(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間的に開口像を再生結像するように記録されたホログラムを用い、前記開口像中に光を回折させる表示により観察者若しくは観察者の視点を正しい位置に導くことを特徴とする視線指示方法。
【請求項２】
３次元画像表示装置に対する観察者の視点を所定の立体視可能視域に導くことを特徴とする請求項１記載の視線指示方法。
【請求項３】
ステレオ音響再生装置に対する聴取者の位置を所定のステレオ音聴取可能音域に導くことを特徴とする請求項１記載の視線指示方法。
【請求項４】
移動体の運転者に対して所定の移動領域に導くことを特徴とする請求項１記載の視線指示方法。
【請求項５】
観察者若しくは観察者の視点が所定の領域から外れるに従い、連続的若しくは段階的に表示を変化させることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の視線指示方法。
【請求項６】
表示の変化が色の変化であることを特徴とする請求項５記載の視線指示方法。
【請求項７】
空間的に開口像を再生結像するように記録されたホログラムが設けられ、かつ、そのホログラムを表示する照明光源が設けられていることを特徴とする視線指示装置。
【請求項８】
前記ホログラムが３次元画像表示装置に対して相対的に固定されていることを特徴とする請求項７記載の視線指示装置。
【請求項９】
前記ホログラムがステレオ音響再生装置に対して相対的に固定されていることを特徴とする請求項７記載の視線指示装置。
【請求項１０】
前記ホログラムが移動体の移動領域近傍に配置されていることを特徴とする請求項７記載の視線指示装置。
【請求項１１】
前記ホログラムには、中心領域から周辺領域に向かうにつれて連続的若しくは段階的に表示が変化するパターンが記録されていることを特徴とする請求項７から１０の何れか１項記載の視線指示装置。
【請求項１２】
表示の変化が色の変化であることを特徴とする請求項１１記載の視線指示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視線指示方法及び装置に関し、特に、３次元画像表示装置等において視線の向きを所定範囲内に指示するための方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、３次元画像表示装置が普及し出している。その方式には、レンチキュラー方式、パララックスバリア方式等種々の方式のものがあるが、これらにおいては、観察者の視点を正しい位置に固定することが必要である。
【０００３】
これら３次元画像表示装置中の代表的なものとして、パララックスバリア方式とレンチキュラー方式の原理を簡単に説明する。図６はパララックスバリア方式の原理を説明するための図であり、短冊状の左右眼に対応するパララックスのある画像Ｌ，Ｒ，Ｌ，Ｒ，・・・・の前に配置した縦格子状のアパーチャ（パララックスバリア）を通してこの画像Ｌ，Ｒ，Ｌ，Ｒ，・・・・を左右に分離して立体視可能にする方式である。また、図７はレンチキュラー方式の原理を説明するための図であり、パララックスバリア方式のパララックスバリアの代わりに、レンチキュラーレンズ板を使用して、パララックスバリア方式と同様に画像Ｌ，Ｒ，Ｌ，Ｒ，・・・・を左右に分離して立体視可能にする方式である。何れの方式もメガネを使用しないでパララックスのある左右画像を分離して立体視可能にする方式である（増田千尋著「３次元ディスプレイ」（平成２年５月２５日，産業図書（株）発行）。
【０００４】
このような３次元画像表示装置において正しく立体視可能にするには、表示装置に対して観察者の視線を所定の範囲の正しい位置に指示する必要がある。このためには、従来、図８の示すように、上記のような３次元画像表示装置の上部に、例えば真中にＧ色の点光源（ＬＥＤ）、その両側のＲ色の点光源（ＬＥＤ）を配置し、その前方にスリットを配置して、図示のように、３次元画像表示装置の正しい立体視ができる範囲に左右眼が位置するとき、スリットを通してＧ色のＬＥＤからＧ色のみが見え、その範囲を左右にずれると、左右眼の少なくとも一方にスリットを通してＲ色のＬＥＤからＲ色が見えるようにした視線指示装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のスリットと点光源の組み合わせからなる視線指示装置においては、図８の構成からも明らかなように、指定できる視域は単純なものにならざるを得ない。また、最適位置（Ｇ色のみが見える位置）からのずれの表現は困難である。さらに、スリットと点光源の精密な位置合わせを要し、これは装置毎に行う必要がある。
【０００６】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホログラムを用いて多様な視域の表示が可能であり、位置合わせも容易な視線指示方法及び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の視線指示方法は、空間的に開口像を再生するように記録されたホログラムを用い、前記開口像中に光を回折させる表示により観察者若しくは観察者の視点を正しい位置に導くことを特徴とする方法である。
