JP2007164112A - 体積３ｄディスプレイの像位置の誤差の訂正 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は回転式メカニズムによって運転される移動スクリーンに基づいている体積３Ｄディスプレイの像位置の誤差の訂正に関連している。
【解決手段】 この発明は３つの主要なステップを含んでいる。第一歩は理論的な位置に関してフレームの位置誤差の測定を提供する。誤差はメカニズムの性質のために移動スクリーンの角位置の周期函数、そうなったものである。第２ステップは誤差を償うためにフレームの中心に関して各フレームのフレーム．イメージの位置を移す訂正函数を組み立てる。誤差の測定そして訂正函数の構造は静的または動的に行うことができる。第３ステップは訂正函数に従って表示されるべきイメージフレームを移し、体積３Ｄディスプレイの写し出す。この発明はまた誤差函数の周期の性質に一致させる好適た駆動機構を含んでいる。
【選択図】図５

Description

本発明は本出願人に次の特許および出願に関連している：
米国特許５，７５４，１４７、
米国特許５，９５４，４１４、
米国特許６，３０２，５４２Ｂ１、
米国特許６，７６５，５６６Ｂ１、
日本特許出願３６１０９０／９９（國内特許出願通知２０００／２０１３６２）、
日本特許出願２００１／３１８１８９（國内特許出願通知２００２／２６８１３６）、
出願人は上記の文書を本件に引用文献として取り入れている。

この発明は体積３Ｄディスプレイの分野に一般に関連している。とりわけ、この発明は回転式メカニズムによって運転される移動スクリーンに基づいている体積３Ｄディスプレイの像位置の誤差の訂正に関連している。

体積３Ｄディスプレイの１つの部門は移動スクリーンに基づいている。移動スクリーンはスペースの体積を通って繰り返し掃引する。一組の２Ｄイメージはプロジェクショソによってスクリーンでディスプレイされる。従って、２Ｄイメージのセットはスクリーンによって掃引される体積で配られる。残像の効果のために、２Ｄイメージのセットはスペースの体積３Ｄイメージを形作る。

Ｔｓａｏ米国特許６，７６５，５６６Ｂ１は光学インターフェイスのメカニズムが付いている回転スクリーンに基づいて体積３Ｄディスプレイの例を記述する。例はまた日本特許出願３６１０９０／９９（國内特許出願通知２０００／２０１３６２）で記述されている。図１で示されているように、体積３Ｄディスプレイに３つの大部分がある：回転スクリーン単元１３３０、高いフレーム率のイメージのプロジェクショソシステム１３１０、および光学インターフェイスのメカニズム１３２０。回転スクリーン単元は３部品を含んでいる：スクリーン１３３１、中央反射器１３３２、およびサイドリフレクター１３３３。これら３部品は共通の軸線１３０１のまわりで同調に回転する。共通の軸線は一般に平行に、スクリーンの表面を通る。投影経路はプロジェクター１３１０から始まり、次に順序で次の部分を通って行く：インターフェイス単元１３２０、中央反射器、サイドリフレクターおよびスクリーン。光学インターフェイスのメカニズムはスクリーンが回るときに投影されたイメージのサイズ、オリエンテーションおよび焦点を不変に保つ。好適な光学インターフェイスのメカニズムはスクリーンの半分の速度で回転する光学的イメージ回転裝置である。図２は光学インターフェイスのメカニズムとして光学回転裝置の例を説明する。

回転メカニズムはシステムの回転動きを運転する。システムの光学部品と機械部分が完全な精密と置かれれば、および部品の寸法の許容がゼロなら、スクリーンで投影されるイメージのフレームの中心は理論的な位置でメカニズムが回るとき常に落ちる。投影されたイメージのフレームの中心が回転スクリーンの中心に一直線に並べば、２つの中心はスクリーンが回ると同時に常に一致する。すなわち、スクリーンで投影されるイメージフレームの中心の理論的な位置はスクリーンの中心である。但し位置および寸法の誤差が避けられないので、実際に、映像フレームの中心は理論的な位置から逸脱できる。

体積３Ｄイメージは一組の２Ｄイメージのフレームによって形作られる。一般に、コンピュータは２Ｄイメージフレームを発生させる。２Ｄイメージのフレームが誤差いがない理想的なメカニズムの仮定に基づいていたら作成されれば、理論的な位置に関する映像フレームの中心の偏差は体積３Ｄイメージを歪めることができる。さらにスクリーンが１／２の回転の１つのイメージの体積を掃引するので、スクリーンの１の回転は２つの連続的なイメージの体積を掃引する。避けられない偏差のために、２つの連続的な体積のスクリーンに関連するフレームの位置は一致しないかもしれない。従って体積３Ｄのイメージの位置は１つの体積から次の体積に移る。従って、体積３Ｄのイメージの「跳躍は」起こることができる。

この発明は、投影されたフレームの位置の偏差を定める方法を提供する。この発明はまた、イメージの誤差を償う方法を提供する。この発明はまた、補償の方法に適するおよび最低の誤差い、駆動機構を案出することである。

一般に、この発明は３つの主要なステップを含んでいる。

第一歩は投影されたフレームの位置誤差の測定を得ることである。位置誤差は理論的な位置に関して映像フレームの中心の実際の偏差と定義される。位置誤差はディスプレイの体積の中のスクリーンの位置の函数である。システムの光学機械部分間の相対的な位置は位置誤差を定める。便宜上、この相対的な位置は「光学機械状態」とここに呼ばれる。図１のシステムでは、光学機械状態はスクリーン単元の２つの回転毎に繰り返す。従って、位置誤差函数は周期函数である。その周期は２つのスクリーンの回転である（または４つの体積）。

