JP3248371B2 - 立体像表示装置 - Google Patents
立体像表示装置Info
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- JP3248371B2 JP3248371B2 JP28981194A JP28981194A JP3248371B2 JP 3248371 B2 JP3248371 B2 JP 3248371B2 JP 28981194 A JP28981194 A JP 28981194A JP 28981194 A JP28981194 A JP 28981194A JP 3248371 B2 JP3248371 B2 JP 3248371B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、立体像を表示するため
の、回折格子（グレーティング）をセル（ドット）毎に
配置してなる回折格子アレイを用いた立体像表示装置に
係り、特に横方向（または、横方向・縦方向共）に視差
を持つ立体像の表示ができる立体像表示装置に関する。
の、回折格子（グレーティング）をセル（ドット）毎に
配置してなる回折格子アレイを用いた立体像表示装置に
係り、特に横方向（または、横方向・縦方向共）に視差
を持つ立体像の表示ができる立体像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板の表面に、回折格子からなる複数の
微少なドットを所望に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を得る方法として、以
下に挙げる手法が公知である。
微少なドットを所望に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を得る方法として、以
下に挙げる手法が公知である。
【０００３】(1) ２光束干渉 この種のディスプレイを作製する方法として、本出願人
による特開昭６０−１５６００４号公報に開示されてい
る方法がある。この方法は、２光束干渉法（レーザー等
の２本のコヒーレント光を、感光材料上で干渉させて、
干渉パターンを記録する方法）による微少な干渉縞（以
下、回折格子とする）を、そのピッチ・方向・光強度を
適宜変化させて、感光材料上にドット単位で次々と露光
するものである。
による特開昭６０−１５６００４号公報に開示されてい
る方法がある。この方法は、２光束干渉法（レーザー等
の２本のコヒーレント光を、感光材料上で干渉させて、
干渉パターンを記録する方法）による微少な干渉縞（以
下、回折格子とする）を、そのピッチ・方向・光強度を
適宜変化させて、感光材料上にドット単位で次々と露光
するものである。
【０００４】(2) ＥＢ描画 一方、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、感光材料が載置されたＸ−Ｙステージを順次
移動させて、基板の表面に、干渉縞を直接描画し、回折
格子からなる複数の微少なドットを所望に配置する方法
も本出願人によって提案されている。ＥＢ描画によれ
ば、直線のみならず所望の曲線の回折格子をも描画する
ことが自在である。その方法は、特開平２−７２３２０
号公報および米国特許５，０５８，９９２号に開示され
ている。
御により、感光材料が載置されたＸ−Ｙステージを順次
移動させて、基板の表面に、干渉縞を直接描画し、回折
格子からなる複数の微少なドットを所望に配置する方法
も本出願人によって提案されている。ＥＢ描画によれ
ば、直線のみならず所望の曲線の回折格子をも描画する
ことが自在である。その方法は、特開平２−７２３２０
号公報および米国特許５，０５８，９９２号に開示され
ている。
【０００５】(3) マスクによる遮蔽 また、最近では、前記ディスプレイの新規な表示手段と
して、本出願人による特開平４−３１１９１６号公報に
開示されている方法がある。この方法は、予め基板の表
面に配置した複数個の回折格子セルからなる回折格子ア
レイを、所定形状の遮光手段（インキ、液晶等の空間変
調素子）によって、照明光の入射側（または回折光の出
射側）の回折格子を選択して部分的に遮蔽し、ある特定
のパターン表示（立体的な画像表示等）を行なうという
ものである。（図１参照）
して、本出願人による特開平４−３１１９１６号公報に
開示されている方法がある。この方法は、予め基板の表
面に配置した複数個の回折格子セルからなる回折格子ア
レイを、所定形状の遮光手段（インキ、液晶等の空間変
調素子）によって、照明光の入射側（または回折光の出
射側）の回折格子を選択して部分的に遮蔽し、ある特定
のパターン表示（立体的な画像表示等）を行なうという
