JP4261856B2

JP4261856B2 - 立体画像表示装置

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Publication number: JP4261856B2
Application number: JP2002275223A
Authority: JP
Inventors: 敏行須藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004109829A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観察者により立体的に観察が可能な立体画像を提供する立体画像表示装置に関するものであって、従来よりも観察者の眼の負担を軽減す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は広く利用されている。しかし、一般の両眼視差を用いる方法において観察者に提供される視差画像自体は二次元的な画像である。この様な二次元画像を観察する場合には、観察者の眼球内で調整される被観察物に対する焦点が二次元画像面に固定されるため、この眼球による焦点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、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、眼球の有する立体認識機能も満足する３次元像再生の方法がいくつか試みられている。
【０００３】
以上を実現する方法の一例が、平成９年に通信・放送機構が発行した「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」に記載されている。これによれば、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報告されている。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」により眼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。
【０００４】
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３６はこの具体例の構成図である。図３６中のＦＬＡは集束化光源列（ＦｏｃｕｓｅｄＬｉｇｈｔＡｒｒａｙ）の略語であり、図３５に示すような構成を有する。ＦＬＡは図３５（ａ）のように半導体レーザーなどの光源（ＬｉｇｈｔＳｏｕｒｃｅ）の光を光学系（ＢｅａｍＳｈａｐｉｎｇＯｐｔｉｃｓ）により細い光束に整形したものを、図３５（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）を通過した後の光束は、光学系（Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｌｅｎｓ）を経て、走査系（ＶｅｒｔｉｃａｌＳｃａｎｎｅｒ、ＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＳｃａｎｎｅｒ）により２次元的に高速走査され、光学系（Ｉｍａｇｉｎｇｌｅｎｓ）により垂直拡散板（ＶｅｒｔｉｃａｌＤｉｆｆｕｓｅｒ）に再結像し、異なる焦点位置に異なる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。この構成では、二次元画像を観察する視点の数だけ光源が必要となるため、光源の数を増やすことで２次元画像の再現される焦点間の距離を十分に小さくし、観察者の単眼に複数の視差像が入射するようにすることで、「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している。
【０００５】
また、特開平１１−１０３４７４には、同様の原理に基づく「立体映像表示装置」が開示されている。図３７は上記特開平１１−１０３４７４に係る発明の概念図である。図３７においては、光源およびそれに付随する駆動回路をただ一つとした場合にも、上述の「超多眼領域」の立体表示が可能な多視点立体映像を表示する装置を構成している。これを実現するために、図３７に示す従来例ではレーザー光源１つにすると共に、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を配置していることを特徴としている。図３８は図３７における円筒レンズアレイの作用を説明する図である。図３８においては、レーザービームが円筒レンズアレイ１１９に入射する際に、円筒レンズアレイ１１９を構成する要素レンズ毎に焦点を結ぶため、円筒レンズアレイ１１９上をレーザービームが一回走査した際に要素レンズの数に等しい数の視点に対応する二次元画像が再現可能である。このため、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する必要が無くなり、単純な構成で「超多眼領域」の立体表示に必要な多数の視差画像を表示することを可能にしている
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の技術には次のような問題点が存在する。
【０００７】
つまり、図３８に示す手段により、単一の光源を用いて複数の視点に対応した二次元画像を再現する場合、再現される二次元画像の数は円筒レンズアレイ１１９を構成する要素レンズの数と同数になる。しかし、二次元画像の数を高めるために円筒レンズアレイ１１９を構成する要素レンズの数を増加させ、各要素レンズが使用するレーザービームの径に対して十分な大きさを持たなくなった場合、二次元画像の解像度が低下する問題を生じる。図３９は要素レンズがレーザービームの径に対して十分な大きさを持たない場合を示している。図３９に示す場合には、要素レンズの通過後にレーザービーム径が拡がってしまう結果となる。再現される二次元画像は、その各画素をレーザービームにより点描して得られるため、ビーム径が広がった場合にはその解像度が低下が生じる。このため、前述した「超多眼領域」の立体表示を行うために多くの視差画像を表示しようとした場合には十分な解像度が得られない問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した技術的課題に鑑みてなされたものであり、単一又は数個の光源を用いて多数の視点に対応した二次元画像を再現するに際して、再現される二次元画像の解像度の低下を防ぐことのできる表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
