JPH1114937A - カラー立体画像表示装置 - Google Patents

カラー立体画像表示装置

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JPH1114937A
JPH1114937A JP9181687A JP18168797A JPH1114937A JP H1114937 A JPH1114937 A JP H1114937A JP 9181687 A JP9181687 A JP 9181687A JP 18168797 A JP18168797 A JP 18168797A JP H1114937 A JPH1114937 A JP H1114937A
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light modulator
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Victor Company of Japan Ltd
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 垂直方向の視差情報を放棄したホログラムデ
ータを用いるカラー立体画像表示装置において、高輝度
・高解像度化等の要求に対して簡単で安価な構造の装置
を提供する。 【解決手段】 光源と透過型カラーフィルタ2と透過型
空間光変調部1と拡散板スクリーン3からなる構成におい
て、カラーフィルタ2を、空間光変調部1の垂直方向に係
る一周期分(Ｒ,Ｇ,Ｂ)の各画素電極列領域に対応する各
入射面領域への入射光を一括して回折・分光して空間光
変調部1の対応色に係る各画素電極列へ線状集束させる
ホログラフィックフィルタとし、拡散板スクリーン3
を、空間光変調部1で変調された前記の各一周期分に係
る各色の光を垂直方向面に平面的画像として結像させる
と共に、その各結像点の光を垂直方向に拡散させる光学
的機能を有したホログラフィックスクリーンとして構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は垂直方向に係る視差
情報を放棄したホログラムデータを用いるカラー立体画
像表示装置に係り、読出し光の利用効率を高めて高輝度
な表示を実現すると共に、高解像度化や広い観察視域の
確保の要求に対しても簡単で安価な構造での対応を可能
にするための改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のカラー立体画像の再生技術とし
て、動画像の再生を可能にするために、読出し光をホロ
グラムデータで変調して空間的に合成する方式の表示装
置の研究・開発が注目されているが、その装置の基本的
構成としては、次のような方式が提案・試作されてい
る。
【０００３】先ず、図６に示す装置の構成は、３色(Ｒ,
Ｇ,Ｂ)の読出し光を独立した透過型空間光変調部でそれ
ぞれ合成する方式を採用している。光源(図示せず)から
得られる白色レーザビームは対物レンズ51とピンホール
板52を組み合わせたスペイシャルフィルタによって乱れ
のない波面の発散光とされ、その光をコリメータレンズ
53で平行光束に変換される。次に、前記の平行光束は２
枚のダイクロイックミラー54,55とミラー56によって３
色の読出し光に分光され、ここではＲ色及びＧ色の読出
し光はそのまま対応色に係る各透過型空間光変調部57,5
8へ、Ｂ色の読出し光はミラー59で方向変換されてＢ色
に係る透過型空間光変調部60へ入射せしめられる。ここ
に、各透過型空間光変調部57,58,60は透過型で構成され
ており、共通電極と液晶層と画素電極を配列させたアク
ティブマトリクス基板を積層させた構造を有し、各アク
ティブマトリクス基板の画素電極が電極駆動回路61と走
査回路62から印加される駆動信号(Rd,Gd,Bd)と走査信号
(Rs,Gs,Bs)によって駆動されて液晶層の光透過率が画素
単位で変化せしめられる。但し、前記の駆動信号(Rd,G
d,Bd)はホログラムデータに対応したものであり、フレ
ームメモリ63に対して転送・蓄積されるホログラムデー
タを制御回路64によって電極駆動回路61へ読出して作成
され、Ｒ,Ｇ,Ｂの各読出し光はその駆動信号(Rd,Gd,Bd)
に基づいた変調を受けて各色毎の立体画像を結像するた
