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JPH06118860A - Color stereoscopic image display device - Google Patents

Color stereoscopic image display device

Info

Publication number
JPH06118860A
JPH06118860A JP26982892A JP26982892A JPH06118860A JP H06118860 A JPH06118860 A JP H06118860A JP 26982892 A JP26982892 A JP 26982892A JP 26982892 A JP26982892 A JP 26982892A JP H06118860 A JPH06118860 A JP H06118860A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram
color
stereoscopic image
stripe
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP26982892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takakazu Aritake
敬和 有竹
Masayuki Kato
雅之 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP26982892A priority Critical patent/JPH06118860A/en
Publication of JPH06118860A publication Critical patent/JPH06118860A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable the adequate reproduction and display of color stereoscopic images even with a low-speed space light modulation element. CONSTITUTION:The space light modulation element as a hologram recording means optically writes interference fringes by dividing these fringes to regions 162-1 to 162-n, 164-1 to 164-n, 166-1 to 166-n for each of R, G, B by controlling a liquid crystal shutter, selects the wavelengths of reproducing light by reflection regions having reflection peak wavelengths at the R, G, B corresponding to the recording regions of R, G, B after the writing and synthesizes and displays the color stereoscopic images of R, G, B with simultaneous irradiation with the reconstructing light from the R, G, B light sources.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、計算機によって求めた
カラーデータごとのホログラム干渉縞(位相分布)を媒
体に記録して立体像をカラー表示するカラー立体像表示
装置装置に関する。立体表示は3次元物体の奥行き、厚
み等の構造を視覚的に理解し易くする手段であり、設計
された構造物の表示、医用画像の表示等での要求が強
い。また立体像は、2次元表示に比べて迫力があり、遊
園地や映画等の娯楽用表示にも利用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color stereoscopic image display device for displaying a stereoscopic image in color by recording hologram interference fringes (phase distribution) for each color data obtained by a computer on a medium. The stereoscopic display is a means for making it easier to visually understand the structure such as depth and thickness of a three-dimensional object, and there is a strong demand for displaying designed structures and displaying medical images. The stereoscopic image is more powerful than the two-dimensional display and is also used for amusement parks, movies, and other entertainment displays.

【0002】[0002]

【従来の技術】立体表示に関しては、既に種々の方法が
提案されている。特殊な眼鏡を装着せずに立体像を見る
ことのできるものにホログラムがある。これは、物体像
を光の干渉作用を利用して記録したものであり、静止物
体に関しては、カラーで奥行き感が充分にあるものが製
作されている。
2. Description of the Related Art Various methods have already been proposed for stereoscopic display. There is a hologram that allows you to see a stereoscopic image without wearing special glasses. This is a recording of an object image by utilizing the interference effect of light, and a stationary object having a sufficient color and depth feeling is manufactured.

【0003】架空の物体のホログラムは、物体波と参照
波を干渉させる通常のホログラム作成方法では作ること
ができない。そこで、3次元の形状データから種々の方
向から見た時の2次元画像を計算し、ホログラム干渉露
光によって、水平方向に微小な幅を持ち、垂直方向に画
面の幅を持つストライプ状の領域に逐次ホログラム干渉
縞を記録してゆくホログラフィック・ステレオグラム方
式がある。
A hologram of a fictitious object cannot be produced by a usual hologram producing method in which an object wave and a reference wave are interfered with each other. Therefore, two-dimensional images when viewed from various directions are calculated from three-dimensional shape data, and by hologram interference exposure, a stripe-shaped area having a small width in the horizontal direction and a screen width in the vertical direction is formed. There is a holographic stereogram system in which hologram interference fringes are sequentially recorded.

【0004】しかし、ホログラフィック・ステレオグラ
ム方式では基本的には2次元画像を見ることになり、眼
の焦点が合っている面と両眼視差によって視認する像の
位置が一致しない。従って、見にくさを伴い、疲労の原
因となる。特に画面より手前に像を表示する場合には、
眼に対する負担が大きくなり、好ましい立体表示とは言
えない。
However, in the holographic stereogram system, a two-dimensional image is basically viewed, and the surface on which the eyes are in focus does not match the position of the image visually recognized by binocular parallax. Therefore, it is difficult to see and causes fatigue. Especially when displaying an image in front of the screen,
The burden on the eyes becomes large, and it cannot be said that the stereoscopic display is preferable.

【0005】架空物体の自然な立体像(ホログラム)を
作成するためには、3次元の形状データからホログラム
の干渉縞(位相分布)を計算し、レーザ描画装置等を用
いて計算された位相分布を空間的に露光量を変えて記録
する方法がある。マサチューセッツ工科大学(MIT)
のBenton教授らは、ホログラムを水平方向には画
面の幅を持ち、垂直方向には微小な幅を持つストライプ
状の領域に分割し、それぞれに水平方向の視差のみを保
存したホログラムを記録する方法を提案している。
In order to create a natural three-dimensional image (hologram) of an imaginary object, interference fringes (phase distribution) of the hologram are calculated from the three-dimensional shape data, and the phase distribution calculated using a laser drawing device or the like. There is a method of recording by changing the exposure amount spatially. Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Professor Benton et al. Divides a hologram into stripe-shaped areas that have the width of the screen in the horizontal direction and a small width in the vertical direction, and record a hologram that stores only the horizontal parallax in each area. Is proposed.

【0006】膨大なホログラムの位相分布の計算量は、
垂直方向に視差を無くすことによって大幅に低減でき
る。ホログラム記録再生装置としては、音響光学素子に
変調された表面弾性波、即ち移動する干渉縞を発生さ
せ、走査鏡による追跡で干渉縞の像を静止させる方式と
している。
The calculation amount of the phase distribution of a huge hologram is
It can be significantly reduced by eliminating parallax in the vertical direction. The hologram recording / reproducing apparatus employs a system in which a modulated surface acoustic wave, that is, moving interference fringes are generated in an acousto-optic device, and an image of the interference fringes is stopped by tracking with a scanning mirror.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ben
ton教授らのホログラム作成方法は、水平方向の視差
のみを分割されたストライプ状の領域に記録するため、
干渉縞を計算する上で有利であるが、ホログラム再生像
を直視する方式であり、ホログラム干渉縞をハードコピ
ーとして媒体上に記録したり、媒体に記録した干渉縞か
らホログラムを再生表示することができないという問題
があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, Ben
Ton et al.'s hologram creation method records only the horizontal parallax in the divided stripe areas,
Although it is advantageous in calculating interference fringes, it is a method of directly looking at the hologram reproduced image, and it is possible to record the hologram interference fringes on the medium as a hard copy or reproduce and display the hologram from the interference fringes recorded on the medium. There was a problem that I could not.

【0008】更に従来は主にモノクロの立体表示である
が、カラー立体像を静止画および動画として表示するこ
とが強く望まれている。本発明の目的は、計算機で計算
されたカラーデータごとのホログラム干渉縞(位相分
布)からカラー立体像を再生表示するようにした計算機
ホログラムの作成表示装置を提供する。
[0008] Further, conventionally, mainly for monochrome stereoscopic display, it is strongly desired to display a color stereoscopic image as a still image and a moving image. An object of the present invention is to provide a computer hologram creation and display device for reproducing and displaying a color stereoscopic image from hologram interference fringes (phase distribution) for each color data calculated by a computer.

【0009】本発明は、低速の空間光変調素子であって
も適切にカラー立体像を再生表示できるようにしたカラ
ー立体像表示装置を提供する。
The present invention provides a color stereoscopic image display device capable of appropriately reproducing and displaying a color stereoscopic image even with a low speed spatial light modulator.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明にあっては、次のように構成する。まず本発明
は、ホログラム作成領域(Lx×Ly)を、水平方向に
幅(Lx)をもち且つ垂直方向に微小な幅(ΔLy)を
もったストライプ状の領域に分け、任意の立体像の3次
元形状のカラーデータの各々についてストライプ領域毎
に水平方向の視差のみに依存した干渉縞をフーリエ級数
に展開し、このフーリエ級数の位相分布に従った水平方
向の光強度分布をもつホログラム干渉縞を記録媒体上の
カラーデータごとに分けられたストライプ領域に順次記
録し、記録媒体からカラーホログラム立体像を再生する
カラー立体像表示装置を対象とする。
To achieve this object, the present invention is constructed as follows. First, according to the present invention, the hologram creation area (Lx × Ly) is divided into striped areas each having a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width (ΔLy) in the vertical direction, and a three-dimensional image of an arbitrary three-dimensional image is obtained. Interference fringes that depend only on the horizontal parallax for each stripe area for each of the three-dimensional color data are developed into Fourier series, and hologram interference fringes with horizontal light intensity distribution according to the phase distribution of this Fourier series are generated. The present invention is intended for a color stereoscopic image display device that sequentially records in a stripe area divided for each color data on a recording medium and reproduces a color hologram stereoscopic image from the recording medium.

