(57)【要約】【課題】簡易な構成で立体感のある三次元画像再生を行なうことが可能な三次元画像表示装置を得ることを目的とする。【解決手段】三次元立体画像７を再生する際の視差および画像に関する情報を含む複数の水平垂直視差画像１からなる二次元平面上の要素画像を表示する表示素子２と、表示素子２が表示する各要素画像を空間内の所定の交差点５に三次元立体画像７として結像させるレンズ３とを有する三次元画像再生装置において、レンズ３は、表示素子２からの各要素画像を出射する際に、各要素画像を回折させて出射し回折効果によって三次元画像を結像させる。【選択図】図１
2006259058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元画像を再生する際の視差および画像に関する情報を含む複数の視点画像からなる二次元平面上の要素画像を表示する表示部と、前記表示部が表示する各要素画像を空間内の所定の交差点に三次元画像として結像させるレンズとを有する三次元画像再生装置において、
前記レンズは、前記表示部からの前記各要素画像を出射する際に、前記各要素画像を回折させて出射し回折効果によって三次元画像を結像させることを特徴とする三次元画像表示装置。
【請求項２】
前記レンズは、同心円状の透明な領域のリングと不透明な領域のリングを交互に形成するゾーンプレートを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像表示装置。
【請求項３】
前記レンズは、ブレーズド状の断面形状を有するバイナリー光学素子を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像表示装置。
【請求項４】
前記バイナリー光学素子は、フレネルレンズであることを特徴とする請求項３に記載の三次元画像表示装置。
【請求項５】
前記レンズは、ホログラムで形成されるホログラフィックレンズを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像表示装置。
【請求項６】
前記レンズは、位相ホログラムであるキノフォームを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の三次元表示を可能にする三次元画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三次元画像に関する情報に基づいて三次元画像を表示するとともに観察者に三次元画像を認識させる手段として、両眼視差を含んだ２枚の絵を右眼で右の画像、左眼で左の画像を見る裸眼実体視平行法、液晶シャッタ付きのメガネや右眼と左眼でそれぞれ違うレンズを用いて画像を見るステレオスコープ、赤と青の色違いの両眼視差絵の画像を赤青メガネを通して見るアナグリフ方式等があった。しかしながら、観察者がこれらの方法で三次元画像を見るためには、特殊なメガネや訓練が必要であった。
【０００３】
近年、液晶技術の発展により、特殊なメガネを使うことなく画像の三次元表示が可能な液晶ディスプレイが次々と発表されている。この液晶ディスプレイのほとんどが、イメージスプリッター方式の眼鏡なし三次元液晶表示素子、所謂パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式の水平視差のみを有する三次元画像表示装置である。
【０００４】
パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式の三次元表示装置では、右眼位置から右眼用画像が、左眼位置から左眼用画像が見えるように、空間的に画像光路を分離供給して立体感を生じさせている。従って、空間に周期的に右眼位置と左眼位置に画像光路が分離供給されており、その位置がずれると立体が破綻する。また、原理的に水平方向の視差を含んだ画像を供給するため、右眼位置と左眼位置が水平方向からずれると立体が破綻してしまうという課題がある。このため、長時間にわたって三次元動画像の立体を保ったまま立体視を行なおうとすると、空間の定位置に右眼位置と左眼位置を固定する必要がある。
【０００５】
