KR20220110185A - 화상표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 관한 화상표시장치는, 복수의 투사부(10)와, 스크린(20)과, 화상생성부(30)를 구비한다. 상기 복수의 투사부(10)는, 각각이 투사축(11)을 기준으로 하여 화상 데이터에 따른 화상광을 투사하고, 상기 투사축(11)이 제1면(12)을 따라 서로 다른 방향을 향하게 배치된다. 상기 스크린(20)은, 상기 제1면(12)과 제1 앙각(φi)으로 교차하게 배치되며, 상기 제1면(12)을 따라 투사된 화상광을 상기 제1 앙각(φi)과는 다른 제2 앙각(φo)으로 확산해서 출사한다. 상기 화상생성부(30)는, 상기 제1면(12)에 있어서의 상기 투사축(11)의 방향에 기초하여 상기 제2 앙각(φo)에서 상기 스크린(20)을 관찰하는 시점(1)에 따른 복수의 시점화상을 표시하기 위한 상기 화상 데이터를 생성한다.

Description

화상표시장치

본 기술은, 입체표시 등에 적용가능한 화상표시장치에 관한 것이다.

비특허문헌 1에는, 복수의 프로젝터를 사용해서 스크린에 입체상을 표시하는 입체표시장치에 대해서 기재되어 있다. 이 입체표시장치에서는, 이방성 확산판의 이면에 미러가 붙여진 스크린을 중심으로 해서 복수의 프로젝터가 수평방향을 따라 원호형상으로 배치된다. 각 프로젝터의 투사광은, 이방성 확산판에 의해, 수평방향의 각도변화를 유지한 채 수직한 스트라이프 화상으로 변환된다. 이 스트라이프 화상에 의해, 수평방향의 관찰 각도에 따라서 변화되는 표시 대상의 화상이 형성된다. 이에 의해, 표시 대상을 입체적으로 표시하는 것이 가능해진다 (비특허문헌 1에 1페이지-2페이지, Fig.1 및 Fig.2 등).

비특허문헌 1:"Interpolating vertical parallax for an autostereoscopic three-dimensional projector array" Andrew Jones, Koki Nagano, Jing Liu, Jay Busch, Xueming Yu, Mark Bolas, and Paul Debevec, Journal of Electronic Imaging, Jan-Feb 2014, Vol23(1), 0110051-12

이렇게, 사용자의 시점에 따른 화상을 표시함으로써 입체표시 등이 가능해진다. 한편, 프로젝터의 수나 위치 등에 따라서는, 장치 사이즈가 증대할 가능성이 있다. 이 때문에, 사용자의 시점에 따른 화상을 적정하게 표시하는 동시에 장치의 소형화를 도모하는 기술이 요구되고 있다.

이상과 같은 사정을 고려하여, 본 기술의 목적은, 사용자의 시점에 따른 화상을 적정하게 표시하는 동시에 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능한 화상표시장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 기술의 일 형태에 관한 화상표시장치는, 복수의 투사부와, 스크린과, 화상생성부를 구비한다.

상기 복수의 투사부는, 각각이 투사축을 기준으로 하여 화상 데이터에 따른 화상광을 투사하고, 상기 투사축이 제1면을 따라 서로 다른 방향을 향하게 배치된다.

상기 스크린은, 상기 제1면과 제1 앙각으로 교차하게 배치되며, 상기 제1면을 따라 투사된 화상광을 상기 제1 앙각과는 다른 제2 앙각으로 확산해서 출사한다.

상기 화상생성부는, 상기 제1면에 있어서의 상기 투사축의 방향에 기초하여 상기 제2 앙각으로 상기 스크린을 관찰하는 시점에 따른 복수의 시점화상을 표시하기 위한 상기 화상 데이터를 생성한다.

이 화상표시장치에서는, 제1면을 따른 서로 다른 방향으로 투사축이 향하도록 복수의 투사부가 배치된다. 또한, 제1면에 대하여 제1 앙각으로 교차하는 스크린이 설치된다. 각 투사부에서 제1면을 따라 투사된 화상광은 제1 앙각과는 다른 제2 앙각으로 확산되어 출사된다. 이에 의해, 예를 들면 투사부와 스크린과의 배치의 자유도가 향상된다. 또한 화상광의 화상 데이터는, 제2 앙각에서 스크린을 관찰하는 시점에 따른 시점화상을 표시하기 위한 데이터이며, 제1면에서의 투사축의 방향에 기초하여 생성된다. 이에 의해, 예를 들면 시점화상이 표시되는 방향을 정확하게 산출가능하다. 이 결과, 사용자의 시점에 따른 화상을 적정하게 표시하는 동시에 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다.

상기 화상생성부는, 상기 제1면에 있어서의 상기 투사축의 방향으로 상정되는 시점에 따른 상기 복수의 시점화상을 생성하고, 상기 복수의 시점화상에 기초하여 상기 화상 데이터를 생성해도 된다.

상기 화상생성부는, 상기 복수의 시점화상의 각각을 부분 화상으로 분할하고, 상기 복수의 투사부마다에 대응하는 상기 부분 화상이 합성된 복수의 합성 화상을 상기 화상 데이터로서 생성해도 된다.

상기 복수의 시점화상은, 기준축을 중심으로 하는 서로 다른 관찰 방향에서 표시 대상을 본 화상이어도 된다. 이 경우, 상기 화상생성부는, 상기 투사축의 방향에 기초하여 상기 복수의 시점화상의 상기 관찰 방향을 설정해도 된다.

상기 화상생성부는, 상기 스크린과 상기 제2 앙각으로 교차하는 제2면에 대하여 직교하게 상기 기준축을 설정해도 된다.

상기 복수의 투사부는, 상기 투사축이 상기 제1면내에서 방사상으로 배열하게 배치되어도 된다. 이 경우, 상기 화상생성부는, 상기 제1면에 있어서의 상기 투사축의 각도간격을, 상기 복수의 시점화상의 상기 관찰 방향의 각도간격으로서 설정해도 된다.

상기 복수의 투사부는, 상기 투사축의 각도간격이 일정하게 되도록 배치되어도 된다.

상기 스크린은, 상기 제1 및 상기 제2 앙각을 규정하는 제3면을 따라 제1 확산각으로 상기 화상광을 확산하고, 상기 제3면과 직교하는 제4면을 따라 상기 제1 확산각보다도 작은 제2 확산각으로 상기 화상광을 확산해도 된다.

상기 스크린은, 상기 제4면에 따른 상기 화상광의 확산 분포가, 탑 햇(top hat)형의 분포가 되게 구성되어도 된다.

상기 스크린은, 회절광학소자 또는 프레넬 렌즈 소자 중 어느 일방을 포함해도 된다.

상기 스크린은, 투과형 스크린 또는 반사형 스크린이어도 된다.

상기 스크린은, 광투과성이 있는 투명 스크린이어도 된다.

상기 스크린은, 연직방향 또는 수평방향 중 어느 일방을 따라 배치되어도 된다.

상기 스크린은, 연직방향을 따라 배치되어도 된다.

상기 제2 앙각은, 수평방향을 나타내는 각도로 설정되어도 된다.

상기 복수의 투사부의 각각은, 상기 제1 및 상기 제2 앙각을 규정하는 제3면을 따라, 상기 투사축을 중심으로 하는 소정의 화각으로 상기 화상광을 투사해도 된다.

상기 스크린은, 상기 소정의 화각으로 투사된 상기 화상광을 상기 제2 앙각으로 확산해서 출사하게 구성되어도 된다.

상기 스크린은, 간섭호가 기록된 회절광학소자를 포함하고, 상기 회절광학소자의 표면에 있어서의 상기 간섭호의 피치가 균일하고, 상기 회절광학소자의 표면과 상기 간섭호가 이루는 각도가 상기 화상광에 대하여 브래그 조건을 만족시키도록 상기 회절광학소자내에서 연속적 혹은 단계적으로 변화되게 구성되어도 된다.

상기 복수의 투사부는, 상기 스크린에 표시되는 상기 복수의 시점화상이 시인가능한 각도범위의 외측에 배치되어도 된다.

상기 화상표시장치는, 상기 복수의 투사부로부터 투사된 상기 화상광을 평행화해서 상기 제1 앙각으로 상기 스크린에 입사시키는 광학소자를 구비해도 된다.

상기 광학소자는, 자유 곡면 미러를 포함해도 된다.

본 발명에 의하면, 사용자의 시점에 따른 화상을 적정하게 표시하는 동시에 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능한 화상표시장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 기술의 제1 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2는 스크린에 대한 프로젝터의 배치예를 나타내는 모식도이다.
도 3은 투과형 홀로그램의 확산 특성의 일 예를 나타내는 모식적인 그래프이다.
도 4는 시점화상을 표시하는 방법에 대해서 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 스크린에 대한 화상광의 입사각도 및 출사각도에 대해서 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 스크린에서 회절되는 화상광의 광로의 일 예를 제시하는 모식도이다.
도 7은 시점화상을 표시하는 화상광의 광로의 일 예를 제시하는 모식도이다.
도 8은 시점화상에 대해서 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는 시점화상의 일 예를 제시하는 모식도이다.
도 10은 도면에 나타내는 시점화상을 표시하기 위한 화상 데이터의 일 예를 제시하는 모식도이다.
도 11은 시점화상과 수평확산각과의 관계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는 투과형 홀로그램의 수평방향의 확산 특성의 일 예를 제시하는 모식적인 그래프이다.
도 13은 프로젝터의 광원 파장특성의 일 예를 제시하는 모식적인 그래프이다.
도 14는 투사축의 각도간격을 좁게 설정했을 경우의 표시예를 나타내는 모식도이다.
도 15는 투사축의 각도간격을 널리 설정했을 경우의 표시예를 나타내는 모식도이다.
도 16은 비교예로서 드는 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 17은 제2 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 18은 제3 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 19는 제4 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 20은 제5 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 21은 화상표시장치의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 22는 제6 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 23은 제7 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.

이하, 본 기술에 관한 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

<제1 실시 형태>

[화상표시장치의 구성]

도 1은, 본 기술의 제1 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다. 화상표시장치(100)은, 복수의 프로젝터(10)와, 스크린(20)과, 화상생성부(30)를 가진다. 화상표시장치(100)는, 스크린(20)을 관찰하는 사용자의 시점(1)에 따른 화상을 스크린(20)에 표시하는 장치다. 예를 들면, 스크린(20)에 표시되는 화상은, 스크린(20)에 대한 시점(1)의 위치, 즉 사용자가 스크린(20)을 보는 각도에 의해 변화된다.

따라서, 화상표시장치(100)의 스크린(20)에는, 사용자의 시점(1)에 따라 복수의 화상이 표시되게 된다. 이에 의해, 표시 대상의 입체표시 등이 가능해진다. 이하에서는, 사용자의 시점(1)에 따라 표시되는 화상을 시점화상이라고 기재한다. 또한, 시점화상에는, 정지화상 및 동영상(영상)이 포함된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는, 연직방향을 따라 평판상의 스크린(20)이 배치되고, 스크린(20)의 대각선 아래쪽에 복수의 프로젝터(10)가 배치된다. 또한 화상생성부(30)에 의해, 복수의 시점화상을 표시하기 위한 화상 데이터가 생성된다. 이 화상 데이터에 기초하여 각 프로젝터(10)로부터 스크린(20)에 대하여 화상광이 투사되어, 복수의 시점화상이 표시된다.

이하에서는, 스크린(20)과 평행하고 서로 직교하는 방향을 X 방향 및 Z 방향이라고 기재한다. 이 중, Z 방향이 연직 방향에 상당한다. 또한, X 방향 및 Z 방향에 직교하는 방향을 Y 방향이라고 기재한다. 따라서 XY평면의 면내 방향은, 연직방향(Z 방향)과 직교하는 수평방향이 된다.

도 2는, 스크린(20)에 대한 프로젝터(10)의 배치예를 나타내는 모식도이다. 도 2의 A 및 도 2의 B에는, 화상표시장치(100)를 X 방향을 따라 본 측면도 및 화상표시장치(100)를 Z 방향을 따라 본 상면도가 각각 모식적으로 도시되고 있다.

복수의 프로젝터(10)는, 각각이 투사축(11)을 기준으로 하여 화상 데이터에 따른 화상광(2)을 투사한다. 여기서 투사축(11)이란, 화상광(2)을 투사할 때의 기준이 되는 축이며, 전형적으로는 프로젝터(10)의 화각 중심이 되는 축(화각중심선)이다. 즉, 투사축(11)은, 프로젝터(10)가 투사하는 화상의 중심이 되는 화소를 표시하는 화상광(2)의 광로라고도 말할 수 있다. 이밖에, 프로젝터(10)에 탑재된 투사 렌즈 등의 투사 광학계의 광축을, 투사축(11)으로 간주하는 것도 가능하다. 화상 데이터는, 화상광(2)이 구성하는 화상의 각 화소의 휘도나 색을 지정하는 데이터다. 본 실시형태에서는, 복수의 프로젝터(10)는, 복수의 투사부에 상당한다.