【0011】このようなカラー立体像表示装置につき本
発明にあっては、 コヒーレントな平面波を発生する平面波発生手段と、 カラーデータごとに、フーリエ級数の第1項に対応し
て1つのストライプ領域の全域で一定の光強度分布とな
る平面波を発生し、フーリエ級数の第2項以降について
は、各項の振幅(An)及び位相(θn)で決まる一定
の光強度分布をもつ2つの平面波を、次数が増加するほ
ど交差角が大きくなる角度で発生して各項の周期(Lx
/n)をもつ余弦関数の光強度分布でなる干渉縞を各ス
トライプ領域毎にホログラム作成領域で形成する2光束
発生手段と、 2光束発生手段で各ストライプ領域毎に発生した2つ
の平面波光束を記録媒体上のホログラム形成領域の全域
に照射して光学的に加算させる偏向手段と、 偏向手段による偏向加算で得られたフーリエ級数に依
存した水平方向での光強度分布を、カラーデータごとに
分けられたストライプ領域に記録して1画面分のホログ
ラム干渉縞を生成するホログラム記録手段と、 ホログラム記録手段によるカラーデータのホログラム
干渉縞の記録後に各カラーデータの各光源からの光を同
時にホログラム記録手段に照射し、記録された各カラー
データのホログラム干渉縞からホログラム立体像を再生
してカラー合成された立体像を視覚表示させるホログラ
ム読出手段と、を備えたことを特徴とする。
According to the present invention for such a color stereoscopic image display device, a plane wave generating means for generating a coherent plane wave and one stripe area corresponding to the first term of the Fourier series are provided for each color data. A plane wave having a constant light intensity distribution over the entire area is generated, and for the second and subsequent terms of the Fourier series, two plane waves having a constant light intensity distribution determined by the amplitude (An) and phase (θn) of each term are It occurs at an angle where the crossing angle increases as the order increases, and the period (Lx
/ N), a two-beam generating means for forming interference fringes having a light intensity distribution of a cosine function in each hologram area in the hologram forming area, and two plane-wave light fluxes generated by the two-beam generating means for each stripe area. Deflection means that irradiates the entire hologram formation area on the recording medium and optically adds, and the light intensity distribution in the horizontal direction that depends on the Fourier series obtained by the deflection addition by the deflection means is divided for each color data. The hologram recording means for recording the hologram interference fringes for one screen by recording the hologram interference fringes for one screen, and the hologram recording means for simultaneously recording the light from each light source of each color data after recording the hologram interference fringes of the color data by the hologram recording means. 3D image that is color-synthesized by irradiating the object with a hologram and reproducing a hologram 3D image from the hologram interference fringes of the recorded color data. A hologram reading means for visual display, characterized by comprising a.

【0012】ここでホログラム記録手段としては空間光
変調素子を使用する。この空間光変調素子は、カラーデ
ータごとの領域に分けて干渉縞を光学的に書込み可能な
光記憶構造と、光記憶構造に記憶保持した各カラーデー
タの干渉縞の読出し時に再生光の波長を空間的に異なら
せることが可能な誘電体ミラーとを備える。空間光変調
素子の誘電体ミラーは、反射ピーク波長が各カラーデー
タの波長領域にあり、1つの反射領域を垂直方向に微小
幅をもち且つ水平方向に画面幅をもつストライプ領域と
する。この場合、空間光変調素子の光記憶構造の書込位
置を空間的に選択可能な手段として液晶シャッタを設
け、液晶シャッタの1つのスリットの大きさが誘電体ミ
ラーで反射波長を異ならせている反射ストライプ領域に
等しい大きさとする。
Here, a spatial light modulator is used as the hologram recording means. This spatial light modulator has an optical storage structure capable of optically writing interference fringes divided into regions for each color data and a wavelength of reproduction light when reading the interference fringes of each color data stored and held in the optical storage structure. And a dielectric mirror that can be spatially different. The dielectric mirror of the spatial light modulator has a reflection peak wavelength in the wavelength region of each color data, and one reflection region is a stripe region having a small width in the vertical direction and a screen width in the horizontal direction. In this case, a liquid crystal shutter is provided as a means for spatially selecting the writing position of the optical storage structure of the spatial light modulation element, and the size of one slit of the liquid crystal shutter is different in reflection wavelength by the dielectric mirror. The size is equal to the reflective stripe area.

【0013】また空間光変調素子の誘電体ミラーにおけ
る1つの反射領域を、垂直及び水平方向に微小幅をもつ
微小領域としてもよく、空間光変調素子の光記憶構造の
書込位置を空間的に選択可能な液晶シャッタの1つのス
リットの大きさも、誘電体ミラーの微小領域に等しい大
きさとする。
Further, one reflection area in the dielectric mirror of the spatial light modulator may be a minute area having a minute width in the vertical and horizontal directions, and the writing position of the optical storage structure of the spatial light modulator is spatially arranged. The size of one slit of the selectable liquid crystal shutter is also set to be equal to the minute area of the dielectric mirror.

【0014】[0014]

【作用】このような構成を備えた本発明のカラー立体像
表示装置によれば次の作用が得られる。まず計算により
求めたホログラム位相分布を用いたカラー化を行うに
は、例えばRGBそれぞれの光で異なるホログラムを再
生し、光学的に合成する手法が考えられる。しかし、こ
の手法では装置の大型化という問題がある。
According to the color stereoscopic image display device of the present invention having the above structure, the following effects can be obtained. First, in order to perform colorization using the hologram phase distribution obtained by calculation, for example, a method in which different holograms are reproduced with respective lights of RGB and optically synthesized is considered. However, this method has a problem of increasing the size of the device.

【0015】この問題を解決するものとして、R,G,
Bのそれぞれの波長で求めたホログラムの干渉縞を空間
光変調素子等の媒体に順次記録し、R,G又はB成分の
記録ごとに再生光の波長を対応する波長に変えて時分割
で再生するカラー立体像の表示装置が考えられる。この
ような装置は本願発明者等による特願平4−18328
7号で提案されている。
To solve this problem, R, G,
The hologram interference fringes obtained at the respective wavelengths of B are sequentially recorded on a medium such as a spatial light modulator, and the wavelength of the reproduction light is changed to the corresponding wavelength for each recording of the R, G, or B components and reproduced in time division. A color stereoscopic image display device is conceivable. Such an apparatus is disclosed in Japanese Patent Application No. 4-18328 filed by the present inventors.
Proposed in No. 7.

【0016】しかし、R,G,Bのホログラム干渉縞を
記録して時分割で再生する装置にあっては、記録再生に
使用するデバイスとしては応答速度も高速なものを必要
とし、応答速度が遅いデバイスを使用したカラー表示は
不可能である。これに対し本願発明にあっては、1画面
をR,G,Bの各領域(ストライプ領域または微小領
域)に分け、R,G,Bごとに計算により求めた1次元
のホログラム干渉縞を対応する領域に順次記録して1画
面分のR,G,Bの位相分布の記録状態を作り出し、記
録後にR,G,Bの再生光を対応する領域に一斉に照射
してR,G,Bのカラー立体像を同時に再生して合成す
る。
However, in an apparatus for recording R, G, B hologram interference fringes and reproducing them in a time-division manner, a device used for recording and reproducing needs to have a high response speed, and the response speed is high. Color display using slow devices is not possible. On the other hand, in the present invention, one screen is divided into R, G, and B regions (stripe regions or minute regions), and one-dimensional hologram interference fringes calculated by R, G, and B are handled. Sequential recording is performed on the areas to be recorded to create a recording state of the R, G, B phase distribution for one screen, and after recording, the R, G, B reproducing lights are irradiated to the corresponding areas all at once. Simultaneously reproduce and combine the color stereoscopic images of.

【0017】このためR,G,Bの切換えによる残像現
象は利用しておらず、書込み後の再生については、静止
画であれば切換動作は必要ない。また動画表示について
も、R,G,Bの1画面に対する順次書込みとR,G,
Bの波長成分をもつ各再生光の一斉照射による読出しと
を例えば1/30秒周期で繰り返せばよく、この程度の
切換速度は応答速度の遅いデバイスであっても簡単に実
現できる。
Therefore, the afterimage phenomenon due to the switching of R, G and B is not used, and the switching operation is not necessary for the reproduction after writing as long as it is a still image. Also for moving image display, sequential writing on one screen of R, G, B and R, G,
Readout by simultaneous irradiation of each reproduction light having the wavelength component of B may be repeated, for example, in a cycle of 1/30 seconds, and such a switching speed can be easily realized even with a device having a slow response speed.

【0018】[0018]

【実施例】図1は本発明のカラー立体表示装置の一実施
例を示した実施例構成図である。図1において、レーザ
光源38,シャッタ40,ミラー42,対物レンズ4
4,ピンホール46及びコリメータレンズ48によって
平面波20を発生する平面波発生手段を構成している。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment showing an embodiment of a color stereoscopic display device of the present invention. In FIG. 1, a laser light source 38, a shutter 40, a mirror 42, an objective lens 4
4, the pinhole 46 and the collimator lens 48 constitute a plane wave generating means for generating the plane wave 20.

