空间图像显示装置和空间图像显示方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年3月27日提出申请的日本专利申请JP2014-066891的优先权， 在此结合其全部内容作为参考。
技术领域
[0003] 本发明设及一种在空间中显示图像的空间图像显示装置、W及一种空间图像显示 方法。
【背景技术】
[0004] 日本未审专利申请公布No. 2008-158114中公开了一种使用平面对称成像元件的 光学系统。在该光学系统中，放置在所述元件下表面下方的物体的图像形成在所述元件上 表面上方的作为对称平面的位置处。该光学系统中所使用的平面对称成像元件的基板W矩 阵形式设置有具有矩形横截面的多个垂直通孔，在每个垂直通孔的内壁上形成两个互相垂 直的镜面，该称为二面角反射器值CR)。在包括于基板上设置有像该样的多个二面角反射器 的二面角反射器阵列值CRA)的成像元件中，当从物体发出的光线穿过基板的垂直通孔时， 光线在构成二面角反射器的两个镜面上反射，在每个镜面上反射一次。然后，反射的光线在 相对于基板对称的平面的位置处形成图像。结果，对于观看者而言，所形成的图像（实像） 看起来像是漂浮在成像元件上表面上方的空间中。
【发明内容】
[0005] 在上述平面对称成像元件中，通过基板表面上的逆反射（retro-reflection)形 成实像。结果，在垂直于基板表面的方向上，物体距基板的距离等于基板距实像的距离。因 此，如果试图增强实像的漂浮感，则包括整个装置的壳体的深度就要与所述增强成比例地 变大。此外，未被逆反射的光线形成了虚像，因此光线的使用受到限制。此外，制造包括二 面角反射器的成像元件是很困难的。
[0006] 另一方面，注意到，G油；riel Lippman在1908年提出了一种立体显示的光线再现 型方法，其被称为积分摄像（integral photography)或积分成像（integral imaging)。然 而，在通常提到的积分成像中，用于进行立体显示的数据量增加。此外，需要具有大量像素 (高分辨率）的显示装置等，因此难W实现积分成像。
[0007] 因此，需要提供一种尺寸小且实现性高的用于获得空间图像的空间图像显示装 置、W及一种空间图像显示方法。
[000引按照本发明的一个实施方式，提供一种空间图像显示装置，包括；显示部，所述显 示部包括W二维阵列设置的多个像素，所述多个像素配置为分别W互不相同的发射角度发 射光线，从而在远离所述多个像素的阵列面的空间中形成包括W二维阵列设置的多个图像 点的平面图像，其中所述多个像素之中的两个W上的预定数量的像素发射所述预定数量的 光线，从而所述预定数量的光线相交W形成一个图像点，且经过一个图像点的所述预定数 量的光线之中的两条相邻光线的间隔在预定观看位置处等于或小于预定观看间隔。
[0009] 按照本发明的另一个实施方式，提供一种空间图像显示方法，所述方法包括：当W 二维阵列设置的多个像素分别W互不相同的发射角度发射光线，从而在远离所述多个像素 的阵列面的空间中形成包括W二维阵列设置的多个图像点的平面图像时，所述多个像素之 中的两个W上的预定数量的像素发射所述预定数量的光线，从而所述预定数量的光线相交 W形成一个图像点，且其中经过一个图像点的所述预定数量的光线之中的两条相邻光线的 间隔在预定观看位置处等于或小于预定观看间隔。
[0010] 在按照本发明的空间图像显示装置或显示空间图像的方法中，在远离多个像素的 阵列面的空间中形成包括多个图像点的平面图像。多个像素之中的两个W上的预定数量的 像素发射所述预定数量的光线，从而所述预定数量的光线相交W形成图像点。经过一个图 像点的所述预定数量的光线之中的两条相邻光线的间隔在预定观看位置处变为等于或小 于预定观看间隔。
[0011] 通过按照本发明的空间图像显示装置或显示空间图像的方法，当在远离多个像素 的阵列面的空间中形成包括多个图像点的平面图像时，形成每个图像点的光线被优化，从 而可W W小尺寸且高实现性获得空间图像。
[0012] 在该一点上，在此所描述的优点并非限制，本发明中所描述的任意一个优点就足 够了。
【附图说明】
[0013] 图1是显示按照本发明第一实施方式的空间图像显示装置的构造的一个示例的 剖面图；
[0014] 图2是显示像素阵列的一个示例的平面图；
[0015] 图3是显示子像素阵列的一个示例的平面图；
[0016] 图4是显示像素和微透镜之间的对应关系的剖面图；
[0017] 图5是显示由微透镜控制光线的发射角度的第一示例的剖面图；
