KR20170024062A

KR20170024062A - 입체 디스플레이

Info

Publication number: KR20170024062A
Application number: KR1020177002506A
Authority: KR
Inventors: ?스케 요시다; 스케 요시다
Original assignee: 코쿠리츠켄큐카이하츠호진 죠호츠신켄큐키코
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2017-03-06
Also published as: JP6060417B2; US20170150133A1; WO2016002144A1; JP2016014742A

Abstract

광선 제어자에 있어서, 광 투과 확산층과 광 반사층이 서로 적층된다. 광 투과 확산층이 회전 중심축과 광 반사층 사이에 위치하도록 광선 제어자가 배치된다. 광선 발생기가 회전 모듈에 의해 회전되는 광 투과 확산층을 향해 복수의 광선으로 이루어지는 광선군을 출사한다. 광 투과 확산층은, 광선군을 수직 방향에 있어서 확산시켜 투과시킨다. 광 반사층은, 광 투과 확산층을 투과한 광선군을 반사한다. 입체 형상 데이터에 의거하여, 광 반사층에 의해 반사되어 광 투과 확산층을 투과한 광선군에 의해 입체 화상이 제시되도록 광선 발생기가 제어 장치에 의해 제어된다.

Description

입체 디스플레이{3D DISPLAY}

본 발명은, 입체 화상을 제시하는 입체 디스플레이에 관한 것이다.

입체 화상을 제시하는 여러 가지의 입체 디스플레이가 개발되고 있다(예를 들어 특허 문헌 1 참조). 입체 디스플레이에서는, 일반적으로, 스크린의 전방 또는 상방 등의 공간에 입체 화상이 제시된다.

특허 문헌 1에 기재된 입체 디스플레이는, 뿔체 형상의 광선 제어자를 갖는다. 광선 제어자는, 그 뿔체 형상의 바닥부가 기준면 상에 개구하도록 배치된다. 기준면의 하방에 복수의 주사형 프로젝터가 고정된 회전대가 설치된다. 각 주사형 프로젝터는, 회전축을 중심으로 회전대 상에서 회전하면서, 광선 제어자의 외측으로부터 복수의 광선으로 이루어지는 광선군을 광선 제어자의 외주면에 조사한다. 광선 제어자는, 각 주사형 프로젝터에 의해 조사된 각 광선을 둘레 방향에 있어서 확산시키지 않고 투과시킨다. 그것에 의해, 뿔체 형상의 광선 제어자의 상방 및 내부에 입체 화상이 표시된다.

일본국 특허 공개 2011-48273호 공보

특허 문헌 1과 같은 입체 디스플레이에 있어서는, 관찰자가 광선 제어자의 주위의 위치로부터 광선 제어자의 상방 및 내부를 본 경우에 입체 화상이 표시되도록, 각 주사형 프로젝터가 출사해야 할 광선군이 제어부에 의해 산출된다. 이 산출은, 관찰자의 시점의 위치, 각 주사형 프로젝터의 위치 및 광선 제어자의 위치 등의 다수의 파라미터를 이용하여 행해진다. 이러한 파라미터의 수가 많을수록, 입체 화상을 정확하게 표시하기 위한 연산이 복잡해진다. 그로 인해, 보다 용이하게 정확한 입체 화상을 표시 가능한 입체 디스플레이가 요구된다.

본 발명의 목적은, 정확한 입체 화상을 용이하게 표시 가능한 입체 디스플레이를 제공하는 것이다.

(1) 본 발명에 따르는 입체 디스플레이는, 입체 형상 데이터에 의거하여 입체 화상을 제시하기 위한 입체 디스플레이로서, 복수의 광선으로 이루어지는 광선군을 출사하는 광선 발생기와, 서로 적층된 광 투과 확산층과 광 반사층을 포함하는 광선 제어자와, 광선 제어자를 회전 중심축의 둘레로 회전시키는 회전 기구와, 광선 발생기를 제어하는 제어부를 구비하고, 광선 제어자는, 광 투과 확산층이 회전 중심축과 광 반사층 사이에 위치하도록 배치되며, 광선 발생기는 회전 기구에 의해 회전되는 광선 제어자의 광 투과 확산층을 향해 광선군을 출사하도록 설치되고, 광 투과 확산층은, 입사하는 광선군을 수직 방향에 있어서 확산시켜 투과시키도록 형성되며, 광 반사층은, 광 투과 확산층을 투과한 광선군을 반사하도록 형성되고, 제어부는, 입체 형상 데이터에 의거하여, 광 반사층에 의해 반사되어 광 투과 확산층을 투과한 광선군에 의해 입체 화상이 제시되도록 광선 발생기를 제어한다.

이 입체 디스플레이에 있어서는, 광 투과 확산층이 회전 중심축과 광 반사층 사이에 위치하도록 광선 제어자가 배치된다. 광선 발생기가 회전 기구에 의해 회전되는 광선 제어자의 광 투과 확산층을 향해 복수의 광선으로 이루어지는 광선군을 출사한다.

이 경우, 광 투과 확산층은, 광선 발생기에 의해 출사된 광선군을 투과시킴과 더불어 수직 방향에 있어서 확산시켜 투과시킨다. 광 반사층은, 광 투과 확산층을 투과한 광선군을 반사한다. 광 투과 확산층은, 광 반사층에 의해 반사된 광선군을 수직 방향에 있어서 더 확산시켜 투과시킨다.

광 반사층에 의해 반사되어 광 투과 확산층을 투과한 광선군에 의해 입체 화상이 제시되도록, 입체 형상 데이터에 의거하여 제어부에 의해 광선 발생기가 제어된다. 이것에 의해, 광 반사층에 의해 반사되어 광 투과 확산층을 투과한 광선군을 관찰한 관찰자는, 입체 화상을 시인할 수 있다.

여기서, 광선 제어자의 광 투과 확산층과 광 반사층이 서로 적층되므로, 광 투과 확산층과 광 반사층 사이에 광의 경로가 존재하지 않는다. 그로 인해, 광선 발생기가 출사해야 할 광선군의 산출에 있어서, 광 투과 확산층과 광 반사층의 위치 관계를 변동 파라미터로부터 제외할 수 있다. 그것에 의해, 광선군의 산출 처리가 단순화된다. 또, 광 투과 확산층과 광 반사층을 적층함으로써, 광선 제어자를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 광 투과 확산층과 광 반사층의 위치 관계의 조정이 불필요해진다. 이들의 결과, 정확한 입체 화상을 보다 용이하게 표시할 수 있다.

(2) 회전 기구는, 광선 제어자와 더불어 광선 발생기를 회전 중심축의 둘레로 회전시켜도 된다.

이 경우, 광선 발생기는, 간단한 구성으로 회전하는 광선 제어자의 광 투과 확산층을 향해 광선군을 출사할 수 있다.

(3) 광선 제어자는 복수 설치되고, 광선 발생기는, 복수의 광선 제어자에 각각 대응하여 복수 설치되며, 복수의 광선 발생기는, 각각 대응하는 광선 제어자를 향해 광선군을 출사하도록 설치되어도 된다.