ものである。（図１参照）
【０００６】上記方法では、回折格子アレイのうち、パ
ターン表示に不要となる部分の回折格子を隠蔽するにあ
たり、印刷インキ・または液晶等の空間変調素子を用い
る。
ターン表示に不要となる部分の回折格子を隠蔽するにあ
たり、印刷インキ・または液晶等の空間変調素子を用い
る。
【０００７】(4) 回折格子アレイを用いた立体像表示装
置 さらに、前記ディスプレイを利用した新規な表示手段と
して、本出願人による特開平６−２８１８０４号公報に
開示されている表示手段がある。
置 さらに、前記ディスプレイを利用した新規な表示手段と
して、本出願人による特開平６−２８１８０４号公報に
開示されている表示手段がある。
【０００８】この表示手段は、予め基板の表面に（マト
リクス状に）配置した複数個の回折格子セルからなる回
折格子アレイを基本デバイスとする立体像表示装置であ
る。前記回折格子アレイは、光を発散または集光する機
能を有する回折格子セルからなるセルを、格子の勾配
（および格子間隔）が近い領域で空間的に横方向（およ
び縦方向）に分割し、この各分割領域を各視差画像（１
方向または２方向）のピクセル（画素）に対応させるも
のである。
リクス状に）配置した複数個の回折格子セルからなる回
折格子アレイを基本デバイスとする立体像表示装置であ
る。前記回折格子アレイは、光を発散または集光する機
能を有する回折格子セルからなるセルを、格子の勾配
（および格子間隔）が近い領域で空間的に横方向（およ
び縦方向）に分割し、この各分割領域を各視差画像（１
方向または２方向）のピクセル（画素）に対応させるも
のである。
【０００９】上記方法では、回折格子アレイのうち、パ
ターン表示に不要となる部分の回折格子を、液晶等の空
間変調素子を用いて隠蔽するため、空間変調素子の駆動
機構や照明光源等の、パターン表示のための各種機構が
必要である。
ターン表示に不要となる部分の回折格子を、液晶等の空
間変調素子を用いて隠蔽するため、空間変調素子の駆動
機構や照明光源等の、パターン表示のための各種機構が
必要である。
【００１０】空間変調素子として液晶表示素子を用いる
ことによって、表示する画像を適宜変更することが可能
となり、「動画での立体画像の表示」も可能となる。
（図８参照）
ことによって、表示する画像を適宜変更することが可能
となり、「動画での立体画像の表示」も可能となる。
（図８参照）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】特開平６−２８１８０
４号公報に代表される上記(4) の表示装置では、回折格
子アレイと空間変調素子（液晶パネル）との配置関係に
ついての具体的な報告が現在までされていない。
４号公報に代表される上記(4) の表示装置では、回折格
子アレイと空間変調素子（液晶パネル）との配置関係に
ついての具体的な報告が現在までされていない。
【００１２】回折格子アレイの前記分割領域と各視差画
像のピクセル（ON／OFF を表示する液晶パネルの１画
素）とを１：１で対応させるためには、前記アレイと前
記パネルとをできるだけ密接させ、両者の距離を全面に
わたって均一に保たなければならない。
像のピクセル（ON／OFF を表示する液晶パネルの１画
素）とを１：１で対応させるためには、前記アレイと前
記パネルとをできるだけ密接させ、両者の距離を全面に
わたって均一に保たなければならない。
【００１３】また、図８に示されるように、両者の面積
を１：１で対応させることは、大面積の表示装置を作製
しようとする場合に、特に液晶パネルが大面積になるこ
とは、その駆動機構や照明光源等の各種機構も大がかり
になることを伴い、製作上の問題となる。
を１：１で対応させることは、大面積の表示装置を作製
しようとする場合に、特に液晶パネルが大面積になるこ
とは、その駆動機構や照明光源等の各種機構も大がかり
になることを伴い、製作上の問題となる。
【００１４】本発明は、回折格子アレイと空間変調素子
（液晶パネル）との新規な配置関係を提案し、上記した
装置構成上の制約を除くような立体像表示装置を提供す
ることを目的とする。
（液晶パネル）との新規な配置関係を提案し、上記した
装置構成上の制約を除くような立体像表示装置を提供す
ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、回折格子アレイを照明する光学系を、回折格子ア
レイと液晶パネル等の空間変調素子（以下、光変調ユニ
ットと称する）の面積を１：１で対応させずに、前記ア
レイへの照明光の入射側に配置した比較的小面積の光変
調ユニットを透過した光を、前記アレイと同面積の平行