【0019】この平面波発生手段において、半導体レー
ザ等を使用したレーザ光源38から出射されるコヒーレ
ントなレーザビームはシャッタ40を通過した後、ミラ
ー42で反射され、対物レンズ44とピンホール46を
用いて発散球面波に変換される。対物レンズ44及びピ
ンホール46で発散球面波に変換された光はコリメータ
レンズ48で平行光に変換され、平面波20となって振
幅変調器30及び位相変調器32を通ってホログラム板
26に入射する。
In this plane wave generating means, a coherent laser beam emitted from a laser light source 38 using a semiconductor laser or the like passes through a shutter 40, is then reflected by a mirror 42, and uses an objective lens 44 and a pinhole 46. Converted to a divergent spherical wave. The light converted into the divergent spherical wave by the objective lens 44 and the pinhole 46 is converted into parallel light by the collimator lens 48, becomes a plane wave 20, and enters the hologram plate 26 through the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32. .

【0020】ホログラム板26は2光束発生手段として
の機能をもち、後の説明で明らかにする1次元ホログラ
ム位相分布を表わすフーリエ級数の各項に対応したスト
ライプ状ホログラムにより、フーリエ級数第1項のバイ
アス項及び第2項以降の1次元位相分布を得るための2
つの平面波光束を生成する。ホログラム板26に続いて
は、偏向手段としてコンピュータ・ジェネレーテッド・
ホログラム(以下「CGH」という)80を設けてい
る。CGH80は空間光変調素子92を用いたホログラ
ム記録領域の全域に、ホログラム板26に設けているフ
ーリエ級数の各項に対応したストライプ状ホログラムの
それぞれからの平面波光束を照射する。
The hologram plate 26 has a function as a means for generating two light beams, and a striped hologram corresponding to each term of the Fourier series representing a one-dimensional hologram phase distribution, which will be made clear later, is used to form the first term of the Fourier series. 2 to obtain the one-dimensional phase distribution after the bias term and the second term
Produces two plane wave bundles. Following the hologram plate 26, a computer-generated
A hologram (hereinafter referred to as “CGH”) 80 is provided. The CGH 80 irradiates the whole area of the hologram recording area using the spatial light modulation element 92 with plane wave light fluxes from the respective stripe holograms corresponding to the respective terms of the Fourier series provided on the hologram plate 26.

【0021】CGH80に続くホログラム作成位置には
液晶シャッタ82と空間光変調素子92を設けている。
この実施例にあっては、液晶シャッタ82と空間光変調
素子92は一体構造としている。液晶シャッタ82は透
明電極84,88の間に液晶86を挟み込んだ構造を有
する。また空間光変調素子は液晶シャッタ82と透明電
極88を兼用し、反対側の透明電極100との間に光導
電膜94,誘電体ミラー96及び液晶98を挟み込んで
いる。液晶シャッタ82は駆動電源90を有し、コント
ローラ58からの制御信号による駆動電圧で開閉制御さ
れる。
A liquid crystal shutter 82 and a spatial light modulator 92 are provided at a hologram forming position subsequent to the CGH 80.
In this embodiment, the liquid crystal shutter 82 and the spatial light modulator 92 are integrated. The liquid crystal shutter 82 has a structure in which a liquid crystal 86 is sandwiched between transparent electrodes 84 and 88. The spatial light modulator also serves as the liquid crystal shutter 82 and the transparent electrode 88, and the photoconductive film 94, the dielectric mirror 96 and the liquid crystal 98 are sandwiched between the transparent electrode 100 on the opposite side. The liquid crystal shutter 82 has a driving power supply 90 and is controlled to be opened / closed by a driving voltage according to a control signal from the controller 58.

【0022】本発明にあっては、液晶シャッタ82は図
2のホログラム記録面160に対応した水平方向のスト
ライプ領域単位にスリットを開閉する機能を有する。図
2のホログラム記録面160は、例えばホログラム板2
6のストライプ状領域との対応関係が1対1であったと
すると、水平方向に画面幅Lxをもち、垂直方向に微小
な幅ΔLyをもったストライプ領域に分けられており、
且つストライプ領域は上から順番にR用ストライプ領域
162−1,G用ストライプ領域164−1及びB用ス
トライプ領域166−1と並び、これを垂直方向の幅L
yに亘って順次繰り返している。
In the present invention, the liquid crystal shutter 82 has a function of opening and closing slits in units of horizontal stripe regions corresponding to the hologram recording surface 160 of FIG. The hologram recording surface 160 shown in FIG.
Assuming that the correspondence relationship with the six stripe-shaped areas is one-to-one, it is divided into stripe areas having a screen width Lx in the horizontal direction and a minute width ΔLy in the vertical direction.
Moreover, the stripe region is arranged in order from the top with the R stripe region 162-1, the G stripe region 164-1 and the B stripe region 166-1, and this is arranged in the vertical width L.
It repeats sequentially over y.

【0023】この図2に示すホログラム記録面160の
RGB毎に分割されたストライプ領域に対応し、液晶シ
ャッタ82はR用のホログラム位相分布の書込時はR用
ストライプ領域162−1〜162−nのスリットを開
くようにストライプ領域に対応する液晶セグメントを透
過制御する。またG用のホログラム位相分布の書込時に
はG用ストライプ領域164−1〜164−nに対応す
るスリットを開くように対応する液晶セグメントを透過
制御する。
Corresponding to the stripe areas divided into RGB for each of the hologram recording surface 160 shown in FIG. 2, the liquid crystal shutter 82 has R stripe areas 162-1 to 162-for writing the R hologram phase distribution. The liquid crystal segment corresponding to the stripe region is transmission-controlled so as to open the slit of n. Further, at the time of writing the hologram phase distribution for G, the transmission control of the corresponding liquid crystal segment is performed so as to open the slits corresponding to the G stripe regions 164-1 to 164-n.

【0024】更にB用のホログラム位相分布の書込時は
B用ストライプ領域166−1〜166−nのスリット
を開くように対応する液晶セグメントを透過制御する。
再び図1を参照するに、空間光変調素子92は液晶シャ
ッタ82を介して入射した光を光導電膜94で受ける
と、光強度に応じて光導電膜94の抵抗値が低下する。
光導電膜94の抵抗値が低下すると駆動電源95による
駆動電圧は一定であるが、光導電膜94の抵抗値が下が
ることで誘電体ミラー96を介して液晶98の両端に加
わる電圧が、抵抗値が下がった分だけ増加する。
Further, at the time of writing the hologram phase distribution for B, the corresponding liquid crystal segment is controlled so as to open the slits of the B stripe regions 166-1 to 166-n.
Referring again to FIG. 1, when the spatial light modulator 92 receives the light incident through the liquid crystal shutter 82 by the photoconductive film 94, the resistance value of the photoconductive film 94 decreases according to the light intensity.
When the resistance value of the photoconductive film 94 decreases, the driving voltage by the driving power supply 95 is constant, but when the resistance value of the photoconductive film 94 decreases, the voltage applied to both ends of the liquid crystal 98 via the dielectric mirror 96 changes the resistance. It increases by the amount that the value is lowered.

【0025】液晶98の両端に加わる駆動電圧が増加す
ると右側から入射する読出光に対する液晶98の屈折率
(光学的距離)も変化し、液晶98に入射し誘電体ミラ
ー96で反射されて戻ってくる光が位相変調を受ける。
ここで、空間光変調素子98に設けた誘電体ミラー96
は図3の誘電体ミラー面170に示すように、図2に示
した液晶シャッタによるRGB用の記録を行うストライ
プ領域と1対1に対応してストライプ領域に分割されて
おり、上からR用反射領域172−1,G用反射領域1
74−1及びB用反射領域176−1を並べ、これを垂
直方向に繰り返し並べている。
When the driving voltage applied to both ends of the liquid crystal 98 increases, the refractive index (optical distance) of the liquid crystal 98 with respect to the read light incident from the right side also changes, and the liquid crystal 98 enters the liquid crystal 98 and is reflected by the dielectric mirror 96 to return. The incoming light undergoes phase modulation.
Here, the dielectric mirror 96 provided in the spatial light modulator 98.
As shown on the dielectric mirror surface 170 of FIG. 3, the stripe area is divided into one-to-one correspondence with the stripe area for recording for RGB by the liquid crystal shutter shown in FIG. Reflection area 172-1, G reflection area 1
74-1 and B reflection areas 176-1 are arranged side by side, and are repeatedly arranged in the vertical direction.

