(57)【要約】【課題】主に、光源自体を機械的に移動したり、光源を多数設けたりせずに、立体表示に必要な角度の異なる平行光を容易に作り出すことなどができるようにする。【解決手段】離散的フーリエ変換像を表示可能な画像表示装置１３と、画像表示装置１３へ向け平行光１４を出射する照明手段１５と、画像表示装置１３に表示した離散的フーリエ変換像および照明手段１５から出射した平行光１４の角度３６を時分割で切り換える同期制御手段１６と、備えた立体表示装置１１に関する。  照明手段１５が、レーザー光３１を出射するレーザー光源３２と、レーザー光源３２からのレーザー光３１の経路を時分割で変更可能な経路変更手段３３と、経路変更手段３３で経路を変更したレーザー光３１を照射位置にて拡散する拡散板３５と、拡散板３５の手前側に焦点距離ｆと等しい距離を有して位置し、拡散板３５で拡散したレーザー光３１を、拡散板３５上の照射位置に応じた角度３６の平行光１４に変換する凸レンズ３７とを備えるようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散的フーリエ変換像を表示可能な画像表示装置と、
該画像表示装置へ向け平行光を出射する照明手段と、
前記画像表示装置に表示した離散的フーリエ変換像および前記照明手段から出射した平行光の角度を時分割で切り換える同期制御手段と、備えた立体表示装置において、
前記照明手段が、
レーザー光を出射するレーザー光源と、
該レーザー光源からのレーザー光の経路を時分割で変更可能な経路変更手段と、
該経路変更手段で経路を変更したレーザー光を照射位置にて拡散する拡散板と、
該拡散板の手前側に焦点距離と等しい距離を有して位置し、前記拡散板で拡散したレーザー光を、拡散板上の前記照射位置に応じた角度の平行光に変換する凸レンズとを備えることで、
前記画像表示装置が、前記平行光の角度に応じたフーリエ変換像を時分割で表示可能としたことを特徴とする立体表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の立体表示装置であって、
前記経路変更手段が、小型のミラーを電磁的に偏向して時分割で角度変更可能な光偏向素子であることを特徴とする立体表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の立体表示装置であって、
前記拡散板を曲面状にしたことを特徴とする立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、立体表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平面的な表示装置を用いて立体的な表示を行い得るようにする立体表示装置の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、実際の物体からは、あらゆる方向へ向けて光が放射されており、その光が観察者に届くことで、観察者は物体を立体的に認識している。特許文献１の立体表示装置は、このような光の状態を再現することによって、３Ｄメガネなどの補助具を用いずに裸眼による立体表示を可能にしようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３１８８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の立体表示装置は、表示部の表示面から出射する光の角度を時分割的に変更する（瞬時に高速で切り替える）ことで実際の物体から発せられる光の状態を再現するようにしている。そして、光の角度を変更するために、光源を機械的に移動したり、光源を多数設けて点灯する光源の切り替えを行ったりしていた。そのため、光の角度を変更するための機構が複雑になり、装置の小型化が難しいという問題が生じている。
【０００６】
そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、
離散的フーリエ変換像を表示可能な画像表示装置と、
該画像表示装置へ向け平行光を出射する照明手段と、
前記画像表示装置に表示した離散的フーリエ変換像および前記照明手段から出射した平行光の角度を時分割で切り換える同期制御手段と、備えた立体表示装置において、
前記照明手段が、
レーザー光を出射するレーザー光源と、
該レーザー光源からのレーザー光の経路を時分割で変更可能な経路変更手段と、
該経路変更手段で経路を変更したレーザー光を照射位置にて拡散する拡散板と、
