JP3274802B2 - 三次元像投写装置 - Google Patents
三次元像投写装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三次元像を拡大投
写する三次元像投写装置に関するものである。
写する三次元像投写装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の三次元像投写装置においては、特
開平５−１０７５０４号公報、特公昭５０−３８０３２
号公報、SPIE Vol.120 Three-Dimensional Imaging(197
7)『PROGRESS ON THE HOLOGRAPHIC MOVIE PROCESS IN T
HE USSR』等に開示されている。
開平５−１０７５０４号公報、特公昭５０−３８０３２
号公報、SPIE Vol.120 Three-Dimensional Imaging(197
7)『PROGRESS ON THE HOLOGRAPHIC MOVIE PROCESS IN T
HE USSR』等に開示されている。
【０００３】図９は、特開平５−１０７５０４号公報に
開示された三次元像表示装置の構成図である。図９に示
すように、この装置は、水平方向に並んだ複数のＬＣＤ
１００、複数の投写レンズ１０１、及びフレネルレンズ
１０２から成るプロジェクターから発せられたそれぞれ
の視差像が、凸面鏡１０３を介して、レンチキュラーレ
ンズと拡散反射面とから成る再帰性反射スクリーン１０
４に投写され、立体像が視認されるものである。そし
て、この装置によって得られる三次元像は、左右の眼で
異なる視差像を視認するいわゆるステレオグラムであ
る。また、特公昭５０−３８０３２号公報に開示された
三次元像表示装置は、特開平５−１０７５０４号公報に
開示された三次元像表示装置に用いられている再帰性反
射スクリーン１０４に、ホログラムから再生される三次
元の実像を投写レンズによって投写したものである。
開示された三次元像表示装置の構成図である。図９に示
すように、この装置は、水平方向に並んだ複数のＬＣＤ
１００、複数の投写レンズ１０１、及びフレネルレンズ
１０２から成るプロジェクターから発せられたそれぞれ
の視差像が、凸面鏡１０３を介して、レンチキュラーレ
ンズと拡散反射面とから成る再帰性反射スクリーン１０
４に投写され、立体像が視認されるものである。そし
て、この装置によって得られる三次元像は、左右の眼で
異なる視差像を視認するいわゆるステレオグラムであ
る。また、特公昭５０−３８０３２号公報に開示された
三次元像表示装置は、特開平５−１０７５０４号公報に
開示された三次元像表示装置に用いられている再帰性反
射スクリーン１０４に、ホログラムから再生される三次
元の実像を投写レンズによって投写したものである。
【０００４】図１０及び図１１は、SPIE Vol.120 Three
-Dimensional Imaging(1977)『PROGRESS ON THE HOLOGR
APHIC MOVIE PROCESS IN THE USSR』に開示された三次
元像投写装置の構成図である。図１０に示すように、こ
の装置は、三次元物体（本文献では、光源２００により
ホログラム２０１から再生される実像であるホログラム
再生像２０２）を、凹面鏡の多重ホログラムから成るス
クリーン２０３に、Ａの位置から投写レンズ２０４を用
いて投写している。この装置によって形成される三次元
像は、物体の実像２０５であり、完全な三次元像であ
る。また、この装置は、１枚のホログラムに凹面鏡を多
重に記録しているので、多重に記録した分の人数による
観察が可能となっている。図１０では、凹面鏡のホログ
ラムを２重に記録しているので、図１０中のＢとＣの観
察窓から、観察者の目２０６、２０７の位置で、三次元
像を観察することができる。
-Dimensional Imaging(1977)『PROGRESS ON THE HOLOGR
APHIC MOVIE PROCESS IN THE USSR』に開示された三次
元像投写装置の構成図である。図１０に示すように、こ
の装置は、三次元物体（本文献では、光源２００により
ホログラム２０１から再生される実像であるホログラム
再生像２０２）を、凹面鏡の多重ホログラムから成るス
クリーン２０３に、Ａの位置から投写レンズ２０４を用
いて投写している。この装置によって形成される三次元
像は、物体の実像２０５であり、完全な三次元像であ
る。また、この装置は、１枚のホログラムに凹面鏡を多
重に記録しているので、多重に記録した分の人数による
観察が可能となっている。図１０では、凹面鏡のホログ
ラムを２重に記録しているので、図１０中のＢとＣの観
察窓から、観察者の目２０６、２０７の位置で、三次元
像を観察することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平５−１０７５０４号公報に開示された従来技術
