JPH0635391A

JPH0635391A - 立体表示装置

Info

Publication number: JPH0635391A
Application number: JP4191781A
Authority: JP
Inventors: Takakazu Aritake; 敬和有竹; Masayuki Kato; 雅之加藤; Manabu Ishimoto; 学石本; Nobuko Sato; 宣子佐藤; Masahito Nakajima; 雅人中島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1994-02-10
Also published as: DE69328055T2; EP0580354B1; EP0580354A3; US5760933A; EP0580354A2; DE69328055D1; CA2100109C; CA2100109A1

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、複数の２次元画像をもとに立体像
を表示する立体像表示装置に関し、動画を迅速に位相計
算して立体像の表示可能な立体表示装置を実現すること
を目的とする。【構成】水平方向に視差のある複数の２次元画像につ
いて垂直方向に分割した水平方向に長い領域からの位相
分布を計算する位相計算部１３と、この位相計算部１３
によって計算した位相分布をもとに、再生光について当
該位相分布の光学的波面に変換する位相表現部１４とを
備え、この位相表現部１４によって変換された光学的波
面によって立体像を表示するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の２次元画像をも
とに立体像を表示する立体像表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体視のできる表示装置の種々な
研究開発が行われている。従来の立体表示装置は、メガ
ネ方式に代表される２眼式のものであり、左右の眼に異
なる映像を見せ両眼輻輳や両眼視差により立体感を得る
システムである。

【０００３】また、２眼式の延長として多眼式のレンテ
ィキュラ方式があるが、立体視の原理は２眼式と同様で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような方式では、
観察者が左右に頭を動かしても観察される立体像に差異
が生じないため、不自然な立体像しか見ることができな
かった。

【０００５】これらの欠点を無くすものとして、ホログ
ラフィック・ステレオグラム方式が挙げられる。ホログ
ラフィック・ステレオグラムは、視差を含んだ２次元の
映像を垂直方向に細長いスリット状のセグメントホログ
ラムに記録し、水平方向に多数配置するため、観察者が
頭を左右に動かしても自然の立体感を得ることができ
る。また、垂直方向の視差を含んだホログラフィック・
ステレオグラムもある。

【０００６】しかしながら、従来のホログラフィック・
ステレオグラムは、フィルムに記録したものであり、リ
アルタイムに表示できるシステムがなかった。本発明
は、これらの問題を解決するため、動画を迅速に位相計
算して立体像の表示可能な立体表示装置を実現すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、入力部１
１は、２次元画像を取り込むものである。

【０００８】画像サイズ変換部１２は、２次元画像を拡
縮および座標移動を行うものである。位相計算部１３
は、２次元画像の垂直方向に分割した水平方向に長い領
域からの位相分布を計算するものである。

【０００９】位相表現部１４は、計算した位相分布をも
とに再生光を変調するものである。補間画像生成部２１
は、２次元画像群から補間した２次元画像を生成するも
のである。

【００１０】

【作用】本発明は、図１に示すように、位相計算部１３
が水平方向に視差のある複数の２次元画像について垂直
方向に分割した水平方向に長い領域から、ホログラムの
位相分布を計算し、位相表現部１４がこれら計算した位
相分布をもとに、再生光について当該位相分布の光学的
波面に変換し、この変換された光学的波面によって立体
像を表示するようにしている。

【００１１】この際、水平方向に視差のある複数の２次
元画像として、物体に対して水平方向の複数の位置から
撮影した２次元画像を生成するようにしている。また、
補間画像生成部２１が物体に対して任意の位置から撮影
した２次元画像をもとに位置を水平方向に補間してその
位置での２次元画像を生成するようにしている。

【００１２】また、物体に対して任意の位置から撮影し
た２次元画像をもとに３次元情報を生成し、この３次元
情報から２次元画像を生成してこれらを水平方向に視差
のある複数の２次元画像群とするようにしている。

【００１３】また、画像サイズ変換部１２が水平方向に
視差のある複数の２次元画像について拡縮および座標移
動し、この拡縮および座標移動した後の２次元画像を用
いて位相計算などするようにしている。

【００１４】また、位相計算部１３が水平方向に視差の
ある複数の２次元画像について垂直方向に分割した水平
方向に長い領域からホログラムのセグメントの位相分布
を順次計算するようにしている。

【００１５】また、位相計算部１３が水平方向に視差の
ある複数の２次元画像について垂直方向に分割した水平
方向に長い領域から位相分布を計算する際に、指定した
仮想開口（光束の広がり）で定まるホログラム上の領域
についてのみ位相分布を計算するようにしている。

【００１６】また、位相計算部１３が水平方向に視差の
ある複数の２次元画像について垂直方向に分割した水平
方向に長い領域からホログラムのセグメントについて位
相分布を計算する際に、指定した視域（視角の広がり）
内の２次元画像についてのみ位相分布を計算するように
している。

【００１７】また、位相計算部１３が水平方向に視差の
ある複数の２次元画像について垂直方向に分割した水平
方向に長い領域内の画像データの存在する画素について
のみ、位相計算を行うようにしている。

【００１８】また、位相表現部１４として、再生光の位
相を空間的に変調あるいは光の振幅を変調した光学的波
面によって立体像を表示するようにしている。また、水
平方向の複数の２次元画像として、複数の色（例えば
Ｒ、Ｇ、Ｂ）のそれぞれの２次元画像とし、位相計算、
位相表現してカラー画像を表示するようにしている。

【００１９】従って、水平方向に視差のある複数の２次
元画像について水平方向に長く分割した領域から位相計
算して位相分布を求め、この位相分布をもとに再生光を
変調して当該位相分布の光学的波面に変換し、リアルタ
イムに立体像（カラー立体像）を迅速に表示することが
可能となる。

【００２０】

【実施例】次に、図１から図４１を用いて本発明の実施
例の構成および動作を順次詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
ここで、２次元画像の水平方向に長く分割した領域から
の位相分布を計算するために必要な枚数の２次元画像を
得る方法により、図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３つ
に分類したものである。

【００２２】図１の（ａ）は、多眼入力の場合の構成図
を示す。これは、後述する図２から図４で説明するよう
に、水平方向に長く分割した領域からの位相分布を計算
するために必要な２次元画像を、水平方向に配置した複
数のカメラから得る場合のものである。

【００２３】図１の（ａ）において、入力部１１は、物
体の水平方向の複数の２次元画像を取り込むものであっ
て、例えば図３に示すように水平方向に配置した複数の
カメラから物体３１の水平方向の複数の２次元画像を取
り込むものである。

【００２４】画像サイズ変換部１２は、２次元画像を拡
大、縮小したり、座標移動したりなどするものである。
位相計算部１３は、２次元画像を垂直方向に分割した水
平方向に長い領域から位相分布を計算するものである
（後述する）。

【００２５】位相表現部１４は、計算した位相分布をも
とに再生光を変調して、立体像を表示するものである。
照明部１５は、再生光を発生して位相表示器（空間光変
調素子）などに照射して、立体像を表示するためのもの
である。