めの空間光となる。そして、変調後の各色の空間光はハ
ーフミラー65a,65bと集光レンズ66からなる合成光学系
によって合成され、その結果、集光レンズ66の焦点付近
にホログラムデータに対応したカラー立体画像が表示さ
れる。尚、ホログラムデータが動画像表示用のものであ
る場合には、結像せしめられた立体画像が動画像になる
ことは当然である。
【０００４】ところで、前記の３色合成方式によると分
光光学系(54〜56,59)と透過型空間光変調部(57,58,60)
が３系統になって全体の構成が大規模になると共に、各
光路の位置合わせ等に極めて高度な位置精度が要求され
る。また、三次元画像は平面画像と比較して情報量が膨
大になり、ホログラムデータを蓄積するフレームメモリ
63に大容量のものを要すると共に、動画像表示ではデー
タ転送・処理を非常に高速化しなければならない。
【０００５】そこで、図７に示すように、分光光学系と
透過型空間光変調部を１系統にまとめると共に、垂直方
向の視差情報を放棄したホログラムデータを用いて再生
を行なう装置が提案されている。但し、同図において、
透過型空間光変調部1はその概略的構造が断面図で示さ
れている。この装置では、透過型空間光変調部1がＲ,
Ｇ,Ｂに対応した色画素電極をそれぞれ水平方向へ整列
させており、各画素電極列を垂直方向へＲ,Ｇ,Ｂの順で
周期的に併設させた構成を有している。そして、前記の
装置と同様にスペイシャルフィルタで処理されてコリメ
ータレンズ53で平行光束とされた光を透過型のホログラ
フィックカラーフィルタ71を介して透過型空間光変調部
1へ入射させるが、そのカラーフィルタ71には、透過型
空間光変調部1の各画素電極列に対応した水平方向の領
域毎にホログラム要素が記録されており、その各ホログ
ラム要素がＲ,Ｇ,Ｂの光のみを選択的に回折して対応す
る各画素電極列に線状集束させる。従って、図８(垂直
方向に関する光学的作用を示す概念図)及び図９(水平方
向に関する光学的作用を示す概念図)に示すように、カ
ラーフィルタ71への入射光は各ホログラム要素部分で
Ｒ,Ｇ,Ｂの選択光になると共に、各選択光が垂直方向に
のみ集束されて透過型空間光変調部1における対応色の
画素電極列に沿って線状に集光する。次に、透過型空間
光変調部1ではホログラムデータに基づいて各画素毎に
入射光を変調するが、前記のようにそのデータは垂直方
向の視差情報を放棄したものであるため、図８及び図９
に示されるように、透過型空間光変調部1から出射され
るＲ,Ｇ,Ｂの各変調光は、水平方向に関しては三次元的
に色合成して結像せしめられるが(図９参照)、垂直方向
に関してはレンティキュラレンズを透過型空間光変調部
1の各画素電極列に対応した態様で併設させたレンティ
キュラ板72の位置に集光せしめられ、各レンティキュラ
レンズによって垂直方向に拡散される(図８参照)。これ
は、垂直方向の視差情報を放棄することによりホログラ
ムデータのデータ量は大幅に低減できるが、再生像は水
平方向にのみ奥行き情報が提示されており、垂直方向に
ついては平面的情報しか提示されていないため、観察者
が再生像を見上げたり見下ろしたりした場合に所謂非点
収差によるボケが生じることになり、レンティキュラ板
72で視域角を大きくしてその問題をできる限り解消する
ものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、図７に
示したカラー立体画像表示装置によると、ホログラフィ
ックカラーフィルタ71を適用したことによって光学系が
簡素化されて小型化が図れ、また垂直方向の視差情報を
放棄してホログラムデータのデータ量を大幅に低減化し
ながら、レンティキュラ板72を使用することで非点収差
によるボケも実用上支障のない範囲まで抑制することを
可能にしている。
【０００７】しかし、その装置に用いたカラーフィルタ
71によると、各ホログラム要素において対応色の光を線
状集束させるが、他の色の光は吸収してしまうために読
出し光として寄与せず、結果的に全体として読出し光の
利用効率が１/３になってしまう。
【０００８】また、再生像に高い解像度が要求される場
合には、透過型空間光変調部の画素電極を高密度に配設
・構成し、それに対応させてカラーフィルタ71のホログ
ラム要素を密に記録することになるが、それらは半導体
製造プロセスやホログラム製造プロセスによって比較的
容易に製造できても、レンティキュラ板72についてはそ
