JPH11272203A - ３次元動画像表示装置およびそのための光変調パターンデータの作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空間光変調素子を用いるホログラフィックビデ
オ方式で、空間光変調素子の解像度を上げずに大画面化
と高画質化を図る。 【解決手段】実像を再生させるタイプのホログラムを空
間光変調素子２５０に表示させ、再生される実像の位置
付近に視野レンズ２６０を置いて、視野レンズ２６０で
空間光変調素子２５０の実像を縮小結像させる。縮小結
像させることで、空間光変調素子２５０での小さな回折
角を拡大し、視野角が大きく画質の高い像を表示するこ
とが可能になる。また、光変調パターンデータを得る際
に表示データ処理部１１０にて歪み補正を行なうこと
で、歪みの少ない像を表示することも可能になる。更
に、光変調パターンのデータを計算で求める際に、表示
光学系だけを考慮することで歪みの無い像を表示できる
光変調パターンのデータを比較的単純な方法で求めるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はホログラフィの手法
により３次元の動画像を表示する装置およびそのための
光変調パターンデータの作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホログラフィの手法を用いて３次元の動
画像を表示する方法としては、ホログラム用のフィルム
を用いるホログラフィ映画方式と、光変調素子を用いる
ホログラフィックビデオ方式がある。

【０００３】（ホログラフィ映画方式）ホログラフィ映
画では、被写体のホログラムをフィルムに１コマずつ記
録し、再生の時には、このフィルム列から次々に像を再
生することによって動画を表示する。最近では、長尺フ
ィルムに細長いホログラムを毎秒８〜１６コマ程度記録
し、ホログラムをのぞき込むことにより３次元動画が観
賞できるようにしたシステムが、樋口らによって試作さ
れている（Ｋ．Ｈｉｇｕｃｈｉ，ｅｔ ａｌ．：Ｐｒｏ
ｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．２４０６（１９９５），
２０−２６）。また、投射型ホログラムを用いること
で、多くの観察者が同時に映像を見ることができるよう
にする方法も岡田らによって報告されている（岡田他：
画像電子学会誌，Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．５（１９９
５），５８３−５８８）。

【０００４】岡田らによる投射型ホログラムによる３次
元動画像表示装置のためのホログラム撮影光学系の構成
例を図１１に、この装置の表示光学系の構成例を図１２
にそれぞれ示す。図１１に示すホログラム撮影光学系
は、被写体２７２のフレネルホログラムをホログラム用
フィルム２５２に記録するものである。光源２１０とし
レーザを用いる。この光源２１０からの光は半透鏡２２
２で２つに分けられ、一方は、集光レンズ２３０とコリ
メータ２４０でほぼ平行な光となり、スリット２５４の
開口部を通してホログラム用フィルム２５２に照射され
る。もう一方は、全反射鏡２２４と集光レンズ２３２で
被写体２７２に導かれ、被写体２７２を照明する光とし
て用いられる。

【０００５】被写体２７２にあたった光は、被写体表面
で拡散反射され、その一部はスリット２５４の開口部を
通ってホログラム用フィルム２５２に達する。ホログラ
ム用フィルム２５２面では、被写体からの光と直接照射
された光とが干渉しあい、干渉縞が形成される。形成さ
れる干渉縞の周期は、短いところでは、１μｍ以下なる
こともある。したがって、ホログラム用フィルム２５２
としては、１ｍｍあたり数千本の縞を記録できる解像力
の高いフィルムが用いられる。１コマ分のホログラムの
記録が終わったら、フィルム２５２をスリット幅だけ送
り、次の１コマのホログラムを記録する。全てのコマの
撮影が終わった後、フィルム２５２の現像処理を行なっ
て、ホログラフィ映画のフィルムができあがる。

【０００６】こうして撮影されたフィルムは、図１２に
示すホログラム表示光学系で再生される。図１２（ａ）
はホログラム表示光学系の平面図、図１２（ｂ）はその
側面図である。表示光学系の光源からホログラム用フィ
ルム２５２までの光学系は、ホログラム撮影光学系（図
１１）と同じである。ホログラム撮影時の照明光と同じ
条件で再生光２４５をあてることにより、撮影時の被写
体２７２と同じ位置に被写体の虚像２７５が再生され
る。被写体の像２７５は、投射レンズ２５６で視野レン
ズ２６０付近に結像される。その結果、視野レンズ２６
０付近には、被写体の実像２７０が形成される。また、
視野レンズ２６０によってホログラム用フィルム２５２
の実像２８０が形成される。ホログラムから再生される
光は、全てこの実像２８０に集まるので、この付近から
観察することによって再生された被写体の実像２７０の
全体を見ることができる。

【０００７】さらに岡田らは、この系の視野レンズ２６
０付近に垂直方向のみ拡散効果を持つ一方向拡散板と水
平方向に回折光を生じさせる回折格子を追加することも
提案している。この方法を用いれば、再生像を観察可能
な領域を上下左右方向ともに拡大することができ、多く
の観察者が同時に再生像を観察することが可能になる。

【０００８】このようにホログラフィ映画では、高解像
力のフィルムを用いることで高画質で大画面の表示が実
現でき、さらに光学系を工夫することで多くの観察者が
同時に観察できるシステムを実現することが可能であ
る。しかし、（１）記録した映像をすぐに見ることがで
きない、（２）歪みの無い像を表示することが難しい、
（３）被写体は実在するものかあるいは実物を製作可能
な物体に限定される、という問題がある。

【０００９】記録した映像をすぐに見ることができない
のは、フィルムの現像処理が必要だからである。現像処
理を簡単にしたフィルムも開発されてはいるが、これら
はまだ特殊なものであり、その利用は現実的ではない。
一般的なフィルムの場合は、撮影に用いる光学系からフ
ィルムを一旦外して現像処理し、再度再生に用いる光学
系にセットすることが必要である。現像処理を不要にす
る方法としては、フィルムを空間光変調素子で置き換え
るという方法が考えられる。しかし、１ｍｍあたり数千
本にも達する細かい干渉縞を再現できる空間光変調素子
は現在のところ存在せず、実際にはその実現は困難であ
る。