【００２６】以上の構成により、水平方向に配置した複
数のカメラによって撮影した複数の２次元画像を入力部
１１により取り込み、必要に応じて画像サイズ変換部１
２が拡縮および座標移動を行い、次に位相計算部１３が
これらの２次元画像の水平方向に長く分割した領域から
位相計算して位相分布を求め、この位相分布に従って位
相表現部１４で照明部１５からの再生光を位相変調し、
リアルタイムで立体像を表示するようにしている。

【００２７】図１の（ｂ）は、補間画像生成の場合の構
成図を示す。これは、後述する図５から図９で説明する
ように、位相分布を計算するために必要な水平方向の２
次元画像を、水平方向の任意位置の２次元画像をもとに
補間画像を生成して必要な数の水平方向の２次元画像を
得る場合のものである。ここで、画像サイズ変換部１
２、位相計算部１３、位相表現部１４および照明部１５
は、図１の（ａ）のものと同様であるので説明を省略す
る。

【００２８】図１の（ｂ）において、入力部１１は、物
体の任意の位置の水平方向の２次元画像を取り込むもの
であって、例えば図６や図７に示すように水平方向の任
意の位置に配置したカメラから物体３１の２次元画像を
取り込むものである。

【００２９】補間画像生成部２１は、入力部１１によっ
て取り込んだ水平方向の任意の位置の２次元画像をもと
に、位置および画像を補間して２次元画像を生成するも
のである（図５を用いて後述する）。

【００３０】以上の構成により、カメラによって撮影し
た水平方向の任意位置の２次元画像を入力部１により取
り込み、位置および画像の補間を行って必要な枚数の水
平方向の２次元画像を生成し、必要に応じて画像サイズ
変換部１２が拡縮および座標移動を行い、次に位相計算
部１３が２次元画像の水平方向に長く分割した領域の位
相計算して位相分布を求め、この位相分布に従って位相
表現部１４で照明部１５からの再生光を位相変調し、リ
アルタイムで立体像を表示するようにしている。

【００３１】図１の（ｃ）は、奥行き情報入力の場合の
構成図を示す。これは、後述する図１０および図１１で
説明するように、位相分布を計算するために必要な水平
方向の２次元画像を、任意位置の２次元画像および奥行
き値をもとに必要な数の水平方向の２次元画像を得る場
合のものである。ここで、位相計算部１３、位相表現部
１４および照明部１５は、図１の（ａ）のものと同様で
あるので説明を省略する。

【００３２】図１の（ｃ）において、入力部１１は、物
体の任意の位置の２次元画像を取り込むものであって、
例えば図１１で後述するように、水平方向の任意の位置
に配置したカメラから物体３１の２次元画像を取り込む
ものである。

【００３３】奥行き情報算出部２２は、入力部１１によ
って取り込んだ２次元画像上の物体の奥行き情報を３角
測量や直接に算出するものである。座標変換部２３は、
任意の位置の２次元画像上の同一物体の位置から奥行き
情報を３角測量や直接に算出したりして３次元情報を得
るものである。

【００３４】２次元画像生成部２４は、３次元情報から
水平方向の必要な枚数の２次元画像を生成するものであ
る。隠線（面）処理部２５は、ＣＧなどで３次元情報か
ら生成した２次元画像の隠線（隠面）処理（見えない部
分の線、面を消去する処理）を行うものである。

【００３５】以上の構成により、カメラによって撮影し
た任意位置の２次元画像を入力部１１により取り込み、
この２次元画像と奥行き情報をもとに３次元情報を生成
し、この３次元情報から水平方向の必要な枚数の２次元
画像を生成した後、位相計算部１３が位相計算して位相
分布を求め、この位相分布に従って位相表現部１４で照
明部１５からの再生光を位相変調し、リアルタイムで立
体像を表示するようにしている。

【００３６】以下順次詳細に説明する。まず、図２から
図４を用い、図１の（ａ）の構成の動作を詳細に説明す
る。図２において、Ｓ１は、多眼の各撮像素子の信号の
取り込みを行う。これは、例えば図３の（ｂ）の水平方
向に配置した各カメラのＣＣＤの各素子から物体３１を
撮影した信号を順次取り込み、位相計算に必要な水平方
向のｎ枚の２次元画像を得る。

【００３７】Ｓ２は、座標変換する。これは、Ｓ１で取
り込んだ位相計算に必要なｎ枚の２次元画像について、
移動したり、拡大／縮小したりして画面上で適切な大き
さになるようにする。

【００３８】以上によって、カメラからそれぞれ取り込
んで必要なｎ枚の水平方向の２次元画像を生成し、位相
計算する準備ができたこととなる。図３は、本発明の２
次元画像の生成例を示す。

【００３９】図３の（ａ）は全体配置を示す。ここで
は、物体３１から距離Ｌのカメラ群位置３２に水平方向
に複数のカメラを図示のように配置する。図３の（ｂ）
は、水平方向の複数のカメラ配置を示す。カメラは、図
３の（ａ）のカメラ群位置３２に、当該図３の（ｂ）に
示すように、水平方向に複数のカメラ（ここでは、ｎ
台）を配置する。この水平方向に配置したｎ台のカメラ
で物体３１を一斉に撮影し、水平方向のｎ枚の２次元画
像群を生成し、位相計算に必要な枚数の２次元画像群を
得る。

【００４０】図４は、本発明の２次元画像の変換説明図
を示す。これは、立体像の大きさ、位置を適切なものに
するために、２次元画像の拡大、縮小、移動を行うとき
の説明図である。立体像の大きさ、位置を変えること
は、物体の３Ｄデータを取り込む既述した図１の（ｃ）
の方法では、物体データの座標位置を変化させることに
より、物体の拡大／縮小や距離の変換が行える。これに
対して、物体の３Ｄデータを持たない既述した図１の
（ａ）や（ｂ）の場合には、２次元画像から立体像の大
きさや位置を以下のようにして変化させる。

【００４１】図４の（ａ）は画像を表示する面Ｓと、画
像入力面Ｓ₀（画像を入力する位置）の関係を示す。図
４の（ｂ）は画像を表示する面Ｓと、位相分布表示面
（画像入力面Ｓ₀と同一）の関係を示す。物体（対象）
が存在する空間に原点Ｏを定めると、入力した２次元画
像内に原点Ｏの対応位置が存在する。簡単のため、Ｓ上
の画像を矢印で示す。Ｓ₀上の異なる点Ｐ₀（原点Ｏを視
野の中央に見込む点）、Ｐ_iで対象物体の２次元画像を
取り込むと、Ｐ_iでは角度θ_i分だけ中央からはずれた位
置に原点が位置する。画像を拡大する場合には、原点Ｏ
を中心に像を拡大し、それをもとに位相計算を行う。図
４の（ｂ）は、像（２次元画像）を（ａ）の２倍に拡大
した様子を示すが、点Ｐ₀、Ｐ_iから像を見込む角度は変
わらないため、視差画像に矛盾が生じない。原点は、例
えば見る方向によらず位置が定まるシャープなエッジ上
になる。