は、原理的にステレオグラムによる立体視なので、視差
を利用したものであり、他の立体視機構である調節等の
機能を用いていないため、眼が疲労し長時間の視認が出
来ないという問題点があった。
特開平５−１０７５０４号公報に開示された従来技術
は、原理的にステレオグラムによる立体視なので、視差
を利用したものであり、他の立体視機構である調節等の
機能を用いていないため、眼が疲労し長時間の視認が出
来ないという問題点があった。
【０００６】また、上記の特公昭５０−３８０３２号公
報に開示された従来技術は、ホログラムの実像を投写レ
ンズで投写しているが、ホログラムの実像が遠近裏がえ
し（奥行き反転）となるので、再帰性反射スクリーンに
投写することによって正しい三次元像に変換している。
このような装置では、ホログラムの実像を投写する場合
には問題はないが、被投写物体が実在する物体であった
り、ホログラム以外の三次元像表示装置によって表示さ
れた奥行きが正しい（ホログラムの再生実像のように奥
行き反転が起こっていない）三次元像を投写すると、投
写像は奥行きが反転してしまうという問題があった。
報に開示された従来技術は、ホログラムの実像を投写レ
ンズで投写しているが、ホログラムの実像が遠近裏がえ
し（奥行き反転）となるので、再帰性反射スクリーンに
投写することによって正しい三次元像に変換している。
このような装置では、ホログラムの実像を投写する場合
には問題はないが、被投写物体が実在する物体であった
り、ホログラム以外の三次元像表示装置によって表示さ
れた奥行きが正しい（ホログラムの再生実像のように奥
行き反転が起こっていない）三次元像を投写すると、投
写像は奥行きが反転してしまうという問題があった。
【０００７】そして、上記のSPIE Vol.120 Three-Dimen
sional Imaging(1977)『PROGRESS ON THE HOLOGRAPHIC
MOVIE PROCESS IN THE USSR』に開示された従来技術
は、物体の実像を見ているため全ての立体視機構を用い
ているので、眼の疲労は起こりにくいが、視域が狭く三
次元像の全視野を観察できる範囲が限られていた。その
装置で視域をひろげるためには、投写レンズの口径を大
きくすることが考えられるが、レンズの製作上困難であ
る。また、図１１に示すように、凹面鏡（図１１では凹
面鏡として凹面鏡のホログラム２０３を用いている）で
投写レンズ２０８を拡大結像すればよいが、観察者２０
９の観察位置が凹面鏡（凹面鏡のホログラム２０３）か
ら離れてしまい、狭い場所では使えないものとなってし
まう。なお、図１１において、三次元物体２１０は、光
源２００に照射され、投写レンズ２０４により、凹面鏡
のホログラム（ホログラムスクリーン）２０３に投写さ
れるものである。
sional Imaging(1977)『PROGRESS ON THE HOLOGRAPHIC
MOVIE PROCESS IN THE USSR』に開示された従来技術
は、物体の実像を見ているため全ての立体視機構を用い
ているので、眼の疲労は起こりにくいが、視域が狭く三
次元像の全視野を観察できる範囲が限られていた。その
装置で視域をひろげるためには、投写レンズの口径を大
きくすることが考えられるが、レンズの製作上困難であ
る。また、図１１に示すように、凹面鏡（図１１では凹
面鏡として凹面鏡のホログラム２０３を用いている）で
投写レンズ２０８を拡大結像すればよいが、観察者２０
９の観察位置が凹面鏡（凹面鏡のホログラム２０３）か
ら離れてしまい、狭い場所では使えないものとなってし
まう。なお、図１１において、三次元物体２１０は、光
源２００に照射され、投写レンズ２０４により、凹面鏡
のホログラム（ホログラムスクリーン）２０３に投写さ
れるものである。
【０００８】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであって、視野が広く、実像視認タイ
プなので眼の疲労が起きにくく、コンパクトな三次元像
投写装置を提供することを目的とする。
めになされたものであって、視野が広く、実像視認タイ
プなので眼の疲労が起きにくく、コンパクトな三次元像
投写装置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】上記目的を解決するため
に、本発明では、三次元像を拡大投写する投写レンズ
と、その投写レンズの拡大虚像を形成する第１の凹面鏡
と、投写レンズの実像を形成する第２の凹面鏡とから三
次元像投写装置を構成している。
に、本発明では、三次元像を拡大投写する投写レンズ
と、その投写レンズの拡大虚像を形成する第１の凹面鏡
と、投写レンズの実像を形成する第２の凹面鏡とから三
次元像投写装置を構成している。
【００１０】さらに、本発明では、上記の三次元像投写
装置において、第１の凹面鏡を第１のホログラムから構
成し、第２の凹面鏡を第２のホログラムから構成してい
る。
装置において、第１の凹面鏡を第１のホログラムから構