該拡散板の手前側に焦点距離と等しい距離を有して位置し、前記拡散板で拡散したレーザー光を、拡散板上の前記照射位置に応じた角度の平行光に変換する凸レンズとを備えることで、
前記画像表示装置が、前記平行光の角度に応じたフーリエ変換像を時分割で表示可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上記構成によって、光源自体を機械的に移動したり、光源を多数設けたりせずに立体表示に必要な角度の異なる平行光を容易に作り出すことなどができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】物体の見え方を示す図である。
【図２】表示装置を用いた立体的な表示の原理図である。
【図３】実施例１にかかる立体表示装置の構成図である。
【図４】離散的フーリエ変換像の説明図である。
【図５】実施例２にかかる立体表示装置の構成図である。
【図６】実施例３として立体表示装置を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図６は、この実施の形態を説明するためのものである。
【実施例１】
【００１１】
＜構成＞以下、実施例１の構成について説明する。
【００１２】
先ず、図１を用いて、物体の見え方と光線について説明する。この図は、２つの物体１，２のそれぞれからあらゆる方向へ向けて光３，４が放射されている様子を示している。そして、これらの光３，４が物体１，２ごとに異なる角度で観察者の目５に届くことなどによって、遠近感などが発生し、観察者に物体１，２が立体的なものとして認識される。
【００１３】
よって、図２に示すように、平面的な表示装置６の表示面から、図１と同様の、物体１，２ごとに角度が異なる光７，８を発することができれば、上記した光３，４の状態を再現することができ、３Ｄメガネなどの補助具を用いずに裸眼による立体表示が可能となる。
【００１４】
そのために、以下のような立体表示装置１１を設ける。この立体表示装置１１は、図３に示すように、
離散的フーリエ変換像を表示可能な画像表示装置１３と、
画像表示装置１３へ向け平行光１４を出射する照明手段１５と、
画像表示装置１３に表示した離散的フーリエ変換像および照明手段１５から出射した平行光１４の角度を時分割で切り換える同期制御手段１６と、を備えている。
【００１５】
ここで、フーリエ変換像について説明すると、図４に示すように、焦点距離ｆのレンズ２１の前方（図の左側）に対して距離ｄ１だけ離間した位置に置いた物体２２の（倒立）実像２３が、レンズ２１の後方（図の右側）に距離ｄ２だけ離間した位置にできる時、焦点の位置の像がフーリエ変換像２４となる。この位置で記録されるフーリエ変換像２４は、光の位相が棄却されて光の強度のみのものとなる。即ち、光線の入射角度２５が光軸２６からの距離に変換されたものとなる。
【００１６】
そして、複数のレンズ２１を２次元状に配置して成る２次元レンズアレイなどを用いて、各レンズ２１ごとにフーリエ変換を行った結果得られた複数のフーリエ変換像２４を有する離散的フーリエ変換像を記録し、この離散的フーリエ変換像を、立体表示装置１１の画像表示装置１３に表示する。なお、具体的な離散的フーリエ変換像の作り方や再生の仕方などについては特許文献１に開示されている。
【００１７】
画像表示装置１３は、液晶パネルなどの表示パネルとすることができる。照明手段１５は、図３の実施例では、画像表示装置１３のバックライトとして裏面側から画像表示装置１３を透過表示するものとなっている。同期制御手段１６は、画像表示装置１３に表示した離散的フーリエ変換像を光の角度ごとに時分割で切り換えると共に、照明手段１５から出射した平行光１４の角度を離散的フーリエ変換像の時分割での切り換えに合わせて切り換える制御装置である。このような構成を備えることによって、画像表示装置１３に、図２のような物体１，２ごとに角度が異なる光８，７を発生させることができるようになり、裸眼での立体視が可能になる。
【００１８】
なお、平面映像の１コマは、光の方向を特に考慮することなく記録されて、一方向からの光のみを用いて再生するようになっているのに対し、立体映像の１コマは、様々な方向からの光を用いて記録した多数の映像要素を含んでおり、様々な方向からの光を当てて再生するものとなる。そして、各コマごとに様々な方向から光を当てるために、光を高速で切り替える手段が必要になる。
【００１９】
