(57)【要約】【課題】  画像表示の制御が容易な立体表示装置を提供すること。【解決手段】  表示光を出射する画像表示面１を有する液晶ディスプレイ２と、画像表示面１から出射する表示光を受光する受光端３ａ及び表示光を出射する出射端３ｂを有する複数の光ファイバ３と、複数の光ファイバ３を受光端３ａが画像表示面１に沿って移動可能に回転させる回転手段５と、を備え、画像表示面１には、回転軸Ｚを中心とした円筒座標の所定角度範囲内に設けられた画像表示空間Ｓに、出射端３ｂが配された際、対応する受光端３ａに対向し該受光端３ａに向けて表示光を出射する表示画素１ａが、複数の光ファイバ３に対応して複数形成され、複数の光ファイバ３が、受光端３ａと出射端３ｂとの回転軸から見た角度の差が少なくとも２種類以上に設定されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示光を出射する画像表示面を有する表示光源手段と、
前記画像表示面から出射する表示光を受光する受光端及び前記表示光を出射する出射端を有する複数の導光部材と、
前記複数の導光部材を前記受光端が前記画像表示面に沿って移動可能に回転させる回転手段と、を備え、
前記画像表示面には、前記導光部材の回転軸を中心とした円筒座標の所定角度範囲内に設けられた画像表示空間に、前記出射端が配された際、対応する前記受光端に対向し該受光端に向けて表示光を出射する表示画素が、複数の前記導光部材に対応して複数形成され、
複数の前記導光部材が、前記受光端と前記出射端との前記回転軸から見た角度の差が少なくとも２種類以上に設定されていることを特徴とする立体表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の立体表示装置において、
複数の前記導光部材が、前記受光端と前記出射端との前記回転軸の回りに回転する回転半径の差が少なくとも２種類以上に設定されていることを特徴とする立体表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の立体表示装置において、
前記出射端の回転半径が大きいほど、該出射端から出射する前記表示光の輝度を大きくする輝度補正機構を有することを特徴とする立体表示装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の立体表示装置において、
前記出射端の回転半径が大きいほど、前記導光部材の断面積が大きくなることを特徴とする立体表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の立体表示装置において、
前記出射端の回転半径が大きいほど、前記出射端の回転軌跡が同一である前記導光部材が多くなることを特徴とする立体表示装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の立体表示装置において、
前記導光部材に、前記表示光を増幅する増幅手段が設けられていることを特徴とする立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像を表示する立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体画像を表示する立体表示装置として、右目と左目との間に生じる視差を利用するものや立体的なスクリーンに画像を投射するものなどがある。しかし、表示される画像を視認者の好みの方向から視認できないという問題がある。そこで、画像を表する光源を回転させることにより奥行きのある立体画像を形成可能な立体表示装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１記載の立体表示装置は、回転軸を中心として放射状に配置された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有する表示部が回転軸に沿って複数配置された構成となっている。そして、この立体表示装置では、複数の表示部を回転軸の軸回りで回転させながら、この回転に同期してＬＥＤを点滅させて表示光を出射することにより、立体画像を形成している。
また、特許文献２記載の立体表示装置は、回転軸を中心として出射端の高さが異なる複数のファイバシートを放射状に配置した構成となっている。そして、この立体表示装置では、ファイバシートを回転軸の軸回りで回転させながら、この回転に同期して表示光を出射させることにより、立体画像を形成している。
【特許文献１】特開平６−３４２２６２号公報
