(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成するための単数又は複数光線の光源（１）、
画像を構成する複数のラインを連続して生成するように、一度に１ラインずつ、前記光線の強度を変調するための手段、
前記光線に対し非透過性でなく且つ各々の光線に沿って選択した位置で光の発出を可能にするパネル（２）及び
前記パネルのかかる位置を選択するための手段（３）
を含んで成るフラットパネルタイプの表示装置において、
プロジェクタによって、前記変調するための手段からのライン状の変調された光線を、所定の方位角で、パネルの側面に導入し、前記選択するための手段が、前記導入の角度に対応する方位角でパネルから画像を構成するラインを発出するように、パネルで一度に１つの行を選択することを特徴とするフラットパネル表示装置。
【請求項２】
光線が可視光であり、パネル（２）からの光の発出は、選択された位置での光線の偏向によってもたらされる、請求項１に記載のフラットパネル表示装置。
【請求項３】
パネルには、反射性シート及びシート（２）内で局在化されたライン状の音波又はライン状の表面波を生成するためのトランスジューサ（４３）が含まれ、一定の与えられた位置における波の存在が光線の反射ひいてはその位置における前記偏向をひき起こす、請求項２に記載のフラットパネル表示装置。
【請求項４】
パネルの位置を選択するための手段（３）は、トランスジューサ（４３）に音波又は表面波を励起させ、光線が発出される前にそれが必要とされる位置に達するまで待機するように適合されている、請求項３に記載のフラットパネル表示装置。
【請求項５】
パネル（２）の片面には、切換可能な形で反射性であるか又は透過性である１つの層（４）が存在し、偏向光線がパネルから発出される位置を選択するための手段（３）は、一度に１ラインずつ切換可能な層の状態を変更するように適合されている、請求項２に記載のフラットパネル表示装置。
【請求項６】
プロジェクタが、単線３次元表示を生成するように適合されており、この目的で、異なる方位角で見た画像の１ラインを表示するように各々が適合されている１組の個々の単線プロジェクタ（１）を含んでおり、これらの単線プロジェクタの各々からの光線は対応する方位角でパネルから発出される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフラットパネル表示装置。
【請求項７】
プロジェクタ又は各々のプロジェクタが、パネルの前記側面に平行なアドレス可能な画素の行として形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフラットパネル表示装置。
【請求項８】
画像を形成するための単数又は複数光線の光源（１）、および該光源からの光線の強度を一度に１ラインずつ変調するための手段、を各々含む一組のプロジェクタ、
光線に対し非透過性でなく且つ各々の光線に沿って選択された位置で光の発出を可能にするパネル（２）及び
パネル上のかかる位置を選択するための手段（３）を含んで成るフラットパネルタイプの表示装置において、
各プロジェクタが、その変調するための手段からの変調された光線を、所定の方位角で、パネルに導入し、光線が前記選択するための手段（３）によって選択されるにつれて前記光線が、パネル内への光線の進入角度に対応するそれぞれの方位角で、パネルから発出される、フラットパネル表示装置。
【請求項９】
可変的光路長を適用するための手段をさらに含んで成り、光路（２１）にはレトロリフレクタが含まれ、かくして、レトロリフレクタとパネル上の選択されたライン間の光路長が、可変的光路長におよそ等しくとどまる、請求項６又は８に記載のフラットパネル表示装置。
【請求項１０】
切換可能な形で反射性か透過性である１つの層が片面に存在する全内部反射のための透過性層（２５）が、可変長の光路に含まれている、請求項９に記載のフラットパネル表示装置。
【請求項１１】