のレンズピッチｐ(図８参照)や深度分解数等を高精度に
製作することが非常に困難となる。
【０００９】その拡散板スクリーンの課題について、図
１０のようにレンティキュラ板のレンズ81のピッチを一
周期分に係るＲ,Ｇ,Ｂの入射光を全て含む態様で設定
し、一括して拡散させるようにする方式が考えられる
が、その方式ではレンティキュラ板のレンズピッチが小
さくなることを回避できても、Ｒ,Ｇ,Ｂの各光の拡散範
囲が相違するためにカラー画像として観察することがで
きない。
【００１０】そこで、本発明は、図７の基本構成を有す
るカラー立体画像表示装置において、カラーフィルタと
拡散板スクリーンを工夫し、より高輝度で高解像度な再
生画像をより簡単で安価な構成で得られるようにするこ
とを目的として創作された。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、少なくとも
２波長の輝線スペクトルを含む光を射出する光源と、前
記光源の光から選択される２波長以上の輝線スペクトル
を中心とした各波長帯域に対応する色画素電極をそれぞ
れ水平方向へ整列させると共に各色の画素電極列を垂直
方向へ周期的に併設せしめ、垂直方向に係る視差情報を
放棄したホログラムデータに対応する信号を各色画素電
極に印加して光変調層を駆動させる空間光変調部と、前
記光源と前記空間光変調部の間に配置され、前記光源か
らの入射光を回折・分光して前記の各波長帯域の光を前
記空間光変調部における対応色の各画素電極列へ線状集
束させる透過型ホログラフィックフィルタと、前記空間
光変調部によって垂直方向面に平面的画像として結像せ
しめられる変調光を垂直方向に拡散させ、水平方向に関
して立体的画像として結像せしめられる変調光を透過さ
せる拡散板スクリーンとを具備したカラー立体画像表示
装置において、前記透過型ホログラフィックフィルタ
を、前記空間光変調部における各周期分の色画素電極列
領域に対応する各入射面領域へ入射する光を一括して回
折・分光し、その分光した各波長帯域の光を前記空間光
変調部における対応色の各画素電極列へ線状集束させる
ホログラフィックフィルタとして構成し、前記拡散板ス
クリーンを、前記空間光変調部における各画素電極列か
ら得られる各色の変調光を各周期分単位で集光させて垂
直方向面に平面的画像として結像せしめる第一の光学的
機能と、その各結像点の光を垂直方向に拡散させる第二
の光学的機能を具備させたホログラフィックスクリーン
として構成したことを特徴とするカラー立体画像表示装
置に係る。
【００１２】また、前記拡散板スクリーンには、前記の
第一及び第二の光学的機能に併せて、水平方向に関して
結像する立体的画像の視域角を拡大させる第三の光学的
機能も具備させると有効である。
【００１３】この発明では、透過型ホログラフィックフ
ィルタで回折・分光される各色の光は、空間光変調部に
おける各周期分の色画素電極列領域に対応する各入射面
領域へ入射する全ての光の全てを対象として分光された
ものであり、光源の光をほぼ１００％利用しているため
に、高輝度な再生画像を得ることが可能になる。
【００１４】また、拡散板スクリーンに適用されたホロ
グラフィックスクリーンは、第一及び第二の光学的機能
によって色合成と垂直拡散(垂直方向の視域角の拡大)を
行うが、この場合には第一の光学的機能によって色合成
された結像点の位置で第二の光学的機能による垂直方向
への拡散を行なっており、図１０に示したレンティキュ
ラ板による各色の変調光の拡散条件のように各色につい
て拡散範囲が異なってしまうことがなく、カラー再生像
を正常に結像させることができる。そして、この拡散板
スクリーンはホログラムで構成されるため、高解像度が
要求される場合においても精度の確保や製造が容易であ
る。
【００１５】ところで、一般に、虚像再生形の投写形ホ
ログラフィにおいては、図１１に示すように、物体情報
を記録するホログラムの幅が視野幅:Ｗ又は視域幅:Ｄの
何れか小さい方よりも大きくなっていなければならな
い。この発明において、ホログラムデータに基づいて駆
動される空間光変調部は図１１のホログラムに相当する
ことになるが、物体の視野幅:Ｗが大きくなると視域幅:
Ｄが小さくなるため、広い観察視域を得るには空間光変
調部のサイズを大きくする必要がある。即ち、再生像に
一定の解像度を確保しながら視野幅の大きな物体を広い