【０００８】
この場合、３次元画像表示装置に対する観察者の視点を所定の立体視可能視域に導くこと、ステレオ音響再生装置に対する聴取者の位置を所定のステレオ音聴取可能音域に導くこと、移動体の運転者に対して所定の移動領域に導くこと等が可能である。
【０００９】
また、観察者若しくは観察者の視点が所定の領域から外れるに従い、連続的若しくは段階的に表示を変化させるようにしてもよく、その場合、表示の変化が色の変化であるようにすることもできる。
【００１０】
また、本発明の視線指示装置は、空間的に開口像を再生するように記録されたホログラムが設けられ、かつ、そのホログラムを表示する照明光源が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
この場合、そのホログラムが３次元画像表示装置に対して相対的に固定されているか、ステレオ音響再生装置に対して相対的に固定されているか、又は、移動体の移動領域近傍に配置されているようにすることができる。
【００１２】
そして、観察者若しくは観察者の視点が所定の領域から外れるに従い、連続的若しくは段階的に表示を変化させるようにしてもよく、その場合、表示の変化が色の変化であるようにしてもよい。
【００１３】
本発明においては、ホログラムに対して所定の領域に光を回折するホログラムの表示により観察者若しくは観察者の視点を正しい位置に導くようにしたので、ホログラムの記録時のスマクの形状、位置、組み合わせ等により、どんなに複雑な視域でも表示可能になる。また、視線指示装置の量産時の位置合わせが容易なものである。また、最適位置からのずれ表示も、多重露光等により簡単に実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の視線指示方法及び装置の原理と実施例について説明する。
体積型ホログラム等のホログラムは、自身の分散効果、視域の限定、多重露光等により、それを見る方向により表示パターン、色、明るさ等の観察情報を変えられることは公知である。
【００１５】
本発明は、ホログラムのこの性質を利用して、視線をホログラムにより正しい領域に導くことにより、上記した従来技術の問題点を解決したものである。
【００１６】
すなわち、ホログラムの記録時のスマクの形状、位置、組み合わせ等により、どんなに複雑な視域でも表示可能になる。また、視域は光源とホログラムの相対位置ではなく、ホログラム自身で決まるため（特に、体積型ホログラムの場合）、視線指示装置の量産時の位置合わせは容易なものである。また、最適位置からのずれ表示も、多重露光等により簡単に実現できる。本発明の視線指示方法及び装置は、このようなホログラムを用いたものである。
【００１７】
以下、本発明の視線指示装置のいくつかの実施例を説明する。
第１の実施例として、図１に示す配置で、ホログラム感材１にマスク２の反射型ホログラムを撮影する。すなわち、視線指示装置の視域に相当する形状の開口３を有するマスク２をホログラム感材１から観察距離だけ離間して対向配置し、マスク２のホログラム感材１側とは反対側に散乱板４を配置し、照明光５で散乱板４を介してマスク２を照明することにより、その開口３を通過した物体光６を生じさせ、その物体光６をホログラム感材１の表面に入射させると共に、ホログラム感材１の裏面から点Ｐに向かう物体光６と同じ光源ら分岐した参照光７を入射させることにより、図２のホログラム１０を撮影する。
【００１８】
このようなホログラム１０を、図２に示すように、例えばレンチキュラー方式の３次元画像表示装置１１（図１２）の上側の所定位置に配置する。そして、ホログラム１０の撮影時の点Ｐの位置に照明光源１１を配置してホログラム１０を表面側から照明すると、ホログラム１０の表面側に回折光１２が生じる。この回折光１２は、元のマスク２の開口３が相当する視域１３内にのみ入射して開口３の像を結像することになる。したがって、３次元画像表示装置１１の立体像観察のための正しい観察位置が対応する視域１３内に観察者の両眼Ｅが位置するときにはホログラム１０が見え、観察者眼球が図のＥ’の位置のときには一方の眼にのみホログラム１０が見え、また、Ｅ”の位置のときにはホログラム１０は全く見えない。したがって、両眼でホログラム１０が見える位置に観察者を導くことができ、簡単な構造で精度の良い視点指示が実現できる。
【００１９】
第２の実施例は、３次元画像表示装置の立体像観察のための正しい観察位置では緑色（Ｇ色）に見え、それより左右に少しずれた位置では赤色（Ｒ色）に見えるようにして、図２の単色の場合よりも視点固定のしやすい視点指示装置に関するものである。この場合は、まず、図３（ａ）の配置で、視線指示装置の視域に相当する縦長矩形の開口２３を有するマスク２２を多色ホログラム感材２１から観察距離だけ離間して対向配置し、図１の場合と同様に第１のホログラムを多色ホログラム感材２１に記録する。この際の参照光２４、照明光２５、物体光２６としては、波長６４９ｎｍ（Ｒ色）のＫｒレーザー光を用いる。次いで、図３（ｂ）に示すように、マスク２２の代わりにマスク２２の開口２３を取り囲む形状の開口３３を有するマスク３２を用い、同様にして第２のホログラムを同じ多色ホログラム感材２１に多重記録する。この際の参照光３４、照明光３５、物体光３６としては、波長５１４ｎｍ（Ｇ色）のＡｒレーザー光を用いる。