更に本発明は、観察者に対して解像度の高い立体映像を再現可能な立体表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
更に本発明は、観察者に対して立体映像を再現するのに際し、超多眼領域の立体表示を良好に行うことが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する手段として、第１の請求項に係る発明は、指向性を有するビーム状の光線を変調して射出する少なくとも一つのビーム光光源手段と、入射光を偏向して収束点を形成する偏向素子を有する光偏向部材と、前記ビーム光光源手段から射出されたビーム光を前記光偏向部材の所定の部分に対して二次元に走査するビーム光走査手段と、光偏向部材から射出して前記収束点を通過したビーム光を結像させるリレー光学系とを有する画像表示装置において、前記光偏向部材がその面内で変位可能であると共に、前記光偏向部材の変位が前記ビーム光光源手段によるビーム光の変調と前記ビーム光走査手段によるビーム光の走査と同期して行われることを特徴とする画像表示装置に係る発明である。
【００１２】
この発明により、ビーム光光源手段から発せられるビーム光の変形を抑制しつつ、観察視点の多重化を図ることが可能であり、観察者に視差画像を提供することによる立体視を可能とすると共に、超多眼領域での立体表示を良好に行うことが可能な画像表示装置を提供することが可能である。
【００１３】
第１１の請求項に係る発明は、指向性を有するビーム状の光線を変調して射出する少なくても一つのビーム光光源手段と、入射光を偏向して収束点を形成する偏向素子を有する光偏向部材と、前記ビーム光光源手段から射出されたビーム光を前記光偏向部材に対して水平方向に走査する第１のビーム光走査手段と、前記光偏向部材から射出したビーム光を前記リレー光学系に対して鉛直方向に走査する第２のビーム光走査手段と、前記光偏向部材から射出して前記収束点を通過したビーム光を結像させるリレー光学系とを有する画像表示装置において、前記光偏向部材がその面内を変位可能であると共に、前記光偏向部材の変位が前記ビーム光光源手段によるビーム光の変調と前記第１及び第２のビーム光走査手段によるビーム光の走査と同期して行われることを特徴とする画像表示装置に係る発明である。
【００１４】
この発明により、ビーム光光源手段から発せられるビーム光の変形を抑制しつつ、更に分解能を向上しながら観察視点の多重化を図ることが可能であり、観察者に視差画像を提供することによる立体視を可能とすると共に、超多眼領域での立体表示を良好に行うことが可能な画像表示装置を提供することが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例に係る立体像表示装置について、立体画像の表示に用いる装置の構成を示す概要図である。
【００１６】
第１の実施例に係る立体像表示装置は光ビーム走査手段１と、補正光学系２、フィールド光学系３、光偏向作用を有する素子を配列した光偏向部材４、リレー光学系１０、鉛直方向拡散手段５の光学部材と、光偏向部材４を直動駆動する直動駆動装置１２、光ビーム走査手段１と直動駆動装置１２を同期させて動作させる同期回路１３から構成され、観察者６に対して立体像を表示する。
【００１７】
光ビーム走査手段１は定められた領域内の任意の方向に２次元的に光ビームを走査することができる手段であり、光源とビーム形成のための光学系、ビーム偏向手段を含んでいる。光源としては例えば半導体レーザーやＬＥＤなどが用いられ、これにビーム形成のためのレンズ光学系が組み合わされて光ビームを生成する。生成された光ビームはポリゴンミラー、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ビーム偏向手段により、定められた領域内の任意の方向に走査される。
【００１８】
図１は、光ビーム走査手段１が一つの場合を示しているが、本発明は複数の光ビーム走査手段を有する場合にも適用可能であって、その数を増やすことでさらに多視点の画像を観察者に提供可能となる。
【００１９】
補正光学系２は、例えばビーム同士が平行になるようにビームの方向を補正するための光学系で、一般的にはｆθレンズが用いられる。フィールド光学系３は光ビームが装置内の所望の光路に向かうように方向を調整する役目を有する。補正光学系２とフィールド光学系３は、共に省略することも可能であり、また単一の光学系にて両光学系の機能を代用することも可能である。更にフィールド光学系３は以下に説明する光偏向部材４の後段に配置することも可能である。
【００２０】
光偏向部材４は、入射する光ビームに対して以下に説明する偏向効果を有する光偏向素子を規則的に配列したものであり、光ビームが入射する光偏向素子に応じて異なる方向へ光ビ−ムを偏向する機能を有する。図２は、光偏向部材４を構成する各光偏向素子が有する偏向効果を示す。図２に示すように、各光偏向素子は入射した光ビームを同一の収束点を通るよう偏向させる作用を有する。そのような作用を有する光偏向素子としてはホログラムや回折格子などが用いられる。また、図３に示すような一般的な凸レンズや、図４に示すような焦点を有する凹ミラーなどを用いても同様の光偏向素子を構成できる。
【００２１】
図５は光偏向部材４の正面図であって、光偏向部材４を構成する光偏向素子と各光偏向素子の形成する光収束点との関係を示す。図５では、光偏向部材４は水平方向に配列された光偏向素子Ａ１〜Ａ４から構成される。また、図中ＰＡ１〜ＰＡ４は各光偏向素子の形成する光収束点である。光偏向部材４は、光偏向素子として凸レンズを使用した場合には図６に示すようなレンズアレイとなり、光偏向素子として凹面ミラーを使用した場合には図７に示すようなミラーアレイとなる。
【００２２】
鉛直方向拡散手段５は入射する光ビームを、水平方向の光の指向性は不変のまま、鉛直方向にのみ拡散させる役目を有する光学素子である。本実施例では鉛直方向拡散手段５として鉛直方向にきわめて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。この周期構造はピッチが非常に細かくすることで、光ビームの入射位置に関わらず水平方向の光の指向性は不変のまま、鉛直方向にのみ光を拡散させることが可能である。
【００２３】
リレー光学系１０は、光偏向部材４を構成する光偏向素子の作用により光収束点に収束した後のビーム光を観察者６の側に再び収束させる作用を有する。
【００２４】
