JP2007163897A - 3次元ディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】安全で、多人数が同時に様々な角度から見ることができる3次元ディスプレイを提供する。
【解決手段】2光子吸収物質を含む発光領域11と、発光領域11を走査するレーザビームL1,L2を出力するレーザ光源12,13と、レーザビームL1,L2が発光領域11の任意の点で交差するように調整するミラー14,15,16,17を備え、レーザビームL1,L2の交点Pにおけるレーザ光の強度は2光子吸収物質が発光する閾値以上となり、交点P以外の領域では、強度が閾値未満である。フォトディテクタ18は、発光領域11の交点Pの発光を検知し、フォトディテクタ18によって発光が検知されない場合には、フィードバック機構によりレーザビームL1,L2の交点の位置および交差角度の少なくとも一つを補正する。
【選択図】図1
【解決手段】2光子吸収物質を含む発光領域11と、発光領域11を走査するレーザビームL1,L2を出力するレーザ光源12,13と、レーザビームL1,L2が発光領域11の任意の点で交差するように調整するミラー14,15,16,17を備え、レーザビームL1,L2の交点Pにおけるレーザ光の強度は2光子吸収物質が発光する閾値以上となり、交点P以外の領域では、強度が閾値未満である。フォトディテクタ18は、発光領域11の交点Pの発光を検知し、フォトディテクタ18によって発光が検知されない場合には、フィードバック機構によりレーザビームL1,L2の交点の位置および交差角度の少なくとも一つを補正する。
【選択図】図1
Description
本発明は、2光子吸収物質を用いた3次元ディスプレイに関する。
近年、2光子吸収物質が様々な分野で注目を集めている。特に、同時に2つの光子が吸収されたときにのみ発光する同時2光子吸収物質は、レーザ等で励起する場合、発光の閾値となる光強度が存在する。レンズでレーザ光の焦点を通常の蛍光物質に合わせた場合には、光の強度に合わせて全体が発光するが、同時2光子吸収物質の場合には、焦点のみが発光するため、空間の任意の点を発光させることが可能である。このような物質の例は、例えば特許文献1に開示されている。
一方、工業分野や医療分野においては、3次元ディスプレイを用いて対象物の立体特性を把握する試みが行われている。現状では、多くの3次元ディスプレイは視差を利用した平面ディスプレイであることから、実際の立体を把握するには不充分である。また、3次元映像を見ることができる角度が限られているため、複数の人物が同時に映像を見ながら検討するには不便であった。
なお、例えば非特許文献1には、高強度のレーザを用いて大気をプラズマ発光させる方式の3次元ディスプレイが開示されているが、実用化のためには、高強度レーザを用いることから消費電力が大きい、焦点での光強度が高く危険性がある、プラズマの騒音が大きい、といった点を改良する必要がある。
本発明の目的は、安全で、多人数が同時に様々な角度から見ることができる3次元ディスプレイを提供することである。
本発明による3次元ディスプレイは、同時に2つの光子が吸収されたときにのみ発光する2光子吸収物質を含む領域と、前記領域を走査するレーザビームを出力する複数のレーザビーム発光部を備え、各々のレーザビーム発光部から出力されるレーザビームの交点におけるレーザ光の強度は、前記2光子吸収物質が発光する閾値以上となり、前記交点以外の領域では、前記強度が前記閾値未満であることを特徴とする。
これにより、視差を利用した擬似的な3次元ディスプレイではなく、多人数が同時に様々な角度から見ることができる3次元ディスプレイを提供することができる。また、安全で低消費電力な3次元ディスプレイが実現できる。
これにより、視差を利用した擬似的な3次元ディスプレイではなく、多人数が同時に様々な角度から見ることができる3次元ディスプレイを提供することができる。また、安全で低消費電力な3次元ディスプレイが実現できる。
また、本発明による3次元ディスプレイは、前記複数のレーザビーム発光部から出力される各々のレーザビームの光路を調整する光学系をさらに備える。
前記光学系には、例えばガルバノミラーが含まれ、ガルバノミラーの回転角によってレーザビームの光路を調整する。
前記光学系には、例えばガルバノミラーが含まれ、ガルバノミラーの回転角によってレーザビームの光路を調整する。
また、光センサにより前記領域の任意の点の発光を検知する光検知手段を備え、前記光検知手段によって発光が検知されない場合に、フィードバック機構により各々のレーザビームの光路を補正する。これにより所望の点を正確に発光させることができる。
前記各々のレーザビームは、前記交点において互いに直交することが好ましい。これにより、交点におけるスポット径を絞ることができるので、解像度を上げることができる。
前記各々のレーザビームの波長は、可視光領域外であることが望ましい。これにより、2光子吸収物質の励起のためのレーザビームが視認されて3次元画像の表示の邪魔になることを防ぐことができる。