【特許文献２】特開昭６２−８７９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の立体表示装置においても、以下の課題が残されている。すなわち、特許文献１に記載の立体表示装置では、ＬＥＤを回転に同期させて点滅する必要があり、立体画像の表示の制御が複雑であると共にコストが高くなるという問題がある。また、特許文献２記載の立体表示装置では、回転に同期した画像切替処理を行う必要があるため、立体画像の表示の制御が複雑であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、画像表示の制御が容易な立体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】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる立体表示装置は、表示光を出射する画像表示面を有する表示光源手段と、前記画像表示面から出射する表示光を受光する受光端及び前記表示光を出射する出射端を有する複数の導光部材と、前記複数の導光部材を前記受光端が前記画像表示面に沿って移動可能に回転させる回転手段と、を備え、前記画像表示面には、前記導光部材の回転軸を中心とした円筒座標の所定角度範囲内に設けられた画像表示空間に、前記出射端が配された際、対応する前記受光端に対向し該受光端に向けて表示光を出射する表示画素が、複数の前記導光部材に対応して複数形成され、複数の前記導光部材が、前記受光端と前記出射端との前記回転軸から見た角度の差が少なくとも２種類以上に設定されていることを特徴とする。
【０００７】
この立体表示装置では、複数の導光部材が、受光端と出射端との回転軸から見た角度の差が少なくとも２種類以上に設定されていると共にこれらに対応した表示画素を画像表示面に有するので、画像表示空間に多くの出射端を通過させて、より解像度の高い立体画像を画像表示空間に得ることができる。例えば、複数の導光部材を、受光端の直上及び受光端に対して周方向にずらした位置の直上に出射端が配されたものの組合せとする。
すなわち、複数の導光部材が出射端から表示光を出射させながら回転すると、画像表示空間では各受光端で入射された表示光が各出射端から出射され、所望の立体画像が形成される。この際、各出射端が画像表示空間を通過する際に、表示画素が、対応する受光端に向けて所定の表示光を出射するように予め設定しておくことで、各出射端の回転軌跡（出射端の高さ座標及び回転半径座標（奥行き座標）））に応じて出射される表示光の残像によって、所望の立体的な画像が表示される。この画像表示空間を通過する際の出射端は、直下の表示画素から入射した表示光を出射するものだけでなく、周方向にずれた位置にある表示画素から入射した表示光を出射するものも含むので、広い範囲の画像表示面から多くの表示光を集めて出射することができ、高い解像度が得られる。
このように、画像表示空間における光の出射座標に対応した画像表示面の位置に所定の表示光（色や輝度）を出射する表示画素を設定することで、表示光を導光部材の回転に応じて切り替えることなく、出射座標位置に応じて異なる色や輝度の立体画像を画像表示空間に表示することができる。したがって、本発明では、導光部材の回転に同期して導光部材に供給する表示光を切り替える必要がないため、立体画像表示の制御が容易となり、製造コストの削減が図れる。
【０００８】
また、本発明にかかる立体表示装置は、複数の前記導光部材が、前記受光端と前記出射端との前記回転軸の回りに回転する回転半径の差が少なくとも２種類以上に設定されていることを特徴とする。例えば、複数の前記導光部材を、上記例示に加え、さらに前記受光端に対して前記回転軸の半径方向にずらした位置の直上に前記出射端が配されたものも組み合わせたものとする。すなわち、この立体表示装置では、複数の導光部材が、周方向にずらしたものに加えて、さらに受光端に対して回転軸の半径方向にずらした位置の直上に出射端が配されたものも組み合わせているので、さらに広い範囲の画像表示面から多くの表示光を集めて出射することができ、より高い解像度が得られる。
【０００９】
また、本発明にかかる立体表示装置は、前記出射端の回転半径が大きいほど、該出射端から出射する前記表示光の輝度を大きくする輝度補正機構を有することが好ましい。
この発明では、回転半径の異なる出射端により表示される表示光の輝度をそろえることができ、立体画像の表示品質が向上する。すなわち、出射端の回転半径が大きくなるほど、回転軸の軸回りにおける回転時に出射端が単位時間当たりに移動する距離が大きくなる。そのため、出射端の回転半径が大きくなるほど、出射端から出射する表示光の単位距離当たりの輝度が小さくなる。したがって、回転半径が大きい出射端からより大きな輝度の表示光を出射させることで、各出射端から出射する表示光の輝度が均一になる。
【００１０】
また、本発明にかかる立体表示装置は、前記出射端の回転半径が大きいほど、前記導光部材の断面積が大きくなることが好ましい。
