專利名稱：立體圖像顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體圖像顯示系統(tǒng)，更特定地講，涉及顯示具有進深感、換言之具有立體感的圖像的立體圖像顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖18是在上述那樣的立體圖像顯示系統(tǒng)中表示采用了視差屏障方式的一例的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖18中，立體圖像顯示系統(tǒng)大體上具備圖像生成裝置201和圖像顯示裝置202。圖像生成裝置201包括數(shù)據(jù)儲存部203、左右圖像生成部204、和圖像合成部205。此外，圖像顯示裝置202包括顯示畫面206和形成有柵格狀的縫隙(孔)的視差屏障板207。
數(shù)據(jù)儲存部203保存表示作為顯示對象的物體A的形狀的數(shù)據(jù)。
左右圖像生成部204計算從預(yù)先設(shè)定的觀察位置通過觀察者V的左右各個眼睛觀察物體A時的視差。左右圖像生成部204根據(jù)計算出的視差，對物體A生成左眼用的圖像IL及右眼用的圖像IR。
圖像合成部204將由左右圖像生成部204生成的2個圖像IL及IR分別分割為微小的短條狀。由此，圖像合成部204生成多個左眼用的部分圖像PIL、并且生成多個右眼用的部分圖像PIR。另外，在圖18中，代表性地對左眼用從1個部分的圖像引出線，賦予“PIL”的參照標(biāo)號。同樣，對于右眼用也對1個部分圖像賦予參照標(biāo)號“PIR”。圖像合成部204還從所有的部分圖像PIL及PIR中1個個地交替地選擇部分圖像PIL或PIR，接連在一起。由此，圖像合成部204生成合成圖像SI，輸出給圖像顯示裝置202。
圖像顯示裝置202將輸入的合成圖像SI顯示在自身所具備的顯示畫面206上。
觀察者V從上述觀察位置經(jīng)由視差屏障板207通過兩眼觀察顯示在顯示畫面206上的合成圖像SI。此時，在合成圖像SI中，部分圖像PIL到達觀察者V的左眼，而部分圖像PIR被視差屏障板207隔斷，所以不會到達觀察者V的左眼。反之，僅部分圖像PIR到達觀察者V的右眼，而部分圖像PIL不會到達。由此，發(fā)生了兩眼視差，觀察者V可立體地辨認物體A，即識別立體圖像。
在實際空間中，人類的眼睛的焦點及輻合角(angle ofconvergence)的調(diào)節(jié)是聯(lián)動的。但是，由于上述立體圖像顯示系統(tǒng)提供的立體圖像顯示在固定設(shè)置的顯示畫面206上，所以眼睛的焦點調(diào)節(jié)是通過改變從觀察位置到顯示畫面206的距離來進行的。與此相對，兩眼的輻合角是根據(jù)從觀察者V到立體圖像的假想的距離(進深)來調(diào)節(jié)的。因而，在觀察者V目視立體圖像時，觀察者V調(diào)節(jié)的焦距與用來調(diào)節(jié)輻合角的假想的距離并不對應(yīng)。即，由于在原本應(yīng)聯(lián)動的焦點調(diào)節(jié)與輻合角的調(diào)節(jié)中發(fā)生了偏差，所以有觀察者V在目視立體圖像時會感到不適，或在長時間對其目視時感到疲勞的問題。
為了解決以上的問題，提出了采用半透半反鏡重疊方式的立體圖像顯示系統(tǒng)(以下稱作以往的立體圖像顯示系統(tǒng))(例如參照日本專利文獻特開平10-333093號公報)。這里，圖19是表示以往的立體圖像顯示系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖19中，立體圖像顯示系統(tǒng)具備圖像生成裝置210、圖像顯示裝置211、和光學(xué)系統(tǒng)212。
圖像生成裝置210包括數(shù)據(jù)儲存部222、圖像分割部223、左右圖像生成部224、和圖像合成部225。
數(shù)據(jù)儲存部222保存表示作為顯示對像的多個物體(圖示為物體P、Q及R)的形狀的數(shù)據(jù)。
圖像分割部223將數(shù)據(jù)儲存部222內(nèi)的數(shù)據(jù)從觀察者V的位置開始計算，分割為包含在相互不同的距離范圍中的每個物體的數(shù)據(jù)。
另外，為了便于說明，在本說明中，假定物體P屬于距離觀察者V最遠的距離的范圍(以下稱作長距離范圍)、物體R屬于距離觀察者V最近的距離的范圍(以下稱作近距離范圍)、物體Q屬于長距離范圍與近距離范圍中間的距離范圍(以下成為中距離范圍)。在這樣的假定下，生成表示物體P的形狀的部分數(shù)據(jù)、表示物體Q的形狀的部分數(shù)據(jù)、和表示物體R的形狀的部分數(shù)據(jù)。
左右圖像生成部224計算從預(yù)先設(shè)定的觀察位置通過觀察者的左右各個眼睛觀察由圖像分割部223分割后的表示物體的各圖像時的視差。左右圖像生成部224根據(jù)計算出的視差，對各物體生成左眼用的圖像IL和右眼用的圖像IR。
在上述的假定下，通過左右圖像生成部224對物體P生成左眼用的圖像ILp及右眼用的圖像IRp，對物體Q生成左眼用的圖像ILq及右眼用的圖像IRq，對物體R生成左眼用的圖像ILr及右眼用的圖像IRr。
圖像合成部225將由左右圖像生成部224生成的2張1對的圖像IL及IR分別分割為微小的短條狀，生成多個左眼用的部分圖像PIL、生成多個右眼用的部分圖像PIR。圖像合成部225還從1套的部分圖像PIL及PIR中1個個地交替地選擇部分圖像PIL或PIR并接連在一起。這樣，圖像合成部224對每個物體生成合成圖像SI，輸出給圖像顯示裝置211。
在上述假定下，對于物體P，根據(jù)左眼用的圖像ILp及右眼用的圖像IRp，生成左眼用的部分圖像PILp及右眼用的部分圖像PIRp，然后生成合成圖像Sip。同樣，對物體Q及R也生成合成圖像SIq及SIr。
圖像顯示裝置211包括分配給各距離范圍的顯示部227及視差屏障板228的組。各顯示部227獲取由圖像合成部225生成的合成圖像SI中的被分配給自身的距離范圍用的部分，顯示所獲取的部分。各顯示部227將表示合成圖像SI的光朝向同組的視差屏障板228發(fā)出。在各視差屏障板228上形成有柵格狀的縫隙，各視差屏障板228使從相對于它們前置的顯示部227發(fā)出的光通過。
另外，在上述的假定下，顯示裝置211包括作為遠距離用的顯示部227L及視差屏障板228L的組、作為中距離用的顯示部227I及視差屏障板228I的組、和作為近距離用的顯示部227S及視差屏障板228S的組。
光學(xué)系統(tǒng)212包含分配給上述每個距離范圍的多個鏡子230。各鏡子230中的從觀察者V觀察配置在最遠處的可以是全反射鏡，其他鏡子230是半透半反鏡。此外，如果通過了前置的視差屏障板228的光入射到各鏡子230上，則入射光反射。這里，各鏡子230的反射方向預(yù)先配置為與觀察者V的視線大體一致。此外，如上所述，由于除了從觀察者V觀察配置在最遠處的鏡子230以外都是半透半反鏡，所以將由各鏡子230反射的光束合成。
