(57)【要約】【課題】  生成されるホログラムに含まれる位相情報と、ホログラムを照明する照明光学系および／またはホログラムからの再生光を変換する再生光学系の光学素子の光学特性とを組み合わせ、表示する像に現れると考えられる収差を効率よく補正することによって、高画質な立体映像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  立体映像表示装置１００は、光源１０１と、照明光学系１０２、再生光学系１０３と、ホログラム表示手段１０４とホログラムを生成する画像生成手段１０５とを有し、照明光学系および／または再生光学系に少なくともひとつの光学素子を有し、光学素子は、鮮明で良好な立体映像を表示するための収差低減能力を有しており、立体映像表示装置としては第１の収差補正手段となる。【選択図】  図１
2006301020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、計算機によって任意のホログラムを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段によってホログラムを表示するホログラム表示手段と、前記光源からの光を変換し、ホログラム表示手段に入射する照明光学系と、前記ホログラムにより発生した再生光を変換する再生光学系とを有し、前記再生光によって立体映像を表示する立体映像表示装置において、
前記照明光学系および／または再生光学系に少なくともひとつの光学素子を備え、
前記光学素子は、立体映像を表示するための収差を低減するように光線を変換する収差低減能力を有し、
前記画像生成手段は、予め任意の位相情報を付加し、収差を補正することを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項２】
光源と、計算機によって任意のホログラムを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段によってホログラムを表示するホログラム表示手段と、前記光源からの光を変換し、ホログラム表示手段に入射する照明光学系と、前記ホログラムにより発生した再生光を変換する再生光学系とを有し、前記再生光によって立体映像を表示する立体映像表示装置において、
前記照明光学系および／または再生光学系に少なくともひとつの光学素子を備え、
前記画像形成手段は、付加する付加情報を調整する調整手段を有することを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項３】
光源と、計算機によって任意のホログラムを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段によってホログラムを表示するホログラム表示手段と、前記光源からの光を変換し、ホログラム表示手段に入射する照明光学系と、前記ホログラムにより発生した再生光を変換する再生光学系とを有し、前記再生光によって立体映像を表示する立体映像表示装置において、
前記照明光学系および／または再生光学系に少なくともひとつの光学素子と、
前記再生光を検知する検知手段とを有し、
前記画像生成手段は、前記検知手段によって検知した再生光の情報に位相情報を付加することを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項４】
前記光源は、複数の波長の光源であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の立体映像表示装置。
【請求項５】
前記光源を含む複数の光源光学系を有し、該光源光学系からの出射光束のそれぞれのなす角θが下記式（１）に示す範囲であることを特徴とする請求項４記載の立体映像表示装置。
０．１°≦｜θ｜＜５°・・・（１）
【請求項６】
前記光源は、白色光源であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の立体映像表示装置。
【請求項７】
前記光学素子は、少なくとも１つが下記式（２）で定義される形状を少なくとも一面に有する透過部材であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の立体映像表示装置。
【数１】
2006301020.tif 000007
（Ｋ：非球面係数、Ａ４：４次の非球面係数、Ａ６：６次の非球面係数、Ａ８：８次の非球面係数、Ａ１０：１０次の非球面係数、Ｃ：近軸曲率、Ｙ：光軸からの高さ）
【請求項８】
前記光学素子は、少なくとも１つが上記式（２）で定義される形状を少なくとも一面に有する反射部材であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の立体映像表示装置。
【請求項９】
前記光学素子は、下記式（３）、（４）、（５）で定義される形状を少なくとも一面に有する透過部材であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の立体映像表示装置。
【数２】
2006301020.tif 000008
（ＹとＺは、光軸を原点とする互いに直交するＹ軸とＺ軸上の座標、ＫＳＯ：光軸上のＺ方向の円錐定数、ＣＳＯ：光軸上のＺ方向の曲率）
【請求項１０】
前記光学素子は、少なくとも１つに上記式（３）、（４）、（５）で定義される形状を少なくとも一面に有する反射部材であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の立体映像表示装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の立体映像表示装置を備えたことを特徴とする通話装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の立体映像表示装置を備えたことを特徴とする輸送用移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体表示装置に関し、特に、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）に照明光を入射させ、ＣＧＨによって発生した再生光によって立体映像を表示する立体映像表示装置とそれを備えた通話装置ならびに輸送用移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィックディスプレイは、通常の２次元ディスプレイまたは他の多くのタイプの立体ディスプレイでは得られない奥行きの刺激を提供するものであり、現実感のある立体画像を生成する潜在的に最良の手段とみなすことができる。遠近調節の奥行きの刺激は、例えば、観察者の目が異なる距離のそれぞれに焦点を合わせるときに脳が受け取る刺激であり、距離にして約３ｍまでが重要である。
【０００３】
これは、実際の対象物を見るときに使われる刺激になるが、現在利用可能な立体表示技術のうちでは、目がその遠近調節能力を使うことができる立体画像を提供するのは、真のホログラムだけである。コンピュータが保持するデータから画像を生成できるように、再構成可能なホログラムを電子的に生成できることが望ましい。
【０００４】
これにより、通常は画像生成に伴う時間と費用がかかるステップを経る必要がなく、実在する物体または実在しない物体のホログラフィ画像を生成する柔軟性が得られる。ホログラムは光の回折を利用するため、可視光波長と数倍〜数十倍程度という非常に高密度な情報を必要とする。そのため、ホログラムを電子的に生成する計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）の技術では、高密度、大容量の演算が要求され、膨大な時間が必要となり、極力演算量を低減するという問題があり、ホログラム計算のアルゴリズムの改善や用途に対応した方式やパラメータの最適化などが研究機関、企業などで研究開発されているが大きな課題として残っている。
【０００５】
また、従来の立体表示装置として、以下に示すものが開示されている。
特許文献１には、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）を表示する空間光変調器（ＳＬＭ）、空間光変調器に入射するコヒーレント光源、感光材料に投影する参照光光学系を有する装置によって、空間光変調器によって変調されたコヒーレント光が感光材料近傍に結像する立体像を感光材料にホログラフィックに記録するホログラフィックハードコピー記録方法が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、計算機合成ホログラムに平行光を参照光として照射し、再生用光学系によって収束させることにより再生像を得るホログラフィにおいて、理想状態からの位相差情報を求め、そこからの補正データをホログラムに付加させている。
【０００７】
特許文献３には、複数波長の再生光を発生させ、三次元像を表示する装置であり、照明光学系と再生像変換光学系を有する三次元像表示装置の記載がある。
【特許文献１】特開平１１−２３１７６２号公報
【特許文献２】特開平９−１３４１１２号公報
【特許文献３】特開２００４−１０２０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１には、レッド、グリーン、ブルーの各色に対応するレインボウホログラムのスリットデータの位置を変えて空間光変調器に表示して、同一の感光材料に記録することでフルカラー立体像を記録することができるが、参照光光学系において使用される光学素子、例えばレンズについての詳細な記載がされていない。
【０００９】
また、特許文献２には、高精度のレンズを使わずに画像を最適化、高画質化するという技術であるが、収差補正能力はすべて計算機に負わせており、演算量を低減できない。さらに、位相を加減演算するという簡易的な手法であることから、高画質化には限界があり、収差低減には、課題がある。
【００１０】
また、特許文献３には、再生像変換光学系は同一焦点距離を有する色収差補正レンズを含むとの記載があるが、光学素子について、所望の特性を得るための条件が明確ではない。
