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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024137222
(43)【公開日】2024-10-07
(54)【発明の名称】立体表示装置
(51)【国際特許分類】
G02B 30/50 20200101AFI20240927BHJP
G02B 26/10 20060101ALI20240927BHJP
H04N 13/388 20180101ALI20240927BHJP
H04N 13/398 20180101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
G02B30/50
G02B26/10 C
G02B26/10 B
H04N13/388
H04N13/398
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023048665
(22)【出願日】2023-03-24
(71)【出願人】
【識別番号】308036402
【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 文彦
【テーマコード（参考）】
2H045
2H199
【Ｆターム（参考）】
2H045AA01
2H045AB01
2H045BA13
2H045BA15
2H045BA20
2H045BA24
2H199BA22
2H199BB02
2H199BB45
2H199BB60
(57)【要約】
【課題】立体像の画像品質を向上させる。
【解決手段】立体表示装置は、レーザー光源と、レーザー光を所定の径のコリメート光に変換する変換部と、の組を複数備え、複数のコリメート光を出射する光源部と、光源部から出射される複数のコリメート光のうち、少なくとも１つのコリメート光の位相を変調する変調部と、変調部から入射する複数のコリメート光をそれぞれ収束させて複数の収束光とし、集光位置において収束光どうしを干渉させる収束部と、収束部によって収束光が収束される焦点距離を変化させるとともに、単一の光軸方向変更素子によって複数の収束光が出射される光軸方向をまとめて変化させることにより、集光位置を三次元走査する走査部と、を備える出射部と、描画空間内の位置ごとの発光強度を示す描画データに基づいて、集光位置における強度を制御する強度制御部と、変調部によるコリメート光の位相変調を制御する位相制御部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】立体表示装置は、レーザー光源と、レーザー光を所定の径のコリメート光に変換する変換部と、の組を複数備え、複数のコリメート光を出射する光源部と、光源部から出射される複数のコリメート光のうち、少なくとも１つのコリメート光の位相を変調する変調部と、変調部から入射する複数のコリメート光をそれぞれ収束させて複数の収束光とし、集光位置において収束光どうしを干渉させる収束部と、収束部によって収束光が収束される焦点距離を変化させるとともに、単一の光軸方向変更素子によって複数の収束光が出射される光軸方向をまとめて変化させることにより、集光位置を三次元走査する走査部と、を備える出射部と、描画空間内の位置ごとの発光強度を示す描画データに基づいて、集光位置における強度を制御する強度制御部と、変調部によるコリメート光の位相変調を制御する位相制御部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光源から出射されたレーザー光を所定の径のコリメート光に変換する変換部と、
の組を複数備え、複数の前記コリメート光を出射する光源部と、
前記光源部から出射される複数の前記コリメート光のうち、少なくとも１つの前記コリメート光の位相を変調する変調部と、
前記変調部から入射する複数の前記コリメート光をそれぞれ収束させて複数の収束光とし、集光位置において前記収束光どうしを干渉させる収束部と、
レーザー光が照射されることにより励起されて自発光する蛍光物質が含まれる描画空間を走査対象範囲として、前記収束部によって前記収束光が収束される焦点距離を変化させるとともに、単一の光軸方向変更素子によって複数の前記収束光が出射される光軸方向をまとめて変化させることにより、前記集光位置を三次元走査する走査部と、
を備える出射部と、
前記描画空間内の位置ごとの発光強度を示す描画データに基づいて、前記集光位置における強度を制御する強度制御部と、
前記変調部による前記コリメート光の位相変調を制御する位相制御部と、
を備える立体表示装置。
前記レーザー光源から出射されたレーザー光を所定の径のコリメート光に変換する変換部と、
の組を複数備え、複数の前記コリメート光を出射する光源部と、
前記光源部から出射される複数の前記コリメート光のうち、少なくとも１つの前記コリメート光の位相を変調する変調部と、
前記変調部から入射する複数の前記コリメート光をそれぞれ収束させて複数の収束光とし、集光位置において前記収束光どうしを干渉させる収束部と、
レーザー光が照射されることにより励起されて自発光する蛍光物質が含まれる描画空間を走査対象範囲として、前記収束部によって前記収束光が収束される焦点距離を変化させるとともに、単一の光軸方向変更素子によって複数の前記収束光が出射される光軸方向をまとめて変化させることにより、前記集光位置を三次元走査する走査部と、
を備える出射部と、
前記描画空間内の位置ごとの発光強度を示す描画データに基づいて、前記集光位置における強度を制御する強度制御部と、
前記変調部による前記コリメート光の位相変調を制御する位相制御部と、
を備える立体表示装置。
【請求項2】
前記変調部は、複数の前記収束光を、前記集光位置において同位相にする
請求項１に記載の立体表示装置。
請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項3】
前記光源部が備える複数のレーザー光源は、出射するレーザー光の波長が互いに異なる
請求項１または請求項２に記載の立体表示装置。
請求項１または請求項２に記載の立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、立体表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、空中に映像を表示する立体表示装置について、様々な方法が提案されている。このような従来の立体表示装置の例として、レーザーを集光してプラズマを発生させることでvoxel（空間的な画素）を形成し、空中に映像を表示する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００７－２０６５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のような立体表示装置においては、蛍光物質にレーザー光を励起光として入射させて輝点を生じさせることにより、十分な明るさの立体像を描くことが可能である。一方で、蛍光物質の特性と、励起光であるレーザー光の強さとの対応関係によっては、所望の位置に輝点を描くことが困難である場合があった。このような場合、立体像の画像品質が低下してしまうという課題があった。
