CN114594614A - 立体像显示装置以及立体像显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供立体像显示装置以及立体像显示方法。本发明的立体显示装置具有：显示器，其在分割出的各区段中显示具有多个微小图像的小图像；快门面板，其配置在显示器的前表面并且具有第1机械快门，该第1机械快门以微小图像为单位排列配置，并以微小图像为单位进行打开及关闭，将各区段按照每个小图像进行时间分割；以及成像面板，在该成像面板上排列配置有成像单元，该成像单元使在第1机械快门打开时通过的来自各小图像的光成像，各小图像形成要显示的立体像的一部分，针对每个小图像具有成像单元，各小图像由分散配置的多个微小图像构成，各成像单元位于通过所对应的小图像的中心区域的轴上。

Description

立体像显示装置以及立体像显示方法

本申请是基于发明名称为“立体像显示装置以及立体像显示方法”，申请日为2019年12月10日，申请号为201980016080.0(国际申请号为PCT/JP2019/048222)的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及立体像显示装置以及立体像显示方法，能够在不使用特殊的眼镜的情况下，以与日常生活同样的感觉来观看高清晰度的立体像(也包括二维像)。

背景技术

以往，在各种立体像显示方法中，理想的立体像的显示方法是使用记录了对象物的光学空间像的数据(图像)在空间中形成立体像的空间像再现方式。

这里，对空间像再现方式的原理进行说明。如图10所示，在三维物体(对象物)50的前方隔开规定的间隔配置遮光板51。在该遮光板51上形成有多个(这里是3个)针孔52a～52c。并且，在遮光板51的更前方与遮光板51平行地配置有例如感光膜53。在三维物体50的表面上存在射出(反射)光的无数个物点，但在此着眼于3个物点54～56。利用从各物点54～56向各个方向射出的无数个光线中的通过针孔52a的各1条光线54a、55a、56a，在感光膜53上形成由微小图像57a、58a、59a构成的小图像60a。同样，利用从各物点54～56向各个方向射出的无数个光线中的通过针孔52b的各1条光线54b、55b、56b，在感光膜53上形成由微小图像57b、58b、59b构成的小图像60b，利用通过针孔52c的各1条光线54c、55c、56c，在感光膜53上形成由微小图像57c、58c、59c构成的小图像60c。然后，将感光膜53置换为显示器(图像显示面板)，与形成小图像60a～60c时相反，使来自各小图像60a～60c的光通过针孔52a～52c而成像，由此，能够在存在三维物体50的位置处形成(再现)立体像。此时，当观察者从图10中的箭头a的方向观察立体像时，由于凹凸与三维物体50相反，因此在显示器上显示各小图像时需要以正确地表现立体像的凹凸的方式进行图像处理。并且，如果针孔的间距宽，则小图像变得稀疏，再现的立体像的分辨率和明亮度也降低。因此，为了形成高清晰度且鲜明的立体像，需要纵横地配置多个针孔，需要高密度且均匀地配置与各针孔对应的小图像。但是，当针孔的间距过窄时，由于相邻的小图像的显示区域重合，因此在显示小图像时需要花费工夫。

作为采用该空间像再现方式以宽的视场角显示鲜明的立体像的方法，例如，在专利文献1中提出了如下的立体像显示方法：设置具有多个微小透光部的显示控制面板并在其背后配置图像显示面板组，该图像显示面板组具有显示从各个微小透光部的位置看到的对象物的多个小图像的多个图像显示面板，从而能够使微小透光部以较高的速度依次选择性地透光，与此同时，在与能够透光的微小透光部对应的图像显示面板上的位置显示小图像。并且，例如，在专利文献2中提出了一种三维立体图像显示装置，该三维立体图像显示装置具有：多个图像再现面板，它们分别在非重叠状态下同时排列显示作为立体像的基础的多个小图像，并且分别显示从实质上稍微不同的位置观看对象物而得的多个组图像；图像显示面板，其以时分方式依次显示多个图像再现面板所分别显示的组图像；以及显示控制面板，其配置在图像显示面板的前侧，具有以时分方式与图像显示面板所显示的组图像的各小图像同步地进行开闭的多个组微小透光部，组微小透光部具有针孔状或缝状的多个微小透光部。

