KR20090020477A - 공간 영상 표시 장치 - Google Patents

공간 영상 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090020477A
KR20090020477A KR1020080072302A KR20080072302A KR20090020477A KR 20090020477 A KR20090020477 A KR 20090020477A KR 1020080072302 A KR1020080072302 A KR 1020080072302A KR 20080072302 A KR20080072302 A KR 20080072302A KR 20090020477 A KR20090020477 A KR 20090020477A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dimensional
pixel
display unit
display
dimensional display
Prior art date
Application number
KR1020080072302A
Other languages
English (en)
Inventor
마사히로 야마다
스나오 아오키
Original Assignee
소니 가부시끼 가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 소니 가부시끼 가이샤 filed Critical 소니 가부시끼 가이샤
Publication of KR20090020477A publication Critical patent/KR20090020477A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G02B30/29—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays characterised by the geometry of the lenticular array, e.g. slanted arrays, irregular arrays or arrays of varying shape or size
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

p색의 화소를 복수개 가지는 2차원 표시부와 그 화소 배열에 대해서 비스듬하게 배치된 렌티큐러 렌즈를 조합하여 동일 시각에, 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선을 면분할로 공간내에 방사한다. 게다가, 각 원통형 렌즈와 2차원 표시부1의 각 화소와의 상대적인 위치를 주기적으로 변위시켜, 각 원통형 렌즈에 의한 임의의 화소로부터의 표시 영상빛의 방사 방향을 주기적으로 변위시킨다. 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 화상을, 2차원 표시부의 각 화소 마다 시분할로 표시 함과 동시에, 2차원 표시부에 있어서의 시분할 표시의 타이밍과 변위 수단에 의한 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍을 동기 제어한다. 이에 의해, 면분할 방식과 시분할 방식을 조합한 입체 표시가 이루어져 종래에 비해 고정밀 입체 표시를 실현한다.
변위, 시분할, 면분할, 2차원 표시부, 입체 표시, 렌티큐러 렌즈

Description

공간 영상 표시 장치{Spacial image display}
본 발명은 2007년 8월 22일 일본 특허청에 제출된 일본 특허 번호 JP 2007-216399와 관련된 주제를 포함하고 있으며, 그 전체 내용은 참조로서 본 명세서에 포함되어 있다.
본 발명은, 공간 영상을 표시하는 것으로서, 3차원적인 표시를 실시하는 장치, 특히, 적어도 2차원 표시장치와 렌티큐러 렌즈를 갖춘 공간 영상 표시 장치에 관한 것이다.
종래부터, 관찰자의 양눈에 시차가 있는 영상을 표시하여 입체 시각(stereoscopic vision)을 실현하는 양눈(binocular) 입체 표시장치가 알려져 있다. 한편, 인간이 가지는 입체 지각 기능에는, 양눈 시차, 혼란, 생리적 조정 및 운동 시차의 4개가 알려져 있지만, 양눈 시차(disparity)를 만족하지만, 그 외의 지각 기능과의 인식의 불일치나 모순이 생기는 것이 많다. 이러한 불일치나 모순은 실세계에서는 있을 수 없기 때문에, 뇌가 혼란해져 피로를 일으킨다고 말해지고 있다.
그러므로, 보다 자연스러운 입체시각을 실현하는 방법으로서 공간 영상방식 의 개발이 진행되고 있다. 공간 영상방식으로는, 방사 방향이 다른 복수의 광선을 공간안에 방사하는 것으로서, 복수의 시야각에 대응하는 공간상을 형성한다. 공간 영상방식은, 인간이 가지는 입체 지각 기능 가운데, 양눈 시차, 혼란(congestion) 및 운동 시차를 만족시킬 수 있다. 특히, 지극히 세세하게 세분화된 시야각에 대해서 각각 적합한 영상을 공간안에 표시시킬 수 있다면, 인간의 초점 조정 기능인 생리적 조정도 포함하는 모든 입체 지각 기능을 만족시킬 수 있으므로, 자연스러운 입체상을 느끼게 할 수 있다. 공간 영상을 형성하는 방법으로서는, 복수의 시야각에 대응하는 영상을 고속으로 시분할로 바꾸어 표시하는, “시분할 방식”에 의한 표시 방법이 알려져 있다. 시분할 방식을 실현하는 것으로서는, 예를 들면 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용해 작성된 편향 마이크로미러(deflection micromirror) 어레이를 이용하는 것이 알려져 있다. 이것은, 시분할된 영상빛을 편향 마이크로미러 어레이에 의해서 영상의 변환 타이밍에 동기하여 편향시키는 것이다.
공간 영상방식으로서는 또한, 액정 디스플레이 등의 2차원 표시장치와 렌티큐러 렌즈를 조합한 방식이 알려져 있다(히라야마 유조, “플랫-베드 3D 디스플레이 시스템”, 광학, 제35권, 2006년, p.416－422, Y.Takaki, “Density directional display for generating natural three-dimensional images”, Proc.IEEE, 2006년, 제94권, p.654－663과 미국 특허 제 6,064,424호와 일본 미심사 특허 출원 공개 번호 2005－309374호를 참조하라.). 이러한 방식에서는, 2차원 표시장치의 하나의 표시면내에 복수의 시야각에 대응하는 영상을 동시에 모아 한 번에 표시함과 동시에, 그 복수의 시야각에 대응하는 영상을, 렌티큐러 렌즈를 통해 적절한 방향으로 편향하여 방사함으로써 복수의 시야각에 대응하는 공간상을 형성한다. 이것은, 상술한 시분할 방식과는 달라, 1개의 표시면내에서 복수의 시야각에 대응하는 영상을 분할하여 동시에 표시하고 있으므로, “면분할 방식”이라고 불린다.
여기서, 렌티큐러 렌즈란, 복수의 원통형 렌즈(원통 렌즈)를 서로의 원통축(중심축)이 거의 평행이 되도록 병렬 배치해 전체적으로 시트 형상(판 모양)으로 구성된 것이다. 상술한 면분할 방식에서는, 렌티큐러 렌즈를 구성하는 원통형 렌즈의 초점면을 2차원 표시장치의 표시면에 일치하도록 배치한다. 2차원 표시장치와 렌티큐러 렌즈와의 가장 단순한 조합 방법으로서는, 원통형 렌즈의 원통축과 2차원 표시장치의 세로 방향을 평행으로 설정하는 방법이 있다. 이 방법의 경우, 2차원 표시장치의 표시면은 통상, 수평 방향(횡방향) 및 수직 방향(세로 방향)으로 배치된 다수의 화소로 구성되어 있으므로, 횡방향으로 배치된 소정수의 복수의 화소에 1개의 원통형 렌즈를 대응시킴으로써 “3차원 화소”가 구성된다. “3차원 화소”란, 공간 영상을 표시하기 위한 화소의 하나의 단위이며, 2차원 표시장치의 소정수의 복수의 화소로 구성되는 화소군이 1개의 “3차원 화소”로서 설정된다.원통형 렌즈의 원통축으로부터 각 화소까지의 수평거리가, 빛이 원통형 렌즈를 통과한 후에, 그 화소로부터 방출되는 빛의 수평 진행 방향(편향각)을 결정하므로, 3차원 화소로서 이용되는 수평 화소수와 동일한 수평 표시 방향을 얻을 수 있다. 이 구성 방법에서는, 수평 표시 방향을 많이 하면, 3차원 표시의 수평 방향의 해상 도가 극단적으로 저하하는 것과 동시에, 3차원 표시의 수평/수직의 해상도에 불균형이 생긴다는 문제점이 지적되고 있다. 미국 특허 제 6,064,424에서는, 이 문제점을 해결하기 위해서, 원통형 렌즈의 원통축을 2차원 표시장치의 횡방향에 대해서 경사지게 배치하는 방법이 제안되고 있다.
도 19a, 미국 특허 제 6,064, 424에 제안되고 있는 표시 방식의 일례를 나타내고 있다. 도 19a에서, 2차원 표시장치(101)는 R, G, B의 3색의 화소(102)를 복수개 가지고 있다. 화소(102)는, 수평 방향에는 동일색의 것이 배열되며, 수직 방향에는 R, G, B의 3색이 주기적으로 나타나도록 배열되고 있다. 렌티큐러 렌즈(103)는 복수개의 원통형 렌즈(104)를 가지고 있다. 렌티큐러 렌즈(103)는, 화소(102)의 수직 배열 방향에 대해서 기울어져 배치되어 있다. 이 표시 방식에서는, 수평 방향으로 M개, 수직 방향으로 N개, 합계 M×N개의 화소(102)가 1개의 3차원 화소를 구성하여, M×N개의 수평 표시 방향을 실현한다. 이 때, 렌티큐러 렌즈(103)의 기울기 각도를 θ로 하여, θ=tan-1(px／Npy)로 설정하면, 3차원 화소내의 모든 화소(102)에 대해서, 원통형 렌즈(104)의 원통 축에 대한 수평거리를 다른 값으로 설정할 수 있다. 여기서, px는 각 색의 화소(102)의 수평 방향의 피치이며, py는 각 색의 화소(102)의 수직 방향의 피치이다.
도 19a의 예에서는, N=2, M=7／2인 경우에, 7개의 화소(102)를 이용해 1개의 3차원 화소를 구성하여, 7개의 수평 표시 방향을 실현하고 있다. 도 19a에서는, 화소(102)에 부여하고 있는 1~7의 번호는 그 7개의 수평 표시 방향에서 대응하는 것을 나타내고 있다. 이와 같이, 렌티큐러 렌즈(103)를 기울여 이용하는 경우에, 수평 방향의 화소(102)뿐만 아니라, 수직 방향의 화소(102)도 이용하고, 1개의 3차원 화소를 구성할 수 있으므로, 3차원 표시의 수평 방향의 해상도의 저하를 억제하여 수평/수직 방향의 해상도의 균형을 향상시킬 수 있는 것이 제안되고 있다.