【0005】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、立体像の画像品質を向上させることができる立体表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
［１］本発明の一態様は、レーザー光を出射するレーザー光源と、前記レーザー光源から出射されたレーザー光を所定の径のコリメート光に変換する変換部と、の組を複数備え、複数の前記コリメート光を出射する光源部と、前記光源部から出射される複数の前記コリメート光のうち、少なくとも１つの前記コリメート光の位相を変調する変調部と、前記変調部から入射する複数の前記コリメート光をそれぞれ収束させて複数の収束光とし、集光位置において前記収束光どうしを干渉させる収束部と、レーザー光が照射されることにより励起されて自発光する蛍光物質が含まれる描画空間を走査対象範囲として、前記収束部によって前記収束光が収束される焦点距離を変化させるとともに、単一の光軸方向変更素子によって複数の前記収束光が出射される光軸方向をまとめて変化させることにより、前記集光位置を三次元走査する走査部と、を備える出射部と、前記描画空間内の位置ごとの発光強度を示す描画データに基づいて、前記集光位置における強度を制御する強度制御部と、前記変調部による前記コリメート光の位相変調を制御する位相制御部と、を備える立体表示装置である。
【0007】
［２］本発明の一態様は、上記［１］に記載の立体表示装置において、前記位相制御部は、複数の前記収束光を、前記集光位置において同位相に制御する。
【0008】
［３］本発明の一態様は、上記［１］または［２］に記載の立体表示装置において、前記光源部が備える複数のレーザー光源は、出射するレーザー光の波長が互いに異なる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、立体像の画像品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本実施形態の立体表示装置の構成の一例を示す図である。
【図2】本実施形態の立体表示装置の動作の流れの一例を示す図である。
【図3】本実施形態の集光位置における収束光の入射エネルギーの計算モデルの一例を示す図である。
【図4】同一波長光源の場合の収束光の干渉の状態を示す図である。
【図5】同一波長光源の場合の収束光の波の変位特性の一例を示す図である。
【図6】同一波長光源の場合の収束光どうしの干渉特性の一例を示す図である。
【図7】異波長光源の場合の収束光の干渉の状態を示す図である。
【図8】異波長光源の場合の収束光の波の変位特性の一例を示す図である。
【図9】異波長光源の場合の収束光どうしの干渉特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の態様に係る立体表示装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。また、本願でいう「ＸＸに基づいて」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づいて」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。
以下、図を参照しながら、実施形態について説明する。
以下、図を参照しながら、実施形態について説明する。
【0012】
［立体表示装置１の機能構成］
図１は、本実施形態の立体表示装置１の構成の一例を示す図である。立体表示装置１は、蛍光物質２１が含まれる描画空間２を走査対象範囲としてレーザー光Ｌを走査することにより、描画空間２に立体像を表示する装置である。
描画空間２とは、内部に蛍光物質２１を保持することができる空間である。一例として、描画空間２とは、内部に粉末状の蛍光物質２１が封入された、円筒形状の透明な壁を有する円筒容器の内部空間である。この場合、描画空間２は、中空の領域である。他の一例として、描画空間２とは、蛍光物質２１が練りこまれた透明樹脂で形成された物体である。この場合、描画空間２は、中実の領域である。
つまり、描画空間２の「空間」とは、三次元に広がる領域であればよく、中空であるか中実であるかを問わない。また、描画空間２は、気体、液体、固体のいずれで構成されていてもよい。
図１は、本実施形態の立体表示装置１の構成の一例を示す図である。立体表示装置１は、蛍光物質２１が含まれる描画空間２を走査対象範囲としてレーザー光Ｌを走査することにより、描画空間２に立体像を表示する装置である。
描画空間２とは、内部に蛍光物質２１を保持することができる空間である。一例として、描画空間２とは、内部に粉末状の蛍光物質２１が封入された、円筒形状の透明な壁を有する円筒容器の内部空間である。この場合、描画空間２は、中空の領域である。他の一例として、描画空間２とは、蛍光物質２１が練りこまれた透明樹脂で形成された物体である。この場合、描画空間２は、中実の領域である。
つまり、描画空間２の「空間」とは、三次元に広がる領域であればよく、中空であるか中実であるかを問わない。また、描画空間２は、気体、液体、固体のいずれで構成されていてもよい。
【0013】
蛍光物質２１とは、フォトルミネッセンス効果のある材料であり、本実施形態の一例においては量子ドット（ＱＤ；Quantum Dot）分散体である。ＱＤ分散体とは、量子ドットを有機溶媒（例えば、トルエン）中、気体中、あるいは固体中に、所定の体積濃度で散在させたものである。
例えば、蛍光物質２１は、希土類元素を含む蛍光体を透明な樹脂中に分散（散在）させて固化したものであってもよい。
例えば、蛍光物質２１は、希土類元素を含む蛍光体を透明な樹脂中に分散（散在）させて固化したものであってもよい。
【0014】
立体表示装置１は、光源部１０と、出射部２０と、記憶部３０と、制御部６０とを備える。
光源部１０は、レーザー光源１１０と、変換部１２０とを備える。
レーザー光源１１０は、レーザー光Ｌを出射する。レーザー光源１１０は、一例として、紫外線レーザーや、波長４０５ｎｍの小型レーザーダイオードなどであってもよい。以下の説明において、レーザー光源１１０が出射するレーザー光Ｌのことを光源光Ｌ１ともいう。
光源部１０は、レーザー光源１１０と、変換部１２０とを備える。
