JPH07253749A

JPH07253749A - 立体表示装置

Info

Publication number: JPH07253749A
Application number: JP6042989A
Authority: JP
Inventors: Takakazu Aritake; 敬和有竹; Masayuki Kato; 雅之加藤; Masahito Nakajima; 雅人中島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1995-10-03
Also published as: US5589957A

Abstract

(57)【要約】【目的】平面形状の位相表示デバイスを用いて対象を３
６０度の任意の方向から観察可能な立体表示を行う。【構成】平面の位相表示デバイス１０により変調された
回折光は、結像光学系１２によって偏向され、円筒状の
円筒スクリーン面１４上に結像され、レンティキュラレ
ンズなどの一方向光拡散手段１６によって垂直方向に拡
散し、立体像２２を見ることができる。位相表示デバイ
スは、円周方向に波長オーダの画素をもち、放射方向に
は粗い画素を持つ液晶デバイスを用いる。これによっ
て、位相表示デバイス１０が円筒面上にあることと等価
となり、平面の位相表示デバイス１０を用い円筒状の立
体表示ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体の３次元データあ
るいは複数の視方向からみた物体の画像を基に立体像を
表示する立体表示装置に関し、特に立体像を３６０度の
全範囲で見ることができるようにした立体表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、医療や商品の陳列における立体
表示では、複数の人が明視距離で対象物を任意の方向か
ら観察できることが求められる。しかしながら、メガネ
方式に代表される２眼式の立体表示装置では、決められ
た位置でしか立体像を見ることができないため、任意の
方向から観察することができない。

【０００３】これに対し、空間に羽根のようなものを回
転させ、レーザ光で空間に点を表示する体積走査型の立
体表示装置がある。体積走査型表示装置では、任意方向
から対照物を見ることができる。しかし、後方の点も前
方の点も同時に見えるという問題があり、像品質に問題
が残る。この他に円筒状のホログラムを用いて３６０度
方向から立体像を観察することのできるマルチプレック
スホログラムも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マルチ
プレックスホログラムは、乾板の円筒面へ干渉露光を行
った後に現像する作業が繁雑で作成に５時間以上もかか
る。しかも、表示物体が異なるごとに別の円筒ホログラ
ムを作成しなければならない。そこで、図１７に示すよ
うな円筒の液晶ディスプレイを用いたマルチプレックス
ホログラムが考えられる。

【０００５】図１７において、位相表示デバイス３００
としては例えは液晶表示器が使用される。位相表示デバ
イス３００には、表示立体３２０を垂直方向に分割して
見た水平ストライプ領域ごとの１次元位相分布が、例え
ば位相分布３３０−ｉに示すように表示される。円筒状
の位相表示デバイス３００の周囲には、変調した光を垂
直方向に拡散するため、微小幅のレンティキュラレンズ
を複数円筒状に配置したレンティキュラスクリーン３１
０が設けられる。

【０００６】位相表示デバイス３３０に水平方向の１次
元位相分布を表示した状態で、例えば下方からコヒーレ
ントな再生光を照射すると、再生光は位相表示デバイス
３００で表示している位相分布に従った変調を受け、レ
ンティキュラスクリーン３１０で垂直方向に拡大して出
射する。このため観察者の目２８−１，２８−２によっ
てスクリーン３１０中に立体像３２０を見ることができ
る。

【０００７】しかしながら、円筒状の位相表示デバイス
を用いた立体表示装置にあって、位相分布の書換え可能
であり、異なる物体の表示を行うことができるが、円筒
面に沿って曲面状に位相表示デバイスを構成することは
難しく、３６０度方向から観察できる書換え可能な立体
表示装置を実現することは困難であった。本発明の目的
は、平面形状の位相表示デバイスを用いて対象を３６０
度の任意の方向から観察できる立体表示装置を提供す
る。

【０００８】

【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。本発明の立体表示装置は、図１（ａに示すよ
うに、位相分布表示手段１０、結像光学手段１２、湾曲
スクリーン面１４、および光拡散手段１６で構成され
る。位相分布表示手段１０は平面上に立体表示のための
位相分布情報を記録し、入射光に位相分布情報に従った
光の変調を与えて出射する。

【０００９】光学手段１２は、位相分布表示手段１０で
変調された光を湾曲スクリーン面１４に偏向し結像す
る。光拡散手段１６は湾曲スクリーン面１４に結像され
た光を一方向に拡散する。ここで湾曲スクリーン面１４
は円筒面とする。また光学手段１２は、位相分布表示手
段１０による変調時に発生する０次光（透過光）を除去
する０次光除去手段を備える。

【００１０】この０次光除去手段は、一対のフーリエ変
換光学素子と、その間に配置されてＯ次光透過位置で光
を遮断する空間フィルタにより構成される。更に、結像
光学手段１２は、湾曲スクリーン面１４に変調された光
を偏向する場合、微小光学素子を同心円板状に並べる。
例えばグレーティングレンズやフレネルレンズを用い
る。

【００１１】位相分布表示手段１０は円板状の素子であ
り、径方向に分割した円周状の領域の各々に１次元位相
分布を表示して入射光を変調する。例えば位相分布情報
を固定的に記録したディスク部材（ホログラムディス
ク）を用いる。表示切替を可能とする場合、円板状の空
間光変調素子として機能する液晶表示デバイスを用い
る。液晶表示デバイスは、図１（Ｂ）に示すように、一
面に形成され径方向に分割された複数の円周状電極と、
液晶を介した反対面に形成され円周方向に分割された複
数の放射状電極とを備え、両電極の交差部分の領域を離
散的な位相分布情報の表示単位となる表示画素とする。

【００１２】更に、液晶表示デバイスは、外部から供給
された位相分布データを対応する電極へ転送する転送制
御回路と、各電極への転送データを保持して対応する電
圧を発生する電圧発生回路と、電圧発生回路で発生した
電圧をアドレス情報で指定された電極へ印加するスイッ
チ回路とを備える。また本発明で用いる位相分布表示手
段１０の変形として、図１（Ｃ）に示すように、径方向
および円周方向に分割した位相分布記録領域の一部を備
えた扇形の位相表示素子を使用し、光書込み機能をもっ
た円板状の空間光変調素子に記録する。例えば、光書込
み機能をもつ空間光変調素子を固定し、扇形の位相表示
素子をステップ的に回転しながら位相分布を順次書込
む。

【００１３】この場合の扇形の位相表示素子として扇形
の液晶表示デバイスを使用し、液晶表示デバイスは、円
周状電極と放射状電極の交差部分の領域を離散的な位相
分布情報の表示単位となる表示画素としている。湾曲ス
クリーン面１４に設ける光拡散手段１６は、微小な幅を
もつレンティキュラレンズを円筒状に複数配置したレン
ティキュラスクリーン、あるいは、微小な幅をもつホロ
グラムを円筒状に複数配置したホログラムスクリーンで
ある。

【００１４】

【作用】本発明の立体表示装置によれば、平面型の位相
表示デバイスにより変調された回折光は、光学系によっ
て偏向され、円筒状のスクリーン面上に結像され、更に
レンティキュラスレンズ群などにより垂直方向に視域を
拡大することで、立体像を見ることができる。位相表示
デバイスは、円周方向に波長オーダの画素幅をもち、径
方向には粗い画素幅を持つ液晶デバイスである。

【００１５】これによって位相表示デバイスが図１７に
示したように、円筒面上にあることと等価となり、平面
の位相表示デバイスを用い、円筒面状の立体表示装置を
容易に実現することができる。このため、明視距離で対
象を任意の方向から観察できるホログラフィックな立体
表示装置が容易に実現される。

【００１６】

【実施例】図２は本発明の基本的な実施例を示す。本発
明の立体表示装置は、平面上に形成した位相表示デバイ
ス１０，光学系１２、複数のレンティキュラレンズ１６
−１〜１６−ｎにより形成した円筒スクリーン１４で構
成される。位相表示デバイス１０は径方向および円周方
向に分割された離散的な位相分布表示単位いわゆる画素
を配列している。この場合、円周方向には波長オーダの
画素をもち、径方向は粗い画素となっている。

【００１７】このような円周方向に１次元位相分布が記
録または表示された位相表示デバイス１０に再生光２０
を照射すると、円周方向の１次元位相分布に従った偏向
を受けた回折光が出射される。光学系１２は平面上に構
成した位相表示デバイス１０からの回折像を円筒スクリ
ーン１４上に結像させている。この場合、結像方向は垂
直方向のみとなる。

【００１８】これにより、位相表示デバイス１０が円筒
スクリーン１４上に形成されたことと等価となり、平面
上の位相表示デバイス１０を用いて円筒スクリーン１４
による３６０度の任意の方向における明視距離で立体像
を観察できるホログラフィックな立体表示装置を実現す
ることができる。図３は図２の実施例における光学系１
２の詳細を示す。まず光学系１２はフーリエ変換レンズ
２４，空間フィルタ２６，フーリエ変換レンズ２８およ
びグレーティングレンズ３０を用いた４Ｆ光学系の空間
フィルタリングによって、位相表示デバイス１０からの
０次光（透過光）をカットしている。

【００１９】例えば円周方向に波長オーダでの位相分布
の表現が行われた位相表示デバイス１０における単位位
相分布３２を例にとると、単位位相分布３２からの回折
光はフーリエ変換レンズ２４の領域３４を通ってフーリ
エ変換され、空間フィルタ２６を通過した後、フーリエ
変換レンズ２８で逆フーリエ変換されてグレーティング
レンズ３０上に単位位相分布４２を結像する。

【００２０】一方、位相表示デバイス１０からの０次光
（透過光）はフーリエ変換レンズ２４で空間フィルタ２
６を通る光束通過部分３６の中心に集光される。そこ
で、０次光が集光される空間フィルタ２６の結像点を遮
光点３８とすることで、位相表示デバイス１０からの０
次光をカットすることができる。。