그렇지만, 도 19a에 도시된 표시 방식에서는, 1개의 3차원 화소에서, 1개의 수평 표시 방향에는 단지 1개의 색의 화소(102)만이 대응된다. 이 때문에, 1개의 3차원 화소내에서는 1개의 수평 표시 방향으로 R, G, B의 3원색을 동시에 표시할 수 없다. 그 때문에, 3개의 3차원 화소를 조합하여, 1개의 수평 표시 방향에 대해 R, G, B의 3원색을 표시하고 있다. 도 19b에서는, 7개의 수평 표시 방향중 4번째의 수평 표시 방향에 대한 표시색을 3차원 화소 마다 가리키고 있다. 도 19b에 도시한 바와 같이, 경사 방향에 3개의 3차원 화소를 조합해 이용하여로 1개의 수평 표시 방향에서 R, G, B의 3원색을 동시에 표시하고, 풀 컬러(full color) 표시를 실현하고 있다. 이 표시 방식에서는, 수평 표시 방향에 의해서 3차원 화소의 표시색이 변화하기 때문에, 3차원상에 불균일성(unevenness)이 생긴다는 문제점이 지적되고 있다. 게다가 각 색의 화소(102)의 화소 구조에 따라 수평 표시 방향에 대해서 최대 강도가 변하기 때문에, 망막상에 수평 방향의 강도 불균일성이 생기는 문제도 있다. 일본 미심사 특허 출원 공개 번호 2005－309374호에서는, 화소(102)의 배열이나 렌티큐러 렌즈(103)의 기울기 각도 θ을 고안함으로써 미국 특허 제 6,064,424호에 도시된 표시 방식의 문제점을 개선하는 방법이 제안되고 있다.
그렇지만, 종래의 시분할 방식을 이용하는 공간 영상 표시 장치에서는, 비용이나 제조 적합성 면에서 대형의 표시장치를 실현하는 것이 어렵다는 문제가 있다.또, 예를 들면 편향 마이크로 어레이를 이용했을 경우, 모든 마이크로 미러를 우수한 정확도로 동기시켜 편향시키기 위해서는, 개개의 마이크로 미러를 매우 높은 정확도로 각각 독립하여 제어할 필요가 있으므로, 제어가 어렵다는 문제가 있다.
또, 종래의 면분할 방식을 이용하는 공간 영상 표시 장치에서는, 2차원 표시장치의 표시면내에 3차원 정보(다수의 시야각에 대응하는 영상)를 동시에 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 2차원 표시장치가 한정된 화소수에 대해서 3차원 정보를 포함하고 있으므로, 표시되는 3차원 영상(공간상)의 해상도는 반드시, 2차원 표시장치가 표시할 수 있는 2차원 영상의 해상도보다 뒤떨어지게 된다. 게다가, 공간 영상의 감상 가능한 영역을 증가시키기 위한 시도 또는 감상자의 움직임에 대해서 자연스럽고 매끄러운 공간상을 표시하려고 하는 시도는, 2차원 표시장치의 해상도와 비교하면, 그 해상도가 극단적으로 열화해 버린다하는 문제가 있다.이것을 회피하기 위해서, 3차원 정보를 한 번에 전부 2차원 표시장치에 포함시키는 것이 아니라, 인간의 눈이 가지는 적분 효과를 이용하여, 조금씩 다른 3차원 정보를 포함하는 2차원 표시장치의 영상을 고속으로 바꾸면서 시분할로 표시하는 방법이 생각된다. 이것은 시분할 방식과 면분할 방식을 조합한 표시 방법이라고 말할 수 있지만, 그것을 현실적으로 실현되는 구체적인 수법은 아직 개발되어 있지 않다.
이러한 문제점을 고려하여, 종래에 비해 고정밀로 입체 표시를 용이하게 실현될 수 있도록 하는 공간 영상 표시 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 한 실시예에 의하면, 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선을 공간내에 방사하여 3차원적인 공간영상을 형성하는 공간 영상 표시 장치에 있어서, p색(p는 1이상의 정수)의 화소를 복수개 가지며, 상기 각 화소는 서로 직교하는 세로 방향 및 횡방향의 격자에 2차원적으로 배열되어 평면의 표시면을 형성하고, 횡방향에는 동일색의 화소가 복수개 배열되어 있으며, 세로 방향에는 일정 주기 마다 같은 색이 나타나도록 p색의 화소가 주기적으로 복수개 배열된 2차원 표시부와;복수개의 원통형 렌즈가 서로의 원통축이 평행이 되도록 병렬 배치되어 전체적으로 판 모양을 가지며, 상기 2차원 표시부의 표시면에 대해서 전체적으로 평행이 되도록 대향 배치됨과 동시에, 상기 2차원 표시부의 횡방향의 축에 대해 상기 원통형 렌즈의 원통축이 상기 표시면에 평행한 면내에서 소정 각도로 경사지도록 배치되며, 상기 2차원 표시부로부터의 표시 영상빛을 각 화소 마다 편향하여 방사하는 렌티큐러 렌즈와; 상기 렌티큐러 렌즈 또는 상기 2차원 표시부의 적어도 하나를 상기 표시면에 평행한 면내에서 왕복 이동시켜, 상기 각 원통형 렌즈와 상기 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치를 주기적으로 변위시키고, 상기 각 원통형 렌즈에 의한 임의의 화소로부터의 표시 영상빛의 방사 방향을 주기적으로 변위시키는 변위 수단과; 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 영상을 상기 2차원 표시부의 각 화소 마다 시분할로 표시시키는 제어를 실시함과 동시에, 상기 2차원 표시부에 있어서의 시분할 표시의 타이밍과 상기 변위 수단에 의한 상기 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍을 동기 시키는 제어를 실시하는 제어 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 공간 영상 표시 장치에서는, p색의 화소를 복수 가지는 2차원 표시부와 그 화소 배열에 대해서 비스듬하게 배치된 렌티큐러 렌즈를 조합하여, 동일 시각에, 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선이 면분할로 공간안에 방사된다. 게다가, 각 원통형 렌즈와 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치가 주기적으로 변위하여, 각 원통형 렌즈에 의한 임의의 화소로부터의 표시 영상빛의 방사 방향이 주기적으로 변위한다. 그 후에, 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 영상이, 2차원 표시부의 각 화소 마다 시분할로 표시됨과 동시에, 2차원 표시부에 있어서의 시분할 표시의 타이밍과 변위 수단에 의한 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍이 동기 제어된다. 즉, 본 발명의 공간 영상 표시 장치에서는, 면분할 방식과 시분할 방식을 조합한 입체 표시가 이루어진다. 이에 의해, 종래에 비해 고정밀 입체 표시가 실현된다.
본 발명의 공간 영상 표시 장치에서는, 상기 2차원 표시부의 횡방향의 각 색에 대한 화소 피치를 px, 세로 방향의 각 색에 대한 화소 피치를 py로 하며, N과 M은, 상기 2차원 표시부에 있어서의 세로 방향 화소와 횡방향의 화소를 나타내는 1이상의 정수가 되는 경우에, 합계 p×M×N개의 화소들을 포함하고, p×M과 N 화소 행렬로부처 형성된 화소 그룹과; 상기 2차원 표시부에 있어서의 세로 방향과 상기 렌티큐러 렌즈의 원통 축 방향과의 각도는, θ=tan-1｛(p×px)／(n×N×py)｝……(A) (다만, n은 1이상의 정수)의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 변위 수단은, 상기 렌티큐러 렌즈 또는 상기 2차원 표시부를 상기 2차원 표시부의 상기 횡방향과 평행한 방향으로 왕복 이동시키도록 하며, 상기 관계식 (A)에서 n×N이 p의 정수배가 되며, 상기 제어 수단은, 상기 각 원통형 렌즈와 상기 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치 xij를 식(1)에 따라 변위시키며, 상기 렌티큐러 렌즈와 상기 2차원 표시부와의 상대적인 기준 위치를 xo로 하는 경우에, 상기 2차원 표시부에 있어서의 시분할 표시의 타이밍을 제어하여 상대적인 위치 xij를 변위시키는 타이밍에 동기시키며,
xij=xo＋b0×i＋a0×j……(1)이며, i=0...., (m－1), m은 1이상의 정수,
j=0,……, (n－1), n은 1이상의 정수,
a0=p×px／n,
b0=a0／(N×m)이 되는 것이 바람직하다.
이 관계식은 엄밀하게 만족될 필요는 없으며, 목표로 하는 적절한 표시 품질이 만족되는 범위내에서 식을 만족시키는 것만으로도 족하다.
또한, 상기 변위 수단은, 상기 렌티큐러 렌즈 또는 상기 2차원 표시부를 상기 2차원 표시부의 상기 횡방향과 평행한 방향으로 왕복 이동시키도록 하며, 상기 관계식 (A)에서 n×N이 p의 정수배가 아니며, 상기 제어 수단은, 상기 각 원통형 렌즈와 상기 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치 xij를 식(2)에 따라 변위 시키며, 상기 렌티큐러 렌즈와 상기 2차원 표시부와의 상대적인 기준 위치를 xo로 하는 경우에, 상기 2차원 표시부에 있어서의 시분할 표시의 타이밍을 제어하여 상대적인 위치 xij를 변위시키는 타이밍에 동기시키며,
xij=xo＋b0×i＋a0×j……(2)이며,
i=0...., (m－1), m은 1이상의 정수,
j=0,……, (n－1), n은 1이상의 정수,
a0=p×px／n,
b0=px,
m=p가 되는 것이 바람직하다.
이 관계식은 엄밀하게 만족될 필요는 없으며, 목표로 하는 적절한 표시 품질이 만족되는 범위내에서 식을 만족시키는 것만으로도 족하다.
이러한 소정의 관계식을 만족하도록 적절한 제어를 실시하면, 공간상의 밝기의 강도 변화와 색의 불균일이 억제되어 보다 양호한 공간상표시를 실시할 수 있다.
본 발명의 공간 영상 표시 장치에서는, p색의 화소를 복수 가지는 2차원 표시부와 그 화소 배열에 대해서 비스듬하게 배치된 렌티큐러 렌즈를 적절히 조합해 면분할로 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선을 공간내에 방사하고, 렌티큐러 렌즈의 각 원통형 렌즈와 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치를 주기적으로 변위시켜, 각 원통형 렌즈에 의한 임의의 화소로부터의 표시 영상빛의 방사 방향을 주기적으로 변위시키고, 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 영상을, 2차원 표시부의 각 화소 마다 시분할로 표시시킴과 동시에, 2차원 표시부에 있어서의 시분할 표시의 타이밍과 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍을 동기 제어하도록 했으므로, 면분할 방식과 시분할 방식을 조합한 입체 표시를 실현할 수 있다.
또, 렌티큐러 렌즈 또는 2차원 표시부를 전체적으로 이동시키켜 시분할 표시를 실현하도록 했으므로, 예를 들면 편향 마이크로미러 어레이의 개개의 마이크로 미러를 시분할로 독립적으로 동기 제어하는 경우에 비해, 동기 제어도 용이해진다.이에 의해, 종래에 비해 고정밀 입체 표시를 용이하게 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 참조해 상세하게 설명한다.
