は、必ずしもHOEに平行でなくてもよく、H
OEに対して傾斜させてもよいことも、当業者には理解さ
れるであろう。
OEに対して傾斜させてもよいことも、当業者には理解さ
れるであろう。
又、ランプは、どのようなスペクトル特性を有してい
てもよく、例えば白色又は単色であってよいことも、当
業者には理解されるであろう。
てもよく、例えば白色又は単色であってよいことも、当
業者には理解されるであろう。
又、照射は、直接的であってもよく、あるいは、光を
HOEに差し向けるための回折格子、レンズ、プリズム、
鏡又はその他の光学デバイスを利用してもよいことも、
当業者には理解されるであろう。
HOEに差し向けるための回折格子、レンズ、プリズム、
鏡又はその他の光学デバイスを利用してもよいことも、
当業者には理解されるであろう。
又、光の分散の補償を行うために追加の光学系を組み
入れることもできることも、当業者には理解されるであ
ろう。
入れることもできることも、当業者には理解されるであ
ろう。
又、光源は、必ずしもスクリーンより下方に配置する
必要はなく、HOEの製造態様及び追加の光学素子が装置
に組み入れられているかどうかに応じて、その他のいろ
いろな位置に配置することができることも、当業者には
理解されるであろう。
必要はなく、HOEの製造態様及び追加の光学素子が装置
に組み入れられているかどうかに応じて、その他のいろ
いろな位置に配置することができることも、当業者には
理解されるであろう。
又、ストリップ型ランプの代わりにランプ群を用いる
こともできる。例えば、各１つのストリップ型ランプの
代わりに、それぞれの主色を発生する１群のランプを設
けることができることも、当業者には理解されるであろ
う。
こともできる。例えば、各１つのストリップ型ランプの
代わりに、それぞれの主色を発生する１群のランプを設
けることができることも、当業者には理解されるであろ
う。
又、ストリップ型ランプの代わりにランプ群を用いる
こともできる。例えば、各１つのストリップ型ランプの
代わりに、それぞれの主色を発生する１群のランプを設
けることができることも、当業者には理解されるであろ
う。
こともできる。例えば、各１つのストリップ型ランプの
代わりに、それぞれの主色を発生する１群のランプを設
けることができることも、当業者には理解されるであろ
う。
又、ストリップ型ランプの代わりに個別の又はグルー
プにまとめた小型光源、例えば点LEDを設けることがで
きることも、当業者には理解されるであろう。
プにまとめた小型光源、例えば点LEDを設けることがで
きることも、当業者には理解されるであろう。
又、HOEは、複数個の拡散板を用いて作ってもよく、
それによって複数個の同様な観察帯域を設けることがで
きることも、当業者には理解されるであろう。
それによって複数個の同様な観察帯域を設けることがで
きることも、当業者には理解されるであろう。
又、スクリーンは、幾組かの情報を、必ずしも立体像
ではなく表示するために用いることができることも、当
業者には理解されるであろう。例えば、帯域18,20に置
いて視られる２つの像は、スチール（静止）写真とし
て、又は映画として標準的ステレオ対とすることができ
る。別の例として、２組の情報をそれぞれ観察帯域18,2
0に表示するようにすることができる。その場合、有効
スクリーン面積が二倍になる。なぜなら、観察者は一方
の像から他方の像を視るのに頭を動かすだけでよいから
である。
ではなく表示するために用いることができることも、当
業者には理解されるであろう。例えば、帯域18,20に置
いて視られる２つの像は、スチール（静止）写真とし
て、又は映画として標準的ステレオ対とすることができ
る。別の例として、２組の情報をそれぞれ観察帯域18,2
0に表示するようにすることができる。その場合、有効
スクリーン面積が二倍になる。なぜなら、観察者は一方
の像から他方の像を視るのに頭を動かすだけでよいから
である。
本発明は、例えば計算機援用設計（CAD）、コンピュ
ータのVDU（視覚的表示装置）の出力、ゲームセンター
のビデオゲーム、及びパソコンゲームの分野にける立体
像の用例に多くの利点を提供する。又、２つの別個の組
の情報を１つのステレオ像と組み合わせるとも可能であ
る。
ータのVDU（視覚的表示装置）の出力、ゲームセンター
のビデオゲーム、及びパソコンゲームの分野にける立体
像の用例に多くの利点を提供する。又、２つの別個の組
