(57)【要約】  ３次元映像表示装置では目の生理的な特性の内の調節と輻輳を犠牲にしており、不自然な３次元映像といえる。例えば、目を移動させても画面が変化せず、書き割り効果や箱庭効果などの問題もあり、目の疲労が大きいといわれる。  放射光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｉと、ホログラム３Ｒ、３Ｇ、３Ｉと、透明な表示体４からなり、表示体４の内部には立体格子の交点位置に配置された複数の反射体６が形成される。放射光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｉを出射する光２Ｒ、２Ｇ、２Ｉはホログラム３Ｒ、３Ｇ、３Ｉに入射し、ホログラム３Ｒ、３Ｇ、３Ｉにより反射体６の近傍で集光点を形成する複数の回折集束光５Ｇ，５Ｂ，５Ｉを発生させ、回折集束光５Ｇ，５Ｂ，５Ｉは反射体６を反射して表示体４の出射面７ｓを経て外部に放射される。
2007122933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射光源と、ホログラムと、透明体とからなり、
前記透明体の内部には立体格子の交点位置に配置された複数の反射体が形成され、前記放射光源を出射する光は前記ホログラムに入射し、該ホログラムにより前記反射体の近傍で集光点を形成する複数の回折光を発生させ、該集束光は前記反射体を反射して前記透明体の出射面を経て外部に放射されることを特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項２】
前記透明体は少なくとも４つの平面を表面に持ち、このうち３面にはそれぞれの放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、前記３つの放射光源はそれぞれ赤、緑、青の光を放射することを特徴とする請求項１記載の３次元映像表示装置。
【請求項３】
前記透明体は少なくとも５つの平面を表面に持ち、このうち４面にはそれぞれの放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、前記４つの放射光源はそれぞれ赤外、赤、緑、青の光を放射することを特徴とする請求項１記載の３次元映像表示装置。
【請求項４】
前記透明体は少なくとも２つの平面を表面に持ち、当該１面には放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、
前記放射光源は、所定の単位時間毎に、赤、緑、青の光を順次放射し、
前記ホログラムは、前記所定の単位時間毎に、前記放射光源から放射される赤、緑、青の光のそれぞれに応じたパターンに変化することを特徴とする請求項１記載の３次元映像表示装置。
【請求項５】
前記透明体は少なくとも２つの平面を表面に持ち、当該１面には放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、
前記放射光源は、所定の単位時間毎に、赤外、赤、緑、青の光を順次放射し、
前記ホログラムは、前記所定の単位時間毎に、前記放射光源から放射される赤外、赤、緑、青の光のそれぞれに応じたパターンに変化することを特徴とする請求項１記載の３次元映像表示装置。
【請求項６】
前記透明体に入射する光は直線偏光であり、透明体の出射面ではこの直線偏光成分を遮光する直線偏光子が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の３次元映像表示装置。
【請求項７】
前記ホログラムは、投入される電気信号により該ホログラムのパターンが変化することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の３次元映像表示装置。
【請求項８】
前記ホログラムを回折する光の一部は前記ホログラムに対向する側の透明体表面に設置された光検出器により検出され、前記光検出器の検出出力が一定になるようにフィードバックして前記ホログラムのパターンを変化させることを特徴とする請求項７記載の３次元映像表示装置。
【請求項９】
前記透明体は、表面の格子交点位置に微小部材を埋め込んだ平行平板を、透明接着層を挟んで複数枚重ね合わせて構成することを特徴とする請求項１記載の３次元映像表示装置。
【請求項１０】
前記微小部材を目がけて、透明体外部から高エネルギーの集束光を照射して前記微小部材及びその周辺を加熱し、微小部材成分の膨張により微小部材形状を球形に変形させることを特徴とする請求項９記載の３次元映像表示装置。
【請求項１１】
前記微小部材が金属成分を含み、加熱により生成される球表面に金属成分が付着することを特徴とする請求項６記載の３次元映像表示装置。
【請求項１２】
前記微小部材に含まれる金属成分がＡｇ又はＡｌであることを特徴とする請求項１０又は１１記載の３次元映像表示装置。
【請求項１３】
前記透明接着層には加熱により白濁化するサーモトロピック成分が含まれることを特徴とする請求項５記載の３次元映像表示装置。
【請求項１４】
前記透明接着層は前記透明体の出射面と平行であることを特徴とする請求項９又は１３記載の３次元映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像情報を立体的に表示する３次元映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、例えば非特許文献１に記載がある。ここでは、この先例に基づき、図６を用いて説明する。図６は従来例に於ける３次元映像表示装置の原理構成を示している。図６に於いて、観察者は左右の目に偏光方向が異なる偏光フィルター1２ａ、1２ｂを掛けており、ハーフミラー１３を通して、左画面の図形１４ａと右画面の図形1４ｂを見ている。偏光フィルター１２ａ、１２ｂにより、左目は上下偏光１５ａの像１６ａ、右目は水平偏光１５ｂの像１６ｂを見ることになり、両眼視差により観察像に立体感が生まれる。
【非特許文献１】応用エレクトロニクスハンドブック編集委員会編集、野田健一、大越孝敬監修、「応用光エレクトロニクスハンドブック」、初版１刷発行、株式会社昭晃堂、１９８９年４月１０日、ｐ．８６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の３次元映像表示装置においては、以下の問題があった。即ち、一般に立体視（目の３次元像の形成）のメカニズムは、調節（目の焦点調節をする毛様体筋肉や眼球を取り巻く筋肉の緊張度合いから物体の遠近情報を得ること）や輻輳（両眼球が同一点を見る時起こる眼球内向の度合いから、物体までの遠近情報を得ること）、及び両眼視差（両目の位置が異なることに起因する左右の目の網膜上にできる像の差異から、物体までの遠近情報を得ること）等の目の生理的な特性に学習効果が加わるためと考えられる。このうち従来の３次元映像表示装置では目の生理的な特性の内の調節と輻輳を犠牲にしており、不自然な３次元像といえる。例えば、目を移動させても画面が変化せず（運動視差なし）、書き割り効果（表示像が平板的に見える）や箱庭効果などの問題もあり、目の疲労が大きいといわれる。【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑み、調節、輻輳を犠牲にせず、自然な３次元映像の表示を可能にする３次元映像表示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】