但是，在专利文献1所记载的立体图像显示方法中，为了形成高清晰度的立体像，需要在眼睛的余像保持时间内显示多个小图像。也就是说，必须在短时间内切换在图像显示面板上显示的小图像，但图像显示面板的图像显示切换速度存在制约。因此，在显示控制面板的背后配置有具有多个图像显示面板的图像显示面板组，预先从分别显示小图像的图像显示面板中选择显示着与显示控制面板的微小透光部对应的小图像的图像显示面板。并且，在专利文献2所记载的三维立体图像显示装置中，将分别显示组图像的多个图像再现面板配置在图像显示面板的背面侧的同一平面上，在其前后设置放大透镜和闪光灯放电部，从而将所选择的图像再现面板的组图像依次投影到图像显示面板上。

因此，对于专利文献1所记载的立体图像显示装置而言，构造复杂，并且显示控制面板的背面侧大型化，在专利文献2所记载的三维立体图像显示装置中，图像显示面板的背面侧大型化，并且产生了图像再现面板的配置总面积(多个图像再现面板的纵横的合计尺寸)增大的问题。因此，对于装置的使用(利用)，存在在场所上及时间上产生制约的问题。

与此相对，在专利文献3中提出了一种立体像显示装置，该立体像显示装置具有：显示器，其将分别具有三维显示数据的多个小图像排列起来并显示，并且根据各小图像将三维显示数据转换为光线而输出；第1机械快门，其与显示器所显示的小图像的位置对应地配置在显示器的前方，以时分方式将光线作为从设定在小图像中的多个局部区域分别输出的局部光线来进行提取并使其向前方透射；以及第2机械快门，其与显示器所显示的小图像的位置对应地配置在第1机械快门的前方，使对每个小图像以时分方式提取的局部光线向前方透射并重构为光线，同时使重构的各光线在前方聚光而形成三维像。

在该专利文献3中，通过第1机械快门，能够将从小图像输出的光线作为从多个局部区域分别输出的局部光线来进行时间分割并高速地提取，因此不需要高速地切换小图像。因此，能够不受显示器的显示响应速度(切换速度)制约地在观察者的眼睛的余像保持时间内切换小图像。并且，与专利文献1和2相比，能够大幅地减小立体像显示装置的进深方向的尺寸。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-33858号公报

专利文献2：日本特开2003-50375公报

专利文献3：国际公开第2018/003555号

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献3中，如该公报的图2、图3(以下，称为“以往的图2、图3”)所示，由于在显示器上分离地显示多个小图像，因此无法有效利用显示器，当小图像的数量增加时，存在无用的区域扩大而显示器的面积增大的问题。并且，由于小图像彼此分离，因此存在光线密度降低的问题。

此外，如以往的图2、图3所示，设定在小图像中的多个局部区域被第1机械快门以时分方式选择，使针对每个小图像以时分方式提取的局部光线向前方透射的第2机械快门仅在通过各小图像的中央部的光轴上配置有一个。也就是说，即使在各小图像中选择的局部区域的位置发生变化，第2机械快门的位置也是固定的。因此，例如，如以往的图2所示，无论是在各小图像由4个局部区域构成的情况下，还是在形成各小图像的局部区域的数量例如如以往的图3所示那样增加到16个的情况下，都在通过各小图像的中央位置的光轴上配置第2机械快门。因此，随着形成各小图像的局部区域的数量增加，会相对于显示器更加倾斜地观察小图像的周缘部(外周的局部区域)，因此，所形成的像失真或模糊。

并且，由于对各小图像进行开闭的第2机械快门在中央部仅有一个，因此所形成的像稍暗，在该情况下，需要提高显示器的亮度，但显示器的亮度有限。

本发明是鉴于该情况而完成的，其目的在于，提供在不使用特殊的眼镜的情况下能够以与日常生活同样的感觉观察分辨率高且鲜明的立体像的立体像显示装置以及立体像显示方法。

用于解决课题的手段

按照所述目的的第1发明的立体像显示装置具有：显示器，其被分割成多个区段，在该各区段中显示多个小图像，所述小图像具有预先设定的多个微小图像；

快门面板，其配置在所述显示器的前表面并且具有第1机械快门，该第1机械快门以所述微小图像为单位排列配置，并以所述微小图像为单位进行打开及关闭，将所述各区段按每个所述小图像进行时间分割；以及

成像面板，在该成像面板上排列配置有成像单元，该成像单元使在所述第1机械快门打开时通过的来自所述各小图像的光成像，其中，

所述各小图像形成要显示的立体像的一部分，针对每个所述小图像具有所述成像单元，而且所述各小图像由分散配置的多个所述微小图像构成，所述各成像单元位于通过所对应的所述小图像的中心区域的轴上。