제 1의 실시의 형태
도 1은, 본 발명의 제 1의 실시의 형태와 관련되는 공간 영상 표시 장치의 외관의 개략 구성을 나타내고 있다. 도 1은 또한, 어느 화소(3차원 화소(11))로부터 방사되는 광선 상태를 나타내고 있다. 도 2는, 그 광선을 상부로부터 관찰한 상태를 나타내고 있다. 도 3은, 본 실시의 형태와 관련되며 회로 요소를 포함하는 공간 영상 표시 장치의 구성을 전체적으로 도시한 것이다.
본 실시의 형태와 관련되는 공간 영상 표시 장치는, 2차원 표시장치와 렌티큐러 렌즈(lenticular lens : 2)를 갖추고 있다. 2차원 표시장치는, 예를 들면 액정 표시 패널 등의 표시 디바이스로 구성되는 2차원 표시부(1)를 가지고 있다. 렌티큐러 렌즈(2)는, 복수의 원통형 렌즈(2A)가 서로의 원통축이 서로 거의 평행이 되도록 병렬 배치되어 전체적으로 판 모양으로 구성되어 있다. 렌티큐러 렌즈(2)는, 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)에 대해서 전체적으로 거의 평행이 되도록 대향 배치되어 있다. 또한, 각 원통형 렌즈(2A)의 초점면이 2차원 표시부(1)의 표시면 1 A에 일치하도록(듯이) 대향 배치되어 있다. 또, 렌티큐러 렌즈(2)는, 원통형 렌즈(2A)의 원통축이 2차원 표시부(1)의 세로 방향(Y방향)에 대해서 경사하도록배치되어 있다. 렌티큐러 렌즈(2)는, 2차원 표시부(1)로부터의 표시 영상빛을 각 화소 마다 편향하여 방사하게 되어 있다.
2차원 표시부(1)는, p종류(p색(p는 1이상의 정수))의 화소(10)를 복수개 가지며, 각 화소(10)는, 세로 방향(Y방향) 및 횡방향(X방향)의 격자상에서 2차원 형태로 배열되어 평면상의 표시면(1A)을 형성하고 있다. 2차원 표시부(1)에서는, 또, 횡방향에는 동일색의 화소(10)가 복수 배열되어 있고, 세로 방향에는 일정 주기 마다 같은 색이 나타나도록 p색의 화소(10)가 주기적으로 복수 배열되어 있다.이러한 2차원 표시부(1)로서는, 예를 들면 액정 표시 디바이스를 이용할 수 있다.액정 표시 디바이스는, 한 쌍의 유리 기판 사이에, 각 화소(10)에 형성된 화소 전극이 삽입된 구조(도시하지 않음)를 가지고 있다. 또한, 한 쌍의 유리 기판 사이에는, 액정층 등(도시하지 않음)이 설치되어 있다.
도 5는, 2차원 표시부(1)의 화소(10)의 구성열과 렌티큐러 렌즈(2)의 배치예를 보다 구체적으로 나타내고 있다. 2차원 표시부(1)와 렌티큐러 렌즈(2)는, 2차원 표시부(1)의 동일색의 화소(10)로 구성되어 있는 세로열의 중심을 통과하는 선분(line segment)(Y방향으로 평행한 선분)과 렌티큐러 렌즈(2)의 원통축 Y1에 평 행한 선분에 의해 형성되는 각도가 관계식(A)을 만족하도록(듯이) 배치되어 있다.
θ=tan-1｛(p×px)／(n×N×py)｝……(A) (다만, n은 1이상의 정수)
이 관계식은 완전히 만족되지 않으며, 목표로 하는 적절한 표시 품질이 만족되는 범위내에서 대체적으로 만족시키는 것만으로도 좋다.
도 5의 예에서는, 2차원 표시부(1)의 화소(10)가, 4 종류(R：빨강, G1：초록 1, G2：초록 2, B：파랑)의 화소(10R, 10G1, 10G2, 10B)로 구성되어 있어 관계식(A )에 있어서의 p=4가 된다. 도 5의 보기에서는, 초록을 2종류의 화소(10G1, 10 G2)로 나누고 있는 것은 색역(color range)을 확장하는 것이 목적이지만, 물론, 통상의 3원색(R, G, B), 3종류의 화소(10R, 10G, 10B)만으로 구성해도 상관없다. 다만, 3원색인 경우에는, p=3이 된다. 단지, 관계식(A)에서, p=3인 경우에 한정하여, n이 특히 2이상의 정수인 것이 바람직하다. 관계식(A)에서, px는 2차원 표시부(1)의 횡방향(X방향)의 각 색에 대한 화소 피치를 나타내며, py는 세로 방향(Y방향)의 각 색에 대한 화소 피치를 나타내고 있다. N는 1개의 3차원 화소(11)에 포함되는 Y방향의 화소수이다. [3차원 화소]란, 공간 영상을 표시하기 위한 화소의 하나의 단위이며, 2차원 표시부(1)의 소정수의 복수의 화소로 구성되는 화소군이 1개의 [3차원 화소]로서 설정된다. 보다 구체적으로는, 횡방향에서 N개의 화소(10)를 포함하는 화소와, 세로 방향에서 p×M개의 화소(10)의 총 합계 p×M×N개(N, M은 1이상의 정수)의 화소가 [3차원 화소]로서 설정된다. 그리고, 1개의 3차원 화소(11)로부터 동시에 방사되며, 방사 방향이 각각 다른 광선의 수 ν 0은, ν0=p×M×N을 만족한다.
도 5의 보기에서는, 세로 방향에서 N=4, 횡방향에서 M=4가 설정되어 있다.또, 관계식(A)에서, n는 임의의 정수이지만, 한 번 결정되면, n의 수는 동일한 공간 영상 표시 시스템내에서는 바꿀 수 없다. 도 5의 예에서는 n=2로 되어 있다.본 실시의 형태에 대해서는, 렌티큐러 렌즈(2)의 형상에 대해서 특히 제약은 없지만, 하나만 제약이 있다. 그것은, 렌티큐러 렌즈(2)의 피치가 3차원 화소(11)의 X방향의 길이와 동일한 것이다. 즉, 렌티큐러 렌즈(2)에 있어서의 각 원통형 렌즈(2A)의 X방향의 피치 pr은, 즉 pr=p×p x M을 만족하는 값이 되고 있다.
이 관계식은 반드시 엄격히 만족되는 것은 아니며, 목표로 하는 적절한 표시 품질이 만족되는 범위내에서 상기 식을 대체적으로 만족시키면 좋다.
본 실시의 형태와 관련되는 공간 영상 표시 장치는, 렌티큐러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)중 적어도 한 개를 표시면(1A)에 거의 평행한 면내에서 왕복 이동시키킴으로써, 각 원통형 렌즈(2A)와 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)의 상대적인 위치를 주기적으로 변위시켜, 각 원통형 렌즈(2A)를 통해 각 화소(10)로부터의 표시 영상빛의 방사 방향을 주기적으로 변위시키는 변위 수단을 갖추고 있다. 또한, 3차원 영상의 1 프레임분에 대응하는 영상을 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)마다 시분할로 표시시키는 제어를 실시함과 동시에, 2차원 표시부(1)에 있어서의 시분할 표시의 타이밍과 변위 수단에 의한 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍을 동기 시키는 제어를 실시하는 제어 수단을 갖추고 있다.
도 3에는, 그 제어를 행하기 위한 회로 요소를 나타내고 있다. 도 3에 나 타낸 것처럼, 이 공간 영상 표시 장치는, 2차원 표시부(1)내의 각 화소(10)에 영상 신호에 근거하는 구동 전압을 공급하는 X드라이버(데이터 드라이버)(33)와, 2차원 표시부(1)내의 각 화소(10)를 도시하지 않는 주사선에 따라서 차례차례 구동하는 Y드라이버(게이트 드라이버)(34)와, X드라이버(33) 및 Y드라이버(34)를 제어하는 타이밍 제어부(타이밍-제네레이터)(31)와, 외부로부터의 영상 신호를 처리해 시분할 영상 신호를 생성하는 영상 신호 처리부(30)(시그널-제네레이터)와, 이 영상 신호 처리부(30)로부터의 시분할 영상 신호를 기억하는 프레임 메모리가 되는 영상 메모리(32)를 갖추고 있다.
영상 신호 처리부(30)는, 외부로부터 공급되는 영상 신호에 근거하여, 1개의 피사체에 대한 복수의 시야각(편향각)에 따라, 시분할로 교체되는 시분할 영상 신호를 생성하여, 영상 메모리(32)에 공급하는 것이다. 또, 이 영상 신호 처리부(30)는, 시분할 영상 신호의 변환의 타이밍에 동기하여 X드라이버(33), Y드라이버 (34) 및 압전 소자 제어부(35)가 동작하도록, 소정의 제어 신호를 타이밍 제어부(31)에 공급하게 되어 있다. 이러한 시분할 영상 신호는, 예를 들면 도 4에 나타낸 것처럼, 표시 대상으로 하는 촬상 대상물(4)을 여러가지 각도(시야각에 대응)로부터 촬상하는 것에 의해서 미리 작성해 두도록 해도 괜찮다.
이 공간 영상 표시 장치는 또한, 상기 [변위 수단]의 한 구체적인 예에 대응하는 압전 소자(21)를 갖추고 있다. 도 3의 예에서는, 압전 소자(21)를 렌티큐러 렌즈(2)에 설치하고 있지만, 이 공간 영상 표시 장치에서는, 렌티큐러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)와의 상대 위치를 변위시키도록, 렌티큐러 렌즈(2)와 2차원 표 시부(1)가 상대적으로 이동되는 동안에는, 2차원 표시부(1)에 압전 소자(21)를 배치하는 것도 좋다. 또는, 압전 소자(21)를, 렌티큐러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)의 쌍방에 배치하도록 해도 좋다.
공간 영상 표시 장치는 또한, 압전 소자(21)에 의한 상대 위치 변위 동작의 제어를 행하기 위한 압전 소자 제어부(35)를 갖추고 있다. 이 압전 소자 제어부 (35)는, 타이밍 제어부 (31)에 의한 타이밍 제어에 따라서, 상대 위치 변위 동작의 제어 신호(S1)를 압전 소자(21)에 공급하게 되어 있다.
