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JPH04106541A - Three-dimensional display device - Google Patents

Three-dimensional display device

Info

Publication number
JPH04106541A
JPH04106541A JP2224873A JP22487390A JPH04106541A JP H04106541 A JPH04106541 A JP H04106541A JP 2224873 A JP2224873 A JP 2224873A JP 22487390 A JP22487390 A JP 22487390A JP H04106541 A JPH04106541 A JP H04106541A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimensional
screen
lens array
directional screen
directional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2224873A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0833591B2 (en
Inventor
Makoto Iwahara
誠 岩原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP2224873A priority Critical patent/JPH0833591B2/en
Publication of JPH04106541A publication Critical patent/JPH04106541A/en
Publication of JPH0833591B2 publication Critical patent/JPH0833591B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

PURPOSE:To display an image, which has resolution corresponding to the performance of microlenses, in air by forming erect unmagnified images of a two-dimensional graphic on a screen surface at plane-symmetrical positions at all times through individual element lenses of a directional screen made of three lens array plates. CONSTITUTION:The distance bl1 between the intermediate lens array 12 of the directional screen DS, consisting of three lens array plates 11 - 13 provided in an optical path in series arrangement, and the front and rear array plates 11 and 13 is so determined that the erect unmagnified images of the two-dimensional graphic formed on a display surface through the individual element lenses of the directional screen DS consisting of the array plates are formed on the directional screen surfaces at the plane-symmetrical positions at all times. Then control is so performed by actuators 14 - 17 that the two-dimensional figure consisting of picture elements smaller than the diameter of many element lenses constituting the lens array plates is formed in air on the image plane of the two-dimensional graphic on the display surface of the two-dimensional graphic formed in air symmetrically with respect to the directional screen surface.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野1 本発明は3次元表示装置に関する。 [Industrial application field 1 The present invention relates to a three-dimensional display device.

【従来の技術] 2次元図形の表示面に対して略々垂直な方向に駆動変位
される2次元図形の表示部が予め定められたそれぞれ異
なる空間位置に変位した時に、それぞれの空間位置と対
応して予め用意されている2次元図形が前記の2次元図
形の表示部に表示されるようにして空間に3次元像が描
出されるようにした3次元表示装置は、例えばX1iC
T(X線コンピユーテッド・トモグラフィ)の表示装置
。 その他多くの用途のための3次元像の表示装置として好
適なものであり、従来から各種形態の3次元表示装置が
提案されている。 ところで、前記した3次元表示装置では3次元像の断面
図形となる2次元図形の表示部を空間内で移動させて空
中に3次元像を表示させるようにしているものなので、
2次元図形の表示部としては3次元像の奥行き以上の移
動範囲での移動が必要とされるから、大きな3次元像を
表示した−い場合には、当然のことながら2次元図形の
表示部の移動範囲も大きくしなければならず、そのため
に、2次元図形の表示部その他、移動する各構成部分に
加わる加速度も大きなものとなり、限度を越すと構成部
品の破壊を招いたりするために、表示できる3次元像の
大きさには自ら限界があり、また、大きな3次元像の表
示を行なおうとすれば構造の頑丈な装置が必要とされる
などの問題があった。 前記した問題点が生じない3次元表示装置として特公昭
63−52518号公報に開示されているように、スク
リーン上の各点における入射光と透過光との方向がスク
リーン面に対して鏡面対称となるような性質を有してい
る如き指向性スクリーンを、その面に対して前後方向に
駆動変位させると共に、前記した指向性スクリーンの空
間中に占めるそれぞれ異なる所定の位置と対応した複数
の2次元図形を、順次に前記した指向性スクリーンの一
方の面の近傍の固定された面に表示させるようにするこ
とにより、移動する構成部分のストロークが、空中に表
示されるべき3次元像の半分で済むようにできる第9図
に例示されているような3次元表示装置が提案された。 第9図においてCRTは2次元図形の表示部として用い
られている陰極線管であり、この陰極線管CRTでは、
空中に表示すべき3次元像の断面を示す2次元図形を電
子ビームの走査によって次々に蛍光面上に表示するとい
う動作を行なう、DSは指向性スクリーンであり、この
指向性スクリーンDSは、それに入射された光線を鏡対
称的に出射させうるような特性を有するものとして構成
されていて、往復直線運動の駆動装置によって図中の矢
印Y方向に駆動変位される。 第9図示の3次元表示装置では、モータMによって回転
されるクランク1にロッド2を介して、スリーブ3に摺
動自在に支持されているスライダ4の1端を連結し、ま
た、前記のスライダ4の他端には指向性スクリーンDS
を固着し、さらに指向性スクリーンDSにはスリーブ5
に摺動自在に支持されているスライダ6の1端を固着し
、スライダ6の他端には指向性スクリーンDSの位置信
号の発生器7を設けており、前記したモータMが回転さ
れることにより指向性スクリーンDSが図中の矢印Y方
向に往復直線運動を行なうようになされており、また、
前記した指向性スクリーンDSの位置信号の発生器7か
ら発生された位置信号に従って陰極線管CRTの蛍光面
上に、空間の各位置毎に必要とされる2次元図形を表示
させることにより、陰極線管CRTの蛍光面上の2次元
図形が指向性スクリーンDSの機能により、それのスク
リーン面に対して鏡対称な位置に実像を結んで空間に3
次元像を表示する。 すなわち、第9図において陰極線管CRTの蛍光面上に
おけるA点はA1点に、またB点は81点にそれぞれ実
像を結ぶ、そして、前記した実像の結ぶ位置は指向性ス
クリーンDS及び陰極線管CRTの移動と対応して変化
する。第12図は前記の動作を具体的に明らかにするた
めの図である。 第12図においてptは指向性スクリーンDSが陰極線
管CRTの蛍光面とが最も近接した時の位置を示し、ま
た、P2は指向性スクリーンDSが陰極線管CRTの蛍
光面から最も隔離した時の位置を示す。 指向性スクリーンDSが陰極線管CRTの蛍光面に最も
近接した時の位置P1にあるときの指向性スクリーンD
Sと陰極線管CRTの蛍光面との間隔をdi とすると
、指向性スクリーンDSによって空間中に生じる実像A
’、B’は、指向性スクリーンDSにおける陰極線管C
RT側とは反対の側で、指向性スクリーンDSからの距
離がdlの位置を占め、また指向性スクリーンDSが陰
極線管CRTの蛍光面から最も隔離した時の位置P2に
あるときの指向性スクリーンDSと陰極線管CRTの蛍
光面との間隔をdlとすると、指向性スクリーンDSに
よって空間中に生じる実像As。 B”は、指向性スクリーンDSと陰極線管CRTの蛍光
面との間隔がdlとなっているので、指向性スクリーン
DSによって空間中に生じる実像A II、Bnは指向
性スクリーンDSにおける陰極線管CRT側とは反対側
で、指向性スクリーンDSからの距離がdlの位置を占
める。 前記した指向性スクリーンDSによって空間中に生じる
実像A” B l″の位置と、指向性スクリーンDSに
よって空間中に生じる実像A’、B’の位置との間隔は
、陰極線管CRTの蛍光面の位置を基準とすると。 2d2−2dl=2 (dl−di)・・・(1)前記
の(1)式で示され、また、指向性スクリーンDSの最
大振幅Sは 5=d2−di  ・・・(2) 前記の(2)式で示1れるから、図中の実像A”。 B”の位置は、実像A’、 B’の位置から28の距・
離にあり、結局1表示できる3次元像の映出範囲IZの
奥行きは1図中のA’B’の面から図中のA jjB”
の面までの28として示されるものとなり、3次元表示
装置によって空中に表示される3次元像は、指向性スク
リーンDSの最大振幅Sの2倍に相当する奥行きを有す
るものとなされる。 【発明が解決しようとする課題】 ところで、第9図及び第12図を参照して説明した3次
元像の表示装置において、3次元像の各断面と対応する
2次元像を空間中に表示させるのに使用されている指向
性スクリーンDSは、スクリーン上の各点における入射
光と透過光との方向がスクリーン面に対して鏡対称とな
るような性質を有するような構成の指向性スクリーンで
あり、それは例えば第10図、第11図に例示されてい
るように光路中に直列的な配置態様で設けられた複数組
のレンズアレイ板によって構成されたものが使用されて
いた。 第10図に例示されている指向性スクリーンDSは、そ
れぞれ同一の焦点距離を有する多数の凸レンズ(素子レ
ンズ)ε、ξ・・・を配列した2枚のレンズアレイ板4
2.43を、前記の各レンズアレイ板42.43におけ
る互に対応する凸レンズの光軸及び焦点面が一致するよ
うに合わせるとともに、前記の焦点面に散光面44を配
置した構成態様のものであり、また第11図に例示され
ている指向性スクリーンDSは、焦点距離fl、f3が
同一の凸レンズLL、L3と、焦点距離f2が前記した
凸レンズLl、L3の焦点距離の1/2、すなわち、f
2=fl/2=f3/2であるような凸レンズL2等を
素子レンズとして、それぞれ構成されているレンズアレ
イ8,10.9が、第11図に示されているように直列
的に配列されているような構成態様のものであったが、
前記した指向性スクリーンDSはそれに入射した平行光
が指向性スクリーンDSから平行光として出射できるよ
うな機能、すなわち、無限遠の被写体の像を無限遠に結
像させうるような機能を有する光学系で構成されていた
。 しかし、指向性スクリーンDSで取扱う被写体は指向性
スクリーンDSから有限長の距離の位置に置かれている
2次元図形板Kl、 K2・・・であり、また、指向性
スクリーンDSから出射した光による実像の位置A’ 
、B’ (A”、B”)も指向性スクJ−ンDSから有
限長の距離に生じるから5術向性スクリーンDSから出
射されて空中に結像される像の画素の大きさは指向性ス
クリーンDSを構成しているレンズアレイ8〜10に使
用されている素子レンズの径よりも小さくはなり得ない
ために高解像度の像を空中に表示させることが困難であ
った。
[Prior Art] When the display portion of a two-dimensional figure is driven and displaced in a direction substantially perpendicular to the display surface of the two-dimensional figure, when it is displaced to different predetermined spatial positions, the display section corresponds to each spatial position. A three-dimensional display device in which a three-dimensional image is drawn in space by displaying a two-dimensional figure prepared in advance on the two-dimensional figure display section is, for example, X1iC.
