KR20160086369A - 입체 디스플레이 - Google Patents

입체 디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
KR20160086369A
KR20160086369A KR1020167015489A KR20167015489A KR20160086369A KR 20160086369 A KR20160086369 A KR 20160086369A KR 1020167015489 A KR1020167015489 A KR 1020167015489A KR 20167015489 A KR20167015489 A KR 20167015489A KR 20160086369 A KR20160086369 A KR 20160086369A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pixels
screen
light
lens
light modulator
Prior art date
Application number
KR1020167015489A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102291075B1 (ko
Inventor
슌스케 요시다
?스케 요시다
Original Assignee
코쿠리츠켄큐카이하츠호진 죠호츠신켄큐키코
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 코쿠리츠켄큐카이하츠호진 죠호츠신켄큐키코 filed Critical 코쿠리츠켄큐카이하츠호진 죠호츠신켄큐키코
Publication of KR20160086369A publication Critical patent/KR20160086369A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102291075B1 publication Critical patent/KR102291075B1/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
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G02B27/22—
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements
    • G02B27/2214—
    • 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
    • G02B30/10—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images using integral imaging methods
    • 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
    • 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
    • G02B30/34—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers
    • G02B30/36—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers using refractive optical elements, e.g. prisms, in the optical path between the images and the observer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/24—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using apertured or refractive resolving means on screens or between screen and eye
    • H04N13/0406—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/307—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using fly-eye lenses, e.g. arrangements of circular lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/32—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using arrays of controllable light sources; using moving apertures or moving light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/324—Colour aspects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

공간 광변조기는 복수의 화소에 의해 구성된다. 재배치 광학 소자는, 공간 광변조기의 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 스크린 상으로 인도함으로써 스크린 상에 복수의 화소를 재배치한다. 렌즈 어레이의 각 렌즈는, 스크린 상에 재배치된 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 각각 다른 방향으로 광선으로서 출사한다. 제어 장치는, 렌즈 어레이의 복수의 렌즈에 의해 출사되는 복수의 광선에 의해 입체 화상이 제시되도록 공간 광변조기를 제어한다.

Description

입체 디스플레이{STEREOSCOPIC DISPLAY}
본 발명은, 입체 화상을 제시하는 입체 디스플레이에 관한 것이다.
인테그럴·포토그래피(IP)는, 나안으로 입체 화상을 관찰 가능하게 하는 기술의 하나이다. 인테그럴·포토그래피를 응용한 입체 디스플레이가 개발되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이러한 입체 디스플레이에서는, 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이 광선 제어자로서 복수의 볼록 렌즈로 이루어지는 렌즈 어레이가 화상 제시면 상에 배치된다. 화상 제시면에는 LCD(액정 디스플레이) 등의 공간 광변조기가 이용된다. 공간 광변조기는, 복수의 화소가 매트릭스형상으로 배치된 광 출사면을 갖는다. 광 출사면은, 복수의 정사각형의 단위 영역으로 구분된다. 각 단위 영역은 복수의 화소에 의해 구성되고, 요소 화상을 제시한다. 복수의 단위 영역의 상방에 렌즈 어레이의 복수의 렌즈가 각각 배치된다. 각 화소에 의해 발생되는 광은, 렌즈의 효과에 의해 특정 방향으로만 향하는 광선으로서 출사된다. 따라서, 각 단위 영역의 복수의 화소에 의해 다른 복수의 방향으로 복수의 광선이 형성된다. 복수의 단위 영역으로부터의 복수의 광선에 의해, 특정 시역(視域)에서 인식할 수 있는 입체 화상이 제시된다.
일본국 특허공개 2006－98775호 공보
그러나, 종래의 입체 디스플레이에서는, 공간 광변조기의 정사각형의 단위 영역의 복수의 화소에 의해 발생되는 광이 원형의 렌즈에 의해 각각 특정 방향으로 출사된다. 이 경우, 각 단위 영역의 4개의 모서리에 위치하는 화소는 입체 화상의 제시에 기여하지 않는다. 그 때문에, 공간 광변조기에 불필요한 화소가 생긴다.
또, 공간 광변조기의 복수의 화소는 격자형상으로 배열되어 있으므로, 렌즈에 의해 복수의 방향으로 출사되는 광선간의 각도 간격이 동일하게 되지 않는다. 그에 따라, 화질의 열화가 발생하기 쉽다.
본 발명의 목적은, 공간 광변조기의 복수의 화소를 유효하게 이용하는 것이 가능함과 더불어 입체 화상의 화질의 향상이 가능한 입체 디스플레이를 제공하는 것이다.
(1) 본 발명에 관련된 입체 디스플레이는, 광을 발생하는 복수의 화소에 의해 구성되는 공간 광변조기와, 공간 광변조기에 대해 간격을 두고 배치되는 스크린과, 공간 광변조기와 스크린의 사이에 배치되며, 공간 변조기의 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 스크린 상으로 인도함으로써 스크린 상에 복수의 화소를 재배치하는 재배치 광학 소자와, 스크린 상에 재배치된 복수의 화소에서 발생되는 광의 방향을 각각 제어함으로써 복수의 광선을 출사하는 광선 제어자와, 광선 제어자에 의해 출사되는 복수의 광선에 의해 입체 화상이 제시되도록 공간 광변조기를 제어하는 제어 수단을 구비하는 것이다.
그 입체 디스플레이에서는, 공간 광변조기의 복수의 화소에 의해 광이 발생된다. 복수의 화소에 의해 발생되는 광이 재배치 광학 소자에 의해 스크린 상으로 인도됨으로써 스크린 상에 복수의 화소가 재배치된다. 스크린 상에 재배치된 복수의 화소에서 발생되는 광의 방향이 광선 제어자에 의해 각각 제어됨으로써 복수의 광선이 출사된다. 광선 제어자에 의해 출사되는 복수의 광선에 의해 입체 화상이 제시되도록 제어 수단에 의해 공간 광변조기가 제어된다.
이 경우, 스크린 상에 재배치된 복수의 화소의 배열이 공간 광변조기의 복수의 화소의 배열과 다르도록 스크린 상에 복수의 화소를 재배치할 수 있다. 그에 따라, 시역의 형상에 적합한 복수의 화소의 배열이 형성되도록, 스크린 상에 복수의 화소를 재배치할 수 있다. 따라서, 공간 광변조기의 모든 화소를 유효하게 이용하는 것이 가능해진다.
또, 복수의 화소로부터 시역으로 출사되는 복수의 광선간의 각도 간격이 동일해지도록 스크린 상에 복수의 화소를 재배치할 수 있다. 또한, 복수의 화소를 일부의 영역에 고밀도로 재배치할 수도 있다. 따라서, 입체 화상의 화질의 향상이 가능해진다.
(2) 재배치 광학 소자는, 공간 광변조기의 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 각각 스크린 상으로 인도하는 복수의 도광 소자를 포함해도 된다.
이 경우, 복수의 도광 소자의 형상 또는 방향을 각각 조정함으로써 공간 광변조기의 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 각각 스크린 상의 임의의 위치로 인도할 수 있다.
(3) 복수의 도광 소자의 각각은 광파이버를 포함해도 된다. 이 경우, 광파이버를 구부림으로써 각 화소를 스크린 상의 임의의 위치에 용이하게 재배치할 수 있다. 그에 따라, 스크린 상의 복수의 화소의 재배치의 자유도가 높아진다.