타이밍 제어부(31) 및 압전 소자 제어부(35)는 상기 [제어 수단]의 한 구체적인 예에 대응한다.
압전 소자(21)는, 예를 들면 렌티큐러 렌즈(2)의 측면에 배치되어 있으며, 예를 들면 티탄산지르콘산연(PZT) 등의 압전 재료로 구성된다. 압전 소자(21)는, 2차원 표시부(1)와 렌티큐러 렌즈(2)가 X－Y평면내의 X축방향에 따라서 왕복 운동을 하도록, 제어 신호(S1)에 따라서, 2차원 표시부(1)와 렌티큐러 렌즈(2)의 사이의 상대 위치를 변위시키는 것이다. 압전 소자(21)에 의한 이러한 상대 위치 변위 동작의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
다음에, 이상과 같이 구성된 공간 영상 표시 장치의 동작을 설명한다.
이 공간 영상 표시 장치에서는, 도 3에 나타낸 것처럼, 영상 신호 처리부(30)로부터 공급되는 시분할 영상 신호에 근거하여, X드라이버 (33) 및 Y드라이버 (34)로부터 화소 전극으로 공급되는 구동 전압(화소 인가 전압)이 공급된다. 구체적으로는, 2차원 표시부(1)가 예를 들면 액정 표시 디바이스인 경우, Y드라이 버 (34)에서 2차원 표시부(1)내의 한 수평 라인 분의 TFT 소자의 게이트에 화소 게이트 펄스가 인가되며, 그와 함께 X드라이버(33)로부터 상기 한 수평 라인 분의 화소 전극에, 시분할 영상 신호에 근거하는 화소 인가 전압이 인가된다. 이에 의해, 백 라이트가 도시하지 않는 액정층에서 변조되어, 표시 영상빛이 2차원 표시부(1)내의 각 화소(10)로부터 발산되기 때문에, 그 결과, 시분할 영상 신호에 근거하는 2차원 표시 영상이 화소(10)단위로 생성된다.
또한, 2차원 표시부(1)로부터 방사된 표시 영상빛은, 렌티큐러 렌즈(2)에 의해 거의 평행 광속(parallel illuminous flux)으로 변환되어 사출된다. 이 때, 압전 소자 제어부(35)로부터 공급되는 제어 신호(S1)에 근거하여, 압전 소자(21)는, 시분할 영상 신호의 변환에 따라 2차원 표시부(1)와 렌티큐러 렌즈(2)의 사이의 상대 위치를 X－Y평면내에서 변위시킨다. 예를 들면 렌티큐러 렌즈(2)가 X축방향에 따라서 왕복 운동을 하도록 변위시킨다. 그러므로, 시분할 영상 신호가 교체될 때마다, 각각이 가지는 시야각에 대응하여 그러한 상대 위치 관계가 어긋나게 된다. 따라서, 표시 영상빛이 양눈 시차(binocular disparity) 및 컨버젼스 각도(convergence angle)에 관한 정보를 포함하는 것이 되어, 이것에 의해 관찰자가 보는 각도(시야각)에 따라 적절한 표시 영상빛의 평행 광속이 사출되기 때문에, 관찰자가 보는 각도에 따라 소망하는 입체 영상의 표시가 이루어진다.
공간 영상 표시 장치에서는, 한 개의 피사체에 대해, 복수의 시야각에 대응하는 영상 신호(시분할 영상 신호)가 시분할로 교체되기 때문에, 종래의 단순한 면분할 방식과 같이 1매의 2차원 영상내에 복수의 시야각(편향각)에 대응하는 영상을 포함하게 할 필요가 없어져, 2차원 표시의 경우와 비교하면 화질의 열화(세밀도의 저하)가 최소한으로 억제된다. 게다가, 종래와 같은 MEMS 기술 등을 이용하지 않고 제조하는 것이 가능하기 때문에, 간단하고 쉽게 얻어지게 된다. 게다가, 전체적으로는 평면 형상의 표시장치로 할 수 있으므로, 컴팩트(얇은 틀)한 구성이 된다.
이상과 같이 본 실시의 형태에서는, 2차원 표시부(1)와 렌티큐러 렌즈(2)와의 상대 위치를 변위 동작시키면서, 그 변위 동작에 동기하는 시분할의 영상을 2차원 표시부(1)로부터, 렌티큐러 렌즈(2)를 통해 투영하여, 공간 영상을 표시하는 것을 한 특징으로 하고 있다.
도 6에는, 2차원 표시부(1)로부터 시분할의 영상을 투영(표시)하는 기준이 되는 타이밍을 나타내고 있다. 2차원 표시부(1)로부터 투영되는 타이밍은, 2차원 표시부(1)와 렌티큐러 렌즈(2)의 상대 위치에 의해 설정된다. 상대 위치로 인해, 실제로 이동하는 것은, 렌티큐러 렌즈(2)가 되어도 괜찮고, 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)이 되어도 괜찮다. 게다가, 도 6의 예에서는, 고정된 렌티큐러 렌즈(2)에 대해 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)이 횡방향(X방향으로)에서 거의 평행이동 했을 때의 보기를 나타내고 있다. 또한, 도 6의 예에서는, 2차원 표시부(1)의 화소(10)가, 3원색(R, G, B), 3종류의 화소(10R, 10G, 10B)로 구성되어 있다(p=3). 또한, 세로 방향에서의 화소수 N=2개, 횡방향에서의 화소수, p×M=3×2개의 화소 그룹이 한 개의 3차원 화소(11)를 형성한다.
우선, 도 6의 T1의 상태로 도시된 바와 같이, 2차원 표시부(1)의 위치 x0가, 2차원 표시부(1)로부터 영상을 투영하는 한 개의 타이밍이라고 가정한다.
그러면, 본 실시의 형태에 의하면, 상술의 관계식(A)에 대해 n×N가 p의 정수배일 때는, 2차원 표시부(1)로부터 영상이 투영되는 다른 위치의 타이밍은 다음 식(1)에 근거하여 결정된다. 이 관계식은 엄밀하게 만족되지 않으며, 목표로 하는 적절한 표시 품질이 만족되는 범위내에서 대체적으로 그 식을 만족하면 좋다.
xij=x0＋b0×i＋a0×j..............(1)
다만,
i=0,........., (m－1), 여기서 m은 1이상의 정수이다.
j=0,........., (n－1), 여기서, n은 1이상의 정수이다.
a0=p×p×／n
b0=a0／(N×m)
또, 관계식(A)에서, n×N이 p의 정수배가 아닐 때는, 2차원 표시부(1)로부터 영상이 투영되는 다른 위치의 타이밍은 대체로 다음 식(2)에 근거하여 결정된다. 이 엄밀하게 만족되지 않으며, 목표로 하는 적절한 표시 품질이 만족되는 범위내에서 대체적으로 그 식을 만족하면 좋다.
xij=x0＋b0×i＋a0×j
다만,
i=0,..........., (m－1), m은 1이상의 정수
j=0,..........., (n－1), n은 1이상의 정수
a0=(p×px)／n
b0=px
m=p
본 실시의 형태에서, 제어 수단은, n×N가 p의 정수배일 때는, 렌티큐러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)의 상대적인 기준 위치를 xo로 가정하면, 각 원통형 렌즈(2A)와 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)와의 상대적인 위치 xij를 대체로적으로 상기 관계식(1)에 따라서 변위시킴과 동시에, 2차원 표시부(1)에 있어서의 시분할 표시의 타이밍을, 관계식(1)에 따라서 변위하는 타이밍에 동기 시키는 제어를 실시한다. 또, n×N가 p의 정수배가 아닌 경우에는, 상기 관계식(1)의 대신에, 상기 관계식(2)에 근거하는 제어를 실시한다.
도 6은, 상기 관계식(1)의 경우에, x0의 상대 위치도 포함하여 2차원 표시부(1)로부터 영상이 투영되는 다른 위치의 타이밍, 즉, 식(1)의 i, j에 관해서 알기 쉽도록 나타낸 표 형식을 도시하고 있으며, 도 6에서는, i, j의 2차원 표시부(1)의 위치가, 기준으로 고정된 렌티큐러 렌즈(2)의 위치를 이용하여 도시되어 있다. 도 6의 예는, p=3, m=n=3, N=M=2인 경우의 보기이다. m=n=3이기 때문에, i=0, 1, 2, i=0, 1, 2가 되어, 그 결과, 3행 3열의 표가 형성된다.
이러한 상대 위치 타이밍에 2차원 표시부(1)로부터 영상을 투영하는 경우에 얻어지는 장점이 다음에 설명되지만, 이해를 쉽게 하기 위한 기초지식으로서, 렌티큐러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)상의 하나의 발광점(P1)과의 상대 위치와 발광점(P1)으로부터 투영되는 광선의 편향 방향과의 관계에 대하혀 설명을 한다.
도 7a와 도 7b에 나타낸 것처럼, 발광점(P1)을 렌티큐러 렌즈(2)(원통형 렌즈(2A))의 촛점거리의 위치(유효 촛점거리：f)에 배치하면, 발광점(P1)으로부터 방사된 빛은 렌티큐러 렌즈(2)의 중심선(Y1)(원통형 렌즈(2A)의 원통축)과 수직인 방향에서 대체로 평행한 띠모양의 광속(collimated light flux)이 편향각 φ＇의 방향으로 방사된다. 렌티큐러 렌즈(2)의 중심축선의 투영선을, 발광점(P1)이 있는 Y＇-Xs면(즉, 2차원 표시부(1)의 표시면(1A))상에, 투영했을 때, 발광점(P1)으로부터 투영선(Y＇)까지의 거리를 xs로 하면, 편향각 φ＇의 탄젠트는, 대체로 다음 식(3)으로 나타내진다.
tanφ＇= xs／f...........(3)
이 식(3)을 보면, 편향각 φ＇의 탄젠트는, 투영한 발광점(P1)으로부터, 중심선(Y1)을 발광점 면에 투영함으로써 형성된 선(Y＇)까지의 거리 xs에 비례하고 있다는 것을 알 수 있다. 도 8은 이 xs를 알기 쉽게 도시하고 있다. 본 실시의 형태에서는, 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)가 X, Y방향에서 격자모양으로 배치되어 있으며, 렌티큐러 렌즈(2)의 중심축(Y1)은 그 Y축에 대해 θ의 각도로 배치된다. 그리고, Xs축은, 도 8에 도시된 바와 같이, 렌티큐러 렌즈(2)의 중심축(Y1)(중심축(Y1)의 투영선(Y＇))에 대해서 수직인 방향으로 배치되며, 원점(O)은 렌티큐러 렌즈(2)의 중심선과 xs가 교차하는 위치에 배치되어 있다. 그러므로, 각 화소(10)로부터 렌티큐러 렌즈(2)의 중심선(Y1)까지의 거리 xs는, 각 화소로부터 Xs축으로 내린 수선으로부터 Xs축상의 원점(0)까지의 거리가 되는 것을 알 수 있다. 그리고, 이 xs의 값은 편향각 φ＇의 탄젠트에 비례하는 값이 된다.
