專利名稱：三維圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立體地顯示圖像信息的三維圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有技術(shù)，例如非專利文獻(xiàn)l中作有記載。在此，基于該
先例，結(jié)合圖6進(jìn)行說(shuō)明。圖6是現(xiàn)有技術(shù)的例子中的三維圖像顯示 裝置的構(gòu)成原理示意圖。圖6中，觀察者戴著左右眼的偏振方向不 同的偏光鏡12a、 12b，通過(guò)半反光鏡13，看到左畫(huà)面的圖形14a以 及右畫(huà)面的圖形14b。通過(guò)偏光鏡12a、 12b，左眼看到的是上下偏 振光15a的像16a，右眼看到的是水平偏振光15b的像16b ，由于兩 眼的視差，所觀察到的圖像產(chǎn)生立體感。
上述現(xiàn)有技術(shù)的三維圖像顯示裝置存在下述問(wèn)題。即， 一般認(rèn) 為，立體視覺(jué)機(jī)制(眼睛的三維圖像的形成)是由于眼睛的生理特性 上加上學(xué)習(xí)效果而產(chǎn)生的，眼睛的生理特性如調(diào)節(jié)(根據(jù)調(diào)節(jié)眼睛焦 點(diǎn)的睫狀肌或/和附著于眼球的肌肉的緊張度,來(lái)獲得物體的遠(yuǎn)近信 息)、收縮(根據(jù)兩眼球看同一點(diǎn)時(shí)眼球內(nèi)向的程度，來(lái)獲得距離物體 的遠(yuǎn)近信息)，以及兩眼視差(由于兩眼的位置不同使左右視網(wǎng)膜上 的成像產(chǎn)生差異，根據(jù)該差異來(lái)獲得距離物體的遠(yuǎn)近信息)等。其 中，現(xiàn)有技術(shù)的三維圖像顯示裝置犧牲了眼睛的生理特性中的調(diào)節(jié) 及收縮，形成不自然的三維圖像。存在例如，即使移動(dòng)眼睛，畫(huà)面 也不產(chǎn)生變化(無(wú)運(yùn)動(dòng)視差)、布景效果(顯示圖像的平面化)、盆景效 果(miniature garden effect)等問(wèn)題，并增大了眼睛的疲勞度。
5非專利文獻(xiàn)l:應(yīng)用電子技術(shù)手冊(cè)編撰委員會(huì)編輯，野田健一、 大越孝敬主編，《應(yīng)用光電子技術(shù)手冊(cè)》，初版l印刷發(fā)行，株式會(huì)
社日召晃堂，1989年4月10曰、p861頁(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種不犧牲調(diào)節(jié)、 收縮便能夠顯示自然的三維圖像的三維圖像顯示裝置。
本發(fā)明的三維圖像顯示裝置的特征在于具備，發(fā)射光源、全 息圖及透明體；在所述透明體的內(nèi)部形成多個(gè)反射體，該多個(gè)反射 體配置于立體格柵的交點(diǎn)位置；由所述發(fā)射光源所射出的光入射到 所述全息圖，通過(guò)該全息圖產(chǎn)生多束衍射光，所述多束衍射光在所 述反射體的附近形成聚光點(diǎn)；該會(huì)聚光經(jīng)所述反射體的反射后，經(jīng) 過(guò)所述透明體的出射面，被發(fā)射到外部。
本發(fā)明的三維圖像顯示裝置的特征在于所述透明體的表面至 少具有4個(gè)平面，其中的3個(gè)平面分別具有發(fā)射光源及全息圖，剩余 的l個(gè)平面與所述出射面對(duì)應(yīng)，所述3個(gè)發(fā)射光源分別發(fā)射紅色、綠 色、藍(lán)色的光。此外，本發(fā)明的三維圖像顯示裝置的特征在于所 述透明體的表面至少具有5個(gè)平面，其中的4個(gè)平面分別具有發(fā)射光 源及全息圖，剩余的l個(gè)平面與所述出射面對(duì)應(yīng)，所述4個(gè)發(fā)射光源
分別發(fā)射紅外、紅色、綠色、藍(lán)色的光。
