KR20110025922A - 공간상(空間像) 표시 장치 - Google Patents

Abstract

종래에 비하여 고정밀 입체 표시를 용이하게 실현할 수 있도록 한다. 2차원 표시부(1)의 종방향(Y)의 축에 대해, 각 실린드리컬 렌즈(2A)의 길이 방향이 평행하게 되도록 렌티큘러 렌즈(2)를 배치한다. 또한, 동시각에 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선을 면분할로 공간중에 방사하고, 또한, 각 실린드리컬 렌즈(2A)와 2차원 표시부(1)의 각 화소와의 상대적인 위치 관계를 주기적으로 변화시켜, 각 실린드리컬 렌즈(2A)에 의한 임의의 화소로부터의 표시 화상광의 방사 방향을 주기적으로 변위시킨다. 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 화상을, 2차원 표시부(1)의 각 화소마다 시분할로 표시함과 함께, 2차원 표시부(1)에서의 시분할 표시의 타이밍과 변위 수단에 의한 상대적인 위치 관계를 변화시키는 타이밍을 동기 제어한다. 이에 의해, 면분할 방식과 시분할 방식을 조합시킨 입체 표시가 이루어지고, 종래에 비하여 고정밀 입체 표시를 실현한다.

Description

공간상(空間像) 표시 장치{SPATIAL IMAGE DISPLAY APPARATUS}

본 발명은, 복수의 시야각(視野角)에 대응하는 복수의 광선을 공간중에 다수 방사함으로써 3차원적인 공간상(空間像)을 형성하는 장치, 특히, 적어도 2차원 표시 장치와 렌티큘러 렌즈를 구비한 공간상 표시 장치에 관한 것이다.

종래로부터, 관찰자의 양안에 시차가 있는 화상을 보임으로써 입체시(立體視)를 실현하는 2안식(眼式)의 입체 표시 장치가 알려져 있다. 한편, 인간이 갖는 입체 지각(知覺) 기능에는, 양안시차(兩眼視差), 폭주(輻輳), 생리적 조정 및 운동시차(運動視差)의 4개가 알려져 있는데, 2안식에서는 양안시차를 만족하는 것이지만, 그 밖의 지각 기능과의 사이에 인식의 불일치나 모순이 생기는 일이 많다. 이러한 불일치나 모순은 실(實)세계에서는 있을 수가 없기 때문에, 뇌가 혼란하고 피로를 일으킨다고 말하여지고 있다.

그래서, 보다 자연스러운 입체시를 실현하는 방법으로서 공간상 방식의 개발이 진행되고 있다. 공간상 방식에서는, 방사 방향이 다른 복수의 광선을 공간중에 방사함으로써, 복수의 시야각에 대응한 공간상을 형성한다. 공간상 방식에서는, 인간이 갖는 입체 지각 기능중, 양안시차, 폭주 및 운동시차를 만족시킬 수 있다. 특히, 극히 미세하게 세분화된 시야각에 대해 각각 적합한 화상을 공간중에 표시시킬 수 있으면, 인간의 초점 조정 기능인 생리적 조정도 포함한 모든 입체 지각 기능을 만족시킬 수가 있어서, 자연스러운 입체상을 느끼게 할 수 있다. 공간상을 형성하는 방법으로서는, 복수의 시야각에 대응한 화상을 고속으로 시분할로 전환하고 표시하는, 「시분할(時分割) 방식」으로의 표시 방법이 알려져 있다. 시분할 방식을 실현하는 것으로서는, 예를 들면 MEMS(Micro ElectroMechanical System) 기술을 이용하여 작성된 마이크로 편향(偏向) 미러 어레이를 이용한 것이 알려져 있다. 이것은, 시분할된 화상광을 마이크로 편향 미러 어레이에 의해 화상의 전환 타이밍에 동기하여 편향시키는 것이다.

공간상 방식으로서는 또한, 액정 디스플레이 등의 2차원 표시 장치와 렌티큘러 렌즈를 조합시킨 방식이 알려져 있다(비특허 문헌 1, 2 및 특허 문헌 1, 2 참조). 이 방식에서는, 2차원 표시 장치의 하나의 표시면 내에 복수의 시야각에 대응하는 화상을 동시에 채워 넣어서 한번에 표시함과 함께, 그 복수의 시야각에 대응하는 화상을, 렌티큘러 렌즈를 통하여 적절한 방향으로 편향하여 방사함으로써 복수의 시야각에 대응한 공간상을 형성한다. 이것은, 상술한 시분할 방식과는 다르고, 하나의 표시면 내에서 복수의 시야각에 대응하는 화상을 분할하여 동시에 표시하고 있기 때문에, 「면분할(面分割) 방식」이라고 불린다.

여기서, 렌티큘러 렌즈란, 예를 들면 복수의 실린드리컬 렌즈(원통 렌즈)를 서로의 원통축(중심축)이 개략 평행하게 되도록 병렬 배치하여 전체로서 시트형상(판형상)으로 구성된 것이다. 상술한 면분할 방식에서는, 렌티큘러 렌즈를 구성하는 실린드리컬 렌즈의 초점면을 2차원 표시 장치의 표시면에 일치하도록 배치한다. 2차원 표시 장치와 렌티큘러 렌즈와의 가장 단순한 조합 방법으로서는, 실린드리컬 렌즈의 원통축과 2차원 표시 장치의 종방향을 평행하게 설정하는 방법이 있다. 이 방법의 경우, 2차원 표시 장치의 표시면은 통상, 수평 방향(횡방향) 및 수직 방향(종방향)에 배치된 다수의 화소로 구성되어 있기 때문에, 수평 방향으로 배치된 소정(所定) 수의 복수의 화소에 하나의 실린드리컬 렌즈를 대응시켜서 「3차원 화소」가 구성된다. 「3차원 화소」란, 공간상을 표시하기 위한 화소의 하나의 단위이고, 2차원 표시 장치의 소정 수의 복수의 화소로 이루어지는 화소군이 하나의 「3차원 화소」로서 설정된다. 실린드리컬 렌즈의 원통축으로부터 각 화소까지의 수평 거리로, 그 화소로부터 출사되는 광의 실린드리컬 렌즈 통과 후의 수평 진행 방향(편향각)이 정해지기 때문에, 3차원 화소로서 이용한 수평 화소삭과 같은만큼의 수평 표시 방향을 얻을 수 있다. 이 구성 방법에서는, 수평 표시 방향을 많게 하면, 3차원 표시의 수평 방향의 해상도가 극단적으로 저하됨과 함께, 3차원 표시의 수평·수직의 해상도에 언밸런스가 생긴다는 문제점이 지적되고 있다. 특허 문헌 1에는, 이 문제점을 해결하기 위해, 실린드리컬 렌즈의 원통축을 2차원 표시 장치의 종방향에 대해 경사하여 배치하는 방법이 제안되어 있다.

도 13(A)는, 특허 문헌 1에서 제안되어 있는 표시 방식의 한 예를 도시하고 있다. 도 13(A)에서, 2차원 표시 장치(101)는, R, G, B의 3색의 화소(102)를 복수 갖고 있다. 화소(102)는, 수평 방향으로는 동일색의 것이 배열되고, 수직 방향으로는 R, G, B의 3색이 주기적으로 나타나도록 배열되어 있다. 렌티큘러 렌즈(103)는, 복수의 실린드리컬 렌즈(104)를 갖고 있다. 렌티큘러 렌즈(103)는, 화소(102)의 수직 배열 방향에 대해 기울여서 배치되어 있다. 이 표시 방식에서는, 수평 방향으로 M개, 수직 방향으로 N개, 합계 M×N개의 화소(102)로 하나의 3차원 화소를 구성하고, M×N개의 수평 표시 방향을 실현한다. 이 때, 렌티큘러 렌즈(103)의 경사각을 θ로 하면,

θ=tan-1(px/Npy)로 함으로써, 3차원 화소 내의 모든 화소(102)에 관해, 실린드리컬 렌즈(104)의 원통축에 대한 수평 거리를 다른 값으로 설정할 수 있다. 여기서, px는 각 색의 화소(102)의 수평 방향의 피치이고, py는 각 색의 화소(102)의 수직 방향의 피치이다.

도 13(A)의 예에서는, N=2, M=7/2로 하여, 7개의 화소(102)를 이용하여 하나의 3차원 화소를 구성하고, 7개의 수평 표시 방향을 실현하고 있다. 도 13(A)에서 화소(102)에 붙이여 있는 1 내지 7의 번호는 그 7개의 수평 표시 방향에 대응하는 것을 나타내고 있다. 이와 같이 렌티큘러 렌즈(103)을 경사하여 이용함으로써, 수평 방향의 화소(102)뿐만 아니라, 수직 방향의 화소(102)도 이용하여, 하나의 3차원 화소를 구성할 수 있고, 3차원 표시의 수평 방향의 해상도의 저하를 억제하고, 수평·수직 방향의 해상도의 밸런스를 향상할 수 있는 것이 제안되어 있다.