直動駆動装置１２は、光偏向部材４をその面内で水平方向に高速で直線的に往復動作させる駆動装置である。直動駆動装置１２は軸が直動するボイスコイルモータなどで構成することができる。図８はボイスコイルモータを利用した光偏向部材４の直動駆動の方法を示した図である。光偏向部材４を固定したベース４Ｂはレール４Ｒ上に搭載されており、外力によってレール４Ｒに沿った方向になめらかに移動が可能である。ベース４Ｂはジョイント４Ｊによって直動駆動装置１２であるボイスコイルモータの直動シャフト１２Ｓに連結されており、ボイスコイルモータの駆動によりベース４Ｂをレール４Ｒ上で高速で変位させることで、光偏向部材４を高速で直線的に往復動作させることが可能である。
【００２５】
また、図９は直動駆動装置１２としてガルバノモータを用いた構成を示す。ガルバノモータのシャフト１２Ｓにリンク機構１２Ｌを設け、回転運動を直動運動に変換して光偏向部材４を高速で直線的に往復動作させることが可能である。
【００２６】
同期回路１３は、直動駆動装置１２に対して光偏向部材４の動作についての信号を与え、これに同期して光ビーム走査手段１に対して放射する光ビームの放射強度や放射方向についての信号を与える。これにより光偏向部材４の変位状態と光ビーム走査手段１の光ビーム走査の状態とを同期をとる。尚、同期回路１３の制御の流れは、光偏向部材４の変位に応じて光ビーム走査手段１の状態を制御してもよく、また、光ビーム走査手段１からの信号に応じて光偏向部材４の変位を制御してもよい。
【００２７】
次に本実施例にかかる立体像表示装置において光ビーム走査手段１から発せられた光ビームが走査して形成する光路のうち、特に水平面内での走査により形成される光路について図１０を用いて説明する。尚、本説明で使う“水平面”とは立体像表示装置の観察者の左右の眼球を結ぶ線と同一平面の意味である。図１０は図１に示した立体像表示装置を上方から観察した状態を示す概略図である。図１０においては光偏向部材４として凸レンズのアレイを使用している。図中の点線ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２等は光ビームの光路を示しており、いずれも異なる時刻に光ビーム走査手段１から発せられた光ビームの光路である。
【００２８】
光ビーム走査手段１から発せられた光ビームの光路のうち、例えば光ビームがａ１の光路を通るとき、このビームは光偏向部材４の要素Ａ２の右端付近に入射する。光ビームはＡ２によって偏向され、収束点ＰＡ２を通過してａ１’の光路を進みリレー光学系１０に入射する。一方、光ビームがａ２の光路を通るとき、このビームは光偏向部材４の要素Ａ２の左端付近に入射する。光ビームはＡ２によって偏向され、収束点ＰＡ２を通過してａ２’の光路を進みリレー光学系１０に入射する。
【００２９】
この様な光偏向部材４の要素Ａ２の効果により、光ビーム走査手段１から発する光ビームを光路ａ１から光路ａ２へと順次方向を変えて走査することによって、鉛直方向拡散手段５の裏面の全幅を走査可能となる。この場合のビーム光の光路は、収束点ＰＡ２を偏向中心として、鉛直方向拡散手段５の裏面の全幅を走査するような光ビームと同様となる。同様にして、光ビーム走査手段１から発する光ビームが光路ｂ１から光路ｂ２の光路を通るときも収束点ＰＡ１を偏向中心として、リレー光学系１０を介して鉛直方向拡散手段５の全幅を走査するような光ビームを実現することができる。
【００３０】
更に、光ビーム走査手段１から発する光ビームが光偏向部材４の要素Ａ３とＡ４を走査することによっても、それぞれ鉛直方向拡散手段５の全幅を走査するような光ビームに偏向されることから、光ビーム走査手段１から発する光ビームが水平方向に位置周期の走査をする間に、鉛直方向拡散手段５は４回の走査を受けることできる。
【００３１】
従って、光ビーム走査手段１から発する光ビームの走査を垂直方向にも行ない、更に光ビームが光偏向部材４に入射する位置に応じて光ビームの強度を変調すれば、光ビーム走査手段１が光偏向部材４に対して一周期の走査を行う間に、鉛直方向拡散手段５の裏面には、あたかも収束点ＰＡ１〜４に位置する光源から走査して投影された２次元の画像情報分布を４回形成することができる。これらの２次元の画像情報分布はリレー光学系１０について共役の位置ＰＡ１’〜４’に結像し、観察者６はそれぞれの位置において再現される２次元の画像を観察することができる。
【００３２】
本実施例では光偏向部材４が４枚の光偏向素子から構成されている場合について説明したが、実施の形態はこれに限定されることは無い。つまり、更に光変更素子の枚数を増やすことで見かけ上の走査光の光源である上記の収束点の数を増加させ、以って光ビーム走査手段１が一度走査する間に鉛直方向拡散手段５の前方に形成される二次元画像の数を増加することができる。
【００３３】
次に観察者６が観察を行う位置での光ビームの状態について説明する。鉛直方向拡散手段５は入射する光ビームを、水平方向の光の指向性は不変のまま、鉛直方向にのみ拡散させる効果を有するため、鉛直方向拡散手段５に到達した光ビームの鉛直成分は拡散し、水平成分は素通し状態となる。この結果、リレー光学系１０の結像作用により形成される上記の収束点の共役の位置は、垂直方向にのみ引き伸ばされた縦に細長い形状となる。つまり、収束点ＰＡ１はＰＡ１’に収束点ＰＡ２はＰＡ２’に、収束点ＰＡ３、ＰＡ４はＰＡ３’、ＰＡ４’に、それぞれ縦に細長い形状に空中結像する。
【００３４】
以上の鉛直方向拡散手段５の効果により、観察中に観察者６の眼球位置が上下方向に動いても、観察される像は一定であり、観察が容易になる。また、観察者６の眼球位置を精度良く設定することで、鉛直方向拡散手段５は省略可能である。
【００３５】
しかし、上述のように光ビーム走査手段１が一度走査する間に鉛直方向拡散手段５の前方に形成される二次元画像の数を増加するために、光偏向部材４を構成する光偏向素子のピッチを小さくした場合、光ビーム走査手段１から発する光ビームのビーム形状が各偏向素子により変形される効果が顕著になり、ビーム光束が拡がってしまう。このために、観察者位置ではその水平幅が単眼よりも広いビームとなってしまい、後述する「超多眼領域」の立体表示を行うことが不可能となってしまう。このために光偏向素子の増加による立体映像の改善には、主に使用されるビーム光の直径に関係した限界が存在する。
【００３６】
ところで、前述したように光偏向部材４は、直動駆動装置１２によって水平方向の変位が可能な構成とされている。この光偏向部材４の変位による効果について説明する。図１１は図１０の状態から光偏向部材４が紙面内上方向に変位した状態を示している。この場合、光収束点ＰＡ１、ＰＡ２がそれぞれＰＢ１、ＰＢ２の位置に移動するような位置に光偏向部材４が変位している。前述したようにすべての収束点が観察者近傍に空中結像しているのでＰＢ１、ＰＢ２の像ＰＢ１’、ＰＢ２’もまた変位し、この場合、ＰＡ１’、ＰＡ２’に対して紙面内下方向にシフトする。
