三次元图像显示装置及三次元图像显示方法

摘要

本发明系关于具备即使是利用低解析度之空间光调变元件之情形也能鲜明地显示三次元彩色图像之构造之小型且价廉之三次元图像显示装置等。该三次元图像显示装置具备照明光源部、透射型空间光调变元件、透镜、及遮蔽(mask)。照明光源部具有输出波长(红、绿、蓝)之照明光成分之三个点光源。输出最短波长之蓝色照明光成分之点光源系位在照明光学系之光轴上之位置B(0,0)，输出红色照明光成分之点光源系位在位置R(xr,0)，而输出绿色照明光成分之点光源系位在位置G(xg,0)。遮蔽之开口部系设在三个波长之再生光成分各自之0阶绕射波被透镜行波面转换后相互重叠之领域。藉照明光学系设定三个波长之照明光成分各自入射空间光调变元件之入射方位以达成前述情况。

主权项

1.一种三次元图像显示装置,其系将多数波长之照 明光成分射入全息图,使自该全息图产生多数波长 之再生光成分,然后藉这些再生光成分显示三次元 图像,具备: 空间光调变元件,其具有呈示与前述多数波长各个 有关联之全息图之离散的像素构造, 照明光学系,将前述多数波长之照明光成分各个作 成平行平面波,然后以互异之入射方位射入前述空 间光调变元件, 再生像转换光学系,对自呈示于前述空间光调变元 件之全息图产生之前述多数波长之再生像之各个 行波面转换而予以虚像化或实像化,及 具有开口部之遮蔽,设置在前述再生像转换光学系 之焦点面上, 藉前述照明光学系设定射入前述空间光调变元件 之前述多数波长之照明光成分各个之入射方位俾 使前述多数波长之再生光成分各个之某一阶次之 绕射波被前述再生像转换光学系行波面转换后在 前述开口部上相互重叠。 2.如申请专利范围第1项之三次元图像显示装置,其 中, 前述照明光学系含有输出波长各不同之多数单色 光源,分别设置在前述多数单色光源附近之多数针 孔,及对自前述多数单色光源各别射出并通过前述 针孔之光予以准直之准直光学系。 3.如申请专利范围第1项之三次元图像显示装置,其 中, 前述照明光学系包含对前述多数波长之各个光成 分,具有相同之焦点距离之色像差补正透镜。 4.如申请专利范围第1项之三次元图像显示装置,其 中, 前述再生像转换光学系包含具有对前述多数波长 之各个光成分,而有相同焦点距离之色像差补正透 镜。 5.如申请专利范围第1项之三次元图像显示装置,其 中, 藉前述照明光学系设定射入前述空间光调变元件 之前述多数波长之照明光成分各个之入射方位,使 前述多数波长之再生光成分各个之0阶绕射波被前 述再生像转换光学系行波面转换后,在前述开口部 上相互重叠。 6.如申请专利范围第1项之三次元图像显示装置,其 中, 除了前述多数波长中某一特定波长之照明光成分 系垂直地射入前述空间光调变元件外,另藉前述照 明光学系设定射入前述空间光调变元件之前述多 数波长之照明光成分各个之入射方位,使前述特定 波长之再生光成分之0阶绕射波和其它波长之再生 光成分之高阶绕射波被前述再生像转换光学系行 波面转换后在前述开口部上相互重叠。 7.如申请专利范围第6项之三次元图像显示装置,其 中, 设前述空间光调变元件之像素间距为P,前述再生 像转换光学系之焦点距离为f,前述多数波长中最 短波长1之再生光成分之绕射波之阶次为n1,其它 波长i之再生光成分之绕射波之阶次为ni时射入 前述空间光调变元件之波长i之照明光成分之入 射角i以下式表示, i=sin-1{(n11-nii)/P} 又,前述开口部系为各边之长度在1f/P以下之矩 形形状。 8.如申请专利范围第1项之三次元图像显示装置,其 中, 前述空间光调变元件具有在与前述照明光成分射 入之侧相反之侧分别射出再生光成分之透射型构 造。 9.如申请专利范围第1项之三次元图像显示装置,其 中, 前述空间光调变元件具有在与前述照明光成分射 入侧相同之侧分别射出再生光成分之反射型构造, 又 前述照明光学系和前述再生像转换光学系系共用 光部品之一部分。 10.如申请专利范围第1项之三次元图像显示装置, 其中, 在前述空间光调变元件上,每个像素皆有装载微透 镜。 11.一种三次元图像显示方法,藉由将多数波长之照 明光成分射入全息图,自该全息图产生该多数波长 之再生光成分,然后藉再生光成分显示三次元图像 ,包含: 空间光调变元件,具有准备用于呈示与前述多数波 长之各个有关联之全息图之离散的像素构造, 藉照明光学系将前述多数波长之照明光成分各个 作成平行平面波后,另藉该照明光学系以互异之入 射方位射入前述空间光调变元件, 对自呈示于前述空间光调变元件上之全息图产生 之前述多数波长之各个再生像,藉再生像转换光学 系行波面转换而行予以虚像化或实像化, 在前述再生像转换光学系之焦点面上配置具有开 口部之遮蔽,及 藉前述照明光学系,设定射入前述空间光调变元件 之前述多数波长之各个照明光成分的入射方位,使 前述多数波长之再生光各个成分之某一阶次之绕 射波,藉前述再生像转换光学系行波面转换后,在 前述开口部上互相重叠。 12.如申请专利范围第11项之三次元图像显示方法, 其中, 前述照明光学系包含各个输出波长不同之多数单 色光源,分别设在前述多数单色光源附近之多数针 孔,及对前述多数单色光源分别射出并通过前述针 孔之光予以准直之准直光学系。 13.如申请专利范围第11项之三次元图像显示方法, 其中, 前述照明光学系包含对前述多数波长之光成分具 有相同焦点距离之色像差补正透镜。 14.如申请专利范围第11项之三次元图像显示方法, 其中, 前述再生像转换光学系包含对前述多数波长之光 成分具有相同焦点距离之色像差补正透镜。 15.如申请专利范围第11项之三次元图像显示方法, 其中, 藉前述照明光学系,设定射入前述空间光调变元件 之前述多数波长之照明光各个成分之入射方位,使 前述多数波长之再生光各个成分之0阶绕射波藉前 述再生像转换光学系行波面转换后,在前述开口部 上互相重叠。 16.如申请专利范围第11项之三次元图像显示方法, 其中, 除了前述多数波长中某特定波长之照明光成分垂 直地射入前述空间光调变元件之同时,另藉前述照 明光学系,设定射入前述空间光调变元件之前述多 数波长之照明光各个成分之入射方位,使前述特波 长之再生光成分之0阶绕射波和其它波长之再生光 成分之高阶绕射波,藉前述再生像转换光学系行波 面转换后在前述开口部上相互重叠。 17.如申请专利范围第16项之三次元图像显示方法, 其中, 设前述空间光调变元件之像素间距为P,前述再生 像转换光学系之焦点距离为f,前述多数波长中最 短波长1之再生光成分之绕射波之阶次为n1,其它 波长i之再生光成分之绕射波之阶次为ni时,射入 前述空间光调变元件之波长i之照明光成分之入 射角i以下式表示, i=sin-1{(n11-nii)/P} 又,前述开口部系为各边之长度在1f/P以下之矩 形形状。 18.如申请专利范围第11项之三次元图像显示方法, 其中, 前述空间光调变元件具有在与前述照明光成分射 入之侧相反之侧射出再生光成分之透射型构造。 19.如申请专利范围第11项之三次元图像显示方法, 其中, 前述空间光调变元件具有在与前述照明光成分射 入侧相同之侧射出再生光成分之反射型构造,又 前述照明光学系和前述再生像转换光学系共用光 部品之一部分。 20.如申请专利范围第11项之三次元图像显示方法, 其中, 在前述空间光调变元件上,每个像素皆装载微透镜 。 图式简单说明: 第1图为示出本发明有关之三次元图像显示装置之 第1实施例之组成图; 第2图为用于说明第1实施例有关之三次元图像显 示装置之照明光学系及空间光调变元件之图; 第3图为用于说明第1实施例有关之三次元图像显 示装置之照明光学系之图; 第4图为用于说明第1实施例有关之三次元图像显 示装置,在蓝色之照明光成分垂直地射入空间光调 变元件时三次元图像之一个亮点之显示动作之图; 第5图为用于说明第1实施例有关之三次元图像显 示装置,在蓝色之照明光成分垂直地射入空间光调 变元件时呈示于空间光调变元件上之全息图之图; 第6图为用于说明第1实施例有关之三次元图像显 示装置,在照明光成分斜斜地射入空间光调变元件 时三次元图像之一个亮点之显示动作之图; 第7及第8图为用于说明藉第1全息图作成方法作成 之全息图; 第9图为第7图所示之全息图呈示于空间光调变元 件之情形,用于说明照明光成分斜斜地射入空间光 调变元件时三次元图像之一个亮点之显示动作之 图; 第10图为用于说明第2全息图作成方法之图; 第11图为示出理想情形之三波长之点光源各个之 配置之图; 第12图为示出在理想情形下,于遮蔽位置上之红色 再生光成分之0阶绕射波之波面转换领域之图; 第13图为示出在理想情形下,于遮蔽位置上之绿色 再生光成分之0阶绕射波之波面转换领域之图; 第14图为示出在理想情形下,于遮蔽位置上之蓝色 再生光成分之0阶绕射波之波面转换领域之图; 第15图为示出在理想情形下,于遮蔽位置上之红色 、绿色及蓝色之再生光成分各个之0阶绕射波之波 面转换领域之图; 第16图为示出第1实施例有关之三次元图像显示装 置之照明光源部10之三个点光源各个之配置之图; 第17图为示出在第1实施例有关之三次元图像显示 装置之遮蔽配置位置上之红色再生光成分之0阶绕 射波之波面转换领域之图; 第18图为示出在第1实施例有关之三次元图像显示 装置之遮蔽配置位置上之绿色再生光成分之0阶绕 射波之波面转换领域之图; 第19图为示出在第1实施例有关之三次元图像显示 装置之遮蔽配置位置上之红色、绿色及蓝色各个 之再生光成分之0阶绕射波之波面转换领域之图; 第20图为第1实施例有关之三次元图像显示装置之 变更例A,示出在照明光源部上之三个点光源各个 之配置之图; 第21图为第1实施例有关之三次元图像显示装置之 变更例A,示出在遮蔽配置位置上之红色再生光成 分之0阶绕射波之波面转换领域之图; 第22图为第1实施例有关之三次元图像显示装置之 变更例A,示出在遮蔽配置位置上之绿色再生光成 分之0阶绕射波之波面转换领域之图; 第23图为第1实施例有关之三次元图像显示装置之 变更例A,示出在遮蔽配置位置上之红色、绿色及 蓝色各个之再生光成分之0阶绕射波之波面转换领 域之图; 第24图为第1实施例有关之三次元图像显示装置之 变更例B,示出照明光源部上三个点光源各个之配 置之图; 第25图为第1实施例有关之三次元图像显示装置之 变更例B,示出在遮蔽配置位置上之绿色再生光成 分之0阶绕射波之波面转换领域之图; 第26图为第1实施例有关之三次元图像显示装置之 变更例B,示出在遮蔽配置位置上之红色、绿色及 蓝色各个之再生光成分之0阶绕射波之波面转换领 域之图; 第27图为示出本发明有关之三次元图像显示装置 之第2实施例之组成图; 第28图为示出本发明有关之三次元图像显示装置 之第3实施例之组成图; 第29图为示出在第3实施例有关之三次元图像显示 装置之遮蔽配置位置上之红色、绿色及蓝色各个 之再生光成分之0阶绕射波之波面转换领域之图; 第30图为示出本发明有关之三次元图像显示装置 之第4实施例之组成图; 第31图及第32图为示出在第4实施例有关之三次元 图像显示装置之遮蔽配置位置上之红色、绿色及 蓝色各个之再生光成分之各0阶绕射波之波面转换 领域之图; 第33图为用于说明第4实施例有关之三次元图像显 示装置之空间光调变元件及波面转换光学系之图; 第34图为用于说明第4实施例有关之三次元图像显 示装置之空间光调变元件照明光成分之入射角和 再生光成分之出射角之关系之图; 第35图为示出本发明有关之三次元图像显示装置 之第5实施例之组成图;及 第36图为示出本发明有关之三次元图像显示装置 之第6实施例之组成图。