成し、第２の凹面鏡を第２のホログラムから構成してい
る。
【００１１】また、本発明では、上記の三次元像投写装
置において、投写レンズの虚像を第２の凹面鏡の曲率中
心の位置にしている。
置において、投写レンズの虚像を第２の凹面鏡の曲率中
心の位置にしている。
【００１２】さらに、本発明では、上記の三次元像投写
装置において、第１のホログラムと第２のホログラムと
を密着させて構成している。
装置において、第１のホログラムと第２のホログラムと
を密着させて構成している。
【００１３】本発明の三次元像投写装置では、投写レン
ズが物体の拡大虚像を投写レンズの物空間側に形成する
ように働き、第１の凹面鏡が投写レンズからの拡大虚像
と投写レンズによる物体の拡大虚像との両拡大虚像を第
１の凹面鏡の曲率中心逆側に形成するように働き、第２
の凹面鏡が第１の凹面鏡によって形成された物体の拡大
虚像と投写レンズの拡大虚像とに対して第２の凹面鏡の
曲率中心側にそれぞれの実像を形成するように働く。
ズが物体の拡大虚像を投写レンズの物空間側に形成する
ように働き、第１の凹面鏡が投写レンズからの拡大虚像
と投写レンズによる物体の拡大虚像との両拡大虚像を第
１の凹面鏡の曲率中心逆側に形成するように働き、第２
の凹面鏡が第１の凹面鏡によって形成された物体の拡大
虚像と投写レンズの拡大虚像とに対して第２の凹面鏡の
曲率中心側にそれぞれの実像を形成するように働く。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明による第
１の実施形態の三次元像投写装置の概略を示す説明図で
ある。 図１に示すように、この三次元像投写装置１
は、投写レンズ２と第１の凹面鏡３と第２の凹面鏡４と
によって構成されており、被投写物体５からの光線が主
光線８の光路を通り第２の凹面鏡４の曲率中心方向に拡
大された被投写物体の実像６と投写レンズの実像７とを
結んでおり、投写レンズの実像７の領域を通して被投写
物体の実像６を観察することができるものである。
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明による第
１の実施形態の三次元像投写装置の概略を示す説明図で
ある。 図１に示すように、この三次元像投写装置１
は、投写レンズ２と第１の凹面鏡３と第２の凹面鏡４と
によって構成されており、被投写物体５からの光線が主
光線８の光路を通り第２の凹面鏡４の曲率中心方向に拡
大された被投写物体の実像６と投写レンズの実像７とを
結んでおり、投写レンズの実像７の領域を通して被投写
物体の実像６を観察することができるものである。
【００１５】図２は、第１の実施形態の三次元像投写装
置の光学系による光線追跡シミュレーションの一例であ
る。図２から分かるように、図示しない光源によって照
明された被投写物体５から広がる光線が、投写レンズ２
を通り、第１の凹面鏡３と第２の凹面鏡４とによって反
射され、被投写物体の実像６と投写レンズの実像７とが
結ばれており、観察者は投写レンズの実像７の範囲から
観察すれば拡大された被投写物体の実像６の全視野を観
察することができる。
置の光学系による光線追跡シミュレーションの一例であ
る。図２から分かるように、図示しない光源によって照
明された被投写物体５から広がる光線が、投写レンズ２
を通り、第１の凹面鏡３と第２の凹面鏡４とによって反
射され、被投写物体の実像６と投写レンズの実像７とが
結ばれており、観察者は投写レンズの実像７の範囲から
観察すれば拡大された被投写物体の実像６の全視野を観
察することができる。
【００１６】次に、図３を参照して、第１の実施形態の
三次元像投写装置の構成要素の位置関係と作られる像の
位置と像の倍率を説明する。投写レンズ２は焦点距離ｆ
であり、被投写物体５と投写レンズ２の間隔Ｌ１はこの
焦点距離ｆより小さくする。被投写物体５はこの投写レ
ンズ２を通ることにより投写レンズ２の後方、下式
（１）に示すＬ４の位置に被投写物体の虚像９を結ぶ。
三次元像投写装置の構成要素の位置関係と作られる像の
位置と像の倍率を説明する。投写レンズ２は焦点距離ｆ
であり、被投写物体５と投写レンズ２の間隔Ｌ１はこの
焦点距離ｆより小さくする。被投写物体５はこの投写レ
ンズ２を通ることにより投写レンズ２の後方、下式
（１）に示すＬ４の位置に被投写物体の虚像９を結ぶ。
【００１７】Ｌ4＝Ｌ1×ｆ／（ｆ−Ｌ1） …（１） 第１の凹面鏡３は曲率半径Ｒ１であり、被投写物体の虚
像９からの距離Ｌ４＋Ｌ２がＲ１よりも小さくなるよう
に、投写レンズ２からＬ２の距離を離して配置される。
この第１の凹面鏡３によって、投写レンズ２と被投写物
体の虚像９の虚像が第１の凹面鏡３の裏面にそれぞれ、
第１の凹面鏡３からＬ３、Ｌ５の距離の場所に結ばれ
る。Ｌ３とＬ５の値は下式（２）及び（３）に示す。
像９からの距離Ｌ４＋Ｌ２がＲ１よりも小さくなるよう
に、投写レンズ２からＬ２の距離を離して配置される。
この第１の凹面鏡３によって、投写レンズ２と被投写物