그러나, 도 13(A)에 도시한 표시 방식에서는, 하나의 3차원 화소에 관해, 하나의 수평 표시 방향으로는 하나의 색의 화소(102)밖에 대응시켜저 있지 않다. 이 때문에, 하나의 3차원 화소 내에서는 하나의 수평 표시 방향으로 R, G, B의 3원색을 동시에 표시할 수가 없다. 그 때문에, 3개의 3차원 화소를 조합시킴으로써, 하나의 수평 표시 방향에 대해 R, G, B의 3원색을 표시하고 있다. 도 13(B)에서는, 7개의 수평 표시 방향중 4번째의 수평 표시 방향에 관한 표시색을 3차원 화소마다 나타내고 있다. 도 13(B)에 도시하는 바와 같이, 경사 방향으로 3개의 3차원 화소를 조합시켜서 이용함으로써 하나의 수평 표시 방향으로 R, G, B의 3원색을 동시에 표시하고, 풀 컬러 표시를 실현하고 있다. 이 표시 방식에서는, 수평 표시 방향으로 의해 3차원 화소의 표시색이 변화하기 때문에, 3차원상(像)에 색 얼룩이 생긴다는 문제점이 지적되고 있다. 또한, 각 색의 화소(102)의 화소 구조에 의존하여 수평 표시 방향에 대해 최대 강도가 변화하기 때문에, 망막산(網膜像)에 수평 방향의 강도 얼룩이 생기는 문제도 있다. 특허 문헌 2에는, 화소(102)의 배열이나 렌티큘러 렌즈(103)의 경사각(θ)을 궁리함으로써, 상술한 특허 문헌 1에 기재된 표시 방식에 의한 문제점을 개선하는 방법이 제안되어 있다.

특허 문헌 1 : 미국 특허 제6,064,424호 명세서 특허 문헌 2 : 특개평2005-309374호 공보

비특허 문헌 1 : 히라야마유조, 「평치형(平置型) 입체 디스플레이 시스템」, 광학, 제 35권, 2006년, p. 416-422 비특허 문헌 2 : Y. Takaki, 「Density directional display for generating natural three-dimensional images」, Proc. IEEE, 2006년, 제 94권, p. 654-663

그러나, 종래의 시분할 방식을 이용한 공간상 표시 장치에서는, 비용이나 제조 적성의 점에서, 대면적의 표시 장치를 실현하는 것이 어렵다는 문제가 있다. 또한, 예를 들면 마이크로 편향 미러 어레이를 이용한 경우, 모든 마이크로 미러를 정밀도 좋게 동기시켜서 편향시키기 위해서는, 개개의 마이크로 미러를 매우 높은 정밀도로 각각 독립하여 제어할 필요가 있어서, 제어가 어렵다는 문제가 있다.

또한, 종래의 면분할 방식을 이용한 공간상 표시 장치에서는, 2차원 표시 장치의 표시면 내에 3차원 정보(다수의 시야각에 대응하는 화상)를 동시에 채워 넣고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 2차원 표시 장치가 한정된 화소 수에 대해 3차원 정보를 채워 넣는 것이기 때문에, 표시되는 3차원 화상(공간상)이 정밀도는, 반드시, 2차원 표시 장치가 표시할 수 있는 2차원 화상의 정밀도보다 뒤떨어지게 된다. 게다가, 공간상의 감상 가능한 영역을 늘릴려고 생각하면 생각하는 만큼, 또한, 감상자(鑑賞者)의 움직임에 대해 자연스럽고 원활한 공간상을 표시하려고 생각하면 생각하는 만큼, 그 정밀도는 2차원 표시 장치의 정밀도에 비교하여 극단적으로 열화되어 버린다는 문제가 있다. 이것을 회피하기 위해, 3차원 정보를 한번에 전부 2차원 표시 장치에 채워 넣는 것이 아니라, 인간의 눈이 갖는 적분효과(積分效果)를 이용하여, 조금씩 다른 3차원 정보를 넣은 2차원 표시 장치의 화상을 고속으로 전환하면서 시분할로 표시한다는 방법이 생각된다. 이것은 시분할 방식과 면분할 방식을 조합시킨 표시 방법이라고 말할 수 있지만, 그것을 현실적으로 실현하는 구체적인 수법은 아직 개발되어 있지 않다.

또한, 실린드리컬 렌즈의 원통축을 2차원 표시 장치의 종방향에 대해 경사하여 배치하는 방법의 경우, 종방향에 대해 평행하게 배치한 경우에 비하여 실린드리컬 렌즈의 크기에 대한 화소의 겉보기의 크기가 커진다. 이 경우, 실린드리컬 렌즈를 통하여 하나의 화소로부터 방사된 광선의 발산각이 커진다. 한편, 다수의 광선을 공간에 방사하고 공간상을 표시한 경우, 흐림이 적은 공간상을 표시하기 위해서는 1개1개의 광선이 미세하고 발산가(發散角)이 적은 광선일 필요가 있다. 이 때문에, 실린드리컬 렌즈를 경사하여 배치하는 방법의 경우, 표시되는 공간상이 흐려진다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 종래에 비하여 고정밀 입체 표시를 용이하게 실현할 수 있도록 한 공간상 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 공간상 표시 장치는, p색(p는 1 이상의 정수)의 화소를 복수 가지며, 각 화소가, 종방향 및 횡방향의 격자목(格子目)상에 2차원 배열됨에 의해 평면형상의 표시면이 형성되고, 또한, 종방향으로는 동일색의 화소가 복수 배열되고, 횡방향으로는 일정 주기마다 같은 색이 나타나도록 p색의 화소가 주기적으로 복수 배열된 2차원 표시부와, 복수의 실린드리컬 렌즈가 병렬 배치되어 전체로서 판형상으로 구성되고, 2차원 표시부의 표시면에 대해 전체로서 대향 배치됨과 함께, 실린드리컬 렌즈에 의해 2차원 표시부의 각 화소로부터의 표시 화상광을 편향하여 공간중에 방사하는 렌티큘러 렌즈와, 렌티큘러 렌즈 또는 2차원 표시부의 적어도 한쪽을 표시면에 평행(개략 평행)한 면 내에서 왕복 이동시킴으로써, 각 실린드리컬 렌즈와 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치 관계를 주기적으로 변화시켜, 각 실린드리컬 렌즈에 의한 임의의 화소로부터의 표시 화상광의 방사 방향을 주기적으로 변위시키는 변위 수단과, 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 화상을 2차원 표시부에 시분할로 표시시키는 제어를 행함과 함께, 2차원 표시부에서의 시분할 표시의 타이밍과 변위 수단에 의한 상대적인 위치 관계를 변화시키는 타이밍을 동기시키는 제어를 행하는 제어 수단을 구비하고, 렌티큘러 렌즈가, 각 실린드리컬 렌즈의 길이 방향, 또는, 서로 이웃하는 각 실린드리컬 렌즈 사이의 경계선의 방향이 2차원 표시부의 종방향의 축에 대해 평행(개략 평행)하게 되도록 배치되어 있는 것이다.

또한, 본 발명의 공간상 표시 장치에 있어서, 구성 요소가 「직교」 또는 「평행」하게 되는 부분에 관해서는, 엄밀하게 「직교」 또는 「평행」이 아니라도, 목표로 하는 적절한 표시 품질이 만족되는 범위 내에서 대강 「직교」 또는 「평행」이면 좋다. 예를 들면 제조 오차 정도의 각도 어긋남이 있어도 상관없다.

또한, 본 발명의 공간상 표시 장치에 있어서, 「실린드리컬 렌즈」란, 반드시 완전한 원통형상의 렌즈일 필요는 없고, 개략 원통형상의 렌즈면 좋다. 예를 들면, 굴절력을 갖는 방향의 단면이 반드시 완전하게 원형(원호)인 경우로 한하지 않고, 비원형인 것이라도 좋다. 예를 들면 렌즈의 수차를 고려하여 원형으로부터 고의로 형상을 변형시킨 비원형이라도 좋다. 또한, 굴절율에 분포를 시행함에 의해 렌즈 효과를 갖게 한 예를 들면 GRIN(GRaded-INdex) 렌즈와 같은 것이라도 좋다.

본 발명의 공간상 표시 장치에서는, p색의 화소를 복수 가지는 2차원 표시부에 대해, 렌티큘러 렌즈를 적절히 조합시킴으로써, 동시각에, 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선이 면분할로 공간중에 방사된다. 특히, 각 실린드리컬 렌즈의 길이 방향, 또는, 서로 이웃하는 각 실린드리컬 렌즈 사이의 경계선의 방향이 2차원 표시부의 종방향의 축에 대해 평행하게 되도록 렌티큘러 렌즈가 배치되어 있음으로써, 실린드리컬 렌즈를 경사하여 배치한 경우에 비하여, 실린드리컬 렌즈를 통하여 하나의 화소로부터 방사되는 광선의 발산각이 작아진다. 이에 의해, 흐림이 적은 공간상이 표시된다. 또한, 본 발명의 공간상 표시 장치에서는, 각 실린드리컬 렌즈와 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치 관계가 주기적으로 변화함으로써, 각 실린드리컬 렌즈에 의한 임의의 화소로부터의 표시 화상광의 방사 방향이 주기적으로 변위한다. 그리고, 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 화상이, 2차원 표시부의 각 화소마다 시분할로 표시됨과 함께, 2차원 표시부에서의 시분할 표시의 타이밍과 변위 수단에 의한 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍이 동기 제어된다. 즉, 본 발명의 공간상 표시 장치에서는, 면분할 방식과 시분할 방식을 조합시킨 입체 표시가 이루어진다. 이에 의해, 종래에 비하여 고정밀 입체 표시가 실현된다.