位置誤差函数を得る２つの方法がある： 静的な測定および動的測定。静的な測定では、スクリーン単元は一つずつ異なった位置に回る。あらゆる位置で、投影されたフレームの中心の偏差はスクリーンに置かれるスケールの使用によって測定される。動的測定では、測定は体積３Ｄディスプレイが操作上の速度で稼動しているとき行われる。最初に、別の手段はディスプレイの体積の中の参照イメージを生成する。そして、体積３Ｄディスプレイは模倣イメージを表示する。模倣イメージは参照イメージを再生するように試みる。参照イメージに関する模倣イメージの偏差は位置誤差函数の測定である。この動的測定は体積３Ｄディスプレイで視覚化することができる。

第２ステップは投影されたフレームのための訂正函数を定めることである。訂正函数は基本的に第一歩から得られる位置誤差函数の負数である。訂正函数が位置誤差を償うのに使用されている。位置誤差函数が静的な測定から得られれば、負数は得ることができる。動的測定方法では、訂正函数はまた体積３Ｄディスプレイが操作上の速度で動いているとき得られる。これは動的調節（ソフトウェアまたは電子）手段を要求する。動的調節手段はフレームのボーダーに関してあらゆる投影されたフレームのイメージの位置を記録し、調節できる。参照イメージと模倣イメージの違いの視覚化によって、ユーザーは模倣イメージを調節し、参照イメージと一致するために模倣イメージを作る動的調節手段を使用できる。すなわち、訂正函数は視覚化に基づいて直観的な試行錯誤を繰返しながら得られる。

第３ステップは投影されたフレームの位置誤差を償うことである。新しい体積３Ｄイメージを表示するためには、投影されるべき各フレームのイメージの位置は訂正函数に従って訂正される。主義では、これはフレームの元の偏差と同量、反対の方向へイメージを転置することである。好まれる方法はソフトウェアか電子方式によってフレームのボーダーに関してフレームのイメージ（すなわち非空白のフレームのイメージの内容）を移すことである。その結果、位置誤差はあらゆるフレームで取り消される。

この発明はまた好適た駆動機構を含んでいる。これらの駆動機構は主要コンポーネントの光学機械状態によって支配されるフレームの位置誤差の周期の性質を保つ。それらはギヤまたはベルトの形態誤差の効果を最小にする。

問題の分析

図３ａ−３ｅは平面図によって図１のシステムの動きを説明する。スクリーン１３３１の角位置（θ）参照位置１００に関して測定される。図３ａは０度に対応する。図３ｂは９０度に対応する。図３ｃは１８０度に対応する。図３ｄは２７０度に対応する。図３ｅは３６０度に対応する。イメージ回転装置１３２０は点１３２０ａとオリエンテーションを示すために印が付いている。イメージ回転装置はスクリーンの１／２の速度で回る。従って、それは図３ａから図３ｅに１／２の回転を回す。図４ａ−４ｅはシステムの動きの間にスクリーンに関して投影されたフレーム１３１１の相対的な位置を説明する。投影されたフレームは点１３１１ａとオリエンテーションを示すために印が付いている。図４ａ−４ｅは図３ａ−３ｅの異なった光学機械状態に対応する。すなわち、図４ａは図３ａに対応する。図４ｂは図３ｂに対応する。図４ｃは図３ｃに対応する。図４ｄは図３ｄに対応する。図４ｅは図３ｅに対応する。

システムの光学部品と機械部分が完全な精密と置かれれば、および部品の寸法の許容がゼロなら、スクリーンで投影されるイメージのフレームの中心は理論的な位置でメカニズムが回るとき常に落ちる。投影されたイメージのフレームの中心が回転スクリーンの中心に一直線に並べば、２つの中心はスクリーンが回ると同時に常に一致する。すなわち、スクリーンで投影されるイメージフレームの中心の理論的な位置はスクリーンの中心である。但し位置および寸法の誤差が避けられないので、実際に、映像フレームの中心は理論的な位置から逸脱できる。

図４ａ−４ｅに示すように、スクリーンが０度に回るとき２つの中心が一致するために一直線に並べば、２つの中心はスクリーンが他の位置に回るとき分かれるかもしれない。図５に示すように、投影されたフレームの中心１３１２はスクリーンの上のカーブトラック１１０１に沿って動くかもしれない。インターフェイス単元１３２０の使用のために、プロジェクター単元、投影経路、インターフェイス単元およびスクリーン単元の中の相対的な位置そしてオリエンテーションは図４ａの同じ状態をインターフェイス単元の１つの回転毎に後戻る。即ち、映像フレームの中心はスクリーンの２つの回転毎にの後でスクリーンの中心１０３に戻って移る。そしてフレームの中心のトラック１１０１はスクリーンは２つの回転を回す後繰り返し自体。スクリーンの中心に関連する映像フレームの中心の位置の偏差はスクリーンの角位置（θ＝０−７２０度）の函数である。これ函数は周期函数である。図５のｄｘ（θ）そしてｄｙ（θ）１１０２に示すように、この函数は測定することができる。例えば、スクリーンは０度から１８０度に回るとき、第１体積を掃引し、フレームの中心はカーブ１１０１の上部にＯからＰに沿って動く。スクリーンは１８０度から３６０度に回るとき、第２体積を掃引し、フレーム中心はＰからＱに移る。同様に、第３体積は３６０−５４０度におよびＱからＲに対応し、そして第４体積５４０−７２０の度およびＲからＯに対応する。光学機械状態が４つの体積毎に繰り返すので、イメージフレームの中心は４つの連続的な体積の間にカーブ１１０１の異なったセクションに沿って動く。

訂正の方法

一般に、投影されたフレームの中心の位置誤差を訂正する方法は次のステップが含まれている：

第一歩は、スクリーンの中心に関して映像フレームの中心の位置誤差函数を得なさい。図１のシステムで前に記述されている、位置誤差（ｄｘ、ｄｙ）はスクリーンの角位置（θ）の函数である：
（ｄｘ，ｄｙ）＝（ｆｄｘ（θ），ｆｄｙ（θ））
θ＝０−７２０度

