JPH06124057A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JPH06124057A
JPH06124057A JP4274023A JP27402392A JPH06124057A JP H06124057 A JPH06124057 A JP H06124057A JP 4274023 A JP4274023 A JP 4274023A JP 27402392 A JP27402392 A JP 27402392A JP H06124057 A JPH06124057 A JP H06124057A
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敬和 有竹
Masayuki Kato
雅之 加藤
Manabu Ishimoto
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Abstract

(57)【要約】 【目的】計算されたホログラム位相分布を表示して光学
的な波面変換により立体像として認識させる表示装置に
関し、２次元画像とホログラム立体像を同じディスプレ
イで表示可能とする。 【構成】表示手段４０は、ホログラム位相分布を表示す
る最小表示単位の画素４６を複数配列して２次元画像の
１画素を表示するセル画素４４を構成し、更にセル画素
４４を２次元配列して表示画面４２を構成する。入力手
段１０からの２次元画像データとホログラム位相分布デ
ータは表示データ生成手段４０に与えられ、表示手段４
０の表示領域に対応した２次元画像データとホログラム
位相分布を表示して光学的な波面変換で立体像を認識さ
せるホログラムデータを生成する。表示制御手段３０
は、表示データ生成手段２２からの２次元画像データと
ホログラムデータを表示手段４０に表示させる表示制御
を行う。２次元画像データ及びホログラムデータは、画
像種別、表示領域、および領域内の表示データを含むセ
ル単位の同じデータ形式で共通に管理され、生成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、計算されたホログラム
位相分布を表示して光学的な波面変換により立体像とし
て認識させる表示装置に関し、特に、２次元画像とホロ
グラム立体像を同じディスプレイで表示可能とする表示
装置に関する。立体像表示を行うと物体の三次元形状を
視覚的に理解しやすいため、複雑な形状を有する物体の
表示などに有効である。また、リアリティの高さからも
立体像表示は様々な利用が考えられる。
【０００２】
【従来の技術】従来より対象物を立体的に見ることので
きる表示方法の研究が多くなされている。中でも、ホロ
グラムによる立体像の表示は光の波の再現を行うためリ
アリティの高い表示を行うことができる。ホログラムに
よる立体表示では、表示しようとする物体の位相情報を
計算機で求め、液晶ディスプレイに位相分布を表示し、
参照光の光学的な波面変換で立体像を見せるようにした
ホログラム表示装置も提案されている（特開昭６４−８
４９９３）。
【０００３】こうした立体像の表示装置を用いると、立
体像を情報としてユーザに提供することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ホログ
ラム表示装置を用いて立体画像情報を提供する場合、立
体画像情報のみならず、テキスト情報や２次元画像情報
といった２次元表示を、立体画像情報と共に提供する場
合が多くある。２次元画像表示と立体表示を行う装置と
しては、、レンティキュラレンズを用いた３次元表示装
置において、２次元画像表示と３次元画像表示とを切り
替える提案がなされている（特開昭６２−２０９９９２
号）。この装置では、２次元画像の切り替えにより３次
元表示と２次元表示を実現するものであり、立体像と２
次元画像を同時に表示することはできなかった。
【０００５】またホログラム表示装置においては、立体
表示に使用するホログラム位相分布のデータ量の膨大
さ、および２次元画像とホログラム表示とで必要となる
表示デバイスの表示分解能の相違から、同じディスプレ
イを使用して立体像と２次元画像を表示することはでき
なかった。本発明の目的は、同一ディスプレイを使用し
て２次元画像と立体像が同時表示できる表示装置を提供
する。
【０００６】本発明の他の目的は、最小単位の画素であ
る画素でホログラム位相分布の１画素を構成し、複数の
画素の集合で２次元画像の１画素を表示するセル画素を
構成して２次元画像と立体像を切替表示できる表示装置
を提供する。本発明の他の目的は、セル単位で２次元画
像とホログラム位相分布を表示して二種類の表示を効率
よくできる表示装置を提供する。
【０００７】本発明の他の目的は、表示領域を決める制
御データ（表示管理データ）と表示内容を決める表示デ
ータとの階層構造に分けて記憶管理する表示装置を提供
する。本発明の他の目的は、表示内容を決める表示デー
タとして、画像種別フラグに続いて１セルを構成する複
数画素分の画像データまたはホログラム情報を組とした
データ形式で生成し、データ形式の共通化を図って表示
切替を容易にする表示装置を提供する。
【０００８】本発明の他の目的は、２次元表示データに
ついては、画像種別フラグと１画素分の画像データのみ
としたデータ形式にで生成してデータ長を短くした表示
装置を提供する。本発明の他の目的は、表示データの形
式を一部に２次元画像とホログラム情報を含ませてフラ
グで区別させることで、全く同じデータ形式で二種類表
示データを生成して統一的に扱える表示装置を提供す
る。
【０００９】本発明の他の目的は、２次元画像を光の振
幅変化で表示し、ホログラム情報は光の位相変化で表示
するようにした表示装置を提供する。本発明の他の目的
は、２次元画像のウィンド表示可能にした表示装置を提
