JP3500404B2 - 要素ホログラムパネル及びそれに用いられる要素ホログラムの記録方法 - 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次元物体表示装置に用いられ、３次元物体を表示
する複数の要素ホログラムからなる要素ホログラムパネ
ル及びそれに用いられる要素ホログラムの記録方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、空間に３次元像を再生させるディ
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
の振幅と位相の両方を記録し再生する技術であり、これ
によれば、再生時に上下左右に視点を移動させても、そ
れぞれの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、この表示方法は、人間が立体を
認識する全ての生理的要因、両眼視差、輻輳、目の調節
が成り立つので、他の方法より自然な３次元画像を表示
できる。これ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の方向からく
る光波を干渉させ、この干渉縞を記録することによって
作成される。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
ベントン教授らによって開発された実時間ホログラフィ
ディスプレイがある。図１４は、この実時間動画ホログ
ラフィディスプレイの構成の概要を示す図である。図１
４において、３次元像２０８を再生するホログラム信号
２０２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）２０３により入力される。そして、ＡＯＭ２０３で
変調されたレーザ光２０４は、さらにガルバノミラー２
０５とポリゴンミラー２０６とにより、それぞれ垂直走
査と水平走査とが行われる。

【０００４】ＡＯＭ２０３は、３次元画像２０８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、垂直走査を行なうことで、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２０６による水平走査は、Ａ
ＯＭ２０３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、ＡＯＭ２０
３からの回折角は３（ｄｅｇ）程度であるので、出力レ
ンズ２０７など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ることがで
きる。

【０００５】このように、走査・縮小光学系を用いるこ
とで、出力レンズ２０７付近に仮想的なホログラムが形
成され、観察者２０９は、出力レンズと図示されていな
い拡散板を通して３次元画像２０８を見ることができ
る。ここで、拡散板は、垂直一方向の拡散を行ない、観
察域の拡大に寄与する。なお、図１４に示したものは、
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:ＹＡＧ（５３２．０ｎ
ｍ）、青：Ｈｅ−Ｃｄ（４４１．６ｎｍ））に対応させ
れば実現できる。

【０００６】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上の基板に複
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
ることにより、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１５
は、この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１５において、回折格子アレイ
２１１は、複数の画素２１２、２１３、２１４からなる
セル２１５を、平面上の基板２１６に複数個配列したも
のである。画素２１２、２１３、２１４は、セル２１５
が勾配および格子間隔が近い領域で空間的に分割された
ものであり、これら画素２１２、２１３、２１４を各視
差画像に対応させた回折格子アレイ２１１としている。
この回折格子アレイ２１１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。

【０００７】図１６は、回折格子アレイ２１１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１６
に示される立体像表示装置は、回折格子アレイ２１１
と、回折格子アレイ２１１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２２２と、液晶表示素子２２
２の後面に設けられたカラーフィルタ２２３とから構成
されている。この立体表示装置において、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
２２３により入射光の中からある波長が選択され、液晶
表示素子２２２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２１１に到達する。ここで、
回折格子アレイ２１１は光透過性の樹脂板などで形成さ
れており、到達した光は透過時に回折される。この時、
回折光の出射方向については、この微小領域の勾配と格
子間隔によりその回折角が決まる。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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、下記のような課題があった。図１４に示
した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。

【０００９】また、特開平６−８２６１２号公報に開示
されたもの、すなわち、図１５に示した回折格子アレイ
を用いた立体像の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
いという欠点があった。

【００１０】以上のように、従来の３次元画像表示装置
では、大きな３次元画像の表示が困難であっり、また、
ステレオグラム画像であるため、目が疲労しやすかった
りした。

【００１１】本発明は、上述のような課題を解決するた
めになされたものであって、大画面の３次元表示が可能
であり、また、実際に物が存在するのと同じように３次
元画像をつく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な３次元
画像表示装置を実現する要素ホログラムパネル及びそれ
に用いられる要素ホログラムの記録方法を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明では、３次元画像を構成する
複数の点像を表示する要素ホログラムが複数配列されて
成る要素ホログラムパネルにおいて、異なる点像を表示
するための複数の要素ホログラムから１単位を成すセル
を複数配列して構成している。