レーザー光源１１０は、レーザー光Ｌを出射する。レーザー光源１１０は、一例として、紫外線レーザーや、波長４０５ｎｍの小型レーザーダイオードなどであってもよい。以下の説明において、レーザー光源１１０が出射するレーザー光Ｌのことを光源光Ｌ１ともいう。
【0015】
レーザー光源１１０から出射される光源光Ｌ１は、平行光ではなく、レーザー光源１１０を頂点にした円錐状に広がって進む性質を有している。
レーザー光源１１０から出射された直後の光源光Ｌ１は、径が十分に小さい。一方、レーザー光源１１０から離れた位置の光源光Ｌ１は、出射された直後の光源光Ｌ１に比べて拡径している。このため、レーザー光源１１０から出射された直後の光源光Ｌ１は、径方向の単位面積当たりのエネルギーが比較的高い。また、レーザー光源１１０から離れた位置の光源光Ｌ１は、径方向の単位面積（つまり、光束の断面積）当たりのエネルギーが比較的低い。
レーザー光源１１０から出射された直後の光源光Ｌ１は、径が十分に小さい。一方、レーザー光源１１０から離れた位置の光源光Ｌ１は、出射された直後の光源光Ｌ１に比べて拡径している。このため、レーザー光源１１０から出射された直後の光源光Ｌ１は、径方向の単位面積当たりのエネルギーが比較的高い。また、レーザー光源１１０から離れた位置の光源光Ｌ１は、径方向の単位面積（つまり、光束の断面積）当たりのエネルギーが比較的低い。
【0016】
変換部１２０は、コリメートレンズ１２１を備えている。コリメートレンズ１２１は、円錐状に広がって進む光源光Ｌ１を、所定の径の平行光に変換する。以下の説明において、コリメートレンズ１２１によって平行光に変換されたレーザー光Ｌのことを、コリメート光Ｌ２ともいう。すなわち、変換部１２０は、出射された光源光Ｌ１を所定の径のコリメート光Ｌ２に変換する。
コリメート光Ｌ２は、上述したように、径方向の単位面積当たりのエネルギーが比較的低い状態の光源光Ｌ１を平行光に変換した光である。したがって、コリメート光Ｌ２は、径方向の単位面積当たりのエネルギーが比較的低い。
コリメート光Ｌ２は、上述したように、径方向の単位面積当たりのエネルギーが比較的低い状態の光源光Ｌ１を平行光に変換した光である。したがって、コリメート光Ｌ２は、径方向の単位面積当たりのエネルギーが比較的低い。
【0017】
本実施形態の光源部１０は、レーザー光源１１０と変換部１２０との組を複数備える。具体的には、光源部１０は、レーザー光源１１０としての第１レーザー光源１１０１と第２レーザー光源１１０２、およびコリメートレンズ１２１としての第１コリメートレンズ１２１１と第２コリメートレンズ１２１２を備える。
第１レーザー光源１１０１および第１コリメートレンズ１２１１が一組の光源を構成し、第２レーザー光源１１０２および第２コリメートレンズ１２１２が他の一組の光源を構成する。
レーザー光源１１０のうち、第１レーザー光源１１０１は、第１光源光Ｌ１１を出射する。第２レーザー光源１１０２は、第２光源光Ｌ１２を出射する。
第１レーザー光源１１０１および第１コリメートレンズ１２１１が一組の光源を構成し、第２レーザー光源１１０２および第２コリメートレンズ１２１２が他の一組の光源を構成する。
レーザー光源１１０のうち、第１レーザー光源１１０１は、第１光源光Ｌ１１を出射する。第２レーザー光源１１０２は、第２光源光Ｌ１２を出射する。
【0018】
なお、以下の説明において特にことわらない場合には、第１レーザー光源１１０１が出射する第１光源光Ｌ１１の波長と、第２レーザー光源１１０２が出射する第２光源光Ｌ１２の波長とが、互いに一致しているものとして説明する。
一例として、本実施形態の第１レーザー光源１１０１が出射する第１光源光Ｌ１１の波長、および第２レーザー光源１１０２が出射する第２光源光Ｌ１２の波長は、いずれも１０００［ｎｍ］（０．００１［ｍｍ］）である。
一例として、本実施形態の第１レーザー光源１１０１が出射する第１光源光Ｌ１１の波長、および第２レーザー光源１１０２が出射する第２光源光Ｌ１２の波長は、いずれも１０００［ｎｍ］（０．００１［ｍｍ］）である。
【0019】
なお、光源部１０が備える複数のレーザー光源１１０は、出射するレーザー光Ｌの波長が互いに異なっていてもよい。すなわち、第１レーザー光源１１０１が出射する第１光源光Ｌ１１の波長と、第２レーザー光源１１０２が出射する第２光源光Ｌ１２の波長とが、わずかに異なっていてもよい。一例として、第１レーザー光源１１０１が出射する第１光源光Ｌ１１の波長λ１は、１０００［ｎｍ］（０．００１［ｍｍ］）である。第２レーザー光源１１０２が出射する第２光源光Ｌ１２の波長λ２は、９６０［ｎｍ］（０．０００９６［ｍｍ］）である。
ここで、波長が「わずかに異なる」とは、レーザー光Ｌどうしの波長の違いが１０％程度（例えば、波長１０００［ｎｍ］に対して、±１００［ｎｍ］程度の差）以内であることをいう。
ここで、波長が「わずかに異なる」とは、レーザー光Ｌどうしの波長の違いが１０％程度（例えば、波長１０００［ｎｍ］に対して、±１００［ｎｍ］程度の差）以内であることをいう。
【0020】
以下の説明において、第１光源光Ｌ１１の波長と第２光源光Ｌ１２の波長とが一致している場合を「同一波長光源」ともいう。また、第１光源光Ｌ１１の波長と第２光源光Ｌ１２の波長とが一致していない場合（特に、第１光源光Ｌ１１の波長と第２光源光Ｌ１２の波長とがわずかに異なっている場合）を「異波長光源」ともいう。
【0021】
変換部１２０のコリメートレンズ１２１のうち、第１コリメートレンズ１２１１は、第１光源光Ｌ１１を第１コリメート光Ｌ２１に変換する。第２コリメートレンズ１２１２は、第２光源光Ｌ１２を第２コリメート光Ｌ２２に変換する。
光源部１０は、複数のコリメート光Ｌ２（第１コリメート光Ｌ２１および第２コリメート光Ｌ２２）を出射する。
光源部１０は、複数のコリメート光Ｌ２（第１コリメート光Ｌ２１および第２コリメート光Ｌ２２）を出射する。
【0022】
出射部２０は、光源部１０から入射するコリメート光Ｌ２を収束させて、収束させたコリメート光Ｌ２を描画空間２の内部の集光位置２３に導光する。以下の説明において、出射部２０が収束させたコリメート光Ｌ２のことを収束光Ｌ３ともいう。出射部２０が出射する収束光Ｌ３の進行方向を光軸ＡＸともいう。
【0023】
上述したように、収束光Ｌ３は、コリメート光Ｌ２を収束（つまり、縮径）させた光である。したがって、収束光Ｌ３は、コリメート光Ｌ２に比べ、径方向の単位面積当たりのエネルギーが比較的高い。収束光Ｌ３の径方向の単位面積当たりのエネルギーは、最も収束（縮径）した位置において、最も高くなる。
つまり、蛍光物質２１に入射する収束光Ｌ３のエネルギーは、最も収束（縮径）した位置において最も高い。
つまり、蛍光物質２１に入射する収束光Ｌ３のエネルギーは、最も収束（縮径）した位置において最も高い。
【0024】
出射部２０は、変調部２２０と、収束部２３０と、走査部２４０とを備える。
