JPH09127883A - 三次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表示された三次元画像が見やすい三次元画像表
示装置を提供すること。 【解決手段】蛍光物質を分散した表示体１０に、さらに
発光した蛍光を吸収する吸収材料を分散させる。これに
より、第１の光ビーム１１と第２の光ビーム１２の交点
で発生した蛍光の一部はこれらの吸収材料によって吸収
される。表示体１０中での蛍光の伝搬距離が長いほど蛍
光の光エネルギー即ち光強度は吸収によって減少するの
で、表示体１０外部の観察者に対して、より遠方にある
第１及び第２の光ビーム１１，１２の交点で発光した蛍
光ほど光エネルギー即ち光強度が減衰する。即ち、三次
元物体の像を構成する発光点の集合からなる画像を表示
してこれを観察するときに、観察者側の部分を構成する
発光点からの蛍光が明るく、一方、観察者から本来見え
ない反対側の部分を構成する発光点からの蛍光が暗く観
察されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光による多段励起
で蛍光発光する蛍光物質を分散してなる略透明な表示体
に、異なる方向から複数の光束を照射することで前記光
束の交点において可視の蛍光を発光させて三次元画像を
表示する三次元画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特公昭５１−１１３２号公
報、特開平３−１０７１２０号公報、特開平５−２２４
６０８号公報に開示されているように、光による多段励
起で可視領域の蛍光を発光する蛍光物質を分散してなる
略透明な表示体に、異なる方向から２本の赤外不可視レ
ーザビーム等を照射して２本のビームの交点で可視領域
の蛍光を発光させ、そのような発光点の集合によって三
次元の画像を表示しようとする装置が提案されている。

【０００３】これらの三次元画像表示装置においては、
蛍光物質を励起する赤外不可視光及び発生する可視光に
対して吸収のできるだけ少ない透明な材料（例えば、酸
化物ガラス、フッ化物ガラスなど）を表示体の母材とし
て、これに赤外不可視光を吸収して可視光を発光する蛍
光物質（例えば、Ｅｒ³⁺やＰｒ³⁺等の希土類イオン又は
これらのイオンを含む分子など）を加えたものを表示体
としている。このような表示体に、異なる方向から適当
な波長と強度を持つ２本の赤外不可視レーザビームを照
射すると、２本の赤外不可視レーザビームの交点の蛍光
物質が２段階で励起され、励起されたエネルギー準位か
らの緩和過程で可視の発光が起こる。このとき、可視の
発光強度は、励起光強度のほぼ二乗に比例して増大す
る。この発光点を空間的に走査することで、表示体内に
三次元物体の像を表示することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の三
次元画像表示装置では、発光点の集合で画像を表示して
おり、全ての発光点からの光は全方位に向かって伝搬し
ていくので、三次元画像の観察者にとって、画像の本来
見えない部分からの発光が見える部分に重なって表示さ
れることになる。即ち、例えば三次元物体の表面を構成
する発光点からなる三次元物体の画像を表示してこれを
観察するときに、三次元物体の像のうち観察者側の部分
を構成する発光点からの蛍光だけでなく、観察者から本
来見えない反対側の部分を構成する発光点からの蛍光が
重なって観察されることになり、結果的に画像が見にく
くなる。

【０００５】また、励起レーザビームは、表示体内部を
伝搬しながら蛍光物質に吸収されていくので、励起レー
ザビームの表示体への入力端と入力端から最も遠い他端
では励起レーザビームの強度の差は無視できないものに
なる。一方、可視光の発光強度は励起レーザビームの強
度のほぼ二乗に比例して増大するので、表示体内部での
励起光強度の差は可視光の発光強度の差となる。よっ
て、励起レーザビームの強度が一定であるならば、表示
体内部の第１と第２の励起レーザビームの交点（即ち発
光点）が第１又は第２の励起レーザビームの表示体への
入力端に近いほどその交点での発光強度は強くなり表示
像は明るくなるが、その交点が入力端から遠ざかるほど
表示像は暗くなる。結果として、表示像が所望の三次元
画像を忠実に表すようなものとならず、観察者はこのよ
うな見にくい画像を頭の中で再構成することが必要にな
る。

【０００６】さらには、従来の三次元画像表示装置で
は、可視光を吸収しない透明な材料を表示体の母材とし
て用いているので、観察する際に、表示体の背後の空間
に存在する背景像が表示像に重なり、表示像が見にくく
なる。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、表示された三次元画像が見やすい三次元画像表示装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、光による多段励起で蛍
光発光する蛍光物質を分散してなる略透明な表示体と、
前記表示体に第１の方向から特定波長の光束を照射する
第１の光束照射手段と、前記第１の方向とは異なる第２
の方向から特定波長の光束を照射する第２の光束照射手
段と、前記第１及び第２の光束照射手段による光束の照
射位置を制御する制御手段とからなり、前記表示体内で
前記第１の光束と第２の光束を交差せしめ、この交差位
置に存在する前記蛍光物質を蛍光発光させることで三次
元画像を表示する三次元画像表示装置において、前記蛍
光物質による蛍光の光エネルギーを一部吸収する吸収材
料が前記表示体内に分散されていることを特徴とする。

【０００９】即ち、蛍光物質を分散した表示体に、さら
に発光した蛍光を吸収する吸収材料を分散させると、第
１の光束と第２の光束の交点で発生した蛍光の一部はこ
れらの吸収材料によって吸収される。表示体中での蛍光
の伝搬距離が長いほど蛍光の光エネルギー即ち光強度は
吸収によって減少するので、表示体外部の観察者に対し
て、より遠方にある第１の光束と第２の光束の交点で発
光した蛍光ほど光エネルギー即ち光強度が減衰する。よ
って、表示された三次元像のうち、相対的に観察者に近
い部分は明るく、観察者から遠方にある部分は暗くな
る。このように、三次元物体の像を構成する発光点の集
合からなる画像を表示してこれを観察するときに、観察
者側の部分を構成する発光点からの蛍光が明るく、一方
観察者から本来見えない反対側の部分を構成する発光点
からの蛍光が暗く観察されることになり、表示された三
次元画像が観察しやすくなる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、光による
多段励起で蛍光発光する蛍光物質を分散してなる略透明
な表示体と、前記表示体に第１の方向から特定波長の光
束を照射する第１の光束照射手段と、前記第１の方向と
は異なる第２の方向から特定波長の光束を照射する第２
の光束照射手段と、前記第１及び第２の光束照射手段に
よる光束の照射位置を制御する制御手段とからなり、前
記表示体内で前記第１の光束と第２の光束を交差せし
め、この交差位置に存在する前記蛍光物質を蛍光発光さ
せることで三次元画像を表示する三次元画像表示装置に
おいて、前記第１及び第２の光束照射手段による第１の
光束と第２の光束との交差位置が前記第１又は第２の光
束照射手段による前記表示体における光束の入力端から
離れるに従って、前記表示体内の前記蛍光物質の濃度が
高くなるように分散されていることを特徴とする。

