(57)【要約】  ３次元画像のディスプレイ装置は、定義された影像空間内に仮想画像を生成する。この装置は、２次元画像を生成するための２次元画像のディスプレイパネルと；影像空間の仮想画像に、２次元画像を投影する第１の合焦要素と；影像空間内で仮想画像の位置を変更するように、ディスプレイパネルと投影する第１の合焦要素との間の有効光路長を変更する手段と；を含む。この有効光路長は、可変の焦点距離のレンズ、２次元ディスプレイパネルの相対的な動作、及び、第１の合焦要素により、又は、他の光学要素を、有効光路長を変更する光路へ導入することにより、変更されてもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元の空間影像を生成するためのディスプレイ装置であって、
２次元画像を生成する２次元画像のディスプレイパネルと、
前記２次元画像を影像空間の仮想画像に投影する第１の合焦要素と、
前記影像空間内で前記仮想画像の位置を変更するように、前記ディスプレイパネルと前記投影する第１の合焦要素との間の有効光路長を変更する手段と、を有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１記載のディスプレイ装置であって、
前記有効光路長を変更するための前記手段は、前記影像空間を通して、周期的に前記仮想画像を移動させるように作動するようにされていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項２記載のディスプレイ装置であって、
一致する前記仮想画像が前記影像空間を通して移動されるように、連続する異なる画像を生成するための前記ディスプレイパネルを制御するディスプレイドライバーと、
該ディスプレイドライバーと、前記有効光路長を変更するための前記手段と、を同調させるための制御手段と、をさらに含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１記載のディスプレイ装置であって、
前記有効光路長を変更するための前記手段は、調節可能な光強度となる第２の合焦要素を有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項４記載のディスプレイ装置であって、
前記第２の合焦要素は液晶適応レンズであることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項４記載のディスプレイ装置であって、
前記第２の合焦要素は、変形可能なレンズであることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項４記載のディスプレイ装置であって、
前記第２の合焦要素は、変形可能なミラーであることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項１記載のディスプレイ装置であって、
前記有効光路長を変更するための前記手段は、前記ディスプレイパネル及び前記第１の合焦要素の相対位置を変更するための物理的な変位手段を有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項９】
請求項１記載のディスプレイ装置であって、
前記有効光路長を変更するための前記手段は、前記ディスプレイパネルと前記第１の合焦要素との間の光路の少なくとも一部を変更するための光路変更部を有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１０】
請求項９記載のディスプレイ装置であって、
前記光路変更部は、前記ディスプレイパネルから前記合焦要素まで光が進行する距離を変更するようにされていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１１】
請求項９記載のディスプレイ装置であって、
前記光路変更部は、前記光路の少なくとも一部の屈折率を変更するようにされていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載のディスプレイ装置であって、
前記光路変更部は変位して、前記光路の一部の長さを変更するための複数の変位可能な屈折要素を有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項１０記載のディスプレイ装置であって、
前記光路変更部は、高さが異なる複数の部分を有する反射要素であり、前記部分は、前記ディスプレイパネルからの光を、異なる物理的な位置から前記合焦要素まで反射するために選択され、
前記光路上に設けられた光学要素の一部を変更するための選択手段を有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１４】
請求項１１記載のディスプレイ装置であって、
前記光路変更部は、前記ディスプレイパネルと前記第１の合焦要素との間にある光学要素と、
前記第１の合焦要素は前記ディスプレイパネルと前記第１の合焦要素との間の光路の他の部分と異なる屈折率を有し、前記光学要素は、厚さ及び／又は屈折率を変更する部分を有し、