変調部２２０は、空間位相変調器２２１を備える。空間位相変調器２２１は、光源部１０から出射される複数のコリメート光Ｌ２（第１コリメート光Ｌ２１および第２コリメート光Ｌ２２）のうち、少なくとも１つのコリメート光Ｌ２の位相を、制御部６０の制御に基づいて変調する。一例として、本実施形態の変調部２２０は、第２コリメート光Ｌ２２の位相を変調する。なお、空間位相変調器２２１は、複数のコリメート光Ｌ２をいずれも位相変調するように構成されていてもよい。
変調部２２０は、空間位相変調器２２１を備える。空間位相変調器２２１は、光源部１０から出射される複数のコリメート光Ｌ２（第１コリメート光Ｌ２１および第２コリメート光Ｌ２２）のうち、少なくとも１つのコリメート光Ｌ２の位相を、制御部６０の制御に基づいて変調する。一例として、本実施形態の変調部２２０は、第２コリメート光Ｌ２２の位相を変調する。なお、空間位相変調器２２１は、複数のコリメート光Ｌ２をいずれも位相変調するように構成されていてもよい。
【0025】
収束部２３０は、変調部２２０から入射する複数のコリメート光Ｌ２をそれぞれ収束させて複数の収束光Ｌ３とし、集光位置２３において複数の収束光Ｌ３どうしを干渉させる。
より具体的には、収束部２３０は、収束レンズ２３１を備えている。収束レンズ２３１は、透過するレーザー光Ｌが収束する位置（つまり、焦点距離）を、制御部６０の制御に基づいて変更することができる。
収束部２３０を透過するレーザー光Ｌは、第１コリメート光Ｌ２１と第２コリメート光Ｌ２２とによって構成されている。収束部２３０は、入射する第１コリメート光Ｌ２１と、第２コリメート光Ｌ２２とをそれぞれ収束させる。したがって、収束部２３０から出射される収束光Ｌ３は、第１コリメート光Ｌ２１に基づく第１収束光Ｌ３１と、第２コリメート光Ｌ２２に基づく第２収束光Ｌ３２とによって構成される。
より具体的には、収束部２３０は、収束レンズ２３１を備えている。収束レンズ２３１は、透過するレーザー光Ｌが収束する位置（つまり、焦点距離）を、制御部６０の制御に基づいて変更することができる。
収束部２３０を透過するレーザー光Ｌは、第１コリメート光Ｌ２１と第２コリメート光Ｌ２２とによって構成されている。収束部２３０は、入射する第１コリメート光Ｌ２１と、第２コリメート光Ｌ２２とをそれぞれ収束させる。したがって、収束部２３０から出射される収束光Ｌ３は、第１コリメート光Ｌ２１に基づく第１収束光Ｌ３１と、第２コリメート光Ｌ２２に基づく第２収束光Ｌ３２とによって構成される。
【0026】
走査部２４０は、走査鏡２４１（例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラーなど）を備えており、収束部２３０が収束させるレーザー光Ｌの出射方向を変化させる。
ここで、走査部２４０が描画空間２を走査する方向について、ＸＹＺの三次元直交座標系を用いて説明する。
三次元直交座標系のＸ軸およびＹ軸は、出射部２０から描画空間２を見込んだ場合の画角を表す。Ｘ軸は、描画空間２の水平方向（図１の左右方向）を示す。Ｙ軸は、描画空間２の奥行き方向（図１の奥行き方向）を示す。走査部２４０は走査鏡２４１の方向を変化させることによって、描画空間２のＸＹ平面内の任意の位置に向けて、収束光Ｌ３を出射することができる。つまり、走査部２４０は、収束光Ｌ３をＸＹ平面において二次元走査する二次元走査部である、ともいえる。
三次元直交座標系のＺ軸は、出射部２０から描画空間２を見込んだ場合の奥行を表す。上述した収束部２３０は、収束光Ｌ３の収束位置（収束レンズ２３１の焦点距離）を変化させることにより、収束光Ｌ３の集光位置２３を、Ｚ軸方向に変化させることができる。
つまり、収束部２３０と、走査部２４０とを合わせて、収束光Ｌ３をＸＹＺ空間において三次元走査する三次元走査部である、ともいえる。以下の説明において、収束部２３０と走査部２４０とを合わせた三次元走査部のことを単に走査部ともいう。
なお、本実施形態の一例では、描画空間２は円筒形状である。走査部２４０は、描画空間２の円筒の底面から、収束光Ｌ３を描画空間２に入射させる。この一例では、ＸＹ平面は、描画空間２の底面に平行な面を表す。また、Ｚ軸は、描画空間２の円筒の高さを表す。
ここで、走査部２４０が描画空間２を走査する方向について、ＸＹＺの三次元直交座標系を用いて説明する。
三次元直交座標系のＸ軸およびＹ軸は、出射部２０から描画空間２を見込んだ場合の画角を表す。Ｘ軸は、描画空間２の水平方向（図１の左右方向）を示す。Ｙ軸は、描画空間２の奥行き方向（図１の奥行き方向）を示す。走査部２４０は走査鏡２４１の方向を変化させることによって、描画空間２のＸＹ平面内の任意の位置に向けて、収束光Ｌ３を出射することができる。つまり、走査部２４０は、収束光Ｌ３をＸＹ平面において二次元走査する二次元走査部である、ともいえる。
三次元直交座標系のＺ軸は、出射部２０から描画空間２を見込んだ場合の奥行を表す。上述した収束部２３０は、収束光Ｌ３の収束位置（収束レンズ２３１の焦点距離）を変化させることにより、収束光Ｌ３の集光位置２３を、Ｚ軸方向に変化させることができる。
つまり、収束部２３０と、走査部２４０とを合わせて、収束光Ｌ３をＸＹＺ空間において三次元走査する三次元走査部である、ともいえる。以下の説明において、収束部２３０と走査部２４０とを合わせた三次元走査部のことを単に走査部ともいう。
なお、本実施形態の一例では、描画空間２は円筒形状である。走査部２４０は、描画空間２の円筒の底面から、収束光Ｌ３を描画空間２に入射させる。この一例では、ＸＹ平面は、描画空間２の底面に平行な面を表す。また、Ｚ軸は、描画空間２の円筒の高さを表す。
【0027】
走査部２４０は、レーザー光Ｌが照射されることにより励起されて自発光する蛍光物質２１が含まれる描画空間２を走査対象範囲として、収束光Ｌ３が収束する焦点距離と、収束光Ｌ３が出射される光軸ＡＸの方向とを変化させることにより、レーザー光Ｌの集光位置２３を三次元走査する。
走査部２４０から出射されるレーザー光Ｌ（つまり、収束光Ｌ３）は、第１コリメート光Ｌ２１に基づく第１収束光Ｌ３１と、第２コリメート光Ｌ２２に基づく第２収束光Ｌ３２とによって構成されている。
走査部２４０から出射されるレーザー光Ｌ（つまり、収束光Ｌ３）は、第１コリメート光Ｌ２１に基づく第１収束光Ｌ３１と、第２コリメート光Ｌ２２に基づく第２収束光Ｌ３２とによって構成されている。
【0028】
ここで、走査部２４０は、単一の走査鏡２４１を備えている。走査部２４０は、単一の走査鏡２４１に入射する複数の収束光Ｌ３（例えば、第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２）が出射される光軸ＡＸの方向をまとめて変化させる。
【0029】
すなわち、走査部２４０は、レーザー光Ｌが照射されることにより励起されて自発光する蛍光物質２１が含まれる描画空間２を走査対象範囲として、収束部２３０によって収束光Ｌ３が収束される焦点距離を変化させるとともに、単一の走査鏡２４１（光軸方向変更素子の一例）によって複数の収束光Ｌ３が出射される光軸ＡＸの方向（つまり、光軸方向）をまとめて変化させることにより、集光位置２３を三次元走査する。