の情報を１つのステレオ像と組み合わせるとも可能であ
る。
図４及び５を参照すると、ホログラフィックスクリー
ン21と、該スクリーンを照射するために互いに離隔して
配置された複数のランプ22から成るビューア（観察装
置）が示されている。スクリーン21は、先の実施例の構
成部品14,15及び16を組み合わせたものと同様の構造の
もであり、ランプ22の任意の１つによって照射される
と、スクリーン21から垂直拡散板の実像が投影される。
各ランプ22からの光ビームは、スクリーン21上に像を投
影するように空間的に変調される。これらのランプ22
は、順次に点灯され、消灯されるように切り換えられ、
それによって実際には拡散板の実像は、水平に見える。
ランプ22の切り換え速度は、映像の持続性（残像）を与
えるのに十分な速度とする。創生される各像が、実物
の、又は人工的に作られた立体的物体のそれぞれ異なる
角度からの像に対応するものであり、観察者の両眼がそ
れぞれ該物体の正しいステレオ対の像に対応する異置な
る像を視るように構成される。
ン21と、該スクリーンを照射するために互いに離隔して
配置された複数のランプ22から成るビューア（観察装
置）が示されている。スクリーン21は、先の実施例の構
成部品14,15及び16を組み合わせたものと同様の構造の
もであり、ランプ22の任意の１つによって照射される
と、スクリーン21から垂直拡散板の実像が投影される。
各ランプ22からの光ビームは、スクリーン21上に像を投
影するように空間的に変調される。これらのランプ22
は、順次に点灯され、消灯されるように切り換えられ、
それによって実際には拡散板の実像は、水平に見える。
ランプ22の切り換え速度は、映像の持続性（残像）を与
えるのに十分な速度とする。創生される各像が、実物
の、又は人工的に作られた立体的物体のそれぞれ異なる
角度からの像に対応するものであり、観察者の両眼がそ
れぞれ該物体の正しいステレオ対の像に対応する異置な
る像を視るように構成される。
そのような観察視野の数は、３つ又はそれ以上とする
ことができる。そのような観察視野が多数（例えば、10
0個）存在する場合は、十分な観察角度を設け、スリッ
トは、像全体をみまわすことを可能にする連続したパラ
ラックスの視覚を与えるの十分な細さ（例えば、2mmの
幅）とすることができる。
ことができる。そのような観察視野が多数（例えば、10
0個）存在する場合は、十分な観察角度を設け、スリッ
トは、像全体をみまわすことを可能にする連続したパラ
ラックスの視覚を与えるの十分な細さ（例えば、2mmの
幅）とすることができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−68334（ＪＰ，Ａ) 米国特許4799739（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03B 35/16 - 35/18 G02B 27/22 G02B 5/32 G03H 1/22
Claims (4)
- 【請求項１】拡散照射帯域（5,9）を記録するホログラ
フィック記録手段（15）と、前記拡散照射帯域（5,9）
の像（18,20）が再構成されて観察帯域（18,20）を形成
するように前記ホログラフィック記録手段（15）を複数
の異なる位置から照射するための照射手段（17,19）と
から成り、前記それぞれの位置からの光を空間的に変調
するための非投射マスキング手段（14）が前記ホログラ
フィック記録手段（15）に隣接して設けられており、前
記空間的変調が複数の観察帯域（18,20）のうちの対応
する１つの観察帯域から視ることができるように構成さ
れていることを特徴とするビューア。 - 【請求項２】前記スクリーン上のそれぞれの像を順次に
照射するように前記複数の異なる位置から順次に光が放
出されるようになされていることを特徴とする請求の範
囲第１項に記載のビューア。 - 【請求項３】像がステレオ対として配列され、前記順次
の照射速度は、持続性を与えるような速度であることを
特徴とする請求の範囲第２項に記載のビューア。 - 【請求項４】光の空間的変調を行うための前記変調手段
（14）は、電気信号に応答して光の透過を制御するため
の手段を有する変調スクリーンから成ることを特徴とす
る請求の範囲第３項に記載のビューア。
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