【手続補正書】
【提出日】平成16年10月15日(2004.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体的な３Ｄイメージをディスプレイするシステムであって、
（１）イメージプロジェクター；
（２）前記イメージプロジェクターによりプロジェクトされるイメージフレームをディスプレイし、前記イメージフレームを空間において分配することができる、ディスプレイ手段；
（３）前記イメージプロジェクターのイメージビームを前記ディスプレイ手段に中継し、前記ディスプレイ手段において分配されたイメージフレームの大きさと焦点を不変に維持するイメージ伝達手段であって、下記手段：回転式往復運動反射板システム、または焦点距離可変鏡、もしくは遠距離中心レンズ；
前記回転式往復運動反射板システムは、 反射板の表面を常に一定方向に向かわせるように軸の周りに旋回させる反射板システムを含み；前記反射板システムの動きは、前記プロジェクターから前記分配されたイメージフレームのいずれか１つの位置までのプロジェクション径路長を、一定に維持し；
前記焦点距離可変鏡は、焦点距離を変化させ、 そして分配されるべきプロジェクトされるイメージフレームの位置によって、前記イメージビームを減衰させ；
前記遠距離中心レンズは、前記イメージプロジェクターのプロジェクション光学の一部である、
のうちの１つを含む前記イメージ伝達手段、
を包含する、前記システム。
【請求項２】
ディスプレイ手段が往復運動スクリーンを含む、請求項１のシステム。
【請求項３】
往復運動スクリーンが、スクリーンの表面を常に一定方向に向かわせるように軸の周りに旋回させるスクリーンを含む、請求項２のシステム。
【請求項４】
スクリーンが、回転腕のセットにはめ込まれており；回転腕はベルトのセットにより同調して駆動され；前記回転腕は、スクリーンの表面を常に一定方向に向かわせるように維持されている、請求項３のシステム。
【請求項５】
スクリーンが、少なくとも１つの回転腕にはめ込まれており；スクリーンと前記回転腕の軸を連結させるカップリングメカニズムが、スクリーンの表面を常に一定方向に向かわせるように維持されている、請求項３のシステム。
【請求項６】
ディスプレイ手段が回転式螺旋スクリーンを含む、請求項１のシステム。
【請求項７】
イメージプロジェクターが、発光ダイオード、または強誘電体液晶、もしくはディジタル式ミクロ鏡、または薄フィルムミクロ鏡配列装置に基づく、請求項１のシステム。
【請求項８】
実空間において立体的３Dイメージをディスプレイする方法であって、下記段階：
（１）プロジェクトされたイメージフレームをディスプレイし、空間においてイメージフレームを分配することができる、ディスプレイ媒体を提供する段階；
（２）イメージプロジェクターから２Dイメージフレームのセットをプロジェクトする段階；
（３）移動する単一の反射板の反射により、プロジェクション径路長を補償する段階；
（４）前記２Dイメージフレームを前記ディスプレイ媒体にプロジェクトしてディスプレイし、各々の前記２Dイメージフレームを空間の特定の位置に分配する段階であって、前記単一の反射板の動きは、分配された２Dイメージフレームのいずれか１つの位置までのプロジェクション径路長を一定に維持する前記段階、
を含む、前記方法。
【請求項９】
単一の反射板が、反射板の表面を常に一定方向に向かわせるように軸の周りに旋回させる、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記移動する単一の反射板からのプロジェクション径路の反射角度を減少させるために、ＴＩＲプリズムまたは偏光ビーム分割器を四分の一波遅延器に適用する段階をさらに含む、請求項８の方法。
【請求項１１】
実空間において立体的３Dイメージをディスプレイする方法であって、下記段階：
（１）往復運動スクリーンを提供する段階；
（２）ディスプレイパネルに２Ｄイメージフレームのセットを発生させる段階；
（３）プロジェクションレンズおよび焦点距離可変鏡を含む焦点距離可変プロジェクション手段により、前記往復運動スクリーンに２Dイメージフレームをプロジェクトし、そして各々の前記２Dイメージフレームを空間の特定の位置に分配する段階；
（４）分配されるべきプロジェクトされるイメージフレームの位置によって、前記焦点距離可変鏡の焦点距離を変化させ、そして、各分配された２Ｄイメージフレームを前記往復運動スクリーンにおいて焦点が合うように維持する段階、