このように走査部２４０が単一の走査鏡２４１によって構成されているため、複数の収束光Ｌ３の出射方向をまとめて変化させることができる。
このように走査部２４０が単一の走査鏡２４１によって構成されているため、複数の収束光Ｌ３の出射方向をまとめて変化させることができる。
【0030】
ここで、仮に複数の走査鏡によって収束光Ｌ３の出射方向を変化させる場合、複数の走査鏡の角度間に機械的な誤差が生じる場合がある。複数の走査鏡の角度間に誤差が生じると、第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２の収束位置における収束光Ｌ３どうしの干渉の状態に誤差が生じる。つまり、複数の収束光Ｌ３を複数の走査鏡によってそれぞれ出射させる構成であると、収束光Ｌ３の干渉の状態の制御が困難になる。
一方、本実施形態の走査部２４０は、単一の走査鏡２４１によって構成されているため、複数の収束光Ｌ３の出射方向間に機械的な誤差が生じない。したがって、本実施形態の走査部２４０によれば、収束光Ｌ３の干渉の状態の制御をより容易にすることができる。
一方、本実施形態の走査部２４０は、単一の走査鏡２４１によって構成されているため、複数の収束光Ｌ３の出射方向間に機械的な誤差が生じない。したがって、本実施形態の走査部２４０によれば、収束光Ｌ３の干渉の状態の制御をより容易にすることができる。
【0031】
なお、本実施形態において、走査部２４０は、レーザー光Ｌ（コリメート光Ｌ２または収束光Ｌ３）の出射光量を調整する光量調整部（例えば、絞り）や、レーザー光Ｌの出射を遮る遮断部（例えば、シャッター）を備えていてもよい（いずれも不図示）。これら光量調整部や遮断部は、収束部２３０および走査部２４０と同期制御されることにより、描画空間２内の任意の位置に収束光Ｌ３の集光位置２３を制御する。
【0032】
収束光Ｌ３は、描画空間２内の集光位置２３において、蛍光物質２１を励起する励起光として利用される。蛍光物質２１の発光強度は、励起光の強度（つまり、集光位置２３において収束した収束光Ｌ３の強度）に比例する。収束光Ｌ３は、集光位置２３において収束することにより単位体積当たりのエネルギー（つまり、体積エネルギー密度）が高まる。このため、蛍光物質２１は、集光位置２３において強く発光する。
以下の説明において、集光位置２３のうち、収束光Ｌ３が最も収束する位置を、集光点ともいう。
以下の説明において、集光位置２３のうち、収束光Ｌ３が最も収束する位置を、集光点ともいう。
【0033】
出射部２０は、収束部２３０および走査部２４０（つまり、三次元走査部）によって、描画空間２内の各位置を集光位置２３にするようにして走査することにより、描画空間２内に立体像２２を描く。
なお、出射部２０は、描画空間２内において、いわゆるベクタースキャンによる走査を行ってもよいし、いわゆるラスタースキャンによる走査を行ってもよい。
なお、出射部２０は、描画空間２内において、いわゆるベクタースキャンによる走査を行ってもよいし、いわゆるラスタースキャンによる走査を行ってもよい。
【0034】
記憶部３０は、例えば、半導体記憶装置や磁気記憶装置などによる既知の記憶機能を備えており、制御部６０が利用する種々の情報を記憶する。
【0035】
制御部６０は、例えば、コンピュータ装置であり、記憶部３０に記憶されているプログラムおよびデータに基づいて、所定の機能を提供する。制御部６０は、その機能部として、強度制御部６２０と、位相制御部６４０とを備える。
【0036】
強度制御部６２０は、記憶部３０に記憶されている描画データに基づいて、出射部２０が出射するレーザー光Ｌの強度を制御する。描画データとは、描画空間２内の三次元位置ごとの像の明るさを示す情報である。つまり、描画データは、立体像２２を表示するための情報である。
【0037】
強度制御部６２０は、複数の収束光Ｌ３それぞれ単独では蛍光物質２１が発光しない程度の強度にしつつ、複数の収束光Ｌ３が集光位置２３の集光点において互いに干渉した場合に蛍光物質２１が発光する程度の強度にして、レーザー光Ｌの強度を制御する。
一例として、記憶部３０には、強度制御テーブル（不図示）が予め記憶されている。強度制御テーブルとは、レーザー光Ｌの波長、ビーム径、干渉特性などのレーザー光Ｌの特性、描画空間２の寸法、描画空間２内における蛍光物質２１の濃度、蛍光物質２１の発光特性などの描画空間２の特性、出射部２０から描画空間２までの光路長、描画空間２の周囲の明るさなどの立体表示装置１の設置状況の特性、などの各種パラメータに基づいて予め算出された、レーザー光Ｌの強度を示す情報である。強度制御部６２０は、立体表示装置１の記憶部３０に記憶されている強度制御テーブルを参照して、レーザー光Ｌの強度を制御する。
強度制御部６２０は、立体表示装置１の設置状況において変化する上記の各種パラメータを取得して、取得したパラメータに応じてレーザー光Ｌの強度を可変制御してもよい。例えば、強度制御部６２０は、描画空間２の周囲の明るさを取得して、取得した描画空間２の周囲の明るさに応じてレーザー光Ｌの強度を可変制御してもよい。
一例として、記憶部３０には、強度制御テーブル（不図示）が予め記憶されている。強度制御テーブルとは、レーザー光Ｌの波長、ビーム径、干渉特性などのレーザー光Ｌの特性、描画空間２の寸法、描画空間２内における蛍光物質２１の濃度、蛍光物質２１の発光特性などの描画空間２の特性、出射部２０から描画空間２までの光路長、描画空間２の周囲の明るさなどの立体表示装置１の設置状況の特性、などの各種パラメータに基づいて予め算出された、レーザー光Ｌの強度を示す情報である。強度制御部６２０は、立体表示装置１の記憶部３０に記憶されている強度制御テーブルを参照して、レーザー光Ｌの強度を制御する。
強度制御部６２０は、立体表示装置１の設置状況において変化する上記の各種パラメータを取得して、取得したパラメータに応じてレーザー光Ｌの強度を可変制御してもよい。例えば、強度制御部６２０は、描画空間２の周囲の明るさを取得して、取得した描画空間２の周囲の明るさに応じてレーザー光Ｌの強度を可変制御してもよい。
【0038】
位相制御部６４０は、光源部１０からの、複数のコリメート光Ｌ２のうち、少なくとも１つのコリメート光Ｌ２の位相を制御する。位相制御部６４０は、変調部２２０が備える空間位相変調器２２１を制御することにより、複数のコリメート光Ｌ２のうち、少なくとも１つ（例えば、第２コリメート光Ｌ２２）の位相を制御する。