(4) 복수의 도광 소자의 각각은 렌즈를 포함해도 된다. 이 경우, 각 렌즈에 의해 공간 광변조기의 각 화소에 의해 발생되는 광을 집광함과 더불어 스크린 상의 임의의 위치에 결상시킬 수 있다. 그에 따라, 광의 이용 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
(5) 입체 디스플레이는, 광선 제어자에 의해 출사되는 광선을 일정한 각도 범위 내에서 확산하는 확산 부재를 더 구비해도 된다. 이 경우, 입체 화상을 관찰 가능한 시역의 제한이 완화된다.
(6) 공간 광변조기는 복수의 화소군을 포함하고, 각 화소군은 복수의 화소를 포함하며, 스크린은, 복수의 화소군에 각각 대응하는 복수의 단위 영역을 포함하고, 재배치 광학 소자는, 각 화소군 내의 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 스크린의 대응하는 단위 영역으로 인도함으로써 스크린 상의 각 단위 영역에 복수의 화소를 재배치하고, 광선 제어자는, 복수의 단위 영역에 각각 대응하는 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 어레이를 포함하며, 렌즈 어레이의 각 렌즈는, 스크린의 대응하는 단위 영역 내에 재배치된 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 각각 다른 방향으로 광선으로서 출사해도 된다.
이러한 구성에 의해, 공간 광변조기의 각 화소군 내의 복수의 화소에 의해 발생되는 광이 스크린의 대응하는 단위 영역으로 인도된다. 그에 따라, 스크린의 각 단위 영역에 복수의 화소가 재배치된다. 또한, 스크린의 각 단위 영역에 대응하는 렌즈로부터 복수의 다른 방향으로 광선이 출사된다. 이 경우, 각 렌즈에 공간 광변조기의 화소군 및 스크린의 단위 영역이 대응하고 있으므로, 임의의 시역에서 관찰 가능한 입체 화상을 제시하기 위한 공간 광변조기의 제어가 용이하다.
본 발명에 의하면, 공간 광변조기의 복수의 화소를 유효하게 이용하는 것이 가능함과 더불어 입체 화상의 화질의 향상이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 관련된 입체 디스플레이를 도시하는 모식적 사시도이다.
도 2는 도 1의 입체 디스플레이의 모식적 측면도이다.
도 3은 공간 광변조기의 광 출사면의 일부의 확대 평면도이다.
도 4는 렌즈 어레이의 일부의 평면도이다.
도 5는 재배치 광학 소자의 구성 및 기능을 설명하기 위한 모식적 측면도이다.
도 6은 재배치 광학 소자에 의한 재배치 화소의 형성을 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 7은 1개의 렌즈에 의해 출사되는 복수의 광선을 도시하는 모식적 평면도이다.
도 8은 재배치 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 9는 재배치 광학 소자의 구성의 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 10은 재배치 광학 소자의 구성의 또 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 11은 입체 화상의 제시 방법을 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 12는 본 발명의 한 실시 형태에 관련된 입체 디스플레이에 있어서의 양눈 시차(視差)의 발생 원리를 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 13은 재배치 광학 소자에 의한 재배치 화소의 배치의 다른 예를 도시하는 모식적 평면도이다.
도 14는 재배치 광학 소자에 의한 재배치 화소의 배치의 다른 예를 도시하는 모식적 평면도이다.
도 15는 재배치 광학 소자에 의한 재배치 화소의 배치의 다른 예를 도시하는 모식적 평면도이다.
도 16은 재배치 광학 소자에 의한 재배치 화소의 배치의 다른 예를 도시하는 모식적 평면도이다.
도 17은 본 발명의 입체 디스플레이의 제1 구체예를 도시하는 모식적 단면도이다.
도 18은 렌즈 어레이의 상방으로 확산판을 배치한 경우의 광선의 출사 방향을 설명하기 위한 모식도이다.
도 19는 본 발명의 입체 디스플레이의 제2 구체예를 도시하는 모식적 측면도 및 모식적 평면도이다.
도 20은 도 19의 렌즈의 위치와 재배치 화소의 위치의 관계를 도시하는 모식도이다.
도 21은 본 발명의 입체 디스플레이의 제2 구체예에 있어서의 재배치 화소의 배치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 22는 본 발명의 입체 디스플레이의 제3 구체예를 도시하는 모식적 사시도이다.
도 23은 제3 구체예의 입체 디스플레이의 모식적 단면도이다.
도 24는 공간 광변조기의 단위 영역, 스크린의 단위 영역 및 렌즈 어레이의 렌즈의 배열의 다른 예를 도시하는 모식적 평면도이다.
(1) 입체 디스플레이의 구성
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 관련된 입체 디스플레이를 도시하는 모식적 사시도이다. 도 2는 도 1의 입체 디스플레이의 모식적 측면도이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 입체 디스플레이(1)는, 공간 광변조기(2), 재배치 광학 소자(3), 스크린(4) 및 렌즈 어레이(5)의 적층 구조에 의해 구성된다.
공간 광변조기(2)는, 매트릭스형상으로 색을 제시할 수 있는 매트릭스 표시 소자로 이루어진다. 이 공간 광변조기(2)는, 복수의 화소가 매트릭스형상으로 배열된 광 출사면(2a)을 갖는다. 공간 광변조기(2)로서, 예를 들면 액정 디스플레이(LCD), 유기 일렉트로루미네선스(EL) 디스플레이, 또는 프로젝터와 스크린의 조합에 의해 만들어지는 투영상을 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 공간 광변조기(2)의 광 출사면(2a)은, 정사각형의 복수의 화소군(20)으로 구분된다. 각 화소군(20)의 형상은 정사각형에 한정되지 않으며, 예를 들면, 직사각형, 육각형 또는 그 외의 형상이어도 된다. 또, 각 화소군(20)이 분산적으로 배치된 복수 영역의 화소로 구성되어도 된다.
공간 광변조기(2)의 광 출사면(2a)과 평행하게 또한 광 출사면(2a)에 대해 일정 간격을 두고 스크린(4)이 배치되고, 광 출사면(2a)과 스크린(4)의 사이에 재배치 광학 소자(3)가 배치된다. 재배치 광학 소자(3)는, 공간 광변조기(2)의 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 스크린(4) 상으로 각각 인도함으로써 스크린(4) 상에 복수의 화소를 재배치하도록 구성된다.
이하, 공간 광변조기(2)의 각 화소를 원화소라고 부르고, 재배치 광학 소자(3)에 의해 재배치된 각 화소를 재배치 화소라고 부른다. 재배치 광학 소자(3)의 구성에 대해서는 후술한다.
스크린(4)은 광의 확산 성능 및 투광성을 갖는다. 그에 따라, 각 재배치 화소에서 확산된 광이 발생된다. 스크린(4)과 평행하게 또한 스크린(4)에 대해 일정 간격을 두고 렌즈 어레이(5)가 배치된다.
렌즈 어레이(5)는, 매트릭스형상으로 배열된 복수의 볼록 렌즈(이하, 간단히 렌즈라고 부른다)(50)에 의해 구성된다. 복수의 렌즈(50)는, 공간 광변조기(2)의 복수의 화소군(20)에 각각 대응하여 설치된다. 각 렌즈(50)는, 공간 광변조기(2)의 대응하는 화소군(20)의 상방에 배치되고, 스크린(4) 상의 복수의 재배치 화소에 의해 발생되는 광을 각각 다른 방향으로 광선으로서 출사한다.