を含む、前記方法。
【請求項１２】
焦点距離可変鏡がプロジェクションレンズの前に配置される、請求項１１の方法であって、各々のプロジェクトされた２Ｄイメージフレームの大きさを往復運動スクリーンにおいて不変に維持するために、前記プロジェクションレンズまでの対象物距離を調整する段階をさらに含む、前記方法。
【請求項１３】
焦点距離可変鏡がプロジェクションレンズの後ろに配置される、請求項１１の方法であって、各々のプロジェクトされた２Ｄイメージフレームの大きさを往復運動スクリーンにおいて不変に維持するために、前記プロジェクションレンズまでの対象物距離を作動手段により変化させる段階をさらに含む、前記方法。
【請求項１４】
実空間において立体的３Dイメージをディスプレイする方法であって、下記段階：
（１）プロジェクトされたイメージフレームをディスプレイし、空間においてイメージフレームを分配することができる、ディスプレイ媒体を提供する段階；
（２）ディスプレイパネルに２Ｄイメージフレームのセットを発生させる段階；
（３）プロジェクトされた２Ｄイメージフレームの大きさと焦点を不変に維持する遠距離中心レンズにより、２Dイメージフレームを前記往復運動スクリーンにプロジェクトし、そして各々の前記２Dイメージフレームを空間の特定の位置に分配する段階、
を含む、前記方法。
【請求項１５】
実空間において立体的３Dイメージをディスプレイする方法であって、下記段階：  
（１）ディスプレイパネルの表面を常に一定方向に向かわせるように、ディスプレイパネルを軸の周りに旋回させる段階；
（２）２Dイメージフレームのセットを前記ディスプレイパネルにおいて連続して繰り返しディスプレイし、各々の前記２Dイメージフレームを実空間の特定の位置に分配する段階であって、前記２Dイメージフレームは、ヒトの視覚の残像効果により立体的３Dイメージを形成する前記段階、
を含む、前記方法。
【請求項１６】
ディスプレイパネルのずれを補償するために、ディスプレイパネルにおける各々の２Dイメージフレームの位置を相殺する段階をさらに含む、請求項１５の方法。
【請求項１７】
ディスプレイパネルが、光放射型ディスプレイパネルを含む、請求項１５の方法。
【請求項１８】
光放射型ディスプレイパネルが、発光ダイオードディスプレイまたは有機発光ダイオードディスプレイを含む、請求項１７の方法。
【請求項１９】
ケーブルまたは無線リンクによりディスプレイパネルにイメージデータを送信する段階をさらに含む、請求項１５の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
他の先行技術では、De Montebelloはディスプレイ空間を創造する回転式の螺旋スクリーンとその螺旋スクリーン上に２Ｄイメージのフレームをプロジェクトするフィルムプロジェクターを使用するシステムを開示している（De Montebello 1969）。そのディスプレイ空間の深さはプロジェクターの焦点深度によって制限を受け、従って小さい。Mortonはディスプレイ空間を形成する回転式の螺旋スクリーンを使用する、しかも像源から螺旋スクリーンの表面までの焦点距離の変動に適応するための歪像レンズを使用する他のシステムを開示している（Morton  1990）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図１はイメージ伝達メカニズムを有する移動式スクリーンに基づく立体３Ｄディスプレイの基本概念を示し、そのシステムは大きな３部分から成り立っている。
（１）  移動式スクリーン：周期的に移動しているスクリーン１１はプロジェクトしたイメージをディスプレイし、そのディスプレイ空間１２を形成する。
（２）  イメージ伝達メカニズム：イメージ伝達メカニズム１３はプロジェクションビーム１４を中継し、このビームはディスプレイのための移動式スクリーン上にイメージプロジェクターからプロジェクトされる２Ｄイメージフレーム１４ａのセットを含んでいる。そのメカニズムはスクリーンが移動したときに、プロジェクトしたイメージの大きさと焦点を不変に維持し、プロジェクトされるイメージフレームの配置を移動式スクリーンと同調させる。これが基本的にはプロジェクション径路補償メカニズムであり、その理由はプロジェクターからスクリーンへの直接の全フレームプロジェクションはスクリーンの一定運動によって好ましくないからである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