一例として、位相制御部６４０は、既知の手段によって立体像２２を形成する蛍光物質２１の発光状態を検出する。位相制御部６４０は、蛍光物質２１の発光状態が、所定の状態（例えば、描画データによって定義された明るさ）になっているか否かを判定する。位相制御部６４０は、蛍光物質２１の発光状態が所定の状態からずれている場合には、蛍光物質２１の発光状態が所定の状態に近づくように、変調部２２０を制御する。
一例として、位相制御部６４０は、既知の手段によって立体像２２を形成する蛍光物質２１の発光状態を検出する。位相制御部６４０は、蛍光物質２１の発光状態が、所定の状態（例えば、描画データによって定義された明るさ）になっているか否かを判定する。位相制御部６４０は、蛍光物質２１の発光状態が所定の状態からずれている場合には、蛍光物質２１の発光状態が所定の状態に近づくように、変調部２２０を制御する。
【0039】
位相制御部６４０は、空間位相変調器２２１による変調状態を制御することにより、集光位置２３での複数の第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２の干渉の状態を制御する。例えば、位相制御部６４０は、複数の収束光Ｌ３を、集光位置２３において同位相に制御する。
【0040】
［立体表示装置１の動作］
次に、図２を参照して、立体表示装置１の動作の流れの一例について説明する。
図２は、本実施形態の立体表示装置１の動作の流れの一例を示す図である。
（ステップＳ１０）制御部６０は、記憶部３０から描画データを取得する。上述したように、描画データとは、立体像２２を表示するための情報である。
（ステップＳ２０）制御部６０は、レーザー光源１１０を制御することにより、レーザー光Ｌの出射強度を制御する。
次に、図２を参照して、立体表示装置１の動作の流れの一例について説明する。
図２は、本実施形態の立体表示装置１の動作の流れの一例を示す図である。
（ステップＳ１０）制御部６０は、記憶部３０から描画データを取得する。上述したように、描画データとは、立体像２２を表示するための情報である。
（ステップＳ２０）制御部６０は、レーザー光源１１０を制御することにより、レーザー光Ｌの出射強度を制御する。
【0041】
（ステップＳ３０）制御部６０は、変調部２２０の空間位相変調器２２１を制御することにより、コリメート光Ｌ２の位相を制御する。
【0042】
（ステップＳ４０）制御部６０は、収束部２３０の収束レンズ２３１及び走査部２４０の走査鏡２４１を制御する（つまり、走査部を駆動する）ことにより、収束光Ｌ３の集光位置２３を制御する。
（ステップＳ５０）制御部６０は、描画データが示す三次元位置の走査が終了すると、次の描画データがあるか否かを判定する。制御部６０は、次の描画データがある（ステップＳ４０；ＹＥＳ）と判定した場合には、処理をステップＳ１０に戻して、処理を継続する。制御部６０は、次の描画データがない（ステップＳ４０；ＮＯ）と判定した場合には、処理を終了する。
（ステップＳ５０）制御部６０は、描画データが示す三次元位置の走査が終了すると、次の描画データがあるか否かを判定する。制御部６０は、次の描画データがある（ステップＳ４０；ＹＥＳ）と判定した場合には、処理をステップＳ１０に戻して、処理を継続する。制御部６０は、次の描画データがない（ステップＳ４０；ＮＯ）と判定した場合には、処理を終了する。
【0043】
[励起光（レーザー光Ｌ）の強度と蛍光物質の発光状態との関係について]
集光位置２３における収束光Ｌ３の入射エネルギーの計算モデルについて図３を参照して説明する。
集光位置２３における収束光Ｌ３の入射エネルギーの計算モデルについて図３を参照して説明する。
【0044】
図３は、本実施形態の集光位置２３における収束光Ｌ３の入射エネルギーの計算モデルの一例を示す図である。出射部２０から出射された収束光Ｌ３は、光軸ＡＸを中心とし、集光位置２３の集光点を頂点とする円錐形状を有している。同図において、光軸ＡＸの方向はＺ軸の方向に一致している。角度θは円錐の頂角の半分の角度（すなわち、光軸ＡＸと円錐の母線とがなす角度）である。面積Ｓは、集光位置２３の集光点から－Ｚ方向（つまり、出射部２０の方向）に距離ｚだけ離れた位置での、光軸ＡＸに直交し半径Ｒである仮想円盤（円錐の断面）の面積である。長さｄｚは、仮想円盤の厚み（Ｚ軸方向の微小長さ）である。
この仮想円盤の面積Ｓは、集光点からの距離ｚと角度θの関数で表すことができ、集光点に近いほど小さい。
したがって、描画空間２内に蛍光物質２１が一様に分布している場合、仮想円盤の体積（Ｓ×ｄｚ）内に含まれる蛍光物質２１の粒子数は、集光点に近いほど少なくなる。つまり、仮想円盤の体積（Ｓ×ｄｚ）内に含まれる蛍光物質２１の粒子数は、集光点を極小値として、集光点からＺ軸方向に離れるほど増加する。
また、描画空間２に入射した収束光Ｌ３は、描画空間２内の光路上の蛍光物質２１を発行させつつ進行する。このため、収束光Ｌ３は、蛍光物質２１内を進む距離に応じた、蛍光物質２１の存在数×量子効率分ずつエネルギーが減衰する。
この仮想円盤の面積Ｓは、集光点からの距離ｚと角度θの関数で表すことができ、集光点に近いほど小さい。
したがって、描画空間２内に蛍光物質２１が一様に分布している場合、仮想円盤の体積（Ｓ×ｄｚ）内に含まれる蛍光物質２１の粒子数は、集光点に近いほど少なくなる。つまり、仮想円盤の体積（Ｓ×ｄｚ）内に含まれる蛍光物質２１の粒子数は、集光点を極小値として、集光点からＺ軸方向に離れるほど増加する。
また、描画空間２に入射した収束光Ｌ３は、描画空間２内の光路上の蛍光物質２１を発行させつつ進行する。このため、収束光Ｌ３は、蛍光物質２１内を進む距離に応じた、蛍光物質２１の存在数×量子効率分ずつエネルギーが減衰する。
【0045】
上述した仮想円盤への収束光Ｌ３の入射エネルギーを仮想円盤の面積Ｓで割れば、断面ごとのエネルギー密度が算出される。このエネルギー密度は、面積Ｓが比較的小さくなる集光位置２３の集光点付近で急激に高くなる。
蛍光物質２１の発光量は、励起光（すなわち、収束光Ｌ３）のエネルギー密度に比例する。このため、蛍光物質２１の発光量は、集光位置２３の集光点付近で急激に高くなる。したがって、立体表示装置１は、描画空間２内の集光点の位置を制御して、描画空間２内における任意の位置で蛍光物質２１を発光させることにより、立体像２２を描くことができる。
蛍光物質２１の発光量は、励起光（すなわち、収束光Ｌ３）のエネルギー密度に比例する。このため、蛍光物質２１の発光量は、集光位置２３の集光点付近で急激に高くなる。したがって、立体表示装置１は、描画空間２内の集光点の位置を制御して、描画空間２内における任意の位置で蛍光物質２１を発光させることにより、立体像２２を描くことができる。
【0046】