본 실시의 형태에서 관심이 있는 편향각 φ은, 상기 X축 방향으로 전파하는 광선과 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)에 수직인 축 Z와 이루는 각도이므로,φ를 φ‘를 이용해 기술해 둘 필요가 있다. φ와 φ＇의 관계를 도 9 및 도 10a-도 10c를 보면서 설명한다. 우선, 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)은, X－Y면에, 2차원 표시부(1)의 격자모양의 화소(10)의 격자가 각각 X, Y축방향과 일치하도록 배치되어 있다. 렌티큐러 렌즈(2)가 렌티큐러 렌즈(2)의 중심선이 Y축과 각도 θ를 이루도록(듯이) 배치되어 있다.
도 9의 조감도에는 Y, X축과 렌티큐러 렌즈(2)의 중심축 Y1의 방향선(directional line)(투영선 Y‘)이 기입되어 있다. 지금, 2차원 표시부(1)의 화소(10)중 원점(O)의 화소(10)로부터의 빛이 렌티큐러 렌즈(2)를 통해 방사되었을 때를 생각한다. 도 9에서 도시한 방사면(an emission plane : 50)은, 원점(O)의 화소(10)로부터 방사되는 광속의 형상이다. 입체 형상이므로 알기 어렵지만, 도 9에 도시한 방사면(50)의 형상은, 판 모양의 구형(rectangle)이며, 그 구형의 한 변이 원점(O)을 통과하는 렌티큐러 렌즈(2)의 중심선 방향의 선분(Y‘)과 일치한 상태에서, 그 구형 모양의 면이 X－Y평면에 수직인 Z축으로부터φ만큼 기울어져 배치된 형상을 하고 있다. 이 때, 구하고 싶은 것은, 원점(O)으로부터 X축선 상부의 X축을 따라 방사되는 광선과 Z축과의 이루는 각도φ와 원점(O)으부터 Xs축선상의 Xs축을 따라 방사되는 광선과 Z축과의 이루는 각도 φ＇와의 관계이다. 이 도 9의 조감도를 Z축방향의 바로 위로부터 관찰한 도면은 도 10a에 도시된 도면이다. 원점(O)으로부터 방사되어 Xs축 상부의 Xs축을 따라 전파하는 광선이 Xs축을 따 라 xs만큼 전파했을 때에 Xs축으로부터의 고도는, xs／tanφ’가 된다.
따라서, 원점(O)으로부터 방사되어 X축 상부의 X축을 따라 전파하는 광선이 X축을 따라 x만큼 전파했을 때의 X축으로부터의 고도는, 도 10b,도 10c의 측면도를 보고 알 수 있는 바와 같이, (xs×cosθ)／tanφ‘가 된다.
이에 의해, φ와 φ‘의 관계는, tanφ=tanφ’／cosθ가 된다.
또한,φ의 탄젠트와 xs의 관계도 다음과 같이 얻어진다.
tanφ=xs×1／(f×cosθ)｝……(4)
x와의 관계는, x=xs×cosθ이기 때문에, tanφ=x×｛1／(f×cos2θ)｝…(5)가 된다.
즉,φ의 탄젠트는 x나 xs에 비례하는 것을 알 수 있다. 이상으로, 알기 쉽도록 이해시키기 위한 기초지식에 대한 설명은 종료한다.
이상 설명한 기초지식을 바탕으로, 도 6을 참조하여 식(1)에 나타낸 것 같은 상대 위치 타이밍에서 2차원 표시부(1)로부터 영상을 투영하는 장점을 다음과 같이 설명한다.
여기에서, 도 6에는, 식(1)의 경우(즉, n×N이 p의 배수인 경우)의 보기에서, x0의 상대 위치도 포함하는 2차원 표시부(1)로부터 영상이 투영되는 다른 위치의 타이밍에 대해서, 즉, 식(1)의 i, j에 관해서 알기 쉽도록 집계한 것이며, 도 6에서는, 각각의 i, j에서 2차원 표시부(1)의 위치를, 기준으로 고정되어 있는 렌티큐러 렌즈(2)의 위치를 이용하여 도시되어 있다. 도 6의 예는, p=3, m=n=3, N=M=2 때의 예이다. m=n=3이기 때문에, i=0, 1, 2, i=0, 1, 2가 되어, 그 결과, 3행 3열의 표가 되고 있다.
본 실시의 형태에서는, i, j의 차례는 특히 제약은 없지만, i, j의 모든 경우의 상대 위치에 있어서 동등한 타이밍과 조건에서 2차원 표시부(1)로부터 각각 소정의 영상을 투영하는 것이 바람직하다. 도 6에서는, 도면을 보고 알 수 있듯이, 1열로부터 차례로 세로 방향(i=0, 1, 2)에 각각의 i, j를 스캔(상대 위치를 변위)하고 있다(T1→T2 →.......→T9). 이 때, 1개의 임의의 [3차원 화소](11)에 포함되는 [R화소(11R)]를 주목하며, Xs축상에서의 [R화소(11R)]의 도면 플로팅 스캔 위치 이력들이 막대선 마크로서 도 6에 부가되어 있다. 모든 경우에 스캔이 실행되면, 최종적으로는 T9에서의 상태가 얻어진다. 도 11에서는, 도 6의 타이밍 T9에서의 상태를 재차 확대하여 도시하고 있다.
도 11을 보고 알 수 있듯이, 본 실시의 형태에 의한 조건식 (1)(식(2)도 동등)에 의하면, 임의의 [3차원 화소](11)내에서 주목되는 있는 화소(10)(여기에서는 R화소(10R))의 렌티큐러 렌즈(2)의 중심축 Y1로부터의 거리 관계는, Xs축상의 폭 xw내에서 등간격 (Δxw)으로 배치되어 있으며, 스캔 이력 위치(scan history positions)의 총 수는 (N×M×m×n)이 된다
화소의 스캔 이력 위치가 동등한 구간에 배치되어 있는 경우에, 식(4)로부터 알 수 있듯이, 편향각 φ의 탄젠트는 xs에 비례하므로, 편향각φ의 탄젠트도 상기 스캔의 결과, 등간격으로 배치되어 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시의 형태에서 결정된 타이밍에서 2차원 표시부(1)로부터 영상을 투영하면, 임의의 2차원 표시부(1)상에 구성되는 임의의 [3차원 화소]중, 어느 종류의 화소(10)(여기에서는 R화소(10R))로부터 투영되는 광선의 편향각 φ의 탄젠트의 수 (N×M×m×n)만이등간격으로 배치된다는 것을 알 수 있다. 이것은, 한 개의 3차원 화소(11)에서 3차원 영상 표시의 1프레임 기간내에 방사되는 방사 방향의 각각 다른 광선의 수(ν), 즉, 3차원 영상 표시의 1프레임 기간내에 한 개의 3차원 화소에 의해 생성되는 시점수(the number of viewpoints)에 대응한다.
그 상태가 도 1과 도 2에 도시되어 있다. 도 1과 도 2에는, 공간 영상 표시 장치의 임의의 3차원 화소(11)중 어느 종류의 화소(10)(예를 들면 R화소(10R))로부터 방사되는 광선의 모습을 나타내고 있다. 공간 영상은, 공간 영상 표시 장치로부터 임의의 거리 L의 장소(X‘－Y''면)의 한 위치로부터 관찰되며, 감상자는 거리 L을 유지한 채로 자유롭게 화면과 평행으로 이동할 수 있는 것으로 가정한다(지금은 설명을 쉽게 하기 위해서, 감상자는 편의상 거리 L을 유지한 채로 좌우만 이동 가능하지만, 거리 L은 임의이므로, 설명을 제외하고는, 감상자는 전후좌우로 이동하여 감상하는 것이 가능하다). 렌티큐러 렌즈(2)의 중심선 Y1과 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)에 수직인 선(Z축)이 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)과 교차하는 점과, 선(Z축)이 감상자가 이동하는 선과 교차하는 점을 각각 O, O＇로 한다. 본 실시의 형태에 의한 상대 위치 타이밍에서 3차원 화소(11)중 어느 종류의 화소(10)(예를 들면, R화소(10R))가 발광하고, 렌티큐러 렌즈(2)가 멈추는 경우에, 도 2에 도시된 바와 같이, 발광점이 X축으로 등간격으로 배치되며, 상술의 식(5)에 근거하여 편향각φ의 탄젠트가 등간격으로 배치된다. 그리고 또, O로부터 거리 x의 위치에서의 발광점(P1)으로부 방사된 광선은 X’축상의 O‘로부터 거리 x’만 큼 떨어지고 다음 식(6)에 의해 가리키는 점에 도달한다. 여기서, f는 렌티큐러 렌즈(2)(렌티큐러 렌즈(2)의 원통형 렌즈(2A))의 촛점거리(유효 촛점거리)이다.
x‘=L×tanφ=x×｛L／(f×cos2θ)｝……(6)
식(6)을 보고 알 수 있듯이, X축상의 발광점(P1)의 위치가 등간격으로 배치되어 있는 경우에, 광선이 거리 L만큼 떨어진 감상자의 X‘축으로 도달했을 때의 도달점의 위치도 등간격으로 배치되어 있다는 것을 알 수 있다. 감상자로부터 관찰된 밝기는 감상자의 눈의 눈동자에 들어오는 광선의 수에 비례하기 때문에, X’축에 도달했을 때의 도달점의 위치도 등간격으로 배치되는 것은, 감상자가 X‘축상의 어느 위치로부터 감상해도 빛의 강도는 같다라는 것을 의미한다. 즉 빛의 강도의 변화는 발생하지 않는다고 하는 것을 의미하고 있다. 지금은, 예를 들면 R화소(10R)에 대해 고찰했지만, 이 고찰은 모든 종류의 화소(10)에 대해서도 동일하게 적용된다.