입체 디스플레이(1)는, 예를 들면, 렌즈 어레이(5)가 수평이 되도록 설치된다. 본 실시 형태에서는, 입체 디스플레이(1)의 주위의 상방을 둘러싸는 환상(環狀)의 시역(100)이 설정된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 공간 광변조기(2)에는 제어 장치(6)가 접속되고, 제어 장치(6)에 기억 장치(7)가 접속된다. 기억 장치(7)는, 예를 들면 하드 디스크 또는 메모리 카드 등으로 이루어진다. 기억 장치(7)에는, 입체 화상을 제시하기 위한 입체 형상 데이터가 기억된다. 제어 장치(6)는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터로 이루어진다. 제어 장치(6)는, 기억 장치(7)에 기억된 입체 형상 데이터에 의거하여 공간 광변조기(2)를 제어한다. 그에 따라, 시역(100)에서 관찰 가능한 입체 화상이 제시된다. 여기에서, 입체 화상에는, 입체 정지(靜止) 화상에 한정되지 않고, 입체 동화상도 포함된다.
(2) 공간 광변조기(2) 및 렌즈 어레이(5)의 구성
도 3은 공간 광변조기(2)의 광 출사면의 일부의 평면도이다. 도 4는 렌즈 어레이(5)의 일부의 확대 평면도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 공간 광변조기(2)의 광 출사면은, 복수의 정사각형의 화소군(20)으로 구분된다. 각 화소군(20)은, 매트릭스형상으로 배열된 복수의 원화소(21)를 포함한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 렌즈 어레이(5)는, 매트릭스형상으로 배열된 복수의 렌즈(50)에 의해 구성된다. 복수의 렌즈(50)는, 도 3의 공간 광변조기(2)의 복수의 화소군(20)에 각각 대응하여 설치된다. 각 렌즈(50)는, 공간 광변조기(2)의 대응하는 화소군(20)의 상방에 배치된다.
(3) 재배치 화소(31)의 구성 및 기능
도 5는 재배치 광학 소자(3)의 구성 및 기능을 설명하기 위한 모식적 측면도이다. 도 6은 재배치 광학 소자(3)에 의한 재배치 화소의 형성을 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 재배치 광학 소자(3)는, 복수의 도광 소자(30)에 의해 구성된다. 복수의 도광 소자(30)는, 공간 광변조기(2)의 복수의 원화소(21)에 각각 대응하여 설치된다. 스크린(4)은, 공간 광변조기(2)의 복수의 화소군(20)에 각각 대응하는 복수의 단위 영역(40)으로 가상적으로 구분된다. 각 도광 소자(30)는, 대응하는 원화소(21)에 의해 발생되는 광을 스크린(4) 상의 다른 위치로 인도한다. 그에 따라, 공간 광변조기(2)의 각 원화소(21)가 스크린(4) 상의 다른 위치에 재배치된다. 그 결과, 스크린(4) 상에 재배치 화소(31)가 형성된다. 또한, 일부의 원화소(21)는, 스크린(4) 상의 동일한 위치에 재배치되어도 된다. 본 실시 형태에서는, 공간 광변조기(2)의 각 화소군(20) 내의 복수의 원화소(21)는, 스크린(4)의 대응하는 단위 영역(40) 내에 재배치 화소(31)로서 재배치된다.
예를 들면, 도 5의 공간 광변조기(2)의 원화소(21)(Pa)로부터 스크린(4) 상에 재배치 화소(31)(PA)가 형성된다. 그에 따라, 렌즈(50)에 의해 일점 쇄선의 화살표로 나타내는 광선(La)이 출사된다. 또, 원화소(21)(Pb)로부터 스크린(4) 상에 재배치 화소(31)(PB)가 형성된다. 그에 따라, 렌즈(50)에 의해 실선의 화살표로 나타내는 광선(Lb)이 출사된다.
도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 공간 광변조기(2)의 화소군(20) 내의 복수의 원화소(21)는 매트릭스형상으로 배열되어 있다. 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 스크린(4) 상의 단위 영역(40) 내의 재배치 화소(31)는 환상으로 배열된다. 예를 들면, 공간 광변조기(2)의 원화소(21)(Pa)는, 스크린(4) 상에 재배치 화소(31)(PA)로서 재배치된다. 또, 공간 광변조기(2)의 원화소(21)(Pb)는, 스크린(4) 상에 재배치 화소(31)(PB)로서 재배치된다.
이와 같이, 스크린(4)의 각 단위 영역(40) 내의 복수의 재배치 화소(31)의 배열이 공간 광변조기(2)의 각 화소군(20) 내의 복수의 원화소(21)의 배열과 다르도록, 스크린(4) 상에 복수의 재배치 화소(31)를 재배치할 수 있다. 공간 광변조기(2)의 각 화소군(20) 내의 복수의 원화소(21)의 수와 스크린(4)의 각 단위 영역(40) 내의 복수의 재배치 화소(31)의 수(도광 소자(30)의 수)는 동일하다. 이 경우, 공간 광변조기(2)의 각 화소군(20)의 네 모서리에 위치하는 원화소(21)도 스크린(4)의 단위 영역(40) 내의 임의의 위치에 재배치 화소(31)로서 재배치할 수 있다. 따라서, 불필요한 원화소(21)가 발생하지 않는다.
도 7은 1개의 렌즈(50)에 의해 출사되는 복수의 광선을 도시하는 모식적 평면도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 1개의 렌즈(50) 하방의 스크린(4)의 단위 영역(40) 내에 복수의 재배치 화소(31)가 환상으로 형성된다. 도 7에 화살표로 나타내는 바와 같이, 환상으로 배치된 복수의 재배치 화소(31)로부터 렌즈(50)의 중심을 통과하여 바깥쪽을 향해 비스듬히 상방으로 각각 광선이 출사된다. 복수의 광선은, 각각 임의의 색으로 설정된다. 도 1 및 도 2의 시역(100)의 임의의 위치에서, 관찰자는, 복수의 렌즈(50)의 각각에 의해 출사된 복수의 광선 중 적어도 1개를 시인(視認)할 수 있다.
도 8은 재배치 광학 소자(3)의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 8의 예에서는, 재배치 광학 소자(3)는 복수의 광파이버(301)로 이루어지는 광파이버 어레이이다. 이 경우, 재배치 광학 소자(3)의 각 도광 소자(30)는, 광파이버(301)에 의해 구성된다. 공간 광변조기(2)의 원화소(21)에 의해 발생되는 광이 광파이버(301)의 입사단에 입사하고, 광파이버(301) 내를 전파하여, 광파이버(301)의 출사단으로부터 스크린(4) 상으로 출사된다.
광파이버(301)는 용이하게 구부릴 수 있으므로, 공간 광변조기(2)의 원화소(21)에 의해 발생되는 광을 스크린(4) 상의 임의의 위치로 용이하게 인도할 수 있다. 또, 광파이버(301)를 이용함으로써, 공간 광변조기(2)의 원화소(21)에 의해 발생되는 광을 스크린(4) 상의 떨어진 위치로 용이하게 인도할 수 있다. 그 때문에, 스크린(4) 상의 재배치 화소(31)의 배열의 자유도가 높다.
