(57)【要約】【課題】  生体視差及び平面的な背景やスクリーンを利用せずに、直接、３次元画像や映像を形成できる立体表示装置を提供する。【解決手段】  マイクロフォトン素子を立方体または多面体からなる透明なカプセルに封入して構成されたマイクロフォトンモジュール２を、容器１内に卵型円柱あるいは円柱状に配列させるとともに、マイクロフォトンモジュール２に対して強磁界を選択的に印加するための磁界発生装置４及び照射アレイ５を設ける。マイクロフォトン素子は、原子及び電子を封入したリング状のカーボンナノチューブを有し、カーボンナノチューブに磁界が印加されることにより、原子及び電子がカーボンナノチューブ内で相互に反対方向に加速されて衝突し、発光する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子及び電子を封入したリング状のカーボンナノチューブを有し、
前記カーボンナノチューブに磁界が印加されることにより、前記原子及び前記電子が前記カーボンナノチューブ内で相互に反対方向に加速されて衝突し、発光する、マイクロフォトン素子。
【請求項２】
容器と、
原子及び電子を封入したリング状のカーボンナノチューブを有するマイクロフォトン素子を透明なカプセルに封入して構成されたマイクロフォトンモジュールと、
前記マイクロフォトンモジュールに印加される磁界を発生する磁界発生手段と、
を有し、
前記容器内で複数のマイクロフォトンモジュールが三次元配置され、前記磁界発生手段によって発生した磁界が前記カーボンナノチューブに印加されることにより、前記原子及び前記電子が前記カーボンナノチューブ内で加速して相互に衝突し、発光して立体映像を表示する立体表示装置。
【請求項３】
入力する画像信号に応じて、表示されるべき画像に応じたデータを生成す表示制御装置と、
前記容器内に設けられ前記データに応じて前記各マイクロフォトンモジュールの発光を制御する表示制御ロッドと、
をさらに有する、請求項２に記載の立体表示装置。
【請求項４】
前記容器内で前記複数のマイクロフォトンモジュールが卵形円柱あるいは円柱状に配列し、前記表示制御ロッドが、前記卵形円柱あるいは前記円柱の回転軸に沿って配置している、請求項３に記載の立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な原理に基づいた発光素子であるマイクロフォトン素子と、マイクロフォトン素子を用い静止画像及び動画像を立体表示できる立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体的に表示されていると観察者が知覚できるように画像を表示する立体表示装置としては、生体視差を利用した表示装置、すなわち右眼用と左眼用の画像を用意して立体視（ステレオ視）により立体画像を表示する表示装置や、対象物の背景に平面型の表示装置を配置して擬似的に立体的であるような印象を観察者に与える裸眼立体表示装置が知られている。これらはいずれも平面型の表示装置に立脚した平面的な立体表示方法であり、長時間使用時における観察者の疲労や、成長期にある観察者における生体生理に影響を及ぼすおそれがある、などの問題点を有する。また、平面状の表示用スクリーンを必要とするため、装置が大型化し、小型化が困難である、という問題点を有する。
【０００３】
特許文献１（特表２００２−５１７７８９号公報）には、表示立体あるいは表示部内に、等方性分散状態の光放出源アレイが構成されるように、光エミッタを配置し、そのような表示立体を回転させながら光エミッタを選択的に発光させることにより、３次元画像を形成できる３次元立体ディスプレイを開示している。しかしながらこの３次元立体ディスプレイは、表示立体を回転させることを前提とするものである上、光源として例えば発光ダイオード等を使用するので、精細な３次元画像を形成するためには充分なものではない。
【特許文献１】特表２００２−５１７７８９号公報
【特許文献２】特開２００３−２０９２８１号公報
【特許文献３】特開２０００−６３１１２号公報
【特許文献４】特許第３０７７６５５号明細書