【００４２】また、物体の位置を平行移動させることに
より、必要な物体に注目して拡大、縮小が可能となる。
以上によって、２次元画像を拡大、縮小、移動すること
により、立体像の大きさおよび位置を自由に変化させる
ことができる。

【００４３】次に、図５から図９を用い、画像補間して
水平方向の必要な枚数の２次元画像を生成するときの動
作を説明する（図１の（ｂ））。図５において、Ｓ１１
は、水平方向の複数枚の２次元画像の取り込みを行う
（図７参照）。これにより、位相計算に必要な枚数より
も少ない、水平方向のｍ枚の２次元画像を取り込む。

【００４４】Ｓ１２は、隣接する２次元画像間の対応点
の検出を行う。これは、２次元画像間の画像の位置の補
間を行うために、隣接する２次元画像間の対応点の検
出、例えばパターンマッチングを行って最も類似してい
る所定領域の中心を対応する点と検出する。

【００４５】Ｓ１３は、各２次元画像での対応点の重心
距離の算出を行う。Ｓ１４は、補間を行う。この補間
は、Ｓ１３で算出した重心距離の分割（例えば後述する
α：βで分割）を行い、分割した各点で補間後の水平方
向の２次元画像を生成する（図８、図９参照）。これに
より、水平方向の２次元画像をｍ枚から、位相計算に必
要なｎ枚に補間する。

【００４６】Ｓ１５は、座標変換（移動と拡縮）する。
これは、立体像で適切な大きさおよび位置となるよう
に、ｎ枚の２次元画像について、既述した拡大、縮小、
移動を行う。

【００４７】以上によって、水平方向の任意の位置から
撮影した物体のｍ枚の２次元画像をもとに、補間して位
相計算に必要な水平方向のｎ枚の２次元画像を生成する
ことが可能となる。以下補間について詳細に説明する。

【００４８】図６は、本発明のカメラ配置図を示す。こ
のカメラ配置は、上から見た図を示す。ここでは、２台
のカメラの光軸が平行になるように配置する。図７は、
図６のカメラによる画像例を示す。これは、図６に示す
ようにカメラを水平方向に配置したときに、各カメラで
撮影したときの画像１、画像２を模式的に示す。ここ
で、物体の面を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と図示のように
する。

【００４９】図８を用い、図７の水平方向の画像１、画
像２について、水平方向の補間を説明する。これは、同
じ高さに配置したカメラ２台によって物体を撮影したと
きに、対応点を求めてその間をβ：αで分割し、補間し
た水平方向の２次元画像を生成する場合のものである。

【００５０】Ｌ１：画像１上で物体の面ａ、ｂの距離ａ
１、ｂ１をそれぞれ求める。Ｌ２：画像２上の物体の面ａ、ｂの距離ａ２、ｂ２をそ
れぞれ求める。Ｌ３：Ｌ１の画像１上の物体の面ａの距離ａ１の重心
と、画像２上の物体の面ａの距離ａ２の重心との間の距
離を求め、この距離を補間しようとするβ：αで分割
し、この分割した位置に画像を補間した値ａ３（＝ａ１
×（β／（α＋β））＋ａ２×（β／（α＋β））を求
める。

【００５１】Ｌ３’：Ｌ３と同様にして、Ｌ１の画像１
上の物体の面ｂの距離ｂ１の重心と、画像２上の物体の
面ｂの距離ｂ２の重心との間の距離を求め、この距離を
補間しようとするβ：αで分割し、この分割した位置に
画像を補間した値ｂ３（＝ｂ１×（β／（α＋β））＋
ｂ２×（β／（α＋β）））を求める。

【００５２】Ｌ３''：Ｌ３とＬ３’で補間したものを合
成し、求める補間後の２次元画像を生成する。図９は、水平方向の補間画像例である。ここで、画像１
が図８の（ａ）のＬ１に対応し、画像２が図８の（ａ）
のＬ２に対応し、補間画像が図８の（ａ）のＬ３’’に
対応している。

【００５３】以上によって、水平方向の画像１と画像２
からβ：αに補間した水平方向の画像（２次元画像）を
生成することが可能となる。次に、図１０および図１１
を用い、奥行き情報をもとに３次元情報を生成し、この
３次元情報から必要な枚数の水平方向の２次元画像を生
成する場合の動作を詳細に説明する。

【００５４】図１０は、本発明の奥行き情報入力のフロ
ー図を示す。図１０において、Ｓ２１は、隣接する２次
元画像の取り込みを行う。Ｓ２２は、カメラ間隔の取り
込みを行う。

【００５５】Ｓ２３は、対応点の検出を行う。これは、
Ｓ２１で取り込んだ隣接する２次元画像について、パタ
ーンマッチングを行って対応点を検出する。Ｓ２４は、
各対応点毎に、奥行き情報を算出する。これは、隣接す
る２次元画像の対応点の座標、カメラ間隔をもとに３次
元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を算出する。

【００５６】Ｓ２５は、対応点について全て終わりか判
別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ２６に進む。一方、ＮＯ
の場合には、次の対応点について、Ｓ２４を繰り返す。
Ｓ２６は、求めた奥行き情報（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の移動、拡
縮を行う。これは、既述したように、立体像の大きさ、
位置を所望の大きさ、位置にするためである。

【００５７】Ｓ２７は、２次元画像の生成および隠線
（面）処理を行う。これは、Ｓ２６で生成した物体の３
次元情報をもとに、水平方向の複数の方向から見た位相
計算に必要な枚数の２次元画像を生成すると共に、Ｚバ
ッファ法により隠線（隠面）処理を行う。

【００５８】以上によって、隣接する２次元画像をもと
に３次元情報を算出し、この３次元情報から位相計算に
必要な枚数の水平方向の複数の角度からの２次元画像を
生成することが可能となる。

【００５９】図１１は、本発明の奥行き説明図を示す。
図１１の（ａ）は、三角測量の原理を示す。これは、三
角測量の原理を使用して、２次元画像から奥行き情報を
算出する原理を示す。図示のようにカメラ位置、向き、
レンズ中心が判明している場合、空間中の点Ｐは画面１
上では点ｐ₁に映り、画面２上では点ｐ₃に映る。点
ｐ₁、点ｐ₃の画面上の位置が分かると、三角測量の原理
により点Ｐの３次元位置を直線Ｆ₁ｐ₁と、直線Ｆ₂ｐ₃の
交点として求めることができる。即ち奥行き情報を求め
ることができる。ここで、画面１、２は、それぞれ見や
すくるために模式的に表示している。２枚の画像の対応
点の求め方を以下に記載する。

【００６０】両眼視の場合、対応点は必ずＦ₁、Ｆ₂、ｐ
₁の３点によって定まる視線面と画面２との交線として
求まる直線ｌ（視線像）上にある。そこで、点ｐ₁の対
応点の探索は、画面２の直線ｌ上のみの探索で済むこと
となる。特に図１１の（ａ−２）のように２台のカメラ
の光軸が互いに平行で、かつ２つのカメラのレンズ中心
を通る線（基線Ｆ₁Ｆ₂）に対して垂直であり、基線と画
面の水平軸（Ｘ軸）が平行となる場合、視線像がカメラ
の走査線と一致するため、対応点探索が容易となる。こ
の場合の３次元データ作成手順を示す。まず、領域分
割、エッジ抽出、線検出などの各種画像処理を行う。そ
して、画面１において直線ｌ₁上に映される物体は画面
２においても全て直線ｌ₂上に映されるという拘束条件
のもとに相関により対応点を求める。視線像上に同じよ
うな特異点が存在し、対応点の候補を絞りきれないとき
は、特徴照合法、疎密法、大局的な性質を利用して対応
づけを用いて信頼性を高める。