以上のような基本的な構成に対し、この実施例の立体表示装置１１では、以下のような構成を備えるようにしている。
【００２０】
（１）立体表示装置１１は、
照明手段１５が、
レーザー光３１を出射するレーザー光源３２と、
レーザー光源３２からのレーザー光３１の経路を時分割で変更可能な経路変更手段３３と、
経路変更手段３３で経路を変更したレーザー光３１を照射位置にて拡散する拡散板３５と、
拡散板３５の手前側に焦点距離ｆと等しい距離を有して位置し、拡散板３５で拡散したレーザー光３１を、拡散板３５上の照射位置に応じた角度３６の平行光１４に変換する凸レンズ３７とを備えることで、
画像表示装置１３が、平行光１４の角度３６に応じたフーリエ変換像２４を時分割で表示可能としている。
【００２１】
ここで、レーザー光源３２は、進行方向、位相、周波数が揃ったエネルギー密度の高いレーザー光３１を得ることができるものである。
【００２２】
経路変更手段３３は、レーザー光３１の経路を時分割で変更できるものなら何でも良いが、電気的手段を用いて経路を変更するようにした電子素子とするのが好ましい。
【００２３】
拡散板３５は、レーザー光３１が照射された位置で、レーザー光３１を様々な方向へ拡散するために設けられるものである。そして、拡散板３５を凸レンズ３７の焦点距離ｆの位置に設置することで、凸レンズ３７は拡散板３５で拡散したレーザー光３１を入射して平行光１４に変換することができるものとなる。この際、拡散板３５上のレーザー光３１が照射された位置が変位することで、凸レンズ３７は平行光１４の角度３６を変えることができる。
【００２４】
そして、同期制御手段１６により、照明手段１５が時分割で角度３６の異なる平行光１４を出射し、画像表示装置１３が、平行光１４の角度３６に応じたフーリエ変換像２４を時分割で表示するように制御することで、画像表示装置１３の画像から様々な方向の光が発せられ、裸眼による立体表示が可能となる。
【００２５】
（２）経路変更手段３３は、小型のミラーを電磁的に偏向して時分割で角度３６変更可能な光偏向素子４１とすることができる。
【００２６】
ここで、光偏向素子４１は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子のことであり、電磁気力によってミラー４２の角度を２軸回りに回動駆動するようにした２次元的な電磁駆動式ミラー素子である。この場合には、１枚のミラー４２でレーザー光源３２からのレーザー光３１を２次元的（画像表示装置１３の縦方向と横方向など）に走査可能なものなどとされている。
【００２７】
（３）拡散板３５は、曲面状のものとしても良い（曲面状拡散板５１）。
【００２８】
ここで、曲面状は、例えば、凸レンズ３７の収差を補正するために拡散板３５に設けられる形状である。例えば、拡散板３５は、その全体または少なくとも一部を、凸レンズ３７の焦点面またはその近傍に位置するように曲げたものなどとすることができる。
【００２９】
＜作用＞以下、この実施例の作用について説明する。
【００３０】
立体表示装置１１では、画像表示装置１３が画像を表示すると共に、画像表示装置１３を照明手段１５で照明することにより、画像表示装置１３の画像が視認できるようになる。
【００３１】
この際、画像表示装置１３が離散的フーリエ変換像を表示すると共に、同期制御手段１６が、画像表示装置１３に表示した離散的フーリエ変換像および照明手段１５から出射した平行光１４の角度３６を同期させて時分割で切り換え、平行光１４の角度３６に応じてフーリエ変換像２４が高速で切り替わることで（例えば、６０フレーム／毎秒など）、平面的な画像表示装置１３であっても裸眼による立体表示が可能となる。
【００３２】
この際、照明装置では、レーザー光源３２がレーザー光３１を出射し、経路変更手段３３がレーザー光源３２からのレーザー光３１の経路を時分割で変更し、拡散板３５が、経路変更手段３３で経路を変更したレーザー光３１を照射位置にて拡散し、拡散板３５の手前側に焦点距離ｆと等しい距離を有して位置する凸レンズ３７が、拡散板３５で拡散したレーザー光３１を、拡散板３５上の照射位置に応じた角度３６の平行光１４に変換する。これにより、時分割で角度３６が変更する平行光１４を得ることができる。
【００３３】
＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３４】