【００３７】
この様に光偏向部材４の変位により光収束点とその結像点の変位が生じることを利用して、本実施例においては光収束点の多重化を目的として光偏向部材４の変位を行う。図５に示されているとおり、光偏向部材４の隣り合う光収束点同士の間隔はΔＨＡである。本実施例では、光収束点の多重化の一例として、ΔＨ＝ΔＨＡ／４なる変位量を光偏向部材４の変位の単位とし、光収束点の４倍多重化を行う場合について説明する。
【００３８】
つまり、ｔ＝ｔａなる時刻においては各光収束点は図中のＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４の位置にあるが、ｔ＝ｔｂなる時刻においては各光収束点は図中のＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４の位置に移動する。同様にして、ｔ＝ｔｃなる時刻においては図中のＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４の位置、ｔ＝ｔｄなる時刻においては図中のＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４の位置に移動する。
【００３９】
図１２は光偏向部材４の変位についてのタイミングチャートを示す。チャートの横軸は時刻ｔ、縦軸は水平方向の位置ｘである。
【００４０】
図１２に示されるように、光偏向部材４を所定の位置に変位した後、一定時間その位置に維持され、その間に光ビーム走査手段１による一周期の走査を行なう。これにより、例えばＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４を光収束点とした走査を行う。次に、光偏向部材４をΔＨ＝ΔＨＡ／４だけ変位させて停止し、光ビーム走査手段１による一周期の走査を行なう。こうした光偏向部材４の変位の周期を人間の視覚が有する残像時間程度以下とすることで、本実施例の場合には、観察者の眼には１６個の光収束点が同時に存在している場合と同様に認識される。このとき全収束点同士の水平方向間隔は等ピッチ（ΔＨ）となる。
【００４１】
光偏向部材４の変位のピッチΔＨについて、本実施例では光偏向素子のピッチΔＨＡの１／４としたが、本発明の実施形態はこれに限られることは無く、光ビーム走査手段１が視覚の持つ残像時間内に走査可能な回数の分だけ、光偏向素子のピッチΔＨＡを細かく分割することが可能である。また、光偏向部材４の変位を行う場合には、光偏向部材４が一つの光偏向素子からなる場合であっても変位のピッチを適当に設定することで観察者には複数の光収束点が同時に存在しているように認識される。
【００４２】
光偏向部材４の変位についてのタイミングチャートとしては、図１２のような階段状の変位曲線に限定はされず、図１３のような三角波状や、図１４のようなサイン波状、図１５のような鋸歯状の変位曲線とすることも可能である。この様な場合には、光ビーム走査手段１による走査を同期させ、各図中白丸で示した位置付近において光偏向部材４を走査することで、ビーム径が広がることは無く、同様の効果を得ることが可能である。
【００４３】
図１６には、図５と別の形態の光偏向部材について示す。図１６は図５に示した光偏向部材を一定周期でずらして積層したものである。図１７は、図１６に示した光偏向部材を用いた、本発明の第一の実施例に係る別の立体画像装置について、立体画像の表示に用いる装置の構成を示す概要図である。図１７に示すように、図１６に示したような一定周期でずらして積層した光偏向部材を用いることで、光偏向部材を縦に変位させることによっても図１に示した構成と同じ効果を得ることができる。
【００４４】
更に、図１の構成において、光偏向部材４を固定し、代わりにリレー光学系１０をその面内で水平方向に周期的に変位させることで、光偏向部材４を変位させた場合と同様に多重化を行うことが可能である。
【００４５】
（立体視への適用）
以上に説明した、複数の光偏向素子からなる光偏向部材４と、その変位動作による光収束点の多重化とリレー光学系１０、鉛直方向拡散手段５の作用によりもたらされる瞳結像状態を図示すると図１８のようになる。
【００４６】
光収束点ＰＡ１はリレー光学系１０の作用によりＰＡ１’に結像する。この時、鉛直方向拡散手段５を使用することにより、その作用により鉛直方向に光が拡散されるため、ＰＡ１’は図示したように縦に細長い形状となる。その他の光収束点についても同様に縦に細長い形状となって結像する。この結果、多数の縦に細長い結像位置である瞳がほぼ等ピッチで並ぶことになる。
【００４７】
次に、本実施例の構成をもつ装置を用いて、立体像が再生される原理について説明する。前述したとおり、光ビームは個々の収束点を偏向中心として走査され、時間的な強度変調を行えば鉛直方向拡散手段５上に２次元の画像情報分布を形成することができる。このとき、図１８からも分かるとおり、光収束点ＰＡ１を中心として偏向された光ビームによって鉛直方向拡散手段５上に形成される画像情報分布の全貌を観察するためには観察者の眼を瞳ＰＡ１’上に置いて鉛直方向拡散手段５の方向を見る必要があり、その他の瞳上からはこの画像情報分布を観察することはできない。
【００４８】
同様にして、その他の光収束点を偏向中心として走査された光ビームによって鉛直方向拡散手段５上に形成される画像情報分布の全体を観察するためにはそれぞれ対応する瞳上に観察者の眼を置いて鉛直方向拡散手段５の方向を見る必要がある。この結果、複数の異なる２次元画像情報を水平方向に独立分離した観察位置に別々に再現することができる。この性質を利用して立体像の再生を行うことが可能である。
【００４９】
鉛直方向拡散手段５の前方の観察者６が両眼で鉛直方向拡散手段５を観察する際に、左右の眼球の位置をそれぞれ異なる上記瞳に置いた場合、その瞳に対応する画像しか観察されないので、観察位置に応じた別々の視差画像を左右の眼球に提供することで、観察者は両眼視差により立体視を行うことができる。
【００５０】
更にこの時、観察のための上記瞳同士の間隔が、観察者の瞳孔径よりも小さければ、前述した「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を軽減することが可能である。
【００５１】
図２０を用いて、「超多眼領域の立体表示」について説明する。図２０は観察者の単眼に対して、瞳ＰＡ１’と瞳ＰＢ１’に結像する二次元画像が表示され、瞳ＰＡ１’と瞳ＰＢ１’の間隔が観察者の瞳孔径よりも小さい場合を示している。この場合に観察者は瞳ＰＡ１’と瞳ＰＢ１’に結像する二次元画像の両方を認識できる。