본 발명의 공간상 표시 장치에 있어서, 변위 수단이, 렌티큘러 렌즈 또는 2차원 표시부를 2차원 표시부의 횡방향과 평행(개략 평행)한 방향으로 왕복 이동시키도록 이루어져 있는 것이 바람직하다. 또한, 제어 수단은, 2차원 표시부의 횡방향의 각 색에 관한 화소 피치를 px, 렌티큘러 렌즈와 2차원 표시부와의 상대적인 기준 위치를 xo로 하여, 각 실린드리컬 렌즈와 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치(xi)를, 다음의 관계식(1)에 따라 변위시킴과 함께, 2차원 표시부에서의 시분할 표시의 타이밍을, 관계식(1)에 따라 변위하는 타이밍에 동기시키는 제어를 행하는 것이 바람직하다. 또한, 이 관계식은 엄밀하게 만족시키지 않아도, 목표로 하는 적절한 표시 품질이 만족되는 범위 내에서 대강 만족시키고 있으면 된다.

xi=a0·i+xo … (1)

단,

i=0, …, (mp-1) m은 1 이상의 정수

a0=px/m

이와 같은 소정의 관계식을 만족하도록 적절한 제어를 행함으로써, 공간상의 밝기의 강도 얼룩과 색 얼룩이 억제되고, 보다 양호한 공간상 표시를 행할 수 있다.

본 발명의 공간상 표시 장치에 의하면, 2차원 표시부의 화소 배열의 종방향의 축에 대해 각 실린드리컬 렌즈의 길이 방향, 또는, 서로 이웃하는 각 실린드리컬 렌즈 사이의 경계선의 방향이 평행하게 되도록 렌티큘러 렌즈를 배치하여 면분할로 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선을 공간중에 방사하도록 하였기 때문에, 실린드리컬 렌즈를 경사하여 배치한 경우에 비하여, 하나의 화소로부터 방사되는 광선의 발산각을 작게 할 수 있고, 흐림이 적은 공간상을 표시할 수 있다. 또한, 본 발명의 공간상 표시 장치에 의하면, 렌티큘러 렌즈의 각 실린드리컬 렌즈와 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치 관계를 주기적으로 변화시켜, 각 실린드리컬 렌즈에 의한 임의의 화소로부터의 표시 화상광의 방사 방향을 주기적으로 변위시킴으로써, 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 화상을, 2차원 표시부의 각 화소마다 시분할로 표시시키도록 하였기 때문에, 면분할 방식과 시분할 방식을 조합시킨 입체 표시를 실현할 수 있다. 이 경우에 있어서, 렌티큘러 렌즈 또는 2차원 표시부를 전체적으로 이동시킴으로써 시분할 표시를 실현하도록 하였기 때문에, 예를 들면 마이크로 편향 미러 어레이의 개개의 마이크로 미러를 시분할로 독립적으로 동기 제어하는 경우에 비하여, 동기 제어도 용이해진다. 이에 의해, 종래에 비하여 고정밀 입체 표시를 용이하게 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 공간상 표시 장치의 개략 구성을, 하나의 3차원 화소로부터 방사되는 광선의 상태와 함께 도시한 외관도.
도 2는 도 1에 도시한 광선을 상방에서 본 상태를 도시하는 설명도.
도 3은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 공간상 표시 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 영상 신호의 작성 방법의 한 예를 설명하기 위한 모식도.
도 5는 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 공간상 표시 장치에서의 2차원 표시부의 화소의 구성렬과 렌티큘러 렌즈의 배치예를 도시하는 설명도.
도 6은 2차원 표시부와 렌티큘러 렌즈와의 상대 이동의 제 1의 동작례를, 적색의 화소에 주목하여 3차원의 1프레임 기간 내에 시분할로 도시한 설명도.
도 7은 도 6에서의 타이밍(T6)에서의 표시 상태를 보다 상세하게 도시한 설명도.
도 8은 2차원 표시부와 렌티큘러 렌즈와의 상대 이동의 제 2의 동작례를, 적색의 화소에 주목하여 3차원의 1프레임 기간 내에 시분할로 도시한 설명도.
도 9는 2차원 표시부와 렌티큘러 렌즈와의 상대 변위량과 그 상대 이동의 타이밍을 도시하는 것으로, (A)는 제1의 동작례, (B)는 제 2의 동작례, (C)는 제 3의 동작례에 대응하는 설명도.
도 10은 임의의 발광점(화소)으로부터의 광선의 편향각에 관해 설명하기 위한 조감도(A) 및 측방 단면도(B).
도 11은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 공간상 표시 장치에 의해 색 얼룩이 억제되는 것을 도시하는 설명도.
도 12는 실린드리컬 렌즈의 배치 방향의 차이에 의한 반사광선의 광강도의 차이를 도시하는 것으로, (A)는 실린드리컬 렌즈의 원통축이 종방향인 경우, (B)는 원통축이 경사 방향인 경우의 광강도를 도시하는 설명도.
도 13의 (A)는 2차원 표시 장치와 렌티큘러 렌즈를 조합시킨 종래의 입체 표시 장치의 한 예를 도시하는 평면도, (B)는 어느 하나의 표시 방향으로 표시되는 화소의 상태를 도시하는 설명도.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 공간상 표시 장치의 외관의 개략 구성을 도시하고 있다. 도 1에는 또한, 어느 화소(3차원 화소(11))로부터 방사되는 광선의 상태를 도시하고 있다. 도 2는, 그 광선을 상방에서 본 상태를 도시하고 있다. 도 3은, 본 실시의 형태에 관한 공간상 표시 장치의 구성을 회로 요소도 포함하여 전체적으로 도시한 것이다.

본 실시의 형태에 관한 공간상 표시 장치는, 2차원 표시 장치와 렌티큘러 렌즈(2)를 구비하고 있다. 2차원 표시 장치는, 예를 들면 액정 표시 패널 등의 표시 디바이스로 이루어지는 2차원 표시부(1)를 갖고 있다. 렌티큘러 렌즈(2)는, 복수의 실린드리컬 렌즈(2A)가 서로의 원통축이 개략 평행하게 되도록 병렬 배치되어 전체로서 판형상으로 구성되어 있다. 렌티큘러 렌즈(2)는, 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)에 대해 전체로서 개략 평행하게 되도록 대향 배치되어 있다. 또한, 각 실린드리컬 렌즈(2A)의 초점면이 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)에 일치하도록 대향 배치되어 있다. 또한, 렌티큘러 렌즈(2)는, 실린드리컬 렌즈(2A)의 원통축이 2차원 표시부(1)의 종방향(Y방향)에 대해 평행하게 되도록 하여 배치되어 있다. 렌티큘러 렌즈(2)는, 2차원 표시부(1)로부터의 표시 화상광을 각 화소마다 편향하여 방사하도록 되어 있다.

2차원 표시부(1)는, p종류(p색(p는 1 이상의 정수))의 화소(10)를 복수 가지며, 각 화소(10)가, 서로 거의 직교하는 종방향(Y방향) 및 횡방향(X방향)의 격자목상에게 2차원 배열됨에 의해 평면형상의 표시면(1A)이 형성되어 있다. 2차원 표시부(1)는 또한, 종방향으로는 동일색의 화소(10)가 복수 배열되고, 횡방향으로는 일정 주기마다 같은 색이 나타나도록 p색의 화소(10)가 주기적으로 복수 배열되어 있다. 이와 같은 2차원 표시부(1)로서는, 예를 들면 액정 표시 디바이스를 이용할 수 있다. 액정 표시 디바이스는, 한 쌍의 유리 기판간에, 각 화소(10)에 형성된 화소 전극이 끼여진 구조(도시 생략)로 되어 있다. 또한, 이들 한 쌍의 유리 기판 사이에는, 또한 액정층(도시 생략) 등이 마련되어 있다. 그 밖에, 2차원 표시부(1)를 갖는 2차원 표시 장치로서는, 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, 프로젝션 디스플레이 등의 디스플레이로 스트라이프 타입의 것이 적합하다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 2차원 표시부(1)에서의 영상 표시의 프레임 레이트는 통상의 30Hz나 60Hz보다도 빠른 프레임 레이트로 사용하는 것이 바람직하기 때문에, 하이 프레임 레이트라도 표시할 수 있는 디스플레이가 바람직하다.

도 5는, 2차원 표시부(1)의 화소(10)의 구성렬과 렌티큘러 렌즈(2)의 배치예를 보다 구체적으로 도시하고 있다. 2차원 표시부(1)와 렌티큘러 렌즈(2)는, 2차원 표시부(1)의 동일색(同一色)의 화소(10)로 구성되어 있는 종렬(縱列)의 방향(Y방향)과 렌티큘러 렌즈(2)의 원통축(Y1)이 평행하게 되도록 배치되어 있다.