【００１０】歪みの無い像を表示することが難しいの
は、２つの要因による。表示像に生じる歪みとしては、
ホログラム表示光学系（図１２）で表示物体の実像２７
０が形成される際の収差による歪みと、表示物体の実像
２７０とホログラムの像２８０の結像倍率の違いによる
歪みがある。前者は、表示物体の実像２７０が投射レン
ズ２５６によって形成される際の収差による歪みであ
る。投射レンズ２５６としてはフィルム幅をカバーでき
る口径のレンズが必要であるが、口径が十分大きいレン
ズで収差が小さいものを作ることが難しく、像の歪みを
無くすことは困難だからである。また、後者は、表示物
体の実像２７０が投射レンズ２５６によって形成される
際の結像倍率と、ホログラムの像２８０が視野レンズ２
６０によって形成される際の結像倍率が異なる場合に生
じる歪みである。この歪みを無くすためには、両者の倍
率を合わせることが必要である。しかし、そのために
は、レンズの位置や焦点距離等の光学系の条件を厳しく
制限することが必要で、歪みを十分小さくするために
は、実質的には結像倍率をともに１にすることが必要と
なる。しかし、このような条件では、実用的な表示装置
を実現することは困難である。その条件を満たすための
解を計算により求めると、負または虚数のレンズ焦点距
離が必要になるなどの問題が生じるからである。

【００１１】被写体が限定されるのは、被写体にレーザ
をあてて干渉縞をフィルムに記録することが必要だから
である。計算機内にデータとしてだけ存在するような実
在しない物体の像を表示する場合には、そのデータから
実物を実際に作ることが必要になる。それができない場
合には、被写体として扱うことはできない。また、実在
する物体であっても、露光時間の間に被写体が動いては
いけないので、露光時間によっては被写体の材質等が限
られる場合がある。レーザのコヒーレント長によって被
写体の空間的な広がりの範囲が限られる場合もある。被
写体に対する制限を緩和する方法としては、干渉縞のパ
ターンを計算機で計算し、フィルム上に直接描画する方
法が考えられる。この方法では、被写体のデータを計算
機に取り込めさえすれば表示が可能となる。しかし、１
ｍｍあたり数千本にも達する細かい干渉縞を正確に描画
することは、１コマ分の面積に限っても技術的に困難で
あり、多数のコマの干渉縞を描画することは事実上不可
能と考えられる。

【００１２】（ホログラフィックビデオ方式）一方、ホ
ログラフィックビデオ方式では、ホログラフィ映画でフ
ィルムに記録していた干渉縞のパターンを光変調素子上
に再現し、これを書換えることによって動画像の表示を
実現する。被写体のホログラムに対応する干渉縞のパタ
ーンは、ホログラム撮影光学系で、ホログラム用フィル
ムの位置にＣＣＤカメラ等の撮像素子を置き、これを用
いて１コマずつ取り込むか、あるいは、被写体の形状等
のデータから計算機で計算する等の方法によって電子的
なデータとして蓄積する。干渉縞パターンを再現するた
めの光変調素子として音響光学素子を用いる方法（例え
ば、Ｓ．Ａ．Ｂｅｎｔｏｎ：Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩ
Ｅ，Ｖｏｌ．１４６１（１９９１））や、空間光変調素
子である液晶パネルを用いる方法（例えば、橋本：Ｐｒ
ｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．１４６１（１９９
１））が提案されている。

【００１３】音響光学素子では、１方向のみの光の変調
しかできないので、これを用いる前者の方法はフィルム
に記録したホログラムとは表示特性が異なるが、液晶パ
ネル等の空間光変調素子は、２方向の変調（すなわち面
での変調）が可能なので、これを用いる後者の方法で
は、フィルムを用いるホログラムと等価な表示を実現で
きる可能性がある。

【００１４】光変調素子として空間光変調素子である液
晶パネルを用いた３次元動画像表示装置の構成例を図９
に示す。光源２１０にはレーザを用いる。光源２１０か
ら出た光は、集光レンズ２３０とコリメートレンズ２４
０で広げられ、太いビームの再生光２４５となって、ほ
ぼ垂直に空間光変調素子２５０に入射する。空間光変調
素子２５０としては、ＴＮ型の液晶を用いたＴＦＴ液晶
パネルを用いる。空間光変調素子２５０は、ホログラム
撮影光学系や計算によって求められた信号を基に図示し
ない光変調素子駆動回路によって駆動され、素子面に干
渉縞パターンが形成される。素子を通過した光は、干渉
縞パターンによって回折を受け、レンズ４１０と、レン
ズの後方焦点面に置かれた遮光板４２０を経て観察領域
２９０に到達する。レンズ４１０と遮光板４２０は、不
要な回折光を除去するために設けられている。すなわ
ち、遮光板４２０によって０次光の集まる光軸付近と光
軸から少し離れた−１次光が集まる領域の付近の光が遮
られ、表示に必要な＋１次の回折光だけが観察領域２９
０に届けられる。

【００１５】液晶パネル２５０に表示する干渉縞パター
ンを撮影するホログラム撮影光学系の構成例を図１０に
示す。光源２１０にはレーザを用いる。光源２１０から
出た光は、集光レンズ２３０とコリメートレンズ２４０
で広げられる。広げられたビームは、半透鏡４５０で二
つに分けられ、一方は、全反射鏡４６０と半透鏡４５５
で導かれ、撮像素子４７０に照射される。もう一方は、
被写体２７２に導かれ、被写体２７２を照射する光とし
て用いられる。被写体２７２にあたった光は、被写体表
面で拡散反射され、レンズ４８０と半透鏡４５５を通っ
て撮像素子４７０に達する。撮像素子４７０面では、直
接照射された光と被写体からの光とが干渉しあい、干渉
縞が形成される。これを撮像素子４７０でデータとして
取り込む。取り込む際に情報が失われないようにするた
めには、形成される干渉縞の周期が撮像素子４７０で取
り込める最小周期よりも大きくなるようにすることが必
要がある。この系では、干渉縞の周期ができるだけ大き
くなるように、光源２１０から直接導かれた光と、被写
体表面を経由して来た光とを重ね合わせる際に、光軸の
ずれがわずかな角度となるように設定されている。こう
することで、撮像素子４７０として画素周期１０μｍ程
度のＣＣＤカメラ等の撮像素子を用いることも可能にな
る。

【００１６】この様なホログラフィックビデオ方式で
は、干渉縞パターンを実時間で書換えることにより、動
く被写体から来る光の波面を実時間で再生することが可
能である。フィルムを用いないため写真処理が必要無
く、撮影した映像をその場ですぐ再生して見ることも可
能である。また、計算機内にデータとして蓄えられてい
る物体の像を表示することも可能であるので、仮想物体
やレーザをあててホログラムを撮影することが困難な物
体も表示することができる。さらには、計算機内にデー
タとして蓄えられている物体を表示する場合には、物体
の向き等をユーザからの要求などに応じてインタラクテ
ィブに変えながらその像を表示することも可能である。

【００１７】しかし、現在のところ表示できる物体像の
大きさが限られており、また、表示像の画質も低く、実
用に耐える物は実現されていない。特に空間光変調素子
を用いる方式では、表示できる像の大きさは１ｃｍ〜２
ｃｍ程度で、しかも像から１ｍ程度離れて見る必要があ
ったので像の見かけの大きさは非常に小さかった。これ
は、主に光変調素子で十分に細かい変調パターンを実現
できていないことが原因である。変調パターンの周期に
よって、像形成に関与する回折光の広がり角が制限され
てしまうためである。