【0026】R用反射領域172−1〜172−nはR
成分に反射ピーク波長を有し、またG用反射領域174
−1〜174−nはG成分に反射ピーク波長をもち、更
にB用反射領域176−1〜176−nはB成分に反射
ピーク波長をもつ。このため、誘電体ミラー面170は
ストライプ領域によりR,GまたはBの波長成分のみを
反射する波長選択性をもつことになる。
The reflection regions 172-1 to 172-n for R are R
The component has a reflection peak wavelength, and the reflection region for G 174
-1 to 174-n have a reflection peak wavelength in the G component, and the reflection areas for B 176-1 to 176-n have a reflection peak wavelength in the B component. Therefore, the dielectric mirror surface 170 has wavelength selectivity that reflects only the R, G, or B wavelength component due to the stripe region.

【0027】空間光変調素子92に対する再生系として
は、R用のレーザ光源114,G用のレーザ光源116
及びB用のレーザ光源118が設けられ、各R,G,B
の波長光をミラー130,ダイクロイックミラー12
8,126で合成した後、シャッタ132を通し、更に
ハーフミラー108で反射して空間光変調素子92に読
出光を照射する。このため、空間光変調素子92に対す
る読出光は同時にR成分,G成分及びB成分を含むこと
になる。
As a reproducing system for the spatial light modulator 92, an R laser light source 114 and a G laser light source 116 are provided.
And a laser light source 118 for B are provided for each of R, G, B
The wavelength of light of the mirror 130, the dichroic mirror 12
After being combined by 8, 126, the light is passed through the shutter 132 and further reflected by the half mirror 108 to irradiate the spatial light modulation element 92 with the reading light. Therefore, the read light for the spatial light modulator 92 simultaneously contains the R component, the G component, and the B component.

【0028】次に図1の実施例におけるカラー静止立体
像の表示動作を説明する。まずコントローラ58は振幅
変調器30,位相変調器32,液晶シャッタ82及び空
間光変調素子92を制御し、ホログラム画面のストライ
プ状の領域毎に計算機で求められたR,G,Bのカラー
データ毎のホログラム干渉縞を記録する。即ち、コント
ローラ58は3次元形状データから求めたR,G,Bの
各カラーデータ毎にホログラム作成面のストライプ領域
毎のR,G,B毎のホログラム位相分布を計算し、振幅
変調器30及び位相変調器32にR,G,B毎にフーリ
エ級数の各項の振幅及び位相を設定しながら、ホログラ
ム板26の各ストライプ状ホログラムからのバイアス光
及び2つの平面波光束を特定のストライプ領域に集め
て、フーリエ級数の積分加算を行わせて書き込む。
Next, the display operation of the color static stereoscopic image in the embodiment of FIG. 1 will be described. First, the controller 58 controls the amplitude modulator 30, the phase modulator 32, the liquid crystal shutter 82, and the spatial light modulator 92, for each R, G, B color data calculated by the computer for each stripe-shaped area of the hologram screen. Record the hologram interference fringes. That is, the controller 58 calculates the hologram phase distribution for each R, G, B of each stripe area on the hologram creation surface for each color data of R, G, B obtained from the three-dimensional shape data, and the amplitude modulator 30 and While setting the amplitude and phase of each term of the Fourier series for each of R, G, and B in the phase modulator 32, the bias light and the two plane wave light fluxes from each stripe hologram of the hologram plate 26 are collected in a specific stripe area. Then, the integral addition of the Fourier series is performed and the result is written.

【0029】例えば、図2のホログラム記録面160の
一番上のR用ストライプ領域162−1に対する書込み
を例にとると、ホログラム板26にR用ストライプ領域
162−1に記録する1次元位相分布のフーリエ級数の
各項の成分を振幅変調器30及び位相変調器32の制御
で生成し、ホログラム板26の上から下まで並んだフー
リエ級数の第1項から所定光までの位相分布による光を
CGH80で液晶シャッタ82の前面に照射して加算合
成し、この状態で図2の一番上のR用ストライプ領域1
62−1に対応する液晶セグメントを透過制御すること
で、R成分の1次元位相分布を光導電膜94の抵抗値の
変化として記録する。
For example, taking the writing to the uppermost R stripe area 162-1 of the hologram recording surface 160 of FIG. 2 as an example, the one-dimensional phase distribution recorded in the R stripe area 162-1 on the hologram plate 26. The component of each term of the Fourier series of is generated by the control of the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32, and the light according to the phase distribution from the first term of the Fourier series arranged from the top to the bottom of the hologram plate 26 to the predetermined light is generated. The front surface of the liquid crystal shutter 82 is illuminated by the CGH 80 to perform additive synthesis, and in this state, the R stripe region 1 at the top of FIG.
By controlling the transmission of the liquid crystal segment corresponding to 62-1, the one-dimensional phase distribution of the R component is recorded as a change in the resistance value of the photoconductive film 94.

【0030】以下同様に、図2の2番目以降のR用スト
ライプ領域162−2〜162−nに対する1次元位相
分布の記録を行い、更にG成分及びB成分の各ストライ
プ領域に対する1次元位相分布の記録を行う。このよう
にして空間変調素子92に対する1画面分のRGB成分
の1次元位相分布の書込みが済んだならば、コントロー
ラ58はR,G,B用のレーザ光源114,116,1
18を起動し、R成分,G成分及びB成分の波長を合成
した読出光をシャッタ132の開制御でハーフミラー1
08から空間光変調素子92に照射する。
Similarly, the one-dimensional phase distributions for the second and subsequent R stripe regions 162-2 to 162-n in FIG. 2 are recorded, and the one-dimensional phase distributions for the G component and B component stripe regions are recorded. Record. When the writing of the one-dimensional phase distribution of RGB components for one screen to the spatial modulation element 92 is completed in this way, the controller 58 causes the laser light sources 114, 116, 1 for R, G, B lasers.
18 is activated, and the read light obtained by combining the wavelengths of the R component, the G component, and the B component is controlled by the shutter 132 to open, and the half mirror 1
The spatial light modulator 92 is irradiated with light from 08.

【0031】このとき空間光変調素子92の誘電体ミラ
ー96は、図3に示したようにR用反射領域172−1
〜172−n、G用反射領域174−1〜174−n及
びB用反射領域176−1〜176−nに分けて波長反
射特性が異なっているため、R,B,R成分のみが対応
するストライプ領域で反射され、図2に示す同じく対応
するR,G,Bの各1次元位相分布の記録状態に応じた
波面変換を受け、ハーフミラー108を透過した読出光
によりR,G,Bの3成分の合成カラー立体像を観察者
に対し表示することができる。
At this time, the dielectric mirror 96 of the spatial light modulator 92 has the R reflection area 172-1 as shown in FIG.
.About.172-n, the reflection regions 174-1 to 174-n for G and the reflection regions 176-1 to 176-n for B have different wavelength reflection characteristics, and therefore only R, B, and R components correspond. The light reflected by the stripe region undergoes wavefront conversion in accordance with the recording state of the corresponding one-dimensional R, G, and B phase distributions shown in FIG. A three-component composite color stereoscopic image can be displayed to the observer.

【0032】図4は図1の実施例において、動画表示を
行うためのシャッタ132の開閉とホログラム書込みの
タイミングを示したタイムチャートである。この図4の
タイムチャートから明らかなように、カラー立体像の動
画表示を行うためには、空間光変調素子92に対する
R,G,Bの各ホログラム位相分布の書込みとシャッタ
132の開による読出しを繰り返せば良く、このRGB
ライトとシャッタ開の繰返し周期は滑らかな動画の動き
を得るため、例えば1/30秒の周期で繰り返せば良
い。
FIG. 4 is a time chart showing the timing of opening / closing the shutter 132 and displaying a hologram for displaying a moving image in the embodiment of FIG. As is apparent from the time chart of FIG. 4, in order to display a moving image of a color stereoscopic image, writing of R, G, and B hologram phase distributions to the spatial light modulator 92 and reading by opening the shutter 132 are performed. Repeat this RGB
The light and shutter opening cycle may be repeated at a cycle of, for example, 1/30 second in order to obtain a smooth motion of a moving image.

【0033】図5は図1の液晶シャッタ82と空間光変
調素子92で実現される本発明のホログラム記録面にお
ける空間カラー分布の第2実施例を示した説明図であ
り、この実施例にあっては1つの記録領域を垂直方向及
び水平方向の両方向について微小な領域としたことを特
徴とする。即ち図5において、1つの記録領域としてR
用微小領域182,G用微小領域184及びB用微小領
域186が設定されており、各微小領域182,18
4,186には、例えば図2に示したと同様、ストライ
プ領域と同じ垂直方向の微小幅ΔLyをもち、水平方向
には波面幅Lxより十分小さい微小幅ΔLxをもってい
る。
FIG. 5 is an explanatory view showing a second embodiment of the spatial color distribution on the hologram recording surface of the present invention realized by the liquid crystal shutter 82 and the spatial light modulator 92 of FIG. One of the features is that one recording area is a minute area in both the vertical and horizontal directions. That is, in FIG. 5, R is set as one recording area.
A minute area 182 for G, a minute area 184 for G and a minute area 186 for B are set, and each minute area 182, 18 is set.
4, 186 have the same minute width .DELTA.Ly in the vertical direction as the stripe region and have a minute width .DELTA.Lx in the horizontal direction which is sufficiently smaller than the wavefront width Lx, as shown in FIG.