【００６１】また、図１１の（ｂ）に示すように、カメ
ラを３台使い、これにより生じる幾何学的な拘束を利用
する３眼視の方法も、信頼性を向上させることができ
る。２眼の上記拘束条件のみでは直線ｌ₂上に点Ｑもｑ₂
として映されるため、点ｐ₁の対応点としてｐ₂とｑ₂の
２点の候補が挙がり同定できない。しかし、３台目のカ
メラを使うと、画面３においてもｐ₃が直線ｌ₂、ｍ₃の
交点になるという限定ができるので、ｐ₂を対応点とし
て決定できる。このようにして対応点を求めた後、上述
した三角測量の原理により、３次元データを求める。こ
のように求められた３次元情報を用い、水平方向の任意
の方向からの２次元画像を容易に得ることができる。

【００６２】図１２は、本発明の位相計算フロー図（フ
レネルホログラム）を示す。図１２において、Ｓ３１
は、あるセグメントホログラムと対応する２次元画像に
着目する。

【００６３】Ｓ３２は、必要に応じて、視域から２次元
画像領域の制限を行う。これは、必要に応じて、位相計
算量を削減するために、後述する図２１に示すように、
視域の範囲内の２次元画像領域についてのみ位相計算を
行うように制限する。

【００６４】Ｓ３３は、２次元画像を垂直方向に分割
し、ライン画像の生成を行う。これは、２次元画像につ
いて垂直方向に分割して水平方向に長いライン画像を生
成する（図１６（ａ）ライン画像を参照）。

【００６５】Ｓ３４は、ライン画像の画素毎に画像デー
タ有りか判別する。これは、位相計算を行う前に、画像
データがありか判別して位相計算量を削減する。ここ
で、ライン画像の画素の画像データがあった場合には、
ＹＥＳとなり、Ｓ３５で２次元画像のうちのライン画像
の画素毎に、当該ライン画像の画素とセグメントホログ
ラム上の対応するラインの全画素との位相計算を行い、
Ｓ３６に進む。一方、Ｓ３４でＮＯの場合には、画像デ
ータがないので、位相計算をスキップしてＳ３６に進
む。

【００６６】Ｓ３６は、ライン画像上の画素の全てが終
わりか判別する。ＹＥＳの場合には、ライン画像上の全
ての画素とセグメントホログラム上の対応するライン全
ての画素との位相計算が終了したので、Ｓ３７に進む。
一方、ＮＯの場合には、ライン画像上の次の画素につい
て、Ｓ３４以降を繰り返す。

【００６７】Ｓ３７は、ライン画像すべてが終わりか判
別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ３８に進む。ＮＯの場合
には、２次元画像上の次のライン画像について、Ｓ３４
以降を繰り返す。

【００６８】Ｓ３８は、セグメントホログラムの全て終
わりか判別する。ＹＥＳの場合には、終了する（ＥＮ
Ｄ）。ＮＯの場合には、次のセグメントホログラムにつ
いて、Ｓ３１以降を繰り返し行う。

【００６９】以上によって、セグメントホログラム毎に
２次元画像を垂直方向に分割したライン画像上の各画素
とセグメントホログラム上の対応するライン全画素との
位相計算を行うことを、全てのセグメントホログラムに
ついて繰り返し行うことにより、ホログラフィックステ
レオグラムに必要な位相計算を非常に高速に行うことが
可能となる。

【００７０】ここで、位相計算は通常、１枚の２次元画
像全体からの回折波の影響を考慮して計算が必要である
が、２次元データを扱うために時間がかかる。そこで、
上述したように、１枚の２次元画像を垂直方向に分割し
た水平方向に長い領域に区切り、各領域がセグメントホ
ログラムの垂直方向に分割した領域を占めるようにす
る。これにより、位相計算は、１次元画像から回折波の
影響を考慮した計算で済むので、高速化が可能となる。

【００７１】以下具体例について図１３から図１７を用
いて順次詳細に説明する。図１３は、本発明のホログラ
ムの説明図を示す。図１３の（ａ）は作成を示し、図１
３の（ｂ）は再生を示す。

【００７２】ここで、ホログラムは、１つのレーザ光を
２つに分割し、一方のレーザ光を物体に照射して散乱し
たレーザ光（物体光）と、もう一方のレーザ光（参照
光）の２光束干渉により得られる。参照光と物体光の波
面をＲ・ｅｘｐ（ｊφ_r）、Ｏ．ｅｘｐ（ｊφ₀）とする
と、ホログラムの露光強度Ｉ_Hは、Ｉ_H＝Ｒ²＋Ｏ²＋２Ｒ・Ｏ・ｃｏｓ（φ₀−φ_r）（式１）となる。ホログラムを現像する場合には、この露光強度
Ｉ_Hに比例した振幅、位相の変化がホログラムに起こ
る。電子的にホログラムを作成するには、光の振幅や位
相の変化できるデバイス（後述する表示位相器）が必要
となる。

【００７３】こうして作成したホログラムの参照光と同
じ波面を入射し、ホログラムを再生する。上記露光強度
Ｉ_Hのうち、物体光の再生に寄与するのは第３項のみで
あるので、第３項について考えると、ホログラムからの
透過光Ｔは、Ｔ＝Ｉ_H・Ｒ・ｅｘｐ（ｊφ_r） ∝２・Ｏ・ｃｏｓ（φ₀−φ_r）・ｅｘｐ（ｊφ_r）＝Ｏ・ｅｘｐ（ｊφ₀）＋Ｏ・ｅｘｐ（−ｊ（φ₀−２・φ_r））となる。第１項は物体からの波面が再生されたことを示
し、第２項は物体光の共役波を示している。

【００７４】以上により、ホログラムの位相計算は、２
・Ｒ・Ｏ・ｃｏｓ（φ₀−φ_r）のみ計算すれば良いこと
となる。図１４は位相計算説明図（フレネルホログラ
ム）を示し、図１５は位相計算説明図（イメージホログ
ラム）を示す。

【００７５】今、参照光をホログラムに垂直に入射する
平面波とすると、場所による強度変化がないので、Ｒを
無視することができる。また、φ＝０として扱える。物
体のあるサンプリングポイント（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）上の
輝度（散乱度）をＩ_iとしたときのホログラム上
（ｘ_h1，ｙ_h2）の露光強度は、となる。ここで、ｋは使用するレーザ光の波数である。