이 경우, 회전 기구에 의한 광선 발생기의 회전 속도가 비교적 낮은 경우에서도, 플리커(발광점의 깜빡임)가 작고 또한 시간 해상도가 높은 입체 화상을 제시하는 것이 가능해진다.

(4) 복수의 광선 제어자 및 복수의 광선 발생기는, 회전 중심축을 중심으로 등각도 간격으로 배치되어도 된다.

이 경우, 회전 기구에 의한 복수의 광선 제어자 및 복수의 광선 발생기의 회전을 보다 안정화할 수 있다. 또 제어부에 의한 광선 발생기의 제어를 보다 용이하게 할 수 있다.

(5) 광선 발생기는, 회전 중심축의 방향으로 광선군을 출사하도록 배치되고, 광선 발생기에 의해 출사된 광선군을 광선 제어자를 향해 반사하는 미러가 더 설치되며, 회전 기구는, 미러를 광선 제어자와 더불어 회전 중심축의 둘레로 회전시켜도 된다.

이 경우, 회전하는 미러를 통해 회전하는 광선 제어자의 광 투과 확산층에 광선군을 출사한다. 이것에 의해, 광선 발생기는, 간단한 구성으로 회전하는 광선 제어자의 광 투과 확산층을 향해 광선군을 출사할 수 있다.

(6) 입체 디스플레이는, 관찰자의 눈의 위치를 검출하는 검출부를 더 구비하고, 제어부는, 검출부에 의해 검출된 눈의 위치에 의거하여, 광선 발생기를 제어해도 된다.

관찰자의 눈의 위치가 상이하면, 관찰자가 시인하는 입체 화상이 변형된다. 이러한 경우에서도, 검출부에 의해 검출된 눈의 위치에 의거하여 광선 발생기가 제어됨으로써, 관찰자의 눈의 위치에 의한 입체 화상의 변형을 방지하는 것이 가능해진다.

(7) 제어부는, 광선 발생기에 의해 광선 제어자에 출사되는 광선의 색을 광선 제어자의 회전 위치마다 제어해도 된다.

이 경우 광선 제어자의 회전 위치마다 제어되는 복수의 광선의 교점에 각각 색을 갖는 복수의 점 광원이 생성된다. 그것에 의해, 플리커가 작고 또한 시간 해상도가 높은 컬러의 입체 화상을 제시할 수 있다.

본 발명에 의하면, 정확한 입체 화상을 용이하게 표시하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따르는 입체 디스플레이의 모식적 단면도이다.
도 2는 도 1의 입체 디스플레이의 모식적 평면도이다.
도 3은 도 1의 입체 디스플레이에 있어서의 광선 제어자의 구성 및 기능을 설명하기 위한 도이다.
도 4는 광선 발생기의 동작을 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 5는 도 4의 광선 제어자의 근방의 확대 평면도이다.
도 6은 입체 화상의 제시 방법을 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 7은 입체 화상의 제시 방법을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 8은 본 실시 형태에 따르는 입체 디스플레이에 있어서의 양안 시차의 발생 원리를 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 9는 관찰자의 눈이 원환형상 시역으로부터 벗어난 위치에 있는 경우의 광선군의 보정을 설명하기 위한 도이다.
도 10은 제1 변형예에 따르는 입체 디스플레이의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 11은 제2 변형예에 따르는 입체 디스플레이의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 12는 제3 변형예에 따르는 입체 디스플레이의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 13은 제4 변형예에 따르는 입체 디스플레이의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 14는 제5 변형예에 따르는 입체 디스플레이의 구성을 도시하는 모식도이다.

이하, 본 발명의 일실시 형태에 따르는 입체 디스플레이에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

(1) 입체 디스플레이의 구성

도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따르는 입체 디스플레이의 모식적 단면도이다. 도 2는 도 1의 입체 디스플레이의 모식적 평면도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 입체 디스플레이는 1개 또는 복수의 광선 발생기(2), 제어 장치(3), 기억 장치(4), 회전 모듈(6), 1개 또는 복수의 광선 제어자(7) 및 복수의 카메라(8)에 의해 구성된다. 제어 장치(3)는, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터로 이루어진다. 기억 장치(4)는, 예를 들어 하드 디스크, 메모리 카드 등으로 이루어진다. 기억 장치(4)에는, 입체 화상(300)을 제시하기 위한 입체 형상 데이터가 기억된다.

도 1 및 도 2의 입체 디스플레이를 구성하는 구성물은, 테이블(5)의 하방에 설치된다. 테이블(5)은, 원형의 천판(51) 및 복수의 다리(52)로 이루어진다. 천판(51)은 중심에 원형의 구멍부(51h)를 갖는다. 구멍부(51h)의 형상은 원형에 한정되지 않고，삼각형 혹은 사각형 등의 다각형, 타원 또는 그 외의 형상이어도 된다. 또, 테이블(5)의 구멍부(51h)에 투명한 판이 끼워넣어져도 된다. 테이블(5)의 주위에 있는 관찰자(10)는，테이블(5)의 천판(51)의 대각선 상방으로부터 천판(51)의 중심 근방을 관찰할 수 있다.

테이블(5)의 하방에는, 회전 모듈(6)이 설치된다. 회전 모듈(6)은, 모터(61), 회전축(62)，회전대(63), 신호 전송 장치(64) 및 회전량 계측기(65)에 의해 구성된다. 회전축(62)은, 연직 방향으로 연장되고, 천판(51)의 중심축(Z)과 공통의 직선 상에 위치하도록 모터(61)에 장착된다.

회전축(62)에는, 회전대(63)가 수평 자세로 장착된다. 회전축(62)과 회전 대(63) 사이에는 신호 전송 장치(64)가 설치된다. 신호 전송 장치(64)는, 정지체와 회전체 사이에서 전력 또는 신호를 전송하기 위한 장치이다. 신호 전송 장치(64)로서는，예를 들어 슬립링 또는 광 로터리 조인트 등을 이용할 수 있다.

또, 회전축(62)에는，회전량 계측기(65)가 설치된다. 회전량 계측기(65)는, 회전축(62)의 회전 위치를 검출하기 위해 이용된다. 회전량 계측기(65)로서는, 예를 들어 로터리 엔코더 등을 이용할 수 있다. 모터(61)는, 제어 장치(3)에 의해 제어된다. 모터(61)가 스텝핑 모터 등의 회전량을 엄밀하게 제어 가능한 기구인 경우에는, 회전량 계측기(65)는 반드시 필요하지는 않다.

회전대(63) 상에는, 1개 또는 복수의 광선 발생기(2)가 고정됨과 더불어，1개 또는 복수의 광선 제어자(7)가 고정된다. 본 실시 형태에서는, 복수의 광선 발생기(2) 및 복수의 광선 제어자(7)가 회전대(63) 상에 고정된다. 복수의 광선 발생기(2)와 복수의 광선 제어자(7)는 각각 대응한다. 이것에 의해，광선 발생기(2)의 회전 속도가 비교적 낮은 경우에서도，플리커(발광점의 깜빡임)가 작고 또한 시간 해상도가 높은 입체 화상(300)을 제시하는 것이 가능해진다.