도 12 및 도 13에는, 도 6에 나타낸 상대 위치 타이밍을 실현하기 위한 스캔 방법의 예를 나타내고 있다. 본 실시의 형태에 의하면, 식(1) 또는 식(2)의 타이밍의 순서에는 특히 제약은 없다. 따라서, 스캔 시스템의 특성이나 형편에 의해서 타이밍의 순서는 결정되는 것이 일반적이다. 또, 상술의 식에서 가리키고 있는 것은, 2차원 표시부(1)와 렌티큐러 렌즈(2)의 상대 위치 관계이므로, 실제로 이동되는 것은, 2차원 표시부(1)가 되어도 괜찮고, 렌티큐러 렌즈(2)가 되어도 괜찮다. 도 12 및 도 13의 예에서는, 렌티큐러 렌즈(2)를 이동시켰을 경우에 대해 도시하고 있다.
특히 도 12의 예는, 도 6의 도면에 도시된 타이밍 T1→T2,...→T9의 차례대로 렌티큐러 렌즈(2)를 스캔(상대 위치를 변위)시켰을 때의 예이다. 이 예에서는, 1주기 T1~T9를 반복하여 3차원 영상 표시의 1프레임 기간에 상당하는 스캔을 실시하고 있다. 도 13의 예도 같이 도 6의 도면에 도시된 타이밍 T1→T2,…→T9의 차례대로 렌티큐러 렌즈(2)를 스캔 시켰을 때의 예이지만, 이 예에서는, T1→T2,…→T9의 차례대로 스캔하고, 그 다음에는 T9, T8,…→T1과 같이 역방향으로 스캔을 실시하고, 이후는 이것을 반복하는 동작을 시켰을 때의 예이다.
각각의 예의 특징들이 다음에 설명된다. 도 12의 예에서는, 항상 한 방향으로 스캔하고 있을 때의 타이밍을 선택하도록 배려되고 있으며, 도 12의 예는 스캔 시스템의 히스테리시스가 걱정스러운 경우에 적절하다. 그러나, 한 방향으로 스캔한 후에는, 고속으로 되돌릴 필요가 있어 고속 동작이 가능한 스캔 시스템이 필요하다. 한편, 도 13의 예에서는, 스캔의 왕복 운동을 효율적으로 이용하고 있으므로, 스캔 속도가 최소한으로 되는 것이 필요하므로, 비교적 저속의 스캔 시스템에 적절하다. 다만, 왕복 운동에 히스테리시스가 있으면 상이 2중으로 되는 등의 문제가 발생할 우려가 있어, 위치 정확도가 높은 스캔 시스템이 요구된다.
도 13 및 도 12를 보고 알 수 있듯이, 2차원 표시부(1)의 2차원 영상 표시의 1프레임 기간은 tr이고, ν개의 광선을 방출하는 3차원 영상의 단위 프레임 기간의 간격의 주기를 t3D라고 하면, t3D=q×(m×n×tr)는 1이상의 정수의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
그런데, 식(1) 또는 식(2)의 x0은 편향의 오프셋이므로 임의의 정수이다. 통상, 좌우 대칭적으로 편향하는 것이 바람직하다면, 스캔 진폭 피크를 t0으로 하면 t0의 반정도를 오프셋 x0으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시의 형태에서, 광선의 수(ν)(=N×M×m×n), 즉 시점수(ν)를 얻기 위해서, 2차원 표시부(1)에 대해 3차원 영상 표시의 1프레임 기간내에서 시분할로 표시되는 2차원 영상의 총매수 g는, g=m×n≥2의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
본 실시의 형태와 관련되는 공간 표시장치에서는, 렌티큐러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)와의 상대 위치를 변위시키는 타이밍과 2차원 표시부(1)로부터 영상을 시분할로 표시하는 타이밍을 적절히 동기 제어하면, 감상자는 빛의 세기의 변화가 없이도 공간 영상을 감상할 수 있는 것을 설명했다.
다음에, 본 실시의 형태와 관련되는 공간 표시장치에 의하면 색의 불균일성을 억제할 수 있는 것을 설명한다.
본 실시의 형태에 의한 1개의 3차원 화소(11)을 이용하여 소망하는 색을 재현하기 위해서는, R, G, B나 R, G1, G2, B 등의 각 색의 화소(10)가, 각 색에 대해서 소정의 광량으로 발광하고 혼합색의 상태로 감상자에게 도달할 필요가 있다. 각 색의 화소(10)로부터의 색을 혼합하는 방법으로서는, 시간적으로 병렬적으로 각 색의 화소(10)를 발광시켜 혼합 방법과 사람의 눈이 가지는 적분 기능을 이용해 단시간에 직렬 방식으로 각 색의 화소(10)를 소정의 광량으로 발광시켜 혼합하는 방법이 있다. 본 실시의 형태에서는, 주로 병렬과 직렬 방법을 혼재시켜 이용하지만, 3차원 화소(11)를 이용해 각 색의 화소(10)의 빛을 혼합시켜 소망하는 색을 재 현시키기 위한 특징적인 포인트는, 1개의 3차원 화소(11)로부터 있는 소정의 편향 방향으로 방사되는 광선을 예로 드는 경우에, 위에서 설명한 3차원 프레임 간격 t3D의 사이에서, R, G, B나 R, G1, G2, B 등의 모든 종류의 화소(10)로부터 동등하게 소정의 편향 방향으로 소정의 광량으로 광선이 방사될 필요가 있다는 것이다.
본 실시의 형태에 의하면, 1개의 3차원 화소(11)로부터 소정의 편향 방향으로 방사되는 광선에 주목하면, 3차원 프레임 간격 t3D의 사이에서, R, G, B나 R, G1, G2, B 등의 모든 종류의 화소(10)로부터 동등하게 소정의 편향 방향으로 소정의 광량으로 광선이 방사되어 색의 불균일성이 억제된다. 이것을 도 14를 참조해 설명한다. 도 14는, 기본적으로는 도 6과 같은 것이다. 또, 도 14에 있어서의 타이밍 T1, T4, T7에서의 표시 상태를 도 15에서 확대하여 도시하였다. 또, 타이밍 T2, T5, T8에서의 표시 상태를 도 16에, 타이밍 T3, T6, T9에서의 표시 상태를 도 17에서 확대하여 도시하였다.
지금, 화소(10)가 R, G, B의 3종류를 가지는 경우에는, 3차원 프레임 간격 t3D의 사이에 있는 편향각의 방향에서 R, G, B의 모든 화소(10)로부터의 광선이 방사된다. 예를 들면 도 14에 나타낸 편향각 φ1에 주목하면, 1개의 3차원 프레임을 구성하는 스캔의 타이밍 T1 상태에서는 광선이 R화소(10R)로부터 방사되며, 타이밍 T4에서는 B화소(10B), 타이밍 T7에서는 G화소(10G)로부터 각각 방사되는 것을 알 수 있다(그 상태는 도 15에서 확대하여 도시되어 있다.).
또한, 만약, 편향각 φ2에 주목하면, 1개의 3차원 프레임을 구성하는 타이밍 T2 상태에서는 광선이 B화소(10B)로부터 방사되며, 타이밍 T5에서는 G화소(10G), 타이밍 T8에서는 R화소(10R)로부터 각각 방사되는 것을 알 수 있다(그 상태는, 도 16에서 확대하여 도시되어 있다.).
또, 만약, 편향각 φ3에 주목하면, 1개의 3차원 프레임을 구성하는 타이밍 T3 상태에서는 광선이 B화소(10B)로부터 방사되며, 타이밍 T6에서는 G화소(10G), 타이밍 T8에서는 R화소(10R)로부터 각각 방사되는 것을 알 수 있다(그 상태는, 도 17에서 확대하여 도시되어 있다.).
이상의 예에서 도시한 바와 같이, 본 실시의 형태에 의하면, 3차원 프레임 간격의 사이에서, R, G, B의 모든 종류의 화소(10)로부터 동등하게 소정의 편향 방향으로 광선이 방사된다. 따라서, 색의 불균일성을 억제할 수 있다.
이상 설명한 것처럼, 본 실시의 형태의 공간 영상 표시 장치에 의하면, p색의 화소(10)를 복수개 가지는 2차원 표시부(1)와 그 화소 배열에 대해서 비스듬하게 배치된 렌치큐러 렌즈의 두 개를 적절히 조합하면, 동일 시각에서, 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선이 면분할에 의해 공간안으로 방사된다. 게다가, 각 원통형 렌즈(2A)와 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)와의 상대적인 위치가 주기적으로 변위하므로, 각 원통형 렌즈(2A)에 의한 임의의 화소(10)로부터의 표시 영상빛의 방사 방향이 주기적으로 변위한다. 그리고, 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 영상이, 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)마다 시분할로 표시됨과 동시에, 2차원 표시부(1)에 있어서의 시분할 표시의 타이밍과 변위 수단에 의한 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍이 동기 제어된다. 즉, 본 실시의 형태의 공간 영상 표시 장치에 의하면, 면분할 방식과 시분할 방식을 조합한 입체 표시를 실현할 수 있다. 또, 렌티큐러 렌즈(2) 또는 2차원 표시부(1)를 전체적으로 이동시켜 시분할 표시를 실현하도록 했으므로, 예를 들면 편향 마이크로미러(micromirror) 어레이내의 개개의 마이크로미러를 시분할로 독립적으로 동기 제어하는 경우에 비해, 동기 제어도 용이해진다. 이에 의해, 종래에 비해 고정밀 입체 표시를 용이하게 실현할 수 있다. 게다가, 소정의 관계식을 만족하는 적절한 동기 제어를 실시하여, 공간상의 밝기의 강도 변화와 색의 불균일성이 억제되어 보다 양호한 공간 영상표시를 실시할 수 있다.
제 2의 실시의 형태
다음에, 본 발명의 제 2의 실시의 형태를 설명한다. 상기 제 1의 실시의 형태와 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 추가적인 설명을 생략한다.
상기 제 1의 실시의 형태에서는, 도 14에 나타낸 예를 통해 알 수 있듯이, 스캔 동작(상대 위치를 변위시키는 동작)에 의해서 3차원 화소(11)내의 주목하는 장소에 R, G, B의 모든 화소(10)가 차례로 배치되는 것에 의해서, 색의 불균일성이 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 이것에 대해, 도 18a와 도 18b는, 본 실시의 형태와 관련되는 공간 영상 표시 장치에 있어서의 표시예를 나타내고 있다. 본 실시의 형태와 관련되는 공간 영상 표시 장치는, 스캔 동작의 방식이 다르다는 것을 제외하고는, 그 기본 구성은, 상기 제 1의 실시의 형태에 있어서의 공간 영상 표시 장치와 같다.