또한, 복수의 프로젝터(10)는, 투사축(11)이 투사 기준면(12)을 따라 서로 다른 방향을 향하게 배치된다. 투사 기준면(12)은, 각 프로젝터(10)을 배치하기 위한 기준이 되는 평면이다. 이렇게 각 투사축(11)을 투사 기준면(12)을 따른 다른 방향으로 향하게 함으로써, 스크린(20)을 관찰하는 방향마다에 다른 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 도 2의 A 및 도 2의 B에는, 투사 기준면(12)이 거친 점선의 에리어로서 모식적으로 도시되고 있다. 여전히 도 2의 A에서는, 투사 기준면(12)에 대한 각 프로젝터(10)의 배치 관계를 나타내기 위해서, 투사 기준면(12) 및 각 프로젝터(10) 등의 배치를 어긋나게 해서 도시하고 있다. 실제로는, 투사 기준면(12)은, X 방향을 따른 평면으로서 설정된다. 본 실시형태에서는, 투사 기준면(12)은, 제1면에 상당한다.

도 2의 B에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는, 복수의 프로젝터(10)는, 투사축(11)이 투사 기준면(12) 내에서 방사상으로 배열하도록 배치된다. 각투사축(11)은, 예를 들면 투사 기준면(12)상의 소정의 포인트(기준점(O))을 통과하게 방사상으로 배치된다. 이에 의해, 기준점(O)을 중심으로 하는 여러 가지 방향에 대하여 시점화상을 표시하는 것이 가능해진다.

본 실시형태에서는, 투사 기준면(12)과 스크린(20)이 교차하는 교차 선상에 기준점(O)이 설치된다. 이 기준점(O)을 중심으로 하고, 투사축(11)이 방사상으로 배열하게, 기준점(O)로부터 일정한 거리만큼 벗어난 위치에 각 프로젝터(10)가 배치된다. 즉, 복수의 프로젝터(10)는, 투사 기준면(12)에 있어서 스크린(20)상의 기준점(O)을 중심으로 하는 원호형상으로 배치된다고도 말할 수 있다. 이에 의해 각 프로젝터(10)로부터의 투사 거리가 동등해져, 시점화상을 정밀도 높게 표시하는 것이 가능해진다.

또한, 복수의 프로젝터(10)는, 투사축(11)의 각도간격이 일정하게 되도록 배치된다. 여기서 투사축(11)의 각도간격이란, 투사 기준면(12)에 있어서 서로 인접하는 투사축(11)이 이루는 각도이다. 따라서, 투사 기준면(12)에는, 서로 동일한 각도간격으로 투사축(11)이 방사상으로 배열된다. 이렇게, 투사축(11)의 각도간격을 일정하게 함으로써, 예를 들면 일정한 각도로 변화되는 시점화상 등을 표시하는 것이 가능해지고, 자연스러운 입체표시 등을 실현하는 것이 가능해진다.

도 1 및 도 2에는, 각 투사축(11)이 방사상으로 배열하도록 배치된 3대의 프로젝터(10)가 모식적으로 도시되고 있다. 화상표시장치(100)에 탑재되는 프로젝터(10)의 수는 한정되지 않고, 예를 들면 2대의 프로젝터(10)를 사용할 경우나, 4대 이상의 프로젝터(10)를 사용할 경우에도 본 기술은 적용가능하다. 또 각 프로젝터(10)의 배치 파라미터(투사축(11)의 각도간격, 기준점(O)의 위치, 기준점(O)로부터의 거리 등)은 한정되지 않고, 각 배치 파라미터는, 예를 들면 원하는 정밀도로 시점화상이 표시 가능해지도록 적당히 설정되어도 된다.

또한, 화상표시장치(100)에서는, 1개의 시점화상을 표시하기 위해서, 복수의 프로젝터(10)로부터 투사되는 화상(화상광(2))이 사용된다. 따라서, 1개의 프로젝터(10)가 1개의 시점화상을 투사하는 것은 아니고, 또한 각 프로젝터(10)에 입력되는 화상 데이터가, 1개의 시점화상을 표시하는 데이터가 되는 것은 아니다. 이 점에 대해서는, 도 4 등을 참조해서 뒤에 자세하게 설명한다.

프로젝터(10)로서는, 레이저 광원을 사용한 레이저 프로젝터 등이 사용된다. 예를 들면, RGB또는 단색의 레이저광을 스캔해서 화상을 투사하는 스캔형의 레이저 프로젝터나, 액정 라이트 밸브 등을 사용한 투영형의 레이저 프로젝터가 사용된다. 본 실시형태에서는 화상광(2)을 회절해서 그 광로를 제어하는 스크린(20)(HOE)이 사용된다. 레이저 광원을 사용함으로써, 파장폭이 좁은 색광을 사용해서 시점화상(40)을 표시하는 것이 가능해지고, 스크린(20)에 있어서의 회절효율이 향상하고, 시점화상(40)의 표시 휘도를 높이는 것이 가능해진다. 또한 화상광(2)의 회절에 따른 색분산에 의한 화상의 흐림이나 색 어긋남 등을 회피하는 것이 가능해진다.

도 1로 되돌아가서, 스크린(20)은, 복수의 프로젝터(10)로부터 투사된 화상광(2)을 확산해서 복수의 시점화상을 표시한다. 본 실시형태에서는, 스크린(20)은, 광투과성이 있는 투명 스크린으로서 구성된다. 예를 들면, 스크린(20)의 배경으로부터 출사된 배경광(3)은, 스크린(20)을 투과하여, 사용자의 시점(1)에 도달한다. 이에 의해, 배경에 중첩되게 시점화상을 표시하는 것이 가능해지고, 예를 들면 실제의 공간에 표시 대상이 존재하고 있는 것 같은 입체표시 등을 실현하는 것이 가능해진다. 또한, 스크린(20)은, 투사된 화상광을 투과해서 화상을 표시하는 투과형 스크린이다. 따라서, 사용자는 프로젝터(10)가 화상광(2)을 투사하는 쪽과 반대측으로부터, 시점화상을 관찰하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 평판형상의 스크린(20)이 연직방향(XZ면)을 따라 배치된다. 이 스크린(20)에 대하여, 입사 앙각(φi)으로 교차하게 투사 기준면(12)이 설정된다. 스크린(20)에 대한 앙각은, 예를 들면 스크린(20)과 직교하는 연직면 (YZ면)에 있어서 스크린(20)의 법선(21)과 대상이 되는 면 (혹은 선)이 이루는 각도이다. 도 1에는, 입사 앙각(φi)로서, 스크린(20)의 법선(21)과 투사 기준면(12)과의 각도가 모식적으로 도시되어 있다. 예를 들면, 상기한 각 프로젝터(10)의 투사축(11)의 스크린(20)에 대한 앙각은, 각 투사축(11)을 YZ면에 투영한 축이 YZ면에 있어서의 스크린(20)의 법선과 이루는 각도가 된다.

이렇게, 스크린(20)은, 투사 기준면(12)과 입사 앙각(φi)으로 교차하게 배치된다. 따라서, 각 프로젝터(10)로부터 투사 기준면(12)상의 광로에서 투사되는 화상광(2)의 스크린(20)에 대한 앙각은, 모두 입사 앙각(φi)이 된다. 한편, 스크린(20)에 대한 앙각으로서, 예를 들면 스크린(20) 자신과 대상이 되는 면 (혹은 선)이 이루는 각도가 사용되어도 된다. 또한, 입사 앙각(φi)은, 각 프로젝터(10)의 스크린(20)에 대한 투사각도라고도 말할 수 있다. 본 실시형태에서는, 입사 앙각(φi)은, 제1 앙각에 상당한다.

스크린(20)은, 투사 기준면(12)을 따라 투사된 화상광(2)을 입사 앙각(φi)과 다른 출사 앙각(φo)에서 확산하여 출사하도록 구성된다. 후술하는 바와 같이, 스크린(20)에 입사한 화상광은, 소정의 확산각으로 확산된다. 출사 앙각은, 예를 들면 확산된 화상광(2)의 강도가 피크가 되는 출사 방향(피크 방향)과 스크린(20)의 법선(21)이 이루는 앙각이다. 따라서, 투사 기준면(12)을 따라 스크린(20)에 입사한 화상광(2)은, 스크린(20)에 대한 앙각이 변화되도록 확산하여 출사된다. 이렇게, 스크린(20)은, 화상광(2)의 출사 방향(피크 방향)이 투사축(11)의 방향과는 다른 임의의 방향으로 향하게, 화상광(2)의 광로를 제어하는 것이 가능하다. 이에 의해, 시점화상이 표시되는 앙각을 자유롭게 설정하는 것이 가능해진다.

본 실시형태에서는, 출사 앙각(φo)은, 수평방향을 나타내는 각도로 설정된다. 즉, 출사 앙각(φo)=0 로 설정되고, 확산된 화상광(2)의 피크 방향은, 스크린(20)의 법선방향을 이룬다. 도 1에는, 출사 앙각(φo)으로서, 스크린(20)의 법선과 일치하는 피크 방향의 각도가 모식적으로 도시되고 있다. 이렇게, 화상표시장치(100)에서는, 연직방향을 따라 배치된 스크린(20)으로부터 수평방향을 따라 화상광(2)이 출사된다. 이에 의해, 사용자는, 스크린(20)에 표시되는 시점화상을 용이하게 관찰하는 것이 가능해진다. 본 실시형태에서는, 출사 앙각(φo)은, 제2 앙각에 상당한다.

본 실시형태에서는, 스크린(20)은, 투과형 홀로그램(22)과, 투명기재(23)를 가진다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는, 투명기재(23)의 일방 면에 투과형 홀로그램(22)을 붙여서 스크린(20)이 구성된다. 또한 스크린(20)은, 복수의 프로젝터(10)에 대하여 투과형 홀로그램(22)을 향하게 배치된다.

투과형 홀로그램(22)은, 투과형의 홀로그래피 광학소자(HOE:Holographic Optical Element)이다. HOE는, 홀로그램 기술을 사용한 광학소자이며, 미리 기록된 간섭호에 의해 광을 회절함으로써, 광의 진행 방향의 제어(광로 제어)를 실현한다. 투과형의 HOE는, 광을 회절해서 투과하는 회절투과의 방향이 제어가능하다. 투과형 홀로그램(22)은, 회절광학소자의 일 예이다.

투과형 홀로그램(22)은, 특정한 각도범위로 입사한 광을 회절투과하고, 기타의 각도범위의 광을 투과하게 구성된다. 예를 들면, 복수의 프로젝터(10)에 향해진 투사면(도면 중 우측의 면)의 특정한 각도범위로 입사한 화상광(2)은, 그 입사각도에 따른 출사각도로 투사면과는 반대측의 출사면(도면 중 좌측의 면)으로부터 출사된다. 또한 특정한 각도범위 이외의 입사각도로 입사한 광은, 간섭호에 의한 회절을 대부분 받지 않고, 투과형 홀로그램(22)을 투과한다.

본 실시형태에서는, 투과형 홀로그램(22)에는, 입사 앙각(φi)으로 입사한 화상광(2)을, 출사 앙각(φo)으로 출사하게 간섭호가 노광된다. 이렇게 구성된 투과형 홀로그램(22)은, 예를 들면 입사 앙각(φi)에서 회절효율이 피크가 되는 회절효율의 분포를 나타낸다. 예를 들면 입사 앙각(φi)에 가까운 앙각으로 입사한 화상광(2)은, 출사 앙각(φo)에 가까운 앙각으로 출사된다.

따라서, 각 프로젝터(10)로부터 입사 앙각(φi)을 중심으로 하는 소정의 화각으로 투사된 화상광(2)은, 스크린(20)으로부터 출사 앙각(φo)을 포함하는 일정한 앙각범위에서 출사된다. 한편, 입사 앙각(φi)으로부터 충분히 떨어진 앙각으로 입사하는 광은, 상기한 것 같이 회절을 받지 않고 투과형 홀로그램(22)을 투과하게 된다. 이렇게, 투과형 홀로그램(22)은, 프로젝터(10)로부터 투사된 화상광(2)을 선택적으로 회절하고, 화상광(2)의 광로의 앙각을 제어하는 소자라고 말할 수 있다.

