JP2014134736A

JP2014134736A - 三次元画像表示方法

Info

Publication number: JP2014134736A
Application number: JP2013003699A
Authority: JP
Inventors: Hongen Liao; 洪恩廖; Makoto Iwahara; 誠岩原; Takesumi Doi; 健純土肥
Original assignee: DHS Co Ltd
Current assignee: DHS Co Ltd
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2033-01-11
Also published as: JP6188328B2

Abstract

【課題】数少ないマイクロ凸レンズ二次元アレイと感光体の組み合わせ、または、数少ないマイクロプロジェクタで三次元画像を表示する方法の提供。
【解決手段】マイクロ凸レンズアレイと平面ディスプレイの組み合わせ、または、基本ユニットを一次元的に配列したものと、高速で振動する鏡を組合せることにより、マイクロ凸レンズアレイと該平面ディスプレイの組み合わせ、または、基本ユニットは一元的に並んでいるにもかかわらず、該高速で振動する振動する鏡に反射した画像を観察することで、あたかも二次元配列であるかのように表示される。
【選択図】図１０

Description

本発明は三次元表示装置に係り、数少ないマイクロ凸レンズ二次元アレイと感光体の組み合わせ、または、数少ないマイクロプロジェクタで三次元画像を表示する方法に関する。

マイクロ凸レンズ二次元アレイと感光体を組み合わせると、三次元的な光線の記録再生能力があることを、フランスのＭ．Ｇ．Ｌｉｐｐｍａｎｎが見いだし、１９０８年に論文として提案した。現在この方法は“ＩＰ”（ＩｎｔｅｇｒａｌＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれている。

また、特許文献１に、「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」が提案されていて、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である。

特開２０１２−９８３４１号公報

前述の、ＩｎｔｅｇｒａｌＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ（フランスのＭ．Ｇ．Ｌｉｐｐｍａｎｎが提案した、マイクロ凸レンズ二次元アレイと感光体を組み合わせた三次元画像記録再生方式）が優れた三次元画像表示能力を持っていることはよく知られているが、マイクロ凸レンズを二次元に並べるとともに、該レンズ背面の各々に微小二次元画像を配する必要があり、非常に構造が複雑であるという問題があった。

また、特許文献１では、「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」が提案されていて、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であるが、前記ＩｎｔｅｇｒａｌＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｙと同様に基本ユニットを複数個二次元的に配列する必要があり、構造が複雑だという問題があった。

本発明では、鏡を組合せることにより、マイクロ凸レンズ一次元アレイと感光体の組み合わせ、または、基本ユニットを一次元的に配列し、該マイクロ凸レンズ一次元アレイと該感光体の組み合わせ、または、該基本ユニットの数を劇的に減少させる三次元画像表示を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。

本発明では、マイクロ凸レンズアレイと平面ディスプレイの組み合わせ、または、基本ユニットを一次元的に配列したものと、高速で振動する鏡を組合せることにより、マイクロ凸レンズアレイと該平面ディスプレイの組み合わせ、または、基本ユニットは一元的に並んでいるにもかかわらず、該高速で振動する振動する鏡に反射した画像を観察することで、あたかも二次元配列であるかのように表示する。

本発明では、マイクロ凸レンズ一次元アレイと平面ディスプレイの組み合わせ、または、基本ユニットを一次元的に配列したものに、高速で振動する鏡を組合せることにより、該マイクロ凸レンズアレイと該感光体の組み合わせのレンズ数、または、該基本ユニットの数を劇的に減少させる三次元画像表示を提供する。

ＩＰ表示原理を説明する図図１の斜視図ＩＰ表示はマイクロプロジェクタアレイと等価であることを説明する図本発明に用いる横一列レンズアレイのＩＰの一例を示す斜視図本発明に用いる横一列プロジェクタアレイの一例を示す斜視図本発明の一実施例の構成の概要を説明する図本発明の一実施例の振動鏡が第２の位相にある状態を示す図本発明の一実施例の振動鏡が第３の位相にある状態を示す図本発明の一実施例の振動鏡が第４の位相にある状態を示す図本発明の一実施例で見える見掛けのプロジェクタ配列を示す図横一列プロジェクタアレイの他の例の動作を説明する図

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、従来のＩｎｔｅｇｒａｌＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ（フランスのＭ．Ｇ．Ｌｉｐｐｍａｎｎが提案した、マイクロ凸レンズ二次元アレイと感光体を組み合わせた三次元画像記録再生方式）により、頂点Ａ、Ｂ、Ｃを持つある三次元像７を表示している様子を示した図である。

ここに、１はマイクロ凸レンズ二次元アレイ、２は該マイクロ凸レンズ二次元アレイの焦点面に置かれた平面ディスプレイで、該平面ディスプレイには該マイクロ凸レンズ二次元アレイの各レンズで投射される各平面画像で３’ａ、３’ｂ、３’ｃ・・・が表示されていて、全体画像はＧ３’、４はバックライトである。

図２は、前記マイクロ凸レンズ二次元アレイ、平面ディスプレイ、バックライトからなるＩｎｔｅｇｒａｌＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｙの斜視図であり、マイクロ凸レンズ二次元アレイ、その各レンズに対応した平面画像の数は多く、複雑である。

図３は、特許文献１に説明したように、ＩｎｔｅｇｒａｌＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｙはマイクロプロジェクタの集合と考えることができる。

ここに、１’は該マイクロプロジェクタの投影レンズ、３’は該マイクロプロジェクタの平面画像、４’は該マイクロプロジェクタの光源である。

ＩｎｔｅｇｒａｌＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｙでは、マイクロ凸レンズを二次元に並べるとともに、該レンズ背面の各々に微小二次元画像を配する必要があるし、基本ユニットを複数個二次元的に配列する必要があり、構造が複雑だという問題があった。