【００５２】
図２０の状態において、鉛直方向拡散手段５と眼球間の三次元空間に再現されるべき立体像を構成する点である点α１〜α４に関して、瞳ＰＡ１’と瞳ＰＢ１’に結像する二つの二次元画像のそれぞれが点α１〜α４を表現するビーム光を発しており、これらのビーム光はそれぞれ対応する点α１〜α４で交差した後、瞳ＰＡ１’と瞳ＰＢ１’に結像して眼球に入射する。この状態においては、点α１〜α４を表現するビーム光はあたかも点α１〜α４から発せられたかのように観察される。この時、眼球はその焦点位置の違いから点α１〜α４が異なる距離に存在するように認識するために、単眼によっても点α１〜α４が構成する像が立体像として認識される。
【００５３】
この様な「超多眼領域の立体表示」を実現するためには、少なくても二次元画像の瞳同士の間隔が眼球の瞳孔以下であり、且つ、立体像を構成する各点を表現するビーム光の直径が眼球の瞳孔以下である必要がある。
【００５４】
この条件を満たすために、本実施例では瞳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、観察位置において瞳同士の間隔もまた２ｍｍ以下としている。また、ビーム光の直径は更に小さい方が二次元画像の解像度を向上するために好ましく、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度であることが好ましい。
【００５５】
また、例えば幅２００ｍｍの範囲で鉛直方向拡散手段５上に二次元画像を表示して、上記の条件を満たすためには、少なくとも１００個の光収束点が必要となる。図１において、光偏向部材４を固定して１００個の光収束点を得ようとした場合、光偏向部材４は１００個の光偏向素子から構成される必要が生じる。この時、光偏向部材４の全幅が例えば１００ｍｍである場合には、光偏向部材４は水平ピッチが１ｍｍの光偏向素子からなる。
【００５６】
図３９は使用するビーム光の径に対して光偏向素子である凸レンズの大きさが十分でない場合について示す。図３９のような場合には、光偏向素子はビーム光を偏向する以外に、ビーム光の形状を変形する作用が顕著になる。その結果、ビーム光の径に対して光偏向素子の大きさが十分でない場合には、観察位置においてビーム光の直径が眼球の瞳孔径以上となり、上記の「超多眼領域の立体表示」の条件を満たさなくなる。
【００５７】
これに対し、本実施例においては光偏向部材４を変位させて光収束点の多重化を行うため、例えば１０ｍｍのピッチで光偏向素子を横１０列配列した光偏向部材４を用いて、時間的に１０段階多重化することによって１００個の光収束点を形成することができる。これにより、各偏向素子の大きさを光源からのビーム光の直径に対して十分大きくし、ビーム光の変形を最小限に抑制することが可能である。
【００５８】
また、本実施例においては、例えば図１８において、ＰＡ１、ＰＢ１等の光の収束点がすべて瞳ＰＡ１’、ＰＢ１’等となって空中結像することを前提として説明をしてきたが、超多眼領域の立体表示を行う場合は、光ビームが拡がったりせずに指向性を持ったまま観察者の瞳に入射し、かつ交点形成後の光ビームが観察者単眼に複数入射する状況であれば、必ずしも瞳の結像が成立していなくても立体像の再生は可能である。
【００５９】
図２１を用いてこのことを説明する。図２１は光の収束点から瞳の結像が成立していない場合の立体像再生の様子を示した図である。この様な結合の不成立は主にリレー光学系１０の収差により発生する。しかし、図２１のような場合であっても、図示したように再現された各２次元画像からの光線が正しく立体像を構成する各点で交差して、且つこれらの交点を形成した後の光線が観察者の単眼に複数本入射すれば、観察者は単眼のみでも、これら交点を認識することができる。つまり、収束点の像が瞳として正しく結像していなくても、光ビームが拡がったりせずに指向性を持ったまま観察者の瞳に入射し、かつ交点形成後の光ビームが観察者単眼に複数入射する状況であれば、観察者は超多眼領域の立体像を認識することが可能である。
【００６０】
図１９には、図１８の構成において立体視に使用する通常の視差画像や、「超多眼領域の立体表示」に用いる視差画像の生成方法の一例を示す。図１９に示すように、再現したい３次元物体を上記瞳の位置（ＰＡ１’、ＰＢ１’等）毎に、順に移動していくカメラで撮影し、それぞれの瞳位置と関連づけられた視差画像情報の集合を形成して、上記光ビームで鉛直方向拡散手段５上に形成される２次元画像情報として用いればよい。つまり、例えば光収束点ＰＡ１を中心としたビーム偏向で形成される画像情報としては視点位置ＰＡ１’で撮影した視差画像情報を使用し、光収束点ＰＢ１を中心としたビーム偏向で形成される画像情報としては視点位置ＰＢ１’で撮影した視差画像情報を使用するというように対応する視差画像情報を形成するべく図１に示した光ビーム走査手段１から発する光ビームの強度変調を行うことで、必要な視差画像を得ることができる。
【００６１】
なお、本実施例においては図１９に示したように移動カメラによる多視点画像入力で視差画像を形成したが、複数のカメラを用いて一度に複数の画像情報を入力しても良いし、コンピューターグラフィックの手法を用いて、仮想的なカメラで人工的に複数の２次元画像情報を取得してもよい。
【００６２】
次に本実施例の構成部材について、構成変更可能な点について述べる。まず、リレー光学系１０は大凸レンズなどで構成できるが、図２２に示すように大凹面ミラー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。ただし、この場合は鉛直方向拡散手段５を大凹面ミラー１１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２３に示すように、凹面ミラー１１の表面に鉛直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、凹面ミラー１１の表面上で鉛直方向に拡散するような工夫を行うことが望ましい。
【００６３】
また、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。
【００６４】
さらに、光偏向部材４についても、いくつかのバリエーションが考えられる。例えば、図２４のようにフィールド光学系３と光偏向部材４とを一体化したハイブリット光偏向部材７を用いることが可能である。ハイブリット光偏向部材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。
【００６５】
また、光偏向部材４を反射光学系で構成することも可能である。この場合は図２５のような凹面鏡アレイを用いることになる。この凹面鏡アレイについてもフィールド光学系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ができる。この場合は図２６のように上記凹面鏡アレイに全体的な凹面形状をもたせた複合凹面鏡アレイ９を用いる。複合凹面鏡アレイ９は、例えば図中のように半径Ｒ大、中心Ｏ大の凹面鏡と半径Ｒ小、中心Ｏ小のレンチ凹面鏡アレイを合成したような構成を有する。
【００６６】
反射光学系を用いた場合、透過型の光学系では光学系の厚みなどの問題で部材の大きさに限界があるのに対し、反射光学系ではかなり大きなサイズのものが作製可能となる。また、色収差が発生しない点でも好ましい特性が得られる。
【００６７】
また、ここまで説明してきた構成において、光ビーム走査手段の走査方向は２次元的なものであったが、この光ビーム走査手段の走査方向を水平方向のみに限定し、図２７のように光ビームが光偏向部材４を出射したあとに、第２の光ビーム走査手段を設け、これにより縦方向の光ビーム走査を行う構成とすることもできる。このときの光ビーム走査手段としてはガルバノモータ１４に取り付けられた回転ミラー１５を使用している。尚、補正光学系２、フィールド光学系３、光偏向部材４の個々の光偏向素子は縦方向のビーム走査の扱いを容易にするため、水平方向の光学パワーのみを有し、縦方向には光学パワーを有さない構成としている。
【００６８】
説明のためにこの構成の側面図を図２８に示す。光ビーム走査手段１によって水平方向の光ビーム走査が行われ、光偏向部材４で水平方向の収束点を形成した後、回転ミラー１５によって縦方向走査される。
【００６９】
このようにビームが縦方向に走査される順序は異なっているが、鉛直方向拡散手段５上に２次元の画像情報が描画されることや、リレー光学系１０によって光ビームの水平方向収束点が細長い観察瞳となって観察者近傍に結像する点では、はじめに示した構成と相違ないので、上記のような構成においても、問題なく立体像再生が行えることはいうまでもない。
【００７０】
（実施例２）
図２９は本発明の第２の実施例に係る立体像表示装置について、立体画像の表示に用いる装置の構成を示す概要図である。第１の実施例とは次の２点で相違している。
１：光ビーム走査手段１’の走査方向が水平方向のみであり、補正光学系２’、フィールド光学系３’の光学的パワーも水平方向のみである。
２：光偏向部材４’の光学的パワーは水平方向のみで、光偏向部材４’通過後の光ビームはガルバノモータ１４に接続された回転ミラー１５により縦方向走査される。
【００７１】
説明のために本実施例の構成の側面図を図３０に示す。上記のような相違点により、本実施例ではまず光ビーム走査手段１によって水平方向の光ビーム走査が行われ、光偏向部材４’で収束点を形成した後、回転ミラー１５によって縦方向走査される。ただし、こうした光ビーム走査に同期した光偏向部材４’の縦方向変位により、光ビームが入射する光偏向素子は段階的に変化し、これに伴って上記光収束点位置もまた段階的に変化する。これによって実施例１と同様、光収束点位置の時間的多重化が実現される。
【００７２】
図３２は光偏向部材４’の正面図である。実施例１では光偏向素子が水平方向に１次元的に配置されていたが、本実施例では２次元的な４×４のマトリクス配置となっている。ただし、同じ高さに位置する光偏向素子のグループ毎に水平方向位置がシフトした配置となっている。これにより各光偏向素子によって形成される光収束点同士の水平方向の最小間隔は実施例１で定義したΔＨに等しくなる。尚、各段の高さはΔＶ、全段の高さはΔＶＡとなっている。
【００７３】
次に本実施例における光偏向部材４’の変位と光収束点多重化の関係について説明する。図３１は光偏向部材４’の変位のタイミングチャートである。チャートの横軸は時刻ｔ、縦軸は鉛直方向の位置ｙである。
【００７４】
ｔ＝ｔａにおいて光ビームは光偏向部材４’の上端部に入射している。つまりＡ１〜４の光偏向素子で形成されるＡの段の作用を受けるため、光ビームは水平収束位置ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４に収束する。これは、前述したとおり光偏向部材４’は水平方向の光学パワーしか持たないため、Ａの段のどの高さに入射しても光ビームの高さは変わらず、水平方向のみ水平収束位置に収束するためである。
【００７５】
ｔ＝ｔａからｔ＝ｔｂの間、光偏向部材４’は鉛直方向に連続的に変位しているが水平方向の収束位置は不変である。
【００７６】
ｔ＝ｔｂにおいて、光ビームの入射位置はＢの段の上端部となる。この時点において光ビームの水平方向収束位置はＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４に変化する。この収束位置はｔ＝ｔｂからｔ＝ｔｃまで続く。
【００７７】
同様にして光ビームの入射位置は、例えばＢの段→Ｃの段→Ｄの段→Ｃの段→Ｂの段→Ａの段→Ｂの段というように段階的に変化するので、光ビームの水平方向収束位置をｘとすると、光収束位置の変位のタイミングチャートは図１２と全く同様になる。したがって、本実施例においても実施例１と全く同様の光収束点多重化が行えることがわかる。
【００７８】
本実施例の構成とすることで、直動駆動装置１２に不連続な直動動作を行わせず、図３１に示すような連続的な直動動作を行わせても、図１３〜図１５に示したような動作で発生する光収束点のズレの発生が無く、図１２に示した動作と同様の効果を得ることができる。
【００７９】
本実施例においても、こうした光偏向部材４’の変位は人間の視覚の残像効果よりも短い周期で繰り返されるため、観察者の眼には１６個の光収束点が同時に存在しているように見える。このとき全収束点同士の水平方向間隔ΔＨは等ピッチ（ΔＨ）となる。
【００８０】
これら光収束点の多重化とリレー光学系１０、鉛直方向拡散手段５の作用によりもたらされる瞳結像状態を図示すると図１８のようになり、本実施例においても実施例１同様の効果を発生させることができる。
【００８１】
また、上記相違点以外の光ビームの挙動については実施例１と相違ないため、構成部材の構成変更が実施例１同様に行えることはいうまでもない。
【００８２】
（実施例３）
図３３は本発明の第３の実施例に係る立体像表示装置について、立体画像の表示に用いる装置の構成を示す概要図である。第１の実施例とは次の２点で相違する。
１：光ビーム走査手段が水平方向に複数配置され、いずれも光偏向部材４に入射するようビーム走査を行っている。
