JP2002287086A

JP2002287086A - 立体画像表示装置

Info

Publication number: JP2002287086A
Application number: JP2001085218A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Sudo; 敏行須藤
Original assignee: Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Current assignee: Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-03
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP3667245B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超多眼領域を利用して立体像を良好に観察す
ることができる立体像表示装置を得ること。【解決手段】指向性のあるビーム状の光線を主走査方
向と副走査方向に走査する光走査手段と、該光線の走査
角に応じた強度を該光線に与える光変調手段と、該光線
をその入射位置に応じて偏向する偏光素子を該光線の主
走査方向に繰り返し配置した光偏向手段と、該光偏向手
段の光偏向中心点列近傍に配置される該光線の副走査方
向に光を拡散する光拡散手段と、該光線の主走査面内に
おいて該偏光素子の光学的中心位置を通る主光線をすべ
て一点に収束させるためのフィールド光学系とを有し、
該光変調手段は、該光線の走査によって該光拡散手段上
に形成される２次元画像情報がその画像情報を観察する
方向からの視差画像となるよう、該光線の該光偏向手段
からの出射角に応じて光強度を変調すること

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立体画像を観察者の
目の負担を軽減し、疲れずに、自然の状態で良好に観察
することができる立体画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、立体（立体物、３次元物体）
を再生する方法として様々な方式が試みられている。こ
れらのうち両眼視差を用いて観察者に立体視を行わせる
方法（偏光メガネ方式、レンチキュラ方式など）は従来
より広く利用されている。しかしながら、これらの方法
は眼の調節機能による立体認識と両眼視差による立体認
識との間に矛盾が生じるため、観察者は疲労や違和感を
覚えることが少なくない。そこで両眼視差のみに頼ら
ず、眼のその他の立体認識機能を満足する３次元像再生
の方法がいくつか試みられている。

【０００３】（第１の従来例）平成９年に通信・放送機
構出版が発行した刊行物「高度立体動画像通信プロジェ
クト最終成果報告書」の第３章８節「超多眼領域の立体
視覚に関する研究」によれば、単眼の瞳孔に複数の視差
画像が入射する程度に視差の刻み角が細かい多視点画像
を表示する「超多眼領域」の立体表示方法下において
は、観察者の眼の焦点調節が両眼視差によって誘導され
る擬似的な立体像の近傍に導かれ、観察者の疲労や違和
感が軽減される、とされている。

【０００４】つまり、従来から行われている２視点から
の視差画像を両眼に対して呈示する立体表示方法を、ｎ
視点からの視差画像をｎ視点に対して呈示する方法に拡
張し、なおかつｎ個の視点の隣り合う２点間距離を観察
者の瞳孔よりも小さくした場合、「単眼視差効果」によ
り目が疲れにくい立体表示となる、という見解が示され
ている。

【０００５】さらに同報告書第３章６節「集束化光源列
（ＦＬＡ）による多眼立体ディスプレイの研究開発」で
は上記理論を実践する具体例が示されている。図１８は
この具体例の構成図である。図１８中のＦＬＡは集束化
光源列（ＦｏｃｕｓｅｄＬｉｇｈｔＡｒｒａｙ）の
略語であり、図１９に示すような構成を有する。ＦＬＡ
は図１９（ａ）のように半導体レーザーなどの光源（Ｌ
ｉｇｈｔＳｏｕｒｃｅ）の光を光学系（ＢｅａｍＳ
ｈａｐｉｎｇＯｐｔｉｃｓ）により細い光束に整形し
たものを、図１９（ｂ）のように円弧状に並べてすべて
の光束を円の中心に集光させたものである。こうして形
成された焦点（ＦｏｃａｌＰｏｉｎｔ）は光学系（Ｏ
ｂｊｅｃｔｉｖｅｌｅｎｓ，Ｉｍａｇｉｎｇｌｅｎ
ｓ）により垂直拡散板（ＶｅｒｔｉｃａｌＤｉｆｆｕ
ｓｅｒ）に再結像し、走査系（ＶｅｒｔｉｃａｌＳｃ
ａｎｎｅｒ，ＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＳｃａｎｎｅｒ）
により２次元的に高速走査され、２次元的な画像を形成
する。走査の周期が観察者の眼の残像許容時間内（約１
／５０秒以内）であればフリッカーのない画像観察が可
能となる。ある瞬間における焦点は２次元画像の個々の
画素を構成しており、各画素は元の光源の数だけ異なる
方向に光線を出射する輝点と考えられる。どの方向に光
線を出射させるかは、発光させる光源を選択することで
決定することができる。この光線の出射方向は非常に小
さな角度だけ異なっているので、観察位置では観察者の
瞳に２本以上の異なる光線が入射するような条件になっ
ている。つまり、上記構成によれば観察者の単眼に複数
の視差像が入射する「超多眼領域」の立体表示が可能と
なり、観察者の眼の焦点調節が立体像近傍に導かれ観察
者の疲労や違和感が軽減される。

【０００６】（第２の従来例）特開平１１―１０３４７
４号公報には「超多眼領域」を利用した立体映像表示装
置が開示されている。

【０００７】上記公報では第１の従来例において「視点
の数だけ光源およびそれに付随する駆動回路等を用意し
なければならず装置が複雑化する問題があった」とし
て、光源およびそれに付随する駆動回路をただ一つとし
て、なおかつ第１の従来例と同様の多視点立体映像を表
示する装置を構成している。図２０は上記第２の従来例
の概念図である。図中の１１１は変調信号発生器、１１
２はビーム走査の開始タイミング検出のためのスタート
センサ、１１３は半導体レーザー駆動回路（変調手
段）、１１４はモーター制御回路、１１５は半導体レー
ザー（レーザー光源）、１１６はコリメータレンズ、１
１７はポリゴンミラー（主走査方向の走査手段）、１１
８はｆθレンズ、１１９は第１の円筒レンズアレイ（主
走査方向の偏向手段）、１２０はモーター、１２１はガ
ルバノミラー（副走査方向の走査手段）、１２２は第２
の円筒レンズアレイ（縦方向拡散手段）、１２３は観察
者となっている。

【０００８】主たる構成は図１９と同様であるが、レー
ザー光源１１５が１つになっていることと、レーザービ
ーム走査によって２次元画像情報を形成すべき面の近傍
に、主走査方向に周期的構造を有する円筒レンズアレイ
１１９を配置していることが第１の従来例と異なる点で
ある。このような構成の場合、レーザービームが円筒レ
ンズアレイ１１９に入射する位置によってビームの射出
方向が変化し、円筒レンズアレイ１１９上を主走査方向
にレーザービームが走査するだけで光線の偏向が多数回
繰り返される。図２１はこの様子の説明図である。円筒
レンズアレイ１１９に垂直に入射したレーザービームａ
は円筒レンズの高画角位置に入射するためレンズ焦点を
通過した後ａ′の方向に偏向される。微小時間経過後に
レーザービームｂが図中の位置に入射するとビームはよ
り小さい偏向角で偏向されｂ′の方向に出射する。同様
にして、レーザービームｃ，ｄは図中ｃ′，ｄ′の方向
に偏向される。

【０００９】したがって、第１の従来例では元の光源の
数だけ異なる方向に光線を出射する輝点を形成しそれを
走査していたが、第２の従来例は単一のレーザービーム
走査で、同等の多方向出射光線および輝点を形成するこ
とが可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術には次のよ
うな問題点が存在する。

【００１１】まず第１の従来例においては「超多眼領
域」の立体表示を行うために視点の数だけ光源およびそ
れに付随する駆動回路等を用意しなければならず、装置
が複雑化するという問題点が存在する。

【００１２】一方、第２の従来例においては円筒レンズ
アレイ１１９で偏向されるレーザービームはいずれも円
筒レンズの焦点位置を中心として偏向される。したがっ
てレーザービーム走査によってビームの入射位置が移動
するとビームの偏向点もまた移動する。その結果、観察
位置で光線の届く範囲にばらつきが生じてしまう。例え
ば、図２１において焦点１を通過する光線は中央より左
側の範囲であれば観察可能であるが焦点３を通過する光
線は中央より左側の範囲では観察できない。

【００１３】逆に、焦点３を通過する光線は中央より右
側の範囲であれば観察可能であるが焦点１を通過する光
線は中央より右側の範囲では観察できない。

【００１４】また、第２の円筒レンズアレイ（縦方向拡
散手段）１２２の位置に形成される光線偏向点の集合で
形成する２次元情報の水平方向の解像度は円筒レンズア
レイ１１９のピッチに反比例する。しかし、解像度を高
めるために円筒レンズアレイ１１９の円筒レンズピッチ
を小さくすると相対的に水平幅の広いレーザービームが
入射した場合と同じ現象が起こる。つまり図２２に示す
ように焦点通過後にレーザービームが拡がってしまっ
て、観察位置では単眼よりも広い水平幅を有するビーム
となってしまい、前述した「超多眼領域」の立体表示が
不可能となってしまう。

【００１５】本発明は装置全体の簡素化を図りつつ、超
多眼領域を利用し、広い領域において観察者が疲労せず
に良好に立体画像を観察することができる立体画像表示
装置の提供を目的とする。

【００１６】この他、本発明は「超多眼領域」を利用し
て、立体像の表示を行う際、視点の数だけ光源およびそ
れに付随する駆動回路等を用意しなくても良く、又観察
位置で光ビームの届く範囲にばらつきが発生するのを解
消し、また、光ビーム偏向点の集合で形成する２次元情
報の水平方向の解像度を高めながらも観察位置での光ビ
ームの水平幅が拡がらないよう抑制し、立体画像を良好
に観察することができる立体画像表示装置の提供を目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の立体画
像表示装置は、指向性のあるビーム状の光線を主走査方
向と副走査方向に走査する光走査手段と、該光線の走査
角に応じた強度を該光線に与える光変調手段と、該光線
をその入射位置に応じて偏向する偏光素子を該光線の主
走査方向に繰り返し配置した光偏向手段と、該光偏向手
段の光偏向中心点列近傍に配置される該光線の副走査方
向に光を拡散する光拡散手段と、該光線の主走査面内に
おいて該偏光素子の光学的中心位置を通る主光線をすべ
て一点に収束させるためのフィールド光学系とを有し、
該光変調手段は、該光線の走査によって該光拡散手段上
に形成される２次元画像情報がその画像情報を観察する
方向からの視差画像となるよう、該光線の該光偏向手段
からの出射角に応じて光強度を変調することを特徴とし
ている。

【００１８】請求項２の発明の立体画像表示装置は、指
向性のあるビーム状の光線を走査する光走査手段と、該
光走査手段から放射される光線の走査角に応じて光強度
を変調する光変調手段と、該光走査手段からの光ビーム
が所定面上で一定速度となるようにする補正光学系と、
補正光学系からの光束の入射位置に応じて偏向方向を変
え出射する偏向素子を一方向に周期的に配列した光偏向
手段と、該光偏向手段の光偏向中心点列又はその近傍に
配置されており、入射光束を該一方向と直交する方向に
拡散する拡散手段と、該光走査手段と光偏向手段との間
に配置されており、該光偏向手段の各偏向素子の主光線
を一点に集光させる為のフィールド光学系とを有し、該
光変調手段は、該光線の走査によって該拡散手段上に形
成される２次元画像情報がその画像情報を観察する方向
からの視差画像となるよう、該光線の該光偏向手段から
の出射角に応じて光強度を変調することを特徴としてい
る。

【００１９】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて前記フィールド光学系は凹面鏡を有していること
を特徴としている。

【００２０】請求項４の発明は請求項１又は２の発明に
おいて前記フィールド光学系は凸レンズを有しているこ
とを特徴としている。

【００２１】請求項５の発明は請求項１又は２の発明に
おいて前記光偏向手段はレンチキュラ凹面鏡アレイを有
していることを特徴としている。

【００２２】請求項６の発明は請求項１又は２の発明に
おいて前記光偏向手段はレンチキュラアレイを有してい
ることを特徴としている。

【００２３】請求項７の発明は請求項１又は２の発明に
おいて前記光ビームの観察者位置での水平方向幅が観察
者の瞳孔径に基づいて決定されていることを特徴として
いる。

【００２４】請求項８の発明は請求項７の発明において
前記光ビームの観察者位置での水平方向幅が２ｍｍ以下
であることを特徴としている。

【００２５】請求項９の発明は請求項１又は２の発明に
おいて観察者位置において隣り合う光線同士の水平方向
間隔が観察者の瞳孔径に基づいて決定されていることを
特徴としている。

【００２６】請求項１０の発明は請求項９の発明におい
て観察者位置において隣り合う該光線同士の水平方向の
間隔が２ｍｍ以下であることを特徴としている。

【００２７】請求項１１の発明は請求項１又は２の発明
において前記フィールド光学系と前記光偏向手段とは一
体化されていることを特徴としている。

【００２８】請求項１２の発明は請求項１又は２の発明
において前記拡散手段は前記光偏向手段と一体化されて
いることを特徴としている。

【００２９】請求項１３の発明の立体像表示装置は指向
性のあるビーム状の光線を主走査方向と副走査方向に走
査する光走査手段と、該光線の走査角に応じた強度を該
光線に与える光変調手段と、該光線をその入射位置に応
じて偏向する偏光素子を該光線の主走査方向に繰り返し
配置した光偏向手段と、該光線の主走査面内において該
偏光素子の光学的中心位置を通る主光線をすべて一点に
収束させるためのフィールド光学系と、該光偏向手段に
よって形成される光偏向中心点列を観察者近傍に主走査
断面内において空中結像するリレー光学系と、該リレー
光学系の近傍に配置される該光線の副走査方向に光を拡
散する光拡散手段とを有し、該光変調手段は、該光線の
走査によって該光拡散手段上に形成される２次元画像情
報がその画像情報を観察する方向からの視差画像となる
よう、該光線の該光偏向手段からの出射角に応じて光強
度を変調することを特徴としている。

【００３０】請求項１４の発明の立体像表示装置は指向
性のあるビーム状の光線を走査する光走査手段と、該光
走査手段から放射される光線の走査角に応じて光強度を
変調する光変調手段と、該光走査手段からの光ビームが
所定面上で一定速度となるようにする補正光学系と、補
正光学系からの光束の入射位置に応じて偏向方向を変え
出射する偏向素子を一方向に周期的に配列した光偏向手
段と、該光走査手段と光偏向手段との間に配置されてお
り、該光偏向手段の各偏向素子の主光線を一点に集光さ
せる為のフィールド光学系と、該光偏向手段によって形
成される光偏向中心点列を観察側に空中結像するリレー
光学系と、該リレー光学系の近傍に配置されており、入
射光束を該一方向と直交する方向に拡散する拡散手段と
を有し、該光変調手段は、該光線の走査によって該拡散
手段上に形成される２次元画像情報がその画像情報を観
察する方向からの視差画像となるよう、該光線の該光偏
向手段からの出射角に応じて光強度を変調することを特
徴としている。

【００３１】請求項１５の発明は請求項１３又は１４の
発明において前記フィールド光学系は凹面鏡を有してい
ることを特徴としている。

【００３２】請求項１６の発明は請求項１３又は１４の
発明において前記フィールド光学系は凸レンズを有して
いることを特徴としている。

【００３３】請求項１７の発明は請求項１３又は１４の
発明において前記光偏向手段はレンチキュラレンズアレ
イを有していることを特徴としている。

【００３４】請求項１８の発明は請求項１３又は１４の
発明において前記光偏向手段はレンチキュラ凹面鏡アレ
イを有していることを特徴としている。

【００３５】請求項１９の発明は請求項１３又は１４の
発明において前記リレー光学系は凹面鏡を有しているこ
とを特徴としている。

【００３６】請求項２０の発明は請求項１３又は１４の
発明において前記リレー光学系は凸レンズを有している
ことを特徴としている。

【００３７】請求項２１の発明は請求項１３又は１４の
発明において前記光ビームの観察者位置での水平方向幅
が観察者の瞳孔径に基づいて決定されていることを特徴
としている。

【００３８】請求項２２の発明は請求項２１の発明にお
いて前記光ビームの観察者位置での水平方向幅が２ｍｍ
以下であることを特徴としている。

【００３９】請求項２３の発明は請求項１３又は１４の
発明において観察者位置において隣り合う光線同士の水
平方向間隔が観察者の瞳孔径に基づいて決定されている
ことを特徴としている。

【００４０】請求項２４の発明は請求項２３の発明にお
いて観察者位置において隣り合う該光線同士の水平方向
の間隔が２ｍｍ以下であることを特徴としている。

【００４１】請求項２５の発明は請求項１３又は１４の
発明において前記フィールド光学系と前記光偏向手段と
は一体化されていることを特徴としている。

【００４２】請求項２６の発明は請求項１３又は１４の
発明において前記拡散手段は前記リレー光学系と一体化
されていることを特徴としている。

【００４３】請求項２７の発明の立体画像表示装置は指
向性のあるビーム状の光線を主走査方向と副走査方向に
走査する光走査手段と、該光線の走査角に応じた強度を
該光線に与える光変調手段と、該光線をその入射位置に
応じて偏向する偏光素子を該光線の主走査方向に繰り返
し配置した光偏向手段と、該光偏向手段の光偏向中心点
列近傍に配置される該光線の副走査方向に光を拡散する
光拡散手段と、該光線の主走査面内において該偏光素子
の光学的中心位置を通る主光線をすべて一点に収束させ
るためのフィールド光学系とを有し、主走査断面内にお
いて、該光走査手段から出射した所定の径を有する光束
は該フィールド光学系を通過した後に一点に収束し、該
光偏向手段から収束光は平行光となって出射しており、
該光変調手段は、該光線の走査によって該光拡散手段上
に形成される２次元画像情報がその画像情報を観察する
方向からの視差画像となるよう、該光線の該光偏向手段
からの出射角に応じて光強度を変調することを特徴とし
ている。

【００４４】請求項２８の発明の立体画像表示装置は指
向性のあるビーム状の光線を走査する光走査手段と、該
光走査手段から放射される光線の走査角に応じて光強度
を変調する光変調手段と、該光走査手段からの光ビーム
が所定面上で一定速度となるようにする補正光学系と、
補正光学系からの光束の入射位置に応じて偏向方向を変
え出射する偏向素子を一方向に周期的に配列した光偏向
手段と、該光偏向手段の光偏向中心点列又はその近傍に
配置されており、入射光束を該一方向と直交する方向に
拡散する拡散手段と、該光走査手段と光偏向手段との間
に配置されており、該光偏向手段の各偏向素子の主光線
を一点に集光させる為のフィールド光学系とを有し、主
走査断面内において、該光走査手段から出射した所定の
径を有する光束は該フィールド光学系を通過した後に一
点に収束し、該光偏向手段から収束光は平行光となって
出射しており、該光変調手段は、該光線の走査によって
該拡散手段上に形成される２次元画像情報がその画像情
報を観察する方向からの視差画像となるよう、該光線の
該光偏向手段からの出射角に応じて光強度を変調するこ
とを特徴としている。

【００４５】請求項２９の発明の立体画像表示装置は指
向性のあるビーム状の光線を主走査方向と副走査方向に
走査する光走査手段と、該光線の走査角に応じた強度を
該光線に与える光変調手段と、該光線をその入射位置に
応じて偏向する偏光素子を該光線の主走査方向に繰り返
し配置した光偏向手段と、該光線の主走査面内において
該偏光素子の光学的中心位置を通る主光線をすべて一点
に収束させるためのフィールド光学系と、該光偏向手段
によって形成される光偏向中心点列を観察者近傍に主走
査断面内において空中結像するリレー光学系と、該リレ
ー光学系の近傍に配置される該光線の副走査方向に光を
拡散する光拡散手段とを有し、主走査断面内において、
該光走査手段から出射した所定の径を有する光束は該フ
ィールド光学系を通過した後に一点に収束し、該リレー
光学系からは収束光又は平行光となって出射しており、
該光変調手段は、該光線の走査によって該光拡散手段上
に形成される２次元画像情報がその画像情報を観察する
方向からの視差画像となるよう、該光線の該光偏向手段
からの出射角に応じて光強度を変調することを特徴とし
ている。

【００４６】請求項３０の発明の立体画像表示装置は指
向性のあるビーム状の光線を走査する光走査手段と、該
光走査手段から放射される光線の走査角に応じて光強度
を変調する光変調手段と、該光走査手段からの光ビーム
が所定面上で一定速度となるようにする補正光学系と、
補正光学系からの光束の入射位置に応じて偏向方向を変
え出射する偏向素子を一方向に周期的に配列した光偏向
手段と、該光走査手段と光偏向手段との間に配置されて
おり、該光偏向手段の各偏向素子の主光線を一点に集光
させる為のフィールド光学系と、該光偏向手段によって
形成される光偏向中心点列を観察側に空中結像するリレ
ー光学系と、該リレー光学系の近傍に配置されており、
入射光束を該一方向と直交する方向に拡散する拡散手段
とを有し、主走査断面内において、該光走査手段から出
射した所定の径を有する光束は該フィールド光学系を通
過した後に一点に収束し、該リレー光学系からは収束光
又は平行光となって出射しており、該光変調手段は、該
光線の走査によって該拡散手段上に形成される２次元画
像情報がその画像情報を観察する方向からの視差画像と
なるよう、該光線の該光偏向手段からの出射角に応じて
光強度を変調することを特徴としている。

【００４７】請求項３１の発明の立体画像表示装置は指
向性のある光束を主走査方向と副走査方向に走査する光
走査手段と、該光束の走査角に応じた強度を該光束に与
える光変調手段と、該光束をその入射位置に応じて偏向
する偏光素子を該光束の主走査方向に繰り返し配置した
光偏向手段と、該光偏向手段の光偏向中心点列近傍に配
置される該光束の副走査方向に光を拡散する光拡散手段
と該光偏向手段の光入射面側に配置されたフィールド光
学系とを有し、該光束の主走査断面内において、該偏向
素子を通過する光束が収束光又は平行光となって出射す
るように設定されており、該光変調手段は、該光線の走
査によって該光拡散手段上に形成される２次元画像情報
がその画像情報を観察する方向からの視差画像となるよ
う、該光線の該光偏向手段からの出射角に応じて光強度
を変調することを特徴としている。

【００４８】請求項３２の発明の立体画像表示装置は指
向性のある光束を走査する光走査手段と、該光走査手段
から放射される光束の走査角に応じて光強度を変調する
光変調手段と、該光走査手段からの光束が所定面上で一
定速度となるようにする補正光学系と、補正光学系から
の光束の入射位置に応じて偏向方向を変え出射する偏向
素子を一方向に周期的に配列した光偏向手段と、該光偏
向手段の光偏向中心点列又はその近傍に配置されてお
り、入射光束を該一方向と直交する方向に拡散する拡散
手段と、該光偏向手段の光入射面側に配置されたフィー
ルド光学系とを有し、該光束の主走査断面内において、
該偏向素子を通過する光束が収束光又は平行光となって
出射するように設定されており、該光変調手段は、該光
線の走査によって該拡散手段上に形成される２次元画像
情報がその画像情報を観察する方向からの視差画像とな
るよう、該光線の該光偏向手段からの出射角に応じて光
強度を変調することを特徴としている。

【００４９】請求項３３の発明の立体画像表示装置は指
向性のある光束を主走査方向と副走査方向に走査する光
走査手段と、該光束の走査角に応じた強度を該光束に与
える光変調手段と、該光束をその入射位置に応じて偏向
する偏光素子を該光束の主走査方向に繰り返し配置した
光偏向手段と、該光偏向手段の光入射面側に配置された
フィールド光学系とを有し、該光束の主走査断面内にお
いて、該光偏向手段によって形成される光偏向中心点列
を観察者近傍に主走査断面内において空中結像するリレ
ー光学系と、該リレー光学系を通過する光束が収束光又
は平行光となって出射するように設定されており、該リ
レー光学系の近傍に配置される該光束の副走査方向に光
を拡散する光拡散手段とを有し、該光変調手段は、該光
束の走査によって該光拡散手段上に形成される２次元画
像情報がその画像情報を観察する方向からの視差画像と
なるよう、該光束の該光偏向手段からの出射角に応じて
光強度を変調することを特徴としている。

【００５０】請求項３４の発明の立体画像表示装置は指
向性のある光束を走査する光走査手段と、該光走査手段
から放射される光束の走査角に応じて光強度を変調する
光変調手段と、該光走査手段からの光束が所定面上で一
定速度となるようにする補正光学系と、補正光学系から
の光束の入射位置に応じて偏向方向を変え出射する偏向
素子を一方向に周期的に配列した光偏向手段と、該光偏
向手段の光入射面側に配置されたフィールド光学系とを
有し、該光束の主走査断面内において、該光偏向手段に
よって形成される光偏向中心点列を観察側に空中結像す
るリレー光学系と、該リレー光学系を通過する光束が収
束光又は平行光となって出射するように設定されてお
り、該リレー光学系の近傍に配置されており、入射光束
を該一方向と直交する方向に拡散する拡散手段とを有
し、該光変調手段は、該光線の走査によって該拡散手段
上に形成される２次元画像情報がその画像情報を観察す
る方向からの視差画像となるよう、該光線の該光偏向手
段からの出射角に応じて光強度を変調することを特徴と
している。

【００５１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
平面図である。

【００５２】図中、１は光ビーム走査手段、（光走査手
段）２は補正光学系、３はフィールド光学系、４は主走
査方向に微小な周期構造を有する光偏向手段、５は副走
査方向Ｙに光ビームを屈折させる拡散手段、６は観察
者、２１は光変調手段である。

【００５３】光ビーム走査手段１は、ビーム状の光を放
射する光源や、ビーム形成のための光学系、そして、光
ビームを偏向させるビーム偏向手段等を含んでおり、定
められた領域内の任意の方向に２次元的に即ち主走査方
向（Ｘ方向）と副走査方向（Ｙ方向）に光ビームを走査
することができる構成となっている。例えば光源として
は半導体レーザーやＬＥＤなどが用いられ、光源からの
光ビームに対しビーム形成のための光学系や、ポリゴン
ミラー、ガルバノミラー、ＡＯＭ（音響光学素子）など
のビームを高速に偏向できるデバイス等が組み合わされ
て光ビームを２次元的に走査している。

【００５４】補正光学系２はビームの走査方向補正し、
走査面（後述する拡散手段５面上）上の走査速度が一定
とするための光学系より成り、一般的にはｆθレンズが
用いられる。

【００５５】フィールド光学系３は観察者６の立体像観
察領域を最大限に広げる光学作用を有する。

【００５６】即ち補正光学系２からの光ビームＬａを主
走査断面（ＸＺ面）内において光偏向手段４の光入射側
のビームの収束点３ａに集光した後に、光偏向手段４に
入射させている。

【００５７】そして、光偏向手段４の各偏向素子４ａに
入射し、射出した主光線Ｌａ１が一点４ｂに集光するよ
うにしている。

【００５８】ここで、ビームの収束点３ａは偏向素子４
ａの焦点面に相当している。

【００５９】フィールド光学系３は球面レンズ又は主走
査断面内においてのみパワーを有する１枚のシリンドリ
カルレンズであっても良い。

【００６０】光偏向手段４は光ビームの入射位置に応じ
て光ビームを異なった方向に偏向している。

【００６１】本実施形態では主走査断面（ＸＺ面）にパ
ワーを有するシリンドリカルレンズ（偏向素子）を複数
個、主走査方向（Ｘ方向）に一定周期で配列したレンチ
キュラーレンズより成っている。

【００６２】光偏向手段４を通過した光ビームは拡散手
段５近傍に光偏向中心点列を形成する。

【００６３】光偏向手段４の１つの光偏向素子４―１側
に光ビームの走査によって１つの視差画像が形成されて
いる。

【００６４】拡散手段５は光ビームを副走査方向（Ｙ方
向）に拡散させる役目を有する光学素子を有し、この場
合、副走査方向に微小な周期構造を有するレンチキュラ
レンズが用いられている。拡散手段５の周期構造は光偏
向手段４よりもピッチが細かく、光ビームの入射位置に
関わらず水平方向（主走査方向）の光の指向性は不変の
まま、縦方向（副走査方向）にのみ光を拡散させるとい
う光学作用を有する。

【００６５】光変調手段２１は、光線の走査によって拡
散手段５上に形成される２次元画像情報がその画像情報
を観察する方向からの視差画像となるよう、該光線の該
光偏向手段４からの出射角に応じて光強度を変調してい
る。

【００６６】図中の点線ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ
１，ｃ２は光ビームであり、同時に光ビーム走査手段１
から放射される画像情報に基づいて光変調手段２１で光
変調された光ビームの拡散手段５までの光路を示してお
り、いずれも異なる時刻における光路である。

【００６７】光ビームが光路ａ１を通るとき、この光ビ
ームａ１は光偏向手段４の要素（シリンドリカルレン
ズ）４−１の右端付近（観察者６から見て）に入射す
る。

【００６８】光ビームａ１は要素４−１によって偏向さ
れ、拡散手段５上の焦点ｆ１を通過して観察者６の左側
の方向へ光ビームａ１′として向かう。一方、光ビーム
が光路ａ２を通るとき、この光ビームａ２は光偏向手段
４の要素４−１の左端付近に入射する。光ビームａ２は
要素４−１によって偏向され、拡散手段５上の焦点ｆ１
を通過して観察者６の右側の方向へ光ビームａ２′とし
て向かう。光ビームの走査過程では光ビームａ１と光ビ
ームａ２の間に複数の光束の光路も発生しうるため、本
実施形態では光路ａ１→ａ２の光ビーム走査過程で焦点
ｆ１を偏向中心として観察者６を左から右に横切るよう
な光ビーム偏向を実現することができる。

【００６９】同様にして、光ビームが光路ｂ１→ｂ２を
通るときや、光路ｃ１→ｃ２の光路を通るときもそれぞ
れ拡散手段５上の焦点ｆ２，ｆ３を偏向中心として観察
者６を左から右に横切るような光ビーム偏向を実現する
ことができる。

【００７０】拡散手段５は上記光ビームの偏向中心（焦
点ｆ１，ｆ２，ｆ３・・・）が形成される位置に配置さ
れており、その結果、拡散手段５上に２次元的な画像情
報（視差画像）が形成される。

【００７１】本実施形態において立体像を表示（観察）
するには、従来例と同様に光ビームの出射角に対応して
光変調手段２１で光ビームの強度を変化させることで実
現している。

【００７２】例えば、光路ａ１→ａ２を強度変調された
光ビームが走査される場合、観察者にとって焦点ｆ１は
一つの画素と認識され、この画素が観察方向に依存した
輝度変化を有するように認識される。

【００７３】これが全焦点（全画素）について繰り返さ
れると観察方向によって異なる２次元画像（視差画像）
が拡散手段５上に表示されることになる。

【００７４】光ビーム走査手段１による光ビームの走査
速度がきわめて高速であれば、上記の構成によって拡散
手段５上に複数視点からの視差画像情報をほぼ同時に再
生できるため、多視点の立体像表示が可能となる。

【００７５】特に、観察者６の単眼に常に複数の光ビー
ムが入射可能な状態であれば「超多眼領域」の立体表示
が可能となり、観察者の眼の焦点調節が立体像４ｂ近傍
に導かれ観察者６の疲労や違和感が軽減される。本実施
形態ではこの条件を満たすために光ビームの観察位置６
ａでの水平幅を観察者の瞳孔径に基づいて２ｍｍ以下と
なるよう光学系を最適化し、また、観察位置６ａにおい
て隣り合う光ビーム同士の間隔もまた２ｍｍ以下となる
ように光源の強度変調制御を最適化している。

【００７６】観察位置６ａにおける光ビームの水平幅を
一定値以下に抑えるための光学系の構成を図２、図３を
用いて説明する。

【００７７】図２、図３はいずれも周期的構造を有する
光偏向手段４近傍を拡大したものである。観察位置６ａ
において光ビーム（所定の径を有する光束）Ｌａの水平
幅が拡がらないようにするためには観察者の眼に入射す
る光ビームが主走査面（ＸＺ面）内について平行光状態
であることが望ましい。このことは周期的構造を有する
光偏向手段４を射出する光ビームが光偏向手段４によっ
てコリメートされていることを意味するので、図２に示
すように光ビームＬａをシリンドリカルレンズ４−１の
焦点面Ｐ１においてフィールドレンズ４で一度収束する
設計とすればよい。なお、光ビームをそのような状態に
するためには光ビーム走査手段１、補正光学系２、フィ
ールド光学系３の設計時に、光源から出た光ビームがシ
リンドリカルレンズ４−１の焦点面Ｐ１に一度収束する
ような設計を行う。

【００７８】さらに、観察位置６ａにおける光ビーム水
平幅をより細くするためには光ビームが観察位置６ａ又
はその近傍で収束する仕様とすることが有効である。こ
の場合、図３に示すようにフィールドレンズ３で光ビー
ムＬａを図中の面Ｐ１で一度収束させ、光偏向手段４に
関して面Ｐ１と共役な面Ｐ２が観察位置６ａはその近傍
に配置されるような光学設計を行えばよい。なお、光ビ
ームをそのような状態にするためには光ビーム走査手段
１、補正光学系２、フィールド光学系３の設計時に、光
源から出た光ビームが面Ｐ１に一度収束するような設計
を行う。

【００７９】本実施形態では、従来例と異なり観察者位
置６ａで光ビームＬａの届く範囲にばらつきが発生する
のを解消するよう、光学系の各要素の配置を工夫してい
る。

【００８０】図４はこの光学系についての説明図であ
る。光ビームＬａを最終的に偏向するのは光偏向手段４
の役目であるが、光ビームの大まかな方向を決定するの
は、補正光学系２とフィールド光学系３の２つの光学系
である。図中の一点鎖線は光偏向手段４の各要素４−
１，４−２・・・を通過する主光線を示している。（各
要素４−１，４−２・・・を通過する主光線は光偏向手
段４の偏向作用を受けない。）すべての主光線が光ビームＬａの水平走査中心Ｏより発
散し、観察者６の観察域中心Ｏ′に収束するような光学
的配置となっている。こうした光学配置により、どの焦
点を通過する光ビームも観察域中心Ｏ′を中心とした領
域に到達するような分布となるので、観察域を最大限有
効に設定することができる。

【００８１】例えば、図中のように水平走査中心Ｏから
補正光学系２までの距離を補正光学系２の焦点距離と等
しくすれば、フィールド光学系３からフィールド光学系
３の焦点距離だけ離れた位置に観察域中心Ｏ′を定める
ことができる。

【００８２】本実施形態の光偏向手段４の構成について
は、いくつかの構成が適用できる。

【００８３】例えば、図５のようにフィールド光学系３
と光偏向手段４とを一体化したハイブリット光偏向手段
７を用いることができる。ハイブリット光偏向手段７を
用いることで部品数を減らし、組立時の位置決め精度を
高めることができる。

【００８４】また、光偏向手段４を反射光学系で構成し
ても良い。この場合は図６のような複数のシリンドリカ
ルミラー８ａを一方向に配列したレンチ凹面鏡８などを
用いることになる。（図では見やすくするために光ビー
ム走査手段１〜補正光学系２の光路を省略している）た
だし、この場合は拡散手段５をレンチ凹面鏡８の前に配
置すると、ビームが２度通過するためボケが発生してし
まう。そのため図７に示すように、レンチ凹面鏡８の表
面に副走査方向（Ｙ方向）の微細な凹凸またはレンチキ
ュラの周期構造を形成し、レンチ凹面鏡８の表面上で副
走査方向に拡散するような工夫を行う。

【００８５】さらに、レンチ凹面鏡８にフィールド光学
系３の役目を持たせて一つの反射光学系として一体化す
ることもできる。

【００８６】この場合は図８のように上記レンチ凹面鏡
８に全体的な凹面形状をもたせた複合レンチ凹面鏡９を
用いる。

【００８７】複合レンチ凹面鏡９は、例えば図９のよう
に半径Ｒ_大、中心Ｏ_大の凹面鏡と半径Ｒ_小、中心Ｏ_小の
シリンドリカル凹面鏡９ａを複数配列したレンチ凹面鏡
アレイを合成したような構成を有する。

【００８８】図１０はこの構成例の光学配置の説明図で
ある。図中一点鎖線は各レンチ凹面９ａの主光線であ
る。全体的な凹面の曲率半径をＲ_大、光偏向点Ｏから複
合レンチ凹面鏡９までの距離をｓ、観察域中心Ｏから複
合レンチ凹面鏡９までの距離をｓ′と定めると、前述し
たように各レンチ凹面９ａの主光線が観察域の中心Ｏ′
で収束するための条件は、近軸の光学理論より

【００８９】

【数１】

【００９０】となる。したがってこの条件を満足するよ
うに光学配置を行えば、どのレンチ凹面鏡で反射した光
も、ほぼ観察域中心Ｏ′を中心とした領域に到達するよ
うな分布となるので、観察域を最大限有効に設定するこ
とができる。

【００９１】反射光学系を用いるメリットとしては次の
ようなものが挙げられる。・透過型の光学系では光学系の厚みなどの問題で大き
さに限界があるが、反射光学系ではかなり大きなサイズ
のものも作製可能である。・色収差が発生しないなお、反射光学系で本装置を構成する場合は、再生され
る立体像と光ビーム走査手段１などの主要部品の位置と
が干渉しやすいので、フロントプロジェクターシステム
のように鉛直方向について偏心した光学配置となってい
ることが望ましい。

【００９２】次に本発明の実施形態２について説明す
る。

【００９３】実施形態１では光偏向手段４の周期構造毎
に存在する光偏向の中心点が画素として観察者に認識さ
れる。つまり周期構造のピッチが画像情報の画素ピッチ
となっている。このピッチが細かければ細かいほど解像
度の高い良質な視差画像を表現することが可能になる。

【００９４】解像度を高めるために上記周期構造のピッ
チを単に小さくすると相対的に水平幅の広いレーザービ
ームが入射した場合と同じ現象が起こる。つまり図２２
に示すように焦点通過後にレーザービームが拡がってし
まって、観察者位置では単眼よりも広い水平幅を有する
ビームとなってしまい、「超多眼領域」の立体表示が困
難になってくる場合がある。一般的に観察者にとって画
素の粗さが意識されないレベルの解像度となるとかなり
微小な画素ピッチが要求される。例えば１ｍ以内の観察
距離で画像を観察する場合、画素ピッチは少なくとも１
ｍｍ以下が要求されるがそのような微小ピッチの周期構
造を採用するとレーザービームが拡がっててくる。

【００９５】一方、観察者側での隣り合う光線同士の間
隔はビーム走査中の光源の強度変調速度で決定される
が、半導体レーザーなどを光源に用いた場合、きわめて
高速な強度変調が可能となるため、隣り合う光線同士の
間隔についてはかなり小さい値を達成することが可能と
なる。

【００９６】しかし実際は観察者の瞳孔内に２本以上の
ビームが入射するという条件を満たせば十分で、おおよ
そ２ｍｍ以下であればよい。

【００９７】このように用意されるハードウエアの仕様
に対して画素ピッチに要求されるスペックは高すぎて、
光線同士の間隔については低すぎる。

【００９８】本実施形態２は各構成要素を適切に設定
し、解像度の高い立体画像を容易に観察することができ
るようにしたものである。

【００９９】図１１は本発明の実施形態２の要部平面図
である。

【０１００】本実施形態は図１の実施形態１に比べて画
素と光偏向点の位置関係を逆転するために光偏向手段４
と副走査方向に光ビームを拡散させる拡散手段５との間
にリレー光学系１０を挿入し、拡散手段５をリレー光学
系１０近傍に配置しているという点が大きく異なる。リ
レー光学系１０を挿入したために光偏向点ｆ１〜ｆｎは
観察者６又はその近傍に像ｆ１′〜ｆｎ′として空中結
像し、観察者はこれら光偏向点を視点として、多数の視
差画像が拡散手段５上に形成されているのを観察するこ
とになる。

【０１０１】実施形態１と実施形態２の主たる差異を図
１２、図１３を用いて説明する。実施形態１では拡散手
段５上に形成される光偏向点の集合が、画素の集合とし
て観察者に認識される。この画素からは様々な方向に光
ビームが出射するが、その方向は光偏向手段４への光ビ
ームの入射位置によって異なっており、光ビームの強度
を時間的に変調すれば、この画素が観察方向に依存した
輝度変化を有するように認識される。一方、実施形態２
では観察者が画素として認識するのは図１３に示すよう
に光ビームが拡散手段５と交わる点であって、光偏向点
は光収束点５ａとして空中に結像している。この光収束
点５ａ位置から拡散手段５の方向を観察すると、拡散手
段５上に形成される２次元画像情報の全貌を観察するこ
とができる。

【０１０２】光収束点が空中に密に並んでいる場合、観
察者は単眼で複数の視差画像を同時に観察する状況とな
り、観察者は光ビーム同士の交点を空中の輝点として認
識することができる。このように実施形態１と２では光
偏向点の位置や役割が全く異なる。どちらの実施形態に
おいても、上記のような「超多眼領域」の立体表示を達
成するためには視点の間隔約２ｍｍ以下、画素ピッチ約
１ｍｍ以下とするのが良い。

【０１０３】本実施形態ではこのスペックを容易に達成
できる構成となっている。

【０１０４】本実施形態において観察位置６ａにおける
光ビームの水平幅を一定値以下に抑えるための光学的な
工夫について図１４、図１５を用いて説明する。

【０１０５】図１４、図１５はいずれもリレー光学系１
０近傍を拡大したものである。

【０１０６】観察位置６ａにおいて光ビーム水平幅が拡
がらないようにするためには観察者の眼に入射する光ビ
ームが主走査面（ＸＺ面）内について平行光状態である
ことが望ましい。このことはリレー光学系１０を射出す
る光ビームがリレー光学系１０によってコリメートされ
ていることを意味するので、１４に示すように光ビーム
をリレー光学系１０の焦点面１０ａにおいて一度収束す
る設計とすればよい。なお、光ビームをそのような状態
にするためには光ビーム走査手段１、補正光学系２、フ
ィールド光学系３、周期的光偏向手段４の設計時に、光
源から出た光ビームがリレー光学系１０の焦点面１０ａ
に一度収束するような設計を行う。

【０１０７】さらに、観察位置６ａにおける光ビームの
水平幅をより細くするためには光ビームが観察位置６ａ
又はその近傍で収束する仕様とすることが有効である。

【０１０８】この場合、図１５に示すように光ビームを
図中の面Ｐ３で一度収束させ、リレー光学系１０に関し
て面Ｐ３と共役な面Ｐ４が観察位置６ａ近傍に配置され
るような光学設計を行えばよい。なお、光ビームをその
ような状態にするためには光ビーム走査手段１、補正光
学系２、フィールド光学系３、周期的光偏向手段４の設
計時に、光源から出た光ビームがＰ３面に一度収束する
ような設計を行う。

【０１０９】リレー光学系１０は大型の正レンズ（大凸
レンズ）などで構成できるが、図１６に示すように大型
の凹面ミラー（大凹面ミラー）１１などの反射光学系を
用いることもできる。（図は見やすくするためにフィー
ルド光学系３より光源側の部材、光路を省略してあ
る）。拡散手段５については、図７と同様に大凹ミラー
１１の表面に副走査方向の微細な凹凸またはレンチキュ
ラの周期構造を形成する事で与えることもできるし、図
１６中のように大凹ミラー１１に密着させる形で拡散手
段５を設置し、二重像を発生させることなく縦方向のみ
の拡散を達成することができる。

【０１１０】もちろん、この場合も反射型光学系を使用
していることにより再生される立体像と光ビーム走査手
段１などの主要部品の位置とが干渉しやすいので、フロ
ントプロジェクターシステムのように鉛直方向について
偏心した光学配置となっていることが望ましい。

【０１１１】画素と光偏向点の位置関係を逆転するため
にリレー光学系１０を用いる構成は、実施形態１のすべ
ての構成例に適用することができる。

【０１１２】特に図１７のように複合レンチ凹面鏡９に
大凹ミラー１１を適用すると光学系のほとんどが反射系
となり、色収差が少なく、大型化が容易で、部品数の少
ない立体像表示装置を構成することができる。

【０１１３】尚リレー光学系１０は主走査断面内のみに
パワーのあるシリンドリカルレンズを用いても良い。

【０１１４】又、リレー光学系１０は拡散手段５の観察
者側に設けても良い。

【０１１５】

【発明の効果】本発明によれば「超多眼領域」を利用し
て、立体像の表示を行う際、視点の数だけ光源およびそ
れに付随する駆動回路等を用意しなくても良く、又観察
位置で光ビームの届く範囲にばらつきが発生するのを解
消し、また、光ビーム偏向点の集合で形成する２次元情
報の水平方向の解像度を高めながらも観察位置での光ビ
ームの水平幅が拡がらないよう抑制し、立体画像を良好
に観察することができる立体画像表示装置を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】図１の一部分の拡大説明図

【図３】図１の一部分の拡大説明図

【図４】図１の一部分の拡大説明図

【図５】本発明の実施形態１の一部分を変更したとき
の概略図

【図６】本発明の実施形態１の一部分を変更したとき
の概略図

【図７】図６の一部分の説明図

【図８】本発明の実施形態１の一部分を変更したとき
の概略図

【図９】図８の一部分の説明図

【図１０】図８の一部分の説明図

【図１１】本発明の実施形態２の要部概略図

【図１２】図１１の一部分の拡大説明図

【図１３】図１１の一部分の拡大説明図

【図１４】図１１の一部分の拡大説明図

【図１５】図１１の一部分の拡大説明図

【図１６】本発明の実施形態２の一部分を変更したと
きの概略図

【図１７】本発明の実施形態２の一部分を変更したと
きの概略図

【図１８】従来の立体像表示装置の概略図

【図１９】従来の立体像表示装置の概略図

【図２０】従来の立体像表示装置の概略図

【図２１】図２０の一部分の説明図

【図２２】図２０の一部分の説明図

【符号の説明】

１光ビーム走査手段２補正光学系３フィールド光学系４光偏向手段５拡散手段６観察者７ハイブリット光偏向手段８レンチ凹面鏡９複合レンチ凹面鏡１０リレー光学系１１凹面ミラー２１光変調手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年４月１３日（２００１．４．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０６】観察位置６ａにおいて光ビーム水平幅が拡
がらないようにするためには観察者の眼に入射する光ビ
ームが主走査面（ＸＺ面）内について平行光状態である
ことが望ましい。このことはリレー光学系１０を射出す
る光ビームがリレー光学系１０によってコリメートされ
ていることを意味するので、図１４に示すように光ビー
ムをリレー光学系１０の焦点面１０ａにおいて一度収束
する設計とすればよい。なお、光ビームをそのような状
態にするためには光ビーム走査手段１、補正光学系２、
フィールド光学系３、周期的光偏向手段４の設計時に、
光源から出た光ビームがリレー光学系１０の焦点面１０
ａに一度収束するような設計を行う。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指向性のあるビーム状の光線を主走査方
向と副走査方向に走査する光走査手段と、該光線の走査
角に応じた強度を該光線に与える光変調手段と、該光線
をその入射位置に応じて偏向する偏光素子を該光線の主
走査方向に繰り返し配置した光偏向手段と、該光偏向手
段の光偏向中心点列近傍に配置される該光線の副走査方
向に光を拡散する光拡散手段と、該光線の主走査面内に
おいて該偏光素子の光学的中心位置を通る主光線をすべ
て一点に収束させるためのフィールド光学系とを有し、
該光変調手段は、該光線の走査によって該光拡散手段上
に形成される２次元画像情報がその画像情報を観察する
方向からの視差画像となるよう、該光線の該光偏向手段
からの出射角に応じて光強度を変調することを特徴とす
る立体画像表示装置。
【請求項２】指向性のあるビーム状の光線を走査する
光走査手段と、該光走査手段から放射される光線の走査
角に応じて光強度を変調する光変調手段と、該光走査手
段からの光ビームが所定面上で一定速度となるようにす
る補正光学系と、補正光学系からの光束の入射位置に応
じて偏向方向を変え出射する偏向素子を一方向に周期的
に配列した光偏向手段と、該光偏向手段の光偏向中心点
列又はその近傍に配置されており、入射光束を該一方向
と直交する方向に拡散する拡散手段と、該光走査手段と
光偏向手段との間に配置されており、該光偏向手段の各
偏向素子の主光線を一点に集光させる為のフィールド光
学系とを有し、該光変調手段は、該光線の走査によって
該拡散手段上に形成される２次元画像情報がその画像情
報を観察する方向からの視差画像となるよう、該光線の
該光偏向手段からの出射角に応じて光強度を変調するこ
とを特徴とする立体像表示装置。
【請求項３】前記フィールド光学系は凹面鏡を有して
いることを特徴とする請求項１又は２の立体像表示装
置。
【請求項４】前記フィールド光学系は凸レンズを有し
ていることを特徴とする請求項１又は２の立体像表示装
置。
【請求項５】前記光偏向手段はレンチキュラ凹面鏡ア
レイを有していることを特徴とする請求項１又は２の立
体像表示装置。
【請求項６】前記光偏向手段はレンチキュラアレイを
有していることを特徴とする請求項１又は２の立体像表
示装置。
【請求項７】前記光ビームの観察者位置での水平方向
幅が観察者の瞳孔径に基づいて決定されていることを特
徴とする請求項１又は２の立体像表示装置。
【請求項８】前記光ビームの観察者位置での水平方向
幅が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７の立体
像表示装置。
【請求項９】観察者位置において隣り合う光線同士の
水平方向間隔が観察者の瞳孔径に基づいて決定されてい
ることを特徴とする請求項１又は２の立体像表示装置。
【請求項１０】観察者位置において隣り合う該光線同
士の水平方向の間隔が２ｍｍ以下であることを特徴とす
る請求項９の立体像表示装置。
【請求項１１】前記フィールド光学系と前記光偏向手
段とは一体化されていることを特徴とする請求項１又は
２の立体像表示装置。
【請求項１２】前記拡散手段は前記光偏向手段と一体
化されていることを特徴とする請求項１又は２の立体像
表示装置。
【請求項１３】指向性のあるビーム状の光線を主走査
方向と副走査方向に走査する光走査手段と、該光線の走
査角に応じた強度を該光線に与える光変調手段と、該光
線をその入射位置に応じて偏向する偏光素子を該光線の
主走査方向に繰り返し配置した光偏向手段と、該光線の
主走査面内において該偏光素子の光学的中心位置を通る
主光線をすべて一点に収束させるためのフィールド光学
系と、該光偏向手段によって形成される光偏向中心点列
を観察者近傍に主走査断面内において空中結像するリレ
ー光学系と、該リレー光学系の近傍に配置される該光線
の副走査方向に光を拡散する光拡散手段とを有し、該光
変調手段は、該光線の走査によって該光拡散手段上に形
成される２次元画像情報がその画像情報を観察する方向
からの視差画像となるよう、該光線の該光偏向手段から
の出射角に応じて光強度を変調することを特徴とする立
体画像表示装置。
【請求項１４】指向性のあるビーム状の光線を走査す
る光走査手段と、該光走査手段から放射される光線の走
査角に応じて光強度を変調する光変調手段と、該光走査
手段からの光ビームが所定面上で一定速度となるように
する補正光学系と、補正光学系からの光束の入射位置に
応じて偏向方向を変え出射する偏向素子を一方向に周期
的に配列した光偏向手段と、該光走査手段と光偏向手段
との間に配置されており、該光偏向手段の各偏向素子の
主光線を一点に集光させる為のフィールド光学系と、該
光偏向手段によって形成される光偏向中心点列を観察側
に空中結像するリレー光学系と、該リレー光学系の近傍
に配置されており、入射光束を該一方向と直交する方向
に拡散する拡散手段とを有し、該光変調手段は、該光線
の走査によって該拡散手段上に形成される２次元画像情
報がその画像情報を観察する方向からの視差画像となる
よう、該光線の該光偏向手段からの出射角に応じて光強
度を変調することを特徴とする立体像表示装置。
【請求項１５】前記フィールド光学系は凹面鏡を有し
ていることを特徴とする請求項１３又は１４の立体像表
示装置。
【請求項１６】前記フィールド光学系は凸レンズを有
していることを特徴とする請求項１３又は１４の立体像
表示装置。
【請求項１７】前記光偏向手段はレンチキュラレンズ
アレイを有していることを特徴とする請求項１３又は１
４の立体像表示装置。
【請求項１８】前記光偏向手段はレンチキュラ凹面鏡
アレイを有していることを特徴とする請求項１３又は１
４の立体像表示装置。
【請求項１９】前記リレー光学系は凹面鏡を有してい
ることを特徴とする請求項１３又は１４の立体像表示装
置。
【請求項２０】前記リレー光学系は凸レンズを有して
いることを特徴とする請求項１３又は１４の立体像表示
装置。
【請求項２１】前記光ビームの観察者位置での水平方
向幅が観察者の瞳孔径に基づいて決定されていることを
特徴とする請求項１３又は１４の立体像表示装置。
【請求項２２】前記光ビームの観察者位置での水平方
向幅が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２１の
立体像表示装置。
【請求項２３】観察者位置において隣り合う光線同士
の水平方向間隔が観察者の瞳孔径に基づいて決定されて
いることを特徴とする請求項１３又は１４の立体像表示
装置。
【請求項２４】観察者位置において隣り合う該光線同
士の水平方向の間隔が２ｍｍ以下であることを特徴とす
る請求項２３の立体像表示装置。
【請求項２５】前記フィールド光学系と前記光偏向手
段とは一体化されていることを特徴とする請求項１３又
は１４の立体像表示装置。
【請求項２６】前記拡散手段は前記リレー光学系と一
体化されていることを特徴とする請求項１３又は１４の
立体像表示装置。
【請求項２７】指向性のあるビーム状の光線を主走査
方向と副走査方向に走査する光走査手段と、該光線の走
査角に応じた強度を該光線に与える光変調手段と、該光
線をその入射位置に応じて偏向する偏光素子を該光線の
主走査方向に繰り返し配置した光偏向手段と、該光偏向
手段の光偏向中心点列近傍に配置される該光線の副走査
方向に光を拡散する光拡散手段と、該光線の主走査面内
において該偏光素子の光学的中心位置を通る主光線をす
べて一点に収束させるためのフィールド光学系とを有
し、主走査断面内において、該光走査手段から出射した
所定の径を有する光束は該フィールド光学系を通過した
後に一点に収束し、該光偏向手段から収束光は平行光と
なって出射しており、該光変調手段は、該光線の走査に
よって該光拡散手段上に形成される２次元画像情報がそ
の画像情報を観察する方向からの視差画像となるよう、
該光線の該光偏向手段からの出射角に応じて光強度を変
調することを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２８】指向性のあるビーム状の光線を走査す
る光走査手段と、該光走査手段から放射される光線の走
査角に応じて光強度を変調する光変調手段と、該光走査
手段からの光ビームが所定面上で一定速度となるように
する補正光学系と、補正光学系からの光束の入射位置に
応じて偏向方向を変え出射する偏向素子を一方向に周期
的に配列した光偏向手段と、該光偏向手段の光偏向中心
点列又はその近傍に配置されており、入射光束を該一方
向と直交する方向に拡散する拡散手段と、該光走査手段
と光偏向手段との間に配置されており、該光偏向手段の
各偏向素子の主光線を一点に集光させる為のフィールド
光学系とを有し、主走査断面内において、該光走査手段
から出射した所定の径を有する光束は該フィールド光学
系を通過した後に一点に収束し、該光偏向手段から収束
光は平行光となって出射しており、該光変調手段は、該
光線の走査によって該拡散手段上に形成される２次元画
像情報がその画像情報を観察する方向からの視差画像と
なるよう、該光線の該光偏向手段からの出射角に応じて
光強度を変調することを特徴とする立体像表示装置。
【請求項２９】指向性のあるビーム状の光線を主走査
方向と副走査方向に走査する光走査手段と、該光線の走
査角に応じた強度を該光線に与える光変調手段と、該光
線をその入射位置に応じて偏向する偏光素子を該光線の
主走査方向に繰り返し配置した光偏向手段と、該光線の
主走査面内において該偏光素子の光学的中心位置を通る
主光線をすべて一点に収束させるためのフィールド光学
系と、該光偏向手段によって形成される光偏向中心点列
を観察者近傍に主走査断面内において空中結像するリレ
ー光学系と、該リレー光学系の近傍に配置される該光線
の副走査方向に光を拡散する光拡散手段とを有し、主走
査断面内において、該光走査手段から出射した所定の径
を有する光束は該フィールド光学系を通過した後に一点
に収束し、該リレー光学系からは収束光又は平行光とな
って出射しており、該光変調手段は、該光線の走査によ
って該光拡散手段上に形成される２次元画像情報がその
画像情報を観察する方向からの視差画像となるよう、該
光線の該光偏向手段からの出射角に応じて光強度を変調
することを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項３０】指向性のあるビーム状の光線を走査す
る光走査手段と、該光走査手段から放射される光線の走
査角に応じて光強度を変調する光変調手段と、該光走査
手段からの光ビームが所定面上で一定速度となるように
する補正光学系と、補正光学系からの光束の入射位置に
応じて偏向方向を変え出射する偏向素子を一方向に周期
的に配列した光偏向手段と、該光走査手段と光偏向手段
との間に配置されており、該光偏向手段の各偏向素子の
主光線を一点に集光させる為のフィールド光学系と、該
光偏向手段によって形成される光偏向中心点列を観察側
に空中結像するリレー光学系と、該リレー光学系の近傍
に配置されており、入射光束を該一方向と直交する方向
に拡散する拡散手段とを有し、主走査断面内において、
該光走査手段から出射した所定の径を有する光束は該フ
ィールド光学系を通過した後に一点に収束し、該リレー
光学系からは収束光又は平行光となって出射しており、
該光変調手段は、該光線の走査によって該拡散手段上に
形成される２次元画像情報がその画像情報を観察する方
向からの視差画像となるよう、該光線の該光偏向手段か
らの出射角に応じて光強度を変調することを特徴とする
立体像表示装置。
【請求項３１】指向性のある光束を主走査方向と副走
査方向に走査する光走査手段と、該光束の走査角に応じ
た強度を該光束に与える光変調手段と、該光束をその入
射位置に応じて偏向する偏光素子を該光束の主走査方向
に繰り返し配置した光偏向手段と、該光偏向手段の光偏
向中心点列近傍に配置される該光束の副走査方向に光を
拡散する光拡散手段と該光偏向手段の光入射面側に配置
されたフィールド光学系とを有し、該光束の主走査断面
内において、該偏向素子を通過する光束が収束光又は平
行光となって出射するように設定されており、該光変調
手段は、該光線の走査によって該光拡散手段上に形成さ
れる２次元画像情報がその画像情報を観察する方向から
の視差画像となるよう、該光線の該光偏向手段からの出
射角に応じて光強度を変調することを特徴とする立体画
像表示装置。
【請求項３２】指向性のある光束を走査する光走査手
段と、該光走査手段から放射される光束の走査角に応じ
て光強度を変調する光変調手段と、該光走査手段からの
光束が所定面上で一定速度となるようにする補正光学系
と、補正光学系からの光束の入射位置に応じて偏向方向
を変え出射する偏向素子を一方向に周期的に配列した光
偏向手段と、該光偏向手段の光偏向中心点列又はその近
傍に配置されており、入射光束を該一方向と直交する方
向に拡散する拡散手段と、該光偏向手段の光入射面側に
配置されたフィールド光学系とを有し、該光束の主走査
断面内において、該偏向素子を通過する光束が収束光又
は平行光となって出射するように設定されており、該光
変調手段は、該光線の走査によって該拡散手段上に形成
される２次元画像情報がその画像情報を観察する方向か
らの視差画像となるよう、該光線の該光偏向手段からの
出射角に応じて光強度を変調することを特徴とする立体
像表示装置。
【請求項３３】指向性のある光束を主走査方向と副走
査方向に走査する光走査手段と、該光束の走査角に応じ
た強度を該光束に与える光変調手段と、該光束をその入
射位置に応じて偏向する偏光素子を該光束の主走査方向
に繰り返し配置した光偏向手段と、該光偏向手段の光入
射面側に配置されたフィールド光学系とを有し、該光束
の主走査断面内において、該光偏向手段によって形成さ
れる光偏向中心点列を観察者近傍に主走査断面内におい
て空中結像するリレー光学系と、該リレー光学系を通過
する光束が収束光又は平行光となって出射するように設
定されており、該リレー光学系の近傍に配置される該光
束の副走査方向に光を拡散する光拡散手段とを有し、該
光変調手段は、該光束の走査によって該光拡散手段上に
形成される２次元画像情報がその画像情報を観察する方
向からの視差画像となるよう、該光束の該光偏向手段か
らの出射角に応じて光強度を変調することを特徴とする
立体画像表示装置。
【請求項３４】指向性のある光束を走査する光走査手
段と、該光走査手段から放射される光束の走査角に応じ
て光強度を変調する光変調手段と、該光走査手段からの
光束が所定面上で一定速度となるようにする補正光学系
と、補正光学系からの光束の入射位置に応じて偏向方向
を変え出射する偏向素子を一方向に周期的に配列した光
偏向手段と、該光偏向手段の光入射面側に配置されたフ
ィールド光学系とを有し、該光束の主走査断面内におい
て、該光偏向手段によって形成される光偏向中心点列を
観察側に空中結像するリレー光学系と、該リレー光学系
を通過する光束が収束光又は平行光となって出射するよ
うに設定されており、該リレー光学系の近傍に配置され
ており、入射光束を該一方向と直交する方向に拡散する
拡散手段とを有し、該光変調手段は、該光線の走査によ
って該拡散手段上に形成される２次元画像情報がその画
像情報を観察する方向からの視差画像となるよう、該光
線の該光偏向手段からの出射角に応じて光強度を変調す
ることを特徴とする立体像表示装置。