立体像表示装置および立体像表示装置作製方法
【課題】必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ所要時間を短くすることができる立体像表示装置および立体像表示装置作製方法を提供する。
【解決手段】立体像表示装置１の画像呈示部２は、その回転の際の所定方位にあるときに立体像を手前に（画像呈示部２から浮き上がらせて）表示し、その所定方位に対して直交する方位にあるときに立体像を遠方に（画像呈示部２より沈み込ませて）表示する。すなわち、この立体像表示装置１は、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と画像呈示部２の方位との関係に応じて、観察者９が観察し得る立体像の凹凸が反転するという効果（いわゆるキャッチアイの効果）を有する。
【解決手段】立体像表示装置１の画像呈示部２は、その回転の際の所定方位にあるときに立体像を手前に（画像呈示部２から浮き上がらせて）表示し、その所定方位に対して直交する方位にあるときに立体像を遠方に（画像呈示部２より沈み込ませて）表示する。すなわち、この立体像表示装置１は、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と画像呈示部２の方位との関係に応じて、観察者９が観察し得る立体像の凹凸が反転するという効果（いわゆるキャッチアイの効果）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者に対して立体像を表示する立体像表示装置、および、このような立体像表示装置を作製する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
観察者に対して立体像を表示する立体像表示装置として以下のような従来技術１〜４が知られている。
【０００３】
従来技術１の立体像表示装置は、複数のレンズが２次元配列されたレンズアレイ部と、レンズアレイ部の後焦点面に配置されて画像を呈示する画像部と、を備える。この従来技術１の立体像表示装置では、観察者は、複数のレンズそれぞれを通して画像部の画像を見ることで、立体像を観察することができる。
【０００４】
従来技術１の立体像表示装置においてレンズアレイ部の後方に配置される画像部により呈示される画像は、例えば以下のようにして作成される。すなわち、先ず第１段階では、表示されるべき目標立体像がレンズアレイ部に対して第１の側に配置され、銀塩フィルム等の第１感光材料がレンズアレイ部に対して第２の側に配置されて、目標立体像の各位置から発して複数のレンズそれぞれを通った光により第１感光材料が露光される。この露光された第１感光材料は現像されて乾燥される。
【０００５】
続く第２段階では、第１段階で露光・現像・乾燥された後の第１感光材料がレンズアレイ部に対して第２の側に配置され、第２感光材料がレンズアレイ部に対して第１の側に配置されて、第１感光材料の各位置から発して複数のレンズそれぞれを通った光により第２感光材料が露光される。この露光された第２感光材料は現像されて乾燥される。このようにして２段階の画像作成工程を経て作成された第２感光材料が、上記画像部として用いられ、レンズアレイ部の後焦点面に配置される。
【０００６】
従来技術１の立体像表示装置においてレンズアレイ部の後方に配置される画像部により呈示される画像は、実在の目標立体像が用いられて上記のように感光材料に記録されることで作成されてもよいが、観察者の視点位置に対応して異なった立体像を表示したり動きがある立体像を表示したりする場合にはコンピュータにより仮想された目標立体像に基づいて計算により作成されてもよい。
【０００７】
観察者の両眼を結ぶ直線が所定方位にある視点位置で観察するときに立体像を手前に表示させ、その所定方位に対して直交する方位にある視点位置で観察するときに前記立体像を遠方に表示させるためには、レンズアレイ部に含まれる個々のレンズの焦点位置に置かれる画像を作成するにあたって、それぞれの視点位置に対応した立体像をコンピュータにより仮想し、視点位置と目標立体像とを結ぶ直線と焦点位置の画像との交点に目標立体像の情報を貼り付けることを視点位置の数だけ繰り返し、焦点位置の画像を合成する。以上を全てのレンズの焦点位置の画像に対して作成する。
【０００８】
従来技術２の立体像表示装置は、複数のピンホールが２次元配列されたピンホールアレイ部と、ピンホールアレイ部の後方に配置されて画像を呈示する画像部と、を備える（特許文献１参照）。この従来技術２の立体像表示装置では、観察者は、複数のピンホールそれぞれを通して画像部の画像を見ることで、立体像を観察することができる。従来技術２の立体像表示装置においてピンホールアレイ部の後方に配置される画像部により呈示される画像は、従来技術１の場合と同様にコンピュータにより仮想された目標立体像に基づいて計算により作成される。
【０００９】
従来技術３の立体像表示装置は、複数の点光源が２次元配列された光源部と、この光源部の前方に配置されて画像を呈示する画像部と、を備える（特許文献２参照）。この従来技術３の立体像表示装置では、観察者は、複数の点光源それぞれから出力され画像部を通過して眼に達する光により、立体像を観察することができる。従来技術３の立体像表示装置において画像部により呈示される画像は、従来技術１の場合と同様にコンピュータにより仮想された目標立体像に基づいて計算により作成される。
【００１０】
従来技術４の立体像表示装置は、複数の要素ホログラムが配列されたドット型ホログラフィックステレオグラムを備える（特許文献３参照）。この従来技術４の立体像表示装置では、観察者は、ドット型ホログラフィックステレオグラムに照明光が照射されたときに複数の要素ホログラムそれぞれで発生する再生光により、再生像である立体像を観察することができる。
【００１１】
従来技術４の立体像表示装置のドット型ホログラフィックステレオグラムは、以下のようにして作成される。すなわち、フィルムや液晶パネル等の空間光変調器に呈示された画像から発した光がレンズにより集光されて、これが物体光とされる。ドット型ホログラフィックステレオグラムが記録されるべきホログラム記録材料の局所領域において、上記の物体光と平面波の参照光とが入射して干渉し、リップマン型の要素ホログラムが作成される。このような操作はホログラム記録材料の複数の局所領域それぞれに対して行われ、その際に局所領域の位置に応じた画像が空間光変調器に呈示される。なお、空間光変調器に呈示される画像は、従来技術１の場合と同様にコンピュータにより仮想された目標立体像に基づいて計算により作成される。
【特許文献１】特開平１０−２３９７８５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３５７０８号公報
【特許文献３】特開平３−２４９６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の従来技術１〜４の立体像表示装置を作製する際には、観察者のそれぞれの視点位置に対応した立体像をコンピュータにより仮想し、視点位置と目標立体像と結ぶ直線と提示画像との交点に目標立体像の情報を貼り付けることを視点位置の数だけ繰り返し、提示画像を合成する必要がある。このことから、これらの従来の立体像表示装置の作製は、必要な画像を作成する際の処理量が多く、所要時間が長い。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ所要時間を短くすることができる立体像表示装置および立体像表示装置作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る立体像表示装置は、観察者に対して立体像を表示する立体像表示装置であって、平板状の形状を有し、当該平板に垂直な所定軸を中心にして観察者に対して相対的に回転したときに、その回転の際の所定方位にあるときに立体像を手前に表示し、その所定方位に対して直交する方位にあるときに立体像を遠方に表示する画像呈示部を備えることを特徴とする。また、本発明に係る立体像表示装置は、所定軸を中心にして画像呈示部を回転させる回転部を更に備えるのが好適である。
【００１５】
本発明に係る立体像表示装置の画像呈示部は、所定軸に垂直な第１平面上に複数のレンズが２次元配列されたレンズアレイ部と、第１平面に対して平行であって複数のレンズの焦点距離だけ離間した第２平面上に複数のレンズに対して１対１に対応する複数の画像を呈示する画像部と、を含み、観察者の眼から複数のレンズそれぞれの中心を通って複数の画像に到る直線上の該画像の情報に基づいて、観察者に対して立体像を表示するのが好適である。このような立体像表示装置を作製する本発明に係る立体像表示装置作製方法は、(1) 第１平面上に複数のレンズが２次元配列されたレンズアレイ部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、他方の側に第１平面に対して平行であって複数のレンズの焦点距離だけ離間した第２平面上に中間画像部を配置し、目標立体像の各位置から複数のレンズそれぞれの中心を通って中間画像部に到る直線上の中間画像部の位置に、その直線上の目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、複数のレンズに対して１対１に対応する複数の中間画像を中間画像部に作成する第１工程と、(2) 中間画像部に作成された複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応するレンズの中心から第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示する画像部を作成する第２工程と、(3) レンズアレイ部に対して第２平面上に画像部を配置する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る立体像表示装置の画像呈示部は、所定軸に垂直な第１平面上に複数のピンホールが２次元配列されたピンホールアレイ部と、第１平面に対して平行な第２平面上に複数のピンホールに対して１対１に対応する複数の画像を呈示する画像部と、を含み、観察者の眼から複数のピンホールそれぞれを通って複数の画像に到る直線上の該画像の情報に基づいて、観察者に対して立体像を表示するのが好適である。このような立体像表示装置を作製する本発明に係る立体像表示装置作製方法は、(1) 第１平面上に複数のピンホールが２次元配列されたピンホールアレイ部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、他方の側に第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部を配置し、目標立体像の各位置から複数のピンホールそれぞれを通って中間画像部に到る直線上の中間画像部の位置に、その直線上の目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、複数のピンホールに対して１対１に対応する複数の中間画像を中間画像部に作成する第１工程と、(2) 中間画像部に作成された複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応するピンホールから第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示する画像部を作成する第２工程と、(3) ピンホールアレイ部に対して第２平面上に画像部を配置する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る立体像表示装置の画像呈示部は、所定軸に垂直な第１平面上に複数の点光源が２次元配列された光源部と、第１平面に対して平行な第２平面上に複数の点光源に対して１対１に対応する複数の画像を呈示し位置に応じて透過光を強度変調して出力する画像部と、を含み、観察者の眼から画像部を通って複数の点光源それぞれに到る直線上の画像部の位置における強度変調に基づいて、観察者に対して立体像を表示するのが好適である。このような立体像表示装置を作製する本発明に係る立体像表示装置作製方法は、(1) 第１平面上に複数の点光源が２次元配列された光源部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、光源部と目標立体像との間であって第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部を配置し、目標立体像の各位置から中間画像部を通って複数の点光源それぞれに到る直線上の中間画像部の位置に、その直線上の目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、複数の点光源に対して１対１に対応する複数の中間画像を中間画像部に作成する第１工程と、(2) 中間画像部に作成された複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応する点光源から第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示し位置に応じて透過光を強度変調して出力する画像部を作成する第２工程と、(3) 光源部に対して第２平面上に画像部を配置する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る立体像表示装置の画像呈示部は、所定軸に垂直な平面上に複数の要素ホログラムが２次元配列されたドット型ホログラフィックステレオグラムを含み、ドット型ホログラフィックステレオグラムに照明光が照射されたときに複数の要素ホログラムそれぞれで発生する再生光に基づいて、観察者に対して立体像を表示するのが好適である。このような立体像表示装置を作製する本発明に係る立体像表示装置作製方法は、(1) ドット型ホログラフィックステレオグラムを構成する複数の要素ホログラムそれぞれが記録されるべき局所領域の中心位置を仮想視点として、ドット型ホログラフィックステレオグラムにより再生されるべき目標再生像を透視変換して透視変換画像を作成する第１工程と、(2) 複数の局所領域に対応して作成された透視変換画像それぞれについて、局所領域の中心位置から透視変換画像の面に降ろした垂線に直交する該面上の所定直線に関して透視変換画像を線対称変換して反転透視変換画像を作成する第２工程と、(3) 複数の局所領域に対応して作成された反転透視変換画像それぞれに基づいて要素ホログラムを作成し、これら複数の要素ホログラムを配列してドット型ホログラフィックステレオグラムを作成する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ、所要時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、説明の便宜のためにｘｙｚ直交座標系を設定して、これを用いて説明をする。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る立体像表示装置１の構成を示す図である。本実施形態に係る立体像表示装置１は、画像呈示部２および回転部３を備え、観察者９に対して立体像を表示する。画像呈示部２は、平板状の形状を有し、回転部３により駆動されて、当該平板に垂直な所定軸を中心にして観察者９に対して相対的に回転することができる。
【００２２】
画像呈示部２は、図示のように水平な所定軸を中心にして回転してもよいし、水平面に垂直な所定軸を中心にして回転してもよい。後者の場合、例えばテーブルや床に置かれた画像呈示部２を観察者９が上方から見るようにしてもよいし、例えば天井に取り付けられた画像呈示部２を観察者９が下方から仰ぎ見るようにしてもよい。
【００２３】
画像呈示部２は、その回転の際の所定方位にあるときに立体像を手前に（画像呈示部２から浮き上がらせて）表示し、その所定方位に対して直交する方位にあるときに立体像を遠方に（画像呈示部２より沈み込ませて）表示する。すなわち、この立体像表示装置１は、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と画像呈示部２の方位との関係に応じて、観察者９が観察し得る立体像の凹凸が反転するという効果（いわゆるキャッチアイの効果）を有する。
【００２４】