体の虚像９の虚像が第１の凹面鏡３の裏面にそれぞれ、
第１の凹面鏡３からＬ３、Ｌ５の距離の場所に結ばれ
る。Ｌ３とＬ５の値は下式（２）及び（３）に示す。
【００１８】 Ｌ3＝Ｌ2×Ｒ1／（Ｒ1−２×Ｌ2） …（２） Ｌ5＝Ｒ1×（Ｌ2＋Ｌ4）／［Ｒ1−２×（Ｌ2＋Ｌ4）］ …（３） 第２の凹面鏡４は曲率半径Ｒ２であり、投写レンズの虚
像１０を等倍に第２の凹面鏡４の手前Ｌ８の位置に結像
する。したがって、投写レンズの虚像１０と第２の凹面
鏡４の距離Ｌ６と第２の凹面鏡４と投写レンズの実像７
の距離Ｌ８は第２の凹面鏡４の曲率半径Ｒ２に等しくす
る。すなわち、下式（４）のような関係になる。
像１０を等倍に第２の凹面鏡４の手前Ｌ８の位置に結像
する。したがって、投写レンズの虚像１０と第２の凹面
鏡４の距離Ｌ６と第２の凹面鏡４と投写レンズの実像７
の距離Ｌ８は第２の凹面鏡４の曲率半径Ｒ２に等しくす
る。すなわち、下式（４）のような関係になる。
【００１９】Ｌ6＝Ｌ8＝Ｒ2 …（４） つまり、投写射レンズの虚像１０が第２の凹面鏡４の曲
率中心の位置にくるように、第２の凹面鏡４を配置す
る。
率中心の位置にくるように、第２の凹面鏡４を配置す
る。
【００２０】また、第２の凹面鏡４による被投写物体の
虚像１１の実像７は第２の凹面鏡４から、Ｌ７離れた所
につくられ、下式（５）のようになる。
虚像１１の実像７は第２の凹面鏡４から、Ｌ７離れた所
につくられ、下式（５）のようになる。
【００２１】 Ｌ7＝[２×(Ｌ6＋Ｌ5−Ｌ3)−Ｒ2]／[Ｒ2×(Ｌ6＋Ｌ5−Ｌ3)] …（５） 次に、被投写物体の実像６と観察視域である投写レンズ
の実像７の倍率について説明する。投写レンズ２は第１
の凹面鏡３によってＬ5／Ｌ2倍に拡大され、第２の凹面
鏡４によっては等倍になるので、トータルとしてＬ5／
Ｌ2倍に拡大される。また、被投写物体５は投写レンズ
２によってＬ4／Ｌ1倍に、第１の凹面鏡３によって、Ｌ
5／（Ｌ2＋Ｌ4）倍に、第２の凹面鏡４によってＬ7／
（Ｌ5−Ｌ3＋Ｌ6）倍になり、トータルとして、Ｌ4×Ｌ
5×Ｌ7／［Ｌ1×（Ｌ2＋Ｌ4）×（Ｌ5−Ｌ3＋Ｌ6）］倍
となる。
の実像７の倍率について説明する。投写レンズ２は第１
の凹面鏡３によってＬ5／Ｌ2倍に拡大され、第２の凹面
鏡４によっては等倍になるので、トータルとしてＬ5／
Ｌ2倍に拡大される。また、被投写物体５は投写レンズ
２によってＬ4／Ｌ1倍に、第１の凹面鏡３によって、Ｌ
5／（Ｌ2＋Ｌ4）倍に、第２の凹面鏡４によってＬ7／
（Ｌ5−Ｌ3＋Ｌ6）倍になり、トータルとして、Ｌ4×Ｌ
5×Ｌ7／［Ｌ1×（Ｌ2＋Ｌ4）×（Ｌ5−Ｌ3＋Ｌ6）］倍
となる。
【００２２】以上説明した計算を具体的に、投写レンズ
２の焦点距離ｆを３００ｍｍ、第１と第２の凹面鏡３、
４の曲率半径Ｒ１、Ｒ２を１１００ｍｍとし、Ｌ１を１
００ｍｍ、Ｌ２を２７５ｍｍとして行うと、１．９４倍
に拡大された被投写物体の実像６が第２の凹面鏡４から
７１１ｍｍ離れた所に形成され、２倍に拡大された観察
領域である投写レンズの実像６が第２の凹面鏡４から１
１００ｍｍ離れた所に形成される。
２の焦点距離ｆを３００ｍｍ、第１と第２の凹面鏡３、
４の曲率半径Ｒ１、Ｒ２を１１００ｍｍとし、Ｌ１を１
００ｍｍ、Ｌ２を２７５ｍｍとして行うと、１．９４倍
に拡大された被投写物体の実像６が第２の凹面鏡４から
７１１ｍｍ離れた所に形成され、２倍に拡大された観察
領域である投写レンズの実像６が第２の凹面鏡４から１
１００ｍｍ離れた所に形成される。
【００２３】以上説明したように、第１の実施形態の三
次元像投写装置によれば、物体と観察領域を拡大投写す
る場合に、投写レンズの虚像１０が第２の凹面鏡４の曲
率中心になるように配置されているので、被投写物体の
実像とその観察領域が第２の凹面鏡４から著しく離れる
ということがない。また、反射鏡を用いているので色収
差がなく、色収差の少ない投写レンズを用いることでカ
ラー化にも対応できる。
次元像投写装置によれば、物体と観察領域を拡大投写す
る場合に、投写レンズの虚像１０が第２の凹面鏡４の曲
率中心になるように配置されているので、被投写物体の
実像とその観察領域が第２の凹面鏡４から著しく離れる
ということがない。また、反射鏡を用いているので色収
差がなく、色収差の少ない投写レンズを用いることでカ
ラー化にも対応できる。
【００２４】次いで、第２の実施形態として、上記第１
の実施形態の凹面鏡に代えて、凹面鏡の機能を果たすホ
ログラムを用いたものについて説明する。なお、本実施
形態における構成物の配置は、上記第１の実施形態の配
置関係と同じである。
の実施形態の凹面鏡に代えて、凹面鏡の機能を果たすホ
ログラムを用いたものについて説明する。なお、本実施
形態における構成物の配置は、上記第１の実施形態の配
置関係と同じである。
【００２５】図４は、図１、図２、及び図３で説明した
第１の実施形態における第１の凹面鏡３の機能を果たす
ホログラムを作成するための光学系の概略を示す図であ
る。第１の実施形態の第１の凹面鏡３の作用は虚像形成