도 9는 재배치 광학 소자(3)의 구성의 다른 예를 도시하는 모식도이다. 도 9의 예에서는, 광파이버(301)의 입사단 및 출사단에 각각 렌즈(302, 303)가 형성되어 있다. 공간 광변조기(2)의 원화소(21)에 의해 발생되는 광이 입사단의 렌즈(301)에 의해 집광되고, 광파이버(301) 내를 전파하여, 출사단의 렌즈(303)에 의해 스크린(4) 상에 결상된다. 그에 따라, 공간 광변조기(2)의 원화소(21)를 효율적으로 스크린(4) 상에 재배치 화소(31)로서 재배치할 수 있다.
본 예에서도, 도 8의 예와 동일하게, 광파이버(301)는 용이하게 구부릴 수 있으므로, 공간 광변조기(2)의 원화소(21)에 의해 발생되는 광을 스크린(4) 상의 임의의 위치로 용이하게 인도할 수 있다. 또, 공간 광변조기(2)의 원화소(21)에 의해 발생되는 광을 스크린(4) 상의 떨어진 위치로 용이하게 인도할 수 있다. 그 때문에, 스크린(4) 상의 재배치 화소(31)의 배열의 자유도가 높다.
도 10은 재배치 광학 소자(3)의 구성의 또 다른 예를 도시하는 모식도이다. 도 10의 예에서는, 재배치 광학 소자(3)는 복수의 렌즈(304)로 이루어지는 렌즈 어레이이다. 이 경우, 재배치 광학 소자(3)의 각 도광 소자(30)는 렌즈(304)에 의해 구성된다. 각 렌즈(304)는, 스크린(4) 상의 재배치 화소(31)의 위치에 따라 경사지도록 설치된다. 공간 광변조기(2)의 원화소(21)에 의해 발생되는 광이 렌즈(304)에 의해 집광되어, 스크린(4) 상에 결상된다. 이 경우, 렌즈(304)의 입사측의 초점이 공간 광변조기(2)의 원화소(21) 상에 위치하고, 렌즈(304)의 출사측의 초점이 스크린(4) 상에 위치하는 것이 바람직하다. 그에 따라, 공간 광변조기(2)의 원화소(21)를 효율적으로 스크린(4) 상에 재배치 화소(31)로서 재배치할 수 있다. 또, 재배치 광학 소자(3)로서 렌즈 어레이를 이용함으로써 입체 디스플레이(1)의 박형화가 가능해진다.
(4) 입체 화상의 제시 방법
도 11은 입체 화상(300)의 제시 방법을 설명하기 위한 모식적 평면도이다. 도 11에서는, 렌즈 어레이(5)로서 3개의 렌즈(50A, 50B, 50C)가 나타내어진다.
예를 들면, 위치 PR에 적색의 점을 제시하는 경우에는, 렌즈(50A) 하방의 1개의 재배치 화소(31r)가 적색으로 발광하여, 렌즈(50A)에 의해 위치 PR을 통과하는 방향으로 적색의 광선(LA0)이 출사된다. 또, 렌즈(50B) 하방의 1개의 재배치 화소(31r)가 적색으로 발광하여, 렌즈(50B)에 의해 위치 PR을 통과하는 방향으로 적색의 광선(LB0)이 출사된다. 또한, 렌즈(50C) 하방의 1개의 재배치 화소(31r)가 적색으로 발광하여, 렌즈(50C)에 의해 위치 PR을 통과하는 방향으로 적색의 광선(LC0)이 출사된다.
그에 따라, 적색의 광선(LA0, LB0, LC0)의 교점에 적색의 점광원이 제시된다. 이 경우, 관찰자의 눈이 위치 IA0에 있는 경우, 위치 IB0에 있는 경우 및 위치 IC0에 있는 경우에, 위치 PR에 적색의 점이 보인다.
동일하게 하여, 위치 PG에 녹색의 점을 제시하는 경우에는, 렌즈(50A) 하방의 다른 1개의 재배치 화소(31g)가 녹색으로 발광하여, 렌즈(50A)에 의해 위치 PG를 통과하는 방향으로 녹색의 광선(LA1)이 출사된다. 또, 렌즈(50B) 하방의 다른 1개의 재배치 화소(31g)가 녹색으로 발광하여, 렌즈(50B)에 의해 위치 PG를 통과하는 방향으로 녹색의 광선(LB1)이 출사된다. 또한, 렌즈(50C) 하방의 다른 1개의 재배치 화소(31g)가 녹색으로 발광하여, 렌즈(50C)에 의해 위치 PG를 통과하는 방향으로 녹색의 광선(LC1)이 출사된다.
그에 따라, 녹색의 광선(LA1, LB1, LC1)의 교점에 녹색의 점광원이 제시된다. 이 경우, 관찰자의 눈이 위치 IA1에 있는 경우, 위치 IB1에 있는 경우 및 위치 IC1에 있는 경우에, 위치 PG에 녹색의 점이 보인다.
이와 같이 하여, 렌즈 어레이(5)의 복수의 렌즈(50A, 50B, 50C)의 각각으로부터 입체 화상(300)의 각 위치를 통과하는 방향으로 제시해야 할 색의 광선이 출사된다.
실물체의 표면에서 반사 또는 확산된 조명광을 사람은 물체로서 인식하므로, 물체의 표면은 점광원의 집합으로 간주할 수 있다. 즉, 물체의 표면으로 하고자 하는 어떤 위치 PR, PG의 색을 복수의 렌즈(50A, 50B, 50C)에서 날아오는 광선에 의해 적절히 재현함으로써, 입체 화상(300)을 제시할 수 있다.
복수의 렌즈(50)에서 출사되는 복수의 광선의 색, 복수의 광선의 방향 및 공간 광변조기(2)의 복수의 원화소(21)가 발생해야 할 색은, 도 1의 기억 장치(7)애 기억되는 입체 형상 데이터에 의거하여 제어 장치(6)에 의해 산출된다. 구체적으로는, 제어 장치(6)는, 입체 형상 데이터로서 미리 정의되는 삼차원의 입체 형상의 면과 각 광선의 교점을 구하여, 광선에 부여해야 할 적절한 색 및 그 광선의 방향을 산출하고, 그 광선을 출사해야 할 렌즈(50) 및 그 색의 광을 발생해야 할 재배치 화소(31)를 구한다. 또한, 제어 장치(6)는, 그 재배치 화소(31)로 광을 인도하는 도광 소자(30)를 반대로 거슬러 올라가 공간 광변조기(2)의 대응하는 원화소(21)를 구한다. 제어 장치(6)는, 복수의 광선에 대한 산출 결과에 의거하여 공간 광변조기(2)를 제어한다. 그에 따라, 입체 화상(300)이 제시되도록, 복수의 렌즈(50)에서 설정된 색을 각각 갖는 복수의 광선이 출사된다.
또한, 삼차원의 입체 형상을 나타내는 입체 형상 데이터가 없는 경우여도, 카메라를 이용하여 실물체를 촬영함으로써 복수의 광선에 관한 정보를 취득할 수 있다. 예를 들면, 도 11의 입체 화상(300)의 위치에 실물체를 배치하고, 위치 IA0에서 카메라에 의해 실물체를 촬영함으로써 실물체의 위치 PR에서 날아오는 광선 LA0의 색을 취득할 수 있다.