在第1发明的立体像显示装置中，所述各微小图像能够由所述显示器的1个像素构成。

在第1发明的立体像显示装置中，所述各微小图像也可以由所述显示器的像素的集合构成。

在第1发明的立体像显示装置中，优选所述区段彼此对应的所述第1机械快门的打开及关闭是同步的。

在第1发明的立体像显示装置中，优选所述成像单元是对微小开口部进行打开及关闭的第2机械快门。

对于按照所述目的的第2发明的立体像显示方法而言，将显示器分割成多个区段，在该各区段中显示多个小图像，所述小图像具有预先设定的多个微小图像，快门面板配置在所述显示器的前表面，以所述微小图像为单位配置于所述快门面板的第1机械快门以所述微小图像为单位进行打开及关闭，将所述各区段按照每个所述小图像进行时间分割，利用成像面板上排列配置的成像单元，使在所述第1机械快门打开时通过的来自所述各小图像的光成像，其中，

所述各小图像形成要显示的立体像的一部分，针对每个所述小图像具有所述成像单元，而且所述各小图像由分散配置的多个所述微小图像构成，所述各成像单元位于通过所对应的所述小图像的中心区域的轴上。

在第2发明的立体像显示方法中，所述各微小图像能够由所述显示器的1个像素构成。

在第2发明的立体像显示方法中，所述各微小图像也可以由所述显示器的像素的集合构成。

在第2发明的立体像显示方法中，优选所述区段彼此对应的所述第1机械快门的打开及关闭是同步的。

在第2发明的立体像显示方法中，优选所述成像单元是对微小开口部进行打开及关闭的第2机械快门。

发明效果

在第1发明的立体像显示装置以及第2发明的立体像显示方法中，1个显示器的画面被分割成多个区段，在各区段中显示多个小图像，而且各小图像由分散配置的多个微小图像构成，因此，能够实现立体像显示装置的小型化(显示面积的缩小)，并且能够高密度地配置小图像而提高形成三维像(也包括二维像)的光线密度，从而能够以高分辨率显示鲜明的三维像。并且，以微小图像为单位对第1机械快门进行打开及关闭(开闭)，从而将各区段按照每个小图像进行时间分割，由此，可以不受显示器的显示响应速度(切换速度)的制约，能够高速地从预先设定(显示)于各区段的多个小图像中依次选择1个小图像，能够以时分方式提取从多个小图像分别输出的光线，因此，能够得到鲜明的三维像，能够平滑地再现动态图像。此外，与每个小图像相对应地具有使来自各小图像的光成像的成像单元，各成像单元位于通过所对应的小图像的中心区域的轴上，由此，能够从各个小图像的中心区域提取来自以时分方式被选择且显示范围(位置)在各区段内发生变化的各小图像的光，可得到失真少的明亮的三维像。

在第1发明的立体像显示装置以及第2发明的立体像显示方法中，在各微小图像由显示器的1个像素构成的情况下，能够高密度地配置多个小图像，可得到明亮的无失真的高清晰度的三维像。

在第1发明的立体像显示装置以及第2发明的立体像显示方法中，在各微小图像由显示器的像素的集合构成的情况下，以微小图像为单位进行打开及关闭的第1机械快门只要相对于各微小图像(像素的集合)一个一个地设置即可，因此，能够使第1机械快门的间距比像素的间距大。由此，虽然三维像的分辨率降低，但第1机械快门的制造变得容易，量产性提高。

在第1发明的立体像显示装置以及第2发明的立体像显示方法中，在区段彼此中对应的第1机械快门的打开及关闭是同步的情况下，各区段的小图像不会分散地切换，能够缩短小图像的选择(切换)所需的总时间，能够在观察者的眼睛的余像保持时间内可靠地提取从全部的小图像输出的光线而显示鲜明的三维像。

在第1发明的立体像显示装置以及第2发明的立体像显示方法中，在成像单元是对微小开口部进行打开及关闭的第2机械快门的情况下，能够高速地对微小开口部进行打开及关闭(开闭)，能够以时分方式提取从各小图像输出的光线，从而能够得到鲜明的三维像的实像。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的立体像显示装置的框图。

图2是示出该立体像显示装置的显示器的立体图。

图3是示出该立体像显示装置的显示器、快门面板以及成像面板的立体图。

图4的(A)～(D)是示出该立体像显示装置的第1机械快门的动作的说明图。

图5是示出该立体像显示装置的第1机械快门和第2机械快门的动作的立体图。

图6的(A)～(D)是示出该立体像显示装置的第1机械快门和第2机械快门的动作的说明图。

图7是示出变形例的立体像显示装置的显示器的立体图。

图8是示出该立体像显示装置的显示器、快门面板以及成像面板的立体图。

图9的(A)～(D)是示出该立体像显示装置的第1机械快门和第2机械快门的动作的说明图。

图10是示出空间像再现方式的原理的说明图。

标号说明

10：立体像显示装置；11：显示器；12a～12d：小图像；13：区段；14：微小图像；16：快门面板；17：第1机械快门；17a：微小开口部；23：成像面板；24：第2机械快门(成像单元)；24a：微小开口部；25：显示图像操作单元；26：第1机械快门操作单元；27：第2机械快门操作单元；28：小图像生成单元；30：控制部；31：区段；32a～32d：小图像；33：成像面板；50：三维物体(对象物)；51：遮光板；52a～52c：针孔；53：感光膜；54～56：物点；54a～54c、55a～55c、56a～56c：光线；57a～57c、58a～58c、59a～59c：微小图像；60a～60c：小图像。

具体实施方式

接着，参照附图对将本发明具体化的实施例进行说明，以便理解本发明。

图1～图6所示的本发明的一个实施例的立体像显示装置10使从显示在显示器11上的多个小图像12a～12d输出的光线聚光而形成三维像(立体像)。

首先，如图2所示，显示器11的显示面被分割成多个区段13。在本实施例中，将纵横4×4像素的区域设为1个区段13，但构成1个区段的像素的数量可以适当选择。并且，这里的区段13表示显示器11中的显示上的区域，并不意味着显示器11被物理地分割。而且，如图4、图5所示，在各区段13中分别显示具有预先设定的多个(这里是4个)微小图像14的小图像12a～12d。此时，相对于各小图像12a～12d分散配置有微小图像14。也就是说，构成各小图像12a～12d的4个微小图像14彼此不重叠并且各小图像12a～12d的显示区域(这里为纵横3×3像素的区域)局部地重合。这里，各微小图像14由显示器11的1个像素构成(图2)。

如图1、图3、图5所示，立体像显示装置10具有配置在显示器11的前表面的快门面板16。快门面板优选与显示器抵接，但也可以与显示器一体化，还可以与显示器分开(独立)地形成。如图3～图6所示，在该快门面板16上设置有按照显示器11的像素的配置来排列(即，以微小图像14为单位排列配置)的多个第1机械快门17。第1机械快门17优选形成为与显示器11的像素相同的尺寸。并且，第1机械快门17优选通过开闭单元(未图示)对与像素相同的尺寸的微小开口部17a进行打开及关闭(开闭)。

当具体进行说明时，如图4的(A)～(D)所示，第1机械快门17以微小图像14为单位进行打开及关闭，并对各区段13按照小图像12a～12d(例如图4的(A)→(B)→(C)→(D)的顺序)进行时间分割。由此，依次选择各小图像12a～12d，并且以时分方式提取从多个小图像12a～12d分别输出的光线(阴影部)并使其向前方透射。另外，图5示出了在各区段13中通过与构成小图像12a的4个微小图像14对应的第1机械快门17的打开(其他的第1机械快门17关闭)而选择出图4的(A)所示的小图像12a的状态。这样，如果区段13彼此中对应的第1机械快门17的打开及关闭是同步的，则各区段13的小图像12a～12d不会分散地切换。并且，依次选择各小图像12a～12d的第1机械快门17以构成各小图像12a～12d的微小图像14为单位进行打开及关闭(开闭)。因此，如图5、图6的(A)所示，在选择了各区段13的小图像12a的情况下，能够遮断从未选择的小图像12b～12d输出的光线，只可靠地提取从所选择的小图像12a输出的光线。其结果是，由第1机械快门17提取的光线不包含噪声，并且防止了光线的色调变化。

并且，如图1、图2、图5所示，立体像显示装置10具有在显示器11(快门面板16)的前方隔开规定的距离而配置的成像面板23。关于该成像面板23，如图3、图5、图6所示，作为使各第1机械快门17打开时通过的来自各小图像12a～12d的光成像的成像单元，排列配置有利用开闭单元(未图示)对微小开口部24a进行打开及关闭(开闭)的第2机械快门24。并且，如图6的(A)～(D)所示，在按每个区段13依次选择1个小图像12a～12d的第1机械快门17的打开时间时，与由第1机械快门17依次选择的小图像12a～12d对应的第2机械快门(成像单元)24(实线的阴影部)处于打开时间，将微小开口部24a打开，从而能够使从各小图像12a～12d输出并按每个区段13以时分方式提取的光线向前方透射，从而使光线聚光(成像)而形成三维像。此时，如图6的(A)～(D)所示，各第2机械快门24位于通过对应的小图像12a～12d的中心区域的轴上，由此，能够将来自以时分方式被选择并在各区段13内显示范围(位置)发生变化的各小图像12a～12d的光从各个小图像12a～12d的中心区域进行提取，能够得到明亮的无失真的高清晰度的三维像。因此，如图3、图5、图6所示，只要成像面板23至少按每个小图像12a～12d排列配置第2机械快门24即可。但是，如果使用按显示器的像素配置来排列第2机械快门的成像面板，则能够应对构成各小图像的微小图像的数量及配置的变化、以及小图像的显示位置的变化，通用性优异。

接着，如图1所示，立体像显示装置10具有控制部30，该控制部30具有：显示图像操作单元25，其使显示器11显示小图像12a～12d；第1机械快门操作单元26，其按照构成显示器11所显示的各小图像12a～12d的各个微小图像14的位置来选择第1机械快门17，并进行第1机械快门17的打开及关闭操作(微小开口部17a的开闭操作)；第2机械快门操作单元27，其与显示器11所显示的各小图像12a～12d的中心区域相匹配，在第1机械快门17的打开时间时将第2机械快门24设为打开时间；以及小图像生成单元28，其生成各小图像12a～12d。以下，进行详细说明。

显示器11的像素数优选例如横(水平)方向为4000像素以上、纵(垂直)方向为2000像素以上(即，具有4K以上更优选为8K以上的像素数的显示器)。由此，能够在一个显示器11中排列显示多个高清晰度的小图像12a～12d，能够形成分辨率高的三维像。

作为第1机械快门17和第2机械快门24，优选使用机械构造且能够电驱动的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电***)快门元件。由此，如上所述，能够将与显示器11的像素相同的尺寸的第1机械快门17和第2机械快门24按照显示器11的像素配置(按与显示器11的像素密度相同的密度配置)进行排列。其结果是，能够按照构成各小图像12a～12d的微小图像(像素)14的位置来选择第1机械快门17并使其发挥功能。并且，在成像面板23中，能够在通过各小图像12a～12d的中心区域的轴上相匹配地选择一个第2机械快门24并使其发挥功能。而且，能够在眼睛的余像保持时间(例如，1/60～1/30秒)内对每个区段13提取从全部的小图像12a～12d分别输出的光线。另外，显示器11与成像面板23的距离优选确定为从各小图像12a～12d输出的光线能够经由第2机械快门24一致地透射到成像面板23的前方。

另外，在本实施例中，对下述情况进行了说明：各小图像12a～12d由4个微小图像(像素)14(显示区域由9个像素)构成，各区段13由16个像素构成，各小图像12a～12d的4个微小图像14分散配置，但构成各小图像的微小图像的数量和配置、构成各微小图像的像素的数量、构成各区段的像素的数量、各区段的形状以及各区段所显示的小图像的数量和配置并不限于上述实施例，能够适当选择。

并且，在本实施例中，使一个第2机械快门24与各小图像12a～12d对应，但也可以根据构成各小图像的微小图像的数量、大小或配置，使位于通过各小图像的(显示区域的)中心区域的轴上的多个第2机械快门与各小图像12a～12d对应。

在图3、图5、图6中，将利用第2机械快门24进行打开及关闭(开闭)的微小开口部24a描画为俯视时呈圆形状，但微小开口部的形状并不限于此，也可以是正方形状、长方形状、六边形、八边形等多边形状。另外，微小开口部与其形状无关，是与显示器11的像素相同的尺寸的微小的针孔状，因此，能够使通过了第2机械快门(微小开口部)的光线成像，从而看到三维像的实像。但是，能够使微小开口部为缝状。

控制部30的显示图像操作单元25是通过将具有小图像显示功能的程序搭载在计算机中而构成的，其中，该小图像显示功能是指，读入三维显示所需的数据并将它们转换为小图像12a～12d的显示用信号而使显示器11进行显示。另外，也可以代替将程序搭载于计算机，而在显示器11的信号输入侧连接将三维显示所需的数据转换为小图像12a～12d的显示用信号的专用电路。通过使用专用电路，能够提高小图像12a～12d的显示速度。

控制部30的第1机械快门操作单元26是通过将具有第1快门操作功能的程序搭载在计算机中而构成的，该第1快门操作功能是指，从显示图像操作单元25获得用于显示各小图像12a～12d的像素的位置信息，并以时分方式将与构成各小图像12a～12d的多个微小图像14的位置对应的多个第1机械快门17打开(参照图4的(A)～(D))，并且输入使剩下的第1机械快门17全部关闭的驱动信号。此时，区段13彼此中对应的第1机械快门17的打开及关闭是同步的。也就是说，图4的(A)～(D)所示的第1机械快门17的分时驱动在全部的区段13中同时(同步)进行。

控制部30的第2机械快门操作单元27是通过将具有第2快门操作功能的程序搭载在计算机中而构成的，该第2快门操作功能是指，从显示图像操作单元25获得用于显示各小图像12a～12d的像素的位置信息，并且对于成像面板23使位于通过各小图像12a～12d的(显示区域的)中心区域的轴上的一个(或多个)第2机械快门24与第1机械快门17的打开时间同步地设为打开时间。

控制部30的小图像生成单元28例如能够通过将计算机图形功能搭载在计算机中而构成，该计算机图形功能是指，使虚拟的照相机在三维空间内移动而生成三维物体的图像，取得作为三维显示所需的小图像的显示基础的数据。

并且，也能够通过将三维数据取得功能搭载在计算机中而构成，该三维数据取得功能是指，利用拍摄单元(例如，立体照相机)对要进行三维显示的物体进行拍摄而求出图像数据，并根据该图像数据提取构成从立体照相机的视点观察到的物体的表面的多边形，求出所提取出的多边形的顶点坐标、相邻的多边形的顶点的连接信息、各多边形的颜色信息而取得三维显示所需的数据。

接着，对应用了本发明的一个实施例的立体像显示装置10的立体像显示方法进行说明。

在立体像显示方法中，将显示器11的画面分割为多个区段13(图2)，在各区段13中分别显示具有预先设定的多个微小图像14的小图像12a～12d(图4、图6)。而且，在与显示器11一体化或与显示器11分开(独立)地形成且与显示器11的前表面抵接地配置的快门面板16上，将以微小图像14为单位配置的第1机械快门17以微小图像14为单位打开及关闭，从而对微小开口部17a进行开闭，按每个小图像12a～12d对各区段13进行时间分割，通过在成像面板23上排列配置的第2机械快门(成像单元)24使在各第1机械快门17打开时通过的来自各小图像12a～12d的光成像，从而显示立体像。各小图像12a～12d形成所显示的立体像的一部分，并且对应每个小图像12a～12d地具有第2机械快门24。另外，各小图像12a～12d由分散配置的多个微小图像14构成，各第2机械快门24位于通过所对应的小图像12a～12d的中心区域的轴上。

也就是说，使第1机械快门17以时分方式打开及关闭，以便按每个区段13依次选择1个小图像12a～12d，从而以时分方式提取从多个小图像12a～12d分别输出的光线并使其向前方透射(图4的(A)～(D))，对于在显示器11(快门面板16)的前方隔开规定的距离配置且位于各小图像12a～12d的中心区域的1个(或多个)第2机械快门24，在对每个区段13依次选择1个小图像12a～12d的第1机械快门17的打开时间时设为打开时间(图6的(A)～(D))，将微小开口部24a打开，使从各小图像12a～12d输出并按每个区段13以时分方式提取的光线向前方透射并聚光而形成三维像的实像。

通过将第1机械快门17以与显示器11的像素相同的尺寸按照显示器11的像素配置进行排列，并对与构成各小图像12a～12d的微小图像(像素)14的位置对应的多个第1机械快门17进行打开及关闭(开闭)(以微小图像14为单位进行打开及关闭)，从而依次选择各小图像12a～12d。因此，如图5、图6的(A)所示，在选择了各区段13的小图像12a的情况下，能够遮断从未被选择的小图像12b～12d输出的光线，只可靠地提取从所选择的小图像12a输出的光线。其结果是，在由第1机械快门17提取的光线中不包含噪声，防止通过了第2机械快门24的光线的色调变化，抑制光量衰减，从而获得明亮且无失真的高清晰度的三维像。

在以时分方式提取从配置在各区段13中的多个小图像12a～12d分别输出的光线的情况下，以在眼睛的余像保持时间内提取从各区段13内的全部的小图像12a～12d输出的光线的方式设定第1机械快门17的开闭速度。此时，如果在眼睛的余像保持时间内提取从全部的小图像12a～12d输出的光线，则能够观察三维像，因此，处于区段13彼此中对应的位置的第1机械快门17的打开及关闭不一定需要同步。但是，如果使处于区段13彼此中对应的位置的第1机械快门17的打开及关闭同步，则各区段13的小图像12a～12d不会分散地切换，能够缩短选择(切换)多个小图像12a～12d所需的总时间，并且能够在观察者的眼睛的余像保持时间内可靠地提取从全部的小图像12a～12d输出的光线而显示鲜明的三维像。并且，虽然第2机械快门24的打开时间与第1机械快门17的打开时间是同步的，但也可以通过进一步使第2机械快门24的关闭时间与各个第1机械快门17的每个时间分割的关闭时间同步，在第1机械快门17的时间分割驱动时(小图像12a～12d的选择切换时)不使多余的光线通过第2机械快门24，从而得到无噪声的鲜明的三维像。

通过了各个第2机械快门24的光线在成像面板23的前方聚光之后扩散，因此，当从成像面板23的正面侧观察要扩散的各光线时，在各光线聚光的位置处观察到从此处扩散(射出)各光线的虚拟物点。其结果是，在成像面板23的前方，作为虚拟物点的集合体，能够观察到三维像(立体像)。另外，由于从虚拟物点的集合体扩散的光线与从各小图像12a～12d输出的光线的品质相同，所以观察到的三维像是明亮的、无失真的高清晰度的像。

接着，对变形例的立体像显示装置和立体像显示方法进行说明。另外，对与立体像显示装置10相同的构成要素标注相同的标号并省略详细的说明。

在变形例的立体像显示装置中，首先，如图7所示，显示器11的显示面被分割成分别具有纵横6×6像素的区域的多个区段31。然后，如图9所示，各区段31所显示的多个(这里是4个)小图像32a～32d具有分别分散配置的9个微小图像14。也就是说，构成各小图像32a～32d的9个微小图像(像素)14彼此不重叠并且各小图像32a～32d的显示区域(这里为纵横5×5像素的区域)局部地重合。并且，如图8、图9所示，成像面板33具有配置在各小图像32a～32d的(显示区域的)中心区域的轴上的第2机械快门24。

如图9的(A)～(D)所示，第1机械快门17以微小图像14为单位进行打开及关闭(开闭)，并按每个小图像32a～32d(例如图9的(A)→(B)→(C)→(D)的顺序)对各区段31进行时间分割。由此，依次选择各小图像32a～32d，以时分方式提取从多个小图像32a～32d分别输出的光线(阴影部)并使其向前方透射。

并且，如图8、图9所示，成像面板33使位于各小图像32a～32d的(显示区域的)中心区域的轴上的第2机械快门24(这里是一个)与各小图像32a～32d对应地发挥功能。也就是说，如图9的(A)～(D)所示，在按每个区段31依次选择各小图像32a～32d的第1机械快门17的打开时间时，与由第1机械快门17依次选择的小图像32a～32d对应的第2机械快门24(实线的阴影部)处于打开时间，将微小开口部24a打开，从而能够使从各小图像32a～32d输出并按每个区段31以时分方式提取的光线向前方透射并聚光而形成三维像。

这样，通过在各小图像32a～32d的中心区域的轴上配置第2机械快门24，处于打开时间的第2机械快门24的位置与依次选择的各小图像32a～32d的位置对应地发生移动，因此，能够从位于各小图像32a～32d的中心区域的轴上的第2机械快门24以无偏差的方式均匀地提取从构成各小图像32a～32d的多个微小图像14输出的光线。因此，即使在构成各小图像的微小图像14的数量增加而使其显示区域扩大的情况下，也能够在各小图像的中心区域的轴上配置第2机械快门而使其与各小图像对应地发挥功能，由此，能够显示鲜明且无失真的立体像(三维像)。特别是，如果预先准备了使第2机械快门按显示器的像素配置排列的成像面板(在成像面板的整个面上均匀地纵横配置有多个第2机械快门)，则能够根据立体像显示装置所显示的立体像的种类(所需的分辨率等)，适当地变更(选择)显示器上的区段的数量和大小、各区段显示的小图像的数量、大小及配置、以及构成各小图像的微小图像的数量、大小及配置。

以上，参照实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施例所记载的结构，还包括在权利要求书记载的事项的范围内考虑的其他实施例或变形例。

快门面板也可以接近显示器的前表面(隔开间隔)地配置，而代替与显示器的前表面抵接地配置。

并且，在上述实施例中，对使用例如MEMS快门元件作为第1机械快门、第2机械快门的情况进行了说明，但第1机械快门、第2机械快门也可以通过开闭单元直接对微小开口部进行开闭，开闭单元还可以对比微小开口部大的开口部进行开闭，从而间接地对与该开口部重叠配置的微小开口部进行开闭。另外，还考虑了使用液晶快门作为第1机械快门、第2机械快门(在该情况下，将“机械快门”另称为“液晶快门”)。

此外，在上述实施例中，对各微小图像由显示器的1个像素构成的情况进行了说明，但也存在各微小图像由显示器的像素的集合(多个像素)构成的情况。在该情况下，虽然分辨率下降，但与各微小图像对应地设置的第1机械快门的间距变宽，这在制造方面是有利的。

另外，在构成各小图像的像素的数量较少而使其显示区域也较窄(例如1像素量)的情况下，也可以为，不是使位于各小图像的(显示区域的)中心区域而是使位于分散配置有多个小图像的区段(例如4像素量)的中心区域(中央部)的第2机械快门作为各小图像共用的第2机械快门来发挥功能(也就是说，将第2机械快门固定)。

工业上的可利用性

从静态图像显示到动态图像显示的应用范围扩大，能够有助于立体电视及立体影像提供服务的实现，能够作为游戏机用和医疗用的立体像显示装置以及游戏中心、娱乐中心、影院和医疗现场等的立体像显示方法来利用。

Claims (10)

1.一种立体像显示装置，其具有：

显示器，其被分割成多个区段，在该各区段中显示多个小图像，所述小图像具有预先设定的多个微小图像；

快门面板，其配置在所述显示器的前表面并且具有第1机械快门，该第1机械快门以所述微小图像为单位排列配置，并以所述微小图像为单位进行打开及关闭，将所述各区段按照每个所述小图像进行时间分割；以及

成像面板，在该成像面板上排列配置有成像单元，该成像单元使在所述第1机械快门打开时通过的来自所述各小图像的光成像，

所述立体像显示装置的特征在于，

所述各小图像形成要显示的立体像的一部分，针对每个所述小图像具有所述成像单元，而且所述各小图像由分散配置的多个所述微小图像构成，所述各成像单元位于通过所对应的所述小图像的中心区域的轴上，从预先显示于所述各区段的多个所述小图像中依次选择1个所述小图像，以时分方式提取从多个所述小图像分别输出的光线，得到三维像。

2.根据权利要求1所述的立体像显示装置，其特征在于，

所述各微小图像由所述显示器的1个像素构成。

3.根据权利要求1所述的立体像显示装置，其特征在于，

所述各微小图像由所述显示器的像素的集合构成。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的立体像显示装置，其特征在于，

所述区段彼此对应的所述第1机械快门的打开及关闭是同步的。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的立体像显示装置，其特征在于，

所述成像单元是对微小开口部进行打开及关闭的第2机械快门。

6.一种立体像显示方法，将显示器分割成多个区段，在该各区段中显示多个小图像，所述小图像具有预先设定的多个微小图像，快门面板配置于所述显示器的前表面，以所述微小图像为单位配置于所述快门面板的第1机械快门以所述微小图像为单位进行打开及关闭，将所述各区段按照每个所述小图像进行时间分割，利用成像面板上排列配置的成像单元，使在所述第1机械快门打开时通过的来自所述各小图像的光成像，其特征在于，

所述各小图像形成要显示的立体像的一部分，针对每个所述小图像具有所述成像单元，而且所述各小图像由分散配置的多个所述微小图像构成，所述各成像单元位于通过所对应的所述小图像的中心区域的轴上，从预先显示于所述各区段的多个所述小图像中依次选择1个所述小图像，以时分方式提取从多个所述小图像分别输出的光线，得到三维像。

7.根据权利要求6所述的立体像显示方法，其特征在于，

所述各微小图像由所述显示器的1个像素构成。

8.根据权利要求6所述的立体像显示方法，其特征在于，

所述各微小图像由所述显示器的像素的集合构成。

9.根据权利要求6～8中的任意一项所述的立体像显示方法，其特征在于，

所述区段彼此对应的所述第1机械快门的打开及关闭是同步的。

10.根据权利要求6～8中的任意一项所述的立体像显示方法，其特征在于，

所述成像单元是对微小开口部进行打开及关闭的第2机械快门。

Images