蛍光物質２１は描画空間２内に一様に分布している。このため、出射部２０から集光位置２３に向けて収束光Ｌ３を出射した場合、その収束光Ｌ３の光軸ＡＸ上にある蛍光物質２１は、少なからず励起エネルギーを吸収して発光する。この状態を描画空間２を観察する観察者４００から見れば、描画空間２に入射した収束光Ｌ３の光路が視認されることになる。つまり、本来発光させるべき集光点以外の位置が発光することになり、立体像２２のコントラスト低下が生じる。出射部２０から集光位置２３までの収束光Ｌ３の経路上にある蛍光物質２１は発光させずに、集光位置２３の集光点においてのみ蛍光物質２１を発光させることができれば立体像２２のコントラストを向上させることができ、立体像２２の画像品質が向上する。
【0047】
本実施形態の立体表示装置１は、出射部２０から複数の収束光Ｌ３を出射するとともに、出射した複数の収束光Ｌ３を集光点において干渉させる。立体表示装置１は、収束光Ｌ３の集光点における励起エネルギーを途中光路上よりも高めて、収束光Ｌ３の光軸ＡＸ上の蛍光物質２１の発光を抑えることにより、立体像２２の画像品質を向上させることができる。
以下、集光位置２３における収束光Ｌ３どうしの干渉の状況の具体例について、（１）同一波長光源の場合と、（２）異波長光源の場合とに分けて説明する。
以下、集光位置２３における収束光Ｌ３どうしの干渉の状況の具体例について、（１）同一波長光源の場合と、（２）異波長光源の場合とに分けて説明する。
【0048】
［（１）同一波長光源の場合］
図４は、同一波長光源の場合の収束光Ｌ３の干渉の状態を示す図である。同図は、立体表示装置１から出射された収束光Ｌ３が収束する集光位置２３における、光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）の干渉の状態を模式的に表している。
出射部２０が出射した第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２は、集光位置２３においてそれぞれ収束するとともに、これら２つの収束光Ｌ３どうしが干渉する。
この複数の収束光Ｌ３どうしの干渉によって、集光位置２３の光軸ＡＸ方向に励起エネルギーの強弱の分布が生じる。
図４は、同一波長光源の場合の収束光Ｌ３の干渉の状態を示す図である。同図は、立体表示装置１から出射された収束光Ｌ３が収束する集光位置２３における、光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）の干渉の状態を模式的に表している。
出射部２０が出射した第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２は、集光位置２３においてそれぞれ収束するとともに、これら２つの収束光Ｌ３どうしが干渉する。
この複数の収束光Ｌ３どうしの干渉によって、集光位置２３の光軸ＡＸ方向に励起エネルギーの強弱の分布が生じる。
【0049】
図５は、同一波長光源の場合の収束光Ｌ３の波の変位特性の一例を示す図である。同図において、第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２の変位を、いずれも±１に正規化して表現している。この一例の場合、第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２は、いずれも波長１０００［ｎｍ］（０．００１［ｍｍ］）であり、かつ、互いの位相のずれはない。
【0050】
図６は、同一波長光源の場合の収束光Ｌ３どうしの干渉特性の一例を示す図である。図５に示した第１収束光Ｌ３１と第２収束光Ｌ３２とが集光位置２３において互いに干渉すると、干渉後のレーザー光Ｌの強度は、元の収束光Ｌ３（つまり、第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２）の振幅の和の２乗となる。なお、同図の位置Ｚ０は、集光点のＺ座標を示す。
例えば、第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２の変位（振幅）がいずれも±１である場合、干渉後のレーザー光Ｌの強度の最大値は４となる。一方、干渉前の収束光Ｌ３（第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２）の強度の最大値は、それぞれ１である。つまり、干渉後のレーザー光Ｌの強度は、干渉前のレーザー光Ｌの強度に比べて大きくなっている。この一例では、干渉後のレーザー光Ｌの強度は、干渉前のレーザー光Ｌの強度の４倍である。
例えば、第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２の変位（振幅）がいずれも±１である場合、干渉後のレーザー光Ｌの強度の最大値は４となる。一方、干渉前の収束光Ｌ３（第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２）の強度の最大値は、それぞれ１である。つまり、干渉後のレーザー光Ｌの強度は、干渉前のレーザー光Ｌの強度に比べて大きくなっている。この一例では、干渉後のレーザー光Ｌの強度は、干渉前のレーザー光Ｌの強度の４倍である。
【0051】
ここで、複数のレーザー光Ｌが集光位置２３に至るまでは互いに干渉せず、集光位置２３（特に集光点）において互いに干渉するようにレーザー光Ｌの光学系が配置されていれば、集光位置２３に至るまでは蛍光物質２１が発光しにくく、集光位置２３において強く発光するようにすることが可能である。すなわち、複数のレーザー光Ｌが集光位置２３に至るまでは互いに干渉せず、集光位置２３（特に集光点）において互いに干渉するようにレーザー光Ｌの光学系が配置されていれば、描画空間２内における立体像２２のコントラストが高まり、立体像２２の画像品質を向上させることができる。
【0052】
本実施形態の立体表示装置１は、複数のレーザー光Ｌが集光位置２３に至るまでは互いに干渉せず、集光位置２３（特に集光点）において互いに干渉するようにレーザー光Ｌの光学系を配置しているため、立体像２２の画像品質を向上させることができる。
【0053】
また、本実施形態の立体表示装置１は、位相制御部６４０を備えているため、集光位置２３における複数の収束光Ｌ３どうしの干渉の状態を変化させることができる。このように構成された立体表示装置１によれば、集光位置２３における励起エネルギーの強さを変化させることができ、立体像２２の画像品質を向上させることができる。
【0054】
［（２）異波長光源の場合］
図７は、異波長光源の場合の収束光Ｌ３の干渉の状態を示す図である。同図は、立体表示装置１から出射された収束光Ｌ３が収束する集光位置２３における、光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）の干渉の状態を模式的に表している。
出射部２０が出射した第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２は、集光位置２３においてそれぞれ収束するとともに、これら２つの収束光Ｌ３どうしが干渉する。
この複数の収束光Ｌ３どうしの干渉によって、集光位置２３の光軸ＡＸ方向に励起エネルギーの強弱の分布が生じる。