【００１３】請求項１に記載の発明によれば、一つの点
像を表示するための要素ホログラムが複数のセルに分散
されているので、データ量を削減し、かつ視域の広い点
像により、３次元画像を表示することができる。

【００１４】さらに、請求項２に記載の発明では、上記
の要素ホログラムパネルにおいて、セルの大きさを、要
素ホログラムパネルと平行な平面における複数の点像の
間隔と同一として構成している。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、点像の間
隔とセルの大きさを同じにしているので、同一の要素ホ
ログラムの配列のセルを複数配列して要素ホログラムパ
ネルを構成することができ、そうすれば要素ホログラム
を計算機により求める際に、数多くのセルのそれぞれに
おいて計算する必要がなく、その際の計算量を大幅に削
減することができる。

【００１６】さらに、請求項に記載の発明では、上記の
要素ホログラムパネルにおいて、要素ホログラムの配列
を同一としたセルを複数配列して構成している。

【００１７】請求項３の発明によれば、同一の要素ホロ
グラムの配列のセルを複数配列するので、要素ホログラ
ムを計算機により求める際に、数多くのセルのそれぞれ
において計算する必要がなく、その際の計算量を大幅に
削減することができる。

【００１８】さらに、請求項４に記載の発明では、要素
ホログラムパネルと平行な平面における複数の点像の間
隔及びセルの大きさを同方向で均等として構成してい
る。

【００１９】請求項４に記載の発明によれば、セルの大
きさを同方向で均等としているので、単一のセルにより
要素ホログラムパネルを構成することができ、そうすれ
ば要素ホログラムを計算機により求める際に、数多くの
セルのそれぞれにおいて計算する必要がなく、その際の
計算量を大幅に削減することができる。

【００２０】また、請求項５に記載の発明では、上記の
要素ホログラムパネルに用いられる要素ホログラムの記
録方法であって、要素ホログラムパネルと垂直な方向の
同一軸上に表示する複数の点像について異なるセルに記
録させるべき要素ホログラムを、同一セル内に記録する
こととしている。

【００２１】請求項５に記載の発明によれば、他のセル
に記録されるべき要素ホログラムを同一のセルに記録す
るようにしているので、要素ホログラムを計算機により
求める際に、さらに計算量を削減することができる。

【００２２】

【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
について、図１〜図１１を参照して説明する。図１は、
本発明の要素ホログラムパネルの概略図である。図１に
示すように、要素ホログラムパネル１１は、点像で構成
される３次元画像１２を、要素ホログラムパネル１１上
に浮いて見えるように表示するよう構成されている。

【００２３】まず、要素ホログラムパネル１１の構成に
ついて、さらに詳しく説明する。本発明による要素ホロ
グラムパネル１１の一部を真上から見たものを図２に示
す。表示する点像２２のピッチに等しい大きさのセル２
１を複数個配列した構成になっている。すなわち、図２
に示すように、要素ホログラムパネル１１と平行な平面
の点像２２の均等な間隔であるＸ方向（図面左右方向）
及びＹ方向（図面上下方向）のピッチＳｘ及びＳｙに等
しいサイズのセル２１を格子状に配列して、要素ホログ
ラムパネルを構成しているものである。

【００２４】ここで、要素ホログラムパネル１１により
点像を３次元で表示する原理を説明する。図３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３
（Ａ）に単一の点像３１をホログラム３２で表示する場
合を示す。ホログラム３２には、その点像を表す波面の
データがホログラム３２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３（Ｂ）に示
すように、このホログラム３２の一部３４を使っても、
その点像３３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。

【００２５】そこで、図３（Ｃ）に示すように、小さな
ホログラム（要素ホログラム）３６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３５を
再生できる。そして、その点像の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。このように
して、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次元画像の
表示が可能となる。さらに、レーザ光照射を時間的に変
化させれば、３次元動画像の表示も可能である。

