(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の基板に沿ってホログラム記録媒体が形成され、指向性を有する画像光を前記ホログラム記録媒体に入射させることにより画像を投影するための投影画像生成部と、
前記投影画像生成部に画像投影用の前記画像光を入射させながら、前記投影画像生成部を前記基板上の面に沿って、当該面上の所定点を回転中心として回転駆動する駆動部とを備え、
前記投影画像生成部の前記ホログラム記録媒体には、前記所定点に対応する位置を回転中心として回転駆動されると同時に参照光及び物体光としてレーザ光から生成された２つの平行光を前記ホログラム記録媒体への入射角を略同一に保った状態で同時に入射させることにより、前記所定点に対応する位置を含む所定範囲に多重或いは分割して形成される形態の複数のホログラムが予め記録されている、
ことを特徴とする立体画像投影装置。
【請求項２】
前記投影画像生成部の前記ホログラム記録媒体は、前記所定点に対応する位置を回転中心として回転駆動されると同時に、互いに重なる前記所定範囲に前記参照光及び前記物体光が入射されることにより形成される形態の複数のホログラムが多重して予め記録されている、
ことを特徴とする請求項１記載の立体画像投影装置。
【請求項３】
前記投影画像生成部の前記ホログラム記録媒体は、前記所定点に対応する位置を回転中心として回転駆動されると同時に、前記所定範囲が周期的に分割された範囲に、前記回転駆動による回転角度に同期して前記参照光及び前記物体光が入射されることにより形成される形態の複数のホログラムが、分割されて予め記録されている、
ことを特徴とする請求項１記載の立体画像投影装置。
【請求項４】
前記ホログラム記録媒体は、前記基板上に積層された複数のホログラムシート材を含み、
前記複数のホログラムは、それぞれ前記複数のホログラムシート材に記録されている、
ことを特徴とする請求項２記載の立体画像投影装置。
【請求項５】
前記投影画像生成部には、前記駆動部によって回転駆動されながら、前記基板上の前記所定範囲に向けて、前記基板上の面に対して前記ホログラム記録時の前記参照光及び物体光の前記入射角に対応する角度で前記画像光が入射される、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の立体画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から指向性を有する画像光を入射させることにより立体画像を投影する立体画像投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、リアリティの高い画像を表示させるために、空間に物体の３次元画像を表示させる画像表示システムが盛んに開発されている。このようなシステムの例としては、指向性画像の各画素を並べ替えることによって合成画像を生成して、その合成画像を液晶ディスプレイ及びレンチキュラーシートによって表示させることによって立体画像を生成する立体画像表示装置や、複数の画像生成手段によって生成された画像を反射機構を有する表示部に投影することによって立体画像を表示させる立体画像表示装置等が知られている（下記特許文献１及び下記特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７６３４号公報
【特許文献２】特開平９−１９７５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の装置では、ディスプレイ上に複数の指向性を有する画素が並べられているため、観察者の位置の変化に応じた立体画像を表示させようとすると立体画像の解像度が低下する傾向にある。また、特許文献２に記載の装置では、立体画像を観察する観察者の位置に応じて立体画像を再現するためには、予め多くの画像生成手段を準備する必要があるためシステム規模が大型化するという問題もあった。【０００５】
そこで、本発明はかかる課題に鑑みて為されたものであり、観察者の位置の変化に応じて再現性の高い立体画像を表示するとともに、システムの小型化を容易に実現する立体画像投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の立体画像投影装置は、平板状の基板に沿ってホログラム記録媒体が形成され、指向性を有する画像光をホログラム記録媒体に入射させることにより画像光を投影するための投影画像生成部と、投影画像生成部を基板上の面に沿って、当該面上の所定点を回転中心として回転駆動する駆動部とを備え、投影画像生成部のホログラム記録媒体には、所定点に対応する位置を含む所定範囲に、参照光及び物体光として２つのレーザ光をホログラム記録媒体への入射角を略同一に保った状態で同時に入射させることにより形成される形態のホログラムが予め記録されていることを特徴とする。【０００７】