화상광(2)의 광로의 앙각을 변화시키면, 스크린(20)에 입사하기 전후에서의, 스크린(20)에 대한 화상광(2)의 광로의 방위각이 변화된다. 여기서 스크린(20)에 대한 방위각이란, 예를 들면 스크린(20)과 직교하는 수평면(XY면)에 있어서 스크린(20)의 법선(21)과 대상이 되는 선(혹은 면)이 이루는 각도이다. 예를 들면, 스크린(20)을 기준으로 하여 방위각을 정의할 경우, 화상광(2)의 광로의 앙각의 변화에 따라, 스크린(20)을 투과한 후의 광로의 방위각이 변화된다. 화상광(2)의 방위각 변화에 대해서는, 도 6 등을 참조해서 뒤에 자세하게 설명한다.

또한, 투과형 홀로그램(22)에는, 노광에 의해 특정한 파장의 광을 확산시키는 것 같은 간섭호가 기록된다. 구체적으로는, 화상광(2)을 확산시키는 것이 가능한 간섭호가 형성된다. 화상광(2)을 확산시킴으로서, 시점화상을 구성하는 각 화소를 표시하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 투과형 스크린이 구성된다. 복수의 프로젝터(10)로부터의 화상을 표시하는 스크린(20)으로서는, 2차원 디스플레이로서 사용되는 스크린과는 다른 확산 특성이 필요한다. 예를 들면, 2차원 디스플레이용의 스크린은, 등방적 확산, 혹은 수평 방향으로 확산각이 큰 구조로 되어 있다. 이에 비하여, 본 기술에 관한 스크린(20)에서는, 연직방향 및 수평 방향으로 다른 확산 특성을 가지게, 투과형 홀로그램(22)이 구성된다.

본 실시형태에서는, 투과형 홀로그램(22)(스크린(20))은, 입사 앙각(φi) 및 출사 앙각(φo)을 규정하는 연직면 (YZ면)을 따라 연직확산각(α)으로 화상광(2)을 확산하고, 연직면과 직교하는 수평면(XY면)을 따라 연직확산각(α)보다도 작은 수평확산각(β)으로 화상광(2)을 확산한다. 즉, 투과형 홀로그램(22)에서는, 연직방향의 확산각(연직확산각(α))이, 수평방향의 확산각(수평확산각(β))보다도 좁은 각도로 설정된다. 본 실시형태에서는, 연직면 (YZ면) 및 수평면(XY면)은, 제3면 및 제4면에 상당하고, 연직확산각(α) 및 수평확산각(β)은, 제1 확산각 및 제2 확산각에 상당한다.

도 3은, 투과형 홀로그램(22)의 확산 특성의 일 예를 제시하는 모식적인 그래프이다. 도 3에서는, 각도에 대하여 화상광(2)의 강도가 완만하게 변화되는 가우시안 분포의 확산 특성에 대해서 설명한다. 도 3의 A는, 투과형 홀로그램(22)의 연직방향의 확산 특성을 나타내는 그래프이다. 그래프의 종축은, 연직면을 따라 확산된 화상광(2)의 강도이고, 횡축은, 스크린(20)에 대한 앙각이다. 도 3의 A에 나타낸 바와 같이, 입사 앙각(φi)으로 입사해서 출사 앙각(φo)=0으로 확산해서 출사되는 화상광(2)은, 연직확산각(α)으로 확산된다. 여기서 연직확산각(α)은, 예를 들면 회절효율이 소정의 값 (예를 들면 강도 피크의 50% 등)이상이 되는 앙각의 각도범위이다. 연직확산각(α)은, 도 3의 B에 나타내는 수평확산각(β)보다도 큰 각도로 설정된다.

화상표시장치(100)에서는, 1대의 프로젝터(10)로부터의 화상광(2)으로 연직방향(V방향)의 시야각을 담당하게 된다. 이 때문에, 투과형 홀로그램(22)에는 수평확산각(β)보다도 충분히 넓은 연직확산각(α)이 설정된다. 이에 의해, 예를 들면 사용자의 시점(1)이 수평방향으로부터 다소 상하로 이동했을 경우이여도, 시점화상을 적정하게 표시하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에서는, 연직방향의 확산 특성을 기준으로 하여, 각 프로젝터(10)의 배치 위치가 설정된다. 예를 들면 각 프로젝터(10)는, 연직 방향으로 확산된 화상광(2)의 강도의 끝자락 부분의 외측의 각도위치에 배치된다. 도 3의 A에 나타내는 예에서는, 시인 광강도가 13.5% (1/e²)이하가 되는 각도범위를 시인 앙각범위(24)로 하여, 시인 앙각범위(24)의 외측이 되게 입사 앙각(φi)이 설정된다. 한편, 시인 광강도가 50%이상이 되는 각도범위(연직확산각(α)) 등을 기준으로 하여, 입사 앙각(φi)이 설정되어도 된다.

시인 앙각범위(24)는, 스크린(20)(투과형 홀로그램(22))에 표시되는 시점화상(40)을 시인가능한 범위이다. 이 때문에, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이, 프로젝터(10)의 각도위치(입사 앙각(φi))를 시인 앙각범위(24)의 외측에 설정함으로써, 사용자의 시점(1)으로부터 보이지 않는 위치, 결국은, 스크린(20)의 하단(도면 중이 짧은 점선)보다도 외측에 프로젝터(10)를 배치하는 것이 가능해진다. 이 결과, 시점화상(40)과 함께 프로젝터(10)가 보이는, 혹은 시점화상(40)을 보고 있는 사용자가 프로젝터(10)의 직접 광을 시인해버리는 사태를 회피하는 것이 가능해진다.

한편, 연직방향의 확산 특성에 맞춰서 입사 앙각(φi)을 설정하는 대신, 입사 앙각(φi)에 맞춰서 확산각의 수직방향의 분포(연직확산각(α) 등)를 설정하는 것도 가능하다. 이렇게, 본 실시형태에서는, 복수의 프로젝터(10)는, 스크린(20)에 표시되는 복수의 시점화상(40)이 시인가능한 각도범위의 외측에 배치된다.

도 3의 B는, 투과형 홀로그램(22)의 수평방향의 확산 특성을 나타내는 그래프이다. 그래프의 종축은, 수평면을 따라 확산된 화상광(2)의 강도이고, 횡축은, 스크린(20)에 대한 방위각이다. 도 3의 B에는, 각 프로젝터(10)의 투사축(11)을 따라 입사한 화상광(2)에 관한 수평방향의 확산 특성이 나타내져 있다. 각 투사축(11)을 따라 입사한 화상광(2)은, 투사축(11)의 스크린(20)에 대한 앙각을 피크로 하여, 수평확산각(β)으로 확산된다. 여기서 수평확산각(β)은, 예를 들면 회절효율이 소정의 값(예를 들면 강도 피크에 50% 등)이상이 되는 방위각의 각도범위이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 복수의 프로젝터(10)가 늘어서서 어레이화되어 있을 경우, 수평방향에 대해서는, 다른 방향을 향해서 표시되는 화상(시점화상)이 서로 분리되게, 수평확산각(β)이 좁은 각도로 설정된다. 이에 의해, 각 방향에서 스크린(20)을 관찰하는 시점(1)에 있어서, 다른 방향을 향해서 표시되는 화상이 혼합된 상태로 관찰되는 크로스 토크 등을 회피하는 것이 가능해진다. 한편, 수평확산각(β)은, 각 프로젝터(10)의 투사축(11)의 각도간격이나, 수평 방향으로 회절되는 화상광(2)의 각도 등에 따라 설정된다. 이에 의해, 투명한 스크린(20)에, 해상도가 높은 영상을 표시하는 것이 가능해진다.

투과형 홀로그램(22)으로서는, 소자 내부에 간섭호가 기록된 체적형의 HOE가 사용된다. 또한, 소자표면의 요철 등에 의해 간섭호가 기록된 릴리프형 (엠보스형)의 HOE 등이 사용되어도 된다. 이 HOE는, 회절광학소자(DOE:Diffractive Optical Element)의 일 예이다. 이렇게, 스크린(20)은, 회절광학소자를 사용해서 구성된다. 한편, 간섭호를 기록해서 광을 회절하는 HOE의 이외에, 소정의 패턴의 회절격자 등을 사용해서 광을 회절하는 타입의 회절광학소자 등이 사용되어도 된다.

도 1로 되돌아가서, 투명기재(23)는, 광투과성이 있는 투명한 부재이며, 투과형 홀로그램(22)을 지지하는 지지 부재로서 기능한다. 투명기재(23)는, 예를 들면 판형상의 투명성을 가지는 재료(아크릴 등의 플라스틱 재료나 글래스 등)를 사용해서 구성된다. 투명기재(23)의 구체적인 구성은 한정되지 않는다. 예를 들면, 투과율이 높고 충분히 투명한 재료나, 소정의 투과율(예를 들면 30% 등)이 설정된 반투명한 재료 등을 사용해서 투명기재(23)가 구성되어도 된다.

또한, 투과형 홀로그램(22)을 2개의 투명기재(23)로 샌드위치하여 스크린(20)이 구성되어도 된다. 이 경우, 스크린(20)의 강도가 강해져 견뢰성이 향상되는 동시에, 상처에 대하여도 강해져 스크린(20)의 신뢰성이 향상된다. 또한, 스크린(20)(투과형 홀로그램(22) 및 투명기재(23))의 표면에, 반사방지막 등이 설치되어도 된다. 이에 의해, 예를 들면 HOE에 의한 화상광(2)의 2차 회절에 따른 고스트 광, 환경광(외광)의 표면반사광, 의도하지 않는 환경광의 회절광, 및 기타의 미광 등을 억제하는 것이 가능해진다. 이밖에, 스크린(20)의 구체적인 구성은 한정되지 않는다.

화상생성부(30)는, 복수의 프로젝터(10)에 입력되는 화상 데이터를 생성한다. 구체적으로는, 투사 기준면(12)에 있어서의 투사축(11)의 방향에 기초하여 출사 앙각(φo)에서 스크린(20)을 관찰하는 시점(1)에 따른 복수의 시점화상을 표시하기 위한 화상 데이터가 생성된다. 상기한 바와 같이, 화상광(2)이 스크린(20)에 입사하기 전후에서, 스크린(20)에 대한 화상광(2)의 광로의 방위각이 변화된다. 투사 기준면(12)에 있어서의 투사축(11)의 방향을 사용함으로써, 이러한 방위각의 변화에 대응한 화상 데이터를 생성하는 것이 가능하다. 화상생성부(30)의 구체적인 동작에 대해서는, 도 7 등을 참조해서 뒤에 자세하게 설명한다.

도 4는, 시점화상을 표시하는 방법에 대해서 설명하기 위한 모식도이다. 도 4에는, 서로 다른 방향을 향해서 표시되는 복수의 시점화상(40)과, 그들의 시점화상(40)을 표시하기 위한 화상 데이터(41)가 모식적으로 도시되고 있다. 여기에서는, 복수의 프로젝터(10)를 사용해서 시점화상(40)을 표시하는 기본적인 방법에 대해서 설명한다.

각 프로젝터(10)의 표시 영역(42)은, 종방향(스크린(20)에 있어서의 연직방향)을 따라 복수의 분할 영역(43)으로 분할된다. 각 분할 영역(43)에는, 시점화상(40)을 종방향을 따라 분할한 부분 화상(44)을 할당할 수 있다. 예를 들면, 화상의 각 화소가 투사되는 방향은, 화소마다 다른 방향이 된다. 이 때문에, 도 3의 B에 나타내는 것 같은 수평확산각(β)이 좁은 스크린(20)을 사용함으로써, 복수의 분할 영역(43)에 표시되는 부분 화상(44)을, 각각 다른 방향을 향해서 표시하는 것이 가능하다.

이 특성을 이용하여, 복수의 프로젝터(10)는, 사용자의 시점(1)으로부터 보였으면 하는 시점화상(40)의 부분 화상(44)을, 각 프로젝터(10)가 투사하는 화상(표시 영역42)의 대응하는 분할 영역(43)에 할당해서 표시하고 있다. 따라서 각 프로젝터(10)에 입력되는 화상 데이터(41)는, 분할 영역(43)마다 할당된 부분 화상(44)을 합성한 합성 화상(45)이 된다.

도 4에서는, 예를 들면 도면 중의 좌로부터 2번째의 시점(1)에서 관찰되는 시점화상(40)은, 도면 중의 좌로부터 2번째, 3번째, 4번째, 및 5번째의 프로젝터(10)로부터 투사된 부분 화상(44)이 합성된 화상이 된다. 마찬가지로 다른 시점(1)에서 관찰되는 시점화상(40)도, 복수의 프로젝터(10)가 투사한 부분 화상(44)을 합성한 화상이 된다. 이렇게, 각 프로젝터(10)가 투사하는 부분 화상(44)이, 그들을 적정한 방향을 향해서 표시하는 스크린(20)에 의해 서로 연결될 수 있음으로써, 시점화상(40)이 표시된다. 이에 의해, 사용자는 시점화상(40)을 통해서 표시 대상을 3차원적으로 지각하는 것이 가능해진다.