【００１１】即ち、蛍光物質を分散させた表示体中を第
１及び第２の光束が伝搬するとき、表示体中の蛍光物質
によって伝搬経路全域で吸収が起こるため、第１又は第
２の光束が表示体に入射する入力端から離れるほど蛍光
物質を励起する第１及び第２の光束の光エネルギー即ち
光強度は減衰し、その結果第１又は第２の光束の入力端
から離れた交点（即ち発光点）ほど蛍光発光の光エネル
ギー即ち光強度は弱くなる。ここで、第１又は第２の光
束の入力端から離れるに従って蛍光物質の濃度が高くな
るように表示体中に分散された蛍光物質の濃度分布を制
御して、蛍光物質に吸収される第１又は第２の光束の光
エネルギーが表示体中のどの場所でもほぼ均一になるよ
うにすれば、表示体中の全ての発光点で蛍光発光の光強
度をほぼ均一にすることができる。このように、三次元
物体の像を構成する全ての発光点の明るさをほぼ均一に
できる。

【００１２】さらに、請求項３に記載の発明は、光によ
る多段励起で蛍光発光する蛍光物質を分散してなる略透
明な表示体と、前記表示体に第１の方向から特定波長の
光束を照射する第１の光束照射手段と、前記第１の方向
とは異なる第２の方向から特定波長の光束を照射する第
２の光束照射手段と、前記第１及び第２の光束照射手段
による光束の照射位置を制御する制御手段とからなり、
前記表示体内で前記第１の光束と第２の光束を交差せし
め、この交差位置に存在する前記蛍光物質を蛍光発光さ
せることで三次元画像を表示する三次元画像表示装置に
おいて、前記表示体の表面又は周囲に可視光の光エネル
ギーを一部吸収する吸収材料が配置されていることを特
徴とする。

【００１３】即ち、表示体表面又は周囲に可視光の光エ
ネルギーを一部吸収する吸収材料を配置すると、表示体
の背後の外部空間にあって透明である表示体を通して観
察される背景の像は、可視光の光エネルギーを一部吸収
する吸収材料を２回透過することになり、その透過光強
度即ち背景像の光強度を大幅に減少させることができ
る。このように、表示された三次元物体の像の背後に重
なる背景像の光強度を大幅に減じることにより表示され
る三次元画像が見やすくなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。

【００１５】図１の（Ａ）は、本発明の第１の実施の形
態を示す図で、蛍光物質と可視光吸収材料を分散させた
表示体１０に、第１及び第２の光束照射手段であるレー
ザ光源（図示せず）から出射する第１及び第２の光ビー
ム１１，１２を２方向から照射して、その交点で光多段
励起による可視の蛍光発光を得て、この蛍光発光点を光
束の照射位置の制御手段（図示せず）によって走査する
ことで三次元画像を表示している。

【００１６】ここで、本発明の理解を助けるために、光
多段励起について簡単に説明しておく。図１の（Ｂ）
は、原子又は分子又はこれらのイオン内の電子の励起及
び緩和状態の模式図であり、通常、基底準位にある電子
は、波長λ₁ の光を吸収することにより第一励起（中
間）準位に遷移する。次に、波長λ₂ の光を吸収するこ
とにより第二励起準位に遷移する。この第二励起準位ま
で励起した電子は、緩和する過程で波長λ₃ の可視光を
放出して、基底準位に戻る。従って、異なる方向から第
１の波長λ₁ の光ビーム１１と第２の波長λ₂ の光ビー
ム１２を照射することで、それら光ビームの交点におい
て第３の波長λ₃ の可視光を得ることができる。

【００１７】このような原理を利用する本実施の形態に
おいては、上記表示体１０は、光多段励起用の第１及び
第２の光ビーム１１，１２の波長によって可視の蛍光発
光が得られるものであれば良い。例えば、第１及び第２
の光ビーム１１，１２の波長λ₁ ，λ₂ が赤外領域であ
るならば、ＺＢＬＡＮと呼ばれるフッ化物ガラスの原料
（フッ化ジルコニウム、フッ化バリウム、フッ化ランタ
ン、フッ化アルミニウム、フッ化ナトリウム）に蛍光物
質となるエルビウム、プラセオジウムなどの希土類フッ
化物と、発光した蛍光波長を吸収する吸収材料となる遷
移金属、希土類金属、表示体中でコロイドを形成し吸収
を生ずるＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ及びＣｄＳ，ＣｄＳｅ，Ｃｄ
Ｔｅなどとを加えて、その混合物を塩素ガス雰囲気中で
溶融したのち、急冷したものを必要な形状に切り出し研
磨して用いる。このとき、蛍光物質と吸収材料の分布は
一様である。

【００１８】本第１の実施の形態の作用を図１の（Ｃ）
を用いて説明する。なお、この図は、三次元物体の輪郭
像１３のみを表示している表示体の一断面である。

【００１９】いま、観察者の位置を点Ａとすると、三次
元物体の輪郭像１３を表す発光点である点Ｂと点Ｃから
の蛍光発光は観察者の位置で重なって観測される。即
ち、三次元像の観察者側の輪郭像と、その位置の観察者
からは観測できない遠方の輪郭像が重なることになる。
しかし、表示体１０中には、可視蛍光の吸収材料が分散
されているので、観察者からより遠方の発光点Ｃからの
蛍光は、吸収のある表示体１０中をより長く伝搬するこ
とになり、伝搬距離のより短い観察者側の発光点Ｂから
の蛍光に比べて、観測される光エネルギー即ち光強度が
弱くなる。また、吸収材料の分布は一様であるので、観
察者の位置が変化しても、常に観察者からより遠方の発
光点における蛍光は暗く、相対的に観察者に近い発光点
における蛍光は明るく観察される。

【００２０】よって、三次元物体の輪郭像を観察する際
に、観察者から遠方に表示される輪郭像よりも観察者側
に表示される輪郭像のほうが常に明るくなり、表示され
た三次元物体の像が観察しやすくなる。

【００２１】なお、本実施の形態における光多段励起用
の第１及び第２の光ビーム１１，１２を照射するレーザ
光源を不可視波長のレーザ光源とすれば、吸収されずに
透過してくる第１及び第２の光ビーム１１，１２の透過
光は不可視であるので、可視の蛍光発光点の集合で表示
される三次元画像に重なっても表示画像の見えに影響し
ない。特に、上述の不可視波長のレーザ光源を赤外レー
ザ光源として多段励起を赤外光によって行うようにすれ
ば、やはり不可視である紫外光によって多段励起を行う
場合に比べて、その透過光や散乱光による人体への影響
を低くすることができる。また、赤外光は、紫外光に比
べて、表示体１０や光学部品に含まれる不純物等による
非発光の吸収や不要な蛍光が少ないので、特殊ガラスや
特に精製した結晶等の高価な光学部品を使用しなくとも
よい。