であるので、図４に示すように感光材料３２の両側か
ら、発散光２８、３１をそれぞれ入射させることによっ
て作成される。すなわち、レーザ光源２０から発せられ
た光束２１がビームスプリッタ２２により光束２３及び
光束２４に分割され、光束２３はミラー２５及びミラー
２６を介し、対物レンズ２７により拡げられて発散光２
８となり感光材料３２の一方を照射し、光束２４はミラ
ー２９を介し、対物レンズ３０により拡げられ発散光３
１となり感光材料３２の他方を照射するとによって、感
光材料３２がホログラムとして作成されものである。こ
こで、対物レンズ３０の位置は図３の投写レンズ２と被
投写物体の虚像９の間であり、対物レンズ２７の位置は
投写レンズの虚像１０と被投写物体の虚像１１の間であ
る。
第１の実施形態における第１の凹面鏡３の機能を果たす
ホログラムを作成するための光学系の概略を示す図であ
る。第１の実施形態の第１の凹面鏡３の作用は虚像形成
であるので、図４に示すように感光材料３２の両側か
ら、発散光２８、３１をそれぞれ入射させることによっ
て作成される。すなわち、レーザ光源２０から発せられ
た光束２１がビームスプリッタ２２により光束２３及び
光束２４に分割され、光束２３はミラー２５及びミラー
２６を介し、対物レンズ２７により拡げられて発散光２
８となり感光材料３２の一方を照射し、光束２４はミラ
ー２９を介し、対物レンズ３０により拡げられ発散光３
１となり感光材料３２の他方を照射するとによって、感
光材料３２がホログラムとして作成されものである。こ
こで、対物レンズ３０の位置は図３の投写レンズ２と被
投写物体の虚像９の間であり、対物レンズ２７の位置は
投写レンズの虚像１０と被投写物体の虚像１１の間であ
る。
【００２６】このように記録されたホログラム３３は、
リップマン反射型ホログラムとなり、図５に示すよう
に、第１の凹面鏡３と同様にホログラム３３の手前にあ
る物体３４を、ホログラム３３の後方に虚像３５として
結像する作用をもつものである。
リップマン反射型ホログラムとなり、図５に示すよう
に、第１の凹面鏡３と同様にホログラム３３の手前にあ
る物体３４を、ホログラム３３の後方に虚像３５として
結像する作用をもつものである。
【００２７】図６は、図１、図２、及び図３で説明した
第１の実施形態における第２の凹面鏡４の機能を果たす
ホログラムを作成するための光学系の概略を示す図であ
る。第２の凹面鏡４の作用は実像形成であるので、図６
に示すように、感光材料３８の両側から集束光３７と発
散光３９をそれぞれ入射させることによって作成され
る。すなわち、レーザ光源２０から発せられた光束２１
がビームスプリッタ２２により光束２３及び光束２４に
分割され、光束２３はミラー２５及びミラー２６を介
し、対物レンズ２７により拡げられて発散光３９となり
感光材料３８の一方を照射し、光束２４はミラー２９を
介し、対物レンズ３０により拡げられた後レンズ３６に
より集束され集束光３７となり感光材料３８の他方を照
射するとによって、感光材料３８がホログラムとして作
成されものである。ここで、対物レンズ２７の位置は図
３の投写レンズの虚像１０と被投写物体の虚像１１の間
であり、対物レンズ３０とレンズ３６は集束光３７の集
光点が被投写物体の実像６と投写レンズの実像７の間に
なるように配置する。
第１の実施形態における第２の凹面鏡４の機能を果たす
ホログラムを作成するための光学系の概略を示す図であ
る。第２の凹面鏡４の作用は実像形成であるので、図６
に示すように、感光材料３８の両側から集束光３７と発
散光３９をそれぞれ入射させることによって作成され
る。すなわち、レーザ光源２０から発せられた光束２１
がビームスプリッタ２２により光束２３及び光束２４に
分割され、光束２３はミラー２５及びミラー２６を介
し、対物レンズ２７により拡げられて発散光３９となり
感光材料３８の一方を照射し、光束２４はミラー２９を
介し、対物レンズ３０により拡げられた後レンズ３６に
より集束され集束光３７となり感光材料３８の他方を照
射するとによって、感光材料３８がホログラムとして作
成されものである。ここで、対物レンズ２７の位置は図
３の投写レンズの虚像１０と被投写物体の虚像１１の間
であり、対物レンズ３０とレンズ３６は集束光３７の集
光点が被投写物体の実像６と投写レンズの実像７の間に
なるように配置する。
【００２８】このように記録されたホログラム４０は、
リップマン反射型ホログラムとなり、図７に示すように
第２の凹面鏡４と同様にホログラム４０の手前にある物
体４１をホログラム手前に実像４２として結像する作用
をもつものである。
リップマン反射型ホログラムとなり、図７に示すように
第２の凹面鏡４と同様にホログラム４０の手前にある物
体４１をホログラム手前に実像４２として結像する作用
をもつものである。
【００２９】このようにして作成したそれぞれのホログ
ラムは、記録した干渉縞の間隔に分散をもつので、上述
した第１の実施形態の凹面鏡と同様の結像作用をもって