T (X-ray computed tomography) display device. It is suitable as a three-dimensional image display device for many other uses, and various types of three-dimensional display devices have been proposed in the past. By the way, in the above-mentioned three-dimensional display device, a three-dimensional image is displayed in the air by moving the display section of the two-dimensional figure, which is the cross-sectional figure of the three-dimensional image, in space.
As a display section for two-dimensional figures, it is necessary to move within a movement range that is greater than the depth of the three-dimensional image, so if you want to display a large three-dimensional image, it is natural to use the display section for two-dimensional figures. The movement range of the 2-dimensional figure must also be increased, and therefore the acceleration applied to the two-dimensional figure display and other moving components becomes large, and if the limit is exceeded, the components may be destroyed. There are problems in that there is a limit to the size of the three-dimensional image that can be displayed, and a device with a sturdy structure is required if a large three-dimensional image is to be displayed. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-52518 as a three-dimensional display device that does not suffer from the above-mentioned problems, the directions of incident light and transmitted light at each point on the screen are mirror-symmetrical with respect to the screen surface. A directional screen having the following properties is driven and displaced in the front and back direction with respect to its surface, and a plurality of two-dimensional objects corresponding to different predetermined positions occupying the space of the directional screen are By sequentially displaying the figures on a fixed surface near one side of the directional screen, the stroke of the moving component is half of the three-dimensional image to be displayed in the air. A three-dimensional display device, as illustrated in FIG. In FIG. 9, CRT is a cathode ray tube used as a display section for two-dimensional figures, and in this cathode ray tube CRT,
DS is a directional screen that displays two-dimensional figures representing cross-sections of a three-dimensional image to be displayed in the air one after another on a fluorescent screen by scanning an electron beam; It is configured to have a characteristic that it can emit incident light rays in a mirror-symmetrical manner, and is driven and displaced in the direction of arrow Y in the figure by a reciprocating linear motion drive device. In the three-dimensional display device shown in FIG. 9, one end of a slider 4 slidably supported by a sleeve 3 is connected to a crank 1 rotated by a motor M via a rod 2. Directional screen DS on the other end of 4
In addition, sleeve 5 is attached to the directional screen DS.
One end of a slider 6 that is slidably supported by the slider 6 is fixed, and the other end of the slider 6 is provided with a generator 7 for generating a position signal for the directional screen DS, so that the motor M described above is rotated. The directional screen DS is configured to perform reciprocating linear motion in the direction of the arrow Y in the figure, and
By displaying a two-dimensional figure required for each position in space on the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT in accordance with the position signal generated from the position signal generator 7 of the directional screen DS, the cathode ray tube Due to the function of the directional screen DS, the two-dimensional figure on the fluorescent screen of the CRT forms a real image at a mirror-symmetrical position with respect to the screen surface, and three-dimensional images are formed in space.
Display dimensional image. That is, in FIG. 9, point A forms a real image at point A1, and point B forms a real image at point 81 on the phosphor screen of the cathode ray tube CRT, and the positions where the above real images are formed are on the directional screen DS and the cathode ray tube CRT. changes in response to the movement of. FIG. 12 is a diagram for specifically clarifying the above operation. In FIG. 12, pt indicates the position when the directional screen DS is closest to the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT, and P2 indicates the position when the directional screen DS is most separated from the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT. shows. Directional screen D when the directional screen DS is at position P1 when it is closest to the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT
If the distance between S and the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT is di, then the real image A generated in space by the directional screen DS is
', B' are cathode ray tube C in directional screen DS
The directional screen occupies a position dl at a distance from the directional screen DS on the side opposite to the RT side, and is at a position P2 when the directional screen DS is farthest away from the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT. If the distance between DS and the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT is dl, a real image As is generated in space by the directional screen DS. Since the distance between the directional screen DS and the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT is dl, "B" is a real image A produced in space by the directional screen DS. occupies a position at a distance dl from the directional screen DS on the opposite side. The distance between the positions of the real images A' and B' is based on the position of the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT. Also, the maximum amplitude S of the directional screen DS is 5=d2-di... (2) Since it is expressed by the above equation (2), the real image A'' in the figure. The position of B'' is at a distance of 28 points from the position of real images A' and B'.
The depth of the projection range IZ of the three-dimensional image that can be displayed at a distance is from the plane A'B' in Figure 1 to A jjB in Figure 1.
The three-dimensional image displayed in the air by the three-dimensional display device has a depth equivalent to twice the maximum amplitude S of the directional screen DS. [Problem to be Solved by the Invention] By the way, in the three-dimensional image display device described with reference to FIGS. 9 and 12, two-dimensional images corresponding to each cross section of the three-dimensional image are displayed in space. The directional screen DS used in For example, as illustrated in FIGS. 10 and 11, a lens array plate composed of a plurality of lens array plates arranged in series in the optical path has been used. The directional screen DS illustrated in FIG. 10 includes two lens array plates 4 on which a large number of convex lenses (element lenses) ε, ξ... each having the same focal length are arranged.
2.43 is arranged so that the optical axes and focal planes of the corresponding convex lenses in each of the lens array plates 42.43 coincide with each other, and the light diffusing surface 44 is disposed on the focal plane. In addition, the directional screen DS illustrated in FIG. 11 has convex lenses LL and L3 having the same focal lengths fl and f3, and a focal length f2 that is 1/2 of the focal length of the convex lenses L1 and L3 described above, i.e. , f
Lens arrays 8 and 10.9, each constructed using convex lenses L2 and the like with 2=fl/2=f3/2 as element lenses, are arranged in series as shown in FIG. It was structured in such a way that
The above-mentioned directional screen DS is an optical system having a function of allowing parallel light incident thereon to exit from the directional screen DS as parallel light, that is, a function of forming an image of an object at an infinite distance. It consisted of However, the objects handled by the directional screen DS are two-dimensional graphic boards Kl, K2, etc. placed at a finite distance from the directional screen DS, and the objects handled by the directional screen DS are the two-dimensional graphic boards Kl, K2... Real image position A'
, B'(A'',B'') are also generated at a finite distance from the directional screen DS, so the size of the pixel of the image emitted from the directional screen DS and formed in the air is directional. Since the diameter cannot be smaller than the diameter of the element lenses used in the lens arrays 8 to 10 constituting the digital screen DS, it has been difficult to display a high-resolution image in the air.