관찰자는, 시역(100) 상의 다른 위치에서 동일한 입체 화상(300)을 각각 다른 방향에서 시인할 수 있다.
(5) 양눈 시차의 발생 원리
도 12는 본 발명의 한 실시 형태에 관련된 입체 디스플레이(1)에 있어서의 양눈 시차의 발생 원리를 설명하기 위한 모식적 평면도이다. 도 12에 있어서, 우안(100R)에 렌즈(50a)에 의해 출사된 광선(La)이 입사되고, 좌안(100L)에 렌즈(50b)에 의해 출사된 광선(Lb)이 입사된다. 광선(La, Lb)의 색은 서로 동일하다. 따라서, 우안(100R)에 의해 확인되는 광선(La)의 색과 좌안(100L)에 의해 확인되는 광선(Lb)의 색은 동일하다. 또한, 예를 들면, 실물체가 광택을 갖는 경우에는, 실물체의 일점의 색은 보는 방향에 따라 다르다. 이러한 경우에는, 광선(La) 및 광선(Lb)에는 각각 다른 색이 부여된다.
광선(La)과 광선(Lb)의 교점에 입체 화상(300)을 구성하는 1개의 점(300P)이 만들어진다. 점(300P)은, 가상적인 점광원으로 간주할 수 있다. 이 경우, 우안(100R)에서 점(300P)을 보는 방향과 좌안(100L)에서 점(300P)을 보는 방향이 다르다. 즉, 우안(100R)의 시선 방향과 좌안(100L)의 시선 방향의 사이에 폭주각이 있다. 이에 따라, 복수의 광선에 의해 형성되는 화상의 입체시가 가능해진다.
(6) 본 실시 형태의 효과
도 5 및 도 6을 참조하여, 본 실시 형태에 관련된 입체 디스플레이(1)에 의하면, 입체 디스플레이(1)를 둘러싸는 환상의 시역(100)에서 관찰 가능한 입체 화상이 제시된다. 이 경우, 스크린(4)의 각 단위 영역(40)에 재배치 화소(31)가 환상으로 재배치된다. 그에 따라, 공간 광변조기(2)의 복수의 원화소(21)를 입체 화상의 제시에 완전히 유효하게 이용할 수 있다. 또, 스크린(4)의 각 단위 영역(40) 상의 렌즈(50)에 의해 출사되는 복수의 광선간의 각도 간격을 동일하게 할 수 있다. 또, 복수의 재배치 화소(31)를 일부의 영역에 고밀도로 배치할 수 있다. 따라서, 입체 화상의 화질이 향상된다.
(7) 재배치 화소(31)의 배치의 다른 예
도 13~도 16은 재배치 광학 소자(3)에 의한 재배치 화소의 배치의 다른 예를 도시하는 모식적 평면도이다.
도 13의 예에서는, 스크린(4)의 단위 영역(40) 내의 복수의 재배치 화소(31)가 이중의 환상으로 배열된다. 이 경우, 양눈 시차에 더하여 수직 시차를 갖는 입체 화상을 제시할 수 있다. 또한, 복수의 재배치 화소(31)가 단위 영역(40) 내에 3중 이상의 환상으로 배열되어도 된다.
도 14의 예에서는, 스크린(4)의 단위 영역(40) 내의 복수의 재배치 화소(31)가 반원형상 또는 부분 원형상 등의 원호형상으로 배열된다. 도 14의 예는, 시역(100)을 특정한 각도 범위로 한정하는 경우에 이용된다. 이 경우, 각 단위 영역(40) 내의 복수의 재배치 화소(31)의 배열 밀도를 높일 수 있다.
도 15의 예에서는, 스크린(4) 상의 단위 영역(40) 내의 복수의 재배치 화소(31)가 3중의 원호형상 또는 부채꼴로 배열된다. 도 15의 예는, 시역(100)을 특정한 각도 범위로 한정하고 또한 수직 시차를 갖는 입체 화상을 제시하는 경우에 이용된다.
도 16의 예에서는, 스크린(4) 상의 단위 영역(40) 내의 복수의 재배치 화소(31)가 2세트의 2중의 원호형상 또는 부채꼴로 배열된다. 도 16의 예는, 시역(100)을 2개소의 특정한 각도 범위로 한정하고 또한 수직 시차를 갖는 입체 화상을 제시하는 경우에 이용된다. 또한, 복수의 재배치 화소(31)가 3개소 이상의 영역으로 분산되어도 된다.
재배치 광학 소자(3)에 의한 재배치 화소(31)의 재배치 방법은, 상기의 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 복수의 재배치 화소(31)가 단위 영역(40) 내에 타원형상, 다각형상 또는 그 외의 임의의 형상으로 배치되어도 된다. 혹은, 복수의 재배치 화소(31)가 원형의 영역 내에 조밀하게 배치되어도 된다.
(8) 입체 디스플레이(1)의 제1 구체예
도 17은 본 발명의 입체 디스플레이(1)의 제1 구체예를 도시하는 모식적 단면도이다. 본 예의 입체 디스플레이(1)는 정사각형상을 갖는다. 도 17에는, 입체 디스플레이(1)의 대각선 상의 단면이 도시된다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 입체 디스플레이(1)의 대각선의 길이를 L0으로 하고, 입체 디스플레이(1)의 중심으로부터 시역(100)까지의 수평 거리를 L1로 한다. 입체 디스플레이(1)의 렌즈 어레이(5)의 표면으로부터 시역(100)까지의 높이를 H0으로 한다.
또, 시역(100)으로부터 입체 디스플레이(1)의 먼 쪽의 모서리부로 향하는 시선이 수평면에 대해 이루는 각도를 a로 하고, 시역(100)으로부터 입체 디스플레이(1)의 중심으로 향하는 시선이 수평면에 대해 이루는 각도를 b로 하고, 시역(100)으로부터 입체 디스플레이(1)의 가까운 쪽의 모서리부로 향하는 시선이 수평면에 대해 이루는 각도를 c로 한다.
본 예에서는, 입체 디스플레이(1)의 대각선의 길이(L0)는 40cm이고, 한 변의 길이는 약 28cm이다. 각 렌즈(50)의 직경은 약 0.71mm이고, 공간 광변조기(2)의 각 화소군(20)의 한 변의 길이는 약 0.71mm이다. 렌즈(50)는 400행×400열로 배열된다. 각 화소군(20)은, 20행×20열로 배열되는 400개의 원화소(21)에 의해 구성된다. 이 경우, 각 렌즈(50)에서 400 방향으로 광선이 출사된다. 각 원화소(21)의 사이즈는, 세로 35μm×가로 35μm이다. 공간 광변조기(2)는, 8000×8000개의 화소에 의해 구성된다.
입체 디스플레이(1)의 중심으로부터 시역(100)까지의 수평 거리(L1)가 50cm이고, 입체 디스플레이(1)의 렌즈 어레이(5)의 표면으로부터 시역(100)까지의 높이(H0)가 35cm인 경우를 생각한다.
각도 a, b, c는 다음 식과 같이 산출된다.
a=tan-1(35/(20＋50))=27［°］
b=tan-1(35/50)=35［°］
a=tan-1(35/(20－50))=49［°］
이 경우, 입체 디스플레이(1)의 렌즈 어레이(5)로부터 27°∼49°의 방향으로 광선을 출사할 필요가 있다. 그래서, 렌즈 어레이(5)의 상방에 확산판이 배치된다.