なお、本実施形態に係る立体像表示装置１は回転部３を備えていなくてもよい。画像呈示部２は、例えばアクセサリやバッグ等の携行品に貼り付けられてもよい。この場合、携行品とともに画像呈示部２が移動することにより、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と画像呈示部２の方位との関係が変化して、観察者９が観察し得る立体像の凹凸が反転し得る。
【００２５】
以下では、本実施形態に係る立体像表示装置１の更に具体的な実施形態について説明し、特に、画像呈示部２の具体的な構成および作製方法について説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
【００２７】
図２は、第１実施形態に係る立体像表示装置１０の構成を示す図である。この図に示される立体像表示装置１０は、レンズアレイ部１１および画像部１３を備える。
【００２８】
レンズアレイ部１１は、共通の構成を有する複数のレンズ１２が２次元配列されたものである。レンズアレイ部１１に含まれる複数のレンズ１２は、回転部３による回転の際の回転軸となる所定軸（ｚ軸に平行な方向）に垂直な第１平面（ｘｙ平面に平行な面）上に２次元配列されている。
【００２９】
画像部１３は、第１平面に対して平行であって複数のレンズ１２の焦点距離だけ離間した第２平面上に複数の画像１４を呈示するものである。画像部１３において呈示される複数の画像１４は、レンズアレイ部１１に含まれる複数のレンズ１２に対して１対１に対応する。画像部１３は、自ら光を発して複数の画像１４を呈示するものであってもよいし、背後（レンズアレイ部１１と反対の側）から入射される照明光を受けて複数の画像１４を呈示するものであってもよい。
【００３０】
この立体像表示装置１０は、観察者９の眼から複数のレンズ１２それぞれの中心を通って複数の画像１４に到る直線Ｌ上の該画像１４の情報に基づいて、観察者９に対して立体像を表示する。すなわち、観察者９は、複数のレンズ１２それぞれの中心を通る視線Ｌ上の該画像１４の情報に基づいて、立体像を観察することができる。
【００３１】
次に、図３および図４を用いて、第１実施形態に係る立体像表示装置１０を作製する方法について説明する。なお、図３では、表示されるべき目標立体像８が示されているが、図４では、その目標立体像８に含まれる２つの物点Ｐ１，Ｐ２が代表して示されている。
【００３２】
立体像表示装置１０を作製する方法の第１工程では、第１平面上に複数のレンズ１２が２次元配列されたレンズアレイ部１１に対して、一方の側（−ｚ方向の側）に、表示されるべき目標立体像８が配置されるとともに、他方の側（＋ｚ方向の側）に、第１平面に対して平行であって複数のレンズ１２の焦点距離だけ離間した第２平面上に中間画像部１５が配置される（図３）。目標立体像８の各位置（物点Ｐ１，Ｐ２）から複数のレンズ１２それぞれの中心を通って中間画像部１５に到る直線上の中間画像部１５の位置に、その直線上の目標立体像８の位置（物点Ｐ１，Ｐ２）の輝度情報または色情報が記録されて、複数のレンズ１２に対して１対１に対応する複数の中間画像１６が中間画像部１５に作成される（図３，図４）。このとき、目標立体像８のうち観察者９により観察され得る範囲の各点について上記のような処理が行われる。
【００３３】
第２工程では、中間画像部１５に作成された複数の中間画像１６それぞれについて、該中間画像１６に対応するレンズ１２の中心から第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線（以下、この所定直線をｙ軸に平行な直線とする。）に関して該中間画像１６が線対称変換されて、この線対称変換により得られた複数の画像１４を呈示する画像部１３が作成される（図４）。図４では、線対称変換の様子が破線矢印で示されている。続く第３工程では、レンズアレイ部１１に対して第２平面上に画像部１３が配置される。すなわち、画像部１３はレンズアレイ部１１に対してレンズ１２の焦点距離だけ離間して配置される（図２）。以上のようにして立体像表示装置１０の画像呈示部２が作製される。
【００３４】
なお、画像部１３および中間画像部１５それぞれは、感光材料であってもよいし、外部からの制御信号により画素毎に透過光強度を変調することができる空間光変調器であってもよい。後者の場合、上記の第１〜第３の工程はコンピュータによる演算により行われてもよい。
【００３５】
以上のように、第１実施形態に係る立体像表示装置１０およびその作製方法は、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ、所要時間を短くすることができる。
【００３６】
次に、図５〜図７を用いて、上記のようにして作製された立体像表示装置１０による立体像の表示の様子について説明する。
【００３７】
図５は、図３および図４と同様の方向（ｙ方向）に立体像表示装置１０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとしている。一方、図６は、図５で見た方向に対して垂直な方向（ｘ方向）に立体像表示装置１０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとしている。
【００３８】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとした図５では、立体像表示装置作製方法の第１工程の際の物点Ｐ１，Ｐ２と各レンズ１２の中心とを結ぶ線が破線で示されている。また、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像１４上の点と該画像１４に対応するレンズ１２の中心とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置から発する光線は、対応するレンズ１２の中心を通過して、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００３９】
観察者９にとって、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ１の対応位置から発してレンズ１２の中心を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、レンズアレイ部１１の背後の位置）にある物点Ｐ１ａから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ２の対応位置から発してレンズ１２の中心を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、レンズアレイ部１１の背後の位置）にある物点Ｐ２ａから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ａ，Ｐ２ａは、レンズアレイ部１１が配置される第１平面を挟んで物点Ｐ１，Ｐ２に対して面対称位置にあり、観察者９にとって虚像として知覚される。
【００４０】
観察者９の両眼と略同じｙ座標値を有する画像１４からｘｚ平面に平行に発散して進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に発散する光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の画像１４からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、虚像形成に寄与しないので、レンズアレイ部１１からの拡散光となり、レンズアレイ部１１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、レンズアレイ部１１より遠方の像（レンズアレイ部１１より沈み込んだ像）として観察者９により知覚される。
【００４１】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとした図６では、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像１４上の点と該画像１４に対応するレンズ１２の中心とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置から発する光線は、対応するレンズ１２の中心を通過して、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００４２】
観察者９にとって、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ１の対応位置から発してレンズ１２の中心を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、レンズアレイ部１１の手前の位置）にある物点Ｐ１ｂから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ２の対応位置から発してレンズ１２の中心を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、レンズアレイ部１１の手前の位置）にある物点Ｐ２ｂから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂは、物点Ｐ１，Ｐ２と同じ位置にあり、立体視の効果および観察者９の眼の焦点調節の効果により、観察者９にとって実像として知覚される。
【００４３】
観察者９の両眼と略同じｘ座標値を有する画像１４からｙｚ平面に平行に進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に進む光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の画像１４からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、実像形成に寄与しないので、レンズアレイ部１１からの拡散光となり、レンズアレイ部１１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、レンズアレイ部１１より手前の像（レンズアレイ部１１から浮き上がった像）として観察者９により知覚される。
【００４４】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面およびｙｚ平面の何れにも平行でない場合には、画像１４から発した光線は、レンズ１２を通過して観察者９の瞳に入射しても、像形成に寄与しないのでレンズアレイ部１１からの拡散光となり、レンズアレイ部１１の平面上の背景として知覚される。
【００４５】
図７は、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と立体像表示との関係を示している。観察者９の両眼９１Ｒ，９１Ｌを結ぶ直線がｘｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ａはレンズアレイ部１１より遠方に観測される。一方、観察者９の両眼９２Ｒ，９２Ｌを結ぶ直線がｙｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ｂはレンズアレイ部１１より手前に観測される。
【００４６】
（第２実施形態）
【００４７】
図８は、第２実施形態に係る立体像表示装置２０の構成を示す図である。この図に示される立体像表示装置２０は、ピンホールアレイ部２１および画像部２３を備える。
【００４８】
ピンホールアレイ部２１は、共通の構成を有する複数のピンホール２２が２次元配列されたものである。ピンホールアレイ部２１に含まれる複数のピンホール２２は、回転部３による回転の際の回転軸となる所定軸（ｚ軸に平行な方向）に垂直な第１平面（ｘｙ平面に平行な面）上に２次元配列されている。
【００４９】
画像部２３は、第１平面に対して平行な第２平面上に複数の画像２４を呈示するものである。画像部２３において呈示される複数の画像２４は、ピンホールアレイ部２１に含まれる複数のピンホール２２に対して１対１に対応する。画像部２３は、自ら光を発して複数の画像２４を呈示するものであってもよいし、背後（ピンホールアレイ部２１と反対の側）から入射される照明光を受けて複数の画像２４を呈示するものであってもよい。
【００５０】
この立体像表示装置２０は、観察者９の眼から複数のピンホール２２それぞれを通って複数の画像２４に到る直線Ｌ上の該画像２４の情報に基づいて、観察者９に対して立体像を表示する。すなわち、観察者９は、複数のピンホール２２それぞれを通る視線Ｌ上の該画像２４の情報に基づいて、立体像を観察することができる。
【００５１】
次に、図９および図１０を用いて、第２実施形態に係る立体像表示装置２０を作製する方法について説明する。なお、図９では、表示されるべき目標立体像８が示されているが、図１０では、その目標立体像８に含まれる２つの物点Ｐ１，Ｐ２が代表して示されている。
【００５２】
立体像表示装置２０を作製する方法の第１工程では、第１平面上に複数のピンホール２２が２次元配列されたピンホールアレイ部２１に対して、一方の側（−ｚ方向の側）に、表示されるべき目標立体像８が配置されるとともに、他方の側（＋ｚ方向の側）に、第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部２５が配置される（図９）。目標立体像８の各位置（物点Ｐ１，Ｐ２）から複数のピンホール２２それぞれを通って中間画像部２５に到る直線上の中間画像部２５の位置に、その直線上の目標立体像８の位置（物点Ｐ１，Ｐ２）の輝度情報または色情報が記録されて、複数のピンホール２２に対して１対１に対応する複数の中間画像２６が中間画像部２５に作成される（図９，図１０）。このとき、目標立体像８のうち観察者９により観察され得る範囲の各点について上記のような処理が行われる。
【００５３】
第２工程では、中間画像部２５に作成された複数の中間画像２６それぞれについて、該中間画像２６に対応するピンホール２２から第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線（以下、この所定直線をｙ軸に平行な直線とする。）に関して該中間画像２６が線対称変換されて、この線対称変換により得られた複数の画像２４を呈示する画像部２３が作成される（図１０）。図１０では、線対称変換の様子が破線矢印で示されている。続く第３工程では、ピンホールアレイ部２１に対して第２平面上に画像部２３が配置される。すなわち、画像部２３はピンホールアレイ部２１に対して平行に配置される（図８）。以上のようにして立体像表示装置２０の画像呈示部２が作製される。
【００５４】
なお、画像部２３および中間画像部２５それぞれは、感光材料であってもよいし、外部からの制御信号により画素毎に透過光強度を変調することができる空間光変調器であってもよい。後者の場合、上記の第１〜第３の工程はコンピュータによる演算により行われてもよい。
【００５５】
以上のように、第２実施形態に係る立体像表示装置２０およびその作製方法は、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ、所要時間を短くすることができる。
【００５６】
次に、図１１〜図１３を用いて、上記のようにして作製された立体像表示装置２０による立体像の表示の様子について説明する。
【００５７】
図１１は、図９および図１０と同様の方向（ｙ方向）に立体像表示装置２０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとしている。一方、図１２は、図１１で見た方向に対して垂直な方向（ｘ方向）に立体像表示装置２０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとしている。
【００５８】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとした図１１では、立体像表示装置作製方法の第１工程の際の物点Ｐ１，Ｐ２と各ピンホール２２とを結ぶ線が破線で示されている。また、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像２４上の点と該画像２４に対応するピンホール２２とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置から発する光線は、対応するピンホール２２を通過して、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００５９】
