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立体ディスプレイ コモンズ

国内特許コード P140010625
整理番号 07-70
掲載日 2014年6月9日
出願番号 特願2007-232647
公開番号 特開2009-063879
登録番号 特許第5045917号
出願日 平成19年9月7日(2007.9.7)
公開日 平成21年3月26日(2009.3.26)
登録日 平成24年7月27日(2012.7.27)
発明者
  • 吉田 俊介
  • ロペス・グリベール ロベルト
  • 井ノ上 直己
出願人
  • 国立研究開発法人情報通信研究機構
発明の名称 立体ディスプレイ コモンズ
発明の概要 【課題】特殊な眼鏡を用いることなく任意の方向から複数人により観察可能でありかつ立体的な物体の存在感を十分に得ることが可能な立体画像を提示する立体ディスプレイを提供する。
【解決手段】立体ディスプレイ1は、複数の四角形の要素表示面2を結合することにより箱形に構成される。要素表示面2で囲まれる仮想空間の球状領域(仮想球)に立体画像3が提示される。要素表示面2は、平面状の空間光変調器21、平面状のレンズアレイおよび平面状の触覚センサの積層構造により構成される。レンズアレイは、光線の方向を制御することができる複数の凸レンズからなり、空間光変調器から様々な方向へ向かう光の状態を再現させる機能を有する。レンズアレイの各凸レンズは所定の条件を満足するように設定される。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



立体画像を提示する立体ディスプレイは、ボリュームディスプレイと立体視ディスプレイとに大別される。





ボリュームディスプレイは、空間中に何らかの方法で画像を投影する方式である。例えば、高速に回転する板に画像を投影する方法がある。ボリュームディスプレイは、複数人での同時観察が可能であるが、比較的大掛かりな投影系および機械的構造を要するものが多い。





一方、立体視ディスプレイは、視体積(視点を頂点として画像提示面を断面に持つ錐体)に含まれる物体を画像提示面に射影し、その画像提示面を通じて見えるであろう画像を両眼に提示することにより画像を立体視させる。





特に、インテグラル・フォトグラフィ(IP)は、裸眼で立体画像を観察可能にする技術の一つである。インテグラル・フォトグラフィでは、光線制御子として複数の凸レンズからなるレンズアレイを画像提示面上に配置し、各凸レンズ下の焦点位置に立体画像を再現するための要素画像を提示する。各要素画像の各画素から発する光は、凸レンズの効果により特定の方向にのみ向かうように放射される。画像提示面上に配置されたレンズアレイは有機的に作用して離散的な光線の空間を作るため、任意視点からの視体積に応じた光線状態が再現される。





このような立体視ディスプレイは、画像提示面にLCD(液晶ディスプレイ)等を用いることにより小型化が可能であるが、画像提示面の枠で表示が制限されるために周囲から覗き込むような観察はできず、立体的な物体の存在感を得ることが困難である。





特許文献1には、複数枚の三次元画像表示装置を組み合わせた三次元画像表示システムが記載されている。各三次元画像表示装置は、表示面内に画素がマトリクス状に配置された表示ユニットと、その表示ユニットの画素からの光線を制限して観察領域に光線を向ける複数の光線制御部を有する光学ユニットとを備える。この三次元画像表示システムによれば、三次元画像を複数人で観察することができる。また、三次元画像を回り込んで観察することもできる。

【特許文献1】

開2006-98775号公報

産業上の利用分野



本発明は、立体画像を提示する立体ディスプレイに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
立体的な外面を形成する複数の要素表示面と、
前記複数の要素表示面の表示を制御する制御手段とを備え、
前記複数の要素表示面は、
光を発生する複数の画素により構成される空間光変調器と、
複数の光線制御子からなり、前記空間光変調器の各画素から発生される光の方向を制御する光線制御子アレイとを含み、
前記制御手段は、前記複数の要素表示面により囲まれる空間の仮想球内に立体画像が提示されるように前記空間光変調器を制御し、
観察者の視点が前記仮想球と同心で前記複数の要素表示面よりも外側に形成される球面の内側にあるとし、rを前記仮想球の半径とし、Dを前記仮想球の中心から各光線制御子の中心へのベクトルとし、θを各光線制御子の中心から前記仮想球に引いた接線とベクトルDとのなす角度とし、pを前記空間光変調器の画素の大きさとし、zを要素表示面の中心から前記球面までの距離とし、eを観察者の両眼の間の距離とし、fを各光線制御子の焦点距離および各光線制御子から前記空間光変調器までの距離とし、αを要素表示面に垂直な方向とベクトルDとのなす角度とし、Nを各光線制御子に割り当てられる画素の数とした場合に、各光線制御子から前記空間光変調器までの距離f、要素表示面での各光線制御子の位置および各光線制御子に割り当てられる画素の数Nは、
θ=sin-1(r/|D|) …(1)
f≧pz/e …(2)
pN≧f・tan(α+θ)-f・tan(α-θ) …(3)
を満足するように設定されることを特徴とする立体ディスプレイ。

【請求項2】
前記複数の要素表示面の各々は平面状の四角形状を有し、前記複数の要素表示面は直方体を形成することを特徴とする請求項1記載の立体ディスプレイ。

【請求項3】
前記複数の要素表示面の各々は平面状の正方形状を有し、前記複数の要素表示面は立方体を形成することを特徴とする請求項1または2記載の立体ディスプレイ。

【請求項4】
前記空間光変調器は、平面型マトリクス表示素子を含むことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の立体ディスプレイ。

【請求項5】
前記要素表示面に沿って設けられる触覚センサをさらに備え、
前記制御手段は、前記触覚センサの出力信号に応答して前記仮想球内に提示される立体画像が変化するように前記空間光変調器を制御することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の立体ディスプレイ。

【請求項6】
前記複数の光線制御子は複数のレンズであり、前記光線制御子アレイはレンズアレイであることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の立体ディスプレイ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007232647thum.jpg
出願権利状態 登録
※ 詳細内容の開示にあたっては、別途、JSTと秘密保持契約を締結していただくことが必要となります。


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