位置誤差函数を得る２つの方法がある：静的な測定および動的測定。静的な測定では、スケールをスクリーンの表面添付する。スケールはスクリーンの中心の位置を示す。そして、プロジェクター単元はスクリーンにイメージパターンを投影す。イメージパターンはイメージフレームの中心を示す。図４ａは破線によってイメージパターン１３１１の例を説明する。スクリーン単元は一つずつ異なった位置に回る。あらゆる位置で、スクリーンの中心に関連するイメージフレームの中心の偏差は測定される。従って位置誤差函数は得られる。測定はいくつかの指定角位置ですることができる。他の角位置の誤差は補入によってそれから得ることができる。測定および補入は１全周期、すなわちスクリーンの回転の７２０度をカバーするべきである。

第２ステップは、投影されるべきフレーム．イメージの位置の訂正量を定めなさい。フレーム．イメージはフレームの非空白のイメージの内容を示す。訂正量はフレームのボーダーに関して、またはフレームの中心に関して同等に、測定される位置の転位である。
訂正量（ｄｘ、ｄｙ）ｃはスクリーンの角位置の函数である：
（ｄｘ，ｄｙ）ｃ＝（−ｆｄｘ（θ），−ｆｄｙ（θ））
θ＝０−７２０度

第３ステップは、第２ステップで得られる訂正の函数に従ってスクリーンの中心に関して投影されるべき各フレームの位置を調節しなさい。主義では、これはフレームの元の偏差と同量、反対の方向へイメージを転置することである。その結果、位置誤差はあらゆるフレームで取り消される。好まれる方法はフレームのボーダーに関してフレームイメージ（すなわち非空白のフレームのイメージの内容）を移すことである。

これは図６で更に説明される。ディスプレイのパネル２８１０がプロジェクター単元１３１０で使用されれば、訂正は基本的に位置２８１３ａから２８１３へディスプレイのパネルの作用面積２８１２のボーダー２８１１に関してフレームのイメージを、移すことである。効果的に、フレームの端は位置２８１４に移る。便宜上、第一歩からの位置誤差の函数はピクセルの単位で測定されるべきである。こうすればは、フレームのイメージの転位の訂正量はピクセルの単位に基づいていることができる。実際に、あらゆるフレームのための転位の訂正量のリストは訂正の函数に従って組み立てることができる。リストは体積３Ｄディスプレイのコンピュータでそれから貯えられる。フレームのイメージを発生させるためのソフトウェアはリストに従ってフレームのイメージを移す。代わりに、転位はまた電子回路によってイメージデータがディスプレイのパネルに送られる前に行うことができる。ソフトウェアまたは電子工学の実踐のこれらの細部は工芸の巧みに人士を知られているべきでこれによって更に論議されない。

動的測定では、測定は体積３Ｄディスプレイが操作上の速度で稼動しているとき行われる。位置誤差の静的な測定は必要でない。訂正函数はまた体積３Ｄディスプレイが操作上の速度で動いているとき得られる。この動的方法に次の特徴がある：

（１）動的調節手段（ソフトウェアか電子）は最初に確立される。動的調節手段はフレームのボーダーに関してあらゆる投影されたフレームのイメージの位置を記録し、調節できる。

（２）別の手段はディスプレイの体積で参照イメージを生成する。参照イメージは位置誤差なしに明示されている幾何学的な形のイメージである。１つの例は１つ以上の直線を形作るために回転スクリーンによって掃引されるディスプレイ体積に１つ以上のレーザ光線を撃つことである。図７ａで説明されるように、３つのレーザ光線１４６０は表示空間の三角形を形作ることができる。三角形１４６１の厳密な位置そして寸法は、共通の軸線１３０１に関するきちんとレーザ光線を置くことによって、得ることができる。もう一つの例は付属品の構造１４７２の使用によってスクリーン単元の固定位置に小さい発光ダイオード（ＬＥＤ）１４７０を付けることである。図７ｂで説明されるように、ＬＥＤはスクリーンの単元が回るように完全な円１４７１を形作る。円の厳密な位置そして直径は、共通の軸線に関してまた、得ることができる。

（３）体積３Ｄディスプレイは模倣イメージを表示する。模倣イメージは（２）からの参照イメージの幾何学的なデータそして位置情報の使用によって参照イメージを再生するように試みる。位置誤差がなければ、模倣イメージ（例えば三角形か円）および参照イメージは一致する。しかし光學機械誤差いが避けられないので、模倣イメージおよび参照イメージは一致しない。参照イメージに関する模倣イメージの偏差は位置誤差函数の測定である。この動的測定は体積３Ｄディスプレイで視覚化することができる。図１のシステムでは、４つまでの模倣イメージが、４つの連続的な体積の１つに対応するそれぞれある場合もある。

（４）参照イメージと模倣イメージの違いの視覚化によって、ユーザーは模倣イメージを調節し、参照イメージと一致するために模倣イメージを作る特徴（１）に確立される動的調節手段を使用できる。模倣イメージの各フレームのイメージの位置は動かすことができる。すべての投影されたフレームのイメージがとおよび参照イメージ一致するとき、位置誤差は訂正される。調節は記録される。それは他のイメージを表示するためにそれからこの体積３Ｄディスプレイで応用である場合もある。動的調節手段は更に補入プログラムを含むことができる。ユーザーはただ少数の指定フレームの調節量を置く必要がある。補入プログラムはそれから自動的にフレームの残りの調節を計算する。さらに、動的調節手段はまた模倣イメージの部分だけ容易な視覚化のために表示されるようにユーザーが指定フレームでイメージを消すことを可能にすることができる。

図１のシステムでは、スクリーン単元とインターフェイス単元間の位置そして速度の関係を維持する典型的なアプローチはギヤかタイミングベルトの使用によって２単元をつなぐことである。従って、ベルトまたはギヤの形態誤差（ｆｏｒｍ ｅｒｒｏｒ）はスクリーン単元に関してインターフェイス単元の精密な位置に影響を与えることができる。主要な質問：インターフェイス単元が１つの回転を回した、スクリーン単元が２つの回転を回す後、単元は両方とも同じ最初の位置に実際に戻るか。ギヤまたはベルトの形態誤差は付加的な位置誤差をもたらすでしようか。付加的な位置誤差は前に記述されていた訂正の方法が影響を受けていないように十分に小さくなければならない。

一般に、好適た駆動機構にまた周期の性質があるべきである。即ち、すべての移動部品は、ギヤまたはベルトのようなに、同じ「機械状態」に周期的に丁度戻るべきである。これ周期は前に記述されている位置誤差函数の周期の整数倍数べきである。このように、機械形態誤差の影響は前に記述されている方法によって訂正することができる位置誤差の函数に含まれる。

図８はイメージ回転裝置とスクリーン間の必須の１：２の速度の比率がある歯車機構を示す。メカニズムはまたイメージ回転裝置が１つの回転を回した後システムが同じ状態に戻ることを保証する。ギヤ３（２２１３）はギヤ２（２２１２）を運転する。ギヤ２はスクリーン単元１３３０に付す。ギヤ４（２２１４）はギヤ１（２２１１）を運転する。ギヤ１はインターフェイス単元１３２０に付す。ギヤ４の歯数はＮｓである。ギヤに３およびギヤ２にそれぞれ１．５ｘＮｓの同じ歯数がある。ギヤ１の歯数は２ｘＮｓである。ギヤ比率はインターフェイス単元１３２０とスクリーン単元１３３０間の必須の１：２の速度の比率を提供する。このギヤ比率と、スクリーン単元およびインターフェイスは同軸で１３０１一直線に並べることができる。ギヤ４およびギヤ３はまた同軸で一直線に並び、１つの共通シャフト２２０２および１モーター２２２０から運転することができる。インターフェイス単元１３２０が１つの回転を回すとき、スクリーン単元１３３０は２つの回転を回し、すべてのギヤは最初の位置に戻る。即ち、ギヤ１が各自を回転回した後、丁度同じ歯にギヤ１およびギヤ４接触。そうギヤ２およびギヤ３をしなさい。従って駆動機構は厳密のに同じ機械状態を各自インターフェイス単元の回転戻す。

上で記述されているギヤ比率は例である。ギヤ駆動機構の例を一般化するためには、ギヤは次の条件を満たすべきである：
（１）２ｘ（ギヤ２の歯数／ギヤ３の歯数）＝（ギヤ１の歯数／ギヤ４の歯数）、
（２）（ギヤ２の歯数／ギヤ３の歯数）＝整数、
（３）ギヤ２の歯数＋ギヤ３の歯数＝ギヤ１の歯数＋ギヤ４の歯数、
第１条件はスクリーン単元とインターフェイス単元間の２：１の速度の比率を提供する。第２条件によって、メカニズムは同じ状態にインターフェイス単元が回転の整数数を回した後、丁度戻る。第３条件によって、共通の軸線１３０１は共通の運転シャフト２２０２に平行である。

図９はイメージ回転装置とスクリーン間の必須の１：２の速度の比率があるタイミングベルトのメカニズムを示す。このメカニズムは同じ状態にインターフェイス単元が２つの回転毎に回した後、丁度戻る。このメカニズムは４つのギヤ２３１１−２３１４そして２つのタイミングベルト２３１５−２３１６を使用する。ギヤ３（２３１３）はタイミングベルト２（２３１６）の関係によってギヤ２（２３１２）を運転する。ギヤ２はスクリーン単元１３３０に付す。ギヤに３およびギヤ２にそれぞれＮｓの同じ歯数がある。タイミングベルト２の歯数は２ｘＮｓである。ギヤ４（２３１４）はタイミングベルト１（２３１５）の関係によってギヤ１（２３１１）を運転する。ギヤ１はインターフェイス単元１３２０に付す。ギヤ４の歯数はＮｓ／２である。ギヤ１の歯数はＮｓである。タイミングベルト１の歯数は２ｘＮｓである、共通シャフト２３０２はギヤ３およびギヤ４両方を運転する。アイドラーギヤ２３０４はベルト１をきつく締める。その結果、スクリーン単元が２つの回転を回すとき、インターフェイス単元は１つの回転を回す。インターフェイス単元が２つの回転を回した後、タイミングベルト１旅行２ｘＮｓ歯の距離、すなわちベルトの１つの周期。即ち、ギヤ１の同じ歯はベルト１の同じ位置に触れる。同じ時期に、スタリーン単元は４つの回転を回す。タイミングベルト２は２つの周期、すなわち４ｘＮｓ歯の距離移動する。従って、メカニズムは初期状態にインターフェイス単元が２つの回転毎に回すとき戻る。

同様に、上で記述されているギヤ及びベルトの歯の比率は例である。場合を一般化するためには、ギヤおよびタイミングベルトは次の条件を満たすべきである：
（１）２ｘ（ギヤ２の歯数／ギヤ３の歯数）＝（ギヤ１の歯数／ギヤ４の歯数）、
（２）（ベルト２の歯数／ギヤ２の歯数）＝（ベルト１の歯数／ギヤ１の歯数）＝整数；
そして（ベルト２の歯数／ギヤ３の歯数）＝整数、
第１条件はスクリーン単元とインターフェイス単元間の２：１の速度の比率を提供する。第２条件によって、メカニズムは同じ状態にインターフェイス単元が回転の整数数を回した後、丁度戻る。

一般に、図９のメカニズムが使用されれば、前に記述されていた訂正方法は２つのスクリーンの回転の代りに４つのスクリーンの回転の周期を、使用するべきである。即ち、図１のシステムの主要な単元に２つのスクリーンの回転の周期の位置誤差の函数があるが、タイミングベルトのメカニズムに４つのスクリーンの回転の周期の付加的な誤差がある。但し、この付加的な誤差はギヤおよびベルトの形態誤差からだけ来る。形態誤差が小さければ、２つのスクリーンの回転の周期を使用してまだ十分によいがあるかもしれない。一般に、形態誤差によりイメージ回転装置１３２０およびスクリーン１３３０間の小さい角の位置誤差を引き起こす。従って、スクリーンのイメージへの影響はまた小さい角の位置誤差である。映像のこの角の位置誤差は投影経路の中心に関連して測定される。それは測定されるプロジェクショソの中心（通常スクリーンの中心）からの距離に比例している。この小さい角の位置誤差は駆動機構のギヤそしてベルトの形態誤差から推定することができる。体積３Ｄディスプレイの他の変数と比べて、私逹はいいかどうかこの付加的な誤差が重要定めである、次に周期を使用されるために選んでも。

図１のシステムのほかの、回転式メカニズムによって運転される移動スクリーンに基づいている他のタイプのシステムがある。前に記述されているエラー修正の方法はこれらの他のシステムにまた適用する。

１つのタイプのシステムは図１のそれに類似している但し例外としてはインターフェイス単元１３２０はない。このタイプの例はで見つけることができる：
１．Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｗｅｅｋ，″Ｎｅｗ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｇｉｖｅｓ Ｒｅａｌｉｓｔｉｃ３−Ｄ Ｅｆｆｅｃｔ″，Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｗｅｅｋ，Ｏｃｔ．３１，１９６０
２．Ｂａｔｃｈｋｏ，Ｒ．Ｇ．″Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｆｌａｔ Ｓｃｒｅｅｎ Ｆｕｌｌｙ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｖｏｌｕｍｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ″，Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，１４８，３１０，１９９２
３．Ｓｈｉｍａｄａ，Ｓ．″Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｓｃｒｅｅｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ″，Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，５３７，２５１，１９９６
４．Ｒ．Ｋ．Ｄｏｒｖａｌ ｅｔ．ａｌ．，″Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ″，Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，５５４，４３０，２００３
出願人は上記の文書を本件に引用文献として取り入れている、インターフェイス単元がないので、映像フレームはスクリーンの表面に関してスクリーンが回るとき回る。このタイプのシステムでは、位置誤差函数の周期は２つのスクリーンの回転の代りの基本的に１つのスクリーンの回転（または２つの体積）、である。

別のタイプのシステムに「回転式往復運動の」スクリーンがある、このシステムの位置誤差函数の周期はまた１つのスクリーンの回転である。システムの詳細な説明はＴｓａｏ米国特許６，７６５，５６６Ｂ１および６，３０２，５４２の見つけることができる。システムはまた日本特許出願２００１／３１８１８９（國内特許出願通知２００２／２６８１３６）で記述されている。「回転式往復運動のスクリーン」の原則では、スクリーンは軸線について固定方向に常に直面する表面を維持している間回転し、体積を掃引する。図１０は側面図のそのようなシステムを、説明する。それは３つの大部分を有する：回転式往復運動式スクリーン単元１５１１（回転腕１５２２に取付けられるスクリーン１１から成り立つ）、高いフレーム率のイメージのプロジェクショソシステム１５、そして光学インターフェイスのメカニズム１３（回転腕１３２２に取付けられる単一の反射器１３２１から成り立つ）。静止した反射器１５０２は投影経路を折る。回転腕のセット１３２２および回転腕１５２２のセットは同調性で回る。図は上の位置でスクリーン１１を示す。スクリーンが最下の位置１１Ａに回るとき、インターフェイスの反射器は位置１３２１Ａに回る。投影経路はプロジェクター１５から始まり、次に順序で次の部分を通って行く：インターフェイス反射器１３２１、折りたたみ反射器１５０２およびスクリーン。この投影経路の長さはスクリーンおよびインターフェイス反射器が回るとき一定した保たれる。投影経路４０２は斜角をインターフェイス反射器１３２１を打つ。従って生じられたディスプレイの体積１２の側面は平行四辺形の形である。

図１１ａ−１１ｄは側面図によって図１０のシステムの動きを説明する。スクリーン１１の角位置（θ）参照位置９９に関して測定される。図１１ａは０度に対応する。図１１ｂは９０度に対応する。図１１ｃは１８０度に対応する。図１１ｄは２７０度に対応する。インターフェイス反射器１３２１はスクリーンとの同調性で回る。図１２ａ−１２ｄはシステムの動きの間にスクリーンに（上から見られる）関して投影されたフレーム１２０１の相対的な位置を説明する。図１２ａ−１２ｄは図１１ａ−１１ｄの異なった光学機械状態に対応する。すなわち、図１２ａは図１１ａに対応する。図１２ｂは図１１ｂに対応する。図１２ｃは図１１ｃに対応する。図１２ｄは図１１ｄに対応する。

システムの光学部品と機械部分が完全な精密と置かれれば、および部品の寸法の許容がゼロなら、スクリーンで投影されるイメージのフレームの中心は理論的な位置でメカニズムが回るとき常に落ちる。スクリーンが上の位置にあるとき映像フレームの中心１２０２がスクリーンの中心１０３に一直線に並べば、システムが回るときフレームの中心１２０２はスクリーンの中心線１０４に沿って正確に前後に移動するべきである。図１３に示すように、フレームの中心は直線２００３で動く。フレームの中心は位置Ｏから始まり、次に順序で次の位置を通って行く：位置Ａ、位置Ｏ、位置Ｂ、位置Ｏ。

但し、位置および寸法の誤差が避けられないので、フレーム中心１２０２はスクリーンの中心線を離れて移動できる、図１３に示すように、投影されたフレームの中心１２０２はスクリーンが回ると同時にスクリーンの上のカーブトラック２００１に沿って動くことができる。メカニズムのすべての部分を仮定してきちんと強いられる、投影されたフレームの中心１２０２はスクリーンの１回転毎にの後でスクリーンの中心１０３に戻る。これは光学機械状態がそれ自身をスクリーンの１つの回転毎に繰り返すのである。すなわち、フレームの中心トラック２００１はそれ自身をスクリーンの１つの回転毎に繰り返す。その結果、スクリーンの中心に関連する映像フレームの中心の位置誤差はスクリーンの角位置（θ＝０−３６０度）の函数である。この函数は周期函数である。図１３のｄｘ（θ）そしてｄｙ（θ）２００２に示すように、この函数は測定することができる。

例えば、スクリーンは０度から１８０度に回るとき、第１体積を掃引し、フレーム中心はＯからＰにカーブ２００１で最初に移る、それはＱにそれから動く。スクリーンは１８０度から３６０度に回るとき、第２体積を掃引し、フレーム中心はＱからＲに最初に移る、それは０にそれから動く。光学機械状態が２つの体積毎に繰り返すので、イメージフレームの中心は２つの連続的な体積の間（１つの回転）に異なったトラックを移る。

一般に、投影されたフレームの中心の位置誤差を訂正する前に記述されていた３ステップ方法はまだ適用する。唯一の相違は位置誤差の函数ｄｙ（θ）は幾何学もたらされた部品Ｙ（θ）が含まれていることである。そこに仮定はシステムが回るとき位置誤差でない、Ｙ（θ）は投影されたフレームの中心１２０２とスクリーンの中心１０３間の間隔である。即ち、Ｙ（θ）は直線２００３を表す。Ｙ（θ）はシステムの幾何学から計算することができる。フレームの中心（ｄｘ、ｄｙ）ｃの訂正函数を得ることはｄｙ（θ）から、Ｙ（θ）控除されるべきである。即ち、
測定された中心の位置誤差 （ｄｘ，ｄｙ）＝（ｆｄｘ（θ），ｆｄｙ（θ））
フレームの中心の訂正 （ｄｘ，ｄｙ）ｃ＝（−ｆｄｘ（θ），−ｆｄｙ（θ）＋Ｙ（θ））
θ＝０−３６０度

動的測定では、前に記述されているそれらに類似した組み立てが参照イメージを生成するのに使用することができる。例えば、図１４ａは表示空間に直線を形作るために射撃を１つのレーザ光線２１６０説明する。別の例のために、図１４ｂはスクリーン単元の固定位置に小さいＬＥＤ２１７０の付けを説明する。ＬＥＤはスクリーンの支持構造１１０２に付すブラケット２１７３に取付けることができる。ＬＥＤはスクリーン単元が回るように完全な円２１７１を形作る。円の厳密な位置そして直径は、共通の軸線およびスクリーンの中心に関して計算によって、定めることができる。

回転式往復運動のスクリーンのシステムでは、ギヤかタイミングベルトの駆動機構は同調回転必要な維持できる。機械形態誤差の影響は小さい。どの形態誤差によりインターフェイス反射器１３２１とスクリーン１１間の相対的な距離（光学道）の小さな変更だけ引き起こす。それは映像に非常に限られた影響をもたらす。

より重要である何がインターフェイス反射器の単元１３のメカニズムである。図１５ａ（平面図）および１５ｂ（側面図）を示して、「回転式往復運動の」メカニズムは基本的に２つの平行クランクおよび右側のもう２つの平行クランクを左側に含んでいる。左の平行クランクは前部回転腕および後部回転腕１３２２ＬをつなぐＦ−Ｂ（ｆｒｏｎｔ−ｂａｃｋ）カップリング棒１３２３Ｌによって左側に形作られる。右側は同じ、示されていない。反射器アセンブリ１３２１は２本のＦ−Ｂカップリング棒で置かれる。Ｆ−Ｂカップリングの棒が中間の平面１３５０に位置に非常に近く回るとき、２つの平行クランクの位置は不明確になる。従って、前部回転腕および後部回転腕は付加的の抑制する要求する。これがスクリーン単元なら、それらはギヤおよびタイミングベルトによってつなぐことができる。しかしインターフェイス反射器は高精度を要求する。図１６ａ（平面図）および１６ｂ（側面図）で示されているように、１つの好適たアプローチは第２一組の回転腕１３３２Ｌ（および１３３２Ｒ）およびカップリング棒１３３３Ｌ（および１３３３Ｒ）を加えることである。この第２セットは通常に回転腕の最初のセットに関して９０度に置かれる。従ってどちら側でも平行クランクの位置は明確常にである。どちら側でも、それは基本的に「複式直交平行クランク」のメカニズムである。さらに、左側に右側はまた明確な同調性で動き。これは左側の腕１３２３Ｌおよび右側の腕１３２３ＬＲをＬ−Ｒ（ｌｅｆｔ−ｒｉｇｈｔ）カップリング．シャフト（１３３４Ｆ）によって接続し、１つの剛体として３つを作ることによってすることができる。同じは後部、１３３４Ｂでされる。Ｌ−Ｒカップリング．シャフトはまた内部の平行クランクのシャフトとして役立つ。即ち、内部のＦ−Ｂカップリング棒（１３２３Ｌ）はそれらで乗る。従って、適切なアラインメントと、反射器１３２１の位置そしてオリエンテーションは各自のために反復可能回転である。

図１６ａ−１６ｂのメカニズムに加えて、他の複式の平行クランクのメカニズムは３つの平行クランクおよびカップリングのような、どちら側でも使用することができる。利用できるメカニズムのこれらの細部は工芸の巧みに人士を知られているべきでこれによって更に論議されない。

先行技術の回転式メカニズムによって運転される移動スクリーンに基づいて体積３Ｄディスプレイの第１例を示す。 先行技術の回転スクリーンシステムの光学インターフェイス単元の例を示す。

回転スクリーンとの体積３Ｄディスプレイのスクリーンの映像フレームの中心のトラックの例を示す。 表示パネルのフレームのボーダーに関してフレームのイメージの転移を示す。

光学インターフェイス単元が付いている回転スクリーンシステムのための第１好適た駆動機構を示す。 光学インターフェイス単元が付いている回転スクリーンシステムのための第２好適た駆動機構を示す。 先行技術の回転式メカニズムによって運転される移動スクリーンに基づいて体積３Ｄディスプレイの第２例を示す。

回転式往復運動式スクリーンとの体積３Ｄディスプレイのスクリーンの映像フレームの中心のトラックの例を示す。

符号の説明

１０３ スクリーンの中心
１０４ スクリーンの中心線
１１ スクリーン
１１０１ 投影されたフレーム中心のトラック
１１０２ スクリーンの支持構造
１２ ディスプレイの体積
１２０１ イメージ．パターン
１２０２ 投影されたフレームの中心
１３ 光学インターフェイスのメカニズム
１３１０ プロジェクションシステム
１３１１ イメージ．パターン
１３２０ 光学インターフェイス．メカニズム
１３２１ インターフェイスの反射器
１３２２ 回転腕
１３２３Ｌ−１３２３Ｒ Ｆ−Ｂカップリング棒
１３３０ スクリーン単元
１３３１ スクリーン
１３３２ 中央反射器
１３３２Ｌ−１３３２Ｒ 外側回転腕
１３３３ サイドリフレクター
１３３３Ｌ−１３３３Ｒ 外側Ｆ−Ｂカップリング棒
１３３４Ｆ−１３３４Ｂ Ｌ−Ｒカップリングシャフト
１４６０ レーザ光線
１４７０ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
１４７２ 付属品の構造
１５ プロジェクショソシステム
１５０２ 反射器
１５１１ 回転式往復運動式スクリーン単元
１５２２ 回転腕
２００１ 投影されたフレーム中心のトラック
２１６０ レーザ光線
２１７０ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
２１７３ ブラケット
２２０２ 共通シャフト
２２１１−２２１４ ギヤ
２２２０ モーター
２３１１−２３１４ ギヤ
２３１５−２３１６ タイミングベルト
２８１０ ディスプレイのパネル
２８１１ ディスプレイのパネルの作用面積ボーダー
２８１２ ディスプレイのパネルの作用面積
４０１−４０２ 投影経路

Claims (13)

1. 体積３Ｄディスプレイのためのフレームの位置誤差の訂正のイメージを投影する方法であって、前記体積３Ｄディスプレイか、移動スクリーンを含み、次のタイプの１つを含んでいる：
   ａ．光学インターフェイス単元が付いている回転スクリーンシステム、前記移動スクリーンは軸線について回り、軸線は平行に、スクリーンの表面を通り、光学インターフェイスの単位はスクリーンの速度半分ので回る；または
   ｂ．前記光学インターフェイス単元のない回転スクリーンシステム；または
   ｃ．回転式往復運動式システム、前記移動スクリーンか軸線について固定方向に常に直面するスクリーンの表面を維持している間回転し、体積を掃引し、システムかインターフェイス反射器を含み、前記インターフェイス反射器か第２軸線のまわりで固定方向に常に直面する反射器の表面を維持している間回転し、同調性でスクリーンに回転する；
   前記方法は、
   （１）投影されたフレームの位置誤差の測定の取得のステップであって、前記ステップ、前記位置誤差か理論的な位置に関して投影されたフレームの中心の実際の偏差と定義され、前記位置誤差の測定か移動スクリーンの角位置の周期函数、周期をカバーする、前記周期は、
   ａ．前記体積３Ｄディスプレイが前記光学インターフェイス単元が付いている回 転スクリーンシステムのタイプなら、前記周期が前記移動スクリーンの少なくとも ２つの回転である；または
   ｂ．前記体積３Ｄディスプレイが前記光学インターフェイス単元のない回転スク リーンシステムのタイプなら、前記周期が前記移動スクリーンの少なくとも１つの 回転である；または
   ｃ．前記体積３Ｄディスプレイが前記回転式往復運動式システムのタイプなら、 前記周期が前記移動スクリーンの少なくとも１つの回転である；
   前記ステップ、
   （２）各イメージフレームのフレーム．イメージの位置修正の函数の決定のステップであって、前記フレーム．イメージが対応するイメージフレームの非空白のイメージの内容であり、前記位置修正が対応するフレームの中心に関して前記フレーム．イメージの位置の転位であり、前記位置修正の函数が前記移動スクリーンの角位置の周期函数であり、その周期が前記位置誤差の測定と同じである前記ステップ、
   （３）各フレームの前記フレーム．イメージの位置を前記位置修正の函数に従って移し、訂正されたフレームを投影すことのステップを含む前記方法。
2. 前記位置誤差の測定の取得のステップか、
   （１）前記スクリーンの表面にスケールを付けることのステップおよび
   （２）前記スクリーンにイメージフレームの中心を含んでいるイメージパターンを投影することのステップおよび
   （３）前記移動スクリーンを各位置の異なった位置への回し、前記位置誤差を測定することのステップが含まれている請求項１記載の方法。
3. 前記位置誤差の測定の取得のステップか、
   （１）別の手段を使用して、体積３Ｄディスプレイのディスプレイの体積の参照イメージを提供するステップであって、前記参照イメージに明示されている幾何学的な形がある前記ステップ、
   （２）体積３Ｄディスプレイを使用して、模倣イメージをディスプレイするステップであって、前記模倣イメージか前記参照イメージの定義に従って発生し、前記模倣イメージと前記参照のイメージの違いか前記位置誤差の測定を提供する前記ステップ、を含み、
   前記位置修正の函数の決定のステップか、
   （１）動的調節手段の確立のステップであって、前記動的調節手段かフレームのボーダーに関して各々の投影されたフレームの前記フレーム．イメージの位置を調節し、記録することができる前記ステップ、
   （２）前記動的調節手段を各々の投影されたフレームで前記フレーム．イメージの位置を調節し、模倣イメージおよび参照イメージを一致させる使用するステップ、
   （３）各々の投影されたフレームの前記フレーム．イメージの位置の最終調整の記録のステップを含む請求項１記載の方法。
4. 前記体積３Ｄディスプレイか駆動機構を含み、前記駆動機構のすべての移動部品か操作の間に同じ状態に周期的に戻り、前記駆動機構の戻る周期か前記位置誤差の周期の整数倍数である、請求項１記載の方法。
5. 前記体積３Ｄディスプレイか前記光学インターフェイス単元が付いている回転スクリーンシステムのタイプを含み、
   前記駆動機構か歯車機構を含み、
   前記歯車機構か前記インターフェイス単元に付す歯数Ｎ１の第１ヤ、前記移動スクリーンに付す歯数Ｎ２の第２ギヤ、前記第２ギヤをつなぐ歯数Ｎ３の第３ギヤ、および前記第１ギヤをつなぐ歯数Ｎ４の第４ギヤを含み、
   前記第３ギヤおよび前記第４ギヤか共通シャフトに付し、次の条件を満たす：
   ２ｘＮ２／Ｎ３＝Ｎ１／Ｎ４，
   Ｎ２／Ｎ３＝整数，および
   Ｎ２＋Ｎ３＝Ｎ１＋Ｎ４
   、請求項４記載の方法。
6. 前記体積３Ｄディスプレイか前記光学インターフェイス単元が付いている回転スクリーンシステムのタイプを含み、
   前記駆動機構かタイミングベルト機構を含み、
   前記タイミングベルト機構か前記インターフェイス単元に付す歯数Ｎ１の第１ヤ、前記移動スクリーンに付す歯数Ｎ２の第２ギヤ、歯数Ｎ３の第３ギヤおよび歯数Ｎ４の第４ギヤを含み、
   前記第３ギヤおよび第４ギヤ両方共通シャフトに付し、
   前記第４ギヤは歯数Ｎｂ１の第１タイミングベルトが付いている前記第１ギヤを運転し、前記第３ギヤは歯数Ｎｂ２の第２タイミングベルトが付いている前記第２ギヤを運転し、
   次の条件を満たす：
   ２ｘＮ２／Ｎ３＝Ｎ１／Ｎ４，
   Ｎｂ２／Ｎ２＝Ｎｂ１／Ｎ１＝第１の整数，ａｎｄ Ｎｂ２／Ｎ３＝第２の整数．
   、請求項４記載の方法。
7. 体積３Ｄイメージの表示のシステムであって、
   （１）軸線について回るスクリーン；
   （２）前記スクリーンの速度の半分で前記軸線のまわりで回る光学的イメージ回転裝置；
   （３）前記スクリーンおよび前記光学的イメージ回転裝置を運転し、２間の速度の比率そして相対的な位置を維持し、駆動機構であって、前記駆動機構のすべての移動部品か操作の間に同じ状態に周期的に戻り、前記駆動機構の戻る周期か前記位置誤差の周期の整数倍数である、前記駆動機構、
   を包含する前記システム。
8. 前記駆動機構か歯車機構を含み、
   前記歯車機構か前記インターフェイス単元に付す歯数Ｎ１の第１ヤ、前記移動スクリーンに付す歯数Ｎ２の第２ギヤ、前記第２ギヤをつなぐ歯数Ｎ３の第３ギヤ、および前記第１ギヤをつなぐ歯数Ｎ４の第４ギヤを含み、
   前記第３ギヤおよび前記第４ギヤか共通シャフトに付し、次の条件を満たす：
   ２ｘＮ２／Ｎ３＝Ｎ１／Ｎ４，
   Ｎ２／Ｎ３＝整数，および
   Ｎ２＋Ｎ３＝Ｎ１＋Ｎ４
   、請求項７記載のシステム。
9. 前記駆動機構かタイミングベルト機構を含み、
   前記タイミングベルト機構か前記インターフェイス単元に付す歯数Ｎ１の第１ヤ、前記移動スクリーンに付す歯数Ｎ２の第２ギヤ、歯数Ｎ３の第３ギヤおよび歯数Ｎ４の第４ギヤを含み、
   前記第３ギヤおよび第４ギヤ両方共通シャフトに付し、
   前記第４ギヤは歯数Ｎｂ１の第１タイミングベルトが付いている前記第１ギヤを運転し、前記第３ギヤは歯数Ｎｂ２の第２タイミングベルトが付いている前記第２ギヤを運転し、
   次の条件を満たす：
   ２ｘＮ２／Ｎ３＝Ｎ１／Ｎ４，
   Ｎｂ２／Ｎ２＝Ｎｂ１／Ｎ１＝第１の整数，ａｎｄ Ｎｂ２／Ｎ３＝第２の整数．
   、請求項７記載のシステム。
10. フレームの位置誤差の動的調節のための参照イメージを発生させるための手段をさらに含む請求項７のシステム。
11. 体積３Ｄイメージの表示のシステムであって、
    （１）固定方向に常に直面するスクリーンの表面を維持している間軸線のまわりで回転し、体積を掃引するスクリーン、
    （２）固定方向に常に直面する反射器の表面を維持している間前記スクリーンにしかし第２軸のまわりで同調性で回転するインターフェイス反射器であって、前記インターフェイス反射器か複式の平行クランクのメカニズムを含む、前記インターフェイス反射器、を包含する前記システム。
12. 前記複式の平行クランクのメカニズムか２組の複式直交平行クランクおよび２組間の剛体カップリングを含む、請求項１１記載のシステム。
13. フレームの位置誤差の動的調節のための参照イメージを発生させるための手段をさらに含む請求項１１のシステム。

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