【0034】この微小領域の配列は、例えば最上列に示
すように、R用微小領域182,G用微小領域184及
びB用微小領域186の順番に繰り返し配列する。ま
た、縦方向についても、右第1列に示すようにR用微小
領域182,G用微小領域184及びB用微小領域18
6の繰返しの並びとなるように配列する。このような図
5に示すホログラム記録面180に対応し、図1に示し
た液晶シャッタ82は各微小領域に対応したスリットを
開閉できるように液晶セグメントを形成する。
As for the arrangement of the minute areas, for example, as shown in the uppermost row, the minute areas for R 182, the minute areas 184 for G and the minute areas 186 for B are repeatedly arranged in this order. Further, also in the vertical direction, as shown in the first column on the right side, the R micro area 182, the G micro area 184, and the B micro area 18
Arrange so that the sequence of 6 is repeated. Corresponding to the hologram recording surface 180 shown in FIG. 5, the liquid crystal shutter 82 shown in FIG. 1 forms a liquid crystal segment so that a slit corresponding to each minute area can be opened and closed.

【0035】図6は図5のホログラム記録面180に対
応して図1の空間光変調素子92の誘電体ミラー96に
おける反射領域の配置状態を示している。図6におい
て、反射領域はR用反射領域192,G用反射領域19
4及びB用反射領域196で構成され、各反射領域19
2,194,196の大きさは図5の微小領域182,
184,186に対応して垂直方向に微小幅ΔLy、水
平方向にΔLxをもつ。また、R,G,B用反射領域1
92,194,196の配列は図5のホログラム形成面
180におけるR,G,B用微小領域182,184,
186に1対1に対応させている。
FIG. 6 shows the arrangement of reflection areas in the dielectric mirror 96 of the spatial light modulator 92 of FIG. 1 corresponding to the hologram recording surface 180 of FIG. In FIG. 6, the reflection area is an R reflection area 192 and a G reflection area 19
4 and B reflection areas 196, and each reflection area 19
2, 194 and 196 are the minute regions 182 of FIG.
Corresponding to 184 and 186, it has a minute width ΔLy in the vertical direction and ΔLx in the horizontal direction. In addition, the reflection area 1 for R, G, B
The array of 92, 194, 196 is the minute regions 182, 184 for R, G, B on the hologram forming surface 180 of FIG.
There is a one-to-one correspondence with 186.

【0036】この図5及び図6に示した水平及び垂直方
向に微小な記録領域に分割した場合の書込動作は、図5
の垂直方向の微小幅ΔLyで画面幅Lxをもつストライ
プ領域の1次元ホログラム位相分布を同一領域につき
R,G及びBの各成分について求め、R成分の書込時に
は、例えば一番上の微小幅ΔLyの横並びを例にとる
と、R用微小領域182に対応する液晶シャッタ82の
セグメントを透過制御し、R用ホログラム位相分布の書
込みを行う。
The writing operation when divided into minute recording areas in the horizontal and vertical directions shown in FIGS. 5 and 6 is as shown in FIG.
Of the R, G, and B components of the stripe region having the screen width Lx with the minute width ΔLy in the vertical direction of R, G, and B for the same region, and when writing the R component, for example, the uppermost minute width Taking the horizontal arrangement of ΔLy as an example, the segment of the liquid crystal shutter 82 corresponding to the minute region for R 182 is controlled to be transmitted, and the hologram phase distribution for R is written.

【0037】以下同様に、ホログラム形成面の2番目か
ら一番下までの各横並び領域につき、対応する各R成分
のホログラム位相分布の書込光を照射してR用微小領域
182に対応する液晶セグメントのみの透過制御による
書込みを行う。このようにしてR用ホログラム位相分布
の書込みが済むと、次にG用ホログラム位相分布の書込
み、更にB用ホログラム位相分布の書込みを行う。
Similarly, for each of the horizontally arranged regions from the second to the bottom of the hologram forming surface, the writing light having the hologram phase distribution of the corresponding R component is irradiated to the liquid crystal corresponding to the R minute region 182. Writing is performed by transparent control of only the segment. When the writing of the R hologram phase distribution is completed in this manner, next, the G hologram phase distribution is written, and further the B hologram phase distribution is written.

【0038】書込用の読出しは第1実施例の場合と同
様、R,G及びB用のレーザ光源114,116,11
8を一斉に駆動して、シャッタ132より合成した読出
光を空間光変調素子92に入射すると、図6に示すR,
G,B用の反射領域192,194,196に応じた選
択的な波長反射が行われ、波長反射領域は図5に示した
ホログラム記録面180の微小領域に1対1に対応して
いるため、R,G,Bの3成分の1次元位相分布による
波面変換が同時に行われ、RGBのカラー立体像を合成
表示できる。
The reading for writing is similar to the case of the first embodiment, and the laser light sources 114, 116 and 11 for R, G and B are used.
8 are driven all at once, and the read light combined by the shutter 132 is incident on the spatial light modulation element 92, R, shown in FIG.
Since selective wavelength reflection is performed according to the G, B reflection areas 192, 194, 196, and the wavelength reflection area corresponds to the minute area of the hologram recording surface 180 shown in FIG. , R, G, B three-dimensional one-dimensional phase distribution wavefront conversion is simultaneously performed, and RGB color stereoscopic images can be combined and displayed.

【0039】この図5及び図6に示した第2実施例によ
れば、図2及び図3のストライプ領域に分けた第1実施
例に比べ、R,G,B成分の分散状態が密となるため、
再生したカラー立体像の解像度を高めることができる。
尚、上記の実施例にあっては、RGB用のレーザ光源を
一斉駆動して読出光を再生しているが、これ以外にR,
G,Bの波長成分を含む光を照射する単一光源を使用す
るようにしてもよい。
According to the second embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the dispersion state of the R, G and B components is denser as compared with the first embodiment in which the stripe regions of FIGS. 2 and 3 are divided. Because,
The resolution of the reproduced color stereoscopic image can be increased.
In the above embodiment, the laser light sources for RGB are simultaneously driven to reproduce the read light.
You may make it use the single light source which irradiates the light containing the wavelength component of G, B.

【0040】次に本発明における1次元ホログラム位相
分布の作成原理を説明する。まず図2のホログラム記録
面(ホログラム形成面)160は画面寸法として横Lx
×縦Lyの矩形画面であり、このホログラム記録面16
0をR,G,Bに分けて横Lx×縦ΔLyのストライプ
領域162−1〜162−n,164−1〜164−
n,166−1〜166−nとして分割している。
Next, the principle of creating the one-dimensional hologram phase distribution in the present invention will be described. First, the hologram recording surface (hologram forming surface) 160 of FIG.
This is a rectangular screen of x vertical Ly, and this hologram recording surface 16
0 is divided into R, G, and B stripe regions 162-1 to 162-n, 164-1 to 164-of horizontal Lx × vertical ΔLy.
n, 166-1 to 166-n.

【0041】ここで各ストライプ領域の幅ΔLyはCR
Tディスプレイにおける走査線の幅に相当し、ホログラ
ムの観察距離に応じ数百μm〜数mmにとる。従って、
ホログラム記録面160を例えば10インチとした場
合、ストライプ領域の数は数百本から千本程度となる。
ホログラム記録面160のストライプ領域のそれぞれに
は任意の立体像の3次元形状データから各ストライプ領
域毎に水平方向の視差のみに依存したホログラムの干渉
縞である位相分布をR,B,Bごとに計算し、この計算
結果で与えられる位相分布を光強度の分布でなる干渉縞
として記録している。
Here, the width ΔLy of each stripe region is CR
It corresponds to the width of the scanning line in the T display and is set to several hundred μm to several mm depending on the observation distance of the hologram. Therefore,
When the hologram recording surface 160 is, for example, 10 inches, the number of stripe regions is several hundreds to one thousand.
In each of the stripe areas of the hologram recording surface 160, phase distributions, which are interference fringes of holograms that depend only on the parallax in the horizontal direction for each stripe area, are calculated for each stripe area from three-dimensional shape data of an arbitrary stereoscopic image for each of R, B, and B. The calculation is performed and the phase distribution given by this calculation result is recorded as an interference fringe consisting of the distribution of light intensity.