此外，本發(fā)明的三維圖像顯示裝置的特征在于透明體的表面 至少具有2個(gè)平面，其中l(wèi)個(gè)平面具有發(fā)射光源及全息圖，剩余的l 個(gè)平面與出射面對(duì)應(yīng)；所述發(fā)射光源在每個(gè)規(guī)定的單位時(shí)間，依次 發(fā)射紅色、綠色、藍(lán)色的光；所述全息圖在每個(gè)規(guī)定的單位時(shí)間， 變化成分別與所述發(fā)射光源所發(fā)射的紅色、綠色、藍(lán)色的光相應(yīng)的 圖案。另外，本發(fā)明的三維圖像顯示裝置的特征在于發(fā)射光源在
每個(gè)規(guī)定的單位時(shí)間，依次發(fā)射紅外、紅色、綠色、藍(lán)色的光；根據(jù)所輸入的電信號(hào)，全息圖的圖案變化成分別與發(fā)射光源所發(fā)射的 紅外、紅色、綠色、藍(lán)色的光相應(yīng)的圖案。
此外，本發(fā)明的三維圖像顯示裝置的特征在于入射到所述透 明體的光是線偏振光，在透明體的出射面形成有遮住該線偏振光成 分的線偏光鏡；根據(jù)所輸入的電信號(hào)，所述全息圖的圖案產(chǎn)生變化； 在所述全息圖衍射的光的一部分被透明體的與所述全息圖相對(duì)的 一側(cè)表面上所設(shè)置的光檢測(cè)器檢測(cè)出，通過(guò)反饋改變所述全息圖的 圖案，使所述光檢測(cè)器的檢測(cè)輸出達(dá)到一定從而產(chǎn)生變化。
此外，本發(fā)明的三維圖像顯示裝置的特征在于本發(fā)明的三維 圖像顯示裝置的制造方法中，所述透明體是通過(guò)將多個(gè)平行平板重 疊而構(gòu)成，所述平行平板的之間夾有透明粘接層，其中，在所述平 行平板的表面的格柵交點(diǎn)位置處嵌入有微小部件；從所述透明體的 外部對(duì)著所述微小部件，照射高能量的會(huì)聚光，來(lái)對(duì)所述微小部件 及其周邊進(jìn)行加熱，通過(guò)微小部件成分的膨脹，使微小部件形狀變 形為球形。并且，所述微小部件含有金屬成分，在經(jīng)加熱而形成的 球表面附著有金屬成分，所述微小部件所含有的金屬成分是Ag或 Al;所述透明粘接層中包含有通過(guò)加熱變白濁的熱致變成分；所述 透明粘接層與所述透明體的出射面平行。
根據(jù)上述本發(fā)明的三維圖像顯示裝置，由于反射體位于三維空 間內(nèi)，所以能夠在不犧牲調(diào)節(jié)、收縮或兩眼視差的情況下，實(shí)現(xiàn)自 然的三維圖像的顯示。此外，由于能夠很好地遮住來(lái)自位于里側(cè)的 反射體的光，從而能夠顯示無(wú)負(fù)像、并與實(shí)際完全相同的立體像。


圖l是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的三維圖像顯示裝置的整體結(jié) 構(gòu)的概念圖。
圖2是上述三維圖像顯示裝置的全息圖板的原理說(shuō)明圖。圖3是說(shuō)明上述三維圖像顯示裝置的顯示體的制造方法的圖。 圖4是上述三維圖像顯示裝置所顯示的三維圖像的說(shuō)明圖。 圖5是說(shuō)明上述三維圖像顯示裝置的調(diào)整方法的圖。 圖6是現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)例中的三維圖像顯示裝置的原理構(gòu)成圖。
符號(hào)說(shuō)明
1R、1G、 11 發(fā)射光源
2R、2G、 21 激光
2r、2g、 2i 偏振方向
3R、3G、 31 全息圖板
4顯示體
5G、5B、 51 衍射會(huì)聚光
6反射體
7線偏光鏡
7s出射面
8反射光
8a、8b 反射光的偏振態(tài)
具體實(shí)施例方式
以下，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的三維圖像顯示 裝置進(jìn)行說(shuō)明。 (實(shí)施方式l)
圖l是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的三維圖像顯示裝置的整體結(jié)