【００１８】一般にホログラフィの表示には、１μｍ以
下の周期の干渉縞を記録再生することが必要とされる
が、現在入手可能な空間光変調素子では、周期２０〜３
０μｍ程度が限界となっている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ホログラフィ映画で
は、高画質で大画面の３次元動画像を多くの観察者が同
時に観察できるシステムを実現することが可能である
が、現像処理が必要であるので記録した映像をすぐに見
ることができないという問題がある。また、被写体のホ
ログラムをフィルムに記録する際に、被写体にレーザを
あてて撮影することが必要であり撮影可能な物体が限定
されるという問題もある。

【００２０】一方、ホログラフィックビデオでは、フィ
ルムの代りに空間光変調素子を用いるので、現像処理が
必要無く、記録した映像をすぐに再生することや、更に
はインタラクティブな表示も可能である。形状等のデー
タしか存在しない仮想的な物体を表示することも可能で
ある。しかし、空間光変調素子では、周期２０〜３０μ
ｍ以下の細かい変調パターンの実現は難しいことから、
現在のところ表示できる物体の大きさが１〜２ｃｍ程度
に限られており、また、表示像の画質も低く、実用に耐
える物は実現されていない。

【００２１】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであり、空間光変調素子を用いるホログラフィック
ビデオ方式で、空間光変調素子の解像度を上げずに大画
面化と高画質化を実現できるようにし、ホログラフィ映
画にせまる画面サイズと画質をもった３次元動画像を表
示することができる３次元動画像表示装置およびそのた
めの光変調パターンデータの作成方法を提供することを
目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の３次元動画像表示装置は、表示する物体像
に対応する光変調パターンデータが与えられ、それを基
に光を変調する空間光変調素子と、該空間光変調素子に
より変調された光が形成する前記表示物体の実像の位置
付近に配置され、前記空間光変調素子の実像を縮小結像
させる視野レンズとを具備することを特徴とする。

【００２３】この３次元動画像表示装置においては、実
像を再生させるタイプのホログラムを空間光変調素子に
表示させ、再生される実像の位置付近に視野レンズを置
いて、視野レンズで空間光変調素子の実像を縮小結像さ
せる。像の大きさを縮小する系では光の広がり角が拡大
されるので、空間光変調素子の実像を視野レンズで縮小
結像させることで、空間光変調素子での比較的小さな回
折角を拡大し、視野角が大きく画質の高い像を表示する
ことが可能になる。

【００２４】表示物体の実像は、空間光変調素子から所
定の広がり角をもって広がる像形成に関与する回折光に
よって再生されるものであるので、視野レンズはその広
がり角の範囲内に置けばよい。再生される実像の大きさ
は、像形成に関与する回折光の広がり角と、空間光変調
素子から視野レンズまでの距離で決まる。像形成に関与
する回折光の広がり角は空間光変調素子上の変調周期で
制限されるため回折光の広がり角を大きくすることは難
しいが、空間光変調素子から視野レンズまでの距離を調
整することにより、所望の大きさの実像を確保できる。
したがって、このように所望の大きさが確保される表示
物体の実像再生位置近傍に視野レンズを置いて空間光変
調素子の実像を縮小結像させることで、空間光変調素子
から表示物体の実像を見込む角度よりも、空間光変調素
子の実像から表示物体の実像を見込む角度を大きくでき
る。よって、空間光変調素子の実像付近に目を置けば、
表示物体の実像全体を大きな視野角で観察することが可
能となる。

【００２５】さらに、視野レンズは表示物体の像の結像
にはほとんど影響しないので、大口径のものを比較的作
りやすく安価なフレネルレンズ等を利用しても、十分な
表示品質を確保することができる。

【００２６】また、第１および第２の二つの空間光変調
素子を用意し、これら空間光変調素子によって再現され
る表示物体の実像の重畳位置付近に置いた視野レンズで
第１および第２の空間光変調素子の実像をそれぞれ縮小
結像させるようにしても良い。この構成では、例えば同
一の被写体について異なる角度から撮影した干渉縞パタ
ーンを第１および第２の空間光変調素子面上に表示さ
せ、縮小結像された二つの空間光変調素子の実像付近に
左右両眼を置けば、左右両眼で表示物体の実像全体を観
察できる。空間光変調素子の実像は縮小結像されている
ので、視域は比較的小さな領域となるが、このような両
眼方式を採用することで観察条件を向上することができ
る。

【００２７】空間光変調素子に与える光変調パターンデ
ータは、干渉縞撮影光学系を用いて撮像素子で取り込む
か、計算で求めるか、あるいは、両者を組み合わせた方
法等で求める。請求項４〜請求項８の方法では干渉縞撮
影光学系によって得られた干渉縞パターンデータを用い
て光変調パターンデータが作成され、また請求項９〜１
１の方法で計算機内のデータを用いて光変調パターンデ
ータが作成される。このように複数の方法を利用できる
ので、様々な物体の表示に対応することが可能である。

【００２８】干渉縞撮影光学系としては、コヒーレント
光を発する光源と、この光源からの光を２つに分ける手
段と、分けられた光の一方を被写体にあてる光学系と、
被写体の実像を形成できるように配置された結像レンズ
と、該結像レンズを前記被写体からの光が通過した後の
位置に配置された撮像素子と、前記光源からの光を分け
る手段によって分けられた他方の光を前記撮像素子に参
照光として導く光学系とを含むものを利用できる。これ
により、実像を再生させるタイプのホログラムが撮像素
子面上に干渉縞パターンとして形成できる。

【００２９】また、前記結像レンズと前記撮像素子とを
近接して配置し、前記撮像素子に参照光として入射され
る前記他方の光を前記結像レンズを通して前記撮像素子
に導くことにより、小型の撮影光学系を実現できる。

【００３０】また、干渉縞撮影光学系によって得られた
干渉縞パターンデータを用いて光変調パターンデータを
得る際には、被写体そのものの形状や反射率などを予め
変化させておくこと等により歪み補正を行なうことが出
来、歪みの小さい像を表示することが可能になる。形状
データを用いる場合には、その形状データを変化させる
ことで同様の歪み補正を行うことができる。

【００３１】更に、光変調パターンのデータを計算で求
める際に表示光学系だけを考慮することで、歪みのほと
んど無い像を表示できる光変調パターンデータを、比較
的単純な方法で求めることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１に本発明の実施形態に関わる３次元動画
像表示装置の構成を示す。本発明の３次元動画像表示装
置１００は、表示データ処理部１１０、光変調素子駆動
部１２０、表示光学系１３０の３つの部分から構成され
る。表示する物体のデータ３００は物体を記録したホロ
グラムの干渉縞パターンのデータ、あるいはその物体の
形状のデータ等から構成されるものであり、これが表示
データ処理部１１０によって処理されて表示光学系１３
０の空間光変調素子２５０に渡す光変調パターンデータ
に変換される。光変調パターンデータは空間光変調素子
駆動部１２０にて空間光変調素子２５０を駆動する信号
に変換され、これにより空間光変調素子駆動部１２０の
素子表面上に干渉縞パターンが再現される。