【００２２】また、本実施の形態における表示体１０
は、当然、各種の変形、変更が可能である。例えば、表
示体１０は、固体であるならば、蛍光物質と可視光吸収
材料を分散させた酸化物等のガラス材料、或いは蛍光物
質と可視吸収材料を含む結晶とすることができるし、表
示体を透明容器に封入した蛍光物質と可視光吸収材料を
含む液体又は気体としてもよい。

【００２３】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。

【００２４】図２に示すように、本第２の実施の形態で
は、蛍光物質を分散させた表示体２０に、第１及び第２
の光束照射手段であるレーザ光源（図示せず）から出射
する第１及び第２の光ビーム２１，２２を２方向から照
射して、その交点で可視の蛍光を得て、この蛍光発光点
を光束の照射位置の制御手段（図示せず）によって走査
することで三次元画像を表示している。

【００２５】このとき、第１の光ビーム２１と第２の光
ビーム２２との交差位置が表示体２０における第１又は
第２の光ビーム２１，２２の入力端から離れるに従っ
て、表示体２０内の蛍光物質の濃度が高くなるように蛍
光物質の濃度分布を制御する。

【００２６】ここで、表示体２０は、光多段励起用の第
１及び第２の光ビーム２１，２２の波長λ₁ ，λ₂ によ
って可視の波長λ₃ の蛍光発光が得られるものであれば
良い。例えば、第１及び第２の光ビーム２１，２２の波
長が赤外領域であるならば、ＺＢＬＡＮと呼ばれるフッ
化物ガラスの原料（フッ化ジルコニウム、フッ化バリウ
ム、フッ化アルミニウム、フッ化ナトリウム）に蛍光物
質となるエルビウム、プラセオジウムなどの希土類フッ
化物を加えて、その混合物を塩素ガス雰囲気中で溶融し
たのち、急冷したものを必要な形状に切り出し研磨して
用いる。

【００２７】また、表示体２０の蛍光物質の濃度制御
は、ガラス中に分散材料或いはイオンなどの濃度勾配を
形成する手法であるゾルゲル法或いはイオン交換法など
によって行われる。あるいは、蛍光物質濃度の異なるガ
ラス母材を多数作製し、これを角柱状に切り出して濃度
順に密着して並べて、加熱して融合させた後、冷却した
ものを適当な形状に切り出してもよい。

【００２８】本第２の実施の形態の作用を、図２を参照
して説明する。

【００２９】表示体２０に入射した第１及び第２の光ビ
ーム２１，２２は、伝搬しながら表示体２０中の蛍光物
質によって徐々に吸収されていくので、第１又は第２の
光ビーム２１，２２の入射端から遠ざかるに従ってその
光エネルギー即ち光強度は減衰する。蛍光発光の光強度
は励起光強度のほぼ二乗に比例して増大することが知ら
れているので、蛍光物質の濃度が一定であり、励起光で
ある第１及び第２の光ビーム２１，２２が伝搬に伴って
蛍光物質に一定量ずつ吸収されて減衰していくならば、
第１又は第２の光ビーム２１，２２の入射端から遠ざか
るに従って蛍光発光の光強度は弱くなっていく。一方、
表示体２０中の蛍光物質の濃度を高くしてやると、励起
光である第１及び第２の光ビーム２１，２２の光エネル
ギーを吸収する単位体積あたりの光吸収率が上昇して吸
収光エネルギーが増加するので、蛍光発光の光強度を強
くすることができる。よって、図２に示すように、第１
又は第２の光ビーム２１，２２の入射端から遠ざかるに
従って表示体２０中の蛍光物質の濃度を高くして単位体
積あたりの光吸収率を上昇させてやることで、伝搬に伴
う第１及び第２の光ビーム２１，２２の光強度の減衰分
が相殺されるようにしてやれば、吸収される光エネルギ
ーが表示体２０中の全ての発光点でほぼ等しくなり、即
ち表示体２０中の全ての発光点において蛍光発光の光強
度をほぼ均一にすることができる。

【００３０】よって、表示体２０内の第１及び第２の光
ビーム２１，２２の交点（即ち、発光点）の位置によら
ず表示像の明るさがほぼ均一になる。

【００３１】なお、本第２の実施の形態における光多段
励起用の第１及び第２の光ビーム２１，２２を照射する
レーザ光源を不可視波長のレーザ光源とすれば、吸収さ
れずに透過してくる第１及び第２の光ビーム２１，２２
の透過光は不可視であるので、可視の蛍光発光点の集合
で表示される三次元画像に重なっても表示画像の見えに
影響しない。特に、上述の不可視波長のレーザ光源を赤
外レーザ光源として多段励起を赤外光によって行うよう
にすれば、やはり不可視である紫外光によって多段励起
を行う場合に比べて、その透過光や散乱光による人体へ
の影響を低くすることができる。また、赤外光は、紫外
光に比べて表示体や光学部品に含まれる不純物等による
非発行の吸収や不要な蛍光が少ないので、特殊ガラスや
特に精製した結晶等の高価な光学部品を使用しなくとも
よい。

【００３２】また、本第２の実施の形態における表示体
２０は、当然、各種の変形、変更が可能である。例え
ば、表示体が固体であるならば、蛍光物質を分散させた
酸化物等のガラス材料、あるいは蛍光物質を含む結晶と
することができるし、表示体を透明容器に封入した蛍光
物質を含む液体又は気体として、外部から電界等を印加
して蛍光物質を偏在させるようにしても良い。

【００３３】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。

【００３４】図３に示すように、本第３の実施の形態に
おいては、蛍光物質を分散させた表示体３０の全ての表
面に、可視光の光エネルギーを一部吸収する吸収材料を
含む薄膜３３を形成し、この表示体３０に第１及び第２
の光束照射手段であるレーザ光源（図示せず）から出射
する第１及び第２の光ビーム３１，３２を２方向から照
射して、その交点で光多段励起による可視の蛍光発行を
得て、この蛍光発光点を光束の照射位置の制御手段（図
示せず）によって走査することで三次元画像を表示して
いる。

【００３５】ここで、可視光の光エネルギーを吸収する
薄膜３３は、例えば遷移金属、希土類金属、コロイドを
形成し吸収を生ずるＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ及びＣｄＳ，Ｃｄ
Ｓｅ，ＣｄＴｅなどとこれらを含む酸化物などからな
り、スパッタ法、蒸着法、塗布法等の薄膜形成手段によ
って表示体３０の表面に形成される。なお、本第３の実
施の形態における吸収材料は、表示体３０の表面に形成
された薄膜３３の構成だけでなく、例えば上述の可視光
の光エネルギーを吸収する吸収材料を分散させたガラス
板などの透明材料として、これを表示体３０の周囲に配
置しても同様の効果が得られる。