【００７６】フレネルタイプホログラムの場合、物体か
ら到達する光は、ホログラム全体に到達するので、上記
計算をホログラム領域全体に渡って行う必要がある。こ
れに対して、図１５のイメージホログラムの場合は、仮
想開口と物体のサンプリング点の間でしか光が到達しな
いので、上記計算を行う領域が限定される。記録する物
体が３次元物体の場合、ソリッドモデルの生成には、隠
線・隠面処理が必要となるが、２次元画像の場合には、
位相計算に隠線・隠面処理は必要とならない。

【００７７】２次元画像を垂直方向に分割した領域（水
平方向に長く分割した領域）の画像と水平方向に視差を
持つホログフィク・ステレオグラムを構成するセグメン
トホログラムの関係を図１６の（ａ）に示す。各セグメ
ントホログラムには、２次元画像を垂直方向に分割した
領域内の画像がそれぞれの位置に記録されることとな
る。また、図１６の（ｂ）に示すように、各ホログラフ
ィック・ステレオグラムから再生される像をもとにホロ
グラムを作成する場合、即ちイメージ化したホログラフ
ィック・ステレオグラムを考えると、２次元画像を垂直
方向に分割した領域の画像がホログラムのそれぞれの垂
直方向に分割された位置で水平方向に角度分布をもって
記録されることとなる。イメージ化されたものとそうで
ないものとの位相分布の差は、位相分布計算の差だけに
よるので、表示するデバイスに左右されない。参照光を
ホログラムに水平方向に角度をもって入射する場合、ホ
ログラムの位相分布は水平方向のみの成分となるので、
図１７に示すような表示システムを用いる。ここで、レ
ンティキュラシートは、垂直方向への視域の拡大のため
の一方向拡散性の光学素子として用いている（縦方向視
域拡大用レンズ群として用いる）。

【００７８】図１８は、本発明の位相計算フロー図（イ
メージホログラム）を示す。図１８において、Ｓ４１
は、あるセグメントホログラムと対応する２次元画像に
着目する。そして、仮想開口の設定を行う。これらは、
例えば図１９の（ａ）、（ｂ）に示すように、あるセグ
メントホログラムと、対応する２次元画像に着目すると
共に、仮想開口（光束の広がり）の設定を行う。

【００７９】Ｓ４２は、２次元画像を垂直方向に分割し
てライン画像を生成する。これは、２次元画像を垂直方
向に分割し水平方向に長いライン画像を生成する。Ｓ４
３は、ライン画像の画素毎に、画像データが有りか判別
する。ＹＥＳの場合には、画像データがあったので、Ｓ
４４でライン画像の画素毎に、ライン画像の画素と仮想
開口から定まるホログラム上の領域について位相計算
し、Ｓ４５に進む。一方、Ｓ４３でＮＯの場合には、２
次元画像のライン画像上の画素に画像データがなかった
ので、位相計算をスキップしてＳ４５に進む。

【００８０】Ｓ４５は、２次元画像のライン画像上の画
素、すべて終わりか判別する。ＹＥＳの場合には、２次
元画像のライン画像上の全ての画素について位相計算を
終わったので、Ｓ４６に進む。一方、ＮＯの場合には、
次の２次元画像のライン画像上の画素について、Ｓ４３
以降を繰り返す。

【００８１】Ｓ４６は、２次元画像のライン画像、全て
終わりか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ４７に進む。
一方、ＮＯの場合には、次のライン画像についてＳ４３
以降を繰り返す。

【００８２】Ｓ４７は、セグメントホログラムすべてが
終わったか判別する。ＹＥＳの場合には、終了する。Ｎ
Ｏの場合には、次のセグメントホログラムについて、Ｓ
４１以降を繰り返す。

【００８３】以上によって、例えば図１９の（ａ）に示
すように、ホログラムの各セグメントについて２次元画
像のライン画像上の全ての画素のうち画像データありの
ものについて、仮想開口から定まるホログラム上の領域
のみについて位相計算を行うことを繰り返す。

【００８４】図１９は、本発明のイメージホログラムの
位相計算例を示す。図１９の（ａ）は、イメージホログ
ラムの外観を示す。図１９の（ｂ）は仮想開口（光束の
広がり）とホログラム上の対応する領域の関係を示す。

【００８５】ここで、仮想的なセグメントホログラムの
開口に対応する２次元画像を位相計算するホログラムの
近傍に図示のように配置する。２次元画像からホログラ
ムに到達する交線は、仮想開口を通る交線である。従っ
て、記録する２次元画像の各画素毎に開口による光束の
広がりを計算し、この光束が到達するホログラム上での
位置に対してのみ位相計算を行う。イメージ化されたも
のとそうでないものとの位相分布の差は、位相分布計算
の差だけで、表示するデバイスに左右されない。

【００８６】図２０は、本発明の計算量の低減説明図
（その１）を示す。これは、２次元画像上の物体の像
（画像データ）が存在している領域についてのみ、位相
計算を行い、位相計算する２次元画像の画素数を削減
し、位相計算の高速化を図る。

【００８７】図２１は、本発明の計算量の低減説明図
（その２）を示す。これは、セグメントホログラムの場
合であり、観察者が立体を見ることができる視域から定
まる領域のみについて位相計算を行う。これにより、２
次元画像上の位相計算の対象とする画素数が低減するこ
とができる。

【００８８】次に、図２２から図４１を用い、立体像の
表示について詳細に説明する。図２２は、本発明の表示
フロー図を示す。図２２において、Ｓ５１は、位相分布
情報の取り込みを行う。これは、既述した水平方向の２
次元画像から算出した位相分布情報の取り込みを行う。

【００８９】Ｓ５２は、ディスプレイドライバへの転送
を行う。これは、図２３に示すように、位相分布情報を
ディスプレイドライバ２６に転送する。Ｓ５３は、ディ
スプレイドライバ２６が位相表示器２７を駆動する。

【００９０】Ｓ５４は、位相分布の表示及び照明する。
これは、Ｓ５３でディスプレイドライバ２６が位相表示
器２７を駆動し、照射された再生光の位相変調を行い、
使用者が再生立体像を観察する。そして、次の画面につ
いて繰り返し行う。

【００９１】図２３は、本発明の再生システム例を示
す。図２３において、ディスプレイドライバ２６は、位
相分布情報をもとに、位相値を表示する微小な画素を２
次元的に多数配列した位相表示器２７を駆動するもので
ある。

【００９２】位相表示器２７は、再生光を位相変調し、
使用者が立体像を観察できるようにするものである（図
２４から図２７参照）。次に、動作を説明する。

【００９３】（１）計算機によって２次元画像から位
相計算された位相分布情報をディスプレイドライバ２６
に供給する。（２）ディスプレイドライバ２６が位相分布情報をも
とに位相表示器２７を駆動し、再生光を位相変調する。
これにより、使用者は立体像を観察することができる。

【００９４】図２４は、本発明の位相表示器例を示す。
これは、液晶を使用した位相表示器（液晶ディスプレ
イ）である。位相表示器は、転送された位相分布情報に
従ってディスレイプドライバによって液晶のそれぞれの
画素に電圧として印加する。液晶セルは、電極に印加さ
れた電圧に応じて、所定の方向（再生光が透過する方
向）に対する屈折率が変化し、照射された再生光の位相
変調された光が透過して出て行くこととなる。この位相
変調された透過光を使用者が観察することにより、立体
像を観察することができる。