도 18은 렌즈 어레이(5)의 상방에 확산판(8)을 배치한 경우의 광선의 출사 방향을 설명하기 위한 모식도이다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 렌즈(50)는, 화살표로 나타내는 바와 같이, 수평면에 대해 각도 b(=35°) 비스듬히 상방으로 광선을 출사한다. 확산판(8)은 28°의 범위로 광선을 확산하도록 형성된다. 그에 따라, 광선은 21°∼49°의 범위로 확산된다. 따라서, 관찰자는, 입체 디스플레이(1)의 전영역의 렌즈(50)에서 출사되는 광선을 시역(100)에서 시인할 수 있다.
(9) 입체 디스플레이(1)의 제2 구체예
도 19(a), (b)는 본 발명의 입체 디스플레이(1)의 제2 구체예를 도시하는 모식적 측면도 및 모식적 평면도이다.
도 19(b)에 나타내는 바와 같이, 입체 디스플레이(1)는 원형상을 갖는다. 도 19(a)에 나타내는 바와 같이, 입체 디스플레이(1)의 직경을 R로 하고, 입체 디스플레이(1)의 중심으로부터 시역(100)까지의 수평 거리를 L1로 한다. 입체 디스플레이(1)의 렌즈 어레이(5)의 표면으로부터 시역(100)까지의 높이를 H0으로 한다.
본 예에서는, 입체 디스플레이(1)의 직경(R)은 40cm이다. 또, 시역(100)으로부터 입체 디스플레이(1)의 먼 쪽의 단부로 향하는 시선이 수평면에 대해 이루는 각도(a)는 27°이다. 시역(100)으로부터 입체 디스플레이(1)의 중심으로 향하는 시선이 수평면에 대해 이루는 각도(b)는 35°이다. 시역(100)으로부터 입체 디스플레이(1)의 가까운 쪽의 단부로 향하는 시선이 수평면에 대해 이루는 각도(c)는 49°이다.
여기에서, 관찰자가 시역(100)의 위치 100a, 100b, 100c, 100d에 위치하는 경우를 생각한다. 위치 100a, 100b, 100c, 100d는, 입체 디스플레이(1)의 중심에 관해 90°씩 떨어져 있다.
위치 100a로부터 가장 먼 렌즈(50)를 렌즈(501)로 하고, 입체 디스플레이(1)의 중심에 위치하는 렌즈(50)를 렌즈(502)로 하고, 위치 100a에 가장 가까운 렌즈(50)를 렌즈(503)로 한다.
도 20은 도 19의 렌즈(501, 502, 503)의 위치와 재배치 화소(31)의 위치의 관계를 도시하는 모식도이다. 도 20에 있어서, 도 19의 렌즈(501)에 대응하는 1개의 재배치 화소(31)를 재배치 화소 31a로 하고, 렌즈(502)에 대응하는 1개의 재배치 화소(31)를 재배치 화소 31b로 하고, 렌즈(503)에 대응하는 1개의 재배치 화소(31)를 재배치 화소 31c로 한다.
도 20(a)에 나타내는 바와 같이, 재배치 화소 31a는, 렌즈(501)에 의해 출사되는 광선이 수평면에 대해 각도 a를 이루도록 배치된다. 이 경우, 재배치 화소 31a는, 렌즈(501)의 중심축으로부터 거리 x1 바깥쪽으로 떨어져 있다. 도 20(b)에 나타내는 바와 같이, 재배치 화소 31b는, 렌즈(502)에 의해 출사되는 광선이 수평면에 대해 각도 b를 이루도록 배치된다. 이 경우, 재배치 화소 31b는, 렌즈(502)의 중심축으로부터 거리 x2 바깥쪽으로 떨어져 있다. 도 20(c)에 나타내는 바와 같이, 재배치 화소 31c는, 렌즈(503)에 의해 출사되는 광선이 수평면에 대해 각도 c를 이루도록 배치된다. 이 경우, 재배치 화소 31c는, 렌즈(503)의 중심축으로부터 거리 x3 바깥쪽으로 떨어져 있다.
렌즈(501~503)의 초점 거리를 f로 하면, 거리 x1, x2, x3은 다음 식으로부터 구할 수 있다.
tan(f/x1)=a
tan(f/x2)=b
tan(f/x3)=c
초점 거리(f)를 0.22mm로 하고, 각도 a, b, c를 각각 27°, 35° 및 49°로 한다. 이 경우, 거리 x1은 0.5mm가 되고, 거리 x2는 0.4mm가 되며, 거리 x3은 0.31mm가 된다.
도 21은 본 발명의 입체 디스플레이의 제2 구체예에 있어서의 재배치 화소(31)의 배치를 설명하기 위한 모식도이다. 도 21(a)는 도 19(b)의 렌즈(501) 하방의 재배치 화소(31)의 배열을 나타내고, 도 21(a)는 도 19(b)의 렌즈(502) 하방의 재배치 화소(31)의 배열을 나타낸다.
도 21(a)에 있어서, 4개의 재배치 화소(31)를 각각 재배치 화소 31A, 31B, 31C, 31D로 한다. 재배치 화소 31A는, 렌즈(501)의 중심축으로부터 위치 100a에 가까운 방향으로 거리 x3 떨어진 위치에 배치된다. 재배치 화소 31B는, 렌즈(501)의 중심축으로부터 위치 100b에 가까운 방향으로 거리 x2 떨어진 위치에 배치된다. 재배치 화소 31C는, 렌즈(501)의 중심축으로부터 위치 100c에 가까운 방향으로 거리 x1 떨어진 위치에 배치된다. 재배치 화소 31D는, 렌즈(501)의 중심축으로부터 위치 100d에 가까운 방향으로 거리 x2 떨어진 위치에 배치된다.
이 경우, 렌즈(501)에 대응하는 복수의 재배치 화소(31)는, 변형된 환상으로 배열된다. 그에 따라, 렌즈(501)에 의해 시역(100)의 위치 100a, 100b, 100c, 100d에 각각 광선을 출사할 수 있다.
도 21(b)에 있어서, 4개의 재배치 화소(31)를 각각 재배치 화소 31A, 31B, 31C, 31D로 한다. 재배치 화소 31A, 31B, 31C, 31D는, 렌즈(502)의 중심축으로부터 위치 100a, 100b, 100c, 100d에 가까운 방향으로 각각 거리 x2 떨어진 위치에 배치된다.
이 경우, 렌즈(502)에 대응하는 복수의 재배치 화소(31)는 환상으로 배열된다. 그에 따라, 렌즈(502)에 의해 시역(100)의 위치 100a, 100b, 100c, 100d에 각각 광선을 출사할 수 있다.
이와 같이, 렌즈 어레이(5)의 각 렌즈(50)에 대응하는 각 단위 영역(40) 내의 복수의 재배치 화소(31)의 배열을 시역(100)으로 향하는 광선의 각도에 따라 조정함으로써, 각 렌즈(50)로부터 시역(100)의 전체에 광선을 출사하는 것이 가능해진다.