図４は、本発明に用いる横一列レンズアレイ１”と平面ディスプレイ２”、バックライト４”を示した図である。

図５は、図４に示したものと同様の光線群を射出する横一列マイクロプロジェクタアレイＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ・・・を示した図である。

図６において、該横一列配置のマイクロプロジェクタアレイＧｐは、上下左右に異なる光線を射出可能なので、高速で往復直線運動する振動する平面鏡Ｍ１とＭ２の組合せにより、視点Ｖｐには振動の位相に対応した異なる光線を到達させることができる。

ここに、Ｃｒはクランクで、図示はしていないがモータで高速回転させる。Ｒはロッドで、クランクの偏芯軸とＭ１、Ｍ２を組み合わせた可動鏡をピン連結している。ＳＳは固定されたスライドシャフト、ＳＢは該スライドシャフトＳＳを摺動するスライドブッシュで、Ｍ１、Ｍ２を組み合わせた可動鏡を直線運動しかできないように支持している。

このように構成した結果、前記モータの回転運動は、該クランクＣｒ、該ロッドＲ、該スライドシャフトＳＳ、該スライドブッシュＳＢによって構成されるリンクにより、回転運動が往復直線運動に変換され、Ｍ１、Ｍ２を組み合わせた該可動鏡が高速で往復直線運動（振動）することになる。

図６は該可動鏡が最上位置にある位相状態を示していて、Ｍ１、Ｍ２を組み合わせた該可動鏡は最上位にあり、視点Ｖｐから見ると一次元配列のプロジェクタアレイＧｐの鏡像Ｉ−Ｇｐは最上位に見える。

図７は、モータが図６の状態から約９０度回転した後の状態を示した図で、Ｍ１、Ｍ２を組み合わせた該可動鏡は中間の高さにあり、視点Ｖｐから見ると一次元配列のプロジェクタアレイＧｐの鏡像Ｉ−Ｇｐは視点と同じ高さに見える。

図８は、さらにモータが図７の状態から約９０度回転した後の状態を示した図で、Ｍ１、Ｍ２を組み合わせた該可動鏡は最下位にあり、視点Ｖｐから見ると一次元配列のプロジェクタアレイＧｐの鏡像Ｉ−Ｇｐも最も低い位置に見える。

図９は、モータが図８の状態から約９０度回転した後の状態を示した図で、Ｍ１、Ｍ２を組み合わせた該可動鏡は中間の高さにあり、視点Ｖｐから見ると一次元配列のプロジェクタアレイＧｐの鏡像Ｉ−Ｇｐは視点と同じ高さに見える。

図１０は、図６〜図９に示したような位相変化を高速で繰り返した結果、視点Ｖｐから見える像を説明した図で、動いているにもかかわらず残像で人間にはちらつかずに見える速度（例えば毎秒４８回以上）で該モータを回転させれば、Ｍ１、Ｍ２を組み合わせた該可動鏡もこの速度で往復運動することになり、プロジェクタアレイＧｐの鏡像は、複数の鏡像Ｉ−Ｇｐ−ａ、Ｉ−Ｇｐ−ｂ、Ｉ−Ｇｐ−ｃ・・・が常に固定され対置に積層しているように見えるので、従来例の二次元配置プロジェクタアレイと同様の三次元画像を観察することができる。

ここに、視点Ｖｐは左右（図面に直交する方向）に移動は可能である。

また、図６では、図５に示した横一列のマイクロプロジェクタアレイで説明したが、図４に示したレンズアレイが１次元配列のＩｎｔｅｇｒａｌＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｙを用いてもよい。

図１１は、特許文献１と同様の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一次元的に配列したものの斜視図で、これも横一列配置のマイクロプロジェクタアレイとして機能するので本発明のプロジェクタアレイに利用できる。

本発明を実施した三次元画像表示装置に於いては、マイクロプロジェクタの数が劇的に減少させうるので、構造が簡単でローコストなディスプレイを提供できる。

１マイクロ凸レンズ二次元アレイ
１’ マイクロプロジェクタの投影レンズ
１” 本発明の第１の実施例のレンズアレイ
２平面ディスプレイ
２” 本発明の第１の実施例の平面ディスプレイ
３’ａ、３’ｂ、３’ｃ・・・三次元像を表示する各平面画像
３’ マイクロプロジェクタの平面画像
４バックライト
４’ マイクロプロジェクタの光源
４” 本発明の第１の実施例のバックライト
７ある三次元像
Ａある三次元像の第一の頂点
Ｂある三次元像の第二の頂点
Ｃある三次元像の第三の頂点
Ｃｒクランク
Ｇｐマイクロプロジェクタ群
Ｉ−Ｇｐプロジェクタ群Ｇｐのある瞬間の鏡像
Ｉ−Ｇｐ−ａ、Ｉ−Ｇｐ−ｂ、Ｉ−Ｇｐ−ｃ・・・プロジェクタ群Ｇｐの各鏡像
Ｍ１第１の平面鏡
Ｍ２第２の平面鏡
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ・・・各マイクロプロジェクタ
Ｒロッド
ＳＢスライドブッシュ
ＳＳスライドシャフト
Ｖｐ視点

Claims

横一列に配列したマイクロプロジェクタアレイ、あるいは、横一列に配列したマイクロプロジェクタアレイを数段積み重ねたものから射出される光線群を、人間の残像で動いていることが分からないほどの高速で振動する直交する２枚の平面鏡に反射させ、視点からは、あたかも前記マイクロプロジェクタアレイが上下に積層しているように見えるように前記平面鏡群を設定したことを特徴とする三次元画像表示方法。