JPH0440095A

JPH0440095A - ホログラフィー表示装置およびその駆動方式

Info

Publication number: JPH0440095A
Application number: JP14702090A
Authority: JP
Inventors: Tadao Iwaki; 忠雄岩城
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1992-02-10
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JP2520766B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野　］本発明は、三次元動画を擬像的に表示する三次元表示装
置とその駆動方式に関する。

［発明の概要　コ本発明は、コヒーレント光源と干渉光学系とからなる光
学的ホログラフィ−形成手段と、上記ホログラフィ−形
成手段によって形成されたホログラフィ−を記録する光
書き込み型空間光変調器と、光源と読み出し光束発生光
学系と再生光の拡大結像光学系とからなる画像情報再生
手段によって上記空間光変調器に形成されたホログラム
を再生するホログラフィ−表示装置において、電気的あ
るいは光学的な画像情報入力手段と周期的に光路長を変
化させる光路長変換手段が上記干渉光学系内に配置され
ており、三次元画像情報記憶手段より、当該三次元画像
を所望の次元方向に量子化することにより得られた二次
元画像情報を、上記画像情報入力手段へ上記光路長変換
手段の光路長変化周期に同期させて、入力する手段を構
成することにより、三次元画像を特定の方向に量子化す
ることによって形成した二次元画像情報に位相差をつけ
たものを、逐次ホログラフィ−として記録再生すること
ができ、実時間動作可能な三次元画像を擬像的に作り出
すことを可能とするホログラフィ−表示装置を提供する
ものである。

し従来の技術］従来より、実時間動作可能な三次元画像を擬像的に実現
しようとする試みは数多く行われてきた。

最も盛んに行われているのは、視差を利用した擬像的三
次元画像の研究である。これは、例えば、右目と左目に
それぞれ赤色フィルターと青色フィルター、あるいは偏
光面の異なった（直交した）光だけを透過する偏光フィ
ルターを装着し、視差ずれのある青色と赤色の画像を、
あるいは偏光面の異なった（直行した）光を投影して形
成した画像を見ることによって疑似的に三次元画像を形
成するものである。

また、形が少しづつ異なる三次元画像を、ガラス板上あ
るいはプラスチックフィルム上に銀塩を塗布したホログ
ラム乾板に、それぞれ異なった方向の参照光によりホロ
グラムとして形成し、再生光の方向を上記参照光の方向
と一致するように順次変化させて疑似的に三次元動画を
形成する方法もある。

［発明が解決しようとする問題点コしかしながら、従来の視差を利用して疑似的に三次元画
像を形成する方法では、再生原画に位相情報が含まれて
いないために、再生画像の立体表現を厳密に行うことは
できず、忠実に立体感のある三次元画像を再生するのは
困難であるという問題点を有していた。

また、上述のホログラム乾板に形成したホログラムを利
用する方法では、記録したホログラムの現像・定着過程
を要するために、再生原画を作製するのに時間を要し、
さらに長時間の三次元動画を実現するには多量のホログ
ラム乾板を必要とするという問題点を有していた。また
、この方法は、電子系との接続にも適していない。

［問題点を解決するための手段］本発明のホログラフィ−表示装置は、コヒーし・ント光
源と干渉光学系とからなる光学的ホログラフィ−形成手
段と、上記ホログラフィ−形成手段によって形成された
ホログラフィ−を記録する光書き込み型空間光変調器と
、光源と読み出し光束発生光学系と再生光の拡大結像光
学系とからなる画像情報再生手段によって上記空間光変
調器に形成されたホログラムを再生するホログラフィ−
表示装置において、電気的あるいは光学的な画像情報入
力手段と周期的に光路長を変化させる光路長変換手段が
上記干渉光学系内に配置されており、三次元画像情報記
憶手段より、当該三次元画像を所望の次元方向に量子化
することにより得られた二次元画像情報を、上記画像情
報人力手段へ上記光路長変換手段の光路長変化周期に同
期させて、入力する手段を付与することにより上記問題
点を解決し、疑（収約に三次元動画を実現することを可
能ならしめるものである。

特に、画像に位相情報を付与するために、周期的に光路
長を変化させる光路長変換装置として、画像情報入力手
段に表示される二次元画像情報の大きさと同一スケール
で前記三次元画像の量子化方向の大きさの半分の長さだ
け偏心した回転軸を持つ回転多面体鏡あるいは回転円柱
鏡とモータ等によるその回転手段とから構成したものを
用い、また電子系との接続を容易にするため、画像情報
入力手段として、マトリックス状に単結晶薄膜トランジ
スタを配して強誘電性液晶を駆動させる透過型液晶ディ
スプレイ、あるいはＣＲＴと結像光学系あるいはレーザ
走査装置と、光書き込み型空間光変調器とから構成した
ものを用い、また実時間ホログラム記録可能な光書き込
み型空間光変調器として、光導電層、光反射層、液晶配
向層、光反射率と印加電圧との間に双安定メモリ性を有
する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明基板からなる
光書き込み型液晶ライトバルブを用いることにより上記
問題点を解決した。

また、三次元物体画像を三次元ガウス座標系で表現した
場合、ｘｙ座標で表現される二次元平面で２軸方向に三
次元画像情報を所定の大きさに量子化してメモリ空間に
蓄積し、ｘｙ座標で表現される一次元平面の画像情報を
、周期的に光路長を変化させる光路長変換装置装夏の周
期の２軸方向の量子化数分の１に同期させて順次画像情
報入力手段に人力させる駆動方式を用いることにより、
従来のコンピュータ支援設計システム（Ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒ　Ａｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　　：　Ｃ
Ａ　Ｄ）の電子システムとの接続が容易なホログラフィ
−表示装置を可能ならしめた。

［作用コ本発明のホログラフィ−表示装置は、上述のように、液
晶テレビなどの画像情報入力手段によって入力された画
像情報をレーザなどのコヒーレント光源によって読み出
してコヒーレント画像に変換した後、そのコヒーレント
画像を光路長変換手段を経由させることにより、位相波
面が変調されたコヒーレント信号画像とし、当該コヒー
レント信号画像と干渉光学系によって生成されたコヒー
レント参照光を光書き込み型空間光変調器の光書き込み
面上で互いに干渉させるか、もしくはコヒーレント参照
画像を光路長変換手段を経由させることにより位相波面
が変調されたコヒーレント参照光とし、当該コヒーレン
ト参照画像と前記画像情報入力手段により入力されたコ
ヒーレント信号画像とを光書き込み型空間光変調器の光
書き込み面上で互いに干渉させることにより、当該光書
き込み型空間光変調器に上記コヒーレント信号画像のホ
ログラムを形成する。このとき、三次元画像情報記憶手
段より、当該三次元画像を所望の次元方向に量子化する
ことにより得られた二次元画像情報を、上記画像情報入
力手段へ上記光路長変換手段の光路長変化周期に同期さ
せて、入力することによって、前記光書き込み型空間光
変調器には前記三次元画像の断面画像に対応する二次元
画像のホログラムがその量子化方向の位置情報をも含め
て形成される。したがって、当該三次元画像の断面画像
に対応する二次元画像のホログラムを光書き込み型空間
光変調器に逐次記録し、再生することによって、その記
録再生サイクル時間が肉眼の残像を引き起こすのに充分
に短ければ、疑似的な三次元画像を合成することができ
る。