【００３６】本第３の実施の形態の作用を、図３を用い
て説明する。

【００３７】表示体３０内の第１及び第２の光ビーム３
１，３２の交点で発生する可視の蛍光発光の発光点の集
合で形成された三次元画像を観察しようとするとき、透
明である表示体３０の背後の外部空間にある背景の像が
表示された三次元画像に重なるために、表示像が観察し
にくくなる。そこで、同図に示すように、表示体３０の
表面に可視光の光エネルギーを一部吸収する吸収材料を
含む薄膜３３を形成してやると、背景光は観察者の位置
に達するまでに吸収材料を含む薄膜３３を２回透過する
ことになり、その透過光エネルギー即ち背景像の光エネ
ルギー（光強度）を大幅に減少させることができる。一
方、表示された三次元画像からの可視の蛍光は、観察者
の位置に達するまでに上述の可視光吸収材料を含む薄膜
３３を１回だけ透過するので、薄膜３３の吸収による光
エネルギー即ち光強度の減衰は、背景光の光強度の減衰
に比べて小さい。さらに、第１及び第２の光ビーム３
１，３２の光パワー密度或いは蛍光物質の濃度を大きく
して三次元画像を構成する蛍光の発光強度を強くすれ
ば、背景光との光強度の差をさらに大きくすることがで
きる。

【００３８】上述のように、表示体３０の表面に形成し
た可視光の吸収材料からなる薄膜によって、表示された
三次元物体の像の背後に重なる背景光を吸収させて、そ
の光強度を減じることにより、表示される三次元画像を
見やすくすることができる。

【００３９】なお、本第３の実施の形態における光多段
励起用の第１及び第２の光ビーム３１，３２を照射する
レーザ光源を不可視波長のレーザ光源とすれば、吸収さ
れずに透過してくる第１及び第２の光ビーム３１，３２
の透過光は不可視であるので、可視の蛍光発光点の集合
で表示される三次元画像に重なっても表示画像の見えに
影響しない。特に、上述の不可視波長のレーザ光源を、
赤外レーザ光源として多段励起を赤外光によって行うよ
うにすれば、やはり不可視である紫外光によって多段励
起を行う場合に比べて、その透過光や散乱光による人体
への影響を低くすることができる。また、赤外光は、紫
外光に比べて表示体や光学部品に含まれる不純物等によ
る非発光の吸収や不要な蛍光が少ないので、特殊ガラス
や特に精製した結晶等の高価な光学部品を使用しなくと
もよい。

【００４０】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。

【００４１】図４に示すように、本実施の形態において
は、蛍光物質を分散させた表示体４０の第１及び第２の
光ビーム４１，４２が入射する部分を除く表面に、第１
及び第２の光ビーム４１，４２の光エネルギーを充分に
吸収する吸収材料を含む薄膜４３を形成し、表示体４０
の上記薄膜４３を形成していない２面から第１及び第２
の光束照射手段であるレーザ光源（図示せず）から出射
する第１及び第２の光ビーム４１，４２を照射して、そ
の交点で光多段励起による可視の蛍光発光を得て、この
蛍光発光点を光束の照射位置の制御手段（図示せず）に
よって走査することで三次元画像を表示している。

【００４２】ここで、第１及び第２の光ビーム４１，４
２の光エネルギーを吸収する薄膜４３は、例えば遷移金
属、希土類金属、コロイドを形成し吸収を生ずるＡｕ，
Ａｇ，Ｃｕ及びＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅなどとこれ
らを含む酸化物などからなり、スパッタ法、蒸着法、塗
布法等の薄膜形成手段によって表示体４０の表面に形成
される。なお、本実施の形態における吸収材料は、表示
体４０の表面に形成された薄膜４３の構成だけでなく、
例えば上述の第１及び第２の光ビーム４１，４２の光エ
ネルギーを吸収する吸収材料を分散させたガラス板など
の透明材料として、これを表示体４０の周囲に配置して
も同様の効果が得られる。

【００４３】本第４の実施の形態の作用を、図４を用い
て説明する。

【００４４】表示体４０内の第１及び第２の光ビーム４
１，４２の交点で発生する可視の蛍光発光の発光点の集
合で形成された三次元画像を観察しようとするとき、光
多段励起用の第１及び第２の光ビーム４１，４２の一部
は、表示体４０中に分散された蛍光物質に吸収されずに
表示体４０の外部に透過し、観察者の位置で、表示され
た三次元画像に重なることになる。ここで、同図に示す
ように、第１及び第２の光ビーム４１，４２が入射する
部分を除く表面に、第１及び第２の光ビーム４１，４２
の光エネルギーを充分に吸収する吸収材料を含む薄膜４
３を形成してやると、表示体４０中の蛍光物質に吸収さ
れずに透過してくる第１及び第２の光ビーム４１，４２
は、上述の薄膜４３に吸収されて表示体４０の外部にほ
とんど透過してこなくなるので、観察者は、第１及び第
２の光ビーム４１，４２の影響を受けずに三次元画像を
観察できる。即ち、第１及び第２の光ビーム４１，４２
が可視のレーザビームである場合は、可視の蛍光波長λ
₃ が励起用の可視の第１及び第２の光ビーム４１，４２
の波長λ₁ ，λ₂ と異なる波長であるならば、蛍光物質
で吸収されなかった可視の第１及び第２の光ビーム４
１，４２は、上述の薄膜４３で吸収されて表示体４０外
部にはほとんど透過してこなくなるので、表示画像が見
やすくなる。また、第１及び第２の光ビーム４１，４２
が赤外や紫外領域の波長であるならば、蛍光物質で吸収
されなかった赤外或いは紫外領域の不可視の第１及び第
２の光ビーム４１，４２は、上述の薄膜４３で吸収され
て表示体４０外部にはほとんど透過してこなくなるの
で、目やその他の人体への影響がなく安全に観察でき
る。

【００４５】なお、本第４の実施の形態における光多段
励起用の第１及び第２の光ビーム４１，４２を照射する
レーザ光源を不可視波長のレーザ光源とすれば、第１及
び第２の光ビーム４１，４２と蛍光発光の波長がともに
可視波長域にある場合よりも、第１及び第２の光ビーム
４１，４２を吸収する吸収材料の材料設計、作製が簡単
に行なえる。これは、第１及び第２の光ビーム４１，４
２と蛍光発光の波長がともに可視波長域にある場合に
は、第１及び第２の光ビーム４１，４２の波長近傍を吸
収する複数波長域吸収材料或いは蛍光発光の波長近傍を
透過する狭帯域透過材料を設計、作製しなければならな
いが、このような材料の設計、作製は、不可視である赤
外光或いは紫外光全域を吸収する材料の設計、作製より
も難しいからである。

【００４６】また、特に上述の不可視波長のレーザ光源
を赤外レーザ光源として多段励起を赤外光によって行う
ようにすれば、やはり不可視である紫外光によって多段
励起を行なう場合に比べて、その透過光や散乱光による
人体への影響を低くすることができる。また、赤外光
は、紫外光に比べて表示体や光学部品に含まれる不純物
等による非発光の吸収や不要な蛍光が少ないので、特殊
ガラスや特に精製した結晶等の高価な光学部品を使用し
なくともよい。