[스크린에 의한 화상광의 회절]

도 5는, 스크린(20)에 대한 화상광(2)의 입사각도 및 출사각도에 대해서 설명하기 위한 모식도이다. 도 6은, 스크린(20)에서 회절되는 화상광(2)의 광로의 일 예를 제시하는 모식도이다. 이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 주로 스크린(20)에서 회절되는 화상광(2)의 광로의 방위각의 변화에 대해서 설명한다.

도 5의 A에는, 투사축(11)에 따라 스크린(20)에 입사하는 화상광(2)의 광로가 모식적으로 도시되고 있다. 도 5의 A의 좌측의 도면은, 화상표시장치(100)를 X 방향을 따라 본 측면도이며, 투사축(11)이 배열되는 투사 기준면(12)이 점선의 영역에 의해 모식적으로 도시되고 있다. 실제로는, 투사 기준면(12)은 두께가 없는 평면이다. 또한 도 5의 A의 우측의 도면은, 화상표시장치(100)를 투사 기준면(12)에 직교하는 제1 방향(50)(도 5의 A의 좌측의 도면의 화살표 방향)으로부터 본 도면이다. 도 5의 A의 우측에 나타낸 바와 같이, 화상표시장치(100)에서는, 스크린(20)위로 설정된 임의의 한 점(기준점(O))으로 투사축(11)이 향하도록 각 프로젝터(10)가 배치된다. 이 때, 투사 기준면(12)에 있어서의 투사축(11)의 각도간격을, 입사각도 간격(θi)으로 한다.

도 5의 B에는, 스크린(20)으로부터 확산해서 출사되는 화상광(2)이, 배광 분포(26)(강도분포)로서 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 배광 분포(26)에 있어서, 화상광(2)의 강도가 피크가 되는 피크 방향(27)이 화살표에 의해 나타내져 있다. 이하에서는, 배광 분포(26)에 있어서의 피크 방향(27)을 포함하는 면을, 출사 기준면(28)이라고 한다. 출사 기준면(28)은, 스크린(20)과 출사 앙각(φo)으로 교차하는 면이 된다. 본 실시형태에서는, 출사 기준면(28)은, 제2면에 상당한다.

도 5의 B의 좌측의 도면은, 화상표시장치(100)를 X 방향을 따라 본 측면도이며, 피크 방향(27)이 배열되는 출사 기준면(28)이 점선의 영역에 의해 모식적으로 도시되고 있다. 실제로는, 출사 기준면(28)은 두께가 없는 평면이다. 또 도 5의 B의 우측의 도는, 화상표시장치(100)를 출사 기준면(28)에 직교하는 제2 방향(51)(도 5의 B의 좌측의 도면의 화살표 방향)으로부터 본 도면이다. 본 실시형태에서는, 제2 방향(51)은, 연직방향이다. 도 5의 B의 우측에 나타낸 바와 같이, 각 프로젝터(10)의 투사축(11)을 따라 기준점(O)에 입사한 화상광(2)은, 스크린(20)에 의해 확산되어, 각각이 다른 피크 방향(27)을 가진 배광 분포(26)를 나타낸다. 이 때, 출사 기준면(28)에 있어서의 피크 방향(27)의 각도간격을, 출사각도 간격(θo)으로 한다.

이렇게, 투사축(11)이 포함되는 투사 기준면(12) 및, 피크 방향(27)이 포함되는 출사 기준면(28)은, 스크린(20)에 대하여 다른 앙각(입사 앙각(φi) 및 출사 앙각(φo))으로 교차하는 면이 된다. 또한, 투사 기준면(12)에서 정의된 입사각도 간격(θi)은, 출사 기준면(28)에서 정의된 출사각도 간격(θo)과 동등한 각도가 된다(θi=θo).

도 6의 A 및 도 6의 B에는, 투사축(11)을 따라 스크린(20)(기준점(O))에 입사하고, 피크 방향(27)에 따라 출사되는 화상광(2)의 광로가 모식적으로 도시되고 있다. 도 6의 A 및 도 6의 B의 좌측의 도면은, 화상광(2)의 광로를 나타내는 측면도이며, 우측의 도면은, 화상광(2)의 광로를 제1 방향(50) 및 제2 방향(51)으로부터 본 도면이다.

도 6의 A에 나타낸 바와 같이, 투사 기준면(12)에 직교하는 제1 방향(50)으로부터 보았을 경우, 출사 기준면(28)은 투사 기준면(12)로 대하여 기울어져 보인다. 이 때문에, 투사 기준면(12)에 있어서, 스크린(20)으로부터 출사되는 화상광(2)의 피크 방향(27)의 각도간격은, 입사각도 간격(θi)과는 다른 각도가 된다.

또한 도 6의 B에 나타낸 바와 같이, 출사 기준면(28)에 직교하는 제2 방향(51)으로부터 보았을 경우, 투사 기준면(12)은 출사 기준면(28)로 대하여 기울어져 보인다. 이 때문에, 출사 기준면(28)에 있어서, 각 프로젝터(10)의 투사축(11)의 각도간격은, 출사각도 간격(θo)과는 다른 각도가 된다. 또한, 상기한 바와 같이, 제2 방향(51)은, 연직방향이다. 따라서, 도 6의 B의 좌측의 도면은, 투사축(11) 및 피크 방향(27)의, 스크린(20)에 대한 방위각을 나타내는 도면이 된다. 이렇게, 화상표시장치(100)에서는, 스크린(20)에 의해 화상광(2)의 광로의 앙각이 변화되기 때문에, 스크린(20)에 대한 화상광(2)의 광로의 방위각도 변화된다.

구체적으로는, 스크린(20)에 대한 피크 방향(27)의 각도간격(출사각도 간격(θo))은, 스크린(20)에 대한 투사축(11)의 각도간격, 즉 투사 기준면(12)에 있어서 입사각도 간격(θi)에서 배열된 투사축(11)을 출사 기준면(28)에 투영했을 경우의 각도간격보다도 좁아진다. 본 실시형태에서는, 화상생성부(30)에 의해, 이러한 각도의 관계에 적합한 화상 데이터가 생성된다.

도 7은, 시점화상(40)을 표시하는 화상광(2)의 광로의 일 예를 제시하는 모식도이다. 도 7에서는, 도면 중 위로부터 차례로 3대의 프로젝터(10a∼10c)가 배치되고, 도면 중 위로부터 차례로, 3개의 시점(1a∼1c)(가상 시점)이 설정된다. 한편, 중앙의 프로젝터(10b)와, 중앙의 시점(1b)은, 각각 스크린(20)에 정면으로 대하게 배치된다. 이 시점(1a∼1c)에 대하여, 서로 다른 시점화상(40)(도 9참조)이 각각 표시된다.

도 7의 A 및 도 7의 B는, 프로젝터(10a∼10c)가 투사한 화상광(2)의 광로를 제1 방향(50) 및 제2 방향(51)으로부터 본 도면이며, 각 프로젝터(10)와 시점(1)과의 공간적인 배치 관계를 나타내는 도면이다. 도 7의 A에 나타낸 바와 같이, 제1 방향(50)으로부터 보았을 경우, 투사 기준면(12)에는, 각 프로젝터(10)가 원호형상으로 배치된다. 한편, 각 시점(1)은, 투사 기준면(12)에 투영됨으로써 일그러진 원호를 따라 배치되게 된다. 또한 도 7의 B에 나타낸 바와 같이, 제2 방향(51)으로부터 보았을 경우, 출사 기준면(28)에는, 각 시점(1)이 원호 형상으로 배치된다. 한편, 각 프로젝터(10)는, 출사 기준면(28)에 투영됨으로써 일그러진 원호를 따라 배치되게 된다. 이 때문에, 시점화상(40)을 표시하는 화상광(2)의 광로의 스크린(20)에 대한 방위각은, 스크린(20)을 경계로 변화된다.

도 7의 C는, 투사 기준면(12)과 출사 기준면(28)을 동일 평면(가상 기준면(55))에서 보았을 경우의 화상광(2)의 광로를 나타내는 도면이다. 즉, 가상 기준면(55)은, 투사 기준면(12) 및 출사 기준면(28)의 일방을 구부려서 각 기준면을 평행하게 접속한 평면이라고 말할 수 있다. 가상 기준면(55)에서는, 프로젝터(10a∼10c)와, 시점(1a∼1c)이, 동일한 원주를 따라 배치된다. 또한, 화상광(2)의 광로의 스크린(20)에 대한 방위각은, 스크린(20)을 경계로 변화되지 않고, 각 광로는, 스크린(20)을 투과하는 직선상의 광로로 간주하는 것이 가능하다.

따라서, 투사 기준면(12)에 있어서 각 프로젝터(10)로부터 화상광(2)이 투사되는 방향은, 출사 기준면(28)에 있어서 스크린(20)으로부터 화상광(2)이 출사되는 방향이 된다. 즉, 스크린(20)에 대한 방위각을 사용하는 것이 아니고, 투사 기준면(12)에 있어서의 화상광(2)의 투사 방향을 사용함으로써, 각 화상광(2)이 실제로 출사되는 방향을 적정하게 산출하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 화상생성부(30)에서는, 투사 기준면(12)에 있어서의 화상광(2)의 투사 방향의 기준으로 되는 투사축(11)의 방향에 기초하여 시점화상(40)을 표시하기 위한 화상 데이터가 생성된다.

[화상 데이터의 생성]

본 실시형태에서는, 화상생성부(30)에 의해, 투사 기준면(12)에 있어서의 투사축(11)의 방향으로부터 상정되는 시점(1)에 따른 복수의 시점화상(40)이 생성되고, 생성된 복수의 시점화상(40)에 기초하여 화상 데이터(41)가 생성된다. 예를 들면, 상기한 가상 기준면(55)에 있어서, 투사축(11)과 각 프로젝터(10)가 배치되는 원주와의 교점이, 투사 기준면(12)에 있어서의 투사축(11)의 방향으로부터 상정되는 시점(1)으로서 설정된다. 화상생성부(30)는, 이 시점(1)에 표시해야 할 시점화상(40)을 생성한다. 예를 들면 투사 기준면(12)에 있어서의 시점(1)의 방향이나 위치 등에 따른 시점화상(40)이 적당히 생성된다. 나아가, 이 시점화상(40)을 사용하여, 각 프로젝터(10)에 입력되는 데이터가 되는 화상 데이터가 생성된다.

본 실시형태에서는, 복수의 시점화상(40)의 각각이 부분 화상(44)으로 분할되어, 복수의 프로젝터(10) 마다 대응하는 부분 화상(44)이 합성된 복수의 합성 화상(45)이 화상 데이터(41)로서 생성된다. 부분 화상(44)은, 예를 들면 도 4을 참조해서 설명한 바와 같이, 시점화상(40)을 종방향으로 분할한 띠형상의 화상이다. 부분 화상(44)의 폭은, 예를 들면 투사축(11)의 입사각도 간격(θi) 혹은 피크 방향(27)의 출사각도 간격(θo)에 따라 설정된다. 또한 예를 들면, 스크린(20)의 수평확산각(β)이나, 프로젝터(10)가 표시가능한 화상의 폭, 혹은 화상표시장치(100)에 탑재되는 프로젝터(10)의 개수 등에 따라 적당히 설정되어도 된다. 또한, 합성 화상(45)은, 프로젝터(10) 마다 설치된 분할 영역(43)에, 대응하는 부분 화상(44)을 할당함으로써 생성한다. 부분 화상(44)을 할당하는 방법은, 도 4를 참조해서 설명한 방법과 마찬가지이다.

도 8은, 시점화상(40)에 대해서 설명하기 위한 모식도이다. 도 9는, 시점화상(40)에 일 예를 나타내는 모식도이다. 도 8 및 도 9에서는, 시점화상(40)의 일 예로서, 표시 대상(56)을 다양한 방향에서 본 화상에 대해서 설명한다. 도 8에는, 시점화상(40)으로서 표시되는 표시 대상(56)으로서, 머리 꼭대기로부터 본 인물의 두부가 모식적으로 도시되고 있다. 이 표시 대상(56)을, 관찰점(57a∼57c)으로부터 관찰하는 것으로 한다. 관찰점(57a)은, 표시 대상(56)인 인물을 좌전방으로부터 관찰하는 점이며, 관찰점(57b)은, 인물을 정면으로부터 관찰하는 점이며, 관찰점(57c)는, 인물을 우전방으로부터 관찰하는 점이다.