前記光路上にある光学要素の部分を変更するための選択手段と、を有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１５】
請求項１記載のディスプレイ装置であって、
前記合焦要素は前記ディスプレイパネルの前記仮想画像を拡大することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１６】
請求項１記載のディスプレイ装置であって、
前記第１の合焦要素は、前記影像空間内の一致する平面の仮想画像に、２次元画像を投影し、前記有効光路長を変更するための前記手段は、前記第１の合焦要素の出射からの前記平面の仮想画像の距離を変更することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１７】
請求項１記載のディスプレイ装置であって、
前記ディスプレイパネルは、毎秒５０フレームより実質的に大きい画像リフレッシュレートを有するようにされていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１８】
請求項１記載のディスプレイ装置であって、
前記ディスプレイパネルは、毎秒２００フレームより大きい画像リフレッシュレートを有するようにされていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１９】
請求項１、請求項２、又は請求項３に記載のディスプレイ装置であって、
前記有効光路長を変更するための前記手段は、機械的な手段を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２０】
請求項１、請求項２、又は請求項３に記載のディスプレイ装置であって、
前記有効光路長を変更するための前記手段は、電子−光学手段を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２１】
請求項１記載のディスプレイ装置であって、
前記第１の合焦要素は、実質的に単一の焦点距離を有する単一又は合成の要素であることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２２】
請求項４乃至６のうちいずれか１項記載のディスプレイ装置であって、
前記第２の合焦要素は、全体の動作領域にわたって、実質的に一定の焦点距離を有し、調節可能な、単一又は合成のレンズであることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２３】
３次元の空間影像を生成する方法であって、
２次元画像のディスプレイパネル上に２次元画像を生成するステップと、
第１の合焦要素により、前記２次元画像を影像空間内の仮想画像に投影するステップと、
前記影像空間内の前記仮想画像の位置を変更するように、前記ディスプレイパネルと前記投影する合焦要素との間の前記有効光路長を変更するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法であって、
前記影像空間を通して、周期的に前記仮想画像を移動させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法であって、
一致する前記仮想画像が前記影像空間を通して移動されるように、連続する異なる画像を生成するための前記ディスプレイパネルを制御するステップと、
前記ディスプレイパネルの画像と、前記影像空間を通した前記仮想画像の周期的な移動と、を同調させるステップと、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２３記載の方法であって、
前記有効光路長を変更するステップは、第２の合焦要素の光強度を変更するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２３記載の方法であって、
前記有効光路長を変更するステップは、前記ディスプレイパネルと前記第１の合焦要素との相対位置を変更するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２３記載の方法であって、
前記有効光路長を変更するステップは、前記ディスプレイパネルと前記第１の合焦要素との間の光路の少なくとも一部を変更するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法であって、
前記ディスプレイパネルから前記合焦要素まで光が進行する距離を変更するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２８記載の方法であって、
前記光路の少なくとも一部の屈折率を変更するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２９又は３０記載の方法であって、
変位し、前記光路の一部の距離を変更する複数の変位可能な屈折要素の位置を変更するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２９記載の方法であって、