単数又は複数光線の光源（１）、光線の強度を変調するための手段、光線に対し非透過性でなく且つ光線がパネルの側面内へ導入された場合に各々の光線に沿って或る位置で光の発出を可能にするパネル（２）、及びかかる位置を選択するための手段（３）を含んで成るフラットパネルタイプの表示装置において、
パネルには、反射性シート及びシート（２）内で局在化されたライン状の音波又はライン状の表面波を生成するためのトランスジューサ（４３）が含まれ、所定の位置における波の存在が、光線の反射ひいてはその位置の前記選択をひき起こす、フラットパネル表示装置。
【請求項１２】
画像を構成する連続したラインを作り上げる光が、変調可能な材料の平坦な層（２）を含むパネルの側面内に導かれ、材料は、それを変調しかくして画像を組立てるべく層の平面全体にわたる発出をひきおこすように一度に１ラインずつアドレスされ、
パネルからの画像を構成するラインの発出が、パネルの側面への光の導入角に対応する方位角で生じる、画像を表示する方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、表示装置、特に３次元画像のビデオ表示装置に関する。
ビデオ表示装置は一般に、テレビジョンの中で使用するため及びコンピュータモニターとして使用するため、２次元動画を提示する。現在このような表示装置上で３次元画像を表示することが可能となってきており、さまざまな設計が提案されてきた。
ホログラムが３次元画像を表示できるということは周知の事実である。高解像度の液晶表示装置により未処理ホログラムを書くことができ、従ってこのような表示装置は、ビデオ３次元画像を表示する能力をもつ。しかし、幅が５ミクロン未満の画素を有する液晶表示装置を作るのは困難であり、このような表示装置上で生成されるホログラムは視野が狭い。
ビデオ２次元画像が２次元スクリーンをラスター走査することによって表示されうるのと全く同様に、３次元の画像は、３次元ボリュームをラスター走査することによって表示できる。これを行なう１つの方法は、一対のレーザービームで適切な材料の１ボリュームを走査することである。この材料が両方のレーザービームに対し透過性をもつ場合、そして材料が、レーザービームが交差する任意の点で光を発出する場合、３次元画像を書き出すように、レーザービームの交差点にボリューム全体を掃引させることが可能である。このような表示装置がもつ問題点は、それらが生成する画像が必然的に透過性をもつ、すなわち、ボリュームの前方にある画像のために、背後にある画像からの光を遮断する備えが全くないということにある。
さらに一般的なのは、従来のビデオ表示装置が３次元オブジェクトの左右のヴューを交互にスクリーン表示する技術であり、ここで視聴者は、各々の眼に対のうちの１方だけが見えるようにする一対のメガネを装着する。フリッカを感知できないほど速くこれが行なわれた場合、視聴者は、奥行きを感知させるようにする立体画像を目ることになる。
しかしながら、メガネは紛失する可能性がある。１つの代替的システムは、２次元表示装置全体にわたり、小レンズのアレイを設置し、各小レンズの下に２つの画素を具備することにある。視聴者が適正に位置づけされていることを条件として、各小レンズの下の１方の画素が視聴者の右眼に対しそしてもう１方の画素が視聴者の左眼に対し画像を形成させるようにすることができる。このとき、視聴者は、メガネを装着する必要なく立体画像を見る。
この要領で２つのヴューのみをスクリーン表示することに伴う問題点は、視聴者がその頭を正しい位置に保たなくてはならないということにある。各々の小レンズの下に２つ以上の画素が具備されたならば、３次元画像の複数のヴューをスクリーン表示することが可能となる。このことには、視聴者がより広い位置範囲にわたり立体画像を見ることができること、そして視聴者がさまざまな角度から３次元画像を検査できることという２重の利点がある。