도 5의 예에서는, 2차원 표시부(1)의 화소(10)가, R(적), G(녹), B(청)의 3종류(p=3)의 화소(10R, 10G, 10B)로 구성되어 있다. 도 5에서, px는 2차원 표시부(1)의 횡방향(X방향)의 각 색에 관한 화소 피치를 나타내고, py는 종방향(Y방향)의 각 색에 관한 화소 피치를 나타내고 있다. 본 실시의 형태에서, 「3차원 화소」란, 공간상을 표시하기 위한 화소의 하나의 단위이고, 2차원 표시부(1)의 소정 수의 복수의 화소로 이루어지는 화소군(畵素群)이 하나의 「3차원 화소」로서 설정된다. 보다 구체적으로는, 종방향으로 하나의 화소와 횡방향으로 p×M개의 화소(10)로 이루어지는 합계 p×M개(M은 1 이상의 정수)의 화소군이 「3차원 화소」로서 설정된다. 「3차원 화소」는 공간상을 표시한할 때에 상(像)을 구성한 대강 최소의 화소가 된다. 본 실시의 형태에서, 하나의 3차원 화소(11)로부터 동시각에 방사되는 방사 방향의 각각 다른 광선수(ν0)는,

ν0=M·p

를 만족한다. 도 5의 예에서는, 횡방향으로 M=2가 설정되어 있다. 본 실시의 형태에서는, 렌티큘러 렌즈(2)의 피치가 3차원 화소(11)의 X방향의 길이와 같은 것이 바람직하다. 즉, 렌티큘러 렌즈(2)에서의 각 실린드리컬 렌즈(2A)의 X방향의 피치(pr)가,

pr=p·px·M

을 만족하는 값으로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 관계식은 엄밀하게 만족시키지 않아도, 목표로 하는 적절한 표시 품질이 만족되는 범위 내에서 대강 만족시키고 있으면 된다.

본 실시의 형태에서, 렌티큘러 렌즈(2)는 각각 상등(相等)한 실린드리컬 렌즈(2A)가 소정의 간격으로 병행으로 나열한 구성을 하고 있다. 또한, 본 실시의 형태에서, 각각의 실린드리컬 렌즈(2A)의 초점 위치는, 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)에 대강 일치하도록 렌티큘러 렌즈(2)를 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 고의로 초점면으로부터 전후로 어긋내여 배치하는 것도 가능하는다. 그 어긋난량의 상세는 생략하지만, 예를 들면 공간상 표시 장치의 방식으로서, 크게는, 광선 재생 방식으로 하는지, 또는, 다안(多眼) 방식에 하는지에 의한다. 여기서, 표시면(1A)이라는 것은, 액정 디스플레이라면 액정의 색 필터가 배치되어 있는 면, 또한 유기 EL 디스플레이나 플라즈마 디스플레이라면 발광면, 그리고 프로젝션 디스플레이라면 스크린 면을 가리킨다.

본 실시의 형태에서, 실린드리컬 렌즈(2A)는, 원통축(Y1)을 갖는 원통형상의 렌즈로서 설명하지만, 반드시 완전한 원통형상의 렌즈일 필요는 없고, 개략 원통형상의 렌즈라도 좋다. 즉, 본 실시의 형태에서, 실린드리컬 렌즈(2A)로서는, 그 형상이, 판에 붙인 어묵[반으로 자른 원통] 형상을 하고 있고, 그 원(圓)의 일부의 형상을 한 부분은 대강 원형(圓形)(원호(圓弧))이다. 단지, 예를 들면 렌즈의 수차(收差)를 고려하여, 굴절력을 갖는 방향의 단면(斷面)이 원형으로부터 고의로 형상을 어긋낸 비원형이라도 좋다. 또한, 굴절율에 분포를 시행함에 의해 렌즈 효과를 갖게 한 예를 들면 GRIN(GRaded-INdex) 렌즈와 같은 것이라도 좋다. 또한, 통상의 렌티큘러 렌즈(2)는, 판에 붙인 어묵형상의 판에 붙인 어묵의 판(板)의 면은 평면이다. 그러나, 렌티큘러 렌즈(2)를 디스플레이의 표시면(1A)에 근접하여 배치할 수 있는 경우에는, 판에 붙인 어묵의 판의 면도 평면이 아니라 대강 원형으로 하는 것도 가능하는다. 그와 같은 경우로서는, 예를 들면, 프로젝션 디스플레이의 경우 등은 표시면(1A)은 스크린이고, 통상은 스크린면은 노출되는 경우가 많기 때문에, 렌티큘러 렌즈(2)를 표시면(1A)에 근접하여 배치하는 것이 가능하는다. 어느 경우에도, 렌티큘러 렌즈(2)를, 각 실린드리컬 렌즈(2A)의 길이 방향, 또는, 서로 이웃하는 실린드리컬 렌즈 사이의 경계선의 방향이, 2차원 표시부(1)의 종방향(Y)의 축에 대해 평행하게 되도록 배치하면 좋다. 여기서 말하는 「길이 방향」 또는 「경계선의 방향」은, 실린드리컬 렌즈(2A)를 완전한 원통형상의 렌즈로 한 경우에는, 실린드리컬 렌즈(2A)의 원통축(길이 방향의 중심축)(Y1)과 같은 방향이 된다.

또한, 본 실시의 형태에서, 상의 관찰자가, 공간상 표시 장치에 의한 공간상을 관찰할 때는, 관찰자의 양안(兩眼)을 잇는 선의 방향이 2차원 표시부(1)의 종방향(Y)과 대강 수직한 방향이 되는 자세로 보는 것이 바람직하다. 단지, 이 자세는, 옆으로 누워서 보지 않는 한 통상 일반적인 텔레비전 등의 디스플레이의 관찰 자세이고, 관찰자에게 특별한 자세를 요구하는 것이 아니다.

본 실시의 형태에 관한 공간상 표시 장치는, 렌티큘러 렌즈(2) 또는 2차원 표시부(1)의 적어도 한쪽을 표시면(1A)에 개략 평행한 면 내에서 왕복 이동시킴으로써, 각 실린드리컬 렌즈(2A)와 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)와의 상대적인 위치 관계를 주기적으로 변화시켜, 각 실린드리컬 렌즈(2A)에 의한 임의의 화소(10)로부터의 표시 화상광의 방사 방향을 주기적으로 변위시키는 변위 수단을 구비하고 있다. 또한, 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 화상을 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)마다 시분할로 표시시키는 제어를 행함과 함께, 2차원 표시부(1)에서의 시분할 표시의 타이밍과 변위 수단에 의한 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍을 동기시키는 제어를 행하는 제어 수단을 구비하고 있다.

도 3에는, 그 제어를 행하기 위한 회로 요소를 도시하고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 이 공간상 표시 장치는, 2차원 표시부(1) 내의 각 화소(10)에 영상 신호에 의거한 구동 전압을 공급하는 X드라이버(데이터 드라이버)(33)와, 2차원 표시부(1) 내의 각 화소(10)를 도시하지 않은 주사선에 따라 선순차 구동하는 Y드라이버(게이트 드라이버)(34)와, 이들 X드라이버(33) 및 Y드라이버(34)를 제어하는 타이밍 제어부(타이밍·제너레이터)(31)와, 외부로부터의 영상 신호를 처리하여 시분할 영상 신호를 생성하는 영상 신호 처리부(30)(시그널·제너레이터)와, 이 영상 신호 처리부(30)로부터의 시분할 영상 신호를 기억하는 프레임 메모리인 영상 메모리(32)를 구비하고 있다.

영상 신호 처리부(30)는, 외부로부터 공급된 영상 신호에 의거하여, 하나의 피사체에 대한 복수의 시야각(편향각)에 응하여 시분할로 전환되는 시분할 영상 신호를 생성하고, 영상 메모리(32)에 공급하는 것이다. 또한, 이 영상 신호 처리부(30)는, 시분할 영상 신호의 전환의 타이밍에 동기하여 X드라이버(33), Y드라이버(34) 및 압전(壓電) 소자 제어부(35)가 동작하도록, 소정의 제어 신호를 타이밍 제어에 공급하도록 되어 있다. 또한, 이와 같은 시분할 영상 신호는, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이, 표시 대상으로 하는 촬상 대상물(4)을 다양한 각도(시야각에 대응)로부터 촬상함에 의해 미리 작성하여 두도록 하여도 좋다.

이 공간상 표시 장치는 또한, 상기 「변위 수단」의 일한 구체예에 대응하는 압전 소자(21)를 구비하고 있다. 또한, 도 3의 예에서는, 압전 소자(21)를 렌티큘러 렌즈(2)에 마련하고 있지만, 이 공간상 표시 장치에서는, 렌티큘러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)의 상대 위치를 변위시키도록, 상대적으로 이동시키면 좋기 때문에, 2차원 표시부(1)에 압전 소자(21)를 마련하도록 하여도 좋다. 또는 렌티큘러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)의 쌍방에 마련하도록 하여도 좋다.

이 공간상 표시 장치는 또한, 압전 소자(21)에 의한 상대 위치 변위 동작의 제어를 행하기 위한 압전 소자 제어부(35)를 구비하고 있다. 이 압전 소자 제어부(35)는, 타이밍 제어부(31)에 의한 타이밍 제어에 따라, 상대 위치 변위 동작의 제어 신호(S1)를 압전 소자(21)에 공급하도록 되어 있다.

여기서, 타이밍 제어부(31) 및 압전 소자 제어부(35)가, 상기 제어 수단의 한 구체예에 대응한다.