この発明では、導光部材の断面積を回転半径が大きくなるほど大きくすることで、上述と同様に、各導光部材から出射する表示光の輝度が均一になる。
【００１１】
また、本発明にかかる立体表示装置は、前記出射端の回転半径が大きいほど、前記出射端の回転軌跡が同一である前記導光部材が多くなることが好ましい。
この発明では、出射端の回転軌跡が同一である導光部材の数を出射端の回転半径が大きくなるほど多くすることで、上述と同様に、各回転軌跡を通過する出射端により表示される画像の輝度が均一になる。
【００１２】
また、本発明にかかる立体表示装置は、前記導光部材に、前記表示光を増幅する増幅手段が設けられていることが好ましい。
この発明では、受光端で受光した表示光の強度を増大させて出射端から出射させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明の立体表示装置によれば、複数の導光部材が、受光端と出射端との回転軸から見た角度の差が少なくとも２種類以上に設定されていると共にこれらに対応した表示画素を画像表示面に有するので、画像表示空間に多くの出射端を通過させて、より解像度の高い立体画像を画像表示空間に得ることができる。したがって、本発明によれば、表示光を導光部材の回転に応じて切り替える制御を行わなくても、容易に高解像度の立体的な画像を表示させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明における立体表示装置の一実施形態を、図１から図４に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１５】
本実施形態における立体表示装置は、例えばインテリアや住宅などの建築物の立体表示などに用いられる表示装置である。この立体表示装置は、図１に示すように、表示光を出射する画像表示面１を有する液晶ディスプレイ（表示光源手段）２と、画像表示面１から出射する表示光を受光する受光端３ａ及び表示光を出射する出射端３ｂを有する複数の光ファイバ（導光部材）３と、複数の光ファイバ３を支持する支持台４と、支持台４を複数の光ファイバ３と共に画像表示面１に垂直な回転軸Ｚの軸回りで回転させる回転手段５と、を備えている。
【００１６】
上記画像表示面１には、回転軸Ｚを中心とした円筒座標（ｒ、φ、ｚ）（ｒは回転半径、φは回転角、ｚは高さ（距離））の所定角度範囲（φ１〜φ２，ｒ１〜ｒ２）内に設けられた画像表示空間Ｓに、出射端３ｂが配された際、対応する受光端３ａに対向し該受光端３ａに向けて表示光を出射する表示画素１ａが、複数の光ファイバ３に対応して複数形成されている。
【００１７】
複数の光ファイバ３は、受光端３ａと出射端３ｂとの回転軸から見た角度の差が少なくとも２種類以上に設定されている。さらに、複数の光ファイバ３は、受光端３ａと出射端３ｂとの回転軸の回りに回転する回転半径の差が少なくとも２種類以上に設定されている。本実施形態では、複数の光ファイバ３は、受光端３ａの直上、受光端３ａに対して回転軸の半径方向にずらした位置の直上及び受光端３ａに対して周方向にずらした位置の直上に出射端が配されたものの組合せとされている。例えば、複数の光ファイバ３のうち第１ファイバ群３Ａは、受光端３ａの直上に出射端３ｂが配され、第２ファイバ群３Ｂは、受光端３ａに対して周方向にずらした位置の直上に出射端３ｂが配され、さらに第３ファイバ群３Ｃは、受光端３ａに対して回転軸の半径方向にずらした位置の直上に出射端３ｂが配されている。
【００１８】
上記第１ファイバ群３Ａは、図２に示すように、それぞれの受光端３ａ及び出射端３ｂが回転半径がｒ１〜ｒ２の範囲内に互いに異なる位置に配され、同一の高さｈ１の位置に出射端３ｂが配置されている。
また、上記第２ファイバ群３Ｂは、図３に示すように、それぞれの受光端３ａが回転半径がｒ１〜ｒ２の範囲内に配置されているが、回転方向前方の周方向に屈曲又は湾曲して延び、第１ファイバ群３Ａの出射端３ｂよりも高い高さｈ２の位置に、かつ回転半径がｒ１〜ｒ２の範囲内の互いに異なる位置に出射端３ｂが配されている。
【００１９】
さらに、上記第３ファイバ群３Ｃは、図４に示すように、それぞれの受光端３ａが回転半径がｒ２〜ｒ３の範囲内に配置されているが、半径方向外方に屈曲又は湾曲して延び、第２ファイバ群３Ｂの出射端３ｂよりも高い高さｈ３の位置で、かつ回転半径がｒ１〜ｒ２範囲内に互いに異なる位置に出射端３ｂが配置されている。
このように、第１ファイバ群３Ａから第３ファイバ群３Ｃは、図５に示すように、群毎にそれぞれ異なる高さ位置に出射端３ｂが配され、群毎に出射端３ｂの回転軌跡が同一面上となっている。なお、各受光端３ａの回転軌跡は、同一面上となっている。
【００２０】
