【手続補正書】
【提出日】平成20年5月12日(2008.5.12)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】立体的な３Ｄイメージディスプレイ
【発明の詳細な説明】
【０００１】  本出願は特願２００１−３１８１８９の分割出願である。本明細書は基本的に特願２００１−３１８１８９のコピーである。特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落そして図は取除かれる。しかし、段落数そして図番容易な参照のために保たれる。
本発明は本出願人による以下の特許と出願に関する。
ＵＳ特許  ５，７５４，１４７、１９９８年５月１９日特許付与、
ＵＳ特許  ５，９５４，４１４、１９９９年９月２１日特許付与、
ＵＳ特許出願番号０９／２１８，９３８、１９９８年１２月２２日出願、
ＵＳ特許出願番号０９／２５３，６５６、１９９９年２月２０日出願、
日本特許出願番号３６１０９０／９９、１９９９年１２月２０日出願、国内出願通知２０００−２０１３６２、
２０００年７月１８日、ＵＳ特許出願番号０９／８８２，８２６、２００１年６月１６日出願、
出願人は上記の特許と出願を本件に引用文献として取り入れている。
【発明の背景】
【０００２】  本出願人による関連特許と出願において、ＴｓａｏによるＵＳ特許５，９５４，４１４は固定式プロジェクション装置上に創造した２Ｄイメージの全てのフレームを光学機械的なイメージ伝達メカニズムを通じて、往復運動式スクリーン上にプロジェクトすることによって立体的な３Ｄイメージを創造する立体的な３Ｄディスプレイシステムを開示している。そのイメージ伝達メカニズムはプロジェクトしたイメージのフレームの大きさと焦点を移動式スクリーン上で不変に保っている。従って２Ｄイメージのセットをスクリーンで掃引した空間内で分配し、ディスプレイする。残像（または像の持続）効果によって、この２Ｄイメージのフレームのセットは観察者の目の中では３Ｄの立体的な像を形成する。
【０００３】  そのシステムは、▲視▼準整正を行った像ビームの必要なしに在来の２Ｄプロジェクション光学を使って、立体的な３Ｄイメージを創造することができる。Ｔｓａｏによる日本特許出願３６１０９０／９９（国内出願通知２０００−２０１３６２）は往復運動式スクリーン運動を創造するために円滑な回転メカニズムを使用する方法を開示している。さらにこの出願はスクリーン運動メカニズムとイメージ伝達メカニズムを改善している。
【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スパイラルスクリーンとそのスパイラルスクリーン上に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状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）。
【０００５】  歪レンズは作製困難であり、組立が複雑である。その不連続な性質は画質を損なう。他のアプローチは▲視▼準整正を行った光ビームから成るイメージを移動式スクリーンに直接プロジェクトする（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ  １９９６）。通常はこれは光源としてレーザーを必要とし、従ってプロジェクターを基本とするシステムよりも費用がかかることにもなる。なおその他のアプローチは多数の電気的にスイッチ可能な液晶ディスプレイレーザーを使用する（Ｈａｔｔｏｒｉ  １９９２、Ｓａｄｏｖｉｎｉｋ  １９９８）。
他のアプローチは多数のスイッチ可能なＰＤＬＣスクリーンにイメージフレームをプロジェクトする圧電ベースの急速焦点レンズを使用している（Ｐａｅｋ  １９９６）。両アプローチは解像力に限界があり、その理由はその中のＬＣＤパネルまたはスクリーンの数は物理的に限界があるからである。
【発明の概要】
【０００６】  この発明における立体的な３Ｄイメージディスプレイは固定式プロジェクション（投影）装置上に創造した２Ｄイメージの全フレームを光学機械的なイメージ伝達メカニズムを通じて、移動式スクリーン上にプロジェクトする（投影する）ことによって立体的な３Ｄイメージを創造する。そのイメージ伝達メカニズムはプロジェクトした像のフレームの大きさと焦点を移動式スクリーン上で不変に保っている。従って２Ｄイメージのセットをスクリーンで掃引した空間内に配分し、ディスプレイ（表示）する。残像（または像の持続）効果によって、この２Ｄイメージのフレームのセットは観察者の目の中では３Ｄ立体的な像を形成する。
【０００７】  移動式スクリーンは周期的にディスプレイ空間を掃引し、その中では立体的なイメージをディスプレイしている。スクリーンを移動させる好ましい方法は「回転式往復運動」による。これは、スクリーン表面を一定方向に常に向かわせながら、平板なスクリーンを軸の周りに旋回させることである。すなわち、スクリーンは前記軸の周りに旋回するが、それ自身の周りに回転しない。その結果、スクリーンの動きは矩形の空間を越えて掃引することができて、しかもこの矩形空間内でスクリーンは往復運動して現れる。その様な動きを創造する多くのメカニズムが存在できる。好ましいメカニズムは回転腕のセットでスクリーンを支える様に適用することである。
【０００８】  イメージ伝達メカニズムはディスプレイのための移動式スクリーンにイメージプロジェクターからプロジェクトされた光学像を中継している。スクリーンが移動する時に、メカニズムはプロジェクトされたイメージフレームの大きさと焦点を不変にしている。３タイプの改善したメカニズムを使用することができる。最初は往復運動式反射板メカニズムである。反射板システムをイメージプロジェクタとスクリーン間のプロジェクション経路内に置き、スクリーンの移動によって生じたプロジェクション経路長さの差を補償するために、往復運動式のスクリーンと同調的に動く。
【０００９】  第二のメカニズムはスクリーンの往復運動式動きに応答するプロジェクトした２Ｄイメージの焦点と倍率との両者を変更できるズーム光学メカニズムである。ズーム光学は焦点があった、移動式スクリーンにプロジェクトした２Ｄイメージを伝達できる。それがディスプレイ空間の希望形態を創造するようにプロジェクトしたイメージフレームの大きさを維持し、調製することができる。
第三のメカニズムは遠方中心レンズである。遠方中心レンズはスクリーンが移動するときに、プロジェクトしたイメージフレームの大きさと焦点を一定範囲内で不変にしている。イメージプロジェクターは２Ｄイメージフレームのセットを移動式スクリーン上にイメージ伝達メカニズムを通じて発生させ、プロジェクトしている。イメージプロジェクターは一般的にイメージ発生パネル、プロジェクションレンズ、光源から成る。回転式往復運動メカニズムは立体的３Ｄイメージを直接創造するディスプレイパネルを直接動かすために使用することができる。
【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。
【００１１】（３）  イメージプロジェクター：イメージプロジェクター１５は２Ｄイメージフレーム１４ａのセットを移動式のスクリーン１１の上にイメージ伝達メカニズム１３を通じて発生させ、プロジェクトしている。一般的にイメージプロジェクターはイメージ発生パネル、プロジェクションレンズ、光源から成り立っている。
【００１２】  空間を横切ってスクリーンを周期的にかつ急速に掃引し、スクリーン上に一連の２Ｄイメージフレームを連続的にプロジェクトすることによって、例えば図１の車体１４ａの横顔、２Ｄイメージのフレーム枠のセットをこれによってディスプレイ空間にわたって分配し、ディスプレイすることができて、空間内では特異な位置に置かれたフレームを有している。ディスプレイ空間の外側から見れば、２Ｄイメージのフレームのそのセットは３Ｄの立体的なイメージをなしており、その理由は人間の目の残像（像の維持）効果による。イメージは実際には空間を占めており、多くの観察者から異なった角度から同時にいかなる眼鏡も必要とせずに見ることができる。
【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」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。
【００１４】  多くのメカニズムがそのような「回転式往復運動」を創造する事ができる。好ましいメカニズムは図２ａに示すようにスクリーンを担う回転腕のセットに適用する。核になるメカニズムは同調して回転している２対の回転腕５１０ａ−５１０ｄを有している。回転腕は一体化した機械台座（図示せず）上にはめ込むこと、およびタイミングベルトシステムでモーターにより駆動することができる。半透明のスクリーン１１を支持構造物５２０に取り付け、この構造物は２本の棒に取り付けられている両端部を持っている。その棒は回転ベアリング５２４を有する２対の回転腕に組み込まれている。その腕が回転するときに、スクリーンは従って動き、ディスプレイ空間１２はスクリーン掃引によって創造することができる。４本の回転腕が同調して回転するので、回転中にスクリーンと棒の組合わせ体に加えられるストレスは基本的にはない。スクリーンと棒は従って軽量の材料製である。各回転腕を適当な重量配分によってまたは適当なつりあい重り５３０によってバランスすることができる。
【００１５】  据え付け位置と支持構造物５２０上でのスクリーンの配置は必要に応じて調整することができる。例えば、図２ｅは図２ａとは異なるスクリーンの据え付けを示している。図２ｆは回転腕を同調運動に維持するための例示のメカニズムを示している。各面５４０上でのタイミングベルトとギアのシステムが回転腕を同一面での（５１０ａと５１０ｃのような）同調運動に維持している。共通の軸５５０は２面同調運動による運動を維持している。モーター５６０が全メカニズムを駆動している。
【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。
【００１７】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００１８】  ３種の改良型像伝達メカニズムを使用することができる。第一のメカニズムは往復運動式反射板メカニズムである。往復運動式スクリーンと、ただしスクリーンの半分のスピードで同調運動している反射板システムを像反射板と移動式スクリーンとの間のプロジェクション径路の中に置く。この速度差は往復運動式反射板システムを通じて観察したようなプロジェクターの鏡像と移動式スクリーン間で一定に保たれている。図４ａは１対の反射板を含む往復運動式反射板システムを有するこのアイデアを示している。
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、米国特許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。
【００１９】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００２０】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００２１】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００２２】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００２３】  第二のイメージ伝達メカニズムはズーム光学メカニズムであり、スクリーンの往復運動式運動に応じてプロジェクトした２Ｄイメージの焦点と倍率両者を変化することが可能である。ズーム光学は焦点内の移動式スクリーン上にプロジェクトした２Ｄイメージを伝達することができる。ディスプレイ空間の希望した形態を創造するために、プロジェクトしたイメージフレームの大きさを維持し、かつ調整することができる。一般的に、ズーム光学はイメージプロジェクターシステムと一体化している。
本出願人による関連特許、ＵＳ特許５，９５４，４１４は移動式ズームレンズの例を開示している。
【００２４】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００２５】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００２６】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００２７】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００２８】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００２９】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００３０】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００３１】  第三のイメージ伝達メカニズムは遠距離中心のレンズを有している。遠距離中心レンズは一般的に中心遠近法によって歪みのない対象物の像を提供する機械▲視▼覚のために結像することに使用される。深度内でよろけている３次元の対象物を創造するために通常のレンズを使用するときには、その像は中心遠近法の中で歪んで現れ、このことは近くでは大きく、しかし離れて見ると小さく見える。遠距離中心レンズはこの歪みを対象物からレンズへの主たる光線を平行にすることによって遠距離中心範囲内で是正している。
【００３２】  その結果として、深度のある対象物の像は▲視▼差またはスケールエラーなしであることもできる。遠距離中心レンズの焦点の深さは遠距離中心範囲に合致するために設計することもできる。換言すれば、平板な対象物の像は不変の大きさを有して現れ、それが遠距離中心範囲内にある限り、対象物がどこに置かれて居ようとも焦点内にある。この特徴によって、図１０に示すように、この種の遠距離中心レンズをプロジェクションレンズとして使用することができる。遠距離中心レンズの対象物（ｏｂｊｅｃｔ）側（即ち３Ｄ対象物を置く側）をプロジェクションのイメージ側として使用する。スクリーンは遠距離中心範囲内で、ＡとＢの間で往復運動する。プロジェクターのディスプレイパネル１５０１は遠距離中心レンズのイメージ（ｉｍａｇｅ）側（すなわちカメラを置く側）に位置を取っている。遠距離中心レンズ１０００は移動式部分無しでイメージ伝達メカニズムとして働いている。
【００３３】  （特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない段落は取除かれる。）
【００３４】  イメージプロジェクターはイメージ創出パネル、プロジェクションレンズ、光源を有している。イメージ創出パネルは一般的に、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）またはＣＲＴ（陰極線管）の様ないかなる種類のプロジェクション装置であることもできる。レーザーおよびレーザー走査システムもこの発明の目的のためのイメージプロジェクターであることができる。最良の結果のためには、高いフレーム速度のイメージパネルが好ましい。高いフレーム速度可能な装置はＬＥＤ（発光ダイオード）ＦＬＣ（強誘電体液晶）ディスプレイ、ＤＭＤ（ディジタル式ミクロ鏡装置）、ＴＭＡ（薄フィルムミクロ鏡配列）を含んでいる。（これらの装置の詳細については［Ｃｌａｒｋ  １９８１］、［Ｍｉｇｎａｒｄｉ  １９９４］、［ＫＩｍ  ＆  Ｈｗａｎｇ  １９９９］を参照のこと）
【００３５】  立体的な３Ｄイメージを創出するために移動式スクリーン上にイメージをプロジェクトする代わりに、図１１が示すように、「回転式の往復運動」式メカニズムが立体的な３Ｄイメージを直接に創出する平板なパネルディスプレイを駆動する（動かす）ことができる。好ましい平板パネルディスプレイ２００１はＬＥＤ（発光ダイオード）またはＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）の配列を搭載した基板であることもできる。平板パネルディスプレイは支持構造体５２０の上にはめることもできて、その構造体は図２ａの場合のように２対の回転腕で駆動されている。同様に、平板ディスプレイパネルの全体の長さはディスプレイ空間１２の長さよりも大きい。平板パネルが異なった位置に向かって旋回するので、ディスプレイする立体的な３Ｄイメージの各対応する２Ｄイメージフレームをディスプレイ空間内に維持する必要がある。このことは図１１に示すように、ディスプレイ空間の位置に合致するズレ（オフセット）によって、平板パネルディスプレイ上で異なった位置で各２Ｄイメージフレームをディスプレイすることによって達成することができる。コントロ−ラー２００３にディスプレイを接続するケーブル２００２によってイメージ信号を平板パネルディスプレイに送ることができる。そのケーブルは極めて少ない剛直さで作製することができて、その結果ディスプレイ動きに対するその影響も最小になる。または無線通信が物理的なケーブルに置き換わる事ができる。回転式往復運動メカニズムを使用することによって、ディスプレイパネル上の歪みも最小にすることができる。
参考文献
【外１】
2008304881.tif 000001
【図面の簡単な説明】  本発明を以下の図面の助けを利用して詳細に記述することができる。【図１】先行技術における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的３Ｄイメージディスプレイの基本概念を示している。
【図２ａ】回転式往復運動メカニズムによる移動式スクリーンの例による態様である。
【図２ｂ】回転式往復運動メカニズムによる移動式スクリーンの例による態様である。
【図２ｃ】回転式往復運動メカニズムによる移動式スクリーンの例による態様である。
【図２ｄ】回転式往復運動メカニズムによる移動式スクリーンの例による態様である。
【図２ｅ】回転式往復運動メカニズムによる移動式スクリーンの例による態様である。
【図２ｆ】回転式往復運動メカニズムによる移動式スクリーンの例による態様である。
【図３ａ】回転式往復運動メカニズムによる移動式スクリーンの他の例による態様である。
【図３ｂ】回転式往復運動メカニズムによる移動式スクリーンの他の例による態様である。
【図３ｃ】回転式往復運動メカニズムによる移動式スクリーンの他の例による態様である。
【図４ａ】往復運動式反射板メカニズムと例示変更によるイメージ伝達メカニズムの原理を示す。
【図４ｂ】（特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない図は取除かれる。）
【図４ｃ】（特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない図は取除かれる。）
【図４ｄ】（特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない図は取除かれる。）
【図５ａ】（特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない図は取除かれる。）
【図５ｂ】（特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない図は取除かれる。）
【図６】（特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない図は取除かれる。）
【図７】（特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない図は取除かれる。）
【図８】（特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない図は取除かれる。）
【図９】（特願２００１−３１８１８９の本出願に直接関連していない図は取除かれる。）
【図１０】遠方中心レンズに基づくイメージ伝達メカニズムの例による態様を示す。
【図１１】回転式往復運動メカニズムによる移動式平板パネルディスプレイに基づくこの発明の例による態様を示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008304881.tif 000002
【図２ａ】
2008304881.tif 000003
【図２ｂ】
2008304881.tif 000004
【図２ｃ】
2008304881.tif 000005
【図２ｄ】
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【図２ｅ】
2008304881.tif 000007
【図２ｆ】
2008304881.tif 000008
【図３ａ】
2008304881.tif 000009
【図３ｂ】
2008304881.tif 000010
【図３ｃ】
2008304881.tif 000011
【図４ａ】
2008304881.tif 000012
【図１０】
2008304881.tif 000013
【図１１】
2008304881.tif 000014