例えば、前記領域にそれぞれRGBの発光を生じる3種類の2光子吸収物質が含まれるようにすれば、多色表示が可能となる。その場合、それぞれの光子吸収物質の吸収光の波長はそれぞれ異なることが望ましい。これにより、所望の色を発光させることが容易になる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による3次元ディスプレイ10の構成を示す図である。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による3次元ディスプレイ10の構成を示す図である。
発光領域(領域)11は、ビスシクロアミン系の2光子吸収物質溶液を蓄えた槽、または2光子吸収物質を添加したアクリル樹脂等の透明樹脂である。
レーザ光源(レーザビーム発光部)12,13は、レーザビームの波長が可視光領域外、望ましくは赤外領域であることが望ましい。ここでは、波長1064mmの赤外域のYAGレーザ光源を用いる。
レーザ光源12,13から出力されるそれぞれのレーザビームの強度は、発光領域11に含まれる2光子吸収物質の発光閾値(以下、閾値と記す。)以下に設定されており、それぞれのレーザビームの交点の強度が閾値を超えるように設定されている。
すなわち、レーザビームの交点以外では、2光子吸収物質による光子吸収確率が無視できるようにそれぞれのビームの出力が調整されている。
レーザ光源12,13から出力されるそれぞれのレーザビームの強度は、発光領域11に含まれる2光子吸収物質の発光閾値(以下、閾値と記す。)以下に設定されており、それぞれのレーザビームの交点の強度が閾値を超えるように設定されている。
すなわち、レーザビームの交点以外では、2光子吸収物質による光子吸収確率が無視できるようにそれぞれのビームの出力が調整されている。
ミラー(光学系)14,15,16,17は、回転軸を有するガルバノミラーである。図に示すように、ミラー14,15のそれぞれの回転軸は直交しており、レーザ光源12から出力されるレーザビームL1の光路をそれぞれの回転角によって2方向に調整する。また、ミラー16,17のそれぞれの回転軸は直交しており、レーザ光源13から出力されるレーザビームL2の光路をそれぞれの回転角によって2方向に調整する。
フォトディテクタ(光検知手段)18は、発光領域11の任意の点の発光を光センサによって検知できるように設置されている。
レーザ光源12,13、ミラー14,15,16,17およびフォトディテクタ18は、フィードバック制御機構(図示せず)に接続されている。
レーザ光源12,13、ミラー14,15,16,17およびフォトディテクタ18は、フィードバック制御機構(図示せず)に接続されている。
次に、3次元ディスプレイ10の動作について説明する。
3次元ディスプレイ10は、発光領域11をレーザ光源12,13から出力されるレーザビームL1,L2でスキャンし、レーザビームL1,L2が交差する点Pを発光させることにより立体映像を形成する。レーザビームL1,L2が点Pにおいて交差するように、ミラー14,15,16,17の回転角が調整される。
3次元ディスプレイ10は、発光領域11をレーザ光源12,13から出力されるレーザビームL1,L2でスキャンし、レーザビームL1,L2が交差する点Pを発光させることにより立体映像を形成する。レーザビームL1,L2が点Pにおいて交差するように、ミラー14,15,16,17の回転角が調整される。
この時、点Pで発光が行われたか否かをフォトディテクタ18が検知し、発光が検知されない場合には、フィードバック制御機構によりミラー14,15,16,17の角度を調整する。例えば、レーザビームL1を基準とした場合、レーザビームL2が上下左右の4方向にずれる場合がある。そこで発光が検知されない場合、レーザ光源13側のミラー16,17の2軸回転角をそれぞれ基準角度より増減させる。
なお、レーザビームL1とレーザビームL2の交わる点Pにおける交差角は90度となるように調整される。これにより、点Pにおけるスポット径を絞ることができるので、解像度を上げることができる。
なお、レーザ光源およびミラーの個数や設置位置は図1の例に限られない。
また、レーザビームL1,L2の光路は、ミラー14,15,16,17の回転角の調整のみではなく、レーザ光源自体の角度や位置によって調整してもよい。
また、レーザビームの交点位置と交点における強度を調整するため、液晶またはGLV(Grating Light Valve)からなる回折素子、圧電素子、液圧駆動による可変焦点レンズ、モーター回転による可変焦点レンズ等の可変焦点機構とガルバノミラーを組み合わせてもよい。
また、レーザビームL1,L2の光路は、ミラー14,15,16,17の回転角の調整のみではなく、レーザ光源自体の角度や位置によって調整してもよい。
また、レーザビームの交点位置と交点における強度を調整するため、液晶またはGLV(Grating Light Valve)からなる回折素子、圧電素子、液圧駆動による可変焦点レンズ、モーター回転による可変焦点レンズ等の可変焦点機構とガルバノミラーを組み合わせてもよい。