【００９５】図２５は、本発明の振幅（強度）変調によ
る位相変調例を示す。これは、再生光の平面波を図示の
ように液晶に斜めに入射し、当該液晶の透過率を変調す
ることにより、位相変調を行うものである。

【００９６】図２６は、本発明の透過型ディスプレイ例
を示す。これは、再生光を液晶で作成されたディスプレ
イを透過させて位相変調を行い、変調された光を使用者
が観察し、例えば図示“リンゴ”の立体像を観察するよ
うにしたものである。

【００９７】図２７は、本発明の反射型ディスプレイ例
を示す。これは、表示素子の片面がミラーで反射面とな
っており、入射した再生光が当該ミラーで反射され、再
度表示素子内を伝わって出射する。これにより、表示素
子内を２回通ることから、透過型に比べて同じ位相速度
を得るために半分の厚さで良いこととなり、有利であ
る。この際、再生光用の光源をディスプレイに対して観
察者側に置く必要がある。

【００９８】図２８は、本発明の光書込みの位相表示器
例を示す。これは、計算機により計算した位相分布情報
を光学的に書き込み、再生光を位相変調して立体像を観
察するものである。書込み光をレーザスキャン装置でＸ
方向およびＹ方向に走査し、光書込み式の位相表示器の
各素子の電圧を制御して屈折率を位相分布情報に対応し
て変化させ、再生光を位相変調して図示のように“リン
ゴ”の立体像を観察するようにしている。この光によっ
て位相分布情報を書込みことにより、透明電極の素子に
電圧を印加して位相分布情報に対応する電圧を印加する
よりも、高い解像度を容易に得ることができる。

【００９９】図２９は、本発明のカラー表示フロー図
（時分割、ＲＧＢ表示）を示す。図２９において、Ｓ６
１は、赤成分の位相分布情報の取り込みを行う。これ
は、既述した位相計算により、赤成分の２次元画像群か
ら得た位相分布情報を取り込む。

【０１００】Ｓ６２は、表示処理を行う。これは、既述
した図２２のＳ５２からＳ５４による表示処理を行う。
即ちＳ６１で取り込んだ位相分布情報をディスプレイド
ライバへ転送し、ディスプレイドライバがＲ用の位相表
示器の駆動を行い、Ｓ５４で再生光を照射して使用者が
立体像を観察し得るようにする。。

【０１０１】Ｓ６３は、緑成分の位相分布情報の取り込
みを行う。Ｓ６４は、表示処理を行う。Ｓ６５は、青成
分の位相分布情報の取り込みを行う。

【０１０２】Ｓ６６は、表示処理を行う。これらＳ６３
とＳ６４、Ｓ６５とＳ６６は、Ｓ６１とＳ６２の赤成分
と同様にして、緑成分、赤成分の光の３原色についてそ
れぞれの位相分布情報をもとに順次表示処理を行い、こ
れら表示処理後の光によってカラー立体像を観察し得る
ようにする。

【０１０３】以上によって、赤成分（Ｒ）、緑成分
（Ｇ）、青成分（Ｂ）に対応する２次元画像群からそれ
ぞれ位相分布情報を求め、これら位相分布情報によって
１つの位相表示器によってＲ、Ｇ、Ｂの再生光について
位相変調を順次シリアルに行い、結果としてカラー立体
像を観察し得るようにしている。

【０１０４】図３０は、本発明のカラー表示フロー図
（ＲＧＢ同時表示）を示す。図３０において、Ｓ７１
は、赤成分の位相分布情報の取り込みを行う。Ｓ７２
は、表示処理を行う。そして、次の画面についてＳ７１
以降を繰り返す。

【０１０５】Ｓ７３は、緑成分の位相分布情報の取り込
みを行う。Ｓ７４は、表示処理を行う。そして、次の画
面についてＳ７１以降を繰り返す。

【０１０６】Ｓ７５は、青成分の位相分布情報の取り込
みを行う。Ｓ７６は、表示処理を行う。そして、次の画
面についてＳ７１以降を繰り返す。

【０１０７】以上によって、赤成分（Ｒ）、緑成分
（Ｇ）および青成分（Ｂ）の３原色の位相分布情報をも
とに同時に並列に再生光の位相変調を行い、位相変調後
の光を合成してカラー立体像を観察し得るようにしてい
る。

【０１０８】図３１は、本発明のカラー表示フロー図
（光書込み、時分割）を示す。図３１において、Ｓ８１
は、初期値の設定を行う。これは、初期値として例えば
赤成分（Ｒ）の位相分布情報を位相表示装置に書き込む
ように設定する。

【０１０９】Ｓ８２は、位相分布情報（指定された色）
の取り込みを行う。例えば初回は赤成分（Ｒ）、２回目
は緑成分（Ｇ）、３回目は青成分（Ｂ）、以降はこれら
ＲＧＢを繰り返す。

【０１１０】Ｓ８３は、位相分布情報のレーザスキャン
装置への転送を行う。これは、Ｓ８２で指定された色の
位相分布情報をレーザスキャン装置に転送する（図２８
参照）。

【０１１１】Ｓ８４は、位相表示装置への書込みを行
う。これは、Ｓ８３で転送された位相分布情報に従い、
レーザスキャン装置が書込み光を走査して光書込み式の
位相表示器に書込み、当該位相表示器の各素子に印加す
る電圧を制御して屈折率を変化させる。

【０１１２】Ｓ８５は、位相分布の表示および照明す
る。これは、再生光を位相表示器に照射して位相変調し
た後の光について、使用者が再生立体像を観察する。Ｓ
８６は、全ての色表示済か判別する。ＹＥＳの場合に
は、次の画面についてＳ８１以降を繰り返す。一方、Ｎ
Ｏの場合には、他の色について、Ｓ８２以降を繰り返
す。

【０１１３】以上によって、赤成分（Ｒ）、緑成分
（Ｇ）および青成分（Ｂ）の位相分布情報をもとにレー
ザスキャン装置が光書込み式の位相表示器に書込むと共
に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の再生光を
同期して順次照射して位相変調を行い、これら位相変調
した後の光を使用者が観察してカラーの再生立体像を観
察することが可能となる。特にレーザスキャン装置によ
って光で位相分布情報を位相表示器に書き込んでいるた
め高速かつ高分解能でＲ、Ｇ、Ｂのカラー画像を観察す
ることができる。

【０１１４】図３２は、本発明のカラー表示フロー図
（光書込み、ＲＧＢ同時表示）を示す。図３２におい
て、Ｓ９１は、赤成分の位相分布情報の取り込みを行
う。

【０１１５】Ｓ９２は、書込み表示処理を行う。これ
は、既述した図３１のＳ８３からＳ８５の書込み表示処
理であって、ここでは、Ｓ９１で取り込んだ赤成分の位
相分布情報についてレーザスキャン装置へ転送し、Ｓ８
４でレーザスキャン装置が位相表示装置（位相表示器）
に書込み、Ｓ８５で表示を行う。これにより、使用者は
赤色の再生立体像を観察できる。そして、次の画面つい
て繰り返す。