［実施例コ以下に、本発明によるホログラフィ−表示装置およびそ
の駆動方式の実施例を図面に基づいて説明する。第１図
は、本発明のホログラフィ−表示装置の構成を示すブロ
ック図であり、第１図（ａ）は画像情報入力手段と光路
長変換手段が干渉光学系内で並列に配置されている場合
であり、第１図（ｂ）は画像情報入力手段と光路長変換
手段が干渉光学系内で直列に配置されている場合である
。第１図において、■は光学的ホログラム形成手段、２
は画像情報再生手段、３はコヒーレント光源、４は干渉
光学系、５は光書き込み型空間光変調器、６は画像情報
入力手段、７は光路長変換手段、８は光源、９は読み出
し光束発生光学系、１０は三次元画像記憶手段であり、
干渉光学系４は画像情報入力手段６と光路長変換手段７
とで構成され、光学的ホログラフィ−形成手段はコヒー
レント光源３と干渉光学系４で構成され、画像情報再生
手段２は光源８と読み出し光束発生光学系９で構成され
る。もちろん、光源８はコヒーレント光源８と同一光源
であってもかまわない。第１図（ａ）において、コヒー
レント光源３から出射されたコヒーレント光は干渉光学
系４で２光束に分岐される。干渉光学系で分岐された光
束の一方は、画像情報入力手段６に表示された三次元画
像記憶手段１０からの二次元画像をコヒーレント二次元
画像に変換し、光書き込み型空間光変調器５の光書き込
み面に照射される。このとき、画像情報入力手段６に表
示される三次元画像記憶手段１０からの前記二次元画像
は、当該三次元画像記憶手段１０内に記憶された三次元
画像を所望の次元方向に量子化することにより得られた
二次元画像の所定の１画像である。一方、干渉光学系４
で分岐されたコヒーレント光源からの他方の光束は、光
路長変換手段７を透過し、前記画像情報入力手段６から
のコヒーレント二次元画像と所定の角度をなして光書き
込み型空間光変調器５の光書き込み面上で重ね合わされ
、互いに干渉しあい光書き込み型空間光変調器５に前記
画像情報入力手段６からのコヒーレント二次元画像のホ
ログラム干渉縞を表示させる。ここで、光路長変換手段
７は、機械的に光路長を変化させたり、電気光学的に屈
折率を変化させることにより光路長を変化させる手段を
指す、光ａ８から出射された光束は読み出し光束発生光
学系９により光書き込み型空間光変調器５の読み出し面
に、光路長変換手段７を透過して光書き込み型空間光変
調器５の書き込み面に照射された書き込み光束と同方向
逆向きに照射され、光書き込み型空間光変調器５に表示
された前記画像情報記憶手段６からのコヒーレント二次
元画像のホログラム干渉縞を読み出し、再び読み出し光
束発生光学系９を介して所望の大きさのホロダラム再生
像を形成する。

このようにして、前記三次元画像記憶手段１０内に記憶
された三次元画像を所望の次元方向に量子化することに
より得られた全ての二次元画像を、当該二次元画像の量
子化位置に対応する光路長を付与しながら、肉眼の残像
作用が生じるのに充分な速度で、逐次ホログラム記録再
生することにより、疑似的な三次元画像を得ることがで
きる。

第１図（ｂ）が第１図（ａ）と異なっている点は、干渉
光学系４内で画像情報入力手段６と光路長変換手段７が
直列に配置されている点である。コヒーレント光源３か
ら出射されたコヒーレント光は、干渉光学系４で２光束
に分岐される。分岐された光束の一方は、画像情報入力
手段６に表示された三次元画像記憶手段１０からの二次
元画像をコヒーレント二次元画像に変換した後、光路長
変換手段７を透過し、光書き込み型空間光変調器５の光
書き込み面に照射される。一方、干渉光学系４で分岐さ
れたコヒーレント光源からの他方の光束は、光路長変換
を受けた前記画像情報入力手段６からのコヒーレント二
次元画像と所定の角度をなして光書き込み型空間光変調
器５の書き込み面上で重ね合わされ、互いに干渉しあい
光書き込み型空間光変調器５に前記画像情報入力手段６
からのコヒーレント画像のホログラム干渉縞を表示させ
る。

当該ホログラムの再生は第１図（ａ）で説明したのと同
一であるため、その説明は省略する。ただし、光源８か
ら出射された光束は読み出し光束発生光学系９により光
書き込み型空間光変調器５の読み出し面に、干渉光学系
４によって分岐され直接光書き込み型空間光変調器５の
書き込み面に照射された書き込み光束と同方向逆向きに
照射される。

第２図は、本発明のホログラフィ−表示装置の１実施例
の構成図であり、１１はアルゴンイオンレーザ、１２は
第１のビームエキスパンダ、１３は第１のハーフミラ−
５１４は！＠ｌのミラー、１５は第２のミラー、１６は
第２のハーフミラ−１７は第１の結像レンズ、１８は光
ストッパ、１９は回転多面体鏡、２０は光書き込み型空
間光度調器、２１はヘリウムネオンレーザ、２２は第２
のビームエキスパンダ、２３は偏光ビームスプリンタ、
２４は第２の結像レンズ、２５はコンピュータ、２６は
液晶テレビ、１９ａは回転多面体鏡の回転中心である。

第２図において、コヒーレント光源と干渉光学系とから
なる光学的ホログラフィ−形成手段は、アルゴンイオン
レーザ１１と第１のビームエキスパンダ１２と第１のハ
ーフミラ−１３と第１のミラー１４と第２のミラー１５
と第２のハーフミラ−１６と第１の結像レンズ１７と回
転多面体鏡１９と液晶テレビ２６である。上記ホログラ
フィ−形成手段によって形成されたホログラフィ−を記
録する光書き込み型空間光変調器は、光書き込み型空間
光変調器２０である。光源と読み出し光束発生光学系と
再生光の拡大結像光学系とからなる画像情報再生手段は
、ヘリウムネオンレーザ２１と第２のビームエキスパン
ダ２２と偏光ビームスプリンタ２３と第２の結像レンズ
２４である。電気的あるいは光学的にアドレス可能な画
像情報入力手段は液晶テレビ２６であり、周期的に光路
長を変化させる光路長変換手段は１転多面体鏡１９であ
る。三次元画像情報記憶手段より、当該三次元画像を所
望の次元方向に量子化することにより得られた二次元画
像情報を、上記画像情報人力手段へ上記光路長変換手段
の光路長変化周期に同期させて、入力する手段は、コン
ピュータ２５である。

アルゴンイオンレーザ１１から出射されたコヒーレント
光束は第１のビームエキスパンダ１２で所要のビーム径
に拡大された後、第１のハーフミラ−１３で２光束に分
岐される。第１のハーフミラ−１３をｉ！ｉ遇した光束
は液晶テレビ２６に表示された二次元画像をコヒーレン
ト二次元画像に変換し、そのコヒーレント二次元画像は
第２のハーフミラ−１６を透過し、第１の結像レンズ１
７で所要のビーム径に縮小された後、回転多面体鏡１９
で反射され、再び第１の結像レンズ１７で拡大され、第
２のハーフミラ−１６を介して光書き込み型空間光変調
器２０の書き込み面に照射される。

この時、液晶テレビ２６と光書き込み型空間光変調器２
０は回転多面体鏡１９の反射面に対して共役な位置に配
置されているものとする。また、光ストツバ１８は回転
多面体鏡１９から垂直に反射した光束のみが、光書き込
み型空間光変調器２０の光書き込み面に照射されるよう
に、不要な光束を速量するために配されている。さらに
、回転多面体鏡１９の回転中心は偏心しており、もっと
も短いミラー面までの距離をａ、もっとも長いミラー面
までの距離をｂとすると、ｂ−ａは液晶テレビ２６に表
示される二次元画像から構成される三次元画像の量子化
方向の距離以上となっている。

一方、第１のハーフミラ−１３で反射された光束は第１
のミラー１４と第２のミラー１５で次々と反射された後
、第２のハーフミラ−１６を介して光書き込み型空間光
変調器２０の書き込み面に参照光として照射され、前記
コヒーレント二次元画像と互いに干渉しあい、その結果
、光書き込み型空間光変調器２０には前記コヒーレント
二次元画像のホログラムが形成される。当該参照光と前
記コヒーレント画像のなす角度は約１０度以下である。

回転多面体鏡１９の１秒間の回転数は液晶テレビ２６の
フレームレートに等しく、その反射面の数は前記三次元
画像の量子化数に等しい。

一方、ヘリウムネオンレーザ２１から出射したレーザ光
は、第２のビームエキスパンダ２２でビーム径を所定の
大きさに拡大された後、偏光ビームスプリッタ２３で反
射され、光書き込み型空間光変調器２０の読み出し面に
、前記参照光に対して同方向逆向きに照射され、前記光
書き込み型空間光変調器に形成されたコヒーレント二次
元画像のホログラムを再生する。このようにして再生さ
れたコヒーレント二次元画像ホログラムは偏光ビームス
プリンタ２３を透過した後、第２の結像レンズ２４によ
って所望の大きさに拡大再生することができる。

次に、液晶テレビ２６への二次元画像入力方法について
説明する。第５図は、本発明のホログラフィ−装置の三
次元画像記憶手段における信号の流れを示すブロック図
であり、２８は三次元画像入力部、２９は数値化部、３
０はメモリ、３１は２座標量子化部、３２はｘｙ座標量
子化部、３３は出力信号変換部、３４は画像情報人力手
段駆動部、３５は画像演算処理部である。キーボードや
三次元画像読み取り装置などの三次元画像入力部２８か
ら入力された三次元画像データは、数値化部２９により
０と１あるいは三値以上のデジタル量に変換され、画像
演算処理部を介して適当な画像処理がなされた後、ある
いはそのまま、メモリ３０に蓄積される。メモリ３０か
ら取り出されたデータは２座標量子化部で２座標方向に
所定の大きさに量子化されｘｙ座標のみからなる二次元
画像データの集合データが形成される。当該二次元画像
データの集合データは、ｘｙ座標出力部３２により、そ
の２座標の正の方向あるいは負の方向から逐次出力信号
変換部３３に転送される。出力信号変換部３３に転送さ
れた各二次元画像データは、出力信号変換部３３でデー
タ圧縮や画像情報入力手段駆動部３４を動作させるため
の処理がなされた後、画像情報入力手段駆動部３４に送
られる。このようにして、画像情報入力手段は三次元画
像を２軸方向に量子化して得られた二次元画像を次々に
表示する。