光として拡げて入射させるようにする。
めに、回折格子アレイを照明する光学系を、回折格子ア
レイと液晶パネル等の空間変調素子（以下、光変調ユニ
ットと称する）の面積を１：１で対応させずに、前記ア
レイへの照明光の入射側に配置した比較的小面積の光変
調ユニットを透過した光を、前記アレイと同面積の平行
光として拡げて入射させるようにする。
【００１６】すなわち本発明は、両眼視差による立体像
を表示する装置において、少なくとも、 （ａ）曲線を等間隔で並べて構成され、その曲線の方向
・ピッチに応じた方向に光を回折する回折格子からな
り、表示する立体像を構成する視差画像の数に対応し
て、各視差方向に光を回折する領域毎に分割した画像
を、表示画像単位とし、前記回折格子からなるセルを、
基板表面に複数個配列してなる回折格子アレイ、 （ｂ）光源から発した光の強度を、表示する立体像を構
成する視差画像に基づき、前記アレイ（ａ）の分割領域
と１：１で対応するように領域毎に変調制御し、視差画
像を構成するパターン光として選択的に透過させる機能
を有し、前記アレイ（ａ）よりも小面積である光変調ユ
ニット、 （ｃ）前記光変調ユニット（ｂ）を透過したパターン光
を、前記アレイ（ａ）の全面に平行光として投影する投
影ユニット、の構成を備えた立体像表示装置である。
を表示する装置において、少なくとも、 （ａ）曲線を等間隔で並べて構成され、その曲線の方向
・ピッチに応じた方向に光を回折する回折格子からな
り、表示する立体像を構成する視差画像の数に対応し
て、各視差方向に光を回折する領域毎に分割した画像
を、表示画像単位とし、前記回折格子からなるセルを、
基板表面に複数個配列してなる回折格子アレイ、 （ｂ）光源から発した光の強度を、表示する立体像を構
成する視差画像に基づき、前記アレイ（ａ）の分割領域
と１：１で対応するように領域毎に変調制御し、視差画
像を構成するパターン光として選択的に透過させる機能
を有し、前記アレイ（ａ）よりも小面積である光変調ユ
ニット、 （ｃ）前記光変調ユニット（ｂ）を透過したパターン光
を、前記アレイ（ａ）の全面に平行光として投影する投
影ユニット、の構成を備えた立体像表示装置である。
【００１７】以下、本発明の立体像表示装置を構成要件
ごとに説明する。
ごとに説明する。
【００１８】（ａ）回折格子アレイ 回折格子アレイ（ａ）は、回折格子セルが複数個マトリ
クス状に配列してなるものであり（図６参照）、セルの
分割領域毎に、立体像を構成する各視差画像に対応して
投影される前記パターン光を回折する機能を有する。
クス状に配列してなるものであり（図６参照）、セルの
分割領域毎に、立体像を構成する各視差画像に対応して
投影される前記パターン光を回折する機能を有する。
【００１９】図２および図３に示すように、回折格子セ
ル16を複数個配列してなる回折格子アレイ15を観察者が
観察すると仮定する。
ル16を複数個配列してなる回折格子アレイ15を観察者が
観察すると仮定する。
【００２０】照明光91の入射角度をθ、回折格子18によ
って回折した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。
って回折した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。
【００２１】 ｔａｎ（Ω）＝ｓｉｎ（α）／ｓｉｎ（θ）……………（１） ｄ＝λ／｛ｓｉｎ2 （θ）＋ｓｉｎ2 （α）｝1/2 ……（２）
【００２２】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。
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。
【００２３】ここで、（２）式から正面に回折する（α
＝０）波長を求める。（このときの回折格子のピッチを
ｄ’とする） λ＝ｄ’・ｓｉｎ （θ）…………………………………………（３）
＝０）波長を求める。（このときの回折格子のピッチを
ｄ’とする） λ＝ｄ’・ｓｉｎ （θ）…………………………………………（３）
【００２４】この波長が回折する範囲の条件は、 ｄ＝ｄ’・ｓｉｎ（θ）／｛ｓｉｎ2 （θ）＋ｓｉｎ2 （α）｝1/2 ＝ｄ’・ｃｏｓ（Ω）……………………………………………（４）
【００２５】図４に示すように、回折格子が曲線をｙ軸
方向に等間隔で並べた構成の場合は、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では、常
に同じ色の波長を観察できるようになっている。図４の
セルでは、曲線（格子縞）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、回折格子