いる。 なお、被投写物体の大きさが大きい場合には、
広い範囲で結像作用が必要になる。この場合には、図４
と図６に示したホログラムの作成光学系に対して、図中
に示す矢印のように感光材料を面に対して水平に僅かに
ずらして多重露光することによって、広い範囲での結像
作用を実現することができる。
ラムは、記録した干渉縞の間隔に分散をもつので、上述
した第１の実施形態の凹面鏡と同様の結像作用をもって
いる。 なお、被投写物体の大きさが大きい場合には、
広い範囲で結像作用が必要になる。この場合には、図４
と図６に示したホログラムの作成光学系に対して、図中
に示す矢印のように感光材料を面に対して水平に僅かに
ずらして多重露光することによって、広い範囲での結像
作用を実現することができる。
【００３０】なお、ホログラムの作成方法は、上述した
他に、感光材料と凹面鏡を重ねて、レーザ光を照射する
ことによっても作成することが出来る。
他に、感光材料と凹面鏡を重ねて、レーザ光を照射する
ことによっても作成することが出来る。
【００３１】また、カラー表示を行うには、凹面鏡をホ
ログラムにした場合、ホログラムの波長選択性によりホ
ログラム露光時のレーザの波長でしか用いることができ
ないので、ホログラムをカラー像の投写に対応させるた
めに、ホログラム露光時に赤、青、緑の３色のレーザで
多重に露光すればよい。
ログラムにした場合、ホログラムの波長選択性によりホ
ログラム露光時のレーザの波長でしか用いることができ
ないので、ホログラムをカラー像の投写に対応させるた
めに、ホログラム露光時に赤、青、緑の３色のレーザで
多重に露光すればよい。
【００３２】以上説明したホログラム３３と４０を、上
記第１の実施形態で説明した三次元像投写装置１の第１
の凹面鏡３と第２の凹面鏡４の代わりに用いることが可
能である。
記第１の実施形態で説明した三次元像投写装置１の第１
の凹面鏡３と第２の凹面鏡４の代わりに用いることが可
能である。
【００３３】次いで、第３の実施形態として、上記第２
の実施形態で説明したホログラム３３と４０を密着させ
て、装置をコンパクトにすることができるものについて
説明する。２枚のホログラムを密着させるには、第１の
実施形態で説明した第１の凹面鏡３と被投写物体の虚像
１１の距離Ｌ５と投写レンズの虚像１０と第２の凹面鏡
４の距離Ｌ６を等しいとした下記関係式（６）を満足す
るＲ１とＲ２を曲率半径とする２枚の凹面鏡を用いれば
よい。
の実施形態で説明したホログラム３３と４０を密着させ
て、装置をコンパクトにすることができるものについて
説明する。２枚のホログラムを密着させるには、第１の
実施形態で説明した第１の凹面鏡３と被投写物体の虚像
１１の距離Ｌ５と投写レンズの虚像１０と第２の凹面鏡
４の距離Ｌ６を等しいとした下記関係式（６）を満足す
るＲ１とＲ２を曲率半径とする２枚の凹面鏡を用いれば
よい。
【００３４】 Ｒ2＝Ｌ2×Ｒ1／（Ｒ1−２×Ｌ2） …（６） 図８に、２枚のホログラム３３と４０を密着させたホロ
グラム４３を用いた場合の光線追跡シミュレーションの
結果を示す。図８から分かるように、ホログラム４３に
よって拡大された被投写物体の実像６と投写レンズの実
像７とがホログラム４３の後方に形成されている。な
お、図８において、ホログラム４３が２つの光学素子か
ら成り、そのそれぞれにより光線の進む向きが変わって
いるように表示されているが、これは計算機の表示のた
めのものであり、実際にはホログラム４３は２つのホロ
グラムを密着させて構成できるものである。
グラム４３を用いた場合の光線追跡シミュレーションの
結果を示す。図８から分かるように、ホログラム４３に
よって拡大された被投写物体の実像６と投写レンズの実
像７とがホログラム４３の後方に形成されている。な
お、図８において、ホログラム４３が２つの光学素子か
ら成り、そのそれぞれにより光線の進む向きが変わって
いるように表示されているが、これは計算機の表示のた
めのものであり、実際にはホログラム４３は２つのホロ
グラムを密着させて構成できるものである。
【００３５】なお、カラー表示を行うには、凹面鏡をホ
ログラムにした場合、ホログラムの波長選択性によりホ
ログラム露光時のレーザの波長にしか用いることができ
ないので、ホログラムをカラー像の投写に対応させるた
めに、ホログラム露光時に赤、青、緑の３色のレーザで
多重に露光すればよい。
ログラムにした場合、ホログラムの波長選択性によりホ
ログラム露光時のレーザの波長にしか用いることができ
ないので、ホログラムをカラー像の投写に対応させるた
めに、ホログラム露光時に赤、青、緑の３色のレーザで
多重に露光すればよい。
【００３６】以上説明したように、第３の実施形態の三
次元像投写装置によれば、拡大された完全な立体像を広
い観察領域から観察でき、装置も小型化され非常にコン
パクトである。
次元像投写装置によれば、拡大された完全な立体像を広
い観察領域から観察でき、装置も小型化され非常にコン
パクトである。
【００３７】また、上記実施形態では、被投写物体５を