液晶ディスプレイ２は、上述したように、複数の光ファイバ３におけるそれぞれの受光端３ａに臨む画像表示面１を有しており、この画像表示面１から表示光を複数の光ファイバ３のそれぞれに向けて出射するものである。そして、画像表示面１には、マトリクス状に配置された複数の表示画素１ａを有している。これら表示画素１ａにより、対向する光ファイバ３の受光端３ａに表示光を入射させることで光ファイバ３内に表示光を導光させる。
【００２１】
ここで、各表示画素１ａは、上述したように、画像表示空間Ｓに出射端３ｂが配された際、対応する受光端３ａに対向し該受光端３ａに向けて表示光を出射するように設定されている。すなわち、画像表示空間Ｓの直下の第１領域１１Ａの表示画素１ａは、第１ファイバ群３Ａの受光端３ａが直上に来たときに、画像表示空間Ｓの高さｈ１にある第１仮想面Ｆ１上に配された出射端３ｂから出射させる表示光を出射する。また、第１領域１１Ａの回転方向後方にずれた第２領域１１Ｂの表示画素１ａは、第２ファイバ群３Ｂの受光端３ａが直上に来たときに、画像表示空間Ｓの高さｈ２にある第２仮想面Ｆ２上に配された出射端３ｂから出射させる表示光を出射する。さらに、第１領域１１Ａの半径方向内方にずれた第３領域１１Ｃの表示画素１ａは、第３ファイバ群３Ｃの受光端３ａが直上に来たときに、画像表示空間Ｓの高さｈ３にある第３仮想面Ｆ３上に配された出射端３ｂから出射させる表示光を出射する。
【００２２】
上記液晶ディスプレイ２には、出射端３ｂの回転半径が大きいほど高い輝度の表示光をその光ファイバ３の受光端３ａに向けて出射させる輝度制御部（輝度補正機構）６が接続されている。すなわち、出射端３ｂの回転半径が大きいほど、回転軸Ｚの軸回りにおける回転時に単位時間当たりに移動する距離が大きくなる。そのため、出射端３ｂの回転半径が大きくなるほど、出射端３ｂから出射する表示光の単位距離当たりの輝度が小さくなる。そこで、輝度制御部６が、光ファイバ３の出射端３ｂの回転半径が大きいほど表示画素１ａから出射する表示光の輝度を大きくすることで、各光ファイバ３の出射端３ｂから出射する表示光の単位距離当たりの輝度がほぼ同等となっている。
【００２３】
上記支持台４は、図１に示すように、複数の光ファイバ３を回転軸Ｚの軸回りで回転可能に支持すると共に、画像表示面１から出射する表示光のうち光ファイバ３で受光されない分を遮光する。
上記回転手段５は、例えばモータなどによって構成されており、支持台４により支持されている複数の光ファイバ３を回転軸Ｚの軸回りで回転させる。
なお、画像表示空間Ｓ以外の外周には、画像表示空間Ｓに対応した窓部を開けた略円筒形状の遮光壁７が設けられており、画像表示空間Ｓ以外では光が外方に漏れないようになっている。
【００２４】
次に、本実施形態の立体表示装置による立体画像の表示方法について説明する。
【００２５】
まず、液晶ディスプレイ２が、画像表示面１を構成する複数の表示画素１ａのそれぞれから表示光を出射する。そして、複数の光ファイバ３は、複数の表示画素１ａのうち各受光端３ａと対向して配置されている表示画素１ａから出射された表示光を受光端３ａで受光する。そして、光ファイバ３は、光ファイバ３内を導光した表示光を出射端３ｂから外部に向けて出射する。ここで、回転手段５が、光ファイバ３を回転軸Ｚの軸回りで回転させると、複数の光ファイバ３は、回転移動による各位置で、受光端３ａと対向して配置されている表示画素１ａから出射された表示光を受光端３ａで受光し、出射端３ｂから外部に向けて出射する。
【００２６】
したがって、光ファイバ３が回転軸Ｚの軸回りで回転移動すると、複数の出射端３ｂの回転軌跡に沿って画像表示空間Ｓにおいて立体的に画像が形成され、画像表示空間Ｓの半径方向外方から見ることができる。すなわち、第１ファイバ群３Ａは、上記第１領域１１Ａの表示画素１ａからの表示光を受けて画像表示空間Ｓにおける高さｈ１の平面上で表示光を出射し、第２ファイバ群３Ｂは、上記第２領域１１Ｂの表示画素１ａからの表示光を受けて画像表示空間Ｓにおける高さｈ２の平面上で表示光を出射し、さらに第３ファイバ群３Ｃは、上記第３領域１１Ｃの表示画素１ａからの表示光を受けて画像表示空間Ｓにおける高さｈ３の平面上で表示光を出射する。
【００２７】
このようにファイバ群に応じて画像表示空間Ｓにおける表示光の出射高さが異なると共に同一ファイバ群内の出射端３ｂが異なる回転半径の回転軌跡を持って表示光を出射することで、高さと奥行きのある画像の３次元表示が可能になる。
【００２８】
以上のように本実施形態の立体表示装置では、複数の光ファイバ３が、受光端３ａと出射端３ｂとの回転軸から見た角度の差が少なくとも２種類以上に設定されていると共に、受光端３ａと出射端３ｂとの回転軸の回りに回転する回転半径の差が少なくとも２種類以上に設定され、これらに対応した表示画素１ａを画像表示面１に有するので、画像表示空間Ｓに多くの出射端３ｂを通過させて、より解像度の高い立体画像を画像表示空間Ｓに得ることができる。