압전 소자(21)는, 예를 들면 렌티큘러 렌즈(2)의 측면에 배설되어 있고, 예를 들면 티탄산 지르콘산 납(PZT) 등의 압전 재료를 포함하여 구성된다. 이 압전 소자(21)는, 제어 신호(S1)에 따라, 2차원 표시부(1)와 렌티큘러 렌즈(2) 사이의 상대 위치가, X-Y평면 내의 X축방향에 따라 왕복 운동을 하도록 변위시키는 것이다. 또한, 압전 소자(21)에 의한 이와 같은 상대 위치 변위 동작의 상세에 관해서는, 후술한다.

다음에, 이상과 같이 구성된 공간상 표시 장치의 동작을 설명한다.

이 공간상 표시 장치에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 영상 신호 처리부(30)로부터 공급되는 시분할 영상 신호에 의거하여, X드라이버(33) 및 Y드라이버(34)로부터 화소 전극에의 구동 전압(화소 인가 전압)이 공급된다. 구체적으로는, 2차원 표시부(1)가 예를 들면 액정 표시 디바이스인 경우, Y드라이버(34)로부터 2차원 표시부(1) 내의 1수평 라인분의 TFT 소자의 게이트에 화소 게이트 펄스가 인가되고, 그와 함께 X드라이버(33)로부터 그 1수평 라인분의 화소 전극에, 시분할 영상 신호에 의거한 화소 인가 전압이 인가된다. 이에 의해, 백라이트가 도시하지 않은 액정층에서 변조되고, 표시 화상광이 2차원 표시부(1) 내의 각 화소(10)로부터 발산되기 때문에, 그 결과, 시분할 영상 신호에 의거한 2차원 표시 화상이 화소(10) 단위로 생성된다.

또한, 2차원 표시부(1)로부터 방사된 표시 화상광은, 렌티큘러 렌즈(2)에서 대강 평행 광속으로 변환되어 사출된다. 이 때, 압전 소자 제어부(35)로부터 공급되는 제어 신호(S1)에 의거하여, 압전 소자(21)는, 시분할 영상 신호의 전환에 응하여 2차원 표시부(1)와 렌티큘러 렌즈(2) 사이의 상대 위치를 X-Y평면 내에서 변위시킨다. 예를 들면 렌티큘러 렌즈(2)가 X축방향에 따라 왕복 운동을 하도록 변위시킨다. 그러면, 시분할 영상 신호가 전환될 때마다, 각각이 갖는 시야각에 대응하여 그들의 상대 위치 관계가 어긋나게 된다. 따라서 표시 화상광이 양안시차 및 폭주각(輻輳角)에 관한 정보를 포함하는 것이로 되고, 이에 의해 관찰자가 보는 각도(시야각)에 응하여 적절한 표시 화상광의 평행 광속이 사출되기 때문에, 관찰자가 보는 각도에 응한 소망하는 입체 영상의 표시가 이루어진다.

이 공간상 표시 장치에서는, 하나의 피사체에 대해, 복수의 시야각에 응한 영상 신호(시분할 영상 신호)가 시분할로 전환되기 때문에, 종래의 단순한 면분할 방식과 같이 1장의 2차원 영상중에 복수의 시야각(편향각)에 대응한 영상을 포함시킬 필요가 없어지고, 2차원 표시의 경우에 비한 화질의 열화(정밀도의 저하)가 최소한으로 억제된다. 또한, 종래와 같은 MEMS 기술 등을 이용하지 않고서 제조하는 것이 가능하기 때문에, 간이하게 얻을 수 있다. 또한, 전체로서는 평면 형상의 표시 장치로 할 수 있기 때문에, 컴팩트(박형)한 구성이 된다.

이상과 같이 본 실시의 형태에서는, 2차원 표시부(1)와 렌티큘러 렌즈(2)의 상대 위치를 변위 동작시키면서, 그 변위 동작에 동기한 시분할의 화상을 2차원 표시부(1)로부터, 렌티큘러 렌즈(2)를 통하여 투영하고, 공간상을 표시하는 것을 하나의 특징으로 하고 있다.

도 6에는, 그 2차원 표시부(1)로부터 시분할의 화상을 투영(표시)한 기준이 되는 타이밍을 도시하고 있다. 2차원 표시부(1)로부터 투영되는 타이밍은, 2차원 표시부(1)와 렌티큘러 렌즈(2)의 상대 위치에 대해 설정된다. 상대 위치이기 때문에, 실제로 이동하는 것은, 렌티큘러 렌즈(2)라도 좋고, 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)이라도 좋다. 도 6의 예에서는, 고정된 렌티큘러 렌즈(2)에 대해 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)이 횡방향(X방향으로)으로 개략 평행 이동한 때의 예를 도시하고 있다. 또한, 도 6의 예에서는, 2차원 표시부(1)의 화소(10)가, 3원색(R, G, B), 3종류의 화소(10R, 10G, 10B)로 구성되어 있다(p=3). 또한, 종방향으로 1개, 횡방향으로 p×M=3×2개, 합계 6개의 화소군으로 3차원 화소(11)가 구성되어 있다.

우선, 도 6의 T1에 도시하는 바와 같이, 2차원 표시부(1)의 위치(x0)가, 2차원 표시부(1)로부터 화상을 투영하는 하나의 타이밍이였다고 한다.

그러면, 본 실시의 형태에 의하면, 상술한 관계식(A)에서의 n·N이 p의 정수배인 때는, 2차원 표시부(1)로부터 화상이 투영되는 다른 위치의 타이밍은 다음의 식(1)에 의거하여 결정된다. 또한, 이 관계식은 엄밀하게 만족시키지 않아도, 목표로 하는 적절한 표시 품질이 만족되는 범위 내에서 대강 만족시키고 있으면 된다.

xi=a0·i+xo … (1)

단,

i=0, …, (mp-1) m은 1 이상의 정수

a0=px/m

본 실시의 형태에서, 제어 수단은, 렌티큘러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)의 상대적인 기준 위치를 xo로 하여, 각 실린드리컬 렌즈(2A)와 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)의 상대적인 위치(xi)를 대강 상기 관계식(1)에 따라 변위시킴과 함께, 2차원 표시부(1)에서의 시분할 표시의 타이밍을, 관계식(1)에 따라 변위하는 타이밍에 동기시키는 제어를 행한다.

도 6에는, 상기 관계식(1)의 때를 예로, x0의 상대 위치도 포함하여, 2차원 표시부(1)로부터 화상이 투영되는 다른 위치의 타이밍, 즉, 식(1)을 식(1)의 i에 관해 알기 쉽게표 형식으로 정리한 것이고, 각각의 i에서의 2차원 표시부(1)의 위치를, 렌티큘러 렌즈(2)의 위치를 고정하고 렌티큘러 렌즈(2)의 위치를 기준으로 하여 도시하고 있다. 도 6의 예는, p=3, m=2, M=2일 때의 예이다. m=2이기 때문에, i=0, 1, 2, 3, 4, 5가 되고, 그 결과, 3행2 열의 표로 되어 있다.

도 6에서, T1, T2, T3, T4, T5, T6은, 화상이 투영되는 타이밍(시각)을 나타낸다. 즉, 도 6의 도면중에 할당하는 타이밍(T1→ T2, …→ T6)의 순번으로 렌티큘러 렌즈(2)를 스캔(상대 위치를 변위)시키고 있다. 이 예에서는, 1주기(T1 내지 T6)를 반복하여 3차원 영상 표시의 1프레임 기간에 상당하는 스캔을 행하고 있다. 이 때, 하나의 임의의 「3차원 화소」(11)에 포함되는 「R화소(10R)」에 주목하여, 화소(10)와 렌티큘러 렌즈(2)의 중심축(Y1)과의 거리를 Xs축상에 스캔마다 그 이력을 보존하면서 막대선 마크를 플롯한 도면도 도 6에 부가하고 있다. 모든 경우를 스캔하면 최종적으로는 T6과 같이 된다. 도 7에, 도 6의 최종 타이밍(T6)에서의 상태를 다시 확대하여 도시한다.

도 7을 보고 알 수 있는 바와 같이, 본 실시의 형태에 의한 조건식(1)에 의하면, 임의의 「3차원 화소」(11)의 지금 주목하고 있는 화소(10)(여기서는 R화소(10R))의 렌티큘러 렌즈(2)의 중심축(Y1)으로부터의 거리 관계는, Xs축상의 폭(xw)중에 등간격(△xw)ㅇ으로

(M·m·p)개 나열하는 것을 알 수 있다.

이 렌티큘러 렌즈(2)의 중심축(Y1)으로부터의 거리 관계가, Xs축상에 등간격으로 나열한 것의 메리트에 관해 설명한다. 그 전에, 이해를 돕기 위해, 렌티큘러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)의 표시면(1A) 상의 하나의 발광점(P1)과의 상대 위치와, 발광점(P1)으로부터 투영되는 광선의 편향 방향과의 관계에 관해 설명을 한다.