【0042】図7(a)は図2に示したホログラム記録
面160におけるストライプ領域の任意の1つを取り出
して示した説明図である。図2(a)のストライプ領域
には3次元の形状データから計算されたLx方向の1次
元位相分布でなる干渉縞を形成しており、光感度をもつ
記録媒体にこの様な1次元位相分布を記録するために
は、ストライプ領域に対応して示す光強度分布F(x)
が必要である。
FIG. 7A is an explanatory view showing an arbitrary one of the stripe areas on the hologram recording surface 160 shown in FIG. In the stripe area of FIG. 2A, interference fringes having a one-dimensional phase distribution in the Lx direction calculated from three-dimensional shape data are formed, and such a one-dimensional phase distribution is applied to a recording medium having optical sensitivity. In order to record the light intensity distribution F (x) shown corresponding to the stripe region.
is necessary.

【0043】このLx方向の光強度分布F(x)は、次
のようにフーリエ級数展開できる。
The light intensity distribution F (x) in the Lx direction can be expanded by Fourier series as follows.

【0044】[0044]

【数1】 [Equation 1]

【0045】ここで、(1)式の第1項は光強度分布の
平均に相当し、第2項以下は振幅(An),位相(θ
n),周期(Lx/n)が異なる余弦関数で表されてい
る。ここで、図7(a)の光強度分布F(x)を例えば
第3項まで表すと次のようになる。
Here, the first term of the equation (1) corresponds to the average of the light intensity distribution, and the second term and below are the amplitude (An) and phase (θ).
n) and the period (Lx / n) are represented by different cosine functions. Here, the light intensity distribution F (x) of FIG. 7A is expressed as follows, for example, up to the third term.

【0046】[0046]

【数2】 [Equation 2]

【0047】図7(b)(c)及び(d)は(2)式に
おける第1項,第2項及び第3項の各単一空間周波数に
おける光強度分布F0 ,F1 ,F2 を示している。図7
(b)の第1項は図7(a)の光強度分布F(x)にお
ける振幅の平均に相当し、1次元位相分布Φ0 はストラ
イプ領域の全域で光強度分布が均一となる。
FIGS. 7B, 7C and 7D show the light intensity distributions F 0 , F 1 and F 2 at the single spatial frequencies of the first, second and third terms in the equation (2). Is shown. Figure 7
The first term in (b) corresponds to the average of the amplitudes in the light intensity distribution F (x) in FIG. 7 (a), and the one-dimensional phase distribution Φ 0 has a uniform light intensity distribution over the entire stripe region.

【0048】図7(c)の第2項については、光強度分
布F1 の振幅A1 ,位相θ1 ,周期(Lx/x)が異な
る余弦関数で与えられる。このような余弦関数の光強度
分布F1 をもつ1次元位相分布Φ1 は第2項で与えられ
る単一周波数(n/Lx)をもつ2つの平面波光束14
−1と14−2を図示のように異なる角度で干渉させる
ことによって生成できる。
The second term of FIG. 7C is given by a cosine function of which the amplitude A 1 , the phase θ 1 , and the period (Lx / x) of the light intensity distribution F 1 are different. Such one-dimensional phase distribution [Phi 1 having a light intensity distribution F 1 of the cosine function is two plane wave light beam having a single frequency (n / Lx) given by the second term 14
-1 and 14-2 can be generated by interfering at different angles as shown.

【0049】図7(d)に示す第3項についても、同様
に振幅A2 ,位相θ2 ,周期(Lx/n)の余弦関数で
あり、このような余弦関数の光強度分布にしたがった1
次元位相分布Φ2 は第3項で与えられる単一空間周波数
(n/Lx)をもつ2つの平面波光束16−1と16−
2を第1項に対し更に大きい角度で干渉させることによ
って生成できる。
Similarly, the third term shown in FIG. 7D is a cosine function of amplitude A 2 , phase θ 2 , and period (Lx / n), and the light intensity distribution of such a cosine function is followed. 1
The dimensional phase distribution Φ 2 has two plane wave luminous fluxes 16-1 and 16− having a single spatial frequency (n / Lx) given by the third term.
2 can be generated by interfering with the first term at a larger angle.

【0050】このような光強度分布F(x)を与えるフ
ーリエ級数は厳密には無限級数であるが、実際には任意
の有限項でとどめて各項の1次元位相分布を個別に作
り、これらを合成(積分)することで近似的に図7
(a)に示す光強度分布F(x)を与える1次元位相分
布を合成することができる。図8は図7で示したフーリ
エ成分をコヒーレントに加算するための光学系の概念を
示す。
The Fourier series which gives such a light intensity distribution F (x) is strictly an infinite series, but in reality, it is limited to an arbitrary finite term to make a one-dimensional phase distribution of each term individually. Approximately by combining (integrating)
The one-dimensional phase distribution that gives the light intensity distribution F (x) shown in (a) can be synthesized. FIG. 8 shows the concept of an optical system for coherently adding the Fourier components shown in FIG.

【0051】図8において、第1項は単一の平面波光束
によるストライプ領域12のバイアス露光であり、第2
項以下は交差角度が異なる2つの平面波を組み合わせて
得られた干渉波の露光となり、フーリエ成分をn項まで
合成するとすると、(2n−1)個のコヒーレントな平
面波光束は同一のストライプ領域12で加算され、計算
された所望の光強度分布F(x)を生成することができ
る。
In FIG. 8, the first term is bias exposure of the stripe region 12 by a single plane wave light beam, and the second term is
The term below is the exposure of the interference wave obtained by combining two plane waves having different crossing angles, and if the Fourier components are combined up to n terms, (2n-1) coherent plane wave light fluxes are generated in the same stripe region 12. The summed and calculated desired light intensity distribution F (x) can be generated.

【0052】更に、フーリエ成分の第2項以降をコヒー
レントに加算する際には、各フーリエ成分の振幅Ai及
び位相θi(ただしi=1,2,・・・n)を適切に設
定する必要がある。この様なフーリエ級数における第1
項および第2項の有限なフーリエ成分の加算合成により
ストライプ領域12における光強度分布はほぼ線形に位
相分布に変換され、図2に示したホログラム記録面16
0における任意のストライプ領域のホログラムを作成す
ることができる。
Further, when coherently adding the second and subsequent terms of the Fourier component, it is necessary to properly set the amplitude Ai and the phase θi (where i = 1, 2, ... N) of each Fourier component. is there. The first in such a Fourier series
The light intensity distribution in the stripe region 12 is almost linearly converted into a phase distribution by the additive synthesis of the finite Fourier components of the second term and the second term, and the hologram recording surface 16 shown in FIG.
Holograms of any stripe area at 0 can be created.

【0053】図9は1つのフーリエ成分に対応した単一
空間周波数の位相分布を得るために2つの平面波光束を
干渉させるための光学系の構成を示す。図9において、
18はストライプ状ホログラムであり、平面波20を照
射したときに角度αiをもつ2つの平面波22,24を
再生するように干渉縞を形成している。2つの平面波2
2,24の交差角αiはフーリエ級数の第2項以降の次
数が低いときには小さいため、キャリア空間周波数とし
ての平面波20を交差角αiとは直交する方向の入射角
βで与える。
FIG. 9 shows the structure of an optical system for causing two plane wave light beams to interfere with each other in order to obtain a phase distribution of a single spatial frequency corresponding to one Fourier component. In FIG.
Reference numeral 18 denotes a stripe hologram, which forms interference fringes so as to reproduce two plane waves 22 and 24 having an angle αi when the plane wave 20 is irradiated. Two plane waves 2
Since the crossing angle αi of 2, 24 is small when the second and subsequent orders of the Fourier series are low, the plane wave 20 as the carrier spatial frequency is given by the incident angle β in the direction orthogonal to the crossing angle αi.

【0054】この入射角βを2つの平面波22,24の
交差角αiの数十倍程度にとることによって高次の回折
光と干渉縞の形成に必要な1次回折光とを分離すること
ができる。この図9に示す光学系の構成を図2に示した
ホログラム記録面160のストライプ領域に対応してL
y方向に複数並べることによって、図8に示した(2n
−1)個の平面波を加算する光学系を実現することがで
きる。
By setting the incident angle β to be several tens of times the intersection angle αi of the two plane waves 22 and 24, it is possible to separate the high-order diffracted light and the first-order diffracted light necessary for forming interference fringes. . The configuration of the optical system shown in FIG. 9 is changed to L corresponding to the stripe area of the hologram recording surface 160 shown in FIG.
By arranging a plurality of elements in the y direction, as shown in FIG.
It is possible to realize an optical system that adds -1) plane waves.