【００２６】次に、要素ホログラムパネル１１を構成す
るセル２１について説明する。セル２１は、単一の要素
ホログラムが単一の点像を表示する要素ホログラム群か
ら構成されいる。このセルの点像再生を説明するための
概念図を図４に示す。図４におけるＳ1は、要素ホログ
ラムパネル１１からの高さｌの点像４１が角度θで見え
る時のホログラムが記録されるている範囲である。この
範囲Ｓ1に小さなホログラム（要素ホログラム）が分散
されていれば点像４１を視域θで表示することができ
る。また、図４に示すように、点像４１の上に、点像４
２も表示する時は、高さｌ＋Ｚ方向のピッチＳｚの点像
４２が角度θで見える時のホログラムがＳ２の範囲で記
録されていれば良い。さらに、Ｘ方向の点像のピッチＳ
ｘで右に点像４３を表示する時は、高さｌの点像４３が
角度θで見える時のホログラムをＳ３の範囲で記録され
ていれば良い。この範囲Ｓ２、Ｓ３も点像４１の時と同
様に小さなホログラム（要素ホログラム）３６が分散さ
せていれば、点像４２、点像４３を視域θで表示するこ
とができる。

【００２７】このようにして、表示するすべての点像に
ついて要素ホログラムを要素ホログラムパネル１１に書
き込むことによって３次元画像を再生できる。しかし、
３次元画像を構成する点像すべてについて、要素ホログ
ラムパネル１１に実際にレーザ光による干渉によって書
き込んだり、ホログラムパターンを計算で求めるのは困
難である。そこで本発明では、点像のピッチに等しい大
きさのセルを作成しそのセルを複数個並べることによ
り、簡単にパネル全体のホログラムの書き込みや計算を
行なうことができる。

【００２８】次に、点像のピッチに等しい大きさのセル
を作成し複数個並べるだけでパネル全体の構成が求めら
れることについて説明する。図５は要素ホログラムパネ
ルを側面から（Ｙ方向から）見たようすを示す図であ
る。ここで、点像がＸ方向のピッチＳｘで、要素ホログ
ラムパネルからの高さｌからピッチＳｚ、視野θでなら
んでいる。この時、１つのセルは点像のＸ方向のピッチ
Ｓｘの大きさになる。

【００２９】ここで、Ｓｘに記録される要素ホログラム
について考える。まず、基板に一番近い点像５１が視野
θで見えるような要素ホログラムの記録範囲は、Ｓｘ、
Ｓｘ１の範囲である。この時、Ｓｘには点像５１の左半
分の視域を表示するための要素ホログラムが記録され、
同様に、Ｓｘ１には点像５１の右半分の視域を表示する
ための要素ホログラムが記録される。次に、同じ高さの
点像５２について考えると、点像５２が視野θで見える
ような要素ホログラムの記録範囲はＳｘ、Ｓｘ２の範囲
である。この時、Ｓｘには点像５２の右半分の視域を表
示するための要素ホログラムが記録され、同様に、Ｓｘ
２には点像５２の左半分の視域を表示するための要素ホ
ログラムが記録される。

【００３０】ここで、点像５１の右半分を表示するＳｘ
１の要素ホログラムと点像52の右半分を表示する要素ホ
ログラムＳｘの要素ホログラムとは、等しいホログラム
パターンになる。さらに、点像５１の左半分を表示する
Ｓｘの要素ホログラムと点像５２の左半分を表示する要
素ホログラムＳｘ２の要素ホログラムとは、等しいホロ
グラムパターンになる。このことから、Ｓｘに記録され
る要素ホログラムを求め１つのセルとし、Ｘ方向点像の
数に応じた数のセルを並べることによってそれらの点像
を表示することができる。

【００３１】次に、点像５１、５２よりＺ方向のピッチ
Ｓｚ上の点像について考えると、点像５４が視野θで見
えるような要素ホログラムの記録範囲は、Ｓｘ、Ｓｘ
１、Ｓｘ２、Ｓｘ３の範囲である。この時、ＳｘとＳｘ
２には点像５４の左半分の視域を表示するための要素ホ
ログラムが記録され、同様に、Ｓｘ１とＳｘ３には点像
５４の右半分の視域を表示するための要素ホログラムが
記録される。次に点像５５について考えると、点像５５
が視野θで見えるような要素ホログラムの記録範囲は、
Ｓｘ、Ｓｘ１、Ｓｘ２、Ｓｘ４の範囲である。この時、
ＳｘとＳｘ１とには点像５５の右半分の視域を表示する
ための要素ホログラムが記録され、同様に、Ｓｘ２とＳ
ｘ４とには点像５５の左半分の視域を表示するための要
素ホログラムが記録される。

【００３２】さらに、点像５３が視野θで見えるような
要素ホログラムの記録範囲のうち左半分の視域を表示す
るための要素ホログラムが記録されるのはＳｘとＳｘ１
とである。次に点像５６が視野θで見えるような要素ホ
ログラムの記録範囲のうち右半分の視域を表示するため
の要素ホログラムが記録されるのはＳｘとＳｘ２とであ
る。

【００３３】ここで、Ｓｘ２に記録される点像５６の要
素ホログラムと、Ｓｘに記録される点像５５の要素ホロ
グラムと、Ｓｘ１に記録される点像５４の要素ホログラ
ムとは、等しいホログラムパターンになる。また、Ｓｘ
１に記録される点像５３の要素ホログラムと、Ｓｘに記
録される点像５４の要素ホログラムと、Ｓｘ２に記録さ
れる点像５５の要素ホログラムとは、等しいホログラム
パターンになる。また、Ｓｘに記録される点像５６の要
素ホログラムと、Ｓｘ１に記録される点像５５の要素ホ
ログラムと、Ｓｘ３に記録される点像５４の要素ホログ
ラムとは、等しいホログラムパターンになる。また、Ｓ
ｘに記録される点像５３の要素ホログラムと、Ｓｘ２に
記録される点像５４の要素ホログラムと、Ｓｘ４に記録
される点像５５の要素ホログラムとは、等しいホログラ
ムパターンになる。

【００３４】このことから、Ｓｘには点像５１の左側を
表示する要素ホログラム、点像５２の右側を表示する要
素ホログラム、点像５３の左外側半分を表示する要素ホ
ログラム、点像５４の左内側半分を表示する要素ホログ
ラム、点像５５の右内側半分を表示する要素ホログラ
ム、点像５６の右外側半分を表示する要素ホログラムの
それぞれが記録されることになるので、Ｓｘに記録され
るホログラムパターンさえ計算すればＳｘ１〜Ｓｘ４は
同じパターンで良い。

【００３５】Ｙ方向についても同様にして、Ｙ方向の点
像のピッチをセルの大きさにすることにより同様の効果
が得られる。よって、点像のピッチ（間隔）に等しい大
きさのセルを作成し、点像の数に応じて並べるだけでパ
ネル全体の構成が求められる。但し、この時のそれぞれ
の点像の視域はθより小さくなるので、Ｘ方向とＹ方向
のそれぞれ、 Ｘ方向のセルの数＝｛（Ｘ方向の点像の数−１）＋（一
番高い位置にある点像を表示するために必要なＸ方向の
セルの数）×２｝（個） Ｙ方向のセルの数＝｛（Ｙ方向の点像の数−１）＋（一
番高い位置にある点像を表示するために必要なＹ方向の
セルの数）×２｝（個） のセルを並べることにより視域θを表示する。

【００３６】また、表示するべき点像のＸ方向とＹ方向
の外側に余分な点像（視域θより小さい）とが表示され
てしまうので、その点像に対応する要素ホログラムをマ
スクなどを利用して表示しないようにする必要がある。
しかし、要素ホログラムパネル上の要素ホログラムと点
像とは対応しているので、マスクなどをすることにより
容易に消す（表示しないようにする）ことはできる。こ
のようにして、３次元画像を再生することができる。