본 실시의 형태에서는, 도 18a와 도 18b에 도시한 2개의 상태가 1개의 3차원 프레임을 구성하고 있다. 지금, 예로서 편향각이 φa인 부분에 주목하면, 도 18a의 제 1상태에서는, R화소(10R)로부터의 빛이 방사되고, 도 18b의 제 2상태에서는, G 화소(10G) 및 B화소(10B)로부터 빛이 동시에 방사된다. 즉, 1개의 3차원 프레임내의 1개의 3차원 화소(11)로부터 φa의 편향각에서 R, G, B의 각 색의 화소(10)로부터의 빛이 방사되고 있는 것을 알 수 있다. 도 18a와 도 18b의 예에서는, 도 14의 예와는 약간 다르며, 3차원 화소(11)내의 다른 장소에서 R, G, B의 각 화소(10)가 배치되는 것을 알 수 있다. 그러나, 1개의 3차원 화소(11)중에서 동일 방향으로 방사되면, 3차원 화소(11)내에서의 장소는 달라도 각 화소로부터의 색을 혼합색으로 할 수 있다.
첨부된 청구항들 또는 그와 동등한 것들의 범위내에 있는 한, 여러가지 수정, 결합, 소결합과 변경들이 가능하다는 것을 당업자는 알 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제 1의 실시의 형태와 관련되는 공간 영상 표시 장치의 개략 구성을, 1개의 3차원 화소로부터 방사되는 광선 상태와 함께 도시한 외관도이다.
도 2는, 도 1에 도시한 광선을 상부로부터 관찰한 상태를 나타내는 설명도이다.
도 3은, 본 발명의 제 1의 실시의 형태와 관련되는 공간 영상 표시 장치의 전체 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는, 영상 신호의 작성 방법의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 제 1의 실시의 형태와 관련되는 공간 영상 표시 장치에 있어서의 2차원 표시부의 화소의 구성라인과 렌티큐러 렌즈의 배치예를 도시한 설명도이다.
도 6은, 2차원 표시부와 렌티큐러 렌즈와의 상대 이동의 동작예를, 적색의 화소가 선택된 경우에 3차원의 1프레임 기간내에 시분할로 도시한 설명도이다.
도 7a와 도 7b는, 임의의 발광점(화소)으로부터의 광선의 편향각에 대해 설명하기 위한 조감도 및 측방 단면도이다.
도 8은, 임의의 발광점과 원통형 렌즈의 중심선(원통축) Y1를 표시면에 투영 한 선 Y＇와의 거리 xs에 대한 설명도이다.
도 9는, 광선의 편향각 φ와 φ＇의 관계에 대해 설명하기 위한 조감도이다.
도 10은, 광선의 편향각φ와 φ＇의 관계에 대해 설명하기 위한 도면이며, 도 10a는, 광선을 표시면에 수직인 방향(Z방향)에서 본 표면도, 도 10b는, 광선을 표시면의 횡방향(Y방향)으로부터 본 측면도, 도 10c는, 방사(emission)를 원통형 렌즈의 중심축 방향(Y＇방향 )에서 본 측면도이다.
도 11은, 도 6에 있어서의 타이밍 T9에서 표시 상태를 보다 자세하게 도시한 설명도이다.
도 12는, 도 6에 도시한 동작을 실현하기 위한 2차원 표시부와 렌티큐러 렌즈와의 상대 변위량과 그 상대 이동의 타이밍과의 관계의 제 1의 예를 나타내는 설명도이다.
도 13은, 도 6에 도시한 동작을 실현하기 위한 2차원 표시부와 렌티큐러 렌즈와의 상대 변위량과 그 상대 이동의 타이밍과의 관계의 제 2의 예를 나타내는 설명도이다.
도 14는, 색의 불균일이 억제되는 것을 나타내는 설명도이다.
도 15는, 도 14에 있어서의 타이밍 T1, T4, T7에서의 표시 상태를 확대해 도시한 설명도이다.
도 16은, 도 14에 있어서의 타이밍 T2, T5, T8에서의 표시 상태를 확대해 도시한 설명도이다.
도 17은, 도 14에 있어서의 타이밍 T3, T6, T9에서의 표시 상태를 확대해 도시한 설명도이다.
도 18a와 도 18b는, 본 발명의 제 2의 실시의 형태와 관련되는 공간 영상 표시 장치의 표시예를 나타내는 설명도이다.
도 19a는, 2차원 표시장치와 렌티큐러 렌즈를 조합한 종래의 입체 표시장치의 일례를 나타내는 평면도이며, 도 19b, 1개의 표시 방향으로 표시되는 화소 상태를 나타내는 설명도이다.

Claims (11)

  1. 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선을 공간내에 방사하여 3차원적인 공간영상을 형성하는 공간 영상 표시 장치에 있어서,
    p색(p는 1이상의 정수)의 화소를 복수개 가지며, 상기 각 화소는 서로 직교하는 세로 방향 및 횡방향의 격자에 2차원적으로 배열되어 평면의 표시면을 형성하고, 횡방향에는 동일색의 화소가 복수개 배열되어 있으며, 세로 방향에는 일정 주기 마다 같은 색이 나타나도록 p색의 화소가 주기적으로 복수개 배열된 2차원 표시부와;
    복수개의 원통형 렌즈가 서로의 원통축이 평행이 되도록 병렬 배치되어 전체적으로 판 모양을 가지며, 상기 2차원 표시부의 표시면에 대해서 전체적으로 평행이 되도록 대향 배치됨과 동시에, 상기 2차원 표시부의 횡방향의 축에 대해 상기 원통형 렌즈의 원통축이 상기 표시면에 평행한 면내에서 소정 각도로 경사지도록 배치되며, 상기 2차원 표시부로부터의 표시 영상빛을 각 화소 마다 편향하여 방사하는 렌티큐러 렌즈와;
    상기 렌티큐러 렌즈 또는 상기 2차원 표시부의 적어도 하나를 상기 표시면에 평행한 면내에서 왕복 이동시켜, 상기 각 원통형 렌즈와 상기 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치를 주기적으로 변위시키고, 상기 각 원통형 렌즈에 의한 임의의 화소로부터의 표시 영상빛의 방사 방향을 주기적으로 변위시키는 변위 수단과;
    3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 영상을 상기 2차원 표시부의 각 화소 마다 시분할로 표시시키는 제어를 실시함과 동시에, 상기 2차원 표시부에 있어서의 시분할 표시의 타이밍과 상기 변위 수단에 의한 상기 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍을 동기 시키는 제어를 실시하는 제어 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 2차원 표시부의 횡방향의 각 색에 대한 화소 피치를 px, 세로 방향의 각 색에 대한 화소 피치를 py로 하며, N과 M은, 상기 2차원 표시부에 있어서의 세로 방향 화소와 횡방향의 화소를 나타내는 1이상의 정수가 되는 경우에,
    합계 p×M×N개의 화소들을 포함하고, p×M과 N 화소 행렬로부터 형성된 화소 그룹과;
    상기 2차원 표시부에 있어서의 세로 방향과 상기 렌티큐러 렌즈의 원통 축 방향과의 각도는, θ=tan-1{(p×px)／(n×N×py)｝……(A) (다만, n은 1이상의 정수)의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    1개의 상기 3차원 화소로부터 3차원 영상 표시의 1프레임 기간에 방사되는 방사 방향의 각각 다른 광선의 수(ν), 즉 3차원 영상 표시의 1프레임 기간에 1개 의 상기 3차원 화소에 의해 생성되는 시점수(ν), 즉 ν=m×n×(M×N) (다만, m은 1이상의 정수)의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    1개의 상기 3차원 화소로부터 동일 시각에서 방사되는 다른 방사 방향들은 을 가지는 광선의 수(ν0)는, ν0=p×M×N의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 광선의 수(ν), 즉 상기 시점수(ν)를 얻기 위해서 상기 2차원 표시부에서 3차원 영상 표시의 1프레임 기간내에 시분할로 표시되는 영상의 총매수 g가, g=m×n≥2의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 렌티큐러 렌즈에 있어서의 상기 각 원통형 렌즈의 X방향의 피치 pr이,
    pr=p×px×M을 만족하는 값이 되는 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 관계식 (A)에서, p=3인 경우에만, n이 특히 2이상의 정수인 것을 특징 으로 하는 공간 영상 표시 장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 변위 수단은, 상기 렌티큐러 렌즈 또는 상기 2차원 표시부를 상기 2차원 표시부의 상기 횡방향과 평행한 방향으로 왕복 이동시키도록 하며,
    상기 관계식 (A)에서 n×N이 p의 정수배가 되며,
    상기 제어 수단은, 상기 각 원통형 렌즈와 상기 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치 xij를 식(1)에 따라 변위시키며,
    상기 렌티큐러 렌즈와 상기 2차원 표시부와의 상대적인 기준 위치를 xo로 하는 경우에, 상기 2차원 표시부에 있어서의 시분할 표시의 타이밍을 제어하여 상대적인 위치 xij를 변위시키는 타이밍에 동기시키며,
    xij=xo＋b0×i＋a0×j……(1)이며,
    i=0...., (m－1), m은 1이상의 정수,
    j=0,……, (n－1), n은 1이상의 정수,
    a0=p×px／n,
    b0=a0／(N×m)이 되는 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 변위 수단은, 상기 렌티큐러 렌즈 또는 상기 2차원 표시부를 상기 2차원 표시부의 상기 횡방향과 평행한 방향으로 왕복 이동시키도록 하며,
    상기 관계식 (A)에서 n×N이 p의 정수배가 아니며며,
    상기 제어 수단은, 상기 각 원통형 렌즈와 상기 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치 xij를 식(2)에 따라 변위시키며,
    상기 렌티큐러 렌즈와 상기 2차원 표시부와의 상대적인 기준 위치를 xo로 하는 경우에, 상기 2차원 표시부에 있어서의 시분할 표시의 타이밍을 제어하여 상대적인 위치 xij를 변위시키는 타이밍에 동기시키며,
    xij=xo＋b0×i＋a0×j……(2)이며,
    i=0...., (m－1), m은 1이상의 정수,
    j=0,……, (n－1), n은 1이상의 정수,
    a0=p×px／n,
    b0=px,
    m=p가 되는 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 2차원 표시부에 있어서의 2차원 영상 표시의 1프레임 기간을 tr, 상기 광선의 수(ν)의 광선을 표시하는 3차원 영상 표시의 1프레임 기간을 t3D로 했을 때, t3D=q×(m×n×tr)(다만 q는 1이상의 정수)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치.