각 광선 발생기(2)는, 예를 들어 주사형 프로젝터이다. 각 광선 발생기(2)는，광선을 출사함과 더불어 그 광선을 수평면 내 및 수직면 내에서 편향시킬 수 있다. 그것에 의해，각 광선 발생기(2)는，광선으로 광선 제어자(7)의 후술하는 광 투과 확산층(72)의 입출사면을 주사할 수 있다. 여기서，광선이란，확산하지 않는 직선으로 표시되는 광을 말한다. 복수의 광선 발생기(2)는，회전대(63) 상에서 회전축(62)의 근방에 중심축(Z)을 중심으로 하는 원주 상에 등각도 간격으로 배치된다. 복수의 광선 발생기(2)는，외방 또한 대각선 상방에 복수의 광선으로 이루어지는 광선군을 출사하도록 설치된다.

광선 발생기(2)는, 공간광 변조기 및 복수의 렌즈로 이루어지는 렌즈 어레이 등의 투영계를 구비한 일반적인 프로젝터여도 된다. 여기서，투영계의 애퍼처(개구)가 충분히 작은 경우에는，주사형 프로젝터와 마찬가지로 광선군을 형성할 수 있다. 공간광 변조기는, 예를 들어 DMD(Digital Micromirror Device), LCD(Liquid Crystal Display) 또는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon)이다.

도 3(a)~(e)는, 도 1의 입체 디스플레이에 있어서의 광선 제어자(7)의 구성 및 기능을 설명하기 위한 도이다. 도 3(a)에 도시하는 바와 같이，각 광선 제어자(7)는, 광 반사층(71)과 광 투과 확산층(72)이 적층된 구성을 갖는다. 본 예에서는, 광 반사층(71)은 평면형상의 반사면을 갖는 미러이다. 광 반사층(71)은，시트형상 부재 또는 판형상 부재여도 되고, 혹은 광 투과 확산층(72)의 일면에 도료를 도포함으로써 형성된 반사막이어도 된다. 광 투과 확산층(72)은，렌티큘러 시트여도 되고，홀로그래픽스 스크린이어도 된다. 광 투과 확산층(72)은，투광성을 갖는 평탄한 시트형상 부재의 표면 상에, 미소한 광 확산 재료를 포함하는 수지층이 형성된 구성을 가져도 된다. 이 경우, 미소한 광 확산 재료는, 예를 들어 타원 형상 또는 섬유 형상을 갖는다.

광 투과 확산층(72)은, 서로 직교하는 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)에 있어서 상이한 구성을 갖도록 형성되어 있다. 여기서，제1 방향(X)을 따라 광 투과 확산층(72)에 교차하는 면을 제1 면(FX)이라고 부르고, 제2 방향(Y)을 따라 광 투과 확산층(72)에 교차하는 면을 제2 면(FY)이라고 부른다. 광 투과 확산층(72)에 입사한 광선은，도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 제1 면(FX) 내에서 제1 방향(X)에 있어서 크게 확산하여 투과하고，도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 제2 면(FY) 내에서 조금 확산하면서 대부분 직진하여 투과한다.

이와 같이, 광 투과 확산층(72)을 투과한 광선의 제2 방향(Y)에 있어서 확산각은, 제1 방향(X)에 있어서의 확산각보다 작다. 제2 방향(Y)에 있어서의 확산각은, 제1 방향(X)에 있어서의 확산각의 1/10 이하여도 된다. 예를 들어, 제1 방향(X)에 있어서의 확산각보다 작다. 본 실시 형태에 있어서는, 제1 방향(X)에 있어서의 확산각은 예를 들어 60도이며，제2 방향(Y)에 있어서의 확산각은 예를 들어 1도이다. 제2 방향(Y)에 있어서의 확산각은, 이것에 한정되지 않으며, 예를 들어 1도보다 작아도 된다.

복수의 광선 제어자(7)는, 광 투과 확산층(72)의 제1 방향(X)이 중심축(Z)에 평행한 수직 방향에 일치하고 또한 제2 방향(Y)이 수평 방향에 일치하도록 배치된다. 도 3(d)에 도시하는 바와 같이，광선 제어자(7)의 광 투과 확산층(72)에 입사한 광선은, 제1 면(FX) 내에서 제1 방향(X)에 있어서 크게 확산하여 광 투과 확산 층(72)을 투과하고, 광 반사층(71)의 반사면에서 반사된다. 광 반사층(71)의 반사면에서 반사된 광선은，제1 면(FX) 내에서 제1 방향(X)에 있어서 크게 확산하여 광 투과 확산층(72)을 다시 투과하고, 광 투과 확산층(72)의 표면으로부터 출사된다.

도 3(e)에 도시하는 바와 같이, 광선 제어자(7)의 광 투과 확산층(72)에 입사한 광선은, 제2 면(FY) 내에서 조금 확산하면서 대부분 직진하여 광 투과 확산층(72)을 투과하고, 광 반사층(71)의 반사면에서 반사된다. 광 반사층(71)의 반사면에서 반사된 광선은, 제2 면(FY) 내에서 조금 확산하면서 대부분 직진하여 광 투과 확산층(72)을 다시 투과하고, 광 투과 확산층(72)의 표면으로부터 출사된다.

또，도 2에 도시하는 바와 같이, 복수의 광선 제어자(7)는，광 투과 확산 층(72)이 복수의 광선 발생기(2)에 각각 대향하도록，중심축(Z)을 중심으로 하는 원주 상에 등각도 간격으로 배치된다. 또한, 복수의 광선 발생기(2) 및 복수의 광선 제어자(7)는, 반드시 등각도 간격으로 배치되지 않아도 된다. 단，회전대(63)의 회전을 안정시키기 위해，및 복수의 광선 발생기(2)의 제어를 용이하게 하기 위해서는, 본 실시 형태와 같이 복수의 광선 발생기(2) 및 복수의 광선 제어자(7)가 등각도 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

각 광선 제어자(7)에 있어서의 광선 발생기(2)와 대향하는 광 투과 확산 층(72)의 면을 입출사면이라고 부른다. 본 실시 형태에서는，광 투과 확산층(72)은 평면형상의 입출사면을 갖는다. 각 광선 발생기(2)로부터 출사된 광선군은，대응하는 광선 제어자(7)의 광 투과 확산층(72)의 입출사면에 입사하고，광 투과 확산층(72)에 의해 수직 방향에 있어서 확산하여 투과하며, 광 반사층(71)에 의해 반사된다. 광 반사층(71)에 의해 반사된 광선군은, 광 반사층(71)에 의해 수직 방향에 있어서 더 확산하여 투과하고，광 투과 확산층(72)의 입출사면으로부터 출사된다. 광 투과 확산층(72)의 입출사면으로부터 출사된 광선군은，천판(51)의 구멍부(51h)를 지나 천판(51)의 하방으로부터 상방으로 인도된다.