視域で観察できるようにするには、それだけ大きなデー
タ量が必要になる。そこで、この発明では、拡散板スク
リーンに対して、前記の第一及び第二の光学的機能と共
に、水平方向に関して結像する立体的画像の視域角を拡
大させる第三の光学的機能を複合的に具備させ、小さい
サイズの空間光変調部を用いながら視域角を大きく確保
することを可能にしている。
【００１６】尚、この発明は空間光変調部が透過型であ
るか反射型であるかを問わずに適用でき、透過型の場合
には、透過型ホログラフィックフィルタと空間光変調部
と拡散板スクリーンを基板が平行となる関係で一軸上に
配列し、空間光変調部を通過した各色の変調光を拡散板
スクリーンに入射させる構成とし、反射型の場合には、
透過型ホログラフィックフィルタによる各色の線状集束
光を空間光変調部へ斜め方向から入射させ、空間光変調
部で反射された各色の変調光を拡散板スクリーンへ入射
させる構成とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明のカラー立体画像表
示装置の実施形態を図１から図５及び図１２と図１３を
用いて詳細に説明する。先ず、図１は実施形態に係る装
置の概略的構成図を示し、(Ａ)は装置の光学系を水平方
向から見た図、(Ｂ)は垂直方向から見た図に相当し、
(Ｂ)については透過型空間光変調部1がＧ色の画素電極
列に沿った概略的構造が断面図で示されている。そし
て、同図に示されるように、この実施形態に係る装置
は、その光学的要素の配置関係や透過型空間光変調部1
の駆動系、及びその駆動が垂直方向の視差情報を放棄し
たホログラムデータでなされる点において、従来技術に
係る図７の装置と同様であり、ここではそれらの構成や
作用に関する具体的な説明を省略する。
【００１８】この実施形態の特徴は、(1) 透過型空間光
変調部1へ読出し光を回折・分光して入射させる透過型ホ
ログラフィックカラーフィルタ2の光学的機能と、(2)
透過型空間光変調部1でホログラムデータに基づいて変
調された結像光を拡散させる拡散板スクリーン3がホロ
グラムで構成されており、特殊な光学的機能を複合的に
具備させている点にある。
【００１９】第１の特徴であるカラーフィルタ2の回折・
分光機能は図２を用いて説明される。カラーフィルタ2
には、コリメータレンズ53による平行光束が入射する
が、今、透過型空間光変調部1のＲ,Ｇ,Ｂに係る画素電
極列22r,22g,22bの垂直方向の一周期分を対象として、
その一周期分の画素電極列22r,22g,22bに対応したカラ
ーフィルタ2における水平方向の微小ホログラム要素21
をとると、そのホログラム要素21は、その入射面領域(a
bcdで示される水平方向に長い帯状面領域)に入射する平
行光束をＲ,Ｇ,Ｂの各色の波長帯域別に異なる角度で回
折・分光し、分光した各色の光を透過型空間光変調部1の
対応色に係る画素電極列22r,22g,22bの中心に沿って線
状集束させる。そして、カラーフィルタ2の全体は、透
過型空間光変調部1の各一周期分の画素電極列22r,22g,2
2bに対応した各ホログラム要素21で構成されており、各
ホログラム要素21単位で対応する画素電極列22r,22g,22
bへ各色(Ｒ,Ｇ,Ｂ)の線状集束光を読出し光として入射
させる。
【００２０】従って、このカラーフィルタ2によると、
回折によって僅かな損失を生じるものの、ほぼ１００％
に近い光利用効率で各色の読出し光を透過型空間光変調
部1側へ入射させることができる。即ち、従来の装置で
適用されていたカラーフィルタ71は、図８に示すよう
に、各ホログラム要素部分がその入射面への入射光を選
択的にＲ,Ｇ,Ｂの線状集束光として透過型空間光変調部
1側へ射出させていたために１/３の光利用効率でしか読
出し光が得られていなかったが、この実施形態のカラー
フィルタ2では極めて高い効率で読出し光を得ることが
可能になる。
【００２１】第２の特徴である拡散板スクリーン3の複
合的な光学的機能は図３及び図４を用いて説明される。
先ず、図３はその拡散板スクリーン3の３色合成機能と
垂直拡散機能を等価的な光学系として示し、概念的に
は、透過型空間光変調部1で変調された垂直方向に係る
各周期分の各色の光を垂直方向にのみ集束させて水平な
線上に結像させる線状集束用レンズアレイ31と、そのレ
ンズアレイ31による焦点位置に配置され、その各微小レ
ンズ31aの併設ピッチの３倍のピッチで垂直方向拡散用
のレンティキュラレンズ32aを併設したレンティキュラ
板32とからなる。そして、垂直方向の各周期分に係る
Ｒ,Ｇ,Ｂの各変調光は線状集束用レンズアレイ31の各微
小レンズ31aに入射するが、それらの変調光は前記周期
単位でレンティキュラ板32の対応したレンティキュラレ
ンズ32aの中央線上に一旦集束・結像せしめられ、レンテ
ィキュラレンズ32aによって垂直方向に拡散される。
【００２２】次に、図４は拡散板スクリーン3の視域角
拡大機能を等価的な光学系として示す。透過型空間光変
調部1では各色の画素電極列に印加されるホログラムデ
ータに対応した信号に基づいて入射光を変調し、水平方
向に関しては各色の変調光を三次元的な再生像として結
像させる。その場合、拡散板スクリーン3は、図４に示
すように、その全体がシリンドリカルレンズ33と等価な
光学的機能も併有しており、水平方向に関して結像位置
へ集束する光をその位置よりも手前側の位置に結像させ
る。従って、透過型空間光変調部1によって結像せしめ
られる再生像の水平方向に関する視域角θ1は、この拡
散板スクリーン3の機能によって拡大された視域角θ2
(＞θ1)を有する再生像として結像する。
【００２３】その結果、ホログラムデータの提示する物
体が視野幅の大きなものであっても大きな視域幅で観察
できることになり、透過型空間光変調部のサイズが小さ
くても観察視域をより広く確保できる。換言すれば、解
像度を同一レベルに維持しながら観察視域を広くとる場
合に、従来では、透過型空間光変調部の画素数を増加さ
せて透過型空間光変調部のサイズを水平方向に大きくし
ていたためにホログラムデータのデータ量がそれだけ増
大したが、この拡散板スクリーン3を用いると、データ
量を大きくせずに観察視域を広くとることが可能にな
る。
【００２４】そして、前記のカラーフィルタ2と拡散板
スクリーン3は共にホログラムによって作成されている
が、それぞれフォトポリマー等を感光材料として、ホロ
グラフィ記録技術を駆使することで実現できる。先ず、
カラーフィルタ2については、ピンホールからの発散光
を参照光とし、物体光が透過型空間光変調部1の各画素
電極列22r,22g,22bへ線状集束する光束であることか
ら、各ホログラム要素21単位でＲ,Ｇ,Ｂの各波長につい
て前記の発散性参照光と線状集束光を干渉させる光学系
を組み立てて、干渉縞を記録すればよい。
【００２５】一方、拡散板スクリーン3については、図
１２に示されるような光学系によって干渉縞が記録され
る。同図において、3aは干渉縞の記録によって拡散板ス
クリーン3となる感光材板、45はマスク板、46はスリッ
ト板、47はシリンドリカルレンズであり、感光材板3aの
片面側に参照光を、他面側にはシリンドリカルレンズ47
とスリット板46とマスク板45を順次通過して得られる物
体光を照射させることによって干渉縞が記録される。但
し、その記録は参照光と物体光をそれぞれＲ,Ｇ,Ｂに順
次選択して実行される。
【００２６】ここに、物体光は、シリンドリカルレンズ
47で水平方向にのみ集束せしめられ、その焦点を通過し
た後に、スリット板46の水平方向に形成されている微細
幅のスリット46aで回折されることで垂直方向への発散
光とされる。そして、図１２に示すように、シリンドリ
カルレンズ47の焦点とスリット板46の距離は、図４で説
明した等価的なシリンドリカルレンズ33の焦点距離に相
当するように設定されており、また、図１３に示すよう
に、各スリット46aによる発散光の拡がりを図３で説明
した線状集束用レンズアレイ31における一周期分(Ｒ,
Ｇ,Ｂ)の微小レンズ31aがなす垂直方向の範囲に制限す
るようにスリット板46とマスク板45の間隔が設定されて
いる。次に、マスク板45については、図３の線状集束用
レンズアレイ31における各微小レンズ31aの垂直方向の
幅に相当するスリット45aが前記の一周期分に対応する
ピッチで形成されており、図１３に示すように、その各
スリット45aを介してスリット板46側から得られる発散
光を感光材板3a側へ通過させる。尚、図１２と図１３で
は理解し易く表現するためにマスク板45と感光材板3aの
間に間隔が介在するかの如く描かれているが、実際には
両板45,3aが密着せしめられる。従って、図１３に示す
状態で、参照光と物体光をＲ色の光として感光材板3a
に干渉縞を記録する、マスク板45を１/３周期分(即