도 10(A), (B)에 도시한 바와 같이, 발광점(P1)을 렌티큘러 렌즈(2)(의 실린드리컬 렌즈(2A))의 초점 거리의 위치(유효 초점 거리 : f)에 배치하면, 발광점(P1)부터 방사된 광은 렌티큘러 렌즈(2)의 중심선(Y1)(실린드리컬 렌즈(2A)의 원통축)과 수직한 방향으로는 대강, 평행한 띠 모양의 광속이 편향각(φ)의 방향으로 방사된다. 지금, 렌티큘러 렌즈(2)의 중심축선을 발광점(P1)이 어는 Y'-Xs면(즉, 2차원 표시부(1)의 표시면(1A))상에, 그 투영선을 투영한 때, 발광점(P1)으로부터 투영선(Y')까지의 거리를 xs라고 하면, 편향각(φ)의 탄젠트는, 대강, 다음의 식(2)으로 표시된다.

tanφ=xs/f … (2)

이 식(2)을 보면, 편향각(φ)의 탄젠트는, 발광점(P1)으로부터 중심선(Y1)을 발광점면상에 투영한 선(Y')까지의 거리(xs)에 비례하고 있음을 알 수 있다. 도 7에는, 이 xs를 알기 쉽게 도시하고 있다. 본 실시의 형태에서는, 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)가 X, Y방향으로 격자형으로 나열하고 있고, 렌티큘러 렌즈(2)의 중심축(Y1)은 그 Y축에 대해 평행하게 배치된다. 그리고, Xs축은, 도 7에 도시하는 바와 같이 렌티큘러 렌즈(2)의 중심축(Y1)(의 투영선(Y'))에 대해 수직한 방향으로 배치되고, 원점(O)은 렌티큘러 렌즈(2)의 중심선과 xs가 교차하는 점에 배치되어 있다. 이렇게 하면, 각 화소(10)로부터 렌티큘러 렌즈(2)의 중심선(Y1)까지의 거리(xs)는, 각 화소로부터 Xs축에 내린 수선(垂線)과 Xs축상의 원점(O)까지의 거리가 되는 것을 알 수 있다. 그리고, 이 xs의 값은 편향각(φ)의 탄젠트에 비례한 값이 된다.

렌티큘러 렌즈(2)의 중심축(Y1)으로부터의 거리 관계가, Xs축상에 등간격으로 나열하면, 식(2)을 보고 알 수 있는 바와 같이, 편향각(φ)의 탄젠트는 xs에 비례하기 때문에, 편향각(φ)의 탄젠트도 상기 스캔의 결과, 등간격으로 나열한 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시의 형태가 정한 타이밍에 2차원 표시부(1)로부터 화상을 투영하면, 임의의 2차원 표시부(1) 위에 구성된 임의의 3차원 화소의, 어떤 종류류의 화소(10)(여기서는 R화소(10R))로부터 투영된 광선의 편향각(φ)의 탄젠트가 등간격에, (M·m·p)책만 나열한 것을 알 수 있다. 이것은, 하나의 3차원 화소(11)로부터 3차원 영상 표시의 1프레임 기간에 방사된 방사 방향의 각각 다른 광선수(ν), 또는 3차원 영상 표시의 1프레임 기간에 하나의 3차원 화소에 의해 생성된 시점수(ν)에(로) 대응한다.

그 양상을 도 1, 도 2에 도시하고 있다. 도 1, 도 2에는, 공간상 표시 장치의 임의의 3차원 화소(11)의 어느 종류류의 화소(10)(예를 들면 R화소(10R))로부터 방사되는 광선의 양상을 도시하고 있다. 공간상은, 공간상 표시 장치로부터 임의의 거리(L)의 장소(X' -Y"면상)에서 감상한다고 하고, 감상자는 거리(L)를 유지한 채 자유롭게 화면과 평행하게 이동할 수 있는 것으로 한다(지금은 설명을 하기 쉽게 하기 위해, 감상자는 편의상 거리(L)를 유지한 채로 좌우로만 이동 가능하게 하고 있지만, 거리(L)는 임의이기 때문에, 이 설명의 이후는, 물론, 감상자는 전후 좌우에 이동하여 감상하는 것이 가능하는다). 렌티큘러 렌즈(2)의 중심선(Y1)과 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)에 수직한 선(Z축)을 생각하고, 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)과 교차하는 점과 감상자가 이동하는 선과의 교차하는 점을 각각 O, O'로 한다. 본 실시의 형태에 의한 상대 위치 타이밍에 「3차원 화소」(11)의 어떤 종류류의 화소(10)(예를 들면, R화소(10R))를 발광시키면, 지금, 렌티큘러 렌즈(2)를 멈추어서 생각하면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 발광점이 X축에 등간격으로 나열한다, 그러면 상술한 식(2)으로부터 편향각(φ)의 탄젠트가 등간격으로 나열한다. 그리고 또한, O로부터 xs의 위치에서의 발광점(P1)으로부터 방사된 광선은 감상자의 L만큼 떨어진 X'축상의 O'로부터 x'만큼 떨어진 다음의 식(3)으로 나타내는 점에 도달한다. 여기서, f는 렌티큘러 렌즈(2)(의 실린드리컬 렌즈(2A))의 초점 거리(유효 초점 거리)이다.

x'=L·tanφ=L·xs/f=xs·L/f … (3)

식(3)을 보고 알 수 있는 바와 같이, X축상의 발광점(P1)의 위치가 등간격으로 나열하면, 그에 대응하여 거리(L)만큼 떨어진 감상자의 X'축에 도달한 때 도달점의 위치도 등간격으로 나열하는 것을 알 수 있다. 감상자로부터 본 때의 밝기는 감상자의 눈의 눈동자에 들어가는 광선수에 비례하기 때문에, X'축에 도달한 때 도달점의 위치도 등간격으로 나열한다는 것은, 감상자는 그 X'축상의 어느 위치에서 감상하여도 광의 강도는 같다는 것, 즉 광의 강도 얼룩이 발생하지 않는다는 것을 의미하고 있다. 지금은, 예를 들면 R화소(10R)에 관해 고찰하였지만, 이 고찰은 모든 종류의 화소(10)에 대해서도 마찬가지로 말할 수 있는 것이다.

도 9(A)는, 도 6에 도시한 상대 위치 타이밍을 실현하기 위한 스캔 방법을 시계열로 도시한 것이다. 도 9(A)의 예에서는, 도 6의 도면중에 분배한 타이밍(T1→ T2, …→ T6)의 순번으로 상대 위치를 변위시키는 동작을 반복하고 있다. 이 예에서는, 1주기(T1 내지 T6)를 반복하고 3차원 영상 표시의 1프레임 기간에 상당하는 스캔을 행하고 있다.

도 8은, 2차원 표시부(1)와 렌티큘러 렌즈(2)의 상대 이동(스캔 동작)의 제 2의 동작례를 도시하고 있다. 또한, 도 9(B)에는, 도 8에 도시한 상대 위치 타이밍을 실현하기 위한 스캔 방법을 시계열로 도시하고 있다. 본 실시의 형태에 의하면, 식(1)의 타이밍의 순서에는 특히 제약은 없다. 따라서, 스캔 시스템의 특성이나 사정에 의해 타이밍의 순서는 결정되는 것이 일반적이다. 또한, 전술한 식에서 나타내고 있는 것은, 2차원 표시부(1)와 렌티큘러 렌즈(2)의 상대 위치 관계이기 때문에, 실제로 가동시키는 것은, 2차원 표시부(1)라도 좋고, 렌티큘러 렌즈(2)라도 좋다.

도 6 및 도 9(A)의 동작례에서는, 1프레임 기간 내에, 타이밍(T1→ T2, …→ T6)의 순번으로, 식(1)으로 표시되는 상대 위치(xi)가, xo→ x1, …→ x5의 순번으로 변위하도록 스캔 동작한다. 한편, 도 8 및 도 9(B)의 동작례에서는, 1프레임 기간 내에서, 타이밍(T1→ T2→ T3→ T4→ T5→ T6)의 순번으로, 식(1)에서 표시되는 상대 위치(xi)가, xo→ x2→ x4→ x5→ x3→ x1로 변칙적으로 변위하도록 스캔 동작하고 있다.

또한 도 9(C)는, 2차원 표시부(1)와 렌티큘러 렌즈(2)의 상대 이동의 제 3의 동작례를 도시하고 있다. 도 9(C)의 예에서는, 어느 프레임 기간 내에서는, 도 6 및 도 9(A)의 동작례와 마찬가지로, 타이밍(T1→ T2, …→ T6)의 순번으로, 식(1)으로 표시되는 상대 위치(xi)가, xo→ x1, …→ x5로 순번으로 변위하도록 스캔 동작한다. 계속된 프레임 기간 내에서는, 타이밍(T1→ T2, …→ T6)의 순번으로, 식(1)으로 표시되는 상대 위치(xi)가, x5→ x4, …→ xo로 순번으로 변위하도록 스캔 동작한다. 이후는, 이 2종류의 스캔 동작을 반복하는 동작을 한다.

또한, 도 9(A) 내지 (C)를 보고 알 수 있는 바와 같이, 2차원 표시부(1)의 2차원 프레임 간격(tr)(2차원 영상 표시의 1프레임 기간)은, 공간상 표시 장치가 소정의 광선수의 광선으로 표시되는 공간상을 표시하기 위한 일정한 시간 간격, 즉 3차원 영상 표시의 1프레임 기간(3차원 프레임 간격)이 t3D라고 하면,

t3D=q·(m·tr) q는 1 이상의 정수

의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시의 형태에서, 광선수(ν)(=M·m·p), 또는 시점수(ν)를 얻기 위해 2차원 표시부(1)에서의 3차원 영상 표시의 1프레임 기간 내에 시분할로 표시되는 2차원 화상의 총 매수(g)는,

g=m

의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.

