TWI237165B - A three dimension image display device and a method thereof - Google Patents

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1237165 玖、發明說明： (一） 發明所屬之技術領域： 本發明係關於將多數波長之照明光成分射入全息圖，自 全息圖產生該多數波長之再生光成分，藉這些再生光成分 以顯示三次元圖像之裝置及方法。 (二） 先前技術： 利用全息圖之三次元圖像顯示裝置係自被照明光成分照 射之全息圖產生再生光成分，藉該產生之再生光成分顯示 三次元圖像。另外，三次元圖像顯示裝置係將多數波長之 照明光成分（例如，紅色、綠色及藍色之三色成分）射入照 相乾板（p h 〇 t 〇 g r a p h i c d 1· y p 1 a t e )，藉此能將三次元圖像以彩 色顯示。 再者，第1先前技術係爲熟知之利用能以高解析度記錄 之照相乾板之技術。此第1先前技術在進行全息圖記錄時 係將多數波長各自之參考光成分及物體光成分射入相片乾 板，將與各波長有關聯之全息圖多重記錄於該照相乾板上 。另外，於再生時將與記錄時相同多數波長之照明光成分 以相同之入射方位射入全息圖，藉此產生該多數波長成分 之再生光成分。接著，將這些再生光成分各自之圖像重疊 在相同位置上，從而得出彩色之三次元圖像。 不過，此第1先前技術，因與各波長有關聯之全息圖係 多重錄於照相乾板上，故該波長λ3之照明光成分射入與 波長有關聯之全息圖後不僅產生該波長之再生光成分 ，因其它波長λ〆 xa#b)之照明光成分也射入與波長有關 1237165 聯之全息圖，故也自與該波長I有關聯之全息圖產生波長 之再生光成分。在波長之照明光成分及波長之再 生光成分中，波長之再生光成分係爲顯不原本之二次兀 圖像之顏色所需者。相對於此，波長“之再生光成分因係 爲位在與原本之三次元圖像不同之位置以不同倍率被再生 之光成分，故對原來之三次元圖像係成爲干擾成分’進而 妨害三次元圖像之顯像。因此，爲了避免這種妨害成分， 在進行記錄時物體光成分若是略爲垂直地射入照相乾板之 情形時則將多數波長之參考光成分各自從不同方位射入該 照相乾板，藉此，於再生時成爲妨害之光成分即不會與原 來之三次元圖像重疊。 另外，第2先前技術係爲在高野邦彥等所著之「藉白色 光所作之彩色全息圖立體電視之檢討」，3 D I m a g e Conference 2000演講論文集pp 179〜182上揭示之利用能 呈示全息圖之三種類之空間光調變元件之技術。亦即，第 1空間光調變元件上係呈示與紅色光有關聯之全息圖，第2 空間光調變元件係呈示與綠色光有關聯之全息圖，第3空 間光調變元件係呈示與藍色光有關聯之全息圖。而將紅色 之照明光成分射入第1空間光調變元件，綠色之照明光成 分射入第2空間光調變元件，藍色之照明光成分射入第3 空間光調變元件，將空間光調變元件各自產生之再生光成 分進行空間上之重疊，然後藉設在後段之掩蔽去除〇階透 射光，進而得出彩色之三次元圖像。 再者’第3先前技術係爲日本專利公開公報第2 000 _ 1237165 2 5 Ο 3 8 7號上記載之技術，其係積極地利用空間光調變元件 之像素作離散之構造。亦即，平行光射入一般之繞射柵時 不僅會產生0階之繞射波，也會產生1階以上之高階繞射 波。與此同時，自具有離散像素構造之空間光調變元件產 生之再生光成分內不僅含有0階繞射波，也含有高階繞射 波。在空間光調變兀件之相鄰兩個像素上，物體光成分與 參考光成分之合成波之波面之相位差係限定爲將π未滿之 範圍（無折返成分之範圍）作爲呈示範圍，全息圖呈示在空 間光調變元件上之情形時藉照明光成分之入射，自空間光 調變元件產生之再生光成分之高階繞射波之波面則與〇階 繞射波一致。不過，自空間光調變元件射出之方位每個階 次皆不相同。再生光成分係在設於空間光調變元件之後段 之透鏡之後焦點面上依每個繞射波之階次以λίΓ/Ρ之間隔分 離而行波面轉換。這裡，λ係爲照明光成分之波長，f係爲 透鏡之焦點距離，P係爲空間光調變元件之像素間距。因 此’爲了獲得所要之三次元圖像，在透鏡之後焦點面上設 置具有各邊之長度爲λΡΡ之矩形形狀之開口部之遮蔽，藉 此開口部使再生光之0階繞射波通過。另一方面，高階繞 射波則被遮蔽檔掉。 另外，上述第3先前技術，在空間光調變元件之相鄰兩像 素上’係將物體光成分和參考光成分之合成波之波面之相 位差係限定爲將π以上，未滿2π之範圍（含1階之折返成分 之範圍），作爲呈示範圍，將全息圖呈示在空間光調變元件 上之情形時藉照明光成分之射入而自空間光調變元件產生 冬 1237165 之再生光成分之高階繞射波之波面則與〇階繞射波一致。 因此，〇階繞射波及全部之高階繞射波含有1階之折返成 分。爲了自再生光成分中僅取出所要之1階繞射波，在設 於空間光調變元件之後段之透鏡之後焦點面上設置具有各 邊長度爲λί7Ρ之矩形形狀之開口部之遮蔽，藉此開口部使 再生光成分之1階繞射波被通過。另一方面，0階繞射波 及2階以上之高階繞射波則被遮蔽檔掉。 亦即，上述第3先前技術係將呈示範圍限定於含有特定 階次之折返成分，而將全息圖呈示於空間光調變元件，同 時在對應於該特定階次之位置使用具有開口部之遮蔽，進 而自再生光成分中取出特定階次之繞射波。而，藉時間分割 或者空間合成與各階次有關聯之全息圖之呈示和開口部之 選擇能擴大透鏡生成之結像再生圖像之出射方位範圍（亦 即視域）。 (三）發明內容： 發明者等就上述第1〜第3之先前技術檢討結果，發現下 述之課題。亦即，第1先前技術係適於利用能以高解析度 行記錄之照相乾板之情形。不過，若是利用空間解析度低 之空間光調變元件之情形時因照明光成分對該空間光調變 元件之入射角無法作得大之故，再生時成爲妨害之再生光 成分則重疊在原來之三次元圖像上。另外，如在說明第3 先則技術之際所述及者，自具有離散像素構造之空間光調 變兀件產生之各階次之繞射波會產生重疊。由於此情事， 具有離散像素構造，且低解析度之空間光調變元件也不易 -10- 1237165 適用於上述第1先前技術。 第2先前技術係將多數空間光調變元件各自產生之再生 光成分在空間上重疊，但爲了執行重疊需要半鏡。因此情 事’該第2先前技術會使裝置變大，降低再生光成分之光 量。另外，爲了補償再生光成分之光量之降低，需要輸出 高功率雷射光作爲照明光成分之雷射光源，或者，需要具 有波長選擇性之介電體鏡，進而增加裝置本身之價格 第3先前技術係以視域擴大爲目的而將單一波長之照明 光成分垂直地射入空間光調變元件。因此，此第3先前技 術不是將多數波長之照明光成分射入空間光調變元件之技 術’也不是將照明光成分斜斜地射入空間光調變元件之技 術。另外，第3先前技術具有因執行空間合成而造成裝置 本身之大型化之課題，和因時間分割而須在透鏡之後焦點 面上設置高速快門致造成裝置本身成本高漲之課題。 本發明係爲解決上述之課題而創作出者，其目的係提供 即便利用低解析度之空間光調變元件之情形時也能以彩色 顯示鮮明之三次元圖像之小型又價廉之三次元圖像顯示裝 置及三次元圖像顯示方法。 本發明有關之三次元圖像顯示裝置係爲藉將多數波長之 照明光成分射入全息圖，自該全息圖產生該多數波長之再 生光成分’進而藉适些再生光成分顯示三次元圖像之裝置 。具體言之’本發明有關之三次元圖像顯示裝置具備空間 光調變元件、照明光學系、再生像轉換光學系及遮蔽。上 述空間光S周變兀件具有呈示與多數波長之各個波長有關聯 1237165 之全息圖之離散像素構造。上述照明光學系係將多數波長 之各個照明光成分作成平行平面波，以相互不同之入射方 位射入空間光調變元件。上述再生像轉換光學系係對自呈 不於空間光調變元件上之全息圖產生之多數波長之各個再 生像執行波面轉換而予以虛像化或實像化。上述遮蔽具有 設在再生像轉換光學系之焦點面之開口部。特別是，本發 明有關之三次元圖像顯示裝置，射入空間光調變元件之多 數波長之各個照明光成分之入射方位係藉照明光學系而被 設定成使在多數波長之再生光成分中某一階次之繞射波在泰 被再生像轉換光學系行波面轉換後於開口部上相互重疊。 另外，本發明有關之三次元圖像顯示方法係藉將多數波 長之照明光成分射入全息圖，使自該全息圖產生多數波長 之再生光成分，進而藉這些再生光成分顯示三次元圖像。 具體言之’準備具有呈示與多數波長之各個波長有關聯之 全息圖之離散像素構造之空間光調變元件，藉照明光學系 將多數波長之各個照明光成分作成平行平面波而以互不相 同之入射方位射入空間光調變元件，對自呈示於空間光調 | 變元件上之全息圖所產生之多數波長之各個再生像轉換光 學系行波面轉換而予以虛像或實像化，在再生像藉再生像 轉換光學系之焦點面上設置具有開口部之遮蔽，又，藉照 明光學系設定射入空間光調變元件之多數波長之各個照明 光成分之入射方位而使在多數波長之再生光成分中某一階 次之繞射波被再生像轉換光學系行波面轉換後在開口部相 互重疊。 依本發明，與多數波長之各個波長有關聯之全息圖係呈 -12- 1237165 示在具有離散像素構造之空間光調變元件上。藉照明光學 系’將多數波長之各個照明光成分作平行平面波而以互不 相同之入射方位射入空間光調變元件。自呈示於空間光調 變兀件上之全息圖產生之多數波長之各個再生像係被再生 像轉換光學系行波面轉換而虛像化或實像化。於該焦點面 上設置具有開口部之遮蔽。又，藉照明光學系設定射入空 間光調變元件之多數波長之各個照明光成分之入射方位， 使在多數波長之各個再生光成分中某個階次之繞射波經再 生像轉換光學系行波面轉換後相互在開口部上重疊。 本發明有關之三次元圖像顯示裝置或三次元圖像顯示方 法’照明光學系良好地係包含輸出波互異之多數單色光源 ，鄰近多數單色光源之各個光源設置之多數計孔，及將多 數單色光源之各個光源輸出並通過針孔之光予以準直之準 直光學系。 本發明有關之三次元圖像顯示裝置或三次元圖像顯示方 法’照明光學系良好地係包含對多數波長之光成分具有同 一焦點距離之色像差補正透鏡，另外，再生像轉換光學系 也良好地包含對多數波長之光成分，具有同一焦點距離之 色像差補正透鏡。 本發明有關之三次元圖像顯示裝置及三次元圖像顯示方 法’射入空間光調變元件之多數波長之各個入射方位更好 地是藉照明光學系設定成使多數波長之各個光成分之〇階 繞射波被再生像轉換光學系行波面轉換後在開口部上相互 重疊。 1237165 另外’本發明有關之三次元圖像顯示裝置及三次元圖像 顯示方法，射入空間光調變元件之多數波長之各個照明光 成分之入射方位也可藉照明光學系設定成使多數波長中某 一特定波長之照明光成分垂直地射入空間光調變元件外， 另特定波長之再生光成分之0階繞射波和其它波長之再生 光成分之高階繞射波在經再生像光學系行波面轉換後在開 口部上相互重疊。 本發明有關三次元圖像顯示裝置或者三次元圖像顯示方 法，設空間光調變元件之像素間距爲P，再生像轉換光學 系之焦點距離爲f，多數波長中最短波長λ1之再生光成分 之繞射波之階次爲η !，其它波長λί之之再生光成分之繞射 波之階次爲n i時則射入空間光調變元件之波長λ!之照明光 成分之入射角Θ!可用下式表示 θί=8ίη·1{(η1λι-ηίλί)/Ρ} 又，開口部係良好地各邊之長度爲λ ! f/p以下之矩形形狀。