在規(guī)定了前面所述的3種距離范圍的假定下，配置遠距離用的全反射鏡230L、和中距離用及近距離用的2個半透半反鏡230I及230S。全反射鏡230L將通過視差屏障板228L的光朝向中距離用的半透半反鏡230I反射。此外，半透半反鏡230I將由全反射鏡230L反射的光大致透過一半，并且將通過視差屏障板228I的光的一部分反射。由此，將兩者的光合成。此外，近距離用的半透半反鏡230S將由半透半反鏡230I合成的光大致透過一半，并且將通過視差屏障板228I的光的大致一半反射。
由此，觀察者V如果從預(yù)先設(shè)定的觀察位置用兩眼觀察光學(xué)系統(tǒng)212，則僅各部分圖像PIL到達觀察者V的左眼，僅各部分圖像PIR到達觀察者V的右眼。進而，觀察者V以各鏡子230的位置為假想屏幕，來辨認各物體，所以能夠一邊保持著實際的進深感，一邊通過兩眼視差辨認立體圖像。結(jié)果，與采用視差屏障方式的立體圖像顯示系統(tǒng)相比，以往的立體圖像顯示系統(tǒng)由于通過觀察者V的兩眼調(diào)節(jié)焦點的距離與兩眼的輻合角的偏差較小，所以能夠減少觀察者的不適感及/或疲勞。
但是，在以往的立體圖像顯示系統(tǒng)中，由于使用串聯(lián)配置的半透半反鏡230I及230S來合成表示圖像的光束，所以離觀察者V越遠反射，圖像的光量就減少越多，有對于觀察者V難以看到的問題。具體而言，如圖20所示，半透半反鏡230I及230S的特性為，相對于入射光量的反射光量及透過光量的比例大致為一半。因而，如以往的立體圖像顯示系統(tǒng)那樣，透過2片半透半反鏡230I及230S的由全反射鏡230L反射的光在透過半透半反鏡230S后，衰減為原來的2的平方分之一(即25％)。同樣，通過了n片的半透半反鏡230的光(圖像)衰減為2的n次方分之一。由以上可知，如果增多半透半反鏡230的設(shè)置數(shù)量、設(shè)置具有許多距離感的假想屏幕，則能夠?qū)⒕哂衅交木嚯x感的圖像提供給觀察者V，但由于如上述那樣對應(yīng)于半透半反鏡230的設(shè)置數(shù)量、光量也減少，所以在以往的立體圖像顯示系統(tǒng)中設(shè)置較多半透半反鏡是不適當(dāng)?shù)摹?br> 此外，在以往的立體圖像顯示系統(tǒng)中設(shè)置許多半透半反鏡，同時為了應(yīng)對光量減少，也可以增大從各顯示部227發(fā)出的光量。但是，各顯示部227變大、或需要用來抑制顯示部227的發(fā)熱的冷卻裝置。結(jié)果，增加了電力消耗、使系統(tǒng)本身肥大化、或者增大了系統(tǒng)的制造成本或維持成本。
此外，在以往的立體圖像顯示系統(tǒng)中，有因采用視差屏障方式而使觀察者V的觀測位置受到限制、或者因存在視差屏障板228本身而使觀察圖像變得不便的其他問題。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的是提供一種能夠提供觀察者更容易看到的立體圖像的立體圖像顯示系統(tǒng)。
為了達到上述目的，本發(fā)明的一個方面面向立體圖像顯示系統(tǒng)的。立體圖像顯示系統(tǒng)具備圖像生成裝置，將分別表示多個物體的數(shù)據(jù)按照沿立體圖像的進深方向的每個距離范圍分類并依次輸出；顯示裝置，對從上述圖像生成裝置輸出的各數(shù)據(jù)依次進行顯示處理，發(fā)出將表示各上述物體的光在時間軸上復(fù)用(multiplex)后的光；1個或多個遠焦點化裝置，對從上述顯示裝置發(fā)出的復(fù)用光中包含的各物體賦予立體感或距離感，生成可立體地辨認這些物體的立體圖像光；上述遠焦點化裝置包括光路分支電路，每隔預(yù)先設(shè)定的時間改變包含在內(nèi)部的至少1個數(shù)字微鏡裝置所具有的微鏡的傾斜，從由上述顯示裝置發(fā)出的復(fù)用光分離出包含多個物體中的某一個的多個部分光；遠焦點化部，對由上述光路分支電路分離的多個部分光分別表示的物體賦予相互不同的立體感或距離感；光路選擇電路，通過每隔實質(zhì)上與預(yù)先設(shè)定的時間相同的時間改變包含在內(nèi)部的至少1個數(shù)字微鏡裝置所具有的微鏡的傾斜，每隔預(yù)先設(shè)定的時間依次選擇從上述遠焦點化部發(fā)出的多個部分光，將所選擇的光依次輸出而生成立體圖像光。
遠焦點化部具有分別分配給由光路分支電路分離的各部分光且具有相互不同的焦距的光學(xué)部件。
光學(xué)部件是從由凸透鏡、凹透鏡、凸面鏡及凹面鏡構(gòu)成的組中選擇的1個以上的部件。此外，光學(xué)部件可以舉例為全息光學(xué)元件。
此外，優(yōu)選的是，在立體圖像顯示系統(tǒng)中，多個遠焦點化裝置相互串聯(lián)地光連接。
此外，具體地講，各遠焦點化部具有分別分配給由光路分支電路分離的各部分光的光學(xué)部件。這里，將從遠焦點化部分別選擇了1個的光學(xué)部件組合后的焦距相互不同。
此外，優(yōu)選的是，立體圖像顯示系統(tǒng)還至少具備1個將從遠焦點化裝置輸出的立體圖像光向觀察者的方向反射的反射部件。這樣，由觀察者辨認通過反射部件反射立體圖像光而合成了多個物體的立體圖像。
此外，優(yōu)選的是，反射部件將來自光路選擇電路的光的一部分朝向規(guī)定方向反射，并且將來自自身背后的光朝向同方向透射。這里，反射部件是半透半反鏡、全反射鏡及全息光學(xué)元件中的任一種。
DMD一般具有多個微鏡。這里，優(yōu)選的是，通過改變規(guī)定部分的微鏡的傾斜，來選擇從各顯示部發(fā)出的光的一部分。這里，規(guī)定部分的微鏡可以舉例為指負責(zé)立體圖像光所表示的立體圖像中、沒有物體的部分的微鏡。作為另一例示，規(guī)定部分的微鏡是指負責(zé)立體圖像光所表示的立體圖像中、多個物體重合的部分的遠距離側(cè)的微鏡。
此外，優(yōu)選的是，反射部件將來自上述光路選擇電路的光的一部分朝向觀察者反射，并將來自自身背后的光朝向觀察者透射。在此情況下，規(guī)定部分的微鏡是指負責(zé)立體圖像光所表示的立體圖像中、在比存在于反射部件的背后的物體靠遠距離側(cè)所顯示的部分的微鏡。
根據(jù)以上的方式，顯示裝置對從圖像生成裝置輸出的各數(shù)據(jù)依次進行顯示處理，發(fā)出表示各物體的光在時間軸上復(fù)用后的光。遠焦點化裝置對包含在這種光中的各物體賦予立體感或距離感，生成可立體地辨認這些物體的立體圖像光。反射部件將這種復(fù)用光向觀察者的方向反射，提供合成了物體的立體圖像。因而，觀察者可辨認當(dāng)前顯示的物體，并且也可辨認殘留在視網(wǎng)膜上的其他物體的余像。這些物體在進深方向不同的位置上顯示。由此，能夠?qū)τ^察者提供立體地合成了各物體的立體圖像。
此外，本立體圖像顯示系統(tǒng)由于使用了DMD，所以光損失較少，進而，可以不使用視差屏障板那樣的隔斷光路的部件。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)提供觀察者更容易看到的立體圖像的立體圖像顯示系統(tǒng)。