【課題を解決するための手段] 本発明は空中に表示させるべき3次元像における複数の
断面位置のそれぞれと個別に対応して前記の断面図形を
表わす2次元図形が順次に表示される2次元図形の表示
面と、スクリーン上の各点における入射光と透過光との
方向がスクリーン面に対して鏡対称となるような性質を
有している如き指向性スクリーンとの間隔を相対的に変
位させて空中に3次元像を表示させるようにした3次元
表示装置において、前記した指向性スクリーンとしてそ
れぞれ微小な素子レンズを2次元的に配列して構成して
なるレンズアレイ板の3組のものを光路に直列的に配置
した構成態様のものを用いるとともに、前記した2次元
図形の表示面と指、tiJ性スタスクリーン間隔の変化
に対応して、前記の3組のレンズアレイ板からなる指向
性スクリーンにおける個々の素子レンズによる前記した
2次元図形の表示面の正立等倍像が、常に指向性スクリ
ーン面に対して面対称の位置に結像するように前記した
3組のレンズアレイ板の間隔を制御するようにした3次
元表示装置、及び空中に表示させるべき3次元像におけ
る複数の断面位置のそれぞれと個別に対応して前記の断
面図形を表わす2次元図形が順次に表示される2次元図
形の表示面と、スクリーン上の各点における入射光と透
過光との方向がスクリーン面に対して鏡対称となるよう
な性質を有している如き指向性スクリーンとの間隔を相
対的に変位させて空中に3次元像を表示させるようにし
た3次元表示装置において、前記した指向性スクリーン
としてそれぞれ微小な素子レンズを2次元的に配列して
構成してなるレンズアレイ板の2組のものを光路に直列
的に配置した構成態様のものを用いるとともに、前記し
た2次元図形の表示面と指向性スクリーンとの間隔の変
化に対応して、前記の2組のレンズアレイ板からなる指
向性スクリーンにおける■々の素子レンズによる前記し
た2次元図形の表示面の正立等倍像が、常に指向性スク
リーン面に対して面対称の位置に結像するように前記し
た3粗のレンズアレイ板の間隔を制御するようにした3
次元表示装置を提供する。 [作用] 微小な素子レンズを2次元的に配列して構成してなるレ
ンズアレイ板の3組のものを光路に直列的に配置して、
スクリーン上の各点における入射光と透過光との方向が
スクリーン面に対して鏡対称となるような性質を示すよ
うなものとして構成された指向性スクリーンと、2次元
図形の表示面との間隔の変化に対応して、前記の3組の
レンズアレイ板からなる指向性スクリーンにおける個々
の素子レンズによる前記した2次元図形の表示面の正立
等倍像が、常に指向性スクリーン面に対して面対称の位
置に結像するように前記した3組のレンズアレイ板の間
隔を制御する。 また微小な素子レンズを2次元的に配列して構成してな
るレンズアレイ板の2組のものを光路に直列的に配置し
て、スクリーン上の各点における入射光と透過光との方
向がスクリーン面に対して鏡対称となるような性質を示
すようなものとして構成された指向性スクリーンと、2
次元図形の表示面との間隔の変化に対応して、前記の3
組のレンズアレイ板からなる指向性スクリーンにおける
個々の素子レンズによる前記した2次元図形の表示面の
正立等倍像が、常に指向性スクリーン面に対して面対称
の位置に結像するように前記した2組のレンズアレイ板
の間隔を制御する。 それにより、前記したレンズアレイ板の構成に使用され
ている微小レンズの性能に応じた解像度を有する画像を
空間に表示させることができる。 【害施例】 以下、本発明の3次元表示装置の具体的な内容を添付図
面を参照して詳細に説明する。第1図は本発明の3次元
表示装置の一実施例の構成を示す側断面図、第2図及び
第3図は第1図に示されている3次元表示装置に使用さ
れている指向性スクリーンの構成原理及び動作原理を説
明するのに使用される側断面図、第4図は第1図に示さ
九ている3次元表示装置に使用されている指向性スクリ
ーンの説明に使用される図、第5図乃至第8図は他の構
成態様の指向性スクリーンを示す側断面図である。 第1図においてCRTは2次元図形の表示部として用い
られている陰極線管であり、この陰極線管CRTでは空
中に表示させる3次元像の断面と対応する2次元図形を
電子ビームの走査によって次々に蛍光面上に表示すると
いう動作を行なう。 前記した2次元図形の表示部としては空中に表示させる
べき3次元像の複数の断面と対応する2次元図形を順次
に表示できる機能を備えているものであれば、どのよう
な構成のものでも使用できることはいうまでもない。 DSはスクリーン上の各点における入射光と透過光との
方向がスクリーン面に対して鏡対称となるような性質を
有している如き指向性スクリーンであり、この指向性ス
クリーンDSはそれぞれ微小な素子レンズを2次元的に
配列して構成してなるレンズアレイ板の複数組のものを
光路に直列的に配置した構成態様のものとなされている
が、この指向性スクリーンDSの具体的な構成例は男2
図、第3図及び第5図乃至第8図等に例示されているが
、指向性スクリーンDSは往復直線運動の駆動装置によ
ってそれのスクリーン面に垂直な方向第1図中の矢印Y
方向)に駆動変位されるようになされている。 第1図示の3次元表示装置中で使用されている指向性ス
クリーンDSの往復直線運動の駆動装置は、第9図を参
照して既述した従来例の3次元表示装置中で使用されて
いる指向性スクリーンDSの往復直線運動の駆動装置と
同様のものであって、モータMによって回転されるクラ
ンク1にロッド2を介して、スリーブ3に摺動自在に支
持されているスライダ4の1端を連結し、また、前記の
スライダ4の他端には指向性スクリーンDSを固着し、
さらに指向性スクリーンDSにはスリーブ5に摺動自在
に支持されているスライダ6の1端を固着し、スライダ
6の他端には指向性スクリーンDSの位置信号の発生器
7を設けてあって、前記したモータMが回転されること
により指向性スクリーンDSが図中の矢印Y方向に往復
直線運動を行なうようになされている。 前記した指向性スクリーンDSの位置信号の発生器7と
しては光学的な位置センサ、静電的な位置センサ、動電
的な位置センサ、電磁的な位置センサ等の内から任意の
構成態様のものが使用できることはいうまでもない。 そして指向性スクリーンDSが予め定められたそれぞれ
異なる空間位置に変位した時に、前記した指向性スクリ
ーンDSの位置信号の発生器7から発生された位置信号
に従って2次元図形の表示面(陰極線管CRTの蛍光面
)上に、空間の各位置毎に必要とされる2次元図形が表
示されることにより、陰極線管CRTの蛍光面上の2次
元図形が指向性スクリーンDSの機能により、指向性ス
クリーンDSの中心面に対して鏡対称な位置に実像を結
んで空間に3次元像が表示されるようにするのに、本発
明の3次元表示装置においては、前記した陰極線管CR
Tの蛍光面と、それぞれ微小な素子レンズを2次元的に
配列して構成してなるレンズアレイ板の複数組のものを
光路に直列的に配置した構成態様の指向性スクリーンと
の間隔の変化に対応して、前記の複数組のレンズアレイ
板からなる指向性スクリーンにおける個々の素子レンズ
による前記した2次元図形の表示面の正立等倍像が、常
に指向性スクリーン面に対して面対称の位置に結像する
ように指向性スクリーンにおけるレンズアレイ板間の距
離を、前記した指向性スクリーンDSの位置信号の発生
器7から発生された指向性スクリーンDSの位置信号に
基づいて変位させて、指向性スクリーンDSの中心面を
対称面として空中へ形成される2次元図形の表示面の2
次元図形の像面に、レンズアレイ板を構成している多数
の素子レンズの径よりも小さな画素よりなる2次元図形
が常に空中に形成される状態となるように構成している
のであり、第′、図中に示されている3次元表示装置に
おいて前記の構成は、指向性スクリーンDSの位置信号
の発生器7から発生された指向性スクリーンDSの位置
信号(アナログ信号形態の位置信号)を、アナログデジ
タル変換器38によってデジタル信号形態の位置信号に
変換し、そのデジタル信号形態の位置信号をアドレス信
号に用いて変換テーブル39から指向性スクリーンDS
を構成している複数のレンズアレイ板に対する変位信号
を取出し、次いで変換テーブル39から出力された信号
をデジタルアナログ変換器40によってアナログ信号形
態の変位信号に変換し、前記のアナログ信号形態の変位
信号を駆動装置t41に供給して、前記の駆動装置41
から指向性スクリーンを構成している複数のレンズアレ
イ板を変位させるアクチュエータに駆動信号を与えるよ
うにすることにより、陰極線管CRTの蛍光面と指向性
スクリーンDSとの間隔の変化に対応して、光路中に直
列的な配N態様で設けられた複数のレンズアレイ板より
なる指向性スクリーン−こおけるレンズアレイ板間の距
離が、前記した指向性スクリーンDSの位置信号の発生
器7から発生された指向性スクリーンDSの位置信号に
基づいて変位されるようにされている。 第1図示の3次元表示装置で使用されている指向性スク
リーンDSは、多数の微小な素子レンズLl(以下、単
にレンズLlと記載される場合もある)を配列させたレ
ンズアレイ板11と、アクチュエータ14.15と、多
数の微小な素子レンズL2(以下、単にレンズL2と記
載される場合もある)を配列させたレンズアレイ板12
と、アクチュエータ16.17と、多数の微小な素子レ
ンズL3(以下、単にレンズL3と記載される場合もあ
る)を配列させたレンズアレイ板13とによって構成さ
れているような構成形態のものであり、それの具体的な
構成は第2図及び第3図に示されている。 前記したアクチュエータ14.15は、陰極線管CRT
の蛍光面に表示された2次元図形が、指向性スクリーン
DSにおけるレンズアレイ板11における各レンズL1
によって、レンズアレイ板12における各レンズL2に
おける主平面の位置に結像する状態になるようにレンズ
アレイ板11゜12間の距離bQlを、陰極線管CRT
の蛍光面と指向性スクリーンDSとの距11aQ1に応
じて変更するような動作を行なうように前記した駆動袋
!!41から供給される駆動信号によって制御され、ま
た、前記したアクチュエータ16.17は、措向性スク
リーンDSにおけるレンズアレイ板12における各レン
ズL2における主平面の位置に結像された陰極線管CR
Tの蛍光面における2次元図形が、レンズアレイ板13
における各レンズL3によって、指向性スクリーンDS
におけるレンズアレイ板12における各レンズL2の主
平面の位置を対称面として、陰極線管CRTの蛍光面と
対称の位置(レンズアレイ板13から距離aQ1の位置
)の空中へ、レンズアレイ板11〜13を構成している
多数の微小な素子レンズL 1. L 2゜L3の径よ
りも小さな画素よりなる2次元図形を結像させる状態と
なるようにレンズアレイ板12゜13間の距離but 
を、陰極線管CRTの蛍光面と指向性スクリーンDSと
の距離aQiに応じて変更するような動作を行なうよう
に前記した駆動袋!!41から供給される駆動信号によ
って制御される。 第41i!iはaQ1=a、bQ1=b、f==Lmm
とした場合のaとbとの関係を示す図であり、このaと
bとの関係が第1図中の変換テーブル39で使用されて
、前記した駆動信号が発生されるのである。 第2図及び第3図においてCRTは2次元図形の表示面
となされる蛍光面を備えている陰極線管であり、この陰
極線管CRTは第1図中に示されている陰極線管CRT
に対応しているものである。 第2図は陰極線管CRTの蛍光面と指向性スクリーンD
Sとの距離aQ1が大きい場合の指向性スクリーンDS
における3つのレンズアレイ板11〜13とアクチュエ
ータ14〜17との状態を示している図であり、また第
3図は陰極線管CRTの蛍光面と指向性スクリーンDS
との距離aQ1が小さい場合の指向性スクリーンDSに
おける3つのレンズアレイ板11〜13とアクチュエー
タ14〜17との状態を示している図である。 このように、本発明の3次元表示装置においては2次元
図形の表示面(陰極線管CRTの蛍光面)と指向性スク
リーンとの間隔aQ1の変化に対応して、光路中に直列
的な配置態様で設けられた3組のレンズアレイ板11〜
13よりなる指向性スクリーンDSにおける中間のレン
ズアレイ板12と前後のレンズアレイ板11.13との
距離bQ1を、前記の複数組のレンズアレイ板からなる
指向性スクリーンDSにおける個々の素子レンズによる
前記した2次元図形の表示面の正立等倍像が、常に指向
性スクリーン面に対して面対称の位置に結像する状態と
なるように変位させて、指向性スクリーンDSの中心面
を対称面として空中へ形成される2次元図形の表示面の
2次元図形の像面に、レンズアレイ板を構成している多
数の素子レンズの径よりも小さな画素よりなる2次元図
形が常に空中に形成される状態となるように、アクチュ
エータ14〜17によって制御しているので、従来の間
層点が良好に解決されうろことは明らかである。 前記のように指向性スクリーンDSを構成している複数
のレンズアレイ板の間隔を変化させるために使用されて
いるアクチュエータは、それの構成態様が圧電(電歪)
型、動電型、電磁型、その他、任意の構成形態のもので
も使用できる。 前記した指向性スクリーンDSにおけるレンズアレイ板
12のレンズL2の作用は、前記のように各レンズアレ
イ板の間隔bQ1が変化した場合でも、レンズアレイ板
11のレンズL1を通過した光を、レンズアレイ板13
のレンズL3に有効に入射させるようにするためのもの
である。 すなわち、指向性スクリーンDSを構成している複数の
レンズアレイ板11〜13の間隔bQ1が、第11図を
参照して説明した指向性スクリーンDSの複数のレンズ
アレイ板の間隔が常に一定に保たれている場合には、レ
ンズLlの光軸を通過した光を常にレンズL2の光軸と
レンズL3の光軸を通過する状態として指向性スクリー
ンDSを構成させることができるが、本発明の3次元表
示装置においては指向性スクリーンDSを構成している
複数枚のレンズアレイ板の間隔が、2次元図形の表示面
(陰極線管CRTの蛍光面)と指向性スクリーンDSと
の間隔a121の変化に対応して変化するようになされ
ているのに、指向性スクリーンDSを構成している複数
枚のレンズアレイ板に使用されている素子レンズはそれ
ぞれ一定の焦点距離を有するものであるために、前記の
ように指向性スクリーンDSを構成している複数枚のレ
ンズアレイ板の間隔が前述のように変化した場合にはレ
ンズLlの光軸を通過した光を常にレンズL2の光軸と
レンズL3の光軸を通過させるようにして指向性スクリ
ーンDSを構成させることは不可能であって多少のけら
れの生じることは避けられず、レンズアレイ板11のレ
ンズL1を通過した光の全部をレンズアレイ板13のレ
ンズL3に入射させることはできない。 それで、なるべく光の利用率を大きい状態として指向性
スクリーンDSを構成することが望まれる。今、レンズ
アレイ板11のレンズL1の焦点距離をfl、レンズア
レイ板12のレンズL2の焦点距離をf2.レンズアレ
イ板13のレンズL3の焦点距離をf3とし、また、第
4図中においてa(= a Q 1)が20mm〜70
mmまで変化した場合には1例えばレンズアレイ板12
のレンズL2の焦点距離が前記したレンズアレイ板の間
隔b21の変化、すなわち、第4図中における8220
mmに対応するb=1.053と、第4図中におけるa
=70mmに対応するb=1.014との略々中間の値
(前記した1、053と1.014との算術平均値1.