観察者９にとって、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ１の対応位置から発してピンホール２２を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、ピンホールアレイ部２１の背後の位置）にある物点Ｐ１ａから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ２の対応位置から発してピンホール２２を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、ピンホールアレイ部２１の背後の位置）にある物点Ｐ２ａから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ａ，Ｐ２ａは、ピンホールアレイ部２１が配置される第１平面を挟んで物点Ｐ１，Ｐ２に対して面対称位置にあり、観察者９にとって虚像として知覚される。
【００６０】
観察者９の両眼と略同じｙ座標値を有する画像２４からｘｚ平面に平行に発散して進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に発散する光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の画像２４からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、虚像形成に寄与しないので、ピンホールアレイ部２１からの拡散光となり、ピンホールアレイ部２１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、ピンホールアレイ部２１より遠方の像（ピンホールアレイ部２１より沈み込んだ像）として観察者９により知覚される。
【００６１】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとした図１２では、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像２４上の点と該画像２４に対応するピンホール２２とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置から発する光線は、対応するピンホール２２を通過して、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００６２】
観察者９にとって、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ１の対応位置から発してピンホール２２を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、ピンホールアレイ部２１の手前の位置）にある物点Ｐ１ｂから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ２の対応位置から発してピンホール２２を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、ピンホールアレイ部２１の手前の位置）にある物点Ｐ２ｂから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂは、物点Ｐ１，Ｐ２と同じ位置にあり、立体視の効果および観察者９の眼の焦点調節の効果により、観察者９にとって実像として知覚される。
【００６３】
観察者９の両眼と略同じｘ座標値を有する画像２４からｙｚ平面に平行に進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に進む光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の画像２４からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、実像形成に寄与しないので、ピンホールアレイ部２１からの拡散光となり、ピンホールアレイ部２１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、ピンホールアレイ部２１より手前の像（ピンホールアレイ部２１から浮き上がった像）として観察者９により知覚される。
【００６４】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面およびｙｚ平面の何れにも平行でない場合には、画像２４から発した光線は、ピンホール２２を通過して観察者９の瞳に入射しても、像形成に寄与しないのでピンホールアレイ部２１からの拡散光となり、ピンホールアレイ部２１の平面上の背景として知覚される。
【００６５】
図１３は、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と立体像表示との関係を示している。観察者９の両眼９１Ｒ，９１Ｌを結ぶ直線がｘｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ａはピンホールアレイ部２１より遠方に観測される。一方、観察者９の両眼９２Ｒ，９２Ｌを結ぶ直線がｙｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ｂはピンホールアレイ部２１より手前に観測される。
【００６６】
（第３実施形態）
【００６７】
図１４は、第３実施形態に係る立体像表示装置３０の構成を示す図である。この図に示される立体像表示装置３０は、光源部３１および画像部３３を備える。
【００６８】
光源部３１は、共通の構成を有する複数の点光源３２が２次元配列されたものである。光源部３１に含まれる複数の点光源３２は、回転部３による回転の際の回転軸となる所定軸（ｚ軸に平行な方向）に垂直な第１平面（ｘｙ平面に平行な面）上に２次元配列されている。なお、複数の点光源３２それぞれは、ピンホールおよび白色光源を含む構成として、白色ＬＥＤ等の光源から出力された光のうちピンホールを通過した光を画像部３３へ出力するようにしてもよい。
【００６９】
画像部３３は、第１平面に対して平行な第２平面上に複数の画像３４を呈示し、位置に応じて透過光を強度変調して出力する。画像部３３において呈示される複数の画像３４は、光源部３１に含まれる複数の点光源３２に対して１対１に対応する。
【００７０】
この立体像表示装置３０は、観察者９の眼から画像部３３を通って複数の点光源３１それぞれに到る直線Ｌ上の画像部３３の位置における強度変調に基づいて、観察者９に対して立体像を表示する。すなわち、観察者９は、複数の点光源３２それぞれを通る視線Ｌ上の該画像３４の情報に基づいて、立体像を観察することができる。
【００７１】
次に、図１５および図１６を用いて、第３実施形態に係る立体像表示装置３０を作製する方法について説明する。なお、図１５では、表示されるべき目標立体像８が示されているが、図１６では、その目標立体像８に含まれる２つの物点Ｐ１，Ｐ２が代表して示されている。
【００７２】
立体像表示装置３０を作製する方法の第１工程では、第１平面上に複数の点光源３２が２次元配列された光源部３１に対して、一方の側（−ｚ方向の側）に、表示されるべき目標立体像８が配置されるとともに、光源部３１と目標立体像８との間であって第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部３５が配置される。（図１５）。目標立体像８の各位置（物点Ｐ１，Ｐ２）から中間画像部３５を通って複数の点光源３２それぞれに到る直線上の中間画像部３５の位置に、その直線上の目標立体像８の位置（物点Ｐ１，Ｐ２）の輝度情報または色情報が記録されて、複数の点光源３２に対して１対１に対応する複数の中間画像３６が中間画像部３５に作成される（図１５，図１６）。このとき、目標立体像８のうち観察者９により観察され得る範囲の各点について上記のような処理が行われる。
【００７３】
第２工程では、中間画像部３５に作成された複数の中間画像３６それぞれについて、該中間画像３６に対応する点光源３２から第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線（以下、この所定直線をｙ軸に平行な直線とする。）に関して該中間画像３６が線対称変換されて、この線対称変換により得られた複数の画像３４を呈示する画像部３３が作成される（図１６）。図１６では、線対称変換の様子が破線矢印で示されている。続く第３工程では、光源部３１に対して第２平面上に画像部３３が配置される。すなわち、画像部３３は光源部３１に対して平行に配置される（図１４）。以上のようにして立体像表示装置３０の画像呈示部２が作製される。
【００７４】
なお、画像部３３および中間画像部３５それぞれは、感光材料であってもよいし、外部からの制御信号により画素毎に透過光強度を変調することができる空間光変調器であってもよい。後者の場合、上記の第１〜第３の工程はコンピュータによる演算により行われてもよい。
【００７５】
以上のように、第３実施形態に係る立体像表示装置３０およびその作製方法は、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ、所要時間を短くすることができる。
【００７６】
次に、図１７〜図１９を用いて、上記のようにして作製された立体像表示装置３０による立体像の表示の様子について説明する。
【００７７】
図１７は、図１５および図１６と同様の方向（ｙ方向）に立体像表示装置３０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとしている。一方、図１８は、図１７で見た方向に対して垂直な方向（ｘ方向）に立体像表示装置３０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとしている。
【００７８】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとした図１７では、立体像表示装置作製方法の第１工程の際の物点Ｐ１，Ｐ２と各点光源３２とを結ぶ線が破線で示されている。また、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像３４上の点と該画像３４に対応する点光源３２とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置を通過する光線は、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００７９】
観察者９にとって、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ１の対応位置を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、光源部３１の背後の位置）にある物点Ｐ１ａから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ２の対応位置を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、光源部３１の背後の位置）にある物点Ｐ２ａから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ａ，Ｐ２ａは、光源部３１が配置される第１平面を挟んで物点Ｐ１，Ｐ２に対して面対称位置にあり、観察者９にとって虚像として知覚される。
【００８０】
観察者９の両眼と略同じｙ座標値を有する点光源３２からｘｚ平面に平行に発散して進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に発散する光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の点光源３２からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、虚像形成に寄与しないので、光源部３１からの拡散光となり、光源部３１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、光源部３１より遠方の像（光源部３１より沈み込んだ像）として観察者９により知覚される。
【００８１】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとした図１８では、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像３４上の点と該画像３４に対応する点光源３２とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置を通過する光線は、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００８２】
観察者９にとって、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ１の対応位置を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、光源部３１の手前の位置）にある物点Ｐ１ｂから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ１の対応位置を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、光源部３１の手前の位置）にある物点Ｐ２ｂから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂは、物点Ｐ１，Ｐ２と同じ位置にあり、立体視の効果および観察者９の眼の焦点調節の効果により、観察者９にとって実像として知覚される。
【００８３】
観察者９の両眼と略同じｘ座標値を有する点光源３２からｙｚ平面に平行に進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に進む光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の点光源３２からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、実像形成に寄与しないので、光源部３１からの拡散光となり、光源部３１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、光源部３１より手前の像（光源部３１から浮き上がった像）として観察者９により知覚される。
【００８４】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面およびｙｚ平面の何れにも平行でない場合には、点光源３２から発した光線は、画像部３３を通過して観察者９の瞳に入射しても、像形成に寄与しないので光源部３１からの拡散光となり、光源部３１の平面上の背景として知覚される。
【００８５】
図１９は、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と立体像表示との関係を示している。観察者９の両眼９１Ｒ，９１Ｌを結ぶ直線がｘｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ａは光源部３１より遠方に観測される。一方、観察者９の両眼９２Ｒ，９２Ｌを結ぶ直線がｙｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ｂは光源部３１より手前に観測される。
【００８６】
（第４実施形態）
【００８７】
図２０は、第４実施形態に係る立体像表示装置４０の構成および立体像の表示の様子を示す図である。この図に示される立体像表示装置４０は、所定軸（ｚ軸に平行な方向）に垂直な平面（ｘｙ平面に平行な面）上に複数の要素ホログラム４２が２次元配列されたドット型ホログラフィックステレオグラム４１を備える。また、この立体像表示装置４０は、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１に対して−ｚ方向に垂直に照明光ＬＩを入射させる照明光源および光学系を備えるのが好適である。立体像表示装置４０は、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１に照明光ＬＩが照射されると、複数の要素ホログラム４２それぞれで再生光Ｌａ，Ｌｂを発生させる。
【００８８】