本發(fā)明的上述及其他目的、特征、方式及優(yōu)點，在基于附圖理解以下所述的本發(fā)明的詳細的說明時，會變得更加清楚。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實施方式的立體圖像顯示系統(tǒng)1的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2A是表示圖1所示的DMD13或17的詳細動作的第1示意圖。
圖2B是表示圖1所示的DMD13或17的詳細動作的第2示意圖。
圖2C是表示圖1所示的DMD13或17的詳細的動作的第3示意圖。
圖2D是表示圖1所示的DMD13的光的反射的第1示意圖。
圖2E是表示圖1所示的DMD17的光的反射的第2示意圖。
圖3是例示保存在圖1所示的數(shù)據(jù)儲存部8中的數(shù)據(jù)所表示的物體的示意圖。
圖4是表示圖1所示的DMD13及17的動作的時序圖。
圖5是例示由圖1所示的立體圖像顯示系統(tǒng)1假想地形成的假想屏幕的示意圖。
圖6是表示在圖5所示的各假想屏幕中顯示的圖像的遷移的狀態(tài)遷移圖。
圖7是例示由圖1所示的立體圖像顯示系統(tǒng)1提供的立體圖像的示意圖。
圖8是表示圖1所示的立體圖像顯示系統(tǒng)1的優(yōu)點的圖。
圖9是從正上方觀察第1實施方式的變形例(第1變形例)中的DMD13a時的示意圖。
圖10A是表示圖9所示的DMD13a的微鏡22的狀態(tài)的示意圖。
圖10B是表示由圖9所示的DMD13a反射的光怎樣入射到DMD17a中并反射的示意圖。
圖11是例示由有關(guān)第1變形例的立體圖像顯示系統(tǒng)1假想地形成的假想屏幕的示意圖。
圖12是表示在圖11所示的各假想屏幕中顯示的圖像的遷移的狀態(tài)遷移圖。
圖13是例示由有關(guān)第1變形例的立體圖像顯示系統(tǒng)1提供的立體圖像的示意圖。
圖14是表示有關(guān)第1實施方式的變形例(第2變形例)的立體顯示裝置101的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖15是表示圖14所示的遠焦點化裝置4a及4b的詳細結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖16是部分表示有關(guān)第1實施方式的變形例(第3變形例)的立體圖像顯示系統(tǒng)1或101的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖17是表示圖16所示的立體圖像顯示系統(tǒng)1或101的優(yōu)點的圖。
圖18是表示采用了視差屏障方式的一般的立體圖像顯示系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖19是表示以往的立體圖像顯示系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖20是表示圖17所示的立體圖像顯示系統(tǒng)的問題點的示意圖。
標(biāo)號說明1、101立體圖像顯示系統(tǒng)2圖像生成裝置8數(shù)據(jù)儲存部9圖像分類部3顯示裝置4、4a、4b遠焦點化裝置10光路分支電路11遠焦點化部
12光路選擇電路13DMD14反射部件15、151、152凸透鏡16反射部件17DMD22微鏡5透鏡6反射部件具體實施方式
(實施方式)圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實施方式的立體圖像顯示系統(tǒng)1的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖1中，立體圖像顯示系統(tǒng)1具備圖像生成裝置2、顯示裝置3、遠焦點化裝置4、透鏡5和反射部件6。此外，為了便于說明，在圖1中表示相互正交的縱中心面Pv(參照單點劃線)、和橫中心面Ph(參照雙點劃線)。另外，為了不使圖面變得復(fù)雜，縱中心面Pv及橫中心面Ph在圖1中表示為不貫通描繪有立體圖像顯示系統(tǒng)1的部分。
圖像生成裝置2為生成作為提供給觀察者V的立體圖像的基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)而包含有數(shù)據(jù)儲存部8和圖像分類部9。
數(shù)據(jù)儲存部8保存表示作為顯示對象的多個物體的形狀的數(shù)據(jù)、和對每個物體預(yù)先設(shè)定的進深值(距觀察者V的距離)。
圖像分類部9將數(shù)據(jù)儲存部8內(nèi)的數(shù)據(jù)從觀察者V的位置開始計算，分類為數(shù)據(jù)相互不同的距離的范圍內(nèi)的各物體的部分數(shù)據(jù)。然后，圖像分類部9優(yōu)選地從表示距離范圍附近的物體開始依次每隔預(yù)先設(shè)定的時間t送出分類的部分數(shù)據(jù)。這里，時間t為了在觀察者V的視網(wǎng)膜上留下余像而選擇為很短的時間。另外，分類后的部分數(shù)據(jù)的送出順序并不限于上述順序，也可以是其他順序。
在本立體圖像顯示系統(tǒng)1中，距離范圍的數(shù)量能夠任意地選擇，但在本實施方式中，作為優(yōu)選的例子而說明2n個(n為正整數(shù))。此外，在本實施方式中，例示地說明n＝2的情況。在該例示下，距離范圍的數(shù)為4。以后將距離觀察者V最近的距離的范圍稱為近距離范圍，將最遠的距離的范圍稱作遠距離范圍。此外，在近距離范圍與遠距離范圍之間，將靠近距離范圍的距離范圍稱作第1中間距離范圍，將靠近遠距離范圍的稱作第2中間距離范圍。在這樣的例示之下，圖像分類部9分類為表示屬于近距離范圍中的物體A的部分數(shù)據(jù)Da、表示屬于第1中間距離范圍中的物體B的部分數(shù)據(jù)Db、表示屬于第2中間距離范圍中的物體C的部分數(shù)據(jù)Dc、表示屬于遠距離范圍中的物體D的部分數(shù)據(jù)Dd，在某一基準(zhǔn)時刻t0將部分數(shù)據(jù)Da送出、在時間(t0+t)送出部分數(shù)據(jù)Db、在時間(t0+2×t)送出部分數(shù)據(jù)Dc、在時間(t0+3×t)送出部分數(shù)據(jù)Dd。
顯示裝置3按照由圖像生成裝置2送出的順序處理各部分數(shù)據(jù)，將分別表示的物體顯示在自身的顯示畫面上。另外，顯示裝置3配置在圖像生成裝置2的后段，以使相對于顯示畫面中心的法線包含在縱中心面Pv中。通過以上那樣的處理，顯示裝置3大致每隔時間t將由圖像分類部9分類的表示各物體的光L依次發(fā)出。
在下述的例示下，顯示裝置3大致在基準(zhǔn)時間t0發(fā)出表示物體A的光La、大致在時間(t0+t)發(fā)出表示物體B的光Lb、大致在時間(t0+2×t)發(fā)出表示物體C的光Lc、大致在時間(t0+t)發(fā)出表示物體D的光Ld。
遠焦點化裝置4對包含在顯示裝置3的射出光中的各物體賦予立體感(遠近感)，并生成觀察者V可立體地辨認這些物體的立體圖像Lt。為了進行這樣的處理，遠焦點化裝置4包含有光路分支電路10、遠焦點化部11、和光路選擇電路12。