회전대(63) 상의 복수의 광선 발생기(2) 및 회전량 계측기(65)는, 신호 전송 장치(64)를 통해 제어 장치(3)에 접속된다. 모터(61)가 작동함으로써，회전축(62)이 회전대(63)，복수의 광선 발생기(2) 및 복수의 광선 제어자(7)와 더불어 회전한다. 이 경우，회전하는 각 광선 발생기(2)로부터 출사되는 광선군은, 대응하는 광선 제어자(7)에 의해 수직 방향에 있어서 확산함과 더불어 반사된다.

회전대(63)의 회전 속도는, 도 2의 예와 같이，광선 발생기(2)의 수가 6개인 경우에는 1초 사이에 5회전 이상인 것이 바람직하다. 회전대(63)의 회전 속도는，광선 발생기(2)의 수가 4개인 경우에는 1초 사이에 7.5회전 이상인 것이 바람직하고, 광선 발생기(2)의 수가 3개인 경우에는 1초 사이에 10회전 이상인 것이 바람직하다.

회전대(63)의 회전 속도는, 광선 발생기(2)의 수가 2개인 경우에는 1초 사이에 15회전 이상인 것이 바람직하고, 광선 발생기(2)의 수가 1개인 경우에는 1초 사이에 30회전 이상인 것이 바람직하다. 즉, 회전대(63)의 회전 속도는，광선 발생기(2)의 수가 n개(n은 자연수)인 경우에는, 1초 사이에 30/n회전 이상인 것이 바람직하다.

제어 장치(3)는，기억 장치(4)에 기억되는 입체 형상 데이터에 의거하여 복수의 광선 발생기(2)를 제어한다. 그것에 의해, 천판(51)의 구멍부(51h)의 상방 및 하방에 입체 화상(300)이 제시된다.

복수의 카메라(8)는，테이블(5)의 주위에 있는 관찰자(10)의 얼굴을 촬상하도록 배치된다. 복수의 카메라(8)에 의해 얻어지는 화상 데이터는, 제어 장치(3)에 부여된다. 제어 장치(3)는，복수의 카메라(8)로부터 부여되는 화상 데이터에 의거하여 각 관찰자(10)의 눈의 위치(시점)를 산출하고，후술하는 시점 추적에 의한 광선군의 보정을 행한다.

(2) 광선 발생기의 동작

도 4는，광선 발생기(2)의 동작을 설명하기 위한 모식적 평면도이다. 도 5 는, 도 4의 광선 제어자(7) 부근의 확대 평면도이다.

도 4 및 도 5에는 1개의 광선 발생기(2)만이 도시된다. 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 광선 발생기(2)는 레이저 광으로 이루어지는 광선을 출사하는 광선 출사구(P)를 갖는다. 광선 발생기(2)는, 광선 출사구(P)로부터 광선을 출사함과 더불어，상기와 같이，그 광선을 수평면 내 및 수직면 내에서 편향시킬 수 있다.

광선 발생기(2)가 광선을 수평면 내에서 편향시킴으로써，광 투과 확산 층(72)의 입출사면을 수평 방향으로 주사할 수 있다. 또，광선 발생기(2)가 광선을 수직면 내에서 편향시킴으로써，광 투과 확산층(72)의 입출사면을 수직 방향으로 주사할 수 있다. 그것에 의해, 광선 발생기(2)는, 광선으로 광 투과 확산층(72)의 입출사면을 주사할 수 있다.

또, 광선 발생기(2)는, 광선의 방향마다 광선의 색을 설정할 수 있다. 그것에 의해，광선 발생기(2)는，의사적으로 복수의 광선으로 이루어지는 광선군을 출사한다.

도 4에 있어서, 광선 발생기(2)는, 복수의 광선(L1~L11)을 광선 제어자(7)에 조사한다. 광선(L1~L11)은, 각각 임의의 색으로 설정된다. 그것에 의해, 각각 설정된 색의 광선(L1~L11)이 광선 제어자(7)의 광 투과 확산층(72)을 투과하고，광 반사층(71)의 반사면의 복수의 위치(P1~P11)(도 5)에서 반사된다. 복수의 위치(P1~P11)에서 반사된 복수의 광선(L1~L11)은 다시 광 투과 확산층(72)을 투과한다.

광 투과 확산층(72)은, 수평 방향에 있어서 광선(L1~L11)을 거의 확산시키지 않고 대부분 직선형상으로 투과시키므로，관찰자(10)는，어느 위치에서 대부분 한 개의 광선만을 시인할 수 있다. 또，광선 제어자(7)는，광선(L1~L11)을 수직 방향에 있어서 크게 확산시켜 투과시키므로, 관찰자(10)는，대부분 한 개의 광선을 상하 방향의 임의의 위치로부터 시인할 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 광 반사층(71)의 반사면에 관하여 광선 발생기(2)의 광선 출사구(P)와 면 대칭이 되는 점을 가상 출사점(Q)이라고 부른다. 광선 발생기(2)의 광선 출사구(P)로부터 출사된 광선군이 광 반사층(71)에 의해 반사되고 또한 광 투과 확산층(72)에 의해 확산되는 구성은，가상 출사점(Q)으로부터 출사되는 광선군이 광 투과 확산층(72)에 의해 확산되는 구성과 대부분 등가가 된다. 그래서，다음의 도 6 및 도 7에 있어서는，이해를 용이하게 하기 위해, 광선 발생기(2)의 도시를 생략하고，가상 출사점(Q)으로부터 광선군이 출사되는 모델을 이용하여 입체 화상(300)의 제시 방법을 설명한다.

(3) 입체 화상의 제시 방법

도 6은, 입체 화상(300)의 제시 방법을 설명하기 위한 모식적 평면도이다. 도 6에 있어서는, 1개의 광선 발생기(2)에 대응하는 가상 출사점(Q)이 도시된다. 도 6에 있어서는, 광선 제어자(7)의 도시가 생략된다.

가상 출사점(Q)은, 화살표의 방향으로 이동한다. 또한, 가상 출사점(Q)의 이동 방향은, 도 6의 화살표의 방향(반시계 회전)에 한정되지 않고，시계 회전이어도 된다. 예를 들어, 천판(51)의 구멍부(51h)의 상방 또는 하방의 위치(PR)에 적 색의 화소를 제시하는 경우에는, 시각(t)에서 가상 출사점(Q)으로부터 위치(PR)를 지나는 방향으로 적색의 광선(LR0)을 출사하고, 시각(t+1)에서 가상 출사점(Q)으로부터 위치(PR)를 지나는 방향으로 적색의 광선(LR1)을 출사하며, 시각(t+2)에서 가상 출사점(Q)으로부터 위치(PR)를 지나는 방향으로 적색의 광선(LR2)을 출사한다.