次に、画像情報入力手段６として用いた液晶テレビ２６
の説明をする。第１０図は、本発明のホログラフィ−表
示装置に用いた液晶テレビの１実施例を示す模式的分解
斜視図であり、６９ａ、６９ｂは互いの透過光の偏光面
が垂直（あるいは平行）になるように配置されている偏
光板であり、７０はガラス担体、７１は共通電極、４９
はＸドライバ、５０はＹドライバ、７３は電気光学物質
層例えばＴＮ　（Ｔｗｉｓｔ　Ｎｅｍａｔｉｃ　）液晶
や強誘電性液晶などの液晶層、７７は単結晶シリコン半
導体層、８０は石英ガラス担体である。　第１０図に示
す液晶テレビの駆動回路は単結晶シリコン半導体層７７
に形成された集積回路からなる。この集積回路はマトリ
ックス状に配！された複数の電界効果型絶縁ゲートトラ
ンジスタ５２を含んでいる。

トランジスタ５２のソース電極は対応する画素電極５５
に接続されており、同じくゲート電極は走査線５４に接
続されており、同じくドレイン電極は信号！５３に接続
されている。当該集積回路はさらにＸドライバ４９を含
み列状の信号線５３に接続されている。さらに、Ｙドラ
イバ５ｏを含み行状の走査線５４に接続されている。

第７図（ａ）は、第１０図に示す液晶テレビの駆動基板
の回路ブロックの構成を示す図であり、画素傾城５１に
二次元画像情報が表示される。前述したように当該画素
領域５１は、電界効果型絶縁ゲートトランジスタ５２と
画素電極５５とマトリックス状に配線された信号線５３
と走査線５４からなる。第７図（ｂ）は、第１０図に示
す液晶テレビの画素を切り取って示した画素部の１例を
示す構成図である。

次に、以上説明した液晶テレビに画像情報を入力する方
法を説明する。第５図に示す本発明のホログラフィ−表
示装置の三次元画像記憶手段における信号の流れの１実
施例に従って二次元画像情報は画像情報入力手段駆動部
３４としての第７図（ａ）に示すＸドライバ４９とＹド
ライバ５０に入力される。Ｘドライバ４９には二次元画
像情報のＸ成分が、Ｙドライバ５ｏには二次元画像情報
のｙ成分が入力され、これら二次元画像情報のＸ成分と
ｙ成分はクロック信号によって同期がとられている。第
９図には走査線５４を駆動するＹドライバ５０から出力
される走査線電圧波形図が示されている。走査線に印加
される電圧はクロック信号４７によって同期がとられて
おり、第１番目の走査線、第２番目の走査線、第３番目
の走査線、第Ｎ番目の走査線に印加されるＯＮ電圧６１
．６３．６５．６７は所定の時間的遅延を持って各走査
線に印加され、第１番目の走査線、第２番目の走査線、
第３番目の走査線、第Ｎ番目の走査線に印加されるＯＦ
Ｆ電圧６２．６４．６６．６８は画像フレームを表示す
る最後の走査線である第Ｎ番目の走査線にＯＮ電圧６８
が印加された後、全走査線に同時に印加される。第１番
目の走査線にＯＮ電圧６１が印加されている間、第１番
目の信号線、第２番目の信号線、第Ｎ番目の信号線のう
ち所定の信号線にＯＮ電圧が印加されていれば、第１番
目の走査線上でＯＮ電圧が印加されている信号線に対応
する画素電極５５に電圧が印加され、その結果共通電橋
７１と電圧が印加された画素電極５５との間に液晶層７
３の液晶分子を反転あるいは捻らせるのに充分な電界が
生し、この液晶層７３の部分を透過する光の偏光特性を
変化させるため、画素の表示がされることになる。この
ようにして、各走査線上の所定の画素に次々に画素表示
させることによって、二次元画像情報が液晶テレビに表
示されることになる。液晶テレビに表示された二次元画
像情報の読み出しは、最後に画像を表示する第Ｎ番目の
走査線にＯＮ電圧が印加されて全二次元画像が表示され
た後から全ての走査線にＯＦＦ電圧が印加されて全二次
元画像が消去されるまでの間に行う。

この二次元画像の読み出しに要する時間は、数十μ秒か
ら数百μ秒程度である。しかしながら液晶テレビに１画
像フレームを表示するのに要する時間は上記の方法を用
いると、例えば４００Ｘ６００の画素を持った画像を表
示するためには、液晶材料としてＴＮ液晶を用いる場合
は液晶の捻れ応答時間が遅いため数十ｍ５ｅｃを要する
ため本発明のホログラフィ−表示装置の画像情報入力手
段としては用いることができない。しかし、液晶材料と
して強誘電性液晶材料を用いた前記液晶テレビを用いれ
ば、例えば４００Ｘ６００の画素を持った画像に対して
、１フレーム当り数十μ秒から百数十μ秒で表示させる
ことができる。また、液晶テレビを駆動させるトランジ
スタをアモルファスシリコンを用いている従来の液晶テ
レビでは高密度に画素電極やＸドライバ、Ｙドライバを
実装させ高速で駆動させることは極めて困難であり、使
用することができない。

しかし、上記説明した本発明のホログラフィ−表示装置
の駆動方式を用いて、１０００ｘｌＯＯＯＸ１００Ｏの
画素数に対応する三次元画像を例えばビデオレートに対
応する３０Ｈｚ以上で表示するためには少なくとも３０
ＭＨｚ以上のピットレートで画像情報を前記液晶テレビ
に転送しなければならないため、極めて高価な上記第１
図に示す三次元画像記憶手段１０を用いなければならな
い上に、このような高速信号転送を行うと前記液晶テレ
ビにおける液晶層７３の液晶分子を反転させるのに充分
な電界を生しさせるための電荷を画素電極５５と共通電
極７１の間に蓄積するために信号線５３に印加しなけれ
ばならない電圧が極めて高くなるためにトランジスタ５
２に対する負担が大きくなる。このような困難を回避す
る方法を以下に説明する。

第８図は本発明のホログラフィ−装置に用いた液晶テレ
ビの回路ブロックの一例を示す構成図である。第８図（
ａ）は、画素領域５１が分割されない場合の回路ブロッ
ク図であり、第７図（ａ）と異なっている点はＹドライ
バ５０と画素領域の間に信号データに対するラッチ５６
が設けられている点である。このラッチ５６は、Ｙドラ
イバ５０からの信号データを高速に、かつ−次的にメモ
リし、その後時間的に並列に当該信号データに対応する
電圧をを画素領域５１に印加する作用をクロック信号に
同期して反復する。このようなラッチ５６を回路ブロッ
クに付加することにより、実質的に前記液晶テレビにお
ける液晶層７３の液晶分子を反転させるのに充分な電界
を生じさせるための電荷を画素電極５５と共通電極７１
の間に蓄積するために、信号線５３に印加しなければな
らない電圧を下げることができ、前記トランジスタ５２
に対する負担を軽減させることができる。

また、第８図（ｂ）に示すように画素電極５１を信号線
５４方向に複数の領域に分割し、各々分割した画素領域
５１について独立にＹドライバ５０とラッチ５６を設け
、各画素領域５１をクロック信号に同期させて独立に駆
動することにより、信号データ転送速度を、第８図（ａ
）に示すように画素領域を分割しない場合の画素領域分
割数分の−に落とすことができ、前記液晶テレビにおけ
る液晶層７３の液晶分子を反転させるのに充分な電界を
生じさせるための電荷を画素電極５５と共通電極７１の
間に蓄積するために信号線５３に印加しなければならな
い電圧をさらに下げることができ、前記トランジスタ５
２に対する負担を軽減させることができる。

