JP2005114771A - ディスプレー装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 回転軸15の周囲に回転可能である発光ユニットと、その周囲に配置され回転軸15において軸対称な回転体の少なくとも一部をなす形状、例えば円筒形状のスクリーン11とを備え、発光ユニットのスクリーン11に対向する側に光の放射角度が所定の範囲に制限された発光部が配置され、互いに異なる多数の方向19A〜19Xを各発光部の光の放射方向とする多数の発光部を有し、発光ユニットが回転軸15の周囲を回転して発光部が回転走査されると共に、与えられた情報に従って発光部の発光光量が変調されて画像の表示がなされるディスプレー装置10を構成する。
【選択図】 図3
Description
これらの方法の特徴は、2つ以上の平面画像を左右それぞれの眼で見ることにより平面画像を立体像として認識させるものである。
ホログラフィーによる再生は、レーザーで照射された被写体からの光線群の位相波面を再生することでそのまま再現する。よって観察者が顔を上下左右前後に振れば、それに伴って、観察される立体像は連続して変わっていく。
このような表示方式はホログラフィーと同様で、両眼に視差のある画像を呈示させ得ることは当然ながら(2眼)、観察者の移動に伴う運動視差の再現が可能になる(多眼)。さらに、観察者の瞳孔に複数の光線が入射する程度に光線方向の表示ピッチを細かくしていくと、物体からの光線を細かい間隔で標本化したことに相当し(超多眼)、表示像にピントを合わせることができる。
ただし、ある瞬間には、平面あるいは一曲面上の点列しか点灯表示できないので、その表示面を高速に平行移動や回転させて光らせる方法等が開発されている。
この方式は、視域が広い、動画表示が簡単である等の利点を有している。
しかも、必要とされる情報量が非常に多くなるため、例えば液晶等を用いて表示を行うならば、非常に多くの微小な画素が必要となり、技術的に問題が多い。
さらに、各発光部に、情報として同一のデータが与えられて、スクリーンに平面像の表示がなされ、立体像の表示と平面像の表示とが、スクリーンの領域毎に切り替え可能である構成とすることも可能である。
また、与えられた情報に従い発光部の発光光量が変調されるため、与えられる情報を変化させていけば、静止画だけでなく、動画を表示することも可能になる。
そして、発光部の光の放射角度が所定の範囲に制限されているため、発光部から放射される光の拡散が制限され、ある放射方向を中心として集約される。これにより、所定の角度方向からのみ、その発光部からの光を観察することができるようになるため、発光部から放射される光を、光線再生のための光線として使用することが可能になる。
さらに、互いに異なる少なくとも2つ以上の方向を各発光部の光の放射方向とする、複数の発光部が設けられているので、発光部が回転走査されるときに、2つ以上の方向の光線を放射する。この2つ以上の方向の光線を利用して、各発光部に与える情報を表示させる画像に対応するように設定して、各発光部の発光光量を変調させれば、光線再生法により立体像を表示することが可能になる。
さらに、各発光部に、情報として同一のデータが与えられて、スクリーンに平面像の表示がなされ、立体像の表示と平面像の表示とが、スクリーンの領域毎に切り替え可能である構成としたときには、広い範囲に表示することが可能なディスプレー装置において、さらに平面画像表示と立体画像表示とを兼用することができる。
従って、本発明により、立体像を容易に表示することができ、実用的な立体像ディスプレー装置を構成することが可能になる。
本発明のディスプレー装置は、前述した光波面再生方式のうちの光線再生法を採用している。
図6Aは物体を観察している様子を図示したものである。
図6Aに示すように、物体101,102から散乱した光L1A,L2A,L1B,L2Bが、観察者の両眼103A,103Bにそれぞれ入射することにより、物体101,102を認識することができる。
このとき、図6Aで物体101,102から眼103A,103Bに入る光L1A,L2A,L1B,L2Bを、スクリーン位置104で再現した図を図6Bに示す。
これと同じ光L1A,L2A,L1B,L2Bをスクリーン位置104から観察者の眼103A,103Bに入射させるように、観察者の眼103A,103Bに入る光線を再現することができれば、図6Aと同様に、スクリーン104の奥に物体が見えることになる。
図7Aに示す状態は、異なった角度に光を出射する光源A,B,C・・・G,Hと微小なスリット(開口)「い、ろ、は、に・・・わ、か」が形成されているスクリーン111とから成り立っている。
例えば、「は」のスリットからは、「F」方向の光が左眼103Aの方向に向けて出射される。「ほ」のスリットからは「H」方向の光が右眼103Bの方向に向けて、「へ」のスリットからは「D」方向の光が左眼103Aの方向に向けて、「ち」のスリットからは「G」方向の光が右眼103Bの方向に向けて、それぞれ出射する。
そして、物体101,102から眼103A,103Bの瞳に入るすべての光を、図7Aに示す方法で再現すれば、観察者の眼103A,103Bには図6Aに示したと全く同一の光線L1A,L1B,L2A,L2Bが入射することになり、物体101,102を立体像として観察することができる。
このようにして立体像を形成する方法が、光線再生法と呼ばれている。
例えば、Aの光源は、図8に示すように、「を」の開口に来たところで、所定のスペクトルと強度で発光させる。これにより、「を」の開口を通じて、観察者の左眼103Aに入射する。Bの光源は、図示しないが、「ぬ」の開口に来たところで、所定のスペクトルと強度で発光させることにより、「ぬ」の開口を通じて観察者の左眼103Aに入射する。
このような原理で、物体から眼に入る光線を再生するディスプレー装置を実現することができる。
発光パネル13には、スクリーン11側に光源(発光部)が配置されて構成される。そして、光源を含む発光パネル13とアーム12とにより発光ユニットが構成される。
図7B及び図8では、平面のスクリーン111に対して光源を走査していたため、平面のスクリーン111の前で立体像が観察されたが、本実施の形態では、円筒状のスクリーン11に対して光源を走査するため、スクリーン11の周囲の360°と、非常に広い範囲から立体像を観察することが可能になる。
図2に示すように、第1の光源16及び第2の光源17が先端の射出部で結合して光源ユニット18が構成されており、この光源ユニット18が、アーム12の先端の発光パネル13に、互いに異なる向きに2つずつ配置されている。
これにより、発光パネル13にそれぞれ異なる4方向の角度に光を射出する光源が配置されて、各発光ユニット20A,20B,20Cが構成されている。
3つの発光ユニット20A,20B,20Cは、各発光ユニットの光源から光が射出する方向を、他の発光ユニットとは少しずつ異ならせるようになっている。これにより、これらの発光ユニット20A,20B,20Cを備えることにより、12個の光源から12方向に光を射出させることができる。
この図3では、6つの光学ユニットが設けられ、各光学ユニットのアーム12の先に各々4方向の異なった方向に光を射出する光源があり、合計24方向の異なった方向(角度)19A,19B,19C,・・・,19W,19Xに光線を射出している。なお、回転軸15側(内側)から見て、射出方向が最も左である光線を19A、最も右である光線を19Xとしている。
なお、この場合の光源も、図2に示した、第1の光源16及び第2の光源17が先端の射出部で結合した光源ユニット18と同様に構成することが可能であるが、結合した2つの光源のなす角度が、図2では略直角になっているのに対して、この場合は鋭角になる。
例えば、これらの光源と光ファイバーとを組み合わせて、図2に示した第1の光源16及び第2の光源17を構成してもよい。
従って、例えば、眼を上下に動かしても、観察される立体像は同じである。
アームの数及び光源ユニットの数をさらに増やすことにより、角度成分を増やすことができる。より好ましくは100以上の角度成分、さらには数100以上の角度成分を有するように構成する。
角度成分を増やせば、再生する光束がより正確で高精細となり、それだけ高臨場感のディスプレー装置を実現することが可能である。
そのような画像信号と立体像を表示する画像信号とを切り替えるようにすれば、2D画像と立体像とを切り替えて表示することも可能になる。そして、例えばスクリーン11の領域毎に切り替えることも可能になる。
また、光源からの光の射出方向が制限される、即ち光の放射角度が所定の範囲に制限されることにより、所定の角度方向からのみ、その光源からの光を観察することができ、この光を、光線再生のための光線として使用することが可能になる。