그것에 의해，적색의 광선(LR0，LR1, LR2)의 교점에 점 광원이 되는 적색의 화소가 제시된다. 이 경우, 관찰자(10)의 눈이 위치(IR0)에 있는 경우, 위치(IR1)에 있는 경우 및 위치(IR2)에 있는 경우에，위치(PR)에 적색의 화소가 보인다.

마찬가지로 하여, 천판(51)의 구멍부(51h)의 상방 또는 하방의 위치(PG)에 녹색의 화소를 제시하는 경우에는, 시각(t)에서 가상 출사점(Q)으로부터 위치(PG)를 지나는 방향으로 녹색의 광선(LGO)을 출사하고, 시각(t+1)에서 가상 출사점(Q)으로부터 위치(PG)를 지나는 방향으로 녹색의 광선(LG1)을 출사하며, 시각(t+2)에서 가상 출사점(Q)으로부터 위치(PG)를 지나는 방향으로 녹색의 광선(LG2)을 출사한다.

그것에 의해，녹색의 광선(LGO, LG1, LG2)의 교점에 점 광원이 되는 녹색의 화소가 제시된다. 이 경우, 관찰자(10)의 눈이 위치(IG0)에 있는 경우，위치(IG1)에 있는 경우 및 위치(IG2)에 있는 경우에，위치(PG)에 녹색의 화소가 보인다.

이와 같이 하여，각 가상 출사점(Q)에 의해 시분할로 상이한 위치로부터 입체 화상(300)의 각 위치를 지나는 방향으로 제시해야 할 색의 광선이 출사된다.

회전하는 각 가상 출사점(Q)으로부터 출사되는 광선군이 작은 각도 간격마다 제어됨으로써 천판(51)의 구멍부(51h)의 상방 및 하방의 공간이 광선이 교차한 상태인 광점군으로 충분히 조밀하게 채워진다. 그것에 의해, 원주 상의 어느 한 방향으로부터 천판(51)의 구멍부(51h)의 상방 및 하방을 관찰하더라도 위치(PR，PG)를 통과하는 적절한 광선이 눈에 입사하게 되어, 사람의 눈은 그곳에 점 광원이 있다고 인식한다. 실물체의 표면에서 반사 또는 확산한 조명광을 사람은 물체로서 인식하므로, 물체의 표면은 점 광원의 집합으로 간주할 수 있다. 즉，물체의 표면으로 하고 싶은 어느 위치(PR，PG)의 색을 회전하는 각 가상 출사점(Q)으로부터 출사되는 광선에 의해 적절히 재현함으로써, 입체 화상(300)을 제시할 수 있다.

이와 같이 하여，입체 화상(300)을 천판(51)의 구멍부(51h)의 상방 및 하방의 공간에 제시할 수 있다. 이 경우，관찰자(10)는, 원주 방향에 있어서의 상이한 위치에서 동일한 입체 화상(300)을 각각 상이한 방향으로부터 시인할 수 있다.

도 7은, 입체 화상(300)의 제시 방법을 설명하기 위한 모식적 단면도이다. 도 7에 있어서는，1개의 광선 발생기(2)를 대신하여 가상 출사점(Q)이 도시된다.

도 7에 도시하는 바와 같이，가상 출사점(Q)으로부터 출사된 광선은, 광 투과 확산층(72)에서 확산각(α)으로 수직 방향에 있어서 확산된다. 그것에 의해, 관찰자(10)는，확산각(α)의 범위 내에 있어서 수직 방향의 상이한 위치에서 가상 출사점(Q)으로부터 출사되는 같은 색의 광선을 볼 수 있다. 예를 들어, 관찰자(10)가 시선을 기준의 위치(E)로부터 상방의 위치(E')로 이동시킨 경우에서도, 입체 화상(300)의 같은 부분을 볼 수 있다. 이 경우, 수직 방향에 있어서의 관찰자(10)의 눈의 위치에 따라 관찰자(10)가 시인하는 입체 화상(300)의 위치가 이동한다. 이와 같이, 가상 출사점(Q)으로부터 출사된 광선이 광 투과 확산층(72)에서 수직 방향에 있어서 확산되기 때문에，관찰자(10)가 시선을 상하로 이동시키더라도 입체 화상(300)을 관찰할 수 있다.

각 가상 출사점(Q)으로부터 출사되는 광선군의 각 광선의 색은, 기억 장 치(4)에 기억되는 입체 형상 데이터에 의거하여 제어 장치(3)에 의해 각 가상 출사점(Q)의 회전 위치마다 및 광선의 주사 위치마다 산출된다. 여기서, 가상 출사점(Q)의 회전 위치란，중심축(Z)을 중심으로 하는 기준의 반경 방향으로부터의 가상 출사점(Q)의 회전 각도를 말한다.

구체적으로는，제어 장치(3)는, 입체 형상 데이터로서 미리 정의되는 삼차원의 입체 형상의 면과 각 광선의 교점을 구하여，광선에 부여해야 할 적절한 색을 산출한다. 제어 장치(3)는, 회전량 계측기(65)의 출력 신호에 의거하여 각 가상 출사점(Q)의 회전 위치를 판정하고, 회전 위치마다 및 광선의 주사 위치마다 산출한 광선군의 각 광선의 색에 의거하여 각 광선 발생기(2)를 제어한다. 그것에 의해，천판(51)의 구멍부(51h)의 상방 및 하방에 입체 화상(300)이 제시되도록, 각 가상 출사점(Q)으로부터 산출된 색을 각각 갖는 광선이 출사된다. 그것에 의해， 플리커가 작고 또한 시간 해상도가 높은 컬러의 입체 화상(300)을 제시할 수 있다.

이 경우，제어 장치(3)는, 입체 형상 데이터에 의거하여 각 가상 출사점(Q)으로부터 출사되어야 할 각 광선의 색을 색 데이터로서 회전 위치마다 및 광선의 주사 위치마다 미리 산출하고, 산출한 색 데이터를 기억 장치(4)에 기억시켜도 된다. 그리고，입체 화상(300)의 제시시에, 회전량 계측기(65)의 출력 신호에 동기하여 기억 장치(4)로부터 색 데이터를 읽어내고, 읽어낸 색 데이터에 의거하여 각 광선 발생기(2)를 제어해도 된다. 혹은, 제어 장치(3)는，가상 출사점(Q)의 회전 중에 회전량 계측기(65)의 출력 신호에 동기하여 입체 형상 데이터에 의거하여 각 가상 출사점(Q)으로부터 출사되어야 할 각 광선의 색을 색 데이터로서 산출하고， 산출한 색 데이터에 의거하여 각 광선 발생기(2)를 제어해도 된다.

상기와 같이 하여, 본 실시 형태에 따르는 입체 디스플레이에 의하면, 입체 화상(300)의 지향성 표시가 가능해진다.

(4) 양안 시차의 발생 원리

여기서，본 실시 형태에 따르는 입체 디스플레이에 있어서의 양안 시차의 발생 원리에 대해 설명한다.