連続するミラーを前記光路に導入し、各ミラーが入射光線との関係で異なる位置を有するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３０記載の方法であって、
前記ディスプレイパネルと前記第１の合焦要素との間の光学要素の位置を変更するステップをさらに含み、
前記第１の合焦要素は、前記ディスプレイパネルと前記第１の合焦要素との間の光路の他の部分と異なる屈折率を有し、前記光学要素は、厚さ及び／又は屈折率を変更する部分を有することを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項２３記載の方法であって、
毎秒５０フレームより実質的に大きいリフレッシュレートで、前記ディスプレイパネルの画像をリフレッシュするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３４記載の方法であって、
毎秒２００フレームより大きいリフレッシュレートで、前記ディスプレイパネルの画像をリフレッシュするステップを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元ディスプレイ装置に関するものであり、特に専用的ではないが、定義された影像空間に仮想画像を生成する３次元画像ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３次元画像は、いくつかの方法により生成される。例えば、３次元映像のディスプレイでは、観察者の各目により特有の形で観察できる２つの映像を、同時に又は多重時間で表示することができる。その映像は、観察者に装着される眼鏡又はゴーグルにより選択される。前者の場合に、眼鏡にはポラロイドレンズが装備されることがある。後者の場合に、眼鏡には電気制御のシャッターが装備されることがある。これらの種類のディスプレイは、比較的に、構成が簡単であり、低いデータレートを有している。しかしながら、特別に見るため眼鏡の使用は不便であり、運動視差の不足が観察者に、不快感を感じさせる。
【０００３】
より現実的な３次元の印象は、自動の立体鏡ディスプレイを用いて、生成され得る。これらの種類のディスプレイにおいて、全ての画素は、異なった目視方向において、異なった輝度で光を放つ。目視方向の数は、各観察者の目に異なる映像が映るように、十分に大きくするべきである。これらの種類のディスプレイは、現実的な運動視差を表示する。仮に観察者の頭部が動くと、景色はそれに応じて変化する。
【０００４】
これらの種類のディスプレイの大部分は、実際に実現するのが技術的に困難である。いくつかの提案を文献の中で発見することができる。例えば、米国５、９６９８５０で見ることができる。これらのディスプレイの利点は、多くの観察者が、特別に見るための眼鏡が無くとも、例えば、単一の３次元テレビのディスプレイを見ることができ、各観察者は視差及び遠近感を含む現実の３次元の映像を見ることができる。
【０００５】
別の種類の３次元ディスプレイは、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｓ．ｂｅｒｋｌｅｙ．ｅｄｕ／ｊｆｃ／ＭＵＲＩ／ＬＣ−ｄｉｓｐｌａｙで説明されているような、空間ディスプレイ（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙ）である。空間ディスプレイにおいて、画像ディスプレイの空間内の点は、発光する。この方法で、３次元物体の画像を生成することができる。この技術の不利な点は、閉塞である。例えば、他の物体により隠された光の点を閉鎖することができない。したがって、表示される全ての物体は、透明となる。原則として、この問題は、ビデオ処理によって、及び、観察者の頭部又は目の位置の可能な追跡によって、克服され得る。
【０００６】
空間ディスプレイの認知された一実施例が、図１に示されている。このディプレイは、１つの透明の水晶１０から構成されている。この水晶１０内を、２つのレーザ１１、１２（又はそれ以上）が走査している。レーザ光線１３、１４が交差する位置１５において、光１６が、アップコンバージョンにより生成される。このアップコンバージョンでは、より高エネルギーにおける光子の放出が、低いエネルギーの（例えば、合成レーザ光線からの）多くの光子の吸収により、発生する。この種のディスプレイは高価であり、複雑である。特別の水晶１０及び２つの走査レーザ１１、１２が、要求される。さらに、アップコンバージョンは、あまり効率的な工程ではない。
【０００７】
空間ディスプレイ２０の他の実施例は、図２に示されている。この配置には、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）又は液晶ゲル（ＬＣ−ｇｅｌ）のような、透明性と、拡散性とに切り替える材料が用いられる。３次元格子空間２１において、セル２１は、こられ２つの状態間で切り替えを行うことができる。一般的に、空間２１は、１つの方向から照射される。この照射において、光源２３は格子空間の下に位置している。仮にセル２２が拡散性の状態に切り替えられたとき、光２４は全方向へ拡散される。