の存在する面の法線に対しての角度α１からα２である
回折格子セルを得るためには、 ｔａｎ（Ω１）＝ｓｉｎ（α１）／ｓｉｎ（θ）……………（５） ｔａｎ（Ω２）＝ｓｉｎ（α２）／ｓｉｎ（θ）……………（６） ｄ’＝λ／ｓｉｎ （θ）………………………………………（７） となり、傾きΩ１からΩ２まで変化する曲線をピッチ
ｄ’で等間隔に並べた回折格子を用いればよい。
方向に等間隔で並べた構成の場合は、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では、常
に同じ色の波長を観察できるようになっている。図４の
セルでは、曲線（格子縞）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、回折格子
の存在する面の法線に対しての角度α１からα２である
回折格子セルを得るためには、 ｔａｎ（Ω１）＝ｓｉｎ（α１）／ｓｉｎ（θ）……………（５） ｔａｎ（Ω２）＝ｓｉｎ（α２）／ｓｉｎ（θ）……………（６） ｄ’＝λ／ｓｉｎ （θ）………………………………………（７） となり、傾きΩ１からΩ２まで変化する曲線をピッチ
ｄ’で等間隔に並べた回折格子を用いればよい。
【００２６】本発明では、このセルを構成している回折
格子の所定部分（回折格子アレイのうち、パターン表示
に不要となる部分の回折格子）を、光変調ユニットを用
いて隠蔽（その部分に照明光を当てない）することによ
り、照明光を回折する部分と回折しない部分とを生じさ
せて、所望のパターン表示を行なう。
格子の所定部分（回折格子アレイのうち、パターン表示
に不要となる部分の回折格子）を、光変調ユニットを用
いて隠蔽（その部分に照明光を当てない）することによ
り、照明光を回折する部分と回折しない部分とを生じさ
せて、所望のパターン表示を行なう。
【００２７】図４と同様の回折格子を有する回折格子セ
ルを、領域分割されたサブセルＡ〜Ｆに分け、本方法に
より立体パターンを表示する場合について考える。（図
５参照）
ルを、領域分割されたサブセルＡ〜Ｆに分け、本方法に
より立体パターンを表示する場合について考える。（図
５参照）
【００２８】サブセルＡ，Ｂは左方向に光を回折し、サ
ブセルＣ，Ｄは正面に光を回折し、サブセルＥ，Ｆは右
方向に光を回折する。
ブセルＣ，Ｄは正面に光を回折し、サブセルＥ，Ｆは右
方向に光を回折する。
【００２９】ここで、サブセル数と同数（すなわち６
枚）の視差画像を準備し、物体を一番左方向から撮像し
た視差画像を、サブセルＡを画素として表現し、同様に
物体を一番右方向から撮像した視差画像を、サブセルＦ
を画素として表現する。
枚）の視差画像を準備し、物体を一番左方向から撮像し
た視差画像を、サブセルＡを画素として表現し、同様に
物体を一番右方向から撮像した視差画像を、サブセルＦ
を画素として表現する。
【００３０】ここで実際には、各画素の値（ON,OFFの二
値）に従い、明るい画素（ON）は対応する位置の回折格
子を隠蔽せず、暗い画素（OFF,明るさ＝０）は対応する
位置の回折格子を隠蔽する。このようにして作製された
パターンは、左方向から観察した際には、物体を左方向
から撮像した画像が観察され、右方向から観察した際に
は、物体を右方向から撮像した画像が観察される。従っ
て、両眼視差による立体画像の観察が可能となる。
値）に従い、明るい画素（ON）は対応する位置の回折格
子を隠蔽せず、暗い画素（OFF,明るさ＝０）は対応する
位置の回折格子を隠蔽する。このようにして作製された
パターンは、左方向から観察した際には、物体を左方向
から撮像した画像が観察され、右方向から観察した際に
は、物体を右方向から撮像した画像が観察される。従っ
て、両眼視差による立体画像の観察が可能となる。
【００３１】この場合、各サブセルについて全体を隠蔽
するのではなく、画素データ値（二値とは限らない）に
基づいて、セルを隠蔽する面積比を適宜変更していけ
ば、中間値の表現も可能となる。換言すれば、セルをさ
らに細かく領域分割すれば良いことになる。
するのではなく、画素データ値（二値とは限らない）に
基づいて、セルを隠蔽する面積比を適宜変更していけ
ば、中間値の表現も可能となる。換言すれば、セルをさ
らに細かく領域分割すれば良いことになる。
【００３２】（ｂ）光変調ユニット 光源から発した光の強度を領域毎に変調制御し、視差画
像を構成するパターン光を選択的に透過させる機能を有
する。
像を構成するパターン光を選択的に透過させる機能を有
する。
【００３３】光変調ユニット（ｂ）としては、表示する
画像の変更に応じて適宜パターン光を変更できるよう
な、シャッター機能を有する液晶パネル等が適切であ
る。