小レンズシステムがうまく作動するためには、２次元表示装置は高い解像度をもたなくてはならず、これは、表示装置の製造をむずかしいものにする。１つの異なるアプローチは、ビデオプロジェクタ及び半透明スクリーンを一般に含む背面映写式２次元表示装置を適合させることにある。このような表示装置内の半透明スクリーンをレンズと交換した場合、ビデオプロジェクタからの光は、以前の通り、レンズの平面内にくるビデオ画像を形成することになるが、レンズを通過した後、光は、実際にビデオプロジェクタの画像である空間内の或る点において１つのゾーンに集束することになる。視聴者は、このゾーンに１方の眼を置いた場合、その眼でのみ２次元画像を見ることができる。最初のプロジェクタに隣接してもう１台のビデオプロジェクタを置くと、視聴者のもう１方の眼に対し１つのヴューを表示することができ、実際、視聴者の頭がその中に迷い込む可能性のある隣接する位置に対しより多くのヴューを表示するべく、さらなるプロジェクタを付加することもできる。このようなシステムは、図１に示されている。このシステムは、従来の解像度のプロジェクタから組立てることができるが、プロジェクタはきわめて精確に位置づけされなくてはならず、プロジェクタのレンズは、各レンズの開口絞りが隣接レンズのものと直接隣接するような形で設計されなくはならない。
１つの代替的アプローチは、単一のビデオプロジェクタとレンズを使用することであるが、このとき図２に示されているように、ビデオプロジェクタレンズの前に多要素シャッタを設置しなくてはならない。前述のものと同様、ビデオプロジェクタからの光はレンズ上にビデオ画像を形成し、その後レンズにより１つのゾーンに集束されるが、このときこのゾーンは、前にシャッタを伴うビデオプロジェクタの画像を含んでいる。異なる焦点距離のレンズを選ぶことにより、ゾーンを、シャッターの各要素が１つの目に適したサイズに合わせて画像形成されるまで拡大することが可能であり、かくして、１つのシャッタのみが開き他の全てのシャッタが閉じている場合、レンズ上の画像が単一の眼に見えるようになっている。３次元画像のヴューを１つずつビデオプロジェクタ上でスクリーン表示でき、シーケンスが急速に反復されることを条件として視聴者が３次元画像を目にするような形で、各ヴューについてシャッタの異なる要素を開閉することができる。このシステムの問題点は、それが光を浪費し、かさ高いということにある。
さらにもう１つのアプローチ（図３）は、いつ何時であれ１つの位置のみから見えるような形で照明される液晶表示装置を使用することにある。３次元画像のヴューは液晶表示装置上で１つずつスクリーン表示され得、各ヴューが異なる部域にとって可視的なものとなるような形で各ヴューがスクリーン表示されるにつれて、照明の方向を切換えることができる。これが充分に高速で反復されることを条件として、各ヴューのフリッカが感知可能である必要はなく、視聴者は、小レンズの場合と非常に似通った形で３次元画像を見る。このタイプの表示装置は、当該発明人の以前の特許第ＧＢ−Ｂ−２２０６７６３号の中で示されている。この要領で液晶表示装置の照明を切換えることはすなわち、光学部品を精密に位置合せする必要がなく、液晶表示装置が高解像度を有する必要がないことを意味している。切換え型照明システムは、高いフレーム率をもつ液晶表示装置を必要とし、このような表示装置が実証されてきた。しかし、近代的な大部分の液晶表示装置と同様に、高いフレーム率の表示装置を作るためには、トランジスタマトリクスが必要とされ、かかる表示装置は小型バージョンであっても製造コストが高くつく。
液晶表示装置が、製造コストの高い唯一のフラットパネル表示装置であるわけではない。大部分のフラットパネル表示装置は、個々に制御される画素のマトリクスを含み、これらはほぼ１００万個も存在しうることから、そのいずれも故障しないように保証するためには多大な注意が必要とされる。これとは対照的に、陰極線管のスクリーンは、細かい部分や構造をもたないためほとんど故障せず従って陰極線管の製造を単純なものにしている均質な材料層である。陰極線管のスクリーンがそれほどに構造化されていなくてよいのは、ピクチャがラスタ走査によって組立てられるからであり、走査ビームのために一定の奥行きを表示装置が必要とすることからフラットパネル表示装置をラスタ走査することは不可能であるという仮定がなされてきたように思われる。
しかしながら、単一の画素ラインから成るビデオ画像を生成するように陰極線管が設計されるならば、陰極線管を基本的に平坦に作ることは可能である。実際、単一の画素ラインを生成するように設計されている全てのビデオシステムが平坦に作れるものである。このようなフラットシステムの場合、全ての光学コンポーネントを通常スラブ導波路のコアの中に封じ込めることができ、システムが長いか又は幅広いものであっても、単に光学的レイアウトを折畳むべく鏡を用いることによってそれをフラットスクリーンの後ろに詰め込むことができる。必要なのは、失なわれた寸法を回復する目的で表示装置の高さを拡張させるよう光学系の端部にある幾分かのデバイスだけである。
ここで特に有利なのは、ビデオプロジェクタと３次元表示装置である。ビデオプロジェクタというのは、空間内の一定の点でビデオ画像を形成するように集束する光を映写するデバイスであり、本書においては、単線ビデオプロジェクタというのは、単一の画素ラインを含むビデオ画像を書込むビデオプロジェクタであると定義づけされる。同様にして、３次元表示装置というのは、ビデオ３次元画像を表示する能力をもつデバイスであり、単線３次元表示装置というのは、本書では、単一ラインの高さをもつ画像を生成する３次元表示装置であるものとして定義づけされている。
本発明に従うと、光線の強度及び方向を変調するための手段、光線に対し非透過性でない平坦な層又はパネルを含み、この変調用手段は、パネルの片面内に光線を導くように配置され、パネルは光線がパネルの選択された１ゾーンと交差する点で光の発出を可能にするように適合され、さらにこのゾーンを選択するための手段も含まれている、フラットパネル表示装置が提供されている。
本発明は、各ラインがそれぞれのゾーンを構成し好ましくは単線変調手段の対応する変調によって生成されている、例えばＣＲＴスクリーンとかなり類似した要領で、ライン毎に単純に走査されうる２Ｄ表示装置を作るのに使用することができる。ここで選択されたゾーンは、光を散乱させる必要しかない。
しかしながら好ましくは、本発明は、光が発出される平面上の位置のみならず、その方向も有意であるような３−Ｄ表示装置を作るために使用される。この目的で、変調用手段は、各々前述のもののように例えば単線コンポーネントの多重化により２次元画像を生成する能力をもちかつ各々がこの画像をわずかに異なる角度でパネル内に射出する、複数の個々のモジュレータから成っていてよい。パネルからの発出が、適切な形で進入角度に対応する角度にある場合、映写された異なるヴューを、問題の角度からのヴューに対応させることができ、３Ｄ効果が得られる。
本発明をより良く理解するため、ここでその実施形態について、添付図面を参照しながら一例として記述する。なお図面中、
図１は、１枚のレンズ及び複数のビデオプロジェクタから３次元表示装置を作る従来の方法を示す。
図２は、レンズ、高フレーム率のビデオプロジェクタ及び液晶シャッタから３次元表示装置を作る従来の方法を示す。
図３は、レンズ、高フレーム率の液晶表示装置及び走査用点光源から３次元表示装置を作る従来の方法を示している。
図４は、２次元画像をスクリーン表示する、本発明の第１の実施形態を表わす。フラットパネル表示装置を示す。
図５は、図４のフラットパネル表示装置内で用いられる液晶パネルのクローズアップを示す。
図６は、第２の実施形態としての、３次元画像をスクリーン表示するフラットパネル表示装置を示す。
図７は、図６のフラットパネル表示装置内で使用される複数の単線ビデオプロジェクタの構成を示す。
図８は、可変的な光路長を作り上げる１つの方法を示す。
図９は、３次元画像をスクリーン表示する可変的光路長をもつフラットパネル表示装置である第３の実施形態を示す。
図１０は、可変的光路長を作り上げるもう１つの方法を示す。
図１１は、２本の光線の交差点を走査することによって２次元画像が作り上げられるフラットパネル表示装置の形をした第４の実施形態を示す。又
図１２及び１３は、単線ビデオプロジェクタを用いて進行波を走査することによって２次元画像が作り出されるフラットパネル表示装置である、第５及び第６の実施形態を示す。