複数の要素ホログラム４２それぞれで発生した再生光Ｌａは、図中において破線で示されるように、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１の背後の位置にある物点Ｐ１ａから発した光線として観察者９により知覚される。観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行である場合、観察者９の両眼と略同じｙ座標値を有する要素ホログラム４２からｘｚ平面に平行に発散して進む再生光Ｌａは観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に発散する光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の要素ホログラム４２からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、虚像形成に寄与しないので、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１からの拡散光となり、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂを含む立体像は、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１より遠方の像（ドット型ホログラフィックステレオグラム４１より沈み込んだ像）として観察者９により知覚される。
【００８９】
一方、複数の要素ホログラム４２それぞれで発生した再生光Ｌｂは、図中において実線で示されるように、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１の手前の位置にある物点Ｐ１ｂから発した光線として観察者９により知覚される。観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行である場合、観察者９の両眼と略同じｘ座標値を有する要素ホログラム４２からｙｚ平面に平行に進む再生光Ｌｂは観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に進む光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の要素ホログラム４２からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、実像形成に寄与しないので、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１からの拡散光となり、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂを含む立体像は、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１より手前の像（ドット型ホログラフィックステレオグラム４１から浮き上がった像）として観察者９により知覚される。
【００９０】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面およびｙｚ平面の何れにも平行でない場合には、要素ホログラム４２から発した再生光は、観察者９の瞳に入射しても、像形成に寄与しないのでドット型ホログラフィックステレオグラム４１からの拡散光となり、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１の平面上の背景として知覚される。
【００９１】
次に、図２１を用いて、第４実施形態に係る立体像表示装置４０を作製する方法について説明する。レンズ４４を挟んで一方の側に空間光変調器４３が配置され、他方の側にレンズ４４の焦点距離だけ隔てて感光材料４５が配置される光学系を想定する。感光材料４５は、露光・現像後にドット型ホログラフィックステレオグラム４１になるべきもので、要素ホログラム４２が記録されるべき局所領域４６が２次元配列されている。
【００９２】
立体像表示装置４０を作製する方法の第１工程では、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１を構成する要素ホログラム４２が記録されるべき感光材料４５の局所領域４６の中心位置が仮想視点とされて、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１により再生されるべき目標再生像が透視変換されて透視変換画像が作成される。
【００９３】
第２工程では、その局所領域４６に対応して作成された透視変換画像について、局所領域４６の中心位置から透視変換画像の面に降ろした垂線に直交する該面上の所定直線（ｙ軸に平行な直線）に関して透視変換画像が線対称変換されて反転透視変換画像が作成される。
【００９４】
第３工程では、その反転透視変換画像が空間光変調器４３に呈示され、この空間光変調器４３の背後から入射して空間光変調器４３を透過した光が物体光ＩＯとされる。この物体光ＩＯは、＋ｚ方向に進みレンズ４４により局所領域４６に集光される。また、参照光ＩＲは、−ｚ方向に局所領域４６に垂直入射する。局所領域４６では、これらの物体光ＩＯと参照光ＩＲとが同時に入射されて両者が干渉し、リップマン型ホログラムとして要素ホログラム４２が記録される。
【００９５】
以上のように、感光材料４５上の複数の局所領域４６に対応して作成された反転透視変換画像それぞれに基づいて要素ホログラム４２が作成され、これら複数の要素ホログラム４２が配列されてドット型ホログラフィックステレオグラム４１が作成される。なお、上記の第１〜第３の工程はコンピュータによる演算により行われてもよい。
【００９６】
以上のように、第４実施形態に係る立体像表示装置４０およびその作製方法は、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ、所要時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本実施形態に係る立体像表示装置１の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る立体像表示装置１０の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る立体像表示装置１０を作製する方法を説明する図である。
【図４】第１実施形態に係る立体像表示装置１０を作製する方法を説明する図である。
【図５】第１実施形態に係る立体像表示装置１０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図６】第１実施形態に係る立体像表示装置１０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図７】第１実施形態に係る立体像表示装置１０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図８】第２実施形態に係る立体像表示装置２０の構成を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る立体像表示装置２０を作製する方法を説明する図である。
【図１０】第２実施形態に係る立体像表示装置２０を作製する方法を説明する図である。
【図１１】第２実施形態に係る立体像表示装置２０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図１２】第２実施形態に係る立体像表示装置２０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図１３】第２実施形態に係る立体像表示装置２０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図１４】第３実施形態に係る立体像表示装置３０の構成を示す図である。
【図１５】第３実施形態に係る立体像表示装置３０を作製する方法を説明する図である。
【図１６】第３実施形態に係る立体像表示装置３０を作製する方法を説明する図である。
【図１７】第３実施形態に係る立体像表示装置３０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図１８】第３実施形態に係る立体像表示装置３０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図１９】第３実施形態に係る立体像表示装置３０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図２０】第４実施形態に係る立体像表示装置４０の構成および立体像の表示の様子を示す図である。
【図２１】第４実施形態に係る立体像表示装置４０を作製する方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００９８】
１…立体像表示装置、２…画像呈示部、３…回転部、８…目標立体像、９…観察者、１０…立体像表示装置、１１…レンズアレイ部、１２…レンズ、１３…画像部、１４…画像、１５…中間画像部、１６…中間画像、２０…立体像表示装置、２１…ピンホールアレイ部、２２…ピンホール、２３…画像部、２４…画像、２５…中間画像部、２６…中間画像、３０…立体像表示装置、３１…光源部、３２…点光源、３３…画像部、３４…画像、３５…中間画像部、３６…中間画像、４０…立体像表示装置、４１…ドット型ホログラフィックステレオグラム、４２…要素ホログラム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者に対して立体像を表示する立体像表示装置、および、このような立体像表示装置を作製する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
観察者に対して立体像を表示する立体像表示装置として以下のような従来技術１〜４が知られている。
【０００３】
従来技術１の立体像表示装置は、複数のレンズが２次元配列されたレンズアレイ部と、レンズアレイ部の後焦点面に配置されて画像を呈示する画像部と、を備える。この従来技術１の立体像表示装置では、観察者は、複数のレンズそれぞれを通して画像部の画像を見ることで、立体像を観察することができる。
【０００４】
従来技術１の立体像表示装置においてレンズアレイ部の後方に配置される画像部により呈示される画像は、例えば以下のようにして作成される。すなわち、先ず第１段階では、表示されるべき目標立体像がレンズアレイ部に対して第１の側に配置され、銀塩フィルム等の第１感光材料がレンズアレイ部に対して第２の側に配置されて、目標立体像の各位置から発して複数のレンズそれぞれを通った光により第１感光材料が露光される。この露光された第１感光材料は現像されて乾燥される。
【０００５】
続く第２段階では、第１段階で露光・現像・乾燥された後の第１感光材料がレンズアレイ部に対して第２の側に配置され、第２感光材料がレンズアレイ部に対して第１の側に配置されて、第１感光材料の各位置から発して複数のレンズそれぞれを通った光により第２感光材料が露光される。この露光された第２感光材料は現像されて乾燥される。このようにして２段階の画像作成工程を経て作成された第２感光材料が、上記画像部として用いられ、レンズアレイ部の後焦点面に配置される。
【０００６】
従来技術１の立体像表示装置においてレンズアレイ部の後方に配置される画像部により呈示される画像は、実在の目標立体像が用いられて上記のように感光材料に記録されることで作成されてもよいが、観察者の視点位置に対応して異なった立体像を表示したり動きがある立体像を表示したりする場合にはコンピュータにより仮想された目標立体像に基づいて計算により作成されてもよい。
【０００７】
観察者の両眼を結ぶ直線が所定方位にある視点位置で観察するときに立体像を手前に表示させ、その所定方位に対して直交する方位にある視点位置で観察するときに前記立体像を遠方に表示させるためには、レンズアレイ部に含まれる個々のレンズの焦点位置に置かれる画像を作成するにあたって、それぞれの視点位置に対応した立体像をコンピュータにより仮想し、視点位置と目標立体像とを結ぶ直線と焦点位置の画像との交点に目標立体像の情報を貼り付けることを視点位置の数だけ繰り返し、焦点位置の画像を合成する。以上を全てのレンズの焦点位置の画像に対して作成する。
【０００８】
従来技術２の立体像表示装置は、複数のピンホールが２次元配列されたピンホールアレイ部と、ピンホールアレイ部の後方に配置されて画像を呈示する画像部と、を備える（特許文献１参照）。この従来技術２の立体像表示装置では、観察者は、複数のピンホールそれぞれを通して画像部の画像を見ることで、立体像を観察することができる。従来技術２の立体像表示装置においてピンホールアレイ部の後方に配置される画像部により呈示される画像は、従来技術１の場合と同様にコンピュータにより仮想された目標立体像に基づいて計算により作成される。
【０００９】
従来技術３の立体像表示装置は、複数の点光源が２次元配列された光源部と、この光源部の前方に配置されて画像を呈示する画像部と、を備える（特許文献２参照）。この従来技術３の立体像表示装置では、観察者は、複数の点光源それぞれから出力され画像部を通過して眼に達する光により、立体像を観察することができる。従来技術３の立体像表示装置において画像部により呈示される画像は、従来技術１の場合と同様にコンピュータにより仮想された目標立体像に基づいて計算により作成される。
【００１０】
従来技術４の立体像表示装置は、複数の要素ホログラムが配列されたドット型ホログラフィックステレオグラムを備える（特許文献３参照）。この従来技術４の立体像表示装置では、観察者は、ドット型ホログラフィックステレオグラムに照明光が照射されたときに複数の要素ホログラムそれぞれで発生する再生光により、再生像である立体像を観察することができる。
【００１１】
従来技術４の立体像表示装置のドット型ホログラフィックステレオグラムは、以下のようにして作成される。すなわち、フィルムや液晶パネル等の空間光変調器に呈示された画像から発した光がレンズにより集光されて、これが物体光とされる。ドット型ホログラフィックステレオグラムが記録されるべきホログラム記録材料の局所領域において、上記の物体光と平面波の参照光とが入射して干渉し、リップマン型の要素ホログラムが作成される。このような操作はホログラム記録材料の複数の局所領域それぞれに対して行われ、その際に局所領域の位置に応じた画像が空間光変調器に呈示される。なお、空間光変調器に呈示される画像は、従来技術１の場合と同様にコンピュータにより仮想された目標立体像に基づいて計算により作成される。
【特許文献１】特開平１０−２３９７８５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３５７０８号公報
【特許文献３】特開平３−２４９６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の従来技術１〜４の立体像表示装置を作製する際には、観察者のそれぞれの視点位置に対応した立体像をコンピュータにより仮想し、視点位置と目標立体像と結ぶ直線と提示画像との交点に目標立体像の情報を貼り付けることを視点位置の数だけ繰り返し、提示画像を合成する必要がある。このことから、これらの従来の立体像表示装置の作製は、必要な画像を作成する際の処理量が多く、所要時間が長い。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ所要時間を短くすることができる立体像表示装置および立体像表示装置作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る立体像表示装置は、観察者に対して立体像を表示する立体像表示装置であって、平板状の形状を有し、当該平板に垂直な所定軸を中心にして観察者に対して相対的に回転したときに、その回転の際の所定方位にあるときに立体像を手前に表示し、その所定方位に対して直交する方位にあるときに立体像を遠方に表示する画像呈示部を備えることを特徴とする。また、本発明に係る立体像表示装置は、所定軸を中心にして画像呈示部を回転させる回転部を更に備えるのが好適である。
【００１５】