画像の変更に応じて適宜パターン光を変更できるよう
な、シャッター機能を有する液晶パネル等が適切であ
る。
【００３４】照明光源としては、一般に点光源が用いら
れ、そこから発した光は球面状に拡がるが、途中に配置
したレンズによって変調されて収束しながら光変調ユニ
ット（ｂ）に入射する。
れ、そこから発した光は球面状に拡がるが、途中に配置
したレンズによって変調されて収束しながら光変調ユニ
ット（ｂ）に入射する。
【００３５】前記ユニット（ｂ）を透過して選択的に透
過されたパターン光が、前記レンズの焦点距離の位置に
あるアパーチャーを通過した後、再度球面状に拡がりな
がら、以後の投影ユニット（ｃ）に入射することにな
る。（図７参照）
過されたパターン光が、前記レンズの焦点距離の位置に
あるアパーチャーを通過した後、再度球面状に拡がりな
がら、以後の投影ユニット（ｃ）に入射することにな
る。（図７参照）
【００３６】点光源を発して球面状に拡がる光を、レン
ズを通過させて収束させずに、前記ユニット（ｂ）を透
過させて、前記パターン光を拡げながら投影ユニット
（ｃ）に入射させても良い。
ズを通過させて収束させずに、前記ユニット（ｂ）を透
過させて、前記パターン光を拡げながら投影ユニット
（ｃ）に入射させても良い。
【００３７】（ｃ）投影ユニット 光変調ユニット（ｂ）を透過して球面状に拡がりながら
入射した光を、平行光として回折格子アレイ（ａ）全面
に投影する機能を有する。（図７参照）
入射した光を、平行光として回折格子アレイ（ａ）全面
に投影する機能を有する。（図７参照）
【００３８】投影ユニット（ｃ）としては、ＨＯＥ（Ho
lographic Optical Element ；ホログラフィック光学素
子）やレンズ等が用いられる。
lographic Optical Element ；ホログラフィック光学素
子）やレンズ等が用いられる。
【００３９】
【作用】光変調ユニットを回折格子アレイから離して配
置し、前記ユニットを透過したパターン光を前記アレイ
に投影させる構成をとることにより、光変調ユニットの
大きさ（面積・厚さ共に）に関して格別の制約を受ける
ことがない。
置し、前記ユニットを透過したパターン光を前記アレイ
に投影させる構成をとることにより、光変調ユニットの
大きさ（面積・厚さ共に）に関して格別の制約を受ける
ことがない。
【００４０】つまり、面積については、回折格子アレイ
上のサブセルと対応できる分解能さえあれば、前記アレ
イと等しい面積である必要がない。
上のサブセルと対応できる分解能さえあれば、前記アレ
イと等しい面積である必要がない。
【００４１】厚さについては、回折格子アレイと光変調
ユニットとを近接させる必要がないため、前記ユニット
として、厚いものを用いることができる。
ユニットとを近接させる必要がないため、前記ユニット
として、厚いものを用いることができる。
【００４２】投影ユニットとしてＨＯＥ（または凹面
鏡）を用いると、前記ユニットの薄型化が可能であり、
表示装置全体の軽量化・小型化が可能となる。
鏡）を用いると、前記ユニットの薄型化が可能であり、
表示装置全体の軽量化・小型化が可能となる。
【００４３】また、請求項４において、回折格子アレイ
と光変調ユニットと投影ユニットとの配置関係を、下記
条件を満たすようにすることで、光変調ユニットを透過
したパターン光を回折格子アレイ上に結像させることが
でき、不要な散乱光等の拡がりを抑えることができる。 １／Ｆ＝１／ｆａ＋１／ｆｂ （但し、ｆａ：光変調ユニットと投影ユニットとの距
離。ｆｂ：投影ユニットと回折格子アレイとの距離。
Ｆ：投影ユニットが有する固有の焦点距離。）
と光変調ユニットと投影ユニットとの配置関係を、下記
条件を満たすようにすることで、光変調ユニットを透過
したパターン光を回折格子アレイ上に結像させることが
でき、不要な散乱光等の拡がりを抑えることができる。 １／Ｆ＝１／ｆａ＋１／ｆｂ （但し、ｆａ：光変調ユニットと投影ユニットとの距
離。ｆｂ：投影ユニットと回折格子アレイとの距離。
Ｆ：投影ユニットが有する固有の焦点距離。）
【００４４】また、請求項６において、照明光の収束成
分のみを通過させる開口（アパーチャー）を有する遮光
手段（マスク）を配置することによって、不要な散乱光
等による悪影響を最小限に抑えることができ、回折格子
アレイに入射する光のうち、光変調ユニットを透過した
パターン光以外の成分をほぼカットできる。
分のみを通過させる開口（アパーチャー）を有する遮光
手段（マスク）を配置することによって、不要な散乱光
等による悪影響を最小限に抑えることができ、回折格子
アレイに入射する光のうち、光変調ユニットを透過した
パターン光以外の成分をほぼカットできる。
