JPH086481A - 空間光変調器を使用したホログラフィック画像発生方法及びホログラフィック画像ディスプレイシステム - Google Patents
空間光変調器を使用したホログラフィック画像発生方法及びホログラフィック画像ディスプレイシステムInfo
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- JPH086481A JPH086481A JP7073949A JP7394995A JPH086481A JP H086481 A JPH086481 A JP H086481A JP 7073949 A JP7073949 A JP 7073949A JP 7394995 A JP7394995 A JP 7394995A JP H086481 A JPH086481 A JP H086481A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 空間光変調器を有するディスプレイシステム
を使用してホログラフィック画像を表示する方法を提供
する。 【構成】 空間光変調器14はホログラムの垂直方向ス
トリップを表す画像を発生する。これらの画像は3次元
光学ユニット18により水平方向において縮小され画像
ストリップが形成される。観察者がこれらの画像ストリ
ップからなる合成ホログラムを知覚するのに充分な速さ
で走査ミラー45が画像面を横切して一連の画像ストリ
ップを走査する。
を使用してホログラフィック画像を表示する方法を提供
する。 【構成】 空間光変調器14はホログラムの垂直方向ス
トリップを表す画像を発生する。これらの画像は3次元
光学ユニット18により水平方向において縮小され画像
ストリップが形成される。観察者がこれらの画像ストリ
ップからなる合成ホログラムを知覚するのに充分な速さ
で走査ミラー45が画像面を横切して一連の画像ストリ
ップを走査する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像ディスプレイシステ
ムに関し、特に空間光変調器を使用して3次元ディスプ
レイを提供するディスプレイに関する。
ムに関し、特に空間光変調器を使用して3次元ディスプ
レイを提供するディスプレイに関する。
【0002】
【従来の技術】ホログラフィはレーザー技術の応用であ
り、3次元画像を再生するその能力がよく知られてい
る。初期のホログラフィはフィルムを使用してシーンに
入射する光の強度及び位相情報を記録することに限定さ
れていた。より詳細には、フィルムホログラムるの動作
原理は二つのコヒーレント光線、すなわち、“記録ビー
ム”、により生じる干渉パターンをフィルムが記録する
ことである。一つの記録ビームは記録すべきシーンから
散乱され一つの記録ビームは基準ビームである。フィル
ム上に記録された干渉パターンはある範囲の観点からの
シーンの見え方を符号化している。フィルムに対する基
準ビームの構成、したがって再構成する及び再構成され
たビーム、に応じてホログラムは透過型もしくは反射型
とすることができる。透過型ホログラムの場合、一つの
記録ビームを“再構成ビーム”として展開されたホログ
ラムを照光することによりホログラフィック画像の再構
成が行われる。回折により、記録された干渉パターンは
いくらかの光を再指向して他方の記録ビームのレプリカ
を形成する。このレプリカビーム、“再構成された”ビ
ーム、は元のビームと同じ位相及び強度変動でホログラ
ムから離れる。したがって、観察者にとって、再構成さ
れた波面はシーンの3次元的特徴を含む元の波面と識別
することができない。
り、3次元画像を再生するその能力がよく知られてい
る。初期のホログラフィはフィルムを使用してシーンに
入射する光の強度及び位相情報を記録することに限定さ
れていた。より詳細には、フィルムホログラムるの動作
原理は二つのコヒーレント光線、すなわち、“記録ビー
ム”、により生じる干渉パターンをフィルムが記録する
ことである。一つの記録ビームは記録すべきシーンから
散乱され一つの記録ビームは基準ビームである。フィル
ム上に記録された干渉パターンはある範囲の観点からの
シーンの見え方を符号化している。フィルムに対する基
準ビームの構成、したがって再構成する及び再構成され
たビーム、に応じてホログラムは透過型もしくは反射型
とすることができる。透過型ホログラムの場合、一つの
記録ビームを“再構成ビーム”として展開されたホログ
ラムを照光することによりホログラフィック画像の再構
成が行われる。回折により、記録された干渉パターンは
いくらかの光を再指向して他方の記録ビームのレプリカ
を形成する。このレプリカビーム、“再構成された”ビ
ーム、は元のビームと同じ位相及び強度変動でホログラ
ムから離れる。したがって、観察者にとって、再構成さ
れた波面はシーンの3次元的特徴を含む元の波面と識別
することができない。
【0003】近年、コンピュータを使用して干渉パター
ンを発生し、フィルム上にシーンを捕捉する必要が無く
なってきている。記録ビームの干渉はコンピュータ上で
シミュレートされる。次に計算された縞がフィルム上に
写真記録される。
ンを発生し、フィルム上にシーンを捕捉する必要が無く
なってきている。記録ビームの干渉はコンピュータ上で
シミュレートされる。次に計算された縞がフィルム上に
写真記録される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】写真及びコンピュータ
発生ホログラムは共に非常に高い解像度を必要とする。
一つの干渉縞から次の干渉縞までの距離Lは光の波長λ
及び波面の伝搬方向間の角度θによって決まる。数学的
に示すと次のようになる。
発生ホログラムは共に非常に高い解像度を必要とする。