（効果１）照明手段１５に、レーザー光源３２と、経路変更手段３３と、拡散板３５と、凸レンズ３７とを用いた。そして上記した経路変更手段３３を用いることで、立体表示に必要な角度３６の異なる平行光１４を作り出すのに、例えば、光源自体の位置を移動したり、光源を多数設けて点灯する光源の切り替えを行ったりする必要をなくすことができ、また、機械的な可動部分のない構成とすることができる。よって、簡単に角度３６の異なる平行光１４を容易に作り出すことができるようになると共に、装置の大幅な小型化を図ることが可能となる。また、機械的な可動部分がなくなることで、機械的な負荷が大幅に低下し、制御速度の向上も得ることができる。
【００３５】
（効果２）経路変更手段３３に光偏向素子４１を用いるようにしても良い。これにより、緻密且つ高速に光線の角度３６を制御することが可能になる。よって、表示精度を上げることができる（または、立体再現度の高い高品質な表示ができる）と共に、装置構成を小型化することが可能となる。更に、光偏向素子４１を用いることで、レーザー光３１の経路の微調整が可能になるので、歪などの補正が容易となり、例えば、後述の実施例３のように車両などに搭載するヘッドアップディスプレイ装置（図６の車両用ヘッドアップディスプレイ装置６１）に立体表示装置１１を採用する場合に、フロントウィンドウガラス６４の複雑な曲面形状に合わせたレーザー光３１の経路の微調整を行うことで、歪みの少ない虚像表示を得ることができる。
【００３６】
（効果３）拡散板３５は曲面状にしても良い。このように、曲面状の拡散板３５を用いることで、例えば、凸レンズ３７の収差の補正のような光学系の補正に相当する補正が可能となるので、平行光１４線の平行度を高めるための補正光学系などを省略したり簡略化したりすることができる。
【実施例２】
【００３７】
図５は、実施例２にかかる立体表示装置１１を示すものである。上記した実施例では、画像表示装置１３を透過型のものとして、照明手段１５を画像表示装置１３の背面側に設置するようにしていたのに対し、この実施例では、画像表示装置１３を反射型のものとして、照明手段１５を画像表示装置１３の表面側に設置するようにした点が異なっている。この際、画像表示装置１３は、反射した画像が観察者の目５に届くように、所要の角度を有して斜めに設置するようにしている。
【００３８】
なお、上記以外の構成、作用、効果については、上記した実施例と同様であるため、上記した実施例の記載を以ってこの実施例の説明とする。
【実施例３】
【００３９】
図６は、実施例３にかかる立体表示装置１１を示すものであり、図３の（透過型の）立体表示装置１１を車両用ヘッドアップディスプレイ装置６１に適用したものである。
【００４０】
ここで、車両用ヘッドアップディスプレイ装置６１は、少なくとも、画像表示装置１３と、画像表示装置１３の画像を運転席の前方に虚像６２として表示可能な反射部６３とを備えている。反射部６３は、フロントウィンドウガラス６４や車室６５内に設置した反射板（コンバイナ）などとすることができる。なお、フロントウィンドウガラス６４は、楔形状断面のガラスを用いたり、反射膜を設けたりすることで画像表示装置１３の画像を反射できるようになる。
【００４１】
画像表示装置１３と反射部６３との間には、光路を変更したり光路長を長くしたりするための平面鏡や、更に画像を拡大するための凹面鏡などの光学部品６６を単数または複数設けることができる。
【００４２】
このように、立体表示装置１１を車両用ヘッドアップディスプレイ装置６１に用いることにより、運転を支援する情報をより分かり易く表示することができる。
【００４３】
なお、車両用ヘッドアップディスプレイ装置６１には、図５のような（反射型の）立体表示装置１１を用いて構成することもできる。また、上記以外の構成、作用、効果については、上記した実施例と同様であるため、上記した実施例の記載を以ってこの実施例の説明とする。
【符号の説明】
【００４４】
１１    立体表示装置
１３    画像表示装置
１４    平行光
１５    照明手段
１６    同期制御手段
２４    フーリエ変換像
３１    レーザー光
３２    レーザー光源
３３    経路変更手段
３５    拡散板
３６    角度
３７    凸レンズ
４１    光偏向素子
４２    ミラー
５１    曲面状拡散板
ｄ１    距離
ｄ２    距離
ｆ      焦点距離
【図１】
2018146680.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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