도 8은, 본 실시 형태에 따르는 입체 디스플레이에 있어서의 양안 시차의 발생 원리를 설명하기 위한 모식적 평면도이다. 도 8에는, 서로 상이한 4개의 시점에 있어서의 가상 출사점(Q)이 도시된다. 4개의 시점에 있어서의 가상 출사점(Q)을 각각 가상 출사점(Qa，Qb, Qc, Qd)이라고 부른다.

도 8에 있어서, 관찰자(10)가 천판(51)의 구멍부(51h)의 상방 또는 하방의 점(P31)을 본 경우에는, 우안(100R)에 가상 출사점(Qa)으로부터 출사된 광선(La)이 입사하고, 좌안(100L)에 가상 출사점(Qb)으로부터 출사된 광선(Lb)이 입사한다. 또，관찰자(10)가 천판(51)의 구멍부(51h)의 상방 또는 하방의 점(P32)을 본 경우에는，우안(100R)에 가상 출사점(Qc)으로부터 출사된 광선(Lc)이 입사하며，좌안(100L)에 가상 출사점(Qd)으로부터 출사된 광선(Ld)이 입사한다.

여기서, 광선(La)의 색과 광선(Ld)의 색은 같고，광선(Lb)의 색은 광선(La)의 색과 상이하며, 광선(Lc)의 색은 광선(Ld)의 색과는 상이하다고 한다. 이 경우, 점(P31)의 색은 보는 방향에 따라 상이하다. 또，점(P32)의 색도 보는 방향에 따라 상이하다.

광선(La)에 의해 입체 화상(300)의 점(Pa)이 만들어지고，광선(Lb)에 의해 입체 화상(300)의 점(Pb)이 만들어지며, 광선(Lc)에 의해 입체 화상(300)의 점(Pc)이 만들어지고, 광선(Ld)에 의해 입체 화상(300)의 점(Pd)이 만들어진다.

도 8의 예에서는, 입체 화상(300)의 점(Pa)과 점(Pd)이 같은 위치에 있다. 즉，광선(La)과 광선(Ld)의 교점에 입체 화상(300)의 점(Pa, Pd)이 만들어진다. 따라서，점(Pa，Pd)은，가상적인 점 광원을 이룰 수 있다. 이 경우，우안(100R)으로 점(Pa, Pd)을 보는 방향과 좌안(100L)으로 점(Pa，Pd)을 보는 방향이 상이하다. 즉, 우안(100R)의 시선 방향과 좌안(100L)의 시선 방향 사이에 폭주각(輻輳角)이 있다. 또, 우안(100R) 및 좌안(100L)으로 점(P31，P32)을 보았을 때의 점(Pa~Pd)의 위치 관계가 상이하다. 즉 시차가 발생한다. 이것에 의해，광선군에 의해 형성되는 화상의 입체시가 가능해진다.

(5) 시점 추적에 의한 광선군의 보정 기능

복수의 관찰자(10)가 테이블(5)의 주위에 착석하고 있는 경우에는, 복수의 관찰자(10)의 눈은, 천판(51)의 중심축(Z)으로부터 대부분 일정한 거리로 또한 대부분 일정한 높이의 위치(기준의 위치)에 있다고 간주할 수 있다. 그래서, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이，복수의 관찰자(10)의 눈이 위치하는 원환형상의 영역을 원환형상 시역(500)으로서 설정한다.

제어 장치(3)는, 복수의 관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500)에 있다고 간주하고 각 광선 발생기(2)를 제어한다. 그것에 의해，복수의 관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500)에 있는 경우에，복수의 관찰자(10)는，같은 높이에 같은 형상의 입체 화상(300)을 시인할 수 있다.

도 7을 이용하여 설명한 바와 같이, 수직 방향에 있어서의 관찰자(10)의 눈의 위치에 따라 관찰자(10)가 시인하는 입체 화상(300)의 각 화소의 위치가 이동한다. 그로 인해，관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500)으로부터 벗어난 위치에 있는 경우에는，입체 화상(300)이 변형되어 보인다.

그래서, 본 실시 형태에 따르는 입체 디스플레이에서는, 카메라(8)를 이용한 시점 추적에 의해 검출되는 각 관찰자(10)의 눈의 위치에 의거하여 각 가상 출사점(Q2)으로부터 광 투과 확산층(72)에 조사되는 광선군이 보정된다.

도 9는, 관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500)으로부터 벗어난 위치에 있는 경우의 광선군의 보정을 설명하기 위한 도이다.

도 9에 있어서, 원환형상 시역(500)은, 천판(51)의 중심축(Z)으로부터 수평 방향에 있어서 거리(dl)로 또한 테이블(5)의 천판(51)으로부터 높이(H1)의 위치에 있다. 여기에서는，입체 화상(300)의 하나의 화소(PIX)를 천판(51)의 구멍부(51h)의 상방 또는 하방의 표준 위치(PS)에 제시하는 방법에 대해 설명한다.

관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500) 상의 위치(I1)에 있는 경우에는, 입체 화상(300)의 화소(PIX)의 색을 갖는 광선(L31)이 가상 출사점(Q)으로부터 광 투과 확산층(72)의 위치(P1)에 조사된다. 위치(P1)에 조사된 광선(L31)은, 광 투과 확산층(72)에서 수직 방향에 있어서 확산되고, 확산된 1개의 광선이 표준 위치(PS)를 통과하여 위치(I1)에 있는 관찰자(10)의 눈에 입사한다. 그것에 의해, 위치(I1)에 눈이 있는 관찰자(10)는，표준 위치(PS)에 화소(PIX)를 시인할 수 있다.

관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500)보다 상방의 높이(H2)의 위치(I2)에 있는 경우에는，입체 화상(300)의 화소(PIX)의 색을 갖는 광선(L32)이 가상 출사점(Q)으로부터 광 투과 확산층(72)의 위치(P2)에 조사된다. 위치(P2)에 조사된 광선(L32)은，광 투과 확산층(72)에서 수직 방향에 있어서 확산되고, 확산된 1개의 광선이 표준 위치(PS)를 통과하여 위치(I2)에 있는 관찰자(10)의 눈에 입사한다. 그것에 의해, 위치(I2)에 눈이 있는 관찰자(10)는, 표준 위치(PS)에 화소(PIX)를 시인할 수 있다.

관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500)과 같은 높이로 수평 방향에 있어서 중심축(Z)으로부터 거리(d2)의 위치(I3)에 있는 경우에는, 입체 화상(300)의 화소(PIX)의 색을 갖는 광선(L33)이 가상 출사점(Q)으로부터 광 투과 확산층(72)의 위치(P3)에 조사된다. 위치(P3)에 조사된 광선(L33)은, 광 투과 확산층(72)에서 수직 방향에 있어서 확산되고, 확산된 1개의 광선이 표준 위치(PS)를 통과하여 위치(I3)에 있는 관찰자(10)의 눈에 입사한다. 그것에 의해，위치(I3)에 눈이 있는 관찰자(10)는，표준 위치(PS)에 화소(PIX)를 시인할 수 있다.