このような立体画像投影装置によれば、投影画像生成部には、参照光及び物体光を略同一の入射角で入射させることにより、回転中心である所定点を含む平板状の基板に沿った所定範囲に予めホログラムが記録されているので、その投影画像生成部をその所定点を中心として回転させながら、その投影画像生成部に向けて指向性を有する画像光が入射されることにより、画像光がホログラムを透過することにより生成される画像の投影方向が空間的に連続的にシフトされる。これにより、観察者の位置が変化しても再現性の高い立体画像を表示させることができるとともに、システム規模も容易に小型化することができる。さらに、参照光及び物体光を同一の入射角で入射させて形成される形態のホログラムを記録することで、投影画像生成部を回転させる際の画像の時間的な連続性を向上させることもできる。【０００８】
投影画像生成部の記録媒体は、所定点に対応する位置を回転中心として回転駆動されると同時に、所定範囲に参照光及び物体光が入射されることにより形成される形態の複数のホログラムが多重して予め記録されている、ことが好ましい。この場合、投影画像生成部を回転させる際に複数のホログラムに画像光を透過させることができ、投影画像の空間的および時間的な連続性を容易に向上させることができる。【０００９】
また、投影画像生成部のホログラム記録媒体は、所定点に対応する位置を回転中心として回転駆動されると同時に、所定範囲が周期的に分割された範囲に、回転駆動による回転角度に同期して参照光及び物体光が入射されることにより形成される形態の複数のホログラムが、分割されて予め記録されている、ことも好ましい。この場合、投影画像生成部を回転させる際に複数のホログラムに画像光を透過させることができ、投影画像の空間的および時間的な連続性を容易に向上させることができる。さらには、ホログラム記録媒体の構成を単純化することができる。【００１０】
また、ホログラム記録媒体は、基板上に積層された複数のホログラムシート材を含み、複数のホログラムは、それぞれ複数のホログラムシート材に記録されている、ことも好ましい。かかるホログラム記録媒体を有すれば、各ホログラムを透過する画像光の回折効率を向上させることができ、観察者に対して画像ぼけの少ない明るい立体画像を表示させることができる。【００１１】
さらに、投影画像生成部には、駆動部によって回転駆動されながら、基板上の所定範囲に向けて、基板上の面に対してホログラム記録時の参照光及び物体光の入射角に対応する角度で画像光が入射される、ことも好ましい。かかる構成を採れば、ホログラム記録媒体に対する画像光の入射方向と、参照光及び物体光の入射方向がほぼ一致するので、各ホログラムを透過する画像光の回折効率を向上させることができ、所定の方向に対して画像ぼけの少ない明るい立体画像を表示させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、観察者の位置の変化に応じて再現性の高い立体画像を表示するとともに、システムの小型化を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好適な一実施形態である立体画像投影装置１の斜視図である。
【図２】図１の投影画像生成用ディスクの平面図及び側面図である。
【図３】図２のホログラムの記録に用いられるホログラム記録システムの概略構成図である。
【図４】図２の投影画像生成用ディスクに対する画像光の入射方向、及び画像の投影方向を示す図である。
【図５】図２の投影画像生成用ディスクに対する画像光の入射方向、及び画像の投影方向を示す図である。
【図６】図２のホログラムを回転させた場合の画像照射方向の水平方向に沿ったシフト角に対する回折効率の実測値及び理論値を示すグラフである。
【図７】図２の投影画像生成用ディスクの回転角に対する画像照射方向の回折効率の測定値との関係を示すグラフである。
【図８】図１の立体画像投影装置による立体画像の投影イメージを示す正面図である。