또한, 각 관찰점(57a∼57c)은, 기준축(58)을 중심으로 하는 원주위에 설정된다. 즉, 관찰점(57a∼57c)은, 기준축(58)을 중심으로 하는 서로 다른 방향에서 표시 대상(56)을 관찰하는 점이다. 이 관찰점(57)으로부터 본(혹은 촬영한) 화상이, 복수의 시점화상(40)으로서 생성된다. 즉, 복수의 시점화상(40)은, 기준축(58)을 중심으로 하는 서로 다른 관찰 방향에서 표시 대상(56)을 본 화상이라고 말할 수 있다. 시점화상(40)을 생성하는 방법은 한정되지 않고, 예를 들면 실재하는 표시 대상(56)이나, 3차원의 컴퓨터 그래픽스 등을 다른 방향에서 촬영한 화상이 시점화상(40)으로서 사용되어도 된다. 각 관찰점(57a∼c)으로부터 표시 대상(56)을 본 화상이, 각각 도 9의 A∼도 9의 C에 나타내는 시점화상(40)으로서 생성된다.

본 실시형태에서는, 화상생성부(30)는, 투사 기준면(12)에 있어서의 투사축(11)의 방향에 기초하여 복수의 시점화상(40)의 관찰 방향을 설정한다. 상기한 바와 같이, 투사 기준면(12)에 있어서의 투사축(11)의 방향으로부터, 시점화상(40)을 표시하는 시점(1)의 방향을 산출하는 것이 가능하다. 이에 의해, 각 시점(1)에 적합한 각도로, 관찰 방향이 설정된 시점화상(40) 등을 용이하게 생성하는 것이 가능해진다.

구체적으로는, 화상생성부(30)는, 투사 기준면(12)에 있어서의 투사축(11)의 각도간격(입사각도 간격(θi))을, 복수의 시점화상(40)의 관찰 방향의 각도간격으로서 설정한다. 입사각도 간격(θi)은, 피크 방향(27)의 출사각도 간격(θo)과 동등하다. 이 때문에, 입사각도 간격(θi)을 관찰 방향의 각도간격으로 설정하는 것은, 출사각도 간격(θo)을 관찰 방향의 각도간격에 설정하는 것과 동일하다. 이에 의해, 예를 들면 스크린(20)에 표시되는 시점화상(40)이 바뀌는 각도와, 시점화상(40)에 의해 표시되는 표시 대상(56)의 관찰 방향이 바뀌는 각도를 일치시키는 것이 가능해진다.

또한, 화상생성부(30)는, 스크린(20)과 출사 앙각(φo)으로 교차하는 출사 기준면(28)에 대하여 직교하게 기준축(58)을 설정한다. 이에 의해, 예를 들면 시점화상(40)을 생성할 때에 사용하는 관찰점(57)의 회전축(기준축(58))과, 실제의 공간에서 시점(1)이 이동할 때의 회전축을 일치시키는 것이 가능해지고, 사용자의 시점(1)이 이동했을 경우에, 표시 대상(56)의 위치를 어긋나게 하지 않고 관찰 방향을 전환하여 표시하는 것이 가능해진다. 이 결과, 마치 표시 대상(56)이 실제로 공간에 존재하고 있을 것 같은 실재감이 높은 입체표시를 실현하는 것이 가능해진다.

표시 대상(56)의 시점화상(40a∼40c)은, 각각 부분 화상(44)으로 분할된다. 도 9에 나타내는 예에서는, 각 시점화상(40a∼40c)이 3개의 부분 화상(44)으로 각각 분할된다. 이하에서는, 시점화상(40a)을 분할한 3개의 부분 화상(44)을 좌로부터 차례로 부분 화상(a1), 부분 화상(a2), 부분 화상(a3)이라고 한다. 마찬가지로, 시점화상(40b)은, 부분 화상(b1)∼ (b3)으로 분할되고, 시점화상(40c)은, 부분 화상(c1)∼ (c3)으로 분할된다.

도 10은, 도 9에 나타내는 시점화상(40)을 표시하기 위한 화상 데이터(41)의 일 예를 나타내는 모식도이다. 도 10의 A∼도 10의 C에는, 화상 데이터(41)로서, 도 7에 나타내는 프로젝터(10a∼10c)에 입력되는 합성 화상(45a∼45c)이 각각 모식적으로 도시되고 있다. 또 도면 중의 점선의 프레임은, 각 프로젝터(10)의 표시 영역(42)이다. 표시 영역(42)은, 도면 중의 좌로부터 차례로 5개의 분할 영역(43a∼43e)으로 분할된다. 이 분할 영역(43)에, 도 9에 나타내는 부분 화상(44)이 각각 할당된다.

예를 들면, 프로젝터(10a)에는, 분할 영역(43a, 43b 및 43c)에 대하여, 부분 화상(a1), 부분 화상(b1), 및 부분 화상(c1)을 할당할 수 있다. 또 프로젝터(10b)에는, 분할 영역(43b, 43c 및 43d)에 대하여, 부분 화상(a2), 부분 화상(b2), 및 부분 화상(c2)을 할당할 수 있다. 또 프로젝터(10b)에는, 분할 영역(43c, 43d 및 43e)에 대하여, 부분 화상(a3), 부분 화상(b3), 및 부분 화상(c3)을 할당할 수 있다. 이렇게, 1대의 프로젝터(10)에 입력되는 화상은, 복수의 시점(1)에 대응하는 세로 띠형상의 부분 화상(44)이 할당된 합성 화상(45)이 된다.

도 7에는, 각 프로젝터(10a∼10c)가 투사해서 스크린(20)에 표시되는 합성 화상(45a∼45c)이 Y 방향의 위치를 어긋나게 해서 모식적으로 도시되고 있다. 실제로는, 이 합성 화상(45)은, 스크린(20)의 동일면 위에 표시되는 화상이다. 시점화상(40)에 있어서 좌측의 부분 화상(44)(a1, b1, c1)은, 검은색의 영역으로 도시되고 있고, 중앙의 부분 화상(44)(a2, b2, c2)은, 회색의 영역으로 도시되고 있고, 우측의 부분 화상(44)(a3, b3, c3)은, 백색의 영역으로 도시되고 있다. 이에 의해, 각 시점(1a∼1c)에서는, 각 시점(1)로부터 본 각도의 부분 화상(44)만이 연결되어 시점화상(40a∼40c)으로서 관찰된다. 이 결과, 사용자는 투명한 스크린(20)에 표시되어 배경과 중첩된 입체화상을 높은 해상도로 관찰하는 것이 가능해진다.

도 11은, 시점화상(40)과 수평확산각(β)과의 관계를 설명하기 위한 모식도이다. 예를 들면 도 11의 A의 좌측에 나타낸 바와 같이, 수평 방향으로 확산되는 화상광(2)의 강도는, 투사축(11)의 각도간격으로 피크가 된다. 이 때, 강도 피크의 중간 각도에서는, 회절효율이 떨어져 휘도가 저하되고, 시점화상(40)에 휘도 얼룩이 발생할 가능성이 있다. 이러한 휘도 얼룩은, 수평확산각(β)을 넓히는 것으로 회피가능하다. 한편, 수평확산각(β)이 지나치게 넓으면, 인접하는 시점(1)을 향해서 표시되는 화상이 서로 혼합되어 표시되어 버리는 크로스 토크가 현저해진다.

도 11의 B에는, 수평확산각(β)이 좁기 때문에, 시점화상(40)에 휘도 얼룩이 생기는 경우의 예가 모식적으로 도시되고 있다. 수평확산각(β)을 좁게 설정함으로써, 크로스 토크를 회피하는 것은 가능하지만, 강도 피크간에 휘도가 낮아지는 영역이 발생한다. 이 때문에 인접하는 부분 화상(44)의 사이에 휘도가 저하되고, 시점화상(40) 전체에 세로줄 무늬 형상의 휘도 얼룩이 생기게 할 가능성이 있다. 또한 도 11의 C에는, 수평확산각(β)이 넓기 때문에, 크로스 토크가 현저해질 경우의 예가 모식적으로 도시되고 있다. 이 경우, 강도 피크간의 화상광강도가 높고, 다른 방향에 표시되어야 할 화상이 보여버린다. 이 때문에, 시점화상(40)의 해상도가 저하될 우려가 있다.

이 때문에, 본 실시형태에서는, 도 11의 A에 나타낸 바와 같이, 수평확산각(β)은, 시점화상(40)의 휘도 얼룩이 허용되는 범위에서, 크로스 토크가 최소가 되게 설정된다. 이에 의해, 도 11의 A의 우측에 나타낸 바와 같이, 휘도 얼룩이 억제되고, 또한 크로스 토크가 작은 고해상도의 화상표시가 가능해진다. 또한, 수평확산각(β)을 설정하는 방법은 한정되지 않는다. 수평확산각(β)을 적당히 조정함으로써, 휘도 얼룩을 우선해서 억제하는 것이나, 크로스 토크를 우선해서 억제하는 것이 가능하다.

도 12은, 투과형 홀로그램(22)의 수평방향의 확산 특성의 일 예를 제시하는 모식적인 그래프이다. 도 12에서는, 투과형 홀로그램(22)(스크린(20))은, 수평면을 따른 화상광(2)의 확산 분포가, 탑 햇(top hat)형의 분포가 되게 구성된다. 탑 햇(top hat)형의 분포는, 강도 피크가 넓게 되는 한편, 수평확산각(β)을 넘으면, 화상광(2)의 강도가 급격하게 저하되는 분포이다. 이렇게, 사각형에 가까운 탑 햇(top hat)형의 확산 분포로 화상광(2)을 확산함으로써, 인접하는 시점(1)용의 화상이 혼합되지 않고 크로스 토크가 억제된, 해상도가 높은 화상표시가 가능해진다.

또한, 탑 햇(top hat)형의 분포를 채용했을 경우, 실제로는 강도 피크의 어깨 부분이 있는 정도로 완만해지는 것이 생각된다. 이 때문에, 투사축(11)의 각도간격마다의 피크 구조가 다소 오버랩되게 수평확산각(β)이 설정된다. 이에 의해, 시점화상(40)의 휘도를 균일화하는 동시에, 각 시점화상을 매끄럽게 잇는 것이 가능해진다.

예를 들면 투과형 홀로그램(22)으로서 사용되는 HOE는, 물체의 광을 기록가능하다. 이 특성을 이용하여, 예를 들면 확산판이 가우시안 분포를 기록하는, 혹은, 4f 광학계의 푸리에면에 대하여 공간 강도 변조를 행하는 것이 가능한 디바이스를 이용하여, HOE를 작성함으로써, 탑 햇(top hat)형의 확산 특성을 구비한 투과형 홀로그램(22) 등을 구성하는 것이 가능하다. 또한, 공간 강도 변조를 행하는 디바이스로서는, SLM(Spatial Light Modulator)이나 아포다이징 필터 등을 사용하는 것이 가능하다.

도 13은, 프로젝터(10)의 광원의 파장특성의 일 예를 나타내는 모식적인 그래프이다. 여기에서는, 레이저 광원을 사용한 프로젝터(10)에 대신하여, LED광원을 사용한 프로젝터(10)가 사용될 경우에 대해서 설명한다. 도 13에는, LED광원으로부터 출사된 RGB의 각색광에 대한 HOE에서의 회절효율이 실선의 그래프로서 도시되고 있다. 그래프의 종축은, HOE에서의 회절효율이며, 횡축은 각색광의 파장이다.

LED광원으로부터 출사되는 색광은, 예를 들면 레이저 광원으로부터 출사되는 색광과 비교해서 파장폭이 넓다. 이 때문에, LED광원의 색광 파장폭이, HOE의 파장 선택성에 대하여 넓을 경우에는, 회절효율이 낮아질 가능성이 있다. 이 때문에, LED광원을 구비한 프로젝터(10)를 사용할 경우에는, LED광원의 색광 파장폭을 좁히는 파장선택 필터 등이 함께 사용되는 것이 바람직하다.

도 13에는, 파장선택 필터를 통해서 출사된 RGB의 각 색광에 대한 HOE에서의 회절효율이 점선의 그래프로서 도시되고 있다. 예를 들면 RGB의 각 색광을 각 파장에 맞는 파장선택 필터에 통과시킴으로써, 파장폭이 좁아진다. 이에 의해, HOE의 파장선택성에 맞는 파장폭의 색광을 입사시키는 것이 가능해지고, 회절효율을 대폭으로 향상하는 것이 가능해진다.