034)、1.034fl=1゜034f3=2f2に
されることは、レンズによるけられを少なくする点から
考えて望ましい。 前記の例の場合のように指向性スクリーンDSと2次元
図形の表示面との距離aQl=aが20mm〜70mm
に変化しても、第4図から指向性スクリーンDSにおけ
るレンズアレイ板間の間隔bλ1の変化は約39ミクロ
ンというように非常に小さいので、レンズによるけられ
の発生:ま実用上は無視できる。 第5図及び第6図は3枚のレンズアレイ板として平板型
マイクロレンズアレイを用いて構成した指向性スクリー
ンDSの構成例であって、各図中における18〜21は
ガラス基板であり、また図中におけるγ、γ・・・は前
記した平板状の各ガラス基板に構成させたレンズ作用を
有する半球状の屈折率分布領域であるが、前記のように
平板状の各ガラス基板にレンズ作用を有する多数の半球
状の屈折率分布領域を、例えばイオン交換法等の手段を
適用して構成させて、多数の分布屈折率レンズを備えて
いるレンズアレイを作ることは周知である。 そして、第5図中に示されている22.23と第6図中
に示されている28は空隙であり、さらに第5図中に示
されている24〜27と第6図中に示されている29a
、29bはアクチュエータである。 前記した第5図及び第6図に例示されているような構成
の指向性スクリーンDSを、第1図巾シこ示されている
指向性スクリーンDSの代わりに使用しても、第1図に
示されている3次元表示装置と同様に2次元図形の表示
面と指向性スクリーンDSとの間隔の変化に対応して、
前記の複数組のレンズアレイ板からなる指向性スクリー
ンDSにおける個々の素子レンズγ、γ・・・による前
記した2次元図形の表示面の正立等倍像が、常に指向性
スクリーン面に対して面対称の位置に結像する状態とな
るように、光路中に直列的な配置態様で設けられた3組
のレンズアレイ板よりなる指向性スクリーンDSにおけ
る中間のレンズアレイ板と前後のレンズアレイ板との距
離を変化させて、指向性スクリーンDSにおける中間の
レンズアレイ板の厚さ方向における中心面を対称面とし
て空中へ形成される2次元図形の表示面の2次元図形の
像面に、レンズアレイ板を構成している多数の素子レン
ズγ、γ・・・の径よりも小さな画素よりなる2次元図
形が常に空中に形成される状態となるように、アクチュ
エータ24〜27(第5図の場合)、アクチュエータ2
9a、29b(第6図の場合)等によって制御して、従
来の間頭点が生じないようにすることができる。 次に第7図及び第81は、2次元図形の表示面と指向性
スクリーンとの間隔の変化に対応して、光路中に直列的
な配置態様で設けられた2組のレンズアレイ板30.3
1からなる指向性スクリーンDSにおける個々の素子レ
ンズα、α・・・(第7図の場合)及び光路中に直列的
な配置態様で設けられた2組のレンズアレイ板34.3
5からなる指向性スクリーンDSにおける個々の素子レ
ンズδ、δ・・・(第8図の場合)による前記した2次
元図形の表示面の正立等倍像が、常に指向性スクリーン
面に対して面対称の位置に結像する状態となるように、
光路中に直列的な配置!態様で設けられた2組のレンズ
アレイ板よりなる指向性スクリーンDSにおける中心面
を対称面として空中へ形成される2次元図形の表示面の
2次元図形の像面に。 レンズアレイ板30.31を構成している多数の素子レ
ンズ個々の素子レンズα、α・・・の径よりも小さな画
素よりなる2次元図形が常に空中に形成される状態(第
7図の場合)、レンズアレイ板34゜35を構成してい
る多数の素子レンズ個々の素子レンズδ、δ・・・の径
よりも小さな画素よりなる2次元図形が常に空中に形成
される状態(第8図の場合)となされるように、アクチ
ュエータ32゜33(第7図の場合)、アクチュエータ
36.37(第8図の場合)により変化させるように制
御するように構成された3次元表示装置に使用される指
向性スクリーンDSの構成例を示している図である。 まず、第7図に示されている指向性スクリーンDSにお
いて、30.31はそれぞれレンズアレイ板、32.3
3はアクチュエータであり、この第7図に示されている
指向性スクリーンDSの構成に使用されている一レンズ
アレイ板30.31は、感光性ガラスを利用して微小な
球面を形成してレンズ化する1周知のいわゆる結晶化ガ
ラス法を適用して構成されたレンズアレイ板であり、図
中においてα、α・・・はガラスの収縮によって凸部と
なされて構成されたレンズ部、また図中のβ、β・は収
縮後の結晶化ガラス部(遮光層)である。 この第7図に示されている指向性スクリーンDSにおけ
る2枚のレンズアレイ板32.33における各素子レン
ズα、α・・の球面が対面している部分には凹レンズ状
の空間が形成されているが、前記した各凹レンズ状の空
間は凸レンズのフィールドレンズと等価な作用を行なう
ものと考えることができるから、この第7図示の指向性
スクリーンDSは、2枚のレンズアレイ板32.33と
。 前記の2枚のレンズアレイ板32.33の面の空間に形
成された多数の凹レンズ状の空間による多数の凸レンズ
のフィールドレンズによるレンズアレイ板との3枚のレ
ンズアレイ板によって構成されている既述の指向性スク
リーンDSと同様な機能を備えているものと考えること
ができる。 次に、第8図に示されている指向性スクリーンDSにお
いて、34.35はそれぞれレンズアレイ板、36.3
7はアクチュエータであり、この第8図に示されている
指向性スクリーンDSの構成νこ使用されているレンズ
アレイ板34.35は、屈折率が中心軸から周辺に向か
って2乗分布近似に減少して行くように構成されている
ロッドレンズδ、δ・・・を配列して構成されており、
前記した各レンズアレイ板34.35の構成に用いられ
ている各ロッドレンズδ、δ・・・は1/4ピツチレン
ズであり、2枚のレンズアレイ板34.35によって1
72ピツチレンズ(第3象限レンズ)として1対1正立
等倍結像条件を満足するロッドレンズδ、δ・・・を構
成する。 前記した第7図及び第8図に例示されているような構成
の指向性スクリーンDSを、第1図中に示されている指
向性スクリーンDSの代わりに使用されても、第1図に
示されている3次元表示装置と同様に2次元図形の表示
面と指向性スクリーンDSとの間隔の変化に対応して、
光路中に直列的な配置態様で設けられた2組のレンズア
レイ板よりなる指向性スクリーンDSにおける前後のレ
ンズアレイ板との距離を、指向性スクリーンDSの厚さ
方向における中心面を対称面として空中へ形成される2
次元図形の表示面の2次元図形の像面に、レンズアレイ
板30.31を構成している多数の素子レンズα、α・
・の径よりも小さな画素よりなる2次元図形が常に空中
に形成される状態(第7図の場合)となるようにアクチ
ュエータによって制御したり、またはレンズアレイ板3
4,35を構成している多数の素子レンズδ、δ・・・
の径よりも小さな画素よりなる2次元図形が常に空中に
形成される状態(第8図の場合)となるようにアクチュ
エータによって制御することにより、従来の問題点が生
じないようにすることができる。 【発明の効果1 以上、詳細に説明したところから明らかなように本発明
の3次元表示装置は、微小な素子レンズを2次元的に配
列して構成してなるレンズアレイ板の3組のものを光路
に直列的に配置して、スクリーン上の各点における入射
光と透過光との方向がスクリーン面に対して鏡対称とな
るような性質を示すようなものとして構成された指向性
スクリーンと、2次元図形の表示面との間隔の変化に対
応して、前記の3組のレンズアレイ板からなる指向性ス
クリーンにおける個々の素子レンズによる前記した2次
元図形の表示面の正立等倍像が、常に指向性スクリーン
面に対して面対称の位置に結像するように前記した3組
のレンズアレイ板の間隔を制御したり、微小な素子レン
ズを2次元的に配列して構成してなるレンズアレイ板の
2組のものを光路に直列的に配置して、スクリーン上の
各点における入射光と透過光との方向がスクリーン面に
対して鏡対称となるような性質を示すようなものとして
構成された指向性スクリーンと、2次元図形の表示面と
の間隔の変化に対応して、前記の3組のレンズアレイ板
からなる指向性スクリーンにおける個々の素子レンズに
よる前記した2次元図形の表示面の正立等倍像が、常に
指向性スクリーン面に対して面対称の位置に結像するよ
うに前記した2組のレンズアレイ板の間隔を制御したり
するものであるから1本発明の3次元表示装置は前記し
たレンズアレイ板の構成に使用されている微小レンズの
性能に応じた解像度を有する画像を空間しこ表示させる
ことができ1本発明によれば2次元図形の表示面と指向
性スクリーンとの間隔の変化に対応して、光路中に直列
的な配置態様で設けられた複数組のレンズアレイ板より
なる指向性スクリーンDSにおけるレンズアレイ板間の
距離を指向性スクリーンDSにおける厚さ方向における
中心面を対称面として空中へ形成される2次元図形の表
示面の2次元図形の像面に、レンズアレイ板を構成して
いる多数の素子レンズの径よりも小さな画素よりなる2
次元図形が常に空中に形成さ九る状態になされるので、
本発明により既述した従来の3次元表示装置における問
題点は良好に解決できる。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a two-dimensional image in which two-dimensional figures representing the cross-sectional figures are sequentially displayed in correspondence with each of a plurality of cross-sectional positions in a three-dimensional image to be displayed in the air. Relative displacement of the distance between the figure display surface and a directional screen that has a property that the directions of incident light and transmitted light at each point on the screen are mirror symmetrical with respect to the screen surface. In a three-dimensional display device that displays a three-dimensional image in the air, the above-mentioned directional screen includes three sets of lens array plates, each of which is constructed by two-dimensionally arranging minute element lenses. are arranged in series in the optical path, and in response to the change in the display surface of the two-dimensional figure, the finger, and the tiJ star screen interval, the orientation consisting of the three sets of lens array plates described above is used. The above-mentioned three sets of lens array plates are arranged so that an erect equal-magnification image of the above-mentioned two-dimensional figure display surface by each element lens in the directional screen is always formed at a position symmetrical with respect to the directional screen surface. a three-dimensional display device configured to control the interval between the three-dimensional images, and two-dimensional figures representing the cross-sectional figures individually corresponding to each of the plurality of cross-sectional positions in the three-dimensional image to be displayed in the air are sequentially displayed. The distance between the display surface of a two-dimensional figure and a directional screen that has a property that the directions of incident light and transmitted light at each point on the screen are mirror symmetrical with respect to the screen surface. In a three-dimensional display device that displays a three-dimensional image in the air by displacing the directional screen to In addition to using a configuration in which the lenses are arranged in series in the optical path, the lens array plate is made up of the two sets of lens array plates, corresponding to the change in the distance between the display surface of the two-dimensional figure and the directional screen. The three coarse lenses described above are arranged so that the erect equal-magnification image of the display surface of the two-dimensional figure formed by the element lenses in the directional screen is always formed at a position symmetrical to the surface of the directional screen. The spacing between array plates was controlled 3.
Provides a dimensional display device. [Operation] Three sets of lens array plates each consisting of a two-dimensional arrangement of minute element lenses are arranged in series in the optical path.