第６図は、上記画素領域をｎ分割して各画素領域に対し
て各々Ｙドライバとラッチを設けた場合の本発明のホロ
グラフィ−表示装置の三次元画像記憶手段における信号
の流れの１実施例を示したブロック図であり、２８は三
次元画像入力部、２９は数値化部、３５は画像演算処理
部、３１は２座標量子化部、３７はｙ座標分割部、３８
は第１のメモリ部、３９は第２のメモリ部、４０はだい
ｎのメモリ部、４１は第１の出力信号変換部、４２は第
２の出力信号変換部、４３は第ｎの出力信号変換部、４
４は第１のＹドライバ、４５は第２のＹドライバ、４６
は第ｎのＹドライバ、４７はクロック信号である。キー
ボードや三次元画像読み取り装置などの三次元画像入力
部２８から入力された三次元画像データは、数値化部２
９により０と１あるいは三値以上のデジタル量に変換さ
れ、画像演算処理部３５を介して適当な画像処理がなさ
れた後、２座標量子化部３１で２座標方向に所定の数だ
け量子化されｘｙ座標のみからなる二次元画像データの
集合データが形成される。当該二次元画像データの集合
データは、ｙ座標分割部３７により、ｙ座標領域をｎ個
の等領域に分割され、これら分割されたｎ個のｙ座標領
域を持つ二次元画像データは各々第１のメモリ部３８、
第２のメモリ部、第ｎのメモリ部に蓄積される。第ｊの
メモリ部（Ｊ＝１．２、・・・、ｎ）に蓄積された前記
二次元画像データは、各々第ｊの出力信号変換部（ｊ＝
１．２、・・・、ｎ）に転送される。第ｊの出力信号変
換部３３に転送された前記各二次元画像データは、第ｊ
の出力信号変換部３３でデータ圧縮やＹドライバを動作
させるための処理がなされた後、第ｊのＹドライバ（ｊ
＝１．２、・・・、ｎ）に送られる。このとき、第ｊの
出力信号変換部および第ｊのＹドライバはクロック信号
４７に同期して動作し、第ｊのＹドライバが分割された
第ｊ番目のｙ座標領域を持つ二次元画像データの転送開
始時刻と終了時刻は、第にのＹドライバ（ｋ＝１．２、
・・・、ｎ；ｊ＃ｋ）が分割された第に番目のｙ座標領
域を持つ二次元画像データの転送開始時刻と終了時刻に
一致している。このようにして、第ｊのＹドライバは三
次元画像を２軸方向に量子化して得られた二次元画像を
次々に第ｊのランチ（ｊ−１，２、・・・、ｎ）に転送
し当該二次元画像を高速に表示することができる。

次に、本発明のホログラフィ−表示装置に用いた光書き
込み型空間光変調器について説明する。

第１１図は、本発明の１実施例で用いた光書き込み型空
間光変調器としての光書き込み型強誘電性液晶ライトバ
ルブの構成を示す断面図である。液晶分子を挟持するた
めのガラスやプラスチックなどの透明基板８１ａ、８１
ｂは、表面に透明電極層８３ａ、８３ｂ、透明基板の法
線方向から７５度から８５度の角度で一酸化珪素を斜方
蒸着した配向膜層８４ａ、８４ｂが設けられている。透
明基板８１ａと８１ｂはその配向膜層８４ａ、８４ｂ側
を、スペーサ９０を介して間隙を制御して対向させ、強
誘電性液晶８５を挟持するようになっている。

また、光による書き込み側の透明基板層８１ａ上には光
導電層８６、遮光層８７、誘電体ミラー８８が透明電極
層８３ａと配向膜層８４ａとの間に積層形成され、書き
込み側の透明基板８１ａと読み出し側の透明基板８１ｂ
のセル外面には、無反射コーティング８９ａ、８９ｂが
形成されている。

次に、上記構造を持つ光書き込み型強誘電性液晶ライト
バルブを初期化する方法を説明する。第１の方法は、一
度当該液晶ライトバルブの光書き込み面金面を光照射し
、その明時の動作閾値電圧の最大値よりも充分に高い直
流バイアス電圧あるい４；ｔｌｏＯＨｚ〜５０ｋＨｚの
交流電圧を重畳した直流バイアス電圧を透明電極層８３
ａと８３ｂの間に印加して、強誘電性液晶分子を一方向
の安定状態にそろえ、その状態をメモリさせる。第２の
方法は、光照射なしで、暗時の動作闇値電圧よりも充分
高い直流電圧あるいは１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚの交流電
圧を重畳した直流バイアス電圧を透明電極層８３ａと８
３ｂの間に印加して、強誘電性液晶分子を一方向の安定
状態にそろえ、その状態をメモリさせる。

さらに、光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブを上記
のように初期化した後の動作について説明する。光照射
なしで、暗時には動作闇値電圧の最小値以下であり、光
照射時には動作閾値電圧の最大値以上となる逆極性の直
流バイアス電圧あるいは１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚの交流
電圧を重畳した直流バイアス電圧を透明電極層８３ａと
８３ｂの間に印加しながら、レーザ光などで画像（例え
ば上記第２図の実施例で説明したコヒーレント二次元画
像のホログラム）の書き込みをする。レーザ照射を受け
た領域の光導電層８６にはキャリアが発生し、発生した
キャリアは直流バイアス電圧によって電界方向にドリフ
トし、その結果動作閾値電圧が下がり、レーザ照射を受
けた領域には動作闇値電圧以上の逆極性のバイアス電圧
が印加され、強誘電性液晶は自発分極の反転に伴う分子
の反転が起こり、もう一方の安定状態に移行するので、
画像が二値化処理されて記憶される。

二値化されて記憶された画像は、初期化によって揃えら
れた液晶分子の配列の方向（またはそれに直角方向）に
偏光軸を合わせた直線偏光の読み出し光の照射、および
、誘電体ミラー８８による反射光の偏光方向に対し、偏
光軸が直角（または平行）になるように配置された検光
子を通すことにより、ポジ状態あるいはネガ状態で読み
出すことができる。上記第２図の実施例では、検光子と
して偏光ビームスプリッタ２３を用いている。

本発明の実施例においては、第１２図に示す光書き込み
型強誘電性液晶ライトバルブの光学応答特性図の（ａ）
で表されるパルス状矩形波からなる駆動波形９１を透明
電極層８３ａと８３ｂの間に印加してホログラムの書き
込み消去を行った。

第１２図（ａ）において、正電圧９２印加時にホログラ
ムの消去を行い、負電圧９４印加時にホログラムの書き
込みを行い、ゼロ電圧９３印加時は書き込まれたホログ
ラムをメモリする。正電圧９２は上記参照光のみが照射
されている場合の明時の動作閾値電圧よりも高い電圧と
なっており、負電圧９４の絶対値は上記参照光およびコ
ヒーレント二次元画像の両方が照射されている場合の引
時の適当な動作闇値電圧よりも高い電圧となっている。

当該駆動波形９１はクロック信号４７と同期がとられて
おり、正電圧９２の印加開始時刻は第９図に示す第ｊ番
目の走査線（ｊ＝１．２．３・・・、Ｎ）に印加される
ＯＦＦ！ＦＦ電圧６２．６６．６８の印加開始時刻と一
致している。また、負電圧９４の印加開始時刻は第Ｎ番
目の走査線に印加されるＯＮ電圧６７の印加開始時刻と
一致している。このような駆動波形の同期のとり方をす
ると、光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブにホログ
ラムが記録されている時間は、第１２図（ｄ）に示され
るように、第Ｎ番目の走査線に印加されるＯＮ電圧６７
の印加開始時刻から第Ｎ番目の走査線に印加されるＯＦ
Ｆ電圧６６の印加開始時刻の間の極めて短い時間に限ら
れてしまい、これから得られるホログラム再生像は極め
て暗いものとなってしまう、そのときは、第２図の液晶
テレビ２６き第２のハーフミラ−Ｉ６の間に強誘電性液
晶光シャフタあるいは磁気光学光シャッタなどを配置し
、第Ｎ番目の走査線に印加されるＯＦＦ電圧６８が印加
されている任意の時刻から第Ｎ番目の走査電圧に印加さ
れるＯＮ電圧６７の印加開始時刻まで当該強誘電性液晶
光シャッタあるいは磁気光学光シャッタを光不透過状態
にし、第Ｎ番目の走査電圧に印加されるＯＮ＠Ｎ電圧６
７加開始時刻から第Ｎ番目の走査線に印加される０ＦＦ
ｉ！圧６８が印加されている任意の時刻まで当該強誘電
性液晶光シャッタあるいは磁気光学光シャフタを光透過
状態にしておき、正電圧９２の印加開始時刻を第Ｎ−１
番目の走査線に印加されるＯＮｔ圧印加開始Ｆ＃刻に一
致させ、負電圧９４の印加開始時刻は第Ｎ番目の走査線
に印加されるＯＮ電圧６７の印加開始時刻と一致させる
ことにより、明るいホログラム再生像が得られる。この
ときの書き込み光の照射強度はおよそ第１２図（Ｃ）に
示される書き込み光９６のように変化する。