投写レンズ２で投写していたが、投写する物体は現実に
存在するものでなくともよく、例えば、立体像が記録さ
れているホログラムからの再生像や、体積走査型の三次
元像表示装置による像を投写レンズ２によって投写する
ことも可能となる。
投写レンズ２で投写していたが、投写する物体は現実に
存在するものでなくともよく、例えば、立体像が記録さ
れているホログラムからの再生像や、体積走査型の三次
元像表示装置による像を投写レンズ２によって投写する
ことも可能となる。
【００３８】また、上記実施形態では、第２の凹面鏡４
によって投写レンズの虚像１０を等倍に結像しているの
で投写レンズの実像７は第２の凹面鏡４の曲率中心に位
置している。投写レンズの実像７を第２の凹面鏡４の曲
率中心位置以外に結像すると、拡大された被投写物体の
実像６の全視野を観察出来る領域である拡大された投写
レンズの実像の位置は、第２の凹面鏡４によって、投写
レンズの実像の拡大率を大きくすればするほど第２の凹
面鏡４から離れて行くことになるので、第２の凹面鏡４
によって投写レンズの実像７を拡大することは控えた方
が望ましい。すなわち、投写レンズの虚像１０を第２の
凹面鏡４の曲率中心の位置にすることで、拡大された観
察領域が第２の凹面鏡４から離れてしまうことがない。
によって投写レンズの虚像１０を等倍に結像しているの
で投写レンズの実像７は第２の凹面鏡４の曲率中心に位
置している。投写レンズの実像７を第２の凹面鏡４の曲
率中心位置以外に結像すると、拡大された被投写物体の
実像６の全視野を観察出来る領域である拡大された投写
レンズの実像の位置は、第２の凹面鏡４によって、投写
レンズの実像の拡大率を大きくすればするほど第２の凹
面鏡４から離れて行くことになるので、第２の凹面鏡４
によって投写レンズの実像７を拡大することは控えた方
が望ましい。すなわち、投写レンズの虚像１０を第２の
凹面鏡４の曲率中心の位置にすることで、拡大された観
察領域が第２の凹面鏡４から離れてしまうことがない。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は以下の効
果を奏するものである。まず、本発明の三次元像投写装
置によれば、再帰性反射スクリーンに多眼像をプロジェ
クターで投写する場合のようなステレオグラム立体像で
なく、三次元像の実像を観察できるので自然な三次元像
を観察することができ、眼の疲労が少ない。また、再帰
性反射スクリーンにホログラムから再生される実像を投
写する場合のように、像の奥行きが反転したものでない
と正しい奥行き像が得られないということもなく、本発
明の三次元像投写装置では、他の三次元像表示装置によ
って得えられる三次元像も正しく投写することが可能と
なる。
果を奏するものである。まず、本発明の三次元像投写装
置によれば、再帰性反射スクリーンに多眼像をプロジェ
クターで投写する場合のようなステレオグラム立体像で
なく、三次元像の実像を観察できるので自然な三次元像
を観察することができ、眼の疲労が少ない。また、再帰
性反射スクリーンにホログラムから再生される実像を投
写する場合のように、像の奥行きが反転したものでない
と正しい奥行き像が得られないということもなく、本発
明の三次元像投写装置では、他の三次元像表示装置によ
って得えられる三次元像も正しく投写することが可能と
なる。
【００４０】また、本発明は、投写レンズの虚像が第２
の曲率中心の位置とすることにより、１枚の凹面鏡に投
写レンズを用いて物体を投写する方式に比べ、観察領域
である投写レンズの実像を拡大した場合でも、凹面鏡か
ら遠く離れることなく拡大された三次元像を観察するこ
とが出来る。また、反射鏡を用いているので色収差がな
く、投写レンズだけの色収差を減らすことでカラーの三
次元像の拡大投写も用意である。さらに、２枚のホログ
ラムを密着させる構成にすれば、コンパクトで扱いやす
い装置が提供できる。
の曲率中心の位置とすることにより、１枚の凹面鏡に投
写レンズを用いて物体を投写する方式に比べ、観察領域
である投写レンズの実像を拡大した場合でも、凹面鏡か
ら遠く離れることなく拡大された三次元像を観察するこ
とが出来る。また、反射鏡を用いているので色収差がな
く、投写レンズだけの色収差を減らすことでカラーの三
次元像の拡大投写も用意である。さらに、２枚のホログ
ラムを密着させる構成にすれば、コンパクトで扱いやす
い装置が提供できる。
【図１】本発明による第１の実施形態の三次元像投写装
置の概略を示す説明図である。
置の概略を示す説明図である。
【図２】第１の実施形態の三次元像投写装置における光
学系の光線追跡の結果を示す図である。
学系の光線追跡の結果を示す図である。
【図３】第１の実施形態の三次元像投写装置における構
成要素の位置関係を説明するための図である。
成要素の位置関係を説明するための図である。
【図４】第２の実施形態の三次元像投写装置における第
１の凹面鏡のホログラムの作成光学系を示す図である。