  11. 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선을 공간내에 방사하여 3차원적인 공간 영상을 형성하는 공간 영상 표시 장치에 있어서,
    p색(p는 1이상의 정수)의 화소를 복수개 가지며, 상기 각 화소는 서로 직교하는 세로 방향 및 횡방향의 격자에 2차원적으로 배열되어 평면의 표시면을 형성하고, 횡방향에는 동일색의 화소가 복수개 배열되어 있으며, 세로 방향에는 일정 주기 마다 같은 색이 나타나도록 p색의 화소가 주기적으로 복수개 배열된 2차원 표시부와;
    복수개의 원통형 렌즈가 서로의 원통축이 평행이 되도록 병렬 배치되어 전체적으로 판 모양을 가지며, 상기 2차원 표시부의 표시면에 대해서 전체적으로 평행이 되도록 대향 배치됨과 동시에, 상기 2차원 표시부의 횡방향의 축에 대해 상기 원통형 렌즈의 원통축이 상기 표시면에 평행한 면내에서 소정 각도로 경사지도록 배치되며, 상기 2차원 표시부로부터의 표시 영상빛을 각 화소 마다 편향하여 방사하는 렌티큐러 렌즈와;
    상기 렌티큐러 렌즈 또는 상기 2차원 표시부의 적어도 하나를 상기 표시면에 평행한 면내에서 왕복 이동시켜, 상기 각 원통형 렌즈와 상기 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치를 주기적으로 변위시키고, 상기 각 원통형 렌즈에 의한 임의의 화소로부터의 표시 영상빛의 방사 방향을 주기적으로 변위시키는 변위 수단과;
    3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 영상을 상기 2차원 표시부의 각 화소 마다 시분할로 표시시키는 제어를 실시함과 동시에, 상기 2차원 표시부에 있어서의 시분할 표시의 타이밍과 상기 변위 수단에 의한 상기 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍의 제어를 실시하는 제어 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 공간 영상 표시 장치.
KR1020080072302A 2007-08-22 2008-07-24 공간 영상 표시 장치 KR20090020477A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-00216399 2007-08-22
JP2007216399A JP4561794B2 (ja) 2007-08-22 2007-08-22 空間像表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090020477A true KR20090020477A (ko) 2009-02-26

Family

ID=40381876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080072302A KR20090020477A (ko) 2007-08-22 2008-07-24 공간 영상 표시 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090052027A1 (ko)
JP (1) JP4561794B2 (ko)
KR (1) KR20090020477A (ko)
CN (2) CN101887175B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10488822B2 (en) 2016-07-26 2019-11-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Slim backlight unit for holographic display device and holographic display device including the same

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4971505B2 (ja) * 2008-02-11 2012-07-11 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 自動立体視画像出力装置
JP2010169847A (ja) * 2009-01-22 2010-08-05 Sony Corp 空間像表示装置
JP5278100B2 (ja) 2009-03-27 2013-09-04 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置及び電子機器
US7978407B1 (en) 2009-06-27 2011-07-12 Holovisions LLC Holovision (TM) 3D imaging with rotating light-emitting members
KR20110024970A (ko) * 2009-09-03 2011-03-09 삼성전자주식회사 입체영상 표시 장치
JP2011095369A (ja) * 2009-10-28 2011-05-12 Sony Corp 立体画像表示装置及びその駆動方法
BR112012010173A2 (pt) * 2009-11-03 2019-09-24 Koninklijke Philips Electrnics N. V. display autoestereoscopico, metodo para controlar um dispositivo de exibição autostereoscopica e programa de computador
US8587498B2 (en) * 2010-03-01 2013-11-19 Holovisions LLC 3D image display with binocular disparity and motion parallax
CN102200684B (zh) * 2010-03-26 2013-08-07 昆盈企业股份有限公司 立体图像的取像方法
EP2572233B1 (en) * 2010-05-21 2018-12-19 Koninklijke Philips N.V. Multi-view display device
KR20120025187A (ko) 2010-09-07 2012-03-15 삼성전자주식회사 액정 표시 패널의 구동 방법 및 이를 수행하는 액정 표시 장치
JP5170230B2 (ja) * 2010-12-17 2013-03-27 株式会社Ｊｖｃケンウッド 裸眼立体ディスプレイ装置
KR20120087647A (ko) * 2011-01-28 2012-08-07 삼성전자주식회사 표시 장치
KR101888672B1 (ko) * 2011-07-27 2018-08-16 엘지디스플레이 주식회사 입체영상 표시장치와 그 구동방법
TWI452342B (zh) * 2011-12-15 2014-09-11 Delta Electronics Inc 裸眼立體顯示裝置
KR102033340B1 (ko) 2012-08-24 2019-10-18 삼성디스플레이 주식회사 렌즈 모듈을 포함하는 디스플레이 장치
JP2014045466A (ja) * 2012-08-29 2014-03-13 Lenovo Singapore Pte Ltd 立体映像表示システム、立体映像データの設定方法および観察位置の変更方法
US9052518B2 (en) 2012-11-30 2015-06-09 Lumenco, Llc Slant lens interlacing with linearly arranged sets of lenses
CN104937477B (zh) * 2012-11-30 2018-04-27 卢门科有限责任公司 倾斜透镜交错
CN102981196A (zh) * 2012-12-11 2013-03-20 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 柱透镜光栅、光栅视差屏障式立体显示装置及视差屏障
KR102040653B1 (ko) * 2013-04-08 2019-11-06 엘지디스플레이 주식회사 홀로그래피 입체 영상 표시장치
US20150042764A1 (en) * 2013-08-06 2015-02-12 Board Of Trustees Of Michigan State University Three-dimensional hyperspectral imaging system
JP2015191050A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 ソニー株式会社 空間映像表示装置および空間映像表示方法
KR101880751B1 (ko) * 2017-03-21 2018-07-20 주식회사 모픽 무안경 입체영상시청을 위해 사용자 단말과 렌티큘러 렌즈 간 정렬 오차를 줄이기 위한 방법 및 이를 수행하는 사용자 단말
CN107036790B (zh) * 2017-04-14 2019-07-26 宁波视睿迪光电有限公司 柱透镜阵列的倾角检测方法和检测系统
CN109841185A (zh) * 2017-11-28 2019-06-04 薄淑英 微位移高清vr显示屏
CN108259882B (zh) * 2018-04-08 2019-12-10 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及其显示方法
US10817055B2 (en) * 2018-05-24 2020-10-27 Innolux Corporation Auto-stereoscopic display device
CN109581665A (zh) 2019-01-02 2019-04-05 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及其显示方法、头戴式虚拟显示设备
CN110737105B (zh) * 2019-10-28 2021-11-16 京东方科技集团股份有限公司 三维图像显示系统
TWI796704B (zh) 2021-06-08 2023-03-21 宏碁股份有限公司 立體顯示器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6064424A (en) * 1996-02-23 2000-05-16 U.S. Philips Corporation Autostereoscopic display apparatus
JP2003337303A (ja) * 2002-05-17 2003-11-28 Canon Inc 立体画像表示装置および立体画像表示システム
JP4287105B2 (ja) * 2002-08-22 2009-07-01 株式会社バンダイナムコゲームス 立体視映像表示装置及び電子機器
JP4271155B2 (ja) * 2004-02-10 2009-06-03 株式会社東芝 三次元画像表示装置
JP3885077B2 (ja) * 2004-03-26 2007-02-21 独立行政法人科学技術振興機構 三次元ディスプレイ
CN1950744A (zh) * 2004-03-26 2007-04-18 独立行政法人科学技术振兴机构 三维显示器
WO2005122596A1 (en) * 2004-06-08 2005-12-22 Actuality Systems, Inc. Optical scanning assembly
JP2007017635A (ja) * 2005-07-06 2007-01-25 Ntt Docomo Inc 立体画像表示装置及び立体画像表示方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10488822B2 (en) 2016-07-26 2019-11-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Slim backlight unit for holographic display device and holographic display device including the same
US11119444B2 (en) 2016-07-26 2021-09-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Slim backlight unit for holographic display device and holographic display device including the same
US11262700B2 (en) 2016-07-26 2022-03-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Slim backlight unit for holographic display device and holographic display device including the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009048116A (ja) 2009-03-05
JP4561794B2 (ja) 2010-10-13
CN101887175B (zh) 2012-03-21
CN101387756A (zh) 2009-03-18
CN101387756B (zh) 2011-04-06
US20090052027A1 (en) 2009-02-26
CN101887175A (zh) 2010-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4561794B2 (ja) 空間像表示装置
JP5176718B2 (ja) 空間像表示装置
US6204832B1 (en) Image display with lens array scanning relative to light source array
US9055288B2 (en) Switchable 3D/2D optical imaging system
US8675125B2 (en) Minimized-thickness angular scanner of electromagnetic radiation
JP4850554B2 (ja) ３次元表示装置
US20070146358A1 (en) Three-dimensional display
JP2002250895A (ja) 立体画像表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置
US20050057702A1 (en) High resolution 3-D image display
JP2013510460A (ja) オートステレオスコピックディスプレイ装置
JP2005340957A (ja) 立体画像を表示する表示装置及び立体画像を表示する表示方法
TWI388881B (zh) 用於自動立體顯示器的指向性發光單元
US20050083400A1 (en) Three-dimensional image display device, three-dimensional image display method and three-dimensional display image data generating method
US8199069B2 (en) Three-dimensional image displaying apparatus
KR20100052486A (ko) 고해상도의 3ｄ 이미지 디스플레이
JP2016531310A (ja) 自動立体視表示装置
JP3605572B2 (ja) 三次元映像表示装置及び点状光出射部材及び点状光透過部材
JP5156063B2 (ja) 立体映像表示装置および表示方法
JPH08334730A (ja) 立体像再生装置
JP4119409B2 (ja) 三次元映像表示装置及び三次元映像表示方法並びに三次元表示用映像データ生成方法
JP5041258B2 (ja) 空間像表示装置
KR101638412B1 (ko) 레이저 빔 스캐닝 방식의 투사광학계를 이용한 3차원 영상표시장치
WO2021125331A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ
US20230388480A1 (en) Lightfield displays
JP2005045496A (ja) 立体画像表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid