(57)【要約】      （修正有）【課題】３次元空間に実像を表示することで、あらゆる角度から該角度で見えるべき像を観察することができ、より低電力で安全な駆動方法で動作する立体像表示装置を提供する。【解決手段】映像信号に基づいた光を投影する光源部３０と、光が照射される複数のスクリーンと、複数のスクリーンを固定する固定部２と、複数のスクリーンを、光源部との距離を変えて、光４の投影領域に順次出現させるように固定部を回転させる駆動部５と、を有し、複数のスクリーンの各々は固定部の回転軸を基準にして、互いに異なる距離に配置されていることを特徴とする立体像表示装置３００。【選択図】図２
2015031837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号に基づいた光を投影する光源部と、
前記光が照射される複数のスクリーンと、
前記複数のスクリーンを、前記光源部との距離を変えて、前記光の投影領域に順次出現させる駆動部と、を有することを特徴とする立体像表示装置。
【請求項２】
前記複数のスクリーンを固定する固定部を有し、
前記固定部は前記駆動部によって回転されることを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項３】
映像信号に基づいた光を投影する光源部と、
前記光が照射される曲面を有する単数のスクリーンと、
前記スクリーンを固定する固定部と、
前記複数のスクリーンを、前記光源部との距離を変えて、前記光の投影領域に出現するように前記固定部を回転させる駆動部と、を有することを特徴とする立体像表示装置。
【請求項４】
前記光は、前記固定部によって回転される前記スクリーンの回転軸とは反対側に照射されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の立体像表示装置。
【請求項５】
前記光は、前記固定部によって回転される前記スクリーンの回転軸側に照射されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の立体像表示装置。
【請求項６】
前記光は回転軸方向において、前記スクリーンと一部が重畳する位置から前記スクリーンに照射されることを特徴とする請求項２に記載の立体像表示装置。
【請求項７】
前記光源部は、点光源をスキャンすることで１フレームの画像を表示することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかの請求項に記載の立体像表示装置。
【請求項８】
前記点光源から投影された光の光路を変更する光路変更部を有し、
前記光路変更部は第１方向と第２方向とにスキャンするミラーを含むことを特徴とする請求項７に記載の立体像表示装置。
【請求項９】
前記点光源から投影された光の光路を変更する光路変更部を有し、
前記光路変更部は第１方向にスキャンする第１ミラーと、第２方向にスキャンする第２ミラーと、を含むことを特徴とする請求項７に記載の立体像表示装置。
【請求項１０】
前記複数のスクリーンの各々は平面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の立体像表示装置。
【請求項１１】
前記複数のスクリーンの各々は曲面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の立体像表示装置。
【請求項１２】
前記複数のスクリーンの各々は平面を有し、
前記複数のスクリーンの各々は、少なくとも前記回転軸方向に広がる面を有することを特徴とする請求項２に記載の立体像表示装置。
【請求項１３】
前記複数のスクリーンの各々は、前記回転軸を基準にして、互いに異なる距離に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の立体像表示装置。
【請求項１４】
前記複数のスクリーンの各々は平面を有し、
前記複数のスクリーンの各々は、前記回転軸方向と、前記回転軸の中心から前記固定部の外周に向かう方向と、に広がる面を有することを特徴とする請求項２に記載の立体像表示装置。
【請求項１５】
前記複数のスクリーンの各々は平面を有し、
前記固定部は前記回転軸方向に延びた円柱形状を有し、
前記複数のスクリーンの各々は、前記回転軸方向と垂直な面を有し、前記回転軸方向に少なくとも一部が互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の立体像表示装置。
【請求項１６】
前記単数の曲面を有するスクリーンは、半径ｒが連続的に変化する形状であり、角度θの位置において最小半径Ｒ２、最大半径Ｒ１に対してｒ＝Ｒ２＋｛（Ｒ１−Ｒ２）／３６０｝θで表される曲面を有することを特徴とする請求項３に記載の立体像表示装置。
【請求項１７】
前記固定部は前記スクリーンの一側面を固定することを特徴とする請求項２に記載の立体像表示装置。
【請求項１８】
前記固定部は前記スクリーンを挟むように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の立体像表示装置。
【請求項１９】
前記スクリーンが透明な物質に包含されることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれかの請求項に記載の立体像表示装置。
【請求項２０】
前記スクリーンの位置に対応して、前記映像信号を送信するタイミングを調整する制御部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれかの請求項に記載の立体像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置において、立体感のある映像を表示するための技術が発展してきている。従来の立体表示装置は、左眼用映像を左眼に視認させ、右眼用映像を右目に視認させ、左眼用映像と右眼用映像とに異なる映像を表示させることで生じる左右の眼における網膜像の差異、つまり両眼視差の効果を利用している。
【０００３】
両眼視差の効果を利用するためには、左右の視点位置から見た映像を分離して表示し、それぞれを左右の眼に提供する必要がある。液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）や有機ＥＬディスプレイなどの一般的な表示装置において両眼視差の効果を得るためには、時分割立体視による方法、偏光立体視による方法、視差バリア方式、レンチキュラーレンズ方式が知られている。
【０００４】
時分割立体視による方法では、左眼用映像と右眼用映像とを交互に時間分割で投影し、利用者は映像の切り替えと同期したシャッタ眼鏡を使用する。また、変更立体視による方法では、左眼用映像と右眼用映像とを異なる偏光方向で同時に投影し、利用者は左右の偏光方向が異なる偏光メガネを使用する。
【０００５】
また、眼鏡を使用しない方法として、視差バリア方式、レンチキュラーレンズ方式が知られている。これらの方式は通常のディスプレイに「視差バリア」と呼ばれる縦縞のフィルタ（アパーチャグリル）や「レンチキュラーレンズ」と呼ばれる板状のレンズを重ねることによって一つの画面で左右の眼に異なる映像を視認させる。
【０００６】
また、時分割立体視や偏光立体視による方法、視差バリア方式、レンチキュラーレンズ方式では、対象画像の奥行き感は感じされるものの、観測できる映像は対象物を特定の方向から見たときの映像である。つまり、観測者が任意に移動して、例えば対象物の側面や裏面などの異なる視点からの対象物映像を観察することはできない。
【０００７】
このような問題を解決するために、奥行き標本化式の表示装置の開発が進められている。奥行き標本化式の表示装置は、矩形の平面表示板上に多数のＬＥＤ光源が配置されている。平面表示板を高速で回転させながら適切な位置のＬＥＤを適切なタイミングで点滅させることによって立体映像を表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１０１９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