本発明に係る立体像表示装置の画像呈示部は、所定軸に垂直な第１平面上に複数のレンズが２次元配列されたレンズアレイ部と、第１平面に対して平行であって複数のレンズの焦点距離だけ離間した第２平面上に複数のレンズに対して１対１に対応する複数の画像を呈示する画像部と、を含み、観察者の眼から複数のレンズそれぞれの中心を通って複数の画像に到る直線上の該画像の情報に基づいて、観察者に対して立体像を表示するのが好適である。このような立体像表示装置を作製する本発明に係る立体像表示装置作製方法は、(1) 第１平面上に複数のレンズが２次元配列されたレンズアレイ部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、他方の側に第１平面に対して平行であって複数のレンズの焦点距離だけ離間した第２平面上に中間画像部を配置し、目標立体像の各位置から複数のレンズそれぞれの中心を通って中間画像部に到る直線上の中間画像部の位置に、その直線上の目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、複数のレンズに対して１対１に対応する複数の中間画像を中間画像部に作成する第１工程と、(2) 中間画像部に作成された複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応するレンズの中心から第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示する画像部を作成する第２工程と、(3) レンズアレイ部に対して第２平面上に画像部を配置する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る立体像表示装置の画像呈示部は、所定軸に垂直な第１平面上に複数のピンホールが２次元配列されたピンホールアレイ部と、第１平面に対して平行な第２平面上に複数のピンホールに対して１対１に対応する複数の画像を呈示する画像部と、を含み、観察者の眼から複数のピンホールそれぞれを通って複数の画像に到る直線上の該画像の情報に基づいて、観察者に対して立体像を表示するのが好適である。このような立体像表示装置を作製する本発明に係る立体像表示装置作製方法は、(1) 第１平面上に複数のピンホールが２次元配列されたピンホールアレイ部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、他方の側に第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部を配置し、目標立体像の各位置から複数のピンホールそれぞれを通って中間画像部に到る直線上の中間画像部の位置に、その直線上の目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、複数のピンホールに対して１対１に対応する複数の中間画像を中間画像部に作成する第１工程と、(2) 中間画像部に作成された複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応するピンホールから第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示する画像部を作成する第２工程と、(3) ピンホールアレイ部に対して第２平面上に画像部を配置する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る立体像表示装置の画像呈示部は、所定軸に垂直な第１平面上に複数の点光源が２次元配列された光源部と、第１平面に対して平行な第２平面上に複数の点光源に対して１対１に対応する複数の画像を呈示し位置に応じて透過光を強度変調して出力する画像部と、を含み、観察者の眼から画像部を通って複数の点光源それぞれに到る直線上の画像部の位置における強度変調に基づいて、観察者に対して立体像を表示するのが好適である。このような立体像表示装置を作製する本発明に係る立体像表示装置作製方法は、(1) 第１平面上に複数の点光源が２次元配列された光源部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、光源部と目標立体像との間であって第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部を配置し、目標立体像の各位置から中間画像部を通って複数の点光源それぞれに到る直線上の中間画像部の位置に、その直線上の目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、複数の点光源に対して１対１に対応する複数の中間画像を中間画像部に作成する第１工程と、(2) 中間画像部に作成された複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応する点光源から第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示し位置に応じて透過光を強度変調して出力する画像部を作成する第２工程と、(3) 光源部に対して第２平面上に画像部を配置する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る立体像表示装置の画像呈示部は、所定軸に垂直な平面上に複数の要素ホログラムが２次元配列されたドット型ホログラフィックステレオグラムを含み、ドット型ホログラフィックステレオグラムに照明光が照射されたときに複数の要素ホログラムそれぞれで発生する再生光に基づいて、観察者に対して立体像を表示するのが好適である。このような立体像表示装置を作製する本発明に係る立体像表示装置作製方法は、(1) ドット型ホログラフィックステレオグラムを構成する複数の要素ホログラムそれぞれが記録されるべき局所領域の中心位置を仮想視点として、ドット型ホログラフィックステレオグラムにより再生されるべき目標再生像を透視変換して透視変換画像を作成する第１工程と、(2) 複数の局所領域に対応して作成された透視変換画像それぞれについて、局所領域の中心位置から透視変換画像の面に降ろした垂線に直交する該面上の所定直線に関して透視変換画像を線対称変換して反転透視変換画像を作成する第２工程と、(3) 複数の局所領域に対応して作成された反転透視変換画像それぞれに基づいて要素ホログラムを作成し、これら複数の要素ホログラムを配列してドット型ホログラフィックステレオグラムを作成する第３工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ、所要時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、説明の便宜のためにｘｙｚ直交座標系を設定して、これを用いて説明をする。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る立体像表示装置１の構成を示す図である。本実施形態に係る立体像表示装置１は、画像呈示部２および回転部３を備え、観察者９に対して立体像を表示する。画像呈示部２は、平板状の形状を有し、回転部３により駆動されて、当該平板に垂直な所定軸を中心にして観察者９に対して相対的に回転することができる。
【００２２】
画像呈示部２は、図示のように水平な所定軸を中心にして回転してもよいし、水平面に垂直な所定軸を中心にして回転してもよい。後者の場合、例えばテーブルや床に置かれた画像呈示部２を観察者９が上方から見るようにしてもよいし、例えば天井に取り付けられた画像呈示部２を観察者９が下方から仰ぎ見るようにしてもよい。
【００２３】
画像呈示部２は、その回転の際の所定方位にあるときに立体像を手前に（画像呈示部２から浮き上がらせて）表示し、その所定方位に対して直交する方位にあるときに立体像を遠方に（画像呈示部２より沈み込ませて）表示する。すなわち、この立体像表示装置１は、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と画像呈示部２の方位との関係に応じて、観察者９が観察し得る立体像の凹凸が反転するという効果（いわゆるキャッチアイの効果）を有する。
【００２４】
なお、本実施形態に係る立体像表示装置１は回転部３を備えていなくてもよい。画像呈示部２は、例えばアクセサリやバッグ等の携行品に貼り付けられてもよい。この場合、携行品とともに画像呈示部２が移動することにより、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と画像呈示部２の方位との関係が変化して、観察者９が観察し得る立体像の凹凸が反転し得る。
【００２５】
以下では、本実施形態に係る立体像表示装置１の更に具体的な実施形態について説明し、特に、画像呈示部２の具体的な構成および作製方法について説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
【００２７】
図２は、第１実施形態に係る立体像表示装置１０の構成を示す図である。この図に示される立体像表示装置１０は、レンズアレイ部１１および画像部１３を備える。
【００２８】
レンズアレイ部１１は、共通の構成を有する複数のレンズ１２が２次元配列されたものである。レンズアレイ部１１に含まれる複数のレンズ１２は、回転部３による回転の際の回転軸となる所定軸（ｚ軸に平行な方向）に垂直な第１平面（ｘｙ平面に平行な面）上に２次元配列されている。
【００２９】
画像部１３は、第１平面に対して平行であって複数のレンズ１２の焦点距離だけ離間した第２平面上に複数の画像１４を呈示するものである。画像部１３において呈示される複数の画像１４は、レンズアレイ部１１に含まれる複数のレンズ１２に対して１対１に対応する。画像部１３は、自ら光を発して複数の画像１４を呈示するものであってもよいし、背後（レンズアレイ部１１と反対の側）から入射される照明光を受けて複数の画像１４を呈示するものであってもよい。
【００３０】
この立体像表示装置１０は、観察者９の眼から複数のレンズ１２それぞれの中心を通って複数の画像１４に到る直線Ｌ上の該画像１４の情報に基づいて、観察者９に対して立体像を表示する。すなわち、観察者９は、複数のレンズ１２それぞれの中心を通る視線Ｌ上の該画像１４の情報に基づいて、立体像を観察することができる。
【００３１】
次に、図３および図４を用いて、第１実施形態に係る立体像表示装置１０を作製する方法について説明する。なお、図３では、表示されるべき目標立体像８が示されているが、図４では、その目標立体像８に含まれる２つの物点Ｐ１，Ｐ２が代表して示されている。
【００３２】
立体像表示装置１０を作製する方法の第１工程では、第１平面上に複数のレンズ１２が２次元配列されたレンズアレイ部１１に対して、一方の側（−ｚ方向の側）に、表示されるべき目標立体像８が配置されるとともに、他方の側（＋ｚ方向の側）に、第１平面に対して平行であって複数のレンズ１２の焦点距離だけ離間した第２平面上に中間画像部１５が配置される（図３）。目標立体像８の各位置（物点Ｐ１，Ｐ２）から複数のレンズ１２それぞれの中心を通って中間画像部１５に到る直線上の中間画像部１５の位置に、その直線上の目標立体像８の位置（物点Ｐ１，Ｐ２）の輝度情報または色情報が記録されて、複数のレンズ１２に対して１対１に対応する複数の中間画像１６が中間画像部１５に作成される（図３，図４）。このとき、目標立体像８のうち観察者９により観察され得る範囲の各点について上記のような処理が行われる。
【００３３】
第２工程では、中間画像部１５に作成された複数の中間画像１６それぞれについて、該中間画像１６に対応するレンズ１２の中心から第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線（以下、この所定直線をｙ軸に平行な直線とする。）に関して該中間画像１６が線対称変換されて、この線対称変換により得られた複数の画像１４を呈示する画像部１３が作成される（図４）。図４では、線対称変換の様子が破線矢印で示されている。続く第３工程では、レンズアレイ部１１に対して第２平面上に画像部１３が配置される。すなわち、画像部１３はレンズアレイ部１１に対してレンズ１２の焦点距離だけ離間して配置される（図２）。以上のようにして立体像表示装置１０の画像呈示部２が作製される。
【００３４】
なお、画像部１３および中間画像部１５それぞれは、感光材料であってもよいし、外部からの制御信号により画素毎に透過光強度を変調することができる空間光変調器であってもよい。後者の場合、上記の第１〜第３の工程はコンピュータによる演算により行われてもよい。
【００３５】
以上のように、第１実施形態に係る立体像表示装置１０およびその作製方法は、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ、所要時間を短くすることができる。
【００３６】
次に、図５〜図７を用いて、上記のようにして作製された立体像表示装置１０による立体像の表示の様子について説明する。
【００３７】
図５は、図３および図４と同様の方向（ｙ方向）に立体像表示装置１０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとしている。一方、図６は、図５で見た方向に対して垂直な方向（ｘ方向）に立体像表示装置１０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとしている。
【００３８】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとした図５では、立体像表示装置作製方法の第１工程の際の物点Ｐ１，Ｐ２と各レンズ１２の中心とを結ぶ線が破線で示されている。また、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像１４上の点と該画像１４に対応するレンズ１２の中心とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置から発する光線は、対応するレンズ１２の中心を通過して、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００３９】
観察者９にとって、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ１の対応位置から発してレンズ１２の中心を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、レンズアレイ部１１の背後の位置）にある物点Ｐ１ａから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ２の対応位置から発してレンズ１２の中心を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、レンズアレイ部１１の背後の位置）にある物点Ｐ２ａから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ａ，Ｐ２ａは、レンズアレイ部１１が配置される第１平面を挟んで物点Ｐ１，Ｐ２に対して面対称位置にあり、観察者９にとって虚像として知覚される。
【００４０】
観察者９の両眼と略同じｙ座標値を有する画像１４からｘｚ平面に平行に発散して進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に発散する光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の画像１４からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、虚像形成に寄与しないので、レンズアレイ部１１からの拡散光となり、レンズアレイ部１１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、レンズアレイ部１１より遠方の像（レンズアレイ部１１より沈み込んだ像）として観察者９により知覚される。
【００４１】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとした図６では、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像１４上の点と該画像１４に対応するレンズ１２の中心とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置から発する光線は、対応するレンズ１２の中心を通過して、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００４２】