(10) 입체 디스플레이(1)의 제3 구체예
도 22는 본 발명의 입체 디스플레이(1)의 제3 구체예를 도시하는 모식적 사시도이다. 도 23은 제3 구체예의 입체 디스플레이(1)의 모식적 단면도이다. 본 예의 입체 디스플레이(1)는, 사커 스타디움 등의 경기장(200)의 그라운드(210) 상에 설치된다. 경기장(200)의 그라운드(210)의 주위에는 관객석(220)이 설치된다. 입체 디스플레이(1)에 의해 그라운드(210) 상에 입체 화상(300)이 제시된다. 관찰자는, 관객석(220)에서 입체 화상(300)을 관찰한다.
도 22에 나타내는 바와 같이, 입체 디스플레이(1)는 정사각형상을 갖는다. 도 23에는, 이 입체 디스플레이(1)의 대각선 상의 단면이 도시된다. 도 23에 나타내는 바와 같이, 입체 디스플레이(1)의 대각선의 길이를 L2로 하고, 입체 디스플레이(1)의 중심으로부터 시역(100)까지의 수평 거리를 L3으로 한다. 입체 디스플레이(1)의 렌즈 어레이(5)의 표면으로부터 시역(100)까지의 높이를 H1로 한다.
본 예에서는, 입체 디스플레이(1)의 대각선의 길이(L2)는 100m이고, 한 변의 길이는 약 71m이다. 각 렌즈(50)의 직경은 3.5cm이고, 공간 광변조기(2)의 각 화소군(20)의 한 변의 길이는 3.5cm이다. 렌즈(50)는 2000행×2000열로 배열된다. 각 화소군(20)은, 10행×10열로 배열되는 100개의 원화소(21)에 의해 구성된다. 이 경우, 각 렌즈(50)에서 100 방향으로 광선이 출사된다. 각 원화소(21)의 사이즈는, 세로 3.5mm×가로 3.5mm이다. 입체 디스플레이(1)는, 20000×20000개의 화소에 의해 구성된다.
입체 디스플레이(1)의 중심으로부터 시역(100)까지의 수평 거리(L3)가 100m이고, 입체 디스플레이(1)의 렌즈 어레이(5)의 표면으로부터 시역(100)까지의 높이(H0)가 20m~40m인 경우를 생각한다.
시역(100)의 높이(H1)가 20m인 경우, 각도 a, b, c는 각각 7.6°, 11° 및 22°로 산출된다. 시역(100)의 높이(H1)가 30m인 경우, 각도 a, b, c는 각각 11°, 16.7° 및 31°로 산출된다. 시역(100)의 높이(H1)가 40m인 경우, 각도 a, b, c는 각각 15°, 22° 및 38.7°로 산출된다.
본 예에서도, 제1 구체예와 동일하게, 렌즈 어레이(5)의 상방에 확산판(8)을 배치함으로써, 관찰자는, 입체 디스플레이(1)의 전영역의 렌즈(50)에서 출사되는 광선을 관객석(220)의 20m~40m의 높이에서 시인할 수 있다.
(11) 다른 실시 형태
상기 실시 형태에서는, 광선 제어자로서 복수의 렌즈(50)를 갖는 렌즈 어레이(5)를 이용하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 광선 제어자로서 복수의 핀홀을 갖는 핀홀 어레이 또는 복수의 회절 격자를 갖는 회절 격자 어레이를 이용해도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는, 공간 광변조기(2)의 화소군(20), 스크린(4)의 단위 영역(40) 및 렌즈 어레이(5)의 렌즈(50)가 매트릭스형상으로 배치되지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
도 24(a), (b)는 공간 광변조기(2)의 화소군(20), 스크린(4)의 단위 영역(40) 및 렌즈 어레이(5)의 렌즈(50)의 배열의 다른 예를 도시하는 모식적 평면도이다.
도 24(a)의 예에서는, 서로 이웃하는 행에 있어서의 화소군(20), 단위 영역(40) 및 렌즈(50)가 서로 반단위 영역분(반렌즈분)씩 어긋나도록 배열된다.
도 24(b)의 예에서는, 화소군(20) 및 단위 영역(40)이 육각형상을 가지며, 화소군(20), 단위 영역(40) 및 렌즈(50)가 귀갑형상으로 배치된다.
(12) 청구항의 각 구성 요소와 실시 형태의 각 부의 대응 관계
이하, 청구항의 각 구성 요소와 실시 형태의 각 부의 대응예에 대해 설명하지만, 본 발명은 하기의 예에 한정되지 않는다.
본 실시 형태에서는, 공간 광변조기(2)가 공간 광변조기의 예이고, 복수의 원화소(21)가 공간 광변조기의 복수의 화소의 예이고, 스크린(4)이 스크린의 예이며, 재배치 광학 소자(3)가 재배치 광학 소자의 예이다. 렌즈 어레이(5)가 광선 제어자 또는 렌즈 어레이의 예이고, 복수의 재배치 화소(31)가 재배치된 복수의 화소의 예이며, 제어 장치(6)가 제어 수단의 예이다.
또, 도광 소자(30), 광파이버(301) 및 렌즈(304)가 도광 소자의 예이고, 확산판(8)이 확산 부재의 예이며, 렌즈(50)가 렌즈의 예이다.
또한, 화소군(20)이 화소군의 예이며, 단위 영역(40)이 단위 영역의 예이다.
청구항의 각 구성 요소로서, 청구항에 기재되어 있는 구성 또는 기능을 갖는 다른 여러 가지의 요소를 이용할 수도 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 여러 가지의 입체 화상을 제시하는 입체 디스플레이로서 이용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 광을 발생하는 복수의 화소에 의해 구성되는 공간 광변조기와,
    상기 공간 광변조기에 대해 간격을 두고 배치되는 스크린과,
    상기 공간 광변조기와 상기 스크린의 사이에 배치되며, 상기 공간 광변조기의 상기 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 상기 스크린 상으로 인도함으로써 상기 스크린 상에 복수의 화소를 재배치하는 재배치 광학 소자와,
    상기 스크린 상에 재배치된 복수의 화소에서 발생되는 광의 방향을 각각 제어함으로써 복수의 광선을 출사하는 광선 제어자와,
    상기 광선 제어자에 의해 출사되는 복수의 광선에 의해 입체 화상이 제시되도록 상기 공간 광변조기를 제어하는 제어 수단을 구비하는, 입체 디스플레이.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 재배치 광학 소자는, 상기 공간 광변조기의 상기 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 각각 상기 스크린 상으로 인도하는 복수의 도광 소자를 포함하는, 입체 디스플레이.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 도광 소자의 각각은 광파이버를 포함하는, 입체 디스플레이.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 도광 소자의 각각은 렌즈를 포함하는, 입체 디스플레이.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광선 제어자에 의해 출사되는 광선을 일정한 각도 범위 내에서 확산하는 확산 부재를 더 구비하는, 입체 디스플레이.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공간 광변조기는 복수의 화소군을 포함하고, 각 화소군은 복수의 화소를 포함하며,
    상기 스크린은, 상기 복수의 화소군에 각각 대응하는 복수의 단위 영역을 포함하고,
    상기 재배치 광학 소자는, 각 화소군 내의 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 상기 스크린의 대응하는 단위 영역으로 인도함으로써 상기 스크린 상의 각 단위 영역에 복수의 화소를 재배치하고,
    상기 광선 제어자는, 상기 복수의 단위 영역에 각각 대응하는 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 어레이를 포함하며,
    상기 렌즈 어레이의 각 렌즈는, 상기 스크린의 대응하는 단위 영역 내에 재배치된 복수의 화소에 의해 발생되는 광을 각각 다른 방향으로 광선으로서 출사하는, 입체 디스플레이.
