JP5786916B2 - 切り換え可能な光学結像系及び3d/2d画像が切り換え可能な関連装置 - Google Patents
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Description
2 3D/2D画像が切り換え可能な装置
3 ディスプレイ構成要素
4 光学マトリックス構成要素
5 第1のドライバ
6 第2のドライバ
7、8 第1及び第2の位置センサ
9 コントローラ
10 表示面
11 デジタルデータ入力
12 同期(制御)入力
13 変換された光ビーム
14 第1のマトリックス
15 第2のマトリックス
16 第3のマトリックス
17 収束マイクロレンズ
44、44−1、44−2、44−3 SLMマイクロディスプレイ
45 マイクロディスプレイ表面
46、46−1、46−2、46−3 光エンジン
47 投影光学系
48 発散させる光学部品
52 投影光学系
Claims (20)
- 3D及び2Dのそれぞれの動作モードで、物体又は場面の3次元画像の複数の透視表示及び/又は2次元画像を視野内に形成するための3D/2D画像が切り換え可能な装置であって、
2次元パターンを生成するディスプレイ構成要素であって2次元パターンを表示する表示面を有するディスプレイ構成要素と、
前記表示面から出ている光ビームを変換して変換された光ビームを前記視野内に投影することによって、前記物体又は場面の3次元画像又は2次元画像の透視表示を形成するための適合可能な光学結像系と
を含み、
前記適合可能な光学結像系は、
収束マイクロレンズからなる第1のマトリックスであって各マイクロレンズがそれぞれの光軸に沿って前記表示面の各エリアに光学的に結合された第1のマトリックスと、
収束マイクロレンズからなる第2のマトリックスであって、前記第2のマトリックスの前記マイクロレンズは前記第1のマトリックスの前記マイクロレンズに光学的に結合される第2のマトリックスと、
少なくとも第1及び第2の制御入力を有し、前記第1及び第2のマトリックスを相対的に軸方向及び横方向に動かすための変位機構と、
動作モードの切り換え及び各動作モードでの前記第1及び第2のマトリックスの動きの運転パラメータの制御のためのコントローラであって、前記変位機構の前記少なくとも第1及び第2の制御入力それぞれに接続された少なくとも第1及び第2の制御出力を有するコントローラと
を含み、
前記3D/2D画像が切り換え可能な装置はさらに、
収束マイクロレンズからなる第3のマトリックスであって、前記第3のマトリックスの前記マイクロレンズは前記第2及び第3のマトリックスが結合してマトリックス複合体を規定するように前記第2のマトリックスの前記マイクロレンズに共軸に整列しかつ剛的に結合される第3のマトリックスと、
少なくとも第1及び第2のデータ出力を有し、前記第1のマトリックス及び前記マトリックス複合体の軸方向及び横方向の相対位置を感知するセンサ装置と
を前記適合可能な光学結像系に含み、
前記マトリックス複合体は、前記視野内に1つ以上の調整可能な視野ゾーンを与えるべく、かつ、変換された光ビームのすべてを投影することにより各視野ゾーン内に前記透視表示又は2次元画像のそれぞれを形成するべく構成され、
前記変位機構は、前記第1のマトリックス又は前記マトリックス複合体を、対応する相対位置へ横方向に動かして前記視野ゾーンの方向を選択するべく、かつ、対応する相対位置へ軸方向に動かして前記視野ゾーンの角度寸法を選択するべく構成され、
前記ディスプレイ構成要素は、2次元パターンを更新するためのデータ入力及び同期入力をさらに有し、
前記コントローラは、前記ディスプレイ構成要素による2次元パターンの生成を1つ又は複数の前記マトリックスの動きに同期させるべく構成され、かつ、(i)前記センサ装置の前記少なくとも第1及び第2のデータ出力それぞれに接続された少なくとも第1及び第2のデータ入力と、(ii)前記ディスプレイ構成要素の前記同期入力に接続された同期出力とを有し、
前記変位機構は、少なくとも
(i)前記第1のマトリックスを前記マトリックス複合体に対して又は(ii)前記マトリックス複合体を前記第1のマトリックスに対して軸方向に動かすべく構成された第1のドライバであって前記変位機構の前記第1の制御入力である制御入力を有する第1のドライバと、
(i)前記第1のマトリックスを前記マトリックス複合体に対して又は(ii)前記マトリックス複合体を前記第1のマトリックスに対して横方向に動かすべく構成された第2のドライバであって前記変位機構の前記第2の制御入力である制御入力を有する第2のドライバと
を含み、
前記第2のドライバはさらに、複数の調整可能な視野ゾーンが前記視野内にある変換された光ビームによって一様にスキャンされるように往復運動方式で1つ又は複数の前記マトリックスの水平方向の移動を実行するべく構成され、
前記コントローラは、3D動作モード及び2Dスキャン動作モードのそれぞれのために前記複数の透視表示又は同一の2次元画像が、対応する視野ゾーンに投影されるように、前記第2のドライバの動作を制御するべく、かつ、前記ディスプレイ構成要素によって生成される一連の2次元パターンを1つ又は複数の前記マトリックスの水平方向の移動に同期させるべく構成され、