ここで図４を参照すると、表示装置は、表示パネル１８と映写レンズ２０を内含する単線ビデオプロジェクタ１、その部域全体にわたり一度に１つずつビデオプロジェクタから入力された多数のラインを表示する能力をもつパネル２、及びパネル上で多数の平行なラインのうちの１つを選択するための手段３を含んで成る。パネル２は、新しく現われるビームに対して垂直なライン３内でアドレス可能な液晶パネルであってよい。
液晶パネル２のラインを１度に１本選択し１次元ビデオプロジェクタ１からの光の適切なパターンでラインを照射することによって、パネル上にライン毎に１つのピクチャが書き込まれる。
図５に示されているような液晶パネル２は、上部及び下部ガラス板５の間の液晶層４で作られている。これは、表示装置としてではなく、下部ガラススラブ５ｂの片面に液晶４をそしてもう１方の面に空気を伴うスラブ導波路として作用する。１次元ビデオプロジェクタ１からの光は、液晶パネル２の１つの縁部内、すなわち下部スラブ５ｂ内に照射され、パネル上のラインのうちのライン選択用手段３により選択されたいずれであれ光がそれと交差した時点で、その上部面から発出される。
ここで液晶は、例えば強誘電性であり、従来の要領で２つのガラススラブ５の間にはさまれている。光Ｌが後方スラブ５ｂ内に射出される角度、及びそれと液晶４の屈折率は、１つの状態で液晶４が全内部反射により光を反射し、もう１つの状態では、実質的割合の光が上部スラブ５ａを通って漏れ出し視聴者に向かって導かれるような形で選ばれる。
液晶４とスラブ５の間の界面には、通常の整列層６及び透過性導体層７が存在する。この場合、後者は、入射光線に対して垂直な液晶４の側方ラインを切換えることができるような形で、パターン化され電子的に制御される。これらのラインは、視聴者に提示された状態で通常水平である。さらに、光が下部透過性導体７の隣接するライン間の空間から常時反射されるように、リフレクタ手段８が具備されなくてはならない。ここで上部導体７ａは連続的であるが、上部導体が同様に各々下部電極ライン群にアドレスする複数の部域へと分割されていた多重化スキームによって必要とされるアドレスラインの数を減らすことが可能であろう。
使用中、ＬＣパネル２は、ライン毎にアドレスされ、一方各ラインについて、プロジェクタ１により、望ましいピクチャに対応する一次元の一連の点が生成される。このように変調されたプロジェクタからの光は、現在アドレスされている行に達するまでスラブ内を通過し、到達した時点で、図４に太い矢印によって示されているように漏れ出す。これは、視聴者には、変調されたラインとして現われる。液晶パネルの平面の表面を走査することにより、２次元画像が組み立てられ、その最後で、次のフレームが開始する。
この表示装置の望ましくない面は、画像の有意な台形ひずみが無くなる場合、単線ビデオプロジェクタ１がスクリーンから遠く離れていなくてはならないということにある。これは、液晶パネルに隣接してレンズ９を設置し、レンズ９のほぼ焦平面内にビデオプロジェクタ１を置くことによって解決できる（図６を参照のこと）。図４の表示装置のさらなる特長は、光が１つの角度でのみ漏出することからピクチャが狭い視野を有するということにある。しかしながら、視野は、視聴者とパネル２の間で、パネル２に隣接して半透明スクリーン１０を配置するだけで増加させることができる。
その代り、この狭い視野は、３次元表示を生成する目的で便利にも我々に利することになる可能性がある。従って、３次元画像をスクリーン表示する能力をもつフラットパネル表示装置が提供されている本発明のさらなる複数の実施形態について以下で記述する。図６及び７では、この表示装置は、単線３次元表示装置１１、液晶パネル２及び液晶パネル上で１本のラインを選択するための手段３を含んで成る。一般に、類似の部品には同じ参照番号が与えられている。