図７は、異波長光源の場合の収束光Ｌ３の干渉の状態を示す図である。同図は、立体表示装置１から出射された収束光Ｌ３が収束する集光位置２３における、光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）の干渉の状態を模式的に表している。
出射部２０が出射した第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２は、集光位置２３においてそれぞれ収束するとともに、これら２つの収束光Ｌ３どうしが干渉する。
この複数の収束光Ｌ３どうしの干渉によって、集光位置２３の光軸ＡＸ方向に励起エネルギーの強弱の分布が生じる。
【0055】
図８は、異波長光源の場合の収束光Ｌ３の波の変位特性の一例を示す図である。同図において、第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２の変位を、いずれも±１に正規化して表現している。
この一例の場合、第１レーザー光源１１０１が出射する第１光源光Ｌ１１の波長λ１は、１０００［ｎｍ］（０．００１［ｍｍ］）である。第２レーザー光源１１０２が出射する第２光源光Ｌ１２の波長λ２は、９６０［ｎｍ］（０．０００９６［ｍｍ］）である。
この場合、第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２は集光位置２３の集光点（位置Ｚ０）において、互いの変位がほぼ一致しているが、集光点から同図のグラフの横軸方向（つまり、光軸ＡＸ方向）に離れるに従い、互いの変位にずれが生じる。
この一例の場合、第１レーザー光源１１０１が出射する第１光源光Ｌ１１の波長λ１は、１０００［ｎｍ］（０．００１［ｍｍ］）である。第２レーザー光源１１０２が出射する第２光源光Ｌ１２の波長λ２は、９６０［ｎｍ］（０．０００９６［ｍｍ］）である。
この場合、第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２は集光位置２３の集光点（位置Ｚ０）において、互いの変位がほぼ一致しているが、集光点から同図のグラフの横軸方向（つまり、光軸ＡＸ方向）に離れるに従い、互いの変位にずれが生じる。
【0056】
図９は、異波長光源の場合の収束光Ｌ３どうしの干渉特性の一例を示す図である。図８に示した第１収束光Ｌ３１および第２収束光Ｌ３２が集光位置２３において互いに干渉すると、干渉後のレーザー光Ｌの強度は、元の収束光Ｌ３の強度の和の２乗となる。
【0057】
同図に示すように、２つのレーザー光源１１０が出射する複数のレーザー光Ｌの波長が互いにわずかに異なると、これら複数のレーザー光Ｌが干渉した際に光ビート（うなり）が生じる。この光ビートの周波数ｆｂは、互いのレーザー光Ｌの周波数の差である。すなわち、第１光源光Ｌ１１の周波数を周波数ｆ１、第２光源光Ｌ１２の周波数を周波数ｆ２とすれば、光ビートの周波数ｆｂは（｜ｆ１－ｆ２｜）となる。この光ビートの波長λｂは、光速ｃにおける各周波数の逆数で表される。上述した２つのレーザー光Ｌの波長（λ１：１０００［ｎｍ］、λ２：９６０［ｎｍ］）の条件下では、光ビートの波長λｂは、０．０２４［ｍｍ］となる。
【0058】
同図に示すように、異波長光源によって光ビートが生じると、同一波長光源の場合（例えば、図６に示した場合）に比べて、２つの収束光Ｌ３が干渉することによる強度（つまり、励起エネルギー）の最大値が大きくなる。つまり、異波長光源の場合、上述した同一波長光源の場合に比べて、複数の収束光Ｌ３どうしの干渉による励起エネルギーを、集光点により集中させることができる。したがって、異波長光源を採用した立体表示装置１によれば、立体像２２のコントラストをより向上させることができる。
【0059】
なお、同一波長光源と異波長光源とのいずれの構成の場合でも、立体表示装置１は、変調部２２０と位相制御部６４０とを備えており、集光位置２３での収束光Ｌ３の干渉の状態を制御することができる。したがって、例えば、複数の収束光Ｌ３どうしの位相が何らかの原因によって変化した場合であっても、収束光Ｌ３の位相を制御して集光位置２３の付近において収束光Ｌ３の干渉による励起エネルギーがより大きくなるように制御することができる。このように構成された立体表示装置１によれば、集光位置２３における収束光Ｌ３どうしの干渉の状態を安定化させることができ、立体像２２のコントラストをより向上させることができる。
【0060】
また、同一波長光源と異波長光源とのいずれの構成の場合でも、立体表示装置１は、分割した収束光Ｌ３を単一の走査系（例えば、単一の収束レンズ２３１と単一の走査鏡２４１）によって走査するため、収束光Ｌ３の干渉位置の機械誤差を低減することができる。
【0061】
また、一例として、第１光源光Ｌ１１の波長λ１を１０００［ｎｍ］、第２光源光Ｌ１２の波長λ２を９９８［ｎｍ］）とすれば、光ビートの波長λｂは、０．４９９［ｍｍ］となる。この状態で、ビームの重なり部を集光点の前後０．２５ｍｍに設定すると、光ビートの一つの山の部分だけで発光させることができ、集光部をスキャンして描画した時、描画像が二重や三重の線になることを防ぐことができる。したがって、このように構成された立体表示装置１によれば、立体像２２のコントラストをより向上させることができる。
【0062】
以上説明したように、本実施形態の立体表示装置１は、複数の収束光Ｌ３を描画空間２に入射させるとともに、集光位置２３において複数の収束光Ｌ３どうしを干渉させることができる光学系を備えている。したがって、本実施形態の立体表示装置１によれば、描画空間２に入射する収束光Ｌ３の強度を、蛍光物質２１の発光が十分に抑制される程度に低くしつつ、集光位置２３において蛍光物質２１が十分に発光する程度の励起エネルギーを蛍光物質２１に与えることができる。このため、本実施形態の立体表示装置１によれば、描画空間２の入射位置から集光位置２３までの収束光Ｌ３の途中経路における蛍光物質２１の発光を抑制することができ、立体像２２のコントラストを向上させることができる。つまり、本実施形態の立体表示装置１によれば、立体像２２の画像品質を向上させることができる。
【0063】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。また、上述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0064】
１…立体表示装置、２…描画空間、１０…光源部、２０…出射部、２１…蛍光物質、２２…立体像、２３…集光位置、３０…記憶部、６０…制御部、１１０…レーザー光源、１２０…変換部、２２０…変調部、２３０…収束部、２４０…走査部、６２０…強度制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】