【００３３】表示光学系１３０は、図示のように、光源
２１０とそれを含む照明光学系、空間光変調素子２５
０、投射光学系から構成されており、表示データ処理部
１１０から空間光変調素子駆動部１２０を経て与えられ
る信号をもとに、空間光変調素子２５０で光源２１０か
らの光を変調して、物体像を表示する。

【００３４】光源２１０としては、レーザやＬＥＤ等発
光波長の幅が狭いものを用いる。図には、レーザを用い
た場合の例を示している。ここでは特に、波長０．６３
３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザを用いるものとする。なお、
カラーの表示を行なう際には、それぞれ赤青緑の波長の
光を出す３本のレーザを用いて、時分割で表示するか、
あるいは赤青緑の色別に空間光変調素子を３枚用意して
ダイクロイックミラーで合成する等の方法を用いること
ができる。

【００３５】図２（ａ）に表示光学系１３０の平面図、
図２（ｂ）に表示光学系１３０の側面図を示す。光源２
１０から出た光は、ミラー２２０で導かれ、集光レンズ
２３０で集光された後コリメータレンズ２４０で幅の広
い平行光２４５とされ、所定の角度で空間光変調素子２
５０に入射する。空間光変調素子２５０を照明する光２
４５の入射角度は、空間光変調素子２５０での変調周期
の最小値と使用する光の波長を考慮し、空間光変調素子
２５０上の変調パターンで回折された光のうち、像の表
示に関与する＋１次の回折光の成分と空間光変調素子２
５０を素通りした０次の成分とが角度的に分離できるよ
うにする。これは、オフアクシス（（ｏｆｆ ａｘｉ
ｓ）のホログラムとすることを意味する。

【００３６】具体的には、空間光変調素子２５０での変
調周期の最小値をｐとし、使用する光の波長をλとする
場合は、＋１次の回折光の広がり角度ψとして、 ψ＝λ／ｐ の角度が確保できるので、照明光２４５の入射角θ_R を θ_R ＝ψ／２ とすると良い。この実施形態では、波長λ＝０．６３３
μｍの光を使うので、例えば、変調周期の最小値ｐ＝４
０μｍの空間光変調素子を使う場合には、照明光の入射
角は、θ_R ＝０．００７９１（ｒａｄ）＝０．４５３
（ｄｅｇ）とすれば良い。

【００３７】空間光変調素子２５０を通った光のうち、
＋１次の回折光は、ψ＝２θ_R であるため、空間光変調
素子２５０の法線に対して±ψ／２＝θ_R の角度内に広
がり、一方０次の回折光は偏向されずにまっすぐ空間光
変調素子２５０を素通りする。よって、＋１次の回折光
は、０次光と分離することが可能になる。なお、θ
_Rは、図２では上下方向にとる例を示しているが、左右
方向にとっても良い。ただし、表示データ処理部１１０
で、空間光変調素子２５０に表示する変調パターンを求
める時に用いる角度も、これと同じ方向で同じ大きさと
する必要がある。

【００３８】空間光変調素子２５０としては、ＴＮ型の
液晶パネル等の面内の光の強度分布の変調が可能なも
の、あるいは、平行配向の液晶パネル等の位相分布の変
調が可能なもの、あるいはそれらの２種類の液晶パネル
を重ねたもののように複素振幅分布の変調が可能なもの
等を用いることができる。変調可能な最小周期は、小さ
い方がよいが、１０〜１００μｍ程度でも構わない。こ
の実施形態では、変調可能な最小周期４０μｍつまり画
素間隔２０μｍのＴＮ型のＴＦＴ液晶パネルを用いるこ
ととする。

【００３９】空間光変調素子２５０に入射した光２４５
は、表示データ処理部１１０で計算された光変調パター
ンに従ってこの素子で変調を受ける。変調された光は、
複数の回折次数に分けられる。そして、それらのうち＋
１次の回折光成分によって視野レンズ２６０付近に表示
物体の実像２７０が形成される。形成される表示物体の
実像２７０の大きさは、像形成に関与する回折光成分の
広がり角と空間光変調素子２５０から実像２７０までの
距離で決まる。空間光変調素子２５０を用いる系では、
高解像力のフィルムを用いる系と異なり回折光の広がり
角を大きくとることが難しい。そこで、この系では、空
間光変調素子２５０から像２７０までの距離を長くとる
ことによって像の大きさを確保する。＋１次となる回折
光の上下の広がり角ψv は、既に説明したように、空間
光変調素子の上下方向での変調周期の最小値をｐv 、使
用する光の波長をλとすると、 ψv ＝λ／ｐv で与えられる。この実施形態では、波長λ＝０．６３３
μｍの光を使い、変調周期の最小値ｐv ＝４０μｍの空
間光変調素子を使うので、＋１次の回折光の広がり角
は、ψv ＝０．０１５８（ｒａｄ）＝０．９０７（ｄｅ
ｇ）しかない。そこで、この実施形態では、例えば空間
光変調素子２５０から表示物体の実像２７０までの距離
Ｌを、５０００ｍｍとする。表示物体の実像２７０の高
さＷv は、 Ｗv ＝ψv Ｌ と書くことができるので、このとき、Ｗv ＝７９ｍｍを
確保することが可能になる。表示物体の実像２７０の幅
Ｗh も、同様に回折光の広がり角で決まるので、横方向
の変調周期の最小値が同じくｐ_h ＝４０μｍであれば、
同じ幅が確保できる。

【００４０】表示物体の実像２７０の形成に関与した光
は、空間光変調素子２５０から距離Ｌの位置、すなわ
ち、その実像２７０の近くに配置された視野レンズ２６
０によって、観察領域２９０へ導かれる。このとき、視
野レンズ２６０によって、空間光変調素子２５０の縮小
された実像２８０が形成されるようにしておく。この空
間光変調素子２５０の実像２８０付近の領域２９０に目
を置くことによって、表示物体の実像２７０の全体を観
察することができる。

【００４１】この表示光学系では、空間光変調素子２５
０の像を縮小投影することにより、大きな視野角を確保
することを可能にしている。像の大きさを縮小する系で
は光の広がり角が拡大されるので、空間光変調素子２５
０の実像２７０を視野レンズ２６０で縮小結像させるこ
とで、空間光変調素子での小さな回折角を拡大すること
ができる。すなわち、空間光変調素子２５０から表示物
体の像２７０を見込む角度（ψv ，ψh ）よりも、空間
光変調素子２５０の実像２８０から表示物体の像２７０
を見込む角度（φv ，φh ）の方を大きくすることが可
能になり、大きな視野角を確保することが可能になる。
以下に具体的な例を示す。