【０００８】
依然として、さらに付け加えられた種類のディプレイがＷ／Ｏ  ０１／４４８５８に示されている。この文献は３次元の空間の画像ディスプレイ装置が示されている。この装置では、照射源からの平行にされた光が、液晶ディスプレイパネル上に入射する。この液晶ディプレイパネルは、液晶のマイクロレンズ群に重ねて配置される。この群の各マイクロレンズは、そこから光を受光するためのＬＣＤパネルの各画素に合わせられている。各液晶のマイクロレンズは、調節可能な焦点を有しており、その結果、各画素からの光は、空間内の画像空間の選択された点に投影される。このように、その群内の各マイクロレンズに到達する光の強度及び／又は色は、空間内の画像空間における複数の一致する光の強度及び色を生成するように制御される。
【０００９】
このアプローチに関する潜在的な問題は、各ＬＣＤ画素が各マイクロレンズに合わせられなければならないこと、及び、ＬＣＤパネル及びマイクロレンズ群が、空間内の画像空間の深さを決定するために、固定されることである。このことは、まさに制限された視野角度を生じさせることとなる。加えて、複雑なマイクロレンズ群の使用が、その群の各々のマイクロレンズ要素の焦点距離を別に制御するために、複雑な制御装置と共に、要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、従来技術の装置に関係する、いくつか又は全ての問題を克服する空間の３次元画像ディスプレイ装置を提供することである。
【００１１】
一つの局面によれば、本発明は３次元の空間影像を生成するためのディスプレイ装置であって、
２次元画像を生成する２次元画像のディスプレイパネルと、
前記２次元画像を影像空間の仮想画像に、投影する第１の合焦要素と、
前記影像空間内で前記仮想画像の位置を変更するように、前記ディスプレイパネルと前記投影する第１の合焦要素との間の有効光路長を変更する手段と、を有することを特徴とするディスプレイ装置を提供する。
【００１２】
他の局面によれば、本発明は、３次元の空間影像を生成する方法であって、
２次元画像のディスプレイパネル上に２次元画像を生成するステップと、
第１の合焦要素により、前記２次元画像を影像空間内の仮想画像に投影するステップと、
前記影像空間内の前記仮想画像の位置を変更するように、前記ディスプレイパネルと前記投影する合焦要素との間の前記有効光路長を変更するステップと、を含むことを特徴とする方法を提供する。
【００１３】
本発明の実施例は、今、例及び添付する図面の参照により、説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図３ａ及び３ｂは本発明で用いられるいくつかの基本の原理を示している。図３ａでは、小さいディスプレイパネル３１の比較的に大きい仮想画像３０がフレネルミラー３２により供給される。図３ｂでは、小さいディスプレイパネル３６の比較的大きい仮想画像３５がフレネルレンズ３７により供給される。仮想画像３０又は３５は、このレンズの前の空気中に現れる。観察者は、この画像３０又は３５に焦点を合わせることができ、この画像が空気中に‘浮かんでいる’ものとして観察する。
【００１５】
図４ａ及び４ｂは本発明に従った図３ａ及び図３ｂの配置に対する一変形を示している。図４ａに示されるように、ディスプレイパネル４１とフレネルミラー４２との間の有効光路長は動的レンズ４３を備えることで、変更される。同様に、図４ｂに示されるように、ディスプレイパネル４６とフレネルレンズ４７との間の有効光路長は動的レンズ４８を備えることで、変更される。
【００１６】
動的レンズ４３又は４８は、動的に調節可能な光強度を有している。このレンズの光強度を低下させることで、仮想画像４０又は４５は、フレネルレンズ４７又はフレネルミラー４２から離れる。仮に調節可能なレンズ４３又は４８が、より強くなると、仮想画像４０又は４５は、フレネルレンズ４７又はフレネルミラー４２に方へ移る。動的に調節可能なレンズ４３又は４８の集光力の増加又は減少の影響は、光路の屈折率における局部的な変化により、ディスプレイパネル４１又は４６とフレネルレンズ又はミラーとの間の有効光路長を変更することであることに留意すべきである。
【００１７】
一般の意味において、ミラー４２又はレンズ４７は、通常、影像空間（ｉｍａｇｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ）４４又は４９に位置する仮想画像４０又は４５に対して、ディスプレイパネル４１、４６の２次元画像を投影するための光合焦要素により置換され又は実行されてもよい。ミラー４２又はレンズ４７は、単一の又は合成の光合焦要素である。この光合焦要素は、単一の焦点距離を有しており、平面のディスプレイパネルが影像空間の単一面に映される。
【００１８】