奥行き標本化式の表示装置として、例えば引用文献１には、回転テーブル上に複数の発光ダイオードアレイからなる発光ダイオードアレイ群が配置された表示装置が開示されている。しかし、この方式では、ＬＥＤが配置された表示板は重くなるため、高速回転させるために大電力が必要である。また、多数のＬＥＤを配置することで回転板の重量が増し、また、回転板の重量配分がアンバランスになる。その影響で、高速で回転させると振動が発生し、故障に発展する問題があることが知られている。
【００１０】
本発明は、３次元空間に実像を表示することで、あらゆる角度から該角度で見えるべき像を観察することができ、より低電力で安全な駆動方法で動作する立体像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る立体像表示装置は、映像信号に基づいた光を投影する光源部と、光が照射される複数のスクリーンと、複数のスクリーンを、光源部との距離を変えて、光の投影領域に順次出現させる駆動部と、を有する。
【００１２】
この立体像表示装置によれば、３次元空間に実像を表示することで、あらゆる角度から該角度で見えるべき像を観察することができ、より低電力で安全な駆動方法で動作する立体像表示装置を提供することができる。
【００１３】
また、別の好ましい態様において、複数のスクリーンを固定する固定部を有し、固定部は前記駆動部によって回転されてもよい。
【００１４】
この立体像表示装置によれば、単純な動作機構による、より低電力で安全な駆動方法で動作する立体像表示装置を提供することができる。
【００１５】
また、別の好ましい態様において、映像信号に基づいた光を投影する光源部と、光が照射される曲面を有する単数のスクリーンと、スクリーンを固定する固定部と、複数のスクリーンを、光源部との距離を変えて、光の投影領域に出現するように固定部を回転させる駆動部と、を有してもよい。
【００１６】
この立体像表示装置によれば、さらに奥行き方向に分解能が高い立体像表示装置を提供することができる。
【００１７】
また、別の好ましい態様において、光は、固定部によって回転されるスクリーンの回転軸とは反対側に照射してもよい。
【００１８】
この立体像表示装置によれば、さらに単純な動作機構で動作する立体像表示装置を提供することができる。
【００１９】
また、別の好ましい態様において、光は、固定部によって回転されるスクリーンの回転軸側に照射してもよい。
【００２０】
この立体像表示装置によれば、さらに光源部から投稿された光が観察者の影になって非表示領域が発生する問題を回避できる立体像表示装置を提供することができる。
【００２１】
また、別の好ましい態様において、光は回転軸方向において、スクリーンと一部が重畳する位置からスクリーンに照射してもよい。
【００２２】
この立体像表示装置によれば、さらに回転機構の専有する領域を小さい立体像表示装置を提供することができる。
【００２３】
また、別の好ましい態様において、光源部は、点光源をスキャンすることで１フレームの画像を表示してもよい。
【００２４】
また、別の好ましい態様において、点光源から投影された光の光路を変更する光路変更部を有し、光路変更部は第１方向と第２方向とにスキャンするミラーを含んでもよい。
【００２５】
また、別の好ましい態様において、点光源から投影された光の光路を変更する光路変更部を有し、光路変更部は第１方向にスキャンする第１ミラーと、第２方向にスキャンする第２ミラーと、を含んでもよい。
【００２６】
この立体像表示装置によれば、さらに光源から投影領域までの距離に制限されず、光源の位置やスクリーンの位置を自由に設計できる立体像表示装置を提供することができる。
【００２７】
また、別の好ましい態様において、複数のスクリーンの各々は平面を有してもよい。
【００２８】
また、別の好ましい態様において、複数のスクリーンの各々は曲面を有してもよい。
【００２９】
また、別の好ましい態様において、複数のスクリーンの各々は平面を有し、複数のスクリーンの各々は、少なくとも回転軸方向に広がる面を有してもよい。
【００３０】
また、別の好ましい態様において、複数のスクリーンの各々は、回転軸を基準にして、互いに異なる距離に配置されてもよい。
【００３１】
この立体像表示装置によれば、さらに単純な動作機構で動作する立体像表示装置を提供することができる。
【００３２】
また、別の好ましい態様において、複数のスクリーンの各々は平面を有し、複数のスクリーンの各々は、回転軸方向と、回転軸の中心から前記固定部の外周に向かう方向と、に広がる面を有してもよい。
【００３３】
この立体像表示装置によれば、さらに奥行き方向に分解能が高い立体像表示装置を提供することができる。
【００３４】
また、別の好ましい態様において、複複数のスクリーンの各々は平面を有し、固定部は回転軸方向に延びた円柱形状を有し、複数のスクリーンの各々は、回転軸方向と垂直な面を有し、回転軸方向に少なくとも一部が互いに異なる位置に配置されてもよい。
【００３５】
この立体像表示装置によれば、さらに回転機構の専有する領域を小さい立体像表示装置を提供することができる。
【００３６】
また、別の好ましい態様において、単数の曲面を有するスクリーンは、半径ｒが連続的に変化する形状であり、角度θの位置において最小半径Ｒ２、最大半径Ｒ１に対してｒ＝Ｒ２＋｛（Ｒ１−Ｒ２）／３６０｝θで表される曲面を有してもよい。
【００３７】
この立体像表示装置によれば、さらに奥行き方向に分解能が高い立体像表示装置を提供することができる。
【００３８】
また、別の好ましい態様において、固定部はスクリーンの一側面を固定してもよい。
【００３９】
また、別の好ましい態様において、固定部は前記スクリーンを挟むように配置してもよい。
【００４０】
また、別の好ましい態様において、スクリーンが透明な物質に包含されてもよい。
【００４１】
この立体像表示装置によれば、さらに安定した動作する立体像表示装置を提供することができる。
【００４２】
また、別の好ましい態様において、スクリーンの位置に対応して、映像信号を送信するタイミングを調整する制御部をさらに有してもよい。
【００４３】
この立体像表示装置によれば、さらにスクリーン動作と投影画像の調整を自動ですることができ、より正確な立体像が得られる立体像表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、３次元空間に実像を表示することで、あらゆる角度から該角度で見えるべき像を観察することができ、より低電力で安全な駆動方法で動作する立体像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態１に係る立体像表示装置の構成の平面図。
【図２】本発明の実施形態１に係る立体像表示装置の構成の側面図。
【図３】本発明の実施形態３に係る立体像表示装置の平面図。
【図４】本発明の実施形態３に係る立体像表示装置の側面図。
【図５】本発明の実施形態１の変形例１に係る立体像表示装置の平面図。
【図６】本発明の実施形態１の変形例２に係る立体像表示装置の平面図。
【図７】本発明の実施形態２に係る立体像表示装置の平面図。
【図８】本発明の実施形態２に係る立体像表示装置のスクリーンの形状の詳細図。
【図９】本発明の実施形態４に係る立体像表示装置の平面図。
【図１０】本発明の実施形態４の変形例１に係る立体像表示装置の平面図。
【図１１】本発明の実施形態４の変形例２に係る立体像表示装置の平面図。
【図１２】本発明の実施形態５に係る立体像表示装置のスクリーンの平面図。
【図１３】本発明の実施形態５に係る立体像表示装置の側面図。
【図１４】本発明の実施形態６に係る立体像表示装置の斜視図。
【図１５】本発明の実施形態７に係る立体像表示装置の斜視図。
【図１６】本発明の実施形態７に係る立体像表示装置のスクリーンの一部の斜視図。
【図１７】本発明の実施形態７に係る立体像表示装置のスクリーンの平面図。
【図１８】本発明の実施形態８に係る立体像表示装置の側面図。
【図１９】本発明の実施形態８の変形例１に係る立体像表示装置の側面図。
【図２０】本発明の実施形態９に係る立体像表示装置の側面図。
【図２１】本発明の実施形態９の変形例２に係る立体像表示装置の側面図。
【図２２】本発明の実施形態９の変形例３に係る立体像表示装置の側面図。
【図２３】本発明の実施形態１０に係る立体像表示装置の平面図。
【図２４】本発明の実施形態１１に係るスクリーンの散乱を説明する図。
【図２５】本発明の実施形態５の変形例１に係る立体像表示装置の側面図。
【図２６】本発明の実施形態９に係る立体像表示装置の固定部２の平面図。
【図２７】本発明の実施形態９の変形例１に係る立体像表示装置の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照して本発明に係る立体像表示装置について説明する。但し、本発明の立体像表示装置は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００４７】
（実施形態１）
図１，図２を用いて、本発明の実施形態１に係る立体像表示装置の構成を説明する。図１は本発明の実施形態１に係る立体像表示装置３００の構成の一例を示す平面図である。また、図２は本発明の実施形態１に係る立体像表示装置３００の構成の一例を示す側面図である。
【００４８】
まず、立体像表示装置３００の構成を説明する。立体像表示装置３００は、光源部３０、スクリーン１ａ〜１ｈ、固定部２、駆動部５を有する。また、光源部３０から投影（出射）された光４を図示した。スクリーン１ａ〜１ｈの各々は固定部２の回転軸からの距離がそれぞれ異なるように配置されている。ここで、スクリーンと固定部２の回転軸との距離を「スクリーンの半径」と呼ぶ。
【００４９】
次に、立体像表示装置３００を構成する各要素の動作について説明する。光源部３０は映像信号に対応する光を投影する。光源部から投影される映像信号は、表示したい立体像の断面像を表示し、スクリーン１ａ〜１ｈの各々に照射される。スクリーン１ａ〜１ｈは固定部２に固定されており、固定部２は駆動部５によって回転する。スクリーン１ａ〜１ｈの各々はそれぞれのスクリーンの半径が異なるように配置されているため、固定部２が回転することによって、複数のスクリーンを、光源部３０との距離を変えて、光４の投影領域に順次出現する。つまり、光源部３０から見て奥行き方向に異なる距離のスクリーンに光４が照射される。ここで、投影領域とは、光源部３０から投影された光４がスクリーンに照射される領域のことをいう。スクリーン１ａ〜１ｈは光源部３０から投影された光が照射され、スクリーン１ａ〜１ｈの各々の表面又は内部で光を反射・散乱する。光源部３０から見て奥行き方向に異なる距離のスクリーン１ａ〜１ｈの各々で反射・散乱された光が残像として観察者に視認されることで、立体像を表示する。実施形態１では照射された光を反射・散乱する例を示すが、それに限定されず、例えば照射された光を受けて発光する蛍光によって立体像を表示してもよい。
【００５０】
立体像表示装置３００において、スクリーン１ａ〜１ｈの固定位置を調整することで、立体像の奥行き方向の深さや分解能を適宜設定することができる。例えば、スクリーン１ａの半径とスクリーン１ｈの半径との差を大きくすれば、奥行き方向の深さが大きい立体像を得ることができる。また、スクリーンの数を増やし、隣接するスクリーンの半径の差を小さくすることで奥行き方向の分解能を高くすることができる。
【００５１】
立体像表示装置３００におけるスクリーン１ａ〜１ｈは、固定部２の回転軸を中心とする同心円筒の一部の形状を有するスクリーンで形成されている。また、固定部２はスクリーン１ａ〜１ｈを固定する。高速で回転するスクリーン１ａ〜１ｈが振動し、それによって破損しないように強固に固定される。図２の固定部２はスクリーン１ａ〜１ｈの下面だけを固定しているが、固定部２に対向する位置に固定部を設けて、スクリーン１ａ〜１ｈを挟むように固定してもよい。８枚のスクリーン１ａ〜１ｈは各々の中心角が４５度で、合計で３６０度をカバーするように配置されている。また、各々のスクリーンの半径は一定の間隔で異なるように配置されている。このように、スクリーンを固定部２の回転軸を中心とする同心円筒の一部の形状にすることで、固定部２が高速回転したときのスクリーンの空気抵抗が小さくなる。その結果、固定部２を回転させる駆動部５の消費電力を小さくすることができ、また、空気抵抗によって生じる振動を抑制することができ、装置が破損することを防止することができる。
【００５２】
図１において、スクリーンの円周方向の円弧の長さは、スクリーンが８枚の構成では角度４５度をカバーする円弧としたが、スクリーンの形状や円弧方向の幅は固定部２上で互いに干渉しない範囲で自由に配置することができる。例えば、全てのスクリーンの円弧方向の幅をスクリーン１ｈのようにスクリーンの半径が最も小さいスクリーンの円弧方向の幅と同じにしてもよい。また、各々のスクリーンが固定部２の回転軸を中心とした円弧と同じ曲率であることに限定されず、例えば、全てのスクリーンの曲率を、スクリーン１ａと同じ曲率にしてもよい。また、詳細は後述するが、スクリーンは曲面状ではなく平面状であってもよく、目的に応じて適宜形状を選択することができる。
【００５３】
実施形態１のスクリーンの材質としては、例えば、アクリル樹脂を用いることが好ましいが、ポリカーボネート等の他のプラスチック材料を使用してもよい。投影光が照射されていない部分のスクリーンも、固定部２の回転によって投影領域内に残像を残し、投影領域内の透明度を低下させる可能性がある。したがって、スクリーンの材質としては高い透過性を有することが好ましい。また、蛍光を利用する場合は、スクリーンの材質として蛍光体を使用するか、表面に蛍光物質を塗布したスクリーンを用いてもよい。
【００５４】
一方で、図２４に示すように、立体像を表示する各々の画像は、光源部３０から投影された光４をスクリーン１１０の主に表面１１２又はスクリーン１２０の厚さ方向の内部１２２で反射・散乱された光２１０，２２０によって得られる。つまり、投影領域に表示された立体像を３６０度いずれの方向からも視認できるようにするためには、反射・散乱された光は３６０度の方向に等方的に放出されることが好ましい。
【００５５】
そのためには、例えば、表面が平滑で透明に作製されたアクリル板をスクリーンに使用した場合に、その表面において効率よく反射・散乱させるために、アクリル板表面に梨地処理を施すことで凹凸を形成してもよい。また、アクリル板にアクリル以外の材料を混入させてアクリル板自体の透明度を下げて散乱しやすくしてもよい。また、アクリル板に対してレーザ加工を行い、板内部に微小な空孔や傷を形成することでアクリル板自体の透明度を下げて散乱しやすくしてもよい。このようなアクリル板内部に微小な空孔や傷を形成したものもスクリーンと呼ぶ。
【００５６】
立体像表示装置３００における光源部３０は、液晶プロジェクタ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）プロジェクタ、レーザプロジェクタから投影される光を投影光として使用することができる。また、後述するが、レーザ光源のような点光源をスキャンして投影光として使用してもよい。立体像の奥行きに垂直な平面画像の分解能は、使用する光源部によって決定される。例えば、プロジェクタを使用した場合はその解像度によって決定され、レーザ光源を使用した場合は光点のサイズ及び配列密度（スキャンステップ）によって決定される。なお、光源部からの距離が異なる複数のスクリーンに光を照射するため、焦点深度の深い光源を使用することが好ましい。焦点深度が深い光源を使用することで、映像の焦点ボケのない、鮮明な立体像を得ることができる。また、光源部３０とスクリーン１ａ〜１ｈの各々との距離を遠くすることで、スクリーン１ａ〜１ｈの各々に表示される画像の焦点ずれを小さくすることができる。例えば、実施形態１では光源部３０とスクリーン１ａ〜１ｈの各々との距離を３０ｃｍ以上とした。
【００５７】
また、光源部３０の光源に、焦点深度が深い光源、例えばレーザプロジェクタ等を用いることができる。また、後述するが、レーザ光源のような点光源をスキャンして投影光として使用してもよい。
【００５８】
実施形態１では、光源部３０はスクリーン１ａ〜１ｈと同じ高さに配置されており、光源部３０から光４は水平方向に投影される。光源部３０から投影された光４は、固定部２の回転軸を基準にして、スクリーン１ａ〜１ｈの各々の外側（回転軸とは反対側）に照射される。このとき、光源部３０とのスクリーン１ａ〜１ｈの各々との距離や、スクリーン１ａ〜１ｈの各々の形状によって、スクリーン１ａ〜１ｈの各々に表示される画像に歪みが発生することがある。そのような場合は、光源部３０から投影される画像を補正することで、歪みを補正してもよい。ここでは、光源部３０とスクリーン１ａ〜１ｈとの高さが同じ例を示したが、これに限定されず、例えば図２において斜め上方から又は斜め下方から光を投影してもよい。
【００５９】
実施形態１では、光源部３０から投影される光は連続光を使用した例を示したが、パルス光を投影してもよい。パルス光を使用する場合、スクリーン１ａ〜１ｈの各々が投影領域内に位置するときに、光源部３０は瞬間的に光４を投影する。つまり、スクリーン１ａ〜１ｈの各々に対してパルス光を照射するため、固定部２が１周する間にパルス光は８回照射される。このように、光源部３０から投影される光としてパルス光を使用することで、例えば、立体像の断面を表現する一つの画像が投影領域に照射されている間に、照射されたスクリーンが奥行き方向に変化する場合においても、スクリーンがある位置に存在する瞬間に画像を投影することができるため、より鮮明な立体像を表示させることができる。
【００６０】
光源部３０から投影される光としてパルス光を使用する場合には、光源部３０から投影された光４がスクリーン１ａ〜１ｈの各々が投影領域内に位置するときに、光源部３０が瞬間的に光４を投影することが好ましい。それを実現するための一例として、固定部２に位置センサを装着することが好ましい。例えば、スクリーン１ａが投影領域内に位置するときを原点とすることで、固定部２の回転速度を計算し、スクリーン１ａ〜１ｈの各々に応じた画像が照射されるようにパルス光を投影することが好ましい。このように位置センサを使用することで、固定部２の回転速度に応じてパルス光を投影するタイミングを自動で調整することができ、固定部２の回転速度とパルス光の投影タイミングを調整するための手間を省くことができ、より正確な立体像を得ることができる。
【００６１】
上記のように、光源部３０と投影領域に存在するスクリーンとの距離が変化するように固定部２を高速回転させることで、８枚のスクリーンにそれぞれ固有の８枚の立体像の断面を表現する画像を照射する。この投影操作によって、観察者には８枚の立体像の断面を表現する画像が残像効果によって同時に重なるように視認され、結果として８枚の画像からなる立体像が視認されることとなる。
【００６２】
固定部２の回転速度は高速であるほど各スクリーンに照射された画像の発現周期が短くなるため残像が維持され易くなり、観察者に映像ちらつきを感じさせにくくなる点で有利である。一方で、固定部２の回転数が高速になるほどプロジェクタの投影画像の切り替え速度を早くする必要があり、また、回転機構のぶれや振動を生じさせやすくする。つまり、観察者の視覚上、残像の切れ目によって生じる「ちらつき」が発生しない範囲で低回転にすることが実用的である。
【００６３】
例えば、固定部２の回転数をｎ回／秒とすれば、光が照射される位置で同じスクリーンをｎ回／秒視認することになる。画像表示間隔は１／ｎ秒となるが、人間の眼の時間分解能は５０ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃとされているので、１／ｎ＝５０ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃ以下、すなわちｎ＝１０〜２０回／秒以上であれば残像が実質的に維持されていることになる。つまり、固定部２の回転数は１０〜２０回／秒とすることが実用的である。ただし、光源部の画像投影周期と回転機構に問題が起きない範囲で回転数を１０〜２０回／秒以上にしてもよい。逆に、観察者の視覚上「ちらつき」が発生しないか少なくとも不快に感じられない範囲で、回転数を１０〜２０回／秒以下にしてもよい。
【００６４】
図１に示した立体像表示装置３００において、投影領域内に描かれる立体像のサイズは、スクリーンの面積と複数のスクリーンの最大半径と最小半径との差によって決定される。大きな立体像を表示するためにはスクリーンの面積を大きくし、スクリーンの最大半径と最小半径との差を大きくすればよい。また、奥行き方向の分解能を上げるためにはスクリーンの数を増やし、複数のスクリーンの半径の差を小さくし、奥行き方向の間隔を小さくすればよい。
【００６５】
光源部３０からスクリーン１ａ〜１ｈの各々にある立体像の断面を表現する画像を照射し続ければ、立体静止像を表示することができる。また、固定部２が１回転する毎に異なる立体像の断面を表現する画像を照射すれば、立体動画像を表示することが容易に可能である。また、照射する画像をカラーで表現することで立体カラー像を表示することが可能である。
【００６６】
以上のように、実施形態１では、光源部と投影領域に存在するスクリーンとの距離を高速で変化させるように固定部を高速回転させ、光源部からの距離が異なる複数のスクリーンの各々に対して立体像の断面を表現する画像を照射することで、視覚上の残像効果を利用した立体像を得ることができる。また、固定部の回転によって光源部とスクリーンとの距離を変えるため、例えばスクリーンを平行移動させることで光源部とスクリーンとの距離を変える方式に比べて、動作機構が単純で振動が発生しにくい、平行移動の往復速度制御の設定内容によっては投影領域の奥行き方向の両端部での断面画像がそれ以外の部分での断面画像よりも明るく表示されやすくなる現象を抑制できる利点がある。また、本発明における光源部とスクリーンとの距離の変化は、平行移動する動作機構における光源部とスクリーンとの距離の変化に比べ、時間的に均等に設定することがはるかに容易であるため、光源側の画像切り替え制御等が容易になる利点もある。
【００６７】
実施形態１の発明によれば、３次元の投影領域に実像を表示することで、側面や裏面から見ても立体像が視認できる。さらに、高速回転する回転機構部には発光素子は搭載されていないため、従来の技術に比べて重量を非常に軽くできるとともに、回転機構を介しての発光素子への電力供給の必要性がない。したがって、回転のために必要な消費電力を低減、破壊される危険性を低下、回転機構に対する電力供給の困難性の解消の効果が得られる。
【００６８】
実施形態１の変形例１について説明する。図５は本発明の実施形態１の変形例１に係る立体像表示装置３０１の平面図である。実施形態１の変形例１では、図５に示すように、互いに半径の異なるスクリーン５ａ〜５ｈが固定部２の半円上にそれぞれ配置されている。この構成によれば、固定部２が１周する間に、光源部３０と投影領域に存在するスクリーンとの距離が等しいスクリーンに２回照射される。つまり、固定部２の回転数が低い場合でも、立体像を得るために必要な残像効果を維持することができる。
【００６９】
回転数を低くすることができるため、例えば、比較的大きな立体表示装置において機構上の制限や安全確保上の理由から高速回転数を低くしたい場合等に有効である。
【００７０】
実施形態１の変形例２について説明する。図６は本発明の実施形態１の変形例２に係る立体像表示装置３０２の平面図である。図１、図５では、互いに半径の異なるスクリーン１ａ〜１ｈ、５ａ〜５ｈは、半径が小さい順から時計回りに配置されている。一方で、実施形態１の変形例２では、図６に示すように、互いの半径が異なるスクリーン６ａ〜６ｈは、隣接するスクリーンの半径がランダムになるようにそれぞれ配置されている。
【００７１】
図６のように、互いに半径の異なるスクリーン６ａ〜６ｈを固定部２の回転軸からの距離がランダムになるように配置することで、固定部２を低い回転数で回転させても立体画像の全体的輪郭が感じ取られやすく、自然な立体像を認識しやすい効果を得ることができる。また、図１，図３、図５のようにスクリーンを螺旋状に配置する場合にくらべてスクリーン回転に伴う風の発生は抑えられ、観察者に不快を与える懸念の抑制とスクリーン回転駆動用電力低減の効果が期待できる。
【００７２】
（実施形態２）
図７，図８を用いて、本発明の実施形態２に係る立体像表示装置の構成を説明する。図７は本発明の実施形態２に係る立体像表示装置３０３の平面図である。また、図８は本発明の実施形態２に係る立体像表示装置３０３のスクリーンの形状に関する説明図である。
【００７３】
実施形態２において、実施形態１とは異なる点は、曲率半径が連続的に変化する曲面を有する１枚のスクリーン７が形成されている点である。実施形態２では、１枚の連続曲面を有するスクリーン７によって、図１に記載の８枚の個別のスクリーンと同様の機能をもたらす。
【００７４】
実施形態１では、光源部と投影領域に存在するスクリーンとの距離が変化するように固定部２を回転させ、複数のスクリーンを、光源部３０との距離を変えて、光４の投影領域に順次出現する。つまり、光源部から見て奥行き方向に異なる距離のスクリーン１ａ〜１ｈの各々に対して立体像の断面を表現する画像を照射するため、光源部と投影領域に存在するスクリーンとの距離はスクリーン１ａ〜１ｈの数に対応して段階的に変化する。これに対して、実施形態２では、スクリーン７が連続的に変化する曲面を有しているため、固定部の回転に伴い、光源部と投影領域に存在するスクリーン７との距離が連続的に変化する。
【００７５】
立体像表示装置３０３では、光源部との距離が連続的に変化する投影領域に存在するスクリーン７に対して、立体像の断面を表現する画像を照射することで立体像を得ることができる。ここで、スクリーン７が連続的に変化する曲面を有しているため、立体像の奥行き方向の深さはスクリーン７の最大半径と最小半径との差で決まり、立体像の奥行き方向の分解能は光源部３０の投影画像の切り替え速度と、固定部２の回転速度によって決定されることになる。つまり、スクリーン７が配置された固定部２が１周する間に、光源部３０がスクリーン７に照射することができる画像の数が立体像の奥行き方向の分解能となる。
【００７６】
例えば、光源部３０から投影される画像が２４０Ｈｚのフレーム周波数で表示されており、スクリーン７が配置された固定部２が６００ｒｐｍ（回転／分）で回転している場合を考える。この場合、スクリーン７が配置された固定部２が１周する時間は０．１秒である。また、この０．１秒の間に表示されるフレーム数は２４回である。つまり、上記の条件における実施形態２の深さ方向の分解能は最小半径と最大半径の間で「２４」となる。このように、光源部のフレーム周波数が高ければ深さ方向の分解能を高くすることができるため、非常に高精細な立体像を得ることが可能である。
【００７７】
図８は図７に示したスクリーン７の形状を詳細に説明した図である。図８に示したスクリーン７の形状は、連続変化半径ｒ、角度θとし、最大半径Ｒ１、最小半径Ｒ２としたときに、以下の式で表現されるアルキメデスの螺旋（Ａｒｃｈｉｍｅｄｉａｎ  Ｓｐｉｒａｌ）と呼ばれるものである。
【００７８】
ｒ＝Ｒ２＋｛（Ｒ１−Ｒ２）／３６０｝θ                       （１）
【００７９】
ここで、式（１）の３６０は３６０以下の任意の数値に変更することが可能である。
【００８０】
実施形態２におけるスクリーン７に対して画像を投影する方法としては、実施形態１のように８枚のスクリーンに照射するように、それぞれ固有の８枚の立体像の断面を表現する画像を照射してもよい。ただし、スクリーン７のような１枚の連続曲面を有するスクリーンを使用する場合は、投影する画像の奥行き方向の分割数は光源部のフレーム周波数の範囲内で任意に決定することができる。
【００８１】
以上のように、曲率半径が連続的に変化する曲面を有する１枚のスクリーンを使用することで、立体像の奥行き方向の分解能を光源部のフレーム周波数の範囲内で任意に決定することができる。したがって、フレーム周波数の高い光源部を採用することで、立体像の奥行き方向の分解能を高くすることができる。なおスクリーン７の形状は式（１）で示されるアルキメデスの螺旋に厳密に一致させなくてもよく、スクリーン７の形状としては、角度θによって次第に半径ｒが増加する任意の曲線形状でも上記効果を得ることができる。
【００８２】
（実施形態３）
図３，４を用いて、本発明の実施形態３に係る立体像表示装置の構成を説明する。図３は本発明の実施形態３に係る立体像表示装置３０４の平面図である。また、図４は本発明の実施形態３に係る立体像表示装置３０４の側面図である。
【００８３】
実施形態３において、実施形態１とは異なる点は、スクリーン３ａ〜３ｈの各々が平面状である点である。実施形態３では、スクリーン３ａ〜３ｈの各々は同一寸法の８枚の平面状のスクリーンで形成される。また、スクリーン３ａ〜３ｈの各々の半径が一定の間隔で異なるように配置されている。
【００８４】
図３では、スクリーン３ａ〜３ｈの各々は、光源部３０から投影された光４が他のスクリーンに遮られることがないようにそれぞれ配置される。スクリーンの半径が小さくなるほど、隣接するスクリーン同士の距離が近くなる。したがって、最も半径が小さいスクリーン３ｈは二番目に半径が小さいスクリーン３ｇによって、光源部３０から投影された光４がオーバーラップして遮られることがないようにスクリーンのサイズや位置を決定する。ただし、上記の位置関係に限定されず、半径が大きいスクリーンとオーバーラップしてもよい。その場合はオーバーラップした箇所には光が照射されないように投影領域を設定することが好ましい。また、実使用に支障をきたさない範囲であれば、半径が大きいスクリーンとオーバーラップすることによって光源部３０から投影された光４が遮られてもよい。
【００８５】
図３，４に示す立体像表示装置の設計寸法について、詳細に説明する。固定部２の半径は６５ｍｍである。スクリーン３ａ〜３ｈの各々の半径に垂直な幅は３０ｍｍ、固定部２の平面に対する垂直方向の高さは３０ｍｍ、板の厚さは２ｍｍである。半径が最も大きいスクリーン３ａの半径は６０ｍｍであり、半径が最も小さいスクリーン３ｈの半径は３９ｍｍである。最大半径であるスクリーン３ａと最小半径である３ｈとの間には、３ｍｍ間隔の半径で各スクリーンが配置されている。
【００８６】
したがって、図３，４に示す立体像表示装置によって得られる立体像は、幅３０ｍｍ、高さ３０ｍｍ、奥行き２１ｍｍの直方体形状の投影領域内に表示され、奥行き方向の分解能３ｍｍの立体像を形成することができる。
【００８７】
実施形態３の特徴としては、最小半径であるスクリーン３ｈのサイズが最大半径であるスクリーン３ａと同じであるため、半径が小さくなるほどスクリーンのサイズが小さくなる実施形態１に比べて投影領域のサイズを大きくすることが可能である。また、立体像の断面を表現する画像が平面の板に照射されるため、歪みが少ない直方体形状の投影領域を形成することができる。
【００８８】
（実施形態４）
図９を用いて、本発明の実施形態４に係る立体像表示装置の構成を説明する。図９は本発明の実施形態４に係る立体像表示装置３０５の平面図である。
【００８９】
実施形態４において、実施形態１とは異なる点は、スクリーン９ａ〜９ｄの各々が固定部２の回転軸に配置された円柱４０の法線方向にそれぞれの角度が９０度となるように配置されている点である。実施形態４では、スクリーン９ａ〜９ｄの各々は同一寸法の４枚の平面状のスクリーンで形成されている。ただし、この形状に限定されず、図１０のように４枚の平面状のスクリーン（スクリーン１０ａ〜１０ｄ）が固定部２の回転軸の中心で接続されていてもよく、回転軸に配置された円柱がなくてもよい。また、平面状のスクリーンは４枚に限定されず、図１１のように回転軸の中心を横切る１枚の平面状のスクリーン（スクリーン１１）でもよい。
【００９０】
図９の立体像表示装置は、スクリーン９ａ〜９ｄの各々が所定の位置に存在するときにその位置に対応する立体像の断面を表現する画像を照射する。固定部２が回転することで、光源部３０と投影領域に存在するスクリーンとの距離は連続的に変化する。
【００９１】
光源部３０と投影領域に存在するスクリーンとの距離が連続的に変化するスクリーン９ａ〜９ｄの各々に対して、立体像の断面を表現する画像を照射することで立体像を得ることができる。ここで、光源部３０と投影領域に存在するスクリーンとの距離が連続的に変化するため、立体像の奥行き方向の分解能は光源部３０の投影画像の切り替え速度によって決定されることになる。つまり、スクリーン９ａ〜９ｄの各々が光源部３０から投影された光４と交差する間に、光源部３０がスクリーン９ａ〜９ｄの各々に照射することができる画像の数が立体像の奥行き方向の分解能となる。つまり、実施形態２と同様に光源部のフレーム周波数を高くすることで深さ方向の分解能を高くすることができる。
【００９２】
なお、図９に示す立体像表示装置は、４枚の平面状のスクリーンを有している。４枚のスクリーンは、固定部２が回転することによって、光源部３０との距離を変えるように光４の投影領域に順次出現する。固定部２が１周する間に平面状のスクリーンが投影領域に４回出現するため、固定部２の回転数が低い場合でも、立体像を得るために必要な残像効果を維持することができる。その結果、低速回転であっても滑らかな立体動画像を得ることができる。
【００９３】
また、図９では円柱４０が垂直方向に延びた例について説明したが、円柱４０が水平方向であってもよい。つまり、図９が立体像表示装置の側面図を表すような形状であって固定部２が水車のような向きに回転する立体像表示装置でもよい。
【００９４】
図１０に示す立体像表示装置３０６は、スクリーン１０ａ〜１０ｄの固定強度を高めるために、固定部２に対向する位置にスクリーン１０ａ〜１０ｄを挟むように固定部（図示しない）が配置されてもよい。
【００９５】
図１１に示す立体像表示装置３０７は、図９，１０に示す立体像表示装置に比べると、固定部２が１周する間に平面スクリーンが投影領域に出現する回数が２回に減るが、光源部３０から投影された光４を遮るものがないため、投影領域を広くすることが可能である。つまり、奥行き方向に深い立体像を表示させることが可能である。
【００９６】
以上のように、実施形態４では、スクリーンが固定部２の回転軸方向と、回転軸から固定部２の外周に向かう方向と、に広がる面を有することで、立体像の奥行き方向の分解能を光源部のフレーム周波数の範囲内で任意に決定することができる。したがって、フレーム周波数の高い光源部を採用することで、立体像の奥行き方向の分解能を高くすることができる。また、固定部が１周する間にスクリーンが投影領域に２回出現することで、低速回転であっても滑らかな立体動画像を得ることができる。
【００９７】
（実施形態５）
図１２を用いて、本発明の実施形態５に係る立体像表示装置の構成を説明する。図１２は本発明の実施形態５に係る立体像表示装置３０８のスクリーンの平面図である。また、図１３は本発明の実施形態５に係る立体像表示装置３０８の側面図である。
【００９８】
実施形態５における立体像表示装置は、図１２に示すように、スクリーン１２ａ〜１２ｈの各々が円柱固定部４２の回転軸を中心とした円を４５度毎に８等分に分割した扇形の形状を有している。さらに、図１３に示すように、スクリーン１２ａ〜１２ｈの各々は、円柱固定部４２の回転軸の方向と概略垂直な面を有し、また、円柱固定部４２の回転軸の方向に一定間隔で異なる位置に円柱固定部４２に接して配置されて、回転スクリーンユニット５０を構成している。また、円柱固定部４２は駆動部５に接続されている。光源部３０は投影方向が円柱固定部４２の回転軸と概略平行になるように配置される。
【００９９】
図１２，１３では光源部３０の投影方向が円柱固定部４２の回転軸と概略平行になるように駆動部５側に配置されているが、これに限定されず、駆動部５の反対側、つまり図１３の紙面上側に配置されてもよい。いずれの場合においても、光源部３０から投影された光４は、軸方向において（図１２の平面図において）スクリーン１２ａ〜１２ｈの各々と一部が重畳する位置からスクリーン１２ａ〜１２ｈに照射される。また、図１２，１３では、内角が４５度の８枚のスクリーンを有する例を示したが、これに限定されず、例えば内角を４５度よりも小さくしてスクリーンの枚数を８枚より多くすることで、奥行き方向の分解能を向上させた構成にしてもよい。また、逆にスクリーンの枚数を８枚より少なくして内角を４５度よりも大きくすることで、平面方向の面性を大きくしてもよい。ここで、図１２ではスクリーン１２ａ〜１２ｈの各々が扇形の形状である例を示したが、これに限定されず、他の異なる形状を有してもよい。例えば、台形や長方形などの形状でもよい。
【０１００】
図１２，１３から、光源部３０から投影された光４は投影領域においてスクリーン１２ａ〜１２ｈの各々に照射される。駆動部５によって円柱固定部４２が回転することで、投影領域に存在するスクリーン１２ａ〜１２ｈを、光源部３０との距離を変えて、光４の投影領域に順次出現する。したがって、光源部３０から見たときの奥行き方向において、異なる距離のスクリーンに光４が照射されることで立体像を表示する。この場合、配置されたスクリーンの枚数が奥行き方向の分解能を決定する。
【０１０１】
図２５を用いて、本発明の実施形態５の変形例１の立体像表示装置の構成を説明する。図２５は本発明の実施形態５の変形例１に係る立体像表示装置３１８の側面図である。図２５に示す立体像表示装置３１８は、図１３に示す立体像表示装置３０８とは異なり、連続的に変化する曲面を有する１枚のスクリーン２５が形成されている。スクリーン２５は、同一半径のスクリーンが回転軸を含む円柱固定部４２の周囲を回転軸中心に回りながら、回転軸方向に徐々に位置が変化し、円柱固定部４２に固定されることで、回転スクリーンユニット５１を構成している。また、円柱固定部４２は駆動部５に接続され、駆動部５によって回転される。また、光源部３０は投影方向が円柱固定部４２の回転軸と概略平行になるように配置される。
【０１０２】
スクリーン２５は図１３のスクリーン１２ａ〜１２ｈに相当し、光源部３０から投影された光４は投影領域においてスクリーン２５に照射される。駆動部５によって円柱固定部４２が回転することで、投影領域に存在するスクリーン２５と光源部３０との距離が連続的に変化する。したがって、光源部３０から見たときの奥行き方向において、異なる距離のスクリーンに光４が照射されることで立体像を表示する。立体像表示装置３１８では、立体像の奥行き方向の分解能は光源部３０の投影画像の切り替え速度と、円柱固定部４２の回転速度によって決定されることになる。つまり、スクリーン２５が配置された円柱固定部４２が１周する間に、光源部３０がスクリーン２５に照射することができる画像の数が立体像の奥行き方向の分解能となる。
【０１０３】
以上のように、連続的に変化する曲面を有する１枚のスクリーンを使用することで、立体像の奥行き方向の分解能を光源部のフレーム周波数の範囲内で任意に決定することができる。したがって、フレーム周波数の高い光源部を採用することで、立体像の奥行き方向の分解能を高くすることができる。
【０１０４】
以上のように、実施形態５の構成の立体像表示装置にすることで、特に回転機構の専有する領域を小さくすることができるため、狭い空間においても立体像表示装置を設置することが可能になる。
【０１０５】
（実施形態６）
図１４を用いて、本発明の実施形態６に係る立体像表示装置の構成を説明する。図１４は本発明の実施形態６に係る立体像表示装置３０９のスクリーンの斜視図である。
【０１０６】
実施形態１〜５は、板状のスクリーンを固定部に固定した構造を有していたが、実施形態６は、円柱の内部が透明な物質で充填された中実構造の内部にスクリーンが配置された構造を有する。つまり、スクリーンが透明な物質に包含されている。図１４は中実構造の円柱１４の内部に実施形態３で示したスクリーンに相当するスクリーン１４ａ〜１４ｈを有した構造を示す。円柱内部に充填される材質は透光率が高い物質が好ましく、アクリル樹脂を用いることが好ましいが、ポリカーボネート等の他のプラスチック材料を使用することもできる。
【０１０７】
図１４に示す中実構造の円柱１４は、図３に示す固定部２及びスクリーン３ａ〜３ｈを包含する半径及び高さの円筒形状の枠型に樹脂等の材料を流し込んで固形化することで作製することができる。また、他の作製方法としては、透明な円柱形状の材料にレーザ照射加工することで、内部の任意位置に微小な空孔や傷を発生させて不透明な個所を形成することでスクリーン１４ａ〜１４ｈに対応する不透明な面を形成してもよい。実施形態６に示す中実構造の透明な円柱内部にスクリーンを設けることで、回転に伴う空気抵抗を小さくすることが可能になるため、回転機構の低電力化が可能になり、回転による振動を抑制することができる。
【０１０８】
（実施形態７）
図１５〜１７を用いて、本発明の実施形態７に係る立体像表示装置の構成を説明する。図１５は本発明の実施形態７に係る立体像表示装置３１０の斜視図である。また、図１６は図１５の円柱構造５２の一部を抽出して示した図である。また、図１７は本発明の実施形態７に係る立体像表示装置３１０のスクリーンの平面図である。
【０１０９】
実施形態７は、一定の厚さを有する透明な円盤の片面の一部に光の反射・散乱部を設けている。図１５〜１７において、ハッチングされた箇所が光の反射・散乱部であり、実施形態７におけるスクリーンである。図１５に示す円柱構造５２はそれぞれの表面にスクリーンを有する透明な円盤１５ａ〜１５ｈが積み重なることで構成される。図１５では、便宜的に透明な円盤１５ａ〜１５ｄの表面にしかスクリーンが図示されていないが、実際には透明な円盤１５ａ〜１５ｈの全てにスクリーンが形成される。
【０１１０】
図１６はこれらの円盤の一つを抽出した図を示す。透明な円盤１５の片側表面の一部（ハッチングされた箇所）に白色塗料を塗布するか、又は表面に梨地処理を施すことで、スクリーンを形成している。図１６に示すスクリーン１６は円盤１５を４５度毎に８等分に分割した扇形の形状を有している。図１５に示す円柱構造５２は、図１７に示す平面図のように円盤１５上に形成されたスクリーンが上から見たときに互いに重ならないように、円盤１５が積層されて構成される。円盤に使用される材料は透光率が高い物質が好ましく、例えば、アクリル樹脂を用いることが好ましいが、ポリカーボネート等の他のプラスチック材料を使用することもできる。実施形態７では、円盤の表面にスクリーンを形成する例を示したが、これに限定されず、円盤の厚さ方向の一部又は全部にスクリーンを形成してもよい。
【０１１１】
図１５において、光源部３０から投影された光４はスクリーン１６ａ〜１６ｈ（１６ｅ〜１６ｈは図示しない）の各々に照射される。駆動部５によって円柱構造５２が回転することで、投影領域に存在するスクリーン１６ａ〜１６ｈが、光源部３０との距離を変えて、光４の投影領域に順次出現する。したがって、光源部３０から見たときの奥行き方向において、異なる距離のスクリーンに光４が照射されることで立体像が表示される。この場合、配置されたスクリーンの枚数が奥行き方向の分解能を決定する。実施形態７においては、透明円盤１５の厚さを変えることで、立体像の奥行きの深さと分解能を調整することができる。
【０１１２】
以上のように、実施形態７は実施形態５と６とを組み合わせた構成となっており、特に回転機構の専有する領域を小さくすることができるため、狭い空間においても立体像表示装置を設置することができ、回転に伴う空気抵抗を小さくすることが可能になるため、回転機構の低電力化が可能になり、回転による振動を抑制することができる。
【０１１３】
（実施形態８）
図１８を用いて、本発明の実施形態８に係る立体像表示装置の構成を説明する。図１８は本発明の実施形態８に係る立体像表示装置３１１の側面図である。
【０１１４】
実施形態８は光源部に点光源を使用し、光源部から投影された光の光路を変更する光路変更部を有する立体像表示装置である。図１８における光源部５０の点光源としてレーザ光源を使用し、レーザ光源から投影されたレーザ光をガルバノミラーによってスキャンした例について説明する。光源部５０から投影されたレーザ光７０はガルバノミラー６０で反射されてスクリーン３ａ〜３ｈの各々に照射される。ガルバノミラー６０はミラー制御部６２とミラー６４を含み、ミラー制御部６２はｘ方向とｙ方向にレーザ光７０をスキャンすることで１つのフレーム画像を表示する。ここで、スクリーン３ａ〜３ｈ、固定部２、駆動部５は実施形態３の図３，４と同じものが使用される。
【０１１５】
ここで、光源部５０に配置するレーザとして、ＲＧＢに対応する複数のレーザ光源を配置し、所望の色に応じてＲＧＢの出力を調整することでフルカラーの画像を投影することができる。光源にレーザ光源を用いることで、奥行き方向に光源との距離が異なるスクリーンに対する焦点ボケの問題がなくなるため、光源から投影領域までの距離に制限されず、光源の位置やスクリーンの位置を自由に設計できるようになる。
【０１１６】
図１９を用いて、本発明の実施形態８の変形例の立体像表示装置の構成を説明する。図１９は本発明の実施形態８に係る立体像表示装置３１２の側面図である。図１９における光源部５０の点光源としてレーザ光源を使用し、レーザ光源から投影されたレーザ光をガルバノミラーとポリゴンミラーによってスキャンした例について説明する。光源部５０から投影されたレーザ光７０はガルバノミラー６１で反射され、さらにポリゴンミラー８０で反射されてスクリーン３ａ〜３ｈの各々に照射される。ここで、ガルバノミラー６１はミラー制御部６３とミラー６５とを含み、ミラー制御部６３はガルバノミラーに入射したレーザ光７０をｙ方向にスキャンしてポリゴンミラー８０に反射させる。また、ポリゴンミラー８０はミラー回転制御部８２とミラー８４とを含み、ミラー回転制御部８２はミラー８４を回転させることでポリゴンミラーに入射したレーザ光７０をｘ方向にスキャンしてスクリーン３ａ〜３ｈの各々へ反射させる。このように、光源部５０から投影されたレーザ光７０をガルバノミラー６１によってｙ方向にスキャンし、ポリゴンミラー８０によってｘ方向にスキャンすることで、１つのフレーム画像を表示する。
【０１１７】
図１９のように二つのミラーによってそれぞれｘ方向、ｙ方向にスキャンするため、それぞれのミラーの負担が小さくなる。特に、一般的な表示装置のスキャン方法において、主走査方向に対応するスキャン動作には副走査方向に対応するスキャン動作よりも一般に高速性が要求されるので、主走査方向のスキャンをポリゴンミラーに受け持たせることが有利である。すなわち、例えばｘ方向を主走査、ｙ方向を副走査と設定したとき、高速性を要求されるｘ方向へのスキャンをポリゴンミラーに受け持たせることは、これをガルバノミラーに受け持たせてミラー駆動に大きな負荷をかけるよりも有利である。なぜなら、ポリゴンミラーはガルバノミラーのような往復運動ではなく単純な連続高速回転運動によってスキャンを行う原理的特徴によって高速スキャンに適しているからである。その結果、スキャン速度が向上し、フレーム周波数を高くすることができる。例えば、実施形態２の図７に示す立体像表示装置において、フレーム周波数が高い画像を表示することで、表示される立体像の奥行き方向の分解能を向上させることができる。
【０１１８】
（実施形態９）
図２０，２６を用いて、本発明の実施形態９に係る立体像表示装置の構成を説明する。図２０は本発明の実施形態９に係る立体像表示装置３１３の側面図である。また、図２６は本発明の実施形態９に係る立体像表示装置３１３の固定部２の平面図である。図２０に示す立体像表示装置３１３では、光源部３０から投影された光４は駆動部５側に配置されたミラー９０によって上方に反射され、固定部２に配置された透光部４４（図２０では開口部４４ａ）を通過する。透光部４４を通過した光４は固定部２の上方に配置されたミラー９２によって反射され、固定部２に配置されて回転するスクリーン３ａ〜３ｈ（図２０では３ａ，３ｅのみ表示）の回転軸側の面に照射される。ここで、スクリーン３ａ〜３ｈ、固定部２、駆動部５は実施形態３の図３，４と同じものが使用される。
【０１１９】
図２６に示す立体像表示装置３１３の固定部２には、固定部２の回転軸を中心とした円を４５度毎に８等分に分割した扇形の開口部４４ａ〜４４ｈが形成されている。これらの複数の開口部はそれぞれスクリーン３ａ〜３ｈに対応して配置されている。図２６では、透光部４４に配置された開口部４４ａ〜４４ｈは全て同じ形状をしているが、それぞれの開口部に対応して配置されたスクリーン３ａ〜３ｈの各々の投影領域にのみ光が照射されるように開口部のサイズを調整してもよい。また、透光部４４は光を透過すればよく、透明な材質で形成されていてもよい。透明な材質で透光部４４を形成する場合は、透光部４４の領域全てまたは固定部２の全体を透明な材質で形成してもよく、また、スクリーン３ａ〜３ｈの各々の投影領域にのみ光が照射されるように透明な材質の位置を調整してもよい。
【０１２０】
以上のように、スクリーンの回転軸側の面に光を照射することで、スクリーンを正面から観察した場合でも、光源部から投影された光が観察者の陰になって非表示領域が発生する問題を回避することができる。また、スクリーンの投影領域にのみ光が照射されるように開口部４４ａ〜４４ｈのサイズを調整することで、所定のスクリーンが投影領域に存在するときだけ、光４は開口部４４ａ〜４４ｈのいずれかを通過してスクリーンに画像を照射する。つまり、光源部からは連続光が投影されていても、疑似的なパルス光をスクリーンに供給することができる。立体像を表示するのに必要な情報だけを表示させることができるため、より鮮明な立体像を表示させることができる。
【０１２１】
図２７を用いて、本発明の実施形態９の変形例１の立体像表示装置の構成を説明する。図２７は本発明の実施形態９の変形例１に係る立体像表示装置３２０の側面図である。図２７に示す立体像表示装置３２０では、光源部３０は固定部２の平面に対して垂直な方向に光４を投影するように配置される。光源部３０の下方にはミラー９８が配置されており、光４はミラー９８で反射されて固定部２に配置されたスクリーン３ａ〜３ｈ（図２０では３ａ，３ｅのみ表示）の各々に反射される。ここで、スクリーン３ａ〜３ｈ、固定部２、駆動部５は実施形態３の図３，４と同じものが使用される。
【０１２２】
以上のように、光源部３０を上方に配置することができるため、装置の水平方向のサイズを小さくすることができる。例えば、天井に光源部を配置すれば、光源部から投影された光が観察者の陰になって非表示領域が発生する問題を回避することができる。
【０１２３】
図２１を用いて、本発明の実施形態９の変形例２の立体像表示装置の構成を説明する。図２１は本発明の実施形態９の変形例２に係る立体像表示装置３１４の側面図である。図２１に示す立体像表示装置３１４では、光源部３０は固定部２の平面に対して垂直な方向に光４を投影するように配置される。固定部２に配置されたスクリーン３ａ〜３ｈ（図２０では３ａ，３ｅのみ表示）の各々に対応するようにミラー９４，９６が配置される。ミラー９４，９６はいずれも固定部２の回転軸を中心にした同心円状に配置され、それぞれに対応したスクリーンとの距離に対応してミラーの角度が異なるように配置される。ここで、スクリーン３ａ〜３ｈ、固定部２、駆動部５は実施形態３の図３，４と同じものが使用される。
【０１２４】
光源部３０から、固定部２の平面に対して垂直な方向に投影された光４はスクリーン３ａに対応して配置されたミラー９４によって反射され、スクリーン３ａに画像を投影する。また、ミラー９６が光４の照射領域に位置するときに、光４はミラー９６によって反射され、スクリーン３ｅに画像を投影する。これらのミラーはスクリーン３ａ〜３ｈの各々に対応して配置されているため、スクリーンが投影領域に存在するときだけ、光４はミラーによって反射されてスクリーンに画像を照射する。つまり、光源部からは連続光が投影されていても、疑似的なパルス光をスクリーンに供給することができる。立体像を表示するのに必要な情報だけを表示させることができるため、より鮮明な立体像を表示させることができる。
【０１２５】
図２２を用いて、本発明の実施形態９の変形例３の立体像表示装置の構成を説明する。図２２は本発明の実施形態９の変形例３に係る立体像表示装置３１５の側面図である。図２２に示す立体像表示装置３１５では、固定部１００，１０２が二つに分離されている。固定部１００は回転せず、固定部１０２は駆動部５に接続されており駆動部５によって回転される。光源部３０は回転しない固定部１００上に配置されており、スクリーン３ａ〜３ｅ（図２２では３ａ，３ｅのみ表示）は回転する固定部１０２上に配置されている。光源部３０から投影された光４は固定部１０２に配置されて回転するスクリーン３ａ〜３ｈの回転軸側の面に照射される。ここで、スクリーン３ａ〜３ｈの配置は実施形態３の図３，４と同じである。
【０１２６】
以上のように、回転しない固定部１００上に光源部３０を配置することで、光源を立体像表示装置内部に配置することができるため、装置全体を小型化することができる。また、光源部から投影された光が観察者の陰になって非表示領域が発生する問題を回避することができる。
【０１２７】
（実施形態１０）
図２３を用いて、本発明の実施形態１０に係る立体像表示装置の構成を説明する。図２３は本発明の実施形態１０に係る立体像表示装置３１６の平面図である。図２３に示す立体像表示装置３１６では、光源部３２，３４，３６が複数配置され、複数の投影領域に画像を投影する。ここで、スクリーン３ａ〜３ｈ、固定部２、駆動部５は実施形態３の図３，４と同じものが使用される。
【０１２８】
図２３に示す立体像表示装置３１６では、実施形態３の図３，４に示すスクリーンを採用したが、その他の形態のスクリーンに対しても、光源部を複数設置することで複数の立体像を同時に表示することができる。また、実施形態８，９で示した投影方法を採用することができる。このとき光源部の設置個数を多くすることによってスクリーン上には連続したドーナツ状の立体表示領域を実現することも可能であり、その場合はドーナツ状に連続した広い表示領域を活用して映像表現の多様性を拡げられるメリットがある。
【０１２９】
以上のように、３次元の投影領域に実像を表示することで、側面や裏面から見ても立体像が視認されることができる。さらに、高速回転する回転機構部には発光素子は搭載されていないため、従来の技術に比べて重量を非常に軽くできる。したがって、回転のために必要な消費電力を低減、破壊される危険性を低下、回転機構に対する電力供給の困難性の解消の効果が得られる。
【０１３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ａ〜１ｈ、２ａ〜２ｈ、３ａ〜３ｈ、５ａ〜５ｈ、６ａ〜６ｈ、９ａ〜９ｄ、１０ａ〜１０ｄ、１２ａ〜１２ｈ、１５ａ〜１５ｈ、１６ａ〜１６ｄ：複数のスクリーン，    ２：固定部，    ４：光，    ５：駆動部，    ７，２５：スクリーン，    １４：中実構造の円柱，    １５：透明円盤，    ３０、３１、３２、３４、３６：光源部，    ４０：円柱，    ４２：円柱固定部，    ４４：透光部，    ４４ａ〜４４ｈ：開口部，    ５０，５１：回転スクリーンユニット，    ５２：円柱構造，    ６０、６１：ガルバノミラー，    ６２、６３：ミラー制御部，    ６４、６５：ミラー，    ７０：レーザ光，    ８０：ポリゴンミラー，    ８２：ミラー回転制御部，    ８４：ミラー，    ９０、９２、９４、９６、９８：ミラー，    １００、１０２：固定部，    １１０、１２０：スクリーン，    １１２：スクリーンの表面，    １２２：スクリーンの内部，    ２１０、２２０：スクリーンの内部，    ３００〜３１６、３１８、３２０：立体像表示装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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