光路分支電路10將顯示裝置3的射出光L分支為每個物體的部分光。為了進行該光分支，光路分支電路10包含有(2n-1)個DMD(Digital Micro-mirror Device，數(shù)字微鏡元件)13、和規(guī)定個數(shù)的反射部件14。
這里，圖2A～圖2C是表示圖1所示的DMD13的詳細動作的示意圖，此外，圖2D及圖2E是表示DMD13的光的反射的示意圖。
在圖2A～圖2C中，DMD13分別具有具備平坦的鏡面的多個微鏡22。DMD13在初始狀態(tài)時，如圖2A所示，所有的微鏡22不傾斜，而實質(zhì)上包含在同一平面(以下稱作基準(zhǔn)面)PR內(nèi)。此外，如果從外部對DMD13賦予第1驅(qū)動電壓，則所有的微鏡22如圖2B所示，相對于上述基準(zhǔn)面Pr按逆時針傾斜規(guī)定角度θ(例如+10°)。此外，如果賦予第2驅(qū)動電壓，則所有的微鏡22如圖2C所示，相對于上述基準(zhǔn)面PR按順時針傾斜規(guī)定角度-θ(例如-10°)。另外，DMD13也可以具有以其他角度(例如+12°及-12°)傾斜的微鏡22。
因而，在圖2B所示的狀態(tài)下，如果光從相對于基準(zhǔn)面PR的法線Lv方向入射到各微鏡22上，即如果光從圖2D所示的箭頭IN入射，則各微鏡22使入射光向相對于法線Lv的左側(cè)20°(2×θ°)方向(箭頭OUT1所示的方向)反射。反之，如果是圖2C所示的狀態(tài)，則各微鏡22使來自同方向的入射光向相對于法線Lv的右側(cè)20°(2×(-θ)°)的方向(箭頭OUT2所示的方向)反射。
此外，在圖2B所示的狀態(tài)下，如果光向相對于法線Lv的左側(cè)20°(2×θ°)的方向入射到各微鏡22上，即如果光從圖2E所示的箭頭IN1的方向入射，則各微鏡22使入射光向法線Lv的方向、即圖2E所示的箭頭OUT的方向反射。反之，在圖2C所示的狀態(tài)下，各微鏡22將來自相對于法線Lv的右側(cè)20°(2×(-θ)°)的方向(參照圖2E的箭頭IN2)的入射光向法線Lv(參照箭頭OUT)的方向反射。
另外，在以后的說明中，將使所有微鏡22傾斜+10°(即圖2B所示的狀態(tài))記載為“開啟”，將使所有微鏡22傾斜-10°(即圖2C所示的狀態(tài))記載為“關(guān)閉”。
再次參照圖1。如上所述，在光路分支電路10中具備(2n-1)個DMD13。此外，在本實施方式中，由于n為2，所以光路分支電路10將圖像顯示裝置3的射出光分支為表示物體A的部分光La、表示物體B的部分光Lb、表示物體C的部分光Lc、表示物體D的部分光Ld的4個，作為DMD13，至少需要3個DMD13a、13b及13c。
DMD13a配置在自身的法線Lv與射出光L的軸實質(zhì)上一致的位置上。在該位置上，DMD13a通過后述那樣的微鏡22的控制，將來自顯示裝置3的射出光L向上述那樣的2個方向反射(參照圖2D)。分支為表示物體A及C的中間光Lib、和表示物體B及D的中間光Lic。
此外，DMD13b配置在自身的法線Lv與相對于DMD13a的法線Lv偏左20°的方向一致的位置。通過這樣的配置，上述的中間光Lib入射到DMD13b中，DMD13b通過后述的微鏡22的控制，將入射中間光Lib向2個方向反射，2分支為表示物體A的部分光La、和表示物體C的部分光Lc。這些反射光中的部分光La及Lc中的一個與縱中心面Pv平行，而另一個以(4×θ)°與縱中心面Pv相交。另外，在圖1中表示部分光Lc與縱中心面Pv平行的情況。
DMD13c以縱中心面Pv為基準(zhǔn)配置在與DMD13對稱的位置上。通過這樣的配置，上述的中間光Lic入射到DMD13c中，DMD13c將入射中間光Lic向2個方向反射，分支為表示物體B的部分光Lb、和表示物體D的部分光Ld。這些反射光中的部分光Lb及Ld中的一個與縱中心面Pv平行，而另一個以(4×θ)°與縱中心面Pv相交。另外，在圖1中表示部分光Lc與縱中心面Pv平行的情況。
此外，各反射部件14是將向自身的入射光向平行于縱中心面Pv的方向反射的部件，優(yōu)選為全反射鏡。在本實施方式中，如上所述，部分光La及Ld不平行于縱中心面Pv，所以具備2個反射部件14a及14b。
反射部件14a反射由DMD13b生成的部分光La，使其平行于縱中心面Pv。
反射部件14b以縱中心面Pv為基準(zhǔn)，配置在與反射部件14a對稱的位置上，反射由DMD13c生成的部分光Ld，使其成為平行于縱中心面Pv的方向。
通過以上那樣的結(jié)構(gòu)，光路分支電路10將由顯示裝置3發(fā)出的光L分支為分別平行于縱中心面Pv的4個部分光La-Ld并射出。
遠焦點化部11調(diào)節(jié)從光路分支電路10射出的部分光La-Ld所表示的物體的虛像的位置。為了進行這樣的處理，遠焦點化部11包含2n個或(2n-1)個焦距相互不同的凸透鏡15。在本實施方式中，例示地說明具備2n個凸透鏡15的情況。各凸透鏡15被分配給相互不重復(fù)的部分光，配置在自身的光軸與作為對象的部分光的軸一致的位置上。此外，各凸透鏡15沿著橫中心面Ph而排列。此外，在多個凸透鏡15中，焦距越短的凸透鏡分配給在離觀察者V越遠的距離范圍內(nèi)顯示的物體的光。以上那樣的凸透鏡15分別將從光路分支電路10射出的部分光折射。
這里，在本實施方式中，對n＝2的情況進行說明，所以具備4個凸透鏡15a、15b、15c及15d。凸透鏡15a是焦距最長的凸透鏡，折射光路分支電路10的射出部分光La。此外，凸透鏡15b是焦距第2長的凸透鏡，折射光路分支電路10的射出部分光Lb。此外，凸透鏡15c是焦距第3長的凸透鏡，折射光路分支電路10的射出部分光Lc。凸透鏡15d是焦距最短的凸透鏡，折射光路分支電路10的射出部分光Ld。
另外，如上所述，凸透鏡15的總數(shù)也可以是(2n-1)個。例如，在3個的情況下，對于表示距離范圍離觀察者V最近的物體A的部分光La不分配凸透鏡15。
光路選擇電路12獲取由遠焦點化部11處理后的所有的部分光，從距離范圍近的開始向距離范圍遠的依次每隔極短的一定時間而1個個地選擇光。光路選擇電路4重復(fù)這樣的選擇處理。此外，光路選擇電路4將以上那樣選擇的光朝向透鏡5依次射出。這樣射出的光是表示各個虛像的位置相互不同的物體的立體圖像光Lt。
為了進行上述那樣的處理，光路選擇電路12包含規(guī)定個數(shù)的反射部件16和(2n-1)個DMD17。各反射部件16及DMD17具有與各反射部件14及各DMD13同樣的形狀，以橫中心面Ph為基準(zhǔn)，配置在與各反射部件14及各DMD13對稱的位置上。
由于DMD13及17的大小(具體地講是對角線的長度)較小為幾英寸，所以凸透鏡5折射從遠焦點化裝置4射出的立體圖像光Lt，以使觀察者V能夠觀察適當(dāng)大小的立體圖像，由此，放大了遠焦點化裝置4的射出光Lt所表示的各圖像。
反射部件6是典型的全反射鏡或半透半反鏡，使由凸透鏡5折射的光向觀察者V的方向反射。這里，在反射部件6為半透半反鏡的情況下，由于反射部件6的背后的光向觀察者V的方向透過，所以觀察者V能夠辨認在反射部件6的背后的情景中重疊了反射部件6的反射光Lt所表示的立體圖像的圖像。
接著，對以上那樣構(gòu)成的立體圖像顯示系統(tǒng)1的具體的動作例進行說明?，F(xiàn)在為了便于說明，假設(shè)數(shù)據(jù)儲存部8內(nèi)的數(shù)據(jù)表示圖3所示那樣的多個物體(三角形)A、物體(長方形)B、物體(正方形)C及物體(圓形)D。進而，假設(shè)對物體D分配了屬于遠距離范圍中的進深值、對物體C分配了屬于第2中間距離范圍中的進深值、對物體B分配了屬于第1中間距離范圍中的進深值、對物體A分配了屬于近距離范圍中的進深值。
圖像分類部9也由上述可知，根據(jù)數(shù)據(jù)儲存部8內(nèi)的數(shù)據(jù)制作部分數(shù)據(jù)Da、Db、Dc及Dd，然后將部分數(shù)據(jù)Da、Db、Dc及Dd按照上述的順序發(fā)送給顯示裝置3。
顯示裝置3也由上述可知，每次獲取各個部分數(shù)據(jù)Da、Db、Dc及Dd時，將各自所表示的物體A、B、C及D顯示在自身的顯示畫面上。由此，將生成的光L朝向光路分支電路10的DMD13a射出。
在光路分支電路10中，DMD13a、13b及13c按照來自未圖示的控制部的驅(qū)動電壓，改變各個微鏡22的傾斜。圖4是在時間軸上表示各DMD13a-13c中的微鏡22的傾斜的時序圖。在圖4中，所謂的“開啟”是指將作為對象的DMD13的所有微鏡22開啟，所謂的“關(guān)閉”，是指將該DMD 13的所有微鏡22關(guān)閉。此外，所謂的“DC”是指“無所謂”，即“開啟”、“關(guān)閉”都可以。
首先，在最初的時間區(qū)間t1中，入射到光路分支電路10中的復(fù)用(multiplex)光L表示物體A。光路分支電路10從這樣的復(fù)用光L中僅提取出入射到時間區(qū)間t1中的光，生成部分光La，并射出到遠焦點化部11的凸透鏡15a上。具體而言，在此期間，DMD13a將自身所具備的所有微鏡22開啟，將入射復(fù)用光L向DMD13b的方向反射，由此生成中間光Lib。此外，在此期間，DMD13b也將自身所具備的所有微鏡22開啟，將由DMD13a生成的中間光Lib向反射部件14a的方向反射，由此生成部分光La。反射部件14a反射由DMD13b生成的部分光La，將部分光La賦予給凸透鏡15a。另外，在此期間，將DMD13c設(shè)定為DC。
并且，在接下來的時間區(qū)間t2中，入射到光路分支電路10中的復(fù)用光L表示物體B。光路分支電路10從這樣的復(fù)用光L中僅提取出入射到時間區(qū)間t2中的光，生成部分光Lb，射出到遠焦點化部11的凸透鏡15b上。具體而言，在此期間，DMD13a將自身所具備的所有微鏡22關(guān)閉，將入射復(fù)用光L向DMD13c的方向反射，由此生成中間光Lic。此外，在此期間，DMD13c通過將自身所具備的所有微鏡22開啟，將由DMD13a生成的中間光Lic反射，來提取部分光Lb，賦予給凸透鏡15b。另外，在此期間，將DMD13b設(shè)定為DC。
并且，在接下來的時間區(qū)間t3中，入射到光路分支電路10中的復(fù)用光L表示物體C。光路分支電路10從這樣的復(fù)用光L中提取出入射到時間區(qū)間t3中的光，生成部分光Lc，射出到遠焦點化部11的凸透鏡15c上。具體而言，在此期間，DMD13a與時間區(qū)間t1時同樣生成中間光Lib。此外，在此期間，DMD13b將自身所具備的所有微鏡22關(guān)閉，將入射的中間光Lib反射，來提取部分光Lc，賦予給凸透鏡15c。另外，在此期間，將DMD13c設(shè)定為DC。
并且，在接下來的時間區(qū)間t4中，入射到光路分支電路10中的復(fù)用光L表示物體D。光路分支電路10從這樣的復(fù)用光L中提取出入射到時間區(qū)間t4中的光，生成部分光Ld，射出到遠焦點化部11的凸透鏡15d上。具體而言，在此期間，DMD13a與時間區(qū)間t2時同樣生成中間光Lic。此外，在此期間，DMD13c將自身所具備的所有微鏡22關(guān)閉，將入射的中間光Lic反射，來提取部分光Ld，賦予給凸透鏡15d。另外，在此期間，將DMD13b設(shè)定為DC。
以上那樣的時間區(qū)間t1、t2、t3及t4實質(zhì)上是互相相同的時間t，是極短的時間。以這些從時間區(qū)間t1到t4為單位周期，光路分支電路10周期性地重復(fù)上述那樣的處理。
此外，在遠焦點化部11中，凸透鏡15a將入射到時間區(qū)間t1中的部分光La折射。通過這樣的折射，將部分光La表示的物體A的虛像位置設(shè)定為近距離范圍。此外，這樣的部分光La被入射到光路選擇電路12的反射部件16a上。
此外，凸透鏡15b將入射到時間區(qū)間t2中的部分光Lb折射。由此，將部分光Lb表示的物體B的虛像位置被設(shè)定為第1中間距離范圍。此外，這樣的部分光Lb被入射到光路選擇電路12的DMD17c中。
此外，凸透鏡15c將入射到時間區(qū)間t3中的部分光Lc折射。由此，將部分光Lc表示的物體C的虛像位置被設(shè)定為第2中間距離范圍。此外，這樣的部分光Lc被入射到光路選擇電路12的DMD17b。
此外，凸透鏡15d將入射到時間區(qū)間t4中的部分光Ld折射。由此，將部分光Ld表示的物體C的虛像位置設(shè)定為遠距離范圍。此外，這樣的部分光Ld被入射到光路選擇電路12的反射部件16b。
由上述可知，部分光La-Ld通過相互不同的光路依次入射到光路選擇電路12。光路選擇電路12將入射部分光La-Ld在時間軸上復(fù)用，生成立體圖像光Lt。為了進行這樣的處理，在光路選擇電路12中，DMD17a、17b及17c按照來自未圖示的控制部的驅(qū)動電壓改變各個微鏡22的傾斜。圖4還在時間軸上表示各DMD17a-17c的微鏡22的傾斜。
首先，在最初的時間區(qū)間t1中，光路選擇電路12將入射的部分光La復(fù)用為立體圖像光Lt。具體而言，在此期間，反射部件16a將入射的部分光La反射，賦予給DMD17b。在此期間，DMD17b將自身所具備的所有微鏡22設(shè)為關(guān)閉，將入射的部分光La反射，賦予給DMD17a。在此期間，DMD17a將自身的所有微鏡22設(shè)為關(guān)閉，將入射的部分光La向透鏡5的光軸方向反射，由此，復(fù)用為立體圖像光Lt。此外，DMD17c由于在此期間與光選擇無關(guān)，所以是DC的狀態(tài)。
并且，在接下來的時間區(qū)間t2中，光路選擇電路12將入射的部分光Lb復(fù)用為立體圖像光Lt。具體而言，在此期間，DMD17c為關(guān)閉狀態(tài)，將入射的部分光Lb反射，賦予給DMD17a。在此期間，DMD17a為關(guān)閉狀態(tài)，將入射的部分光Lb向透鏡5的光軸方向反射，由此，復(fù)用為立體圖像光Lt。此外，DMD17b由于在此期間與光選擇無關(guān)，所以是DC的狀態(tài)。
并且，在接下來的時間區(qū)間t3中，光路選擇電路12將入射的部分光Lc復(fù)用為立體圖像光Lt。具體而言，在此期間，DMD17b為開啟狀態(tài)，將入射的部分光Lc反射，賦予給DMD17a。此外，在此期間，DMD17a為關(guān)閉狀態(tài)，將入射的部分光Lc向透鏡5的光軸方向反射，由此，復(fù)用為立體圖像光Lt。此外，DMD17c由于在此期間與光選擇無關(guān)，所以是DC的狀態(tài)。