Distance between a directional screen configured such that the directions of incident light and transmitted light at each point on the screen exhibit mirror symmetry with respect to the screen surface, and the display surface of a two-dimensional figure In response to changes in The intervals between the three sets of lens array plates described above are controlled so that images are formed at plane-symmetrical positions. In addition, two sets of lens array plates, each consisting of a two-dimensional arrangement of minute element lenses, are arranged in series in the optical path, so that the direction of incident light and transmitted light at each point on the screen is adjusted. a directional screen configured to exhibit mirror symmetry with respect to the screen surface;
In response to changes in the distance between the dimensional figure and the display surface, the above 3.
In such a way that an erect equal-magnification image of the display surface of the two-dimensional figure formed by each element lens in a directional screen consisting of a set of lens array plates is always formed at a position symmetrical to the directional screen surface. The distance between the two sets of lens array plates described above is controlled. Thereby, it is possible to display in space an image having a resolution that corresponds to the performance of the microlenses used in the configuration of the lens array plate. [Embodiments] Hereinafter, specific details of the three-dimensional display device of the present invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing the configuration of an embodiment of the three-dimensional display device of the present invention, and FIGS. 2 and 3 show the directivity used in the three-dimensional display device shown in FIG. FIG. 4 is a side sectional view used to explain the principle of construction and operation of the screen, and FIG. 4 is a diagram used to explain the directional screen used in the three-dimensional display device shown in FIG. 1. , FIGS. 5 to 8 are side sectional views showing other configurations of the directional screen. In Figure 1, a CRT is a cathode ray tube used as a display unit for two-dimensional figures, and in this cathode ray tube, two-dimensional figures corresponding to the cross section of a three-dimensional image to be displayed in the air are sequentially displayed by scanning an electron beam. It performs the operation of displaying on a fluorescent screen. The two-dimensional figure display unit described above may be of any configuration as long as it has the function of sequentially displaying two-dimensional figures corresponding to a plurality of cross sections of a three-dimensional image to be displayed in the air. Needless to say, it can be used. DS is a directional screen in which the direction of incident light and transmitted light at each point on the screen is mirror symmetrical with respect to the screen surface. Although the configuration is such that multiple sets of lens array plates each consisting of two-dimensionally arranged element lenses are arranged in series in the optical path, the specific configuration of this directional screen DS is Example is man 2
3, and 5 to 8, the directional screen DS is moved in the direction perpendicular to the screen surface by an arrow Y in FIG.
direction). The driving device for reciprocating linear movement of the directional screen DS used in the three-dimensional display device shown in FIG. 1 is used in the conventional three-dimensional display device already described with reference to FIG. One end of a slider 4, which is similar to the drive device for reciprocating linear motion of the directional screen DS, is slidably supported by a sleeve 3 via a rod 2 on a crank 1 rotated by a motor M. and a directional screen DS is fixed to the other end of the slider 4,
Furthermore, one end of a slider 6 that is slidably supported by the sleeve 5 is fixed to the directional screen DS, and a generator 7 for generating a position signal for the directional screen DS is provided at the other end of the slider 6. By rotating the aforementioned motor M, the directional screen DS is configured to perform reciprocating linear motion in the direction of the arrow Y in the figure. The position signal generator 7 of the above-mentioned directional screen DS may have any configuration from among optical position sensors, electrostatic position sensors, electrodynamic position sensors, electromagnetic position sensors, etc. Needless to say, it can be used. When the directional screen DS is displaced to different predetermined spatial positions, the two-dimensional figure display surface (cathode ray tube CRT) is By displaying the two-dimensional figures required for each position in space on the fluorescent screen, the two-dimensional figures on the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT are displayed on the directional screen DS by the function of the directional screen DS. In order to display a three-dimensional image in space by forming a real image at a mirror-symmetrical position with respect to the central plane of the three-dimensional display device of the present invention, the cathode ray tube CR described above is used.
Change in the distance between the phosphor screen of T and a directional screen having a configuration in which multiple sets of lens array plates, each consisting of a two-dimensional arrangement of minute element lenses, are arranged in series in the optical path. Correspondingly, the erect equal-magnification image of the display surface of the two-dimensional figure formed by each element lens on the directional screen made up of the plurality of lens array plates is always plane-symmetrical with respect to the directional screen surface. The distance between the lens array plates in the directional screen is changed based on the position signal of the directional screen DS generated from the position signal generator 7 of the directional screen DS so that the image is formed at the position of , 2 of the display surface of the two-dimensional figure formed in the air with the center plane of the directional screen DS as the plane of symmetry.
The structure is such that a two-dimensional figure consisting of pixels smaller than the diameter of the many element lenses constituting the lens array plate is always formed in the air on the image plane of the dimensional figure. ', In the three-dimensional display device shown in the figure, the above-mentioned configuration generates a position signal (position signal in the form of an analog signal) of the directional screen DS generated from the position signal generator 7 of the directional screen DS. , is converted into a position signal in the form of a digital signal by the analog-to-digital converter 38, and the position signal in the form of a digital signal is used as an address signal to be sent from the conversion table 39 to the directional screen DS.
