JP2013205601A - 三次元画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透過型の光偏向方式を用い、レンズアレイの収差の影響を受けず、高画素密度の平面ディスプレイを不要にする三次元画像表示方法を簡単な光路で提供する。
【解決手段】ビーム光源９から射出する光ビームを二次元走査し空中に投影する基本ユニット８を複数個二次元的に配列するとともに、各基本ユニット８に所定の画像信号３′を入力し、二次元走査の動きに対応して該ビーム光源輝度変調することを特徴とする三次元画像表示方法において、透過型二次元走査を用いることでシンプルなＩＶ表示装置により課題が解決される。
【選択図】図５

Description

本発明は三次元表示装置に係り、高精細の三次元画像を簡単な構成で表示する方法に関する。

図１は従来のＩＰの表示の状態を示す図である。

マイクロ凸レンズ二次元アレイ１の各レンズの大きさ、互いの間隔は、目的に応じて、０．１ミリから数十ミリ程度が選ばれる。

平面ディスプレイ２は、この図では液晶ディスプレイとして示され、前記マイクロ凸レンズ二次元アレイ１の各レンズの略々焦点面にあり、３ａ、３ｂ、３ｃ・・・で表される点像群Ｇ３を表示している。

バックライト４で照明された液晶ディスプレイ２に表示された点像３ａ、３ｂ、３ｃ・・・の画素部分のみ光が透過し、他の部分はバックライトの光を遮断している。

平面ディスプレイ２のどの画素を透過にし、どの画素を遮光にするかは任意に選べ、平面ディスプレイを透過してマイクロ凸レンズアレイ１の各レンズを介して射出する平行光が空間の一点に集まるように選ぶ。

各点像（３ａ、３ｂ、３ｃ・・・）は各凸レンズの焦点面にあり、各点像から出た光はマイクロ凸レンズアレイ１の対応する各凸レンズを介して、各々ほぼ平行光として射出する。

各凸レンズから出た多数の平行光は、空間の一点に集光して像を形成し、集光後は発散する。

この発散する光のコーンの範囲では、集光点に実際の像がある場合とほぼ同等の光線が存在かのように見える。

この発散する光のコーンの中に観察者が目を置くと、集光点に像を認識することになる。範囲内であれば、観察者が目を移動しても、両眼視しても、常にもとの集光点の位置に像が存在するように感じることになり、三次元画像５として表示されることになる。

図２は、前記マイクロ凸レンズ二次元アレイ１の一例を示す図である。

従来のＩＰでは、レンズアレイが不可欠な要素であったが、球面収差等の収差が三次元像の解像度を劣化させている。特に視域を拡げようとすると大きく傾いた斜め入射の光線を扱うことになり、収差が非常に大きくなり、三次元像の解像度を大きく劣化させる。

また、レンズアレイ背面の平面ディスプレイは、高解像度の三次元像を得るには、個々のレンズに対応する領域に高精細の画像を表示する必要があり、その集合である微少画像群を１枚の平面ディスプレイで扱う為には、超多画素・超高画素密度の平面ディスプレイが必要になるが、超多画素・超高画素密度の平面ディスプレイは、現状技術的にも難しく、非常に高価格なものになるという問題があった。

その問題を解決するために、出願人は以前の特許出願において、「光ビームを二次元走査し空中に投影する基本ユニットを複数個二次元的に配列するとともに、該各基本ユニットに所定の画像信号を入力し、二次元走査の動きに対応して該ビーム光源を輝度変調することを特徴とする三次元画像表示装置」を提案した。

その提案は、図３に示す基本ユニットを図４に示すようにアレイ状に並べた三次元画像表示装置である。図３において、８が基本ユニットで、該基本ユニット８はレーザーダイオード９、ビーム整形機１０、固定ミラー１１、二軸走査ミラー１２からなり、レーザーダイオード９から射出した光線は、ビーム整形器１０を通すことによって、ほぼ距離に比例して広がる傾向の鋭い光ビームとし、固定ミラー１１を介して二軸走査ミラー１２に入射している。３′は基本ユニットに入力される画像信号である。

二軸走査ミラー１２の走査は、例えばブラウン管式テレビと同様に、二次元的な走査を、人間の目の残像でちらつきなく連続した画像と感じられる約毎秒６０回以上の早さで繰り返すとともに、所定の濃淡画像が空中に投影されるように、画像信号を基に、二軸走査ミラー１２の動きに合わせてレーザーダイオードの輝度を変調している。

この方式によって従来のレンズアレイを用いたインテグラルフォトグラフィでは不可避なレンズの収差をなくすことが可能となった。

しかしながら、前記出願の提案では、二次元走査を可動鏡（図３の二軸走査ミラー１２）で行っていたので光路が複雑になることが問題であった。

本発明では、透過型の光偏向方式を用い、レンズアレイの収差の影響を受けず、高画素密度の平面ディスプレイを不要にする三次元画像表示方法を、簡単な光路で提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では以下の手段を提供する。

ビーム光源から射出する光ビームを二次元走査し空中に投影する基本ユニットを複数個二次元的に配列するとともに、各基本ユニットに所定の画像信号を入力し、二次元走査の動きに対応して該ビーム光源輝度変調することを特徴とする三次元画像表示方法を提供する。

本発明では、従来は不可欠だと考えられていた可動鏡を無くすことができ、光路を折り返す必要が無くなり、ＩＶディスプレイの構成がシンプルにでき、簡単な光路により、平面ディスプレイを用いずに、高画素密度の三次元画像を表示することが可能となった。

ＩＰ表示原理説明図（空中に一個の点光源像の場合） マイクロ凸レンズ二次元アレイ斜視図 従来例の基本ユニットの一例 従来例の斜視図 本発明の一実施例説明図

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図５は、本願の一実施例の要である透過型光ビーム偏向部を示す図である。

透過型光ビーム偏向部は、レーザーダイオード９、ビーム整形機１０、固定板ガラスＧＬ、２軸に傾くことができる板ガラスＧＶ、前記２枚の板ガラスの間に弾性体で封印された屈折率１以上の液体ＬＱからなり、レーザーダイオード９から射出した光線は、ビーム整形器１０を通すことによって、ほぼ距離に比例して広がる傾向の鋭い光ビームとされ、２枚の板ガラスの間に封印された液体が可変プリズムとして動作する。３′は基本ユニットに入力される画像信号である。

二軸走査ミラー１２′の走査は、例えば図５に示すようにブラウン管式テレビと同様の走査で二次元的な走査を、人間の目の残像でちらつきなく連続した画像と感じられる約毎秒６０回以上の早さで繰り返すとともに、所定の濃淡画像が空中に投影されるように、画像信号３′を基に、２軸に傾くことができる板ガラスＧＶの動きに合わせてレーザーダイオードの輝度を変調している。

可動板ガラスＧＶを２軸で傾ける力は、図３に示す二軸走査ミラー１２を駆動したように静電気力や電磁力を利用できる。

１ マイクロ凸レンズ二次元アレイ
２ 平面ディスプレイ
３ａ、３ｂ、３ｃ 各点像
４ バックライト
５ 点光源像
６ 視域
８ 基本ユニット
９ レーザーダイオード
１０ ビーム整形器
ＧＬ 固定板ガラス
ＧＶ 可動板ガラス
ＬＱ 前記２枚の板ガラスの間に弾性体で封印された屈折率１以上の液体

Claims (1)

1. 単色又は複数色のビーム光源から射出する光ビームを二次元走査し空中に投影する基本ユニットを複数個二次元的に配列するとともに、
   該各基本ユニットに所定の画像信号を入力し、二次元走査の動きに対応して該ビーム光源を輝度変調することを特徴とする三次元画像表示装置に於いて、
   ２枚のガラス板の間に、屈折率が１以上の液体を弾性体で封印し、少なくとも片方のガラス板を２次元に傾けることにより、光ビームの二次元走査をすることを特徴とした三次元画像表示方法。

Images