[发明专利]空间图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及显示空间物体的三维视频的空间图像显示装置。

背景技术

通过使用对人体生理机能的认识，实现了三维视频的生成。换言之，观测者基于对分别进入其左右眼的图像位差(双眼视差)的认识和对会聚角的认识，对利用睫状体和睫状小带调节眼睛晶状体的焦距时所产生的生理机能(焦距调节机能)的认识，以及对图像运动时所看见的(多个)图像变化(运动视差)的认识，在大脑对其综合处理的过程中，感觉到三维物体。如同利用上述生理机能认识中的“双眼视差”和“会聚角”生成三维视频的方法，例如，存在通过使用具有不同色彩的左右透镜的眼镜向左右眼提供不同图像(视差图像)的方法，和通过使用具有液晶快门眼镜的护目镜以极高的速度切换液晶快门眼镜来向左右眼提供视差图像的方法。还存在使用双面凸透镜(lenticular lens)将显示在二维显示装置上的分别用于左右眼的图像分配给左右眼来表示三维图像的方法。此外，与上述使用双面凸透镜的方法类似，还存在通过使用设置在液晶显示器表面上的面罩以允许右眼观看用于右眼的图像，以及左眼观看用于左眼的图像来表示三维图像的发展方法。

但是，对于观测者来说，上述使用特殊眼镜和护目镜来获取视差图像的方法是非常麻烦的。另一方面，例如，就使用双面凸透镜的方法而言，必须将单个二维图像显示装置的区域划分为用于右眼的区域和用于左眼的区域。因此，上述方法具有不适合显示具有高清晰度的图像的问题。

鉴于以上问题，近年来，基于光束再生法(例如，参见非专利文献1)对空间图像显示装置进行了研究。光束再生法的目的是通过从显示器射出的大量光束来表示空间图像，从理论上来讲，是向观测者甚至是裸眼观测者提供精确的运动视差信息和焦距信息，使得所获得的空间图像具备相对较低的视觉疲劳。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Yasuhiro TAKAGI，“Three-dimensional Images and Flat-panel Type Three-dimensional Display(三维图像和平板型三维显示器)”，Optical Society of Japan，Volume No.35，Issue No.8，2006，p.400 to 406

发明内容

但是，甚至对于上述光束再生法而言，实际上，为了在远离显示器的显示表面的位置处(在垂直于显示器的方向上)获取可感觉的空间图像，在所获得的空间图像中，其立体感和清晰度随到显示器的显示表面的距离的增加而降低。这很有可能是因为显示在显示器的显示表面上的二维显示图像随由多个限定尺寸的像素构成的各个发散光一起到达了观测者的眼睛。下面，通过参考图12及图13具体描述上述现象。

图13(A)和图14(A)分别示出了观测者基于光束再现方法感觉到空间图像的理想状态的概念图。在图13(A)中，例示了在预定位置处形成构造某一空间图像的任意点图像Z1的情况。为了形成点图像Z1，可以从显示器DP上的多个像素(这里通常表示为3个像素PX1至PX3)射出光束L1至L3，以使其经过放置点图像Z1的位置。这样射出的光束L1至L3在经过观测者的瞳孔P之后，到达视网膜R。此时，观测者的眼睛自动调节设置在眼睛里的焦距可变透镜(透镜体)的焦距，使得光束L1至L3在经过瞳孔P之后，汇聚到视网膜R上的一点。被调节的焦距在与放置空间图像的位置处所配置的实际物体的情况一致。因此，观测者可以感觉到好似放置在要放置空间图像的位置处的空间图像(点图像Z1)。在此情况下，当像素PX1至PX3分别是没有发散的点光源时，例如，如图14(A)所示，经过投影透镜LN的光束L1至L3各自形成厚度没有发生改变的平行光Lp。投影透镜LN放置在距光束L1至L3的点光源LS1焦距FL的位置处。