第１２図（Ｃ）において、書き込み光強度が弱い状態で
は前記参照光のみが当該光書き込み型強誘電性液晶ライ
トバルブには一様な光強度分布を持った前記参照光のみ
が照射されているため、当該光書き込み型＋＊＃ｆ、を
性液晶ライトバルブに記憶されていた二次元画像情報は
一様に消去され、書き込み光強度が強い状態では上記参
照光およびコヒーレント二次元画像の両方が照射されて
いるため、当該コヒーレント二次元画像のホログラムが
当該光書き込み型強誘電性液晶ライトバルブに記録され
る。その間、当該光書き込み型強誘電性液晶ライトバル
ブの読み出し面には、第１２図（ｂ）で示される読み出
し光９５が常に照射され続けているため、前記光書き込
み型強誘電性液晶ライトバルブに記録されているコヒー
レント二次元画像のホログラムは次々と再生され続ける
。

上記実施例において、誘電体ミラー８８の可視光反射率
が充分大きく、光導電層８６に対して読み出し光の影響
が小さい場合は遮光層８７を省略することができる。

次に、第２図における１９で示される回転多面体鏡につ
いて説明する。第１３図は、本発明のホログラフィ−表
示装置に用いた回転多面体鏡の１実施例を示す平面図で
あり、１９は回転多面体鏡、１９ａは回転中心、９９は
回転軸、１００はモータ、１０１はバランス錘、１０２
は回転多面体鏡の重心、１０３はバランス錘の重心、１
０４は回転多面体鏡の基本構成単位、１０５は基本構成
単位１０４のミラー面、１０６は回転中心から最短距離
のミラー面、１０７は回転中心から最長距離のミラー面
である６回転多面体鏡１９は、回転軸９９を介してモー
タ１００に連結されており、これによって回転多面体鏡
１９は回転中心１９ａを中心として回転する。モータ１
００としてはステッピングモータや直流整流モータなど
を用いることができる。ステッピングモータを用いる場
合は、当該ステッピングモータの駆動回路を上記液晶テ
レビを駆動させるクロック信号に同期させることにより
、前記三次元画像情報の入力周期に同期させて前記回転
多面体鏡１９を回転させることができる。直流整流モー
タを用いる場合は、ロータリーエンコーダなどを用いて
当該直流整流モータの回転数を検出しながら回転数制御
することにより回転多面体腕１９を上記液晶テレビを駆
動させるクロック信号に同期させて回転させることがで
きる。当該回転多面体績１９は、三角柱形状をした回転
多面体腕の基本構成単位１０４の組合せによって構成さ
れている。当該回転多面体績の基本構成単位１０４はガ
ラスを成形加工した後ミラー面１０５および接着面を研
磨して作製するか、もしくはアルミニウムなどの金属材
料を切削加工で切り出して作製する。その後当該回転多
面体鏡の基本構成単位１０４をミラー面１０５にアルミ
ニウムや銀や誘電体多層膜ミラーを形成した後、このミ
ラー面が外面になるように接着することによって当該回
転多面体績１９を作製する。もちろん、アルミニウムな
どの光反射率の高い金属材料をダイアモンド切削加工な
どの方法を用いて削り出して直接回転多面体鏡１９を作
製してもよい。このようにして作り出された回転多面体
腕の基本構成単位１０４のミラー面１０４から回転中心
１９ａまでの距離は、各々上記入力する三次元画像情報
の２軸方向への量子化の大きさだけ異なっている。

その結果、第１３図の実施例では、回転中心１９ａから
最短距離のミラー面は１０６であり、回転中心１９ａか
ら最長距離のミラー面は１０７となっている。このよう
な組合せで上記表示する三次元画像情報を２軸方向に量
子化した数の倍の数の回転多面体腕の基本構成単位１０
４を用いて第１３図に示す回転多面体腕１９を構成する
と、この回転多面体腕の重心１０２は回転中心と一致し
なくなる。従って、このような回転多面体腕１９を高速
で回転させると回転軸９９には偏った遠心力がかかり、
回転軸９９およびモータ１００には大きな負荷が加わる
とともに、−様な回転をさせることができない、このよ
うな問題を避けるために、当該回転と一体となって回転
するバランス錘１゜１が取り付けられている。当該バラ
ンス錘の重心１０３は、回転多面体腕の重心１０２と合
成されたとき全体の重心が回転中心１９ａと一致するよ
うに設計されている。このように設計されたバランス錘
であれば、必ずしも第１３図に示すような円柱形状をし
ていなくてもよい。

このようにして作製された回転多面体腕１９は、上記第
２図に示される実施例で用いられている。

この回転多面体腕１９を用いて上記表示する三次元画像
情報を入力する場合、例えばある特定の時刻に当該三次
元画像情報を２軸方向に量子化することによって生成し
た二次元画像情報のなかで最小の２座標値を持った二次
元画像情報が、第１３図に示される回転中心から最短距
離のミラー面１０６によって第２図に示される光書き込
み型空間光変調器２０にホログラムとして記録・再生さ
れるとすれば、次々と大きな２座標値を持った前記−次
元座標情報が当該回転多面体績１９の回転によって第２
図に示される光書き込み型空間光変調器２０にホログラ
ムとして記録・再生されていき、前記三次元画像情報を
２軸方向に量子化することによって生成した二次元画像
情報のなかで最大の２座標値を持った二次元画像情報は
、第１３図に示される回転中心から最長距離のミラー面
１０７によって第２図に示される光書き込み型空間光変
調器２０にホログラムとして記録・再生される。

続いて、次々とこれよりも小さな２座標値を持った前記
二次元座標情報が当該回転多面体績１９の回転によって
第２図に示される光書き込み型空間光変調器２０にホロ
グラムとして記録・再生されていき、前記三次元画像情
報を２軸方向に量子化することによって生成した二次元
画像情報のなかで最小の２座Ｍｌ値を持った二次元画像
情報が、再び第１３図に示される回転中心から最短距離
のミラー面１０６によって第２図に示される光書き込み
型空間光変調器２０にホログラムとして記録・再生され
る。このようにして、当該回転多面体績１９が１回回転
する間に、前記表示する三次元画像情報は２座標方向に
２回走査されて表示されなければならない。従って、上
記液晶テレビ２６に送られる三次元画像情報の信号は、
前記三次元画像情報の２座標方向量子化成分の内、２の
小さなものから順に送信され２の最大値に到達した後、
２の大きなものから順に送信され２の最小値に達するよ
うに送信され、このような送信方法が繰り返されねばな
らない。このような、回転多面体績１９を用いることは
、回転多面体績１９を回転させるための機構にかける負
担を軽減させるが、前記二次元画像情報の信号を送信す
るための信号処理系に与える負担は大きくなる。

このような問題点を避けるために、第１４図に示す回転
多面体績を構成した。第１４図に示す回転多面体績が、
第１３図に示す回転多面体績と異なっている点は、回転
多面体績の基本構成単位１０４を回転中心からミラー面
までの距離が順に大きくなる（あるいは小さくなる）よ
うに隣接させて配置し、回転中心から最短距離のミラー
面１０６と回転中心から最長距離のミラー面１０７とが
隣接していることである。このような、第１４図に示す
回転多面体績１９を第２図に示す回転多面体績１９の代
わりに用いることによって、上記第２図の液晶テレビ２
６に送られる二次元画像情報の信号は、前記三次元画像
情報の２座標方向量子化成分の内、２の小さなものから
（あるいは２の大きなものから）順に送信され２の最大
値に到達した後、再び前記三次元画像情報の２座標方向
量子化成分の内、２の小さなものから（あるいは２の大
きなものから）順に送信され２の最大値に到達させる通
常の信号伝送方式を用いることができる。さらに、当該
回転多面体績１９が１回回転する間に、前記表示する三
次元画像情報は２座標方向に１回のみ走査されて表示さ
れるため、前記二次元画像情報入力のために伝送される
信号と当該回転多面体績１９の回転数の同期を取ること
が極めて容易になる。また、前記表示する三次元画像情
報を２座標軸方向に量子化する数が増えても、当該回転
多面体績のミラー面分割を３６０度全角度で行えるため
、当該回転多面体績の作製が容易になるという長所があ
る。

上記説明した回転多面体績を用いて三次元画像情報の入
力を行う場合、前記表示する三次元画像の２座標軸方向
の量子化数が増加するにつれて、当該回転多面体績の加
工・作製は困難になってくる。この様な場合は、第２図
に示す回転多面体績１９の代わりに回転円柱鏡を用いる
のが好ましい。