【０００５】
本発明の３次元映像表示装置は、放射光源と、ホログラムと、透明体とからなり、前記透明体の内部には立体格子の交点位置に配置された複数の反射体が形成され、前記放射光源を出射する光は前記ホログラムに入射し、該ホログラムにより前記反射体の近傍で集光点を形成する複数の回折光を発生させ、該集束光は前記反射体を反射して前記透明体の出射面を経て外部に放射されることを特徴とする。【０００６】
前記透明体は少なくとも４つの平面を表面に持ち、このうち３面にはそれぞれの放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、前記３つの放射光源はそれぞれ赤、緑、青の光を放射することを特徴とする。または、前記透明体は少なくとも５つの平面を表面に持ち、このうち４面にはそれぞれの放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、前記４つの放射光源はそれぞれ赤外、赤、緑、青の光を放射することを特徴としてもよい。【０００７】
また、透明体は少なくとも２つの平面を表面に持ち、当該１面には放射光源とホログラムを有し、残りの１面が出射面に対応し、放射光源は、所定の単位時間毎に、赤、緑、青の光を順次放射し、ホログラムは、投入される電気信号により該ホログラムのパターンが、放射光源から放射される赤、緑、青の光のそれぞれに応じたパターンに変化することを特徴としてもよい。更に、放射光源は、所定の単位時間毎に、赤外、赤、緑、青の光を順次放射し、ホログラムは、投入される電気信号により該ホログラムのパターンが、放射光源から放射される赤外、赤、緑、青の光のそれぞれに応じたパターンに変化することを特徴としてもよい。【０００８】
更に、前記透明体に入射する光は直線偏光であり、透明体の出射面ではこの直線偏光成分を遮光する直線偏光子が形成されていることを特徴とし、前記ホログラムは、投入される電気信号により該ホログラムのパターンが変化することを特徴とし、前記ホログラムを回折する光の一部は前記ホログラムに対向する側の透明体表面に設置された光検出器により検出され、前記光検出器の検出出力が一定になるようにフィードバックして前記ホログラムのパターンを変化させることを特徴とする。【０００９】
また、前記透明体は、本発明の３次元映像表示装置の製造方法は、表面の格子交点位置に微小部材を埋め込んだ平行平板を、透明接着層を挟んで複数枚重ね合わせて構成することを特徴とし、前記微小部材を目がけて、透明体外部から高エネルギーの集束光を照射して前記微小部材及びその周辺を加熱し、微小部材成分の膨張により微小部材形状を球形に変形させることを特徴とする。更に前記微小部材が金属成分を含み、加熱により生成される球表面に金属成分が付着することを特徴とし、前記微小部材に含まれる金属成分がＡｇ又はＡｌであることを特徴とする。前記透明接着層には加熱により白濁化するサーモトロピック成分が含まれることを特徴とし、前記透明接着層は前記透明体の出射面と平行であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上の本発明の３次元映像表示装置により、反射体が３次元的な空間に位置するので、調節、輻輳、両眼視差のいずれも犠牲にすることなく、自然な３次元映像の表示が実現できる。また奥にある反射体からの光をうまく遮ることができるので、陰像が消去された、実際と全く同じ立体像の表示を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置の全体構成を示す概念図である。
【図２】図２は、同３次元映像表示装置のホログラム板の原理説明図である。
【図３】図３は、同３次元映像表示装置の表示体の製造方法を説明する図である。
【図４】図４は、同３次元映像表示装置で表示される３次元像の説明図である。
【図５】図５は、同３次元映像表示装置の調整方法を説明する図である。
【図６】図６は、従来例に於ける３次元映像表示装置の原理構成図である。
【符号の説明】
【００１２】
１Ｒ、１Ｇ、１Ｉ    放射光源
２Ｒ、２Ｇ、２Ｉ    レーザー光
２ｒ、２ｇ、２ｉ    偏光方向
３Ｒ、３Ｇ、３Ｉ    ホログラム板
４    表示体
５Ｇ，５Ｂ，５Ｉ    回折集束光
６    反射体
７    直線偏光子
７ｓ    出射面
8    反射光
８ａ，８ｂ    反射光の偏光状態
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態による３次元映像表示装置について図面に基づいて説明する。【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置の全体構成を示す概念図である。図１において、半導体レーザー等の放射光源１Ｒから＋ｚ軸方向に沿って出射する光２Ｒはｙ軸方向の偏光状態２ｒをなし、ホログラム板３Ｒに入射して、そのホログラム面で複数の集束光に回折、分離し、各集束光５Rは偏光状態２ｒのまま直方体形状の表示体４に入射し、その内部の異なった位置に集束する。同様に半導体レーザー等の放射光源１Ｇ、１Ｂ（図示せず）、１Ｉからそれぞれ−ｚ、＋ｘ、−ｙ軸方向に沿って出射する光２Ｇ、２Ｂ（図示せず）、２Ｉはそれぞれｙ、ｙ、ｚ軸方向の偏光状態２ｇ、２ｂ（図示せず），２ｉをなし、それぞれのホログラム板３Ｇ，３Ｂ（図示せず），３Ｉに入射して、そのホログラム面で複数の集束光に回折、分離し、各集束光５Ｇ，５Ｂ（図示せず），５Ｉは表示体４に入射し、その内部の異なった位置に集束する。【００１５】
なお、放射光源１Ｂやホログラム３Ｂは、図１に於ける表示体４の背面側にあり、放射光源１Ｂやそれに対応する要素を図中に表すと複雑になるので図１では省略している。また、以下の説明では放射光源１Ｒとそれに対応する要素を代表にとって行うが、他の光源とそれに対応する要素についても同じことがいえる。放射光源の偏光性能が十分でない時には、ホログラム面の手前や、ホログラム面と表示体４の間に偏光状態を揃えるための直線偏光子を設けても良い。【００１６】