【００４７】次に、本発明の第５の実施の形態を説明す
る。

【００４８】図５に示すように、本第５の実施の形態に
おいては、蛍光物質を分散させた表示体５０に、第１及
び第２の光束照射手段であるレーザ光源（図示せず）か
ら出射する第１及び第２の光ビーム５１，５２を２方向
から照射して、その交点で光多段励起による可視の蛍光
発光を得て、この蛍光発光点を光束の照射位置の制御手
段（図示せず）によって走査することで三次元画像を表
示している。

【００４９】このとき、表示体５０の近傍に、テレビジ
ョン（以下、ＴＶと略す）カメラ５３と画像処理装置５
４からなる観察者１００の位置を検出する手段を配置
し、観察者１００を含む画像をＴＶカメラ５３で取り込
んで、画像処理装置５４によって観察者１００の位置
と、その位置から見える表示画像の範囲を求めて、上記
第１及び第２の光ビーム５１，５２の照射位置の制御手
段（図示せず）に情報を転送している。なお、観察者１
００の位置を検出する手段は、表示体５０に対する観察
者１００の位置が検出できる手段であればよいので、上
述の構成以外に、例えば、観察者に電波発信器を携帯さ
せる構成や、測距計と回転角度センサを組み合わせる構
成などとしてもよい。

【００５０】ここで、本第５の実施の形態の作用を図５
を用いて説明する。

【００５１】前述した第１の実施の形態で述べたよう
に、表示体５０に三次元物体の輪郭像５５を表示する
と、三次元像の観察者１００側の輪郭像と、その位置の
観察者１００からは観測できない遠方の輪郭像とが重な
り、表示画像が見にくくなる。そこで表示体５０の近傍
に配置したＴＶカメラ５３によって、観察者１００を含
む画像を取り込んで、画像処理装置５４で観察者１００
の位置と、その位置から見ることのできる表示像の範囲
を求める。次に、この情報に基づいて第１及び第２の光
ビーム５１，５２の照射位置の制御手段（図示せず）を
制御して、求められた観察者１００の位置から観察する
ことのできる三次元画像の範囲に含まれる第１及び第２
の光ビーム５１，５２の交点のみを発光させて、三次元
画像を表示する。

【００５２】上述のように、表示しようとする三次元画
像の観察者１００側の部分を構成する発光点からの蛍光
だけで三次元画像を表示するように構成されているの
で、表示された三次元画像が観察しやすくなる。

【００５３】なお、本第５の実施の形態における光多段
励起用の第１及び第２の光ビーム５１，５２を照射する
レーザ光源を、不可視波長のレーザ光源とすれば、吸収
されずに透過してくる第１及び第２の光ビーム５１，５
２の透過光は不可視であるので、可視の蛍光発光点の集
合で表示される三次元画像に重なっても、表示画像の見
えに影響しない。特に、上述の不可視波長のレーザ光源
を、赤外領域の波長を発振する赤外レーザ光源とする
と、やはり不可視である紫外光によって多段励起を行な
う場合に比べて、その透過光や散乱光による人体への影
響を低くすることができる。また、赤外光は、紫外光に
比べて表示体や光学部品に含まれる不純物等による非発
光の吸収や不要な蛍光が少ないので、特殊ガラスや特に
精製した結晶等の高価な光学部品を使用しなくともよ
い。

【００５４】次に、本発明の第６の実施の形態を説明す
る。

【００５５】図６に示すように、本第６の実施の形態に
おいては、蛍光物質を分散させた表示体６０に、第１及
び第２の光束照射手段であるレーザ光源（図示せず）か
ら出射する第１及び第２の光ビーム６１，６２を２方向
から照射して、その交点で光多段励起による可視の蛍光
発光を得て、この蛍光発光点を光束の照射位置の制御手
段（図示せず）によって走査することで三次元画像を表
示している。

【００５６】このとき、第１の光ビーム６１と第２の光
ビーム６２との交差位置が、表示体６０における第１の
光ビーム６１の入力端から離れるに従って第１の光ビー
ム６１の光強度が強くなるように、かつ表示体６０にお
ける第２の光ビーム６２の入力端から離れるに従って第
２の光ビーム６２の光強度が強くなるように、光ビーム
の照射位置の制御手段（図示せず）を構成する電気光学
結晶型の光強度変調器６３，６４を用いて光ビームの強
度を変調している。なお、これら光強度変調器６３，６
４は、電気光学結晶型のものだけでなく、液晶型のもの
を用いても同様の効果が得られる。

【００５７】ここで、本第６の実施の形態の作用を、図
６を用いて説明する。

【００５８】前述の第２の実施の形態で述べたように、
表示体６０に入射した第１及び第２の光ビーム６１，６
２は、伝搬しながら表示体６０中の蛍光物質によって徐
々に吸収されていくので、第１又は第２の光ビーム６
１，６２の入射端から遠ざかるに従ってその光エネルギ
ー即ち光強度は減衰し、同時に蛍光発光の光強度も弱く
なっていく。ここで、第１及び第２の光ビーム６１，６
２の交差位置が第１の光ビーム６１の入力端から離れる
に従って、第１の光ビーム６１の光強度を光強度変調器
６３を用いて強くし、かつ第１及び第２の光ビーム６
１，６２の交差位置が第２の光ビーム６２の入力端から
離れるに従って、第２の光ビーム６２の光強度を光強度
変調器６４を用いて強くして、第１又は第２の光ビーム
６１，６２の入力端からの伝搬距離に応じた光強度の減
衰分が相殺されるようにしてやれば、励起光である第１
及び第２の光ビーム６１，６２の光強度が、表示体６０
中のすべての交点（即ち発光点）でほぼ等しくなり、即
ち表示体６０中のすべての発光点において蛍光発光の光
強度をほぼ均一にすることができる。

【００５９】よって、表示体６０内の第１及び第２の光
ビーム６１，６２の交点（即ち、発光点）の位置によら
ず、表示像の明るさがほぼ均一になる。

【００６０】なお、本第６の実施の形態における光多段
励起用の第１及び第２の光ビーム６１，６２を照射する
レーザ光源を不可視波長のレーザ光源とすれば、吸収さ
れずに透過してくる第１及び第２の光ビーム６１，６２
の透過光は不可視であるので、可視の蛍光発光点の集合
で表示される三次元画像に重なっても表示画像の見えに
影響しない。特に、上述の不可視波長のレーザ光源を赤
外レーザ光源として多段励起を赤外光によっておこなう
ようにすれば、やはり不可視である紫外光によって多段
励起を行なう場合に比べて、その透過光や散乱光による
人体への影響を低くすることができる。また、赤外光
は、紫外光に比べて表示体や光学部品に含まれる不純物
等による非発光の吸収や不要な蛍光が少ないので、特殊
ガラスや特に精製した結晶等の高価な光学部品を使用し
なくともよい。