【０１１６】同様に、Ｓ９３は、緑成分の位相分布情報
の取り込みを行う。Ｓ９４は、書込み表示処理を行う。
そして、次の画面について繰り返す。Ｓ９５は、青成分
の位相分布情報の取り込みを行う。

【０１１７】Ｓ９６は、書込み表示処理を行う。そし
て、次の画面について繰り返す。以上によって、赤成分
（Ｒ）、緑成分（Ｇ）および青成分（Ｂ）の位相分布情
報をもとにそれぞれのレーザスキャン装置がそれぞれの
光書込み式の位相表示器に書込むと共に赤色（Ｒ）、緑
色（Ｇ）および青色（Ｂ）の再生光を照射して位相変調
を行い、これら位相変調した後の光を合成して使用者が
観察してカラーの再生立体像を観察することが可能とな
る（図３３参照）。特にＲＧＢ用のそれぞれのレーザス
キャン装置によって光でそれぞれの位相分布情報を位相
表示器に書き込んでいるため高速かつ高分解能でＲ、
Ｇ、Ｂのカラー画像を観察することができる。

【０１１８】図３３は、本発明のカラー表示（光書込
み、ＲＧＢ同時表示）を示す。ここでは、Ｒ、Ｇ、Ｂ用
のそれぞれの書込光学系、光書込式の位相表示器、再生
光を図示のように３組設け、これら３組の位相表示器に
よって位相変調された後の光を図示のようにミラー、波
長選択ミラー（Ｇ反射）、波長選択ミラー（Ｒ反射）を
配置し、合成後の各Ｒ、Ｇ、Ｂの再生像が一か所に重な
るように光路を調整している。これにより、右側から使
用者が観察すると、左側の再生像の位置でＲ、Ｇ、Ｂの
３原色のカラー画像が一致してカラー立体像を観察する
ことが可能となる。

【０１１９】図３４は、本発明の光書込光学素子例を示
す。これは、図示のように光変調用の液晶を透明電極で
はさみ、右側から入射した再生光を光誘電体ミラーで反
射すると共に、左側から入射した書込み光によって光導
電膜の導電性（抵抗）を変化させて透明電極に印加する
電圧を制御して液晶の素子の屈折率を変化させる。この
構成により、左側からレーザビームなどで高速にＲ、
Ｇ、Ｂの位相分布情報に従って書込み、右側から再生光
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を照射して誘電体ミラー反射して出射さ
れる光が位相変調を受ける。これにより、右側から観察
者が観察することにより、カラーの立体像を観察でき
る。

【０１２０】図３５は、本発明の投影型ディスプレイ例
を示す。これは、再生光を空間光変調器（位相表示器）
に入射し、位相分布情報に従って位相変調されて透過し
た光を、投影装置によって反射型のスクリーンに投影
（拡大投影）し、観察者が図示“リンゴ”の絵に見るよ
うに立体像を観察する。この際、スクリーンに方向性を
付与して視野を広げることが可能である。

【０１２１】図３６は、本発明の照明用光源（再生光用
の光源）のスペクトル例を示す。これは、半導体レーザ
の波長（発光スペクトル）を示す。波長幅Ｗλが数ナノ
メートル以下のレーザを使用することによって、鮮明な
再生立体像を得ることができる。波長は可視域であれ
ば、利用可能であるが、ホログラムの位相分布を計算す
る段階で、再生に用いる光源の波長を考慮する必要があ
る。波長が６００ナノメートル台の赤色、５００ナノメ
ートル台の緑色、４００ナノメートル台の青色の光を発
する半導体レーザを用いると、光の３原色を表現し、カ
ラー立体画像を再生することが可能となる。青色の半導
体レーザについては、第２高調波を利用した半導体レー
ザを用いてもよい。尚、半導体レーザの他に、再生光と
しては、半導体レーザ以外のガスレーザなど、ハロゲン
ランプの輝線、波長帯域の広い光源と光学フィルタを組
み合わせて波長帯域の狭い光を生成してもよい。

【０１２２】図３７は、本発明の再生像の位置例を示
す。図３７の（ａ）は、フレネルホログラムの再生像の
位置を示す。再生像がホログラム面から離れているフレ
ネル型で、距離Ｄが大きい程、再生光源の波長幅による
色分散の影響を受け易い。従って、この場合には、レー
ザなどの波長帯域が狭い光源の使用が望ましい。

【０１２３】図３７の（ｂ）は、イメージホログラムの
再生像の位置を示す。再生像がホログラム面の近傍に生
じるイメージ型は、再生光源の波長幅による色分散の影
響をうけにくため、多少波長幅が広くても鮮明な再生像
を得ることができる。ハロゲンランプの輝線（波長幅が
１０ナノメートル）なども利用できる。

【０１２４】図３８は、本発明の球面波生成手段例を示
す。ホログラムの再生光は、位相分布の計算のし易さ、
波面の実現のし易さの点で、球面波や平面波のようなき
れいな波面の光を用いるのがよい。

【０１２５】図３８の（ａ）は、レーザビームを対物レ
ンズとピンホールで発散させる構成を示す。図３８の
（ｂ）は、レーザ光を光ファイバーに通し、出射時に発
散させる構成を示す。

【０１２６】図３８の（ｃ）は、球面波を直接に出射す
る半導体レーザを示す。尚、ハロゲンランプなどは、発
光部が広がりをもつため、理想的に点光源を作りだすこ
とが難しいため、照明距離を大きくとる工夫が必要であ
る。

【０１２７】図３９は、本発明の表示システム例を示
す。図３９の（ａ）は、球面波を用いて表示された位相
分布（ホログラム）を照明する構成例を示す。点光源か
らの球面波を反射型のコリメータミラーによって平行光
に変換し、ホログラム（位相表示器）に照射すると、立
体像が再生される。この際、一部の光が０次光として平
行光のまま素通りするため、遮光用のフードを設ける。

【０１２８】図３９の（ｂ）は、外観図を示す。位相表
示器を観察者が観察することにより、図３９の（ａ）に
示すように再生立体像を観察できる。図３９の（ｃ）
は、０次光の出射を抑制するための立体表示部の構成例
を示す。位相表示器（ホログラム）と屈曲体を一体化し
て、位相表示器に臨界角以上の入射角度で照射するよう
に設計することにより、０次光を全反射し、外部に出射
しないようにする。

【０１２９】図４０は、本発明の色合成（時分割）のタ
イミングチャート例を示す。カラー立体像を表示するに
は、３原色に対応するそれぞれの２次元画像群からそれ
ぞれの位相分布情報を位相計算し、これらをもとに位相
表示器によってそれぞれの色の再生光を位相変調し、カ
ラー立体像を生成する必要がある。ここでは、時分割に
色合成するときのタイミングチャートを示す。