１の凹面鏡のホログラムの作成光学系を示す図である。
【図５】第２の実施形態の三次元像投写装置における第
１の凹面鏡のホログラムの作用を示す図である。
１の凹面鏡のホログラムの作用を示す図である。
【図６】第２の実施形態の三次元像投写装置における第
２の凹面鏡のホログラムの作成光学系を示す図である。
２の凹面鏡のホログラムの作成光学系を示す図である。
【図７】第２の実施形態の三次元像投写装置における第
２の凹面鏡のホログラムの作用を示す図である。
２の凹面鏡のホログラムの作用を示す図である。
【図８】第３の実施形態の三次元像投写装置における光
学系の光線追跡の結果を示す図である。
学系の光線追跡の結果を示す図である。
【図９】従来の再帰性反射スクリーンを用いた三次元像
投写装置の構成の概略を示す図である。
投写装置の構成の概略を示す図である。
【図１０】従来の凹面鏡のホログラムを用いた三次元像
投写装置の構成の概略を示す図である。
投写装置の構成の概略を示す図である。
【図１１】図１０に示す従来の三次元像投写装置におい
てレンズの実像を拡大する場合を説明するための図であ
る。
てレンズの実像を拡大する場合を説明するための図であ
る。
１ 三次元像投写装置 ２ 投写レンズ ３ 第１の凹面鏡 ４ 第２の凹面鏡 ３３，４０，４３ ホログラム
Claims (4)
- 【請求項１】 三次元像を拡大投写する投写レンズと、
該投写レンズの拡大虚像を形成する第１の凹面鏡と、前
記投写レンズの実像を形成する第２の凹面鏡とから構成
される三次元像投写装置。 - 【請求項２】 前記第１の凹面鏡が第１のホログラムか
ら成り、前記第２の凹面鏡が第２のホログラムから成る
ことを特徴とする請求項１に記載の三次元像投写装置。 - 【請求項３】 前記投写レンズの虚像が前記第２の凹面
鏡の曲率中心の位置にあることを特徴とする請求項１又
は２に記載の三次元像投写装置。 - 【請求項４】 前記第１のホログラムと前記第２のホロ
グラムとが密着されたことを特徴とする請求項２又は３
に記載の三次元像投写装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05437996A JP3274802B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 三次元像投写装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05437996A JP3274802B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 三次元像投写装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243961A JPH09243961A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3274802B2 true JP3274802B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=12969055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05437996A Expired - Fee Related JP3274802B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 三次元像投写装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3274802B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6292305B1 (en) | 1997-08-25 | 2001-09-18 | Ricoh Company, Ltd. | Virtual screen display device |
| KR20040028143A (ko) * | 2002-09-30 | 2004-04-03 | 유상일 | 공간결상 광학장치 |
| JP2007017813A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Tohoku Univ | ３次元線型空間結像光学系及びこれを用いた投写光学系 |
| JP4603488B2 (ja) * | 2006-01-10 | 2010-12-22 | 日本放送協会 | 立体画像撮像装置および立体画像表示装置 |
-
1996
- 1996-03-12 JP JP05437996A patent/JP3274802B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09243961A (ja) | 1997-09-19 |
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