構(gòu)的概念圖。圖1中，由半導(dǎo)體激光器等發(fā)射光源lR沿+z軸方向發(fā) 射的光2R成為y軸方向的偏振態(tài)2r，并入射到全息圖板3R，然后在 其全息圖面衍射并分離為多束會(huì)聚光，各會(huì)聚光5R以偏振態(tài)2r入射 到長(zhǎng)方體形狀的顯示體4，并會(huì)聚于顯示體4內(nèi)部的不同位置。同樣地，由半導(dǎo)體激光器等發(fā)射光源1G、 1B(圖未示)、ll分別沿一z、 +x、 一y軸方向發(fā)射的光2G、 2B(圖未示)、2I分別成為y、 y、 z軸 方向的偏振態(tài)2g、2b(圖未示)、2i，并分別入射到全息圖板3G、3B(圖 未示)、31，然后在各自的全息圖面衍射并分離為多束會(huì)聚光，各會(huì) 聚光5G、 5B(圖未示)、5I入射到顯示體4，并會(huì)聚于顯示體4內(nèi)部的 不同位置。
此外，發(fā)射光源1B或全息圖3B位于圖1中顯示體4的背面，由 于若示出發(fā)射光源lB或/及與之對(duì)應(yīng)的要素示于圖中則會(huì)變得很復(fù) 雜，所以圖l中省略其圖示。另外，在以下的說(shuō)明中，以發(fā)射光源 1R及與其對(duì)應(yīng)的要素為代表進(jìn)行說(shuō)明，但關(guān)于其他的光源及與其對(duì) 應(yīng)的要素也同樣。在發(fā)射光源的偏振性能不充分的情況下，也可以 在全息圖面的跟前或/及全息圖面與顯示體4之間設(shè)置用于調(diào)整偏振 態(tài)的線偏光鏡。
顯示體4由透明材料制成，在其內(nèi)部的立體格柵的交叉點(diǎn)的位 置嵌入有球體形狀的反射體6。立體格柵包括，x軸方向的節(jié)距px， y軸方向的節(jié)距py、 z軸方向的節(jié)距pz，各個(gè)節(jié)距的大小約為100 200n m。反射體6的直徑d約為數(shù)u m。會(huì)聚光5R在反射體6的表面 附近(最好是表面內(nèi)的距離出射面7s近的一偵ij)會(huì)聚(其聚光點(diǎn)的大 小最好小于反射體6)，經(jīng)反射后，偏振態(tài)8a成為隨機(jī)的反射光8， 其中，沿一y軸方向前進(jìn)的光經(jīng)過(guò)顯示體4的出射面7s(面向-y軸方 向的面)而被發(fā)射到外部，由此便能觀察到此光。顯示體4的出射面 7s上形成有線偏光鏡7，只有x軸方向的偏振態(tài)8b的光被發(fā)射到外 部。此外，雖然存在因全息圖的衍射而沒(méi)有成為會(huì)聚光的成分或會(huì) 聚光中未經(jīng)反射體6的反射而直接到達(dá)顯示體4的出射面7s的光，但 這些光都是與偏振態(tài)8b的光相垂直的偏振光，由于被線偏光鏡7所 截?cái)?，所以不?huì)成為散射光。
當(dāng)外部的觀察者從一y軸方向觀察顯示體4時(shí)，顯示體內(nèi)部的反射體6就如發(fā)光點(diǎn)那樣運(yùn)動(dòng)。由于反射體6位于三維空間內(nèi)，所以反 射體6所射出的反射光8b形成整體的立體像。因反射體6實(shí)際位于三 維空間內(nèi)，所以能夠不犧牲調(diào)節(jié)、收縮、兩眼視差，而顯示出自然 的三維圖像。若將發(fā)射光源1R、 1G、 1B分別作為紅色、綠色、藍(lán) 色的光源，則反射體6便作為彩色的發(fā)光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)各自的 光量，能夠顯示出彩色的三維圖像。
會(huì)聚光5R在到達(dá)其聚光點(diǎn)的過(guò)程中要通過(guò)多個(gè)反射體6。例如， 在考慮聚光點(diǎn)的前一個(gè)反射體6的影響的情況下，設(shè)會(huì)聚光的NA為 0.1，聚光點(diǎn)直徑為40u m(其中，設(shè)pz二200!im)。若設(shè)反射體6的直 徑d二5ixm，則面積比有10(^(5/40"2=1.6%進(jìn)行散射。位于影響 最大的位置的反射體中也是此程度，距離更遠(yuǎn)的通過(guò)位置的反射體 的影響度呈指數(shù)函數(shù)減弱。對(duì)距離較遠(yuǎn)的通過(guò)位置(會(huì)聚光的聚光點(diǎn) 的直徑足夠大的區(qū)域)處的影響的考慮方法如下。