【００４２】視野レンズ２６０から空間光変調素子２５
０の実像２８０の位置までの距離をｌとすると、空間光
変調素子の投影の倍率ｍは、 ｍ＝ｌ／Ｌ と書くことができる。この実施形態では、１／１０の縮
小投影を用いることにし、ｍ＝１／１０とする。このと
き、ｌ＝５００ｍｍとなる。空間光変調素子の実像２８
０の位置から表示物体の像２７０を観察するものと仮定
すると、距離ｌは観察距離と等しくなるので、観察距離
５００ｍｍの位置に高さと幅がＷｖ＝Ｗh＝７９ｍｍの
像が見えることになる。このとき、縦横それぞれの視野
角φv ，φh は、 φv ＝Ｗv ／ｌ，φh ＝Ｗh ／ｌ より、φv ＝φh ＝０．１５８（ｒａｄ）＝９．０７
（ｄｅｇ）が得られる。縮小投影により、大きな視野角
が確保できていることがわかる。なお、この光学系で
は、実像を再生させるタイプのホログラムを空間光変調
素子２５０に表示させており、視野レンズ２６０は表示
物体の実像２７０の結像にはほとんど影響しないため、
視野レンズ２６０としてフレネルレンズ等の安価なレン
ズを使用することが可能である。フレネルレンズは大口
径のものも作りやすいので、これを用いることで更に大
きな像の表示も可能になる。また、この光学系では、前
述のように実像を再生させるタイプのホログラムを空間
光変調素子２５０に表示させているので、図１２の従来
のホログラフィ映画の光学系で表示像の結像に関与して
いる投影レンズ２５６に対応するレンズが必要無くな
り、このレンズの収差による表示像の歪み等の劣化がな
く、高画質の像を実現することが可能である。

【００４３】表示データ処理部１１０は、表示する物体
のデータ３００を受け取り、これを表示光学系１３０の
中の空間光変調素子２５０に渡すデータに変換する。図
３に本発明の実施形態に関わる３次元動画像表示装置の
表示データ処理部１１０での変調パターンデータの計算
手順の例を示す。

【００４４】表示データ処理部１１０は、まず、表示す
る物体のデータ３００を表示装置１００の外部から受け
取る（ステップ７１０）。表示する物体のデータ３００
としては、その物体を記録したホログラムの干渉縞パタ
ーンのデータ、あるいは、その物体の形状および照明光
のデータ等が利用できる。形状データの場合には、例え
ば、物体のある空間に座標系をもうけ、物体をその座標
系のｘｙｚの各軸方向でサンプリングし、サンプル点で
の光の透過率や輝度等のスカラー値で表したものを利用
することができる。また、表示物体を、空間の任意の位
置に分布する点の集まり、あるいは、それらの点を結ん
でできる線や面の集まりとして表示したもの等も利用す
ることができる。

【００４５】空間光変調素子２５０に渡すデータは、空
間光変調素子面での光の変調パターンのデータである。
変調パターンは、ホログラフィ映画等のフィルムを用い
るホログラムでフィルム上に記録される干渉縞パターン
に相当するものであり、そのデータは干渉縞パターンの
データから作ることができる。したがって、変調パター
ンのデータを得るには、干渉縞パターンのデータを作れ
ばよい。

【００４６】表示する物体のデータ３００として、その
物体を記録したホログラムの干渉縞パターンのデータが
与えられる場合には（ステップ７２０のＹ）、その干渉
縞が作られた撮影光学系のレイアウト等の条件が表示光
学系１３０のそれと一致しているか否かがそれら撮影光
学系および表示光学系の条件データを比較することなど
によって判断される（ステップ７６０）。両者の光学系
の条件が一致すれば、ステップ７３０における干渉縞パ
ターンデータの計算処理は行われず、受け取った干渉縞
データをもとに後で説明する空間光変調素子にあわせた
データ変換および変調パターンデータ出力処理（ステッ
プ７４０，７５０）だけが行われる。したがって、表示
データ変換部１１０での処理が非常に簡単になる。

【００４７】干渉縞が作られた光学系のレイアウト等の
条件が、表示光学系１３０のそれと一致していない場合
には、かえって複雑な処理が必要になる。ただし、表示
に必要なデータを得ることは可能である。まず、干渉縞
が作られた光学系の条件を用いて物体光の波面を計算し
（ステップ７７０）、そして、あらためて、表示光学系
１３０の条件を用いて干渉縞パターンを計算すればよい
（ステップ７３０）。

【００４８】一方、表示する物体のデータ３００とし
て、その物体の形状等のデータが与えられる場合には、
ステップ７３０にて、干渉縞パターンを計算で求める。
この計算方法については後述する。そして、この後、計
算された干渉縞データをもとに後で説明する空間光変調
素子にあわせたデータ変換および変調パターンデータ出
力処理（ステップ７４０，７５０）が行われる。

【００４９】図４に本実施形態の３次元動画像表示装置
のための干渉縞撮影系の構成例を示す。この系では、被
写体２７２で拡散反射された光を結像レンズ５１０を通
して撮像素子４７０に導き、参照光を重ねて干渉縞作
り、撮影する。光源２１０としてレーザを用いる。光源
２１０からの光は半透鏡２２２で２つに分けられ、一方
は、全反射鏡２２４と集光レンズ２３２で被写体２７２
に導かれ、被写体２７２を照明する光として用いられ
る。被写体２７２にあたった光は、被写体表面で拡散反
射され、結像レンズ５１０を通って撮像素子４７０に達
する。結像レンズ５１０は、被写体２７２の実像２７０
を撮像素子４７０の後方（図面上の右側）に作るために
用いられる。被写体の実像２７０の位置は、撮像素子４
７０と実像の距離が、表示光学系１３０の空間光変調素
子２５０と視野レンズ２６０の距離Ｌに等しくなるよう
に決める。被写体の結像倍率は、任意に決めて良いが、
等倍にすると結像時の像歪みが小さくなるため歪み補正
を省くことが可能になる場合がある。一方、拡大あるい
は縮小する設定にすると、被写体２７２の大きさと表示
する像の大きさとの関係をある程度自由に選ぶことが可
能になり、表示の自由度を高めることが可能になる。な
お、この場合には、光軸方向の倍率すなわち縦倍率と光
軸に直交する面内の倍率すなわち横倍率とが異なること
による像の歪みが生じるが、被写体２７２そのものの形
状や反射率などを予め変形させておく等の方法により、
歪みの補正を行なうことが可能である。