【００６１】以上の６つの実施の形態を組み合わせるこ
とによって、さらに表示される三次元画像が観察しやす
くなる。

【００６２】即ち、第１の実施の形態と第２の実施の形
態、第１の実施の形態と第６の実施の形態、第５の実施
の形態と第２の実施の形態、及び第５の実施の形態と第
６の実施の形態を組み合わせる。すると、三次元物体の
輪郭像を構成する全ての発光点の発光光量が均一になる
一方で、外部の観察者の位置で観測したときに本来見え
ない反対側の部分を構成する発光点からの蛍光は暗くな
るか、または発光させないように構成されているので、
外部の全ての観察位置で、表示される三次元物体の像の
うち観察者側を構成する部分が均一に明るくなり、三次
元画像が観察しやすくなる。

【００６３】また、第３の実施の形態と第４の実施の形
態は、各々の実施の形態と上述の全ての組み合わせに適
用することが可能であり、表示体の背後にあり表示体を
透過する背景光の一部と外部に透過する光多段励起用の
レーザビームとを除去することで、表示画像は見やすく
なり、かつ安全に観察が行なえる。

【００６４】以上実施の形態に基づいて本発明を説明し
たが、本発明は上述した実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能である。ここで、本発明の要旨をまとめると以下のよ
うになる。

【００６５】（１） 光による多段励起で蛍光発光する
蛍光物質を分散してなる略透明な表示体と、前記表示体
に第１の方向から特定波長の光束を照射する第１の光束
照射手段と、前記第１の方向とは異なる第２の方向から
特定波長の光束を照射する第２の光束照射手段と、前記
第１及び第２の光束照射手段による光束の照射位置を制
御する制御手段とからなり、前記表示体内で前記第１の
光束と第２の光束を交差せしめ、この交差位置に存在す
る前記蛍光物質を蛍光発光させることで三次元画像を表
示する三次元画像表示装置において、前記蛍光物質によ
る蛍光の光エネルギーを一部吸収する吸収材料が前記表
示体内に分散されていることを特徴とする三次元画像表
示装置。

【００６６】即ち、図１の（Ａ）乃至（Ｃ）に示す第１
の実施の形態に対応するもので、蛍光物質を分散した表
示体に、さらに発光した蛍光を吸収する吸収材料を分散
させると、第１の光束と第２の光束の交点で発生した蛍
光の一部はこれらの吸収材料によって吸収される。表示
体中での蛍光の伝搬距離が長いほど蛍光の光エネルギー
即ち光強度は吸収によって減少するので、表示体外部の
観察者に対して、より遠方にある第１の光束と第２の光
束の交点で発光した蛍光ほど光エネルギー即ち光強度が
減衰する。よって、表示された三次元像のうち、相対的
に観察者に近い部分は明るく、観察者から遠方にある部
分は暗くなる。

【００６７】つまり、従来技術は、発光点の集合で画像
を表示しており、全ての発光点からの光は全方位に向か
って伝搬していくので、三次元画像の観察者にとって画
像の本来見えない部分からの発光が見える部分に重なっ
て表示されることになる。即ち、例えば三次元物体の表
面を構成する発光点からなる三次元物体の画像を表示し
てこれを観察するときに、三次元物体の像のうち観察者
側の部分を構成する発光点からの蛍光だけでなく、観察
者から本来見えない反対側の部分を構成する発光点から
の蛍光が重なって観察されることになり、結果的に画像
が見にくくなる。従来技術においては、上述の像を形成
する発光の重なりによる画像の劣化の対処方法という観
点について記載されていない。

【００６８】本発明は、この観点に着目し、発光の重な
りの影響による画質の劣化を減じる表示体を提供する。
即ち、本発明によれば、三次元物体の像を構成する発光
点の集合からなる画像を表示してこれを観察するとき
に、観察者側の部分を構成する発光点からの蛍光が明る
く、一方観察者から本来見えない反対側の部分を構成す
る発光点からの蛍光が暗く観察されることになり、表示
された三次元画像が観察しやすくなる。

【００６９】（２） 光による多段励起で蛍光発光する
蛍光物質を分散してなる略透明な表示体と、前記表示体
に第１の方向から特定波長の光束を照射する第１の光束
照射手段と、前記第１の方向とは異なる第２の方向から
特定波長の光束を照射する第２の光束照射手段と、前記
第１及び第２の光束照射手段による光束の照射位置を制
御する制御手段とからなり、前記表示体内で前記第１の
光束と第２の光束を交差せしめ、この交差位置に存在す
る前記蛍光物質を蛍光発光させることで三次元画像を表
示する三次元画像表示装置において、前記第１及び第２
の光束照射手段による第１の光束と第２の光束との交差
位置が前記第１又は第２の光束照射手段による前記表示
体における光束の入力端から離れるに従って、前記表示
体内の前記蛍光物質の濃度が高くなるように分散されて
いることを特徴とする三次元画像表示装置。

【００７０】即ち、図２の第２の実施の形態に対応する
もので、蛍光物質を分散させた表示体中を第１及び第２
の光束が伝搬するとき、表示体中の蛍光物質によって伝
搬経路全域で吸収が起こるため、第１又は第２の光束が
表示体に入射する入力端から離れるほど蛍光物質を励起
する第１及び第２の光束の光エネルギー即ち光強度は減
衰し、その結果第１又は第２の光束の入力端から離れた
交点（即ち発光点）ほど蛍光発光の光エネルギー即ち光
強度は弱くなる。ここで、第１又は第２の光束の入力端
から離れるに従って蛍光物質の濃度が高くなるように表
示体中に分散された蛍光物質の濃度分布を制御して、蛍
光物質に吸収される第１又は第２の光束の光エネルギー
が表示体中のどの場所でもほぼ均一になるようにすれ
ば、表示体中の全ての発光点で蛍光発光の光強度をほぼ
均一にすることができる。

【００７１】つまり、従来技術では、励起レーザビーム
は表示体内部を伝搬しながら蛍光物質に吸収されていく
ので、励起レーザビームの表示体への入力端と入力端か
ら最も遠い他端では励起レーザビームの強度の差は無視
できないものになる。一方、可視光の発光強度は励起レ
ーザビームの強度のほぼ二乗に比例して増大するので、
表示体内部での励起光強度の差は可視光の発光強度の差
となる。よって、励起レーザビームの強度が一定である
ならば、表示体内部の第１と第２の励起レーザビームの
交点（即ち発光点）が第１又は第２の励起レーザビーム
の表示体への入力端に近いほどその交点での発光強度は
強くなり表示像は明るくなるが、その交点が入力端から
遠ざかるほど表示像は暗くなる。従来技術においては、
上述の励起レーザビームの交点の位置による可視の発光
強度の差に関する対処方法という観点について記載され
ていない。

【００７２】本発明は、この観点に着目し、可視光の発
光強度が均一になる表示体を提供する。即ち、本発明に
よれば、三次元物体の像を構成する全ての発光点の明る
さをほぼ均一にできる。