図６に部分的に示されている単線３次元表示装置又は光源１１は、１枚のレンズ９と、ここでは拡大された形でほぼレンズ９の焦平面内にある複数の単線ビデオプロジェクタ１を含んで成る。プロジェクタの数は、利用分野によって左右される；理想的には、例えば１°の角単位の解像度及び適切に広い視野については、すべて整列した状態で８０のプロジェクタが存在しなくてはならない。図７に示されているように、単線ビデオプロジェクタ１のアレイは、赤、緑及び青色のレーザー１２から成るアセンブリ、色組合せ装置１３、円筒形の拡張レンズ１４、円筒形小レンズアレイ１５、カラースプリッタ１６、円筒形集光レンズ１７、各プロジェクタ１に１つずつの液晶表示装置１８、各プロジェクタ１に１つの一般に矩形をした円筒形映写レンズ２０及び色組合せ装置１９によって形成される。単線ビデオプロジェクタ１は、各々の円筒形映写レンズ２０の開口の各縁部が隣接するレンズ２０ａの開口の縁部と一致するような形で配置されている。図６は同様に、適正な近−ＴＩＲ−最大角度でスラブ内に光を導くために使用される１次元プリズム３１をも示している。
使用中、レーザー１２からの光は、色組合せ装置１３により単一ビームの形に組合わされ、次に、円筒形拡張レンズ１４によって表示装置の平面内で拡張される。円筒形小レンズ１５のアレイは、表示装置の平面内で半透明であるが平面に対し直交して透過性をもち、かくして平面内で光が散乱させられるようになっているスクリーンのように挙動する。光はこのとき、カラースプリッタ１６により３つの別々の色へと分割され、円筒形集光レンズ１７を通過して各液晶表示装置１８上へ進み、ここで変調を受ける。表示装置１８は、３つの色を集光する集光レンズ１７を通して色組合せ装置１９まで光を反射して戻す鏡面を含んでおり、前記色組合せ装置でこれらの色は円筒形映写レンズ２０へと組合せられる。
各々のＬＣ表示要素１８は、列の形をした一定数の画素から成り、この列の数は、表示装置の平面を横断する画素の数に対応する。各表示要素１８上の表示は、特定の角度からのヴュー、又はこのヴューの単線サンプルに対応する。対応するレンズ２０は、表示要素１８から視準レンズ９に向かって、反射光を拡げ、この視準レンズは、系の軸に対し一定の角度でパネル内にビームを導く。任意の与えられた時刻に活性化される２−Ｄ導波路２の関連ラインは、次に各々のＬＣ要素１８から、その入射角に対応する角度で入力を抽出する。従って、パネル２が観察されるにつれて、パネルを横断する角度に応じて、すなわち、系の軸に対し垂直なパネルの平面内で（図６で左下から右上へ）異なるヴューが見られる。
通常３−Ｄ表示装置は、上下ではなくヴューを横断してのみ３−Ｄ効果を必要とする。従って、視聴者がどのような高さに位置づけされていようと画像を検分することができるように光を上下に（高さ方向に）散乱させるか又は拡げるという点で図４のスクリーンと同じであるもののこのスクリーンとは異なり、３−Ｄ効果を達成するのに方位角（パネルを横断する角度）を保つディフューザスクリーン１０が適用される。スクリーン１０の図は、この効果を達成するための対応する円筒形小レンズを概略的に示すが、実際には、小レンズの側面は、パネル２に隣接する下側となる。
このシステムにおけるワイヤコネクタの数は、ワイヤ接続が単線ビデオプロジェクタ１の全ての画素に対して行なわれる場合、大きい数となるだろう。その代り、各々の単線ビデオプロジェクタ１の中の液晶表示装置１８は、数個のワイヤ接続から数多くの液晶画素までデジタル信号を逆多重化できるデジタルシリコントランジスタのバックプレーンを伴う２次元液晶アレイを含んで成る。液晶表示装置１８の各列は、概念的に３つ（各色について１つの列）に分割され、各列内の透過性ある部域のサイズを変更することによりグレースケールか達成される。
レンズ及びビデオプロジェクタを含む従来の３次元表示装置においては、各々の映写レンズの開口のいずれかの縁部を隣接するレンズの開口と一致させるのはむずかしい。これは、３次元画像の品質が適正でなくてはならない場合にレンズも同じく小さいＦ番号及び広い視野をもたなくてはならないからである。この実施形態のためのレンズ２０を作るには、低い屈折率のガラスのスラブ上にフォトレジスト層が設置される。フォトレジストは、パターン化され、現像され、エッチングされ、露出部域は異なる屈折率の材料で充てんされる。低い屈折率をもつ第２のスラブが上面に置かれ、その結果は、光学要素を収納するコアをもつスラブ導波路である。光学要素は、一連の非球面異形材であってもよいし、又は２次元ホログラムであってもよく、そのいずれもが低コストで優れた画像形成特性を提供する能力をもつ。