【特許文献５】特開２００２−３３８２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、生体視差及び平面的な背景やスクリーンを利用せずに、直接、３次元画像や映像を形成できる立体表示装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の別の目的は、上述した立体表示装置に好適に用いられる新規な発光素子であるマイクロフォトン素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のマイクロフォトン素子は、原子及び電子を封入したリング状のカーボンナノチューブを有し、カーボンナノチューブに磁界が印加されることにより、原子及び電子がカーボンナノチューブ内で相互に反対方向に加速されて衝突し、発光する。すなわち本発明のマイクロフォトン素子は、シンクロトロンの原理により、カーボンナノチューブ内に原子と電子を封入しこれらを強磁界により高速回転させて相互に衝突させることで、光子を発生させ光源を作り出す素子である。
【０００７】
本発明の立体表示装置は、容器と、原子及び電子を封入したリング状のカーボンナノチューブを有するマイクロフォトン素子を透明なカプセルに封入して構成されたマイクロフォトンモジュールと、マイクロフォトンモジュールに印加される磁界を発生する磁界発生手段と、を有し、容器内で複数のマイクロフォトンモジュールが三次元配置され、磁界発生手段によって発生した磁界がカーボンナノチューブに印加されることにより、原子及び電子がカーボンナノチューブ内で加速して相互に衝突し、発光して立体映像を表示する。マイクロフォトンモジュールは、容器内において、例えば、卵形円柱あるいは円柱状、円筒状に配列する。
【０００８】
なお、カーボンナノチューブを用いた発光素子として、特許文献２（特開２００３−２０９２８１号公報）に開示されたものがあるが、特許文献２に開示のものは、カーボンナノチューブにおけるバンドギャップ構造に基づき電子とホール（正孔）との再結合によって発光させるものであるので、本発明のマイクロフォトン素子とは、発光原理において根本的に異なっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のマイクロフォトン素子は、シンクロトロンの原理を利用したものである。シンクロトロンといえば、本来、大型の装置であるが、カーボンナノチューブを使用することで超小型化が実現する。また本発明のマイクロフォトン素子では、発光の際に発生する熱エネルギーを最小限に留めることができる。本発明によれば、これまでのシンクロトンに代わる次世代のマイクロシンクロトンとして、容易に、フォトン（光子）を発生させることが可能である。
【００１０】
本発明の立体表示装置は、上述したような優れた特性を有するマイクロフォトン素子を使用し、マイクロフォトン素子を透明なカプセルに封入して構成されたマイクロフォトンモジュールを容器内で３次元配置させることにより、生体視差及び平面的な背景やスクリーンを利用せずに、精細な３次元画像や映像を直接形成できる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態の立体表示装置の構成を示す図である。
【００１２】
図１に示す立体表示装置では、後述するマイクロフォトン素子を立方体または多面体からなる透明なカプセルに封入して構成されたマイクロフォトンモジュール２を使用する。各マイクロフォトンモジュール２は、それぞれが、各画素あるいは各ボクセルごとの発光体として機能する。そして、表示装置の規模に応じて、容器１内にこのようなマイクロフォトンモジュール２を多数個配置し、それらの発光を制御することによって、３６０度のどの方向から見ても立体的な表示を可能にする立体表示装置が得られる。
【００１３】
容器１は、周囲を透明なガラスあるいはプラスチックで覆われている。マイクロフォトン素子を封入したマイクロフォトンモジュール２は、容器１内で卵型円柱あるいは円柱状、円筒状に配列されている。マイクロフォトンモジュール２に対して印加される強磁界を発生する磁界発生装置４が設けられている。この強磁界は、容器１の上面及び下面に設けられた照射アレイ５を介して、選択的にマイクロフォトンモジュール２に対して照射される。
【００１４】
容器１内においては、マイクロフォトンモジュール２を配列して構成された円柱の中心軸に沿って、表示制御ロッド８が設けられており、表示制御ロット８の一端は、表示制御装置７に接続している。表示制御装置７には、映像入力インタフェース６から入力した映像信号が入力している。
【００１５】