【００４５】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
してさらに詳細に説明する。
してさらに詳細に説明する。
【００４６】＜投影ユニットとしてＨＯＥを用いた実施
例（図７）＞点光源１から発した照明光は球面状に発散
した後、レンズ２によって収束光となり、収束しながら
光変調ユニット３（図では、空間変調素子と表示＝液晶
パネル）に入射する。
例（図７）＞点光源１から発した照明光は球面状に発散
した後、レンズ２によって収束光となり、収束しながら
光変調ユニット３（図では、空間変調素子と表示＝液晶
パネル）に入射する。
【００４７】光変調ユニット３では、入射光の強度を領
域毎に変調制御し、視差画像を構成するパターン光を、
表示する画像の変更に応じて選択的に透過させる。
域毎に変調制御し、視差画像を構成するパターン光を、
表示する画像の変更に応じて選択的に透過させる。
【００４８】光変調ユニット３を透過したパターン光
は、さらに収束しながら、その収束点（焦点位置）に配
置されたマスクのアパーチャー４を通過する。
は、さらに収束しながら、その収束点（焦点位置）に配
置されたマスクのアパーチャー４を通過する。
【００４９】アパーチャー４を通過したパターン光は、
再度球面状に発散しながら、ＨＯＥ５に入射することに
なる。
再度球面状に発散しながら、ＨＯＥ５に入射することに
なる。
【００５０】ＨＯＥ５として、焦点距離Ｆの球面発散光
を平行光に変換する機能があるものを用いた場合、図示
のように、収束点からＨＯＥまでの距離と焦点距離Ｆを
等しくすれば、回折格子アレイ６には平行光が入射する
ことになる。
を平行光に変換する機能があるものを用いた場合、図示
のように、収束点からＨＯＥまでの距離と焦点距離Ｆを
等しくすれば、回折格子アレイ６には平行光が入射する
ことになる。
【００５１】この際、特に、光変調ユニット３とＨＯＥ
５との距離ｆａと、ＨＯＥ５と回折格子アレイ６との距
離ｆｂと、ＨＯＥ５固有の焦点距離Ｆとが、次のような
配置関係になっている場合に、光変調ユニット３を透過
したパターン光が回折格子アレイ６上に結像される。 １／Ｆ＝１／ｆａ＋１／ｆｂ
５との距離ｆａと、ＨＯＥ５と回折格子アレイ６との距
離ｆｂと、ＨＯＥ５固有の焦点距離Ｆとが、次のような
配置関係になっている場合に、光変調ユニット３を透過
したパターン光が回折格子アレイ６上に結像される。 １／Ｆ＝１／ｆａ＋１／ｆｂ
【００５２】この場合、回折格子アレイ６と光変調ユニ
ット３上の対応する位置とは１：１の関係にあるため、
ＨＯＥ５による拡大率分だけ拡大した光変調ユニット３
（すなわち、回折格子アレイ６と光変調ユニットとの面
積が等しい場合）を回折格子アレイ６上に（距離＝０で
密接させて）配置した場合と近い状況になる。
ット３上の対応する位置とは１：１の関係にあるため、
ＨＯＥ５による拡大率分だけ拡大した光変調ユニット３
（すなわち、回折格子アレイ６と光変調ユニットとの面
積が等しい場合）を回折格子アレイ６上に（距離＝０で
密接させて）配置した場合と近い状況になる。
【００５３】アパーチャー４がない場合、散乱光等の成
分が回折格子アレイ６に入射してしまい、観察時の像の
ノイズやボケを生じてしまう。
分が回折格子アレイ６に入射してしまい、観察時の像の
ノイズやボケを生じてしまう。
【００５４】アパーチャー４を配置した場合、アパーチ
ャー４で散乱光等の大部分を除いているので、平行光成
分に対する散乱光等の比率は低くなり、回折格子アレイ
６には、ＨＯＥ５で投影されるパターン光（平行光）だ
けが入射し、観察時のＳ／Ｎ等が改善され、視差画像同
士の交じりも低減することができる。
ャー４で散乱光等の大部分を除いているので、平行光成
分に対する散乱光等の比率は低くなり、回折格子アレイ
６には、ＨＯＥ５で投影されるパターン光（平行光）だ
けが入射し、観察時のＳ／Ｎ等が改善され、視差画像同
士の交じりも低減することができる。
【００５５】回折格子アレイ６が、図４・図６に示すよ
うな、曲線の回折格子を等間隔に並べてなる回折格子セ
ルを複数個配列したものである場合について、各セルを
各視差方向に対応する領域（サブセル）に分けて考え
る。
うな、曲線の回折格子を等間隔に並べてなる回折格子セ
ルを複数個配列したものである場合について、各セルを
各視差方向に対応する領域（サブセル）に分けて考え
る。
【００５６】各サブセルに平行光を入射すると、それぞ
れ特定方向に光を回折する。すなわち、各サブセルは視
差方向に対応させることができる。
れ特定方向に光を回折する。すなわち、各サブセルは視
差方向に対応させることができる。
【００５７】例えば、３次元物体を右方向から撮影した