【００２９】
すなわち、複数の光ファイバ３が出射端３ｂから表示光を出射させながら回転すると、画像表示空間Ｓでは各受光端３ａで入射された表示光が各出射端３ｂから出射され、所望の立体画像が形成される。この際、各出射端３ｂが画像表示空間Ｓを通過する際に、表示画素１ａが、対応する受光端３ａに向けて所定の表示光を出射するように予め設定しておくことで、各出射端の回転軌跡に応じて出射される表示光の残像によって、所望の立体的な画像が表示される。この画像表示空間Ｓを通過する際の出射端３ｂは、直下の表示画素１ａから入射した表示光を出射するものだけでなく、半径方向や周方向にずれた位置にある表示画素１ａから入射した表示光を出射するものも含むので、広い範囲の画像表示面１から多くの表示光を集めて出射することができ、高い解像度が得られる。
【００３０】
このように、画像表示空間Ｓにおける光の出射座標に対応した画像表示面１の位置に所定の表示光（色や輝度）を出射する表示画素１ａを設定することで、表示光を光ファイバ３の回転に応じて切り替えることなく、出射座標位置に応じて異なる色や輝度の立体画像を画像表示空間Ｓに表示することができる。したがって、本発明では、光ファイバ３の回転に同期して光ファイバ３に供給する表示光を切り替える必要がないため、立体画像表示の制御が容易となり、製造コストの削減が図れる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、複数の光ファイバにより３つの光ファイバ群が構成されているが、４つ以上の光ファイバ群で構成してもよい。このように光ファイバ群をより多数設けることで、高さ及び奥行きの表示を高精細に行うことができる。
また、液晶ディスプレイから出射する表示光を導光できれば、光ファイバに限らず、他の導光部材であってもよい。
さらに、表示光源手段は、液晶ディスプレイや画像が記録されたフィルムとこのフィルムに照明光を照射する照明光源とを組み合わせたものに限らず、有機ＥＬディスプレイなど他の光源手段であってもよい。
【００３３】
また、輝度制御部により出射端の回転半径が大きい光ファイバの受光端に供給する表示光の輝度を高めることで、各出射端により形成される画像の輝度を同等としているが、以下の構成としてもよい。すなわち、出射端の回転半径が大きいほど光ファイバの断面積を大きくすることにより、回転半径の大きい光ファイバから出射する表示光の輝度を高め、各出射端により形成される画像の輝度を同等としてもよい。
【００３４】
また、出射端の回転半径が大きいほど同一の回転軌跡上を移動する出射端を有する光ファイバを多数配置し、同一の回転軌跡における表示光の輝度の和を大きくすることで、各回転軌跡により形成される画像の輝度を同等としてもよい。この場合、同じ表示画素上を通る光ファイバは、必ず同じ座標で表示光を出射するように設定されている。なお、これらと上述した輝度制御部とを適宜組み合わせてもよい。
【００３５】
また、光ファイバの受光端と出射端との間に、表示光の強度を増幅させる光アンプなどの増幅手段を設けてもよい。これにより、受光端で受光した表示光の強度を増幅して出射端から出射することができる。
さらに、複数の光ファイバにより表示される画像は静止画像に限らず、動画像であってもよい。
また、インテリアなどに適用可能としているが、立体表示を行うものであれば、他の用途に用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る立体表示装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第１ファイバ群と画像表示面の表示画素と画像表示空間との位置関係を示す説明図である。
【図３】第２ファイバ群と画像表示面の表示画素と画像表示空間との位置関係を示す説明図である。
【図４】第３ファイバ群と画像表示面の表示画素と画像表示空間との位置関係を示す説明図である。
【図５】第１〜３ファイバ群と画像表示面の表示画素と画像表示空間との位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…画像表示面、１ａ…表示画素、２…液晶ディスプレイ（表示光源手段）、５…回転手段、３…光ファイバ（導光部材）、３ａ…受光端、３ｂ…出射端、３Ａ…第１ファイバ群、３Ｂ…第２ファイバ群、３Ｃ…第３ファイバ群、６…輝度制御部（輝度補正機構）、Ｚ…回転軸
【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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