上述の３次元表示装置に付随する問題点は、各ビデオプロジェクタ１からの画像が液晶パネル２上のわずか１本のラインと正確に一致しうる単一の焦点ラインを有しているということにある。これは、画像の異常を導くことになり、それは、ビデオプロジェクタ１が、パネルが透過性をもつようになるにつれてこのパネル２の各ライン上に再度焦点合せし直すならば、改善される。
従って、このことを念頭において本発明のさらにもう１つの実施形態が、図８及び９に示されている。ここでは、記述された異常の無い３次元画像をスクリーン表示する能力をもつフラットパネル表示装置が提供されている。この表示装置は、単線３次元表示装置１１、可変的光路長をもつ媒体２１、第１の１次元レトロリフレクタ２２、液晶パネル２、及び液晶パネル２上の１本のラインを選択するための手段３を含んで成る。
可変的光路長をもつ媒体２１は、偏光ビームスプリッタ２３、四分の一波長板２４、第１の液晶パネルの下にある第２の液晶パネル２５、第２の液晶パネル上で１本のラインを選択するための手段２６及び、第２の１次元レトロリフレクタ２７を含んで成る。
使用中、レーザー１２からの光は、要素１３、１４、１５、１６及び１７を通過し、要素１９を通してＬＣＤにより反射される。その後、光は要素２０及び９を通過してビームスプリッタ２３内に入る。光は、偏光ビームスプリッタ２３により、四分の一波長板２４を通って液晶パネル２５の１縁部内へと透過させられる。液晶パネル２５の１つのガラススラブは、導波路として作用するべく構成され、光は、いずれか選択されたラインにおいて導波路から解放される。１次元レトロリフレクタ２７は、その前方向又は軸方向に関するかぎり、光が液晶パネル２５の導波スラブ内へその経路に沿って再帰反射され、一方再帰反射平面に対し直交する方向での光の成分は単純反射されるような形で、位置づけされている。次に、光は四分の一波長板２４を通って戻り、この段階までにその偏光は逆転されており、偏光ビームスプリッタ２３によって１次元レトロリフレクタ２２上へそしてさらなるプリズムを介してスラブ内へと反射される。
１次元レトロリフレクタ２２は、同様にして、液晶パネル２内に光を反射するものの、反射方向に直交する光の成分を再帰反射するように構成されている。レトロリフレクタは、光路長の如何にかかわらず、単位倍率の画像形成を提供するレンズのように作用する。第２のパネル２５の適切なアドレッシングによって、可変的光路２１の長さがつねに第１のレトロリフレクタ２２から選択されたラインまでの長さに等しくなるようにされた場合、ビデオプロジェクタ１がつねにこの選択されたライン上に焦点合せすることになるように配慮することができる。
可変的光路長２１は、代替的には、異なる長さの複数の導波路と、これらのさまざまな導波管を通して光を再度経路設定するための手段を含むことができる。図１０は、光学トランペットの要領での、光がそのうちの短かい方の中に経路設定された状態にある、このような２本の導波路２８を示している。このとき、光は、１次元レトロリフレクタ２２により反射され、液晶パネル２の主本体の中へと通過し、ここで選択されたラインにおいて発出される。この変形態様の利点は、画像を表示するため及び可変光路長２１を提供するために、同一の液晶パネル２を使用することができるということにある。
図１１に示されているような表示装置のさらなる一実施形態には、レーザー及び１次元スキャナ１、第２のレーザーと１次元スキャナ３、及びレーザービームの強度に比例して２つのレーザービームが交差する点において光を発する例えばＥr2+でドープされたＣａＦ2といった材料２の平坦な層が含まれている。２次元ピクチャは、レーザービームが交差する地点をラスター走査しレーザーを変調することによって、平坦な材料層の上に画素毎に書き込まれる。