【００３７】次に、セル内の要素ホログラムの求める。
前述の図２は、要素ホログラムパネル１１の一部を上か
ら見たようすを示す図である。図２のように、１つのセ
ル２１の大きさは、Ｘ方向の点像のピッチＳｘ、Ｙ方向
の点像のピッチＳｙである。すべての点像の要素ホログ
ラムの内、１つのセル２１に記録されるべき要素ホログ
ラムのホログラムパターンのみを計算機などを使用し求
める。ただし、この方法では、セル２１に記録されるべ
きすべての点像の要素ホログラムについて計算を行なわ
なければならないので、表示する点像が多くなると計算
量も増える。

【００３８】ここで、本実施形態については、単純に重
ね合わせるだけでは要素ホログラムが重なってしまう場
合があるが、要素ホログラムの位置は多少ずれても問題
はないので、近くの要素ホログラムのない場所に移動し
要素ホログラムどうしが重ならないよう配置すればよ
い。

【００３９】上記のような方法を用いて作成したセルと
要素ホログラムパネルとの作成方法の一例について、そ
の概念図である図６を用いて説明する。ここでは、簡単
にするために、角度θの視域を持つ点像を８個（２×２
×２）（点像群６２）表示するためのセルの作成方法に
ついてい説明する。ただし、この例では、視域θの１つ
の点像を８個の要素ホログラム（要素ホログラムパネル
６１内）で表示ができるものとする。

【００４０】まず、８個の点像の内、Ｚ方向の点像２個
について考える。図７には、２個の点像を表示する要素
ホログラムを配置例を示す。そして。図８に、要素ホロ
グラムパネルを点像表示側から見たようすを示す。な
お、図８の上部の図の一部（単一セル領域）を拡大した
のが下部の図である。

【００４１】図７に示すような２個の点像Ａ、Ｂを表示
する要素ホログラムの位置を、図８に示すようにそれぞ
れａ、ｂとする。これを点像のピッチの大きさに区切り
１つ（１単位）に重ね合わせると、セル１０１のように
なる。この時、重なる要素ホログラムがあるので、例え
ばａ、ｂの内、ｂの要素ホログラムを図９（Ａ）の矢印
で示す空いている位置に移動すると、移動した結果は図
９（Ｂ）のようになる。この時の上記セルの要素ホログ
ラムが表示する点像は、図１０のような１２個の点像と
なる。ここで、点像Ａ、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｄ、Ｄ’、Ｅ、
Ｆ、Ｆ’、Ｇ、Ｈ、Ｈ’を表示する要素ホログラムは、
それぞれａ、ｂ、ｂ’、ｃ、ｄ、ｄ’、ｅ、ｆ、ｆ’、
ｇ，ｈ、ｈ’に対応している。この時、各点像の視域は
θより小さくなる。詳細は述べないが、計算により１つ
のセルを求めることができる。本実施形態では、それぞ
れの点像に対応する要素ホログラムのホログラムパター
ンを、従来のＧＧＨを使用し計算で求め１つのセルとす
る。

【００４２】次に、ホログラムパターンを計算した上記
セル（図１０参照）では、視域がθより小さくなるの
で、そのようすを要素ホログラムパネルの点像表示側か
ら見た図である図１３に示すように、表示すべき全ての
点像１３１（ここでは８個）が視域θになるように、 Ｘ方向のセルの数＝｛（Ｘ方向の点像の数−１)＋（一
番高い位置にある点像を表示するために必要なＸ方向の
セルの数）×２｝（個）＝（２−１）＋２×２＝５ Ｙ方向のセルの数＝｛（Ｙ方向の点像の数−１）＋（一
番高い位置にある点像を表示するために必要なＹ方向の
セルの数）×２｝（個）＝（２−１）＋２×２＝５ により、セルを５×５個並べる。