并且，在接下來的時間區(qū)間t4中，光路選擇電路12將入射的部分光Ld復(fù)用為立體圖像光Lt。具體而言，在此期間，首先，反射部件16b將入射的部分光Ld全反射，賦予給DMD17c。DMD17c在此期間設(shè)定為開啟狀態(tài)，將入射的部分光Ld反射，賦予給DMD17a。DMD17a在此期間設(shè)定為開啟狀態(tài)，將入射的部分光Ld反射，由此，復(fù)用為立體圖像光Lt。另外，在時間區(qū)間t4中，DMD17b由于在此期間與光選擇無關(guān)，所以設(shè)定為DC的狀態(tài)。
將從以上的時間區(qū)間t1到t4作為單位周期，光路選擇電路12周期性地重復(fù)上述那樣的處理。由此，光路選擇電路12生成將物體A-D按照該順序復(fù)用成的立體圖像光Lt。將這樣的立體圖像光Lt向透鏡5射出。
此外，以上那樣從光路選擇電路12射出的立體圖像光Lt在通過透鏡5后，被鏡子6向觀察者V的方向反射。
這里，由上述可知，對物體A分配了焦距最長的凸透鏡15a，對物體B分配了焦距第2長的凸透鏡15b，對物體C分配了焦距第3長的凸透鏡15c，并且對物體D分配了焦距最短的凸透鏡15d。通過如以上那樣將各凸透鏡15分配給各物體，觀察者V可以看到如圖5所示，包含在立體圖像光Lt中的物體A宛如顯示在離自己最近的假想屏幕SA上。同樣，觀察者V可以看到，物體B作為虛像顯示在第2近的假想屏幕SB上，物體C作為虛像顯示在第3近的假想屏幕SC上，進而，物體D作為虛像宛如顯示在離自己最遠的假想屏幕SD上。
此外，這樣的假想屏幕上的圖像如圖6所示那樣每隔時間區(qū)間t進行切換。具體而言，在最初的時間區(qū)間t1中，由觀察者V辨認到物體A的虛像。在接下來的時間區(qū)間t2中，由觀察者V辨認物體B的虛像，物體A(參照虛線)作為余像殘留在觀察者V的視網(wǎng)膜上。在接下來的時間區(qū)間t3中，由觀察者V辨認物體C的虛像，物體A及B的各虛像作為余像而殘留。此外，在接下來的時間區(qū)間t4中，由觀察者V辨認物體D的虛像，其他物體A-C的各虛像作為余像而殘留。周期性地進行這樣的時間區(qū)間t1-t4的圖像切換。
通過這樣的4次圖像切換，將圖7所示那樣的4個物體A-D立體地重疊的立體圖像提供給觀察者V。另外，在圖7中，柵格狀的虛線及水平線只是為表示進深感而顯示的。
這里，圖8是表示本立體圖像顯示系統(tǒng)1的技術(shù)效果的圖。更具體地講，圖8是將本立體圖像顯示系統(tǒng)1的各假想屏幕SA、SB、SC及SD的光量與以往的采用了半透半反鏡方式的立體圖像顯示系統(tǒng)中的各半透半反鏡(假想屏幕)230S、230I及230Ib、以及全反射鏡230L中(參照圖19)的光量進行對比的圖。另外，半透半反鏡230Ib雖然在圖19中沒有記載，但為說明本技術(shù)效果，是假定為設(shè)置在半透半反鏡230I與全反射鏡230L之間的半透半反鏡。此外，假設(shè)從觀察者V觀察，到假想屏幕SA的進深與到半透半反鏡230S的進深相同，到假想屏幕SA的進深與到半透半反鏡230S的進深相同，到假想屏幕SB的進深與到半透半反鏡230I的進深相同，到假想屏幕SC的進深與到半透半反鏡230Ib的進深相同，進而，到假想屏幕SD的進深與到全反射鏡230L的進深相同。進而，假設(shè)作為顯示裝置3的光源的強度與作為所有顯示部227的光源的強度互相相等。此外，為了正確地進行與以往技術(shù)的對比，設(shè)鏡子6為全反射鏡。
在以往的立體圖像顯示系統(tǒng)中，如果假設(shè)半透半反鏡230S、230Ia及230Ib的透過率都是50％，則由于由全反射鏡230L反射的來自顯示部227L的光、以及來自顯示部227Ib的光通過半透半反鏡230S、230I及230Ib，所以只有從顯示部227L發(fā)出的光的約13％(≈0.53)到達觀察者V。此外，對于來自顯示部227Ia的光只有25％、對于來自顯示部227S的光只有50％到達觀察者V。因此，觀察者V特別感到難以看到顯示部227L及227Ib的圖像。
但是，在本立體圖像顯示系統(tǒng)1中，各DMD13及17的反射率為約75％。在本立體圖像顯示系統(tǒng)1中，從顯示裝置3發(fā)出的光在到達觀察者V之前被4個DMD反射，所以從顯示裝置3發(fā)出的光的約32％(≈0.754)到達觀察者V。即，在本立體圖像顯示系統(tǒng)1中，不論假想屏幕的位置如何，都有從顯示裝置3發(fā)出的光的約32％到達觀察者V，所以根據(jù)本立體圖像顯示系統(tǒng)1，觀察者V不論進深感如何都能夠辨認均等的亮度的立體圖像。
此外，即使假設(shè)在光路分支電路10及光路選擇電路12中再追加DMD，使從顯示裝置3發(fā)出的光的反射次數(shù)為6，即設(shè)距離范圍的數(shù)量為8，也有從顯示裝置3發(fā)出的光的約18％(≈0.756)到達觀察者V。
另一方面，在以往的立體圖像顯示系統(tǒng)中，如果想要將距離范圍的數(shù)量設(shè)為8，則至少需要7個半透半反鏡230。在這樣的情況下，顯示在最遠的假想屏幕上的圖像的光量衰減到原來的大約0.8％，觀察者V幾乎不能辨認該圖像。
由以上的說明可知，根據(jù)本立體圖像顯示系統(tǒng)1，通過使用上述那樣的DMD，能夠以較少的衰減量使從顯示裝置3發(fā)出的光到達觀察者V。由此，能夠提供觀察者更容易看到的立體圖像。
(第1變形例)
在以上的實施方式中，控制各DMD的所有微鏡22，以使其在各個時間區(qū)間t1-t4中都向同一方向傾斜。因此，對于觀察者V，可辨認圖7所示那樣的圖像、即背景色不為黑的圖像。與此相對，在本變形例中，對于可提供背景為黑的立體圖像的立體圖像顯示系統(tǒng)1進行說明。
另外，有關(guān)本變形例的立體圖像顯示系統(tǒng)如果與有關(guān)第1實施方式的立體圖像顯示系統(tǒng)1相比較，則只有包含在DMD13及17中的微鏡22的傾斜控制不同。因此，在本變形例中，對于與有關(guān)第1實施方式的立體圖像顯示系統(tǒng)1對應(yīng)的結(jié)構(gòu)賦予相同的參照標(biāo)號而省略各說明。
以下對DMD13內(nèi)的微鏡22的傾斜控制進行說明。DMD13基本上如參照圖4說明那樣采取“開啟”、“關(guān)閉”及“DC”中的任一種狀態(tài)。
例如，在時間區(qū)間t2中，表示物體B的圖像的光被DMD13a反射。這里，圖9是從上方觀察此時的DMD13a時的圖。在圖9中，微小的柵格表示各個微鏡22。另外，為了圖示的方便，“22”的參照標(biāo)號僅賦予了1個柵格。此外，在實際的DMD中存在數(shù)十萬個微鏡，但圖9為了便于說明而表示了縱30個×橫40個的合計1200個微鏡22。如圖9所示，在以上那樣的微鏡22中，在時間區(qū)間t2的期間為“OFF”的僅僅是擔(dān)負物體B的外形線內(nèi)的像素的微鏡。