第３図は、光路長変換手段として回転円柱鏡を用いた場
合の本発明のホログラフィ−表示装置の１実施例の構成
図であり、第２図と第３図が異なっている点は、第２図
における回転多面体績１９の代わりに回転円柱鏡２７を
用いている点である。

第３図に用いた回転円柱鏡２７の平面図を第１５図に示
す、第１５図が第１３図と異なっている点は、第１３図
における回転多面体績１９のかわりに第１５図において
は回転円柱鏡２７が用いられている点だけである。この
場合、回転円柱鏡の基本構成単位は当該回転円柱鏡の母
線と回転中心２７ａを対向する２辺に持つ矩形平面とな
り、そのミラー面は当該回転円柱鏡の母線に一致する。

この様な回転円柱鏡を用いた場合においても、第３図の
第１の結像レンズ１７によって当該回転円柱鏡２７に照
射される光束が当該回転円柱鏡２７の曲率半径の大きさ
に比べて充分に細く絞られておれば、あるいはミラー面
が平面と見なせる（らいに当該回転円柱鏡に照射される
光束が充分に細く絞られておれば、当該回転円柱鏡２７
に照射される光束は、第２図の回転多面体績を用いた場
合と同様に反射される。しかし、第１３図に示す回転多
面体績を用いる場合同様、第１５図に示す回転円柱鏡を
用いる場合も当該回転円柱鏡２７が１回回転する間に、
上記表示する三次元画像情報は２座標方向に２回走査さ
れて表示されなければならない。従って、第３図におけ
る液晶テレビ２６に送られる二次元画像情報の信号は、
前記三次元画像情報の２座標方向量子化成分の内、２の
小さなものから順に送信され２の最大値に到達した後、
２の大きなものから順に送信され２の最小値に達するよ
うに送信され、このような送信方法が繰り返されねばな
らない。このような、回転円柱鏡２７を用いることは、
回転円柱鏡２７を回転させるための機構にかける負担を
軽減させるが、前記二次元画像情報の信号を送信するた
めの信号処理系に与える負担は大きくなる。このような
問題点は、回転多面体績の場合同様に第１６図に示され
る様な回転円柱鏡２７を用いることにより解決される。

第１６図に示される回転円柱鏡２７は、第１４図に示す
回転多面体績のミラー面の数が無限に大きくなった場合
の漸近形になっている。すなわち、第１６図で示される
回転円柱鏡のミラー面の曲線は、回転中心２７ａを原点
とし、回転中心から最短距離のミラー面１０６と回転中
心からの最長距離のミラー面１０７の境界線を原線とし
て極座標表示をした場合に、ｒを動径、θを偏角、原点
からミラー面までの最短距離をａ、原点からミラー面ま
での最長距離をｂとしたとき、ｒ−（ｂθ／２πａ）＋
ａ、（Ｑ≦θ≦２π、ｒ〉０）で表される、アルキメデ
スの螺旋の一部となる。第１６図に示されるようなミラ
ー面を加工することは極めて困難であるが、このような
回転円柱鏡２７を用いることにより、上記第２図の液晶
テレビ２６に送られる二次元画像情報の信号は、前記三
次元画像情報の２座標方向量子化成分の内、２の小さな
ものから（あるいは２の大きなものから）順に送信され
２の最大値に到達した後、再び前記三次元画像情報の２
座標方向量子化成分の内、２の小さなものから（あるい
は２の大きなものから）順に送信され２の最大値に到達
させる通常の信号伝送方式を用いることができる。さら
に、当該回転円柱鏡２７が１回回転する間に、前記表示
する三次元画像情報は２座標方向に１回のみ走査されて
表示されるため、前記二次元画像情報入力のために伝送
される信号と当該回転円柱鏡２７の回転数の同期を取る
ことが極めて容易になる。

第２図および第３図において、上記説明した回転多面体
績１９あるいは回転円柱鏡２７を用いることにより、液
晶テレビ２６により入力されたコヒーレント二次元画像
情報が光書き込み型空間光変調器２０の書き込み面に到
達するまでの光路長は、前記回転多面体績１９あるいは
回転円柱鏡２７で当該コヒーレント二次元画像情報が反
射される位置によって変化し、その結果光書き込み型空
間光変調器２０に記録されたホログラムからは、疑似的
な三次元画像が再生される。当該再生される疑似的三次
元画像は、結像レンズ２４の位置によって実像としても
虚像としても再生可能である。

すなわち、結像レンズ２４が凸レンズであり、当該疑似
的三次元画像が当該凸レンズの前焦点面よりも前記光書
き込み型空間光変調器２０よりに再生される場合は実像
として再生され、当該疑似的三次元画像が当該凸レンズ
の前焦点面と当該凸レンズとの間に再生される場合は虚
像として再生される。本発明において使用される再生用
の光ｆｓ２１は、極めて照度の大きなものを用いるのが
好ましいため、安全上、前記疑似的三次元画像の再生は
虚像として行うのが好ましい。

第３図に示した本発明のホログラフィ−表示装置におい
て、液晶テレビ２６に第１７図に示す静止二次元画像を
人力した場合に再生される疑似的三次元画像を第１８図
に示す、第１８図において、Ｚ方向は再生光の光軸方向
に一致している。また、人力された三次元画像の２座標
軸方向の量子化数は１１である。そして、再生疑似三次
元画像のＺ座標の最大値と最小値の差は、回転多面体績
あるいは回転円柱鏡における回転軸の偏心距離の２倍に
比例している。

しかしながら、第２図および第３図に示した本発明のホ
ログラフィ−装置を用いて、第１８図に示すような疑似
的三次元画像の再生を行おうとする場合は、第５図ある
いは第６図に示される画像演算処理部３５によって、あ
らかしめ液晶テレビ２６に表示される二次元画像の大き
さを補正してやらねばならない、なぜならば、第２図お
よび第３図において、液晶テレビ２６に表示された二次
元画像とそれが結像される光書き込み型空間光変調器２
０との距離は、回転多面体績１９あるいは回転円柱＠２
７の回転によって実質的に変化するために、この距離変
化に応した倍率の二次元画像が光書き込み型空間光変調
器２ｏに結像され、再生される疑似的三次元画像は第２
０図に示すように２座標軸方向に歪んだものとなるから
である。

このような入カニ次元画像の前処理に対する負担を軽減
させる方法の１実施例を第４図に示す。

第４図は、本発明のホログラフィ−表示装置の１実施例
を示す構成図であり、１工はアルゴンイオンレーザ、１
２は第１のビームエキスパンダ、１３は第１のハーフミ
ラ−１１４は第１のミラー１５は第２のミラー、１６は
第２のハーフミラ−１７は第１の結像レンズ、１８は光
ストッパ、２７は回転円柱鏡、２７ａは回転円柱鏡の回
転中心、２０は光書き込み型空間光変調器、２１はヘリ
ウムネオンレーザ、２２は第２のビームエキスパンダ、
２３は偏光ビームスプリッタ、２４は第２の結像レンズ
、２５はコンピュータ、２６は液晶テレビ、３６は第３
のビームエキスパンダである。

第４図において、アルゴンイオンレーザ１１から出射さ
れたコヒーレント光束は第１のビームエキスパンダ１２
で所要のビーム径に拡大された後、第１のハーフミラ−
１３で２光束に分岐される。

第１のハーフミラ−１３で反射された光束は第１のミラ
ー１４で反射された後液晶テレビ２６に表示された二次
元画像をコヒーレント二次元画像に変換し、そのコヒー
レント二次元画像は第２のミラー１５で反射された後第
１の結像レンズ１７で第２のハーフミラ−１６を介し、
光書き込み型空間光変調器２０の書き込み面に結像・照
射される。

一方、第１のハーフミラ−１３を透過した光束は第１の
ハーフミラ−１６をｉ３通した後、第３のビーブエキス
パンダ３６で所要のビーム径に縮小された後、回転円柱
＠２７で反射され、再び第３のビームエキスパンダ３６
で所要のビーム径に拡大され、第２のハーフミラ−１６
で反射された後、光書き込み型空間光変調器２０の書き
込み面に参照光として照射され、前記コヒーレント二次
元画像と互いに干渉しあい、その結果、光書き込み型空
間光変調器２０には前記コヒーレント二次元画像のホロ
グラムが形成される。当該参照光と前記コヒーレント画
像のなす角度は約１０度以下である。この時、光ストッ
パ１８は回転円柱鏡２７から垂直に反射した光束のみが
、光書き込み型空間光変調器２０の光書き込み面に照射
されるように、不要な光束を速量するために配されてい
る。さらに、回転円柱鏡２７の回転中心２７ａは偏心し
ており、回転中心２７ａからもっとも短いミラー面まで
の距離をａ、もっとも長いミラー面までの距離をｂとす
ると、ｂ−ａは液晶テレビ２６に表示される二次元画像
から構成される三次元画像の量子化方向の距離以上とな
っている。回転円柱鏡２７の１秒間の回転数は液晶テレ
ビ２６のフレームレートに等しい。