【図９】本発明の変形例に係る投影画像生成用ディスクの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明による立体画像投影装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の好適な一実施形態である立体画像投影装置１の斜視図である。この立体画像投影装置１は、外部から入射された指向性を有する画像光を透過させて立体画像を投影するための装置であり、台座２上に固定された回転駆動部３と、回転駆動部３に支持された投影画像生成用ディスク（投影画像生成部）４とを備えている。
【００１６】
回転駆動部３は、台座２の設置面２ａに対して中心軸Ａ１がほほ平行になるように配置された外筒部５及び内筒部６を有し、この内筒部６は、外筒部５の内面に沿って回転可能に取り付けられている。この回転駆動部３には、外部からの電力の供給により、内筒部６をその中心軸Ａ１の周りを所望の角速度で回転させるための図示しない回転駆動機構が内蔵されている。このような回転駆動機構は、電気モータ、及びベルトドライブ、ギア等により実現することができる。
【００１７】
また、内筒部６の内側の中心部には中心軸Ａ１に対してほぼ垂直な矩形状の開口部７が設けられ、さらに、内筒部６の内側の中心軸Ａ１上には、その開口部７を覆うように円板状の投影画像生成用ディスク４が支持されている。この投影画像生成用ディスク４は、内筒部６の中心軸Ａ１がその表面の中心を垂直な方向に貫くように配置されている。
【００１８】
図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、投影画像生成用ディスク４の平面図及び側面図である。同図に示すように、投影画像生成用ディスク４は、円板状の２つの光透過性のガラス基板８ａ，８ｂの間に、ガラス基板８ａ，８ｂと同一形状を有する３層のホログラムシート（ホログラム記録媒体）９ａ，９ｂ，９ｃが積層されて接合された構造を有している。すなわち、ホログラムシート９ａ，９ｂ，９ｃは、ガラス基板８ａ，８ｂの内面１０ａ，１０ｂに沿って接合されている。このホログラムシート９ａ，９ｂ，９ｃの材料としては、例えばフォトポリマーが使用される。なお、ガラス基板８ａ，８ｂ及び、ホログラムシート９ａ，９ｂ，９ｃの厚さとしては、特定の値には限定されないが、例えば、それぞれ１．２ｍｍ及び０．００３〜０．４ｍｍに設定される。また、ホログラムシート９ａ，９ｂ，９ｃの層数も１層以上であれば３層には限定されないが、再生画像の空間的および時間的な連続性や明瞭性の点では３層が好適である。さらに、ホログラムシート９ａ，９ｂ，９ｃの中心部には、それぞれ、後述する形成方法によって円形状のホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃが予め記録されている。このような構成により、投影画像生成用ディスク４が回転駆動部３にセットされると、回転駆動部３の回転駆動により、投影画像生成用ディスク４は、ホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃの形成エリア内に位置する中心点Ｃ１を回転中心として、ガラス基板８ａの表面に沿って回転される。
【００１９】
次に、投影画像生成用ディスク４のホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃの記録方法について説明する。
【００２０】
図３は、ホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃの記録に用いられるホログラム記録システム１０１の概略構成図である。ホログラム記録システム１０１においては、レーザ光源１０２から５３２ｎｍ等の所定波長のレーザ光Ｌ１が出射され、そのレーザ光Ｌ１はシャッタ１０３を通過した後に、レーザ光Ｌ１の光軸を中心に回転する１／２波長板１０４を透過する。そして、偏光方向が様々な角度に変更されたレーザ光Ｌ１が偏光ビームスプリッタ１０５に入射することにより、レーザ光Ｌ１からＰ波成分の平行光Ｌ２及びＳ波成分の平行光Ｌ３が、互いにほぼ垂直な光路に向けて２分割される。
【００２１】