【００５０】また、表示光学系の視野レンズ２６０は縮
小結像するものであるので、この視野レンズ２６０の結
像倍率と、結像レンズ５１０による結像倍率は基本的に
一致させる必要はなく、互いに各種条件を考慮して自由
に決定すればよい。

【００５１】半透鏡２２２で分けられた光のもう一方
は、集光レンズ２３０と２４２を通り、さらに結像レン
ズ５１０を通って撮像素子４７０に照射される。この光
は参照光として用いられるので、本来は、集光レンズ２
４２で平行光にし、結像レンズ５１０を通さずに直接撮
像素子４７０に入射させるほうが望ましい。しかし、装
置寸法などの問題で撮像素子４７０と結像レンズ５１０
を離すことが難しい場合には、それら撮像素子４７０と
結像レンズ５１０を図示のように近接して配置し、結像
レンズ５１０を通った後の参照光が平行光となるよう
に、集光レンズ２４２で広がり角や波面収差の事前補正
を行ない、結像レンズ５１０を通して撮像素子４７０に
入射させることもできる。こうすることで、より小さな
光学系を用いることが可能になる。

【００５２】撮像素子４７０面には、被写体からの光と
光源から直接照射された光とによって干渉縞が形成され
る。これを撮像素子４７０で撮影することによって、表
示光学系１３０の空間光変調素子２５０に実像を表示さ
せるタイプのホログラムとして利用可能な干渉縞パター
ンをデータとして得ることができる。

【００５３】次に、表示光学系１３０の表示データ処理
部１１０によって行われる干渉縞パターンデータの計算
方法について説明する。空間光変調素子２５０面上での
物体光と参照光との干渉縞パターンのデータを計算によ
って求める方法は、大きく分けると２種類の方法が考え
られる。第１の方法は、前述の干渉縞撮影光学系（図
４）に基づいて計算を行う方法であり、第２の方法は表
示光学系１３０の構成のみを考慮して計算する方法であ
る。

【００５４】図５に第１の方法における変調パターンデ
ータの計算手順の例を示す。この方法では、まず、表示
物体の結像による歪みの事前補正処理（ステップ６１
０）と光変調素子２５０の像の縮小結像による歪みの事
前補正処理（ステップ６２０）の２種類の歪み補正を必
要に応じて行なう。

【００５５】表示物体の結像による歪みの事前処理（ス
テップ６１０）は、干渉縞の撮影光学系（図４）におい
て結像レンズ５１０で被写体２７２の像２７０を作る際
に生じる像２７０の歪みを補正するためのものである。
本発明では、結像レンズ５１０で結像された被写体の像
２７０が歪みの小さい像になるように、事前に被写体２
７２の形状を変形させたり、反射率等の属性を変化させ
ておくことで歪み補正を行なう。実際には、必要な補正
量に応じて表示物体の形状データを修正すると共に、像
の明るさにも変化が出ないように反射率等の照明データ
を補正する。光軸方向の倍率すなわち縦倍率と光軸に直
交する面内の倍率すなわち横倍率とが異なることによる
像の歪みや、奥行きのある物体を結像させた場合に生じ
る像の歪みを補正することが可能になる。

【００５６】空間光変調素子２５０の結像による歪みの
事前補正処理（ステップ６２０）は、表示光学系１３０
（図２）で、視野レンズ２６０で空間光変調素子２５０
の像２８０を作る際に生じる像２７０の歪みを補正する
ためのものである。本発明では、観察領域２９０から表
示物体の実像２７０を見た場合に、その像２７０が歪み
の小さい像になるように、前述の歪み補正に加えて更に
被写体２７２の形状を変形させたり、反射率等の属性を
変化させておく。被写体の結像系の倍率と、表示光学系
での空間光変調素子の結像倍率が異なる場合に生じる、
前の面の角等に隠れているはずの後ろの点が見えるよう
な表示像の歪みを補正することができる。具体的には、
隠れるはずの部分が本当に隠れる様に形状を変えたり、
隠れるはずの部分の反射率を０にして見えない様にすれ
ば良い。なお、２種類の歪み補正の順序は逆であっても
構わない。

【００５７】このように、干渉縞の撮影光学系での被写
体の結像倍率と表示光学系での空間光変調素子の結像倍
率との両者を考慮して表示の際の像の歪みが無くなるよ
うに補正を行なうことで、撮影光学系の倍率と表示光学
系の倍率の両者を任意に決めることが可能になる。これ
は、実在する物体を記録する従来のホログラフィ映画の
方法では困難であった。

【００５８】必要な歪み補正を終えたら、物体光の複素
振幅分布を求めて、干渉縞パターンを計算する。まず、
表示する物体に対して、光源からのコヒーレントな光を
適当な位置から照射する場合を想定し、物体表面および
内部で拡散反射され光変調素子面に達する光の複素振幅
分布を求める（ステップ６３０）。これに、結像レンズ
５１０による位相成分の変化を加えることにより（ステ
ップ６４０）、物体光の複素振幅分布が得られる。次
に、これに光源から直接空間光変調素子面に達する参照
光の複素振幅分布を加えて（ステップ６５０）、光の強
度分布を計算することにより（ステップ６６０）、干渉
縞パターンが得られる。

【００５９】図６に第２の方法における変調パターンデ
ータの計算手順の例を示す。この方法では、表示光学系
１３０そのものだけを考慮しての計算になるので第１の
方法で必要とされた歪み補正が必要ないというメリット
がある。表示光学系１３０の構成で説明した様に、本発
明では、再生光２４５をあてた場合に、視野レンズ２６
０付近に表示物体の実像２７０が再生されるようにす
る。そこで、物体光の複素振幅分布を計算する際には、
例えば、図１中の表示物体の実像２７０が再生される位
置に実際に物体を配置し適当な位置からコヒーレント光
で照明した場合を考え、この時に物体で拡散反射され観
察者の方向（図中の右手、２８０あるいは２９０の方
向）に向かうと考えられる光の波を、本来とは逆向きに
空間光変調素子２５０に向かって進ませた場合の空間光
変調素子２５０面での光の複素振幅分布を計算する。図
６では、この手順を物体付近での物体光の複素振幅計算
（ステップ６７０）と空間光変調素子位置での物体光の
複素振幅計算（ステップ６８０）と２つに分けて示した
が、前者を省いて、物体の形状データと照明光のデータ
から直接光変調素子面での物体光の複素振幅分布を求め
てもよい。こうして得られる物体光の複素振幅分布に再
生光２４５と同じ条件の参照光の複素振幅分布を加え強
度分布を求めることで（ステップ６５０，６６０）、光
変調に必要な干渉縞パターンのデータを求めることがで
きる。