本發明有關之三次元圖像顯示裝置或者三次元圖像顯示 方法’空間光調變元件係良好地具有在與照明光成分射入 側相反之側射出再生光成分之透射型構造，或在與照明光 成分射入側相同之側射出再生光成分之反射型構造。另外 ’空間光調變元件若具有反射型構造之情形時照明光學系 和再生像轉換光學系也可共用光部品中之一部分。 本發明有關之三次元圖像顯示裝置或三次元圖像顯示方 法’空間光調變元件也可每個像素裝載一只微透鏡。 再者’本發明有關之各個實施例藉以下之詳細說明及附 -14- 1237165 調變元件3 0上之全息圖產生之三波長之各個再生像經波 面轉換後予以虛像化或實像化之再生像轉換光學系。 照明光源部1 0具有輸出波長（紅、綠、藍）互異之照明光 成分之三個點光源。此等三個點光源係配置在平行於X軸 之直線上各不相同之位置上。輸出最短波長之藍色之照明 光成分之點光源係位在照明光學系之光軸上之位置Β(0, 0) 。輸出紅色之照明光成分之點光源係位在位置R(xr，0)。輸 出綠色照明光成分之點光源係在位置G(xg，0)。各個點光 φ 源包含例如發光二極體和雷射二極體，輸出單色性優之照 明光成分。另外，各個點光源係依時序順序被脈衝點燈。 透鏡20具有平行於z軸之光軸，將從照明光源部1 〇之 三個點光源之各個點光源輸出之各個波長之照明光成分執 行準直而成爲平行平面波，接著，以互異之入射方位射入 空間光調變元件3 0。透鏡20若由單一之凸透鏡構成之情

形時三個點光源之各個光源與透鏡2 0之間隔則等於透鏡 2 0之焦點距離。因三個點光源係配置在上述之位置，故藍 色之照明光成分係垂直地射入空間光調變元件3 0，紅色及 綠色各個之照明光成分係斜斜地射入空間光調變元件3 0。 透鏡2 0良好地係爲對各照明光成分之波長具有相同之焦 點距離之色像差補正透鏡。 空間光調變元件3 0係爲具有離散像素構造之透射型空 間光調變元件’依時序將與三個波長之各個波長有關聯之 全息圖順序呈示。此全息圖可係爲振幅全息圖，也可係爲 相位全息圖。又，空間光調變元件3 0與自透鏡2 0依時序 -16- 1237165 順序射入之各波長之照明光成分同步而順序呈示與各時點 之波長有關聯之全息圖。藉此，依時序順序射出各波長之 再生光成分。亦即’在空間光調變元件上係採用圖像場順 序方式。 透鏡4 0係作成使從呈示於空間光調變元件3 〇上之全息 圖產生之二個波長之各個再生像經波面轉換而行虛像化或 實像化後通過遮蔽50之面。透鏡40若是由單一之凸透鏡 構成之情形時透鏡4 0與遮蔽5 0之間隔則等於透鏡4 0之焦 點距離。透鏡4 0良好地係爲對各照明光成分之波長具有相 同之焦點距離之色像差補正透鏡。 遮蔽50係設在透鏡40之焦點面上，具有開口部51。此 開口部5 1具有各邊約略平行於x軸或y軸之矩形形狀具備 只選擇自空間光調變元件3 0產生之〇階繞射波之功能，遮 斷來自空間光調變元件3 0之〇階之直接透射光之功能，及 遮斷因自呈示於空間光調變元件3 0之全息圖產生0階繞射 波之光成而產生形成實像或者共軛像之二重圖像之問題之 不要的光成分。另外，自空間光調變元件3 0射出之0階直 接透射光係爲藉透鏡4 0集光而有助於光源之結像之光，成 爲再生像之背景光，從而降低對比度。開口部5 1係設在三 波長之再生光成分中之某個階次之繞射波藉透鏡4 0行波 面轉換後相互重疊之領域上。特別是，本實施例，開口部 5 1係設在三波長之再生光成分之反個光成分之0階繞射波 藉透鏡4 0行波面轉換後相互重疊之領域上。這是藉照明光 學系設定射入空間光調變元件3 0之三波長之照明光成分 1237165 之各個光成分之入射方位而達成。 第2圖係爲用於說明第！實施例有關之三次元圖像顯示 裝置1之照明光學系及空間光調變元件3 0之圖。如圖示， 含於照明光源部1 0之藍色點光源係配置於透鏡20之光軸 上’此藍色點光源輸出之照明光成分係被透鏡準直成爲平

行平面波60b，然後垂直地射入空間光調變元件30。紅色 之點光源係設在偏離透鏡20之光軸之位置，此紅色點光源 輸出之照明光成分係被透鏡2 0準直成爲斜對z軸之方向 6 1 r行進之平行平面波6 0 r，然後斜斜地射入空間光調變元 件3 0。綠色點光源係與紅色點光源作同樣配置。

第3圖係爲用於說明第1實施例有關之三次元圖像顯示 裝置1之照明光學系之圖。如圖示，照明光源部1 0係包括 輸出波長互異之三個單色光源1 1 r、1 1 g、1 1 b和三個針孔 12r ' 12g、12b。針孔12r係設在輸出紅色光之單色光源1 lr 之附近位置R(心，0)，此單色光源1 lr輸出之光係射出到透 鏡20。針孔12g係設在輸出綠色光之單色光源1 lg附近位 置G(xg，0)，此單色光源1 lg輸出之光係射至透鏡20。針 孔12b係設在輸出藍色光之單色光源1 lb附近之位置B(0, 0) ，此單色光源1 1 b輸出之光係射至透鏡2 0。藉這樣地組成 ，單色光源1 U、1 1 g、1 1 b之各個光源即便不當作點光源處 理時針孔12r、12g、12b各自輸出之照明光成分仍能作爲自 點光源射出之光來處理，從而藉透鏡2 0能得出理想之平行 平面波。 其次，將說明第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置1 -18- 1237165 之動作。若是採用每個像素能調變振幅及相位兩者之元件 作爲空間光調變元件3 0之情形時則不會產生透射光及共 軛像。不過，若是採用每個像素僅能調變振幅或相位之元 件作爲空間光調變元件3 0時則會產生透射光及共軛像。下 文將針對後者之情形說明。

第4圖係爲用於說明在第1實施例有關之三次元圖像顯 示裝置1上，藍色照明光成分垂直地射入空間光調變元件 3 0時之三次元圖像之一個亮點之顯示動作之圖。第5圖係 爲用於說明在第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置1上 藍色照明光成分垂直地射入空間光調變元件3 0時呈示於 空間光調變元件3 0上之全息圖之圖。當與藍色之照明光成 分有關聯之全息圖3 1 b呈示於空間光調變元件3 0時成爲平 行平面波60b之藍色照明光成分係垂直地射入空間光調變 元件3 0。與藍色照明光成分有關聯之全息圖3 1 b係呈示於 空間光調變元件30之半平面（y<0之領域）。藉照明光成分 射入空間光調變元件3 0，三次元圖像之亮點之再生像6 2 b 及共軛像63b形成於光軸上，另外，產生0階透射光。亮 點之再生像62bS藉透鏡40而在遮蔽50上之領域52b(y<〇 領域）行波面轉換。另外，亮點之共軛像63b係藉透鏡40 在遮蔽50上之領域53 b(y>0領域）行波面轉換。另外，0階 透射光係藉透鏡40而於遮蔽50上之位置（〇, 〇)集光。又， 觀察得知共軛像及〇階透射光係被遮蔽5 0遮斷，從而只有 再生像通過開口部5 1。 第6圖係爲用於說明在第1實施例有關之三次元圖像顯 -19- 1237165 示裝置1上照明光成分斜斜地射入空間光調變元件3 0時之 三次元圖像之一個亮點之顯示動作之圖。這時，呈示於空 間光調變元件3 0上之全息圖係與呈示於第5圖之全息圖相 同。這種情形，成爲平行平面波6 0之照明光成分係斜斜地 射入空間光調變元件3 0，從而三次元圖像之亮點之再生像 62及共軛像63形成在平行平面波60之光軸61上。前述 再生像62及共軛像63之形成位置係與第4圖所示之再生 像及共軛像之形成位置不同。 因此，本實施例，爲了避免垂直射入時與斜斜射入時之 間之再生像之不一致，斜斜射入時呈示於空間光調變元件 3 〇之全息圖係藉以下說明之兩種方法之一作成。 第1之全息圖作成方法係爲計算斜斜射入時之全息圖之 方法。自組成三次元圖像之1個亮點射出之物體光成分係 用球面波表示。位在位置（x〇5 y〇，L〇)之亮點產生之物體光 成分〇U在空間光調變元件30上之位置（Xi，y」，0)上係用下 式（la) 、 （lb)表示。 (9;..=丄exp(j^r) …（1 a) r r = 一 A)2 + (:^一少。)2 +1〇2 …(1b) 這裡，i.係爲自位在位置（χ〇，y〇5 l〇)之亮點到空間光調變 元件3 0上之位置（x j，y』，〇 )之距離，k係爲物體光成分之階 數。另外，屬於入射角Θ之平行平面波之參考光成分Ru ，於空間光調變元件3 〇上之位置（X i, y j，〇)上係用下式（2) 表不。 -20- 1237165