図１２の表示装置のもう１つの実施形態は、陰極管及び映写レンズ１、一枚の反射性薄片シート２及び薄片３内で孤立水平表面波を作り出すことができるトランスジューサを含んで成る。トランジューサは、単一波を作り出し、映写レンズは陰極線管の画像を波の上に形成する。波の前面は陰極線管からの光を視聴者の眼の中に反射して、視聴者が波の位置で陰極線管ラインの画像を見るようにする。波がスクリーンを下方に進行するにつれて、陰極線管は、全体が完全になるまでピクチャのさらなるラインを書き、その後、トランスジューサにより新しい波がセットアップされ、次のフレームをいつでも書ける状態になる。
図１３は、スラブ導波路２が、背の高い逆Ｕ字形断面を生成するべくそれ自体の上に折り畳まれた透過性シートの形をしているような、さらにもう１つの実施形態を示している。スラブの表面から光が反射される代りに、それは、Ｕ字形の片端でその中に送り込まれ、ＴＩＲによりスラブ内にとどまり、局在化された表面波の存在によって、スラブから抽出される。かくして、アーク燈（又はその他の何らかの点光源）３１からの光は、円筒形レンズ３５により、スラブ導波路２の中に集束させられる。その間、この光は、空間光変調器３３により広げられるにつれて方位角変調を受ける。こうして、導波路の平面内に１組の発散光線が導波路の平面内に生成され、これらの光線は各々、現行のライン内の画素の強度にある。光線は、光学レンズ３７により視準され、曲線２ａのまわりを進み、次に表面波により視聴者の眼の中に散乱させられる。
表面波４１は、表面波トランスジューサ４３によりセットアップされ、表面波ダンパー４５により吸収されるまでスラブ導波管まで上へ伝搬する。その間、画素は、光学系により表面波上にアドレッシングされ、かくしてライン毎にピクチャが組立てられるようになっている。波は、横断面が単純な隆起ではなく、Ｓ字形のものであってよい。
さらなる実施形態及び変形形態も以下のように可能である。
１次元ビデオプロジェクタ１の例は、ほぼ焦平面内に、単線陰極線管、単線空間光変調器、例えば変形可能な鏡のライン及びレーザーにより走査されるスクリーンを伴うレンズである。放射線は、光線、音波又は表面波でありうる。
光線の強度及び方向を変調するための手段の例としては、変調器と近視野スキャナ、変調器と遠視野空間光変調器、ビームエキスパンダ、及び空間光変調器と映写レンズがある。
光線に対し非透過性でなく、光線が材料の選択されたゾーンと交差する点で光の発出を可能にするような平坦な材料層の例としては、光を反射する表面波を伴う可とう性ある鏡、光を発出させる曲率半径をもつ表面波を伴う可とう性スラブ導波路、音波が光の発出をひき起こすパースペクス又はウレタンゴムといった光弾性をもつコアを伴うスラブ導波管、２本のレーザービームの交差点で光を吸収しその時点で光を発出する２光子吸収材料、１つの状態で導波路に沿って光を反射しもう１つの状態ではそれを透過させる液晶クラッディング層を伴うスラブ導波路、小レンズの軸と平行にシートの平面内で１本の軸を中心に旋回する円筒形小レンズのシートがある。
単線３次元表示装置１１の例としては、単線液晶ホログラム、単線音響光学ホログラム、単線高ボリューム表示装置、単線表示装置と小レンズのアレイ、レンズ及びこのレンズの焦平面内の走査用点光源を伴う単線液晶表示装置がある。ホログラムが用いられる場合には、図示された実施形態中のレンズのいくつかは冗長になる。
可変的光路長の例としては、移動可能な鏡（すなわちトロンボーンの光学的等価物）及び異なる長さの導波路の間で光を切換えるデバイス（例えばトランペットの光学的等価物）が含まれる。
【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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【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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