【0055】実際には図10に示すように平面波20を
共通化し、フーリエ級数の第1項によるバイアス光を偏
向するストライプ状ホログラム18−0に続いてフーリ
エ級数の第2項以降に対応したストライプ状ホログラム
18−1〜18−(n−1)を並べたホログラム板26
の全体を入射角βで照射させる。ここで、ホログラム板
26に設けたストライプ状ホログラム18−0〜18−
(n−1)はフーリエ級数の各項で決まる交差角度α1
〜αnをもつ2つの平面波光束を再生するが、記録媒体
の媒体面28上の同一の場所で合成干渉できるように入
射角βと同じ面内に出射角度γiを設定するようにスト
ライプ状ホログラム18−1〜18−(n−1)のホロ
グラムを干渉露光で形成する。
Actually, as shown in FIG. 10, the plane wave 20 is made common, and the stripe hologram 18-0 for deflecting the bias light according to the first term of the Fourier series is followed by the stripe corresponding to the second term of the Fourier series. Plate 26 in which linear holograms 18-1 to 18- (n-1) are arranged
Is irradiated with the incident angle β. Here, the stripe holograms 18-0 to 18- provided on the hologram plate 26.
(N-1) is the intersection angle α1 determined by each term of the Fourier series
2 plane wave light fluxes having .about..alpha.n are reproduced, but the stripe hologram 18 is set so that the exit angle .gamma.i is set in the same plane as the incident angle .beta. So that synthetic interference can occur at the same place on the medium surface 28 of the recording medium. Holograms -1 to 18- (n-1) are formed by interference exposure.

【0056】この点はホログラム板26の一番上に設け
られたフーリエ級数の第1項のバイアス露光を行うスト
ライプ状ホログラム18−0についても同様である。ホ
ログラム板26に設けたフーリエ級数の各項に対応した
ストライプ状ホログラム18−0〜18−nに対し独立
に振幅制御及び位相制御をできるようにするため、平面
波20の光路中に振幅変調器30と位相変調器32を設
置する。
This point also applies to the striped hologram 18-0 provided on the top of the hologram plate 26 and subjected to bias exposure of the first term of the Fourier series. In order to enable independent amplitude control and phase control for the striped holograms 18-0 to 18-n corresponding to the respective terms of the Fourier series provided on the hologram plate 26, the amplitude modulator 30 is provided in the optical path of the plane wave 20. And the phase modulator 32 are installed.

【0057】図11は図10の振幅変調器30を取り出
して示したもので、フーリエ級数の項数分だけストライ
プ状の液晶セグメント34−0〜34−(n−1)を配
列しており、各液晶セグメント34−0〜34−(n−
1)の透過率を独立に設定できるようにしている。図1
2は図10の位相変調器32を示したもので、フーリエ
級数の項数分だけのストライプ状の液晶セグメント36
−0〜36−(n−1)を配列しており、各液晶セグメ
ント36−0〜36−(n−1)の位相を0〜2πの範
囲で独立に変えることができるように構成している。
FIG. 11 shows the amplitude modulator 30 of FIG. 10 taken out and shown, in which stripe-shaped liquid crystal segments 34-0 to 34- (n-1) are arranged by the number of terms of the Fourier series. Each liquid crystal segment 34-0 to 34- (n-
The transmittance of 1) can be set independently. Figure 1
2 shows the phase modulator 32 of FIG. 10, in which stripe-shaped liquid crystal segments 36 corresponding to the number of Fourier series terms are included.
-0-36- (n-1) are arranged so that the phase of each liquid crystal segment 36-0-36- (n-1) can be independently changed within the range of 0-2π. There is.

【0058】この図11に示す振幅変調器30及び図1
2に示す位相変調器32については、図10に示したよ
うにホログラム板26に照射する平面波20の光路中に
配置し、2つの振幅変調器30及び位相変調器32を構
成する各液晶セグメントがホログラム板26上のストラ
イプ状ホログラム18−0〜(n−1)に対応するよう
に位置合わせを行う。ここで、振幅変調器30及び位相
変調器32に設けた液晶セグメント34−0〜(n−
1)及び36−0〜(n−1)の幅tはホログラム板2
6に対し平面波20を入射角βで入射していることか
ら、ホログラム板26におけるストライプ状ホログラム
18−0〜(n−1)の幅ΔLyに対し t=ΔLycosβ としなければならない。
The amplitude modulator 30 shown in FIG. 11 and FIG.
The phase modulator 32 shown in FIG. 2 is arranged in the optical path of the plane wave 20 for irradiating the hologram plate 26 as shown in FIG. 10, and each liquid crystal segment forming the two amplitude modulators 30 and the phase modulator 32 is The alignment is performed so as to correspond to the stripe holograms 18-0 to (n-1) on the hologram plate 26. Here, the liquid crystal segments 34-0 to (n-) provided in the amplitude modulator 30 and the phase modulator 32.
1) and 36-0 to (n-1) have a width t of the hologram plate 2
Since the plane wave 20 is incident at the incident angle β with respect to 6, the width ΔLy of the stripe holograms 18-0 to (n−1) on the hologram plate 26 must be t = ΔLycosβ.

【0059】尚、上記の実施例はRGBのカラー成分を
例にとるものであったが、これ以外のカラー成分による
立体表示についてもそのまま適用できる。
In the above embodiment, the RGB color components are taken as an example, but the present invention can be applied as it is to stereoscopic display using other color components.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、応答速度の遅い液晶シャッタや空間光変調素子等の
デバイスを使用しても、立体像のカラー表示が電子的制
御により適切にでき、静止カラー立体像のみならず、カ
ラー立体像の動画表示も容易にできる。
As described above, according to the present invention, even if a device such as a liquid crystal shutter or a spatial light modulator having a slow response speed is used, a color display of a stereoscopic image can be appropriately performed by electronic control. It is possible to easily display not only a static color stereoscopic image but also a color stereoscopic image as a moving image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示した実施例構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の空間光変調素子に書込む空間分割カラー
領域の第1実施例を示した説明図
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a first embodiment of a space-divided color area written in the spatial light modulator of FIG.

【図3】図2の空間分割カラー領域に対応した図1の空
間光変調素子の誘電体ミラーの反射波長制御領域を示し
た説明図
3 is an explanatory view showing a reflection wavelength control region of a dielectric mirror of the spatial light modulator of FIG. 1 corresponding to the space division color region of FIG.

【図4】図1の実施例における動画表示のためのシャッ
タ開閉及びホログラム書込のタイミングを示したタイム
チャート
FIG. 4 is a time chart showing the timing of opening / closing a shutter and hologram writing for displaying a moving image in the embodiment of FIG.

【図5】図2の空間光変調素子に書込む空間分割カラー
領域の第2実施例を示した説明図
5 is an explanatory diagram showing a second embodiment of a space division color area written in the spatial light modulator of FIG.

【図6】図5の空間分割カラー領域に対応した図1の空
間光変調素子の誘電体ミラーの反射波長制御領域を示し
た説明図
6 is an explanatory diagram showing a reflection wavelength control region of a dielectric mirror of the spatial light modulator of FIG. 1 corresponding to the space division color region of FIG.

【図7】図1のホログラム板におけるストライプ領域及
びそのフーリエ級数による第1〜3項の1次位相分布及
び光強度を示した説明図
7 is an explanatory diagram showing the first-order phase distributions and light intensities of the first to third terms according to the stripe region and its Fourier series in the hologram plate of FIG.

【図8】本発明におけるフーリエ級数の各項の生成とフ
ーリエ級数積分を光学的に実現するための概念を示した
説明図
FIG. 8 is an explanatory view showing a concept for optically generating each term of Fourier series and Fourier series integration in the present invention.

【図9】本発明における2つの平面波光束を発生してフ
ーリエ級数の第2項以降の単一空間周波数的の位相分布
を生成するストライプ状ホログラムの説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram of a striped hologram that generates two plane wave light fluxes and generates a single spatial frequency phase distribution after the second term of the Fourier series in the present invention.

【図10】本発明においてストライプ領域でなる媒体面
に計算機ホログラムを光強度分布のフーリエ級数展開に
基づいて生成する光学系の基本構成を示した説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a basic configuration of an optical system for generating a computer generated hologram on a medium surface which is a stripe region based on Fourier series expansion of a light intensity distribution in the present invention.

【図11】ストライプ状の液晶セグメントを複数配列し
た図1の振幅変調器の説明図
11 is an explanatory diagram of the amplitude modulator of FIG. 1 in which a plurality of stripe-shaped liquid crystal segments are arranged.