水平方向の右眼位置と左眼位置のズレに対しては、観察者の眼の位置や顔の位置をセンサーによって特定し、特定した位置のズレに合わせて画像光路を制御修正する方法も考案されているが、装置が大掛かりとなり眼の位置や顔の位置をセンシングするためにマーカーを観察者に付けなければならないという煩わしさが生じる。
【０００６】
近年、これらの課題を解決する方法として、Ｍ．Ｇ．Ｌｉｐｍａｎｎによって１９０８年に提案されたインテグラルフォトグラフィを発展させ、フィルムの変わりに液晶などの二次元表示パネルとピンホールやハエの目レンズアレイを使った三次元の表示方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
Ｍ．Ｇ．Ｌｉｐｍａｎｎによるインテグラルフォトグラフィは、ハエの目状の凸レンズアレイの焦点位置にフィルムを置きそのフィルムの表面にハエの目状の凸レンズ毎の画像を記録する。そして、記録した画像の再生時には、フィルムに記録させたハエの目状の凸レンズ毎の画像を撮影時と同じハエの目状の凸レンズアレイを用いて立体画像を再生している。
【特許文献１】特開２００１−２７５１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
インテグラルフォトグラフィで滑らかな高解像度の三次元画像を表示するには、口径の小さな１つのピンホール又はレンズの中に異なる視差画像を配置する必要がある。この時、見かけの二次元の解像度はピンホール又はレンズアレイのレンズの口径の大きさに左右されるが、見かけの三次元画像の画像情報は奥行き方向に結像した結像画像の密度にも関係してくるため、見かけの三次元画像の画像情報は一概に二次元のピンホール又はレンズアレイのレンズの口径の大きさで一意に決まるものではない。しかしながら、人間が三次元画像を見る場合、レンズの輪郭がはっきりしていると輪郭の大きさを意識することによる解像度の低下が発生する。
【０００９】
従来のインテグラルフォトグラフィ方式又は光線再生方式等では、視差画像を含んだ二次元画像を空間に結像させる手段として硝子や樹脂で形成された凸レンズアレイ又はピンホールアレイを使用していたため、レンズの輪郭がはっきりしておりこの輪郭により二次元解像度が阻害されていた。また、レンチキュラレンズアレイを用いてインテグラルフォトグラフィ方式を実現した例もあるが、これもまたレンチキュラレンズの縦縞の輪郭によって二次元解像度が阻害されていた。
【００１０】
また、ハエの目レンズアレイ、レンチキュラレンズアレイやピンホールアレイを用いて三次元画像を表示する場合、隣のレンズ又はピンホールで表示するために設定されている二次元表示部の表示データを結像するクロストークが発生する。このため、短焦点距離のレンズを使用して幾何学的に隣のレンズの表示データを結像しにくくし、クロストークを低減する試みが成されている。単純な構造の光学系で短焦点距離を実現するためには、レンズの曲率半径を小さくすることが有効であるが、曲率半径の小さなレンズアレイを効率的に作ることは非常に困難である。また、遮蔽マスクによりレンズの１つ１つを光学的に絶縁する試みも成されているが、三次元再生画像が暗くなり、遮蔽マスクの輪郭効果によって三次元再生が阻害されるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で立体感のある三次元画像再生を行なうことが可能な三次元画像表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明の三次元画像表示装置は、三次元画像を再生する際の視差および画像に関する情報を含む複数の視点画像からなる二次元平面上の要素画像を表示する表示部と、表示部が表示する各要素画像を空間内の所定の交差点に三次元画像として結像させるレンズとを有する三次元画像表示装置において、レンズは、表示部からの各要素画像を出射する際に、各要素画像を回折させて出射し回折効果によって三次元画像を結像させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、三次元画像表示の見かけの解像度が向上するとともに画質が向上し、立体感のある三次元画像を再生することが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の三次元画像表示装置は、三次元画像を再生する際の視差および画像に関する情報を含む複数の視点画像からなる二次元平面上の要素画像を表示する表示部と、表示部が表示する各要素画像を空間内の所定の交差点に三次元画像として結像させるレンズとを有する三次元画像表示装置において、レンズは、表示部からの各要素画像を出射する際に、各要素画像を回折させて出射し回折効果によって三次元画像を結像させる。この構成により、表示部からの各要素画像を出射する際に、レンズが各要素画像を回折効果によって三次元画像を結像させるので、簡易な構成で三次元画像表示の見かけの解像度を向上させるとともに画質を向上させることが可能となる。
【００１５】
本発明の第２の三次元画像表示装置は、第１の三次元画像表示装置において、レンズが同心円状の透明な領域のリングと不透明な領域のリングを交互に形成するゾーンプレートを含んで構成されている。この構成により、ゾーンプレートが各要素画像を再生するので、三次元画像の観察者にレンズの輪郭を意識させにくくすることが可能となる。
【００１６】
本発明の第３の三次元画像表示装置は、第１の三次元画像表示装置において、レンズがブレーズド状の断面形状を有するバイナリー光学素子を含んで構成されている。この構成により、バイナリー光学素子が各要素画像を再生するので、三次元画像の観察者にレンズの輪郭を意識させにくくすることが可能となる。
【００１７】
本発明の第４の三次元画像表示装置は、第３の三次元画像表示装置において、バイナリー光学素子がフレネルレンズである。この構成により、フレネルレンズが各要素画像を再生するので、三次元画像の観察者にレンズの輪郭を意識させにくくすることが可能となる。
【００１８】
本発明の第５の三次元画像表示装置は、第１の三次元画像表示装置において、レンズがホログラムで形成されるホログラフィックレンズを含んで構成されている。この構成により、ホログラフィックレンズが各要素画像を再生するので、三次元画像の観察者にレンズの輪郭を意識させにくくすることが可能となる。
【００１９】
本発明の第６の三次元画像表示装置は、第１の三次元画像表示装置において、レンズが位相ホログラムであるキノフォームを含んで構成されている。この構成により、キノフォームが各要素画像を再生するので、三次元画像の観察者にレンズの輪郭を意識させにくくすることが可能となる。
【００２０】
（実施の形態１）
以下、本発明にかかる実施の形態１の三次元画像表示装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本発明にかかる実施の形態１の三次元画像表示装置の構成を説明するための図である。図１において、１は三次元画像表示装置が表示させる水平垂直視差画像、２は水平垂直視差画像１を表示する表示素子、３は水平垂直視差画像１の各視差画像を空間に結像させるレンズ、４はレンズ３を平面状に集合させたレンズアレイである。
【００２１】
水平垂直視差画像１、表示素子２、複数のレンズ３で構成されるレンズアレイ４からなる三次元画像表示装置は、インテグラルフォトグラフィ方式によって三次元画像の表示を行なう。なお、ここでの水平垂直視差画像１は、再生の要素となる要素画像であり、三次元画像表示装置による再生によって三次元画像が表示される。また、水平垂直視差画像１は、三次元画像として再生される際の物体の色、光沢、質感、形状などに関する画像情報や、画像を観る視線の位置によって異なる、物体の色、光沢、質感、形状などに関する情報を含んでいる。
【００２２】
三次元画像表示装置は、水平垂直視差画像１を空間の結像点５に投影する。三次元画像表示装置によって結像点５に投影された水平垂直視差画像１は、三次元画像として観察者の眼６に入射し、複数の水平垂直視差を含んだ三次元立体画像７となる。具体的には、三次元画像表示装置の表示素子２に表示される水平垂直視差画像１の各視差画像をレンズ３による回折効果を利用して空間の結像点５に結像させる。
【００２３】
水平垂直視差画像１は、三次元立体画像７を結像させる元となる画像である。水平垂直視差画像１は、レンズ３の焦点位置にフィルムを配置し、そのフィルムの表面にレンズ３毎の画像を記録することによって予め記録しておく。表示素子２は、水平垂直視差画像１を表示する素子であり、例えば液晶パネル等を備えて構成されている。
【００２４】