観察者９にとって、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ１の対応位置から発してレンズ１２の中心を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、レンズアレイ部１１の手前の位置）にある物点Ｐ１ｂから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、複数の画像１４それぞれにおける物点Ｐ２の対応位置から発してレンズ１２の中心を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、レンズアレイ部１１の手前の位置）にある物点Ｐ２ｂから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂは、物点Ｐ１，Ｐ２と同じ位置にあり、立体視の効果および観察者９の眼の焦点調節の効果により、観察者９にとって実像として知覚される。
【００４３】
観察者９の両眼と略同じｘ座標値を有する画像１４からｙｚ平面に平行に進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に進む光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の画像１４からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、実像形成に寄与しないので、レンズアレイ部１１からの拡散光となり、レンズアレイ部１１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、レンズアレイ部１１より手前の像（レンズアレイ部１１から浮き上がった像）として観察者９により知覚される。
【００４４】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面およびｙｚ平面の何れにも平行でない場合には、画像１４から発した光線は、レンズ１２を通過して観察者９の瞳に入射しても、像形成に寄与しないのでレンズアレイ部１１からの拡散光となり、レンズアレイ部１１の平面上の背景として知覚される。
【００４５】
図７は、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と立体像表示との関係を示している。観察者９の両眼９１Ｒ，９１Ｌを結ぶ直線がｘｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ａはレンズアレイ部１１より遠方に観測される。一方、観察者９の両眼９２Ｒ，９２Ｌを結ぶ直線がｙｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ｂはレンズアレイ部１１より手前に観測される。
【００４６】
（第２実施形態）
【００４７】
図８は、第２実施形態に係る立体像表示装置２０の構成を示す図である。この図に示される立体像表示装置２０は、ピンホールアレイ部２１および画像部２３を備える。
【００４８】
ピンホールアレイ部２１は、共通の構成を有する複数のピンホール２２が２次元配列されたものである。ピンホールアレイ部２１に含まれる複数のピンホール２２は、回転部３による回転の際の回転軸となる所定軸（ｚ軸に平行な方向）に垂直な第１平面（ｘｙ平面に平行な面）上に２次元配列されている。
【００４９】
画像部２３は、第１平面に対して平行な第２平面上に複数の画像２４を呈示するものである。画像部２３において呈示される複数の画像２４は、ピンホールアレイ部２１に含まれる複数のピンホール２２に対して１対１に対応する。画像部２３は、自ら光を発して複数の画像２４を呈示するものであってもよいし、背後（ピンホールアレイ部２１と反対の側）から入射される照明光を受けて複数の画像２４を呈示するものであってもよい。
【００５０】
この立体像表示装置２０は、観察者９の眼から複数のピンホール２２それぞれを通って複数の画像２４に到る直線Ｌ上の該画像２４の情報に基づいて、観察者９に対して立体像を表示する。すなわち、観察者９は、複数のピンホール２２それぞれを通る視線Ｌ上の該画像２４の情報に基づいて、立体像を観察することができる。
【００５１】
次に、図９および図１０を用いて、第２実施形態に係る立体像表示装置２０を作製する方法について説明する。なお、図９では、表示されるべき目標立体像８が示されているが、図１０では、その目標立体像８に含まれる２つの物点Ｐ１，Ｐ２が代表して示されている。
【００５２】
立体像表示装置２０を作製する方法の第１工程では、第１平面上に複数のピンホール２２が２次元配列されたピンホールアレイ部２１に対して、一方の側（−ｚ方向の側）に、表示されるべき目標立体像８が配置されるとともに、他方の側（＋ｚ方向の側）に、第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部２５が配置される（図９）。目標立体像８の各位置（物点Ｐ１，Ｐ２）から複数のピンホール２２それぞれを通って中間画像部２５に到る直線上の中間画像部２５の位置に、その直線上の目標立体像８の位置（物点Ｐ１，Ｐ２）の輝度情報または色情報が記録されて、複数のピンホール２２に対して１対１に対応する複数の中間画像２６が中間画像部２５に作成される（図９，図１０）。このとき、目標立体像８のうち観察者９により観察され得る範囲の各点について上記のような処理が行われる。
【００５３】
第２工程では、中間画像部２５に作成された複数の中間画像２６それぞれについて、該中間画像２６に対応するピンホール２２から第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線（以下、この所定直線をｙ軸に平行な直線とする。）に関して該中間画像２６が線対称変換されて、この線対称変換により得られた複数の画像２４を呈示する画像部２３が作成される（図１０）。図１０では、線対称変換の様子が破線矢印で示されている。続く第３工程では、ピンホールアレイ部２１に対して第２平面上に画像部２３が配置される。すなわち、画像部２３はピンホールアレイ部２１に対して平行に配置される（図８）。以上のようにして立体像表示装置２０の画像呈示部２が作製される。
【００５４】
なお、画像部２３および中間画像部２５それぞれは、感光材料であってもよいし、外部からの制御信号により画素毎に透過光強度を変調することができる空間光変調器であってもよい。後者の場合、上記の第１〜第３の工程はコンピュータによる演算により行われてもよい。
【００５５】
以上のように、第２実施形態に係る立体像表示装置２０およびその作製方法は、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ、所要時間を短くすることができる。
【００５６】
次に、図１１〜図１３を用いて、上記のようにして作製された立体像表示装置２０による立体像の表示の様子について説明する。
【００５７】
図１１は、図９および図１０と同様の方向（ｙ方向）に立体像表示装置２０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとしている。一方、図１２は、図１１で見た方向に対して垂直な方向（ｘ方向）に立体像表示装置２０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとしている。
【００５８】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとした図１１では、立体像表示装置作製方法の第１工程の際の物点Ｐ１，Ｐ２と各ピンホール２２とを結ぶ線が破線で示されている。また、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像２４上の点と該画像２４に対応するピンホール２２とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置から発する光線は、対応するピンホール２２を通過して、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００５９】
観察者９にとって、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ１の対応位置から発してピンホール２２を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、ピンホールアレイ部２１の背後の位置）にある物点Ｐ１ａから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ２の対応位置から発してピンホール２２を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、ピンホールアレイ部２１の背後の位置）にある物点Ｐ２ａから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ａ，Ｐ２ａは、ピンホールアレイ部２１が配置される第１平面を挟んで物点Ｐ１，Ｐ２に対して面対称位置にあり、観察者９にとって虚像として知覚される。
【００６０】
観察者９の両眼と略同じｙ座標値を有する画像２４からｘｚ平面に平行に発散して進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に発散する光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の画像２４からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、虚像形成に寄与しないので、ピンホールアレイ部２１からの拡散光となり、ピンホールアレイ部２１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、ピンホールアレイ部２１より遠方の像（ピンホールアレイ部２１より沈み込んだ像）として観察者９により知覚される。
【００６１】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとした図１２では、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像２４上の点と該画像２４に対応するピンホール２２とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置から発する光線は、対応するピンホール２２を通過して、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００６２】
観察者９にとって、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ１の対応位置から発してピンホール２２を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、ピンホールアレイ部２１の手前の位置）にある物点Ｐ１ｂから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、複数の画像２４それぞれにおける物点Ｐ２の対応位置から発してピンホール２２を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、ピンホールアレイ部２１の手前の位置）にある物点Ｐ２ｂから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂは、物点Ｐ１，Ｐ２と同じ位置にあり、立体視の効果および観察者９の眼の焦点調節の効果により、観察者９にとって実像として知覚される。
【００６３】
観察者９の両眼と略同じｘ座標値を有する画像２４からｙｚ平面に平行に進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に進む光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の画像２４からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、実像形成に寄与しないので、ピンホールアレイ部２１からの拡散光となり、ピンホールアレイ部２１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、ピンホールアレイ部２１より手前の像（ピンホールアレイ部２１から浮き上がった像）として観察者９により知覚される。
【００６４】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面およびｙｚ平面の何れにも平行でない場合には、画像２４から発した光線は、ピンホール２２を通過して観察者９の瞳に入射しても、像形成に寄与しないのでピンホールアレイ部２１からの拡散光となり、ピンホールアレイ部２１の平面上の背景として知覚される。
【００６５】
図１３は、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と立体像表示との関係を示している。観察者９の両眼９１Ｒ，９１Ｌを結ぶ直線がｘｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ａはピンホールアレイ部２１より遠方に観測される。一方、観察者９の両眼９２Ｒ，９２Ｌを結ぶ直線がｙｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ｂはピンホールアレイ部２１より手前に観測される。
【００６６】
（第３実施形態）
【００６７】
図１４は、第３実施形態に係る立体像表示装置３０の構成を示す図である。この図に示される立体像表示装置３０は、光源部３１および画像部３３を備える。
【００６８】
光源部３１は、共通の構成を有する複数の点光源３２が２次元配列されたものである。光源部３１に含まれる複数の点光源３２は、回転部３による回転の際の回転軸となる所定軸（ｚ軸に平行な方向）に垂直な第１平面（ｘｙ平面に平行な面）上に２次元配列されている。なお、複数の点光源３２それぞれは、ピンホールおよび白色光源を含む構成として、白色ＬＥＤ等の光源から出力された光のうちピンホールを通過した光を画像部３３へ出力するようにしてもよい。
【００６９】
画像部３３は、第１平面に対して平行な第２平面上に複数の画像３４を呈示し、位置に応じて透過光を強度変調して出力する。画像部３３において呈示される複数の画像３４は、光源部３１に含まれる複数の点光源３２に対して１対１に対応する。
【００７０】
この立体像表示装置３０は、観察者９の眼から画像部３３を通って複数の点光源３１それぞれに到る直線Ｌ上の画像部３３の位置における強度変調に基づいて、観察者９に対して立体像を表示する。すなわち、観察者９は、複数の点光源３２それぞれを通る視線Ｌ上の該画像３４の情報に基づいて、立体像を観察することができる。
【００７１】
次に、図１５および図１６を用いて、第３実施形態に係る立体像表示装置３０を作製する方法について説明する。なお、図１５では、表示されるべき目標立体像８が示されているが、図１６では、その目標立体像８に含まれる２つの物点Ｐ１，Ｐ２が代表して示されている。
【００７２】
立体像表示装置３０を作製する方法の第１工程では、第１平面上に複数の点光源３２が２次元配列された光源部３１に対して、一方の側（−ｚ方向の側）に、表示されるべき目標立体像８が配置されるとともに、光源部３１と目標立体像８との間であって第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部３５が配置される。（図１５）。目標立体像８の各位置（物点Ｐ１，Ｐ２）から中間画像部３５を通って複数の点光源３２それぞれに到る直線上の中間画像部３５の位置に、その直線上の目標立体像８の位置（物点Ｐ１，Ｐ２）の輝度情報または色情報が記録されて、複数の点光源３２に対して１対１に対応する複数の中間画像３６が中間画像部３５に作成される（図１５，図１６）。このとき、目標立体像８のうち観察者９により観察され得る範囲の各点について上記のような処理が行われる。
【００７３】
第２工程では、中間画像部３５に作成された複数の中間画像３６それぞれについて、該中間画像３６に対応する点光源３２から第２平面に降ろした垂線に直交する第２平面上の所定直線（以下、この所定直線をｙ軸に平行な直線とする。）に関して該中間画像３６が線対称変換されて、この線対称変換により得られた複数の画像３４を呈示する画像部３３が作成される（図１６）。図１６では、線対称変換の様子が破線矢印で示されている。続く第３工程では、光源部３１に対して第２平面上に画像部３３が配置される。すなわち、画像部３３は光源部３１に対して平行に配置される（図１４）。以上のようにして立体像表示装置３０の画像呈示部２が作製される。