【図12】ストライプ状の液晶セグメントを複数配列し
た図1の位相変調器の説明図
12 is an explanatory diagram of the phase modulator of FIG. 1 in which a plurality of stripe-shaped liquid crystal segments are arranged.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18:ストライプ状ホログラム 20:平面波 26:ホログラム板 28:媒体面 30:振幅変調器 32:位相変調器 38:レーザ光源 40:シャッタ 42:ミラー 44:対物レンズ 46:ピンホール 48:コリメータレンズ 80:コンピュータ・ジェネレーテッド・ホログラム
(CGH) 82:液晶シャッタ 84,88,100:透明電極 86:液晶(透過率制御型) 90,95:駆動電源 92:空間光変調素子 94:光導電膜 96:誘電体ミラー 98:液晶(屈折率制御型) 130:ミラー 108:ハーフミラー 114,116,118:レーザ光源(RGB用) 126,128:ダイクロイックミラー 132:シャッタ 160,180:ホログラム記録面 162−1〜162−n:R用ストライプ領域 164−1〜164−n:G用ストライプ領域 166−1〜166−n:B用ストライプ領域 170,190:誘電体ミラー面 172−1〜172−n,192:R用反射波長領域 174−1〜174−n,194:G用反射波長領域 176−1〜176−n,196:B用反射波長領域 182:R用微小領域 184:G用微小領域 186:B用微小領域
18: Striped hologram 20: Plane wave 26: Hologram plate 28: Medium surface 30: Amplitude modulator 32: Phase modulator 38: Laser light source 40: Shutter 42: Mirror 44: Objective lens 46: Pinhole 48: Collimator lens 80: Computer generated hologram (CGH) 82: Liquid crystal shutters 84, 88, 100: Transparent electrode 86: Liquid crystal (transmittance control type) 90, 95: Driving power supply 92: Spatial light modulator 94: Photoconductive film 96: Dielectric Body mirror 98: Liquid crystal (refractive index control type) 130: Mirror 108: Half mirror 114, 116, 118: Laser light source (for RGB) 126, 128: Dichroic mirror 132: Shutter 160, 180: Hologram recording surface 162-1 to 162-n: R stripe region 164-1 to 16-16 4-n: G stripe region 166-1 to 166-n: B stripe region 170, 190: Dielectric mirror surface 172-1 to 172-n, 192: R reflection wavelength region 174-1 to 174-n , 194: G reflection wavelength region 176-1 to 176-n, 196: B reflection wavelength region 182: R minute region 184: G minute region 186: B minute region

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ホログラム作成領域(Lx×Ly)を、水
平方向に幅(Lx)をもち且つ垂直方向に微小な幅(Δ
Ly)をもったストライプ状の領域に分け、任意の立体
像の3次元形状のカラーデータの各々について前記スト
ライプ領域毎に水平方向の視差のみに依存した干渉縞を
フーリエ級数に展開し、該フーリエ級数の位相分布に従
った水平方向の光強度分布をもつホログラム干渉縞を記
録媒体上のカラーデータごとに分けられたストライプ領
域に順次記録し、該記録媒体からカラーホログラム立体
像を再生するカラー立体像表示装置に於いて、 コヒーレントな平面波を発生する平面波発生手段と、 前記カラーデータごとに、前記フーリエ級数の第1項に
対応して1つのストライプ領域の全域で一定の光強度分
布となる平面波を発生し、前記フーリエ級数の第2項以
降については、各項の振幅(An)及び位相(θn)で
決まる一定の光強度分布をもつ2つの平面波を、次数が
増加するほど交差角が大きくなる角度で発生して各項の
周期(Lx/n)をもつ余弦関数の光強度分布でなる干
渉縞を各ストライプ領域毎にホログラム作成領域で形成
する2光束発生手段と、 該2光束発生手段で各ストライプ領域毎に発生した2つ
の平面波光束を前記記録媒体上のホログラム形成領域の
全域に照射して光学的に加算させる偏向手段と、 該偏向手段による偏向加算で得られた前記フーリエ級数
に依存した水平方向での光強度分布を、カラーデータご
とに分けられたストライプ領域に記録して1画面分のホ
ログラム干渉縞を生成するホログラム記録手段と、 該ホログラム記録手段によるカラーデータのホログラム
干渉縞の記録後に各カラーデータの各光源からの光を同
時に前記ホログラム記録手段に照射し、記録された各カ
ラーデータのホログラム干渉縞からホログラム立体像を
再生してカラー合成された立体像を視覚表示させるホロ
グラム読出手段と、を備えたことを特徴とするカラー立
体像表示装置。
1. A hologram forming area (Lx × Ly) having a width (Lx) in the horizontal direction and a minute width (Δ) in the vertical direction.
Ly) is divided into striped regions, and interference fringes depending on only the parallax in the horizontal direction are developed into Fourier series for each of the striped regions for each of the three-dimensional color data of an arbitrary stereoscopic image. A color solid that sequentially records hologram interference fringes having a horizontal light intensity distribution according to the phase distribution of a series in a stripe area divided for each color data on a recording medium and reproduces a color hologram stereoscopic image from the recording medium. In the image display device, a plane wave generating means for generating a coherent plane wave, and a plane wave having a constant light intensity distribution over one stripe region corresponding to the first term of the Fourier series for each color data. For the second and subsequent terms of the Fourier series, a constant light intensity distribution determined by the amplitude (An) and phase (θn) of each term is also generated. Two plane waves are generated at an angle where the crossing angle increases as the order increases, and interference fringes formed by a light intensity distribution of a cosine function having a period (Lx / n) of each term are hologram-created for each stripe region. And a deflecting means for irradiating two plane wave luminous fluxes generated by the two luminous flux generators for each stripe area to the entire hologram forming area on the recording medium and optically adding the two plane wave luminous fluxes. A hologram for recording a light intensity distribution in the horizontal direction depending on the Fourier series obtained by the deflection addition by the deflection means in a stripe area divided for each color data to generate a hologram interference fringe for one screen Recording means, and after recording hologram interference fringes of color data by the hologram recording means, simultaneously emits light from each light source of each color data to the hologram recording means. Shines, color stereoscopic image display apparatus characterized by comprising a hologram reading means for visually displaying a stereoscopic image that is color synthesized by reproducing a hologram solid image from the hologram interference fringes of each color data recorded.
【請求項2】請求項1記載のカラー立体像表示装置に於
いて、前記ホログラム記録手段として、カラーデータご
との領域に分けて干渉縞を光学的に書込み可能な光記憶
構造と、該光記憶構造に記憶保持した各カラーデータの
干渉縞の読出し時に再生光の波長を空間的に異ならせる
ことが可能な誘電体ミラーとを備えた空間光変調素子を
使用したことを特徴とするカラー立体像表示装置。
2. The color three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the hologram recording means is an optical storage structure capable of optically writing interference fringes divided into regions for each color data, and the optical storage. Color stereoscopic image characterized by using a spatial light modulator having a dielectric mirror capable of spatially varying the wavelength of the reproduction light when reading the interference fringes of each color data stored and stored in the structure Display device.
【請求項3】請求項2記載のカラー立体像表示装置に於
いて、前記空間光変調素子の誘電体ミラーは、反射ピー
ク波長が各カラーデータの波長領域にあり、1つの反射
領域を垂直方向に微小幅をもち且つ水平方向に画面幅を
もつストライプ領域としたことを特徴とするカラー立体
像表示装置。
3. The color stereoscopic image display device according to claim 2, wherein the dielectric mirror of the spatial light modulator has a reflection peak wavelength in a wavelength region of each color data, and one reflection region is in a vertical direction. A color stereoscopic image display device having a stripe area having a very small width and a screen width in the horizontal direction.
【請求項4】請求項2記載のカラー立体像表示装置に於
いて、前記空間光変調素子の誘電体ミラーは、反射ピー
ク波長が各カラーデータの波長領域にあり、1つの反射
領域を垂直及び水平方向に微小幅をもつ微小領域とした
ことを特徴とするカラー立体像表示装置。
4. The color stereoscopic image display device according to claim 2, wherein the dielectric mirror of the spatial light modulator has a reflection peak wavelength in a wavelength region of each color data, and one reflection region is perpendicular to A color stereoscopic image display device characterized by having a minute region having a minute width in the horizontal direction.
【請求項5】請求項3又は4記載のカラー立体像表示装
置に於いて、前記空間光変調素子の光記憶構造の書込位
置を空間的に選択可能な手段として液晶シャッタを設
け、該液晶シャッタの1つのスリットの大きさが前記誘
電体ミラーで反射波長を異ならせている1つの反射領域
に等しい大きさとしたことを特徴とするカラー立体像表
示装置。
5. The color stereoscopic image display device according to claim 3 or 4, wherein a liquid crystal shutter is provided as means for spatially selecting a writing position of the optical storage structure of the spatial light modulator, and the liquid crystal is provided. A color stereoscopic image display device, characterized in that the size of one slit of the shutter is equal to the size of one reflection region in which the reflection wavelength is made different by the dielectric mirror.
【請求項6】請求項5記載のカラー立体像表示装置に於
いて、前記液晶シャッタを前記空間光変調素子と一体に
構成したことを特徴とするカラー立体像表示装置。
6. The color stereoscopic image display device according to claim 5, wherein the liquid crystal shutter is formed integrally with the spatial light modulator.
JP26982892A 1992-10-08 1992-10-08 Color stereoscopic image display device Withdrawn JPH06118860A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100845706B1 (en) * 2007-05-09 2008-07-10 주식회사 대우일렉트로닉스 Apparatus for processing optical information, method for processing optical information, spatial light modulator and method of modulation beam using the same

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KR100845706B1 (en) * 2007-05-09 2008-07-10 주식회사 대우일렉트로닉스 Apparatus for processing optical information, method for processing optical information, spatial light modulator and method of modulation beam using the same

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