이상에 의해, 본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치에 있어서, 렌티큘러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)의 상대 위치를 변위시키는 타이밍과, 2차원 표시부(1)로부터 영상을 시분할로 표시하는 타이밍을 적절히 동기 제어함으로써, 감상자는 광강도 얼룩이 없는 공간상을 감상할 수 있음을 설명하였다.

다음에, 본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치에 의하면 색 얼룩을 억제할 수 있음을 설명한다.

본 실시의 형태에 의한 하나의 3차원 화소(11)를 이용하여 소망하는 색을 재현하기 위해서는, R, G, B의 각 색의 화소(10)가, 각 색에 관해 소정의 광량으로 발광하고 혼색 된 상태로 감상자에게 도달할 필요가 있다. 각 색의 화소(10)로부터의 색을 혼색하는 방법으로서는, 시간적으로 패럴렐하게 각 색의 화소(10)를 발광시켜 혼색하는 방법과, 사람의 눈이 갖는 적분기능을 이용하여 단시간에 시리얼로 각 색의 화소(10)를 소정의 광량으로 발광시켜 혼색하는 방법이 있다. 본 실시의 형태로는, 주로 패럴렐과 시리얼을 혼재시켜서 이용하지만, 3차원 화소(11)를 이용하여 각 색의 화소(10)의 광을 혼색시켜서 소망하는 색을 재현시키기 위한 특징적인 포인트는, 하나의 3차원 화소(11)로부터 어느 소정의 편향 방향으로 방사된 광선에 주목하면, 위에서 설명한 3차원 프레임 간격(t3D)의 사이에, R, G, B 모든 종류의 화소(10)로부터 동등하게 소정의 편향 방향으로 소정의 광량으로 광선이 방사될 필요가 있다, 는 것이다.

본 실시의 형태에 의하면, 하나의 3차원 화소(11)로부터 어느 소정의 편향 방향으로 방사된 광선에 주목하면, 3차원 프레임 간격(t3D)의 사이에, R, G, B 모든 종류의 화소(10)로부터 동등하게 소정의 편향 방향으로 소정의 광량으로 광선이 방사되어, 색 얼룩이 억제된다.

이것을 도 11을 참조하여 설명한다. 또한, 도 11은, 도 8 및 도 9(B)의 동작례를 기초로 하고 있다. 지금, 화소(10)가 R, G, B의 3종류라고 하면, 3차원 프레임 간격(t3D)의 사이에, 어느 주목하는 편향각의 방향으로 R, G, B의 모든 화소(10)로부터의 광선이 방사되면 좋다. 예를 들면 도 11에 도시한 어느 편향각(φ1)에 주목하면, 하나의 「3차원 프레임」을 구성하는 스캔의 타이밍(T1)의 상태에서는 R화소(10R)로부터 광선이 방사되고, 타이밍(T2)에서는 B화소(10B), 타이밍(T3)에서는 G화소(10G)로부터 각각 광선이 방사되는 것을 알 수 있다.

또한, 다른 편향각(φ2)에 주목하면, 하나의 「3차원 프레임」을 구성하는 타이밍(T4)의 상태에서는 G화소(10G)로부터 광선이 방사되고, 타이밍(T5)에서는 B화소(10B), 타이밍(T6)에서는 R화소(10R)로부터 각각 광선이 방사되는 것을 알 수 있다.

이상의 예에서 나타낸 바와 같이 본 실시의 형태에 의하면, 3차원 프레임 간격의 사이에, R, G, B의 모든 종류의 화소(10)로부터 동등하게 소정의 편향 방향으로 광선이 방사된다. 따라서, 색 얼룩을 억제할 수 있다.

다음에, 본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치에 의하면 각 색의 화소(10)로부터 렌티큘러 렌즈(2)를 통하여 방사되는 광선의 발산각을 최소로 억제할 수 있음을 설명한다.

우선, 설명을 간단하게 하기 위해 일반적인 원리적인 설명을 하면, 지금, 만약 화소(10)가 면적을 수반하지 않는 점광원이고, 그 화소(10)가 수차가 없는 볼록 렌즈의 초점 위치에 정밀도 좋게 배치되어 있으면, 화소(10)로부터 렌즈를 통하여 방사되는 광선은 발산각이 제로인 평행 광선이 된다. 그러나, 화소(10)가 유한의 면적을 갖고 있으면, 발산각을 제로로 할 수가 없고, 유한의 발산각을 갖은 광선이 방사되게 된다. 왜냐하면, 유한의 면적을 갖은 화소(10)를, 무수한 점광원이 유한한 화소 내에 배치된 것이라고 생각하면, 각각의 점광원으로부터의 광선은 발산각이 제로인 평행광이라도 각각의 점광원의 위치에 의해 광선이 렌즈로부터 방사되는 편향각도는 다른 것이 된다. 그리고, 화소 전체를 생각하면, 화소(10)는 그와 같은 점광원의 모임이기 때문에, 화소(10)로부터 렌즈를 통하여 방사되는 광선은 다양한 편향각을 갖은 평행광의 모임이라고 생각하면 좋고, 따라서 화소(10)의 면적에 의해 발산각이 유한한 광선이 방사되는 것이 되는 것이다. 그런데, 화소(10)중의 점광원의 편향각도는 그 점광원과 렌즈의 초점 위치와의 거리에 의한다. 즉, 점광원이 렌즈의 초점 위치로부터 떨어지면 편향각도도 커지는 것이다. 이 때문에, 화소 면적이 유한한 경우는, 화소 면적이 클수록, 화소(10)로부터 렌즈를 통하여 방사되는 광선의 발산각은 커진다.

이상이 일반적인 원리에 입각하여, 본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치에 의하면, 화소(10)로부터 렌티큘러 렌즈(2)를 통하여 방사되는 광선의 발산각을 최소로 억제할 수 있음을, 도 12(A), (B)를 이용하면서 설명한다. 도 12(A), (B)의 상도(上圖)에서는, 2차원 표시부(1)에서의 화소(10)(3차원 화소(11))의 배열과 그것에 대한 렌티큘러 렌즈(2)의 배치를 도시하고 있다. 도 12(A) 상도는 본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치로의 배치이다. 도 12(B) 상도는 종래예의 구성에서의 배치이고, 렌티큘러 렌즈(2)가, 실린드리컬 렌즈(2A)의 중심축(원통축)(Y1)이 2차원 표시부(1)의 종방향(Y)에 대해 각도(θ)만큼 경사하도록 배치되어 있다. 본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치에서는, 렌티큘러 렌즈(2)는 렌티큘러 렌즈(2)를 구성하는 실린드리컬 렌즈(2A)의 중심축(Y1)의 방향이 관찰자의 얼굴의 중심축과 평행한 방향으로 배치해 있다. 도 12(A), (B) 상도에 도시한 바와 같이, 3차원 화소(11)의 횡방향의 길이는 같다고 하여, 하나의 3차원 화소(11)로부터의 전체의 발산 각도가, 쌍방의 배치예 함께 동일하게 되는 렌티큘러 렌즈(2)를 선택하였다고 한다. 이 때, 하나의 화소, 여기서는 하나의 R화소(10R)에 주목하여 그 R화소(10R)로부터 방사되는 광선의 광강도의 방사각 의존성을 나타냈던 것이, 도 12(A), (B)의 하도(下圖)이다.

본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치에 의하면, 하나의 R화소(10R)로부터 방사되는 광선의 방사각 범위(도 12(A) 하도)는, 종래례에 의한 방사 각도 범위(도 12(B) 하도)보다도 작은 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시의 형태에 의하면, 3차원 화소(11)로부터 방사되는 광선의 발산각을 작게 할 수 있다. 본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치에서는, 복수개의 광선으로 공간에 상을 표시한다. 따라서, 흐림이 적은 공간상을 표시하기 위해서는 1개1개의 광선이 가늘고 발산각이 적은 광선일 필요가 있다. 이 점에 있어서, 본 실시의 형태에 의하면, 간편하게 발산각이 작은 광선을 방사할 수 있기 때문에, 흐림이 적은 공간상을 표시하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치에서는, 렌티큘러 렌즈(2)에서의 실린드리컬 렌즈(2A)의 중심선의 방향이 관찰자에 대해 종방향이기 때문에, 장치를 상하 방향에서 볼 때의 가시역(可視域)이 넓어진다. 상하 방향에서 관찰한 때도, 렌티큘러 렌즈(2)의 배치에 의해, 표시되는 화상이 렌티큘러 렌즈(2)의 효과에 의해 수평 방향으로의 어긋남이 없다. 이 때문에, 공간상을 인식할 수 있는 영역을 확대할 수 있다.