[001引图6是显示由微透镜控制光线的发射角度的第二示例的剖面图；
[0019] 图7是显示在按照第一实施方式的空间图像显示装置中形成多个图像点的光线 的一个示例的剖面图；
[0020] 图8是显示在按照第一实施方式的空间图像显示装置中形成一个图像点的光线 的剖面图；
[0021] 图9是显示按照第一实施方式的空间图像显示装置的显示原理的示意图；
[0022] 图10是显示按照第二实施方式的空间图像显示装置的构造的一个示例W及形成 多个图像点的光线的一个示例的剖面图；
[0023] 图11是显示按照第二实施方式的空间图像显示装置的显示原理的示意图；
[0024] 图12是显示按照第S实施方式的空间图像显示装置的构造的一个示例的剖面 图。
【具体实施方式】
[0025] 下文将参考附图详细描述本发明的实施方式。在该一点上，将按W下顺序进行描 述：
[0026] 1.第一实施方式（图1至图9)
[0027] 1. 1空间图像显示装置的整体构造的示例
[002引 1. 2显示原理
[0029] 1. 3优点
[0030] 2.第二实施方式（使用全息衍射元件的空间图像显示装置）（图10至图11)
[0031] 3.第S实施方式（空间图像显示装置的应用）（图12)
[0032] 4.其他实施方式
[0033] 1.第一实施方式
[0034] 1. 1空间图像显示装置的整体构造的示例
[0035] 图1显示了按照本发明第一实施方式的空间图像显示装置1的构造的一个示例。 空间图像显示装置1包括显示面板40、驱动电路部50和图像数据提供部51。显示面板40 包括W二维阵列设置的多个像素P。
[0036] 在该一点上，在图1中，假设垂直于像素P的阵列面的方向为Z轴方向，在与像素 P的阵列面平行的平面中彼此正交的方向是X轴方向和Y轴方向。在随后的其他附图中也 是如此。
[0037] 在空间图像显示装置1中，多个像素P在显示面板40上分别W不同的发射角度发 射光线，从而在远离多个像素P的阵列面的空间中形成包括多个图像点S的平面图像。观 看者1000可将包括多个图像点S的平面图像识别为空间图像。
[003引多个像素P之中的两个W上的预定数量（m个）的像素P发射预定数量的光线，从 而所述预定数量的光线相交W形成一个像素点S。如之后所要描述的图9中所示，控制光线 的发射角，从而在经过一个图像点S的预定数量的光线之中的两条相邻光线的间隔化在预 定观看位置处变为等于或小于预定观看间隔（瞳孔的尺寸）。
[0039] 显示面板40由驱动电路部50驱动，并W基于来自图像数据提供部51的图像数据 的光强度从各个像素P发射光线。显示面板40是平板显示面板，例如，具有足够数量像素 的浓晶面板、有机化面板等。
[0040] 如图2中所示，显示面板40设置有分别设置在X轴方向和Y轴方向上的多个（例 如n个）像素单元U。例如，W二维阵列设置nXn个像素单元U。此外，对于每个像素单元 U而言，在X轴方向和Y轴方向上分别设置有预定数量（例如m个）的像素。例如，一个像 素单元U包括二维阵列的mXm个像素。在该一点上，图2显示了其中整体上形成基本呈正 方形的显示面的一个示例。然而，显示面可W是具有16:9的XY比率的矩形，或者是其他形 状。此外，一个像素单元U中所包括的像素数量在X轴方向上和在Y轴方向上可不同。此 夕F，像素单元U的数量在X轴方向上和在Y轴方向上可不同。
[0041] 例如，显示面板40的每个像素P发射可见光范围内的光线。由此，观看者1000可 将可见光范围内的平面图像识别为空间图像。如图3所示，例如，每个像素P可包括发射 R(红色）光线的子像素Pr、发射G(绿色）光线的子像素Pg和发射B (藍色）光线的子像 素Pb。在该情形中，例如对于每个颜色，一个像素单元U例如可二维地包括mXm个子像素。 也就是说，例如一个像素单元U可总共包括3mXm个子像素。在该情形中，对于每个颜色来 说，每个子像素W互不相同的发射角度发射光线，从而可彩色地显示包括多个颜色的图像 点s的平面图像。
[0042] 显示面板40可设置有控制从多个像素P发射的各条光线的发射角度的多个成像 元件。例如，如图4中所示，可与像素P的阵列面相对设置其上设置有作为成像元件的多个 微透镜L的透镜阵列200。在该一点上，为了方便起见，在图4中相对于多个像素P来说，微 透镜L分别W基本相同的布置进行设置。然而，例如，如图5和图6中所示，为了使每个像 素P的光线的发射角度不同，可对于每个像素P适当地调整微透镜L的光学轴位置