前記第2のドライバはさらに、前記第2のマトリックスの前記マイクロレンズが前記第1のマトリックスの前記マイクロレンズに共軸に整列する第1の選択された位置に対して前記マトリックス複合体の横方向の往復運動を実行するように構成され、
前記コントローラは、前記第2のドライバの動作を制御するように構成され、
前記第1のドライバはさらに、隣り合う視野ゾーンが前記視野内で連続する第2の選択された位置に対して前記第1のマトリックスの軸方向の移動を往復方式で実行するように構成され、
前記コントローラは、前記第1のドライバの動作を制御し前記第1のマトリックスの付加的な前記軸方向の往復運動を前記マトリックス複合体の前記横方向の往復運動に同期させるように構成される、3D/2D画像が切り換え可能な装置。 - 前記コントローラはさらに、水平方向の往復運動の最大振幅を調整するべく構成され、前記振幅は前記マトリックスのマイクロレンズの開口によって制限される、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。
- 前記コントローラはさらに、前記第1のマトリックスの前記軸方向の移動の振幅を前記第2のマトリックスの前記マイクロレンズの曲率半径によって調整するべく構成される、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。
- 前記第2のドライバはさらに、2D非スキャン動作モードで単一の調整可能な視野ゾーンが前記視野内の選択された視野方向を有するように第3の選択された距離Δxのための1つ又は複数の前記マトリックスの横方向の移動を実行するべく構成され、
前記コントローラは、前記第2のドライバの動作を制御するべく構成される、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。 - 前記第1のドライバはさらに、前記単一の調整可能な視野ゾーンが前記視野内で選択された角度寸法を有するように、変換された光ビームの発散を調整するための1つ又は複数の前記マトリックスの軸方向の移動を実行するべく構成され、
前記コントローラはさらに、前記第1のドライバの動作を制御するべく構成される、請求項4に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。 - 前記第1のマトリックスの前記マイクロレンズは第1の焦点距離F1を有し、前記第2のマトリックスの前記マイクロレンズは第2の焦点距離F2を有し、
前記第2のマトリックスは、前記第1のマトリックスから、0<R1<F1又はF1<R1≦2F1のような第1の選択された距離R1をおいて配置される、請求項5に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。 - 前記ディスプレイ構成要素は、2D非スキャン動作モードで、3D動作モード又は2Dスキャン動作モードに使用される前記ディスプレイ構成要素のフレームレートによる輝度と同等の各2次元パターンにおける像の輝度を有する、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。
- 収束マイクロレンズからなる前記第1、第2及び第3のマトリックスは、それぞれ垂直方向に方向付けられた円筒形平凸のマイクロレンズを有する第1、第2及び第3のレンティキュラマトリックスである、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。
- コマンド信号を生成しかつ各コマンド信号を前記コントローラへ送信することにより動作モードを選択若しくは変更し又は新たな動作モードを生成することと、
新たな2次元パターンに関連するデータを前記ディスプレイ構成要素に送信することにより2次元パターンを更新することと
を目的とするコンピュータをさらに含み、
前記コンピュータは、(i)制御コマンド出力と、(ii)前記ディスプレイ構成要素の前記データ入力に接続されたデータ出力とを有し、
前記コントローラはさらに、前記コンピュータの前記制御コマンド出力に接続された制御コマンド入力を有する、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。 - 前記ディスプレイ構成要素は、空間光変調器(SLM)を含む、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。
- 前記ディスプレイ構成要素は、
結像面、データ入力及び制御入力を有する空間光変調(SLM)であって前記SLMの前記データ入力及び前記制御入力はそれぞれディスプレイ構成要素の前記データ入力及び同期入力である空間光変調器(SLM)と、
前記SLMの前記結像面に光学的に結合され、前記ディスプレイ構成要素の前記表示面である出力面を有する投影光学系と
を含む、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。 - 前記空間光変調器(SLM)は発光ダイオードマトリックス(LEDマトリックス)である、請求項11に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。