그런데, 어째서, 종래에는 실린드리컬 렌즈(2)의 배치를 종방향으로 할 수가 없었는지를 간단히 설명한다. 본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치에서는, 렌티큘러 렌즈(2)가, 실린드리컬 렌즈(2A)의 중심축(Y1)의 방향이 관찰자의 얼굴의 중심축과 평행한 방향으로 배치하고 있다. 이것은, 통상의 스트라이프 타입의 2차원 디스플레이에 대해서는, 디스플레이의 동일 종류의 화소가 나열하는 방향과 동일한 방향이 되는 것을 의미한다. 도 12(B) 상도는 종래 타입의 배치인데, 종래 타입에서는 렌티큘러 렌즈(2)를 구성한 실린드리컬 렌즈(2A)의 중심축의 방향과 스트라이프 타입의 2차원 디스플레이의 동일 종류의 화소가 나열하는 방향은 고의로 일치시키지 않도록 하고 있다. 이것은, 종방향으로 복수의 색이 섞여 보이도록 하여, 색을 지워 없애기 위해서다. 즉, 도 12(B) 상도의 구성에서는 렌티큘러 렌즈(2)로부터의 동일 편향각의 방향으로는 다양한 색이 섞이여 방사되도록 되어 있고, 이 때문에 종방향의 색 지움의 효과가 있다. 이에 대해, 본 실시의 형태에 관한 공간 표시 장치에서는, 동일 편향 방향은 동일색이 되고, 동일색이 종방향으로 일렬로 나열하여 보인다. 또한, 렌티큘러 렌즈(2)는 통상의 확대경과 마찬가지로 화소 사이즈를 확대하여 보이는 효과가 있다. 이 때문에, 이대로로는, 공간 표시 장치로서 표시하면 각각 색이 다른 세로줄무늬의 라인이 나열하고 보여 버린다. 그러나, 본 실시의 형태에서는, 렌티큘러 렌즈(2)와 2차원 디스플레이의 상대 위치 관계를 고속으로 변화시켜, 시간적으로 색을 혼합하고 있기 때문에, 실제로는 색이 붙은 세로줄무늬의 라인은 보이는 일은 없다. 이와 같이, 본 실시의 형태에 의하면, 종래에는 실현할 수가 없었던 배치로 렌티큘러 렌즈(2)를 배치하는 것이 가능해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태의 공간상 표시 장치에 의하면, 2차원 표시부(1)의 화소 배열의 종방향의 축에 대해 각 실린드리컬 렌즈(2A)의 길이 방향, 또는, 서로 이웃하는 각 실린드리컬 렌즈(2A) 사이의 경계선의 방향이 평행하게 되도록 렌티큘러 렌즈(2A)를 배치하여 면분할로 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선을 공간중에 방사한다. 이에 의해, 실린드리컬 렌즈(2A)를 경사하여 배치한 경우에 비하여, 하나의 화소로부터 방사되는 광선의 발산각을 작게 한 상태에서, 동시각에 복수의 시야각에 대응하는 복수의 광선을 면분할로 공간중에 방사할 수 있고, 흐림이 적은 공간상을 표시할 수 있다. 또한, 각 실린드리컬 렌즈(2A)와 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)의 상대적인 위치 관계가 주기적으로 변화함으로써, 각 실린드리컬 렌즈(2A)에 의한 임의의 화소(10)로부터의 표시 화상광의 방사 방향이 주기적으로 변위한다. 그리고, 3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 화상이, 2차원 표시부(1)의 각 화소(10)마다 시분할로 표시됨과 함께, 2차원 표시부(1)에서의 시분할 표시의 타이밍과 변위 수단에 의한 상대적인 위치를 변위시키는 타이밍이 동기 제어된다. 즉, 본 실시의 형태의 공간상 표시 장치에 의하면, 면분할 방식과 시분할 방식을 조합시킨 입체 표시를 실현할 수 있다. 또한, 렌티큘러 렌즈(2) 또는 2차원 표시부(1)를 전체적으로 이동시킴으로써 시분할 표시를 실현하도록 하였기 때문에, 예를 들면 마이크로 편향 미러 어레이의 개개의 마이크로 미러를 시분할로 독립적으로 동기 제어하는 경우에 비하여, 동기 제어도 용이해진다. 이에 의해, 종래에 비하여 고정밀 입체 표시를 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 소정의 관계식을 만족하는 적절한 동기 제어를 행함으로써, 공간상의 밝기의 강도 얼룩과 색 얼룩이 억제되고, 보다 양호한 공간상 표시를 할 수가 있다.

본 실시의 형태의 공간상 표시 장치에 의하면, 렌티큘러 렌즈(2)에 대해 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)이 평행한 상태를 유지하면서, 렌티큘러 렌즈(2)와 2차원 표시부(1)가 상대적으로 좌우로 미소하게 평행 이동한다. 이렇게 함에 의해, 단위시간당에 공간상 표시 장치로부터 방사되는 광선수를 증대시키는 것이 가능해진다는 효과가 생기고, 관찰자에 있어서는 2차원 표시부(1)의 표시면(1A)보다도, 3차원으로서 표시된 공간상의 쪽에 눈이 초점을 맞추기 쉬워진다. 이에 의해, 폭주와 초점 조절의 불일치가 해소되기 쉬워지고, 보다 자연스러운 공간상을 관찰할 수 있다.

Claims (7)

1. p색(p는 1 이상의 정수)의 화소를 복수 가지며, 상기 각 화소가, 종방향 및 횡방향의 격자목상에 2차원 배열됨에 의해 평면형상의 표시면이 형성되고, 또한, 종방향으로는 동일색의 화소가 복수 배열되고, 횡방향으로는 일정 주기마다 같은 색이 나타나도록 상기 p색의 화소가 주기적으로 복수 배열된 2차원 표시부와,
   복수의 실린드리컬 렌즈가 병렬 배치되어 전체로서 판형상으로 구성되고, 상기 2차원 표시부의 표시면에 대해 전체로서 대향 배치됨과 함께, 상기 실린드리컬 렌즈에 의해 상기 2차원 표시부의 각 화소로부터의 표시 화상광을 편향하여 공간중에 방사하는 렌티큘러 렌즈와,
   상기 렌티큘러 렌즈 또는 상기 2차원 표시부의 적어도 한쪽을 상기 표시면에 평행한 면 내에서 왕복 이동시킴으로써, 상기 각 실린드리컬 렌즈와 상기 2차원 표시부의 각 화소와의 상대적인 위치 관계를 주기적으로 변화시켜, 상기 각 실린드리컬 렌즈에 의한 임의의 화소로부터의 표시 화상광의 방사 방향을 주기적으로 변위시키는 변위 수단과,
   3차원 영상의 1프레임분에 대응하는 화상을 상기 2차원 표시부에 시분할로 표시시키는 제어를 행함과 함께, 상기 2차원 표시부에서의 시분할 표시의 타이밍과 상기 변위 수단에 의한 상기 상대적인 위치 관계를 변화시키는 타이밍을 동기시키는 제어를 행하는 제어 수단을 구비하고,
   상기 렌티큘러 렌즈가, 상기 각 실린드리컬 렌즈의 길이 방향, 또는, 서로 이웃하는 상기 각 실린드리컬 렌즈 사이의 경계선의 방향이 상기 2차원 표시부의 종방향의 축에 대해 평행하게 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공간상 표시 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 2차원 표시부에서의 종방향으로 하나의 화소와 횡방향으로 p×M개의 화소로 이루어지는 합계 p×M개(M은 1 이상의 정수)의 화소군을 「3차원 화소」로 하였을 때,
   하나의 상기 3차원 화소로부터 3차원 영상 표시의 1프레임 기간 내에 방사되는 방사 방향의 각각 다른 광선수(ν), 또는 3차원 영상 표시의 1프레임 기간 내에 하나의 상기 3차원 화소에 의해 생성되는 시점수(ν)가,
   ν=M·m·p
   (단, m은 1 이상의 정수)
   의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 공간상 표시 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   하나의 상기 3차원 화소로부터 동시각에 방사되는 방사 방향의 각각 다른 광선수(ν0)가,
   ν0=M·p
   의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 공간상 표시 장치.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 광선수(ν), 또는 상기 시점수(ν)를 얻기 위해 상기 2차원 표시부에서 3차원 영상 표시의 1프레임 기간 내에 시분할로 표시되는 화상의 총 매수(g)가,
   g=m
   의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 공간상 표시 장치.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 2차원 표시부의 횡방향의 각 색에 관한 화소 피치를 px로 하였을 때,
   상기 렌티큘러 렌즈에서의 상기 각 실린드리컬 렌즈의 횡방향의 피치(pr)가,
   pr=p·px·M
   을 만족하는 값인 것을 특징으로 하는 공간상 표시 장치.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 변위 수단이, 상기 렌티큘러 렌즈 또는 상기 2차원 표시부를 상기 2차원 표시부의 상기 횡방향과 평행한 방향으로 왕복 이동시키도록 이루어지고,
   상기 제어 수단은, 상기 2차원 표시부의 횡방향의 각 색에 관한 화소 피치를 px, 상기 렌티큘러 렌즈와 상기 2차원 표시부의 상대적인 기준 위치를 xo로 하여, 상기 각 실린드리컬 렌즈와 상기 2차원 표시부의 각 화소의 상대적인 위치(xi)를,
   xi=a0·i+xo … (1)
   단,
   i=0, …, (mp-1) m은 1 이상의 정수
   a0=px/m
   의 관계식(1)에 따라 변위시킴과 함께, 상기 2차원 표시부에서의 시분할 표시의 타이밍을, 상기 관계식(1)에 따라 변위하는 타이밍에 동기시키는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 공간상 표시 장치.
7. 제 2항에 있어서,
   상기 2차원 표시부에서의 2차원 영상 표시의 1프레임 기간(2차원 프레임 간격)을 tr, 상기 광선수 ν개의 광선을 표시하는 3차원 영상 표시의 1프레임 기간(3차원 프레임 간격)을 t3D로 하였을 때,
   t3D=q·(m·tr)
   (단 q는 1 이상의 정수)
   의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 공간상 표시 장치.

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