Then, the digital-to-analog converter 40 converts the signal output from the conversion table 39 into a displacement signal in the form of an analog signal, and converts the displacement signal in the form of the analog signal to the displacement signal in the form of an analog signal. is supplied to the drive device t41, and the drive device 41
By applying a drive signal to an actuator that displaces a plurality of lens array plates constituting a directional screen from The distance between the lens array plates in the directional screen consisting of a plurality of lens array plates arranged in series in the optical path is generated from the position signal generator 7 of the directional screen DS. It is adapted to be displaced based on the position signal of the directional screen DS. The directional screen DS used in the three-dimensional display device shown in FIG. A lens array plate 12 in which actuators 14, 15 and a large number of minute element lenses L2 (hereinafter, sometimes simply referred to as lenses L2) are arranged.
, the actuator 16, 17, and a lens array plate 13 in which a large number of minute element lenses L3 (hereinafter sometimes simply referred to as lenses L3) are arranged. The specific structure thereof is shown in FIGS. 2 and 3. The actuators 14 and 15 described above are cathode ray tube CRTs.
The two-dimensional figure displayed on the fluorescent screen of each lens L1 on the lens array plate 11 on the directional screen DS
As shown in FIG.
The driving bag described above is designed to perform an operation that changes according to the distance 11aQ1 between the phosphor screen and the directional screen DS! ! The actuators 16 and 17 are controlled by drive signals supplied from the cathode ray tube CR whose image is formed at the position of the principal plane of each lens L2 on the lens array plate 12 in the directional screen DS.
The two-dimensional figure on the fluorescent screen of T is the lens array plate 13
By each lens L3 in the directional screen DS
With the position of the principal plane of each lens L2 on the lens array plate 12 as the plane of symmetry, the lens array plates 11 to 13 A large number of minute element lenses L 1. The distance between the lens array plates 12 and 13 is set so that a two-dimensional figure consisting of pixels smaller than the diameter of L2 and L3 is formed.
The driving bag described above is designed to perform an operation of changing the distance aQi between the phosphor screen of the cathode ray tube CRT and the directional screen DS! ! It is controlled by a drive signal supplied from 41. 41st i! i is aQ1=a, bQ1=b, f==Lmm
1 is a diagram showing the relationship between a and b when In FIGS. 2 and 3, CRT is a cathode ray tube equipped with a fluorescent screen that serves as a display surface for two-dimensional figures, and this cathode ray tube CRT is similar to the cathode ray tube CRT shown in FIG.
It corresponds to Figure 2 shows the fluorescent screen and directional screen D of a cathode ray tube CRT.
Directional screen DS when the distance aQ1 from S is large
FIG. 3 is a diagram showing the states of three lens array plates 11 to 13 and actuators 14 to 17 in FIG.
It is a figure showing the state of three lens array plates 11-13 and actuators 14-17 in directional screen DS when distance aQ1 with is small. As described above, in the three-dimensional display device of the present invention, in response to changes in the distance aQ1 between the display surface of the two-dimensional figure (the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT) and the directional screen, the arrangement mode is arranged in series in the optical path. Three sets of lens array plates 11~
The distance bQ1 between the intermediate lens array plate 12 and the front and rear lens array plates 11. The central plane of the directional screen DS is moved to a symmetrical plane by displacing the directional screen DS so that the erect equal-size image of the display surface of the two-dimensional figure always forms an image at a position symmetrical to the directional screen plane. A two-dimensional figure is always formed in the air on the image plane of the two-dimensional figure on the display surface of the two-dimensional figure formed in the air as It is clear that since the actuators 14 to 17 are controlled so that the state is such that the conventional interlayer point can be solved satisfactorily. As mentioned above, the actuator used to change the spacing between the plurality of lens array plates that make up the directional screen DS is piezoelectric (electrostrictive).
Type, electrodynamic type, electromagnetic type, and other arbitrary configurations can also be used. The action of the lenses L2 of the lens array plate 12 in the above-mentioned directional screen DS is such that even when the interval bQ1 between each lens array plate changes as described above, the light that has passed through the lens L1 of the lens array plate 11 is directed to the lens array. Board 13
This is to allow the light to enter the lens L3 effectively. That is, the distance bQ1 between the plurality of lens array plates 11 to 13 constituting the directional screen DS is such that the distance between the plurality of lens array plates of the directional screen DS described with reference to FIG. 11 is always kept constant. In this case, the directional screen DS can be configured such that the light that has passed through the optical axis of the lens Ll always passes through the optical axis of the lens L2 and the optical axis of the lens L3. In the dimensional display device, the distance between the plurality of lens array plates constituting the directional screen DS changes depending on the change in the distance a121 between the display surface of the two-dimensional figure (the fluorescent screen of the cathode ray tube CRT) and the directional screen DS. However, since the element lenses used in the plurality of lens array plates constituting the directional screen DS each have a constant focal length, When the distance between the plurality of lens array plates constituting the directional screen DS changes as described above, the light passing through the optical axis of the lens Ll is always aligned between the optical axis of the lens L2 and the lens L3. It is impossible to construct the directional screen DS in such a way that the optical axis passes through the lens array, and some vignetting is inevitable. It cannot be made incident on the lens L3 of the plate 13. Therefore, it is desirable to configure the directional screen DS in a state where the light utilization rate is as high as possible. Now, the focal length of the lens L1 of the lens array plate 11 is fl, and the focal length of the lens L2 of the lens array plate 12 is f2. The focal length of the lens L3 of the lens array plate 13 is f3, and in FIG. 4, a (= a Q 1) is 20 mm to 70 mm.
If it changes to 1mm, for example, the lens array plate 12
The focal length of the lens L2 corresponds to the change in the distance b21 between the lens array plates, that is, 8220 in FIG.
b = 1.053 corresponding to mm and a in Fig. 4
= approximately an intermediate value of b = 1.014 corresponding to 70 mm (the arithmetic mean value of 1.053 and 1.014 described above).
034) and 1.034fl=1°034f3=2f2 from the viewpoint of reducing vignetting caused by the lens. As in the case of the above example, the distance aQl=a between the directional screen DS and the display surface of the two-dimensional figure is 20 mm to 70 mm.
4, the change in the distance bλ1 between the lens array plates in the directional screen DS is very small, about 39 microns, so that the occurrence of vignetting due to the lenses can be ignored in practical terms. 5 and 6 show examples of the configuration of a directional screen DS constructed using a flat microlens array as three lens array plates, and 18 to 21 in each figure are glass substrates; In the figure, γ, γ, etc. are hemispherical refractive index distribution regions that have a lens effect formed on each of the flat glass substrates described above. It is well known that a lens array including a large number of distributed index lenses can be constructed by constructing a large number of hemispherical refractive index distribution regions having a gradient index by applying means such as an ion exchange method. 22, 23 shown in FIG. 5 and 28 shown in FIG. 6 are voids, and 24 to 27 shown in FIG. 5 and 28 shown in FIG. 29a
, 29b are actuators. Even if the directional screen DS configured as illustrated in FIGS. 5 and 6 described above is used in place of the directional screen DS shown in FIG. Similar to the three-dimensional display device shown, in response to changes in the distance between the two-dimensional figure display surface and the directional screen DS,
The erect equal-magnification image of the display surface of the above-mentioned two-dimensional figure by the individual element lenses γ, γ, etc. in the directional screen DS consisting of the plurality of lens array plates is always aligned with respect to the directional screen surface. An intermediate lens array plate and front and rear lens array plates in a directional screen DS consisting of three sets of lens array plates arranged in series in the optical path so that images are formed at plane-symmetrical positions. By changing the distance from The actuators 24 to 27 (shown in FIG. case), actuator 2
9a, 29b (in the case of FIG. 6), etc., to prevent the conventional gap from occurring. Next, FIGS. 7 and 81 show two sets of lens array plates 30 arranged in series in the optical path in response to changes in the distance between the two-dimensional figure display surface and the directional screen. 3
1 in the directional screen DS (in the case of FIG. 7) and two sets of lens array plates 34.3 arranged in series in the optical path.
The erect equal-magnification image of the display surface of the above-mentioned two-dimensional figure by the individual element lenses δ, δ... (in the case of FIG. 8) in the directional screen DS consisting of So that the image is formed at a plane-symmetrical position,
Arranged in series in the optical path! On the image plane of the two-dimensional figure of the display surface of the two-dimensional figure formed in the air with the center plane of the directional screen DS made up of two sets of lens array plates provided in the same manner as the plane of symmetry. A state in which a two-dimensional figure consisting of pixels smaller than the diameter of each element lens α, α, etc. of each of the many element lenses constituting the lens array plate 30, 31 is always formed in the air (in the case of Fig. 7). ), a state in which a two-dimensional figure consisting of pixels smaller than the diameter of each of the many element lenses δ, δ . Used in a three-dimensional display device configured to be controlled by actuators 32, 33 (in the case of Fig. 7) and actuators 36, 37 (in the case of Fig. 8), as in the case of Fig. 8). FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a directional screen DS. First, in the directional screen DS shown in FIG. 7, 30.31 and 32.3 are lens array plates, respectively.
3 is an actuator, and one lens array plate 30, 31 used in the configuration of the directional screen DS shown in FIG. This is a lens array plate constructed by applying the well-known so-called crystallized glass method. β and β· inside are the crystallized glass portions (light-shielding layers) after shrinkage. A concave lens-shaped space is formed in the portion where the spherical surfaces of each element lens α, α, etc. of the two lens array plates 32, 33 of the directional screen DS shown in FIG. 7 face each other. However, since each of the concave lens-shaped spaces described above can be considered to have an effect equivalent to a convex field lens, the directional screen DS shown in FIG. 7 has two lens array plates 32 and 33. . The lens array plate is composed of three lens array plates, including a large number of concave lens-shaped spaces formed in the spaces between the two lens array plates 32 and 33, and a lens array plate formed by field lenses of a large number of convex lenses. It can be considered that it has the same functions as the directional screen DS described above. Next, in the directional screen DS shown in FIG. 8, 34.35 and 36.3 are lens array plates, respectively.