一つの干渉縞から次の干渉縞までの距離Lは光の波長λ
及び波面の伝搬方向間の角度θによって決まる。数学的
に示すと次のようになる。
【数1】L=λ/2sin(θ/2) 適切な角度に対しては、この縞間隔はおよそ2μmであ
る可視光線の波長サイズに等しい。有用なホログラムを
発生するのに必要な解像度は少なくとも500線対/m
mである。フィルムの場合には、これと同等以上の解像
度が得られる微粒子フィルムを利用することができる。
コンピュータ発生ホログラムの場合には、500線対/
mmの解像度を得るのに1μmのピクセルサイズが必要
である。
る可視光線の波長サイズに等しい。有用なホログラムを
発生するのに必要な解像度は少なくとも500線対/m
mである。フィルムの場合には、これと同等以上の解像
度が得られる微粒子フィルムを利用することができる。
コンピュータ発生ホログラムの場合には、500線対/
mmの解像度を得るのに1μmのピクセルサイズが必要
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの特徴は空
間光変調器を使用してホログラフィック画像を発生する
ことである。ホログラムの縞パターンの垂直画像ストリ
ップを表す画像を発生するようにSLMがアドレスされ
る。画像は水平方向で縮小されてその水平方向サイズが
減少される。この縮小された画像ストリップは画像面上
の第1の位置に表示される。このプロセスはホログラム
のいくつかの画像ストリップに対して繰り返され、観察
者が画像ストリップの合成像であるホログラフィック画
像を画像面上で知覚するのに十分な速さで画像ストリッ
プが前記画像面を水平に横切するシリーズとして表示さ
れる。
間光変調器を使用してホログラフィック画像を発生する
ことである。ホログラムの縞パターンの垂直画像ストリ
ップを表す画像を発生するようにSLMがアドレスされ
る。画像は水平方向で縮小されてその水平方向サイズが
減少される。この縮小された画像ストリップは画像面上
の第1の位置に表示される。このプロセスはホログラム
のいくつかの画像ストリップに対して繰り返され、観察
者が画像ストリップの合成像であるホログラフィック画
像を画像面上で知覚するのに十分な速さで画像ストリッ
プが前記画像面を水平に横切するシリーズとして表示さ
れる。
【0006】本発明の技術的利点は有用なサイズ及び充
分な解像度を有するコンピュータ発生ホログラム用ディ
スプレイシステムが提供されることである。空間光変調
器が発生する画像を水平方向で縮小することにより、所
望する水平方向解像度が得られる。いくつかの水平方向
に縮小された画像を走査することにより、一連の画像か
ら合成ホログラムが合成される。SLMへホログラフィ
ックデータを与えるデータレートは既存のSLMデバイ
スの仕様以内である。
分な解像度を有するコンピュータ発生ホログラム用ディ
スプレイシステムが提供されることである。空間光変調
器が発生する画像を水平方向で縮小することにより、所
望する水平方向解像度が得られる。いくつかの水平方向
に縮小された画像を走査することにより、一連の画像か
ら合成ホログラムが合成される。SLMへホログラフィ
ックデータを与えるデータレートは既存のSLMデバイ
スの仕様以内である。
【0007】
【実施例】デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)
14を使用してホログラフィック画像を発生する投写デ
ィスプレイシステム10を図1に示す。ディスプレイ1
0は本発明によるホログラフィック光学ユニット18を
有し、それによりDMD14が発生する画像を3次元画
像として知覚することができる。より詳細には、DMD
14は記録ビームが両側から接近するように記録フィル
ム(実体もしくはシミュレート)が配置されている反射
型ホログラムを発生する。この場合、縞は記録材表面に
平行であり、反射型ホログラムが形成される。再構成ビ
ーム及び再構成されたビームはホログラムの同じ側にあ
る。
14を使用してホログラフィック画像を発生する投写デ
ィスプレイシステム10を図1に示す。ディスプレイ1
0は本発明によるホログラフィック光学ユニット18を
有し、それによりDMD14が発生する画像を3次元画
像として知覚することができる。より詳細には、DMD
14は記録ビームが両側から接近するように記録フィル
ム(実体もしくはシミュレート)が配置されている反射
型ホログラムを発生する。この場合、縞は記録材表面に
平行であり、反射型ホログラムが形成される。再構成ビ
ーム及び再構成されたビームはホログラムの同じ側にあ
る。
【0008】光源11が再構成ビームでDMD14の表
面を照光し、その反射光が再構成されたビームとなる。
光源11は代表的にはレーザー光源であり、このような
再構成に適切なコヒーレント光が供給される。後記する
ように、好ましくは光源11はパルス光源である。
面を照光し、その反射光が再構成されたビームとなる。
光源11は代表的にはレーザー光源であり、このような
再構成に適切なコヒーレント光が供給される。後記する
ように、好ましくは光源11はパルス光源である。
【0009】後記するように、DMD14はホログラム
の縞パターンを表すデータによりアドレスされる小さな
ミラーエレメントのアレイを有している。アドレスされ
た各アレイはホログラムの垂直ストリップを表してい
る。特定種別の空間光変調器を使用するディスプレイシ
ステムについて説明を行うが、フリッカーを最小限に抑
えるのに充分な速度でホログラフィックデータによりア
ドレスすることができる限り、デジタルマイクロミラー
デバイス(DMD)、及び他種のSLMを使用すること
ができる。適切な他種別のSLMの例は電気的にアドレ
スされる液晶デバイスである。