移動式スクリーンは周期的に立体的なイメージをディスプレイしている、ディスプレイ空間を掃引している。スクリーンの動きは往復式掃引並びに全スクリーンまたはスクリーン表面の一部による一方向の掃引を包含する。図２ａ−ｄは円滑な往復動式スクリーン運動を創造するために、円滑な回転式メカニズムを使用する好ましい往復運動式スクリーンシステムを示している。この様式のスクリーン運動は、日本特許出願番号３６１０９０／９９、１９９９年１２月２０日出願（国内公開番号２０００−２０１３６２、２０００年７月１８日）において、出願人ツァオ（Tsao）により記載されている。これは平板なスクリーン１１を軸５０１の周りに旋回させ、そのスクリーン表面を常に一定方向（ｚ方向）に向かわせるように維持している。すなわち、スクリーンは前記軸のまわりに旋回するが、それ自身の周りに回転しない。その結果として、スクリーン運動はｚ方向に矩形の空間１２を横切って掃引できて、しかも図2b-2dが示すように、この矩形空間の中でそのスクリーンはｚ方向にそって前後に動くことを表現している。このスクリーン運動は従って、「回転式往復運動」と呼ぶことができる。どの場所でもプロジェクションビームを捕捉するためには、スクリーン１１の長さはディスプレイ空間１２の長さよりも大きくなくてはならない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図３ａ−３ｃは回転式往復運動式スクリーンのための他の例示による態様を示している。図３ａはそのメカニズムの断面図を示しており、図３ｂは正面図である。回転腕６１０は機械基台６００に据え付けられており、軸６０３の周りに回転する。軸は機械基台に固定されており、タイミングギア６０５はその軸に固定されている。回転腕は１端で固定されている突起した軸６１０１を有している。第二のタイミングギア６２０はこの突起した軸に回転ベアリングを有して組み込まれている。ギア６２０と６０５は同じピッチ直径と歯数を持っている。これらはタイミングベルト６３０と対になっている。スクリーン１１とその支持構造体６２１は第二のギア６２０に取り付けられ、固定されている、その結果として、回転腕６１０が回転すると、常に１方向に向かう表面を伴ってスクリーンが旋回する。または、タイミングベルトを使用する替わりに、二つのギア間のカップリングをその間に第三のギアを使用して達成することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
２Ｄイメージフレームをディスプレイパネル１５０１上に創造し、スクリーン１１上に反射板対１３を通じてレンズ１５０２によってプロジェクトする。ディスプレイパネルとレンズは固定式である。二つの反射板１３０１と１３０２間の好ましい角度は９０°である。プロジェクション径路４０２はスクリーン運動径路４０１に好ましくは平行である。スクリーンは位置１１と１１Ａとの間を往復運動し、ディスプレイ空間１２をなしている。スクリーン１１が動くと、反射板対１３はスクリーンと同一方向に動くが、しかしそのスクリーン速度の半分の速度である。その結果として、ディスプレイパネルからスクリーンまでのプロジェクション距離は常に一定に保たれている。従って、プロジェクトされたイメージの焦点と倍率は常に維持することができる。イメージ伝達メカニズムとして、一対の反射板を往復運動させる方法は、ＵＳ特許５，９５４，４１４号において、出願人ツァオ（Tsao）により記載されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
往復運動式反射板は図４ｂに示すように単一の平板反射板であることもできる。この場合、プロジェクション径路４０２は９０°より小さい角度で反射板１３００に行き当たらねばならない。得られたディスプレイ空間１２は平行四辺形の面を有する。または、図４ｃに示すように、入射プロジェクション径路と反射径路間の角度を減少するために、ＴＩＲ（全内部反射）プリズム１３０３を挿入することができる。プロジェクションビームが偏光しているならば、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルをイメージパネルとして使用するときには、図４ｄに示すように、入射ビームを反射板と反射板から反射ビームを同じ径路４０に入れるために、偏光ビーム分割器１３０７を装置内に使用することもできる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図５ａに示すように、スライダークランクシャフトホイールを使用する事によって反射板システムの往復運動式運動を達成することができる。または、スクリーン運動を創造するために使用する同じメカニズムを反射板システムの運動を創造するために使用することもできる。例えば、図５ｂに示すように、反射板対１３０１と１３０２を回転腕のシステムに取り付けることができて、このシステムは図２ａのシステムと類似したメカニズムである。図４ｂ、４ｃまたは４ｄの場合における１３００のように、反射板対構造１３０１と１３０２を単一の表面反射板で置換することもできる。勿論、反射板システムの往復運動式運動を創造するために他のメカニズムも存在することができる。マイクロコンピューターで制御する二つの２モーターを使用する、またはタイミングの良いベルトおよびギアのような機械的手段を使用することによって、スクリーンと反射板システムとの間の速度比を維持することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ズームレンズの他に固定焦点距離の光学と共に使用することができる他のズーム光学（または焦点距離可変光学）もある。ズーム光学メカニズムの第二の例は焦点距離可変鏡を使用している。焦点距離可変鏡は駆動信号、通常は音響的圧力、に対応して平面鏡、凹面鏡または凸面鏡になる曲率変更可能な薄い反射膜を有している。焦点距離可変鏡の機械的構造の詳細はRawson 1967に見いだすことができる。図７は光トレースによる焦点距離可変鏡の原理を示している。反射表面が平板７０３Ｆであるならば、対象物７９０の鏡像７９０Ｆは像距離Ｏ’Ｍ＝ＯＭに生ずる。反射面が歪んで、凸面鏡７０３Ｘをなすならば、対象物７９０の鏡像は小さくなり、鏡に接近する。焦点距離ＭＦｘは凸面鏡７０３Ｘに対応し、鏡曲率が増加するにつれて小さくなる。反射面が凹面鏡７０３Ｖに成るならば、対象物の鏡像は大きくなり、鏡７９０Ｖから離れる。再び、鏡ＭＦｖの焦点距離は鏡曲率が増えるにつれて減少する。図７から、振動式焦点距離可変鏡はイメージの場所変更のみ成らず、イメージの大きさも変化することができることを知ることができる。イメージの大きさとイメージ位置は相互に関連し、対象物距離（ＯＭ）と焦点距離可変鏡の焦点距離によって決まる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
焦点と移動式スクリーン上にプロジェクトしたイメージの倍率を維持するためには、一般的に２種の焦点距離可変部材を必要とするにもかかわらず、唯一の焦点距離可変鏡を使用する特別に調整した構造物もやはり固定焦点と倍率をうることができる。図８は好ましい一態様を示している。焦点距離可変鏡８２０をイメージパネル１５０１と通常のプロジェクションレンズである通常のプロジェクションレンズ（固定焦点距離の）１５０２との間の光学径路の中に置く。ＴＩＲプリズム８０１を再び焦点距離可変鏡と一緒に使用する。そのような配置では、焦点距離可変鏡は従ってそれが振動するときに、有効イメージ距離（イメージパネルからプロジェクションレンズまで）とイメージパネルの有効大きさ両者を相関した方法で変更している。焦点距離可変鏡が凸面鏡になるときには、焦点距離可変鏡の視覚では、イメージパネルは実際のパネルよりもプロジェクションレンズに近づいて現れる。その結果、パネル上のイメージはＢ点にプロジェクトされている。焦点距離可変鏡が凹面鏡ならば、パネルイメージ１５０１Ｖは焦点距離可変鏡の視覚ではプロジェクションレンズにより近くに現れる。その結果として、パネル上のイメージはより短いイメージ距離に、Ａ点にプロジェクトされる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
一般的には、焦点距離が変動可能ないずれかの反射板は焦点距離可変鏡を使うことによって上記の機能を達成する事ができる。この発明は従って焦点距離変動鏡の構造に制限されない。上記の機能を達成するための光学部品のパラメーターの選別とデザインは当業者によって幾何光学を元にして行うことができるから、ここでは詳述しない。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３ａ】
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