7 is an actuator, and the configuration of the directional screen DS shown in FIG. It is constructed by arranging rod lenses δ, δ... that are configured to decrease.
Each rod lens δ, δ... used in the configuration of each lens array plate 34.35 described above is a 1/4 pitch lens, and the two lens array plates 34.35
Rod lenses δ, δ, . . . are configured as 72-pitch lenses (third quadrant lenses) that satisfy the 1:1 erect equal-magnification imaging condition. Even if the directional screen DS configured as illustrated in FIGS. 7 and 8 above is used in place of the directional screen DS shown in FIG. In response to the change in the distance between the display surface of the two-dimensional figure and the directional screen DS, as in the case of the three-dimensional display device,
The distance between the front and rear lens array plates in the directional screen DS, which is made up of two sets of lens array plates arranged in series in the optical path, is determined using the center plane in the thickness direction of the directional screen DS as a plane of symmetry. Formed into the air 2
On the image plane of the two-dimensional figure on the display surface of the dimensional figure, there are a large number of element lenses α, α, and
The lens array plate 3 is controlled by an actuator so that a two-dimensional figure consisting of pixels smaller than the diameter of
A large number of element lenses δ, δ... constitute 4, 35.
Conventional problems can be avoided by controlling the actuator so that a two-dimensional figure consisting of pixels smaller than the diameter of . Effects of the Invention 1 As is clear from the above detailed explanation, the three-dimensional display device of the present invention has three sets of lens array plates each consisting of a two-dimensional array of minute element lenses. A directional screen configured such that the directions of incident light and transmitted light at each point on the screen are mirror symmetrical with respect to the screen surface by arranging them in series in the optical path. , corresponding to the change in the distance from the display surface of the two-dimensional figure, an erect equal-magnification image of the display surface of the two-dimensional figure is created by each element lens in the directional screen consisting of the three sets of lens array plates. However, the spacing between the three sets of lens array plates described above is controlled so that the image is always formed at a plane-symmetrical position with respect to the directional screen surface, and minute element lenses are arranged two-dimensionally. Two sets of lens array plates are arranged in series in the optical path so that the direction of incident light and transmitted light at each point on the screen is mirror symmetrical with respect to the screen surface. In response to changes in the distance between the directional screen configured as a directional screen and the display surface of the two-dimensional figure, the above two-dimensional figure can be displayed by the individual element lenses in the directional screen consisting of the three sets of lens array plates. The distance between the two sets of lens array plates described above is controlled so that the erect equal-magnification image on the display surface is always formed in a plane-symmetrical position with respect to the directional screen surface. The three-dimensional display device of the invention can spatially display an image having a resolution corresponding to the performance of the microlenses used in the configuration of the lens array plate. In response to changes in the distance between the surface and the directional screen, the distance between the lens array plates in the directional screen DS, which is composed of multiple sets of lens array plates arranged in series in the optical path, is determined as the directional screen. On the image plane of a two-dimensional figure on the display surface of a two-dimensional figure formed in the air with the center plane in the thickness direction as the plane of symmetry in the DS, pixels smaller than the diameters of the many element lenses constituting the lens array plate are formed. More 2
Since dimensional figures are always formed in the air,
According to the present invention, the problems in the conventional three-dimensional display device described above can be satisfactorily solved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の3次元表示装置の一実施例の構成を示
す側断面図、第2図及び第3図は第1図に示されている
3次元表示装置に使用されている指向性スクリーンの構
成原理及び動作原理を説明するのに使用される側断面図
、第4図は第1図に示されている3次元表示装置に使用
されている指向性スクリーンの説明に使用される図、第
5図乃至第8図は他の構成態様の指向性スクリーンを示
霞に使用されていた指向性スクリーンを説明するための
図である。 CRT・・・陰極線管、DS・・・指向性スクリーン。 M・・・モータ、 Kl、 K2・・・2次元図形板、
Ll−L3゜α〜δ・・・レンズ、1・・・クランク、
2・・・ロッド、3゜5・・・スリーブ、4.6・・・
スライダ、7・・・DSの位置信号の発生器、8〜10
〜13.18〜21゜30.31,34,35・・・レ
ンズアレイ、14〜17.29a、29b、32,33
,36.37・・・アクチュエータ、38・・・アナロ
グデジタル変換器、39・・・変換テーブル、40・・
・デジタルアナログ変換器、41・・・駆動装置。 =a(mm) X−)8■ 手続補正書く自発) 平成2年9月籍日 1、事件の表示 平成2年特許願第22’、=g73号 2、発明の名称 3次元表示装置 3、補正をする者 事件との関係    特許出願人 住 所 神奈川県横浜市神奈用区守屋町3丁目12番地
名称(432)  日本ビクター株式会社4、代理人 6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 7、補正の内容 明細書第27頁第3行乃至第30頁第12行「第5図及
び第6図は3枚のレンズ・・・ ・・・れている指向性
スクリーン」の記載を次のように補正する。 「第5図は3枚のレンズアレイ板として平板型マイクロ
レンズアレイを用いて構成した指向性スクリーンDSの
構成例であって18〜21はガラス基板であり、また図
中におけるγ、γ・・・は前記した平板状の各ガラス基
板に構成させたレンズ作用を有する半球状の屈折率分布
領域であるが、前記のように平板状の各ガラス基板にレ
ンズ作用を有する多数の半球状の屈折率分布領域を1例
えばイオン交換法等の手段を適用して構成させて、多数
の分布屈折率レンズを備えているレンズアレイを作るこ
とは周知である。 第5図中に示されている22.23は空隙であり、また
24〜27はアクチュエータである。第5図に例示され
ているような構成の指向性スクリーンDSを、第1図中
に示されている指向性スクリーンDSの代わりに使用し
ても、第1図に示されている3次元表示装置と同様に2
次元図形の表示面と指向性スクリーンDSとの間隔の変
化に対応して、前記の複数組のレンズアレイ板からなる
指向性スクリーンDSにおける個々の素子レンズγ、γ
・・・による前記した2次元図形の表示面の正立等倍像
が、常に指向性スクリーン面に対して面対称の位置に結
像する状態となるように、光路中に直列的な配置態様で
設けられた3組のレンズアレイ板よりなる指向性スクリ
ーンDSにおける中間のレンズアレイ板と前後のレンズ
アレイ板との距離を変化させて、指向性スクリーンDS
における中間のレンズアレイ板の厚さ方向における中心
面を対称面として空中へ形成される2次元図形の表示面
の2次元図形の像面に、レンズアレイ板を構成している
多数の素子レンズγ、γ・・・の径よりも小さな画素よ
りなる2次元図形が常に空中に形成される状態となるよ
うに、アクチュエータ24〜27によって制御して、従
来の問題点が生じないようにすることができる。 次に、第6図乃至第8図は2次元図形の表示面と指向性
スクリーンとの間隔の変化に対応して、光路中に直列的
な配置態様で設けられた2組のレンズアレイ板(ガラス
基板18.19を有する2つの平板型マイクロレンズア
レイで構成されている1組のレンズアレイ板と、ガラス
基板20,21を有する平板型マイクロレンズアレイで
構成されている1組のレンズアレイ板とからなる2組の
レンズアレイ板)からなる指向性スクリーンDSにおけ
る個々の素子レンズγ、γ・・(第6図の場合)、及び
光路中に直列的な配置態様で設けられた2組のレンズア
レイ板30.31からなる指向性スクリーンDSにおけ
る個々の素子レンズα。 α・・・(第7図の場合)ならびに光路中に直列的な配
置態様で設けられた2組のレンズアレイ板34゜35か
らなる指向性スクリーンDSにおける個々の素子レンズ
δ、δ・・・(第8図の場合)による前記した2次元図
形の表示面の正立等倍像が、常に指向性スクリーン面に
対して面対称の位置に結像する状態となるように、光路
中に直列的な配置態様で設けられた2組のレンズアレイ
板よりなる指向性スクリーンDSにおける中心面を対称
面として空中へ形成される2次元図形の表示面の2次元
図形の像面に、平板型マイクロレンズアレイにおける個
々の素子レンズγ、γ・・・の径よりも小さな画素より
なる2次元図形が常に空中に形成される状M(第6図の
場合)、及びレンズアレイ板30,31を構成している
多数の素子レンズの個々の素子レンズα、α・・の径よ
りも小さな画素よりなる2次元図形が常に空中に形成さ
れる状態(第7図の場合)、レンズアレイ板34.35
を構成している多数の素子レンズの個々の素子レンズδ
、δ・・・の径よりも小さな画素よりなる2次元図形が
常に空中に形成される状態(第8図の場合)となされる
ように、アクチュエータ29a、29b(第6図の場合
)、アクチュエータ32.33(第7図の場合)、アク
チュエータ36.37(第8図の場合)により変化させ
るように制御するように構成された3次元表示装置に使
用される指向性スクリーンDSの構成例を示している図
である。 まず、第6図に示されている指向性スクリーンDSにお
いて、2組のレンズアレイ板を構成するのに用いられて
いる平板型マイクロレンズアレイは、平板状の各ガラス
基板18〜21に構成させたレンズ作用を有する半球状
の屈折率分布領域γ。 γ・・を備えており、前記の2組のレンズアレイ板の間
には空隙28が設けられており、アクチュエータ29a
、29bを備えている。 第6図に例示されているような構成の指向性スクリーン
DSにおいて、2次元図形の表示面と指向性スクリーン
DSとの間隔の変化に対応して、前記の複数組のレンズ
アレイ板からなる指向性スクリーンDSにおける個々の
素子レンズγ、γ・・・による前記した2次元図形の表
示面の正立等倍像が、常に指向性スクリーン面に対して
面対称の位置に結像する状態となるように、光路中に直
列的な配置態様で設けられた2組のレンズアレイ板より
なる指向性スクリーンDSにおける前後のレンズアレイ
板との距離を変化させて、指向性スクリーンDSにおけ
る中心面を対称面として空中へ形成される2次元図形の
表示面の2次元図形の像面に、レンズアレイ板を構成し
ている多数の素子レンズγ、γ・・・の径よりも小さな
画素よりなる2次元図形が常に空中に形成される状態と
なるように、アクチュエータ29a、29bによって制
御して、従来の問題点が生じないようにすることができ
る。
FIG. 1 is a side sectional view showing the configuration of an embodiment of the three-dimensional display device of the present invention, and FIGS. 2 and 3 show the directivity used in the three-dimensional display device shown in FIG. FIG. 4 is a side sectional view used to explain the principle of construction and operation of the screen, and FIG. 4 is a diagram used to explain the directional screen used in the three-dimensional display device shown in FIG. 1. , and FIGS. 5 to 8 are diagrams for explaining directional screens having other configurations that have been used for indicating haze. CRT...Cathode ray tube, DS...Directional screen. M...Motor, Kl, K2...2D graphic board,
Ll-L3゜α~δ...Lens, 1...Crank,
2...Rod, 3゜5...Sleeve, 4.6...