【００２１】グレーティングレンズ３０は４Ｆ光学系１
２の実像生成部を形成し、位相表示デバイス１０の円周
方向に表現された位相分布からの回折光を、対応する円
筒スクリーン１４上の水平回りの領域に結像あるいは偏
向する。グレーティングレンズ３０の代わりにフレネル
レンズを使用することもできる。円筒スクリーン１４は
この実施例にあっては、垂直方向に微小幅で分割したレ
ンティキュラレンズ１６−１〜１６−ｎを円筒状に並べ
ることで、いわゆるレンティキュラスクリーンを構成し
ている。

【００２２】円筒スクリーン１４における各リング状の
レンティキュラレンズ１６−１〜１６−ｎは、位相表示
デバイス１０に表現した円周状の位相分布に１対１に対
応している。位相表示デバイス１０としては、固定的に
位相分布を記録した光ディスクか、あるいは位相分布を
切替表示可能な液晶表示装置などを用いることができ
る。位相表示デバイス１０として位相分布を固定的に記
録した光ディスクを使用する場合、立体像の表示切替え
は異なった立体表示のための位相分布を記録した光ディ
スクを複数準備し、光ディスクを交換することで立体像
の表示を切り替える。

【００２３】一方、位相表示デバイス１０として液晶表
示装置を使用した場合には、ダイナミックな位相分布の
表示切替えによる立体表示の切替えができる。更に円筒
スクリーン１４としてこの実施例にあっては、レンティ
キュラレンズを用いた所謂レンティキュラスクリーンを
使用しているが、レンティキュラスクリーンと同等な垂
直視域を拡大する機能をもつホログラムを用いて円筒ス
クリーン１４を作成することもできる。このホログラム
スクリーンにあっては、スクリーン正面の凹凸をなく
し、表面反射を低減することができる。

【００２４】図４は本発明の位相表示デバイスとして用
いる液晶表示装置の実施例を示す。図４において、液晶
表示装置を用いた位相表示デバイス１０は放射状にパタ
ーンニングされた放射状透明電極４６と、同心円状にパ
ターンニングされた円周状透明電極４４−１〜４４−ｎ
を有し、両透明電極の間に液晶を封入した構造をとる。
勿論、透明電極と液晶の間には配向膜が存在する。

【００２５】ここで位相表示デバイス１０の内径Ｒ１を
２００ｍｍ、外径Ｒ２を３００ｍｍとすると、円周状の
透明電極４４−１〜４４−ｎは例えば１，０００本形成
され、径方向のピッチはこの場合、１００μｍとなる。
これに対し、放射状の透明電極の大きさは波長オーダと
なり、円周方向の平均画素ピッチを１μｍとすると、２×π×２５０×１０³＝１，５７０，７９６本の画素数となる（水平方向）。また液晶駆動回路を簡素
化するため、２５６本の電極単位の駆動を想定すると、１，５７０，７９６／２５６＝６，１３６回路必要となる。

【００２６】この場合の放射状透明電極４６の大きさは
最外周で１．２μｍ、最内周で０．８μｍという波長オ
ーダの画素ピッチをもつことになる。図５は図４の位相
表示デバイス１０におけるＶ−Ｖ断面により液晶構造を
示している。図５において、下側および上側にはガラス
基板７２，７４が設けられる。下側のガラス基板７２上
には円周状の透明電極４４−１〜４４−ｎが形成され、
絶縁層７８−１で覆われている。

【００２７】上側のガラス基板７４に続いては断面位置
にある放射状の透明電極４６−ｉが形成され、絶縁層７
８−２で覆われている。絶縁層７８−１，７８−２の間
には、それぞれ背向膜８２，８４を介して液晶８０が封
入されている。図６は図４のＶＩ−ＶＩ断面を示したも
ので、液晶構造は図５と同じであるが、ガラス基板７２
に続く任意の円周状透明電極４４−ｉの位置における放
射状透明電極４６−１〜４６−ｉの波長オーダの分割状
態が示されている。

【００２８】再び図４を参照するに、液晶表示装置を用
いた位相表示デバイス１０にあっては、円周状透明電極
４４−１〜４４−ｎと放射状透明電極４６がクロスした
領域で１つの画素が構成され、画素に対応する電極間に
与えられた信号電圧により液晶のディレクタが変化し、
入射光を変調することができる。このため、液晶表示装
置の駆動は円周状の透明電極４４−１〜４４−ｎを順次
駆動すると同時に、各円周状透明電極の駆動ごとに放射
状透明電極４６を駆動することで円周方向の位相分布単
位に表示する。

【００２９】まず円周状透明電極４４−１〜４４−ｎの
駆動はＸＹ表示における水平走査表示と同等なドライブ
回路５０により行うことができる。ドライブ回路５０に
対しては制御回路４８よりデータ信号線５６と円周方向
走査時間のタイミングを与えるタイミング信号線５８が
接続されている。ドライブ回路５０からは円周状の透明
電極４４−１〜４４−ｎに対し独立に信号線１３６−１
〜１３６−ｎが引き出されている。

【００３０】図７は図４のドライブ回路５０の実施例を
示す。図７において、円周状透明電極を駆動するドライ
ブ回路はシフトレジスタ１３０と一定の電極印加電圧を
発生する電圧発生回路１３２−１〜１３２−ｎで構成さ
れる。図４の実施例の場合、電圧発生回路は１０００個
設けられる。シフトレジスタ１３０は制御回路４８から
円周方向の走査周期を決める信号Ｅ１０と１つの円周状
放射電極の走査時間を決めるクロック信号Ｅ２０を受
け、クロック信号Ｅ２０の周期ごとにシフトレジスタ１
３０より電圧発生回路１３２−１〜１３２−ｎに順次シ
フト出力を生ずる。

【００３１】電圧発生回路１３２−１〜１３２−ｎには
電圧供給線１３４が共通接続され、シフトレジスタ１３
０からシフト出力を受けている間、信号線１３６−１〜
１３６−ｎに対し一定の電圧信号Ｖ01〜Ｖ0nを出力す
る。図８は図７の円周状透明電極のドライブ回路の動作
タイミングチャートを示す。シフトレジスタ１３０はク
ロック信号Ｅ２０で決まる走査サイクルＴ01，Ｔ02，・
・・Ｔ0nにシフト出力を生じ、これによって電圧発生回
路１３２−１〜１３２−ｎより電極に対し一定の電圧信
号Ｖ01〜Ｖ0nを順次出力し、これを繰り返している。

【００３２】再び図４を参照するに、波長オーダの大き
さをもつ放射状の透明電極４６の数は膨大な数となるた
め、その駆動回路を簡素化する必要がある。放射状透明
電極４６の駆動は所定数の放射状透明電極４６ごとにシ
リアルアドレス回路を設け、このシリアルアドレス回路
の複数を１グループとして１つのドライブ回路で共通駆
動する。

【００３３】例えば放射状透明電極４６の２５６本を１
単位として、例えば図示のようにシリアルアドレス回路
５４−１，５４−２，５４−３，・・・を設ける。この
実施例にあっては、シリアルアドレス回路の回路数は６
１３６個となる。６１３６個のシリアルアドレス回路に
対し、この実施例にあっては８０個のシリアルアドレス
回路ごとに１個のドライブ回路５２−１，５２−２，・
・・を設けている。このため、ドライブ回路の個数はシ
リアルアドレス回路が６，１３６個であることから、７
７個設けられることになる。

【００３４】ドライブ回路５２−１，５２−２，・・・
に対しては、制御回路４８よりタイミング信号線６２と
データ信号線６０が接続される。なお、ドライブ回路５
２−１，５２−２，・・・のそれぞれの間はデータタイ
ミング線６４として共通に示している。タイミング信号
線６２はドライブ回路５２−１，５２−２に対し共通に
接続することができる。データ信号線６０は各ドライブ
回路５２−１，５２−２ごとに独立に接続される。

【００３５】ドライブ回路５２−１，５２−２，・・・
のそれぞれは、ドライブ回路５０による円周状透明電極
４４−１〜４４−ｎのそれぞれの駆動周期ごとに、自己
の配下に接続している８０個のシリアルアドレス回路５
４−１〜５４−８０に対し、各シリアルアドレス回路に
接続している２５６本の透明電極の最初の１本から順番
に駆動電圧を供給する走査を行う。

【００３６】ここで制御回路４８の上位装置として計算
機本体６８およびメモリ装置７０が設けられており、計
算機本体６８で立体表示のために予め計算された円筒ス
クリーンにおける立体像を垂直方向で分割した水平回り
の１次元位相分布をメモリ装置７０から読み出し、制御
回路４８に位相分布データを供給するようになる。図９
は図４の放射状透明電極４６側のドライブ回路の実施例
を示す。図９において、ドライブ回路はシフトレジスタ
８６、２５６本の電極分の第１ラッチ回路８８−１〜８
８−２５６、第２ラッチ回路９０−１〜９０−２５６，
デコード回路９２−１〜９２−２５６および電圧発生回
路９４−１〜９４−２５６で構成される。

【００３７】シフトレジスタ８６には制御回路４８より
円周状透明電極の駆動周期に同期した走査信号Ｅ１と、
走査周期内で２５６本の電極を順次駆動するための周期
をもつクロック信号Ｅ２が与えられている。したがっ
て、シフトレジスタ８６は走査信号Ｅ１で決まる円周状
透明電極の走査周期ごとにクロック信号Ｅ２に同期し
て、順次２５６個のシフト出力を第１ラッチ回路８８−
１〜８８−２５６に対し出力することになる。

【００３８】第１ラッチ回路８８−１〜８８−２５６に
対しては制御回路４８よりデータＥ３が与えられてい
る。データＥ３は２５６本の電極に対する位相分布デー
タを順番にシリアルデータとして転送してくる。したが
って、シフトレジスタ８６のシフト出力のタイミングで
データ信号線６０上のデータが、対応する第１ラッチ回
路にラッチされる。

【００３９】第２ラッチ回路９０−１〜９０−２５６は
第１ラッチ回路８８−１〜８８−２５６の全てにデータ
ラッチが行われたタイミングでトリガ信号線９８による
トリガ信号Ｅ４を受け、第１ラッチ回路８８−１〜８８
−２５６にラッチされたデータを一斉にラッチして出力
する。第２ラッチ回路９０−１〜９０−２５６にラッチ
されたデータは、デコード回路９２−１〜９２−２５６
で駆動電圧のレベルｍに変換される。例えば、データを
ｎビットとすると、電圧レベルｍ＝２ⁿにデコードされ
る。

【００４０】電圧発生回路９４−１〜９４−２５６はデ
コード回路９２−１〜９２−２５６からのデコードレベ
ルｍに対応した電圧を電圧供給線１００からの供給電圧
に基づいて作り出し、２５６本の各電極に対し駆動電圧
Ｖ１〜Ｖ２５６を信号線１１０−１〜１１０−８０によ
って出力する。図１０は図９に示したアドレス回路の配
下に設けられる図４のシリアルアドレス回路５４−１，
５４−２，・・・の実施例を示す。

【００４１】図１０において、シリアルアドレス回路に
対しては８ビットコントロール線６６によって８ビット
のアドレス信号ｂ７〜ｂ０が供給されている。即ち、ア
ドレス線１０４−１〜１０４−８によって各アドレスの
ビット信号ｂ０〜ｂ７が入力する。アドレスビット信号
ｂ０〜ｂ７に対応して信号発生回路１０２−１〜１０２
−８が設けられる。信号発生回路１０２−１〜１０２−
８はビット入力０，１に応じたスイッチ信号を出力する
２本のスイッチ制御線１０６−１〜１０６−８，１０８
−１〜１０８−８を引き出している。

【００４２】例えば信号発生回路１０２−１を例にとる
と、ビットｂ０の入力信号が０であればスイッチ制御線
１０６−１がイネーブルとなる。一方、ビットｂ０の入
力信号が１であればスイッチ制御線１０８−１がイネー
ブルとなる。信号発生回路１０２−１〜１０２−８から
の２本のスイッチ制御線に対しては、ＦＥＴを用いた２
つのスイッチ素子をもつスイッチ回路が設けられる。こ
のスイッチ回路の数はアドレスビットｂ７〜ｂ０につい
て階層的に設けられる。

【００４３】まず最下位ビットｂ０の信号発生回路１０
２−１からのスイッチ信号線１０６−１，１０８−１に
対しては、２５６本の放射状の透明電極４６−１〜４６
−２５６の半分の数となる１２８個のスイッチ回路１１
２−１〜１１２−１２８が設けられる。次のビットｂ１
については、６４個のスイッチ回路１１４−１〜１１４
−６４が設けられる。以下同様に、ビットｂ２は３２
個、ビットｂ３は１６個となり、最上位のビットｂ７は
１つのスイッチ回路１２６が設けられる。そして最上位
のスイッチ回路１２６に対し、信号線１１０−ｉによっ
て対応する信号電圧ＶＤｉが入力される。

【００４４】図１１は図１０のシリアルアドレス回路に
おける下位４ビットｂ３〜ｂ０におけるスイッチ回路の
動作を示している。下位４ビットｂ３〜ｂ０にあって
は、１６本の放射状透明電極４６−１〜４６−１６に対
し順次駆動電圧を選択的に印加する。ブロックで示され
たスイッチ回路１１２−１〜１１２−８，１１４−１〜
１１４−４，１１６−１，１１６−２および１１８−１
は、アドレスビットｂ３〜ｂ０のそれぞれが０のとき入
力を出力０に接続し、一方、ビットｂ３〜ｂ０が１のと
き入力を出力１に接続する。

【００４５】図１１はアドレスビットｂ３，ｂ２，ｂ
１，ｂ０が０，０，１，０の状態におけるスイッチ接続
を示している。即ち、スイッチ回路１１８−１からスイ
ッチ回路１１６−１に接続され、スイッチ回路１１６−
１から１１４−１に接続され、更にスイッチ回路１１４
−１から１１２−２に接続され、放射状透明電極４６−
３に駆動電圧が印加されている。

【００４６】図１２は図９に示した放射状透明電極側の
ドライブ回路の動作タイミングチャートを示している。
図１２において、データＥ３は円周状透明電極の走査周
期Ｔ0 を２５６分割した走査サイクルＴ１〜Ｔ２５６ご
とに８０個のシリアルアドレス回路に対する８０個のデ
ータをシリアル転送する。

【００４７】このデータＥ３は各走査サイクルＴ１〜Ｔ
２５６ごとに第１ラッチ回路８８−１〜８８−８０で順
次ラッチされる。走査サイクルＴ１で最初の８０個分の
データラッチが済むと、トリガ信号により第２ラッチ回
路９０−１〜９０−８０で一斉に最初のデータＤ１−１
〜Ｄ１−８０のラッチが行われ、デコード後に駆動電圧
に変換されて、自己の配下にある８０個のシリアルアド
レス回路、即ち図１０に示したシリアルアドレス回路に
対し駆動電圧ＶＤ0 〜ＶＤ８０を出力する。

【００４８】このタイミングでシリアルアドレス回路に
対しては８ビットアドレス信号０００が与えられてお
り、８０個の各シリアルアドレス回路は最初の放射状透
明電極４６−１を選択して駆動電圧を印加する。以下同
様に、残りの走査サイクルＴ２〜Ｔ２５６についてデー
タラッチ、電圧変換、アドレス指定による電極電圧の印
加を繰り返す。

【００４９】図１３は本発明の位相表示デバイス１０の
他の実施例を示す。この実施例は扇形の液晶表示装置と
光書込型の空間光変調装置を使用したことを特徴とす
る。図１３において、位相表示デバイス１０は扇形の液
晶表示装置２００、書込光源となるフラッシュライト２
１０、レンズ２２０、結像レンズ２３０および光書込型
空間光変調装置２４０で構成される。液晶表示装置２０
０は固定配置されており、これに対し光書込型空間光変
調装置２４０は回転軸２５０によってステッピング回転
される。

【００５０】図１４は図１３の扇形の液晶表示装置２０
０をその駆動回路と共に示している。この液晶表示装置
２００は図４に示した液晶表示装置の例えば放射状透明
電極４６の５１２本の部分を切り出したと同じ構造をも
つ。即ち、円周状の透明電極４４−１〜４４−ｎと５１
２本の放射状透明電極４６との間に、図５および図６に
示した構造をもって液晶を配置しており、両電極のクロ
ス部分が１つの画素を構成する。

【００５１】円周状透明電極４４−１〜４４−ｎを駆動
するドライブ回路５０、および放射状透明電極４６を駆
動するドライブ回路５２、およびシリアルアドレス回路
５４−１，５４−２は、図４の実施例と回路構成が同じ
になる。相違点は、ドライブ回路５２に対し２つのシリ
アルアドレス回路５４−１，５４−２しか設けられてい
ないことから、図１２に示した走査サイクルがＴ１，Ｔ
２の２周期の繰返しとなり、これに伴ってドライブ回路
５０による円周状透明電極４４−１〜４４−ｎの駆動サ
イクルＴ01〜Ｔ0nも、それぞれ（Ｔ１＋Ｔ２）と短くな
る。

【００５２】図１５は図１３の光書込型空間光変調装置
の構造を示す。図１５において、光書込型の空間光変調
装置は上下にガラス基板３００，３０２を有し、続いて
透明電極３０４，３０６を形成している。下側の透明電
極３０４に続いては光導電部３０８，遮光層３１０およ
び誘電体ミラー３１２が設けられる。

【００５３】誘電体ミラー３１２に続いては配向膜３１
４が設けられ、反対側の透明電極３０６に続いても配向
膜３１６が設けられ、その間に液晶３１８を封入してい
る。この光書込型空間光変調装置は書込光３２２を光導
電部３０８で受けると、光強度に応じて抵抗値が変化す
る。即ち、光強度が大きいほど光導電部３０８の抵抗値
が低下する。

【００５４】光導電部３０８の抵抗値が変化すると、駆
動源３２０による駆動電圧は一定であるが、光導電部３
０８の抵抗値が変化することで、誘電体ミラー３１２を
介して液晶３１８の両端に加わる電圧が抵抗値分だけ変
化する。このため、液晶３１８の屈折率が変化した状態
が作り出される。これが光書込状態である。この状態で
読出光３２４を上方から入射すると、光書込みによる液
晶３１８の屈折率の変化状態に応じ、遮光層３１０に続
いて設けられた誘電体ミラー３１２により反射されて戻
ってくる際に位相変調を受け、変調光３２６として出射
される。

【００５５】次に図１３の液晶表示デバイス１０の動作
を説明する。まず光書込型空間光変調装置２４０を所定
位置に位置決めした状態で扇形の液晶表示装置２００に
位相分布を表示し、フラッシュライト２１０を発光駆動
する。フラッシュライト２１０からの光は、レンズ２２
０で平行光に変換されて液晶表示装置２００に入射し、
表示した位相分布の回折光を結像レンズ２３０により得
て、光書込型空間光変調装置２４０に液晶表示装置２０
０に表示した位相分布を結像入射し、光学的に書込記憶
する。

【００５６】この書込みが済むと、光書込型空間光変調
装置２４０を液晶表示装置２００の扇形の角度分だけス
テッピング回転して位置決め停止し、次の位相分布の書
込記憶を同様にして行う。以上の処理を光書込型空間光
変調装置２４０の全周について行うことで、光書込型空
間光変調装置２４０には図４の液晶表示装置の場合と同
様、円周方向の全域に位相分布の光学的な書込記録が行
われる。

【００５７】図１６は図１３の位相表示デバイス１０に
おける光書込型空間光変調装置２４０を用いた本発明の
立体表示装置を示している。なお、図１３に示した書込
側は省略している。このような光書込型空間光変調装置
２４０に対し、例えば斜め上方より読出光３２４を照射
することで、光学的な書込記憶された各円周状の位相分
布に従った変調を受けた回折光が反射により得られ、光
学系１２によりレンティキュラレンズ１６−１〜１６−
ｎを用いた円筒スクリーン１４に結像され、且つ垂直方
向に視域が拡大されることで観察者の目１８−１，１８
−２より任意の方向の明視距離によって円筒スクリーン
１４内に立体像２２を見ることができる。

【００５８】尚、上記の実施例は完全な円筒スクリーン
による立体表示を例にとっているが、完全な円筒でなく
とも半円筒もしくは任意の円筒曲面をもつ立体表示装置
としても実現することができる。この場合には、使用す
る円筒スクリーンの角度に応じた扇形サイズの位相表示
デバイスを使用すればよい。また本発明は実施例に示さ
れた数値による限定は受けない。

【００５９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、平面形状の位相表示デバイスを用いて明視距離で対
象物を任意の方向から観察することのできるホログラフ
ィックな立体表示装置を簡単に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の基本的な実施例を示した説明図

【図３】図２の結像光学系の詳細を示した説明図

【図４】図２の位相表示デバイスの構造と駆動回路を示
した説明図

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ断面図

【図７】図４の円周状透明電極のドライブ回路の詳細を
示したブロック図

【図８】円周状透明電極の駆動動作を示したタイミング
チャート

【図９】放射状透明電極のドライブ回路の詳細を示した
ブロック図

【図１０】放射状透明電極のシリアルアドレス回路の詳
細を示したブロック図

【図１１】図１０のアドレス下位４ビットに対応したシ
リアルアドレス回路を取出して示したブロック図

【図１２】放射状透明電極の駆動動作を示したタイミン
グチャート

【図１３】光書込型空間光変調装置を用いた位相表示デ
バイスの他の実施例を示した説明図

【図１４】図１３の位相表示デバイスの構造と駆動回路
を示した説明図

【図１５】図１２の光書込型空間光変調装置の構造説明
図

【図１６】図１４の位相表示デバイスを用いた空間光変
調装置の説明図

【図１７】円筒状の位相表示デバイスを用いた立体表示
装置の説明図

【符号の説明】

１０：位相表示デバイス（平面型の位相分布表示手段）１２：結像光学系（結像光学系）１４：レンティキュラスクリーン（円筒スクリーン面）１６−１〜１６−ｎ：レンティキュラレンズ１８−１，１８−２：観察者の目２０：再生光２２：立体像２４，２８：フーリエ変換レンズ２６：空間フィルタ３０：グレーティングレンズ３２，４２：単位位相分布３４，３６，４０：変調光通過部３８：遮光点４４−１〜４４−ｎ：円周状透明電極４６，４６−１〜４６−ｉ：放射状態透明電極４８：制御回路５０，５２−１，５２−２：ドライブ回路５４−１，５４−２，５４−３：シリアルアドレス回路５６，６０：データ線５８，６２：タイミング信号線６４：データ・タイミング線６６：８ビットコントロール線６８：計算機本体７０：メモリ装置７２，７４：ガラス基板７４，７６：絶縁層８０：液晶８２，８４：背光膜８６，１３０：シフトレジスタ８８−１〜８８−２５６：第１ラッチ回路９０−１〜９０−２５６：第２ラッチ回路９２−１〜９２−２５６：デコード回路９４−１〜９４−２５６，１３２−１〜１３２−ｎ：電
圧発生回路９６：データ線９８：トリガ信号線１００：電圧供給線１０２−１〜１０２−８：信号発生回路１０４−１〜１０４−８：アドレス線１０６−１〜１０６−８，１０８−１〜１０８−８：ス
イッチ制御線１１０−１〜１１０−ｉ：電圧信号線１１２−１〜１１２−１２８，１１４−１〜１１４−６
４，１１４−１〜１１４ −４，１１６−１，１１６−２，１１８−１，１２８：
スイッチ回路２００：位相表示デバイス２１０：フラッシュライト２２０，２３０：結像レンズ２４０：光書込型空間光変調素子２５０：回転軸３００，３０２：ガラス基板３０４，３０６：透明電極３０８：光導電部３１０：遮光層３１２：誘電体ミラー３１４，３１６：配向膜３１８：液晶３２０：駆動電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面上に立体表示のための位相分布情報を
記録し、入射光に前記位相分布情報に従った光の変調を
与えて出射する位相分布表示手段（１０）と、前記位相分布表示手段（１０）で変調された光を湾曲ス
クリーン面（１４）に結像する光学手段（１２）と、前記湾曲スクリーン面（１４）に結像された光を一方向
に拡散する光拡散手段（１６）と、を備えたことを特徴
とする立体表示装置。
【請求項２】請求項１記載の立体表示装置に於いて、前
記湾曲スクリーン面（１４）は円筒面であることを特徴
とする立体表示装置。
【請求項３】請求項１記載の立体表示装置に於いて、前
記光学手段（１２）は、前記位相分布表示手段（１０）
で変調された光を前記湾曲スクリーン面（１４）に偏向
した後に結像することを特徴とする立体表示装置。
【請求項４】請求項３記載の立体表示装置に於いて、前
記光学手段（１２）は、前記位相分布表示手段（１０）
による変調時に発生する０次光を除去する０次光除去手
段を備えたことを特徴とする立体表示装置。
【請求項５】請求項４記載の立体表示装置に於いて、前
記０次光除去手段は、一対のフーリエ変換光学素子と、
該一対のフーリエ変換光学素子の間に配置されてＯ次光
透過位置で光を遮断する空間フィルタにより構成される
ことを特徴とする立体表示装置。
【請求項６】請求項３記載の立体表示装置に於いて、前
記光学手段（１２）は、入射した光を前記湾曲スクリー
ン面（１４）に偏向する微小光学素子を同心円板状に並
べた偏向光学素子を備えたことを特徴とする立体表示装
置。
【請求項７】請求項６記載の立体表示装置に於いて、前
記偏向光学素子はグレーティングレンズであることを特
徴とする立体表示装置。
【請求項８】請求項６記載の立体表示装置に於いて、前
記偏向光学素子はフレネルレンズであることを特徴とす
る立体表示装置。
【請求項９】請求項１記載の立体表示装置に於いて、前
記位相分布表示手段（１０）は円板状の空間光変調素子
であり、径方向に分割した円周方向の領域の各々に１次
元位相分布を表示して入射光を変調することを特徴とす
る立体表示装置。
【請求項１０】請求項９記載の立体表示装置に於いて、
前記円板状の空間光変調素子は、位相分布情報を固定的
に記録したディスク部材であることを特徴とする立体表
示装置。
【請求項１１】請求項１０記載の立体表示装置に於い
て、前記円板状の空間光変調素子は、位相分布情報を表
示する液晶表示デバイスであることを特徴とする立体表
示装置。
【請求項１２】請求項１１記載の立体表示装置に於い
て、前記液晶表示デバイスは、一面に形成され径方向に
分割された複数の円周状電極と、液晶を介した反対面に
形成され円周方向に分割された複数の放射状電極とを備
え、前記円周状電極と放射状電極の交差部分の領域を離
散的な位相分布情報の表示画素としたことを特徴とする
立体表示装置。
【請求項１３】請求項１１記載の立体表示装置に於い
て、前記液晶表示デバイスは、外部から供給された位相分布データを対応する電極へ転
送する転送制御回路と、各電極への転送データを保持して対応する電圧を発生す
る電圧発生回路と、前記電圧発生回路で発生した電圧をアドレス情報で指定
された電極へ印加するスイッチ回路とを備えたことを特
徴とする立体表示装置。
【請求項１４】請求項１記載の立体表示装置に於いて、
前記位相分布表示手段（１０）は、径方向および円周方向に分割した位相分布記録領域の一
部を備えた扇形の位相表示素子と、前記扇形の位相表示素子により表示された位相分布を円
周方向に順次書込んで記憶し、入射光を前記書込記録し
た位相分布に従って変調して出射させる光書込機能をも
った円板状の空間光変調素子と、を備えたことを特徴と
する立体表示装置。
【請求項１５】請求項１４記載の立体表示装置に於い
て、前記扇形の位相表示素子と前記光書込み機能をもつ
空間光変調素子のいずれか一方を固定し、他方を回転し
ながら前記空間光変調素子に位相分布を順次書込むこと
をことを特徴とする立体表示装置。
【請求項１６】請求項１４記載の立体表示装置に於い
て、前記扇形の位相表示素子は扇形の液晶表示デバイス
であり、一面に形成され径方向に分割された複数の円周
状電極と、液晶を介した反対面に形成され円周方向に分
割された複数の放射状電極とを備え、前記円周状電極と
放射状電極の交差部分の領域を離散的な位相分布情報の
表示画素としたことを特徴とする立体表示装置。
【請求項１７】請求項１６記載の立体表示装置に於い
て、前記液晶表示デバイスは、外部から供給された位相分布データを対応する電極へ転
送する転送制御回路と各電極への転送データを保持して
対応する電圧を発生する電圧発生回路と、前記電圧発生回路で発生した電圧をアドレス情報で指定
された電極へ印加するスイッチ回路とを備えたことを特
徴とする立体表示装置。
【請求項１８】請求項１記載の立体表示装置に於いて、
前記光拡散手段（１６）は、微小な幅をもつレンティキ
ュラレンズを円筒状に複数配置したレンティキュラスク
リーンであることを特徴とする立体表示装置。
【請求項１９】請求項１記載の立体表示装置に於いて、
前記光拡散手段（１６）は、微小な幅をもつホログラム
をを円筒状に複数配置したホログラムスクリーンである
ことを特徴とする立体表示装置。