구체적으로는，제어 장치(3)는，카메라(8)로부터 부여되는 화상 데이터에 의거하여 관찰자(10)의 눈의 위치의 좌표를 산출한다. 관찰자(10)의 눈의 위치가 원환형상 시역(500) 상에 있는 경우에는，제어 장치(3)는，눈의 위치와 표준 위치(PS)를 지나는 직선이 광 투과 확산층(72)과 교차하는 위치(P1)에 화소(PIX)의 색을 갖는 광선(L31)이 조사되도록 광선 발생기(2)를 제어한다.

관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500)으로부터 벗어난 위치에 있는 경우에는, 제어 장치(3)는, 눈의 위치와 표준 위치(PS)를 지나는 직선이 광 투과 확산층(72)과 교차하는 위치에 화소(PIX)의 색을 갖는 광선이 조사되도록 광선 발생기(2)를 제어한다.

이와 같이 하여, 제어 장치(3)는，관찰자(10)의 눈의 위치에 따라 표준 위치(PS)에 화소(PIX)를 제시하기 위한 광선의 방향을 보정한다. 환언하면，제어 장치(3)는，관찰자(10)의 눈의 위치에 따라 화소(PIX)의 색을 갖는 광선이 관찰자(10)의 눈에 입사하도록, 가상 출사점(Q)으로부터 출사되는 광선군의 각 광선의 색을 보정한다. 그 결과，관찰자(10)는, 눈의 위치에 관계없이 동일한 형상을 갖는 입체 화상(300)을 시인할 수 있다.

또한，관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500)과 표준 위치(PS)를 통과하는 직선 상에 있는 경우에는，관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500)으로부터 벗어난 위치(14)에 있어도, 관찰자(10)의 눈이 원환형상 시역(500) 상에 있는 경우와 마찬가지로, 입체 화상(300)의 화소(PIX)의 색을 갖는 광선(L31)이 가상 출사점(Q)으로부터 광 투과 확산층(72)의 위치(P1)에 조사된다. 그것에 의해, 관찰자(10)는, 표준 위치(PS)에 화소(PIX)를 시인할 수 있다.

이와 같이, 관찰자(10)의 눈의 위치에 따라 가상 출사점(Q)으로부터 출사되는 광선군을 보정함으로써 관찰자(10)의 눈의 위치에 관계없이 입체 화상(300)이 변형되지 않고 제시된다.

본 실시 형태에 있어서는，카메라(8)로부터 부여되는 화상 데이터에 의거하여 관찰자(10)의 눈의 위치의 좌표가 산출되는데, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 레이더 또는 소나 등의 물체 탐지 기구가 입체 디스플레이에 설치되고，물체 탐지 기구로부터 부여되는 데이터에 의거하여 관찰자(10)의 눈의 위치의 좌표가 산출되어도 된다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 관찰자(10)에 각각 대응하여 복수의 카메라(8)가 설치되는데, 이것에 한정되지 않는다. 1개 또는 복수의 관찰자(10)에 대응하지 않도록 1개 또는 복수의 카메라(8)가 설치되어도 된다. 예를 들어, 1개 또는 복수의 관찰자(10)의 얼굴을 촬상하도록 1개의 카메라(8)가 설치되어도 된다.

(6) 변형예

도 10은, 제1 변형예에 따르는 입체 디스플레이의 구성을 도시하는 모식도이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 제1 변형예에 있어서의 광 반사층(71)은 곡면형상의 반사면을 갖는 미러이다. 광 투과 확산층(72)은，곡면형상의 입출사면을 갖는 시트이다.

광 반사층(71)의 반사면 및 광 투과 확산층(72)의 입출사면은 볼록형상의 곡면이어도 되고，오목형상의 곡면이어도 된다. 이 경우，반사면 및 입출사면의 곡률을 조정함으로써, 광선 제어자(7)에 의해 반사되는 광선의 방향을 적절히 조정할 수 있다.

예를 들어, 광선 발생기(2)가 주사형 프로젝터인 경우, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 미러가 수평 방향에 일정한 폭으로, 왕복 운동함으로써，광선이 수평 및 수직 방향으로 주사된다. 여기서，MEMS 미러의 왕복 운동의 왕복 폭이 작은 경우, MEMS 미러의 운동의 제어를 용이하게 행할 수 있는 반면, 광선 발생기(2)의 수평 및 수직 방향의 화각(畵角)이 작아진다.

이러한 경우에서도, 반사면 및 입출사면을 볼록형상으로 함으로써，광선 제어자(7)에 의해 반사되는 광선의 수평 및 수직 방향의 각도 간격을 크게 할 수 있다. 이것에 의해，MEMS 미러의 왕복 운동의 왕복 폭을 크게 하지 않고，작은 투사 각도로 큰 입체 화상(300)을 제시할 수 있다.

또, MEMS 미러를 왕복 운동시키는 경우에 있어서, 운동 방향의 전환시에는, 관성 제어를 위해 회전 속도를 저하시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 광선 발생기(2)로부터 출사되는 광선 중，왕복 운동 방향이 변화하는 영역(화각의 외측의 영역)에 있어서의 광선의 각도 간격은 작아지고, 화각의 중앙 방향의 영역에 있어서의 광선의 각도 간격은 커진다. 이러한 경우에서도, 반사면 및 입출사면의 곡률이 국소적으로 변화하도록 구성함으로써，광선 제어자(7)에 의해 반사되는 광선의 각도 간격을 균일하게 할 수 있다.

또, 광선 발생기(2)에 화각을 고정하기 위한 렌즈가 설치되어 있는 경우에서도, 반사면 및 입출사면이 곡률을 갖는 광선 제어자(7)를 이용함으로써, 광선 제어자(7)에 의해 반사되는 광선의 방향을 변경할 수 있다.

도 11은, 제2 변형예에 따르는 입체 디스플레이의 구성을 도시하는 모식도이다. 본 예에서는, 광선 제어자(7)는，제1 방향(X)이 수직 방향으로부터 소정의 각도만큼 경사지도록 배치되어 있다. 광선 제어자(7)는，광 투과 확산층(72)의 입출사면이 대각선 상방을 향하도록 경사져 있다. 이 경우, 광선 제어자(7)는, 보다 상방의 공간에 광선군을 출사할 수 있다.

도 12는, 제3 변형예에 따르는 입체 디스플레이의 구성을 도시하는 모식도이다. 본 예에서는，광선 발생기(2)는，중심축(Z)에 관하여 광선 제어자(7)와 반대측에 배치되어 있다. 이 경우，화각이 작은 주사형 프로젝터임에도 불구하고，큰 입체 화상(300)을 제시할 수 있다. 또, 광선의 주사 범위를 크게 할 필요가 없으므로, 광선 발생기(2)의 제어를 용이하게 할 수 있다.