このとき、鉛直方向即ち光源の走査方向に略垂直な方向では、立体像とはならず散乱光となるため、情報量が膨大になることを抑制することが可能になる。
そして、上述の構成のディスプレー装置10は、映画や広告、装飾等の多くの分野において、幅広く適用されることができる。他にも医療用などのさまざまなシミュレーション用表示装置として、最適である。
回転軸に対して斜め方向に出射する発光部については、回転軸を中心軸とする円錐面内に出射方向があるように複数の発光部を配置して発光部群を構成すれば、発光部群を構成する複数の発光部の出射方向について、その回転軸に略垂直な面(発光部の走査方向に略平行な面)内における成分が異なるため、発光部の走査方向において立体像を表示することが可能である。この場合、走査方向において立体像を表示するので、情報量が膨大になることを抑制することができる。
アームの本数は、1本以上あれば何本でも良い。
発光ユニットも1つ以上あれば良いが、発光ユニットの数が多ければ、それだけ搭載できる光源を多くすることができる利点がある。
特に回転時のバランスを重視する場合には、アームが複数本であることが望ましい。
このディスプレー装置30は、図1のディスプレー装置10と同様に円筒形のスクリーン11を備えている。
支柱24から延びる2本のアーム22により断面円弧状の発光パネル23が支持され、この発光部23のスクリーン11側の面に、出射方向が異なる多数の光源21が設けられている。発光ユニットの数が少ないと、搭載できる光源数が少なくなるが、本実施の形態では、その分発光パネル23を広くしている。
例えば、球状にスクリーンを形成してもよい。その場合を次に示す。
このディスプレー装置40は、支柱42の周囲に、球状のスクリーン41が設けられて構成されている。
そして、図中矢印で示すように、横方向(水平方向)に光源(図示せず)の走査がなされることにより、前述した各実施の形態と同様に、光線再生法による立体像の表示を行うことができるものである。
本発明は、さらに、複数の発光部が光の放射方向を任意の2つ以上の方向とする構成も含むものである。
この場合も、立体像を360°全周等の広い範囲で表示することが可能になり、発光部の放射方向を選定し、これに対応して物体からの光線を再生するように各発光部に与える情報を変調することによって、発光部の走査方向以外の方向(例えば走査方向に垂直な方向)でも、光線再生法により立体像を表示することが可能になる。
また、ホログラフィー法による光波面再生方式と比較して、情報量を抑制することが可能になる。
Claims (6)
- 回転軸の周囲に回転可能である少なくとも1つの発光ユニットと、
前記発光ユニットの周囲に配置され、前記回転軸において軸対称な回転体の少なくとも一部を成す形状のスクリーンとを備え、
前記発光ユニットの前記スクリーンに対向する側に、光の放射角度が所定の範囲に制限された発光部が配置され、
互いに異なる少なくとも2つ以上の方向を、各発光部の光の放射方向とする、複数の前記発光部が設けられ、
前記発光ユニットが前記回転軸の周囲を回転し、前記発光部が回転走査されると共に、与えられた情報に従って前記発光部の発光光量が変調されて、画像の表示がなされる
ことを特徴とするディスプレー装置。 - 前記回転軸に略垂直な面内、或いは前記回転軸を中心軸とする略同一の円錐面内にあり、かつ互いに異なる少なくとも2つ以上の方向を、各発光部の光の放射方向とする、複数の前記発光部により発光部群が構成され、前記発光部群が少なくとも1つ以上設けられていることを特徴とする請求項1に記載のディスプレー装置。
- 前記回転軸が鉛直方向であり、鉛直方向に立設され前記回転軸を含む支柱に前記発光ユニットが支持されていることを特徴とする請求項1に記載のディスプレー装置。
- 前記スクリーンが略円筒形状であり、前記各発光部の前記放射方向が、前記回転軸に略垂直な面内にあることを特徴とする請求項1に記載のディスプレー装置。
- 各前記発光部に、それぞれ前記情報として物体から放出される光線を再生するためのデータが与えられて、前記スクリーンに立体像の表示がなされることを特徴とする請求項1に記載のディスプレー装置。
- 各前記発光部に、前記情報として同一のデータが与えられて、前記スクリーンに平面像の表示がなされ、前記立体像の表示と前記平面像の表示とが、前記スクリーンの領域毎に切り替え可能とされている請求項5に記載のディスプレー装置。
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