このようにして生成された平行光Ｌ２は、水平面に沿ってスライドするＸ軸ステージ１０６Ａ及び水平面に沿って回転する回転ステージ１０７Ａ上に載置されたミラー１０８によって反射されることにより、所定位置に水平面に垂直になるように配置された投影画像生成用ディスク４に向けて、水平面に沿った所望の角度で入射される。これに対して、平行光Ｌ３は、平行光Ｌ３の光軸を中心に回転する１／２波長板１０９を透過した後に、ミラー１１０によって反射されることにより、偏光方向が変化された後に、所定位置に配置された投影画像生成用ディスク４に向けて入射される。このミラー１１０は、水平面に沿ってスライドするＸ軸ステージ１０６Ｂ及び水平面に沿って回転する回転ステージ１０７Ｂ上に載置されている。ここで、投影画像生成用ディスク４に入射する平行光Ｌ３は、ホログラム記録用の参照光として、平行光Ｌ２は、ホログラム記録用の物体光として利用される。
【００２２】
このようなホログラム記録システム１０１によってホログラムを記録する際には、まず、ホログラムシート９ａのみが接合された状態の投影画像生成用ディスク４を、回転駆動部３に取り付けた状態で設置する。そして、投影画像生成用ディスク４の中心点Ｃ１が平行光Ｌ２の光軸上にほぼ位置し、かつ、ガラス基板８ａの表面に対して平行光Ｌ２の光軸が角度θ１ほど傾くようにＸステージ１０６Ａ及び回転ステージ１０７Ａが制御される。同様に、中心点Ｃ１が平行光Ｌ３の光軸上にほぼ位置し、かつ、ガラス基板８ａの表面に対して平行光Ｌ３の光軸が、平行光Ｌ２に対して反対側にほぼ同一角度θ１で傾くようにＸステージ１０６Ｂ及び回転ステージ１０７Ｂが制御される。例えば、この傾斜角度θ１は２２．５度に設定される。この状態で、レーザ光Ｌ１を所定強度（例えば、２ｍＷ〜７ｍＷ）で出射させてシャッタ１０３を開くことによって、投影画像生成用ディスク４に所定時間（例えば、２０秒〜３０秒）平行光Ｌ２及び平行光Ｌ３を同時に入射させる。このようにして、ホログラムシート９ａの中心にホログラム１１ａが記録される。
【００２３】
その後、ホログラムシート９ａの上にホログラムシート９ｂを積層した状態の投影画像生成用ディスク４を設置する。そして、ホログラム１１ａ記録時の状態から投影画像生成用ディスク４を回転駆動部３によって１２０度だけ回転させた後、シャッタ１０３を開くことによって投影画像生成用ディスク４に所定時間だけ平行光Ｌ２及び平行光Ｌ３を同時に入射させる。このようにして、ホログラムシート９ａ上のホログラムシート９ｂの中心にホログラム１１ｂが記録される。同様にして、ホログラムシート９ａ，９ｂの上にホログラムシート９ｃを積層した状態の投影画像生成用ディスク４を設置し、投影画像生成用ディスク４をさらに１２０度だけ回転させた後、シャッタ１０３を開くことによって、ホログラムシート９ａ，９ｂ上のホログラムシート９ｃの中心にホログラム１１ｃが記録される。以上の操作により、投影画像生成用ディスク４の中心部には、１２０度の角度間隔で角度多重された３層のホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、参照光及び物体光のホログラムシート９ａ，９ｂ，９ｃへの入射角θ１が互いにほぼ同一に保った状態で記録される。
【００２４】
図４及び図５には、上述の方法で作製された投影画像生成用ディスク４のホログラム１１ａに外部から画像光Ｇ１を入射した場合に、投影画像生成用ディスク４の反対側に再生される画像の照射方向について示している。図４及び図５には、投影画像生成用ディスク４の中心軸に沿ってＺ軸を、ガラス基板８ａの表面に沿って水平方向及び垂直方向にＸ軸及びＹ軸を取っている。図４に示すように、画像光Ｇ１がホログラム１１ａを記録した際の平行光Ｌ３の入射方向と同一の方向から、すなわち、ＹＺ平面に沿ってＺ軸に対して角度θ１の方向から入射された場合は、画像の投影方向は、ホログラム１１ａを記録時の平行光Ｌ２の入射方向と対応して、ＹＺ平面に沿ってＺ軸に対して角度θ１だけ傾いた方向となる。
【００２５】
一方、ホログラム１１ａをＺ軸を中心に時計回りに回転させることを想定した場合における図４の状態に至る直前には、図５（ａ）に示すような状態になる。ここでは、画像の投影方向はＹＺ平面に沿った方向から＋Ｘ軸方向にずれた方向になる。これに対して、図４に示す状態の直後には図５（ｂ）に示すような状態になり、画像の投影方向はＹＺ平面に沿った方向から−Ｘ軸方向にずれた方向になる。これは、ホログラム１１ａ上に形成される回折格子が回転して光の回折方向もその回折格子の回転に伴って変化するためである。
【００２６】
このような現象を利用して、ホログラム１１ａをガラス基板８ａの表面に沿って所定角度範囲で回転させながら画像光をその表面に対する入射角をθ１で入射させれば、生成される画像の照射方向を一方向にシフトさせることができる。図６は、１つのホログラム１１ａを回転させた場合の画像照射方向の水平方向に沿ったシフト角に対する回折効率の実測値及び理論値を示すグラフである。このように、水平方向のシフト角が−１０度から＋１０度の範囲で約９０％の高い回折効率が維持されている。
【００２７】
次に、３つのホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃが１２０度の角度間隔で多重記録された投影画像生成用ディスク４を有する立体画像投影装置１の動作について説明する。投影画像生成用ディスク４を回転駆動させて１回転させる間には、図５（ａ）、図４、及び図５（ｂ）に示したような状態が順番に１回現れ、画像の照射方向が一方向にシフトされる。また、投影画像生成用ディスク４を１回転させる間には、図４に示した状態から１８０度回転した状態も１回現れる。この場合は、画像光Ｇ１の入射方向がホログラム１１ａの記録時のレーザ光Ｌ２の入射方向と同一の方向となり、画像の投影方向が、ホログラム１１ａを記録時の平行光Ｌ３の入射方向と対応して、ＹＺ平面に沿ってＺ軸に対して角度θ１だけ傾いた方向、すなわち、図４に示した方向と同じ方向となる。このことから、投影画像生成用ディスク４を１回転させる間に、図５（ａ）、図４、及び図５（ｂ）に示したような状態から１８０度回転した状態も１回ずつ現れるので、ホログラム１１ａに関しては画像の照射方向が計２回一方向にシフトされる。さらに、３つのホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃが多重されていることを考慮すると、投影画像生成用ディスク４を１回転させる間に、３つのホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって断続的に画像の投影方向がシフトされ、合計で６回シフトされることがわかる。
【００２８】
図７には、投影画像生成用ディスク４の回転角に対する画像投影方向の回折効率の測定値との関係を示すグラフである。この結果から、１回転させる間に３つのホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって６回の画像が連続的に投影されることがわかり、その時の回折効率も各回で約２０度のシフト範囲にわたって８０％程度が確保されていることもわかる。
【００２９】
上述した構成の立体画像投影装置１には、内筒部６の中心軸Ａ１に対して所定角度θ１傾いた方向から外部のプロジェクタ装置２０から指向性を有する画像光Ｇ１が入射される（図８参照）。そうすると、３つのホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる画像のシフトタイミングに同期させて画像光Ｇ１を入射させることにより、投影画像生成用ディスク４からの出射方向が一方向に沿って変化しながら、画像光Ｇ０１，Ｇ０２，Ｇ０３，…，Ｇ０ｎが時系列に投影される。また、投影画像生成用ディスク４を連続して回転させて画像光Ｇ１を入射させれば、画像光Ｇ０１，Ｇ０２，Ｇ０３，…，Ｇ０ｎを繰り返し投影することができる。その結果、投影画像生成用ディスク４の前面に所定の立体画像を浮かび上がらせることができる。
【００３０】
ここで、プロジェクタ装置２０としては、動画像が反映された画像光Ｇ１を連続的に照射することができるデバイスであり、例えば、テキサスインスツルメンツ社製のデジタルマイクロミラーデバイスを内蔵するプロジェクタが用いられる。
【００３１】
以上説明した立体画像投影装置１によれば、投影画像生成用ディスク４には、参照光及び物体光を略同一の入射角θ１で入射させることにより、回転中心である中心点Ｃ１を含むガラス基板８ａ，８ｂの内面１０ａ，１０ｂに沿った所定範囲に予めホログラム１１ａ，１１ｂ、１１ｃが記録されているので、その投影画像生成用ディスク４をその中心点Ｃ１を中心として回転させながら、その投影画像生成用ディスク４に向けて指向性を有する画像光が入射されることにより、画像光がホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃを透過することにより生成される画像の投影方向が空間的に連続的にシフトされる。これにより、観察者の位置が変化しても再現性の高い立体画像を表示させることができるとともに、システム規模も容易に小型化することができる。さらに、参照光及び物体光を同一の入射角θ１で入射させて形成される形態のホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃを記録することで投影画像生成用ディスク４を１回転させる間に画像投影方向を６回シフトさせることができるので、投影画像生成用ディスク４を回転させる際の画像の空間的および時間的な連続性を向上させることもできる。
【００３２】
また、投影画像生成用ディスク４の複数のホログラムシート９ａ，９ｂ，９ｃには、それぞれ、複数のホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃが多重して予め記録されているので、投影画像生成用ディスク４を回転させる際に複数のホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃに画像光を透過させることができ、投影画像の空間的および時間的な連続性を容易に向上させることができる。また、ホログラムシート９ａ，９ｂ，９ｃのそれぞれに記録することで各ホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃを透過する画像光の回折効率を向上させることができ、観察者に対して画像ぼけの少ない明るい立体画像を表示させることができる。
【００３３】
さらに、投影画像生成用ディスク４には、投影画像生成用ディスク４に対してホログラム記録時の参照光及び物体光の入射角に対応する角度θ１で画像光が入射されるので、各ホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃを透過する画像光の回折効率を向上させることができ、所定の方向に対して画像ぼけの少ない明るい立体画像を表示させることができる。
【００３４】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、各ホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃを記録する際の平行光Ｌ３及び平行光Ｌ２の入射角度θ１は、必ずしも互いに等しく設定される必要はなく、異なる角度であってもよいし、各ホログラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃは記録の際に投影画像生成用ディスク４の角度を変更しないで多重記録されていてもよい。例えば、カラーの立体画像を表示させるためのホログラムを記録する場合には、緑色光領域（５３２ｎｍ）のレーザ光Ｌ１のみを使用して、ホログラム１１ａを記録する際の入射角度θ１＝１０度、ホログラム１１ｂを記録する際の入射角度θ１＝８．３５２度、及びホログラム１１ｃを記録する際の入射角度θ１＝１３．３４８度として記録する。この場合は、ホログラム１１ａによって画像光Ｇ１の緑色光領域を画像として投影させ、ホログラム１１ｂによって画像光Ｇ１の赤色光領域を画像として投影させ、ホログラム１１ｃによって画像光Ｇ１の青色光領域を画像として投影させるように、プロジェクタ装置２０によるカラー画像光の投影タイミングと投影画像生成用ディスク４の回転とを同期させる。そうすれば、それぞれのホログラム１１ｂ，１１ａ，１１ｃによって画像光Ｇ１のＲＧＢの各色成分の光を、入射角度θ１に沿って入射しても、同一の回折角で分離して投影させながら一方向にシフトさせることができる。その結果、観察者に対して画像ぼけや色滲みの少ないカラーの立体画像を表示させることができる。さらに、このように入射角度を異ならせてホログラムを記録する際には、投影画像生成用ディスク４を回転しないで固定したままで多重記録してもよい。
【００３５】
また、投影画像生成用ディスク４の構成としては、複数層のホログラムシートを積層したものに限定されるものではなく、１層のホログラムシートに微細化された複数のホログラムを分割して記録されたものを用いてもよい。図９には、本発明の変形例に係る投影画像生成用ディスク２０４の構成を示している。同図に示す投影画像生成用ディスク２０４の中心点Ｃ１を中心とした所定範囲には、３種類のホログラム２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃが分割されて予め記録されている。これらのホログラム２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、互いに所定範囲上に均等に分布するように周期的に分割された領域に形成されており、例えば、六角形状の分割領域に一直線上に沿ってホログラム２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃがこの順で周期的に並ぶように形成されている。
【００３６】
図９のような投影画像生成用ディスク２０４の生成は、図３に示したホログラム記録システム１０１を用いて行われ、中心点Ｃ１を回転中心として回転駆動させながら、上記のように分割されたディスク２０４上の範囲にその回転駆動の角度に同期して平行光Ｌ２及び平行光Ｌ３を同時入射させることによってホログラム２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃが記録される。詳細には、投影画像生成用ディスク２０４の前面に所望の分割領域にのみレーザ光を透過させる光学マスクを配置した状態で、平行光Ｌ２及び平行光Ｌ３を同時入射させることによってホログラム２１１ａを記録する。その後、投影画像生成用ディスク２０４を１２０度回転させてから同一の方法でホログラム２１１ｂを記録した後に、投影画像生成用ディスク２０４をさらに１２０度回転させてから同一の方法でホログラム２１１ｃを記録する。このようにすれば、互いに１２０度干渉縞が回転されたホログラム２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃを分割して生成することができる。
【００３７】
このような投影画像生成用ディスク２０４を用いれば、ホログラム２１１ａによって画像光Ｇ１の緑色光領域を画像として投影させ、ホログラム２１１ｂによって画像光Ｇ１の赤色光領域を画像として投影させ、ホログラム２１１ｃによって画像光Ｇ１の青色光領域を画像として投影させるように、プロジェクタ装置２０によるカラー画像の各色光領域の画像光Ｇ１の投影タイミングと投影画像生成用ディスク２０４の回転とを同期させる。そうすれば、それぞれのホログラム２１１ｂ，２１１ａ，２１１ｃによって画像光Ｇ１のＲＧＢの各色成分の光を分離して投影させながら一方向にシフトさせることができる。その結果、観察者に対して画像ぼけや色滲みの少ないカラーの立体画像を表示させることができる。さらには、ホログラム記録媒体の構成を単純化することができる。
【００３８】
また、投影画像生成用ディスク４に作製されるホログラムとしては、参照光と物体光の干渉による直接的な形成に限定されるものではなく、参照光及び物体光を同一の入射角で入射させて形成される干渉縞の形態を再現したホログラムでも良く、例えば、電子線描画装置等による微細加工プロセスを用いたアスペクト比の高い回折格子で形成したホログラムを用いてもよい。このようなホログラムが形成されたシート材としては、正弦波格子が所定の格子周波数で形成された透過型回折格子フィルム（例えば、エドモンド・オプティクス社製１０００ＬＰＭシート）を用いることができる。また、投影画像生成用ディスク４に作製されるホログラムとしては、透過型のものに限定されるものではなく、反射型ホログラムを用いてもよい。
【００３９】
またさらに、投影画像生成用ディスク４を構成する材料としては、ガラス以外にもプラスチック等の樹脂材料を用いてもよいし、ホログラム記録材料のみで構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、外部から指向性を有する画像光を入射させることにより立体画像を投影する立体画像投影装置を使用用途とし、観察者の位置の変化に応じて再現性の高い立体画像を表示するとともに、システムの小型化を容易に実現することのできるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１…立体画像投影装置、３…回転駆動部、４，２０４…投影画像生成用ディスク（投影画像生成部）、８ａ，８ｂ…ガラス基板、９ａ，９ｂ，９ｃ…ホログラムシート（ホログラム記録媒体）、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ…ホログラム、Ｃ１…中心点、Ｇ１…画像光、Ｌ２…レーザ光（物体光）、Ｌ３…平行光（参照光）、θ１…入射角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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