【００７３】（３） 光による多段励起で蛍光発光する
蛍光物質を分散してなる略透明な表示体と、前記表示体
に第１の方向から特定波長の光束を照射する第１の光束
照射手段と、前記第１の方向とは異なる第２の方向から
特定波長の光束を照射する第２の光束照射手段と、前記
第１及び第２の光束照射手段による光束の照射位置を制
御する制御手段とからなり、前記表示体内で前記第１の
光束と第２の光束を交差せしめ、この交差位置に存在す
る前記蛍光物質を蛍光発光させることで三次元画像を表
示する三次元画像表示装置において、前記表示体の表面
又は周囲に可視光の光エネルギーを一部吸収する吸収材
料が配置されていることを特徴とする三次元画像表示装
置。

【００７４】即ち、図３の第３の実施の形態に対応する
もので、表示体表面又は周囲に可視光の光エネルギーを
一部吸収する吸収材料を配置すると、表示体の背後の外
部空間にあって透明である表示体を通して観察される背
景の像は、可視光の光エネルギーを一部吸収する吸収材
料を２回透過することになり、その透過光強度即ち背景
像の光強度を大幅に減少させることができる。

【００７５】つまり、従来技術では、可視光を吸収しな
い透明な材料を表示体の母材として用いているので、観
察する際に表示体の背後の空間に存在する背景像が表示
像に重なり、表示像が見にくくなる。従来技術において
は、上述の表示体の背後の空間に存在する背景像と表示
像の重なりによる画像の質の劣化の対処方法という観点
について記載されていない。

【００７６】本発明は、この観点に着目し、表示体の背
後の背景像と表示像の重なりの影響を減じる構成を備え
た表示体を提供する。即ち、本発明によれば、表示され
た三次元物体の像の背後に重なる背景像の光強度を大幅
に減じることにより表示される三次元画像が見やすくな
る。

【００７７】（４） 光による多段励起で蛍光発光する
蛍光物質を分散してなる略透明な表示体と、前記表示体
に第１の方向から特定波長の光束を照射する第１の光束
照射手段と、前記第１の方向とは異なる第２の方向から
特定波長の光束を照射する第２の光束照射手段と、前記
第１及び第２の光束照射手段による光束の照射位置を制
御する制御手段とからなり、前記表示体内で前記第１の
光束と第２の光束を交差せしめ、この交差位置に存在す
る前記蛍光物質を蛍光発光させることで三次元画像を表
示する三次元画像表示装置において、前記第１及び第２
の光束が入射する部分を除く前記表示体の表面又は周囲
に前記第１及び第２の光束の光エネルギーを吸収する吸
収材料が配置されていることを特徴とする三次元画像表
示装置。

【００７８】即ち、図４の第４の実施の形態に対応する
もので、第１及び第２の光束が入射する部分を除く表示
体の表面又は周囲に第１及び第２の光束の光エネルギー
を吸収する吸収材料を配置することで、表示体外部に透
過してくる第１及び第２の光束の光エネルギーを吸収す
る。

【００７９】つまり、従来技術においては、表示体内に
分散された蛍光物質を励起するためのレーザビームの一
部は、表示体内の蛍光物質に吸収されずに表示体の外部
へ透過して、表示される三次元画像に重なる。励起レー
ザビームが可視光であれば表示像が見にくくなる。ま
た、励起レーザビームの波長或いは透過光の光強度によ
っては人体に対する安全上好ましくない。従来技術で
は、このような表示体外部に透過してくる励起レーザビ
ームの処理という観点について記載されていない。

【００８０】本発明は、この観点に着目し、表示体外部
に透過してくる励起レーザビームを除去する構成を備え
た表示体を提供する。即ち、本発明によれば、観察者は
第１及び第２の光束に照射されることがないので、第
１，第２の光束の影響を受けずに三次元画像を観察でき
る。特に第１，第２の光束が赤外や紫外領域の波長の場
合であっても、目やその他の人体への影響がなく安全に
観察できる。

【００８１】（５） 光による多段励起で蛍光発光する
蛍光物質を分散してなる略透明な表示体と、前記表示体
に第１の方向から特定波長の光束を照射する第１の光束
照射手段と、前記第１の方向とは異なる第２の方向から
特定波長の光束を照射する第２の光束照射手段と、前記
第１及び第２の光束照射手段による光束の照射位置を制
御する制御手段とからなり、前記表示体内で前記第１の
光束と第２の光束を交差せしめ、この交差位置に存在す
る前記蛍光物質を蛍光発光させることで三次元画像を表
示する三次元画像表示装置において、観察者の位置を検
出する検出手段を更に具備し、前記制御手段が前記検出
手段の情報をもとに、表示する三次元画像のうち観察者
に面する部分の像を表示するように前記第１と第２の光
束照射手段を制御することを特徴とする三次元画像表示
装置。

【００８２】即ち、図５の第５の実施の形態に対応し、
観察者の位置を検出する手段は例えばＴＶカメラと画像
処理装置に該当するもので、観察者の位置を検出する手
段によって観察者の位置を求め、求められた観察者の位
置から観察することのできる三次元画像の範囲に含まれ
る第１と第２の光束の交点のみを発光させるように第１
と第２の光束の照射位置の制御手段を制御して三次元画
像を表示する。

【００８３】つまり、従来技術は、発光点の集合で画像
を表示しており、全ての発光点からの光は全方位に向か
って伝搬していくので、三次元画像の観察者にとって画
像の本来見えない部分からの発光が見える部分に重なっ
て表示されることになる。即ち、例えば三次元物体の表
面を構成する発光点からなる三次元物体の画像を表示し
てこれを観察するときに、三次元物体の像のうち観察者
側の部分を構成する発光点からの蛍光だけでなく、観察
者から本来見えない反対側の部分を構成する発光点から
の蛍光が重なって観察されることになり、結果的に画像
が見にくくなる。従来技術においては、上述の像を形成
する発光の重なりによる画像の劣化の対処方法という観
点について記載されていない。

【００８４】本発明は、この観点に着目し、発光の重な
りの影響による画質の劣化を減じる表示方法を提供す
る。即ち、三次元物体の像を構成する発光点の集合から
なる画像を表示してこれを観察するときに、表示しよう
とする三次元画像の観察者側の部分を構成する発光点か
らの蛍光だけで三次元画像を表示するように構成されて
いるので、表示された三次元画像が観察しやすくなる。

【００８５】（６） 光による多段励起で蛍光発光する
蛍光物質を分散してなる略透明な表示体と、前記表示体
に第１の方向から特定波長の光束を照射する第１の光束
照射手段と、前記第１の方向とは異なる第２の方向から
特定波長の光束を照射する第２の光束照射手段と、前記
第１及び第２の光束照射手段による光束の照射位置を制
御する制御手段とからなり、前記表示体内で前記第１の
光束と第２の光束を交差せしめ、この交差位置に存在す
る前記蛍光物質を蛍光発光させることで三次元画像を表
示する三次元画像表示装置において、前記制御手段は、
前記第１及び第２の光束照射手段による第１の光束と第
２の光束との交差位置が前記第１の光束照射手段による
前記表示体における光束の入力端から離れるに従って、
前記第１の光束照射手段による光束の光強度が強くなる
ように制御し、かつ第１の光束と第２の光束との交差位
置が前記第２の光束照射手段による前記表示体における
光束の入力端から離れるに従って、前記第２の光束照射
手段による光束の光強度が強くなるように制御すること
を特徴とする三次元画像表示装置。