會(huì)聚光5R的情況下，每傳播距離pz所產(chǎn)生的散射成分的比率 e通過(guò)下式可以獲得。
e = n/4xdA2 /(pxxpy) (式i)
假設(shè)會(huì)聚光5R傳播了距離a后會(huì)聚于反射體，并經(jīng)反射，傳播 了距離b后而被發(fā)射到顯示體4的外部，則最后所剩余的光量比q可 以通過(guò)下式獲得。(其中，因反射體的反射率、散射成分或線偏光鏡7 的透射率等所導(dǎo)致的衰減忽略不計(jì))。
il=(l-e)A(a+b)/pz (式2)
因此，雖然光量比隨著傳播距離的增長(zhǎng)而衰減，但由于傳播距 離根據(jù)反射體的位置而被統(tǒng)一設(shè)定，所以只要生成把該衰減結(jié)果估 計(jì)在內(nèi)的全息圖案(在將光強(qiáng)度增大到與傳播距離相應(yīng)的大小的情 況下，使n束由衍射聚光點(diǎn)射出的光與點(diǎn)S射出的光相干涉后獲得的 圖案)便可。并且，若px二py二pz二200M m、 d=5// m，貝'J ￡ =0.000491， 若a+b二400mm，則77=0.37，光強(qiáng)度大約相差3倍左右。圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式中的三維圖像顯示裝置的全息圖板的 原理說(shuō)明圖。全息圖板3用于通過(guò)使光透射全息圖面3a，來(lái)使光的 相位根據(jù)位置而產(chǎn)生變化，并使透射光產(chǎn)生衍射。圖2為了便于說(shuō) 明，示出在全息圖板3的表面形成有全息圖面3a。由點(diǎn)S射出的光入 射到全息圖面3a，并通過(guò)在全息圖面3a的衍射，而在顯示體4的內(nèi) 部產(chǎn)生衍射光，且該衍射光會(huì)聚于空間內(nèi)n個(gè)分散的點(diǎn)(Pl 、
P2.......Pn)。全息圖面3a上形成凹凸?fàn)畹膱D案，該圖案(全息圖案)
使點(diǎn)S發(fā)射的光2與n個(gè)點(diǎn)(Pl、 P2.......Pn)發(fā)射的光相干涉，并且，
與其干涉光的相位成分所形成的圖案(干涉圖案)一致。若凹凸的深 度能夠照原樣表現(xiàn)出干涉光的相位，則能夠完全再現(xiàn)所要會(huì)聚的衍 射光，但在2值(即2個(gè)級(jí)別)等不完全表現(xiàn)的情況下，衍射效率將會(huì) 降低(即，除會(huì)聚的成分(1次衍射光)以外，還產(chǎn)生-l次衍射光等)。只 要聚光點(diǎn)位置及光強(qiáng)度確定，就能夠通過(guò)數(shù)值計(jì)算獲得干涉圖案以 及將該干涉圖案通過(guò)2值或n值來(lái)表現(xiàn)后的全息圖案。若使用液晶等 有源元件來(lái)代替凹凸面，運(yùn)用根據(jù)位置來(lái)改變透射光的相位的方 式，則利用預(yù)先計(jì)算的結(jié)果來(lái)切換全息圖案，使聚光位置及其光強(qiáng) 度按時(shí)序變化，從而還能夠進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)顯示。
由于n個(gè)會(huì)聚光(5—1 、 5_2 、……，5—n )都把整個(gè)光的入射區(qū) 域2a作為孔徑，所以其NA(數(shù)值孔徑)增大、會(huì)聚光的直徑變小、景 深也變淺。此外，在全息圖案的數(shù)值計(jì)算中，由于聚光位置的差所 伴隨的像差都被消除，所以在所有的聚光點(diǎn)都能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)像差的會(huì) 聚光。并且，全息圖的任何區(qū)域也都包含n個(gè)會(huì)聚光的所有相位信 息，即使全息圖缺損一部份，各束會(huì)聚光也只是減少相同的光量， 對(duì)遮光具有補(bǔ)足作用。例如，不會(huì)存在由于全息圖的缺損而僅使會(huì) 聚光51缺損的情況。