【００４３】しかし、このままでは図１３に点線で示す
ような余分な点像１３２まで表示してしまう。そこで、
余分な点像１３２に対応する要素ホログラムを全てマス
ク１３３によりマスキングすることにより、外側の余分
な点像１３２を表示せず、目的の２×２×２個の点像１
３１を表示することができる。なお、この例では、点像
の数が少ないのでマスクをする部分が大半を占めている
が、点像が多くなるにつれて中心部分はマスクの必要が
なくなる。また、全ての点像を表示するための要素ホロ
グラムがわかっているので、点像に対応する要素ホログ
ラムをマスクのＯＮ、ＯＦＦ（マスク、アンマスクの切
替え）により点像を点滅させて、３次元動画像を容易に
表示することができる。

【００４４】なお、図８、図１０、図１１においては、
要素ホログラムパネルの点像表示側から見たときに、実
際には重なって表示される点を、ずらして描いている。

【００４５】〔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１２〜図１３を参照して説明
する。第２の実施の形態のものは、図１〜図５を用いて
説明した上記第１の実施の形態のものと同様にして、３
次元画像が表示可能なものである。そして、第２の実施
の形態において、上記第１の実施の形態のものと異なる
のは、Ｚ方向、即ち要素ホログラムパネルの面方向と垂
直方向の点像を表示するための、セル内の要素ホログラ
ムの求め方についてであるので、それについて説明す
る。ここでは、表示する点像すべてではなく、Ｚ方向の
みの点像の数に基づきセル内の要素ホログラムのホログ
ラムパターンを求める。

【００４６】一例として、Ｚ方向に３個の点像を表示す
る時のセルの求め方を示す。図１２はパネルを側面から
（Ｙ方向から）見たようすを示す図であり、視域θの点
像をＺ方向ピッチＳｚで３個並べたものである。

【００４７】次に、本実施形態でのＺ方向に３個の点像
を表示する時のセルの求め方を説明するための説明図で
ある図１３を用いて説明する。なお、図１３は点像Ａ、
点像Ｂ、点像Ｃを表示した要素ホログラムパネルを側面
から（Ｙ方向から）見たようすを示す図であり、図１３
において左右方向はＸ方向である。

【００４８】まず、パネル上Ｓｘには、点像Ａ、点像
Ｂ、点像Ｃを表示するために記録すべきホログラムパタ
ーンをそのまま記録する（図１３（Ａ））。次に、Ｓ１
の点像Ａ、点像Ｂ、点像Ｃを表示するために記録すべき
ホログラムパターンをＳｘに重ねて記録し（図１３
（Ｂ））、Ｓ２に記録されるべき点像Ｃを表示するホロ
グラムパターンをＳｘに重ねて記録する（図１３
（Ｃ））。そして、Ｓ３に記録されるべき点像Ａ、点像
Ｂ、点像Ｃを表示するホログラムパターンをＳｘに重ね
て記録し（図１３（Ｄ））、Ｓ４に記録されるべき点像
Ａ、点像Ｂ、点像Ｃを表示するホログラムパターンをＳ
ｘに重ねて記録する（図１３（Ｅ））。それから、Ｓ５
に記録されるべき点像Ｃを表示するホログラムパターン
をＳｘに重ねて記録する（図１３（Ｆ））。

【００４９】このように、Ｓｘ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ
４、Ｓ５に記録されるべきホログラムパターンを計算
し、パネル上を点像のＳｘ上に重ねることによってセル
内の要素ホログラムのホログラムパターンを求める。こ
の第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態に
比べ、更に計算量を減らすことができる。

【００５０】すなわち、本実施形態のように、Ｘ方向、
Ｙ方向、及びＺ方向においてそれぞれ等間隔の点像を表
示するような要素ホログラムパネルの場合、上記のよう
にして計算して求めて得られるＳｘ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ
３、Ｓ４、Ｓ５等に記録されるべきそれぞれの要素ホロ
グラムを同一のセル内（本実施形態の場合Ｓｘ）に記録
しても、上記第１の実施の形態のものと同一の要素ホロ
グラムパネルを作製することができる。したがって、こ
の第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態の
ものよりも、要素ホログラムを求めるための計算量を低
減して、要素ホログラムパネルを実現することが可能と
なる。