画像を、右方向に光を回折するサブセルで表示し、左方
向から撮影した画像を、左方向に光を回折するサブセル
で表示する。
画像を、右方向に光を回折するサブセルで表示し、左方
向から撮影した画像を、左方向に光を回折するサブセル
で表示する。
【００５８】この際、回折格子アレイ６全体を右方向か
ら観察すると、３次元物体を右方向から撮影した画像が
観察でき、左方向から観察すると、３次元物体を左方向
から撮影した画像が観察できる。従って、両眼視差によ
る立体像の観察が可能となる。（図９参照）
ら観察すると、３次元物体を右方向から撮影した画像が
観察でき、左方向から観察すると、３次元物体を左方向
から撮影した画像が観察できる。従って、両眼視差によ
る立体像の観察が可能となる。（図９参照）
【００５９】実際にサブセルで画像を表示するには、回
折格子アレイ６上の各サブセルに対応する位置の光変調
ユニット３の部分の光透過率等を制御すれば良い。
折格子アレイ６上の各サブセルに対応する位置の光変調
ユニット３の部分の光透過率等を制御すれば良い。
【００６０】上記実施例では、投影ユニットとしてＨＯ
Ｅを用いた場合についてのみの説明であったが、他の投
影ユニットとしてレンズを用いた場合（図10）や凹面鏡
を用いた場合（図11）でも上記と同様のことが言える。
Ｅを用いた場合についてのみの説明であったが、他の投
影ユニットとしてレンズを用いた場合（図10）や凹面鏡
を用いた場合（図11）でも上記と同様のことが言える。
【００６１】
【発明の効果】回折格子アレイと空間変調素子（液晶パ
ネル）の面積を１：１で対応させなくても良いため、大
面積の表示装置を作製しようとする場合でも、液晶パネ
ルが大面積になり、その駆動機構や照明光源等の各種機
構も大がかりになることを伴うことがなく、装置構成上
の各種制約が除かれる。
ネル）の面積を１：１で対応させなくても良いため、大
面積の表示装置を作製しようとする場合でも、液晶パネ
ルが大面積になり、その駆動機構や照明光源等の各種機
構も大がかりになることを伴うことがなく、装置構成上
の各種制約が除かれる。
【００６２】従って、表示装置全体の軽量化・小型化が
可能となり、しかも高品質の立体像表示が実現される。
可能となり、しかも高品質の立体像表示が実現される。
【００６３】
【図１】回折格子アレイを用いた視差画像表示の概念を
示す説明図。
示す説明図。
【図２】回折格子セルの観察方法の説明図。
【図３】回折格子セルの拡大図。
【図４】回折格子が曲線である回折格子セルの拡大図。
【図５】領域分割した回折格子セルを用いた視差画像表
示を示す説明図。
示を示す説明図。
【図６】回折格子セルと回折格子アレイとの関係を示す
説明図。
説明図。
【図７】本発明の立体像表示装置の構成例を示す概要
図。
図。
【図８】従来の立体像表示装置の構成例を示す概要図。
【図９】視差画像とサブセルの対応関係を示す説明図。
【図１０】本発明の立体像表示装置の他の構成例を示す
概要図。
概要図。
【図１１】本発明の立体像表示装置の他の構成例を示す
概要図。
概要図。
15…回折格子アレイ 16…回折格子セル 18…回折格子 91…照明光 92…１次回折光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 27/22 G02F 1/13 505 G02B 5/18
Claims (6)
- 【請求項１】両眼視差による立体像を表示する装置にお
いて、少なくとも、 （ａ）曲線を等間隔で並べて構成され、その曲線の方向
・ピッチに応じた方向に光を回折する回折格子からな
り、表示する立体像を構成する視差画像の数に対応し
て、各視差方向に光を回折する領域毎に分割した画像
を、表示画像単位とし、前記回折格子からなるセルを、
基板表面に複数個配列してなる回折格子アレイ、 （ｂ）光源から発した光の強度を、表示する立体像を構
成する視差画像に基づき、前記アレイ（ａ）の分割領域
と１：１で対応するように領域毎に変調制御し、視差画
像を構成するパターン光として選択的に透過させる機能
を有し、前記アレイ（ａ）よりも小面積である光変調ユ
ニット、 （ｃ）前記光変調ユニット（ｂ）を透過したパターン光
を、前記アレイ（ａ）の全面に平行光として投影する投
影ユニット、 の構成を備えた立体像表示装置。 - 【請求項２】投影ユニットとして、ホログラフィック光
学素子を用いることを特徴とする請求項１記載の立体像
表示装置。 - 【請求項３】投影ユニットとして、凹面鏡を用いること
を特徴とする請求項１記載の立体像表示装置。 - 【請求項４】回折格子アレイ（ａ）と光変調ユニット
（ｂ）と投影ユニット（ｃ）との配置関係が、下記条件