另外，在會(huì)聚光到達(dá)聚光點(diǎn)的過(guò)程中存在有遮 光體9，即使會(huì)聚光被遮住一部分，只要該遮光體位于遠(yuǎn)離聚光點(diǎn) 的位置，同樣能夠保持補(bǔ)足作用。也有僅通過(guò)物鏡來(lái)聚光，并將之掃描的方法來(lái)形成多個(gè)聚光點(diǎn)，但卻難以確保充分的NA，從而不 能消除聚光位置所導(dǎo)致的像差(進(jìn)深方向的差所產(chǎn)生的球面像差、斜 入射所引起的彗形像差)。由此，通過(guò)全息圖來(lái)形成會(huì)聚光具有許多 優(yōu)點(diǎn)，例如具有不產(chǎn)生像差、且高聚光的性能，并且由于對(duì)遮光具 有補(bǔ)足作用而不會(huì)產(chǎn)生聚光點(diǎn)的欠缺等。
圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式中的三維圖像顯示裝置的顯示體 的制造方法的圖。如圖3(a)所示，在具有精確厚度的透明樹(shù)脂基板 4a的表面的格柵交點(diǎn)位置處形成凹陷部，并在該凹陷部中植入具有 精確重量的種子6s。種子6s以橡膠或塑料為主要成分，包括銀(Ag)、 鋁(A1)等金屬成分以及其他的摻和劑，具有加熱后分解，并產(chǎn)生氮 氣、二氧化碳、 一氧化碳、氨氣、氫氣等的性質(zhì)。如圖3(b)、 (c)所 示，將透明樹(shù)脂基板4a夾著紫外線固化性樹(shù)脂等粘接劑4b來(lái)與其他 透明樹(shù)脂基板精確地重疊并貼合。粘接劑4b中摻有熱致變性等熱反 應(yīng)性的聚合物，具有通過(guò)加熱后變白濁，但一冷卻后恢復(fù)透明的性 質(zhì)。粘接后，對(duì)準(zhǔn)透明樹(shù)脂基板4a上的種子6s，從外部照射會(huì)聚激 光，并移動(dòng)會(huì)聚激光按順序一個(gè)一個(gè)地對(duì)種子進(jìn)行加熱。如圖3(d)、 (e)、 (f)所示，加熱后的種子6s—方面使周?chē)臉?shù)脂區(qū)域軟化，另一 方面在發(fā)泡而增加體積，使其外形形狀成為完美的球形，同時(shí)，使 加熱后蒸汽化的金屬成分附著于其表面，從而形成球面的反射體6。 通過(guò)重復(fù)上述工序，按順序?qū)盈B透明樹(shù)脂基板4a，便能夠制作出本 發(fā)明的實(shí)施方式中的顯示體4。并且，粘接層4b與圖l中的、與y軸 垂直的平面平行。此外，種子6s也可以只是發(fā)泡劑或/和低熔點(diǎn)的金 屬顆粒，種子6s是發(fā)泡劑的情況下，形成由球形的氣泡構(gòu)成的反射 體6，在種子6s是金屬顆粒的情況下，形成由金屬球構(gòu)成的反射體6。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式中的三維圖像顯示裝置所顯示的三維 圖像的說(shuō)明圖。將圖1中的發(fā)射光源1I作為紅外光的光源，在消除 了來(lái)自該光源的光的狀態(tài)下，外部的觀察者從一y軸方向觀察顯示
12體4時(shí)，能夠看到如圖4(a)所示的立體像10a、 10b。所看到的該立 體像如幽靈那樣地透明，并且連在實(shí)際立體像中應(yīng)被遮住光線的輪 廓線也能夠看到。這是因?yàn)椋趯?shí)際立體像的情況下，反射體的作 用是遮住來(lái)自位于比該反射體更里面的反射體的光線，而對(duì)于實(shí)施 方式中的立體像，該遮光的作用極小。
接著，使發(fā)射光源1I射出光，若使多束衍射光會(huì)聚于粘接層4b 上的規(guī)定位置，則位于會(huì)聚位置的粘接層4b被加熱，粘接層4b中所 含有的熱致成分變白濁，從而發(fā)揮遮光的作用。因此，若使來(lái)自發(fā) 射光源ll的光會(huì)聚于立體像10a、 10b的表面附近(觀察者觀察的方 向的里側(cè)的區(qū)域)，則能夠在不影響來(lái)自跟前的反射體的光的情況 下，很好地只將來(lái)自位于里部的反射體的光遮住，從而實(shí)現(xiàn)如圖4(b) 所示的、與實(shí)際相同的立體像。由于熱致變成分的熱固化性是可逆 性的，若停止光的照射，并冷卻就恢復(fù)透明狀，所以對(duì)立體動(dòng)畫(huà)圖 像的負(fù)像消除也能夠?qū)崟r(shí)地實(shí)現(xiàn)。并且，由于含有熱致變成分的粘 接層4b與來(lái)自發(fā)射光源lI的光5I的方向垂直，所以容易接收該光， 從而獲得有效的白濁作用。此外，粘接層4b也與反射光8的方向垂 直，因而在消除負(fù)像方面也很有利。相反地，由于粘接層4b與發(fā)射 光源1R、 1G、 1B所發(fā)射的光(5R、 5G、 5B)的方向平行，所以能夠 輕易地逃避這些光，從而能夠?qū)?duì)立體像的生成所產(chǎn)生的不良影響 (白濁區(qū)域遮住會(huì)聚光的情況等)抑制到最小限度。
圖5是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式中的三維圖像顯示裝置的調(diào)整方 法的圖。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，需要將多束會(huì)聚光很精確地照射 到顯示體內(nèi)部的反射體6，若光源S或全息圖板3的位置偏離，顯示 圖像便會(huì)不鮮明。為此，在顯示體表面中、與全息圖3正對(duì)的面4a 的周邊位置處設(shè)置2分割的光檢測(cè)器，通過(guò)一邊監(jiān)測(cè)檢測(cè)器的差信 號(hào)， 一邊對(duì)光源S或/和全息圖板3的位置進(jìn)行調(diào)整。此時(shí)，應(yīng)用生 成衍射光5a、 5b、 5c、 5d的全息圖案，其中，衍射光5a、 5b、 5c、5d會(huì)聚于正對(duì)面4a的基準(zhǔn)位置，從而根據(jù)檢測(cè)器17a、 17b的輸出 來(lái)決定上下的位置，根據(jù)檢測(cè)器17c、17d的輸出來(lái)決定左右的位置。 此外，衍射光的聚光位置也因光源的波長(zhǎng)的變化而移動(dòng)。因此，不 僅在進(jìn)行調(diào)整時(shí)，而且在顯示立體像時(shí)，全息圖時(shí)常生成衍射光5a、 5b、 5c、 5d,并且衍射光5a、 5b、 5c、 5d會(huì)聚于正對(duì)面4a的基準(zhǔn) 位置，從而通過(guò)監(jiān)測(cè)檢測(cè)器的差信號(hào)，對(duì)全息圖案的校正進(jìn)行反饋， 能夠防止顯示像的劣化。
此外，上述實(shí)施方式中，如圖1所示，發(fā)射光源應(yīng)用的是3個(gè)發(fā) 射光源1R、 1G、 1B。并且，將發(fā)射光源1R、 1G、 1B分別作為紅 色、綠色、藍(lán)色的光源。本發(fā)明并不局限于此，也可以將紅色、綠 色、藍(lán)色的光源集合為一個(gè)。如上所述，將發(fā)射光源分別設(shè)置于三 處的情況下，就從該三處光源分別所發(fā)出的三束光的聚光位置而 言，使之完全一致是最為理想的情況，但現(xiàn)實(shí)情況中，其聚光位置 有可能產(chǎn)生少許的偏離。該聚光位置的偏離會(huì)對(duì)立體像的生成產(chǎn)生 不良影響，例如不能顯示所需要的顏色等。因此，將光源僅設(shè)在l 處，能夠防止聚光位置的偏離。即，通過(guò)將射出光的位置僅設(shè)置為 l處，來(lái)固定聚光位置。該情況下，使一個(gè)發(fā)射光源，例如使圖l的 1R射出紅色、綠色、藍(lán)色的光。然后，使該發(fā)射光源1R作為紅色、 綠色、藍(lán)色的光源，并在每個(gè)規(guī)定時(shí)間內(nèi)按順序切換便可。即，使 發(fā)射光源1R例如按紅色、綠色、藍(lán)色的順序重復(fù)地發(fā)射出光便可。 一方面，對(duì)于來(lái)自該光源lR的光所要入射的全息圖面3a的全息圖 案，也要分別預(yù)備與紅、綠、藍(lán)相對(duì)應(yīng)的圖案?；蛘?，若將液晶等 有源元件應(yīng)用于全息圖面3a，則通過(guò)數(shù)值計(jì)算事先求得分別與紅、 綠、藍(lán)相對(duì)應(yīng)的圖案。然后，與上述光源切換為紅色、綠色、藍(lán)色 的光源的時(shí)間同步，分別切換為與之相應(yīng)的全息圖案便可。由此， 與上述使多處光源分別射出紅色、綠色、藍(lán)色的光的情況相比，由 于發(fā)射光源僅有一處，所以能夠防止聚光位置的偏離，獲得更為鮮明的立體像。