表示体４は透明材料で形成されており、その内部に立体格子の交差点位置に球状の反射体６が埋め込まれている。立体格子はｘ軸方向のピッチｐｘ、ｙ軸方向のピッチｐｙ、ｚ軸方向のピッチｐｚで構成され、各ピッチは１００〜２００μｍ程度の大きさである。反射体６の直径ｄは数μｍ程度の大きさに揃っている。集束光５Ｒは反射体６の表面近傍（できれば表面の内の出射面７ｓに近い側）に集光し（その集光スポットの大きさは反射体６の大きさより小さいことが好ましい）、これを反射することで、偏光状態８ａがランダムな反射光８となり、そのうち−ｙ軸方向に進む成分が表示体４の出射面７ｓ（−ｙ軸方向を向いた面）を経て外部に放射され、この光が観察される。表示体４の出射面７ｓには直線偏光子７が形成されており、ｘ軸方向の偏光状態８ｂの光のみが外部に放射されている。なお、ホログラムによる回折で集束光にならなかった成分や、集束光の中でも反射体６を反射せずに直接表示体４の出射面７ｓに至る光も存在するが、これらの光はいずれも偏光状態８ｂとは直交した偏光であり、直線偏光子７によりカットされるので、迷光とはならない。【００１７】
外部の観察者が−ｙ軸方向から表示体４を眺めると、表示体内部の反射体６は発光点の様に振る舞う。反射体６は３次元的な空間に位置するので、反射体６からの反射光８ｂは全体として立体像を形成する。この立体像は、反射体６が実際に３次元的な空間に位置するので、調節、輻輳、両眼視差のいずれも犠牲にすることなく自然な３次元映像の表示になっている。放射光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂをそれぞれ赤、緑、青の光源とすれば、反射体６はカラーの発光点として振る舞い、それぞれの光量を調節することでカラーの３次元映像を表示することになる。【００１８】
集束光５Ｒはその集束点に至るまでに多数の反射体６を通過する。例えば、集束点の一つ手前の反射体６の影響を考えた場合、集束光のＮＡを０．１としてスポット径は４０μｍである（ただし、ｐｚ=２００μｍとする）。反射体６の直径ｄ＝５μｍとすると面積比で１００×（５／４０）^２ ＝１．６％が散乱する。最も影響を与える位置の反射体でもこの程度であり、もっと離れた通過位置にある反射体の影響度は指数関数的に弱まる。離れた通過位置（集束光のスポット径が十分大きい領域）での影響の考え方は次の通りである。【００１９】
集束光５Ｒの場合、距離ｐｚ当たりの伝搬で散乱する成分の比率εは次式で与えられる。【００２０】
ε＝π／４×d^２ ／（ｐｘ×ｐｙ）    （数１）
集束光５Ｒが距離ａの伝搬を経て反射体に集光し、これを反射して距離ｂの伝搬を経て表示体４の外部に放射されるとすると、最後まで残っている光量比ηは次式で与えられる（ただし反射体の反射率や散乱成分、直線偏光子７による透過率等による減衰は無視する）。【００２１】
η＝（１−ε）^（ａ＋ｂ）／ｐｚ     （数２）
よって、伝搬距離が長いほど減衰するが、伝搬距離は反射体の位置により一律に決まっているので、この減衰効果を見込んだホログラムパターン（伝搬距離が大きいほど光強度を大きくした状態で、ｎ個の回折集光点を出射する光を、点Ｓを出射する光と干渉させて得られるパターン）を生成すればよい。なお、ｐｘ＝ｐｙ＝ｐｚ＝２００μｍ、ｄ＝５μｍとするとε＝０．０００４９１であり、ａ＋ｂ＝４００ｍｍとするとη＝０．３７となり、光強度の差別化は３倍程度である。【００２２】
図２は本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置のホログラム板の原理説明図を示している。ホログラム板３はホログラム面３ａを透過することで光の位相が位置に応じて変化し、透過光が回折するものである。図２では簡単のため、ホログラム板３の表面にホログラム面３ａを形成している。点Ｓを出射する光はホログラム面３ａに入射し、ホログラム面３ａでの回折により、表示体４の中に空間的に散らばったｎ個の点（Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐｎ）に集光する回折光を発生させる。ホログラム面３ａには凹凸状のパターンが形成され、このパターン（ホログラムパターン）は点Ｓを出射する光２とｎ個の点（Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐｎ）を出射する光を干渉させ、その干渉光の位相成分がなすパターン（干渉パターン）に一致する。凹凸の深さが干渉光の位相をそのまま表現できれば、集光する回折光を完全に再現できるが、２値（いわゆる２レベルのグレーティング）などの不完全な表現の場合には回折効率は劣化する（即ち集光する成分（１次回折光）以外に−１次回折光等が発生する）。集光点の位置と光強度さえ決まれば、干渉パターン、及びこれを２値やｎ値で再表現したホログラムパターンは数値計算で求めることができる。凹凸面の代わりに液晶等の能動素子を用いて透過光の位相を位置に応じて変化させる方式を用いれば、あらかじめ計算した結果を用いてホログラムパターンを切り替え、集光位置とその光強度を時系列に変化させ、動画の３次元表示を行うこともできる。【００２３】
ｎ個の集束光（５_１ 、５_２ 、・・・，５_ｎ ）はどれも光の入射領域２ａの全体を開口とするのでそのＮＡ（開口数）は大きく、集束光の径は小さく焦点深度も浅くなる。またホログラムパターンの数値計算のなかで集光位置の差に伴う収差は全て除去されるので、全ての集光点で無収差の集光が実現できる。更にホログラムのどの領域もｎ個の集束光の位相情報を全て含んでおり、ホログラムの一部が欠損しても各集束光の光量が一律に減少するだけであり、遮光に対する補完作用がある。例えばホログラムの欠損により、集束光５１だけが欠損するということはない。また集光点に至るまでに遮光体９があり集束光の一部が遮光されても、この遮光体が集束点から離れた位置にある限り状況は同じであり、補完作用は維持される。多数の集光スポットの形成には単に光を対物レンズにより集光させ、それをスキャンさせる方法もあるが、十分なＮＡを確保するのが難しく、集光位置により発生する収差（奥行き方向の差による球面収差、斜入射によるコマ収差）が除去できない。このように、ホログラムによる集束光の形成は収差のない高い集光性能を持ち、遮光に対しても補完作用により集光点の欠落がない等、多くのメリットを有する。【００２４】
図３は本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置の表示体の製造方法を説明する図である。図３（ａ）に示すように、厚さが精度良く管理された透明樹脂基板４ａの表面の格子交点位置に窪みを形成し、この窪みに精度良く重量管理された種６ｓを植える。種６ｓはゴムやプラスチックをベースとし、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属成分を他の配合剤とともに含み、加熱すると分解し、窒素ガス・炭酸ガス・一酸化炭素、アンモニアガス、水素ガスなどを発生する性質をもつ。図３（ｂ），（ｃ）に示すように、透明樹脂基板４ａを紫外線硬化樹脂などの接着剤４ｂを挟んで、他の透明樹脂基板４と精度良く位置合わせして重ね、貼り合わせる。接着剤４ｂにはサーモトロピック等の熱反応性のポリマーを混入させており、加熱により白濁するが、冷却すると透明に戻る性質を持つ。接着後、外部から透明樹脂基板４ａ上の種６ｓを目がけて集束レーザー光を照射し、集束レーザー光を移動させて一つ一つの種を順に加熱する。図３（ｄ），（ｅ）、（ｆ）に示すように、加熱された種６ｓは周りの樹脂領域を軟化させる一方、発泡して体積を増し、外形形状を綺麗な球形に整えつつ、その表面に加熱により蒸気化した金属成分を付着させ、球面の反射体６を形成する。以上の工程を繰り返し、透明樹脂基板４ａを順に積層していくことで、本発明の実施の形態に於ける表示体４が作製できる。なお、接着層４ｂは図１でのｙ軸に垂直な面に平行である。なお、種６ｓは単なる発泡剤や低融点の金属粒であってもよく、発泡剤の場合には球形の気泡でできた反射体６、金属粒の場合には金属球でできた反射体６が形成される。【００２５】