由此，如圖10A所示，入射光L中的表示物體B的外形線內(nèi)的作為中間光Lic被向DMD13c的方向反射。反之，在時間區(qū)間t2中，在DMD13a中，將擔(dān)負物體B的外形線外的像素的微鏡22設(shè)定為“開啟”。這樣設(shè)定的微鏡22為了將光向DMD13c的方向反射，如圖10A所示，必須是來自相對于法線Lv的方向偏左40°的方向(參照箭頭α)的入射光。但是，在這樣的方向中，不用說DMD13了，什么光源也沒有。因而，在部分光Lb中，對應(yīng)于物體B的外形線外的部分被顯示為黑。
此外，在圖10A所示的DMD13a中，成為開啟的微鏡22能夠?qū)⑷肷涔釲向DMD13b的方向反射。在時間區(qū)間t2中，DMD13b設(shè)定為DC，所以在此期間從DMD13a的方向入射的光通過凸透鏡15a或15c被發(fā)送給光路選擇電路12的DMD17b。但是，在時間區(qū)間t2中，DMD17b設(shè)定為DC，DMD17a設(shè)定為開啟。因而，如圖10B所示，即使來自DMD17b的方向(參照箭頭β)的光入射到DMD17a上，DMD17a也不會將這樣的入射光向透鏡5的方向反射。
通過以上那樣的控制，在時間區(qū)間t2中，只有沿著DMD13a→DMD13c→凸透鏡15b→DMD17c→DMD17a的光路的光入射到透鏡5中。因此，在時間區(qū)間t2的期間，在DMD13a中，在成為開啟的微鏡22上反射的光不會到達觀察者V，結(jié)果，觀察者V能夠辨認物體B以外的區(qū)域為黑的立體圖像。
例如物體B被觀察者V觀察為位于比物體A更深的位置上。如果在從觀察者V觀察物體B及A重合的情況下，在從后面顯示的物體B中，如果顯示了與物體A的重合部分，則與物體A重合的物體B的一部分能夠透過而被看到。為了消除這樣的不良狀況，如圖9所示，在物體B中，反射與物體A重合的部位的微鏡22被設(shè)定為“開啟”。
對于其他時間區(qū)間t1、t3及t4也同樣。由此，在圖11所示那樣的各假想屏幕SA-SD上，背景顯示為黑的物體A-D，這些包括物體A-D的圖像如圖12所示那樣每隔時間t進行切換。由此，如圖13所示，能夠提供對于觀察者V沒有不適感的立體圖像。
(第2變形例)此外，在上述的實施方式中，在立體圖像顯示系統(tǒng)1中，遠焦點化裝置4為1級，但也可以具備多級。在本變形例中，對具備多個遠焦點化裝置4的立體圖像顯示系統(tǒng)的例進行說明。圖14是表示立體圖像顯示系統(tǒng)101的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖14中，立體圖像顯示系統(tǒng)101與上述的立體圖像顯示系統(tǒng)1相比較，不同點在于，在代替遠焦點化裝置4而具備串聯(lián)地光連接的2個遠焦點化裝置4a及4b。除此以外在兩立體圖像顯示系統(tǒng)1及101之間沒有差異點。因此，在圖14中，對于與圖1的結(jié)構(gòu)對應(yīng)的部件賦予相同的參照標(biāo)號而省略各自的說明。
此外，圖15是表示圖14所示的遠焦點化裝置4a及4b的詳細結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖15中，遠焦點化裝置4a及4b與圖1所示的遠焦點化裝置4相比較，其不同點在于，在代替遠焦點化部11而具備遠焦點化部11a及11b。除此以外，在遠焦點化裝置4與遠焦點化裝置4a及4b之間沒有不同點。所以，在圖15中，對于與圖1所示的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的部件賦予相同的參照標(biāo)號，并省略各自的說明。
遠焦點化部11a及11b包含2n個或(2n-1)個凸透鏡151及152。另外，在圖15中，與上述實施方式中的例子同樣，表示在遠焦點化部11a及11b中具備2n個凸透鏡151及152、并且n＝2的情況。在這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，在遠焦點化裝置4a的內(nèi)部形成4個光路，在遠焦點化裝置4b的內(nèi)部也形成4個光路。因而，通過串聯(lián)地光連接遠焦點化裝置4a及4b，在從顯示裝置3到透鏡5之間形成4×4＝16種光路。這里，各凸透鏡151及152的焦距選擇為，將從所有凸透鏡151選擇的1個、和從所有凸透鏡152選擇的1個組合后的焦距相互不同。此外，在這樣的立體圖像顯示系統(tǒng)101中，與上述實施方式同樣，如果控制DMD的微鏡的傾斜，則對觀察者V提供16種具有進深感的立體影像。
此外，就本變形例的光量而言，由于通過DMD的反射為8次(4次×2)，所以顯示裝置3發(fā)出的光的約10％(0.758)到達觀察者V。這樣的值與上述的實施方式相比較差，但如果想要以以往的半透半反鏡重疊方式提供具有16種進深感的立體圖像，則在從距觀察者V較近的開始數(shù)第4個假想屏幕上，本變形例的光量下降到約6％。此外，第7個假想屏幕上的光量是顯示裝置發(fā)出的光量的1％，在最遠的第16個假想屏幕上的光量為它的約0.003％。即，在以往的半透半反鏡重疊方式中，表現(xiàn)本變形例那樣的多個進深感在現(xiàn)實上是不可能的。
(第3變形例)另外，在以上的實施方式及各變形例中，在透鏡5的光軸上配置有作為基準(zhǔn)的DMD13a，將2個DMD13b及13c配置在以光軸為基準(zhǔn)相互對稱的位置上。此外，DMD17a-17c也同樣地配置。但是，并不限于此，如圖16所示，在立體圖像顯示系統(tǒng)1或101中，也可以串聯(lián)地配置(2n-1)個DMD13或17。在此情況下，DMD13或17的反射次數(shù)越多、到達觀察者V的光量越衰減，但在此情況下，配置DMD13或17以使表示較遠地看到的物體的光的光路變長，或配置DMD13或17以使表示較近地看到的物體的光的光路變長，能夠使表示較遠地看到的物體的光的反射次數(shù)增多，使表示較近地看到的物體的光的反射次數(shù)減少。另外，對于圖16所示的立體圖像顯示系統(tǒng)1或101也與上述實施方式同樣，在圖17中表示與以往的立體圖像顯示系統(tǒng)的光量比。
另外，在以上的說明中，說明了各遠焦點化部為由凸透鏡構(gòu)成的情況，但并不限于此，也可以將凹透鏡、凸面鏡或凹面鏡、或?qū)⑺鼈兘M合、或利用具有透鏡特性的HOE(全息光學(xué)元件)等來實現(xiàn)。
另外，在以上的實施方式中，說明了在數(shù)據(jù)儲存部8中保存有各物體的進深值的情況，但并不限于此，數(shù)據(jù)儲存部8也可以保存預(yù)先分配給各物體的距離范圍。
此外，在以上的說明中，也說明了具備半透半反鏡作為反射部件6的例子，但也可以具備具有半透半反鏡特性的HOE(全息光學(xué)元件)來代替反射部件6。
此外，在以上的第1變形例中，通過對微鏡22的傾斜的控制，在多個物體中，使觀察者V看不到重合部分的圖像。但是并不限于此，也可以是顯示裝置3本身在除了離觀察者V最近的以外的所有物體中不顯示相互重合的部分。
此外，在反射部件6為半透半反鏡的情況下，觀察者V可觀察立體圖像重疊在實際風(fēng)景中的圖像。在此情況下，顯示裝置3也可以不輸出應(yīng)比實際風(fēng)景遠地顯示的部分的影像光。此外，顯示裝置3也可以不論物體彼此間的重疊、或物體與實際風(fēng)景的重疊、都按照被給予的數(shù)據(jù)發(fā)出表示完全的圖像的光。
此外，在以上的實施方式或各變形例中，也可以采用沒有反射部件6的結(jié)構(gòu)。在此情況下，觀察者V通過直視透鏡5，來辨認立體圖像。
以上詳細地說明了本發(fā)明，但上述說明都只是例示而不是用于限制。可以理解的是在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下可以實施許多其他的改變例及變形例。
工業(yè)實用性本發(fā)明的立體圖像顯示系統(tǒng)可以應(yīng)用于要求提供觀察者更容易看到的立體圖像的各種顯示裝置等，例如全息平視顯示器(head updisplay)、汽車模擬器、飛行模擬器、游戲機、在主體公園或游樂場中可提供立體圖像的節(jié)目中。
權(quán)利要求
1.一種立體圖像顯示系統(tǒng)，具備圖像生成裝置，將分別表示多個物體的數(shù)據(jù)按照沿立體圖像的進深方向的每個距離范圍分類并依次輸出；顯示裝置，對從上述圖像生成裝置輸出的各數(shù)據(jù)依次進行顯示處理，發(fā)出將表示各上述物體的光在時間軸上復(fù)用后的光；1個或多個遠焦點化裝置，對從上述顯示裝置發(fā)出的復(fù)用光中包含的各物體賦予立體感或距離感，生成可立體地辨認這些物體的立體圖像光；上述遠焦點化裝置包括光路分支電路，每隔預(yù)先設(shè)定的時間改變包含在內(nèi)部的至少1個數(shù)字微鏡裝置所具有的微鏡的傾斜，從由上述顯示裝置發(fā)出的復(fù)用光分離出包含多個物體中的某一個的多個部分光；遠焦點化部，對由上述光路分支電路分離的多個部分光分別表示的物體賦予相互不同的立體感或距離感；光路選擇電路，通過每隔實質(zhì)上與預(yù)先設(shè)定的時間相同的時間改變包含在內(nèi)部的至少1個數(shù)字微鏡裝置所具有的微鏡的傾斜，每隔預(yù)先設(shè)定的時間依次選擇從上述遠焦點化部發(fā)出的多個部分光，將所選擇的光依次輸出而生成立體圖像光。
2.如權(quán)利要求1所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，上述遠焦點化部具有分別分配給由上述光路分支電路分離的各部分光且具有相互不同的焦距的光學(xué)部件。
3.如權(quán)利要求2所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，上述光學(xué)部件是從由凸透鏡、凹透鏡、凸面鏡及凹面鏡構(gòu)成的組中選擇的1個以上的部件。
4.如權(quán)利要求2所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，上述光學(xué)部件是全息光學(xué)元件。
5.如權(quán)利要求1所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，多個上述遠焦點化裝置相互串聯(lián)地光連接。
6.如權(quán)利要求5所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，各上述遠焦點化部具有分別分配給由上述光路分支電路分離的各部分光的光學(xué)部件；將從上述各遠焦點化部分別選擇1個的光學(xué)部件組合而成的各組合件的焦距互不相同。
7.如權(quán)利要求1所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，至少具備1個將從上述遠焦點化裝置輸出的立體圖像光向觀察者的方向反射的反射部件。
8.如權(quán)利要求7所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，由上述觀察者辨認通過上述反射部件反射立體圖像光而合成了多個物體的立體圖像。
9.如權(quán)利要求7所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，上述反射部件將來自上述光路選擇電路的光的一部分朝向規(guī)定方向反射，并且將來自自身背后的光朝向同方向透射。
10.如權(quán)利要求7所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，上述反射部件是半透半反鏡、全反射鏡及全息光學(xué)元件中的任一種。
11.如權(quán)利要求1所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，上述數(shù)字微鏡裝置具有多個微鏡，通過改變規(guī)定部分的微鏡的傾斜，來選擇從各上述顯示部發(fā)出的光的一部分。
12.如權(quán)利要求11所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，上述規(guī)定部分的微鏡是指負責(zé)上述立體圖像光所表示的立體圖像中、沒有物體的部分的微鏡。
13.如權(quán)利要求11所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，上述規(guī)定部分的微鏡是指負責(zé)上述立體圖像光所表示的立體圖像中、多個物體重合的部分的遠距離側(cè)的微鏡。
14.如權(quán)利要求10所述的立體圖像顯示系統(tǒng)，上述反射部件將來自上述光路選擇電路的光的一部分朝向觀察者反射，并將來自自身背后的光朝向觀察者透射，上述規(guī)定部分的微鏡是指負責(zé)上述立體圖像光所表示的立體圖像中所包含的物體中、在比存在于上述反射部件背后的物體更遠距離側(cè)所顯示的部分的微鏡。
全文摘要
本發(fā)明的技術(shù)課題是提供一種能夠提供觀察者更容易看到的立體圖像的立體圖像顯示系統(tǒng)。在立體圖像顯示系統(tǒng)(1)中，顯示裝置(3)對從圖像生成裝置(2)輸出的各數(shù)據(jù)依次地進行顯示處理，發(fā)出將表示各物體的光在時間軸上復(fù)用后的光。遠焦點化裝置(4)對包含在這種光中的各物體賦予立體感或距離感，生成可立體地辨認這些物體的立體圖像光。反射部件(6)將這種復(fù)用光向觀察者(V)的方向反射，提供合成了物體的立體圖像。因而，觀察者(V)可辨認當(dāng)前顯示的物體，并且也可辨認殘留在視網(wǎng)膜上的其他物體的余像。由此，由觀察者(V)識別這些物體，使其在進深方向上不同的位置合成。
文檔編號H04N13/04GK1910501SQ20058000278
公開日2007年2月7日 申請日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者高橋健, 中野信之, 巖見良太郎, 寺田智裕 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社