Slider, 7...DS position signal generator, 8 to 10
~13.18~21°30.31,34,35...Lens array, 14~17.29a, 29b, 32,33
, 36.37...Actuator, 38...Analog-digital converter, 39...Conversion table, 40...
-Digital-analog converter, 41...drive device. = a (mm) Relationship with the case of the person making the amendment Patent Applicant Address 3-12 Moriya-cho, Kanayō-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Name (432) Victor Company of Japan Co., Ltd. 4, Agent 6, Details of the invention in the specification subject to amendment Explanation column 7, Correction details page 27, line 3 to page 30, line 12 "Figures 5 and 6 show a directional screen with three lenses..." The description is amended as follows. "Figure 5 shows an example of the configuration of a directional screen DS constructed using a flat microlens array as three lens array plates, 18 to 21 are glass substrates, and γ, γ... - is a hemispherical refractive index distribution region having a lens effect formed on each of the flat glass substrates described above; It is well known that a lens array comprising a large number of distributed index lenses can be constructed by constructing a gradient index region by applying means such as ion exchange, for example. .23 is a gap, and 24 to 27 are actuators.A directional screen DS having the configuration as illustrated in FIG. 5 is used instead of the directional screen DS shown in FIG. Even if it is used, the 2D display device shown in FIG.
In response to changes in the distance between the display surface of the dimensional figure and the directional screen DS, the individual element lenses γ, γ in the directional screen DS consisting of the plurality of lens array plates are adjusted.
A serial arrangement in the optical path so that the erect equal-magnification image of the display surface of the two-dimensional figure described above is always formed at a position symmetrical to the directional screen surface. By changing the distance between the middle lens array plate and the front and rear lens array plates in the directional screen DS consisting of three sets of lens array plates provided in the directional screen DS,
A large number of element lenses γ constituting the lens array plate are placed on the image plane of the two-dimensional figure on the display surface of the two-dimensional figure formed in the air with the center plane in the thickness direction of the intermediate lens array plate as the plane of symmetry. , γ... can be controlled by the actuators 24 to 27 so that a two-dimensional figure consisting of pixels smaller than the diameter of the pixels is always formed in the air, thereby avoiding the problems of the conventional method. can. Next, FIGS. 6 to 8 show two sets of lens array plates ( A set of lens array plates made up of two flat microlens arrays having glass substrates 18 and 19, and a pair of lens array plates made up of a flat microlens array having glass substrates 20 and 21. (in the case of Fig. 6), and two sets of lenses arranged in series in the optical path. Individual element lenses α in a directional screen DS consisting of lens array plates 30 and 31. α... (in the case of FIG. 7) and the individual element lenses δ, δ... (in the case of Fig. 8), so that the erect life-size image of the display surface of the two-dimensional figure described above is always imaged at a position symmetrical to the directional screen surface. A flat plate micrometer is placed on the image plane of the two-dimensional figure display plane formed in the air with the central plane of the directional screen DS made up of two sets of lens array plates arranged in a symmetrical manner. A shape M in which a two-dimensional figure consisting of pixels smaller than the diameter of each element lens γ, γ, etc. in the lens array is always formed in the air (in the case of FIG. 6), and the lens array plates 30, 31 are configured. A state in which a two-dimensional figure consisting of pixels smaller than the diameter of each element lens α, α, etc. of a large number of element lenses is always formed in the air (in the case of Fig. 7), the lens array plate 34, 35
The individual element lenses δ of the many element lenses that make up
, δ..., the actuators 29a, 29b (in the case of FIG. 6), the actuators 29a and 29b (in the case of FIG. 6), so that a two-dimensional figure consisting of pixels smaller than the diameter of . 32.33 (in the case of FIG. 7), an example of the configuration of a directional screen DS used in a three-dimensional display device configured to be controlled to change by an actuator 36.37 (in the case of FIG. 8) FIG. First, in the directional screen DS shown in FIG. 6, the flat microlens arrays used to construct the two sets of lens array plates are constructed on each of the flat glass substrates 18 to 21. A hemispherical refractive index distribution region γ having a lens effect. γ..., a gap 28 is provided between the two sets of lens array plates, and an actuator 29a
, 29b. In the directional screen DS configured as illustrated in FIG. 6, the directional screen composed of the plurality of lens array plates is The erect equal-magnification image of the display surface of the two-dimensional figure formed by the individual element lenses γ, γ, etc. on the directional screen DS is always formed at a position symmetrical to the directional screen surface. As shown in FIG. On the image plane of the two-dimensional figure on the display surface of the two-dimensional figure formed in the air as a surface, there is a two-dimensional image consisting of pixels smaller than the diameter of the many element lenses γ, γ, etc. that make up the lens array plate. The conventional problems can be avoided by controlling the actuators 29a and 29b so that the figure is always formed in the air.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、空中に表示させるべき3次元像における複数の断面
位置のそれぞれと個別に対応して前記の断面図形を表わ
す2次元図形が順次に表示される2次元図形の表示面と
、スクリーン上の各点における入射光と透過光との方向
がスクリーン面に対して鏡対称となるような性質を有し
ている如き指向性スクリーンとの間隔を相対的に変位さ
せて空中に3次元像を表示させるようにした3次元表示
装置において、前記した指向性スクリーンとしてそれぞ
れ微小な素子レンズを2次元的に配列して構成してなる
レンズアレイ板の3組のものを光路に直列的に配置した
構成態様のものを用いるとともに、前記した2次元図形
の表示面と指向性スクリーンとの間隔の変化に対応して
、前記の3組のレンズアレイ板からなる指向性スクリー
ンにおける個々の素子レンズによる前記した2次元図形
の表示面の正立等倍像が、常に指向性スクリーン面に対
して面対称の位置に結像するように前記した3組のレン
ズアレイ板の間隔を制御するようにしたことを特徴とす
る3次元表示装置 2、空中に表示させるべき3次元像における複数の断面
位置のそれぞれと個別に対応して前記の断面図形を表わ
す2次元図形が順次に表示される2次元図形の表示面と
、スクリーン上の各点における入射光と透過光との方向
がスクリーン面に対して鏡対称となるような性質を有し
ている如き指向性スクリーンとの間隔を相対的に変位さ
せて空中に3次元像を表示させるようにした3次元表示
装置において、前記した指向性スクリーンとしてそれぞ
れ微小な素子レンズを2次元的に配列して構成してなる
レンズアレイ板の2組のものを光路に直列的に配置した
構成態様のものを用いるとともに、前記した2次元図形
の表示面と指向性スクリーンとの間隔の変化に対応して
、前記の2組のレンズアレイ板からなる指向性スクリー
ンにおける個々の素子レンズによる前記した2次元図形
の表示面の正立等倍像が、常に指向性スクリーン面に対
して面対称の位置に結像するように前記した3組のレン
ズアレイ板の間隔を制御するようにしたことを特徴とす
る3次元表示装置
[Claims] 1. A two-dimensional figure display surface on which two-dimensional figures representing the above-mentioned cross-sectional figures are sequentially displayed in correspondence with each of a plurality of cross-sectional positions in a three-dimensional image to be displayed in the air. and a directional screen that has the property that the directions of incident light and transmitted light at each point on the screen are mirror symmetrical with respect to the screen surface, and In a three-dimensional display device that displays a three-dimensional image, three sets of lens array plates, each consisting of a two-dimensional arrangement of minute element lenses, are arranged in series in the optical path as the above-mentioned directional screen. In addition, in response to the change in the distance between the two-dimensional figure display surface and the directional screen, each of the directional screens made of the three sets of lens array plates is used. The spacing between the three sets of lens array plates is controlled so that an erect equal-magnification image of the display surface of the two-dimensional figure formed by the element lens is always formed at a position symmetrical to the directional screen surface. A three-dimensional display device 2 characterized in that two-dimensional figures representing the cross-sectional figures are sequentially displayed in correspondence with each of a plurality of cross-sectional positions in a three-dimensional image to be displayed in the air. The distance between the display surface of a two-dimensional figure and a directional screen that has a property that the directions of incident light and transmitted light at each point on the screen are mirror symmetrical with respect to the screen surface. In a three-dimensional display device that displays a three-dimensional image in the air by displacing the directional screen to In addition to using a configuration in which the lenses are arranged in series in the optical path, the lens array plate is made up of the two sets of lens array plates, corresponding to the change in the distance between the display surface of the two-dimensional figure and the directional screen. The above-mentioned three sets of lens arrays are arranged so that an erect equal-magnification image of the above-mentioned two-dimensional figure display surface by each element lens in the directional screen is always formed at a position symmetrical to the directional screen surface. A three-dimensional display device characterized by controlling the interval between plates.
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