도 13은，제4 변형예에 따르는 입체 디스플레이의 구성을 도시하는 모식도이다. 본 예에서는, 광선 제어자(7)와 이것에 대응하는 광선 발생기(2) 사이의 광로 상에 미러(73)가 배치되어 있다. 이 경우，광선 발생기(2)로부터 출사된 광선은, 미러(73)에 의해 반사되어 광선 제어자(7)의 광 투과 확산층(72)의 입출사면에 입사한다. 또, 광로 상에는, 2개 이상의 미러(73)가 배치되어도 된다.

이 구성에 의하면, 도 12의 광선 발생기(2)의 배치보다 더 광선의 광로를 길게 할 수 있다. 그로 인해，화각이 보다 작은 주사형 프로젝터를 이용하여 큰 입체 화상(300)을 제시할 수 있다. 또, 광선의 주사 범위를 보다 작게 할 수 있으므로, 광선 발생기(2)의 제어를 용이하게 할 수 있다. 또한, 광선 발생기(2)의 배치의 자유도를 증가시킬 수 있다.

도 14는，제5 변형예에 따르는 입체 디스플레이의 구성을 도시하는 모식도이다. 이 제5 변형예에 따르는 입체 디스플레이에 있어서는，중심축(Z) 상에 광선 발생기(2)가 배치되고，광선 발생기(2)의 상방에 미러(73)가 배치된다. 광선 발생기(2)로부터 출사된 광선은, 미러(73)에 의해 반사되어 광선 제어자(7)의 광 투과 확산층(72)의 입출사면에 입사한다.

제5 변형예에 있어서는，광선 제어자(7)와 미러(73)가 회전 모듈(6)에 의해 회전되고，광선 발생기(2)는 회전 모듈(6)에 의해 회전되지 않는다. 이 구성에 의하면, 1쌍의 광선 발생기(2), 광선 제어자(7) 및 미러(73)에 의해 입체 화상(300)을 제시할 수 있다.

또，제5 변형예에 있어서는, 광선 발생기(2)의 상방에 미러(73)가 배치되고，광선 발생기(2)는 상방으로 광선을 출사하는데, 이것에 한정되지 않는다. 광선 발생기(2)의 하방에 미러(73)가 배치되고，광선 발생기(2)는 하방으로 광선을 출사해도 된다.

(7) 효과

본 실시 형태에 있어서는, 광선 제어자(7)의 광 투과 확산층(72)과 광 반사층(71)이 서로 적층되므로，광 투과 확산층(72)과 광 반사층(71) 사이에 광의 경로가 존재하지 않는다. 그로 인해, 광선 발생기(2)가 출사해야 할 광선군의 산출에 있어서, 광 투과 확산층(72)과 광 반사층(71)의 위치 관계를 변동 파라미터로부터 제외할 수 있다. 그것에 의해, 광선군의 산출 처리가 단순화된다. 또，광 투과 확산층(72)과 광 반사층(71)을 적층함으로써，광선 제어자(7)를 용이하게 제조할 수 있다. 또한，광 투과 확산층(72)과 광 반사층(71)의 위치 관계의 조정이 불필요해진다. 이들의 결과，정확한 입체 화상(300)을 보다 용이하게 표시할 수 있다.

(8) 청구항의 각 구성 요소와 실시 형태의 각 부의 대응 관계

이하，청구항의 각 구성 요소와 실시 형태의 각 부의 대응의 예에 대해 설명하는데, 본 발명은 하기의 예에 한정되지 않는다.

상기 실시 형태에서는，입체 화상(300)이 입체 화상의 예이고, 광선 발생 기(2)가 광선 발생기의 예이며，광 투과 확산층(72)이 광 투과 확산층의 예이고, 광 반사층(71)이 광 반사층의 예이다. 광선 제어자(7)가 광선 제어자의 예이고，회전 모듈(6)이 회전 기구의 예이며，제어 장치(3)가 제어부의 예이고, 미러(73)가 미러의 예이며，카메라(8)가 검출부의 예이다.

청구항의 각 구성 요소로서, 청구항에 기재되어 있는 구성 또는 기능을 갖는 다른 여러 가지의 요소를 이용할 수도 있다.

본 발명은，입체 화상을 표시하는 여러 가지의 입체 디스플레이에 유효하게 이용할 수 있다.

Claims

입체 형상 데이터에 의거하여 입체 화상을 제시하기 위한 입체 디스플레이로서,
복수의 광선으로 이루어지는 광선군을 출사하는 광선 발생기와,
서로 적층된 광 투과 확산층과 광 반사층을 포함하는 광선 제어자와,
상기 광선 제어자를 회전 중심축의 둘레로 회전시키는 회전 기구와,
상기 광선 발생기를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 광선 제어자는, 상기 광 투과 확산층이 상기 회전 중심축과 상기 광 반사층 사이에 위치하도록 배치되며,
상기 광선 발생기는, 상기 회전 기구에 의해 회전되는 상기 광선 제어자의 상기 광 투과 확산층을 향해 광선군을 출사하도록 설치되고,
상기 광 투과 확산층은, 입사하는 광선군을 수직 방향에 있어서 확산시켜 투과시키도록 형성되며,
상기 광 반사층은, 상기 광 투과 확산층을 투과한 광선군을 반사하도록 형성되고,
상기 제어부는, 상기 입체 형상 데이터에 의거하여, 상기 광 반사층에 의해 반사되어 상기 광 투과 확산층을 투과한 광선군에 의해 입체 화상이 제시되도록 상기 광선 발생기를 제어하는, 입체 디스플레이.
청구항 1에 있어서,
상기 회전 기구는 상기 광선 제어자와 더불어 상기 광선 발생기를 상기 회전 중심축의 둘레로 회전시키는, 입체 디스플레이.
청구항 2에 있어서,
상기 광선 제어자는 복수 설치되고,
상기 광선 발생기는, 상기 복수의 광선 제어자에 각각 대응하여 복수 설치되며,
상기 복수의 광선 발생기는, 각각 대응하는 광선 제어자를 향해 광선군을 출사하도록 설치되는, 입체 디스플레이.
청구항 3에 있어서,
상기 복수의 광선 제어자 및 상기 복수의 광선 발생기는, 상기 회전 중심축을 중심으로 등각도 간격으로 배치되는, 입체 디스플레이.
청구항 1에 있어서,
상기 광선 발생기는, 상기 회전 중심축의 방향으로 광선군을 출사하도록 배치되고,
상기 광선 발생기에 의해 출사된 광선군을 상기 광선 제어자를 향해 반사하는 미러가 더 설치되며,
상기 회전 기구는, 상기 미러를 상기 광선 제어자와 더불어 상기 회전 중심축의 둘레로 회전시키는, 입체 디스플레이.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
관찰자의 눈의 위치를 검출하는 검출부를 더 구비하고,
상기 제어부는, 상기 검출부에 의해 검출된 눈의 위치에 의거하여, 상기 광선 발생기를 제어하는, 입체 디스플레이.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 광선 발생기에 의해 상기 광선 제어자에 출사되는 광선의 색을 상기 광선 제어자의 회전 위치마다 제어하는, 입체 디스플레이.