ここで、インテグラルフォトグラフィ方式を詳細に説明する。図２は、インテグラルフォトグラフィ方式の原理を説明するための図である。インテグラルフォトグラフィはＭ．Ｇ．Ｌｉｐｍａｎｎによって１９０８年に提案された三次元画像の再生方法である。
【００２５】
インテグラルフォトグラフィは、ハエの目状の凸レンズアレイの焦点位置にフィルムを配置し、そのフィルムの表面にハエの目状の凸レンズ毎の画像を記録する。そして、記録した画像の再生時には、フィルムに記録させたハエの目状の凸レンズ毎の画像を撮影時と同じハエの目状の凸レンズアレイを用いて立体画像を再生する。
【００２６】
図２に示すように、再生要素画像８を表示するための表示素子９に、再生要素画像８をハエの目状の凸レンズアレイ１０の凸レンズ１１毎に対応させて表示すると、再生要素画像８は各凸レンズ１１を介して、元の画像表面の画素位置に対応する結像点１２に結像する。このため、実際に結像点１２から光線１３が発生して光線１３が観察者の眼１４に入射する事により、観察者へは立体感の有る三次元立体画像１５が再生される。
【００２７】
観察者は、実際に空間に結像点１２があるため、三次元画像表示装置を設置する角度や観察者が三次元立体画像１５を観る角度を変えても、また眼の位置を動かしても、立体感の有る三次元立体画像１５を安定して見る事が出来る。本実施の形態１では、ハエの目状の凸レンズアレイ１０の代わりに回折効果を利用してなるレンズの一種であるゾーンプレートを用いる。
【００２８】
ここで、実施の形態１の三次元画像表示装置で用いるゾーンプレートについて説明する。図３は、実施の形態１の三次元画像表示装置が備えるゾーンプレートの概念を説明するための図である。
【００２９】
図３において、１６はゾーンプレートの全体形状である。ゾーンプレート１６は、光の回折現象を利用して光の進行方向を曲げる事により、光線を一点に集めて結像させることができる光学素子である。
【００３０】
ゾーンプレート１６は、基板上に同心円状の透明な領域のリングと不透明な領域のリングを交互に形成して作ったものであり、各リング径は例えば中心から数えた自然数の平方根に比例して多数描かれている。例えば、ゾーンプレート１６を構成するリングの半径ｒは焦点距離をｆ、入射させる光の波長をλ、自然数をｎとするとｒ＝√ｎλｆによって算出できる。
【００３１】
ゾーンプレート１６としては、予め所定の計算で得られたリングの形状を写真や感光性樹脂に焼き付けておく。このゾーンプレート１６の焼き付け面と垂直な方向に、平行な入射光１７を入射させると入射光１７はゾーンプレートの回折部１８で回折され、進行方向が曲げられた出射光１９となって出ていく。そして、出射光１９がゾーンプレート１６のリングパターンの中心を通る光軸２０上の焦点２１に結像することによって、ゾーンプレート１６がレンズとしての機能を果たすこととなる。
【００３２】
更に図１によってゾーンプレート１６の詳細を説明すると、本発明ではゾーンプレート１６を用いたレンズ３の直径が例えば１ｍｍのものを使用し、水平垂直視差画像１を表示する表示素子２である液晶パネルの解像度が例えば２００ｄｐｉのものを使用する。
【００３３】
この場合、１つのゾーンプレート１６を用いたレンズの再生要素画像８は１０×１０ピクセルの画像で構成され、水平垂直方向の視差数はそれぞれ１０視野の滑らかな三次元立体画像を再生することが可能となる。自然な三次元立体画像を得るには、例えば２００〜７００ｄｐｉの解像度の再生要素画像８を直径１ｍｍ以下のゾーンプレート１６を用いたレンズアレイ４で再生することが有効である。なお、水平垂直視差画像１を表示する手段（表示素子２）としては液晶パネルに限られず、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等を用いてもよい。
【００３４】
このように実施の形態１によれば、ゾーンプレート１６を用いたレンズアレイ４によって再生要素画像８を再生するので、観察者にレンズの輪郭を意識させにくくなり、短焦点距離のレンズを使用して容易にクロストークを低減することが可能となる。したがって、三次元画像表示装置は簡易な構成で三次元画像表示の見かけの解像度を向上させるとともに画質を向上させることが可能となる。これにより、三次元画像表示装置は立体感のある画像再生を行なうことが可能となる。
【００３５】
（実施の形態２）
次に、本発明にかかる実施の形態２の投影型三次元表示装置について、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、本発明にかかる実施の形態２の三次元画像表示装置の構成を示す図である。図４において、２２は光源、２３は光源２２から発せられた光、２４はコンデンサレンズ、２５は投影デバイス、２６は投射レンズ、２７はプリズム、２８は結像スクリーン、２９は回折効果を利用してなるバイナリー光学素子、３０は三次元立体画像である。
【００３６】
光源２２は、光２３を発生させる装置であり、例えば白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を備えて構成されている。コンデンサレンズ２４は、光源２２から発せられた光２３を集光する。
【００３７】
投影デバイス２５は、投影画像の形状を制御させるための投影手段であり、コンデンサレンズ２４が集光した光を入射する。投影デバイス２５は、入射した光を投影画像（投影デバイス２５の反射面に形成される変調パターン）として変調し、画像情報を付加する。投影デバイス２５は、例えば透過型の液晶を備えて構成されている。
【００３８】
投射レンズ２６は、投影デバイス２５が変調した光を入射し、プリズム２７に送出する。プリズム２７は、投射レンズ２６からの光の投影角を変更し、結像スクリーン２８に投射する。
【００３９】
結像スクリーン２８は、プリズム２７から投射された光を投影画像として結像する。結像スクリーン２８は、例えばホログラム拡散板を備えて構成されている。バイナリー光学素子２９は、光の回折効果を利用して光を空間に制御結像する手段であり、結像スクリーン２８に結像された投影画像を三次元立体画像３０として空間に結像する。
【００４０】
つぎに、三次元表示装置が投影画像を結像する手順を説明する。図４において、光源２２から発せられた光２３は、コンデンサレンズ２４によって集光され、投影デバイス２５に入射する。投影デバイス２５は、コンデンサレンズ２４からの光を投影画像に変調するとともに画像情報を付加する。これによって、投影デバイス２５は投影画像の形状を制御する。
【００４１】
投影デバイス２５によって変調された光は、投射レンズ２６を通りプリズム２７で投影角が変更される。プリズム２７で投影角が変更された光は、結像スクリーン２８に投射され投影画像が結像される。
【００４２】
結像スクリーン２８に結像された投影画像は、インテグラルフォトグラフィ方式のレイトレイス画像となっているため、空間に制御結像する手段としての回折効果を利用してなるバイナリー光学素子２９を通して空間に三次元立体画像３０を結像することが可能となる。
【００４３】
本実施の形態２では、回折効果を利用してなる画像情報を含む要素画像を空間に制御結像する手段としてバイナリー光学素子を用いる。バイナリー光学素子２９は、結像スクリーン２８が投影画像を結像する面内と平行な面内上で二次元に配列され、レンズアレイとして機能する。
【００４４】
ここで、実施の形態２の三次元画像表示装置で用いるバイナリー光学素子を詳細に説明する。図５は、実施の形態２の三次元画像表示装置が備えるバイナリー光学素子の概念を説明するための図である。
【００４５】
図５において、３１はバイナリー光学素子の全体形状である。バイナリー光学素子３１は、例えばフレネルレンズ等のブレーズド状の断面形状を有する回折光学素子を素子断面部３２のような階段状の形状で近似することによって作成されている。
【００４６】
素子断面部３２を有するバイナリー光学素子３１は、透明な基板上で基板の表面に微細な形状を有する回折格子を形成している。バイナリー光学素子３１は、光の回折現象を利用して光の進行方向を曲げる事によって、光を一点に集め結像させる。
【００４７】
バイナリー光学素子３１の表面方向に対して素子断面部３２の背面部と垂直な方向に、平行な入射光３３を入射させると、入射光３３はバイナリー光学素子３１の回折部３４で回折され、進行方向が曲げられた出射光３５となってバイナリー光学素子３１から出射する。
【００４８】
バイナリー光学素子３１から出射された出射光３５は、バイナリー光学素子３１のパターンの中心を通る光軸３６上の焦点３７で結像する。これにより、バイナリー光学素子３１はレンズとしての機能を果たしている。
【００４９】