此外，也可以使同一發(fā)射光源射出上述的紅外光。即， 一個(gè)發(fā) 射光源在每個(gè)規(guī)定的時(shí)間按紅色、綠色、藍(lán)色、紅外光的順序射出。 然后，與切換該射出的光的時(shí)間同步，將全息圖案切換為與紅色、 綠色、藍(lán)色、紅外的光相應(yīng)的圖案便可。由此，能夠防止上述聚光 位置的偏離，進(jìn)一步降低對(duì)生成立體像的不良影響，同時(shí)，還能夠 實(shí)現(xiàn)上述的負(fù)像消除。
(工業(yè)實(shí)用性)
由于本發(fā)明所涉及的三維圖像顯示裝置的反射體位于三維空 間內(nèi)，所以本發(fā)明所涉及的三維圖像顯示裝置能夠在不犧牲調(diào)解、 收縮及兩眼視差的情況下，實(shí)現(xiàn)自然的三維圖像的顯示，并且，由 于能夠很好地遮住位于里側(cè)的反射體所發(fā)出的光，所以能夠?qū)崿F(xiàn)消 除了負(fù)像、且與實(shí)際完全相同的立體像的顯示，因此，作為三維圖 像顯示的各種機(jī)器、裝置等很實(shí)用。
權(quán)利要求
1. 一種三維圖像顯示裝置，其特征在于具備，發(fā)射光源、全息圖及透明體；在所述透明體的內(nèi)部形成多個(gè)反射體，該多個(gè)反射體配置于立體格柵的交點(diǎn)位置；由所述發(fā)射光源所射出的光入射到所述全息圖，通過(guò)該全息圖產(chǎn)生多束衍射光，所述多束衍射光在所述反射體的附近形成聚光點(diǎn)；該會(huì)聚光經(jīng)所述反射體反射后，經(jīng)過(guò)所述透明體的出射面，被發(fā)射到外部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于 所述透明體的表面至少具有4個(gè)平面，其中的3個(gè)平面分別具備發(fā)射光源及全息圖，剩余的l個(gè)平面與所述出射面對(duì)應(yīng)，所述3個(gè)發(fā)射光源分別發(fā)射紅 色、綠色、藍(lán)色的光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于.-所述透明體的表面至少具有5個(gè)平面，其中的4個(gè)平面分別具備發(fā)射光源及全息圖，剩余的l個(gè)平面與所述出射面對(duì)應(yīng)，所述4個(gè)發(fā)射光源分別發(fā)射紅 外、紅色、綠色、藍(lán)色的光。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于 所述透明體的表面至少具有2個(gè)平面，其中l(wèi)個(gè)平面具有發(fā)射光源及全息圖，剩余的l個(gè)平面與所述出射面對(duì)應(yīng)；所述發(fā)射光源在每個(gè)規(guī)定的單位時(shí)間，依次發(fā)射紅色、綠色、藍(lán)色的光;所述全息圖在每個(gè)所述規(guī)定的單位時(shí)間，變化成分別與所述發(fā)射光源所 發(fā)射的紅色、綠色、藍(lán)色的光相應(yīng)的圖案。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于所述透明體的表面至少具有2個(gè)平面，其中1個(gè)平面具備發(fā)射光源及全息 圖，剩余的l個(gè)平面與所述出射面對(duì)應(yīng)；所述發(fā)射光源在每個(gè)規(guī)定的單位時(shí)間內(nèi)，依次發(fā)射紅外、紅色、綠色、 藍(lán)色的光；所述全息圖在每個(gè)所述規(guī)定的單位時(shí)間內(nèi)，變化成與所述發(fā)射光源所發(fā) 射的紅外、紅色、綠色、藍(lán)色的光相應(yīng)的圖案。