- 前記投影光学系は、複数のファイバを含む画像伝送のためのファイバ光システムであり、
前記SLMの前記結像面の各エリアは前記ファイバ光システムの各ファイバを経て、前記ディスプレイ構成要素の前記表示面のそれぞれのエリアに光学的に結合される、請求項11に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。 - 前記投影光学系はテレスコピック又はテレセントリックである、請求項11に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。
- 前記ディスプレイ構成要素は、
マイクロディスプレイ表面、データ入力及び制御入力を有する空間光変調−マイクロディスプレイ(SLMマイクロディスプレイ)であって前記SLMマイクロディスプレイの前記データ入力及び前記制御入力はそれぞれディスプレイ構成要素の前記データ入力及び同期入力であるSLMマイクロディスプレイと、
前記マイクロディスプレイ表面に光学的に結合された光エンジンと、
マイクロディスプレイ表面に光学的に結合され、前記ディスプレイ構成要素の前記表示面である出力面を有する投影光学系と
を含む、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。 - 前記ディスプレイ構成要素は、
マイクロディスプレイ表面、データ入力及び制御入力を有する空間光変調−マイクロディスプレイ(SLMマイクロディスプレイ)であって前記SLMマイクロディスプレイの前記データ入力及び前記制御入力は前記ディスプレイ構成要素のそれぞれ前記データ入力及び同期入力であるSLMマイクロディスプレイと、
前記マイクロディスプレイ表面に光学的に結合された光エンジンと、
マイクロディスプレイ表面に光学的に結合され、出力面を有する投影光学系と、
前記投影光学系の前記出力面に光学的に結合され垂直方向に発散させる光学部品であって出力面を有し前記出力面が前記ディスプレイ構成要素の表示面である光学部品と
を含む、請求項8に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。 - 前記垂直方向に分散させる光学部品は、水平方向に方向付けられた円筒形の平凸のマイクロレンズからなるレンティキュラマトリックスである、請求項16に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。
- 前記投影光学系はテレスコピック投影光学系であり、前記垂直方向に分散させる光学部品はホログラフィックな発散素子有する光学層である、請求項16に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。
- 前記ディスプレイ構成要素は、マイクロディスプレイ表面、データ入力、制御入力及び光エンジンをそれぞれ有する少なくとも第1及び第2の空間光変調−マイクロディスプレイ(SLMマイクロディスプレイ)を含み、
前記SLMマイクロディスプレイは、
共に接続された第1及び第2のデータ入力、並びに前記データ入力及び前記ディスプレイ構成要素の前記同期入力にそれぞれ接続された第1及び第2の制御入力と、
第1及び第2の光エンジンであって、前記第1の光エンジンが前記第1のSLMマイクロディスプレイの第1のマイクロディスプレイ表面に光学的に結合され第1の選択色の光を放射するように構成され、前記第2の光エンジンが前記第2のSLMマイクロディスプレイの第2のマイクロディスプレイ表面に光学的に結合され第2の選択色の光を放射するように構成されている第1及び第2の光エンジンと、
少なくとも第1及び第2の選択色を空間で重ね合わせるように構成され、少なくとも第1及び第2の光入力及び光出力を有し前記第1及び第2の光入力が前記第1のマイクロディスプレイ表面及び前記第2のマイクロディスプレイ表面にそれぞれ光学的に結合されている重ね合わせ光学系と、
前記重ね合わせ光学系の前記光出力に光学的に結合され、出力面を有する投影光学系と、
前記投影光学系の前記出力面に光学的に結合され、出力面を有する垂直方向に分散させる光学部品であって前記光学部品の前記出力面は前記ディスプレイ構成要素の前記表示面である垂直方向に分散させる光学部品とを含む、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。 - 前記第2のドライバはさらに、前記視野内で、複数の調整可能な視野ゾーンが変換された光ビームで一様にスキャンされるように、1つ又は複数の前記マトリックスの水平方向の移動を往復方式で実行するべく構成され、
前記コントローラは、前記調整可能な視野ゾーンの1つに投影される各パターンが3D動作モード及び2Dスキャン動作モードの同時実行のために各透視表示及び選択された2D像の重ね合わせを含むように、前記第2のドライバの動作を制御し、前記ディスプレイ構成要素によって生成される一連の2次元パターンを1つ又は複数の前記マトリックスの水平移動に同期させるべく構成される、請求項1に記載の3D/2D画像が切り換え可能な装置。
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