【００５１】ここで、本実施形態についても、単純に重
ね合わせるだけでは要素ホログラムが重なってしまう場
合があるが、要素ホログラムの位置は多少ずれても問題
はないので、近くの要素ホログラムのない場所に移動し
要素ホログラムどうしが重ならないよう配置すればよ
い。

【００５２】これ以降は、図６〜図１１を用いて説明し
た上記第１の実施の形態と同様にして、セル内の要素ホ
ログラムを求めて、３次元動画像を容易に表示すること
が可能な要素ホログラムパネルを実現することができ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パネルの一部のみ計算し繰り返しで配列するだけで要素
ホログラムパネルを構成できるので、コンピュータによ
る計算が少なくなり、実時間での大画面の３次元表示を
することが可能となる。

【００５４】更に、要素ホログラムに作用する光は、３
次元画像データに基づいて作られている各回折格子の特
性により、該要素ホログラムごとにことなる点像を表示
するようにし、しかも、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なうことができる。従って、多く
の表示内容および視点に対応することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態の要素ホログラム
パネルの点像表示により３次元画像を表示するようすを
示す概略斜視図である。

【図２】 要素ホログラムパネルの一部を点像表示側か
ら見たときのようすを示す部分拡大図である。

【図３】 要素ホログラムパネルによる点像表示の原理
を説明するための概略斜視図である。

【図４】 点像を表示したときの要素ホログラムパネル
の一部を側面方向から見たときのようすを示す部分拡大
図であり、要素ホログラムの記録範囲について説明する
ための説明図である。

【図５】 Ｘ方向に６つ、Ｚ方向に２つの点像を表示し
たときの要素ホログラムパネルの一部を側面方向から見
たときのようすを示す部分拡大図である。

【図６】 ８つの点像を表示したときの要素ホログラム
パネルの一部を示す部分斜視図である。

【図７】 Ｚ方向の同一軸上に２つの点像を表示したと
きの要素ホログラムパネルの一部を側面方向から見たと
きのようすを示す部分拡大図である。

【図８】 ２つの点像を表示する要素ホログラムパネル
における要素ホログラムの配置例を示す図である。

【図９】 重なる要素ホログラムを移動して配置させた
単一セル内の要素ホログラムの配列例を示す図である。

【図１０】 ８つの点像を表示する際の単一セル内にお
ける要素ホログラムの配置例を示す図である。

【図１１】 図９のセルを５×５個配列したときのその
配列と点像の表示例を示す図である。

【図１２】 第２の実施の形態の要素ホログラムにおい
てＺ方向の同一軸方向に３つの点像を表示したときの側
面方向から見たようすを示す部分拡大図である。

【図１３】 第２の実施の形態において同一セルに記録
する要素ホログラムを説明するための説明図である。

【図１４】 従来の実時間ホログラムディスプレイの構
成を示す概略図である。

【図１５】 従来の立体表示装置に用いられる回折格子
アレイの構成を示す概略図である。

【図１６】 図１５の回折格子アレイを用いた立体表示
装置の構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１１，６１ 要素ホログラムパネル １２ ３次元画像 ２１，１０１ セル ２２，３１，３３，３５，４１，４３，５１，５２，５
３，５４，５５，５６１３１，１３２ 点像 ３６ 要素ホログラム

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 格子状に配列された同一形状寸法の複数
   のセルから構成され、 前記セルが、複数の異なる点像を表示する要素ホログラ
   ムを含み、 一つの点像を表示するための要素ホログラムが、複数の
   セルに分散している、格子状に配列された複数の点像で
   ３次元画像を構成するホログラムパネルにおいて、 前記要素ホログラムパネルと平行な平面における点像の
   配置と、前記要素ホログラムパネルを構成するセルの頂
   点の配置は、その寸法形状が同一であることを特徴とす
   るホログラムパネル。
2. 【請求項２】 前記各セルに含まれる要素ホログラムの
   配列は同一であることを特徴とする請求項１に記載のホ
   ログラムパネル。