ち、微小レンズ31aの垂直方向の幅であってスリット45a
の幅に相当)だけ垂直方向へ移動させた状態で、参照光
と物体光をＧ色の光として感光材板3aに干渉縞を記録す
る、マスク板45を１/３周期分だけ垂直方向へ移動さ
せた状態で、参照光と物体光をＢ色の光として感光材板
3aに干渉縞を記録する、マスク板45を１/３周期分だ
け垂直方向へ移動させての記録を行うという手順を繰
り返してゆくことにより、上記の３色合成機能と垂直拡
散機能と視域角拡大機能を具備した拡散板スクリーン3
を高精度で効率よく製作することができる。
【００２７】この実施形態のカラー立体画像表示装置で
は、以上のようにカラーフィルタ2と拡散板スクリーン3
に特徴をもたせて再生像を得ているが、ホログラムデー
タは垂直方向の視差情報を放棄したものであるため、図
５の(Ａ)と(Ｂ)に示すように、水平方向に関しては視域
角を拡大させた態様で拡散板スクリーン3より観察位置
側に３次元の再生像41として結像するが、垂直方向に関
しては像42が拡散板スクリーン3の位置に２次元的に結
像されていると共にその各結像点で光が拡散されてい
る。従って、従来技術において説明したように、原理的
には、観察者の眼の垂直方向への移動に対して完全な立
体画像として結像しておらず、非点収差によるボケが生
じるのであるが、拡散板スクリーン3の垂直方向への拡
散機能によって観察者の瞳に入射してその知覚に寄与す
る光はほんの一部(斜線領域に相当)であり、観察者から
見ると垂直方向に深い焦点深度が得られるため、余程奥
行きの大きい像を表示しない限り、観察者は水平方向に
関する結像位置Ｐに眼の焦点を合わせることができる。
即ち、一種の視覚的錯覚を利用するものであるが、実用
上は全く問題がない程度の３次元カラー立体画像を再生
表示させることが可能である。また、水平方向に関して
拡大された視域角θ2が得られていることにより、小さ
いサイズの透過型空間光変調部1で大きな観察視域が構
成できることの利点は上記のとおりである。
【００２８】尚、この実施形態では、カラーフィルタ2
でＲ,Ｇ,Ｂの３色に分光し、後段の光学系においてもそ
の３色を扱ってカラー立体画像を再生表示させている
が、２波長の輝線スペクトルを中心とした各波長帯域の
光(２色の光)によっても擬似的なカラー立体画像を再生
表示することは可能であり、原理的には２波長帯域以上
の光であれば足りる。また、この実施形態では透過型空
間光変調部1を用いた構成について説明したが、その光
学的原理は反射型空間光変調部を用いるカラー立体画像
表示装置についても同様に適用でき、その場合には、カ
ラーフィルタと拡散板スクリーンを反射型空間光変調部
の反射面側に設け、カラーフィルタで分光・集束された
各色の光を反射型空間光変調部の対応色に係る各画素電
極列へ斜め方向から入射させ、各画素電極列で反射され
た変調光を拡散板スクリーンへ入射させる配置構成とな
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明のカラー立体画像表示装置は、以
上の構成を有していることにより、次のような効果を奏
する。請求項１の発明は、透過型ホログラフィックフィ
ルタに具有させた光学的機能によって光源の光の利用効
率を高めて高輝度な再生画像の表示を可能にすると共
に、拡散板スクリーンを第一及び第二の光学的機能を有
したホログラフィックスクリーンで構成したことによっ
て、高い解像度が要求される場合においても精度の確保
や製造を容易にし、ホログラムデータの垂直方向の視差
情報の放棄を補って高精度なカラー立体画像を知覚させ
ることを可能にする。請求項２の発明は、拡散板スクリ
ーンに第三の光学的機能を具有させることで、所望の解
像度条件の下で透過型空間光変調部のサイズの拡大を伴
わずに(ホログラムデータのデータ量を増大させずに)、
広い観察視域が得られるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー立体画像表示装置の実施形態に
係る概略的構成図である。但し、(Ａ)は装置の光学系を
水平方向から見た図、(Ｂ)は垂直方向から見た図に相当
する。
【図２】カラーフィルタの回折・分光機能を説明するた
めの図である。
【図３】拡散板スクリーンの３色合成機能と垂直拡散機
能を等価的な光学系で示した図である。
【図４】拡散板スクリーンの視域角拡大機能を等価的な
光学系で示した図である。
【図５】結像した再生像とその像の観察状態を示す図で
ある。
【図６】従来のカラー立体画像表示装置(Ｒ,Ｇ,Ｂの各
色の光を独立した透過型空間光変調部で変調して合成す
る方式)の概略的構成図である。
【図７】従来のカラー立体画像表示装置(分光光学系と
透過型空間光変調部を１系統にまとめた方式)の概略的
構成図である。
【図８】図７のカラー立体画像表示装置における垂直方
向に関する光学的作用を示す概念図である。
【図９】図７のカラー立体画像表示装置における水平方
向に関する光学的作用を示す概念図である。
【図１０】拡散板スクリーンについて各周期分に係る
Ｒ,Ｇ,Ｂの集束光を一括して拡散させるレンティキュラ
レンズを用いる場合の拡散状態を示す図である。
【図１１】ホログラムの幅と物体の視野幅と物体の視域
幅との関係を示す図である。
【図１２】実施形態に係る拡散板スクリーン(ホログラ
フィックスクリーン)を製造するための光学系を示す図
である。
【図１３】実施形態に係る拡散板スクリーンの製造状態
を示す図である。
【符号の説明】
1,57,58,60…透過型空間光変調部、2,71…透過型ホログ
ラフィックカラーフィルタ、3,72…拡散板スクリーン、
3a…感光材板、21…微小ホログラム要素、22r,22g,22b
…画素電極列、31…線状集束用レンズアレイ、31a…微
小レンズ、32…レンティキュラ板、32a,81…レンティキ
ュラレンズ、33,,47…シリンドリカルレンズ、41…３次
元の再生像、42…２次元の再生像、45…マスク板、45a,
46a…スリット、46…スリット板、51…対物レンズ、52
…ピンホール板、53…コリメータレンズ、54,55…ダイ
クロイックミラー、56,59…ミラー、61,61'…電極駆動
回路、62,62'…走査回路、63,63'…フレームメモリ、6
4,64'…制御回路、65a,65b…ハーフミラー、66…集光レ
ンズ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも２波長の輝線スペクトルを含
    む光を射出する光源と、前記光源の光から選択される２
    波長以上の輝線スペクトルを中心とした各波長帯域に対
    応する色画素電極をそれぞれ水平方向へ整列させると共
    に各色の画素電極列を垂直方向へ周期的に併設せしめ、
    垂直方向に係る視差情報を放棄したホログラムデータに
    対応する信号を各色画素電極に印加して光変調層を駆動
    させる空間光変調部と、前記光源と前記空間光変調部の
    間に配置され、前記光源からの入射光を回折・分光して
    前記の各波長帯域の光を前記空間光変調部における対応
    色の各画素電極列へ線状集束させる透過型ホログラフィ
    ックフィルタと、前記空間光変調部によって垂直方向面
    に平面的画像として結像せしめられる変調光を垂直方向
    に拡散させ、水平方向に関して立体的画像として結像せ
    しめられる変調光を透過させる拡散板スクリーンとを具
    備したカラー立体画像表示装置において、前記透過型ホ
    ログラフィックフィルタを、前記空間光変調部における
    各周期分の色画素電極列領域に対応する各入射面領域へ
    入射する光を一括して回折・分光し、その分光した各波
    長帯域の光を前記空間光変調部における対応色の各画素
    電極列へ線状集束させるホログラフィックフィルタとし
    て構成し、前記拡散板スクリーンを、前記空間光変調部
    における各画素電極列から得られる各色の変調光を各周
    期分単位で集光させて垂直方向面に平面的画像として結
    像せしめる第一の光学的機能と、その各結像点の光を垂
    直方向に拡散させる第二の光学的機能を具備させたホロ
    グラフィックスクリーンとして構成したことを特徴とす
    るカラー立体画像表示装置。
  2. 【請求項２】 拡散板スクリーンを、前記の第一の光学
    的機能と第二の光学的機能に併せて、水平方向に関して
    結像する立体的画像の視域角を拡大させる第三の光学的
    機能も具備させたホログラフィックスクリーンとして構
    成した請求項１のカラー立体画像表示装置。
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