動作時おいて、調節可能なレンズ４３、４８の光強度、又は、より一般的には、２次元ディスプレイパネル４１又は４６と、合焦要素４２又は４７との間の有効光路長は、３次元画像ディスプレイのフレーム周波数で、周期的に調節される。一般的に、これは、５０又は６０Ｈｚとなる。したがって、１つの３次元画像のフレーム期間（例えば、１／５０秒）の間に、ディプレイパネル４１又は４６の仮想画像は、影像空間４４又は４９を満たす。同一のフレーム期間内で、ディスプレイパネルは、投影される画像を変更するように駆動されてもよい。その結果、影像空間４４又は４９内の異なる深さは、異なる仮想画像を受ける。
【００１９】
好ましい一局面では、２次元ディスプレイパネル４１又は４６と、合焦要素４２又は４７との間の有効光路長を変更する手段は、３次元フレームレートで影像空間４４又は４９を介して、実質的に平面の２次元ディスプレイパネルの実質的に平面の仮想画像を、周期的に動くのが、効果的である。その３次元フレームの期間内で、２次元ディスプレイパネルは、３次元フレームレートよりも実質的に高い２次元フレームレートで、２次元画像を連続的に表示する。
【００２０】
したがって、影像空間４０、４５における異なる面４０ａ、４０ｂ、又は、４５ａ、４５ｂは、いかなる物体の３次元画像をも構成できるように、取得される。
【００２１】
２次元ディスプレイパネルは、２次元画像を生成するための、いかなる最適なディスプレイ装置であってもよい。例えば、このパネルは、デジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）に基づいた、投射ディスプレイ又はポリ−ＬＥＤディスプレイであり得る。
【００２２】
ディスプレイパネルは、１フレーム期間内で、例えば１／５０秒、複数の２次元画像の生成が可能となるように十分早いのが好ましい。例えば、商業的に利用可能なＤＭＤｓは、１秒当たり１０、０００フレームの速度に、到達することができる。仮に、２４の２次元フレームは、カラー及びグレースケールの効果を生成するために使用され、５０Ｈｚの３次元画像のリフレッシュレートが要求された場合、影像空間４４、４９において、８つの異なる画像面４０ａ、４０ｂ、４５ａ、４５ｂを作成することができる。
【００２３】
動的に調節可能なレンズは、液晶適応レンズ、変形可能レンズ（例えば、電気的、熱的、又は機械的に変形可能）ような、いかなる適切な装置であってもよく、変形可能なミラー装置により代替えされてもよい。動的に調節可能なレンズは、単一又は合成のレンズであるのが好ましい。このレンズは、調節可能な焦点距離であっても、全体の動作領域にわたって、実質的に一定の焦点距離を有している。合焦要素の動作領域は、ディスプレイパネルにおける全体の動作ディスプレイ領域に映すように、十分に大きくなっている。
【００２４】
液晶適応レンズの場合において、このことは、１枚の材料により達成されてもよい。この材料の屈折率特性は、印加される電界の機能として、変化する。透明の電極群は、その薄板の表面に隣接して設けられ、これらは局部的に屈折率を制御するために用いられる。そして、それは、その薄板にわたって、空間的に変化し、したがって、選択された焦点距離の合焦要素を形成する。この実施例では、有効焦点距離は電子−光学制御により、変更される。
【００２５】
変形可能なレンズ又はミラーの場合において、このことは、適切な屈折率の弾性又はプラスチックの材料により達成されてもよい。この材料の形状は、選択された焦点距離となるレンズ又はミラーを供給するために、捻られてもよい。これらの実施例では、合焦要素の有効焦点距離は機械的な手段、例えば、電気−機械、磁石−機械、又は、音響変換器、により変更されることに留意すべきである。他の実施例において、ディスプレイパネル４１、４６と合焦要素４２、４７との間の光路の有効長の変更は、物理的な光路長を変更することで、達成される。既に述べたように、屈折率の調節による有効光路長の変更の代わりでも同様である。
【００２６】
ディスプレイパネル４１、４６と合焦要素４２、４７との間の物理的な距離の調節は、ディプレイパネル及び合焦要素のうち一方又は他方（又は両方）の物理的な移動により（例えば、関係する位置の変更により）、機械的に、簡単に、達成されてもよい。このことは、適切なモータ駆動又は振動機械により達成することができる。
【００２７】
図５は、物理的な光路長を変更するための他の技術を示している。図５ａにおいて、２つの回転立方体５０、５１は、ディスプレイパネル４６と合焦要素４７との間の光路上に位置している。２つの立方体５０、５１が光路５２に対して垂直な面を有しているとき、この光路は逸れていない。２つの立方体５０、５１が、図５ｂに示すように、互いに逆方向に僅かに回転しているとき、光路５２の一部５３は、図５ｂに示すように、僅かに下方向へ向かう。これら２つの立方体は同調して逆方向へ回転しており、光が同一の光路に沿って、この装置から去る。これら２つの立方体間の光路５２の一部５３の平行な変位により、そのディスプレイとそのレンズとの間の光距離は変更される。
【００２８】
一般的な意味において、２つの回転立方体は、一対の変位可能な屈折要素として、作用する。これら屈折要素は変位し、したがって、光路の一部の長さを変更する。
【００２９】