Ri5j = exp(jk(L〇-(xi-x〇)sin0)) …⑺ 全息圖面上之物體光成分和參考光成分之合成若以下式 (3)表示時則在全息圖面上之位置（Xi，y」，0)上，光的相位 Φϋ係用下式（4)表示，另外，光強度係以下式（5)表示。 + …⑶ (/>LJ =ί2ΐη](β/A) …⑷ 〇i，jJrRUj\ =K；| +\Rij\ +0iJRU +0iJRiJ …⑸ · 再生時射入空間光調變元件3 0之照明光成分係與參考 光成分R相等，因此，自上式（5)之右邊之第3項作成計算 機全息圖。 有關計算機全息圖之計算範圍，因顯示全息圖之空間光 調變元件3 0具有離散之像素構造，故全息圖之最大空間頻 率係受空間光調變元件3 0之像素間距之限制。因爲如此， 計算範圍係爲在鄰接之兩個像素上物體光成分與參考光成 分之合成波面之相位差爲π以下之範圍，亦即，依滿足下 列（6a)、（6b)所表示之條件之領域決定之半平面。 \φΚί-φ^\<π …(6a) …(6b) 第7及第8圖係爲分別用於說明藉第1全息圖作成方法 作成之全息圖之圖。第7圖係示出點光源位在位置（0, y) 時之空間光調變元件3 0上之全息圖3 1之呈示範圍。第8 圖係示出點光源位在位置（X，〇)時之空間光調變元件3 0上 -21- 1237165 之全息圖3 1之呈示範圍。如這些圖所示，呈示於空間光調 變元件3 0上之全息圖3 1係類似第5圖所示，將全息圖3 1 t 平行於X軸或y軸移動之情形。 第9圖係爲用於說明當第7圖所示之全息圖3 1呈示於空 間光調變元件3 0上時照明光成分斜斜地射入空間光調變 元件3 0時之三次元圖像之1個亮點之顯示動作之圖。如此 圖所示，當成爲平行平面波6 0之照明光成分斜斜地射入空 間光調變元件3 0時三次元圖像之亮點之再生像6 2係形成 在光軸61上。這是與第4圖所示之再生像之形成位置一致。 第2全息圖作成方法係爲平行移動全息圖呈示範圍之方 法。上述之第1全息圖作成方法，參考光成分因係斜斜地 射入，故在計算全息圖之際，須要計算物體光成分和參考 光成分之積，相較於參考光成分垂直射入之情形，其計算 時間長。相對於此點，下面將要說明之第2全息圖作成方 法’係如上述那樣，利用斜斜射入時和垂直射入時將全息

圖作成類似而能在短時間內計算出全息圖。 第1 〇圖係爲用於說明第2全息圖作成方法之圖，若將呈 示於空間光調變元件3 0上之全息圖作成爲與呈示於第5圖 上之全息圖相同時則藉此產生之亮點62,之形成位置係自 所要之亮點6 2之形成位置在X軸方向之僅偏離距離D。因 此’只要將全息圖之呈示位置平行移動此距離D即可。此 移動量D係用下式（7)表示。 D = L · t an0 …（7) 追裡’ L係爲亮點和全息圖面之間之距離。另外，Θ係爲 -22- 1237165 射入全息圖面之平行平面波之入射角，此入射角θ係用下 式（8)表示。 η __光源與光軸間之距離 …（8) ~透鏡20之前焦點距離 ; 藉以上說明之第1或第2全息圖作成方法，在斜斜射入 和垂直射入時能得出無失真之再生像。 其次，將說明藉各波長之照明光成分之射入，自空間光 調變元件3 0產生之再生光成分。 第1 1〜第1 5圖係爲用於說明作爲理想情形之比較例之鲁 圖。採用依每個像素僅能調變振幅或相位之元件作爲空間 光調變元件3 0，如第1 1圖所示那樣，推定三波長之點光 源之全部係配置在位置（〇, 〇)之理想情況下，而如第5圖所 示那樣使全息圖呈示於空間光調變元件30之半平面（y<〇)。 這種情形，如第1 2圖所示，空間光調變元件3 〇產生之 最長波長之紅色再生光成分之〇階繞射波係藉透鏡4 0在透 鏡4 0之後焦點面上行波面轉換成以下式（9)表示之4點R 1

〜R4包圍之矩形領域52r。 i?l(一々//2巧，0) R2(^rf/2PX, ^Xrf/2Py) R3(^Zrf/2Px, -λΓ//2Ρν) R4(^Arf/2Px, 0) 這裡，λ Ι係爲紅色之再生光成分之波長，f係爲透鏡4 〇 之焦點距離，P X係爲空間光調變元件3 0在X軸方向之像素 間距，Py係爲空間光調變元件30在y軸方向上之像素間距 。另外，紅色之共軛像係在透鏡40之後焦點面上行波面轉換 成以下式（1 〇)表示之4點R 1及R4〜R6包圍之矩形領域。 - 23- (10)1237165 R\{-Xrfl2Px. 0) RA(+Xrf/2Px? 0) R5(^rf/2Px^Xrf/2Py) R6^XJ/2Px^AJ/2Py) 又，以4點R2、R3、R5及R6包圍之矩形領域爲1個單 位，〇階及高階之再生像及共軛像在透鏡4 0之後焦點面上 係以二次元形式周期地形成。 同樣地，如第1 3圖所示，自空間光調變元件3 〇產生之 波長之綠色再生光成分之0階繞射波係藉透鏡4 〇，在透 鏡40之後焦點面上行波面轉換成以下式（η)表示之4點G1 〜G4包圍之矩形領域52g。 G\(-Xgf/2Px, 0) G2(-弋./72ΡΧ,—弋//2PJ G3(+弋//2ΡΛ，-弋/72Ρ),) C?4(+V7 2尸"0) f np 一一 λ—f up、 …（11) 另外，如第1 4圖所示，自空間光調變元件3 〇產生之最 短波長之藍色再生光成分之〇階繞射波係藉透鏡4 〇，在 透鏡40之後焦點面上行波面轉換成以下式（12)表示之4點 B 1〜B 4所包圍之矩形領域5 2 b。 汛(-AJ·/2之，0)

BlWI2Px，-\fl2Py) . B3(^bf/2Px^AJ/2Py) … B4^Xbf/2Pxy0) 又，如第1 5圖所示，將透鏡40之後焦點面上之波面轉 換領域52r、52g及52b重疊表示後紅色之波面轉換領域52r 中含有綠色之波面轉換領域52g，綠色之波面轉換領域52g 中含有藍色之波面轉換領域5 2 b。因此，藉將遮蔽5 0之開 -24- 1237165 口部5 1作成與藍色之波面轉換領域5 開口部之各色之再生光成分，能看到爸 但是，如第1 1圖所不那樣三個點光 之理想情形實際上無法獲得。因此， 源配置在互不相同之位置，其中1個 直地射入空間光調變元件3 0，其它2 則是斜斜射入空間光調變元件3 0。 第16〜第19圖係爲說明第1實施 顯示裝置1及三次元圖像顯示方法之 第1實施例有關之三次元圖像顯示裝ί 之三個點光源各個之配置之圖。第1 7 施例有關之三次元圖像顯示裝置1之$ ，紅色之再生光成分之〇階繞射波之 第1 8圖係爲示出在第1實施例有關之 1之遮蔽50之配置位置上，綠色再生 之波面轉換領域之圖。在第1實施例 示裝置1之遮蔽50之配置位置上，藍 繞射波之波面轉換領域係與第1 4圖 1 9圖係爲示出在第1實施例有關之三 之遮蔽5 0之配置位置上，紅色、綠色 成分之〇階繞射波之波面轉換領域之丨 第1實施例，如第16圖所示，紅 R(xr，〇)位置，綠色之點光源係配置在 之點光源係配置在位置B(0, 0)。這裡 :2b相同，觀察通過此 $彩色之三次元圖像。 源配置在共通之位置 本實例係將三個點光 波長之照明光成分垂 個波長之照明光成分 例有關之三次元圖像 圖。第1 6圖係爲示出 置1之照明光源部1 0 圖係爲示出在第1實 匡蔽50之配置位置上 波面轉換領域之圖。 三次元圖像顯示裝置 光成分之〇階繞射波 有關之三次元圖像顯 色再生光成分之0階 所示之情形相同。第 次元圖像顯示裝置1 及藍色之各個再生光 葡。 色之點光源係配置在 位置G(xg，0)，藍色 ，ΧΓ及Xg係分別以下 -25- 1237165 爲空間光調變元件3 0。採用色像差補正後之焦點距離 6 0 0mm之透鏡作爲透鏡20，採用色像差補正後之焦點距離 1 5 0mm之透鏡作爲透鏡40。採用時至準（Citizen)電子公司 製之發光二極體CL-2 8 0 SR-C(波長6 5 0nm，尺寸1.0(L)x 0.5(\¥沁0.6(11))作爲輸出紅色光之單色光源1：^。使用豊田 合成公司製之發光二極體ElS07-AGlA7-02(波長5 3 0 nm， 尺寸1.6(1〇\0.6^)/1.15(11))作爲輸出綠色光之單色光源 llg。使用豊田合成公司製之發光二極體E1S07-AB1A7-02 (波長470nm，尺寸1 · 6 ( L) x 0.6 ( W ) χ 1 · 1 5 (Η ))作爲輸出藍色 光之單色光源1 U。 另外，輸出紅色光之單色光源1 lr係配置在位置（-〇.69mm，0) ’輸出綠色光之單色光源llg係配置在位置（ + 〇.69mm，0)。 針孔1 2 r、1 2 g、1 2 b各個之開口徑爲1 5 0 μιη。射入空間光調 變元件3 0之紅色照明光成分之入射角係爲+ 〇 . 〇 7。，射入空 間光調變元件30之綠色照明光成分之入射角係爲_0.07。。

遮蔽50之開口部51之尺寸係爲2.7mm (W)xl.3 mm (Η)。又 ’空間光調變元件3 0之驅動頻率係爲7 0 Η z，將與各色（波 長）有關聯之全息圖順序地呈示於空間光調變元件3 0，另外 與此同時同步地順序地使三個單色光源Π r、n g、n b發光 ’藉此，經遮蔽5 0之開口部5 1能鮮明地觀察到全彩色之 三次元圖像。 下面將說明第1實施例有關聯之三次元圖像顯示裝置及 二次元圖像顯示方法之變更例A。迄目前止說明之三個點 光源係配列在χ軸向上’但此變更例A，三個點光源係配 -27- 1237165 llg。使用豊田合成公司製之發光二極體E1S07-AB1A7-02 (波長470nm，尺寸1.6(L)x0.6(W)xl.l5(H))作爲輸出藍色 光之單色光源1 1 b。 另外，輸出紅色光之單色光源llr係配置在位置（〇, -2.08mn〇 ，輸出綠色光之單色光源1 lg係配置在位置（0, -0.69mm)。 針孔1 2 r、1 2 g、1 2 b各個之開口徑係爲1 5 0 μηι。射入空間光 調變元件30之紅色照明光成分之入射角係爲-0.20。，射Α 空間光調變元件30之綠色照明光成分之入射角係爲07。 。遮蔽50之開口部51之尺寸係爲2.7mm(W)xl.3mm(H)。 又，空間光調變元件3 0之驅動頻率係爲7 0 Η z，藉將與各 色（波長）有關聯之全息圖順序地呈示於空間光調變元件3 0 ，另同時與此同步地使三個單色光源1 1 r、1 1 g、1 1 b順序地 發光，藉此，能通過遮蔽5 0之開口部5 1鮮明地觀察到全 彩色之三次元圖像。 下面將說明第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置及三

次元圖像顯示方法之變更例B。前述之變更例A，三個點 光源在半平面（yC] 〇)上係配列在y軸方向上，但是在此變 更例B上，紅色之點光源係配置在一側之半平面（y〇 〇)上 ，綠色之點光源係配置在另一側之半平面（yd 〇)上。第24 〜第2 6圖係爲說明第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置 1及三次元圖像顯示方法之變更例B之圖。第24圖係爲示 出在第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置1之變更例B 上，照明光源部1 〇上三個點光源各個之配置之圖。第2 5 圖係爲示出第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置1變更 -30- 1237165 階繞射波係藉透鏡4 Ο，在透鏡4 0之後焦點面上行波面轉 換成以位置Β ’（ 0 5 〇 )爲基準之下矩形領域5 2 b。 又’如第26圖所示，將在透鏡40之後焦點面上之波面 轉換領域52r、52g及52b重疊顯示時紅色之波面轉換領域 5 2r中含有綠色之波面轉換領域52g，綠色之波面轉換領域 5 2 g中含有藍色之波面轉換領域5 2 b。因此，藉將遮蔽5 〇 之開口部5 1作成與藍色之波面轉換領域5 2 b —致，觀察通 過開口部51之各色之再生光成分，能觀察出全彩色之三次 元圖像。 下面將說明第1實施例之變更例B之具體例。使用新力 (SONY)公司製之資料投影用液晶面板LCX 023 AL(像素間距 P = 2 6 μηι)。使用經色像差補正後之焦點距離2 0 0 mm之透鏡 作爲透鏡20,使用經色像差補正之焦點距離i5〇mm之透鏡 作爲透鏡40。使用時至準（Citizen)電子公司製之發光二極

體 CL-280SR-C(波長 650nm，尺寸 1.0(L)x0.5(W)x0.6(H)) 作爲輸出紅色光之單色光源1U。使用豊田合成公司製之發 光二極體 ElS07-GAlA7-02(波長 5 3 0nm，尺寸 1.6(L)x0.6(W) xl.15(H))作爲輸出綠色光之單色光源llg。使用豊田合成 公司製之發光二極體ElS07-ABlA7-02(波長470nm，尺寸 1.6(L)x0.6(W)xl.15(H))作爲輸出藍色光之單色光源llb。 另外，輸出紅色光之單色光源1 U係配置在位置（0, -0.69mm) ，輸出綠色光之單色光源1 lg係配置在位置（0, +1 .36mm)。 針孔1 2 r、1 2 g、1 2 b各個之開口徑係爲1 5 0 μπι。射入空間光 調變元件3 0之紅色照明光成分之入射角係爲-0.2 0 °，射入 -32- 1237165 空間光調變元件3 0之綠色照明光成分之入射角係爲+ 〇 . 3 9。 。遮蔽50之開口部51之尺寸係爲2.7mm(W)xl.3mm(H)。 又，空間光調變元件30之驅動頻率係爲70 Hz，將與各色 ('波長）有關聯之全息圖順序呈示於空間光調變元件3 〇上， 另同時與此同步順序地使三個單色光源1 1 r、1 1 g、1 1 b發光 ’藉此，經遮蔽5 0之開口部5 1能鮮明地觀察到全彩色之 三次元圖像。 如上述’第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置！及三 次元圖像顯示方法，也包含變更例Α及變更例Β，射入空 間光調變元件3 0之三個波長之照明光成分各個入射方位 係適切地設定，俾使自空間光調變元件3 0產生之三個波長 之再生光成分各個之0階繞射波被透鏡40行波面轉換後在 開口部5 1上相互重疊，因此即便使用低解析度之空間光調 變元件3 0之情形時仍能鮮明地以彩色顯示三次元圖像。另 外’先前技術上用於疊置三波長之再生光成分之半鏡則不 需要’也不需要第3先前技術上使用之高速快門，因此能 得出小型且價廉之三次元圖像顯示裝置。 (第2實施例） 下面將說明本發明有關之三次元圖像顯示裝置及三次元 圖像顯示方法之第2實施例。第2 7圖係爲示出第2實施例 有關之三次元圖像顯示裝置2之組成圖。此圖所示之三次 元圖像顯示裝置2具備照明光源部1 〇、透鏡2 0、半鏡2 5 、反射型之空間光調變元件3 0、透鏡4 0及遮蔽5 0。照明 光源部1 〇、透鏡2 0及半鏡2 5係組成將三波長之照明光成 1237165 分分別作成爲平行平面波以相互不同之入射方位射入空間 光調變元件3 0之照明光學系。半鏡2 5及透鏡4 0係組成將 呈示於空間光調變元件3 0上之全息圖所產生之三波長之 再生光成分各別行波面轉換之再生像轉換光學系。另外， 照明光學系和再生像轉換光學系係共有半鏡2 5。 相較於第1實施例、第2實施例有關之三次元圖像顯示 裝置2及三次元圖像顯示方法，其照明光源部1 〇、透鏡2 0 、透鏡4 0及遮蔽5 0各個皆與第1實施例者相同，但空間 · 光調變元件3 0因係爲反射型之空間光調變元件而在配置 上有不同。另外，相較於第1實施例、第2實施例有關之 三次元圖像顯示裝置2之動作及三次元圖像顯示方法，在 照明光成分藉透鏡2 0作成平行平面波後透過半鏡2 5而射

入空間光調變元件3 0，與照明光成分射入空間光調變元件 3 0之側同一側上射出再生光成分，及再生光成分藉半鏡2 5 反射後被透鏡4 0行波面轉換等諸點上係與第1實施例者不 同。其它之點，第2實施例有關之三次元圖像顯示裝置2 之動作及三次元圖像顯示方法與第1實施例（也包含變更例 A、B)者在原理上係相同。 下面將說明第2實施例之具體例。使用微顯示（Micro Display)公司製之微監視器（micro -monitor)用之反射型液 晶面板MD 8 00G6(像素間距Ρ=12·55μη〇作爲空間光調變元 件3 0。使用經色像差補正之焦點距離3 00mm之透鏡作爲透 鏡20，使用經色像差補正之焦點距離60mm之透鏡作爲透 鏡40。使用時至準（Citizen)電子公司製之發光二極體 -34- 1237165 CL-280SR-C(波長 650nm，尺寸 1.0(L)x0.5(W)x0.6(H))作爲 輸出紅色光之單色光源1 1 r。使用豊田合成公司製之發光二 極體 ElS07-AGlA7-02(波長 530nm，尺寸 1.6(L)x〇.6(W)x 1.15(H))作爲輸出綠色光之單色光源iig。使用豊田合成公 司製之發光二極體ElS07-ABlA7-02(波長470nm，尺寸1.6(L) x0.6(W)xl.l5(H))作爲輸出藍色光之單色光源iib。 另外’輸出紅色光之單色光源1 1 ϊ•係配置在位置（-〇 . 7 2 m m，0 ) ’輸出綠色光之單色光源llg係配置在位置（ + 0.72mm，0)。 針孔1 2 ί·、1 2 g、1 2 b各個之開口徑係爲1 5 0 μ m。射入空間光 調變元件30之紅色照明光成分之入射角係爲4。，射入 空間光調變元件30之綠色照明光成分之入射角係爲+〇」4。 。遮蔽50之開口部51之尺寸係爲2.2mm(W)xl.lmm(H)。 又，空間光調變元件30之驅動頻率係爲90Hz，藉將與各 色（波長）有關聯之全息圖順序呈示於空間光調變元件3 0上 ，另同時與此同步順序地使三個單色光源 Π r、11 g、1 1

發光，能透過遮蔽5 0之開口部5 1鮮明地觀察到全彩色之 三次元圖像。 (第3實施例） 下面將說明本發明有關之三次元圖像顯示裝置及三次元 圖像顯示方法之第3實施例。第2 8圖係爲示出組成第3實 施例有關之三次元圖像顯示裝置3之圖。此圖所示之三次 元圖像顯示裝置3具備照明光源部1 〇、半鏡2 5、透鏡2 0 、反射型之空間光調變元件3 0及遮蔽5 0 °照明光源部1 〇 、透鏡2 0及半鏡2 5係組成將三波長之照明光成分分別作 -35- 1237165 成爲平行平面波後以相互不同之入射方位射入空間光調變 兀件3 0之照明光學系。透鏡2 〇及半鏡2 5係組成將呈示於 空間光調變元件3 0上之全息圖所產生之三波長之再生光 成分各別行波面轉換之再生像轉換光學系。另外，照明光 學系和再生像轉換光學系係共有半鏡2 5。 相較於第2實施例、第3實施例有關之三次元圖像顯示 裝置及三次元圖像顯示方法，其照明光源部1 〇、透鏡2 〇 、空間光調變元件3 0及遮蔽5 0各個皆與第1實施例者相 同’但空間光調變元件3 0因係爲反射型之空間光調變元件 而在配置上有不同。另外，相較於第2實施例、第3實施 例有關之三次元圖像顯示裝置3之動作及三次元圖像顯示 方法’在透鏡2 0係兼具透鏡4 0之功用，照明光成分透過 半鏡2 5後藉透鏡2 0作成爲平行平面波而射入空間光調變 元件3 0 ’及與照明光成分射入空間光調變元件3 〇之側同 一側上射出再生光成分，及再生光成分經透鏡2 0後被半鏡

2 5反射而行波面轉換等諸點上係與第2實施例者不同。其 它之點’第3實施例有關之三次元圖像顯示裝置3之動作 及三次元圖像顯示方法在原理上幾乎完全與第2實施例者 相同。 第3實施例，透鏡2 0因兼具透鏡4 0之作用，故照明光 學系及再生像轉換光學系各個之焦點距離係相等。因此之 故’三個點光源若係配置在位置R(Xr，0)，G(xg，0)、B(0, 0) 之情形時則在遮蔽5 0面上之各色之波面轉換領域之基準 點係成爲位置R ( X r，0 )，G ( X g，0 )、B ( 0 5 0 )。又，如第2 9 -36- 1237165 圖所示，在遮蔽5 0面上之各色之波面轉換領域5 2 r、5 2 g 、5 2b全部重疊之領域（亦即，遮蔽50之開口部51之領域） 係比第1實施例或第2實施例者窄。 下面將說明第3實施例之具體例。使用微顯示公司製之 微監視器用之反射型液晶面板MD 8 0 0 G6(像素間距P = 12.55 μιη)作爲空間光調變元件30。使用經色像差補正之焦 點距離60mm之透鏡作爲兼具透鏡40之作用之透鏡20。使 用時至準（Citizen)電子公司製之發光二極體CL-280SR-C (波長6 5 0nm，尺寸1.0(L)x0.5(W)x0.6(H))作爲輸出紅色光 之單色光源1U。使用豊田合成公司製之發光二極體E1S07-AGlA7-02(波長 5 3 0nm，尺寸 1.6(L)x0.6(W)xl.l5(H))作爲 輸出綠色光之單色光源llg。使用豊田合成公司製之發光二 極體 ElS07-ABlA7-02(波長 470nm，尺寸 1.6(L)x0.6(W)x 1.15(H))作爲輸出藍色光之單色光源llb。

另外，輸出紅色光之單色光源llr係配置在位置（-0.6 5mm，0) ，輸出綠色光之單色光源llg係配置在位置（ + 0.6 5 mm，0)。 針孔1 2 r、1 2 g、1 2 b各個之開口徑係爲1 5 Ο μιη。射入空間光 調變元件3 0之紅色照明光成分之入射角係爲-〇 . 62。，射入 空間光調變元件3 0之綠色照明光成分之入射角係爲+ 〇 . 6 2。 。遮蔽50之開口部51之尺寸係爲1.5mm(W)xl.lmm(H)。 而，空間光調變元件3 0之驅動頻率係爲9 Ο Η z，藉將與各 色（波長）有關聯之全息圖順序呈示於空間光調變元件3 0上 ’另同時與此同步順序地使三個單色光源1 、1 1 g、1 ! t 發光，能透過遮蔽5 0之開口部5 1鮮明地觀察到全彩色之 -37- 1237165 三次元圖像。 (第4實施例） 下面將說明本發明有關之三次元圖像顯示裝置及三次元 圖像顯示方法之第4實施例。第3 0圖係爲示出組成第4實 施例有關之三次元圖像顯示裝置4之圖。此圖所示之三次 元圖像顯示裝置4具備照明光源部1 0、透鏡2 0、透射型空 間光調變元件3 0、透鏡4 0及遮蔽5 0。照明光源部1 0及透 鏡2 0係組成將三波長之照明光成分分別作成爲平行平面 波後以相互不同之入射方位射入空間光調變元件3 0之照 明光學系。透鏡4 0係組成將呈示於空間光調變元件3 0上 之全息圖所產生之三波長之再生像分別行波面轉換以行虛 像化或實像化之再生像轉換光學系。 照明光源部1 0具有輸出波長互異（紅、綠、藍）之照明光 成分之三個點光源。此三個點光源係配置在平行於X軸上 之相互不同之位置上。輸出最短波長之藍色照明光成分之 點光源係位在照明光學系之光軸上之位置B(0, 0)。輸出紅 色照明光成分之點光源係位在位置R(x/，〇)。輸出綠色照明 光成分之點光源係位在位置G ( X g，0 )之位置。各個點光源 係包含，例如發光二極體和雷射二極體等，輸出單色性優 良之照明光成分。另外，各個點光源依時序順序行脈衝點 燈。此照明光源部丨〇之組成係良好地與第3圖者相同。 透鏡2 0具有平行於z軸之光軸’將照明光源部1 〇之三 個點光源各個輸出之各波長之照明光成分行準直使成爲平 行平面波後以不同之入射方位射入空間光調變元件3 〇。透 >38- 1237165 鏡2 0若係由單一之凸透鏡組成之情形時則三個點光源各 個與透鏡2 0之間隔係等於透鏡2 0之焦點距離。三個點光 源因係如上述那樣配置，故藍色之照明光成分係垂直射入 空間光調變元件3 0，而紅色及綠色各個之照明光成分則係 斜斜射入空間光調變元件3 0。透鏡2 0係良好地爲對各照 明光成分之波長言，具有相同焦點距離之色像差補正透鏡。 空間光調變元件3 0係爲具有離散像素結構之透射型空 間光調變元件，與三波長各個有關聯之全息圖係依時序順 序呈示。此全息圖也可係爲振幅全息圖。或也可爲相位全 息圖。又，空間光調變元件3 0在與各波長之照明光成分自 透鏡2 0依時序順序射入之同時同步地將與各時點上之波 長有關聯之全息圖順序地呈示，藉此，依時序順序地射出 各波長之再生光成分。換言之，此空間光調變元件3 0係採 用影像場順序方式。

透鏡4 0係將呈示於空間光調變元件3 0上之全息圖產生 之三波長再生光成分分別在遮蔽5 0之面上行波面轉換。透 鏡4 0若係由單一之凸透鏡組成之情形時則透鏡4 0和遮蔽 50之間隔係等於透鏡40之焦點距離。透鏡40係良好地對 各照明光成分之波長言，具有相同之焦點距離之色像差補 正之透鏡。 遮蔽5 0係設在透鏡4 〇之焦點面上，具有開口部5 1。此 開口部5 1具有各邊槪略地平行於χ軸或y軸之矩形形狀， 具有只選擇自空間光調變元件3 0產生之特定階次之繞射 波之功能’遮蔽空間光調變元件3 0之第n階之直接透射光 -39- 1237165 之功能，及遮斷因自呈示於空間光調變元件3 0之全息圖產 生之第η階之繞射波之成分所形成之實像或共軛像之三次 元圖像之不要之光之功能。另外，空間光調變元件3 0之第 η階之直接透射光係有助於被透鏡4 0集光之光源之結像， 成爲再生像之背景光，進而降低對比度。開口部5 1係設在 三波長之再生光成分中某階次之繞射波藉透鏡4 0行波面 轉換後相互重疊之領域。特別是，本實施例，開口部5 1係 設在最短波長之藍色再生光成分之〇階繞射波和另外二波 長之再生光成分之高階繞射波藉透鏡4 0行波面轉換後相 互重疊之領域。這樣子，射入空間光調變元件3 0之三波長 之照明光成分各個之入射方位係藉照明光學系而被設定。 自位在照明光源部1 0之位置Β ( 0 , 0 )之藍色之點光源輸 出之照明光成分中透過空間光調變元件3 0之0階透射光係 藉透鏡40而在遮蔽50面上之位置Β’（0，0)集光。自位在照 明光源部10之位置R(xr，0)或R(〇, yr)之紅色點光源輸出 之照明光成分中透過空間光調變元件3 0之0階透射光係藉 透鏡40而在遮蔽50面上之位置R，（x人〇)或r，（〇，yr，）集光 。自位在照明光源部1 0之位置G(Xg，0)之綠色點光源輸出 之照明光成分中透過空間光調變元件3 〇之〇階透射光係藉 透鏡40而在遮蔽50面上之位置G，（xg，，0)集光。 不過’空間光調變元件3 0因具有離散之像素構造，故如 第3 1或第3 2圖所示，在遮蔽5 〇面上，綠色之點光源之結 像’在位置G !上不僅能行〇階繞射波之波面轉換，也能在 相對於此位置G i ’在X軸或y軸方向上僅隔距離（λ b f / p )之 -40- 1237165 8個位置之G2之各個位置上獲得1階之繞射波之波面轉換 ’另外，在X軸或y軸方向各僅隔距離（Xbf/P)之位置上能獲 得更高階之繞射波之波面轉換。有關紅色及藍色各個點光 源之結像也是相同。關於這點，下面將用第3 3圖詳細說明。 第3 3圖係爲用於說明第4實施例有關之三次元圖像顯示 裝置4之空間光調變元件3 0及再生像轉換光學系之圖。設 空間光調變元件3 0之像素間距爲P，垂直射入空間光調變 元件3 0之藍色照明光成分之波長爲，自空間光調變元件 3 0射出之藍色繞射波之階次爲nb，空間光調變元件3 0射 出之藍色之nb階之繞射波之出射角爲Θ。。 這時，這些參數之間成立以下式（1 6)表示之關係。

Psin0〇 = n“b …（1 6) 自此式（1 6 )，從空間光調變元件3 0射出之藍色之n b階之 繞射波之出射角Θ。可用下式（17)表示。 0〇 = sin·1 (n“b/P) …（1 7)

自空間光調變元件3 0射出之藍色之nb階之繞射波係在 透鏡40之後焦點面（遮蔽50面）上僅隔光軸An距離之位置 上集光。此距離An係用下式（18)表示。 Αη = /2^θ〇 =/21 sin{ sin-1 (nb xjp)}/ c〇s{sin'· {nbxjP)} =(/2 nb 1 p) cos{sin^ (nb Ab/p)) 當階次n b小時，上式（1 8 )變成下式（1 9 )近似式： An = f2nbXb/? …（1 9) -41- 1237165 從式（18)或式（19)可明白，在透鏡40之後焦點面（遮蔽50 面）上，0階及高階之繞射波各個之集光點係以約略相等之 間隔出現，其各階次之繞射波之集光點之出現間隔係依波 長而得。另外，照明光源部1 〇之各波長之點光源若設在相 同位置之情形時，在透鏡40之後焦點面（遮蔽50面）上’ 各波長之再生光成分之〇階繞射波之集光點則出現在相同 位置，但各波長之再生光成分之高階繞射波之集光點係出 現在不同之位置上。 欲取出構成三次元圖像之繞射波係利用具有以上式（1 8) 或式（19)表示之位置爲基準之開口部51之遮蔽50,僅使再 生光成分中某一階次之繞射波通過開口部5 1。空間光調變 元件3 0若是振幅及相位兩者皆能調變之情形時則以上式 (18)或式（19)表示之位置爲中心，配置一邊之長度爲f2Xb/P 之矩形形狀之開口部5 1，藉此能取出構成三次元圖像之繞 射波。空間光調變元件3 0若係爲僅能調變振幅及相位之情 形時則在以上式（18)或式（19)表示之位置爲基準之半平面 (對應於空間光調變元件3 0上之全息圖呈示領域之領域）上 配置一邊之長度爲f2Xb/P，另一邊之長度爲f2Xb/2P之矩形 形狀之開口部5 1 ’藉此能取出組成三次元圖像之繞射波。 本實施例上，遮蔽5 0之開口部5 1，其領域並非依每個 波長以時間分割方式控制，而係與波長無關，保持一定。 因此’配置具有適合三波長（?w、、kb)中最短波長之“ 之位置和形狀之遮蔽5 0。至於，有關另外之二波長（χ r、入g) 則設定射入空間光調變元件3 〇之照明光成分之入射方位 -42- 1237165 以使再生光成分中某一階次繞射波通過開口部51。空間光 調變元件3 0若是僅能調變振幅或相位之情形時則使利用 於各波長之再生光成分中組成三次元圖像之階次之再生波 之集光點一致，進而藉遮蔽50遮斷這些集光點。另外，透 鏡20、40係採用在色像差充分補正後之三波（λ^、 各波長上焦點距離相等之透鏡。 藍色之照明光成分係垂直地射入空間光調變元件3 0，其 它之紅色及綠色照明光成分各個則係斜斜射入。藍色照明 光成分垂直射入時之0階繞射波之集光點和其它顏色之照 明光成分斜斜射入時之特定階次之高階繞射波之集光點須 在透鏡40之後焦點面上一致。下文將利用第34圖說明滿 足這樣條件之照明光成分之入射角。 第3 4圖係爲用於說明第4實施例有關之三次元圖像顯示 裝置4之空間光調變元件3 〇上之照明光成分之入射角和再 生光成分之出射角之關係之圖。設最短波長以外之某波 長之平行平面波係以入射角θί射入空間光調 變元件30 ’波長I之再生光成分中階次ni之繞射波係以 繞射角Θ。（與藍色之繞射波者相同）自空間光調變元件30射 出。另外’設空間光調變元件3 0之像素間距爲P。 這時’在這些參數之間能成立以下式（20)表示之關係。

Psin0〇-Psin9i = njXi …（20) 若將上式改寫成入射角ei之式時則可用下式（21)表示。 ei^sin'1 {(Psin0〇-niXi)/P} …（21) 將上式（17)代入式（21)可得出下式（22) -43- 1237165 0i = sin·1 {(nblb-mXi)/?} …（22) 若波長之藍色照明光成分垂直地射入空間光調變元件 30之同時，波長= 或Xg)之照明光成分係以上式（22) 表示之入射角Θ i斜斜地射入空間光調變元件3 0時各波長 之再生光成分之某階次之繞射波則以相同之繞射角Θ。自空 間光調變元件3 0射出，藉透鏡40而被集光於相同之地點。 另外’自上式（20)可知入射角Θ!和出射角Θ。係當繞射階 次ni係爲0階時才變成相等，該〇階繞射波係在透鏡40 之後焦點面上集光於僅與光軸隔一以下式（23)表示之距離 A n i之位置上。 :sin1”A -'aM sin^kl/P} (23) = /2tan =fi tan =Λ A / 户V cos 一 {sin“ V 尸)} 有關距離Ani之第1例係設藍色之波長λι?之繞射波之階 次n b爲0，其它波長λ i之繞射波之階次n i爲-1。這時，波 長λ i之照明光成分之入射角Θ i係以下式（2 4 )表示。 0i = sin*1 (λΐ/Ρ) …（24) 另外，波長λ i之0階繞射波係在透鏡4 0之後焦點面上 集光於僅隔光軸一以下式（2 5 )表示之距離A 之位置。 A_{ = /2 tan θί =/2 tan[siiTl(义.-.(25) 三fA丨p 另外’有關距離Ani之第2例係設藍色之波長之繞射 -44- …（29) 1237165 波之階次nb爲Ο，其它之波長ι之繞射波之 。這時，波長λί之照明光成分之入射角θί係 不 ° 0i = sin_1 (-λί/Ρ) …（26) 另外’波長λί之〇階繞射波係在透鏡4〇 ^ 集光於僅隔光軸一以下式（2 7)表示之距離A+1 a + i = itanfsilfO"?)] …(27) 三-fA! ρ 欲將波長λί之照明光成分作成平行平面波 射入空間光調變元件3 0時只需在焦點距離f! 前焦點面上將點光源配置在僅隔光軸一以下5 距離B n i之位置上即可。 有關距離Bni之第1例係設藍色之波長λΐ)之 次爲〇，其它波長之繞射波之階次ni爲-；[。 λι之點光源係在透鏡20之前焦點面上，配置在 以下式（2 9)表示之距離之位置上。 足1 = -/丨 tang. = -y； tanfsin^^/P)]

= AJM 這裡，M係爲以式（13)表示之光學系之倍率 另外，有關距離B n i之第2例係設藍色之波 階次ni爲+1 以下式（26)表 L後焦點面上 之位置。 以入射角θί 之透鏡2 0之 尤（28)表示之 繞射波之階 這時，波長 僅隔光軸一 長之繞射 -45- 1237165 波之階次nb爲〇，其它波長λ;之繞射波之階次ni爲+ 1。這 時，波長λ;之點光源係在透鏡2 0之前焦點面上配置在僅 隔光軸一以下式（30)表示之距離B + 1之位置上。

足丨=-/i tanA 二一/巾如-1 (-V尸)] …⑽

=/ιΛ! Ρ =- AJM 第3 1圖係爲在透鏡2 0之前焦點面上，紅色之點光源配 置在位置（-far/p，0)，綠色之點光源配置在位置（ + fag/p，0) ，藍色之點光源配置在位置（〇，〇)上，在透鏡40之後焦點 面上，有關紅色之再生光成分中之-1階繞射波，綠色之再 生光成分中之+ 1階繞射波，及藍色之再生光成分中之〇階 繞射波，其各個之集光點在光軸上一致之例。第3 2圖係爲 在透鏡20之前焦點面上，紅色之點光源配置在位置 (0, -far/p)，綠色之點光源配置在位置（ + fag/p, 0)，藍色 之點光源配置在位置（〇，〇)，在透鏡40之後焦點面上有關 紅色之再生光成分中之-1階繞射波，綠色之再生光成分中 + 1階繞射波，及藍色之再生光成分中之〇階繞射波，其各 個之集光點係在光軸上一致之例。 與呈示於空間光調變元件3 0上之各色有關聯之全息圖 係爲各色之照明光成分垂直射入空間光調變元件3 0時之 全息圖，不必考慮有關第1實施例上說明之入射角，因此 ，能簡便且高速地進行計算。 下文將說明第4實施例之具體例。使用新力（SONY)公司 製之資料投影用之液晶面板LCX02 3 AL(像素間距Ρ = 26μηι) -46- 1237165 作爲空間光調變元件3 0。使用經色像差補正後之焦點距離 1 5 0mm之透鏡作爲透鏡20，使用經色像差補正後之焦點距 離150mm之透鏡作爲透鏡40。使用時至準（Citizen)電子公 司製之發光二極體CL-280SR-C(波長650nm，尺寸1.0(L)x 〇-5(~)/〇.6(11))作爲輸出紅色光之單色光源11,。使用豊田 合成公司製之發光二極體ElS07-AGlA7-02(波長530nm， 尺寸1.6(1〇><0.6(\\〇\1.15(11))作爲輸出綠色光之單色光源 Hg。使用豊田合成公司製之發光二極體E1S07-AB1A7-02 (波長470nm，尺寸1.6(L)x0.6(W)xl.l5(H))作爲輸出藍色 光之單色光源1 1 b。 另外，輸出紅色光之單色光源1U係配置在位置（-3.75mm，0) ’或位置（0，-3.75mm)，輸出綠色光之單色光源1 lg係配置 在位置（ + 3.06mm，0)。針孔12r、12g、12b各個之開口徑係

作爲1 5 Ο μηι。射入空間光調變元件3 0之紅色照明光成分之 入射角係爲+ 1 .4 3 °，射入空間光調變元件3 0之綠色照明光 成分之入射角係爲-1 . 1 7 °。又，空間光調變元件3 0之驅動 頻率係爲70Hz，將與各色（波長）有關聯之全息圖依序呈示 於空間光調變元件3 0之同時另外與此同步使三個單色光 源1 1 r、1 1 g、1 1 b順序發光，藉此，能透過遮蔽5 0之開口 部5 1鮮明地觀察到全彩色之三次元圖像。 再者，如本實施例，相對於觀察藍色之再生光成分之〇 階繞射波，觀察其它顏色之再生光成分之高階繞射波之情 形，相較於0階繞射波，高階繞射波之光量小。因此，爲 了提高開口率良好地係利用每個像素上皆裝載微透鏡之液 -47- 1237165 晶面板作爲空間光調變元件3 0。藉此，通過各像素之光發 散’進而能增多高階繞射波之光量。能利用新力公司製之 液晶面板LCX 0 2 3 CMT(像素間距Ρ = 26μιη)作爲這種液晶面 板。利用此液晶面板之同時另藉調整供給至單色光源！ i r ，1 1 g、1 1 b各個光源之驅動電流之大小，能提昇彩色三次 元圖像之色平衡。 如上述’第4實施例有關之三次元圖像顯示裝置4及三 次元圖像顯示方法，射入空間光調變元件3 0之三波長之照 明光成分各個入射方位係適切地設定，且自空間光調變元 件3 0產生之三波長之再生光成分各個之〇階繞射波或高階 繞射波係藉透鏡4 0行波面轉換後在開口部5 1上相互重疊 ，因此即使是利用低解析度之空間光調變元件3 0之情形， 也能鮮明地以彩色顯示三次元圖像。另外，不需要如第2 先前技術上用於重疊三波長之再生光成分之半鏡，也不需 要如第3先前技術上使用之高速快門，因此能得出小型且 價廉之三次元圖像顯示裝置。 (第5實施例） 下面將說明本發明有關之三次元圖像顯示裝置及三次元 圖像顯示方法之第5實施例。第3 5圖係爲示出第5實施例 有關之三次元圖像顯示裝置5之組成圖。圖示之三次元圖 像顯示裝置5具備照明光源部10、透鏡20、半鏡25、反 射型空間光調變元件30、透鏡40及遮蔽50。照明光源部 1 〇、透鏡20及半鏡25係組成將三波長之照明光成分各個 作成平行平面波後以互異之入射方位射入空間光調變元件 -48- 1237165 30之照明光學系。半鏡25及透鏡40係組成對自呈示於空 間光調變元件3 0上之全息圖產生之三波長再生像各行波 面轉換而予以虛像化或實像化之再生像轉換光學系。另外 ，照明光學系和再生像轉換光學系係共用半鏡25。 相較於第4實施例、第5實施例有關之三次元圖像顯示 裝置5及三次元圖像顯示方法，照明光源部1 〇、透鏡20 、透鏡40及遮蔽5 0各個皆與第4實施例者相同，但是空 間光調變元件3 0因係爲反射型之空間光調變元件而在配 置上有所不同。另外，相較於第4實施例、第5實施例有 關之三次元圖像顯示裝置5之動作及三次元圖像顯示方法 ，照明光成分藉透鏡20作成平行平面波後透過半鏡25射 入空間光調變元件3 0，在與照明光成分射入空間光調變元 件3 0之側同一側射出再生光成分，及該再生光成分被半鏡 2 5反射後藉透鏡4 0行波面轉換等點係不同。至於其它點 ，第5實施例有關之三次元圖像顯示裝置5之動作及三次 元圖像顯示方法，在原理上係與第4實施例者相同。 下面將說明第5實施例之具體例。使用微顯示公司製之 微監視器用反射型液晶面板MD8 00G6(像素間距Ρ = 12.55μηι) 作爲空間光調變元件3 0。使用經色像差補正之焦點距離 1 2 0mm之透鏡作爲透鏡2 0，及使用經色像差補正之焦點距 離60mm之透鏡作爲透鏡40。使用時至準（Citizen)電子公 司製之發光二極體CL-2 8 0SR-C(波長65 0nm，尺寸1.0(L)x 0.5(\¥)><0.6(11))作爲輸出紅色光之單色光源11^。使用豊田 合成公司製之發光二極體ElS07-AGlA7-02(波長5 3 0nm， -49- 1237165 尺寸1.6(L)x0.6(W)xl.l5(H))作爲輸出綠色光之單色光源 llg。使用豊田合成公司製之發光二極體E1S07-AB1A7-02 (波長470nm，尺寸1 · 6 (L) x 0 · 6 ( W) x 1 · 1 5 (Η))作爲輸出藍色 光之單色光源Π b。 另外，輸出紅色光之單色光源1 h係配置在位置（-6.24mm，0) 或位置（〇, -6.24mm)上，輸出綠色光之單色光源1、係配置在 位置（ + 5.0 9mm, 0)。針孔12r、12g、12b各個之開口徑係爲 1 5 Ομηι。射入空間光調變元件30之紅色照明光成分之入射 角設爲+2.9 8 °，射入空間光調變元件3 0之綠色照明光成分 之入射角設爲-2.43°。遮蔽50之開口部51之尺寸設爲 2.2mm(W)xl.lmm(H)。又，空間光調變元件30之驅動頻率 係爲90Hz，順序將與各色（波長）有關聯之全息圖呈示於空 間光調變元件3 0之同時另與此同步順序地使三個單色光 源1 1 r、1 1 g、1 1 b發光，藉此，透過遮蔽5 0之開口部5 1能 鮮明地觀察到全彩色之三次元圖像。 (第6實施例） 下文將說明本發明有關之三次元圖像顯示裝置及三次元 圖像顯示方法之第6實施例。第3 6圖係爲示出第6實施例 有關之三次元圖像顯示裝置6之組成圖。圖示之三次元圖 像顯示裝置6具備照明光源部1〇、半鏡25、透鏡20、反 射型空間光調變元件3 0及遮蔽5 0。照明光源部1 〇、半鏡 2 5及透鏡2 0係組成將三波長之照明光成分各個作成平行 平面波後以互異之入射方位射入空間光調變元件3 0之照 明光學系。透鏡20及半鏡25係組成對自呈示於空間光調 -50- 1237165 變元件3 0之全息圖產生之三波長之再生像各個行波面轉 換而予以虛像化或實像化之再生像轉換光學系。另外，照 明光學系和再生像轉換光學系係共用透鏡20及半鏡25。 相較於第4實施例、第6實施例有關之三次元圖像顯示 裝置6及三次元圖像顯示方法，照明光源部1 〇、空間光調 變元件3 0及遮蔽5 0各個皆與第4實施例者相同，但因空 間光調變元件3 0係爲反射型空間光調變元件之故而在配 置上有不同。另外，相較於第4實施例、第6實施例有關 之三次元圖像顯示裝置6之動作及三次元圖像顯示方法， 透鏡20兼具透鏡40之作用，照明光成分透過半鏡25後藉 透鏡20作成平行平面波，接著射入空間光調變元件3 0， 在與照明光成分射入空間光調變元件3 0之側同一側射出 再生光成分，及該再生光成分經透鏡20後藉半鏡25反射 而行波面轉換諸點係不同。至於其它點，第6實施例有關 之三次元圖像顯示裝置6之動作及三次元圖像顯示方法在 原理上係幾乎與第4實施例者相同。 下面將說明第6實施例之具體例。使用微顯示公司製之 微監視器用反射型液晶面板MD800G6(像素間距Ρ=12.55μηι) 作爲空間光調變元件3 0。使用經色像差補正之焦點距離 60mm之透鏡作爲兼具透鏡40功用之透鏡20。使用時至準 (Citizen)電子公司製之發光二極體CL-280SR-C(波長65 0nm ，尺寸1.0(L)x0.5(W)x0.6(H))作爲輸出紅色光之單色光源 llr。使用豊田合成公司製之發光二極體E1S07-AG1A7-02 (波長5 3 0nm，尺寸1.6(L)x0.6(W)xl.l5(H))作爲輸出綠色 •51- 1237165 光之單色光源llg。使用豊田合成公司製之發光二極體 ElS0 7- ABlA7-02(波長 470nm，尺寸 1.6(L)x0.6(W)x1.15(H)) 作爲輸出藍色光之單色光源llb。 另外，輸出紅色光之單色光源llr係配置在位置（-3.02mm，0) 或位置（0, -3.02mm)，輸出綠色光之單色光源llg係配置在位 置（ + 2.5 4mm，0)。針孔12r、12g、12b各個之開口徑係爲1 50μηι 。射入空間光調變元件3 0之紅色照明光成分之入射角係爲 + 2 · 9 8 °，射入空間光調變元件3 0之綠色照明光成分之入射 角係爲-2.43°。遮蔽50之開口部51之尺寸係爲2.2mm(W) X 1.1 mm ( Η)。又，空間光調變元件30之驅動頻率係爲90Hz ’將與各色（波長）有關聯之全息圖順序地呈示於空間光調 變元件3 0之同時另與此同步順序地使三個單色光源1 1 r、 1 1 g、1 U發光，藉此，透過遮蔽5 0之開口部5 1能鮮明地 觀察到全彩色之三次元圖像。 從以上之本發明之說明，瞭解能對本發明作種種之變更 。這種變更不能認爲係逾越本發明之思想及範圍，對所有 熟悉此項技術者瞭解之改良係爲被下面之申請專利範圍所 包含之改良。 (產業上之利用可能性） 依本發明，與多數波長各個有關聯之全息圖係呈示於具 有離散之像素構造之空間光調變元件上。對此空間光調變 元件、多數波長之照明光成分各個藉照明光學系作成平行 平面波後以互異之入射方位射入。自呈示於空間光調變元 件之全息圖產生之多數波長之再生像各個係藉再生像轉換 -52- 1237165 光學系行波面轉換而被虛像化或實像化。於再生像轉換光 學系之焦點面上設置具有開口部之遮蔽。又，藉照明光學 系設定射入空間光調變元件之多數波長之照明光成分各個 之入射方位，俾使多數波長之再生光成分各個之某一階次 之繞射波藉再生像光學系而在開口部上相互重疊。藉這樣 之組成，能提供即使應用低解析度之空間光調變元件之情 形時也能鮮明地以彩色顯示三次元圖像之小型且價廉之三 次元圖像顯示裝置等。 (五）圖式簡單說明： 第1圖爲示出本發明有關之三次元圖像顯示裝置之第1 實施例之組成圖； 第2圖爲用於說明第1實施例有關之三次元圖像顯示裝 置之照明光學系及空間光調變元件之圖； 第3圖爲用於說明第1實施例有關之三次元圖像顯示裝 置之照明光學系之圖；

第4圖爲用於說明第1實施例有關之三次元圖像顯示裝 置’在藍色之照明光成分垂直地射入空間光調變元件時三 次元圖像之一個亮點之顯示動作之圖； 第5圖爲用於說明第！實施例有關之三次元圖像顯示裝 置’在藍色之照明光成分垂直地射入空間光調變元件時呈 示於空間光調變元件上之全息圖之圖； 第6圖爲用於說明第！實施例有關之三次元圖像顯示裝 置’在照明光成分斜斜地射入空間光調變元件時三次元圖 像之一個亮點之顯示動作之圖； -53- 1237165 第7及第8圖爲用於說明藉第1全息圖作成方法作成之 全息圖； 第9圖爲第7圖所示之全息圖呈示於空間光調變元件之 情形，用於說明照明光成分斜斜地射入空間光調變元件時 三次元圖像之一個亮點之顯示動作之圖； 第1 0圖爲用於說明第2全息圖作成方法之圖； 第1 1圖爲示出理想情形之三波長之點光源各個之配置 之圖； 第1 2圖爲示出在理想情形下，於遮蔽位置上之紅色再生 光成分之〇階繞射波之波面轉換領域之圖； 第1 3圖爲示出在理想情形下，於遮蔽位置上之綠色再生 光成分之〇階繞射波之波面轉換領域之圖； 第1 4圖爲示出在理想情形下，於遮蔽位置上之藍色再生 光成分之〇階繞射波之波面轉換領域之圖； 第1 5圖爲示出在理想情形下，於遮蔽位置上之紅色、綠 色及藍色之再生光成分各個之〇階繞射波之波面轉換領域 之圖； 第1 6圖爲示出第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置之 照明光源部1 〇之三個點光源各個之配置之圖； 第17圖爲示出在第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置 之遮蔽配置位置上之紅色再生光成分之〇階繞射波之波面 轉換領域之圖； 第1 8圖爲示出在第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置 之遮蔽配置位置上之綠色再生光成分之〇階繞射波之波面 -54- 1237165 轉換領域之圖； 第1 9圖爲示出在第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置 之遮蔽配置位置上之紅色、綠色及藍色各個之再生光成分 之〇階繞射波之波面轉換領域之圖； 第20圖爲第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置之變更 例A，示出在照明光源部上之三個點光源各個之配置之圖； 第2 1圖爲第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置之變更 例A，示出在遮蔽配置位置上之紅色再生光成分之0階繞 射波之波面轉換領域之圖； 第22圖爲第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置之變更 例A，示出在遮蔽配置位置上之綠色再生光成分之0階繞 射波之波面轉換領域之圖； 第23圖爲第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置之變更 例A，示出在遮蔽配置位置上之紅色、綠色及藍色各個之 再生光成分之〇階繞射波之波面轉換領域之圖； 第24圖爲第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置之變更 例B，示出照明光源部上三個點光源各個之配置之圖； 第2 5圖爲第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置之變更 例B，示出在遮蔽配置位置上之綠色再生光成分之0階繞 射波之波面轉換領域之圖； 第26圖爲第1實施例有關之三次元圖像顯示裝置之變更 例B，示出在遮蔽配置位置上之紅色、綠色及藍色各個之 再生光成分之〇階繞射波之波面轉換領域之圖； 第27圖爲示出本發明有關之三次元圖像顯示裝置之第2 -55- 1237165 實施例之組成圖； 第28圖爲示出本發明有關之三次元圖像顯示裝置之第3 實施例之組成圖； 第29圖爲示出在第3實施例有關之三次元圖像顯示裝置 之遮蔽配置位置上之紅色、綠色及藍色各個之再生光成分 之〇階繞射波之波面轉換領域之圖； 第30圖爲示出本發明有關之三次元圖像顯示裝置之第4 實施例之組成圖； 第31圖及第32圖爲示出在第4實施例有關之三次元圖 像顯示裝置之遮蔽配置位置上之紅色、綠色及藍色各個之 再生光成分之各〇階繞射波之波面轉換領域之圖； 第3 3圖爲用於說明第4實施例有關之三次元圖像顯示裝 置之空間光調變元件及波面轉換光學系之圖； 第3 4圖爲用於說明第4實施例有關之三次元圖像顯示裝 置之空間光調變元件照明光成分之入射角和再生光成分之 出射角之關係之圖； 第35圖爲示出本發明有關之三次元圖像顯示裝置之第5 實施例之組成圖；及 第36圖爲示出本發明有關之三次元圖像顯示裝置之第6 實施例之組成圖。 主要部分之代表符號說明 1，2,3,5,6 三次元圖像顯示裝置 1〇 照明光源部 1 lr5l lg5l U 單色光源 -56- 1237165 1 2r? 1 2g3 1 2b 針孔 20 透鏡 25 半鏡 30 空間光調變元件 3 1 ?3 lb 全息圖 40 透鏡 50 遮蔽 5 1 開口部 5 2 b，5 2 r，5 2 g 波面轉換領域 53b 領域 60,60r，60g，6〇b 平行平面波 6 1 光軸 6 1 r，6 1 g，6 1 b 方向 62,62b 再生像 62’ 壳點 63,63b 共軛像

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Claims (1)

1237165 拾、申請專利範圍： 1 · 一種三次元圖像顯示裝置，其係將多數波長之照明光成 分射入全息圖’使自該全息圖產生多數波長之再生光成 分，然後藉這些再生光成分顯示三次元圖像，具備： 空間光調變元件’其具有呈示與前述多數波長各個有 關聯之全息圖之離散的像素構造， 照明光學系’將前述多數波長之照明光成分各個作成 平行平面波’然後以互異之入射方位射入前述空間光調 變元件， 再生像轉換光學系，對自呈示於前述空間光調變元件 之全息圖產生之前述多數波長之再生像之各個行波面轉 換而予以虛像化或實像化，及 具有開口部之遮蔽，設置在前述再生像轉換光學系之 焦點面上， 藉前述照明光學系設定射入前述空間光調變元件之前 述多數波長之照明光成分各個之入射方位俾使前述多數 波長之再生光成分各個之某一階次之繞射波被前述再生 像轉換光學系行波面轉換後在前述開口部上相互重疊。 2 ·如申請專利範圍第！項之三次元圖像顯示裝置，其中， 前述照明光學系含有輸出波長各不同之多數單色光源 ，分別設置在前述多數單色光源附近之多數針孔，及對 自前述多數單色光源各別射出並通過前述針孔之光予以 準直之準直光學系。 3 ·如申請專利範圍第1項之三次元圖像顯示裝置，其中， -58- 1237165 前述照明光學系包含對前述多數波長之各個光成分， 具有相同之焦點距離之色像差補正透鏡。 4 .如申請專利範圍第1項之三次元圖像顯示裝置，其中， 前述再生像轉換光學系包含具有對前述多數波長之各 個光成分，而有相同焦點距離之色像差補正透鏡。 5 .如申請專利範圍第1項之三次元圖像顯示裝置，其中， 藉前述照明光學系設定射入前述空間光調變元件之前 述多數波長之照明光成分各個之入射方位，使前述多數 波長之再生光成分各個之0階繞射波被前述再生像轉換 光學系行波面轉換後，在前述開口部上相互重疊。 6 ·如申請專利範圍第1項之三次元圖像顯示裝置，其中， 除了前述多數波長中某一特定波長之照明光成分係垂 直地射入前述空間光調變元件外，另藉前述照明光學系 設定射入前述空間光調變元件之前述多數波長之照明光 成分各個之入射方位，使前述特定波長之再生光成分之 〇階繞射波和其它波長之再生光成分之高階繞射波被前 述再生像轉換光學系行波面轉換後在前述開口部上相互 重疊。 7 .如申請專利範圍第6項之三次元圖像顯示裝置，其中， 設前述空間光調變元件之像素間距爲P，前述再生像 轉換光學系之焦點距離爲f，前述多數波長中最短波長λι 之再生光成分之繞射波之階次爲η!，其它波長λ i之再生 光成分之繞射波之階次爲ni時射入前述空間光調變元件 之波長λ i之照明光成分之入射角0 i以下式表示， -59- 1237165 Gi^sin·1{(ηιλ1-ηίλι)/Ρ} 又，前述開口部係爲各邊之長度在λ ! f/ P以下之矩形形 狀。 8 .如申請專利範圍第1項之三次元圖像顯示裝置，其中， 前述空間光調變元件具有在與前述照明光成分射入之 側相反之側分別射出再生光成分之透射型構造。 9 ·如申請專利範圍第1項之三次元圖像顯示裝置，其中， 前述空間光調變元件具有在與前述照明光成分射入側 相同之側分別射出再生光成分之反射型構造，又 前述照明光學系和前述再生像轉換光學系係共用光部 品之一部分。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項之三次元圖像顯示裝置，其中， 在前述空間光調變元件上，每個像素皆有裝載微透鏡。 1 1 · 一種三次元圖像顯示方法，藉由將多數波長之照明光成 分射入全息圖，自該全息圖產生該多數波長之再生光成 分，然後藉再生光成分顯示三次元圖像，包含： 空間光調變元件，具有準備用於呈示與前述多數波長 之各個有關聯之全息圖之離散的像素構造， 藉照明光學系將前述多數波長之照明光成分各個作成 平行平面波後，另藉該照明光學系以互異之入射方位射 入前述空間光調變元件， 對自呈示於前述空間光調變元件上之全息圖產生之前 述多數波長之各個再生像，藉再生像轉換光學系行波面 轉換而行予以虛像化或實像化， •60- 1237165 在前述再生像轉換光學系之焦點面上配置具有開口部 之遮蔽，及 藉前述照明光學系，設定射入前述空間光調變元件之 gij述多數波長之各個照明光成分的入射方位，使前述多 數波長之再生光各個成分之某一階次之繞射波，藉前述 再生像轉換光學系行波面轉換後，在前述開口部上互相 重疊。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之三次元圖像顯示方法，其中， 前述照明光學系包含各個輸出波長不同之多數單色光 源’分別設在前述多數單色光源附近之多數針孔，及對 前述多數單色光源分別射出並通過前述針孔之光予以準 直之準直光學系。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項之三次元圖像顯示方法，其中， 前述照明光學系包含對前述多數波長之光成分具有相 同焦點距離之色像差補正透鏡。 1 4 ·如申請專利範圍第1 1項之三次元圖像顯示方法，其中， 前述再生像轉換光學系包含對前述多數波長之光成分 具有相同焦點距離之色像差補正透鏡。 1 5 ·如申請專利範圍第1 1項之三次元圖像顯示方法，其中， 藉前述照明光學系，設定射入前述空間光調變元件之 前述多數波長之照明光各個成分之入射方位，使前述多 數波長之再生光各個成分之0階繞射波藉前述再生像轉 換光學系行波面轉換後，在前述開口部上互相重疊。 1 6 .如申請專利範圍第1 1項之三次元圖像顯示方法，其中， 除了前述多數波長中某特定波長之照明光成分垂直地 1237165 射入前述空間光調變元件之同時，另藉前述照明光學系 ，設定射入前述空間光調變元件之前述多數波長之照明 光各個成分之入射方位，使前述特波長之再生光成分之 〇階繞射波和其它波長之再生光成分之高階繞射波，藉 前述再生像轉換光學系行波面售換後在前述開口部上相 互重疊。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之三次元圖像顯示方法，其中， 設前述空間光調變元件之像素間距爲P，前述再生像 轉換光學系之焦點距離爲f，前述多數波長中最短波長λ! 之再生光成分之繞射波之階次爲η !，其它波長λ;之再生 光成分之繞射波之階次爲ni時，射入前述空間光調變元 件之波長之照明光成分之入射角θ i以下式表示， 0i = sin*1 {(ηιλι -Πίλι)/Ρ } 又，前述開口部係爲各邊之長度在λ ! f/P以下之矩形形 狀。 1 8 ·如申請專利範圍第1 1項之三次元圖像顯示方法，其中， 前述空間光調變元件具有在與前述照明光成分射入之 側相反之側射出再生光成分之透射型構造。 1 9 ·如申請專利範圍第1 1項之三次元圖像顯示方法，其中， 前述空間光調變元件具有在與前述照明光成分射入側 相同之側射出再生光成分之反射型構造，又 前述照明光學系和前述再生像轉換光學系共用光部品 之一咅β分。 20 ·如申請專利範圍第1 1項之三次元圖像顯示方法，其中， 在前述空間光調變元件上，每個像素皆裝載微透鏡。 -62-