このような立体表示装置では、後述するように、照射アレイ５を介して強磁界をマイクロフォトンモジュール２に印加することにより、マイクロフォトンモジュール２内のマイクロフォトン素子１３（図２及び図３参照）が発光する。映像入力インタフェース６へは、立体表示装置の内部あるいは外部で生成した映像信号が入力しており、映像入力インタフェースから表示制御装置７を経由して表示制御ロッド８に対し、表示データ９に対応するデータが送信される。各マイクロフォトンモジュール２の境界には透明電極が設けられており、表示制御ロッド８を介して電流を流すことによって、立体映像を制御することが可能となる。その結果、立体映像の各ボクセルに対応するマイクロフォトンモジュール２のみが選択的に発光し、容器１内に立体映像（図示した例では自動車の立体映像）が表示される。
【００１６】
次に、マイクロフォトン素子について説明する。
【００１７】
図２はマイクロフォトン素子を示している。マイクロフォトン素子１３は、カーボンナノチューブ１０をリング状に形成し、その中に所望の原子１１及び電子１２を封入したものである。カーボンナノチューブの一般的な製造方法は、例えば、特許文献３（特開２０００−６３１１２号公報）や特許文献４（特許第３０７７６５５号明細書）に開示されており、カーボンナノチューブをリング状に形成する方法については、特許文献５（特開２００２−３３８２１９号公報）に開示されている。カーボンナノチューブ中に所望の原子や電子を封入する方法については、当業者に公知のものを使用することができる。ここでは原子及び電子としているが、原子の代わりに陽イオンであってもよく、電子の代わりに陰イオンであってもよい。
【００１８】
このようにリング状のカーボンナノチューブ１０の内部に原子１１及び電子１２が封入されているとして、図３に示すように、照射アレイ５からの強磁界１４がマイクロフォトン素子１３に印加されるようにすると、この強磁界によって、図２に示すように、カーボンナノチューブ内の原子１１及び電子１２が、カーボンナノチューブ１０の円周方向に沿って、互いに反対方向に運動するようになる。原子１１及び電子１２が高速回転に達すると、これらが相互に衝突を起こし、その際に熱エネルギーを放出することで、光が発生する。すなわち、図２に示したマイクロフォトン素子２は、発光素子として利用できることになる。なお、マイクロフォトン素子２内での原子１１と電子１２の加速は、シンクロトロンの原理に基づくものである。
【００１９】
本実施形態の立体表示素子では、上述した発光原理に基づき、磁界発生装置４で発声した強磁界を照射アレイ５からマイクロフォトンモジュール２に照射することで、マイクロフォトンモジュール２の発光量を増大させるとともに、表示制御ロッド８によりこれらのマイクロフォトンモジュール２の色制御を行い、立体映像を表示させている。
【００２０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、カーボンナノチューブをリング状に形成しその中に媒質を封入することが可能であるため、あらゆる種類の媒質（固体）を封入して応用することが可能であり、発光量や発光色の最適化などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の立体表示装置は、例えば、手術時に患部を３次元的に拡大表示することにより医療分野において利用可能であり、アミューズメントパーク向けアトラクション装置に適用することにより娯楽分野で利用可能であり、防空システムやレーダ表示装置に適用することによって航空・防衛分野で利用可能であり、新素材の開発などに寄与することで宇宙開発分野において利用可能である。さらに、立体表示装置として、美術館または博物館などで使用され、さらには、防災や防犯、ビジネス分野、各種の教育分野、建設、土木、機械などの各分野で好適に使用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の一形態の立体表示装置の構成を示す図である。
【図２】マイクロフォトン素子の構成を示す図である。
【図３】マイクロフォトン素子に対する磁界印加を説明する図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    容器
２    マイクロフォトンモジュール
４    磁界発生装置
５    照射アレイ
６    映像入力インタフェース
７    表示制御装置
８    表示制御ロッド
９    表示データ（画像）
１０    カーボンナノチューブ
１１    原子
１２    電子
１３    マイクロフォトン素子
１４    強磁界
【図１】
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【図２】
2007042322.tif 000004
【図３】
2007042322.tif 000005