他の代替えが、図６に関連して説明されている。区分されたホイールは、区分から区分まで、例えば、区分６１−６４、変化する厚さを有している。仮に、２次元ディスプレイはホイール６０を介して又は通して、映されると、有効光路長は区分されたホイールの回転で、変化する。２次元ディスプレイパネル４６は、主光路線の一方の側に位置しており、そこから、光はハーフミラー６５により、反射回転ホイール６０に対して、曲折される。回転ホイールはモータ６６により駆動され、回転機能として、有効光路長の変化をもたらすような、いくつかの異なる方法で、構成されてもよい。
【００３０】
第１の構成では、回転ホイールは反射性の上層の表面を有している。この方法で、このホイール上に入射する光は、上層の表面で反射される。このホイールが回転すると、この上層の表面は、高さを効果的に変化させ、それによって光路区分６７を短縮する。このことは、入射及び反射する両方の光線に影響する。光は、ハーフミラー６５に反射して戻り、仮想画像４５を形成するために合焦要素４７まで、継続する。
【００３１】
第２の構成では、回転ホイールは反射性の下層の表面を有している。この方法で、ホイール６０上へ入射する光は、その厚さの区分６１−６４を透過する。その区分上では、光が入射し、そして、ハーフミラー６５まで、反射して戻る。さらに、その光は、仮想画像４５を形成するために合焦要素４７まで、継続する。この状態で、光路長の効果的な変化は各区分６１−６４に一致する光学材料の厚さを変化させることの導入によって、変更される。各区分６１−６４は、自由な空間路より高い屈折率を有している。
【００３２】
第３の構成では、同一の効果が区分されたホイールにより達成され得る。このホイールは、一定の厚さとなっているが、区分により屈折率を変化させる。
【００３３】
光学装置は、２次元ディスプレイ装置の画像を拡大する合焦要素４７と有しているのが好ましい。この場合に、２次元ディスプレイとレンズとの間の距離の小さい調節が、仮想画像の大きな変位を生じさせる。２次元ディプレイとレンズとの間の距離をｏとし、レンズと仮想画像との間の距離をｂとして示すものとする。このとき、レンズ強度ｆ［ｍ］、ｏ［ｍ］、及び、ｂ［ｍ］の間には、次の関係が存在する。
【００３４】
１／ｆ＝１／ｏ＋１／ｂ
対象距離の増加Δｏにより距離ｂの増加Δｂが生じる。
【００３５】
Δｂ＝−Ｍ２Δｏ
Ｍ＝ｂ／ｏは、拡大係数である。Ｍは、１よりも大きく、一般的に５と１０との間となるため、ｏの小さい増加が仮想画像の大きな変位を生じさせる。
【００３６】
ここで説明された空間ディスプレイは、通常、簡易に構成でき、周知の部分から組み立て可能である。そのような空間のディスプレイに対する応用は、専門的な市場、例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭ及び医学的な応用、と、国内の市場、例えば、娯楽装置とを含み、普及している。
【００３７】
図７ａを参照すると、制御装置を有する空間影像ディスプレイの全体の概念図が、示されている。有効光路長変更部７０ａ（例えば、適応レンズ４３、４８、回転立方体５０、５１、又は区分されたホイール６０）が、２次元ディスプレイパネル４６と合焦要素４７との間に挿入されている。この有効光路長変更部７０ａは、光路長制御回路７３により制御されている。他の例として、２次元ディスプレイパネル４６の位置を変更するための動力化された台７０ｂは、光路長制御回路により制御されている。ディスプレイドライバー７２は、画像生成部７１から２次元フレームの画像データを受信する。２次元画像の連続表示は、同調回路７４により、光路長制御部の動作と同調されている。
【００３８】
他の実施例は、意図的に、付随する請求項の範囲内にあるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】２つの走査レーザ及びアップコンバージョン水晶に基づいた空間ディスプレイを透視した一概念図である。
【図２】高分子分散型液晶又は液晶ゲルの切替可能なセルに基づいた空間ディスプレイを透視した一概念図である。
【図３】本発明の原理を説明する上で有効となる一概念図である。
【図４】本発明の実施例に従ったディスプレイパネル及び合焦要素を有する空間の３次元画像ディスプレイ装置を示す一概念図である。
【図５】２つの回転立方体により、ディスプレイパネルと合焦要素との間の有効光路長を変更するための配置の一概念図である。
【図６】反射性の回転ホイールにより、ディスプレイパネルと合焦要素との間の有効光路長を変更するための配置の一概念図である。
【図７】図４のディスプレイ装置の制御装置の一概念の機能ブロック図である。
【図１】
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【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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【図７】
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【国際調査報告】
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