도 14는, 투사축(11)의 각도간격을 좁게 설정했을 경우의 표시예를 나타내는 모식도이다. 도 14의 A는, 화상표시장치를 Z 방향에서 본 상면도이며, 도 14의 B는, 스크린을 Y 방향에서 본 정면도이다. 또한 도 14의 C는, 스크린(20)을 관찰하는 시점(1)에 출사되는 화상광(2)의 일 예를 나타내는 모식도이다. 도 14에서는, 투사축(11)의 각도간격(입사각도 간격(θi))이, 예를 들면 인간의 양안시차가 생기는 각도보다도 작은 각도로 설정된다. 한편, 이에 한정되지 않고, 양안시차가 생기는 각도부근 (예를 들면 ±10°등)의 각도간격이 설정되어도 된다.

도 14의 A에 나타낸 바와 같이, 투사축(11)의 각도간격을 좁게 설정할 경우, 투과형 홀로그램(22)에서의 수평확산각(β)은, 시점화상(40)이 적정하게 표시되는 범위보다 좁은 각도로 설정된다. 또한, 도 14의 B에 나타낸 바와 같이, 1개의 각도(투사축(11)) 주변의 표시 폭은 좁아진다. 이렇게 구성된 화상표시장치(100)에서는, 각도 분해능이 향상되고, 각 시점화상(40)을 좁게 전환해서 표시하는 것이 가능해지고, 매끄러운 입체시가 실현된다. 예를 들면, 투사축(11)의 각도간격이 양안시차의 각도보다도 작은 각도일 경우에는, 시점(1)을 이동시키지 않고도 표시 대상(56)을 입체적으로 표시하는 것도 가능하다.

또한, 이 구성에서는, 프로젝터(10)의 개수를 늘림으로써, 넓은 각도범위에서 매끄러운 입체상을 용이하게 표시시키는 것이 가능하다. 한편, 프로젝터(10)의 개수를 줄임으로써, 한정된 각도범위에만 선택적으로 시점화상(40)을 표시하는 것이 가능해진다. 또한, 프로젝터(10)의 개수가 줄어들기 때문에, 장치 비용을 억제하는 것이 가능하다. 한편, 표시 폭이 좁아지기 때문에, 표시하는 화상의 사이즈에 필요한 것만큼의 프로젝터(10)는 필요하다. 예를 들면 도 14의 C에 나타낸 바와 같이, 좁은 각도범위에 투사된 시점화상(40)은, 특정한 시점(1)에서만 관찰되어, 다른 시점(1)에서는 화상은 대부분 관찰되지 않게 된다.

이에 의해, 특정한 각도범위에서는, 입체화상이 보이지만, 시점(1)을 벗어나면 갑자기 보이지 않게 되는 보임 방법이 가능해진다. 즉, 보이고 싶은 사람이나 보이고 싶은 방향에만 화상이나 정보를 제시하는 것이 가능해진다. 이러한 표시방법의 적용예로서는, 예를 들면, 도깨비 저택 등에서 갑자기 3D의 도깨비를 표시하거나, 쇼 윈도우를 정면에서 보았을 때만 마네킹이 입은 옷을 표시하거나, 라이브 회장이나 스테이지 등에 있어서 정면에서 손님이 보았을 때에 3D의 화상을 표시하거나, 전철을 타고 내릴 때, 정면에 선 승객에게 도어가 열리는 쪽이나 행선지 등의 정보를 제시한다고 하는 예를 들 수 있다. 또한, 시점(1)이 고정되고 있는 상황을 상정하면, 운전석, 베드룸, 설계 업무 등에 있어서, 옆에 있는 사람으로부터 보이지 않도록 화상을 표시하는 응용도 가능하다.

도 15는, 투사축(11)의 각도간격을 넓게 설정했을 경우의 표시예를 나타내는 모식도이다. 도 15의 A는, 화상표시장치를 Z 방향에서 본 상면도이며, 도 15의 B는, 스크린을 Y 방향에서 본 정면도이다. 또한 도 15의 C는, 스크린(20)을 관찰하는 시점(1)으로 출사되는 화상광(2)의 일 예를 나타내는 모식도이다. 도 15에서는, 투사축(11)의 각도간격(입사각도 간격(θi))이, 예를 들면 인간의 양안시차가 생기는 각도보다도 큰 각도로 설정된다. 혹은, 사용자가 서있는 위치를 바꾸어서 이동할 때에 시점(1)이 변화되는 각도 등에 맞춰서 각도간격이 설정되어도 된다.

도 15의 A에 나타낸 바와 같이, 투사축(11)의 각도간격을 넓게 설정할 경우, 투과형 홀로그램(22)에서의 수평확산각(β)은, 투사축(11)의 각도간격에 맞춰서 넓은 각도로 설정된다. 또 도 15의 B에 나타낸 바와 같이, 1개의 각도(투사축(11))주변의 표시 폭은 넓어진다. 이 구성에서는, 적은 수의 프로젝터(10)로, 넓은 각도범위에 걸쳐 시점화상(40)을 표시하는 것이 가능해진다. 또 화상을 전환하는 각도가 크기 때문, 예를 들면 2차원의 화상으로 표시가능한 정보 등을 각각의 시점(1)에 표시하는 적용예가 생각된다. 예를 들면, 화상표시장치(100)를 차량용 기기로서 구성하고, 지도나 안내 등의 사이니지를 운전석, 조수석, 후부좌석에 각각 표시하는 것이 가능하다.

이상, 본 실시형태에 관한 화상표시장치(100)에서는, 투사 기준면(12)을 따른 서로 다른 방향으로 투사축(11)을 향하게 하여 복수의 프로젝터(10)가 배치된다. 또한, 투사 기준면(12)에 대하여 입사 앙각(φi)으로 교차하는 스크린(20)이 설치된다. 각 프로젝터(10)로부터 투사 기준면(12)을 따라 투사된 화상광(2)은 입사 앙각(φi)과는 다른 출사 앙각(φo)으로 확산해서 출사된다. 이에 의해, 예를 들면, 프로젝터(10)와 스크린(20)과의 배치의 자유도가 향상한다. 또한, 화상광(2)의 화상 데이터(41)는, 출사 앙각(φo)에서 스크린(20)을 관찰하는 시점(1)에 따른 시점화상(40)을 표시하기 위한 데이터이며, 투사 기준면(12)에서의 투사축(11)의 방향에 기초하여 생성된다. 이에 의해, 예를 들면 시점화상(40)이 표시되는 방향을 정확하게 산출가능하다. 이 결과, 사용자의 시점(1)에 따른 화상을 적정하게 표시하는 동시에 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다.

도 16은, 비교예로서 드는 화상표시장치(70)의 구성예를 나타내는 모식도이다. 도 16에서는, 투과형의 확산 스크린(71)에 의해, 도시하지 않은 투사원으로부터 투사된 화상광(2)이, 그 광로를 바꾸지 않고 투과(선택 투과) 해서 확산된다. 따라서, 도 16의 좌측에 나타낸 바와 같이, 확산 스크린(71)에서는, 확산되는 화상광(2)의 방향(강도가 피크 되는 방향)은, 화상광(2)이 투사된 방향의 연장 방향이 된다.

또한, 도 16의 우측의 도면은, 좌측의 도면의 화살표로 나타내어진 방향으로부터 본 화상광(2)의 광로이다. 한편, 어느 방향에서 보아도 확산 스크린(71)에 대한 화상광(2)의 광로의 앙각이나 방위각 등은 변화되지 않는다. 이 경우, 시점에 따른 화상을 생성하는 처리에서는, 확산 스크린(71)에 대한 투사축(72)의 방위각 등을 그대로 사용하는 것이 가능하다. 한편, 화상광(2)의 광로의 앙각이나 방위각이 스크린을 경계로 변화되는 것 같은 구성에서는, 스크린에 대한 투사축(72)의 방위각 등을 그대로 사용하면, 시점화상을 적정하게 표시하는 것이 곤란하게 된다. 또한, 도 16에서는, 화상광(2)이 그대로 확산 스크린(71)을 투과하기 때문에, 투사원이 화상에 겹쳐서 표시될 가능성이 있다. 나아가, 투사원의 배치에 따라서는, 장치 사이즈가 증대할 우려가 있다.

또한, 예를 들면 미러에 확산판을 붙인 확산 스크린 등을 사용하고, 시점에 따라 화상을 표시하는 방법이 있다(비특허문헌 1 참조). 이 경우, 입체영상은 현실세계의 배경과 중첩하지 않고, 어디까지나 확산 스크린의 범위내에 존재하는 실재감에 머무른다. 또한, 미러를 사용한 스크린이기 때문, 관찰 시점과 영상원과의 각도관계는, 정반사 조건으로 결정되는 배치가 되어버려, 장치를 구성하는 각부의 배치 자유도(폼 팩터)가 억제되어, 구성에 따라서는 장치 사이즈가 확대할 가능성이 있다.

본 실시형태에서는, 투사축(11)을 따라 입사 앙각(φi)으로 스크린(20)에 입사한 화상광(2)이, 출사 앙각(φo)으로 출사된다. 이렇게, 화상광(2)을 투사하는 방향과, 화상을 출사하는 방향을 분리해서 장치를 구성하는 것이 가능하다. 이에 의해, 예를 들면 선택 투과나 정반사 등의 조건에 상관없이, 스크린(20)과 프로젝터(10)와의 배치 관계를 설계하는 것이 가능해지고, 폼 팩터가 개선된다. 이에 의해, 예를 들면 프로젝터(10)의 배치 위치를 변경해서 장치를 소형화하는 것이 가능하다.

또한, 입사 앙각(φi) 및 출사 앙각(φo)은, 서로 다른 각도로 설정된다. 이에 의해, 예를 들면 시점화상(40)을 관찰하는 사용자에게 프로젝터(10)가 보이는 사태를 회피가능하다. 이 결과, 고품질의 시청 체험을 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 화상광(2)의 광로의 앙각이 변화됨으로써, 스크린(20)으로부터 출사하는 화상광(2)(피크 방향27)의 스크린(20)에 대한 각도간격(출사각도 간격(θo))은, 스크린(20)에 대한 투사축(11)의 각도간격에 대하여 좁아진다. 이러한 경우이여도, 도 7의 C등을 참조해서 설명한 바와 같이, 투사 기준면(12)에 있어서의 투사축(11)의 방향에 기초하여 화상 데이터(41)을 생성함으로써, 시점화상(40)을 적정하게 표시하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 고정밀도인 입체표시 등이 가능해진다. 또한, 시점화상(40)을 적정하게 표시하기 위해서, 수평방향의 확산각(수평확산각(β))이 설정된다. 이에 의해, 휘도 얼룩이 없고 해상도가 높은 시점화상(40)을 표시가능하다.

또한, 스크린(20)으로서 HOE(투과형 홀로그램(22))이 사용된다. 이에 의해, 광투과성이 높은 투명한 스크린(20)위에 시점화상(40)을 표시하는 것이 가능해진다. 이 결과, 표시 대상(56)을, 배경과 중첩한 상태로, 마치 눈앞의 공간에 표시 대상(56)이 존재하고 있는 것 같은 표시가 가능해지고, 입체표시의 실재감을 충분히 높이는 것이 가능하다.

<제2 실시 형태>

본 기술에 관한 제2 실시 형태의 화상표시장치에 대해서 설명한다. 이 이후의 설명에서는, 상기의 실시 형태로 설명한 화상표시장치(100)에 있어서의 구성 및 작용과 마찬가지의 부분에 대해서는, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

도 17은, 제2 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다. 화상표시장치(200)는, 복수의 프로젝터(210)와, 스크린(220)과, 화상생성부(230)를 가진다. 화상표시장치(200)에서는, 스크린(220)으로서, 투사된 화상광을 반사시켜 화상을 표시하는 반사형 스크린이 사용된다. 또한, 스크린(220)은, 배경광(3)을 투과하는 투명 스크린이다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 스크린(220)은, 투명기재(223)의 일방의 면에 반사형 홀로그램(222)을 붙여서 구성된다. 또한, 스크린(220)은, 투명기재(223)를 복수의 프로젝터(210)를 향하도록 하여, 연직방향을 따라 배치된다. 예를 들면, 복수의 프로젝터(210)로부터 스크린(220)에 입사한 화상광(2)은, 반사형 홀로그램(222)에 의해 회절반사되어, 화상광(2)이 투사된 면(도면 중 우측의 면)으로부터 수평방향을 따라 확산해서 출사된다. 따라서, 화상표시장치(200)에서는, 프로젝터(210)가 향해진 면과 같은 면에 시점화상(40)이 표시된다.