図４は本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置で表示される３次元像の説明図を示している。図１に於いて放射光源１Ｉを赤外光の光源とし、この光源からの光を消した状態で、外部の観察者が−ｙ軸方向から表示体４を眺めると、図４（ａ）の様な立体像１０ａ、１０ｂが見える。この立体像は幽霊のように透けて見え、実際の立体像では遮光されるはずの輪郭線までも見えてしまう。これは実際の立体像の場合、反射体がこの反射体よりも奥にある反射体からの光を遮る働き（陰像消去）をするのに対し、実施の形態での立体像ではこの遮光の作用が極めて小さいためである。【００２６】
次に、放射光源１Ｉから光を出射させて、所定の位置にある接着層４ｂの上に複数の回折光を集光させると、集束位置での接着層４ｂが加熱し、接着層４ｂに含まれるサーモトロピック成分が白濁して遮光作用をなす。従って、放射光源１Ｉからの光を立体像１０ａ、１０ｂの表面の近傍（観察者から見ての奥側の領域）に集光させると、手前にある反射体からの光に影響せずに奥にある反射体からの光だけをうまく遮ることができ、図４（ｂ）の様に実際と同じ立体像を実現できる。サーモトロピック成分の熱反応性は可逆的であり、光の照射を止めて冷却すると透明に戻るので、動画の立体像に於ける陰像消去もリアルタイムに実現できる。なお、サーモトロピック成分を含む接着層４ｂは放射光源１Ｉからの光５Ｉの方向と垂直な位置関係にあるので、この光を受けやすく、効果的な白濁作用がなされる。また接着層４ｂは反射光８の方向とも垂直な位置関係にあるので、陰像を消去する上でも都合がいい。反対に接着層４ｂは放射光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂからの光（５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ）の方向とは平行な位置関係にあるので、これらの光はすり抜けやすく、立体像生成への悪影響（白濁領域が集束光を遮ること等）は最小限に押さえられている。【００２７】
図５は本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置の調整方法を説明する図である。本発明の実施の形態では複数の集束光を表示体内部の反射体６に精度良く照射する必要がり、光源Ｓやホログラム板３の位置がずれると、表示像が不鮮明になる。そのため表示体表面の内、ホログラム３に対向する面４ａの周辺位置に２分割の光検出器を設置し、検出器の差信号をモニターしながら、光源Ｓやホログラム板３の位置調整を行う。この時、対向面４ａの基準位置に集光する回折光５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを生成するホログラムパターンを用いることになり、検出器１７ａ、１７ｂでの出力より上下位置、検出器１７ｃ、１７ｄでの出力より左右位置が決まる。なお、回折光の集光位置は光源の波長変化によっても移動する。従って調整時だけでなく立体像を表示している時にも、ホログラムは対向面４ａの基準位置に集光する回折光５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを常時生成し、検出器の差信号をモニターして、ホログラムパターンの補正にフィードバックすることで、表示像の劣化を防ぐことができる。【００２８】
なお、上述した実施形態では、図１で示したように放射光源について、放射光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの３つを用いるようにしていた。そして、放射光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂをそれぞれ、赤、緑、青の光源としていた。これに限らず、赤、緑、青の光源を１つにまとめても良い。これは、上記のように放射光源を３カ所に分けた場合、これらから個別に発せられる３つの光の集光位置としては、完全に一致させることが望ましいのではあるが、現実として、その集光位置に若干のずれが発生する可能性がある。この集光位置のずれにより、本来意図した色が表示されない等の立体像生成への悪影響が発生することがある。そのため、光源を１カ所だけとすることで、集光位置がずれることを防ごうとするものである。すなわち、光の出射箇所を１カ所だけとすることで、集光位置を固定化しようとするものである。この場合は、１つの放射光源、例えば図１の１Ｒが、赤、緑、青の光を出射できるようにする。そして、当該放射光源１Ｒが、赤、緑、青の光源として所定時間毎に順に切り替わるようにすればよい。つまり、放射光源１Ｒから、例えば赤、緑、青の順番で繰り返して光が出射されるようにすればよい。一方、当該光源１Ｒからの光が入射するホログラム面３ａのホログラムパターンについても、赤、緑、青のそれぞれに応じたパターンを予め用意する。あるいは、液晶などの能動素子をホログラム面３ａに用いる場合であれば、赤、緑、青のそれぞれに応じたホログラムパターンを数値計算で求めておく。そして、上記光源が赤、緑、青の光源に切り替わるタイミングに同期して、それぞれに対応するホログラムパターンに切り替えるようにすればよい。これにより、放射光源が１箇所だけになるため、上記のような複数箇所の光源からそれぞれ赤、緑、青の光を分けて出射する場合に比べ、集光位置にずれが発生することを防ぐことができ、より鮮明な立体像を得ることができる。【００２９】
更に、上述したような赤外光についても、同じ放射光源から出射するようにしてもよい。つまり、１つの放射光源が、所定時間毎に赤、緑、青、赤外光を順に出射するようにする。そして、当該出射する光の切り替えのタイミングに同期して、ホログラムパターンを、赤、緑、青、赤外の光に応じたパターンに、切り替えていくようにすればよい。これにより、上記のように集光位置のずれの発生を防いで、立体像生成への悪影響を更に低減しつつ、上述したような陰像消去も実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明にかかる３次元映像表示装置は、反射体が３次元的な空間に位置するので、調節、輻輳、両眼視差のいずれも犠牲にすることなく自然な３次元映像の表示が実現でき、また奥にある反射体からの光をうまく遮ることができるので、陰像が消去された、実際と全く同じ立体像の表示を実現できるので、３次元映像表示の各種機器、装置等として有用である。