２：直動駆動装置１２は存在せず、光偏向部材４の位置は固定されている。
【００８３】
上記のような相違点により、本実施例における光収束点位置の多重化は他の実施例と性質が異なっている。他の実施例では光偏向部材４の時系列的な変位により光収束点位置を多重化していたのに対し、本実施例では、光ビームの出射位置を空間的に多重化し、結果的に光収束点位置の空間的多重化を実現している。
【００８４】
図３４は、本実施例における構成を上方から見た概略を示している。本実施例では光ビーム走査手段として１−Ａ〜１−Ｄの４つを同時に使用する。これらはすべて同期回路１３に接続されており、互いに発光や走査の同期をとることができる。４つの各光ビーム走査手段から発せられる光ビームはすべて光偏向部材４に入射し、いったん光収束点を形成した後、鉛直方向拡散手段５上に画像情報を描画する。上記光収束点はリレー光学系１０によって観察者近傍に再度空中結像する。
【００８５】
例えば、光ビーム走査手段１−Ａの水平方向の走査の偏向点は光ビーム走査手段１−Ａ内の黒丸［●］で示されているが、この偏向点から発したビーム光は光学系を形成する補正光学系２、フィールド光学系３、光偏向部材４の作用によって、光偏向部材４を出射した後に光収束点を形成し［光偏向部材４の右側の●］、更にリレー光学系１０の作用によって再び観察者６の位置で空中結像する［観察者６の左側の●］。同様のことが他の光ビーム走査手段から発せられた光ビームについても成立する。
【００８６】
図３４からわかるとおり、４つの光ビーム偏向点が４つの光偏向素子のそれぞれによって光収束点を形成することから、合計１６個の光収束点が形成される。また、これらの光収束点を空間的に互いに補間し合う形で配置することで、光ビーム走査手段が一個の場合に比べて、各光収束点の水平方向の間隔を小さくすることができる。例えば１−Ａからの光ビームの結像位置同士の間隔をｐとすると、本実施例の場合、４個の光ビーム走査手段により形成される全各光収束点の間隔をｐ／４とすることができる。
【００８７】
このように、本実施例では光ビーム走査手段の水平方向多重化によって光収束点の空間的多重化を行うことにより、複数の観察瞳を水平方向に微小ピッチで並べることができるため、他の実施例同様の効果を有する立体像表示装置を構成することができる。
【００８８】
尚、上記相違点以外の光ビームの挙動については実施例１と相違ないため、構成部材の構成変更が実施例１同様に行えることはいうまでもない。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、入射したビーム光を偏向し、一定の収束点を通過させる効果を有する光偏向素子からなる光偏向部材を規則的に変位させることにより、単一又は数個の光源を用いて多数の視点に対応した二次元画像を再現するに際して、再現される二次元画像の解像度の低下を防ぐことのできる表示装置を提供することが可能となった。
【００９０】
更に本発明は、観察者に対して解像度の高い立体映像を再現可能な立体表示装置を提供することが可能となった。
【００９１】
更に本発明は、観察者に対して立体映像を再現するのに際し、超多眼領域の立体表示を良好に行うことが可能な立体表示装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る立体画像表示装置について、立体画像の表示に用いる装置の構成を示す概要図である。
【図２】本発明の第１の実施例で使用する光偏向部材を構成する光偏向素子の有する効果を示す概略図である。
【図３】本発明で使用する光偏向素子が凸レンズである場合を示す概略図である。
【図４】本発明で使用する光偏向素子が凹面ミラーである場合を示す概略図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る光偏向部材の構成（正面図）を示す概略図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る光偏向部材が凸レンズからなる場合を示す概略図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る光偏向部材が凹面ミラーからなる場合を示す概略図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係る光偏向部材の直動駆動装置の例を示す概略図である。
【図９】本発明の第１の実施例に係る光偏向部材の直動駆動装置の別の例を示す概略図である。
【図１０】本発明の第１の実施例に係る光ビームの平面内での光路を示す概略図である。
【図１１】本発明の第１の実施例に係る光ビームの平面内での光路であって、光偏向部材が変位した状態を示す概略図である。
【図１２】本発明の第１の実施例に係る光偏向部材の変位についてのタイミングチャートの一例を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施例に係る光偏向部材の変位についてのタイミングチャートの別の一例を示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施例に係る光偏向部材の変位についてのタイミングチャートの別の一例を示す図である。
【図１５】本発明の第１の実施例に係る光偏向部材の変位についてのタイミングチャートの別の一例を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施例に係る別の光偏向部材の構成（正面図）を示す概略図である。
【図１７】本発明の第１の実施例に係る別の立体画像表示装置の構成を示す概要図である。
【図１８】本発明の第１の実施例に係るリレー光学系と鉛直方向拡散手段の作用により形成される瞳結像状態を示す概略図である。
【図１９】本発明に係る立体画像表示装置で表示される視差画像の生成法の一例を示す概略図である。
【図２０】本発明に係る立体画像表示装置で実現される超多眼領域の立体表示の原理を示す概略図である。
【図２１】本発明に係る立体画像表示装置で実現される超多眼領域の立体表示の原理を示す別の概略図である。
【図２２】本発明の第１の実施例に係る立体像表示装置について、立体画像の表示に用いる装置の別の構成を示す概要図である。
【図２３】本発明の第１の実施例に係る立体画像表示装置について、図２２の構成で使用される凹面ミラーの一例を示す図である。
【図２４】本発明の第１の実施例に係る立体画像表示装置について、立体画像の表示に用いる装置の更に別の構成を示す概要図である。
【図２５】本発明の第１の実施例に係る立体画像表示装置について、立体画像の表示に用いる装置の更に別の構成を示す概要図である。
【図２６】本発明の第１の実施例に係る立体画像表示装置について、図２５の構成で用いられる複合凹面鏡アレイを示す概要図である。
【図２７】本発明の第１の実施例に係る立体画像表示装置について、立体画像の表示に用いる装置の更に別の構成を示す概要図である。
【図２８】本発明の第１の実施例に係る立体画像表示装置であって、図２７に示す構成の側面を示す概要図である。
【図２９】本発明の第２の実施例に係る立体画像表示装置について、立体画像の表示に用いる装置の構成を示す概要図である。
【図３０】本発明の第２の実施例に係る立体画像表示装置であって、図２９に示す構成の側面を示す概要図である。
【図３１】本発明の第２の実施例で使用する光偏向部材を構成する光偏向素子の構成（正面図）示す概略図である。
【図３２】本発明の第２の実施例に係る光偏向部材の変位についてのタイミングチャートの一例を示す図である。
【図３３】本発明の第３の実施例に係る立体画像表示装置について、立体画像の表示に用いる装置の構成を示す概要図である。
【図３４】本発明の第３の実施例に係る立体画像表示装置について、多重化の構成を示す概要図である。
【図３５】従来の多眼立体ディスプレイの第一の例の構成部材を示す図である。
【図３６】従来の多眼立体ディスプレイの第一の例を示す図である。
【図３７】従来の多眼立体ディスプレイの第二の例を示す図である。
【図３８】従来の多眼立体ディスプレイの第二の例の表示機構を示す図である。
【図３９】従来の多眼立体ディスプレイの第二の例の有する問題点を示す図である。
【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光偏向部材
５鉛直方向拡散手段
６観察者
７ハイブリット光偏向部材
８凹面ミラー
９複合凹面鏡アレイ
１０リレー光学系（大凸レンズ）
１１リレー光学系（大凹面ミラー）
１２直動駆動装置
１３同期回路
１４ガルバノモータ
１５回転ミラー
１１９円筒レンズアレイ

Claims

指向性を有するビーム状の光線を変調して射出する少なくとも一つのビーム光光源手段と、入射光を偏向して収束点を形成する偏向素子を有する光偏向部材と、前記ビーム光光源手段から射出されたビーム光を前記光偏向部材の所定の部分に対して二次元的に走査するビーム光走査手段と、前記光偏向部材から射出して前記収束点を通過したビーム光を結像させるリレー光学系とを有する立体画像表示装置において、
前記光偏向部材が前記光偏向部材の設置された面内で変位可能であると共に、前記光偏向部材の変位が前記ビーム光光源手段によるビーム光の変調と前記ビーム光走査手段によるビーム光の走査と同期して行われることを特徴とする立体画像表示装置。
前記光偏向部材は水平方向に変位することを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記光偏向部材が複数の前記偏向素子を水平方向に配してなることを特徴とする請求項２に記載の立体画像表示装置。
前記光偏向部材が複数の前記偏向素子を鉛直方向に積層してなり、各段の偏向素子は所定の割合づつ水平方向にずらしてあり、且つ前記光偏向部材を鉛直方向に変位することを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記リレー光学系により結像が生じる複数の結像点のうち、隣合う結像点の距離が観察者の瞳孔径以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
鉛直方向にのみ光を拡散する光拡散手段を前記リレー光学系の後段近傍に配置することを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記ビーム光走査手段と前記光偏向部材の間にフィールド光学系が配置されることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記光偏向部材を構成する偏向素子は凸レンズであることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記光偏向部材を構成する偏向素子は凹面鏡であることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記光偏向部材を構成する偏向素子は回折光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
指向性を有するビーム状の光線を変調して射出する少なくとも一つのビーム光光源手段と、入射光を偏向して収束点を形成する偏向素子を有する光偏向部材と、前記ビーム光光源手段から射出されたビーム光を前記光偏向部材に対して水平方向に走査する第１のビーム光走査手段と、前記光偏向部材から射出したビーム光を前記リレー光学系に対して鉛直方向に走査する第２のビーム光走査手段と、前記光偏向部材から射出して前記収束点を通過したビーム光を結像させるリレー光学系とを有する画像表示装置において、
前記光偏向部材が前記光偏向部材の設置された面内を変位可能であると共に、前記光偏向部材の変位が前記ビーム光光源手段によるビーム光の変調と前記第１及び第２のビーム光走査手段によるビーム光の走査と同期して行われることを特徴とする立体画像表示装置。
前記光偏向部材は水平方向に変位することを特徴とする請求項１１に記載の立体画像表示装置。
前記光偏向部材が複数の前記偏向素子を水平方向に配してなり、水平方向に変位することを特徴とする請求項１１に記載の立体画像表示装置。
前記光偏向部材が複数の前記偏向素子を鉛直方向に積層してなり、各段の偏向素子は所定の割合づつ水平方向にずらしてあり、且つ前記光偏向部材を鉛直方向に変位することを特徴とする請求項１１に記載の立体画像表示装置。
前記偏向素子は水平方向にのみ光学的パワーを有することを特徴とする請求項１４に記載の立体画像表示装置。
前記リレー光学系により結像が生じる複数の結像点のうち、隣合う結像点の距離が観察者の瞳孔径以下であることを特徴とする請求項１１に記載の立体画像表示装置。
鉛直方向にのみ光を拡散する光拡散手段を前記リレー光学系の後段近傍に配置することを特徴とする請求項１１に記載の立体画像表示装置。
前記ビーム光走査手段と前記光偏向部材の間にフィールド光学系が配置されることを特徴とする請求項１１に記載の立体画像表示装置。
前記光偏向部材を構成する偏向素子は凸レンズであることを特徴とする請求項１１に記載の立体画像表示装置。
前記光偏向部材を構成する偏向素子は凹面鏡であることを特徴とする請求項１１に記載の立体画像表示装置。
前記光偏向部材を構成する偏向素子は回折光学素子であることを特徴とする請求項１１に記載の立体画像表示装置。