【００２０】
このようにしてＲ色のホログラムとＧ色のホログラムが二重記録されたホログラム４０を、図４に示すように、例えばレンチキュラー方式の３次元画像表示装置１１（図７）の上側の所定位置に配置する。そして、ホログラム４０の前方に白色照明光源４１を配置してホログラム４０を表面側から照明すると、ホログラム４０の表面側に回折光４２が生じる。この回折光４２は、元のマスク２２の開口２３が相当する視域４３内に入射するＲ色の光と、元のマスク３２の開口３３に相当する視域４４であって視域４３を取り囲む領域内に入射するＧ色の光とからなる。したがって、３次元画像表示装置１１の立体像観察のための正しい観察位置が対応する視域１３内に観察者の両眼Ｅが位置するときにはホログラム４０が赤色に見え、それから少しずれた観察者眼球が図のＥ’の位置のときには一方の眼にホログラム４０が赤色に見え、他方の眼には緑色に見える。また、図のＥ”の位置のときにはホログラム４０は緑色に見える。したがって、両眼でホログラム４０が赤色に見える位置に観察者を導くことができ、簡単な構造で精度が良く、視点固定のしやすい視点指示が実現できる。
【００２１】
第３の実施例は、図５に示すように、上記のようなホログラム１０又は４０（図５の場合はホログラム１０）をステレオ音響再生装置５０に取り付け、ステレオ音を聴取するのに音響的に最適な位置を指示するようにした例である。その詳細は上記の説明から明らかであるので省く。なお、図５中、５１はステレオチューナー、５２はＣＤ再生装置、５３はカセットテープ録音再生装置、５４は左右のスピーカーである。
【００２２】
以上、本発明の視線指示方法及び装置をいくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。また、適用分野も３次元画像表示装置、ステレオ音響再生装置に限定されず、所定の位置に利用者を導く必要のあるあらゆる装置に適用できる。例えば、移動体の運転者に対してその移動体を所定の経路等の移動領域に導くために用いることができる。その場合、視域を指示するホログラムは移動体の移動領域近傍に配置する。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の視線指示方法及び装置によると、ホログラムに対して所定の領域に光を回折するホログラムの表示により観察者若しくは観察者の視点を正しい位置に導くように構成されているので、ホログラムの記録時のスマクの形状、位置、組み合わせ等により、どんなに複雑な視域でも表示可能になる。また、視線指示装置の量産時の位置合わせが容易なものである。また、最適位置からのずれ表示も、多重露光等により簡単に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の視線指示装置に用いるホログラムを撮影する配置を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例の視線指示装置を３次元画像表示装置に用いた場合の配置を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施例の視線指示装置に用いるホログラムを撮影する配置を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例の視線指示装置を３次元画像表示装置に用いた場合の配置を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３実施例の視線指示装置をステレオ音響再生装置に用いた場合の配置を示す斜視図である。
【図６】パララックスバリア方式の３次元画像表示装置の原理を説明するための図である。
【図７】レンチキュラー方式の３次元画像表示装置の原理を説明するための図である。
【図８】従来の視線指示装置を３次元画像表示装置に用いた場合の配置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ホログラム感材
２…マスク
３…開口
４…散乱板
５…照明光
６…物体光
７…参照光
１０…ホログラム
１１…３次元画像表示装置
１２…回折光
１３…視域
２１…多色ホログラム感材
２２…マスク
２３…開口
２４…参照光
２５…照明光
２６…物体光
３２…マスク
３３…開口
３４…参照光
３５…照明光
３６…物体光
４０…ホログラム
４１…白色照明光源
４２…回折光
４３…視域
４４…視域
５０…ステレオ音響再生装置
５１…ステレオチューナー
５２…ＣＤ再生装置
５３…カセットテープ録音再生装置
５４…スピーカー
Ｅ、Ｅ’、Ｅ”…両眼位置
【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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