一方、ヘリウムネオンレーザ２１から出射したレーザ光
は、第２のビームエキスパンダ２２でビーム径を所定の
大きさに拡大された後、偏光ビームスプリンタ２３で反
射され、光書き込み型空間光変調器２０の読み出し面に
、前記参照光に対して同方向逆向きに照射され、前記光
書き込み型空間光変調器に形成されたコヒーレント二次
元画像のホログラムを再生する。このようにして再生さ
れたコヒーレント二次元画像ホログラムは偏光ビームス
ブリ７タ２３を透過した後、第２の結像レンズ２４によ
って所望の大きさに拡大再生することができる。

このように、第４図に示す本発明のホログラフィ−表示
装置が第２図および第３図に示すホログラフィ−表示装
置と異なっている点は、前記光書き込み型空間光変調器
２０にコヒーレント二次元画像のホログラムを形成する
場合に、前記コヒーレント二次元画像の光路長を変調し
ないで、前記参照光の光路長を変調する点にある。この
ように、ホログラフィ−においてはコヒーレント二次元
画像と参照先の相対的位相関係を変化させることによっ
て、実質的に第２図および第３図で示したのと同様な疑
似的三次元画像を再生することができる。ただし、この
場合に再生される疑似的三次元画像は、第２図および第
３図で再生された疑似的三次元画像に比べて、２座標の
正・負が逆になっていることに注意しなければならない
。もし、第２図および第３図で再生された疑似的三次元
画像と同じ２座標の極性を持った疑似的三次元画像を再
生したい場合は、液晶テレビ２６に送る量子化された三
次元画像の２座標軸をあらかしめ反転させてからこれを
液晶テレビ２６に送らねばならない。

このようにして、第４図に示す本発明のホログラフィ−
表示装置を用い、第１７図に示す入力像を用いて疑似的
三次元画像を再生すると、２座標軸方向に歪のない第１
８図に示すような疑似的三次元画像が得られる。

第２１図に、第１７図に示す円図形を二次元入力画像と
して用い、その半径ｒ−ｃｏｓ　　（ｚ）：（ｒは２＝
０のときの円に半径）のように２座標軸方向に変化させ
て、第４図に示す本発明のホログラフィ−表示装置を用
いて、疑似的三次元画像を再生させた例を示す、このよ
うに、本発明のホログラフィ−表示装置は、２座標方向
に形状が変化しているような三次元画像をも表示させる
ことができることは明かである。

また、物体の断層画像を次々と二次元画像として本発明
のホログラフィ−表示装置に入力して疑似的三次元画像
を再生することにより、内部構造が外部から透かして見
ることができるため、例えば、人体の三次元断層診断に
用いることによりより正確で分かりやすい医療活動が可
能となるし、例えば、構造物中の流体運動の追跡に用い
ることによりより臨場間のある研究が可能となる。

第１９図に本発明のホログラフィ−表示装置の他の１実
施例を示す。第１９図において、１０８は第１の光書き
込み型空間光変調器、１０９は第２の空間光変調器、１
１０は第３の結像レンズ、１１１はＣＲＴ、１１２は第
３のハーフミラ−である。第１９図が第４図と異なって
いる点は、二次元画像情報入力手段として液晶テレビ２
６の代わりに第１の光書き込み型空間光変調器１０８と
それへの情報アドレス手段であるＣＲＴＩ　１１および
第３の結像レンズ１１０を用いていることである。第１
９図における第１の光書き込み型空間光変調器１０８と
第２の光書き込み型空間光変調器１０９としては、第１
１図に示した光書き込み型液晶ライトバルブを用いるこ
とができる。このとき、コンピュータ２５から転送され
た二次元画像情報は、ＣＲＴＩＩＩによってインコヒー
レント二次元画像に変換され、このインコヒーレント二
次元画像は第３の結像レンズ１１０によって光書き込み
型空間光変調器１０８の書き込み面に結像・照射され当
該光書き込み型空間光変調器１０８に記憶される。当該
記憶された二次元画像は、アルゴンイオンレーザ１１か
ら出射され第１のビームエキスパンダ１２によって所要
の大きさのビーム径に変換され第１のハーフミラ−１３
によって反射されたコヒーレント光束によって読み出さ
れてコヒーレント二次元画像に変換される。その後は第
４図によって説明したのと同様にして疑似的三次元画像
が得られる。

第１９図において第１の光書き込み型空間光変調器１０
８への二次元画像情報のアドレス方法としてＣＲＴＩ　
１１と第３の結像レンズ１１０の代わりにレーザ光源と
これを集光して第１の光書き込み型空間光変調器１０８
の記録面を高速で走査する走査光学系を用いてもよいこ
とは言うまでもない。このとき、第１１図に示す光書き
込み型強誘電性液晶ライトバルブを用いれば、レーザ光
源として波長７８０　ｎｍ、出力２０ｍＷの半導体レー
ザを用い、書き込みビーム径として５μｍの記録すれば
１ピント当り数＋ｎ秒でデジタル記録することができる
ため、１００ＯＸ１００Ｏ程度の二次元画像であれば掻
めて高速フレームレートで記録することができる。

なお、第２図および第３図および第４図における回転多
面体鏡Ｉ９あるいは回転円柱鏡２７としては第１３図お
よび第１４図および第１５図および第１６図に示す回転
多面体鏡あるいは回転円柱鏡のいづれを用いてもよいこ
とは言うまでもない。

さらに、第２図および第３図および第４図におけるアル
ゴンイオンレーザ１１の代わりにヘリウムネオンレーザ
あるいはＹＡＧレーザの高次高調波あるいは半導体レー
ザなどコヒーレンス性がよく当該ホログラフィ−表示装
置で用いている光書き込み型空間光変調器２０の光導電
層８６の感度のよい光束を発生させることが可能な光源
ならばどのような光源を用いてもよいことは言うまでも
ない。

さらに、第２図および第３図および第４図における光源
２１としてはヘリウムネオンレーザの代わりにアルゴン
イオンレーザや半導体レーザや水銀ランプやキセノンラ
ンプや抵抗加熱光源を用いてもよい。ただし、光源２１
として水銀ランプやキセノンランプや抵抗加熱光源を用
いる場合は光源２１と光書き込み型空間光変調器２０と
の間のいずれかの光路上の位置に狭帯域フィルターを配
する必要がある。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のホログラフィ−表示装置
およびその駆動方式は、コヒーレント光源と干渉光学系
とからなる光学的ホログラフィ−形成手段と、上記ホロ
グラフィ−形成手段によって形成されたホログラフィ−
を記録する光書き込み型空間光変調器と、光源と読み出
し光束発生光学系と再生光の拡大結像光学系とからなる
画像情報再生手段によって上記空間光変調器に形成され
たホログラムを再生するホログラフィ−表示装置におい
て、電気的あるいは光学的にアドレス可能な画像情報入
力手段と周期的に光路長を変化させる光路長変換手段と
を前記干渉光学系内に有し、三次元画像情報記憶手段よ
り、当該三次元画像を所望の次元方向に量子化すること
により得られた一次元画像情報を、上記画像情報入力手
段へ上記光路長変換手段の光路長変化周期に同期させて
、入力する手段を有さしめることによって、疑似的三次
元画像情報を実時間で表示させることができるため、三
次元画像を用いて製品や建築物等のデザインを行う場合
に極めて大きな効果を有する。