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任意一項(xiàng)所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于入射到所述透明體的光是線偏振光，在透明體的出射面形成屏蔽該線偏 振光成分的線偏光鏡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6中任意一項(xiàng)所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于根據(jù)所輸入的電信號(hào)，所述全息圖的圖案產(chǎn)生變化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于 在所述全息圖衍射的光的一部分被透明體的與所述全息圖相對(duì)的一側(cè)表面上所設(shè)置的光檢測(cè)器檢測(cè)出，通過(guò)反饋改變所述全息圖的圖案，以使所 述光檢測(cè)器的檢測(cè)輸出達(dá)到一定。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于 所述透明體是通過(guò)將多個(gè)平行平板重疊而構(gòu)成，所述平行平板的之間夾有透明粘接層，其中，在所述多個(gè)平行平板的表面的格柵交點(diǎn)位置處嵌入有 微小部件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于從透明體的外部對(duì)著所述微小部件，照射高能量的會(huì)聚光，來(lái)對(duì)所述微 小部件及其周邊進(jìn)行加熱，通過(guò)微小部件成分的膨脹，使微小部件形狀變形 為球形。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于 所述微小部件含有金屬成分，在經(jīng)加熱而形成的球表面附著有金屬成分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于所述微小部件所含有的金屬成分是Ag或Al。
13. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于所述透明粘接層中包含有通過(guò)加熱變白濁的熱致變成分。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求13所述的三維圖像顯示裝置，其特征在于..所述透明粘接層與所述透明體的出射面平行。
全文摘要
現(xiàn)有的三維圖像顯示裝置犧牲了眼睛的生理特性中的調(diào)節(jié)及收縮，形成不自然的三維圖像。存在例如即使移動(dòng)眼睛，畫(huà)面也不產(chǎn)生變化、布景效果、縮影效果等問(wèn)題，增大了眼睛的疲勞度。本發(fā)明的三維圖像顯示裝置包括，發(fā)射光源(1R)、(1G)、(1I)、全息圖(3R)、(3G)、(3I)及透明的顯示體(4)；在顯示體(4)的內(nèi)部形成有多個(gè)反射體(6)，配置于立體格柵的交點(diǎn)位置；由發(fā)射光源(1R)、(1G)、(1I)射出的光(2R)、(2G)、(2I)入射到全息圖(3R)、(3G)、(3I)，并通過(guò)全息圖(3R)、(3G)、(3I)，在反射體(6)的附近產(chǎn)生多束形成聚光點(diǎn)的衍射會(huì)聚光(5G)、(5B)、(5I)；衍射會(huì)聚光(5G)、(5B)、(5I)經(jīng)反射體(6)反射后，經(jīng)過(guò)所述透明體(4)的出射面(7s)，被發(fā)射到外部。
文檔編號(hào)G02B27/22GK101432652SQ20078001484
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者西脅青兒 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社