本発明のバイナリー光学素子３１として、例えばバイナリー光学素子３１の直径が１．５ｍｍのものを使用する。また、結像スクリーン２８に投射され結像される投影画像の解像度を例えば２００ｄｐｉとする。この場合、１つのバイナリー光学素子３１の再生要素画像は１０×１０ピクセルの画像で構成され、水平垂直方向の視差数はそれぞれ１０視野の滑らかな三次元立体画像を再生することが可能となる。自然な三次元立体画像を得るには、例えば２００〜７００ｄｐｉの解像度の再生要素画像を直径１．５ｍｍ以下のバイナリー光学素子３１で再生することが有効である。
【００５０】
なお、本実施の形態２においては、三次元画像表示装置が光源２２として白色ＬＥＤを備える構成としたが、光源２２は白色ＬＥＤに限られず各色のＬＥＤ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、ハロゲンランプ等を用いてもよい。
【００５１】
また、本実施の形態２においては、三次元画像表示装置が結像スクリーン２８としてホログラム拡散板を備える構成としたが、結像スクリーン２８はホログラム拡散板に限られず、エンボス型拡散板やホログラムスクリーン等を用いてもよい。
【００５２】
このように実施の形態２によれば、バイナリー光学素子３１を用いたバイナリー光学素子２９によって三次元映像を結像するので、観察者にレンズの輪郭を意識させにくくなり、短焦点距離のレンズを使用して容易にクロストークを低減することが可能となる。したがって、三次元画像表示装置は簡易な構成で三次元画像表示の見かけの解像度を向上させるとともに画質を向上させることが可能となる。これにより、三次元画像表示装置は立体感のある画像再生を行なうことが可能となる。
【００５３】
（実施の形態３）
次に、本発明にかかる実施の形態３の三次元画像表示装置について、図６および図７を参照しながら説明する。図６は、本発明にかかる実施の形態３の三次元画像表示装置の構成を説明するための図である。図６において、１は三次元画像表示装置が表示させる水平垂直視差画像、２は水平垂直視差画像１を表示する表示素子、４３は水平垂直視差画像１の各視差画像を空間に結像させるレンズ、４４はレンズ４３を平面状に集合させたレンズアレイである。
【００５４】
水平垂直視差画像１、表示素子２、複数のレンズ４３で構成されるレンズアレイ４４からなる三次元画像表示装置は、インテグラルフォトグラフィ方式によって三次元画像の表示を行なう。
【００５５】
三次元画像表示装置は、水平垂直視差画像１を空間の結像点５に投影する。三次元画像表示装置によって結像点５に投影された水平垂直視差画像１は、三次元画像として観察者の眼６に入射し、複数の水平垂直視差を含んだ三次元立体画像７となる。具体的には、三次元画像表示装置の表示素子２に表示される水平垂直視差画像１の各視差画像をレンズ４３による回折効果を利用して空間の結像点５に結像させる。
【００５６】
水平垂直視差画像１は、三次元立体画像７を結像させる元となる画像である。水平垂直視差画像１は、レンズ４３の焦点位置にフィルムを配置し、そのフィルムの表面に回折効果を利用してなるレンズ４３毎の画像を記録することによって予め記録しておく。
【００５７】
表示素子２は、水平垂直視差画像１を表示する素子であり、例えば液晶パネル等を備えて構成されている。本実施の形態３においては、レンズアレイ４４を例えばホログラフィックレンズで構成する。
【００５８】
ここで、実施の形態３の三次元画像表示装置で用いるホログラフィックレンズについて説明する。図７は、実施の形態３の三次元画像表示装置が備えるホログラフィックレンズの概念を説明するための図である。
【００５９】
図７において、４５はホログラフィックレンズの全体形状である。ホログラフィックレンズ４５は、例えばフォトポリマやハロゲン化銀ゼラチン等の感光性ゼラチンにホログラムを形成した回折光学素子である。
【００６０】
ホログラフィックレンズ４５は、フォトポリマやハロゲン化銀ゼラチン等の基板４６上に構成されている。基板４６の焦点位置から点光源４７により球面波４８を発生させるとともに、画像再生として想定した入射光方向とは逆の方向から基板４６に対して平行光４９を入射させて基板４６を感光させると、その内部に屈折率の変化によって回折格子が形成される。この回折格子により、光の回折現象を利用して光の進行方向を曲げる事ができ、光を一点に集めて結像させることができる。
【００６１】
ホログラフィックレンズ４５に、所定の平行な入射光５０を入射させると入射光５０はホログラフィックレンズ４５の回折格子で回折され、進行方向が曲げられた出射光５１となってホログラフィックレンズ４５から出射する。
【００６２】
ホログラフィックレンズ４５からの出射光５１は、ホログラフィックレンズ４５の中心を通る光軸５２上の焦点５３に結像する。これにより、ホログラフィックレンズ４５はレンズとしての機能を果たしている。
【００６３】
更に図６によってホログラフィックレンズ４５の詳細を説明する。本発明のホログラフィックレンズ４５として、例えばホログラフィックレンズ４５の直径が１ｍｍのものを使用する。また、水平垂直視差画像１を表示する表示素子２である液晶パネルの解像度が例えば２００ｄｐｉのものを使用する。この場合、１つのホログラフィックレンズ４５の水平垂直視差画像は１０×１０ピクセルの画像で構成され、水平垂直方向の視差数はそれぞれ１０視野の滑らかな三次元立体画像７を再生することが可能となる。自然な三次元立体画像７を得るには、例えば２００〜７００ｄｐｉの解像度の水平垂直視差画像１を直径１ｍｍ以下のホログラフィックレンズ４５で再生することが有効である。
【００６４】
なお、本実施の形態３においては、三次元画像表示装置がホログラフィックレンズ４５を備える構成としたが、ホログラフィックレンズ４５に限られず、三次元画像表示装置がキノフォームを備える構成としてもよい。
【００６５】
このように実施の形態３によれば、ホログラフィックレンズ４５を用いたレンズアレイ４４によって水平垂直視差画像１を再生するので、観察者にレンズの輪郭を意識させにくくなり、短焦点距離のレンズを使用して容易にクロストークを低減することが可能となる。したがって、三次元画像表示装置は簡易な構成で三次元画像表示の見かけの解像度を向上させるとともに画質を向上させることが可能となる。これにより、三次元画像表示装置は立体感のある画像再生を行なうことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明にかかる三次元画像表示装置は、画像の三次元表示に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明にかかる実施の形態１の三次元画像表示装置の構成を説明するための図
【図２】インテグラルフォトグラフィ方式の原理を説明するための図
【図３】実施の形態１の三次元画像表示装置が備えるゾーンプレートの概念を説明するための図
【図４】本発明にかかる実施の形態２の三次元画像表示装置の構成を示す図
【図５】実施の形態２の三次元画像表示装置が備えるバイナリー光学素子の概念を説明するための図
【図６】本発明にかかる実施の形態３の三次元画像表示装置の構成を説明するための図
【図７】実施の形態３の三次元画像表示装置が備えるホログラフィックレンズの概念を説明するための図
【符号の説明】
【００６８】
１    水平垂直視差画像
２    表示素子
３，４３    レンズ
４，４４    レンズアレイ
５    結像点
６，１４    眼
７，１５    三次元立体画像
８    再生要素画像
９    表示素子
１０    凸レンズアレイ
１１    凸レンズ
１２    結像点
１３    光線
１６    ゾーンプレート
１７，３３，５０    入射光
１８，３４    回折部
１９，３５，５１    出射光
２０，３６，５２    光軸
２１，３７，５３    焦点
２２    光源
２３    光
２４    コンデンサレンズ
２５    投影デバイス
２６    投射レンズ
２７    プリズム
２８    結像スクリーン
２９，３１    バイナリー光学素子
３２    素子断面部
４６    基板
４７    点光源
４８    球面波
４９    平行光
【図１】
2006259058.tif 000003
【図２】
2006259058.tif 000004
【図３】
2006259058.tif 000005
【図４】
2006259058.tif 000006
【図５】
2006259058.tif 000007
【図６】
2006259058.tif 000008
【図７】
2006259058.tif 000009