また、レーザビームL1,L2の強度を可変とし、発光領域11の透明度が低い場合には、発光領域11の中央部に近いほど光強度を上げるようにすれば画像の明るさを補正することができる。
また、発光領域11にそれぞれRGBの発光を生じる3種類の2光子吸収物質が含まれるようにすることにより、多色表示が可能となる。
具体的には、例えば4,7-ビス(4-N,N-ジアリルアミノフェニル)-2,1,3-ベンゾチアジアゾール類(赤)、2,5-ビス(4’-ジメチルアミノシンナミリデン)シクロペンタノン(緑)などの発光物質を用いることができる。
なお発光領域11に含まれる2光子吸収物質の種類は、上記のものに限られないが、各々の2光子吸収物質の吸収光の波長は異なっているほうが好ましい。これにより、レーザビームの波長を使い分けることで所望の色を発光させることが容易になる。
具体的には、例えば4,7-ビス(4-N,N-ジアリルアミノフェニル)-2,1,3-ベンゾチアジアゾール類(赤)、2,5-ビス(4’-ジメチルアミノシンナミリデン)シクロペンタノン(緑)などの発光物質を用いることができる。
なお発光領域11に含まれる2光子吸収物質の種類は、上記のものに限られないが、各々の2光子吸収物質の吸収光の波長は異なっているほうが好ましい。これにより、レーザビームの波長を使い分けることで所望の色を発光させることが容易になる。
10 3次元ディスプレイ、11 発光領域、12,13 レーザ光源、14,15,16,17 ミラー、18 フォトディテクタ、L1,L2 レーザビーム
Claims (8)
- 同時に2つの光子が吸収されたときにのみ発光する2光子吸収物質を含む領域と、
前記領域を走査するレーザビームを出力する複数のレーザビーム発光部を備え、
各々のレーザビーム発光部から出力されるレーザビームの交点におけるレーザ光の強度は、前記2光子吸収物質が発光する閾値以上となり、前記交点以外の領域では、前記強度が前記閾値未満であることを特徴とする3次元ディスプレイ。 - 前記複数のレーザビーム発光部から出力される各々のレーザビームの光路を調整する光学系を備えたことを特徴とする請求項1に記載の3次元ディスプレイ。
- 前記光学系は、ガルバノミラーを含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の3次元ディスプレイ。
- 光センサにより前記領域の任意の点の発光を検知する光検知手段を備え、
前記光検知手段によって前記交点の発光が検知されない場合に、フィードバック機構により各々のレーザビームの光路を補正することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の3次元ディスプレイ。 - 前記各々のレーザビームは、前記交点において互いに直交することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の3次元ディスプレイ。
- 前記各々のレーザビームの波長が可視光領域外であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の3次元ディスプレイ。
- 前記領域には、それぞれ吸収光の波長がそれぞれ異なる複数種類の2光子吸収物質が含まれることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の3次元ディスプレイ。
- 前記領域には、それぞれRGBの発光を生じる3種類の2光子吸収物質が含まれることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の3次元ディスプレイ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005360860A JP2007163897A (ja) | 2005-12-14 | 2005-12-14 | 3次元ディスプレイ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005360860A JP2007163897A (ja) | 2005-12-14 | 2005-12-14 | 3次元ディスプレイ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007163897A true JP2007163897A (ja) | 2007-06-28 |
Family
ID=38246837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005360860A Pending JP2007163897A (ja) | 2005-12-14 | 2005-12-14 | 3次元ディスプレイ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007163897A (ja) |
-
2005
- 2005-12-14 JP JP2005360860A patent/JP2007163897A/ja active Pending
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