供する。本発明の他の目的は、２次元画像および立体画
像のカラー表示を可能にした表示装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。まず本発明の表示手段４０は、ホログラム位
相分布を表示する最小表示単位の画素４６を複数配列し
て２次元画像の１画素を表示するセル画素４４を構成す
る。更にセル画素４４を２次元配列して表示画面４２を
構成する。
【００１１】入力手段１０からの２次元画像を表示する
画像情報と立体表示に用いるホログラム情報はデータ生
成手段２０に与えられ、入力した画像情報およびホログ
ラム情報に基づき２次元表示データおよびホログラム表
示データを対応する表示制御データと共に生成する。表
示制御手段４０は表示データ生成手段２２の生成データ
に基づいて表示手段４０を駆動し、画面４２上に２次元
画像を表示すると同時にホログラム情報、例えば位相情
報を表示し参照光の光学的な波面変換で立体像を認識さ
せる。
【００１２】表示データ生成手段２２は、具体的には、
画像ごとに分けて２次元画像情報とホログラム情報を記
憶する表示データ記憶手段と、画像ごとに分けた２次元
画像情報とホログラム情報の少なくとも表示領域を管理
する表示制御データを記憶する制御データ記憶手段と、
表示データ記憶手段から２次元画像情報およびホログラ
ム情報を読出して所定の表示単位の２次元表示データお
よびホログラム表示データを生成し、および制御データ
記憶手段から読出した対応する表示制御データと共に出
力するデータ管理手段とを備える。
【００１３】表示制御データとしては、画像種別および
表示領域が記憶される。本発明にあっては、２次元画像
およびホログラム情報の両方をセル単位で表示制御する
ことから、表示領域はセル数で定義される。具体的に
は、表示領域の左上隅の座標値、セル数、水平および垂
直方向のセル数で示されるサイズ、さらには、領域内で
の表示開始座標が準備される。
【００１４】２次元画像データは画像ごとに記憶されて
いるが、ディスプレイに供給する表示データはセル単位
に生成する。表示データの生成形式は、画像の種別フラ
グと１セルを構成する複数の画素分のデータの組とな
る。具体的には、２次元表示データは、２次元画像を示
すフラグと、同一の値をもった１セル分の画素データの
組となる。ホログラム表示データは、ホログラム情報を
示すフラグと、固有の値をもった１セル分のホログラム
情報の組となる。
【００１５】表示手段４０は、例えばＴＮ液晶を用いた
液晶ディスプレイであり、光の振幅変化で２次元画像を
表示し、光の位相変化でホログラム情報としての位相分
布を表示する。液晶ディスプレイで作り出されたホログ
ラム位相分布は、参照光を波面変換して立体像を認識さ
せる。
【００１６】
【作用】このような構成を備えた本発明の表示装置によ
れば、立体像表示で用いられる複数の画素のひとまとま
りを２次元画像の１画素を示すセルとして取り扱う。画
素は最小単位の画素であり、位相分布などのホログラム
情報を表現して立体表示するに十分な分解能を実現す
る。
【００１７】分解能の異なる２次元画像の表示とホログ
ラム位相分布の表示をセル単位で行うことで、２次元画
像と立体画像の表示データおよび制御データの形式を共
通化し、画面上の表示領域を任意に指定して２次元画像
の表示と立体像の表示の切り替えを統一して扱えるよう
にしている。
【００１８】
【実施例】図２は本発明の一実施例を示した実施例構成
図である。図２において、本発明の表示装置は入力部１
０，表示データ生成部２０，表示制御部３０及び表示部
４０で構成される。入力部１０には入力操作部１２，入
力制御部１４，記憶部１６及び計算部１８が設けられ
る。
【００１９】入力操作部１２はキーボードやマウスであ
り、オペレータが表示制御のための指示を与える。入力
制御部１４はコンピュータで構成され、表示データ生成
部２０に対し２次元画像情報及びホログラム情報を入力
する。記憶部１６には表示データ生成部２０に入力しよ
うとする２次元画像情報及びホログラム情報が格納され
ている。
【００２０】更に、記憶部１６にはホログラム情報の計
算に使用する３次元物体情報が記憶されている。計算部
１８は記憶部１６に格納された３次元物体情報からホロ
グラム情報、例えばホログラム位相分布を計算し、計算
結果をホログラム情報として記憶部１６に記憶する。表
示データ生成部２０はデータ管理部２４，表示管理用マ
ップ２６及び画像データフレームバッファ２８で構成さ
れる。表示管理用マップ２６は表示制御データの記憶手
段としての機能をもち、画像毎に画面上の表示領域や画
像が重複した場合の優先表示等に関する制御データを格
納している。画像データフレームバッファ２８は表示デ
ータ記憶手段として機能するもので、画像ごとに分けて
２次元画像データ及び立体表示のためのホログラム情
報、例えばホログラム位相分布データ（干渉縞データ）
を格納している。
【００２１】データ管理部２４は画像番号の指定を受
け、指定された画像番号に対応する表示制御データを表
示管理用マップ２６から読み出すと共に、対応する表示
データとして２次元表示データあるいはホログラム表示
データを画像データフレームバッファ２８から読み出し
て生成し、それぞれ表示制御部３０に供給する。表示制
御部３０は再生用バッファ３２，タイミングパルス発生
部３４及び駆動制御部３６で構成される。再生用バッフ
ァ３２には１画面分の表示に使用する１セル分の表示デ
ータが格納される。
【００２２】タイミングパルス発生部３４は所定の周期
のタイミングパルスを発生し、タイミングパルスごとに
対応する再生用バッファ３２の表示制御データを読み出
し、駆動制御部３６により表示部４０に設けたディスプ
レイパネル４２に対する駆動制御を行い、同時に対応す
る表示用データ即ち２次元表示データあるいはホログラ
ム表示データを読み出し、選択されたセル内の画素に対
し表示信号を供給する。
【００２３】図３は図２の表示部４０に設けた本発明で
使用するディスプレイパネル４２の基本構造を示した説
明図である。図３において、ディスプレイパネル４２は
立体表示のための位相分布の表示と同時に、通常のディ
スプレイと同様、２次元画像を表示する機能を有する。
立体表示のためのホログラム情報として、位相分布（干
渉縞分布）を表示するためには参照光の波長λのオーダ
ーに近い微小な画素サイズを必要とする。これに対し２
次元画像を表示するには人間の眼の分解能に対して十分
小さなサイズの画素で良く、通常３０ｃｍ離れた位置か
ら見た場合でも０．１ｍｍあれば十分である。
【００２４】図３のディスプレイ画面４２におけるマト
リクス状に分割されたセル４４は、２次元画像の表示に
必要な分解能をもった例えば０．１ｍｍ角のサイズをも
つ。この２次元画像の１画素として使用されるセル４４
は右下隅のセルを取り出して示すように、更に微小な画
素４６の集りで構成される。画素４６は立体表示のため
の位相分布を表示するためのもので、参照光の波長のオ
ーダーに近いミクロンオーダーの画素である。
【００２５】ここで、表示画面４２に示したセル４４に
ついては、水平方向をｉ、垂直方向をｊの番号で示し、
ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｍとすると、各セル領域はＳ11，
Ｓ12，・・・Ｓmnで表すことができる。一方、右下隅の
領域Ｓmnで示すセル４４を取り出して示した画素４６に
ついては、水平方向をｋ＝１〜Ｎ、垂直方向をｌ＝１〜
Ｍの番号で表わすと、画素４６の領域はＰ11，Ｐ12，・
・・ＰMNで表わすことができる。尚、図３に示した本発
明のディスプレイパネル４２の詳細構造は後の説明で更
に明らかにされる。
【００２６】次に図２の入力部１０に設けた計算部１８
によるホログラム情報の計算方法を説明する。まずホロ
グラムの原理を説明すると、ホログラムは１つのレーザ
光を２つに分割し、一方のレーザ光を物体に照射して物
体より散乱されるレーザ光（物体光）と、もう一方のレ
ーザ光（参照光）の２光束干渉により得られる。ここ
で、参照光の波面をＲ・ｅｘｐ（ｊφr ）とし、物体光
の波面をＯ・ｅｘｐ（ｊφo ）とすると、ホログラムの
露光強度ＩH は
【００２７】
【数１】
【００２８】となる。ホログラムを現像する場合には、
（１）式の露光強度ＩH に比例した振幅及び位相の変化
がホログラムに起きる。電気的にホログラムを作成する
ためには、光の振幅や位相を変化することのできる液晶
デバイス等の空間光変調素子を使用すればよい。このよ
うにして作成されたホログラムに参照光と同じ波面を入
射することでホログラムを再生することができる。
（１）式の露光強度ＩH の内、物体光の再生に寄与する
のは右辺第３項のみであるので、この右辺第３項につい
て考えると、ホログラムからの透過光Ｔは
【００２９】
【数２】
【００３０】となる。ここで、（２）式の右辺第１項は
物体からの波面が再生されたことを示し、右辺第２項は
物体光の共役波を示している。以上の原理説明から、ホ
ログラムの位相分布の計算は（１）式の右辺第３項のみ
を計算すればよいことになる。図４はフレネルタイプの
ホログラムの作成原理を示したもので、今、参照光を平
面波と考えると、平面波は場所による強度変化がないの
で光強度Ｒを無視することができ、また位相φr ＝０と
して扱える。
【００３１】物体５２の座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）をも
つあるサンプリングポイント５４の輝度（散乱度）をＩ
ｉとしたとき、ホログラム形成面４８上のある点（画素
領域）４８の露光強度ＩH は
【００３２】
【数３】
【００３３】となる。図４に示したフレネルタイプのホ
ログラムの場合、物体５２から発した光はホログラム全
体に到達するので、（３）（４）式の計算をホログラム
形成面５０の領域全体に亘って行う必要がある。これに
対し図５に示すイメージタイプのホログラムにあって
は、物体５２を結像レンズ５６によりホログラム形成面
４８の位置に実像５８として結像しているため、図６に
示すように像５８の例えばサンプリング点６２を見る
と、仮想開口６４により決まるホログラム形成面４８の
領域６４の間しか光が到達せず、（３）（４）式の計算
を行う領域が限定されることになる。
【００３４】図７は図２に示した表示データ生成部２０
の詳細を示した説明図である。図７において、表示管理
用マップ２６には画像番号＃１，＃２，・・・＃ｎごと
に分けて、表示制御データを含む管理データ１５０−
１，１５０−２，・・・１５０−ｎが格納されている。
また、画像データフレームバッファ２８には管理データ
１５０−１〜１５０−ｎに含まれる画像１，２，・・・
画像ｎに対応してデータ１５２−１，１５２−２，・・
・１５２−ｎが格納されている。
【００３５】図８は図７の画像データフレームバッファ
２８に格納される２次元画像データのデータ形式の説明
図である。画像データフレームバッファ２８に格納され
る２次元画像データ１５２はヘッダ部１５８とボディ部
１６０で構成される。ヘッダ部１５８には画像種別情報
として２次元画像であることを示す情報が格納され、ま
たこの画像データのサイズを示す水平方向のセル数ＤＸ
ｉと垂直方向セル数ＤＹｊで表わされている。ボディ部
１６０には１セル単位の画素データがＳ11〜Ｓijとして
格納されている。
【００３６】図９は図７の画像データフレームバッファ
２８に格納される干渉縞データ（位相分布データ）の格
納形式を示した説明図である。干渉縞データ１６２は２
次元画像データと同様、ヘッダ部１６４とボディ部１６
６で構成される。ヘッダ部１６４には画像種別が干渉縞
分布であることを示す情報と、画像データのサイズを示
す水平方向のセル数ＤＸｉと垂直方向のセル数ＤＹｊが
格納される。ボディ部１６６には各セルを構成する複数
の画素毎の干渉縞データを格納したメモリアドレス、即
ちセルアドレスＡ11〜Ａijを示すアドレスポインタが格
納されている。セルアドレスＡ11〜Ａijにはそれぞれ１
セルを構成する各画素ごとの干渉縞データが１画素デー
タとして格納されている。
【００３７】図１０は表示管理用マップ２６に格納した
１つの管理データ１５０のデータ形式を示した説明図で
ある。図１０（ａ）の管理データ１５０は、画面上での
表示領域の位置を示す画面表示アドレス（Ｘｉ，Ｙ
ｊ）、表示領域の水平及び垂直サイズ（ΔＸｉ，ΔＹ
ｊ）、画像データフレームバッファ２８に格納している
画像データ（２次元画像またはホログラム情報）のアド
レスＰｉｊ、及び画像データフレームバッファ２８の画
像データの実際に画像表示をするために領域サイズ（Δ
Ｘｉ，ΔＹｊ）で切出す画像データ内開始アドレス（Ａ
ｉ，Ｂｊ）で構成される。
【００３８】ここで、画面表示アドレス（Ｘｉ，Ｙｊ）
は、図１０（ｂ）に示すように、画面４２の中に指定す
る表示領域４５の左上隅の点６５の座標値を使用する。
また、水平及び垂直サイズについては、表示領域４５内
で実際に画像を表示する領域のサイズを指定しており、
水平方向のセル数をΔＸｉとし、また垂直方向のセル数
をΔＹｊとする。
【００３９】更に、画像内データ開始アドレス（Ａｉ，
Ｂｊ）については、画像データフレームバッファ２８に
格納しているセル数で（ＤＸｉ×ＤＹｊ）のサイズをも
つ画像データの中から、表示画面４２の表示領域４５の
サイズで切出す斜線で示す領域の左上隅の点６６の座標
値を使用する。このような管理データ１５０により各画
像を表示画面のどの領域に割り当てるかを管理すること
ができる。
【００４０】ここで、図１０（ａ）の管理データ１５０
にあっては、表示領域のサイズを水平及び垂直サイズを
セル数で表現しているが、左上隅の端点６５に対角する
右下隅の端点１５４の座標値を使用しても良い。また管
理データ１５０には同一領域に複数の画像表示が指定さ
れた場合の選択表示を可能とするため優先順位を設定
し、重複した領域については優先順位の高い画像を表示
する。更に、複数の２次元画像を少しずつずらして重複
表示させてウィンドとして使用する場合にも、表示管理
用マップ２６において複数の管理データをウィンド割付
け位置に並ぶように領域設定すれば良い。
【００４１】再び図７を参照するに、データ管理部２４
は、ある画面について２次元画像と立体画像の表示の指
示を受けると、表示管理用マップ２６及びデータフレー
ムバッファ２８の対応する画像の内容を参照し、指定さ
れた画像に関する表示制御データと指定された画像の表
示データをセル単位のデータとして生成し、表示制御部
３０に出力する。
【００４２】データ管理部２４による表示制御データと
しては、例えば画像番号＃１の指定を受けたとすると、
画像表示アドレス（０，０）、水平及び垂直サイズ
（１，４）、画像データ内開始アドレス（０，１）を含
む表示データを出力する。同時にデータ管理部２４は画
像データフレームバッファ２８の画像位置に対応したデ
ータ１５２−１に基づき、セル単位に表示データを生成
して表示制御部３０に出力する。
【００４３】データ管理部２４で生成されるセル単位の
表示データは図１１に示すデータ形式をもつ。図１１
（ａ）は２次元表示データを示したもので、先頭に２次
元画像であることを示すフラグ０が格納され、続いて１
セルを構成する画素の数分だけの画素データＤ01〜Ｄk1
が格納されている。ここで、２次元画像の表示単位とな
る１つのセルは画素の集合として実現されることから、
画素データＤ01〜Ｄk1には全て同じ画像データを入れて
いる。
【００４４】２次元表示データのデータ長は１画素分の
画素データ長をａとすると（ａ×１セル画素数）とな
る。ここで、１セル画素数は（ｋ×ｌ）個となる。図１
１（ｂ）は干渉縞表示データのデータ形式を示したもの
で、先頭に干渉縞表示データであることを示すフラグ１
がセットされる。フラグ１に続き、１セル分の各画素で
表示する干渉縞データΦ01〜Φk1がセットされる。干渉
縞表示データのデータ長は１画素当りのデータ長ｂに１
セルの画素数を掛け合わせた長さとなる。
【００４５】図１２はデータ管理部２４で生成するセル
単位の表示データの他のデータ形式を示したもので、図
１２（ａ）の２次元表示データについては１セルを構成
する複数の画素の各画像データは同一であることから、
フラグ０に続き１画素分の画素データＤのみをセットし
ており、これにより２次元表示データのデータ長を小さ
くできる。尚、図１２（ｂ）の干渉縞データについては
図１１と同じである。
【００４６】図１３はセル単位に生成される表示データ
の他のデータ形式を示したもので、このデータ形式にあ
っては図１３（ａ）の２次元表示データと図１３（ｂ）
の干渉縞表示データとのデータ形式を同一にしたことを
特徴とする。即ち、図１３（ａ），（ｂ）の両データと
もフラグ領域、２次元画像用の画像データ領域、及び１
セルを構成する複数の画素分の干渉縞データ領域で構成
され、データ長は２次元画像用の画素データａに干渉縞
表示用の画素データのデータ長ｂを１セルの画素数倍し
た値を加えたデータ長となる。
【００４７】２次元表示データについては、先頭のフラ
グを０にセットし、フラグ０により次の２次元画像表示
に用いる画素データＤが有効データであることを示し、
続く干渉縞データの格納領域は空き領域としている。こ
れに対し、干渉縞表示データについては、フラグ１のセ
ットで次の２次元画像データの画素領域が空き領域であ
り、これに続く干渉縞データΦ01〜Φk1が有効データで
あることを示している。
【００４８】ここで、図１１に示したデータ形式は１セ
ルを構成する画素に対し順番に画素データを供給して表
示駆動する方法であり、表示制御を簡単にすることがで
きる。また、図１２のデータ形式については、干渉縞表
示データについては図１１と同じであるが、２次元表示
データについては１セルの表示に１画素のデータしか送
っておらず、１つの画素データで１セルを構成する全て
の画素を一括して表示駆動することとなり、高速の表示
制御ができる。
【００４９】更に図１３のデータ形式にあっては、２次
元画像データ及び干渉縞表示データが共に同じデータ形
式であることから、表示制御におけるデータの扱いが共
通化できる利点をもつ。また、図１３のデータ形式にあ
っては、全てのデータが１セルの画素数分のデータ長を
もっており、２次元画像の表示の際には無駄なデータ領
域をもっているが、それよりは２次元表示と干渉縞表示
について同一データ形式をとったことによる表示駆動上
の利点の方が大きい。
【００５０】図１４は図２に示した表示制御部３０の詳
細をディスプレイパネル４２と共に示した説明図であ
る。再生用バッファ３２に対しては、表示データ生成部
２０よりディスプレイパネル４２に表示する２次元表示
データ及び干渉縞表示データが対応する表示制御データ
と共にセル単位に送られて格納されている。
【００５１】ディスプレイパネル４２は垂直方向に駆動
回路７８を備え、水平方向に駆動回路８０を備えてい
る。駆動回路７８は水平方向の例えばアドレス線を制御
する。一方、駆動回路８０は垂直方向の信号線に表示デ
ータに基づく表示駆動信号を供給する。駆動回路７８に
対しては制御切替部７０を備えたゲート制御部６８が設
けられている。また、駆動回路８０に対しては制御切替
部７４及び表示切替部７６を備えたデータ制御部７２が
設けられている。ゲート制御部６８，データ制御部７２
の制御切替部７０，７４は、再生用バッファ３２に格納
された画像毎の表示領域を示すデータに基づき、表示駆
動すべきセルを選択する。
【００５２】具体的には、制御切替部７０は水平方向に
並んだセルを１単位としてセル選択を行い、制御切替部
７４は垂直方向に並んだセルを１単位としてセル選択を
行い、制御切替部７０及び制御切替部７４の両方で選択
された水平方向と垂直方向の交差位置のセルが表示対象
のセルとして選択される。データ制御部７２に設けた表
示切替部７６は、制御切替部７０，７４により表示対象
として選択されたセルに含まれる複数の画素に対する表
示駆動信号の供給状態に切替える。２次元画像表示の場
合、図１１のデータ形式にあっては、各画素毎に順番に
表示駆動信号を供給するが、図１２及び図１３のデータ
形式にあってはセル内の全ての画素に対し一括して並列
的に同じ表示駆動信号を供給する。
【００５３】干渉縞の表示については、制御切替部７
０，７４により選択されたセルに対し、セルを構成する
各画素に対し固有の干渉縞信号を供給する。タイミング
パルス３４によるセル選択はディスプレイ画面４２にお
ける左上隅のセルから水平方向に順次選択して表示駆動
し、右端に至ると、一段下がった左端に戻り、以下、一
番下までの操作を繰り返し、１画面終わると再び元の左
上隅のセルに戻るスキャニングを繰り返す。
【００５４】更に、再生用バッファ３２及びデータ制御
部７２をディスプレイパネル４２の水平方向のセル数分
だけ設けて並列処理することで、ディスプレイパネル４
２の水平方向のセルの並び毎に順次スキャニング表示す
ることができる。これにより、より高速の表示が可能と
なる。更に図１４にあっては、ディスプレイパネル４２
の背後にレーザ光源８２を設けており、レーザ光源８２
からのレーザ光をコリメートレンズ８４で拡散し、ディ
スプレイパネル４２の背後に立体表示のための参照光及
び２次元画像表示のための透過照明光として照射してい
る。
【００５５】図１５は図１４に示した表示制御の処理手
順を示したフローチャートである。図１５において、ま
ずステップＳ１で画面上のセル数を示すセルカウンタＡ
をＡ＝０にリセットし、ステップＳ２で最初のデータは
２次元画像か立体画像かを判別する。２次元画像であれ
ばステップＳ３に進み、２次元画像の場合のセル処理を
実行する。立体像であればステップＳ４に進み、立体像
の場合のセル処理を実行する。
【００５６】続いてステップＳ５でセルカウンタＡを１
つインクリメントし、カウンタＡの値がセル総数（ｎ×
ｍ）に達したか否かチェックし、セル総数に達するまで
ステップＳ２〜Ｓ６の処理を繰り返し、セル総数に達し
たら一連の処理を終了する。図１６は図１５のステップ
Ｓ３の２次元画像の場合のセル処理を２次元表示データ
として図１１（ａ）のデータ形式を使用した場合につい
て詳細に示したフローチャートである。
【００５７】図１６において、ステップＳ１でセルカウ
ンタＡで指定されるセルＡを２次元画像の表示に切り替
える。続いてステップＳ２で１セル内の画素数を示す画
素カウンタＢをＢ＝０にリセットし、ステップＳ３で２
次元画像の値を読み出してαとする。続いてステップＳ
４でセルＡの画素Ｂに画像値αをセットし、ステップＳ
５で画素カウンタＢを１つインクリメントし、画素カウ
ンタＢが全画素数（ｋ×ｌ）に達するまでステップＳ４
〜Ｓ５の処理を繰り返す。
【００５８】図１７は図１５のステップＳ３の２次元画
像の場合のセルの処理を図１２（ａ）及び図１３（ａ）
に示したデータ形式の場合について示したフローチャー
トである。図１７において、ステップＳ１でセルカウン
タＡで指定されたセルＡを２次元画像表示に切り替え、
セル内の全ての画素が１つのデータ線βによって制御さ
れるように表示制御をセットする。続いてステップＳ２
で２次元画像の値を読み出してαとし、ステップＳ３で
データ線βに画像値αをセットする。
【００５９】図１８は図１５のステップＳ４における立
体表示の場合のセル処理の詳細を示したフローチャート
であり、データ形式は図１１，図１２及び図１３のいず
れの場合もこの処理となる。図１８において、まずステ
ップＳ１で画素カウンタＢをＢ＝０にリセットし、ステ
ップＳ２でセルカウンタＡで指定されたセルＡを立体表
示に切り替える。続いてステップＳ３で干渉縞データの
値を読み出してαとし、ステップＳ４でセルＡの画素Ｂ
に干渉縞データ値αをセットする。続いてステップＳ５
で画素カウンタＢを１つインクリメントし、ステップＳ
６で全画素数（ｋ×ｌ）に達するまで画素毎に干渉縞デ
ータ値のセットを繰り返す。
【００６０】次に図３に示した本発明で使用するディス
プレイパネル４２の詳細構造を説明する。図１９は本発
明のディスプレイパネル４２を４セル分について詳細構
造を示した説明図である。図１９において、下側のガラ
ス基板８６の内側に共通電極９０を設け、上側のガラス
基板９２の内側にはセル電極部４４−１１〜４４−２２
を形成している。このセル電極部４４−１１〜４４−２
２はセル電極部４４−２２について取り出して示すよう
に、画素を構成する微小な画素電極１００を２次元配列
している。
【００６１】また、ガラス基板９２のセル電極部４４−
１１〜４４−２２にはＬ字型にドライブ回路部９４−１
１〜９４−２２が形成されている。更にガラス基板９２
に対しては、ｘ１，ｘ２で示すアドレス線９８−１，９
８−２とｙ１，ｙ２で示す画素電極１００の数分の信号
線９６−１，９６−２がそれぞれ配置されている。ガラ
ス基板８６とガラス基板９２の間には、上下の偏向板で
挟み込んだ形で液晶を配置して封入することで、液晶デ
ィスプレイパネルの構造を実現することができる。
【００６２】図２０は図１９に示したディスプレイパネ
ル４２の液晶表示素子としてＴＮ液晶を使用した場合の
光の変調作用を示している。図２０（ａ）は電極９０，
１００間に駆動電圧を印加していない状態であり、この
とき液晶１０８は電極９０から１００までの間に９０°
向きが変わっている。このため、入射光１１２は液晶１
０８により９０°回転して変調光１１４として出力さ
れ、偏向板１１０を通って出力され、光を透過する。
【００６３】図２０（ｂ）は電極９０，１００間に電圧
を加えた場合であり、電極間にかける電圧を変化させる
ことによって光の透過率を制御することができる。この
図２０に示す液晶表示素子が本発明にあっては、画素と
して多数配列されており、画素単位に光の透過率を制御
して干渉縞分布を振幅変調によって表示し、また２次元
画像を透過率による変化で表示できる。
【００６４】図２１は液晶表示素子に加える電圧の範囲
を変えることで振幅変調と位相変調を独立に制御できる
ようにした液晶表示素子の作用を示す（March 1988/Vo
l.13No.3/OPTICS LETTERS Pages 251-253)。図２１
（ａ）は電圧を電極９０，１００間に加えていない状態
であり、偏向板１２０として水平方向の偏向を通過する
ものを使用しており、このため、入射光１１２は９０°
回転して出力光１２２となるが、偏向板１２０により遮
断された状態にある。
【００６５】図２１（ｂ）は電極９０，１００間に電圧
を加えた状態であり、この状態で出力光１２４の偏向方
向が変わって偏向板１２０を通過し、電極９０，１００
間に加える電圧を変えることで、図２２に示すような位
相に関する特性１７０と輝度に関する特性１７２を得る
ことができる。図２２は右側に示す位相軸について、１
メモリはπの変化を示している。そこで、位相特性１７
０について、２πの位相変化が得られる位相特性１７０
の部分を図２３に示すように位相特性１７４として取り
出し、また図２２の輝度特性１７２における輝度０〜
４．５［ａ．ｕ．］までの輝度特性１７６を図２３のよ
うに取り出す。この位相特性１７４と輝度特性１７６で
は駆動電圧の範囲が１７８，１８０とそれぞれ異なって
いる。
【００６６】そこで、図２３に示す位相特性１７４に基
づき、位相データに対する駆動電圧の変換テーブルと輝
度データに対する駆動電圧の変換テーブルを作成し、図
１４に示した液晶ディスプレイ４２の駆動回路８０に変
換回路として設けておくことで、データとして与えられ
る干渉縞データ（位相データ）と画像データ（輝度デー
タ）に基づき、干渉縞表示による立体像と２次元画像と
の切替表示ができる。
【００６７】図２４は本発明の表示装置のカラー化を示
した説明図であり、ディスプレイパネル４２のセル４４
ごとにＲＧＢのカラーフィルタを付け、各セルの色に応
じた干渉縞データあるいは２次元画像データを表示し、
白色レーザを照明として用いることによりカラー化を実
現することができる。また、図２５に示すように、時刻
ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 毎にＲ成分画像１３０−１，Ｇ成分画
像１３０−２及びＢ成分画像１３０−３を順次表示し、
各Ｒ，Ｇ，Ｂ成分に対応したレーザ光を順次照明するこ
とによってカラー化が実現できる。
【００６８】尚、上記の実施例は１画面ごとに固定的に
表示する静止画の表示を例にとるものであったが、２次
元画像情報及びホログラム情報を時系列的に準備してお
くことで動画表示ができることは勿論である。
【００６９】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、１つの表示画面を使用して立体表示と通常の２次元
画像とを同時に表示することができる。また、ホログラ
ム情報を表示する画素の１まとまりを２次元画像におけ
る１画素であるセルとして扱い、セル単位に２次元画像
の表示及び立体画像の表示を行うことで２次元画像と立
体画像の表示制御を統一的に扱うことができ、装置構成
の簡略化と効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明の実施例構成図
【図３】本発明の表示部の説明図
【図４】フレネルタイプのホログラム位相計算の説明図
【図５】イメージタイプのホログラム生成原理の説明図
【図６】イメージタイプのホログラム位相計算の説明図
【図７】表示管理用マップの説明図
【図８】画像データフレームバッファの２次元画像デー
タ格納形式の説明図
【図９】画像データフレームバッファの干渉縞データ格
納形式の説明図
【図１０】表示管理用マップに格納した管理データの説
明図
【図１１】セル表示データのデータ形式説明図
【図１２】セル表示データの他のデータ形式説明図
【図１３】セル表示データの他のデータ形式説明図
【図１４】図２の表示制御部の実施例構成図
【図１５】図１４の表示制御を示したフローチャート
【図１６】図１５の２次元画像のセル表示処理の詳細を
示したフローチャート
【図１７】図１５の２次元画像の他のセル表示処理の詳
細を示したフローチャート
【図１８】図１５の立体像のセル表示処理の詳細を示し
たフローチャート
【図１９】図３の表示部の４セル分について詳細構造を
示した説明図
【図２０】ＴＮ液晶を用いた液晶表示素子の動作説明図
【図２１】駆動電圧で位相と振幅を独立に制御できる液
晶表示素子の動作説明図
【図２２】図２２の液晶表示素子の駆動電圧に対する位
相特性と振幅特性の説明図
【図２３】本発明で用いる位相特性と振幅特性を示した
説明図
【図２４】空間分割によるカラー表示の説明図
【図２５】時分割によるカラー表示の説明図
【符号の説明】
１０：入力手段（入力部） １２：入力操作部 １４：入力制御部 １６：記憶部 １８：計算部 ２０：表示データ生成手段（表示データ生成部） ２４：データ管理部 ２６：表示管理用マップ ２８：画像データフレームバッファ ３０：表示制御部（表示制御手段） ３２：再生用バッファ ３４：タイミングパルス発生部 ３６：駆動制御部 ４０：表示手段（表示部） ４２：ディスプレイパネル ４４：セル ４４−１１，４４−２２：セル領域 ４６：画素（ｐｉｘｃｅｌ） ４８：ホログラム生成面 ６８：ゲート制御部 ７０：７４：制御切替部 ７２：データ制御部 ７６：表示切替部 ７８，８０：駆動回路 ８２：レーザ光源 ８４：コリメータレンズ ８６，９２：ガラス基板 ９０：共通電極 ９４−１１〜９４−２２：ドライブ素子 ９６−１，９６−２：信号線 ９８−１，９８−２：アドレス線 １００：画素電極 １０８：液晶 １１０，１２０：偏光板 １１２：入射光 １１４，１１６，１２２，１２４：変調光 １３０−１：Ｒ成分画像 １３０−２：Ｇ成分画像 １３０−３：Ｂ成分画像 １５０，１５０−１〜１５０−ｎ：管理データ １５２−１〜１５２−ｎ：表示データ １５６：２次元画像データ １５８，１６４：ヘッダ部 １６０，１６６：ボディ部 １６２：干渉縞データ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【図４】
【図１】
【図５】
【図６】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１９】
【図１３】
【図２０】
【図２１】
【図２５】
【図１４】
【図２４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２２】
【図２３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石本 学 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ホログラム情報を表示する最小単位の画素
    （４６）を複数配列して２次元画像の１画素を表示する
    セル画素（４４）を構成し、更に該セル画素（４４）を
    複数配列して表示画面（４２）を構成した表示手段（４
    ０）と、 ２次元画像を表示する画像情報と立体表示に用いるホロ
    グラム情報を入力する入力手段（１０）と；該入力手段
    （１０）から入力した画像情報およびホログラム情報に
    基づき、２次元表示データおよびホログラム表示データ
    を、対応する表示制御データと共に生成する表示データ
    生成手段（２０）と；該表示データ生成手段（２０）の
    生成データに基づいて前記表示手段（４０）を駆動する
    表示制御手段（３０）と；を備えたことを特徴とする表
    示装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の表示装置に於いて、前記入
    力手段（１０）は、２次元画像情報およびホログラム情
    報を各情報の大きさを示す画像データサイズと共に入力
    することを特徴とする表示装置。
  3. 【請求項３】請求項１記載の表示装置に於いて、前記表
    示データ生成手段（２０）は、 画像ごとに分けて２次元画像情報及びホログラム情報を
    各画像サイズと共に記憶する表示データ記憶手段と、 画像ごとに分けた前記２次元画像情報とホログラム情報
    の少なくとも表示位置を示す表示制御データを記憶する
    制御データ記憶手段と、 前記表示データ記憶手段の２次元画像情報およびホログ
    ラム情報を読出して所定の表示単位の２次元表示データ
    およびホログラム表示データを生成し、前記制御データ
    記憶手段から読出した表示位置を示す表示制御データと
    共に出力するデータ管理手段と、を備えたことを特徴と
    する表示装置。
  4. 【請求項４】請求項３記載の表示装置に於いて、前記制
    御データ記憶手段は、前記表示画面上の表示領域の位
    置、該表示領域のサイズ、前記表示データ記憶手段の画
    像データを指定する画像指定情報、および該画像指定情
    報で指定された画像データを前記領域サイズで切出して
    前記表示領域に表示させるための画像データ内の切出位
    置の各々を表示制御データとして画像ごとに記憶したこ
    とを特徴とする表示装置。
  5. 【請求項５】請求項４記載の表示装置に於いて、前記制
    御データ記憶手段は、前記表示位置として表示画面内に
    設定する矩形の表示領域の少なくとも１点の座標を記憶
    し、前記表示領域のサイズとして水平方向と垂直方向の
    セル数を記憶し、更に、画像データ内の切出位置として
    矩形切出領域の少なくとも１点の座標を記憶したことを
    特徴とする表示装置。
  6. 【請求項６】請求項４記載の表示装置に於いて、前記制
    御データ記憶手段は、前記表示位置として表示画面内に
    設定する矩形の表示領域の少なくとも１点の座標を記憶
    し、前記表示領域のサイズとして前記表示位置を示す１
    点に対角する他の１点の座標を記憶したことを特徴とす
    る表示装置。
  7. 【請求項７】請求項３記載表示装置に於いて、前記制御
    データ記憶手段は、画像ごとに予め設定した優先順位を
    記憶し、前記データ管理手段は、同じ領域に複数画像の
    表示を指定された場合は、前記制御データ記憶手段に記
    憶した優先順位の高い画像の表示制御データおよび対応
    する表示データを生成することを特徴とする表示装置。
  8. 【請求項８】請求項７記載の表示装置に於いて、前記デ
    ータ管理手段は、セル単位に領域の重複を判定して優先
    順位の高い画像の表示制御データ及び対応する表示デー
    タを生成することを特徴とする表示装置。
  9. 【請求項９】請求項３記載の表示装置に於いて、前記デ
    ータ管理手段は、セル単位に２次元表示データおよびホ
    ログラム表示データを生成することを特徴とする表示装
    置。
  10. 【請求項１０】請求項９記載の表示装置に於いて、前記
    データ管理手段は、１セルを構成する複数画素の各デー
    タを１組とした２次元表示データを生成することを特徴
    とする表示装置。
  11. 【請求項１１】請求項１０記載の表示装置に於いて、１
    セルを構成する複数画素の各データは同一データである
    ことを特徴とする表示装置。
  12. 【請求項１２】請求項９記載の表示装置に於いて、前記
    データ管理手段は、１セルを構成する複数画素の中の１
    画素のみのデータを２次元表示データとして生成するこ
    とを特徴とする表示装置。
  13. 【請求項１３】請求項９記載の表示装置に於いて、前記
    データ管理手段は、１セルを構成する複数画素の各ホロ
    グラム情報を１組としたホログラム表示データを生成す
    ることを特徴とする表示装置。
  14. 【請求項１４】請求項９記載の表示装置に於いて、前記
    データ管理手段は、２次元表示データおよびホログラム
    表示データとして、１画素のみの２次元情報、および１
    セルを構成する複数画素の各データを１組としたホログ
    ラム情報とを備えた同一データ形式により生成すること
    を特徴とする表示装置。
  15. 【請求項１５】請求項９乃至１４記載の表示装置に於い
    て、前記データ管理手段は、更に２次元情報かホログラ
    ム情報かの種別を示すフラグ情報を付加することを特徴
    とする表示装置。
  16. 【請求項１６】請求項１記載の表示装置に於いて、前記
    表示手段（４０）は表示駆動信号による駆動で光の振幅
    を変化させる振幅表示と光の位相を変化させる位相表示
    を切替え表示可能な構造を備え、前記表示制御手段（３
    ０）は２次元表示データを前記表示手段（４０）に振幅
    表示しホログラム表示データを前記表示手段（４０）に
    位相表示するよう切替制御することを特徴とする表示装
    置。
  17. 【請求項１７】請求項１６記載の表示装置に於いて、前
    記表示制御手段（３０）は、セル単位に振幅表示と位相
    表示を切替えることを特徴とする表示装置。
  18. 【請求項１８】請求項１６記載の表示装置に於いて、前
    記表示制御手段（３０）は、前記表示手段（４０）に供
    給する駆動電圧の変化で振幅表示と位相表示を切替える
    ことを特徴とする表示装置。
  19. 【請求項１９】請求項１６乃至１８記載の表示装置に於
    いて、前記表示制御手段（３０）は、セル内の画素（４
    ４）に対して、一括して振幅表示を行うことを特徴とす
    る表示装置。
  20. 【請求項２０】請求項１９記載の表示装置に於いて、前
    記表示制御手段（３０）は、セル内のすべての画素（４
    ４）に同時に同じ駆動電圧をかけて、一括して振幅表示
    を行うことを特徴とする表示装置。
  21. 【請求項２１】請求項１６乃至２０記載の表示装置に於
    いて、前記表示手段（４０）は、振幅表示と位相表示を
    切替表示する構造として、画面に対して水平に配向した
    ＴＮ液晶と、該ＴＮ液晶の配向方向と同じ方向に光を偏
    向する偏光素子とで構成したことを特徴とする表示装
    置。
  22. 【請求項２２】請求項１記載の表示装置に於いて、前記
    表示手段（４０）は、２次元表示データによる振幅表示
    で光強度を変化させて２次元画像を表示し、ホログラム
    表示データによる位相表示で光を波面変換して立体像を
    視認させる光源手段を備えたことを特徴とする表示装
    置。
  23. 【請求項２３】請求項１乃至２２記載の表示装置に於い
    て、前記表示手段（４０）にカラー成分を時分割に表示
    してカラー表示することを特徴とする表示装置。
  24. 【請求項２４】請求項１乃至２２記載の表示装置に於い
    て、前記表示手段（４０）の各セルごとに複数のカラー
    成分を空間的に分離配置してカラー表示することを特徴
    とする表示装置。
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