【００６０】なお、物体光の計算の際に、視野レンズ２
６０による波面の変化の影響も考慮して計算を行なえ
ば、再生時に表示される像の視野レンズ２６０の影響に
よる歪みを低減することも可能である。

【００６１】また、干渉縞パターンのデータから空間光
変調素子２５０での変調パターンのデータを求めるに
は、空間光変調素子２５０の特性を考慮する。空間光変
調素子２５０として、ＴＮ型の液晶パネル等の光の強度
のみを変調可能な素子を用いる場合には、干渉縞パター
ンのデータに適当な係数掛けて透過率のデータとすれば
良い。また、位相変調だけが可能な素子を用いる場合に
は、干渉縞の光強度に適当な係数を掛けて位相変調の振
幅のデータとすれば良い。さらに、複素振幅変調が可能
な素子を用いる場合には、干渉縞パターンのデータから
物体光の複素振幅分布のデータを求め、適当な複素数の
係数を掛けて変調パターンデータとすれば良い。なお、
複素振幅変調が可能な素子を用いる場合で、変調パター
ンのデータを被写体のデータから直接計算で求める場合
には、干渉縞パターンまで計算せずに物体光の複素振幅
のみを計算で求め、これに適当な複素数の係数を掛けて
変調パターンのデータとすれば良い。変調パターンのデ
ータにする際に掛ける係数を最適化すれば、空間光変調
素子のダイナミックレンジを有効に使って変調を掛ける
ことも可能になる。例えば、空間光変調素子面内で変調
パターンに合わせて所定の面内分布を持たせることで、
ホログラムの回折効率を高めることが可能である。逆
に、位置に依存しない定数とすれば、処理を簡略化する
ことができる。

【００６２】次に、表示光学系１３０の第２の構成例を
説明する。図７はその平面図であり、また図８は側面図
である。ここでは、図１の空間光変調素子２５０とそれ
に照明光を照射するための光学系（２１０，２２０，２
３０，２４０）との組が２つ用意されており、左右両眼
で３次元動画像を観察できるようにしている。２つの空
間光変調素子２５０には、互いに異なる角度からの物体
データに対応する２種類の光変調パターンデータがそれ
ぞれ与えられる。２種類の光変調パターンデータは、例
えば、同一の被写体を回転させて右目と左目に対応する
２つの角度からの干渉縞パターンデータを図４の干渉縞
撮影光学系を用いて取り込むか、あるいは、ある被写体
に対する角度が異なる２つの形状データを用意すること
によって実現される。

【００６３】２つの空間光変調素子２５０それぞれから
の像再生に関与する回折光は、視野レンズ２６０の設定
位置近傍で重畳され、そこに二つの表示物体の実像が重
なって再生される。また、２つの空間光変調素子２５０
それぞれの実像２８０は、視野レンズ２６０によって図
示のように互いに異なる位置に縮小結像される。これら
２つの空間光変調素子の実像２８０の近傍の斜線で示す
視域にそれぞれ右目と左目を置くことにより、視野レン
ズ２６０の設定位置近傍の表示物体の実像全体を両眼で
観察することができる。空間光変調素子２５０の実像は
縮小結像されているので、視域は比較的小さな領域とな
るが、このように２組の光学系を用いることで両眼での
観察が可能となる。なお、光変調パターンデータの作成
については、２つの空間光変調素子２５０それぞれに対
応する各物体データに対して前述の方法を適用すればよ
い。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
空間光変調素子を用いるホログラフィックビデオ方式
で、空間光変調素子の解像度を上げずに大画面化と高画
質化を行なうことが可能になり、ホログラフィ映画にせ
まる画面サイズと画質をもった３次元動画像を表示する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る３次元動画像表示装
置の構成例を示す図。