【００７４】
なお、画像部３３および中間画像部３５それぞれは、感光材料であってもよいし、外部からの制御信号により画素毎に透過光強度を変調することができる空間光変調器であってもよい。後者の場合、上記の第１〜第３の工程はコンピュータによる演算により行われてもよい。
【００７５】
以上のように、第３実施形態に係る立体像表示装置３０およびその作製方法は、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ、所要時間を短くすることができる。
【００７６】
次に、図１７〜図１９を用いて、上記のようにして作製された立体像表示装置３０による立体像の表示の様子について説明する。
【００７７】
図１７は、図１５および図１６と同様の方向（ｙ方向）に立体像表示装置３０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとしている。一方、図１８は、図１７で見た方向に対して垂直な方向（ｘ方向）に立体像表示装置３０を見たときの立体像の表示の様子を示す図であり、観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとしている。
【００７８】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行であるとした図１７では、立体像表示装置作製方法の第１工程の際の物点Ｐ１，Ｐ２と各点光源３２とを結ぶ線が破線で示されている。また、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像３４上の点と該画像３４に対応する点光源３２とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置を通過する光線は、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００７９】
観察者９にとって、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ１の対応位置を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、光源部３１の背後の位置）にある物点Ｐ１ａから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ２の対応位置を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、光源部３１の背後の位置）にある物点Ｐ２ａから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ａ，Ｐ２ａは、光源部３１が配置される第１平面を挟んで物点Ｐ１，Ｐ２に対して面対称位置にあり、観察者９にとって虚像として知覚される。
【００８０】
観察者９の両眼と略同じｙ座標値を有する点光源３２からｘｚ平面に平行に発散して進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に発散する光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の点光源３２からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、虚像形成に寄与しないので、光源部３１からの拡散光となり、光源部３１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、光源部３１より遠方の像（光源部３１より沈み込んだ像）として観察者９により知覚される。
【００８１】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行であるとした図１８では、物点Ｐ１，Ｐ２に対応する画像３４上の点と該画像３４に対応する点光源３２とを結ぶ線が実線で示されている。この実線に示されるように、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ１，Ｐ２の対応位置を通過する光線は、観察者９がいる方向（−ｚ方向）へ進む。
【００８２】
観察者９にとって、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ１の対応位置を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、光源部３１の手前の位置）にある物点Ｐ１ｂから発した光線として知覚される。同様に、観察者９にとって、各点光源３２から出力され画像３４における物点Ｐ１の対応位置を通過する光線は、これらの光線が交差する位置（すなわち、光源部３１の手前の位置）にある物点Ｐ２ｂから発した光線として知覚される。物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂは、物点Ｐ１，Ｐ２と同じ位置にあり、立体視の効果および観察者９の眼の焦点調節の効果により、観察者９にとって実像として知覚される。
【００８３】
観察者９の両眼と略同じｘ座標値を有する点光源３２からｙｚ平面に平行に進む光線群は観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に進む光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の点光源３２からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、実像形成に寄与しないので、光源部３１からの拡散光となり、光源部３１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを含む立体像は、光源部３１より手前の像（光源部３１から浮き上がった像）として観察者９により知覚される。
【００８４】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面およびｙｚ平面の何れにも平行でない場合には、点光源３２から発した光線は、画像部３３を通過して観察者９の瞳に入射しても、像形成に寄与しないので光源部３１からの拡散光となり、光源部３１の平面上の背景として知覚される。
【００８５】
図１９は、観察者９の両眼を結ぶ直線の方向と立体像表示との関係を示している。観察者９の両眼９１Ｒ，９１Ｌを結ぶ直線がｘｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ａは光源部３１より遠方に観測される。一方、観察者９の両眼９２Ｒ，９２Ｌを結ぶ直線がｙｚ平面に平行である場合、表示される立体像の物点Ｐ１ｂは光源部３１より手前に観測される。
【００８６】
（第４実施形態）
【００８７】
図２０は、第４実施形態に係る立体像表示装置４０の構成および立体像の表示の様子を示す図である。この図に示される立体像表示装置４０は、所定軸（ｚ軸に平行な方向）に垂直な平面（ｘｙ平面に平行な面）上に複数の要素ホログラム４２が２次元配列されたドット型ホログラフィックステレオグラム４１を備える。また、この立体像表示装置４０は、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１に対して−ｚ方向に垂直に照明光ＬＩを入射させる照明光源および光学系を備えるのが好適である。立体像表示装置４０は、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１に照明光ＬＩが照射されると、複数の要素ホログラム４２それぞれで再生光Ｌａ，Ｌｂを発生させる。
【００８８】
複数の要素ホログラム４２それぞれで発生した再生光Ｌａは、図中において破線で示されるように、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１の背後の位置にある物点Ｐ１ａから発した光線として観察者９により知覚される。観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面に平行である場合、観察者９の両眼と略同じｙ座標値を有する要素ホログラム４２からｘｚ平面に平行に発散して進む再生光Ｌａは観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に発散する光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の要素ホログラム４２からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、虚像形成に寄与しないので、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１からの拡散光となり、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂを含む立体像は、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１より遠方の像（ドット型ホログラフィックステレオグラム４１より沈み込んだ像）として観察者９により知覚される。
【００８９】
一方、複数の要素ホログラム４２それぞれで発生した再生光Ｌｂは、図中において実線で示されるように、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１の手前の位置にある物点Ｐ１ｂから発した光線として観察者９により知覚される。観察者９の両眼を結ぶ直線がｙｚ平面に平行である場合、観察者９の両眼と略同じｘ座標値を有する要素ホログラム４２からｙｚ平面に平行に進む再生光Ｌｂは観察者９にとって立体像の表示に寄与するが、その他の方向に進む光線は観察者９の瞳に入射しない。また、他の要素ホログラム４２からの光線は、観察者９の瞳に入射しても、実像形成に寄与しないので、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１からの拡散光となり、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１の平面上の背景として知覚される。それ故、物点Ｐ１ｂを含む立体像は、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１より手前の像（ドット型ホログラフィックステレオグラム４１から浮き上がった像）として観察者９により知覚される。
【００９０】
観察者９の両眼を結ぶ直線がｘｚ平面およびｙｚ平面の何れにも平行でない場合には、要素ホログラム４２から発した再生光は、観察者９の瞳に入射しても、像形成に寄与しないのでドット型ホログラフィックステレオグラム４１からの拡散光となり、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１の平面上の背景として知覚される。
【００９１】
次に、図２１を用いて、第４実施形態に係る立体像表示装置４０を作製する方法について説明する。レンズ４４を挟んで一方の側に空間光変調器４３が配置され、他方の側にレンズ４４の焦点距離だけ隔てて感光材料４５が配置される光学系を想定する。感光材料４５は、露光・現像後にドット型ホログラフィックステレオグラム４１になるべきもので、要素ホログラム４２が記録されるべき局所領域４６が２次元配列されている。
【００９２】
立体像表示装置４０を作製する方法の第１工程では、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１を構成する要素ホログラム４２が記録されるべき感光材料４５の局所領域４６の中心位置が仮想視点とされて、ドット型ホログラフィックステレオグラム４１により再生されるべき目標再生像が透視変換されて透視変換画像が作成される。
【００９３】
第２工程では、その局所領域４６に対応して作成された透視変換画像について、局所領域４６の中心位置から透視変換画像の面に降ろした垂線に直交する該面上の所定直線（ｙ軸に平行な直線）に関して透視変換画像が線対称変換されて反転透視変換画像が作成される。
【００９４】
第３工程では、その反転透視変換画像が空間光変調器４３に呈示され、この空間光変調器４３の背後から入射して空間光変調器４３を透過した光が物体光ＩＯとされる。この物体光ＩＯは、＋ｚ方向に進みレンズ４４により局所領域４６に集光される。また、参照光ＩＲは、−ｚ方向に局所領域４６に垂直入射する。局所領域４６では、これらの物体光ＩＯと参照光ＩＲとが同時に入射されて両者が干渉し、リップマン型ホログラムとして要素ホログラム４２が記録される。
【００９５】
以上のように、感光材料４５上の複数の局所領域４６に対応して作成された反転透視変換画像それぞれに基づいて要素ホログラム４２が作成され、これら複数の要素ホログラム４２が配列されてドット型ホログラフィックステレオグラム４１が作成される。なお、上記の第１〜第３の工程はコンピュータによる演算により行われてもよい。
【００９６】
以上のように、第４実施形態に係る立体像表示装置４０およびその作製方法は、必要な画像を作成する際の処理量を少なくすることができ、所要時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本実施形態に係る立体像表示装置１の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る立体像表示装置１０の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る立体像表示装置１０を作製する方法を説明する図である。
【図４】第１実施形態に係る立体像表示装置１０を作製する方法を説明する図である。
【図５】第１実施形態に係る立体像表示装置１０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図６】第１実施形態に係る立体像表示装置１０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図７】第１実施形態に係る立体像表示装置１０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図８】第２実施形態に係る立体像表示装置２０の構成を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る立体像表示装置２０を作製する方法を説明する図である。
【図１０】第２実施形態に係る立体像表示装置２０を作製する方法を説明する図である。
【図１１】第２実施形態に係る立体像表示装置２０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図１２】第２実施形態に係る立体像表示装置２０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図１３】第２実施形態に係る立体像表示装置２０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図１４】第３実施形態に係る立体像表示装置３０の構成を示す図である。
【図１５】第３実施形態に係る立体像表示装置３０を作製する方法を説明する図である。
【図１６】第３実施形態に係る立体像表示装置３０を作製する方法を説明する図である。
【図１７】第３実施形態に係る立体像表示装置３０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図１８】第３実施形態に係る立体像表示装置３０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図１９】第３実施形態に係る立体像表示装置３０による立体像の表示の様子を説明する図である。
【図２０】第４実施形態に係る立体像表示装置４０の構成および立体像の表示の様子を示す図である。
【図２１】第４実施形態に係る立体像表示装置４０を作製する方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００９８】
１…立体像表示装置、２…画像呈示部、３…回転部、８…目標立体像、９…観察者、１０…立体像表示装置、１１…レンズアレイ部、１２…レンズ、１３…画像部、１４…画像、１５…中間画像部、１６…中間画像、２０…立体像表示装置、２１…ピンホールアレイ部、２２…ピンホール、２３…画像部、２４…画像、２５…中間画像部、２６…中間画像、３０…立体像表示装置、３１…光源部、３２…点光源、３３…画像部、３４…画像、３５…中間画像部、３６…中間画像、４０…立体像表示装置、４１…ドット型ホログラフィックステレオグラム、４２…要素ホログラム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者に対して立体像を表示する立体像表示装置であって、
平板状の形状を有し、当該平板に垂直な所定軸を中心にして前記観察者に対して相対的に回転したときに、その回転の際の所定方位にあるときに前記立体像を手前に表示し、その所定方位に対して直交する方位にあるときに前記立体像を遠方に表示する画像呈示部を備えることを特徴とする立体像表示装置。
【請求項２】
前記画像呈示部が、
前記所定軸に垂直な第１平面上に複数のレンズが２次元配列されたレンズアレイ部と、前記第１平面に対して平行であって前記複数のレンズの焦点距離だけ離間した第２平面上に前記複数のレンズに対して１対１に対応する複数の画像を呈示する画像部と、を含み、
前記観察者の眼から前記複数のレンズそれぞれの中心を通って前記複数の画像に到る直線上の該画像の情報に基づいて、前記観察者に対して前記立体像を表示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項３】
前記画像呈示部が、
前記所定軸に垂直な第１平面上に複数のピンホールが２次元配列されたピンホールアレイ部と、前記第１平面に対して平行な第２平面上に前記複数のピンホールに対して１対１に対応する複数の画像を呈示する画像部と、を含み、
前記観察者の眼から前記複数のピンホールそれぞれを通って前記複数の画像に到る直線上の該画像の情報に基づいて、前記観察者に対して前記立体像を表示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項４】
前記画像呈示部が、
前記所定軸に垂直な第１平面上に複数の点光源が２次元配列された光源部と、前記第１平面に対して平行な第２平面上に前記複数の点光源に対して１対１に対応する複数の画像を呈示し位置に応じて透過光を強度変調して出力する画像部と、を含み、
前記観察者の眼から前記画像部を通って前記複数の点光源それぞれに到る直線上の前記画像部の位置における強度変調に基づいて、前記観察者に対して前記立体像を表示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項５】
前記画像呈示部が、
前記所定軸に垂直な平面上に複数の要素ホログラムが２次元配列されたドット型ホログラフィックステレオグラムを含み、
前記ドット型ホログラフィックステレオグラムに照明光が照射されたときに前記複数の要素ホログラムそれぞれで発生する再生光に基づいて、前記観察者に対して前記立体像を表示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項６】
前記所定軸を中心にして前記画像呈示部を回転させる回転部を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の立体像表示装置。
【請求項７】
請求項２に記載の立体像表示装置を作製する方法であって、
第１平面上に複数のレンズが２次元配列されたレンズアレイ部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、他方の側に前記第１平面に対して平行であって前記複数のレンズの焦点距離だけ離間した第２平面上に中間画像部を配置し、前記目標立体像の各位置から前記複数のレンズそれぞれの中心を通って前記中間画像部に到る直線上の前記中間画像部の位置に、その直線上の前記目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、前記複数のレンズに対して１対１に対応する複数の中間画像を前記中間画像部に作成する第１工程と、
前記中間画像部に作成された前記複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応するレンズの中心から前記第２平面に降ろした垂線に直交する前記第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示する画像部を作成する第２工程と、
前記レンズアレイ部に対して前記第２平面上に前記画像部を配置する第３工程と、
を備えることを特徴とする立体像表示装置作製方法。
【請求項８】
請求項３に記載の立体像表示装置を作製する方法であって、
第１平面上に複数のピンホールが２次元配列されたピンホールアレイ部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、他方の側に前記第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部を配置し、前記目標立体像の各位置から前記複数のピンホールそれぞれを通って前記中間画像部に到る直線上の前記中間画像部の位置に、その直線上の前記目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、前記複数のピンホールに対して１対１に対応する複数の中間画像を前記中間画像部に作成する第１工程と、
前記中間画像部に作成された前記複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応するピンホールから前記第２平面に降ろした垂線に直交する前記第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示する画像部を作成する第２工程と、
前記ピンホールアレイ部に対して前記第２平面上に前記画像部を配置する第３工程と、
を備えることを特徴とする立体像表示装置作製方法。
【請求項９】
請求項４に記載の立体像表示装置を作製する方法であって、
第１平面上に複数の点光源が２次元配列された光源部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、前記光源部と前記目標立体像との間であって前記第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部を配置し、前記目標立体像の各位置から前記中間画像部を通って前記複数の点光源それぞれに到る直線上の前記中間画像部の位置に、その直線上の前記目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、前記複数の点光源に対して１対１に対応する複数の中間画像を前記中間画像部に作成する第１工程と、
前記中間画像部に作成された前記複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応する点光源から前記第２平面に降ろした垂線に直交する前記第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示し位置に応じて透過光を強度変調して出力する画像部を作成する第２工程と、
前記光源部に対して前記第２平面上に前記画像部を配置する第３工程と、
を備えることを特徴とする立体像表示装置作製方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の立体像表示装置を作製する方法であって、
ドット型ホログラフィックステレオグラムを構成する複数の要素ホログラムそれぞれが記録されるべき局所領域の中心位置を仮想視点として、前記ドット型ホログラフィックステレオグラムにより再生されるべき目標再生像を透視変換して透視変換画像を作成する第１工程と、
複数の前記局所領域に対応して作成された前記透視変換画像それぞれについて、前記局所領域の中心位置から前記透視変換画像の面に降ろした垂線に直交する該面上の所定直線に関して前記透視変換画像を線対称変換して反転透視変換画像を作成する第２工程と、
複数の前記局所領域に対応して作成された前記反転透視変換画像それぞれに基づいて要素ホログラムを作成し、これら複数の要素ホログラムを配列してドット型ホログラフィックステレオグラムを作成する第３工程と、
を備えることを特徴とする立体像表示装置作製方法。
【請求項１】
観察者に対して立体像を表示する立体像表示装置であって、
平板状の形状を有し、当該平板に垂直な所定軸を中心にして前記観察者に対して相対的に回転したときに、その回転の際の所定方位にあるときに前記立体像を手前に表示し、その所定方位に対して直交する方位にあるときに前記立体像を遠方に表示する画像呈示部を備えることを特徴とする立体像表示装置。
【請求項２】
前記画像呈示部が、
前記所定軸に垂直な第１平面上に複数のレンズが２次元配列されたレンズアレイ部と、前記第１平面に対して平行であって前記複数のレンズの焦点距離だけ離間した第２平面上に前記複数のレンズに対して１対１に対応する複数の画像を呈示する画像部と、を含み、
前記観察者の眼から前記複数のレンズそれぞれの中心を通って前記複数の画像に到る直線上の該画像の情報に基づいて、前記観察者に対して前記立体像を表示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項３】
前記画像呈示部が、
前記所定軸に垂直な第１平面上に複数のピンホールが２次元配列されたピンホールアレイ部と、前記第１平面に対して平行な第２平面上に前記複数のピンホールに対して１対１に対応する複数の画像を呈示する画像部と、を含み、
前記観察者の眼から前記複数のピンホールそれぞれを通って前記複数の画像に到る直線上の該画像の情報に基づいて、前記観察者に対して前記立体像を表示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項４】
前記画像呈示部が、
前記所定軸に垂直な第１平面上に複数の点光源が２次元配列された光源部と、前記第１平面に対して平行な第２平面上に前記複数の点光源に対して１対１に対応する複数の画像を呈示し位置に応じて透過光を強度変調して出力する画像部と、を含み、
前記観察者の眼から前記画像部を通って前記複数の点光源それぞれに到る直線上の前記画像部の位置における強度変調に基づいて、前記観察者に対して前記立体像を表示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項５】
前記画像呈示部が、
前記所定軸に垂直な平面上に複数の要素ホログラムが２次元配列されたドット型ホログラフィックステレオグラムを含み、
前記ドット型ホログラフィックステレオグラムに照明光が照射されたときに前記複数の要素ホログラムそれぞれで発生する再生光に基づいて、前記観察者に対して前記立体像を表示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項６】
前記所定軸を中心にして前記画像呈示部を回転させる回転部を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の立体像表示装置。
【請求項７】
請求項２に記載の立体像表示装置を作製する方法であって、
第１平面上に複数のレンズが２次元配列されたレンズアレイ部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、他方の側に前記第１平面に対して平行であって前記複数のレンズの焦点距離だけ離間した第２平面上に中間画像部を配置し、前記目標立体像の各位置から前記複数のレンズそれぞれの中心を通って前記中間画像部に到る直線上の前記中間画像部の位置に、その直線上の前記目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、前記複数のレンズに対して１対１に対応する複数の中間画像を前記中間画像部に作成する第１工程と、
前記中間画像部に作成された前記複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応するレンズの中心から前記第２平面に降ろした垂線に直交する前記第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示する画像部を作成する第２工程と、
前記レンズアレイ部に対して前記第２平面上に前記画像部を配置する第３工程と、
を備えることを特徴とする立体像表示装置作製方法。
【請求項８】
請求項３に記載の立体像表示装置を作製する方法であって、
第１平面上に複数のピンホールが２次元配列されたピンホールアレイ部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、他方の側に前記第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部を配置し、前記目標立体像の各位置から前記複数のピンホールそれぞれを通って前記中間画像部に到る直線上の前記中間画像部の位置に、その直線上の前記目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、前記複数のピンホールに対して１対１に対応する複数の中間画像を前記中間画像部に作成する第１工程と、
前記中間画像部に作成された前記複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応するピンホールから前記第２平面に降ろした垂線に直交する前記第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示する画像部を作成する第２工程と、
前記ピンホールアレイ部に対して前記第２平面上に前記画像部を配置する第３工程と、
を備えることを特徴とする立体像表示装置作製方法。
【請求項９】
請求項４に記載の立体像表示装置を作製する方法であって、
第１平面上に複数の点光源が２次元配列された光源部に対して一方の側に表示されるべき目標立体像を配置するとともに、前記光源部と前記目標立体像との間であって前記第１平面に対して平行な第２平面上に中間画像部を配置し、前記目標立体像の各位置から前記中間画像部を通って前記複数の点光源それぞれに到る直線上の前記中間画像部の位置に、その直線上の前記目標立体像の位置の輝度情報または色情報を記録して、前記複数の点光源に対して１対１に対応する複数の中間画像を前記中間画像部に作成する第１工程と、
前記中間画像部に作成された前記複数の中間画像それぞれについて、該中間画像に対応する点光源から前記第２平面に降ろした垂線に直交する前記第２平面上の所定直線に関して該中間画像を線対称変換して、この線対称変換により得られた複数の画像を呈示し位置に応じて透過光を強度変調して出力する画像部を作成する第２工程と、
前記光源部に対して前記第２平面上に前記画像部を配置する第３工程と、
を備えることを特徴とする立体像表示装置作製方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の立体像表示装置を作製する方法であって、
ドット型ホログラフィックステレオグラムを構成する複数の要素ホログラムそれぞれが記録されるべき局所領域の中心位置を仮想視点として、前記ドット型ホログラフィックステレオグラムにより再生されるべき目標再生像を透視変換して透視変換画像を作成する第１工程と、
複数の前記局所領域に対応して作成された前記透視変換画像それぞれについて、前記局所領域の中心位置から前記透視変換画像の面に降ろした垂線に直交する該面上の所定直線に関して前記透視変換画像を線対称変換して反転透視変換画像を作成する第２工程と、
複数の前記局所領域に対応して作成された前記反転透視変換画像それぞれに基づいて要素ホログラムを作成し、これら複数の要素ホログラムを配列してドット型ホログラフィックステレオグラムを作成する第３工程と、
を備えることを特徴とする立体像表示装置作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１０−６６３８７（Ｐ２０１０−６６３８７Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３１０６４（Ｐ２００８−２３１０６４）
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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