이렇게, 반사형의 스크린(220)이 사용될 경우이여도, 각 프로젝터(210)의 투사축(11)이 배열된 투사 기준면에 있어서의 투사축(11)의 방향에 기초하여 시점화상(40)을 표시하기 위한 화상 데이터(41)를 생성하는 것이 가능하다. 한편, 반사형의 스크린(220)은, 경면으로서 기능한다. 이 때문에, 화상생성부(230)는, 스크린(220)에 표시하고 싶은 시점화상(40)을 좌우 반전한 반전 화상을 생성하고, 반전 화상에 기초하여 화상 데이터(41)를 생성한다. 화상 데이터(41)의 생성에는, 도 4∼도 10 등을 참조해서 설명한 방법을 적용하는 것이 가능하다.

<제3 실시 형태>

도 18은, 제3 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다. 화상표시장치(300)는, 복수의 프로젝터(310)와, 스크린(320)과, 화상생성부(330)를 가진다. 본 실시형태에서는, 스크린(320)으로서, 프레넬 렌즈 소자(321)를 포함하는 프레넬 렌즈 스크린이 사용된다. 또한, 스크린(320)은, 배경광(3)을 투과하는 투명 스크린이다. 도 18의 A에는, 스크린(320)을 측면(X 방향)으로부터 본 화상표시장치(300)의 구성예가 모식적으로 도시되고 있다.

프레넬 렌즈 소자(321)는, 복수의 프로젝터(310)로부터 투사된 화상광(2)을, 수평방향을 따라 반사되는 프레넬(Fresnel) 반사면(322)을 가진다. 따라서 스크린(320)은, 화상광(2)을 반사시켜 화상을 표시하는 반사형 스크린이 된다. 또한, 투과형의 프레넬 렌즈 소자(321)가 사용될 경우에도, 본 기술은 적용가능하다.

프레넬 반사면(322)의 각도는, 예를 들면 각 점에 입사하는 화상광(2)이 수평 방향으로 출사되게, 프로젝터(310)의 화각 등에 따라 설정된다. 예를 들면, 스크린(320)의 하측에서는, 깊은 각도(수직에 가까운 각도)로 입사하는 화상광(2)을 수평 방향으로 반사하는 프레넬 반사면(322)이 형성되고, 스크린(320)의 상측에서는, 얕은 각도로 입사하는 화상광(2)을 수평 방향으로 반사하는 반사면이 형성된다. 도 18의 B는, 스크린(320)에 있어서의 프레넬 렌즈 소자(321)(프레넬 반사면(322))의 패턴의 일 예이다. 프레넬 반사면(322)은, 예를 들면 스크린(320) 하방의 중앙부분으로부터 동심원 형상으로 넓어지게 설치된다. 또한, 화상광(2)을 수평 방향으로 반사할 경우에 한정되지 않고, 예를 들면 원하는 앙각으로 화상광(2)이 출사되게, 프레넬 반사면(322)의 각도가 적당히 설정되어도 된다.

프레넬 렌즈 소자(321)를 사용함으로써, 스크린(320)의 전면에 걸쳐, 화상광(2)을 수평방향을 향해서 출사하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 스크린(320)을 수평방향에서 관찰하는 사용자에 대하여 밝은 시점화상(40)을 표시하는 것이 가능해진다. 또한, 각 점에서 출사되는 화상광의 앙각이 일치하기 때문에, 스크린(320)에 표시되는 시점화상(40)의 휘도 얼룩 등을 억제하는 것이 가능하다.

<제4 실시 형태>

도 19는, 제4 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다. 화상표시장치(400)은, 복수의 프로젝터(410)와, 스크린(420)을 가진다. 본 실시형태에서는, 스크린(420)은, 간섭호(5)가 기록된 투과형 홀로그램(422)을 포함하고, 각 프로젝터(410)로부터 소정의 화각으로 투사된 화상광(2)을, 수평 방향으로 회절하게 구성된다. 또한, 반사형 홀로그램이 사용될 경우에도, 이하의 설명은 적용가능하다. 본 실시형태에서는, 투과형 홀로그램(422)은, 간섭호가 기록된 회절광학소자의 일 예이다.

도 19의 A 및 19의 B에는, 스크린(420)을 측면(X 방향) 및 배면(Y 방향)로부터 본 화상표시장치(400)의 구성예가 모식적으로 도시되고 있다. 도 19의 A에 나타낸 바와 같이, 복수의 프로젝터(410)의 각각은, 스크린(420)과 직교하는 연직면 (YZ면)을 따라, 투사축(11)을 중심으로 하는 연직화각(ω)으로 화상광(2)을 투사한다. 화상표시장치(400)에서는, 스크린(420)은, 연직화각(ω)으로 투사된 화상광(2)을 출사 앙각(φo)으로 확산해서 출사하게 구성된다. 도 19에서는, 출사 앙각(φo)=0 으로 설정되어, 스크린(420)은, 연직화각(ω)으로 투사된 화상광(2)을 수평방향을 따라 회절하게 구성된다. 본 실시형태에서는, 연직화각(ω)은, 소정의 화각에 상당한다.

구체적으로는, 투과형 홀로그램(422) 내에, 투과형 홀로그램(422)의 표면에 있어서의 간섭호(5)의 피치(표면 피치)를 균일하게 유지한 채, 간섭호(5)를 설치하는 각도(슬랜트 각도)를 연직방향을 따라 변화시켜서 간섭호(5)가 기록된다. 이 때, 간섭호(5)는, 투과형 홀로그램(422)의 표면과 간섭호(5)가 이루는 각도가, 화상광(2)에 대하여 브래그 조건을 만족시키게 형성된다. 예를 들면, 간섭호(5)의 각도는, 홀로그램내에서 연속적으로 변화되게 형성된다. 이에 의해 스크린(420)의 전면에서 회절효율을 향상시키는 것이 가능하다. 혹은, 간섭호(5)의 각도는, 홀로그램내에서 단계적으로 변화되게 형성된다. 이 경우, 예를 들면 스크린(420)이나 프로젝터(410)의 위치가 설계값으로부터 다소 벗어나도, 회절효율은 크게 변화되지 않기 때문에, 장치의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.

이렇게, 투과형 홀로그램(422)에 기록되는 간섭호(5)는, 연직방향을 따라 각도가 변화되는 멀티 슬랜트의 간섭호가 된다. 예를 들면, 프로젝터(410)에는 화각이 있기 때문에, 스크린(420)의 상하에서 화상광(2)이 입사하는 각도(앙각)가 변화된다. 멀티 슬랜트를 사용함으로써, 각 위치에서의 화상광(2)의 각도에 따른 회절을 실현하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 입사하는 화상광(2)의 각도와 파장에 따른 회절특성을 스크린(420)면내의 각 위치에서 국소적으로 설정하는 것이 가능해진다. 이 결과, 스크린(420)의 장소에 따라 밝기 및 색이 변화되는 사태를 회피하는 것이 가능해지고, 고품질의 화상표시를 실현하는 것이 가능해진다.

<제5 실시 형태>

도 20은, 제5 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다. 화상표시장치(500)는, 복수의 프로젝터(510)와, 스크린(520)과, 자유곡면 미러(540)를 가진다. 화상표시장치(500)에서는, 복수의 프로젝터(510)로부터 투사된 화상광(2)이, 자유곡면 미러(540)를 통해서 평행광으로 변환되고, 평행광으로 변환된 화상광(2)이 스크린(520)에 투사된다. 본 실시형태에서는, 투과형의 스크린(520)이 사용된다.

도 20의 A 및 20의 B에는, 스크린(520)을 측면(X 방향) 및 배면(Y 방향)으로부터 본 화상표시장치(400)의 구성예가 모식적으로 도시되고 있다. 복수의 프로젝터(510)는, 예를 들면 수평방향(XY면)을 따라 화상광(2)을 투사하게 배치된다. 자유곡면 미러(540)는, 스크린(520)의 대각선 아래쪽에 배치되어, 수평방향을 따라 투사된 화상광(2)을 반사시켜 스크린(520)에 입사한다. 스크린(520)은, 투명기재(523)에 투과형 홀로그램(522)을 붙여서 구성된다. 투과형 홀로그램(522)은, 간섭호가 일정한 슬랜트 각도로 형성된 모노 슬랜트형의 HOE이다.

자유곡면 미러(540)는, 복수의 프로젝터(510)로부터 투사된 화상광(2)을 평행화해서 입사 앙각(φi)으로 스크린(520)에 입사시키는 광학소자이다. 구체적으로는, 자유곡면 미러(540)는, 스크린(520)에 대한 화상광(2)의 입사 앙각(φi)이, 투과형 홀로그램(522)에서의 브래그 조건을 만족시키는 각도가 되게, 화상광(2)을 평행화한다. 자유곡면 미러(540)는, 예를 들면 광로 시뮬레이션 등의 수법을 사용해서 설계가능하다. 이렇게, 투과형 홀로그램(522)의 간섭호(5)가 모노 슬랜트일 경우에도, 화상광을 평행화해서 투과형 홀로그램(522)에 적합한 앙각(입사 앙각(φi))으로 투사하는 것이 가능하다. 이에 의해, 스크린(520)의 장소에 따라 밝기나 색이 변화되는 사태를 충분히 회피하는 것이 가능해진다.

도 21은, 화상표시장치의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다. 화상표시장치(600)는, 복수 프로젝터(610)와, 스크린(620)을 가진다. 화상표시장치(600)에서는, 프로젝터(610)로서, 초단초점 프로젝터가 사용된다. 초단초점 프로젝터는, 도시하지 않는 투사 광학계를 통해서 단거리로부터 큰 화면의 영상 투영을 행하는 것이 가능한 프로젝터이다. 예를 들면 초단초점 프로젝터의 사각형 표시 기능 등을 사용함으로써, 화상광(2)을 대략 평행화해서 출사하는 것이 가능하다. 이 평행화된 화상광(2)이 스크린(620)에 직접 투사된다. 이에 의해, 장치 사이즈를 억제하는 동시에, 고품질의 화상표시를 실현하는 것이 가능해진다.

<제6 실시 형태>

도 22는, 제6 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다. 화상표시장치(700)는, 복수의 프로젝터(710)와, 스크린(720)을 가진다. 본 실시형태에서는, 연직방향을 따라 배치된 스크린(720)의 대각선 위쪽에 복수의 프로젝터(710)가 배치된다. 이것은, 예를 들면 도 1에 나타내는 화상표시장치(100)의 상하를 반전한 구성이라고도 말할 수 있다.

복수의 프로젝터(710)는, 예를 들면 시점화상(40)이 시인가능한 각도범위의 외측이 되게, 스크린(720)의 상방에 배치되어, 화상광(2)을 대각선 아래쪽으로 투사하게 구성된다. 복수의 프로젝터(710)를 스크린(720)의 상방에 설치함으로써, 예를 들면 실내시설이나 차량 등의 천장부분에 프로젝터(710)를 설치하는 구성이 가능해진다. 이에 의해, 장치본체를 배치하는 바닥면 등을 설치할 필요가 없어지고, 예를 들면 장치의 설치 자유도가 향상한다.

<제7 실시 형태>

도 23은, 제7 실시 형태에 관한 화상표시장치의 구성예를 나타내는 모식도이다. 화상표시장치(800)는, 복수의 프로젝터(810)와, 스크린(820)과, 케이스부(840)를 가진다. 본 실시형태에서는, 스크린(820)이, 수평방향을 따라 배치된다. 도 23의 A 및 23의 B에는, 스크린(820)을 측면(X 방향) 및 대각선 위쪽으로부터 본 화상표시장치(400)의 구성예가 모식적으로 도시되고 있다.

도 23의 A에 나타낸 바와 같이, 스크린(820)은, 투명기재(823)에 반사형 홀로그램(822)을 붙여서 구성되며, 테이블 등의 배치면 위에 수평하게 배치된다. 복수의 프로젝터(810)는, 케이스부(840)에 수납되며, 스크린(820)에 대하여 대각선 위쪽으로부터 화상광(2)을 투사한다. 도 23의 B에는, 복수의 프로젝터(810)를 수납한 부채형의 케이스부(840)이 모식적으로 도시되고 있다. 각 프로젝터(810)로부터 투사된 화상광(2)은, 스크린(820)(반사형 홀로그램(822))에 의해 회절되어서, 프로젝터(810)이 설치되는 측과는 반대측을 향해서 비스듬히 출사된다. 이 경우, 사용자는, 프로젝터(810)의 반대측으로부터, 스크린(820)을 비스듬히 관찰함으로써, 입체표시 등을 지각하는 것이 가능하다.

이렇게, 화상표시장치(800)는, 테이블 톱 형의 세트 형태를 상정한 구성이 되고 있어, 테이블 위로 배치된 스크린(820)에 의해 입체표시 등을 실현하는 장치이다. 이에 의해, 예를 들면 테이블상에서 2차원적인 표시물(화면이나 인쇄물 등)에서 보던 것을 3차원적으로 표시한다고 한 것이 가능해진다. 예를 들면, 지도, 차나 건축물의 설계 데이터, 예술품 등이 입체적으로 표시된다. 또한 예를 들면 비디오게임, 카드 게임, 보드게임 등을 입체표시하는 것도 가능하다. 이렇게, 여러가지 대상의 입체표시가 가능해서, 뛰어난 어뮤즈먼트성을 발휘하는 것이 가능해진다.

이상 설명한 본 기술에 관한 특징부분 가운데, 적어도 2개의 특징부분을 조합시키는 것도 가능하다. 즉 각 실시 형태로 설명한 다양한 특징부분은, 각 실시 형태의 구별없이, 임의로 조합되어도 된다. 또 상기에서 기재한 다양한 효과는, 어디까지나 예시이며 한정되는 것이 아니고, 또한 다른 효과가 발휘되어도 된다.

본 개시에 있어서, 「중심」 「중앙」 「균일」 「동등하다」 「동일」 「직교」 「평행」 「대칭」 「연재」 「축방향」 「원기둥형상」 「원통형상」 「링 형상」 「원형 고리 형상」등의, 형상, 사이즈, 위치 관계, 상태 등을 규정하는 개념은, 「실질적으로 중심」 「실질적으로 중앙」 「실질적으로 균일」 「실질적으로 동등하다」 「실질적으로 동일」 「실질적으로 직교」 「실질적으로 평행」 「실질적으로 대칭」 「실질적으로 연재」 「실질적으로 축방향」 「실질적으로 원기둥형상」 「실질적으로 원통형상」 「실질적으로 링 형상」 「실질적으로 원형 고리 형상」등을 포함하는 개념으로 한다.

예를 들면 「완전히 중심」 「완전히 중앙」 「완전히 균일」 「완전히 동등하다」 「완전히 동일」 「완전히 직교」 「완전히 평행」 「완전히 대칭」 「완전히 연재」 「완전히 축방향」 「완전히 원기둥형상」 「완전히 원통형상」 「완전히 링 형상」 「완전히 원형 고리 형상」등을 기준으로 한 소정의 범위 (예를 들면 ±10%의 범위)에 포함되는 상태도 포함된다.

한편, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.

(1) 각각이 투사축을 기준으로 하여 화상 데이터에 따른 화상광을 투사하고, 상기 투사축이 제1면을 따라 서로 다른 방향을 향하게 배치된 복수의 투사부와,

상기 제1면과 제1 앙각으로 교차하게 배치되며, 상기 제1면을 따라 투사된 화상광을 상기 제1 앙각과는 다른 제2 앙각으로 확산해서 출사하는 스크린과,

상기 제1면에 있어서의 상기 투사축의 방향에 기초하여 상기 제2 앙각에서 상기 스크린을 관찰하는 시점에 따른 복수의 시점화상을 표시하기 위한 상기 화상 데이터를 생성하는 화상생성부

를 구비하는 화상표시장치.

(2) (1)에 기재된 화상표시장치로서,

상기 화상생성부는, 상기 제1면에 있어서의 상기 투사축의 방향으로부터 상정되는 시점에 따른 상기 복수의 시점화상을 생성하고, 상기 복수의 시점화상에 기초하여 상기 화상 데이터를 생성하는, 화상표시장치.

(3) (1) 또는 (2)에 기재된 화상표시장치로서,

상기 화상생성부는, 상기 복수의 시점화상의 각각을 부분 화상으로 분할하고, 상기 복수의 투사부마다에 대응하는 상기 부분 화상이 합성된 복수의 합성 화상을 상기 화상 데이터로서 생성하는, 화상표시장치.

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 화상표시장치로서,

상기 복수의 시점화상은, 기준축을 중심으로 하는 서로 다른 관찰 방향에서 표시 대상을 본 화상이며,

상기 화상생성부는, 상기 투사축의 방향에 기초하여 상기 복수의 시점화상의 상기 관찰 방향을 설정하는, 화상표시장치.

(5) (4)에 기재된 화상표시장치로서,

상기 화상생성부는, 상기 스크린과 상기 제2 앙각으로 교차하는 제2면에 대하여 직교하게 상기 기준축을 설정하는, 화상표시장치.

(6) (4) 또는 (5)에 기재된 화상표시장치로서,

상기 복수의 투사부는, 상기 투사축이 상기 제1면내에서 방사상으로 배열되게 배치되며,

상기 화상생성부는, 상기 제1면에 있어서의 상기 투사축의 각도간격을, 상기 복수의 시점화상의 상기 관찰 방향의 각도간격으로서 설정하는, 화상표시장치.

(7) (6)에 기재된 화상표시장치로서,

상기 복수의 투사부는, 상기 투사축의 각도간격이 일정하도록 배치되는, 화상표시장치.

(8) (1)에 기재된 화상표시장치로서,

상기 스크린은, 상기 제1 및 상기 제2 앙각을 규정하는 제3면을 따라 제1 확산각으로 상기 화상광을 확산하고, 상기 제3면과 직교하는 제4면을 따라 상기 제1 확산각보다도 작은 제2 확산각으로 상기 화상광을 확산하는, 화상표시장치.

(9) (8)에 기재된 화상표시장치로서,

상기 스크린은, 상기 제4면을 따른 상기 화상광의 확산 분포가, 탑 햇(top hat)형의 분포가 되도록 구성되는, 화상표시장치.

(10) (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 화상표시장치로서,

상기 스크린은, 회절광학소자 또는 프레넬 렌즈 소자 중 어느 일방을 포함하는, 화상표시장치.

(11) (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 화상표시장치로서,

상기 스크린은, 투과형 스크린 또는 반사형 스크린인, 화상표시장치.

(12) (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 화상표시장치로서,

상기 스크린은, 광투과성이 있는 투명 스크린인, 화상표시장치.

(13) (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 화상표시장치로서,

상기 스크린은, 연직방향 또는 수평방향 중 어느 일방을 따라 배치되는,

　화상표시장치.

(14) (13)에 기재된 화상표시장치로서,

상기 스크린은, 연직방향을 따라 배치되고,

상기 제2 앙각은, 수평방향을 나타내는 각도로 설정되는, 화상표시장치.

(15) (1) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 화상표시장치로서,

상기 복수의 투사부 각각은, 상기 제1 및 상기 제2 앙각을 규정하는 제3면을 따라, 상기 투사축을 중심으로 하는 소정의 화각으로 상기 화상광을 투사하고,

상기 스크린은, 상기 소정의 화각으로 투사된 상기 화상광을 상기 제2 앙각으로 확산해서 출사하게 구성되는, 화상표시장치.

(16) (15)에 기재된 화상표시장치로서,

상기 스크린은, 간섭호가 기록된 회절광학소자를 포함하고, 상기 회절광학소자의 표면에 있어서의 상기 간섭호의 피치가 균일하고, 상기 회절광학소자의 표면과 상기 간섭호가 이루는 각도가 상기 화상광에 대하여 브래그 조건을 만족시키게 상기 회절광학소자내에서 연속적 혹은 단계적으로 변화되게 구성되는, 화상표시장치.

(17) (1) 내지 (16) 중 어느 하나에 기재된 화상표시장치로서,

상기 복수의 투사부는, 상기 스크린에 표시되는 상기 복수의 시점화상이 시인가능한 각도범위의 외측에 배치되는, 화상표시장치.

(18) (1) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 화상표시장치로서,

상기 복수의 투사부로부터 투사된 상기 화상광을 평행화해서 상기 제1 앙각에서 상기 스크린에 입사되는 광학소자를 구비하는, 화상표시장치.

(19) (18)에 기재된 화상표시장치로서,

상기 광학소자는, 자유곡면 미러를 포함하는, 화상표시장치.

　1, 1a∼1c…시점
　2…화상광
　10, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810…프로젝터
　11…투사축
　12…투사 기준면
　20, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820…스크린
　22, 422, 522…투과형 홀로그램
　28…출사 기준면
　30, 230, 330…화상생성부
　40, 40a∼40c…시점화상
　41…화상 데이터
　55…가상 기준면
　56…표시 대상
　58…기준축
　100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900…화상표시장치
　222, 822…반사형 홀로그램
　321…프레넬 렌즈 소자

Claims (19)

1. 각각이 투사축을 기준으로 하여 화상 데이터에 따른 화상광을 투사하고, 상기 투사축이 제1면을 따라 서로 다른 방향을 향하도록 배치된 복수의 투사부와,
   상기 제1면과 제1 앙각으로 교차하게 배치되며, 상기 제1면을 따라 투사된 화상광을 상기 제1 앙각과는 다른 제2 앙각으로 확산해서 출사하는 스크린과,
   상기 제1면에 있어서의 상기 투사축의 방향에 기초하여 상기 제2 앙각에서 상기 스크린을 관찰하는 시점에 따른 복수의 시점화상을 표시하기 위한 상기 화상 데이터를 생성하는 화상생성부
   를 구비하는 화상표시장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 화상생성부는, 상기 제1면에 있어서의 상기 투사축의 방향으로부터 상정되는 시점에 따른 상기 복수의 시점화상을 생성하고, 상기 복수의 시점화상에 기초하여 상기 화상 데이터를 생성하는, 화상표시장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 화상생성부는, 상기 복수의 시점화상의 각각을 부분 화상으로 분할하고, 상기 복수의 투사부마다에 대응하는 상기 부분 화상이 합성된 복수의 합성 화상을 상기 화상 데이터로서 생성하는, 화상표시장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 시점화상은, 기준축을 중심으로 하는 서로 다른 관찰 방향으로부터 표시 대상을 본 화상이며,
   상기 화상생성부는, 상기 투사축의 방향에 기초하여 상기 복수의 시점화상의 상기 관찰 방향을 설정하는, 화상표시장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 화상생성부는, 상기 스크린과 상기 제2 앙각으로 교차하는 제2면에 대하여 직교하도록 상기 기준축을 설정하는, 화상표시장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 투사부는, 상기 투사축이 상기 제1면 내에서 방사상으로 배열하도록 배치되어,
   상기 화상생성부는, 상기 제1면에 있어서의 상기 투사축의 각도간격을, 상기 복수의 시점화상의 상기 관찰 방향의 각도간격으로서 설정하는, 화상표시장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 복수의 투사부는, 상기 투사축의 각도간격이 일정이 되게 배치되는, 화상표시장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 스크린은, 상기 제1 및 상기 제2 앙각을 규정하는 제3면을 따라 제1 확산각으로 상기 화상광을 확산하고, 상기 제3면과 직교하는 제4면을 따라 상기 제1 확산각보다도 작은 제2 확산각으로 상기 화상광을 확산하는, 화상표시장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 스크린은, 상기 제4면에 따른 상기 화상광의 확산 분포가, 탑 햇(top hat)형의 분포가 되도록 구성되는, 화상표시장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 스크린은, 회절광학소자 또는 프레넬 렌즈 소자 중 어느 일방을 포함하는, 화상표시장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 스크린은, 투과형 스크린 또는 반사형 스크린인, 화상표시장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 스크린은, 광투과성이 있는 투명 스크린인, 화상표시장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 스크린은, 연직방향 또는 수평방향 중 어느 일방에 따라 배치되는, 화상표시장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 스크린은, 연직방향을 따라 배치되며,
    상기 제2 앙각은, 수평방향을 나타내는 각도로 설정되는, 화상표시장치.
15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 투사부의 각각은, 상기 제1 및 상기 제2 앙각을 규정하는 제3면을 따라, 상기 투사축을 중심으로 하는 소정의 화각으로 상기 화상광을 투사하고,
    상기 스크린은, 상기 소정의 화각으로 투사된 상기 화상광을 상기 제2 앙각으로 확산해서 출사하도록 구성되는, 화상표시장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 스크린은, 간섭호가 기록된 회절광학소자를 포함하고, 상기 회절광학소자의 표면에 있어서의 상기 간섭호의 피치가 균일하고, 상기 회절광학소자의 표면과 상기 간섭호가 이루는 각도가 상기 화상광에 대하여 브래그 조건을 만족시키도록 상기 회절광학소자내에서 연속적 혹은 단계적으로 변화되게 구성되는, 화상표시장치.
17. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 투사부는, 상기 스크린에 표시되는 상기 복수의 시점화상이 시인가능한 각도범위의 외측에 배치되는, 화상표시장치.
18. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 투사부로부터 투사된 상기 화상광을 평행화해서 상기 제1 앙각으로 상기 스크린에 입사시키는 광학소자를 구비하는, 화상표시장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 광학소자는, 자유곡면 미러를 포함하는, 화상표시장치.

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