JP3336200B2 - 要素ホログラムパネルを有する３次元像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元物体を表示
する３次元像表示装置に関し、より詳細には、静止した
スクリーンパネルを構成する回折素子（要素ホログラ
ム）ごとに照射光を制御して表示させる像を変更するこ
とを可能とし、回折素子からの回折光により三次元像を
広い視域から観察可能に形成するようにした当該装置及
びそこに用いる要素ホログラムの作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空間に３次元像を再現させる
ディスプレイとして、ホログラフィによる３次元ディス
プレイが知られている。ホログラフィは、ある平面にお
ける光波の振幅と位相の両方を記録し再生する技術であ
り、このため、再生時に上下左右に視点を移動させて
も、それぞれ異なった角度からの像として３次元画像を
見ることができる。そして、この方法は、人間が立体を
認識するすべての生理的要因，両眼視差，輻輳，目の調
節が成り立つため、他の方法より自然な３次元画像とな
る。ここに用いるホログラムは、物体光といわれる被写
体からの光波と、参照光といわれる別方向からくる光波
を干渉させ、この干渉縞を記録することによって作製さ
れる。このホログラムに参照光を入射すると、ホログラ
ム中の干渉縞により回折されて、もとの物体光と同一な
波面が形成され、物体像が空間に浮かび上がる。

【０００３】また、通常のホログラフィ表示は、静止画
像であるが、これを動画にする方法がいくつか提案され
ている。その１つの方法として、ＭＩＴメディアラボの
ベントン教授らのグループによって開発された実時間動
画ホログラフィディスプレイがある。図５６は、この実
時間動画ホログラフィディスプレイの概要を示す図であ
る。図５６において、３次元像１０８のホログラム信号
１０２は、図示されていないコンピュータにより計算さ
れ、ＡＯＭ（Acousto-optic Modulator：音響光学素
子）１０３に入力される。ＡＯＭ１０３で変調されたレ
ーザ光１０４は、さらにガルバノミラー１０５とポリゴ
ンミラー１０６とによりそれぞれ垂直走査と水平走査さ
れる。ＡＯＭ１０３は、３次元像１０８の再生に必要な
ホログラムをすべて一度に表示することはできないが、
水平，垂直走査を行うことで、一定時間内に全体像に対
応するホログラムを表示することが可能となる。また、
ポリゴンミラー１０６による水平走査は、ＡＯＭ１０３
内を進行するホログラム干渉縞の流れを補償し、像を静
止させる役割も果たす。そして、ＡＯＭ１０３からの回
折角は３［deg］程度であるため、出力レンズ１０７等
の縮小光学系によりホログラムを縮小結像し、回折角の
５，６倍に相当する視域を得ている。このように、走査
・縮小光学系を用いることで、出力レンズ１０７付近に
仮想的なホログラムが形成され、観察者１０９は、出力
レンズと図示されていない拡散板を通して３次元像１０
８を見ることができる。拡散板は、垂直一方向の拡散を
行い、観察域の拡大に寄与する。図５６は、モノクロ表
示のシステムであるが、カラー表示は３個のＡＯＭを用
い、それぞれ３色のレーザ（赤：Ｈｅ−Ｎｅ ６３２.
８nm，緑：Ｎｄ:ＹＡＧ５３２.０nm，青：Ｈｅ−Ｃｄ
４４１.６nm）に対応させれば実現できる。

【０００４】また、特開平６−１８６９０１号公報に
は、簡単な構成でホログラムによる３次元画像を得るこ
とができる３次元画像表示装置が開示されている。図５
７は、この３次元画像表示装置の概略図を示すものであ
る。図５７において、レーザ光源１１２から発せられた
レーザ光は、レンズ１１３によって拡大された後、ホロ
グラム円盤１１４の所定領域に参照光として入射され
る。ホログラム円盤１１４は、モータ１１５によって回
転可能に構成されている。この場合、ホログラム円盤１
１４は、図５８に示すように、複数のホログラム１１４
-1，１１４-2，…，１１４-nを用い、これらを１枚の円
盤に円状に貼り付けている。これら各ホログラム１１４
-1，１１４-2，…，１１４-nは、レーザ光源１１２の光
が入射された場合、３次元空間の異なる位置に点光源の
虚像１１６-1，１１６-2，…，１１６-nを再生するよう
な露光が施されている。したがって、モータ１１５によ
ってホログラム円盤１１４を回転させれば、各ホログラ
ム１１４-1，１１４-2，…，１１４-nに順次レーザ光が
参照光として入射されることになり、この結果、３次元
空間上の複数の異なる位置に点光源の虚像を順次再生す
ることができる。よって、３次元空間上の複数の異なる
位置に点光源の虚像が、例えば、長方形のマトリックス
状に密に配置されるように各ホログラム１１４-1，１１
４-2，…，１１４-nを露光すれば、これらマトリックス
状の点光源の虚像を適宜選択して表示することにより、
所望の画像信号に応じた像を再生することができる。ま
た、すべての虚像を点灯するようにすれば、長方形の箱
が空間に浮かんでいるように表示される。

【０００５】また、特開平６−８２６１２号公報には、
回折格子アレイを用いた立体像表示装置が開示されてい
る。これは、回折格子からなるセルを平面状の基板に複
数個配列した回折格子アレイにおいて、前記セルを分割
し、この各分割領域を各視差画像のピクセルに対応させ
ることで、立体像を表示している。この方式は、視差を
持つ画像の表示ができるという特徴がある。図５９は、
上記立体像表示装置に用いる回折格子アレイの概略図を
示すものである。図５９において、回折格子アレイ１２
１は、複数の画素１２２，１２３，１２４からなるセル
１２５を、平面状の基板１２６に複数個配列したもので
ある。画素１２２，１２３，１２４は、セル１２５を勾
配および格子間隔が近い領域で空間的に分割されてお
り、これら画素１２２，１２３，１２４を各視差画像に
対応させた回折格子アレイ１２１としている。この回折
格子アレイ１２１を基本デバイスとして用いて、視差を
持つ立体像の表示を可能としている。

【０００６】図６０は、回折格子アレイ１２１を用いた
立体像表示装置の要部概略図を示すものである。図６０
に示される立体像表示装置は、回折格子アレイ１２１
と、回折格子アレイ１２１の後面に設けられた空間光変
調素子である液晶表示素子１３２と、液晶表示素子１３
２の後面に設けられたカラーフィルタ１３３とから構成
されている。この立体像表示装置において、微小領域に
ついて考えると、白色の入射光に対して、カラーフィル
タ層１３３により入射光の中からある波長が選択され、
液晶表示装置１３２により光の透過／遮断が選択され
て、透過した光は、回折格子アレイ１２１に到達する。
ここで、回折格子アレイ１２１は、光透過性の樹脂板等
で形成されており、到達した光は透過時に回折される。
この時、回折光の出射方向は、この微小領域の勾配と格
子間隔により回折角が決まる。そして、この回折角の方
向から観察すると、この微小領域が選択された波長で光
って見える。このようにして、各微小領域を表示すべき
立体像に従って動作させることによって、立体像が表示
される。

【０００７】また、従来、空間に３次元像を再現させる
ディスプレイとして、体積走査法による３次元ディスプ
レイがある。この方式の３次元ディスプレイは、眼鏡な
どの特殊な装置を必要としない、また、自然な焦点合わ
せが可能な３次元画像を表示できる、といった特徴をも
つものである。図６１は、この体積走査方式の３次元画
像表示システムの概略図を示すものである。図６１で
は、説明を簡単にするために、５枚の切断面像を表示す
る例を示している。この３次元画像表示装置は、レーザ
光源１４２，変調器１４４，ＸＹ偏向器１４５，制御コ
ンピュータ１４７，画像データメモリ１４９，スクリー
ンパネル１５１から基本的に構成されている。この表示
装置の動作を概略的に説明すると、まず、表示したい３
次元画像データ１４８（図では球状物体）を用意する。
図中のスクリーンパネル１５１は、Ａの位置からＥの位
置まで一定速度で移動し、瞬時にＡの位置に戻るという
動作を繰り返す。スクリーンパネル１５１の上記各位置
Ａ〜Ｅに対応した３次元画像の切断面像Ａ′〜Ｅ′を、
制御コンピュータ１４７によって変調器１４４およびＸ
Ｙ偏向器１４５を制御し、レーザ光１４６をラスタスキ
ャンによりスクリーンパネル１５１に順次投射してい
く。この時、スクリーンパネル１５１の移動速度、及
び、レーザ光１４６の走査速度が十分に高速で、相互に
同期がとれていれば、スクリーンパネル１５１の面積×
移動ストロークの空間に、目の残像現象により３次元画
像１５０が表示できる。

【０００８】また、実像視認タイプの三次元像表示装置
は特開昭５６−５００３１３号公報に開示さている。こ
の従来技術の原理は、図６２に示すようにＬＥＤ等の発
光素子１６１を２次元平面状に発光素子アレイ１６０と
して配置し、平面内にある軸を回転軸１６２とし回転さ
せ、眼の残像現象により動画の立体像を視認するもので
ある。そして、回折格子パターンを有するディスプレイ
が特開平４−３１１９１６号公報に開示されている。こ
の従来技術の原理は、回折格子パターンを平面状の基板
にドット状に配置し、それぞれドット状の回折格子は、
入射光に対して左右の方向に光線を偏向させるものであ
る。これは、図６３に示すように、回折格子パネル基板
１７１に液晶空間光変調器１７０を密着させ、液晶用駆
動装置１７２で駆動される液晶空間光変調器１７０によ
り左右の視差像を再配列して一枚の画像にしたものを表
示することによりステレオグラムの原理によって動画の
立体像が視認できるものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図５６の実時間動画ホ
ログラフィディスプレイについては、３次元画像の干渉
縞をコンピュータで計算するために、膨大な時間がかか
る。さらに、その干渉縞のデータに基づいて３次元画像
を表示するために、そのデータが膨大なものとなり、大
容量の画像データメモリ，高速なデータ転送が必要であ
った。そのために、大きな３次元画像を表示することが
非常に困難であった。図５７のホログラムによる３次元
画像表示装置については、ホログラムを駆動しなければ
ならず、大きな３次元画像を表示するためには、大きな
ホログラムを用意しなければならないし、また、そのた
めの駆動機構部も大型化するという問題があった。ま
た、１人の観察者に対しては、陰線処理された３次元画
像を表示することが可能だが、多人数の観察者に対して
表示できる３次元画像は、原理上裏側が透けて見える半
透明像となる問題があった。

【００１０】図６０の回折素子アレイを用いた立体像表
示装置については、原理上両眼視差を利用したステレオ
グラムによる立体像しか表示できないという問題があっ
た。図６１の体積走査型ディスプレイに関しては、図５
７の装置について上記したと同様に、原理上裏側が透け
て見える半透明な３次元画像しか表示できない、という
問題があった。上記図６２の従来技術についても、原理
に隠線・隠点処理が出来ないので立体像の裏側が透けて
見えてしまい、その応用分野が限られていた。また、上
記図６３の従来技的は、原理的に２枚の視差像を左右の
眼で見るステレオグラム方式であるので、長時間の視認
が眼が疲労するなどの問題があった。

【００１１】以上に述べたところの従来の３次元像表示
装置では、大きな３次元像の表示が困難であり、また、
ステレオグラム画像とするものについては、眼が疲労し
やすいという問題点があった。また、裏側が透けて見え
る半透明像であるため、予め切断像をもつＣＴ像などの
３次元表示，航空管制レーダなどの空間的な位置関係を
示すディスプレイにしか利用できない、などのように応
用が限定されていた。本発明は、上述した従来の技術に
おける問題点に鑑みてなされたものであり、その課題
は、大画面の３次元画像の表示が可能であり、また、実
際に物が存在すると同じ様に３次元画像を作って観察者
が任意の方向，位置からその３次元画像に焦点を合わせ
て観察することが可能であり、さらに、隠線・隠点処理
を行うようにして、表示される画像が半透明像とならな
いような表示の条件を選択することも可能となるように
して、その応用範囲を拡大することを可能とする３次元
像装置及びその装置に用いるスクリーンパネルを容易に
得ることを可能とする作製法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、スクリー
ンパネルと、該スクリーンパネル面上の照射位置を指定
可能にするとともに、該指定位置の光ごとに変調が与え
られる干渉性を有する光を発生するようにした変調光発
生手段と、表示しようとする３次元画像に関するデータ
を入力するデータ入力手段と、該データ入力手段により
入力された３次元画像に関するデータに基づいて前記変
調光発生手段を制御する画像表示制御手段とを備える３
次元像表示装置において、前記スクリーンパネルは、表
示しようとする３次元画像データに基づいて作成された
複数の回折素子からなるとともに、前記変調光発生手段
を前記画像表示制御手段により制御することにより、該
複数の回折素子の各回折素子ごとに変調された干渉性を
有する光を照射するようにし、回折素子に作用する光
は、３次元画像データに基づいて作られている各回折素
子の特性により、回折素子ごとに異なる点像を表示する
ようにし、しかも、その出力光を制御手段により制御す
ることができるので、種々の表示内容に対応して手段を
適応させることができ、より現実に近い表示が可能とな
るものであり、更に、前記スクリーンパネルをなす回折
素子中の複数の素子が同一の点像を形成するようにし
て、該素子の各々により視域を分割するようにしたもの
である。

【００１３】

【００１４】第２の発明は、上記第１の発明において、
前記変調光発生手段が、干渉性を有する光ビームを発生
する手段と、前記光ビームを変調する変調手段と、該変
調手段からの前記光ビームを２次元走査させる走査手段
により構成されるようにし、変調光発生手段の機能をそ
れぞれの機能をもつ要素手段によって分担して構成する
ようにしたものである。

【００１５】第３の発明は、上記第２の発明において、
光ビームを２次元走査させる前記走査手段は、該光ビー
ムを平行走査させるようにし、光ビームの走査手段を一
定の走査範囲で繰り返し行うように動作させることでス
クリーンパネルの走査を行う間、スクリーンパネル上で
光ビームの作用を受ける表示面を有効に利用することに
なるので、装置空間の利用効率が高く、必要とする要素
ホログラムの作成も容易とするものである。

【００１６】第４の発明は、上記第１ないし３のいずれ
かの発明において、前記回折素子を要素ホログラムと
し、製作が容易で素子性能の良い表示画素及びその表示
画素よりなるスクリーンパネルをもった表示装置が提供
される。

【００１７】第５の発明は、上記第４の発明において、
前記変調光発生手段が、干渉性を有する光線を発生させ
る光源と該光源から発した光線のビーム径を拡大する光
学系と、該光学系により拡大されたビームの光路に配置
され、光の透過率の制御可能な液晶空間変調器からな
り、前記回折素子を要素ホログラムとした前記スクリー
ンパネルと前記液晶空間光変調器とを一体化するように
して液晶空間光変調器によって調整された光量で各要素
ホログラムを選択照射することを可能としたものであ
る。

【００１８】第６の発明は、上記第４又は５の発明にお
いて、前記要素ホログラムパネルを反射型として再生光
線の入射側における該パネル上方に３次元像を表示する
ようにしたものである。

【００１９】第７の発明は、上記第４又は５の発明にお
いて、前記要素ホログラムパネルを透過型として再生光
線の出射側における該パネル上方に３次元像を表示する
ようにしたものである。

【００２０】第８の発明は、上記第７の発明において、
前記液晶空間光変調器と要素ホログラムパネルとの間に
透明基板を有するようにして液晶空間光変調器への入射
角を調整し、０次回折光を視域外へ導くことを可能とし
たものである。

【００２１】第９の発明は、上記第１ないし８のいずれ
かの発明において、前記スクリーンパネルが２枚以上重
ねたスクリーンパネルから構成されるようにし、より多
くの点像、また、大きな３次元画像の表示が可能となる
ものである。

【００２２】第１０の発明は、上記第１ないし９のいず
れかの発明において、前記スクリーンパネルが曲面形状
をなし、より広い視域とすることが可能となるものであ
る。

【００２３】第１１の発明は、上記第１ないし１０のい
ずれかの発明において、３次元画像を形成する光ビーム
に作用させる光拡散板を付加するようにし、より広い視
域を可能とし、また、より多くの点像、大きな３次元画
像の表示を可能とするものである。

【００２４】第１２の発明は、上記第４ないし１１のい
ずれかの発明において、前記要素ホログラムが、一つの
要素ホログラムで複数の点像を表示するようにし、より
多くの点像、大きな３次元画像の表示を可能とするもの
である。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明の第１の実施の形態
の内容を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本
発明の３次元画像表示装置の概略図を示すものである。
図１に示すように、３次元画像表示装置１は、レーザ光
源２，変調器４，ＸＹ偏向器５，制御コンピュータ７，
画像データメモリ９，スクリーンパネル１１，及び、投
射レンズ１２から基本的に構成されている。また、スク
リーンパネル１１は、多数の要素ホログラムから構成さ
れている（後で、より詳細に説明される）。図１におい
て、まず、表示したい３次元画像データ８（図では球状
物体）を用意する。ここで用意する３次元画像データ８
は、従来例の３次元画像データに加えて、表示する画像
の各点（各画素）の位置関係のデータも含めて持ってい
る。これにより、表示物体の裏側が透けて見えないよう
に表示することができる。制御コンピュータ７によって
変調器４およびＸＹ偏向器５を制御し、レーザ光６をラ
スタスキャンによりスクリーンパネル１１上の、３次元
画像を構成する点像に対応する要素ホログラムに順次投
射していく。基本的には、その点像が見えるか見えない
かを判定し、その画素に対応するどの要素ホログラムに
レーザ光を照射するか決定する。この時、レーザ光６の
走査速度が十分に高速であれば、スクリーンパネル１１
上に３次元画像１０が表示できる。なお、投射レンズ１
２は、スクリーンパネル１１にレーザ光６を、ほぼ垂直
に入射させるために設置してあるものである。スクリー
ンパネル１１の構造によっては、必ずしもレーザ光を垂
直入射させる必要はない。

【００３１】ここで、スクリーンパネル１１により点像
を３次元で表示する原理を説明する。図２は、その点像
の表示原理を説明するための図を示すもので、図２
（Ａ）に、１つの点像２１をホログラム２２で表示する
場合を示す。ホログラム２２には、その点像を表わす波
面のデータがホログラム２２の全面に書き込まれてい
る。ここでは、そのデータはかなりの冗長度をもって記
録されているが、データ量を削減するためには、図２
（Ｂ）に示すように、このホログラム２２の一部分２４
を使っても、その点像２３を表示することができる。た
だし、この場合には、点像を見ることができる範囲（視
域）が狭くなってしまう。そこで、図２（Ｃ）に示すよ
うに、小さなホログラム（要素ホログラム）２６を広い
範囲に分散させれば、データ量を削減し、かつ視域の広
い点像２５を再生できる。データを記録していない部分
には、他の点像のデータを記録する。多数の点像を要素
ホログラムとして１枚のパネルに記録し、必要な要素ホ
ログラムを選択し、レーザ光を照射することで、多数の
点像で構成された３次元動画像の表示が可能となる。

【００３２】次に、スクリーンパネル１１による３次元
画像の形成について具体的に説明する。図３ないし図７
は、スクリーンパネルによる３次元画像の形成を説明す
るための図を示すものである。図３に示すように、本発
明の方式の３次元画像表示装置１に用いられるスクリー
ンパネル１１は、多数の回折素子から構成されている。
ここで、回折素子とは、点像の波面を再生できる光学素
子である。この実施の形態では、回折素子として、要素
ホログラムを用いた。ここでは、説明を簡単にするため
に、レーザ光の入射角は、スクリーンパネル１１に対し
て等しく、ほぼ９０°であるとする。この場合、要素ホ
ログラムで回折されない０次光（反射光）は、入射光と
同じ光路で戻っていき、観察者の目に入ることはない。
それぞれの要素ホログラムｈnxyは、異なる点像Ｐｎを
形成する波面を作るためにレーザ光を回折し得る。それ
らの点像Ｐｎが集まって、３次元画像１０を形成するこ
とになる。

【００３３】図４ないし図７は、スクリーンパネルによ
って、レーザ光がどの様に回折されるかを示す図で、図
１及び図３のＸ−Ｘ′断面において、スクリーンパネル
１１の要素ホログラムｈnxyによって回折されたレーザ
光がスクリーンパネル１１より上方に３次元画像１０
（球状物体）を作る状況が示されている。図４ないし図
７では、説明を簡単にするために、一つの点像Ｐｎを９
個の要素ホログラムｈnxyで再生する場合を示してい
る。図４において示すように、点像Ｐ１は、特定の視域
（図では、９０°）において、その点像Ｐ１より上方の
あらゆる方向から見ることができるため、点像Ｐ１を表
示する要素ホログラムｈnxyには、すべてレーザ光を照
射し、すべての方向から点像Ｐ１が見られるように光を
回折させる。一方、図５において示すように、点像Ｐ２
は、３次元画像１０である球自身で一部隠れるため、要
素ホログラムｈ２６yからｈ２９yにはレーザ光を照射し
ない。また、図６において示すように、点像Ｐ３につい
ては、表示物体の最下部であるため、図示した視域で
は、自分自身により点像Ｐ３を隠してしまうので、点像
Ｐ３を見ることはできない。従って、点像Ｐ３を表わす
要素ホログラムｈnxy（ｈ３１yからｈ３９y）にはレー
ザ光を照射しないようにする。そして、図７において示
すように、点像Ｐ４は、図５の点像Ｐ２と同様に、要素
ホログラムｈ４１yからｈ４４yにはレーザ光を照射しな
いようにする。すべての点像Ｐｎに対して、上記のよう
な処理を行っていくことで、実体物と同じ３次元画像１
０が表示できることになる。すなわち、表示画像が自分
自身、または、他の表示画像によって隠された方向に
は、光を回折しないように、要素ホログラムの照射，非
照射を選択することによって、裏側が透けて見えるよう
な半透明像ではなく、実際の物体と同じような３次元画
像を観察することができる。

【００３４】次に、スクリーンパネル１１およびスクリ
ーンパネル１１を構成する要素ホログラムｈnxyの作製
方法について説明する。図８は、この要素ホログラムの
作製方法を実施するための光学系及びその手順を説明す
るための図を示すものである。図８に示す配置の光学系
により、フォトポリマーからなるホログラム用感光材料
を露光するが、ホログラム感光材料としてフォトポリマ
ー、例えば、ＨＲＦ−7000Ｘ015-20（デュポン製）が使
用できる。図８において、レーザ光源３１から出射した
レーザ光３２は、シャッタ３３を透過し、ミラー３４を
介してビームスプリッタ３５で分割される。ビームスプ
リッタ３５を透過したレーザ光３６は、対物レンズ３７
により発散光となり、ミラー３８へ向かう。ミラー３８
で反射されたレーザ光３９は、コリメートレンズ４０で
平行光となり、マスク４１を介してスクリーンパネル基
板４２上のホログラム感光材料４３へ照射される。この
とき、ホログラム感光材料４３へのレーザ光の入射角
は、図１のレーザ光６のスクリーンパネル１１への入射
角と等しく、約９０°に設定する。

【００３５】一方、ビームスプリッタ３５で反射したレ
ーザ光４４は、ミラー４５で反射され、対物レンズ４
６，コリメートレンズ４７でビーム径を拡大し、ミラー
４８，集光レンズ４９により集光されたレーザ光５０と
して、拡散板５１上に点像５２を形成する。拡散板５１
で拡散された点像５２のレーザ光５３は、マスク５４を
介してホログラム感光材料４３に照射される。ここで、
拡散板５１に形成した点像５１の位置が、スクリーンパ
ネル１１によって再生できる点像の位置となる。また、
その点像５１を再生する要素ホログラムは、マスク４
１，５４によってレーザ光が照射された位置に形成され
る。マスク４１，５４は、全く同じもので、基板４２
（感光材料４３）を挟んで同じ位置に設置されている。
感光材料４３に必要な露光時間だけ、シャッタ３３を開
け、感光材料４３中に干渉縞を書き込む。すべての点像
を再生する要素ホログラムの書き込みは、基板４２を
Ｘ，Ｙ及びＺ方向に移動させて、基板４２と点像５１の
相対的な位置を変えることで行っていく。同時に、マス
ク４１，５４と基板４２の相対的な位置も変えて、要素
ホログラムを書き込んでいく。ただし、基板４２から等
しい距離の平面を形成する点像５２を再生する要素ホロ
グラムは、同じマスク４１，５４を使うことができる
が、基板４２と異なる距離の平面を形成する点像５２を
再生する要素ホログラムの書き込みに対しては、異なる
マスク４１，５４を用意しなければならない。

【００３６】例えば、スクリーンパネル１１で表示でき
る点像の数が１０×１０×１０＝1000個とし、一つの点
像を表わすのに４０個の要素ホログラムを用い、１個の
要素ホログラムの大きさが１mm×１mmの大きさであると
すると、スクリーンパネル１１は２０cm×２０cmの大き
さとなる。マスク４１，５４は、１つの点像に対して４
０個の１mm四方の穴があいたものを用意する。点像から
の発散角がすべての点像に対して等しいとすると、点像
がスクリーンパネルより遠いほど、スクリーンパネルの
広い範囲を使用することになる。上述したように、基板
４２からの距離が異なる平面を形成する点像を再生する
要素ホログラムの書き込みに対しては、異なるマスクを
用意しなければならない。基板４２上の要素ホログラム
は、基板４２の両面から照射されたレーザ光の干渉によ
り形成されているため、リップマンタイプ（体積型）と
なる。図８のレーザ光源３１は、図１のレーザ光源２と
基本的には同一波長のものを用いる。具体的には、半導
体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧグリーンレーザ（波長：５３
２nm）を用いた。従って、このレーザ光源を用いれば、
緑色のモノクロ３次元画像を表示できる。

【００３７】カラー化する場合は、３次元画像表示装置
１に、赤，緑，青の３つのレーザ光源と、赤，緑，青に
対応した要素ホログラムから構成されたスクリーンパネ
ルを用意すればよい。赤，緑，青に対応した要素ホログ
ラムは、レーザ光源として、種々の波長を発振できる色
素レーザ装置を用意し、波長６１１nm（赤），５４４nm
（緑），４５３nm（青）を用い、図８と同一光学系配置
で露光し、作製する。また、赤，青，緑と別々のレーザ
光源を用意して、要素ホログラムを作製してもよい。ス
クリーンパネルは、１枚で赤，緑，青に対応させてもよ
いし、赤，緑，青に対応した３枚のスクリーンパネルを
重ねて、カラー用のスクリーンパネルを構成してもよ
い。これらスクリーンパネルは、回折効率のピークを複
数の波長域に有するとともに、該複数の波長の光を混色
させた光が実質的に中性色（白色光）となるようにして
いる。カラーに対応した３次元表示装置に使用するレー
ザ光源には、モノクロの場合と同様に、スクリーンパネ
ルを作製したレーザ光源と同じ波長の光源を使用する。

【００３８】ここで、３枚のスクリーンパネルを重ねて
カラー用のスクリーンパネルを構成する実施の形態につ
いて例示し、説明する。図９は、カラー用のスクリーン
パネルの一形態による動作状態を示す図である。図９に
おいて、カラー用のスクリーンパネルとして、スクリー
ンパネル１１ｒ₁，スクリーンパネル１１ｇ₁、及び、ス
クリーンパネル１１ｂ₁を重ねた場合の構成を示す。こ
こで、スクリーンパネル１１ｒ₁，スクリーンパネル１
１ｇ₁、及び、スクリーンパネル１１ｂ₁は、それぞれ
赤，青、及び、緑の波長の光を反射する要素ホログラム
（ｈｒ₁，ｈｇ₁、及び、ｈｂ₁）から構成されている。
３次元画像１０ｒｇｂ₁を構成する一つ点像Ｐｒｇｂ
₁が、要素ホログラムｈｒ₁，ｈｇ₁、及び、ｈｂ₁から反
射された光線ｒ₁，光線ｇ₁、及び光線ｂ₁によって表示
される場合を示し、このような構成によって、カラー点
像Ｐｒｇｂ₁（カラーの３次元画像１０ｒｇｂ₁）が表示
できる。

【００３９】上記した図９の実施の形態では、光線
ｒ₁，光線ｇ₁、及び、光線ｂ₁の方向が若干異なること
になるが、３枚のスクリーンパネル１１ｒ₁，１１ｇ₁、
及び、１１ｂ₁の厚さが薄い場合は、ほとんど問題には
ならない。ただし、問題となる場合の対応策としては、
図１０のように、点像Ｐｒｇｂ₂を表示する要素ホログ
ラムｈｒ₂，ｈｇ₂、及び、ｈｂ₂の位置をずらすこと
で、３本の光線を１方向の光線ｒ，ｇ，ｂ₂とすること
もできる。

【００４０】また、スクリーンパネルを重ねて用いる例
として、上記したカラー化以外の用法を以下に説明す
る。それは、より多くの点像を形成するようにスクリー
ンパネルを重ねて用いるものである。図１１は、重ねた
スクリーンパネルにより点像を形成する動作の状態を示
す図で、３枚のスクリーンパネル１１ａ，１１ｂ、及
び、１１ｃを重ねて用いている。この例では、各スクリ
ーンパネルにおいて、ほぼ同じ位置に設けた要素ホログ
ラムにより反射された光線ａ，ｂ，ｃがそれぞれ示さ
れ、各光線ａ，ｂ，ｃが３次元画像１０ａｂｃの異なる
位置の点像Ｐａ₁，Ｐｂ₁、及び、Ｐｃ₁を形成するよう
に動作する。このようにして、より多くの点像Ｐａ₁，
Ｐｂ₁、及び、Ｐｃ₁が表示できるようになることが示さ
れる。

【００４１】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。図１２は、本発明の曲面パネルを有する３次元画像
表示装置７１の実施の形態の概略図を示すものである。
３次元画像表示装置７１は、レーザ光源２，変調器４，
ＸＹ偏向器５，制御コンピュータ７′，画像データメモ
リ９′，スクリーンパネル６１，及び、投射レンズ１２
から基本的に構成されている。また、上述の第１の実施
の形態と同様に、スクリーンパネル６１は、多数の要素
ホログラムから構成されている。図１２において、表示
したい３次元画像データ８′（図では球状物体）を用意
する。ここで用意する３次元画像データ８′は、従来例
の３次元画像データに加えて、表示する画像の各点（各
画素）の位置関係のデータも含めて持っている。これに
より、表示物体の裏側が透けて見えないように表示する
ことができる。

【００４２】制御コンピュータ７′によって変調器４お
よびＸＹ偏向器５を制御し、レーザ光６′をラスタスキ
ャンによりスクリーンパネル６１上の３次元画像６０を
構成する点像に対応する要素ホログラムに順次投射して
いく。基本的には、その点像が見えるか見えないかを判
定し、その画素に対応するどの要素ホログラムにレーザ
光を照射するか決定する。この時、レーザ光６′の走査
速度が十分に高速であれば、スクリーンパネル６１上に
３次元画像６０が表示できる。なお、投射レンズ１２
は、スクリーンパネル６１面にレーザ光６′を、ほぼ垂
直に入射させるために設置してあるものである。スクリ
ーンパネル６１面にレーザ光６′をほぼ垂直に入射させ
るためには、投射レンズ１２からの出射光は、図１２の
ように収束光としてもよいし、発散光としてもよい。ま
た、スクリーンパネル６１の構造によっては、必ずしも
レーザ光をスクリーンパネル６１面に垂直に入射させる
必要はない。第１の実施の形態との違いは、スクリーン
パネル６１が曲面形状になっていることである。これに
よって、第１の実施の形態より広い視域が得られる。図
１３及び図１４を用いて、スクリーンパネル６１の形状
と視域の関係を説明する。図１３に示す様に、平面スク
リーンパネル１１の場合、点像Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１６
の全てを見ることのできる範囲は、視域１３である。一
方、図１４に示す様に、曲面スクリーンパネル６１の場
合は、点像Ｐ６４，Ｐ６５，Ｐ６６の全てを見ることの
できる範囲は、視域６３となり、視域１３より広くな
る。

【００４３】（第３の実施の形態）以下、本発明の第３
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。図１５に、本発明の拡散板を有する３次元画像表示
装置８１の実施の形態の概略図を示す。３次元画像表示
装置８１は、レーザ光源２，変調器４，ＸＹ偏向器５，
制御コンピュータ７，画像データメモリ９，スクリーン
パネル１１，投射レンズ１２及び拡散板９３から基本的
に構成されている。図１１において、まず、表示したい
３次元画像データ８（図では球状物体）を用意する。こ
こで用意する３次元画像データ８は、従来例の３次元画
像データに加えて、表示する画像の各点（各画素）の位
置関係のデータも含めて持っている。これにより、表示
物体の裏側が透けて見えないように表示することができ
る。

【００４４】制御コンピュータ７によって変調器４およ
びＸＹ偏向器５を制御し、レーザ光６をラスタスキャン
によりスクリーンパネル１１上の３次元画像を構成する
点像に対応する要素ホログラムに順次投射していく。こ
のとき、レーザ光６は、拡散板９３を通らずに、スクリ
ーンパネル１１に入射するようにしてある。スクリーン
パネル１１からの回折光は、拡散板９３により、若干そ
の光線方向に拡散される。これによって、少ない要素ホ
ログラムによって、より広い視域を確保することができ
る。点像の表示に関しては、第１の実施の形態及び第２
の実施の形態と同様に、その点像が見えるか見えないか
を判定し、その画素に対応するどの要素ホログラムにレ
ーザ光を照射するか決定する。この時、レーザ光６の走
査速度が十分に高速であれば、スクリーンパネル１１上
に３次元画像９０が表示できる。なお、投射レンズ１２
は、スクリーンパネル１１にレーザ光６をほぼ垂直に入
射させるために設置してあるものである。スクリーンパ
ネル１１の構造によっては、必ずしもレーザ光を垂直入
射させる必要はない。図１６は、拡散板９３の作用を説
明するための図を示すものである。図１６に示すよう
に、点像Ｐ９４を再生する光線９５を９５′と９５″の
間で拡散することにより、光線９６で再生しなければな
らない視域をカバーでき、必要な要素ホログラムの数を
低減できる。すなわち、同じ面積のスクリーンパネル１
１で、より多くの点像を再生（表示）できる。

【００４５】図１７〜図１９は、上記した拡散板を適用
した場合のより具体的な構成を例示するものである。図
１７では、拡散板の中心部をくりぬいてドーナツ状にし
た拡散板９３ａを用いて、レーザ光６ａを通すようにし
たものである。スクリーンパネル１１のホログラム要素
ｈ５１，ｈ５２からの回折光は、Ｐ５で３次元画像を作
るが、光線Ｌ５２，Ｌ５１による３次元画像１０は、拡
散板９３ａを通して見ることができる。また、図１８で
は、拡散板９３ｂとスクリーンパネル１１の位置を相対
的にずらすことにより、レーザ光６ｂを拡散板９３ｂを
通さずに、スクリーンパネル１１に照射するようにした
ものである。上記図１７と同様に、３次元画像１０は、
拡散板９３ｂを通して見ることができる。また、図１９
では、拡散板９３ｃにレーザ光６ｃがかからないよう
に、レーザ光６ｃを斜めから照射するようにしたもので
ある。３次元画像１０は、上記した例と同様に、拡散板
９３ｃを通して見ることができる。

【００４６】以上、第１ないし第３の実施の形態で述べ
た３次元画像表示装置において、スクリーンパネルを構
成する要素ホログラムは、すべて同じ大きさであっても
よいが、スクリーンパネルと表示する点像の距離に応じ
て、要素ホログラムの大きさを変えてもよい。その理由
は、要素ホログラムが小さいほど、また、点像と要素ホ
ログラムの距離が遠いほど、点像がよりボケてしまうた
めである。従って、遠い点像には、大きな要素ホログラ
ムを、近い点像には、小さな要素ホログラムを対応させ
ることで、スクリーンパネル上の面積利用効率を高める
ことができる。すなわち、同じ面積のスクリーンパネル
の中により多くの要素ホログラムを形成でき、より多く
の点像を再生（表示）できる。そして、より広い視域が
可能となる。ただし、この場合に、スクリーンパネルに
照射されるレーザ光のビーム径の大きさを、要素ホログ
ラムの大きさ（表示する点像とスクリーンパネルとの距
離）に応じて、変化させる必要がある。スクリーンパネ
ルに照射されるレーザ光のビーム径の大きさを変える方
法としては、光軸方向の焦点調整を行うことで、実現で
きる。

【００４７】また、第１ないし第３の実施の形態で述べ
た３次元画像表示装置において、１つの点像に対応する
要素ホログラムの数は、すべて同じであったが、表示す
る点像の位置に応じて、点像に対応する要素ホログラム
の数を変えてもよい。すなわち、同じ面積のスクリーン
パネルの中の限られた数の要素ホログラムで、より多く
の点像を再生（表示）でき、スクリーンパネル上の面積
利用効率を高めることができる。

【００４８】また、第１ないし第３の実施の形態で述べ
た３次元画像表示装置において、スクリーンパネルを構
成する要素ホログラムが一つで、複数の点像を表示する
ことも可能である。つまり、複数の点像が、距離的に近
く、対応する要素ホログラムから回折される同じ光線上
にあれば、一つの要素ホログラムで複数の点像を表示す
ることもできる。これによって、上記と同様に、より多
くの点像を再生（表示）できる。

【００４９】この点を図２０に従って、以下に説明す
る。図２０は、一つの要素ホログラムで複数の点像を表
示する場合の動作状態を示すものである。図２０におい
て、スクリーンパネル１１ｄに設けた要素ホログラムｈ
７１は、点像Ｐ７ｂ及び点像Ｐ７ａを表示できる。図２
０（Ａ）の場合は、光線Ｌ７１の方向からは、点像Ｐ７
ａは点像Ｐ７ｂに隠れているため、本来は表示する必要
はないが、図２０（Ｂ）のように、お椀状の３次元画像
１０を表示する場合にも、同じ要素ホログラムｈ７１
で、点像Ｐ７ａを表示できるようにする。これによっ
て、少ない要素ホログラムの数で多くの点像を表示する
ことができる。

【００５０】また、第１ないし第３の実施の形態で述べ
た３次元画像表示装置において、回折素子として、リッ
プマンタイプ（体積型）の要素ホログラムを用いたが、
２次元タイプの要素ホログラムや回折格子を用いてもよ
い。すなわち、リップマンタイプ（体積型）の要素ホロ
グラムを用いた場合は、スクリーンパネルは、反射型ス
クリーンパネルとなるが、２次元タイプの要素ホログラ
ムや回折格子を用いて、反射型や透過型のスクリーンパ
ネルを用いることもできる。

【００５１】これまでに記載した本発明の三次元像表示
装置の各実施の形態において要素ホログラムパネルとし
て反射型を用いる例が示され、図８にスクリーンパネル
を構成する要素ホログラムの作製方法の一例が開示され
たが、ここでは、要素ホログラムパネルの作製方法のさ
らなる発明についてその実施形態を示し、また、それに
伴ってそのパネルが適用し得る三次元像表示装置の実施
形態についても述べることにする。

【００５２】（第４の実施の形態）図２１ないし２３
は、本発明の反射型要素ホログラムパネルの作製方法の
実施の形態の概略を示すものである。先ず、図２１に示
すようにホログラム感光材料が塗布（ラミネート）され
た透明基板（図２１では透明基板と合わせてホログラム
記録材料ＰＨ１と表現している）をホログラム感光材料
が塗布された面を拡散板Ｄ１の方向へ向ける。レーザ光
源などのような可干渉性を有するビームを拡散板Ｄ１へ
入射させ、その拡散透過光である球面発散光ＬＳ１がホ
ログラム記録材料ＰＨ１に物体光として入射するように
する。また、参照光として平面波ＬＲ１を図２１のよう
にホログラム記録材料ＰＨ１の逆側から入射させる。こ
の時、拡散板Ｄ１の光源側に対物レンズを該対物レンズ
の焦点の距離の位置に配置し、拡散板Ｄ１の直後にアパ
ーチャを配置して拡散光ＬＳ１を絞ることにより後述す
る点像の大きさを小さくすることも可能である。使用し
たホログラム記録材料ＰＨ１が銀塩であるならば現像・
漂白処理の後処理をし、フォトポリマーであるならばＵ
Ｖｃｕｒｅ（紫外線キュア）とｂａｋｅ（熱処理）の後
処理をする。このようにして作製された点像ホログラム
ＨＧ１は図２２に示すように、点像ホログラムの記録の
参照光と逆向きの平面波ＬＲ１′を照射することによっ
て、点像ホログラム記録時にあった拡散板Ｄ１の位置に
明るい点状の点像Ｉ１を再生することが出来る。この点
像は点像ホログラムＨＧ１によって回折（反射）された
光Ｌ１がこの位置に集光したことによる再生実像であ
り、そのディスプレイとしての視域は点像ホログラムＨ
Ｇ１の大きさで決まっている。

【００５３】このように反射鏡として機能をもつ点像ホ
ログラムＨＧ１は、図２３に示すように所望の大きい開
口したマスクＭＫ１と未露光のホログラム記録材料ＰＨ
２と密着する。ここで用いるマスクＭＫ１はＩＣマスク
パターン等を描画する電子線描画装置によって、ガラス
基板上に蒸着された金属膜を剥離して作製したものを用
いても良いし、液晶テレビ等に用いられる液晶空間光変
調器をリアルタイムの書き換え可能なマスクとして用い
ても良い。また、点像ホムグラムＨＧ１の材料面と未使
用のホログラム記録材料ＰＨ２の材料面は対向するよう
に配置し、かつ、マスクＭＫ１と点像ホログラムＨＧ１
と未使用のホログラム記録材料ＰＨ２はなるべく密着す
るように配置することが望ましい。というのは、ホログ
ラム記録材料ＰＨ２に記録するのは平面波ＬＲ２と回折
光Ｌ２による干渉縞であるので、点像ホログラムＨＧ１
の記録面とホログラム記録材料ＰＨ２の材料面が離れす
ぎていると、点像ホログラムＨＧ１による回折光Ｌ２と
平面波ＬＲ２がホログラム記録材料ＰＨ２のマスク開口
部に対応する領域に入射しなくなってしまうからであ
る。このような配置を取ることによって、図２１に示す
平面波ＬＲ１と逆向きに伝播する平面波ＬＲ２を図２３
のマスクＭＫ１側から入射させることにより、未使用の
ホログラム記録材料ＰＨ２には点像ホログラムＨＧ１に
よる回折光Ｌ２と平面波ＬＲ２がそれぞれ同じ領域にそ
れぞれ逆側から入射し、この２光束による干渉縞がホロ
グラム記録材料ＰＨ２に記録される。この干渉縞は点像
ホログラムＨＧ１の図２３に示すマスクＭＫ１の開口部
のみの視域部分の点像ホログラムが転写されたホログラ
ムとなる。ここでも、この１つのホログラムのことを要
素ホログラムと呼び、要素ホログラムが記録させた基板
（ホログラム記録材料を含む）のことを要素ホログラム
パネルと呼ぶ。

【００５４】このようにして、作成された要素ホロクラ
ムパネルＥＰ２は図２４に示すように、図２３に示した
と同じマスクＭＫ１′に重ねられる。マスクＭＫ１′側
から平面波ＬＲ２′を入射させることで図２３で作製さ
れた要素ホログラムが再生され要素ホログラムパネルＥ
Ｐ２の反射側に回折光Ｌ２′によって宙に浮いた点像Ｉ
２が形成される。ここまでの説明は１つの要素ホロクラ
ムがどのように記録されて再生されるかを説明したもの
であって、実際にはホログラム記録材料ＰＨ２には複数
の点像のそれぞれ視域が分割された要素ホログラムをホ
ログラム記録材料ＰＨ２に数多く記録する。以下では、
点像の視域を広くし、点像を三次元空間を離散的に埋め
尽くすようにするための要素ホログラムの記録方法につ
いて述べる。

【００５５】先ず、１つの点像の視域を広げるための要
素ホログラムの作製方法について述ベる。図２３ではマ
スクＭＫ１に１つの開口を開けただけなので図２４に示
すように、点像Ｉ２の視域はこの１つの開口の大きさに
よって決まっている。視域を大きくするためには図２５
に示すように、マスクＭＫ２に複数の開口を開けること
で解決する。この場合マスクＭＫ２の開口部は図２５に
示すように、隣同士を連続的に開けてもよいが、後で述
べるように複数個の点像の要素ホログラムを記録しなけ
ればならないので、１つの点像につきマスクＭＫ２の開
口部を全面に離散させるようにすれば良い。この様にし
て複数個の開口部を設けて１つの点像のホログラムの視
域を分割して複数個の要素ホログラムを作製すること
で、図２４に示した要素ホログラムの再生と同様に、図
２６のようにして要素ホログラムパネルＥＰ３の各開に
よる回折光Ｌ２′，Ｌ３′により視域が広げられた１つ
の点像Ｉ３の実像再生が可能になる。

【００５６】次に、複数個の点像の要素ホログラムを２
次元平面的に並ぶように記録する方法について述べる。
図２７に示すように点像ホログラムＨＧ１のみを図中の
矢印に示すように移動させ、図２５と異なる場所に開口
を開けたマスクＭＫ１を重ねて平面波ＬＲ２を照射する
ことにより、ホログラム記録材料ＰＨ２に対して垂直方
向の距離は変わらないがホログラム記録材料ＰＨ２面に
対し平行に移動した位置に実像である点像Ｉ４ｂを形成
する回折光Ｌ４ｃとマスクＭＫ１をそのまま透過する平
面波ＬＲ２とによる干渉縞が要素ホログラムとしてホロ
グラム記録材料ＰＨ２に記録される。この場合、点像ホ
ログラムＨＧ１を移動させる際に、マスクＭＫ１を取り
替えなければならないが、前述した液晶空間光変調器を
マスクＭＫ１として用いることにより開口画素毎の透過
率変調が可能とするのでマスクＭＫ１の取り替えが不要
になる。このように点像ホログラムＨＧ１を２次元平面
内で移動させ異なる開口部を開ける（もしくは液晶空間
光変調器の異なる画素開口の透過率を上げる）という操
作を繰り返すことによって要素ホログラムをホログラム
記録材料ＰＨ２上に次々と作製することができる。この
ようにして作製した要素ホログラムパネルＥＰ４は図２
８に示すように、マスクＭＫ１′側から入射する平面波
ＬＲ２′により要素ホログラムパネルＥＰ４の反射側に
位置と視域（回折光Ｌ４ａ′，Ｌ４ｂ′，Ｌ４ｃ′の範
囲）の大きさが異なる２つの点像Ｉ５ａとＩ５ｂが再生
される。

【００５７】以上は、要素ホログラムパネルＥＰ４の面
と平行な面内に複数の点像Ｉ５ａ…をそれぞれ視域を分
割して再生することが出来る要素ホログラムの作製方法
について述べたが、次に、要素ホログラムパネルに垂直
な方向に任意の距離で要素ホログラムパネルに平行な面
内に複数個の点像を視域を分割して再生可能な要素ホロ
グラムの作製方法について述べる。要素ホログラムパネ
ルに垂直な方向に特定の距離の位置に再生可能な点像の
要素ホログラムを作製するには、先ず図２９に示すよう
にホログラム記録材料ＰＨ１に対して拡散板Ｄ１の位置
を図２１の拡散板Ｄ１の位置からズラして（図２９では
図２１よりも離している）マスターである点像ホログラ
ムＨＧ１を作製する。このようにして記録された点像ホ
ログラムＨＧ１は図３０に示すように、図２９に示され
ている平面波ＬＲ１と逆向きに伝播する平面波ＬＲ１′
を照射すると、回折光Ｌ１′が発生して拡散板Ｄ１のあ
った位置に点像Ｉ６′を実像として結ぶ。このような作
用を持つ点像ホログラムを図３１のように、図２８のマ
スクＭＫ１′の開口と異なる場所に開口の開いたマスク
ＭＫ３と点像ホログラムＨＧ１ホログラム記録材料ＰＨ
２をサンドイッチしてマスクＭＫ３側から平面波ＬＲ２
を照射することによって、点像ホログラムＨＧ１による
回折光Ｌ４と平面波ＬＲ２による２光束干渉縞がホログ
ラム記録材料ＰＨ２の未露光部分に要素ホログラムとし
て記録される。このようにして記録された要素ホログラ
ムパネルＥＰ５は図３２の配置を採ることによって図２
８に示すような２つの再生点像Ｉ５ａ，Ｉ５ｂに加え
て、さらに離れた位置にもう一つの点像Ｉ６を再生する
ものとなる。

【００５８】図２９のホログラム記録材料ＰＨ１と拡散
板Ｄ１の距離を離散的に変えてマスターホログラムであ
る点像ホログラムＨＧ１を奥行き分複数枚作製し、前述
の方法を繰り返すことによって、要素ホログラムパネル
から垂直の方向に再生点像が並ぶように要素ホログラム
を作製することができる。さらに、要素ホログラムパネ
ルに垂直方向に特定の距離の位置にできるこれらの点像
に対しても、図２３に示す方法を用いて視域を分割して
ホログラム記録材料全面に要素ホログラムを多数個記録
し、かつ図２７に示す方法を用いて要素ホログラムパネ
ルの面と平行である２次に平面内に複数の点像を並べる
ように要素ホログラムをホログラム記録材料全面に作製
する。以上、説明したことを１つの手順としてまとめる
と、先ず、それぞれ再生される高さが異なる点像のホロ
グラムを複数枚作製し、１つ１つの点像ホログラムとマ
スク（液晶空間光変調器）の間に未露光のホログラム記
録材料をサンドイッチし密着させる。点像ホログラムを
その面内にそって移動させては液晶空間光変調器の全面
に適当にサンプリングされた画素開口の透過率を上げホ
ログラム記録材料の露光感度分の光を当てて点像ホログ
ラムのコピーを行う。点像ホログラムをがこの平面内を
くまなく移動して露光が完了したら、点像ホログラムを
別の点像ホログラムと取り替えて同様の動作を繰り返
す。これらの手順を行った結果、図３３のように要素ホ
ログラムパネルＥＰ６上に浮かぶ三次元空間上を網羅す
る点像群を再生することが可能となる要素ホログラムパ
ネルを作製することが出来る。

【００５９】なお、この実施の形態では、点像のホログ
ラムをマスターホログラムとして用い、マスクを用いて
ホログラム記録材料に視域を分割して記録していたが、
必ずしも点像のホログラムを使用する必要はなく、平面
波を入射するとその反射光が１点に集光する機能を持つ
反射鏡を用いればよい。また、この実施の形態では、要
素ホログラムパネルの面から同じ高さで、その面内に多
数の点像の要素ホログラムを記録する場合には、図２７
に示す様に、マスターホログラムである点像のホログラ
ム（若しくは、平面波にたいして反射光が１点に集光す
る反射鏡を）その面内移動させ、かつ、マスクを取り替
えていたが、それぞれの点像の要素ホログラムの記録に
対して、同じパターンのマスクを用いる場合には、パタ
ーンを構成する複数の開口部の相対位置は同一で、その
パターンの重心のマスク上での絶対位置だけが異なって
いるだけなので、図２７に示したように、点像ホログラ
ムＨＧ１を移動させ、かつ、マスクＭＫ１も移動させる
ことにより、ホログラム記録材料ＰＨ２の未露光部分に
別の点像の要素ホログラムを記録することが出来る。

【００６０】（第５の実施の形態）ここでは、上記第４
の実施の形態でその作製方法を説明した反射型の要素ホ
ログラムパネルを用いる三次元像表示装置の実施の形態
について説明する。図３４のように要素ホログラムパネ
ルＥＰ７と液晶空間光変調器ＬＭ１を重ね、要素ホログ
ラムパネルＥＰ７上の１つ１つの要素ホログラムが液晶
空間光変調器ＬＭ１の１つ１つの画素開口に対応する構
成にし、液晶空間光変調器ＬＭ１の側から平面波ＲＬ
７′を入射させ液晶光変調器ＬＭ１によって各要素ホロ
グラムへの光ビームの照射の有無（もしくは照射の光強
度）を選択し、図３４に示すように要素ホログラムパネ
ルＥＰ７上方に円形像Ｉ７を表示するようにした装置に
ついて、以下に説明する。

【００６１】図３３に示すように要素ホログラムパネル
ＥＰ６にはその要素ホログラムパネル上方の限定さたれ
た三次元空間の領域に離散的に要素ホログラムパネルの
大きさで限定される視域を持った点像が再生されるよう
に要素ホログラムが敷き詰められている。それらの要素
ホログラム１つ１つには液晶空間光調器ＬＭ１の画素開
口が対応しているので、各要各ホログラムの再生の有無
が液晶空間光変調器ＬＭ１の透過率制御で可能になって
いる。図３４に示す円形を再生するために同図の円形を
形作っている点像を構成する各要素ホログラムに対応す
る液晶空間光調器ＬＭ１の画素開口の透過率のみを上
げ、それ以外の画素開口の透過率を０にすると要素ホロ
グラムパネルＥＰ７上方に点像で作られる円形が再生さ
れる。ここでは、透過率を中間値にすることで明るさも
制御可能である。

【００６２】しかしながら、各点像に対応する全ての要
素ホログラムを再生させると全ての点像に対して視域が
広くなってしまうので、隠点・線処理がなされなく本来
見えない点像が透けて見えてしまう場合がある。このこ
とを解決するために、この装置にて隠点・線処理をする
ことを以下に述べる。図３４ないし図３７には共通して
液晶空間光変調器ＬＭ１の上側からその液晶空間光変調
器ＬＭ１の大きさと同じ径に拡大された平面波ＲＬ７′
が入射しているが、これはレーザー光源等の可干渉性を
有する光源からの光ビームを顕微鏡用対物レンズとコリ
メートレンズ、もしくは顕微鏡用対物レンズと放物面鏡
によってつくられる従来よく知られた光学系によって、
そのビーム径を広げたものであるので図示はしていな
い。

【００６３】また、図３５に示すように円形を形作る点
像で一番上の点像Ｉ７ａにおいては、要素ホログラムパ
ネルＥＰ７全体に散っているこの点像Ｉ７ａに対応する
要素ホログラム全てを再生しても再生される点像Ｉ７ａ
からの光線（回折光Ｌ７ａ）は他の点像を横切ることは
ないので、この点像Ｉ７ａの再生にはこの点像Ｉ７ａに
対応する要素ホログラム全てを液晶空間光変調器ＬＭ１
によって選択し再生すればよい。すなわち、要素ホログ
ラムパネルＥＰ７の点線部分にある点像Ｉ７ａに対応す
る全ての要素ホログラムを再生させる。次に、図３６に
示すように上から２番目にある点像Ｉ７ｂの隠点・線処
理をした再生について述べる。この場合、図３６に示す
ように要素ホログラムパネルＥＰ７の右側領域（要素ホ
ログラムパネルの点線部分）にあるこの点像Ｉ７ｂに対
応する要素ホログラムを全て選択し再生することでこの
点像Ｉ７ｂからの光線（回折光Ｌ７ｂ）は、他の点像を
横切ることはないので、他の点像を通してこの点像Ｉ７
ａをみることは出来ない。よってこの点像Ｉ７ａに対し
ての隠点・線処理が可能となる。同様に、図３７に示す
ように１番下にある点像Ｉ７ｃの再生には、要素ホログ
ラムパネルＥＰ７の両端の領域（要素ホログラムパネル
の点線部分）にあるこの点像Ｉ７ｃに対応する要素ホロ
グラムを再生すれば良いことになる。他の点像の再生も
上記と同様に同時に行う、結果的に図３８に示す様に要
素ホログラムパネルＥＰ７の上方から観察すると、各点
像Ｉ７を囲む領域の内部に各点像からの光線Ｌ７が存在
せず、すなわち、隠点・線処理が施された円形状の三次
元像を視認することが出来るのである。

【００６４】以上に示した通り、本発明の要素ホログラ
ムパネルを有する三次元像表示装置によれば、任意の三
次元形状を要素ホログラムパネル上方に隠点・線処理を
施して再生することができるのである。なお、図中に
は、０次回折光である反射光は図示していないが、液晶
空間光変調器へ入射させる平面波に入射角度を持たせる
ことで視域外に導くこともできる。但し、その場合、液
晶空間光変調器の液晶層によって偏光方向が変化してし
まうので、光を透過させたくないのに光が透過してしま
う等の問題が生じる可能性もあるので、なるべく液晶空
間光変調器への平面波の入射は、垂直入射とすることが
望ましい。また、要素ホログラムパネルを作製する際の
ホログラム記録材料としてデュポン社製のフォトポリマ
ーＨＲＦ７００Ｘ００１−２０等の記録材料で厚いもの
を使用することにより、回折効率を大きくすることがで
きる。表示させる三次元像のデータは、予めメモリに電
子的に保持していても良いし、コンピュータによって計
算してもよい。該データは図示していない液晶空間光変
調器の駆動装置へ送られ、リアルタイムに三次元像の表
示が可能となるので、動画像の三次元表示が可能とな
る。

【００６５】（請求項６の実施の形態）第５の実施の形
態は、要素ホログラムパネル上の各要素ホログラムの再
生の有無を液晶空間光変調器によって選択したものであ
るが、光ビーム偏向器とレンズで構成されるレーザ光の
ＸＹ高速スキャンニング光学系に光ビーム強度変調器を
組み合わせることによっても各要素ホログラムの再生の
有無を選択できる（図１にその基本的な装置構成が示さ
れる）。その場合に、光ビーム強度変調器により透過／
遮光の選択だけでなく、その中間の透過率の制御ができ
るならば、再生光である要素ホログラムパネルに作用し
た後の回折光の強度を変えることができるので、再生像
に明暗をつけることも可能になる。光ビーム強度変調器
は、図示しない同期手段によって光ビーム偏向器による
スキャンニングと同期が取られており、電子的に保持さ
れている三次元画像データに基づき、各要素ホログラム
の再生の有無や再生光の明るさを決定する。光ビーム偏
向器は、光ビーム強度変調器によって強度が変調された
平面波である光ビームをＸＹに高速スキャンニングをす
るもので、レンズの焦点距離の位置に配置されている。
光ビーム偏向器によって偏光された光ビームは、レンズ
により要素ホログラムパネルにほぼ垂直に入射するよう
に、伝搬方向が変えられる。このようにして、要素ホロ
グラムパネル上の各要素ホログラム全てを平面波によっ
てラスタスキャンできるように構成されている。本方式
による隠点／隠線処理を施した三次元像の表示は、第５
の実施形態で説明したと同じ原理によってなされるの
で、本実施の形態では、説明を省略する。また、図面で
は、光ビームは要素ホログラムパネルにほぼ垂直に入射
するように記載されているが、本実施の形態では、第５
の実施の形態で説明したように、各要素ホログラムの再
生の有無に液晶空間光変調器を用いていないので、要素
ホログラムによる０次回折光を表示像の視域外にそらす
ために、要素ホログラムパネルへの入射光に入射角を持
たせることも可能になる。但しその場合、要素ホログラ
ムパネルの製作には、第４の実施の形態で説明した液晶
空間光変調器は、一般的に斜め入射の偏光特性が良くな
く、マスクとして使用することはできないので、開口部
の開いた固定マスクを用いることが望ましい。以上説明
したように、電子的の保持された三次元像を隠点／隠線
処理を施し要素ホログラムパネル上に表示することがで
き、しかも、リアルタイムで書き換えることが可能とな
る。

【００６６】ここからの開示には、要素ホログラムパネ
ルとして透過型のパネルを作製する方法及び、それに伴
って透過型パネルを用いた３次元像表示装置についての
実施の形態を示す。

【００６７】（第７の実施形態）図３９ないし図４１
は、本発明の透過型要素ホログラムパネルの作製方法の
実施の形態の概略を示すものである。先ず、図３９に示
すようにホログラム感光材料が塗布された透明基板をホ
ログラム感光材料が塗布された面を拡散板Ｄ１の方向へ
向ける（図３９では透明基板と合せてホログラム記録材
料ＰＨ１と表現している）。レーザ光源などのような可
干渉性を有するビームを拡散板Ｄ１へ入射させ、その拡
散透過光である球面発散光ＬＳ３がホログラム記録材料
ＰＨ１に物体光として入射するようにする。また、参照
光として平面波ＬＲ３を図３９のようにホログラム記録
材料ＰＨ１の同じ側から入射させる。この時、参照光で
ある平面波ＬＲ３はホログラム記録材料ＰＨ１に斜めか
ら入射するようにする。この時、このホログラムの回折
効率は露光量によって決まるが、回折効率が５０％にな
るように露光量を調節して露光する。使用したホログラ
ム記録材料ＰＨ１が銀塩であるならば現像・漂白処理の
後処理をし、フォトポリマーであるならばＵＶｃｕｒｅ
とｂａｋｅの後処理をする。このようにして作製された
点像ホログラムＨＧ２は図４０に示すように、ホログラ
ムの記録の参照光と逆向きの平面波ＬＲ３′を照射する
ことによって、ホログラム記録時にあった拡散板Ｄ１の
位置に明るい点状の輝点Ｉ８を再生することが出来る。
この点像Ｉ８はホログラムＨＧ２による回折光Ｌ５が作
る再生実像であり、その視域はホログラムＨＧ２の大き
さで決まっている。また、この点像ホログラムＨＧ２は
回折効率が５０％となるように作製してあるので図４０
に示すように０次回折光である透過光ＬＴ３′が生じ
る。

【００６８】このような作用をもつ点像ホログラムＨＧ
２を図４１に示すように、所望の開口の開いたマスクＭ
Ｋ５と未露光のホログラム記録材料ＰＨ４の間にサンド
イッチする。ここで用いるマスクＭＫ５はＩＣマスクパ
ターン等を描画する電子線描画装置によって、ガラス基
板上に蒸着された金属膜を剥離して作製したものを用い
ても良いし、液晶テレビ等に用いられる液晶空間光変調
器を用いてリアルタイムのマスクパターンの形成を用い
ても良い。また、点像ホログラムＨＧ２の材料面と未使
用のホログラム記録材料ＰＨ４の材料面は対向するよう
に配置する。マスクＭＫ５と点像ホログラムＨＧ２と未
使用のホログラム記録材料ＰＨ４はなるべく密着するよ
うに配置することが望ましい。というのは、ホログラム
記録材料ＰＨ４に記録するのは透過光ＬＴ４と回折光Ｌ
６による２光束干渉縞であるのでホログラム記録材料Ｐ
Ｈ４と点像ホログラムＨＧ２が離れていると干渉縞の記
録される面積が小さくなってしまうからである。また、
マスクＭＫ５と点像ホログラムＨＧ２が離れていると、
マスクＭＫ５の開口部による回折現像により点像ホログ
ラムＨＧ２を再生する平面波ＬＲ４の波面が崩れてしま
うためである。このような配置を取ることによって、図
３９に示す平面波ＬＲ３と逆向きに伝播する平面波ＬＲ
４を図４１のマスクＭＫ５側から入射させることによ
り、マスク開口部を透過した平面波ＬＲ４により未使用
のホログラム記録材料ＰＨ４には点像ホログラムＨＧ２
による回折光Ｌ６と透過光ＬＴ４がそれぞれ同じ領域に
入射し、この２光束による干渉縞がホログラム記録材料
ＰＨ４に記録される。この干渉縞は点像ホログラムＨＧ
２の図４１に示すマスクＭＫ５の開口部のみの視域部分
の点像ホログラムが転写されたホログラムとなる。ここ
でも、この１つのホログラムのことを要素ホログラムと
呼び、要素ホログラムが記録された基板のことを要素ホ
ログラムパネルと呼ぶ。

【００６９】このようにして作製された要素ホログラム
パネルＥＰ１２は図４２に示すように、図４１に示した
マスクＭＫ５と同じものからなるマスクＭＫ５′と透明
基板ＴＢ１が重ねられる。この透明基板ＴＢ１は点像ホ
ログラムＨＧ２と同じ屈折率と厚みを有するものであ
る。マスクＭＫ５′側から平面波ＬＲ４′を入射させる
ことで図４１で作製された要素ホログラムが再生され要
素ホログラムパネルＥＰ１２の透過側に宙に浮いた回折
光Ｌ６′による点像Ｉ９が形成される。ここで、透明基
板ＴＢ１は点像ホログラムＨＧ２と同じ屈折率と厚みを
有するものであるので、図４２に示すように平面波ＬＲ
４′がマスクＭＫ５′に対して斜めに入射する場合であ
っても要素ホログラム作製時と同じ向きに進む平面波Ｌ
Ｒ４′で要素ホログラムが再生されるので再生点像Ｉ９
は明るく歪みのないものとなる。

【００７０】上記までの説明では、１つの要素ホログラ
ムがどのように記録されて再生されるかを説明したもの
であって、実際にはホログラム記録材料ＰＨ４には複数
の点像のそれぞれ視域が分割された要素ホログラムをホ
ログラム記録材料ＰＨ４に数多く記録する。以下では、
点像の視域を広くし、点像を三次元空間を離散的に埋め
尽くすようにするための要素ホログラムの記録方法につ
いて述べる。先ず、１つの点像の視域を広げるための要
素ホログラムの作製方法について述べる。図４１ではマ
スクＭＫ５に１つの開口を開けただけなので図４２に示
すように、点像Ｉ９の視域はこの１つの開口の大きさに
よって決まっている。視域を大きくするためには図４３
に示すように、マスクＭＫ６に複数の開口を開けること
で解決する。

【００７１】この様に、複数個の開口部を設けて１つの
点像のホログラムの視域を分割して複数個の要素ホログ
ラムを作製することで、図４２に示した要素ホログラム
の再生と同様に、図４４のようにして視域（回折光Ｌ
６′とＬ７′による）が広げられた１つの点像Ｉ９ａの
実像再生が可能になる。この場合、マスクＭＫ６の開口
部は図４３に示すように隣同士を連続的に開けてもよい
が、後で述べるように複数個の点像の要素ホログラムを
記録しなければならないので、１つの点像につきマスク
の開口部を全面に離散させるようにすれば良い。

【００７２】次に、複数個の点像が２次元平面的に並ぶ
ように記録するための要素ホログラムの作製方法につい
て述べる。図４５に示すようにマスクＭＫ７とホログラ
ム記録材料ＰＨ５にサンドイッチされた点像ホログラム
ＨＧ２を移動させ、図４３と異なる場所に開口の開いた
マスクＭＫ７を重ねて平面波ＬＲ４を照射することによ
り、ホログラム記録材料ＰＨ５に対して距離は変わらな
いがホログラム記録材料ＰＨ５と平行に移動した位置に
実像である点像Ｉ１０ｂを形成する回折光Ｌ８と点像ホ
ログラムＨＧ２をそのまま透過する透過光ＬＴ６とによ
る干渉縞が要素ホログラムとしてホログラム記録材料Ｐ
Ｈ５に記録される。この場合、点像ホログラムＨＧ２を
移動させる際に、マスクＭＫ７を取り替えなければなら
ないが、前述した液晶空間光変調器をマスクＭＫ７とし
て用いることにより開口画素毎の透過率変調が可能とな
るのでマスクＭＫ７の取り替えが不要になる。このよう
に点像ホログラムＨＧ２を２次元平面内で移動させ異な
る開口部を開ける（もしくは液晶空間光変調器の異なる
画素開口の透過率を上げる）という操作を繰り返すこと
によって所望の要素ホログラムをホログラム記録材料Ｐ
Ｈ５上に次々と作製することができる。このようにして
作製した要素ホログラムパネルＥＰ１４は図４６に示す
ように、マスクＭＫ７′と、点像ホログラムＨＧ２と同
じ屈折率と厚みを有する透明基板ＴＢ１とを密着するこ
とで、マスクＭＫ７′側から入射する平面波ＬＲ４′に
より要素ホログラムの透過側に位置と視域の大きさが異
なる２つの点像Ｉ１１ａ，Ｉ１１ｂが再生される。

【００７３】以上は、要素ホログラムパネルＥＰ１４の
面と平行な面内に複数の点像Ｉ１１をそれぞれ視域を分
割して再生することが出来る要素ホログラムの作製方法
について述べた。次に、要素ホログラムパネルに垂直な
方向に任意の距離で要素ホログラムパネルに平行な面内
に複数個の点像を視域を分割して再生可能な要素ホログ
ラムの作製方法について述べる。要素ホログラムパネル
に垂直な方向に特定の距離の位置に再生可能な点像の要
素ホログラムを作製するには、先ず図４７に示すように
ホログラム記録材料ＰＨ１に対して拡散板Ｄ１の位置を
図３９の拡散板Ｄ１の位置からズラして（図４７では図
３９よりも離している）マスターである点像ホログラム
ＨＧ２を作製する。このようにして記録された点像ホロ
グラムＨＧ２は図４８に示すように、図４７が示してい
る平面波ＬＲ３と逆向きに伝播する平面波ＬＲ３′を照
射すると、回折光Ｌ９が発生して拡散板Ｄ１のあった位
置に点像Ｉ１２を実像として結ぶ。また図４０と同様に
この場合にも０次光である透過光ＬＴ３′が発生する。
このような作用を持つ点像ホログラムＨＧ２を図４９の
ように、図４６のマスク開口と異なる場所に開口の開い
たマスクＭＫ５とホログラム記録材料ＰＨ４の間にサン
ドイッチしてマスクＭＫ５側から平面波ＬＲ４を照射す
ることによって、点像ホログラムＨＧ２による透過光Ｌ
Ｔ７と回折光Ｌ１０による２光束干渉縞がホログラム記
録材料ＰＨ４の未露光部分に要素ホログラムとして記録
される。このようにして記録された要素ホログラムパネ
ルＥＰ１５は図５０に配置を採ることによって図４６に
示すような２つの再生点像Ｉ１１ａとＩ１１ｂに加え
て、さらに離れた位置にもう１つの点像Ｉ１２を再生す
るものとなる。

【００７４】図４７のホログラム記録材料ＰＨ１と拡散
板Ｄ１の距離を離散的に変えてマスターホログラムであ
る点像ホログラムを奥行き分複数枚作製し、前述の方法
を繰り返すことによって、要素ホログラムパネルから垂
直の方向に再生点像が並ぶように要素ホログラムを作製
することができる。さらに、要素ホログラムパネルに垂
直方向に特定の距離の位置にできるこれらの点像に対し
ても、図４１に示す方法を用いて視域を分割してホログ
ラム記録材料全面に要素ホログラムを多数個記録し、か
つ図４５に示す方法を用いて要素ホログラムパネルの面
と平行である２次元平面内に複数の点像を並べるように
要素ホログラムをホログラム記録材料全面に作製する。
以上、説明したことを１つの手順としてまとめると、先
ず、それぞれ再生される高さが異なる点像のホログラム
を複数枚作製し、１つ１つの点像ホログラムを液晶空間
光変調器と未露光のホログラム記録材料の間にサンドイ
ッチし密着させる。点像ホログラムをその面内にそって
少し移動させては液晶空間光変調器の全面に適当にサン
プリングされた画素開口の透過率を上げホログラム記録
材料の露光感度分の光を当てて点像ホログラムのコピー
を行う。点像ホログラムがこの平面内をくまなく移動し
て露光が完了したら、別の点像ホログラムと取り替えて
同様の動作を繰り返す。このような手順を行った結果、
図３３のように要素ホログラムパネルＥＰ６上に浮かぶ
三次元空間上を網羅する点像群を再生することが可能と
なる要素ホログラムパネルを作製することが出来る。

【００７５】（第８の実施の形態）ここでは、上記第７
の実施の形態でその作製方法を説明したような透過型の
要素ホログラムパネルを用いる三次元像表示装置の実施
の形態について説明する。図５１のように要素ホログラ
ムパネルＥＰ１６と液晶空間変調器ＬＭ２の間に第７の
実施の形態による要素ホログラムパネルの作製の際に使
用した点像ホログラムの透明基板ＴＢ１と同じ屈折率と
厚みを持った透明基体ＴＢ２を挿入した構成にし、液晶
空間光変調器ＬＭ２の側から平面波ＬＲ５′を入射させ
液晶空間光変調器ＬＭ２によって各要素ホログラムへの
ビームの照射の有無を選択し、図５１に示すように要素
ホログラムパネルＥＰ１６上方に円形像Ｉ１２を表示す
るようにした装置について以下に説明する。要素ホログ
ラムパネルＥＰ１６にはこの要素ホログラムパネル上方
に限定された三次元空間の領域に離散的に要素ホログラ
ムパネルの大きさで限定される視域を持った点像が再生
される（図３３参照）ように要素ホログラムが敷き詰め
られている。それらの要素ホログラム１つ１つには液晶
空間光変調器ＬＭ２の画素開口が対応しているので、各
要素ホログラムの再生の有無が液晶空間光変調器ＬＭ２
の透過率制御で可能になっている。図５１に示す円形を
再生するための同図の円形を形作っている点像Ｉ１２に
対応する要素ホログラムに対応する液晶空間光変調器Ｌ
Ｍ２の画素開口の透過率のみを上げ、それ以外の画素開
口の透過率を０にすると要素ホログラムパネル上方に点
像で作られる円形が再生される。しかしながら、各点像
に対応する全ての要素ホログラムを再生させると全ての
点像に対して視域が広くなってしまい、本来見えない点
像が透けて見えてしまうことになるので、このようなこ
とがないように、隠点・線処理がなされる。

【００７６】この装置における隠点・線処理について、
以下に述べる。図５１ないし図５４には共通して液晶空
間光変調器ＬＭ２の下側からこの液晶空間光変調器の大
きさと同じ径に拡大された平面波ＬＲ５′が入射してい
るが、これはレーザー光源等の可干渉性を有する光を発
生する光源からの光ビームを顕微鏡用対物レンズとコリ
メートレンズ、もしくは顕微鏡用対物レンズと放物面鏡
によってつくられる従来よく知られた光学系（図示せ
ず）によって、そのビーム径を広げたものである。ま
ず、図５２に示すように円形を形作る点像で一番上の点
像Ｉ１２ａにおいては、要素ホログラムパネルＥＰ１６
全体に散っているこの点像Ｉ１２ａに対応する要素ホロ
グラム全てを再生しても再生される点像Ｉ１２ａからの
光線（回折光Ｌ１２ａ）は他の点像を横切ることはない
のでこの点像Ｉ１２ａの再生にはこの点像Ｉ１２ａに対
応する要素ホログラム全てを液晶空間光変調器ＬＭ２に
よって選択し再生すればよい。次に、図５３に示すよう
に上から２番目にある点像Ｉ１２ｂの隠点・線処理をし
た再生について述べる。この場合、図５３に示すように
要素ホログラムパネルＥＰ１６の右側領域（要素ホログ
ラムパネルの点線部分）にあるこの点像Ｉ１２ｂに対応
する要素ホログラムを全て選択し再生することでこの点
像Ｉ１２ｂからの光線（回折光Ｌ１２ｂ）が他の点像を
横切ることはないので、他の点像を通じてこの点像Ｉ１
２ｂをみることは出来ない。よって隠点・線処理が可能
となる。同様に、図５４に示すように１番下にある点像
Ｉ１２ｃの再生には、要素ホログラムパネルＥＰ１６の
両端の領域（要素ホログラムパネルの点線部分）にある
要素ホログラムを再生すれば良いのである。他の点像の
再生も上記と同様に行う、結果的に図３８に示す様に要
素ホログラムパネルＥＰ１６の上方から観察すると隠点
・線処理が施された円形状の三次元像を視認することが
出来るのである。

【００７７】以上示した通り、本発明の要素ホログラム
パネルを有する三次元像表示装置によれば、任意の三次
元形状を要素ホログラムパネルを透過した上方に隠点・
線処理を施して再生することができるのである。なお、
図中には０次回折光である透過光は図示していないが液
晶空間光変調器への入射させる平面波に入射各度を持た
せることで視域外に導くことが出来る。また、要素ホロ
グラムパネルを作製する際のホログラム記録材料として
デュポン社製のフォトポリマーＨＲＦ７００Ｘ００１−
１０等の記録材料で厚いものを使用することにより、１
次回折の回折効率を大きくすることで、０次回折光であ
る透過光の強度を小さくすることもできる。表示させる
三次元像のデータは予めメモリに電子的に保持していて
も良いし、コンピュータによって計算してもよい。該デ
ータは図示していない液晶空間光変調器の駆動装置へ送
られ、リアルタイムに三次元像の表示が可能となるので
動画像の三次元表示が可能となる。

【００７８】（第９の実施例の形態）第８の実施の形態
は要素ホログラムパネル上の各要素ホログラムの再生の
有無を液晶空間光変調器によって選択したものである
が、図５５に示されるように、光ビーム偏向器５とレン
ズ１２から構成されるレーザ光のＸＹ高速スキャンニン
グ光学系に光ビーム強度変調器４を組み合わせることに
よっても各要素ホログラムの再生の有無を選択できる。
また、光ビーム強度変調器４により透過／遮光の選択だ
けでなくその中間の透過率の制御ができるならば、再生
光である回折光Ｌ１３の強度を変えることができるの
で、再生像Ｉ１３に明暗をつけることも可能になる。光
ビーム強度変調器４は図示しない同期手段によって光ビ
ーム偏向器５によるスキャンニングと同期が取られてお
り、電子的に保持されている三次元画像データ（図示せ
ず）に基づき各要素ホログラムの再生の有無や再生光の
明るさが決定される。光ビーム偏向器５は光ビーム強度
変調器４によって強度が変調された平面波である光ビー
ム６をＸＹに高速スキャンニングをするもので、レンズ
１２の焦点距離の位置に配置している。光ビーム偏向器
５によって偏向された光ビーム６はレンズ１２により要
素ホログラムパネルＥＰ１７に一定の入射角をもって入
射するように伝搬方向が変えられる。このようにして、
要素ホログラムパネル上の各要素ホログラム全てを平面
波６によってラスタスキャンできるように構成されてい
る。この方式により隠点／隠線処理を施した三次元像の
表示は第８の実施の形態で説明したと同じ原理によって
なされるので本実施の形態では説明を省略する。また、
図面では光ビーム６は要素ホログラムＥＰ１７にほぼ垂
直に入射するように記載してあるが、この実施の形態で
は第８の実施の形態で説明したように各要素ホログラム
の再生の有無の液晶空間光変調器を用していないので要
素ホログラムによる０次回折光を表示像の視域外にそら
すために要素ホログラムパネルへの入射光に入射角を持
たせることも可能になる。但し、その場合に、要素ホロ
グラムパネルの製作には第７の実施の形態で説明した液
晶空間光調器は一般的に斜めに入射の偏光特性が良くな
く、マスクとして使用することは出来ないので、開口部
の開いた固定マスクを用いることが望ましい。以上説明
したように、電子的の保持された三次元像を隠点／隠線
処理を施し要素ホログラムパネル上に表示することが出
来、しかもリアルタイムで書き換えることが可能とな
る。

【００７９】なお、透過型要素ホログラムパネルに関す
る上記の実施の形態では、液晶空間光変調器へ入射させ
る平面波に入射角を持たせていたが、これは０次回折光
である透過光を視域外へさそらすためであり、０次の回
折効率が小さく三次元表示物の視認に障害がなければ、
垂直入射であっても良い。ただしその場合には図４２、
図４４、図４６、図５０、図５２、図５３、図５４、図
５５の透明基板ＴＢ１，ＴＢ２は不要になる。

【００８０】

【発明の効果】第１の発明は、スクリーンパネルを構成
する複数の回折素子に照射される光の制御が、３次元画
像データに基づいて回折素子の単位で制御手段によって
行われるため、３次元画像の干渉縞をコンピュータで計
算する必要がなく、その干渉縞のデータを保持する大容
量の画像データメモリや高速なデータ転送が必要なくな
る。そのために、大きな３次元画像を表示することが可
能となる。更に、回折素子に作用する光は、３次元画像
データに基づいて作られている各回折素子の特性によ
り、該回折素子ごとに異なる点像を表示するようにし、
しかも、その出力光を制御手段により制御することがで
きるので、種々の表示内容に対応して手段を適応させる
ことができ、より現実に近い表示が可能となる。例え
ば、ある視点から隠れるはずの表示部を実現するために
隠れる方向へ回折光が出力されないように制御するとい
ったことを行うことができる。従って、多くの表示内容
及び視点に対応することが可能となり、応用範囲が広が
ることになる。更に、回折素子によって回折され、表示
される点像は、スクリーンパネルから離れた場所に形成
させるため、スクリーンパネルを移動させる必要がな
い。すなわち、動く部分がない表示部が可能となり、観
察者への危険も小さくなり、また、応用範囲が広がるこ
とになる。

【００８１】更には、スクリーンパネルを構成する回折
素子中の複数の素子で視域を分割するようにしているの
で、各素子における表示の条件を選択することにより隠
線・隠点等の処理が可能となって種々の表示形態に対応
することができる。

【００８２】第２の発明は、上記第１の発明の効果に加
えて、変調光発生手段の機能を光ビーム発生手段，光変
調手段，及び２次元走査手段という各要素で分担して構
成しているので、それぞれを変更可能な部品として、し
かも、既存の部品によっても供給できる。

【００８３】第３の発明は、上記第２の発明の効果に加
えて、光ビーム平行走査を一定の走査範囲で単純に繰り
返すことでスクリーンパネルの走査を行うため、スクリ
ーンパネル上で光ビームの作用を受ける表示面を有効に
利用することになり、装置空間の利用効率が高くなる。
例えば、スクリーンパネルで回折されずに、直接反射し
てしまう光は、入射光と同じ光路で戻っていくため、観
察者の眼に入ることがなくなる。

【００８４】第４の発明は、上記第１ないし３の発明の
効果に加えて、ホログラフィ技術で製作した要素ホログ
ラムを回折素子とすることによって、作製時と同じ光学
条件で特定の方向へ回折光波面を出力することができ、
製作が容易で効率の良い回折素子で装置を構成すること
となり表示性能の良い装置を得ることができる。

【００８５】第５の発明は、上記第４の発明の効果に加
えて、変調光発生手段の構成要素として液晶空間光変調
器を用いることにより、構成要素数が少なくコンパクト
な装置を提供し得るものである。

【００８６】第６の発明は、上記第４，５の発明の効果
に加えて、可干渉性を有する光線を発生させる光源から
発生した光線が、そのビーム径を広げるための光学系に
よりビーム径が広げられ、その光路中に配置して空間的
に光の透過率を変調することの出来る液晶空間光変調器
によって、基板に視域を分割した点像ホログラムをドッ
ト状に記録した反射型の要素ホログラムパネルの再生す
べき要素ホログラムの領域に光線を導くことにより電子
的に保持されている三次元像を再生光線の入射側におけ
る要素ホログラムパネル上方に隠点・線処理をした実像
として表示することが出来る。

【００８７】第７の発明は、上記第４，５の発明の効果
に加えて、可干渉性を有する光線を発生させる光源から
発生した光線が、そのビーム径を広げるための光学系に
よりビーム径が広げられ、その光路中に配置して空間的
に光の透過率を変調することの出来る液晶空間光変調器
によって、基板に視域を分割した点像のホログラムをド
ット状に記録した透過型の要素ホログラムパネルの再生
すべき要素ホログラムの領域に該光線を導くことにより
電子的に保持されている三次元像を再生光線の出射側に
おける要素ホログラムパネル上方に隠点・線処理をした
実像として表示することが出来る。

【００８８】第８の発明は、上記第７の発明の効果に加
えて、要素ホログラムパネル作製時に用いた点像ホログ
ラムを支持していた透明基板と同屈折率で同じ厚みの透
明基板を液晶空間光変調器と要素ホログラムパネルの間
に挿入しているので、ビーム径を広げられた光線に液晶
空間光変調器に対して入射角を持たせることができるの
で、三次元像再生に不要な０次回折光を視域外へと導く
ことができる。

【００８９】第９の発明は、上記第１ないし８の発明の
効果に加えて、スクリーンパネルを２枚以上重ねたスク
リーンパネルで構成することにより、より多くの点像、
大きな３次元画像の表示が可能となり、また、カラー化
も可能となり、表示性能のより良い、応用範囲の広い３
次元画像の表示装置を得ることができる。

【００９０】第１０の発明は、上記第１ないし９の発明
の効果に加えて、スクリーンパネルが曲面形状をなして
いることで、より広い範囲から３次元画像の全体を見る
ことが可能となる。

【００９１】第１１の発明は、上記第１ないし１０の発
明の効果に加えて、前記スクリーンパネルが拡散板を有
していることで、少ない回折素子（要素ホログラム）
で、より広い視域が、または、より多くの点像の表示が
可能となる。

【００９２】第１２の発明は、上記第４ないし１１の発
明の効果に加えて、スクリーンパネルを構成する要素ホ
ログラムが一つの要素ホログラムで複数の点像を表示す
ることになるので、より多くの点像、大きな３次元画像
の表示が可能となる。

【００９３】

【００９４】

【００９５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の３次元画像表示装置の第１の実施の形
態における概略構成を示す図である。

【図２】本発明の３次元画像表示装置の第１の実施の形
態におけるスクリーンパネルにより点像を表示する原理
を説明するための図を示すものである。

【図３】本発明の３次元画像表示装置の第１の実施の形
態におけるスクリーンパネルの構成を模式的に示す図で
ある。

【図４】本発明の３次元画像表示装置の第１の実施の形
態におけるスクリーンパネルの動作状態を示す図で、図
４〜図７は、異なる要素ホログラムの状態を示すもので
ある。

【図５】本発明の３次元画像表示装置の第１の実施の形
態におけるスクリーンパネルの他の動作状態を示す図
で、図４〜図７は、異なる要素ホログラムの状態を示す
ものである。

【図６】本発明の３次元画像表示装置の第１の実施の形
態におけるスクリーンパネルの更に他の動作状態を示す
図で、図４〜図７は、異なる要素ホログラムの状態を示
すものである。

【図７】本発明の３次元画像表示装置の第１の実施の形
態におけるスクリーンパネルの更に他の動作状態を示す
図で、図４〜図７は、異なる要素ホログラムの状態を示
すものである。

【図８】本発明で用いるスクリーンパネルの製作方法の
一例を示す図で、その方法に用いる光学系及びその製作
手順を説明するためのものである。

【図９】３枚のスクリーンパネルを重ねる形態としたス
クリーンパネルの一例における動作状態を示す図であ
る。

【図１０】３枚のスクリーンパネルを重ねる形態とした
スクリーンパネルの他の例における動作状態を示す図で
ある。

【図１１】３枚のスクリーンパネルを重ねる形態とした
スクリーンパネルの更に他の例における動作状態を示す
図である。

【図１２】本発明の曲面パネルを有する３次元画像表示
装置の第２の実施の形態の概略構成を示す図である。

【図１３】本発明の３次元画像表示装置の平面スクリー
ンパネルの動作状態を示す図である。

【図１４】本発明の図１２と同様の３次元画像表示装置
の曲面スクリーンパネルの動作状態を示す図である。

【図１５】本発明の光拡散板を有する３次元画像表示装
置の第３の実施の形態の概略構成を示す図である。

【図１６】本発明の図１５と同様の３次元画像表示装置
の拡散板の動作状態を説明するための図である。

【図１７】拡散板を適用した本発明の３次元画像表示装
置の実施例を示す図である。

【図１８】拡散板を適用した本発明の３次元画像表示装
置の他の実施例を示す図である。

【図１９】拡散板を適用した本発明の３次元画像表示装
置の更に他の実施例を示す図である。

【図２０】一つの要素ホログラムで複数の点像を表示す
る場合の動作状態を示すものである。

【図２１】反射型要素ホログラムの作製の一工程に用い
る点像のマスターホログラムの作製光学系を示す図であ
る。

【図２２】図２１で作製された点像ホログラムの再生像
形成における作用を示す図である。

【図２３】図２１で作製された点像ホログラムによって
要素ホログラムを作製するための光学系を示す図であ
る。

【図２４】図２３で作製された要素ホログラムの再生光
学系を示す図である。

【図２５】図２３と同様の図で、マスクの開口を増やし
て、要素ホログラムを作製する光学系を示す図である。

【図２６】図２５で作製された要素ホログラムの再生光
学系を示す図である。

【図２７】複数の点像が再生できる要素ホログラムを作
製する光学系を示す図である。

【図２８】図２７で作製された要素ホログラムの再生光
学系を示す図である。

【図２９】図２１と同様の図で、ホログラム面に垂直に
変化させた点像のマスターホログラムの作製光学系を示
す図である。

【図３０】図２９で作製された点像ホログラムの再生像
の形成作用を示す図である。

【図３１】図２９で作製された要素ホログラムを作製す
る光学系を示す図である。

【図３２】図２８及び図３１を合成した要素ホログラム
の再生光学系を示す図である。

【図３３】要素ホログラムパネル要素ホログラムとして
作り込まれた点像を全て再生した状態を示す図である。

【図３４】本発明の反射型要素ホログラムを用いた三次
元表示装置の構成を示す図である。

【図３５】図３４と同様の図で、隠点・線処理を説明す
るための図（その１）である。

【図３６】図３４と同様の図で、隠点・線処理を説明す
るための図（その２）である。

【図３７】図３４と同様の図で、隠点・線処理を説明す
るための図（その３）である。

【図３８】隠点・線処理がなされた三次元像を示す図で
ある。

【図３９】透過型要素ホログラムの作製の一工程に用い
る点像のマスターホログラムの作製光学系を示す図であ
る。

【図４０】図３９で作製された点像のホログラムの再生
像形成作用を示す図である。

【図４１】図３９で作製された点像のホログラムによっ
て要素ホログラムを作製する光学系を示す図である。

【図４２】図４１で作製された要素ホログラムの再生光
学系を示す図である。

【図４３】図４１と同様の図で、マスクの開口を増やし
て、要素ホログラムを作製する光学系を示す図である。

【図４４】図４３作製された要素ホログラムの再生光学
系を示す図である。

【図４５】複数の点像が再生できる要素ホログラムを作
製する光学系を示す図である。

【図４６】図４５で作製された要素ホログラムの再生光
学系を示す図である。

【図４７】図３９と同様の図で、ホログラム面に垂直に
変化させた点像マスターホログラムの作製光学系を示す
図である。

【図４８】図４７で作製された点像ホログラムの再生像
の形成作用を示す図である。

【図４９】図４７で作製された要素ホログラムを作製す
る光学系を示す図である。

【図５０】図４６及び４９を合成した要素ホログラムの
再生光学系を示す図である。

【図５１】本発明の透過型要素ホログラムを用いた三次
元表示装置の構成を示す図である。

【図５２】図５１と同様の図で、隠点・線処理を説明す
るための図（その１）である。

【図５３】図５１と同様の図で、隠点・線処理を説明す
るための図（その２）である。

【図５４】図５１と同様の図で、隠点・線処理を説明す
るための図（その３）である。

【図５５】本発明の透過型要素ホログラムパネルを用い
た光ビーム偏向式の三次元像表示装置の構成を示す図で
ある。

【図５６】従来の実時間動画ホログラフィックディスプ
レイの概要を示す図である。

【図５７】従来のホログラムを用いた他の３次元画像表
示装置の構成の概要を示す図である。

【図５８】従来のホログラムを用いた他の３次元画像表
示装置に用いるホログラムに関する構成の概要を示す図
である。

【図５９】従来のホログラムを用いた他の３次元画像表
示装置に用いる回折素子アレイの概要図を示すものであ
る。

【図６０】図５９と同様の回折素子を用いた従来の３次
元画像表示装置の概要を示す図である。

【図６１】従来の体積走査方式による他の３次元画像表
示装置の構成の概要を示す図である。

【図６２】従来の三次元像表示装置の他の例を示す図で
ある。

【図６３】従来の三次元像表示装置の他の例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１，７１，８１…３次元画像表示装置、２，３１，１１
２，１４２…レーザ光源、３，６，６′，３２，３６，
３９，４４，５０，５３，１０４，１４３，１４６…レ
ーザ光、４，１４４…変調器、５，１４５…ＸＹ偏向
器、７，７′，１４７…制御コンピュータ、８，８′，
１４８…３次元画像データ、９，９′，１４９…画像デ
ータメモリ、１０，６０，９０，１０８，１５０…３次
元画像、１１，１１ｒ₁，１１ｇ₁，１１ｂ₁，１１ｒ₂，
１１ｇ₂，１１ｂ₂，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，６１，１
５１…スクリーンパネル、１２…投射レンズ、１３，６
３…視域、２１，２３，２５，５２，Ｐｎ，Ｐ１〜Ｐ
６，Ｐ７ａ，Ｐ７ｂ，Ｐ８，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１６，
Ｐ６４，Ｐ６５，Ｐ６６，Ｐ９４，Ｐｒｇｂ₁，Ｐｒｇ
ｂ₂，Ｐａ₁，Ｐｂ₁，Ｐｃ₁，１１６-n，１１６-1，１１
６-2…点像、２２…ホログラム、２４…ホログラムの一
部分、２６…要素ホログラム、３３…シャッタ、３４，
３８，４５，４８…ミラー、３５…ビームスプリッタ、
３７，４６…対物レンズ、４０，４７…コリメートレン
ズ、４１，５４…マスク、４２，１２６…基板、４３…
感光材料、４９…集光レンズ、５１，９３，９３ａ，９
３ｂ，９３ｃ…拡散板、１０２…ホログラム信号、１０
３…ＡＯＭ、１０５…ガルバノミラー、１０６…ポリゴ
ンミラー、１０７…出力レンズ、１０９…観察者、１１
３…レンズ、１１４…ホログラム円盤、１１５…モー
タ、１２１…回折格子アレイ、１２２，１２３，１２４
…複数の画素、１２５…セル、１３２…液晶表示素子、
１３３…カラーフィルタ、１６０…発光素子アレイ、１
６１…発光素子、１６２…回転軸、１７０…液晶空間光
変調器、１７１…回折格子パネル基板、１７２…液晶用
駆動装置、Ｄ１…拡散板、ＬＲ１，ＬＲ１′，ＬＲ２，
ＬＲ２′，ＬＲ３，ＬＲ３′，ＬＲ４，ＬＲ４′，ＬＲ
５′，ＬＲ７′…平面波、ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ４…球
面発散光、ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ４…ホログラム記録材
料、ＨＧ１，ＨＧ２…点像ホログラム、ＭＫ１，ＭＫ
１′，ＭＫ２，ＭＫ２′，ＭＫ３，ＭＫ４，ＭＫ５，Ｍ
Ｋ５′，ＭＫ６，ＭＫ６′，ＭＫ７，ＭＫ７′…マス
ク、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４ａ，Ｉ４ｂ，Ｉ５ａ，Ｉ５
ｂ，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ７ａ，Ｉ７ｂ，Ｉ７ｃ，Ｉ８，Ｉ
８′，Ｉ９，Ｉ１０ａ，Ｉ１０ｂ，Ｉ１１ａ，Ｉ１１
ｂ，Ｉ１２，Ｉ１２ａ，Ｉ１２ｂ，Ｉ１２ｃ，Ｉ１３…
点像、Ｌ１，Ｌ１′，Ｌ２，Ｌ２′，Ｌ３，Ｌ３′，Ｌ
４′，Ｌ４ａ′，Ｌ４ｂ′，Ｌ４ｃ，Ｌ４ｃ′，Ｌ５，
Ｌ６，Ｌ６′，Ｌ７′，Ｌ７ａ，Ｌ７ｂ，Ｌ９，Ｌ１
０，Ｌ１０′，Ｌ１２ａ，Ｌ１２ｂ，Ｌ１２ｃ，Ｌ１３
…回折光、ＥＰ１，ＥＰ２，ＥＰ３，ＥＰ４，ＥＰ５，
ＥＰ６，ＥＰ７，ＥＰ１２，ＥＰ１３，ＥＰ１４，ＥＰ
１５，ＥＰ１６，ＥＰ１７…要素ホログラムパネル、Ｌ
Ｍ１，ＬＭ２…液晶空間光変調器、ＬＴ３′，ＬＴ４，
ＬＴ４′，ＬＴ５，ＬＴ５′，ＬＴ６，ＬＴ６′，ＬＴ
７，ＬＴ７′…透過光、ＴＢ１，ＴＢ２…透明基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 27/22,5/32 G03H 1/00 - 1/24

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリーンパネルと、該スクリーンパネ
   ル面上の照射位置を指定可能にするとともに、該指定位
   置の光ごとに変調が与えられる干渉性を有する光を発生
   するようにした変調光発生手段と、表示しようとする３
   次元画像に関するデータを入力するデータ入力手段と、
   該データ入力手段により入力された３次元画像に関する
   データに基づいて前記変調光発生手段を制御する画像表
   示制御手段とを備える３次元像表示装置において、前記
   スクリーンパネルは、表示しようとする３次元画像デー
   タに基づいて作成された複数の回折素子からなり、前記
   変調光発生手段を前記画像表示制御手段により制御する
   ことにより、該複数の回折素子の各回折素子ごとに変調
   された干渉性を有する光を照射するようにするととも
   に、前記回折素子中の複数の素子が同一の点像を形成す
   るようにして、該素子の各々により視域を分割するよう
   にしたことを特徴とする３次元像表示装置。
2. 【請求項２】 前記変調光発生手段が、干渉性を有する
   光ビームを発生する手段と、前記光ビームを変調する変
   調手段と、該変調手段からの前記光ビームを２次元走査
   させる走査手段により構成されるようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の３次元像表示装置。
3. 【請求項３】 光ビームを２次元走査させる前記走査手
   段は、該光ビームを平行走査させるようにしたことを特
   徴とする請求項２記載の３次元像表示装置。
4. 【請求項４】 前記回折素子を要素ホログラムとしたこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の３
   次元像表示装置。
5. 【請求項５】 前記変調光発生手段が、干渉性を有する
   光線を発生させる光源と該光源から発した光線のビーム
   径を拡大する光学系と、該光学系により拡大されたビー
   ムの光路に配置され、光の透過率の制御可能な液晶空間
   光変調器からなり、前記回折素子を要素ホログラムとし
   た前記スクリーンパネルと前記液晶空間光変調器とを一
   体化するようにしたことを特徴とする請求項４記載の３
   次元像表示装置。
6. 【請求項６】 前記要素ホログラムパネルを反射型とす
   るようにしたことを特徴とする請求項４又は５記載の３
   次元像表示装置。
7. 【請求項７】 前記要素ホログラムパネルを透過型とす
   るようにしたことを 特徴とする請求項４又は５記載の３
   次元像表示装置。
8. 【請求項８】 前記液晶空間光変調器と要素ホログラム
   パネルとの間に透明基板を有するようにしたことを特徴
   とする請求項７記載の３次元像表示装置。
9. 【請求項９】 前記スクリーンパネルが２枚以上重ねた
   スクリーンパネルから構成されるようにしたことを特徴
   とする請求項１ないし８のいずれかに記載の３次元像表
   示装置。
10. 【請求項１０】 前記スクリーンパネルが曲面形状をな
    していることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか
    に記載の３次元像表示装置。
11. 【請求項１１】 ３次元像を形成する光ビームに作用さ
    せる光拡散板を付加するようにしたことを特徴とする請
    求項１ないし１０のいずれかに記載の３次元画像表示装
    置。
12. 【請求項１２】 前記要素ホログラムが、一つの要素ホ
    ログラムで複数の点像を表示するようにしたことを特徴
    とする請求項４ないし１１のいずれかに記載の３次元像
    表示装置。