JPH10332917A - 回折素子パネル及びそれから構成される三次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、大画面の三次元表示が可能で、実
際に物が存在するのと同じように三次元画像を生成し
て、察者が任意の方向、位置から、その三次元画像に焦
点を合わせて観察することが可能な三次元画像表示装置
を実現する回折素子パネル及びそれから構成される三次
元画像表示装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 三次元画像を構成する複数の点像を表示
する回折素子が複数配列されてなる回折素子パネルにお
いて、すべての点像が観察可能な視域に応じて、点像を
表示する回折素子の領域を配置して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ制御
可能であり、像を容易に変更でき、多くの角度から観察
できる三次元画像表示装置等に用いられる回折素子パネ
ル及びそれから構成される三次元画像表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、空間に三次元像を再生させるディ
スプレイとして、ホログラフィーによる三次元ディスプ
レイが知られている。ホログラフィーはある平面におけ
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三次元画像
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三次元画像
を表示できる。

【０００３】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。

【０００４】また、通常のホログラフィー表示は、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。その一つの方法として、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
ィーディスプレイがある。図７は、この実時間動画ホロ
グラフィーディスプレイの構成の概要を示す図である。
図７において、三次元画像１０８を再生するホログラム
信号１０２は、図示され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により入力される。そして、ＡＯＭ１０３で
変調されたレーザー光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
走査と水平走査とが行われる。

【０００５】ＡＯＭ１０３は、三次元画像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１０６による水平走査は、Ａ
ＯＭ１０３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、ＡＯＭ１０
３からの回折角は３度程度であるので、出力レンズ１０
７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。

【０００６】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１０７と図示され
ない拡散板を通して三次元画像１０８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７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Ａ
ＯＭを用い、それぞれ３色のレーザー（赤：Ｈｅ−Ｎｅ
（６３２．８ｎｍ）、緑：Ｎｄ：ＹＡＧのＳＨＧ（５３
２．０ｎｍ）、青：Ｈｅ−Ｃｄ（４４１．６ｎｍ）)に
対応させれば実現できる。

【０００７】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、立体像を表示するといものである。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。

【０００８】図８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８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２１２，２１
３，２１４を各視差画像に対応させた回折格子アレイ２
１１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。

【０００９】図９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９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２２２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。

【００１０】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、立体像がステレオグラムとして表示され
る。

【００１１】

【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７に示し
た実時間動画ホログラフィーディスプレイについては、
三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
づいて三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、大きな三次元画像を表示
することが非常に困難であった。

【００１２】また、特開平６−８２６１２号公報に開示
されたもの、すなわち、図８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。

【００１３】以上のように、従来の三次元画像表示装置
では、大きな三次元画像の表示が困難であったり、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。

【００１４】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、大画面の三次元表示が可能
であり、また、実際に物が存在するのと同じように三次
元画像を生成して、観察者が任意の方向、位置から、そ
の三次元画像に焦点を合わせて観察することが可能な三
次元画像表示装置を実現する回折素子パネル及びそれか
ら構成される三次元画像表示装置を提供することを目的
とする。

【００１５】

【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、三次元画像を構成する
複数の点像を表示する回折素子が複数配列されてなる回
折素子パネルにおいて、すべての点像が観察可能な視域
に応じて、点像を表示する回折素子の領域が配置されて
いることとしている。

【００１６】請求項１に記載の発明によれば、不必要な
回折素子を作製せず、より多数の点像を表示可能とする
ことができる。

【００１７】さらに、請求項２に記載の発明では、請求
項１に記載の回折素子パネルにおいて、すべての点像が
観察可能な視域のどこからでも観察可能となるような回
折素子パネル上の範囲内にのみ、各点像を表示するため
の回折素子が配置されていることとしている。

【００１８】請求項２に記載の発明によれば、すべての
点像が観察可能な視域から、すべての点像が観察可能な
視域のどこからでも観察可能となるような回折素子パネ
ル上の範囲内のみに配置された回折素子による回折光
は、すべての点像が観察可能な視域からのみ観察可能と
なる。

【００１９】また、請求項３に記載の発明では、請求項
１に記載の回折素子パネルにおいて、回折素子の配置候
補位置と該回折素子の表示する点像とを結んだ直線が、
すべての点像が観察可能な視域と交点を持つ場合の配置
候補位置に回折素子が配置されていることとしている。

【００２０】請求項３に記載の発明によれば、すべての
点像が観察可能な視域と交点を持つ配置候補位置に配置
された回折素子による回折光は、すべての点像が観察可
能な視域からのみ観察可能となる。

【００２１】さらに、請求項４に記載の発明では、請求
項１、２、又は３に記載の回折素子パネルにおいて、回
折素子としてホログラムを用いることとしている。

【００２２】請求項４に記載の発明によれば、ホログラ
ムが光を回折する回折素子としてふるまい、従来のホロ
グラム作成技術を用いて、容易に回折素子パネルを作成
することができる。

【００２３】また、請求項５に記載の発明では、請求項
１、２、又は３に記載の回折素子パネルにおいて、回折
素子として電子線で描画したパターンを用いることとし
ている。

【００２４】請求項５に記載の発明によれば、電子線で
描画したパターンが光を回折する回折素子としてふるま
い、設計の自由度に優れた電子線描画により、様々な設
計の回折素子パネルを作成できる。

【００２５】また、請求項６に記載の発明では、請求項
１から５のいずれか１項に記載の回折素子パネルから構
成される三次元画像表示装置であって、回折素子パネル
に干渉性を有する光を照射して回折光を発生させる光源
と、その光源からの光を前記回折素子パネルの回折素子
に照射させ点像を表示させて三次元画像表示を行うよう
に制御する制御部とを備えることとしている。

【００２６】請求項６に記載の発明によれば、大画面の
三次元表示が可能であり、また、実際に物が存在するの
と同じように三次元画像を生成して、観察者が任意の方
向、位置から、その三次元画像に焦点を合わせて観察す
ることが可能な三次元画像表示装置を実現することが可
能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００２８】〔第１の実施の形態〕本実施形態では、す
べての点像が観察可能な視域のどこからでも観察可能と
なるような回折素子パネル上の範囲内のみに、各点像を
表示するための回折素子が配置された回折素子パネル、
及びそれから構成される三次元画像表示装置について説
明する。

【００２９】まず、本実施形態の回折素子パネルから構
成される三次元画像表示装置について、その概略図であ
る図１を用いて説明する。

【００３０】図１に示すように、この三次元画像表示装
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，反射型の回折素
子パネル１１，及び投射レンズ１２から基本的に構成さ
れている。図１において、まず、表示したい三次元画像
データ８（図中では球状物体）を用意する。ここで用意
する三次元画像データ８は、三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。

【００３１】レーザ光源２からのレーザ光３を、制御コ
ンピュータ７によって制御された変調器４およびＸＹ偏
向器５で制御する。制御されたレーザ光６は、ラスタス
キャンにより回折素子パネル１１上の、三次元画像を構
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
を照射するかを決定する。この時、レーザ光６の走査速
度が十分に高速であれば、回折素子１１上に三次元画像
１０が表示できる。

【００３２】なお、投射レンズ１２は、回折素子パネル
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。回折素子パネル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。
また、ここで、回折素子パネル１１上に作製する回折素
子としては、ホログラム、電子線で描画したパターンな
どが使用でき、透過型の回折素子でも良いし、反射型の
回折素子でも良い。

【００３３】次に、回折素子パネル１１により点像を三
次元で表示する原理を、より詳細に説明する。図２は、
その点像の表示原理を説明するための概念図で、図２
（ａ）は単一の点像２１を回折素子２２で表示する場合
を示す。回折素子２２には、その点像を表す波面のデー
タが回折素子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、図２（ｂ）に示すよう
に、この回折素子２２の一部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。

【００３４】そこで、図２（ｃ）に示すように、小さな
回折素子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。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、多数の点像を回
折素子として１枚のパネルに記録し、必要な回折素子を
選択し、レーザー光を照射することで、多数の点像で構
成された三次元画像の表示が可能となる。

【００３５】次に、回折素子パネルとその回折素子の配
置について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形
態における回折素子パネル、表示する点像、及びすべて
の点像が観察可能な視域ωを説明するための概念図であ
る。なお、図３において、図面の右方向をｘ方向、奥行
き方向をｙ方向とする。また、ここで表示する点像数は
４個で説明するが、点像数がいくつでも以下説明する手
順は変わらない。

【００３６】図３に示すように、点像は４点（Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３，Ｐ４）で、これらのいずれも回折素子パネル
から４０ｍｍ浮いた位置で、１辺が１０ｍｍの正方形の
頂点上にあるものとする。なお、点像Ｐ５，Ｐ６，Ｐ
７，Ｐ８は、後の説明で使用するものである。また、回
折素子パネル３１は、２６ｍｍ×２６ｍｍの大きさを持
つものとする。

【００３７】この回折素子パネル３１の回折素子の配置
（回折素子の記録）について、その平面図である図４を
用いて説明する。図４（ａ）に示すように、回折素子パ
ネル３１は、大きさ２５０μｍ×２５０μｍの領域（２
６ｍｍ×２６ｍｍ／２５０μｍ／２５０μｍ＝１０８１
６個）にわけられ、各領域に回折素子を１つ記録する。
このとき、点像数が４個なので、２×２個の領域を一つ
のセルとして（セル数２７０４個）とし、セル内での回
折素子の位置関係に応じて、図４（ａ）のように領域を
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。

【００３８】ここで、領域Ａに点像Ｐ１、領域Ｂに点像
Ｐ２、領域Ｃに点像Ｐ３、領域Ｄに点像Ｐ４のための回
折素子を記録するとすると、各セルに各々の点像を表示
するための回折素子を記録することもできる。しかし、
本実施形態では、すべての点像が観察可能な視域ω（図
３参照）からのみ点像が見えるようにすることで、４点
を表示するための回折素子を作製しない場所を選定し、
その場所に４点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４以外の別の点像
を表示することとする。

【００３９】本実施形態では、図３に示すように、パネ
ルから距離２５０ｍｍの平面に視域ωがあるものとす
る。すると、すべての点像が観察可能な視域ωは点像の
配置より、１辺が約７４ｍｍの正方形の内部となる。逆
に、この領域ωをすべての点像が観察可能な視域とする
と、その視域のどこからでも各点像Ｐ１〜Ｐ４が観察可
能とするのに必要な回折素子パネル上での回折素子の記
録範囲は、回折素子パネルにおいて図４（ｂ）に示すよ
うなサイズとしたとき、図４（ｃ）〜（ｆ）に示すよう
な範囲とすれば良い。なお、図４において、図面の右方
向を図３におけるｘ方向、上方向を図３におけるｙ方向
と一致させている。

【００４０】すなわち、点像Ｐ１の回折素子を記録する
領域はＲ１（図４（ｃ）中の回折素子の左上１４．１ｍ
ｍ×１４．１ｍｍの領域）、点像Ｐ２は領域Ｒ２（図４
（ｄ）中の回折素子の右上１４．１ｍｍ×１４．１ｍｍ
の領域）、点像Ｐ３は領域Ｒ３（図４（ｅ）中の回折素
子の左下１４．１ｍｍ×１４．１ｍｍの領域）、点像Ｐ
４は領域Ｒ４（図４（ｆ）中の回折素子の右下１４．１
ｍｍ×１４．１ｍｍの領域）となる。なお、図４（ｃ）
〜（ｆ）は分割して図示しているが、実際には一枚の回
折素子パネルに記録配置されているのものである。

【００４１】ここで、領域Ｒ１中のＡの部分には点像Ｐ
１を表示するための回折素子を作製するが、領域Ｒ１以
外のＡの部分には点像Ｐ１を表示するための回折素子を
作製しない。同様に領域Ｒ２以外のＢの部分には点像Ｐ
２を表示するための回折素子を、領域Ｒ３以外のＣの部
分には点像Ｐ３を表示するための回折素子を、領域Ｒ４
以外のＤの部分には点像Ｐ４を表示するための回折素子
を作製しない。

【００４２】次に、これらの部分に別の点像を表示する
ための回折素子の記録配置について説明する。本実施形
態では、図３に示すように、点像Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ
４の下１０ｍｍ（パネルから３０ｍｍ）のところに、別
の点像Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８を表示するものとし、そ
のための回折素子を作製する。これらの回折素子を記録
する領域は、Ｐ１からＰ４のときと同様にして、図４
（ｇ）のＲ５（図４（ｇ）中の回折素子の左上１２．４
ｍｍ×１２．４ｍｍの領域），Ｒ６（図４（ｇ）中の回
折素子の右上１２．４ｍｍ×１２．４ｍｍの領域），Ｒ
７（図４（ｇ）中の回折素子の左下１２．４ｍｍ×１
２．４ｍｍの領域），Ｒ８（図４（ｇ）中の回折素子の
右下１２．４ｍｍ×１２．４ｍｍの領域）となる。

【００４３】そこで、点像Ｐ５を表示するための回折素
子は領域Ｒ５中のＢ（図４（ａ）参照）の部分を、点像
Ｐ６を表示するための回折素子は領域Ｒ６中のＣ（図４
（ａ）参照）の部分を、点像Ｐ７を表示するための回折
素子は領域Ｒ７中のＤ（図４（ａ）参照）の部分を、点
像Ｐ８を表示するための回折素子は領域Ｒ８中のＡ（図
４（ａ）参照）の部分を使用することができる。

【００４４】以上のようにして、すべての点像が観察可
能な視域に応じて、点像を再生する回折素子の領域が配
置され、空いた部分に別の点像を表示するための回折素
子が配置された回折素子パネルを作製することができ
た。

【００４５】この本実施形態の回折素子パネルを用い
て、前述の図１の構成の三次元画像表示装置を構成すれ
ば、大画面の三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三次元画像を生成して、観察
者が任意の方向、位置から、その三次元画像に焦点を合
わせて観察することが可能な三次元画像表示装置を実現
することができる。

【００４６】〔第２の実施形態〕本実施形態では、回折
素子の配置候補位置とその回折素子の表示する点像とを
結んだ直線が、すべての点像が観察可能な視域と交点を
持つ場合の配置候補位置に回折素子が配置されている回
折素子パネル、及び及びそれから構成される三次元画像
表示装置について説明する。すなわち、第２の実施形態
は、上記第１の実施形態における回折素子の配置手順に
おいて、回折素子の配置候補位置と、その回折素子の表
示する点像とを結んだ直線が、すべての点像が観察可能
な視域と交点を持つかを判定し、交点を持つときのみ前
記配置候補位置に回折素子を配置する配置手順としたも
のである。

【００４７】図５は、回折素子パネルをその上部から見
た平面図である。ここでは、点像の真下で囲まれた領域
をブロックと呼ぶことにし、ブロック内を図の縦方向を
ｍ分割、横方向をｎ分割して回折素子の配置候補位置と
する。そして、それぞれＣ１からＣｍｎと番号を付け、
また、三次元画像を構成する点像にも１番から番号を付
ける（点像の番号は図示せず）。

【００４８】まず、１番の点像から順に、その点像を表
示する回折素子を配置候補位置へ配置した場合に、その
ときのすべての点像が観察可能な視域に入るかどうかを
調べる。その判定法の詳細については後述する。もし、
ある配置候補位置の回折素子により表示される点像が視
域に含まれる場合には、その配置候補位置に、その点像
を表示するための回折素子を作製する。そして、ある配
置候補位置の回折素子により表示される点像が視域に含
まれない場合は、その点像の回折素子はそのブロック内
には作製しない。このようにして、点像を更新しながら
全点像について調べるが、配置候補位置は１番の点像を
配置するときに図５のＣ１から調べ、置く回折素子が決
まったときだけ更新する。

【００４９】これをすべてのブロックに対して繰り返す
と、表示する点像とその回折素子の配置場所を決めるこ
とができる。なお、以上の説明では、ブロックの大きさ
は、点像のピッチと同じ大きさとしたが、違う大きさで
も良い。

【００５０】次に、配置候補位置に回折素子を配置した
場合の視域に含まれるかの判定法について、図６を用い
て説明する。図６は、回折素子パネル４１上に、回折素
子を配置するときの手順を説明するための概念図であ
る。

【００５１】ここで、三次元像を表示させる点像の一つ
の点像４５を例に取る。まず、すべての点像の観察可能
な視域を決定する。本実施形態では、点像４５から距離
Ｌのところに、長方形型の視域Ωを設定した。なお、こ
の視域は一般的には、回折素子パネルの大きさと、回折
素子パネルから最も遠い点像の張る領域で制限される。

【００５２】配置候補位置４６，４７，４８のそれぞれ
に、点像４５を表示するための回折素子を配置するかど
うか判定する場合を例に取る。最初に、配置候補位置４
６を考える。そして、配置候補位置４６から、点像４５
へ向けて射出する光線４２を考え、これが視域Ωに含ま
れるかを調べる。本実施形態の場合では、光線４２は視
域Ωに含まれる。そこで、候補位置４６に点像４５の回
折素子を配置する。

【００５３】次いで、配置候補位置４７を考えると、点
像４５へ向かう光線４３は視域Ωに含まれない。よっ
て、配置候補位置４７には、点像４５を表示するための
回折素子は配置しない。同様に、配置候補位置４８に
も、点像４５を表示するための回折素子は配置しない。

【００５４】このようにすることで、配置候補位置に回
折素子を配置した場合の視域に含まれるかを判定でき、
三次元画像を構成するすべての点像の視域が等しい視域
Ωに含まれるような回折素子パネル４１を作製すること
ができた。

【００５５】なお、本実施形態では、説明を簡単にする
ため、点像数が少なく、また同じ平面上に点像があるも
のとしていた。しかし、点像数を増やし、また平面以外
に配置しても以上説明した手順は変わらない。そして、
視域も平面を考えたが曲面上でも考え方は同じである。

【００５６】また、本実施形態において、一つのブロッ
ク内に配置する回折素子の数が配置候補位置の数より多
くなってしまう場合は、以下のようにして対処すること
が可能である。・ブロック内の分割数を増やす。・あら
かじめ決めた視域Ωを狭くする。逆に、配置候補位置が
余る場合には、以下のようにして対処できる。・ブロッ
ク内の分割数を減らす。・あらかじめ決めた視域Ωを広
くする。以上の手順を繰り返すことにより、回折素子の
配置候補位置の利用効率をより高くできる。

【００５７】すなわち、回折素子の配置を行った後、配
置候補位置が足りない場合は、ブロック内の分割を増や
すなどする。そして、配置候補位置が余った場合は、ブ
ロック内の分割を減らすなどし、ほとんどの配置候補位
置が回折素子で埋まるようにすることが可能である。

【００５８】以上のようにして、回折素子の配置候補位
置とその回折素子の表示する点像とを結んだ直線が、す
べての点像が観察可能な視域と交点を持つ場合の配置候
補位置に回折素子が配置された回折素子パネルを作製す
ることができた。

【００５９】なお、本実施形態においても、上記第１の
実施形態と同様に、回折素子としては、ホログラム、電
子線で描画したパターンなどが使用できる。

【００６０】また、本実施形態において作製した回折素
子パネルを用いて、上記第１の実施形態と同様にして、
前述の図１に示したような三次元画像表示装置を構成す
れば、大画面の三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三次元画像を生成して、観
察者が任意の方向、位置から、その三次元画像に焦点を
合わせて観察することが可能な三次元画像表示装置を実
現することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上詳細に説明した通り、請求項１に記
載の発明では、三次元画像を構成する複数の点像を表示
する回折素子が複数配列されてなる回折素子パネルにお
いて、すべての点像が観察可能な視域に応じて、点像を
表示する回折素子の領域を配置することとした。このこ
とにより、不必要な回折素子を作製せず、より多数の点
像を表示可能とすることができた。

【００６２】請求項２に記載の発明では、すべての点像
が観察可能な視域のどこからでも観察可能となるような
回折素子パネル上の範囲内のみに、各点像を表示するた
めの回折素子を配置して回折素子パネルを構成した。こ
れにより、このように配置された回折素子からの回折光
は、すべての点像が観察可能な視域からのみ観察可能と
なった。

【００６３】請求項３に記載の発明では、回折素子の配
置候補位置とその回折素子の表示する点像とを結んだ直
線が、すべての点像が観察可能な視域と交点を持つ場合
の配置候補位置に回折素子を配置して回折素子パネルを
構成した。これにより、このように、すべての点像が観
察可能な視域と交点を持つ配置候補位置に配置された回
折素子からの回折光は、すべての点像が観察可能な視域
からのみ観察可能となった。

【００６４】請求項４に記載の発明では、回折素子とし
てホログラムを用いた。これにより、回折素子パネルが
作製できた。

【００６５】請求項５に記載の発明では、回折素子とし
て電子線で描画したパターンを用いた。これにより、回
折素子パネルが作製できた。

【００６６】請求項６に記載の発明では、請求項１から
５のいずれか１項に記載の回折素子パネルを用いて、そ
の回折素子パネルに干渉性を有する光を照射して回折光
を発生させる光源と、その光源からの光を前記回折素子
パネルの回折素子に照射させ点像を表示させて三次元画
像表示を行うように制御する制御部とを備えて三次元画
像表示装置を構成した。これにより、回折素子が複数配
列されてなる回折素子パネルを用いて、その回折素子パ
ネルの各回折素子に照射する光を変調し、その回折素子
で回折させることで三次元画像を表示できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による三次元画像表示装置の実施形態の
構成を示す概略図である。

【図２】本発明の回折素子による点像の表示原理を説明
するための概念図である。

【図３】第１の実施形態における回折素子パネル、表示
する点像、すべての点像が観察可能な視域を説明するた
めの概念図である。

【図４】第１の実施形態の回折素子パネル上での回折素
子の配置する領域を説明するための平面図である。

【図５】第２の実施形態の回折素子パネルをその上部か
ら見た部分拡大図である。

【図６】第２の実施形態の回折素子の記録配置を説明す
るための概念図である。

【図７】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８】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９】図８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】

１ 三次元画像表示装置 ２ レーザ光源 ３，６ レーザ光 ４ 変調器 ５ ＸＹ偏向器 ７ 制御コンピュータ ８ 三次元画像データ ９ 画像データメモリ １１，３１，４１ 回折素子パネル １２ 投射レンズ ２１，２３，２５，４５ 点像 ２２，２６ 回折素子 ２４ 回折素子の一部 ４６，４７，４８ 回折素子配置候補位置 ４２，４３，４４ 光線 ω，Ω 視域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次元画像を構成する複数の点像を表示
   する回折素子が複数配列されてなる回折素子パネルにお
   いて、 すべての点像が観察可能な視域に応じて、点像を表示す
   る回折素子の領域が配置されていることを特徴とする回
   折素子パネル。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回折素子パネルにおい
   て、 すべての点像が観察可能な視域のどこからでも観察可能
   となるような回折素子パネル上の範囲内にのみ、前記各
   点像を表示するための回折素子が配置されていることを
   特徴とする回折素子パネル。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の回折素子パネルにおい
   て、 回折素子の配置候補位置と該回折素子の表示する点像と
   を結んだ直線が、すべての点像が観察可能な視域と交点
   を持つ場合の配置候補位置に回折素子が配置されている
   ことを特徴とする回折素子パネル。
4. 【請求項４】 請求項１、２、又は３に記載の回折素子
   パネルにおいて、 前記回折素子としてホログラムを用いることを特徴とす
   る回折素子パネル。
5. 【請求項５】 請求項１、２、又は３に記載の回折素子
   パネルにおいて、 前記回折素子として電子線で描画したパターンを用いる
   ことを特徴とする回折素子パネル。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項に記載の
   回折素子パネルから構成される三次元画像表示装置であ
   って、 前記回折素子パネルに干渉性を有する光を照射して回折
   光を発生させる光源と、該光源からの光を前記回折素子
   パネルの回折素子に照射させ点像を表示させて三次元画
   像表示を行うように制御する制御部とを備えることを特
   徴とする三次元画像表示装置。