【図２】同実施形態に係る３次元動画像表示装置の表示
光学系の第１の構成例を示す図。

【図３】同実施形態に係る３次元動画像表示装置の表示
データ処理部で行われる変調パターンデータの計算手順
の例を示すフローチャート。

【図４】同実施形態に係る３次元動画像表示装置のため
の干渉縞撮影系の構成例を示す図。

【図５】同実施形態に係る３次元動画像表示装置の表示
データ処理部で行われる干渉縞パターンデータの計算手
順の第１の例を示すフローチャート。

【図６】同実施形態に係る３次元動画像表示装置の表示
データ処理部で行われる干渉縞パターンデータの計算手
順の第２の例を示すフローチャート。

【図７】同実施形態に係る３次元動画像表示装置の表示
光学系の第２の構成を示す平面図。

【図８】同実施形態に係る３次元動画像表示装置の表示
光学系の第２の構成を示す側面面図。

【図９】液晶パネルを用いた従来の３次元動画像表示装
置の構成例を示す図。

【図１０】液晶パネルを用いた従来の３次元動画像表示
装置のためのホログラム撮影光学系の構成例を示す図。

【図１１】従来の投射型ホログラムによる３次元動画像
表示装置のためのホログラム撮影光学系の構成例を示す
図。

【図１２】従来の投射型ホログラムによる３次元動画像
表示装置の表示光学系の構成例を示す図。

【符号の説明】

２１０…光源 ２５０…空間光変調素子 ２７０…表示物体の実像（あるいは、被写体の実像） ２８０…空間光変調素子の実像 ２６０…視野レンズ ２７２…被写体 ５１０…結像レンズ ４７０…撮像素子 １３０…表示光学系 ２９０…観察領域 ２４５…再生光 １００…３次元動画像表示装置 １１０…表示データ処理部 １２０…光変調素子駆動部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示する物体像に対応する光変調パター
   ンデータが与えられ、それを基に光を変調する空間光変
   調素子と、 該空間光変調素子により変調された光が形成する前記表
   示物体の実像の位置付近に配置され、前記空間光変調素
   子の実像を縮小結像させる視野レンズとを具備すること
   を特徴とする３次元動画像表示装置。
2. 【請求項２】 被写体で拡散反射された光に参照光を重
   ねてできる干渉縞を撮影光学系によって記録して得られ
   る干渉縞パターンのデータ、または表示物体の形状を示
   すデータが表示データとして入力され、この表示データ
   を処理して前記空間光変調素子に与えるための光変調パ
   ターンデータを作成する表示データ処理手段をさらに具
   備することを特徴とする請求項１記載の３次元動画像表
   示装置。
3. 【請求項３】 表示する物体像に対応する光変調パター
   ンデータを用いて光を変調する第１および第２の空間光
   変調素子と、 前記第１の空間光変調素子により変調された光が形成す
   る前記表示物体の実像と前記第２の空間光変調素子によ
   り変調された光が形成する前記表示物体の実像との重複
   位置付近に配置され、前記第１および第２の空間光変調
   素子の実像をそれぞれ縮小結像させる視野レンズとを具
   備することを特徴とする３次元動画像表示装置。
4. 【請求項４】 コヒーレント光を発する光源と、この光
   源からの光を２つに分ける手段と、分けられた光の一方
   を被写体にあてる光学系と、被写体の実像を形成できる
   ように配置された結像レンズと、前記被写体からの光が
   該結像レンズを通過した後の位置に配置された撮像素子
   と、前記光源からの光を分ける手段によって分けられた
   他方の光を前記撮像素子に参照光として導く光学系とを
   具備する干渉縞パターンの撮影光学系を用い、前記撮像
   素子面上に形成される干渉縞パターンをデータとして取
   り込み、この干渉縞パターンを処理して３次元動画像表
   示装置の空間光変調素子に与える光変調パターンのデー
   タを作成することを特徴とする光変調パターンデータの
   作成方法。
5. 【請求項５】 前記結像レンズと前記撮像素子とを近接
   して配置し、前記撮像素子に参照光として入射される前
   記他方の光を前記結像レンズを通して前記撮像素子に導
   くように前記撮影光学系が構成されていることを特徴と
   する請求項４記載の光変調パターンデータの作成方法。
6. 【請求項６】 前記結像レンズによる被写体の像の結像
   の際に生じる歪みを、前記被写体の形状または反射率等
   の属性をあらかじめ変化させておくことによって補正す
   ることを特徴とする請求項４または５記載の光変調パタ
   ーンデータの作成方法。
7. 【請求項７】 前記光変調パターンデータは請求項１記
   載の３次元動画像表示装置に適用され、 前記結像レンズによる被写体の像の結像倍率と前記３次
   元動画像表示装置に設けられた視野レンズによる空間光
   変調素子の像の結像倍率とが互いに異なることを特徴と
   する請求項４乃至６のいずれか１項記載の光変調パター
   ンデータの作成方法。
8. 【請求項８】 前記結像レンズによる被写体の像の結像
   倍率と前記３次元動画像表示装置に設けられた視野レン
   ズによる空間光変調素子の像の結像倍率との違いによっ
   て生じる表示像の歪みを、前記被写体の形状や反射率等
   の属性をあらかじめ変化させておくことによって補正す
   ることを特徴とする請求項７記載の光変調パターンデー
   タの作成方法。
9. 【請求項９】 請求項１記載の３次元動画像表示装置の
   ための光変調パターンデータを作成する光変調パターン
   データ作成方法であって、 コヒーレント光を発する光源と、この光源からの光を２
   つに分ける手段と、分けられた光の一方を被写体にあて
   る光学系と、被写体の実像を形成できるように配置され
   た結像レンズと、該結像レンズを前記被写体からの光が
   通過した後の位置に配置された撮像素子と、前記光源か
   らの光を分ける手段によって分けられた他方の光を前記
   撮像素子に参照光として導く光学系とを具備する干渉縞
   パターンの撮影光学系を想定し、 表示物体の形状を示すデータを処理して、前記表示物体
   からの物体光が前記干渉縞パターンの撮影光学系内を伝
   播して撮像素子の素子面上に達する光の複素振幅を計算
   し、その計算結果を用いて前記撮像素子で取り込まれる
   干渉縞パターンのデータを算出し、この干渉縞パターン
   を処理して前記３次元動画像表示装置の空間光変調素子
   に与える光変調パターンのデータを作成することを特徴
   とする光変調パターンデータの作成方法。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の３次元動画像表示装置
    のための光変調パターンデータを作成する光変調パター
    ンデータ作成方法であって、 表示する物体の形状を表すデータと、その物体を照明す
    るコヒーレント照明光の照明条件のデータとを用い、表
    示する物体を前記３次元動画像表示装置の視野レンズ付
    近に配置し前記コヒーレント光で照明した場合に、物体
    で拡散反射され観察領域の方向に向かう光が逆に空間光
    変調素子に向かって進んだ場合の空間光変調素子面上で
    の光の複素振幅分布を計算によって求め、これに像の再
    生時に空間光変調素子の照明に用いる再生光の複素振幅
    分布を加えて、空間光変調素子面上での干渉縞パターン
    を計算し、 この干渉縞パターンから前記３次元動画像表示装置の空
    間光変調素子に与える光変調パターンデータを算出する
    ことを特徴とする光変調パターンデータの作成方法。。
11. 【請求項１１】 前記物体で拡散反射され観察領域の方
    向に向かう光が逆に空間光変調素子に向かって進んだ場
    合の空間光変調素子面上での光の複素振幅分布は、 表示する物体を３次元動画像表示装置の視野レンズ付近
    に配置してコヒーレント光で照明した場合に物体で拡散
    反射され観察領域の方向に向かう光の複素振幅分布を計
    算し、その光が逆に前記３次元動画像表示装置の空間光
    変調素子に向かって進んだ場合の空間光変調素子面上で
    の光の複素振幅分布を算出することによって求められる
    ことを特徴とする請求項１０記載の光変調パターンデー
    タの作成方法。
12. 【請求項１２】 表示する物体像に対応するの干渉縞パ
    ターンに対応する光変調パターンデータが与えられ、素
    子面上に前記表示物体の干渉縞パターンを再現する空間
    光変調素子と、 該空間光変調素子により変調された光が形成する前記表
    示物体の実像の位置付近に配置され、前記空間光変調素
    子の実像を縮小結像させる視野レンズと、 表示データを入力し、その表示データを前記光変調パタ
    ーンデータに変換する表示データ処理手段と、 この表示データ処理手段により得られた光変調パターン
    データを用いて前記空間光変調素子を駆動する光変調素
    子駆動手段とを具備し、 前記表示データ処理手段には、請求項４乃至８のいずれ
    か１項記載の光変調パターンデータの作成方法で撮像素
    子に取り込まれた干渉縞パターンデータが前記表示デー
    タとして入力され、前記表示データ処理手段は前記干渉
    縞パターンデータから光変調パターンデータを作成する
    ことを特徴とする３次元動画像表示装置。
13. 【請求項１３】 表示物体の干渉縞パターンに対応する
    光変調パターンデータが与えられ、素子面上に前記表示
    物体の干渉縞パターンを再現する空間光変調素子と、 該空間光変調素子により変調された光が形成する前記表
    示物体の実像の位置付近に配置され、前記空間光変調素
    子の実像を縮小結像させる視野レンズと、 表示データを入力し、その表示データを前記光変調パタ
    ーンデータに変換する表示データ処理手段と、 この表示データ処理手段により得られた光変調パターン
    データを用いて前記空間光変調素子を駆動する光変調素
    子駆動手段とを具備し、 前記表示データ処理手段は、請求項９乃至１１のいずれ
    か１項記載の光変調パターンデータの作成方法を用いて
    前記光変調パターンデータを作成することを特徴とする
    ３次元動画像表示装置。