【図１】
2007122933.tif 000003
【図２】
2007122933.tif 000004
【図３】
2007122933.tif 000005
【図４】
2007122933.tif 000006
【図５】
2007122933.tif 000007
【図６】
2007122933.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月16日(2008.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射光源と、ホログラムと、透明体とからなり、
前記透明体の内部には立体格子の交点位置に配置された複数の反射体が形成され、前記放射光源を出射する光は前記ホログラムに入射し、該ホログラムにより前記反射体の近傍で集光点を形成する複数の回折光を発生させ、該集束光は前記反射体を反射して前記透明体の出射面を経て外部に放射されることを特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項２】
前記透明体は少なくとも４つの平面を表面に持ち、このうち３面にはそれぞれの放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、前記３つの放射光源はそれぞれ赤、緑、青の光を放射することを特徴とする請求項１記載の３次元映像表示装置。
【請求項３】
前記透明体は少なくとも５つの平面を表面に持ち、このうち４面にはそれぞれの放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、前記４つの放射光源はそれぞれ赤外、赤、緑、青の光を放射することを特徴とする請求項１記載の３次元映像表示装置。
【請求項４】
前記透明体は少なくとも２つの平面を表面に持ち、当該１面には放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、
前記放射光源は、所定の単位時間毎に、赤、緑、青の光を順次放射し、
前記ホログラムは、前記所定の単位時間毎に、前記放射光源から放射される赤、緑、青の光のそれぞれに応じたパターンに変化することを特徴とする請求項１記載の３次元映像表示装置。
【請求項５】
前記透明体は少なくとも２つの平面を表面に持ち、当該１面には放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、
前記放射光源は、所定の単位時間毎に、赤外、赤、緑、青の光を順次放射し、
前記ホログラムは、前記所定の単位時間毎に、前記放射光源から放射される赤外、赤、緑、青の光のそれぞれに応じたパターンに変化することを特徴とする請求項１記載の３次元映像表示装置。
【請求項６】
前記透明体に入射する光は直線偏光であり、透明体の出射面ではこの直線偏光成分を遮光する直線偏光子が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の３次元映像表示装置。
【請求項７】
前記ホログラムは、投入される電気信号により該ホログラムのパターンが変化することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の３次元映像表示装置。
【請求項８】
前記ホログラムを回折する光の一部は前記ホログラムに対向する側の透明体表面に設置された光検出器により検出され、前記光検出器の検出出力が一定になるようにフィードバックして前記ホログラムのパターンを変化させることを特徴とする請求項７記載の３次元映像表示装置。
【請求項９】
前記透明体は、表面の格子交点位置に微小部材を埋め込んだ平行平板を、透明接着層を挟んで複数枚重ね合わせて構成することを特徴とする請求項１記載の３次元映像表示装置。
【請求項１０】
前記微小部材を目がけて、透明体外部から高エネルギーの集束光を照射して前記微小部材及びその周辺を加熱し、微小部材成分の膨張により微小部材形状を球形に変形させることを特徴とする請求項９記載の３次元映像表示装置。
【請求項１１】
前記微小部材が金属成分を含み、加熱により生成される球表面に金属成分が付着することを特徴とする請求項９記載の３次元映像表示装置。
【請求項１２】
前記微小部材に含まれる金属成分がＡｇ又はＡｌであることを特徴とする請求項１０又は１１記載の３次元映像表示装置。
【請求項１３】
前記透明接着層には加熱により白濁化するサーモトロピック成分が含まれることを特徴とする請求項５記載の３次元映像表示装置。
【請求項１４】
前記透明接着層は前記透明体の出射面と平行であることを特徴とする請求項９又は１３記載の３次元映像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像情報を立体的に表示する３次元映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、例えば非特許文献１に記載がある。ここでは、この先例に基づき、図６を用いて説明する。図６は従来例に於ける３次元映像表示装置の原理構成を示している。図６に於いて、観察者は左右の目に偏光方向が異なる偏光フィルター1２ａ、1２ｂを掛けており、ハーフミラー１３を通して、左画面の図形１４ａと右画面の図形1４ｂを見ている。偏光フィルター１２ａ、１２ｂにより、左目は上下偏光１５ａの像１６ａ、右目は水平偏光１５ｂの像１６ｂを見ることになり、両眼視差により観察像に立体感が生まれる。
【非特許文献１】応用エレクトロニクスハンドブック編集委員会編集、野田健一、大越孝敬監修、「応用光エレクトロニクスハンドブック」、初版１刷発行、株式会社昭晃堂、１９８９年４月１０日、ｐ．８６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の３次元映像表示装置においては、以下の問題があった。即ち、一般に立体視（目の３次元像の形成）のメカニズムは、調節（目の焦点調節をする毛様体筋肉や眼球を取り巻く筋肉の緊張度合いから物体の遠近情報を得ること）や輻輳（両眼球が同一点を見る時起こる眼球内向の度合いから、物体までの遠近情報を得ること）、及び両眼視差（両目の位置が異なることに起因する左右の目の網膜上にできる像の差異から、物体までの遠近情報を得ること）等の目の生理的な特性に学習効果が加わるためと考えられる。このうち従来の３次元映像表示装置では目の生理的な特性の内の調節と輻輳を犠牲にしており、不自然な３次元像といえる。例えば、目を移動させても画面が変化せず（運動視差なし）、書き割り効果（表示像が平板的に見える）や箱庭効果などの問題もあり、目の疲労が大きいといわれる。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑み、調節、輻輳を犠牲にせず、自然な３次元映像の表示を可能にする３次元映像表示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】
【０００５】
本発明の３次元映像表示装置は、放射光源と、ホログラムと、透明体とからなり、前記透明体の内部には立体格子の交点位置に配置された複数の反射体が形成され、前記放射光源を出射する光は前記ホログラムに入射し、該ホログラムにより前記反射体の近傍で集光点を形成する複数の回折光を発生させ、該集束光は前記反射体を反射して前記透明体の出射面を経て外部に放射されることを特徴とする。
【０００６】
前記透明体は少なくとも４つの平面を表面に持ち、このうち３面にはそれぞれの放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、前記３つの放射光源はそれぞれ赤、緑、青の光を放射することを特徴とする。または、前記透明体は少なくとも５つの平面を表面に持ち、このうち４面にはそれぞれの放射光源とホログラムを有し、残りの１面が前記出射面に対応し、前記４つの放射光源はそれぞれ赤外、赤、緑、青の光を放射することを特徴としてもよい。
【０００７】
また、透明体は少なくとも２つの平面を表面に持ち、当該１面には放射光源とホログラムを有し、残りの１面が出射面に対応し、放射光源は、所定の単位時間毎に、赤、緑、青の光を順次放射し、ホログラムは、投入される電気信号により該ホログラムのパターンが、放射光源から放射される赤、緑、青の光のそれぞれに応じたパターンに変化することを特徴としてもよい。更に、放射光源は、所定の単位時間毎に、赤外、赤、緑、青の光を順次放射し、ホログラムは、投入される電気信号により該ホログラムのパターンが、放射光源から放射される赤外、赤、緑、青の光のそれぞれに応じたパターンに変化することを特徴としてもよい。
【０００８】
更に、前記透明体に入射する光は直線偏光であり、透明体の出射面ではこの直線偏光成分を遮光する直線偏光子が形成されていることを特徴とし、前記ホログラムは、投入される電気信号により該ホログラムのパターンが変化することを特徴とし、前記ホログラムを回折する光の一部は前記ホログラムに対向する側の透明体表面に設置された光検出器により検出され、前記光検出器の検出出力が一定になるようにフィードバックして前記ホログラムのパターンを変化させることを特徴とする。
【０００９】
また、前記透明体は、本発明の３次元映像表示装置の製造方法は、表面の格子交点位置に微小部材を埋め込んだ平行平板を、透明接着層を挟んで複数枚重ね合わせて構成することを特徴とし、前記微小部材を目がけて、透明体外部から高エネルギーの集束光を照射して前記微小部材及びその周辺を加熱し、微小部材成分の膨張により微小部材形状を球形に変形させることを特徴とする。更に前記微小部材が金属成分を含み、加熱により生成される球表面に金属成分が付着することを特徴とし、前記微小部材に含まれる金属成分がＡｇ又はＡｌであることを特徴とする。前記透明接着層には加熱により白濁化するサーモトロピック成分が含まれることを特徴とし、前記透明接着層は前記透明体の出射面と平行であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上の本発明の３次元映像表示装置により、反射体が３次元的な空間に位置するので、調節、輻輳、両眼視差のいずれも犠牲にすることなく、自然な３次元映像の表示が実現できる。また奥にある反射体からの光をうまく遮ることができるので、陰像が消去された、実際と全く同じ立体像の表示を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態による３次元映像表示装置について図面に基づいて説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置の全体構成を示す概念図である。図１において、半導体レーザー等の放射光源１Ｒから＋ｚ軸方向に沿って出射する光２Ｒはｙ軸方向の偏光状態２ｒをなし、ホログラム板３Ｒに入射して、そのホログラム面で複数の集束光に回折、分離し、各集束光５Rは偏光状態２ｒのまま直方体形状の表示体４に入射し、その内部の異なった位置に集束する。同様に半導体レーザー等の放射光源１Ｇ、１Ｂ（図示せず）、１Ｉからそれぞれ−ｚ、＋ｘ、−ｙ軸方向に沿って出射する光２Ｇ、２Ｂ（図示せず）、２Ｉはそれぞれｙ、ｙ、ｚ軸方向の偏光状態２ｇ、２ｂ（図示せず），２ｉをなし、それぞれのホログラム板３Ｇ，３Ｂ（図示せず），３Ｉに入射して、そのホログラム面で複数の集束光に回折、分離し、各集束光５Ｇ，５Ｂ（図示せず），５Ｉは表示体４に入射し、その内部の異なった位置に集束する。
【００１３】
なお、放射光源１Ｂやホログラム３Ｂは、図１に於ける表示体４の背面側にあり、放射光源１Ｂやそれに対応する要素を図中に表すと複雑になるので図１では省略している。また、以下の説明では放射光源１Ｒとそれに対応する要素を代表にとって行うが、他の光源とそれに対応する要素についても同じことがいえる。放射光源の偏光性能が十分でない時には、ホログラム面の手前や、ホログラム面と表示体４の間に偏光状態を揃えるための直線偏光子を設けても良い。
【００１４】
表示体４は透明材料で形成されており、その内部に立体格子の交差点位置に球状の反射体６が埋め込まれている。立体格子はｘ軸方向のピッチｐｘ、ｙ軸方向のピッチｐｙ、ｚ軸方向のピッチｐｚで構成され、各ピッチは１００〜２００μｍ程度の大きさである。反射体６の直径ｄは数μｍ程度の大きさに揃っている。集束光５Ｒは反射体６の表面近傍（できれば表面の内の出射面７ｓに近い側）に集光し（その集光スポットの大きさは反射体６の大きさより小さいことが好ましい）、これを反射することで、偏光状態８ａがランダムな反射光８となり、そのうち−ｙ軸方向に進む成分が表示体４の出射面７ｓ（−ｙ軸方向を向いた面）を経て外部に放射され、この光が観察される。表示体４の出射面７ｓには直線偏光子７が形成されており、ｘ軸方向の偏光状態８ｂの光のみが外部に放射されている。なお、ホログラムによる回折で集束光にならなかった成分や、集束光の中でも反射体６を反射せずに直接表示体４の出射面７ｓに至る光も存在するが、これらの光はいずれも偏光状態８ｂとは直交した偏光であり、直線偏光子７によりカットされるので、迷光とはならない。
【００１５】
外部の観察者が−ｙ軸方向から表示体４を眺めると、表示体内部の反射体６は発光点の様に振る舞う。反射体６は３次元的な空間に位置するので、反射体６からの反射光８ｂは全体として立体像を形成する。この立体像は、反射体６が実際に３次元的な空間に位置するので、調節、輻輳、両眼視差のいずれも犠牲にすることなく自然な３次元映像の表示になっている。放射光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂをそれぞれ赤、緑、青の光源とすれば、反射体６はカラーの発光点として振る舞い、それぞれの光量を調節することでカラーの３次元映像を表示することになる。
【００１６】
集束光５Ｒはその集束点に至るまでに多数の反射体６を通過する。例えば、集束点の一つ手前の反射体６の影響を考えた場合、集束光のＮＡを０．１としてスポット径は４０μｍである（ただし、ｐｚ=２００μｍとする）。反射体６の直径ｄ＝５μｍとすると面積比で１００×（５／４０）^２ ＝１．６％が散乱する。最も影響を与える位置の反射体でもこの程度であり、もっと離れた通過位置にある反射体の影響度は指数関数的に弱まる。離れた通過位置（集束光のスポット径が十分大きい領域）での影響の考え方は次の通りである。
【００１７】
集束光５Ｒの場合、距離ｐｚ当たりの伝搬で散乱する成分の比率εは次式で与えられる。
【００１８】
ε＝π／４×d^２ ／（ｐｘ×ｐｙ）    （数１）
集束光５Ｒが距離ａの伝搬を経て反射体に集光し、これを反射して距離ｂの伝搬を経て表示体４の外部に放射されるとすると、最後まで残っている光量比ηは次式で与えられる（ただし反射体の反射率や散乱成分、直線偏光子７による透過率等による減衰は無視する）。
【００１９】
η＝（１−ε）^（ａ＋ｂ）／ｐｚ     （数２）
よって、伝搬距離が長いほど減衰するが、伝搬距離は反射体の位置により一律に決まっているので、この減衰効果を見込んだホログラムパターン（伝搬距離が大きいほど光強度を大きくした状態で、ｎ個の回折集光点を出射する光を、点Ｓを出射する光と干渉させて得られるパターン）を生成すればよい。なお、ｐｘ＝ｐｙ＝ｐｚ＝２００μｍ、ｄ＝５μｍとするとε＝０．０００４９１であり、ａ＋ｂ＝４００ｍｍとするとη＝０．３７となり、光強度の差別化は３倍程度である。
【００２０】
図２は本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置のホログラム板の原理説明図を示している。ホログラム板３はホログラム面３ａを透過することで光の位相が位置に応じて変化し、透過光が回折するものである。図２では簡単のため、ホログラム板３の表面にホログラム面３ａを形成している。点Ｓを出射する光はホログラム面３ａに入射し、ホログラム面３ａでの回折により、表示体４の中に空間的に散らばったｎ個の点（Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐｎ）に集光する回折光を発生させる。ホログラム面３ａには凹凸状のパターンが形成され、このパターン（ホログラムパターン）は点Ｓを出射する光２とｎ個の点（Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐｎ）を出射する光を干渉させ、その干渉光の位相成分がなすパターン（干渉パターン）に一致する。凹凸の深さが干渉光の位相をそのまま表現できれば、集光する回折光を完全に再現できるが、２値（いわゆる２レベルのグレーティング）などの不完全な表現の場合には回折効率は劣化する（即ち集光する成分（１次回折光）以外に−１次回折光等が発生する）。集光点の位置と光強度さえ決まれば、干渉パターン、及びこれを２値やｎ値で再表現したホログラムパターンは数値計算で求めることができる。凹凸面の代わりに液晶等の能動素子を用いて透過光の位相を位置に応じて変化させる方式を用いれば、あらかじめ計算した結果を用いてホログラムパターンを切り替え、集光位置とその光強度を時系列に変化させ、動画の３次元表示を行うこともできる。
【００２１】
ｎ個の集束光（５#１ 、５#２ 、・・・，５#ｎ ）はどれも光の入射領域２ａの全体を開口とするのでそのＮＡ（開口数）は大きく、集束光の径は小さく焦点深度も浅くなる。またホログラムパターンの数値計算のなかで集光位置の差に伴う収差は全て除去されるので、全ての集光点で無収差の集光が実現できる。更にホログラムのどの領域もｎ個の集束光の位相情報を全て含んでおり、ホログラムの一部が欠損しても各集束光の光量が一律に減少するだけであり、遮光に対する補完作用がある。例えばホログラムの欠損により、集束光５１だけが欠損するということはない。また集光点に至るまでに遮光体９があり集束光の一部が遮光されても、この遮光体が集束点から離れた位置にある限り状況は同じであり、補完作用は維持される。多数の集光スポットの形成には単に光を対物レンズにより集光させ、それをスキャンさせる方法もあるが、十分なＮＡを確保するのが難しく、集光位置により発生する収差（奥行き方向の差による球面収差、斜入射によるコマ収差）が除去できない。このように、ホログラムによる集束光の形成は収差のない高い集光性能を持ち、遮光に対しても補完作用により集光点の欠落がない等、多くのメリットを有する。
【００２２】
図３は本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置の表示体の製造方法を説明する図である。図３（ａ）に示すように、厚さが精度良く管理された透明樹脂基板４ａの表面の格子交点位置に窪みを形成し、この窪みに精度良く重量管理された種６ｓを植える。種６ｓはゴムやプラスチックをベースとし、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属成分を他の配合剤とともに含み、加熱すると分解し、窒素ガス・炭酸ガス・一酸化炭素、アンモニアガス、水素ガスなどを発生する性質をもつ。図３（ｂ），（ｃ）に示すように、透明樹脂基板４ａを紫外線硬化樹脂などの接着剤４ｂを挟んで、他の透明樹脂基板４と精度良く位置合わせして重ね、貼り合わせる。接着剤４ｂにはサーモトロピック等の熱反応性のポリマーを混入させており、加熱により白濁するが、冷却すると透明に戻る性質を持つ。接着後、外部から透明樹脂基板４ａ上の種６ｓを目がけて集束レーザー光を照射し、集束レーザー光を移動させて一つ一つの種を順に加熱する。図３（ｄ），（ｅ）、（ｆ）に示すように、加熱された種６ｓは周りの樹脂領域を軟化させる一方、発泡して体積を増し、外形形状を綺麗な球形に整えつつ、その表面に加熱により蒸気化した金属成分を付着させ、球面の反射体６を形成する。以上の工程を繰り返し、透明樹脂基板４ａを順に積層していくことで、本発明の実施の形態に於ける表示体４が作製できる。なお、接着層４ｂは図１でのｙ軸に垂直な面に平行である。なお、種６ｓは単なる発泡剤や低融点の金属粒であってもよく、発泡剤の場合には球形の気泡でできた反射体６、金属粒の場合には金属球でできた反射体６が形成される。
【００２３】
図４は本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置で表示される３次元像の説明図を示している。図１に於いて放射光源１Ｉを赤外光の光源とし、この光源からの光を消した状態で、外部の観察者が−ｙ軸方向から表示体４を眺めると、図４（ａ）の様な立体像１０ａ、１０ｂが見える。この立体像は幽霊のように透けて見え、実際の立体像では遮光されるはずの輪郭線までも見えてしまう。これは実際の立体像の場合、反射体がこの反射体よりも奥にある反射体からの光を遮る働き（陰像消去）をするのに対し、実施の形態での立体像ではこの遮光の作用が極めて小さいためである。
【００２４】
次に、放射光源１Ｉから光を出射させて、所定の位置にある接着層４ｂの上に複数の回折光を集光させると、集束位置での接着層４ｂが加熱し、接着層４ｂに含まれるサーモトロピック成分が白濁して遮光作用をなす。従って、放射光源１Ｉからの光を立体像１０ａ、１０ｂの表面の近傍（観察者から見ての奥側の領域）に集光させると、手前にある反射体からの光に影響せずに奥にある反射体からの光だけをうまく遮ることができ、図４（ｂ）の様に実際と同じ立体像を実現できる。サーモトロピック成分の熱反応性は可逆的であり、光の照射を止めて冷却すると透明に戻るので、動画の立体像に於ける陰像消去もリアルタイムに実現できる。なお、サーモトロピック成分を含む接着層４ｂは放射光源１Ｉからの光５Ｉの方向と垂直な位置関係にあるので、この光を受けやすく、効果的な白濁作用がなされる。また接着層４ｂは反射光８の方向とも垂直な位置関係にあるので、陰像を消去する上でも都合がいい。反対に接着層４ｂは放射光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂからの光（５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ）の方向とは平行な位置関係にあるので、これらの光はすり抜けやすく、立体像生成への悪影響（白濁領域が集束光を遮ること等）は最小限に押さえられている。
【００２５】
図５は本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置の調整方法を説明する図である。本発明の実施の形態では複数の集束光を表示体内部の反射体６に精度良く照射する必要がり、光源Ｓやホログラム板３の位置がずれると、表示像が不鮮明になる。そのため表示体表面の内、ホログラム３に対向する面４ａの周辺位置に２分割の光検出器を設置し、検出器の差信号をモニターしながら、光源Ｓやホログラム板３の位置調整を行う。この時、対向面４ａの基準位置に集光する回折光５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを生成するホログラムパターンを用いることになり、検出器１７ａ、１７ｂでの出力より上下位置、検出器１７ｃ、１７ｄでの出力より左右位置が決まる。なお、回折光の集光位置は光源の波長変化によっても移動する。従って調整時だけでなく立体像を表示している時にも、ホログラムは対向面４ａの基準位置に集光する回折光５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを常時生成し、検出器の差信号をモニターして、ホログラムパターンの補正にフィードバックすることで、表示像の劣化を防ぐことができる。
【００２６】
なお、上述した実施形態では、図１で示したように放射光源について、放射光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの３つを用いるようにしていた。そして、放射光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂをそれぞれ、赤、緑、青の光源としていた。これに限らず、赤、緑、青の光源を１つにまとめても良い。これは、上記のように放射光源を３カ所に分けた場合、これらから個別に発せられる３つの光の集光位置としては、完全に一致させることが望ましいのではあるが、現実として、その集光位置に若干のずれが発生する可能性がある。この集光位置のずれにより、本来意図した色が表示されない等の立体像生成への悪影響が発生することがある。そのため、光源を１カ所だけとすることで、集光位置がずれることを防ごうとするものである。すなわち、光の出射箇所を１カ所だけとすることで、集光位置を固定化しようとするものである。この場合は、１つの放射光源、例えば図１の１Ｒが、赤、緑、青の光を出射できるようにする。そして、当該放射光源１Ｒが、赤、緑、青の光源として所定時間毎に順に切り替わるようにすればよい。つまり、放射光源１Ｒから、例えば赤、緑、青の順番で繰り返して光が出射されるようにすればよい。一方、当該光源１Ｒからの光が入射するホログラム面３ａのホログラムパターンについても、赤、緑、青のそれぞれに応じたパターンを予め用意する。あるいは、液晶などの能動素子をホログラム面３ａに用いる場合であれば、赤、緑、青のそれぞれに応じたホログラムパターンを数値計算で求めておく。そして、上記光源が赤、緑、青の光源に切り替わるタイミングに同期して、それぞれに対応するホログラムパターンに切り替えるようにすればよい。これにより、放射光源が１箇所だけになるため、上記のような複数箇所の光源からそれぞれ赤、緑、青の光を分けて出射する場合に比べ、集光位置にずれが発生することを防ぐことができ、より鮮明な立体像を得ることができる。
【００２７】
更に、上述したような赤外光についても、同じ放射光源から出射するようにしてもよい。つまり、１つの放射光源が、所定時間毎に赤、緑、青、赤外光を順に出射するようにする。そして、当該出射する光の切り替えのタイミングに同期して、ホログラムパターンを、赤、緑、青、赤外の光に応じたパターンに、切り替えていくようにすればよい。これにより、上記のように集光位置のずれの発生を防いで、立体像生成への悪影響を更に低減しつつ、上述したような陰像消去も実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明にかかる３次元映像表示装置は、反射体が３次元的な空間に位置するので、調節、輻輳、両眼視差のいずれも犠牲にすることなく自然な３次元映像の表示が実現でき、また奥にある反射体からの光をうまく遮ることができるので、陰像が消去された、実際と全く同じ立体像の表示を実現できるので、３次元映像表示の各種機器、装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に於ける３次元映像表示装置の全体構成を示す概念図
【図２】同３次元映像表示装置のホログラム板の原理説明図
【図３】同３次元映像表示装置の表示体の製造方法を説明する図
【図４】同３次元映像表示装置で表示される３次元像の説明図
【図５】同３次元映像表示装置の調整方法を説明する図
【図６】従来例に於ける３次元映像表示装置の原理構成図
【符号の説明】
【００３０】
１Ｒ、１Ｇ、１Ｉ    放射光源
２Ｒ、２Ｇ、２Ｉ    レーザー光
２ｒ、２ｇ、２ｉ    偏光方向
３Ｒ、３Ｇ、３Ｉ    ホログラム板
４    表示体
５Ｇ，５Ｂ，５Ｉ    回折集束光
６    反射体
７    直線偏光子
７ｓ    出射面
8    反射光
８ａ，８ｂ    反射光の偏光状態
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007122933.tif 000009
【図２】
2007122933.tif 000010
【図３】
2007122933.tif 000011
【図４】
2007122933.tif 000012
【図５】
2007122933.tif 000013
【図６】
2007122933.tif 000014
【国際調査報告】
2007122933.tif 000015
2007122933.tif 000016