【００８６】即ち、図６の第６の実施の形態に対応する
もので、蛍光物質を分散させた表示体中を第１及び第２
の光束が伝搬するとき、表示体中の蛍光物質によって伝
搬経路全域で吸収が起こるため、第１又は第２の光束が
表示体に入射する入力端から離れるほど蛍光物質を励起
する第１及び第２の光束の光エネルギー即ち光強度は減
衰し、その結果第１又は第２の光束の入力端から離れた
交点（即ち発光点）ほど蛍光発光の光エネルギー即ち光
強度は弱くなる。ここで、第１の光束の入力端から離れ
るに従って第１の光束の光強度が強くなるように第１の
光束の光強度を光束の照射位置の制御手段によって制御
し、かつ第２の光束の入力端から離れるに従って第２の
光束の光強度が強くなるように第２の光束の光強度を光
束の照射位置の制御手段によって制御して、蛍光物質に
吸収される第１と第２の光束の光強度が表示体中のどの
場所でもほぼ均一になるようにすれば、表示体中の全て
の発光点で蛍光発光の光強度をほぼ均一にすることがで
きる。

【００８７】つまり、従来技術では、励起レーザビーム
は表示体内部を伝搬しながら蛍光物質に吸収されていく
ので、励起レーザビームの表示体への入力端と入力端か
ら最も遠い他端では励起レーザビームの強度の差は無視
できないものになる。一方、可視光の発光強度は励起レ
ーザビームの強度のほぼ二乗に比例して増大するので、
表示体内部での励起光強度の差は可視光の発光強度の差
となる。よって、励起レーザビームの強度が一定である
ならば、表示体内部の第１と第２の励起レーザビームの
交点（即ち発光点）が第１又は第２の励起レーザビーム
の表示体への入力端に近いほどその交点での発光強度は
強くなり表示像は明るくなるが、その交点が入力端から
遠ざかるほど表示像は暗くなる。従来技術においては、
上述の励起レーザビームの交点の位置による可視の発光
強度の差に関する対処方法という観点について記載され
ていない。

【００８８】本発明は、この観点に着目し、可視光の発
光強度が均一になるような表示方法を提供する。即ち、
三次元物体の像を構成する全ての発光点の明るさをほぼ
均一にできる。

【００８９】（７） 前記第１及び第２の光束照射手段
による光源は赤外領域の不可視光源であり、前記蛍光物
質による蛍光発光は可視領域の光であることを特徴とす
る上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の三次元画像
表示装置。

【００９０】即ち、全ての実施の形態に対応するもの
で、第１及び第２の光束照射手段による光源が赤外領域
の不可視光源であり、また蛍光物質による蛍光発光が可
視領域の光であるので、表示用の第１及び第２の光束の
散乱光等が外部に透過してきても観察者には観測され
ず、表示すべき三次元像を形成する可視の発光のみが観
測される。

【００９１】つまり、表示用の第１及び第２の光束の散
乱光等は観測されず、三次元像を形成する可視の発光の
みが観測されるので、表示された三次元画像が観察しや
すい。

【００９２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
表示された三次元画像が見やすい三次元画像表示装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は第１の実施の形態の構成を示す図、
（Ｂ）は原子又は分子又はこれらのイオン内の電子の励
起及び緩和状態の模式図であり、（Ｃ）は第１の実施の
形態の作用を説明するための図である。

【図２】第２の実施の形態の構成を示す図である。

【図３】第３の実施の形態の構成を示す図である。

【図４】第４の実施の形態の構成を示す図である。

【図５】第５の実施の形態の構成を示す図である。

【図６】第６の実施の形態の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，６０…表示体、 １１，２１，３１，４１，５１，６１…第１の光ビー
ム、 １２，２２，３２，４２，５２，６２…第２の光ビー
ム、 １３，５５…三次元物体の輪郭像、 ３３…可視光の光エネルギーを一部吸収する吸収材料を
含む薄膜、 ４３…光エネルギーを充分に吸収する吸収材料を含む薄
膜、 ５３…テレビジョン（ＴＶ）カメラ、 ５４…画像処理装置、 ６３，６４…光強度変調器、 １００…観察者。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雙木 満 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光による多段励起で蛍光発光する蛍光物
   質を分散してなる略透明な表示体と、前記表示体に第１
   の方向から特定波長の光束を照射する第１の光束照射手
   段と、前記第１の方向とは異なる第２の方向から特定波
   長の光束を照射する第２の光束照射手段と、前記第１及
   び第２の光束照射手段による光束の照射位置を制御する
   制御手段とからなり、前記表示体内で前記第１の光束と
   第２の光束を交差せしめ、この交差位置に存在する前記
   蛍光物質を蛍光発光させることで三次元画像を表示する
   三次元画像表示装置において、 前記蛍光物質による蛍光の光エネルギーを一部吸収する
   吸収材料が前記表示体内に分散されていることを特徴と
   する三次元画像表示装置。
2. 【請求項２】 光による多段励起で蛍光発光する蛍光物
   質を分散してなる略透明な表示体と、前記表示体に第１
   の方向から特定波長の光束を照射する第１の光束照射手
   段と、前記第１の方向とは異なる第２の方向から特定波
   長の光束を照射する第２の光束照射手段と、前記第１及
   び第２の光束照射手段による光束の照射位置を制御する
   制御手段とからなり、前記表示体内で前記第１の光束と
   第２の光束を交差せしめ、この交差位置に存在する前記
   蛍光物質を蛍光発光させることで三次元画像を表示する
   三次元画像表示装置において、 前記第１及び第２の光束照射手段による第１の光束と第
   ２の光束との交差位置が前記第１又は第２の光束照射手
   段による前記表示体における光束の入力端から離れるに
   従って、前記表示体内の前記蛍光物質の濃度が高くなる
   ように分散されていることを特徴とする三次元画像表示
   装置。
3. 【請求項３】 光による多段励起で蛍光発光する蛍光物
   質を分散してなる略透明な表示体と、前記表示体に第１
   の方向から特定波長の光束を照射する第１の光束照射手
   段と、前記第１の方向とは異なる第２の方向から特定波
   長の光束を照射する第２の光束照射手段と、前記第１及
   び第２の光束照射手段による光束の照射位置を制御する
   制御手段とからなり、前記表示体内で前記第１の光束と
   第２の光束を交差せしめ、この交差位置に存在する前記
   蛍光物質を蛍光発光させることで三次元画像を表示する
   三次元画像表示装置において、 前記表示体の表面又は周囲に可視光の光エネルギーを一
   部吸収する吸収材料が配置されていることを特徴とする
   三次元画像表示装置。