の縞パターンを表すデータによりアドレスされる小さな
ミラーエレメントのアレイを有している。アドレスされ
た各アレイはホログラムの垂直ストリップを表してい
る。特定種別の空間光変調器を使用するディスプレイシ
ステムについて説明を行うが、フリッカーを最小限に抑
えるのに充分な速度でホログラフィックデータによりア
ドレスすることができる限り、デジタルマイクロミラー
デバイス(DMD)、及び他種のSLMを使用すること
ができる。適切な他種別のSLMの例は電気的にアドレ
スされる液晶デバイスである。
【0010】DMD14から発生される各画像は光学ユ
ニット18へ通され、それは図3−図6に関して後記す
るように、画像を水平方向で縮小し垂直方向で拡大す
る。その結果“画像ストリップ”が得られ、そのピクセ
ルは水平方向で非常に小さい。ホログラムを示す実画像
として知覚される一連の隣接画像ストリップを供給する
のに充分な速さでこのようないくつかの画像ストリップ
が画像面を横切して走査される。
ニット18へ通され、それは図3−図6に関して後記す
るように、画像を水平方向で縮小し垂直方向で拡大す
る。その結果“画像ストリップ”が得られ、そのピクセ
ルは水平方向で非常に小さい。ホログラムを示す実画像
として知覚される一連の隣接画像ストリップを供給する
のに充分な速さでこのようないくつかの画像ストリップ
が画像面を横切して走査される。
【0011】DMD14の1個のミラーエレメント20
を図2に示す。代表的なDMD14は数百もしくは数千
個のこのようなミラーエレメント20のアレイを有して
いる。実施例では、アレイはロー当たり768個のミラ
ーエレメントを576ロー有している。光源11からの
光がミラーエレメント20の表面に入射すると、各ミラ
ーエレメント20が画像の1ピクセルを提供する。
を図2に示す。代表的なDMD14は数百もしくは数千
個のこのようなミラーエレメント20のアレイを有して
いる。実施例では、アレイはロー当たり768個のミラ
ーエレメントを576ロー有している。光源11からの
光がミラーエレメント20の表面に入射すると、各ミラ
ーエレメント20が画像の1ピクセルを提供する。
【0012】図1及び図2を参照して、光源11はコヒ
ーレント光によりDMD14の表面を照光する。光源1
1はDMD14へ光線を仕向ける(図示せぬ)集光レン
ズを含むことができる。各ミラーエレメント20は支柱
23に取り付けられたねじりヒンジ22により支持され
た傾斜ミラー21を有している。ミラー21はシリコン
基板上に作成されたアドレス/メモリ回路15上に配置
されている。アドレス/メモリ回路15のメモリセル内
のデータに基づいた静電力により各ミラー21はおよそ
+10゜(オン)もしくは−10゜(オフ)だけ傾斜
し、DMD14の表面に入射する光が変調される。オン
ミラー21からの反射光は光学ユニット18を通り画像
面上に画像を生成する。オフミラーからの光は光学ユニ
ット18から離れるように反射される。
ーレント光によりDMD14の表面を照光する。光源1
1はDMD14へ光線を仕向ける(図示せぬ)集光レン
ズを含むことができる。各ミラーエレメント20は支柱
23に取り付けられたねじりヒンジ22により支持され
た傾斜ミラー21を有している。ミラー21はシリコン
基板上に作成されたアドレス/メモリ回路15上に配置
されている。アドレス/メモリ回路15のメモリセル内
のデータに基づいた静電力により各ミラー21はおよそ
+10゜(オン)もしくは−10゜(オフ)だけ傾斜
し、DMD14の表面に入射する光が変調される。オン
ミラー21からの反射光は光学ユニット18を通り画像
面上に画像を生成する。オフミラーからの光は光学ユニ
ット18から離れるように反射される。
【0013】次に特に図2を参照して、各メモリセル1
5の真上に2個のアドレス電極24及び2個のランディ
ングパッド25がある。ミラー21は3状態を有してい
る。それは双安定モードで作動し、ヒンジ22周りを一
方もしくは他方の方向におよそ10゜傾斜する。第3の
状態はディスプレイの非作動時にミラー21が戻る平坦
位置である。
5の真上に2個のアドレス電極24及び2個のランディ
ングパッド25がある。ミラー21は3状態を有してい
る。それは双安定モードで作動し、ヒンジ22周りを一
方もしくは他方の方向におよそ10゜傾斜する。第3の
状態はディスプレイの非作動時にミラー21が戻る平坦
位置である。
【0014】実際上、ミラー21及びアドレス電極24
によりキャパシタが形成される。一方のアドレス電極2
4に+5V(デジタル1)が印加され、他方のアドレス
電極24に0V(デジタル0)が印加され、ミラー21
に負バイアスが印加されると、生成される静電荷により
ミラー21は+5V電極24に向かって傾斜する。アド
レス電極24の電圧によりミラー21は傾斜開始し、ラ
ンディングパッド25に突き当たるまでそれ自体のモー
メントで傾斜し続ける。
によりキャパシタが形成される。一方のアドレス電極2
4に+5V(デジタル1)が印加され、他方のアドレス
電極24に0V(デジタル0)が印加され、ミラー21
に負バイアスが印加されると、生成される静電荷により
ミラー21は+5V電極24に向かって傾斜する。アド
レス電極24の電圧によりミラー21は傾斜開始し、ラ
ンディングパッド25に突き当たるまでそれ自体のモー
メントで傾斜し続ける。
【0015】ミラー21はいずれかの方向に傾斜する
と、その状態に電気機械的にラッチされる。アドレス電
極24の状態を変えるだけではミラーは移動せず、各ミ
ラー21のバイアスを取り除けば非傾斜位置へ戻る。再
びバイアスが印加されると、ミラー21はその新しいア
ドレス状態に従って傾斜する。
と、その状態に電気機械的にラッチされる。アドレス電
極24の状態を変えるだけではミラーは移動せず、各ミ
ラー21のバイアスを取り除けば非傾斜位置へ戻る。再
びバイアスが印加されると、ミラー21はその新しいア
ドレス状態に従って傾斜する。
【0016】図2のミラーエレメント20は“ねじりビ
ーム”設計とされている。しかしながら、本発明は他の
設計のDMD設計でも有用である。例えば、カンチレバ
ー設計の場合には、ミラーは一端がヒンジにより支持さ
れ自由端はそのアドレス電極に向かって傾斜する。さま
ざまな種類のDMDの詳細は米国特許第4,956,6
19号“空間光変調器”;米国特許第5,061,04
9号“空間光変調器及び変調方法”;及び米国特許第
5,083,857号“多重レベル可変形ミラーデバイ
ス”に記載されている。これらは全てテキサスインスツ
ルメンツ社が譲り受けており、参照としてここに組み入
れられている。
ーム”設計とされている。しかしながら、本発明は他の
設計のDMD設計でも有用である。例えば、カンチレバ
ー設計の場合には、ミラーは一端がヒンジにより支持さ
れ自由端はそのアドレス電極に向かって傾斜する。さま
ざまな種類のDMDの詳細は米国特許第4,956,6
19号“空間光変調器”;米国特許第5,061,04
9号“空間光変調器及び変調方法”;及び米国特許第
5,083,857号“多重レベル可変形ミラーデバイ
ス”に記載されている。これらは全てテキサスインスツ
ルメンツ社が譲り受けており、参照としてここに組み入
れられている。
【0017】図1及び図2に示すようなDMD14はコ
ンピュータ発生ホログラムを表すデータもしくはデジタ
ル化された写真ホログラムからのデータによりアドレス
することができる。ミラーエレメント20のオンオフパ
ターンによりホログラムの縞パターンの垂直ストリップ
が再生される。実施例では、各ストリップは完全なホロ
グラムの幅の1/33である。ロー当たり768ピクセ
ルの576ローを有するDMD14の場合には、各画像
ストリップはライン当たり768x33ピクセルの57
6ラインを有するホログラムの幅の1/33である。ホ
ログラムを分割するストリップ数は所望する解像度及び
画像サイズの関数である。
ンピュータ発生ホログラムを表すデータもしくはデジタ
ル化された写真ホログラムからのデータによりアドレス
することができる。ミラーエレメント20のオンオフパ
ターンによりホログラムの縞パターンの垂直ストリップ
が再生される。実施例では、各ストリップは完全なホロ
グラムの幅の1/33である。ロー当たり768ピクセ
ルの576ローを有するDMD14の場合には、各画像
ストリップはライン当たり768x33ピクセルの57
6ラインを有するホログラムの幅の1/33である。ホ
ログラムを分割するストリップ数は所望する解像度及び
画像サイズの関数である。
【0018】リアルタイム画像を表示するデータにより
DMDをアドレスする方法の詳細は米国特許第5,07
9,544号“標準独立デジタル化ビデオシステム;米
国特許第08/147,249号(アトニードケット番
号第TI−17855号)“DMDディスプレイシステ
ム”;及び米国特許第08/146,385号(アトニ
ードケット番号第TI−17671号)“DMDディス
プレイシステム”に記載されている。これらは全てテキ
サスインスツルメンツ社が譲り受けており参照としてこ
こに組み入れられている。
DMDをアドレスする方法の詳細は米国特許第5,07
9,544号“標準独立デジタル化ビデオシステム;米
国特許第08/147,249号(アトニードケット番
号第TI−17855号)“DMDディスプレイシステ
ム”;及び米国特許第08/146,385号(アトニ
ードケット番号第TI−17671号)“DMDディス
プレイシステム”に記載されている。これらは全てテキ
サスインスツルメンツ社が譲り受けており参照としてこ
こに組み入れられている。
【0019】本発明により発生されるホログラフィック
ディスプレイの画像面を図3に示す。例として画像はお
よそ25.4mmx25.4mm(1インチx1イン
チ)とされる。ここに記載するさまざまな仕様を修正す
ることにより他のサイズの画像を生成することもでき
る。
ディスプレイの画像面を図3に示す。例として画像はお
よそ25.4mmx25.4mm(1インチx1イン
チ)とされる。ここに記載するさまざまな仕様を修正す
ることにより他のサイズの画像を生成することもでき
る。
【0020】各画像は33の垂直画像ストリップにより
構成される。後記するように、光学ユニット18はDM
D14から発生される各画像を水平方向にx1/17だ
け縮小し垂直方向にx2.59だけ拡大することにより
これらのストリップを供給する。その効果はピクセルサ
イズを水平方向で減少し垂直方向で増加することであ
る。
構成される。後記するように、光学ユニット18はDM
D14から発生される各画像を水平方向にx1/17だ
け縮小し垂直方向にx2.59だけ拡大することにより
これらのストリップを供給する。その効果はピクセルサ
イズを水平方向で減少し垂直方向で増加することであ
る。
【0021】中心間サイズが17μmである方形ピクセ
ルエレメントを有するDMD14の場合には、水平方向
の縮小により17(1/17)=1μmの所望する水平
方向ピクセルサイズが得られる。すなわち、所望するピ
クセル幅dH ’に対して“実際の”ピクセル幅dH は係
数MH だけ縮小される。数学的に表現すると次のように
なる。
ルエレメントを有するDMD14の場合には、水平方向
の縮小により17(1/17)=1μmの所望する水平
方向ピクセルサイズが得られる。すなわち、所望するピ
クセル幅dH ’に対して“実際の”ピクセル幅dH は係
数MH だけ縮小される。数学的に表現すると次のように
なる。
【数2】MH =dH ' /dH
【0022】実施例では、垂直方向ピクセル高さは所望
する画像高さによって決まる。垂直方向の拡大により垂
直方向のピクセルサイズは17(2.59)=44.0
3μmとなる。
する画像高さによって決まる。垂直方向の拡大により垂
直方向のピクセルサイズは17(2.59)=44.0
3μmとなる。
【0023】本発明の基礎となる仮説は垂直方向の解像
度が水平方向よりも遥かに粗くなることがあるというこ
とである。画像ストリップを水平方向に走査することに
より有用なサイズを有する画像が得られる。所望によ
り、画像は垂直方向に拡大することもできる。実施例で
は、垂直方向の拡大により方形画像が得られる。
度が水平方向よりも遥かに粗くなることがあるというこ
とである。画像ストリップを水平方向に走査することに
より有用なサイズを有する画像が得られる。所望によ
り、画像は垂直方向に拡大することもできる。実施例で
は、垂直方向の拡大により方形画像が得られる。
【0024】動作中に、観察者が全体画像を直ちに知覚
するのに充分な画像当たり33ストリップの速さで画像
面を横切して各画像ストリップが走査される。こうして
得られる画像は次式により求められる水平方向サイズD
H を有している。
するのに充分な画像当たり33ストリップの速さで画像
面を横切して各画像ストリップが走査される。こうして
得られる画像は次式により求められる水平方向サイズD
H を有している。
【数3】DH =mx1μm/ピクセルx33ストリップ ここに、mはライン当たりピクセル数である。ロー当た
り768ピクセルを有するDMD14の場合には、DH
=768x1x33=25,333μmとなる。画像は
次式により求められる垂直方向サイズDV を有してい
る。
り768ピクセルを有するDMD14の場合には、DH
=768x1x33=25,333μmとなる。画像は
次式により求められる垂直方向サイズDV を有してい
る。
【数4】DV =nx44.03μm/ピクセル ここに、nは画像当たりライン数である。576ローを
有するDMD14の場合には、DV =576x44.0
3=25,361.28μmとなる。これらの水平方向
及び垂直方向寸法はおよそ25.4x25.4mm(1
インチx1インチ)である。
有するDMD14の場合には、DV =576x44.0
3=25,361.28μmとなる。これらの水平方向
及び垂直方向寸法はおよそ25.4x25.4mm(1
インチx1インチ)である。
【0025】ホログラフィック光学ユニット18の一実
施例を図4−図6に示す。図4は水平方向もしくは垂直
方向に作動する一連の円柱レンズを示す斜視図である。
図5は水平方向に作動するレンズ42及び44を示し、
図6は垂直方向に作動するレンズ41及び43を示す。
図5及び図6には光路の寸法も示されている。
施例を図4−図6に示す。図4は水平方向もしくは垂直
方向に作動する一連の円柱レンズを示す斜視図である。
図5は水平方向に作動するレンズ42及び44を示し、
図6は垂直方向に作動するレンズ41及び43を示す。
図5及び図6には光路の寸法も示されている。
【0026】DMD14から反射される各画像ストリッ
プはレンズ41−44を通る光路に従う。光路に間挿さ
れた走査ミラー45はDMD14から画像面46上への
画像ストリップを水平方向に走査する。
プはレンズ41−44を通る光路に従う。光路に間挿さ
れた走査ミラー45はDMD14から画像面46上への
画像ストリップを水平方向に走査する。
【0027】図5はレンズ41−44の平面図であり、
レンズ42及び44がDMD14からの画像の幅に影響
を及ぼすことを示している。第1の水平方向縮小レンズ
はDMD14の反射面からd1の距離に配置されてい
る。第2の水平方向縮小レンズ44はDMD14から2
d1+d2の距離に配置されている。これらの距離d1
及びd2は所望する水平方向縮小率MH の関数であり、
次式に従って計算される。
レンズ42及び44がDMD14からの画像の幅に影響
を及ぼすことを示している。第1の水平方向縮小レンズ
はDMD14の反射面からd1の距離に配置されてい
る。第2の水平方向縮小レンズ44はDMD14から2
d1+d2の距離に配置されている。これらの距離d1
及びd2は所望する水平方向縮小率MH の関数であり、
次式に従って計算される。
【数5】MH =1/17=d2/d1 実施例では、d1及びd2はそれぞれ863.6及び5
0.8mmである。50.8mmという値は2インチの
ことであり、市販されているレンズにより光学ユニット
18を構成する場合には簡便なサイズである。光路の全
長を考慮して他のd1及びd2の値を使用することもで
きる。
0.8mmである。50.8mmという値は2インチの
ことであり、市販されているレンズにより光学ユニット
18を構成する場合には簡便なサイズである。光路の全
長を考慮して他のd1及びd2の値を使用することもで
きる。
【0028】図6はレンズ41−44の側面図であり、
レンズ41及び43がDMD14からの画像の高さに影
響を及ぼすことを示している。垂直方向の拡大に対して
は、DMD14の反射面からd3の距離に第1の垂直方
向拡大レンズ41が配置されている。DMD14から2
d3+d4の距離に第2の垂直方向拡大レンズ43が配
置されている。これらの距離d3及びd4は所望する垂
直方向拡大率MV の関数であり、次式に従って計算され
る。
レンズ41及び43がDMD14からの画像の高さに影
響を及ぼすことを示している。垂直方向の拡大に対して
は、DMD14の反射面からd3の距離に第1の垂直方
向拡大レンズ41が配置されている。DMD14から2
d3+d4の距離に第2の垂直方向拡大レンズ43が配
置されている。これらの距離d3及びd4は所望する垂
直方向拡大率MV の関数であり、次式に従って計算され
る。
【数6】MV =2.59/1=d3/d4 実施例では、d3及びd4はそれぞれ254.0及び6
59.9mmである。254.0mmという値は10イ
ンチのことであり、市販のレンズにより光学ユニット1
8を構成する場合に簡便なもう一つのサイズである。2
d1+2d2=2d3+2d4という制約の元で他のd
3及びd4の値を使用することもできる。
59.9mmである。254.0mmという値は10イ
ンチのことであり、市販のレンズにより光学ユニット1
8を構成する場合に簡便なもう一つのサイズである。2
d1+2d2=2d3+2d4という制約の元で他のd
3及びd4の値を使用することもできる。
【0029】レンズ43及び44間の水平フーリエ画像
面に走査ミラー45が配置されている。走査ミラー45
は光学ユニット18の光路の別の位置に配置することも
できるが、光路終端近くに配置すると所要走査範囲が縮
減される。
面に走査ミラー45が配置されている。走査ミラー45
は光学ユニット18の光路の別の位置に配置することも
できるが、光路終端近くに配置すると所要走査範囲が縮
減される。
【0030】図4−図6には2個一組のレンズによる縮
小及び2個一組のレンズによる拡大が示されているが、
他の構成も可能である。例えば、縮小や拡大に1個のレ
ンズしか使用しないこともできる。多数のレンズを使用
する利点は光が一層集中して収差が最小限に抑えられる
ことである。
小及び2個一組のレンズによる拡大が示されているが、
他の構成も可能である。例えば、縮小や拡大に1個のレ
ンズしか使用しないこともできる。多数のレンズを使用
する利点は光が一層集中して収差が最小限に抑えられる
ことである。
【0031】動作に関して、DMD14は毎1/60秒
期間中に新しい画像を33回表示して、リアルタイムデ
ィスプレイを提供する。そのためには各画像ストリップ
のデータを505μS以内にDMD14へロードする必
要がある。
期間中に新しい画像を33回表示して、リアルタイムデ
ィスプレイを提供する。そのためには各画像ストリップ
のデータを505μS以内にDMD14へロードする必
要がある。
【0032】DMD14は完全な25.4mm幅の画像
(33画像ストリップ)を1/60秒で供給するため、
走査活動の速度は次のようになる。
(33画像ストリップ)を1/60秒で供給するため、
走査活動の速度は次のようになる。
【数7】25.4mm/1/60秒=1524mm/秒 各画像ストリップを表示されるままに凍結するために、
光源11はデータのローディングと同期して505μS
毎にストローブされる。画像が1ピクセル幅(1μm)
以上ぶれるのを回避するために、光源11からのパルス
光のパルス幅は下記の値よりも短くされる。
光源11はデータのローディングと同期して505μS
毎にストローブされる。画像が1ピクセル幅(1μm)
以上ぶれるのを回避するために、光源11からのパルス
光のパルス幅は下記の値よりも短くされる。
【数8】1μm/毎秒1524mm=0.66μS
【0033】明示されてはいないが、カラー画像には各
々が異なる色の光源11により照光され光学ユニット1
8のあるそれ自体の光路を有する3個一組のDMD14
を設けることができる。各光学ユニット18からの出力
は観察者がカラーの合成ホログラムを知覚するように揃
えられる。また、図1に示すシステムはカラーホイール
や一連のカラー光源11からのパルス光と共に使用し
て、さまざまなカラー画像を目で統合するのに充分な速
さで逐次供給することができる。
々が異なる色の光源11により照光され光学ユニット1
8のあるそれ自体の光路を有する3個一組のDMD14
を設けることができる。各光学ユニット18からの出力
は観察者がカラーの合成ホログラムを知覚するように揃
えられる。また、図1に示すシステムはカラーホイール
や一連のカラー光源11からのパルス光と共に使用し
て、さまざまなカラー画像を目で統合するのに充分な速
さで逐次供給することができる。
【0034】実施例を参照して本発明を説明してきた
が、本明細書は制約的意味合いを有するものではない。
当業者ならば開示された実施例のさまざまな修正や他の
実施例が自明であると思われる。本発明の真の範囲に入
る修正は全て特許請求の範囲に入るものとする。以上の
説明に関して更に以下の項を開示する。
が、本明細書は制約的意味合いを有するものではない。
当業者ならば開示された実施例のさまざまな修正や他の
実施例が自明であると思われる。本発明の真の範囲に入
る修正は全て特許請求の範囲に入るものとする。以上の
説明に関して更に以下の項を開示する。
【0035】(1).空間光変調器を使用したホログラ
フィック画像発生方法であって、該方法は、ホログラム
の縞パターンの垂直画像ストリップを表す画像を前記空
間光変調器上に発生するステップと、前記画像を水平方
向において縮小して前記画像ストリップの水平方向サイ
ズを減少するステップと、前記画像ストリップを画像面
上の第1の位置に表示するステップと、前記発生、縮
小、及び表示ステップをいくつかの画像ストリップに対
して繰り返すステップであって、前記表示ステップは前
記画像ストリップを前記画像面を横切する水平方向のシ
リーズとして表示することにより実施され、前記繰り返
しステップは観察者が前記画像ストリップの合成像であ
る画像を前記画像面上で読み取るのに十分な速さで実施
される前記繰り返しステップと、からなるホログラフィ
ック画像発生方法。
フィック画像発生方法であって、該方法は、ホログラム
の縞パターンの垂直画像ストリップを表す画像を前記空
間光変調器上に発生するステップと、前記画像を水平方
向において縮小して前記画像ストリップの水平方向サイ
ズを減少するステップと、前記画像ストリップを画像面
上の第1の位置に表示するステップと、前記発生、縮
小、及び表示ステップをいくつかの画像ストリップに対
して繰り返すステップであって、前記表示ステップは前
記画像ストリップを前記画像面を横切する水平方向のシ
リーズとして表示することにより実施され、前記繰り返
しステップは観察者が前記画像ストリップの合成像であ
る画像を前記画像面上で読み取るのに十分な速さで実施
される前記繰り返しステップと、からなるホログラフィ
ック画像発生方法。
【0036】(2).第1項記載の方法であって、更に
前記画像ストリップを垂直方向で拡大するステップ、か
らなるホログラフィック画像発生方法。
前記画像ストリップを垂直方向で拡大するステップ、か
らなるホログラフィック画像発生方法。
【0037】(3).第1項記載の方法であって、前記
繰り返しステップが走査ミラーにより行われるホログラ
フィック画像発生方法。
繰り返しステップが走査ミラーにより行われるホログラ
フィック画像発生方法。
【0038】(4).第1項記載の方法であって、前記
繰り返しステップがリアルタイム表示速度で行われるホ
ログラフィック画像発生方法。
繰り返しステップがリアルタイム表示速度で行われるホ
ログラフィック画像発生方法。
【0039】(5).第1項記載の方法であって、前記
空間光変調器が入射光を反射し、更に実質的にコヒーレ
ントな光源により前記空間光変調器を照光するステッ
プ、からなるホログラフィック画像発生方法。
空間光変調器が入射光を反射し、更に実質的にコヒーレ
ントな光源により前記空間光変調器を照光するステッ
プ、からなるホログラフィック画像発生方法。
【0040】(6).第5項記載の方法であって、前記
照光ステップはパルス光源により行われるホログラフィ
ック画像発生方法。
照光ステップはパルス光源により行われるホログラフィ
ック画像発生方法。
【0041】(7).ホログラフィック画像のディスプ
レイシステムであって、該システムは、ホログラムの垂
直画像ストリップを表す画像を発生する空間光変調器
と、前記画像ストリップを水平方向で縮小する一組の縮
小レンズと、前記画像ストリップを画像面上の隣接位置
へ向ける走査ミラーと、を具備するディスプレイシステ
ム。
レイシステムであって、該システムは、ホログラムの垂
直画像ストリップを表す画像を発生する空間光変調器
と、前記画像ストリップを水平方向で縮小する一組の縮
小レンズと、前記画像ストリップを画像面上の隣接位置
へ向ける走査ミラーと、を具備するディスプレイシステ
ム。
【0042】(8).第7項記載のシステムであって、
更に前記画像を垂直方向で拡大する一組の拡大レンズを
具備する、ディスプレイシステム。
更に前記画像を垂直方向で拡大する一組の拡大レンズを
具備する、ディスプレイシステム。
【0043】(9).第7項記載のシステムであって、
前記走査ミラーが前記一組の縮小レンズと前記画像面と
の間に配置されている、ディスプレイシステム。
前記走査ミラーが前記一組の縮小レンズと前記画像面と
の間に配置されている、ディスプレイシステム。
【0044】(10).第7項記載のシステムであっ
て、前記一組の縮小レンズが多数のレンズにより構成さ
れる、ディスプレイシステム。
て、前記一組の縮小レンズが多数のレンズにより構成さ
れる、ディスプレイシステム。
【0045】(11).第7項記載のシステムであっ
て、前記一組の縮小レンズが1個のレンズにより構成さ
れる、ディスプレイシステム。
て、前記一組の縮小レンズが1個のレンズにより構成さ
れる、ディスプレイシステム。
【0046】(12).第7項記載のシステムであっ
て、前記空間光変調器がデジタルマイクロミラーデバイ
スである、ディスプレイシステム。
て、前記空間光変調器がデジタルマイクロミラーデバイ
スである、ディスプレイシステム。
【0047】(13).第7項記載のシステムであっ
て、前記空間光変調器が液晶デバイスである、ディスプ
レイシステム。
て、前記空間光変調器が液晶デバイスである、ディスプ
レイシステム。
【0048】(14).第7項記載のシステムであっ
て、前記空間光変調器が入射光を反射し、更に実質的に
コヒーレントな光を供給する前記入射光の光源を具備す
る、ディスプレイシステム。
て、前記空間光変調器が入射光を反射し、更に実質的に
コヒーレントな光を供給する前記入射光の光源を具備す
る、ディスプレイシステム。
【0049】(15).第14項記載のシステムであっ
て、前記光源がパルス光源である、ディスプレイシステ
ム。
て、前記光源がパルス光源である、ディスプレイシステ
ム。
【0050】(16).第7項記載のシステムであっ
て、更に前記画像ストリップを濾波するカラーホイール
を具備する、ディスプレイシステム。
て、更に前記画像ストリップを濾波するカラーホイール
を具備する、ディスプレイシステム。
【0051】(17).第7項記載のシステムであっ
て、更に付加空間光変調器、縮小レンズ、及び走査ミラ
ーを具備し、各々が前記画像ストリップの異なる色を提
供する、ディスプレイシステム。
て、更に付加空間光変調器、縮小レンズ、及び走査ミラ
ーを具備し、各々が前記画像ストリップの異なる色を提
供する、ディスプレイシステム。
【0052】(18).空間光変調器を有するディスプ
レイシステムを使用してホログラフィック画像を表示す
る方法。空間光変調器はホログラムの垂直方向ストリッ
プを表す画像を発生する。これらの画像は3次元光学ユ
ニットにより水平方向において縮小され画像ストリップ
が形成される。観察者がこれらの画像ストリップからな
る合成ホログラムを知覚するのに充分な速さで走査ミラ
ーが画像面を横切して一連の画像ストリップを走査す
る。
レイシステムを使用してホログラフィック画像を表示す
る方法。空間光変調器はホログラムの垂直方向ストリッ
プを表す画像を発生する。これらの画像は3次元光学ユ
ニットにより水平方向において縮小され画像ストリップ
が形成される。観察者がこれらの画像ストリップからな
る合成ホログラムを知覚するのに充分な速さで走査ミラ
ーが画像面を横切して一連の画像ストリップを走査す
る。
【図1】デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を
使用してホログラフィック画像を発生するディスプレイ
システム、及び画像をホログラフィックディスプレイへ
処理するホログラフィック光学ユニットを示す図。
使用してホログラフィック画像を発生するディスプレイ
システム、及び画像をホログラフィックディスプレイへ
処理するホログラフィック光学ユニットを示す図。
【図2】図1のDMDの1個のミラーエレメントを示す
図。
図。
【図3】画像面を横切してDMDからいくつかの画像ス
トリップを走査することにより合成ホログラフィック画
像を同期化する方法を示す図。
トリップを走査することにより合成ホログラフィック画
像を同期化する方法を示す図。
【図4】図1のホログラフィック光学ユニットの実施例
を示す図。
を示す図。
【図5】図4の光学ユニットの平面図。
【図6】図4の光学ユニットの側面図。
10 投写ディスプレイシステム 11 光源 14 デジタルマイクロミラーデバイス 15 アドレス/メモリ回路 18 光学ユニット 20 ミラーエレメント 21 傾斜ミラー 22 ねじりヒンジ 23 支柱 24 アドレス電極 25 ランディングパッド 41,42,43,44 円柱レンズ 45 走査ミラー 46 画像面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド エィチ.レスター アメリカ合衆国テキサス州ダラス,デロー チ アベニュー 7027
Claims (2)
- 【請求項1】 空間光変調器を使用したホログラフィッ
ク画像発生方法であって、該方法は、ホログラムの縞パ
ターンの垂直画像ストリップを表す画像を前記空間光変
調器上に発生するステップと、前記画像を水平方向にお
いて縮小して前記画像ストリップの水平−方向サイズを
減少するステップと、前記画像ストリップを画像面上の
第1の位置に表示するステップと、前記発生、縮小、及
び表示ステップをいくつかの画像ストリップに対して繰
り返すステップであって、前記表示ステップは前記画像
ストリップを前記画像面を横切する水平方向のシリーズ
として表示することにより実施され、前記繰り返しステ
ップは観察者が前記画像ストリップの合成像である画像
を前記画像面上で読み取るのに十分な速い速度で実施さ
れる前記繰り返しステップと、からなるホログラフィッ
ク画像発生方法。 - 【請求項2】 ホログラフィック画像のディスプレイシ
ステムであって、該システムは、ホログラムの垂直方向
画像ストリップを表す画像を発生する空間光変調器と、
前記画像ストリップを水平方向で縮小する一組の縮小レ
ンズと、前記画像ストリップを画像面上の隣接位置へ向
ける走査ミラーと、を具備するディスプレイシステム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US22163694A | 1994-03-31 | 1994-03-31 | |
US221636 | 1994-03-31 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH086481A true JPH086481A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=22828653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7073949A Pending JPH086481A (ja) | 1994-03-31 | 1995-03-30 | 空間光変調器を使用したホログラフィック画像発生方法及びホログラフィック画像ディスプレイシステム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5652666A (ja) |
JP (1) | JPH086481A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003501689A (ja) * | 1999-06-09 | 2003-01-14 | ホログラフィック イメイジング エルエルシー | ホログラフィックディスプレイ |
JP2009524096A (ja) * | 2006-01-20 | 2009-06-25 | シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム | 再構成空間拡大用ホログラフィック投影装置 |
JP2009537853A (ja) * | 2006-05-19 | 2009-10-29 | シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム | シーンの再構成のためのホログラフィ投影装置 |
US7614748B2 (en) | 2004-10-25 | 2009-11-10 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Systems and methods for displaying three-dimensional images |
JP2010008822A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | ホログラム表示装置 |
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