を満たすことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか
に記載の立体像表示装置。 １／Ｆ＝１／ｆａ＋１／ｆｂ （但し、ｆａ：光変調ユニットと投影ユニットとの距
離。ｆｂ：投影ユニットと回折格子アレイとの距離。
Ｆ：投影ユニットが有する固有の焦点距離。） - 【請求項５】光源から発して拡がる光が、光学系により
収束しながら光変調ユニット（ｂ）に入射する構成であ
る請求項１〜請求項４の何れかに記載の立体像表示装
置。 - 【請求項６】収束しながら光変調ユニット（ｂ）に入射
し、透過したパターン光が、焦点位置を通過した後、球
面状に拡がりながら投影ユニット（ｃ）に入射する照明
光の光路中で、前記焦点位置に、前記パターン光のみを
通過させる開口を有する遮光手段を配置することを特徴
とする請求項５に記載の立体像表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28981194A JP3248371B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 立体像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28981194A JP3248371B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 立体像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08146349A JPH08146349A (ja) | 1996-06-07 |
| JP3248371B2 true JP3248371B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=17748081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28981194A Expired - Fee Related JP3248371B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 立体像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3248371B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006155292A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Toppan Printing Co Ltd | 回折格子を有する情報記録媒体および情報記録媒体の隠蔽情報認証装置 |
| JP4760141B2 (ja) * | 2005-05-30 | 2011-08-31 | 凸版印刷株式会社 | 情報記録媒体及び情報記録媒体の秘匿情報検知装置 |
| KR100975349B1 (ko) * | 2007-11-16 | 2010-08-11 | 강원대학교산학협력단 | 3차원 영상 구현 시스템 및 그 방법 |
| JP5360007B2 (ja) * | 2010-07-21 | 2013-12-04 | Ｔｄｋ株式会社 | 表示器および表示装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2745902B2 (ja) * | 1991-01-29 | 1998-04-28 | 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 |
| JP2586230B2 (ja) * | 1991-04-11 | 1997-02-26 | 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 |
| JP3341342B2 (ja) * | 1993-03-26 | 2002-11-05 | 凸版印刷株式会社 | 回折格子アレイおよびそれを用いた立体像表示装置 |
| JPH07281144A (ja) * | 1994-03-29 | 1995-10-27 | Fujitsu Ltd | 立体表示装置 |
-
1994
- 1994-11-24 JP JP28981194A patent/JP3248371B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08146349A (ja) | 1996-06-07 |
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