【００１１】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、生成されるホログラムに含まれる位相情報と、ホログラムを照明する照明光学系および／またはホログラムからの再生光を変換する再生光学系の光学素子の光学特性とを組み合わせ、表示する像に現れると考えられる収差を効率よく補正することによって、高画質な立体映像表示装置とそれを備えた通話装置ならびに輸送用移動体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】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１記載の立体映像表示装置は、光源と、計算機によって任意のホログラムを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段によってホログラムを表示するホログラム表示手段と、前記光源からの光を変換し、ホログラム表示手段に入射する照明光学系と、前記ホログラムにより発生した再生光を変換する再生光学系とを有し、前記再生光によって立体映像を表示する立体映像表示装置において、前記照明光学系および／または再生光学系に少なくともひとつの光学素子を備え、前記光学素子は、立体映像を表示するための収差を低減するように光線を変換する収差低減能力を有し、前記画像生成手段は、予め任意の位相情報を付加し、収差を補正することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の立体映像表示装置は、光源と、計算機によって任意のホログラムを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段によってホログラムを表示するホログラム表示手段と、前記光源からの光を変換し、ホログラム表示手段に入射する照明光学系と、前記ホログラムにより発生した再生光を変換する再生光学系とを有し、前記再生光によって立体映像を表示する立体映像表示装置において、前記照明光学系および／または再生光学系に少なくともひとつの光学素子を備え、前記画像形成手段は、付加する付加情報を調整する調整手段を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の立体映像表示装置は、光源と、計算機によって任意のホログラムを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段によってホログラムを表示するホログラム表示手段と、前記光源からの光を変換し、ホログラム表示手段に入射する照明光学系と、前記ホログラムにより発生した再生光を変換する再生光学系とを有し、前記再生光によって立体映像を表示する立体映像表示装置において、前記照明光学系および／または再生光学系に少なくともひとつの光学素子と、前記再生光を検知する検知手段とを有し、前記画像生成手段は、前記検知手段によって検知した再生光の情報に位相情報を付加することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の立体映像表示装置であって、前記光源は、複数の波長の光源であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の立体映像表示装置であって、前記光源を含む複数の光源光学系を有し、該光源光学系からの出射光束のそれぞれのなす角θが下記式（１）に示す範囲であることを特徴とする。
０．１°≦｜θ｜＜５°・・・（１）
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の立体映像表示装置であって、前記光源は、白色光源であることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の立体映像表示装置であって、前記光学素子は、少なくとも１つが下記式（２）で定義される形状を少なくとも一面に有する透過部材であることを特徴とする。
【数１】
2006301020.tif 000003
（Ｋ：非球面係数、Ａ４：４次の非球面係数、Ａ６：６次の非球面係数、Ａ８：８次の非球面係数、Ａ１０：１０次の非球面係数、Ｃ：近軸曲率、Ｙ：光軸からの高さ）
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の立体映像表示装置であって、前記光学素子は、少なくとも１つが上記式（２）で定義される形状を少なくとも一面に有する反射部材であることを特徴とする。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の立体映像表示装置であって、前記光学素子は、下記式（３）、（４）、（５）で定義される形状を少なくとも一面に有する透過部材であることを特徴とする。
【数２】
2006301020.tif 000004
（ＹとＺは、光軸を原点とする互いに直交するＹ軸とＺ軸上の座標、ＫＳＯ：光軸上のＺ方向の円錐定数、ＣＳＯ：光軸上のＺ方向の曲率）
【００２１】
請求項１０記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の立体映像表示装置であって、前記光学素子は、少なくとも１つに上記式（３）、（４）、（５）で定義される形状を少なくとも一面に有する反射部材であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１１記載の通話装置は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の立体映像表示装置を備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項１２記載の輸送用移動体は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の立体映像表示装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、参照光を照明する照明光光学系および／または再生光学系が備える光学素子が収差低減を行い、ホログラムを生成する段階で残った収差を補正することで、それぞれに要求される収差を小さくする能力の分担を最適化し、より効率よく、高画質な立体映像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、添付図面を参照して、本実施形態を説明する。
【００２６】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態における立体映像表示装置の構成を示した図である。
立体映像表示装置１００は、光源１０１と、照明光学系１０２、再生光学系１０３と、ホログラム表示手段１０４とホログラムを生成する画像生成手段１０５とを有し、照明光学系および／または再生光学系に少なくともひとつの光学素子を有し、光学素子は、鮮明で良好な立体映像を表示するための収差低減能力を有しており、立体映像表示装置としては第１の収差補正手段となる。
【００２７】
画像生成手段１０５においてあらかじめ任意の位相情報を付加することにより収差を補正するものとし、これが、第２の収差補正手段となる。近年の光学素子製造技術の向上により、高性能の光学素子が安価に製造できるようになってきている。そのため、像表示に関して起こる光学的な収差を補正するにあたっては、画像生成手段の必要演算能力を最小限にとどめ、光学素子のコストアップが抑えられるような収差補正能力の分担が考えられる。
【００２８】
画像生成手段の必要演算能力を最小限にとどめることはつまり、ハードウェアにおいて過剰に高性能な部品を使用しなくても済むので、光学系と合わせて全体的なコストのバランスをとることになり、装置を低価格化できる。光源１０１は、ホログラム再生を行うという理由から、コヒーレント光源、例えば、レーザ半導体（ＬＤ）であることが画像品質上望ましい。
【００２９】
だが、光源としては、ホログラム生成の方式や光学系の最適化設計により発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることもできる。ＬＥＤを用いた場合には、ＬＤ使用時に考えられるような眼球へ直接光が入射した場合の危険性が低減するので、安全性の観点からはＬＥＤの方が好ましい。
【００３０】
また、ＬＤの場合には、ほぼ平行光束となり、広がり角が非常に小さいので、ホログラム表示手段１０４が大きい場合は、全体にわたって照明できなかったり、光路長が長くなったりしまう問題もある。
【００３１】
図１では、照明光学系１０２および再生光学系１０３には、透過部材としてレンズ様の光学素子をしているが、レンズの他に反射部材としてミラーを用いることも可能である。また、レンズの材質としてはガラスを用いることもできるが、プラスチック系の材質を用いることが好ましい。これは、量産技術としてプラスチック成形法が発達しており、プラスチック系の材質を用いることによって装置が安価になるからである。
【００３２】
照明光学系１０２から出射し、ホログラム表示手段１０３へ入射する光束が平行であるように示してあるが、略平行としてもよい。また、状況に応じて収束光束、発散光束とすることもできる。再生光学系１０３に入射する光束に対しても同様にことが考えられ、再生光学系１０３によって変換された光束は観察者の目にとどき、観察者には、立体映像が知覚することができる。
【００３３】
ホログラム表示手段１０４は、図１に示すように、透過型表示素子として示してある。これには、例えば、光透過型液晶素子があげられる。より、一般的には、ホログラム表示手段１０４は、空間光変調素子（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）を用いることができる。空間光変調素子としては、前述の光透過型の液晶素子または光反射型の液晶素子やＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）や、磁気光学効果を用いた磁気光学空間光変調素子を用いることができる。これらの空間光変調素子の特性に合わせて、位相型ホログラムまたは振幅型ホログラム用アルゴリズムを用いることができる。
【００３４】
画像生成手段１０５は、詳しくは計算機合成ホログラムを演算により生成する。計算機合成ホログラムの生成は、所望の結像状態を作成する波面を得られるホログラムを計算機アルゴリズムにより得ることであり、そのアルゴリズムとしては、反復フーリエ変換法を用いることができる。その他にも、遺伝的アルゴリズム（Genetic Algorithms）、直接探索法、シミュレーテッド・アニーリング法、同時摂動型最適化法によって最適化を行うこともできる。
【００３５】
［第２の実施形態］
図２は、第２の実施形態における立体映像表示装置の構成を示した図である。
第２の実施形態における立体映像表示装置２００は、光源２０１と照明光学系２０２、再生光学系２０３、ホログラム表示手段２０４とホログラムを生成する画像生成手段１０５とを有し、照明光学系および／または再生光学系に少なくともひとつの光学素子を有し、光学素子は、鮮明で良好な立体映像を表示するための収差低減能力を有しており、映像表示装置としては、第１の収差補正手段となる。
【００３６】
そして、画像生成手段２０５において、あらかじめ任意の位相情報を付加することにより収差を補正するものとし、これが、第２の収差補正手段となる。照明光学系２０２と再生光学系２０３は、ハーフミラー２０６を共有している。第１の実施形態との違いは、ホログラム表示手段２０４が、反射型の空間光変調素子であることにより相互の配置が異なっていることであり、光源２０１からの光束は、照明光学系によって変換され、ハーフミラー２０６を透過し、ホログラム表示手段２０４に入射し、ホログラム表示手段２０４によって反射された光束は再びハーフミラー２０６へ至って反射され、再生光学系２０３によって変換されるという点である。
【００３７】
［第３の実施形態］
図３は、第３の実施形態における立体映像表示装置３００の構成を示した図である。
立体映像表示装置３００は、光源３０１、照明光学系３０２、再生光学系３０３、ホログラム表示手段３０４、画像生成手段３０５を有する点では、第１の実施形態と同様である。
【００３８】
第３の実施形態における立体映像表示装置３００が第１の実施形態を異なる点は、画像生成手段３０５が位相情報を調整できる調整機構３０７を有する点である。調整機構３０７は、装置を組み立てた後に、立体映像表示装置３００の表示画像品質をもっとも良好にするために、容易に調整を行うためにある。ホログラム表示手段３０４は、位相情報を表示するものであり、表示する前の段階で任意の位相情報を演算によって付加し、その演算結果としての位相情報をホログラム表示手段３０４によって表示することができる。
【００３９】
光学素子をはじめ、装置の各部品は製造段階で、ある程度の誤差やばらつきをもっており、これらを考慮して調整し、良好な立体映像を得るためには、各装置に調整を行うことが有効である。この方法として、製造工程に発生する誤差要因やばらつきの結果を把握することで、光学波面上でどのような波面のずれが起こるかをパターン化して想定しておき、それをいくつか調整機構に登録しておき、各装置に対して、そのうち最も画像品質を良好にする位相補正パターンを画像生成手段３０５に付加できる調整機構３０７を設けることが好ましい。
【００４０】
調整機構３０７の扱いを容易にしておくことで、短時間で装置の最適化が行え、作業工程が短くなり、光学素子をはじめ各部品に対して要求される精度を低くしたとしても、また画像生成手段３０５の計算能力を低くしても、画像品質を高く保つことができるため、装置の低コスト化につながる。
【００４１】
［第４の実施形態］
次に、図４を参照して、第４の実施形態における立体映像表示装置４００について説明する。
図４に示す立体映像表示装置４００は、光源４０１、照明光学系４０２、再生光学系４０３、ホログラム表示手段４０４、画像生成手段４０５を有する点では、第１の実施形態と同様である。異なる点は、検知手段４０７を有し、検知手段４０７は、再生光を検知し、その信号を画像生成手段４０５に与えることができ、信号によって再生光の情報を得て、立体映像表示装置の画質を良好にするべく、画像生成手段４０５が演算によって生成したホログラムデータに位相情報を付加することができる。よって、立体映像表示装置の画質を良好にするべく、画像生成手段４０５が演算によって生成したホログラムデータに、位相情報を付加することができる
【００４２】
立体映像表示装置内部の各部品は、温度や湿度によって伸縮を起こし、画質の劣化を引き起こす。特に、ホログラムは、その要求する解像度が可視光の波長程度と非常に高解像度を必要としており、わずかな誤差が経時的に生まれただけでも、画像品質の劣化は大きくなる。特に、複数のカラー表示を行う場合には、各色の重なり位置がずれる色ずれをおこし、さらに画像品質の劣化が目立ってくる。この問題を解決するために、検知手段４０７によって再生光の監視を行い、波面が温度や湿度、その他の環境要因によって意図しない変形を起こした場合に、画像生成手段４０５による演算結果と、検知手段４０７によって得られた再生光のデータを画像生成手段４０５にフィードバックして比較し、そのずれの分を位相情報やその他の光波面情報に変換し、画像生成手段４０５によって相殺するようにすることで、温度、湿度やその他の環境変動が発生したとしても、常に良好な画像品質を保てる立体映像表示装置を実現することができる。
【００４３】
［第５の実施形態］
図５を参照して、第５の実施形態における立体映像表示装置５００の説明をする。
図５に示すように、立体映像表示装置５００を構成する光源５０１、照明光学系５０２、再生光学系５０３、ホログラム表示手段５０４、画像生成手段５０５は、第１の実施形態と同様である。異なる点は、複数の光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂが互いに波長が異なる点である。
【００４４】
これらは、例えば、Ｒが赤色光源、Ｇが緑色光源、Ｂが青色光源とすることができる。光の三原色を用い、各光源にスペクトルの半値全幅が狭くなるような光源を用いることで、照明光学系５０２や再生光学系５０３やホログラム表示を３種類の波長に対して最適に行うだけでよく、全波長について考慮する必要が無くなるため、装置の低コスト化を行うことができる。また、最低限の波長の光源を使用することで、色収差の低減に関する負担が減り、開発コストを低減することができ、画像の不鮮明さを引き起こさなくなる。また、色の再現性を上げることができ、鮮明なフルカラー立体表示を行うことができ、より映像のリアリティを向上することができ、観察者が見やすい立体映像表示を行うことができる。
【００４５】
第５の実施形態では、各複数の光源はホログラム表示手段５０４の中心（光軸との交点）から等距離になるように示してあるが、この距離を変化させて配置することも可能である。
また、複数波長の複数光源を用いた時には、各光源を同時に点灯させることもできるし、各光源を時間的に順次点灯させ、ホログラム表示手段５０４による表示内容をそれに合わせて順次変化させることで、観察者の目には各波長の光が重なって知覚され、フルカラー表示を行うことができる。
【００４６】
また、このとき、各光源から出射する光束の光軸の、他の光源の光軸となす角をθとした場合に、下記式（１）となることが望ましい。
０．１°≦｜θ｜＜５°・・・（１）
【００４７】
式（１）に示す範囲以下だと、各光源光学系が互いに干渉を起こしてしまい、この範囲以上では各光源による光束、光学系やホログラム表示手段５０４から受け取る各収差の影響の差が大きくなりすぎてしまい、画像品質の劣化を招く。複数光源を用いた場合には、式（１）のようにθ１，θ２，θ３，・・・θｎと設定することで、光学系が干渉を起こさず、高画質な立体映像表示を行うことができる。
【００４８】
また、図６〜１０を参照して、複数の光源の配置を変更した場合について説明する。
Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源の位置を、図５に示したようなＸ方向、Ｙ方向に従って示す。３つの光源は、図６〜１０に示すように配置することができる。
また、波長選択性の反射部材を用いることによって、図１１に示すような、光源光学系を構成することもできる。波長選択性の反射部材１１７ａは、光源１１１ａ，１１１ｃから射出され、照明光学系１１２ｂ，１１２ｃによって変換された光束を透過し、光源１１１ｂから射出され、照明光学系１１２ｂによって変換された光束を反射させる。各光源からの光束は、このようにしてホログラム表示手段１１４に照射される。これにより、各光源光学系からの光束の光軸を一致させることができ、高品質な立体映像表示を行うことができる。
【００４９】
また、第１の実施形態から第５の実施形態における立体表示装置１００〜５００は、光源として白色光源を用いることができる。白色光源は可視光波長域の広範囲にわたってスペクトルを有し、十分な色再現性を得られるものが好ましい。このような白色光源を用いることで、多数の光源を必要としないので、部品点数を低減することができ、装置の小型化、低コスト化をすることができ、フルカラー表示を行える立体映像表示装置１００〜５００を実現することができる。
【００５０】
また、第１の実施形態から第５の実施形態において用いられる光学素子について、少なくとも一面に以下に示す式（２）で定義できる形状を用いることができる。
【００５１】
【数３】
2006301020.tif 000005
（ｋ：非球面係数、Ａ４：４次の非球面係数、Ａ６：６次の非球面係数、Ａ８：８次の非球面係数、Ａ１０：１０次の非球面係数、ｃ：近軸曲率、Ｙ：光軸からの高さ）
【００５２】
式（２）は、回転対象な形状を表現することができる式であり、式（２）の各次数の非球面係数を適切に設定することによって光学素子による収差補正を非常に良好に行うことができ、立体映像表示装置の光学系に上記に示す透過部材の光学素子または反射部材の光学素子を用いることで、鮮明な立体映像表示を行うことができる。
【００５３】
また、第１の実施形態〜第５の実施形態において用いられる光学素子について、少なくとも一面に以下の式（３），（４），（５）で定義される形状を用いることができる。
【００５４】
【数４】
2006301020.tif 000006
（ＹとＺは、光軸を原点とする互いに直交するＹ軸とＺ軸上の座標、ＫＳＯ：光軸上のＺ方向の円錐定数、ＣＳＯ：光軸上のＺ方向の曲率）
【００５５】
式（３），（４），（５）によって定義される形状は、回転対称ではなく、Ｘ方向断面とＹ方向断面が非対称であるため、このような形状を有する光学素子を用いることで光学素子による収差補正を非常に良好に行うことができ、立体映像表示装置の光学系に上記のような透過部材の光学素子または反射部材の光学素子を用いることで鮮明な立体映像表示を行うことができる。
【００５６】
［第６の実施形態］
図１２を参照して、第６の実施形態を説明する。
第６の実施形態における立体映像表示装置１２１は、音声入出力装置１２２と映像入出力系と音声入出力系を管理、制御する制御装置１２３が接続されている。制御装置１２３によって制御された立体映像表示装置１２１は、通話者１２４に立体映像１２５を映し出す。立体映像１２５の対象としては、通話相手でも良いし、通話相手の示す物体でも風景でもよい。
【００５７】
また、音声入出力装置１２２によって入出力された音声は制御手段１２３によって制御され、通話相手との通話を可能とする。音声入出力装置１２２は、ヘッドセットタイプの両手が自由になるものや、受話器型のもの、スタンド型マイクなどを使用することもできる。このような通話装置を用いることで、通話相手の表情や示す物品の情報をより詳細に把握することができ、高い臨場感を得られる通話を実現するこができる。このような用途では、例えば遠隔地医療などが挙げられる。