あるいは、あらかじめメモリされた三次元画像情報を用
いて、例えば分子設計や流体構造設計を行うためのシミ
ュレーションに用いることができる。

もちろん、不特定多数のためのデモンストレーションデ
ィスプレイとしても効果を有することは言うまでもない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホログラフィ−表示装置の構成を示す
ブロック図であり、第１図（ａ）は画像情報入力手段と
光路長変換手段が並列の場合、第１図（ｂ）は画像情報
入力手段と光路長変換手段が直列の場合であり、第２図
および第３図および第４図および第１９図は本発明のホ
ログラフィ−表示装置の１実施例の構成図であり、第５
図および第６図は本発明のホログラフィ−表示装置の三
次元画像記憶手段における信号の流れの１実施例を示す
ブロック図であり、第７図は本発明のホログラフィ−表
示装置に用いた液晶テレビの１例を示す構成図であり、
第７図（ａ）は本発明のホログラフィ−表示装置に用い
た液晶テレビの回路ブロックの１例を示す構成図、第７
図（ｂ）は本発明のホログラフィ−表示装置に用いた液
晶テレビの画素部の構成の１例を示す構成図であり、第
８図は本発明のホログラフィ−表示装置に用いた液晶テ
レビの回路プロツクの１例を示す構成図であり、第８図
（ａ）は画素領域が分割されない場合、第８図（ｂ）は
画素電極が分割されている場合であり、第１０図は本発
明に用いた液晶テレビの１実施例を示す構成的分解斜視
図であり、第９図は本発明のホログラフィ−表示装置に
用いた液晶テレビの走査電圧波形図であり、第１１図は
本発明の１実施例で用いた光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトバルブの構成を示す断面図であり、第１２図は本発
明の１実施例で用いた光書き込み型強誘電性液晶ライト
バルブの光学応答特性図であり、第１３図および第１４
図は本発明のホログラフィ−表示装置に用いた回転多面
体鏡の１実施例を示す平面図であり、第１５図および第
１６図は本発明のホログラフィ−表示装置に用いた回転
円柱鏡の１実施例を示す平面図であり、第１７図は本発
明のホログラフィ−表示装置の入力像の１例であり、第
１８図は本発明のホログラフィ−表示装置の疑催的三次
元画像の１例である。ｌ・・・・・・光学的ホログラフィ−形成手段２・・・
・・・画像情報再生手段３・・・・・・コヒーレント光源４・・・・・・干渉光学系５・・・・・・光書き込み型空間光変調器６・・・・・
・画像情報入力手段７・・・・・・光路長変換手段８・・・・・・光源９・・・・・・読み出し光束発生光学系１０・・・三次
元画像記憶手段１１・・・アルゴンイオンレーザ２・・・第１のビームエキスパンダ３・・・第１のハーフミラ− ４・・・第１のミラー５・・・第２のミラー６・・・第２のハーフミラ− ７・・・第１の結像レンズ８・・・光ストッパ９・・・回転多面体績９ａ・・・回転中心０・・・光書き込み型空間光変調器１・・・ヘリウムネオンレーザ２・・・第２のビームエキスパンダ３・・・偏光ビームスプリンタ４・・・第２の結像レンズ５・・・コンピュータ６・・・液晶テレビ７・・・回転円柱鏡７ａ・・・回転中心８・・・三次元画像入力部９・・・数値化部Ｏ・・・Ｙドライバト・・画素領域２・・・トランジスタ３・・・信号線４・・・走査線５・・・画素電極６・・・ラッチ ■・・・第１番目の走査線に加わるＯＮ電圧２・・・第
１番目の走査線に加わるＯＦＦ電圧３・・・第２番目の
走査線に加わるＯＮ電圧４・・・第２番目の走査線に加
わるＯＦＦ＠ＦＦ電圧５第３番目の走査線に加わるＯＮ
！Ｎ電圧６・第３番目の走査線に加わる○ＦＦ電圧７・
・・第Ｎ番目の走査線に加わる０Ｎｉｌ圧８・・・第Ｎ
番目の走査線に加わるＯＦＦ電圧９ａ、６９ｂ・・・偏
光板０・・・ガラス担体１・・・共通電極３・・・液晶層７・・・単結晶シリコン半導体層０・・・メモリド・・２座標量子化部２・・・ｘｙ座標量子化部３・・・出力信号変換部４・・・画像情報入力手段駆動部５・・・画像演算処理部６・・・第３のビームエキスパンダ７・・・ｙ座標分割部８・・・第１のメモリ部９・・・第２のメモリ部０・・・第ｎのメモリ部１・・・第１の出力信号変換部２・・・第２の出力信号変換部３・・・第ｎの出力信号変換部４・・・第１のＹドライバ５・・・第２のＹドライバ６・・・第ｎのＹドライバ７・・・クロ７り信号８・・・液晶テレビ基板９・・・Ｘドライバ０・・・石英ガラス担体ｌａ、８１ｂ・・・透明基板３ａ、８３ｂ・・・透明電極層４ａ、８４ｂ・・・配向膜層５・・・強誘電性液晶６・・・光導電層７・・・遮光層８・・・誘電体ミラー９ａ、８９ｂ・・・無反射コーティ０・・・スペーサト・・駆動波形２・・・正電圧３・・・負電圧４・・・ゼロ電圧５・・・読み出し光６・・・書き込み光７・・・明状態８・・・暗状態９・・・回転軸００・・・モータング１０１・・・バランス錘１０２・・・回転多面体鏡の重心１０３・・・バランス錘の重心１０４・・・回転多面体鏡の基本構成単位１０５・・・
基本構成単位のミラー面１０６・・・回転中心から最短距離のミラー面１０７・
・・回転中心から最長距離のミラー面１０８・・・第１
の光書き込み型空間光変調器１０９・・・第２の光書き
込み型空間光変調器１１０・・・第３の結像レンズ１１１・・・ＣＲＴ１１２・・・第３のハーフミラ− 以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）コヒーレント光源と干渉光学系とからなる光学的
ホログラフィー形成手段と、上記ホログラフィー形成手段によって形成されたホログ
ラフィーを記録する光書き込み型空間光変調器と、光源と読み出し光束発生光学系と再生光の拡大結像光学系とからなる画像情報再生手段によって上
記空間光変調器に形成されたホログラムを再生するホロ
グラフィー表示装置において、電気的あるいは光学的に
アドレス可能な画像情報入力手段と周期的に光路長を変
化させる光路長変換手段とを前記干渉光学系内に有し、三次元画像情報記憶手段より、当該三次元画像を所望の
次元方向に量子化することにより得られた二次元画像情
報を、上記画像情報入力手段へ上記光路長変換手段の光
路長変化周期に同期させて、入力する手段を有すること
を特徴とするホログラフィー表示装置。
（２）周期的に光路長を変化させる光路長変換装置が、
画像情報入力手段に表示される二次元画像情報の大きさ
と同一スケールで前記二次元画像への量子化方向で前記
三次元画像の大きさの半分の長さだけ偏心した回転軸を
持つ回転多面体鏡あるいは回転円柱鏡とモータ等による
その回転手段とからなる請求項１記載のホログラフィー
表示装置。
（３）画像情報入力手段が、マトリックス状に単結晶薄
膜トランジスタを配して強誘電性液晶を駆動させる透過
型液晶ディスプレイである請求項１もしくは請求項２記
載のホログラフィー表示装置。
（４）画像情報入力手段がＣＲＴと結像光学系あるいは
レーザ走査装置と、光書き込み型空間光変調器とからな
る請求項１もしくは請求項２記載のホログラフィー表示
装置。
（５）光書き込み型空間光変調器が、光導電層、光反射
層、液晶配向層、光反射率と印加電圧との間に双安定メ
モリ性を有する強誘電性液晶層、電圧印加手段、透明基
板からなる光書き込み型液晶ライトバルブである請求項
１、請求項２、請求項３もしくは請求項４記載のホログ
ラフィー表示装置。
（６）結像光学系が上記画像情報入力手段と光書き込み
型空間光変調器の間の光路中に配されていることを特徴
とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４もしく
は請求項５記載のホログラフィー表示装置。
（７）ホログラフィー形成手段のコヒーレント光源が、
ヘリウムネオンレーザやアルゴンイオンレーザなどのガ
スレーザあるいは半導体レーザである請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５もしくは請求項６記
載のホログラフィー表示装置。
（８）画像情報再生手段の光源がヘリウムネオンレーザ
やアルゴンイオンレーザなどのガスレーザあるいは可視
光半導体レーザあるいは発光ダイオードあるいは水銀ラ
ンプあるいはキセノンランプあるいは抵抗加熱光源であ
る請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５
、請求項６もしくは請求項７記載のホログラフィー表示
装置。
（９）三次元物体画像を三次元ガウス座標系で表現した
場合、ｘｙ座標で表現される二次元平面でｚ軸方向に三
次元画像情報を所定の大きさに量子化してメモリ空間に
蓄積し、ｘｙ座標で表現される二次元平面の画像情報を
、周期的に光路長を変化させる光路長変換変換装置の周
期のｚ軸方向の量子化数分の１に同期させて順次画像情
報入力手段に入力させる請求項１、請求項２、請求項３
、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８
もしくは請求項９記載のホログラフィー表示装置の駆動
方式。
（１０）透過型液晶ディスプレイの表示方式として、各
表示セグメントに印加する電圧は、ｘｙ方向に順次行い
、一度オン状態になった表示セグメントは一つの画像フ
レームの表示が終了するまでオフ状態にしないで表示し
、上記画像情報オフ時が当該透過型液晶ディスプレイの
１フレーム入力終了時に同期している表示方式を用いた
ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求
項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、もし
くは請求項９記載のホログラフィー表示装置の駆動方式
。