【０１３０】ここでは、Ｒ、Ｇ、Ｂの順に光を出すタイ
ミングを調整し、これら全体を１／３０秒内で行い、カ
ラー立体像を再生する。図４１は、本発明の色合成（位
置分割）のタイミングチャート例を示す。これは、光を
出すタイミングのときに、Ｒ、Ｇ、Ｂの位相分布情報を
もとにそれぞれの位相表示器を制御して位相変調し、こ
れらを合成して一度に観察者がカラー立体像を観察する
（図３３参照）。

【０１３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水平方向の複数の２次元画像について垂直方向に分割し
水平方向に長い領域から位相計算して位相分布を求め、
この位相分布をもとに再生光を変調して当該位相分布の
光学的波面に変換して立体像を表示する構成を採用して
いるため、リアルタイムに立体像（カラー立体像）を迅
速に表示することができる。特に、２次元画像の水平方
向に長い領域から位相計算してセグメントホログラムを
求めているため、位相計算を簡単にして高速化し、動画
などを容易にリアルタイムで立体表示することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例構成図である。

【図２】本発明の多眼画像入力のフロー図である。

【図３】本発明の２次元画像の生成例である。

【図４】本発明の２次元画像の変換説明図である。

【図５】本発明の補間画像生成フロー図である。

【図６】本発明のカメラ配置図である。

【図７】図６のカメラによる画像例である。

【図８】本発明の補間説明図（水平方向）である。

【図９】本発明の補間画像例（水平方向）である。

【図１０】本発明の奥行き情報入力フロー図である。

【図１１】本発明の奥行き説明図である。

【図１２】本発明の位相計算フロー図（フレネルホログ
ラム）である。

【図１３】本発明のホログラムの説明図である。

【図１４】本発明の位相計算説明図（フレネルホログラ
ム）である。

【図１５】本発明の位相計算説明図（イメージホログラ
ム）である。

【図１６】本発明のホログラム説明図である。

【図１７】本発明の水平方向のみに空間周波数を持つホ
ログラムの再生系である。

【図１８】本発明の位相計算フロー図（イメージホログ
ラム）である。

【図１９】本発明のイメージホログラムの位相計算例で
ある。

【図２０】本発明の計算量の低減説明図（その１）であ
る。

【図２１】本発明の計算量の低減説明図（その２）であ
る。

【図２２】本発明の表示フロー図である。

【図２３】本発明の再生システム例である。

【図２４】本発明の位相表示器例である。

【図２５】本発明の振幅（強度）変調による位相変調例
である。

【図２６】本発明の透過型ディスプレイ例である。

【図２７】本発明の反射型ディスプレイ例である。

【図２８】本発明の光書込みの位相表示器例である。

【図２９】本発明のカラー表示フロー図（時分割、ＲＧ
Ｂ表示）である。

【図３０】本発明のカラー表示フロー図（ＲＧＢ同時表
示）である。

【図３１】本発明のカラー表示フロー図（光書込み、時
分割）である。

【図３２】本発明のカラー表示フロー図（光書込み、Ｒ
ＧＢ同時表示）である。

【図３３】本発明のカラー表示（光書込み、ＲＧＢ同時
表示）例である。

【図３４】本発明の光書込光学素子例である。

【図３５】本発明の投影型ディスプレイ例である。

【図３６】本発明の照明用光源のスペクトル例である。

【図３７】本発明の再生像の位置例である。

【図３８】本発明の球面波生成手段例である。

【図３９】本発明の表示システム例である。

【図４０】本発明の色合成（時分割）のタイミングチャ
ート例である。

【図４１】本発明の色合成（位置分割）のタイミングチ
ャート例である。

【符号の説明】

１１：入力部１２：画像サイズ変換部１３：位相計算部１４：位相表現部１５：照明部２１：補間画像生成部２２：奥行き情報算出部２３：座標変換部２４：２次元画像生成部２５：隠線（面）処理部２６：ディスプレイドライバ２７：位相表示器３１：物体３２：カメラ群位置３３：カメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤宣子神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者中島雅人神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の２次元画像をもとに立体像を表示す
る立体像表示装置において、水平方向に視差のある複数の２次元画像について垂直方
向に分割した水平方向に長い領域からの位相分布を計算
する位相計算部（１３）と、この位相計算部（１３）によって計算した位相分布をも
とに、再生光について当該位相分布の光学的波面に変換
する位相表現部（１４）とを備え、この位相表現部（１４）によって変換された光学的波面
によって立体像を表示するように構成したことを特徴と
する立体表示装置。
【請求項２】上記水平方向に視差のある複数の２次元画
像として、物体に対して水平方向の複数の位置から撮影
した２次元画像としたことを特徴とする請求項１記載の
立体表示装置。
【請求項３】物体に対して任意の位置から撮影した２次
元画像をもとに位置を水平方向に補間してその位置での
２次元画像を生成する補間画像生成部（２１）を備え、この補間画像生成部（２１）が生成した２次元画像を、
上記水平方向に視差のある複数の２次元画像としたこと
を特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
【請求項４】物体に対して任意の位置から撮影した２次
元画像をもとに３次元情報を生成し、この３次元情報か
ら２次元画像を生成してこれらを上記水平方向に視差の
ある複数の２次元画像としたことを特徴とする請求項１
記載の立体表示装置。
【請求項５】上記水平方向に視差のある複数の２次元画
像として、それぞれの大きさの拡縮および座標移動した
２次元画像としたことを特徴とする請求項１記載から請
求項４記載の立体表示装置。
【請求項６】上記水平方向に視差のある複数の２次元画
像について垂直方向に分割した水平方向に長い領域から
ホログラムのセグメントの位相分布を計算する位相計算
部（１３）を備えたことを特徴とする請求項１記載から
請求項５記載の立体表示装置。
【請求項７】上記水平方向に視差のある複数の２次元画
像について垂直方向に分割した水平方向に長い領域から
位相分布を計算する際に、指定した仮想開口（光束の広
がり）で定まるホログラム上の領域についてのみ位相分
布を計算する位相計算部（１３）を備えたことを特徴と
する請求項１記載から請求項５記載の立体表示装置。
【請求項８】上記水平方向に視差のある複数の２次元画
像について垂直方向に分割した水平方向に長い領域から
ホログラムのセグメントの位相分布を計算する際に、指
定した視域（視角の広がり）内の２次元画像についての
み位相分布を計算する位相計算部（１３）を備えたこと
を特徴とする請求項１記載から請求項６記載の立体表示
装置。
【請求項９】上記水平方向に視差のある複数の２次元画
像について垂直方向に分割した水平方向に長い領域内の
画像データの存在する画素についてのみ、位相計算を行
うように構成したことを特徴とする請求項１記載から請
求項８記載の立体表示装置。
【請求項１０】上記位相表現部（１４）として、再生光
の位相を空間的に変調あるいは光の振幅を変調した光学
的波面によって立体像を表示するように構成したことを
特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
【請求項１１】上記水平方向に視差のある複数の２次元
画像として、複数の色（例えばＲ、Ｇ、Ｂ）のそれぞれ
の２次元画像とし、それぞれの位相分布の計算を行って
カラー画像を表示するように構成したことを特徴とする
請求項１記載から請求項１０記載の立体表示装置。