【００５８】
［第７の実施形態］
図１３を参照して、第７の実施形態を説明する。
第７の実施形態では、輸送用移動体１３２が立体映像表示装置１３１を搭載している。例えば、車両の場合、立体映像表示装置１３１を用いて、道路状況、駐車場状況などの各情報１３２を表示し、運転中の視界に重畳して像を表示することにより、順路を指し示すときもより認識しやすく、視界を移すことがないので操縦者は安全に運転を行うことができる。輸送用移動帯１３２としては、船舶、航空機、海底探査機、地質探査機、宇宙探査機なども該当する。
【００５９】
以上の説明から、参照光を照明する照明光光学系および／または再生光学系に含まれる光学素子において収差低減を行い、ホログラムを生成する段階で残った収差を補正することで、それぞれに要求される収差を小さくする能力の分担を最適化し、より効率よく、高画質な立体映像を得ることができる。参照光光源となる光源は、理想的には、強度分布が一様となる平行光であることが望ましいが、完全に一様な平行光とすることは難しく、光学系の最適化による補正が必要となる。再生光学系においても、例えば球面形状等の光学素子を使用する場合においては、各収差が発生し、計算機合成ホログラムの生成における位相補正による演算量の増加と、光学素子の作成におけるコスト増加を同時に考慮し、応用用途での条件で最適化を行うことによりコスト削減を行うことができる。また、近年の光学素子作成技術の向上により、レンズやミラーの低コスト化が図れることができるため、より一層、低コスト化効果がある。
【００６０】
また、参照光を照明する照明光光学系および／または再生光学系に含まれる光学素子において収差低減を行い、ホログラムとしての画像生成を行う計算機に対して情報を与える調整機構をもった位相情報調整手段を収差補正機能とすることで、製造工程での光学素子の形状や組み付けの位置、角度などの分布や誤差、あるいは温度に起因して各部品が変形を起こし、光学的な位相の変動が発生することが予想される。これらの変動を補正して高画質な表示を行うために、各製品に波面を計測して計算機上で合成することが考えられるが、ある程度の位相調整可能な範囲をもつ調整機構を画像生成手段にあらかじめ付加することによって、各装置の製造工程による作業が低減し、低コスト化を行うことができ、常に高画質な立体表示を行う立体映像表示装置を提供することができる。
【００６１】
また、立体像表示中に表示される立体像を直接的に作り出している再生光を検知することによって、立体映像表示装置を有する各製品がそれぞれ有する取り付けや精度の誤差に起因する光学性能の劣化を検知することができる。そして、検知した信号によってホログラムを演算生成する計算機に補正データを与えることができる。特に、立体映像の動画表示字には光学部品については、その変更や取り替えは不可能であるので、ホログラム合成を行う計算機による画像生成手段について位相情報の微調整を行うことで、経時的に変動を起こして画質の劣化がおこるような場合でも、高画質な像表示を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１の実施形態における立体映像表示装置の構成を示した図である。
【図２】第２の実施形態における立体映像表示装置の構成を示した図である。
【図３】第３の実施形態における立体映像表示装置の構成を示した図である。
【図４】第４の実施形態における立体映像表示装置の構成を示した図である。
【図５】第５の実施形態における立体映像表示装置の構成を示した図である。
【図６】複数の光源の配置を変更した例を示した図である。
【図７】複数の光源の配置を変更した例を示した図である。
【図８】複数の光源の配置を変更した例を示した図である。
【図９】複数の光源の配置を変更した例を示した図である。
【図１０】複数の光源の配置を変更した例を示した図である。
【図１１】反射部材を用いた立体映像表示装置の構成を示した図である。
【図１２】立体映像表示装置を備えた通話装置の構成を示した図である。
【図１３】立体映像表示装置を備えた輸送用移動体の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００    立体映像表示装置
１０１    光源
１０２    照明光学系
１０３    再生光学系
１０４    ホログラム表示手段
１０５    画像生成手段
【図１】
2006301020.tif 000009
【図２】
2006301020.tif 000010
【図３】
2006301020.tif 000011
【図４】
2006301020.tif 000012
【図５】
2006301020.tif 000013
【図６】
2006301020.tif 000014
【図７】
2006301020.tif 000015
【図８】
2006301020.tif 000016
【図９】
2006301020.tif 000017
【図１０】
2006301020.tif 000018
【図１１】
2006301020.tif 000019
【図１２】
2006301020.tif 000020
【図１３】
2006301020.tif 000021