KR1020167015489A 2013-11-13 2014-10-06 입체 디스플레이 KR102291075B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2013-235009 2013-11-13
JP2013235009A JP5777177B2 (ja) 2013-11-13 2013-11-13 立体ディスプレイ
PCT/JP2014/005080 WO2015072066A1 (ja) 2013-11-13 2014-10-06 立体ディスプレイ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160086369A true KR20160086369A (ko) 2016-07-19
KR102291075B1 KR102291075B1 (ko) 2021-08-18

Family

ID=53057022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167015489A KR102291075B1 (ko) 2013-11-13 2014-10-06 입체 디스플레이

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160291336A1 (ko)
EP (1) EP3070512B1 (ko)
JP (1) JP5777177B2 (ko)
KR (1) KR102291075B1 (ko)
WO (1) WO2015072066A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180058581A (ko) 2016-11-24 2018-06-01 (주)유잠스튜디오 키네틱 아트효과를 이용한 동적실물 영상투사 다변형 서페이스 장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106291953B (zh) 2015-06-05 2019-01-08 北京智谷睿拓技术服务有限公司 显示控制方法和装置
CN106297611B (zh) 2015-06-05 2021-08-10 北京智谷睿拓技术服务有限公司 显示控制方法和装置
CN106297610B (zh) * 2015-06-05 2020-03-17 北京智谷睿拓技术服务有限公司 显示控制方法和装置
JP6890006B2 (ja) * 2016-12-20 2021-06-18 日本放送協会 光学スクリーン、多視点映像表示装置および立体像表示装置
CN109307935B (zh) * 2018-11-13 2023-12-01 深圳创维新世界科技有限公司 空间投影显示设备
US11212513B2 (en) * 2019-07-03 2021-12-28 Innolux Corporation Method for displaying a stereoscopic image on a display device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030156077A1 (en) * 2000-05-19 2003-08-21 Tibor Balogh Method and apparatus for displaying 3d images
KR20050042053A (ko) * 2001-11-02 2005-05-04 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 입체 표시 방법 및 장치
JP2006098775A (ja) 2004-09-29 2006-04-13 Toshiba Corp 三次元画像表示システム
KR100580218B1 (ko) * 2004-12-30 2006-05-16 삼성전자주식회사 하나의 프로젝터를 사용한 투사형 3차원 영상 디스플레이장치
KR100608023B1 (ko) * 2005-01-07 2006-08-02 삼성전자주식회사 하나의 프로젝터를 사용한 투사형 3차원 영상 디스플레이장치
KR101103710B1 (ko) * 2010-07-09 2012-01-11 한국과학기술연구원 투사광학계를 이용한 영상 디스플레이 장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4101188A (en) * 1972-02-04 1978-07-18 Izon Corporation Fiber optic system
JPH08262371A (ja) * 1995-03-17 1996-10-11 Tsushin Hoso Kiko 立体像再生装置及びその方法
JPH1055027A (ja) * 1996-08-12 1998-02-24 Fuji Xerox Co Ltd 投射型表示装置
WO1999050702A1 (fr) * 1998-03-27 1999-10-07 Hideyoshi Horimai Afficheur d'images tridimensionnelles
JP4567422B2 (ja) * 2004-11-19 2010-10-20 有限会社ディー・エッチ・エス 三次元画像の作成方法
JP2007140009A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Seiko Epson Corp 画像表示装置
JP2008102430A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Sanyo Electric Co Ltd 画像表示装置
JP2009205058A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 National Institute Of Information & Communication Technology 立体視表示装置
JP5394108B2 (ja) * 2009-03-27 2014-01-22 日本放送協会 ３次元映像表示装置
JP5187639B2 (ja) * 2009-08-28 2013-04-24 独立行政法人情報通信研究機構 立体ディスプレイ
EP2841984A4 (en) * 2012-01-15 2016-01-20 Zecotek Display Systems Pte Ltd OPTICAL PICTURE SYSTEM AND 3D DISPLAY DEVICE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030156077A1 (en) * 2000-05-19 2003-08-21 Tibor Balogh Method and apparatus for displaying 3d images
KR20050042053A (ko) * 2001-11-02 2005-05-04 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 입체 표시 방법 및 장치
JP2006098775A (ja) 2004-09-29 2006-04-13 Toshiba Corp 三次元画像表示システム
KR100580218B1 (ko) * 2004-12-30 2006-05-16 삼성전자주식회사 하나의 프로젝터를 사용한 투사형 3차원 영상 디스플레이장치
KR100608023B1 (ko) * 2005-01-07 2006-08-02 삼성전자주식회사 하나의 프로젝터를 사용한 투사형 3차원 영상 디스플레이장치
KR101103710B1 (ko) * 2010-07-09 2012-01-11 한국과학기술연구원 투사광학계를 이용한 영상 디스플레이 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180058581A (ko) 2016-11-24 2018-06-01 (주)유잠스튜디오 키네틱 아트효과를 이용한 동적실물 영상투사 다변형 서페이스 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015072066A1 (ja) 2015-05-21
JP2015094889A (ja) 2015-05-18
EP3070512A1 (en) 2016-09-21
EP3070512B1 (en) 2018-09-19
KR102291075B1 (ko) 2021-08-18
EP3070512A4 (en) 2017-06-21
JP5777177B2 (ja) 2015-09-09
US20160291336A1 (en) 2016-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102291075B1 (ko) 입체 디스플레이
TWI652524B (zh) 頭部追蹤多視角顯示器、系統及方法
TWI638212B (zh) 利用位移的多光束繞射格柵顯現角度子像素的多視角顯示器及方法
TWI653888B (zh) 多視角攝影機、多視角成像系統以及多視角影像捕捉的方法
TW201736874A (zh) 多光束繞射格柵式近眼顯示器
US20110216407A1 (en) Lighting device for an autostereoscopic display
TW201736916A (zh) 分時多工背光板、該背光板的操作方法以及使用該背光板的多視角顯示器
US9606369B2 (en) Display apparatus
JP2010237416A (ja) 立体表示装置
TWI688255B (zh) 包含具有共享的相機的相機子陣列之多視域相機陣列、多視域系統、及其操作方法
JP5943747B2 (ja) 立体映像表示装置
US20140071255A1 (en) Light source control device and video display device
JP2018511148A (ja) 出力の指向性制御を有する表示装置、およびこのような表示装置用のバックライトおよび光指向方法
JP2019508729A (ja) ３ｄ表示装置
JP2015094889A5 (ko)
JP2010127973A (ja) 立体画像表示装置
US8534868B2 (en) System of collimated array of light emitters
US20150070657A1 (en) System and method of presenting 3d images for a display
US20230156175A1 (en) Autostereoscopic display device and method
TWI621877B (zh) 立體顯示裝置
TWI620959B (zh) 立體顯示裝置
TWI624691B (zh) 透明自動立體顯示器
JP2008103312A (ja) バックライト光源、ディスプレイ装置及び発光デバイス
US10386562B2 (en) Stereo display device
JP5832843B2 (ja) 裸眼立体視ディスプレイ

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant