JP2002214566A - 三次元表示方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 立体視の生理的要因間での矛盾を抑制し、か
つ、眼鏡を用いないでカラー画像の三次元立体像を表示
可能な三次元表示装置を提供する。 【解決手段】 観察者から見て異なった奥行き位置にあ
る複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の
視線方向から射影した二次元像を生成し、前記生成され
た二次元像を前記観察者から見て異なった奥行き位置に
ある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該表示される二
次元像の偏光方向を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変
化させることにより、前記各表示面に表示される前記二
次元像における前記観察者から見た透過度を前記各表示
面毎にそれぞれ独立に変化させて、三次元立体像を生成
する三次元表示方法であって、前記複数の表示面の少な
くとも１つの表示面に表示される二次元像はカラー画像
の二次元像である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元表示方法お
よび装置に係わり、特に、三次元立体像を、情報量を少
なくして、電子的に動画再生できる三次元表示方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気的に書き換え可能で、情報量
が少なく、動画の立体表示を可能とする装置として、図
２６に示す液晶シャッタ眼鏡方式がよく知られている。
以下、この液晶シャッタ眼鏡方式の原理について説明す
る。この液晶シャッタ眼鏡方式においては、カメラ（６
０２，６０３）により、三次元物体６０１を異なる方向
から撮影し、三次元物体６０１を異なる方向から撮影し
た像（視差像）を生成する。カメラ（６０２，６０３）
により撮影された映像を、映像信号変換装置６０４で合
成して１つの映像信号とし、二次元表示装置（例えば、
ＣＲＴ表示装置）６０５に入力する。観察者６０７は、
液晶シャッタ眼鏡６０６をかけて二次元表示装置６０５
の映像を観察する。

【０００３】ここで、二次元表示装置６０５がカメラ６
０３の映像を表示している時に、液晶シャッタ眼鏡６０
６は左側が非透過状態、右側が透過状態とされ、また、
二次元表示装置６０５がカメラ６０２の映像を表示して
いる時に、液晶シャッタ眼鏡６０６は左側が透過状態、
右側が非透過状態とされる。前記動作を高速で切り替え
ると、眼の残像効果により両眼に視差像が見えるように
感じる。したがって、両眼視差による立体視が可能とな
る。また、従来の電気的に書き換え可能で、情報量が少
なく、動画の立体表示を可能とする装置として、図２７
に示す体積型方式も提案されている。以下、この体積型
方式の原理について説明する。この体積型方式において
は、図２７（ｂ）に示すように、三次元物体６１１を観
察者から見て奥行き方向に標本化して二次元像の集まり
６１２とし、この二次元像の集まり６１２を、図２７
（ａ）に示す体積型三次元表示装置６１３を用いて、例
えば、時分割で再び奥行き方向に配置して三次元の再現
像６１４を再構成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
２６に示す液晶シャッタ眼鏡方式は、液晶シャッタ眼鏡
６０６が必須であるため、テレビ会議のような場合に
は、非常に不自然であるという問題点があった。また、
立体視の生理的要因の中で、両眼視差、輻輳と、ピント
調節との間に大きな矛盾が生じる。即ち、前記図２６に
示す液晶シャッタ眼鏡方式では、両眼視差と輻輳はほぼ
満足できるが、ピント面が表示面にあるため、この矛盾
により、眼精疲労などを生じるという問題点があった。
また、前記図２７に示す体積型方式は、再現する三次元
物体６１１の奥行き位置が実際に像を表示する面に近く
て、かつその面に挟まれているため、前記図２６に示す
液晶シャッタ眼鏡方式と異なり、両眼視差、輻輳と、ピ
ント調節との間の矛盾を抑制することができる。しかし
ながら、この体積型方式では、奥行き方向に位置が離散
的であるため、その中間位置の三次元物体や奥行き方向
に大きく変化している三次元物体を再現するのが困難で
あるという問題点があった。

【０００５】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、立体視
の生理的要因間での矛盾を抑制し、かつ、眼鏡を用いな
いでカラー画像の三次元立体像を表示することが可能な
三次元表示方法および装置を提供することにある。本発
明の他の目的は、電気的に書換え可能な、カラー画像の
三次元動画像を表示することが可能な三次元表示方法お
よび装置を提供することにある。本発明の前記ならびに
その他の目的及び新規な特徴は、本明細書の記述及び添
付図面によって明らかにする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、観察者から見て異
なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対
象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像を
生成し、前記生成された二次元像を前記観察者から見て
異なった奥行き位置にある複数の表示面にそれぞれ表示
し、当該表示される二次元像の偏光方向を前記各表示面
毎にそれぞれ独立に変化させることにより、前記各表示
面に表示される前記二次元像における前記観察者から見
た透過度を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化させ
て、三次元立体像を生成する三次元表示方法であって、
前記複数の表示面の少なくとも１つの表示面に表示され
る二次元像はカラー画像の二次元像であることを特徴と
する。本発明の好ましい実施の形態では、前記各表示面
に表示される二次元像はカラー画像の二次元像であるこ
とを特徴とする。

【０００７】本発明の好ましい実施の形態では、前記二
次元像が前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点か
ら見て重なるように、前記二次元像を前記複数の表示面
に表示し、かつ前記観察者の見る総体的な透過度が、元
の表示対象物体の輝度と等しくなるようにすることを特
徴とする。本発明の好ましい実施の形態では、前記表示
対象物体が、前記観察者に近い奥行き位置に表示される
物体である場合に、前記複数の表示面のうちの前記観察
者に近い表示面に表示する前記二次元像における前記観
察者から見た透過度を低くし、前記観察者から遠い表示
面に表示する前記二次元像における前記観察者から見た
透過度を高くし、また、前記表示対象物体が、前記観察
者から遠い奥行き位置に表示される物体である場合に、
前記複数の表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表
示する前記二次元像における前記観察者から見た透過度
を高くし、前記観察者から遠い表示面に表示する前記二
次元像における前記観察者から見た透過度を低くするこ
とを特徴とする。

【０００８】本発明の好ましい実施の形態では、前記観
察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼と
の間の一点とすることを特徴とする。本発明の好ましい
実施の形態では、前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上
の一点を、右眼と左眼の中心点とすることを特徴とす
る。本発明の好ましい実施の形態では、前記二次元像を
時間的変化に応じて順次切り替えることにより、三次元
の動画像を表示することを特徴とする。本発明の好まし
い実施の形態では、前記二次元像が奥行き方向に移動す
る複数の物体像を含む場合であって、当該物体の移動方
向が前記観察者に近づく方向である場合に、前記二次元
像の切り替えに同期して、前記複数の表示面のうちの前
記観察者に近い表示面に表示される前記物体像における
前記観察者から見た透過度を順次低くし、前記観察者か
ら遠い表示面に表示される前記物体像における前記観察
者から見た透過度を順次高くし、また、当該物体の移動
方向が前記観察者から遠ざかる方向である場合に、前記
二次元像の切り替えに同期して、前記複数の表示面のう
ちの前記観察者に近い表示面に表示される前記物体像に
おける前記観察者から見た透過度を順次高くし、前記観
察者から遠い表示面に表示される前記物体像における前
記観察者から見た透過度を順次低くすることを特徴とす
る。

【０００９】また、本発明は、観察者から見て異なった
奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体
を前記観察者の視線方向から射影した二次元像を生成す
る第１の手段と、前記観察者から見て異なった奥行き位
置に配置され、それぞれ前記第１の手段で生成された二
次元像が表示される複数の透過型表示装置と、前記各透
過型表示装置に表示される二次元像の偏光方向を、各透
過型表示装置毎にそれぞれ独立に変化させる第２の手段
と、前記各透過型表示装置を挟むように配置される一対
の偏光板とを具備する三次元表示装置であって、前記各
透過型表示装置は、光の偏光方向を変化できる偏光可変
装置と、カラーフィルタとを含み、前記複数の透過型表
示装置の少なくとも１つの透過型表示装置は、カラー画
像の二次元像を表示することを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、観察者から見て異なった
奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体
を前記観察者の視線方向から射影した二次元像を生成す
る第１の手段と、前記観察者から見て異なった奥行き位
置に配置され、それぞれ前記第１の手段で生成された二
次元像が表示される複数の透過型表示装置と、前記各透
過型表示装置に表示される二次元像の偏光方向を、各透
過型表示装置毎にそれぞれ独立に変化させる第２の手段
と、前記各透過型表示装置を挟むように配置される一対
の偏光板とを具備する三次元表示装置であって、前記各
透過型表示装置は、内部にカラーフィルタを有し、画素
単位で光の偏光方向を変化できる偏光可変装置を含み、
前記複数の透過型表示装置の少なくとも１つの透過型表
示装置は、カラー画像の二次元像を表示することを特徴
とする。本発明の好ましい実施の形態では、前記各透過
型表示装置は、カラー画像の二次元像を表示することを
特徴とする。

【００１１】本発明の好ましい実施の形態では、前記カ
ラー画像の二次元像を表示する透過型表示装置の間に配
置される散乱板を有することを特徴とする。本発明の好
ましい実施の形態では、前記観察者から見て前記複数の
透過型表示装置の後方に配置される光源を有し、前記各
透過型表示装置は、前記光源からの照射光の偏光方向を
変化させることを特徴とする。本発明の好ましい実施の
形態では、前記偏光可変装置は、一対の基板と、前記一
対の基板間に狭持される液晶層とを有し、前記液晶層に
印加する電圧により、光源からの照射光の偏光方向を可
変することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 ［実施の形態１］なお、以下の実施の形態では、提示す
る三次元物体を主に２つの透過型表示装置に二次元像と
して表示する場合について述べるが、これを２つ以上の
透過型表示装置としても同様な効果が期待できることは
明らかである。［本発明の基本となる三次元表示装置の
表示原理］図２〜図７は、本発明の基本となる三次元表
示装置の原理を説明するための図である。図２に示す三
次元表示装置では、観察者１００の前面に、複数の透過
型表示装置、例えば、透過型表示装置（１０１，１０
２）（透過型表示装置１０１が透過型表示装置１０２よ
り観察者１００に近い）と、種々の光学素子と、光源１
１０を用いて光学系１０３を構築する。前記透過型表示
装置（１０１，１０２）としては、例えば、ツイストネ
マティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶
ディスプレイ、ホモジニアス型液晶ディスプレイ、強誘
電液晶ディスプレイ、あるいはこれらの組み合わせなど
を使用する。また、光学素子としは、例えば、レンズ、
全反射鏡、部分反射鏡、曲面鏡、プリズム、偏光素子、
波長板などを用いる。本実施の形態では、一例として光
源１１０が、観察者１００から見て最も後方に配置され
た場合を示す。

【００１３】次に、図３に示すように、観察者１００に
提示したい三次元物体１０４を、観察者１００から見
て、前記透過型表示装置（１０１，１０２）へ射影した
像（以下、「２Ｄ化像」と呼ぶ。）である２Ｄ化像（１
０５，１０６）を生成する。この２Ｄ化像の生成方法と
しては、例えば、観察者１００の視線方向から三次元物
体１０４をカメラ撮影した二次元像を用いる方法、ある
いは別の方向から撮影した複数枚の二次元像から合成す
る方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成
技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。前
記２Ｄ化像（１０５，１０６）を、図２に示すように、
各々透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との
双方に、観察者１００の右眼と左眼を結ぶ線上の一点か
ら見て重なるように、２Ｄ化像（１０７，１０８）とし
て表示する。これは、例えば、２Ｄ化像（１０５，１０
６）の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の
拡大／縮小率を制御することで可能となる。前記構成を
有する装置上で、観察者１００が見る像は、２Ｄ化像１
０８を透過し、さらに２Ｄ化像１０７を透過した光によ
って生成される。

【００１４】本発明における重要な要点は、その観察者
１００が見る像の輝度を、表示しようとする三次元物体
１０４の輝度と同じになるように一定に保ちつつ、２Ｄ
化像１０７と２Ｄ化像１０８の透過度の配分を変えるこ
とで、観察者１００の感じる像の奥行き位置を変えるこ
とである。その変え方の一例を以下に述べる。なお、こ
こでは、白黒図面であるため、分かりやすいように図面
上では透過度が低い方を濃く示してある。例えば、三次
元物体１０４が透過型表示装置１０１上にある場合に
は、図４に示すように、透過型表示装置１０１上の透過
度を、２Ｄ化像１０７の輝度が三次元物体１０４の輝度
に等しくなるように設定し、透過型表示装置１０２上の
２Ｄ化像１０８の部分の透過度を、例えば、その透過型
表示装置１０２の最大値とする。次に、例えば、三次元
物体１０４が観察者１００より少し遠ざかって、透過型
表示装置１０１より透過型表示装置１０２側に少し寄っ
た位置にある場合には、図５に示すように、透過型表示
装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を少し増
加させ、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部
分の透過度を少し減少させる。

【００１５】さらに、例えば、三次元物体１０４が観察
者１００よりさらに遠ざかって、透過型表示装置１０１
より透過型表示装置１０２側にさらに寄った位置にある
場合には、図６に示すように、透過型表示装置１０１上
の２Ｄ化像１０７の部分の透過度をさらに増加させ、透
過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度
をさらに減少させる。遂に、例えば、三次元物体１０４
が透過型表示装置１０２上にある場合には、図７に示す
ように、透過型表示装置１０２上の透過度を、２Ｄ化像
１０８の輝度が三次元物体１０４の輝度に等しくなるよ
うに設定し、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７
の部分の透過度を、例えば、透過型表示装置１０１の最
大値とする。このように表示することにより、人の生理
的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示してい
るのが２Ｄ化像（１０７，１０８）であっても、観察者
１００にはあたかも透過型表示装置（１０１，１０２）
の中間に三次元物体１０４が位置しているように感じら
れる。即ち、例えば、透過型表示装置（１０１，１０
２）の２Ｄ化像（１０７，１０８）の部分の透過度をほ
ぼ同じに設定した場合には、透過型表示装置（１０１，
１０２）の奥行き位置の中間付近に三次元物体１０４が
あるように感じられる。

【００１６】［本実施の形態の三次元表示装置の特徴］
図１は、本発明の実施の形態１の三次元表示装置の概略
構成を示す図である。本実施の形態では、偏光板２０３
と、偏光板２１３との間に、透過型表示装置１０１と、
散乱板２０４と、透過型表示装置１０２とが配置され
る。透過型表示装置１０１は、偏光可変装置として機能
する液晶表示パネル２０１と、カラーフィルタ２０２と
で構成され、同様に、透過型表示装置１０２は、偏光可
変装置として機能する液晶表示パネル２１１と、カラー
フィルタ２１２とで構成される。また、偏光板２１３の
後方（偏光板２１３の透過型表示装置１０２と反対の
側）に、光源（バックライト）２０５が配置される。こ
こで、液晶表示パネル（２０１，２１１）は、ツイスト
ネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液
晶表示装置、ホモジニアス型液晶表示装置、強誘電液晶
表示装置、反強誘電液晶表示装置などから偏光枚を取り
除いた装置で構成される。

【００１７】液晶表示パネル（２０１，２１１）は、各
画素単位で、偏光の方向を変化できるので、出射光の偏
光方向と、出射側の偏光板の偏光方向により、出射する
光の強度を変化でき、全体として光の透過度を変化させ
ることができる。したがって、液晶表示パネル（２０
１，２１１）の各画素単位に、通過する光の偏光方向を
制御することにより、液晶表示パネル２０１および液晶
表示パネル２１１毎に、独立に透過度を変化させること
ができる。但し、本実施の形態では、透過型表示装置
（１０１，１０２）上に表示される２Ｄ化像（１０７，
１０８）は、カラー画像の二次元像である必要がある。
これにより、前記［本発明の基本となる三次元表示装置
の表示原理］で説明した原理により、透過型表示装置
（１０１，１０２）上、あるいは、透過型表示装置１０
１と透過型表示装置１０２との間の任意の位置に、三次
元立体像を表示することが可能である。しかも、本実施
の形態では、各液晶表示パネル（２０１，２１１）の各
画素単位に、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３色から
成るカラーフィルタ（２０２，２１２）を配置するよう
にしたので、カラー画像の三次元立体像を表示すること
ができる。

【００１８】但し、本実施の形態では、偏光方向が、液
晶表示パネル２０１と液晶表示パネル２１とを通過する
間に変化することを考慮して、各液晶表示パネル（２０
１，２１２）の偏光方向の制御を行う必要がある。な
お、図８に示すように、透過型表示装置１０１として、
両側に偏光板（２０３，２０３１）を設けた液晶表示パ
ネル２０１、および、透過型表示装置１０２として、両
側に偏光板（２１３，２１３１）を設けた液晶表示パネ
ル２１１を使用する場合には、光源２０５からの照射光
の光路中に４枚の偏光板（２０３，２０３１，２１３，
２１３１）が挿入されることになるので、全体としての
透過度が低くなり、表示が暗くなる欠点がある。図８
は、図２に示す透過型表示装置（１０１，１０２）の一
例の概略構成を示す図である。これに対して、本実施の
形態では、透過型表示装置（１０１，１０２）を、２枚
の偏光板（２０３，２１３）で挟むようにしたので、表
示が暗くなるのを防止することができる。その上、本実
施の形態では、液晶表示パネル（２０１，２１１）にお
ける輝度を実質的に大きな自由度で制御できる利点も有
する。

【００１９】すなわち、図８に示す透過型表示装置（１
０１，１０２）の場合には、光源２０５からの照射光
は、各透過型表示装置（１０１，１０２）を通過する間
に変化しない、あるいは減少するしかなく、各透過型表
示装置（１０１，１０２）における輝度は、変化しな
し、あるいは、減少するしかない。これに対して、本実
施の形態においては、出射側の偏光板２０３までは、光
量は実質的にほとんど変化せず、各液晶表示パネル（２
０１，２１１）ではその偏光方向のみが変化している。
しかも、偏光方向は、各液晶表示パネル（２０１，２１
１）でほぼ加算されて回転していくが、出射側の偏光板
２０３の外から観察した場合、出射側の偏光板２０３の
透過偏光方向を基準として０〜９０度までは各液晶表示
パネル（２０１，２１１）の輝度は減少し、９０〜１８
０度までは輝度は上昇し、１８０〜２７０度までは輝度
は減少し、２７０〜３６０度までは輝度は上昇するとい
うように輝度の上昇、減少を繰り返せる。

【００２０】したがって、各液晶表示パネル（２０１，
２１１）の輝度は、その直前の偏光可変装置の輝度に比
べて、上昇することも、変化しないことも、減少するこ
とも可能となる。但し、実際には、例えば、ツイストネ
マティック型液晶表示装置などにおいては、最大の角度
変化が９０度である場合が多いため、これを考慮して設
計を行う必要がある。本実施の形態では、各透過型表示
装置（１０１，１０２）は、偏光可変装置として機能す
る液晶表示パネル（２０１，２１１）と、カラーフィル
タ（２０２，２１２）とで構成される。そのため、カラ
ーフィルタ２０２と、カラーフィルタ２１２とにおけ
る、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の各フィルタの配列
方向、配列ピッチ等の違いにより、モアレが発生する恐
れがある。そのため、本実施の形態では、カラーフィル
タ２０２とカラーフィルタ２１２との間に、散乱板２０
４を配置し、前述したモアレが発生するの防止するよう
にしている。

【００２１】［本実施の形態の三次元表示装置の変形
例］図９は、本発明の実施の形態１の三次元表示装置の
変形例の概略構成を示す図である。図９に示す三次元表
示装置は、透過型表示装置１０１のカラーフィルタ２０
２が省略され、透過型表示装置１０１が白黒（モノク
ロ）表示の透過型表示装置である点で、図１に示す三次
元表示装置と異なっている。また、図９に示す三次元表
示装置では、前述したカラーフィルタ２０２と、カラー
フィルタ２１２とにおける、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青
（Ｂ）の各フィルタの配列方向、配列ピッチ等の違いに
より、モアレが発生する恐れがないので、散乱板２０４
も省略されている。図９に示す三次元表示装置でも、前
記［本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理］で
説明した原理により、透過型表示装置（１０１，１０
２）上、あるいは、透過型表示装置１０１と透過型表示
装置１０２との間の任意の位置に、カラー画像の三次元
立体像を表示することが可能である。但し、図９に示す
三次元表示装置では、透過型表示装置１０１上に表示さ
れる２Ｄ化像１０７は、白黒画像の二次元像であり、透
過型表示装置１０２上に表示される２Ｄ化像１０８は、
カラー画像の二次元像である必要がある。また、図９に
示す三次元表示装置では、図１に示す三次元表示装置に
比して、カラーフィルタが一枚省略されているので、図
１に示す三次元表示装置よりも表示が明るくなる。その
ため、例えば、図１０に示す三次元表示装置のように、
表示が暗くならない範囲で、白黒表示の透過型表示装置
１０１と、カラー表示の透過型表示装置１０２とを、複
数組み合わせることも可能である。

【００２２】図１０は、本発明の実施の形態１の三次元
表示装置の他の変形例の概略構成を示す図である。図１
０に示す三次元表示装置は、図９に示す三次元表示装置
の前面に、白黒（モノクロ）表示の透過型表示装置１５
１と、カラー表示の透過型表示装置１５２とを配置した
三次元表示装置である。ここで、透過型表示装置１５１
は、液晶表示パネル２５１と、偏光板２５３とで構成さ
れ、透過型表示装置１５２は、液晶表示パネル２６１
と、カラーフィルタ２６２とで構成される。さらに、図
１０に示す三次元表示装置では、透過型表示装置１０１
の偏光板は省略されるとともに、カラーフィルタ２６２
と、カラーフィルタ２１２とにおける、赤（Ｒ）・緑
（Ｇ）・青（Ｂ）の各フィルタの配列方向、配列ピッチ
等の違いにより、モアレが発生する恐れがあるので、散
乱板２０４が配置される。図１０に示す三次元表示装置
でも、前記［本発明の基本となる三次元表示装置の表示
原理］で説明した原理により、透過型表示装置（１０
１，１０２，１５１，１５２）上、あるいは、各透過型
表示装置の任意の位置に、カラー画像の三次元立体像を
表示することが可能である。

【００２３】また、本実施の形態において、前記した２
Ｄ化像を観察者１００の右眼と左眼を結ぶ線上の一点か
ら見て重なるように表示する場合において、特に、観察
者１００の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点として、右眼
と左眼の間の一点を用いる場合には、前記した複数の面
（即ち、透過型表示装置（１０１，１０２）の配置位
置）の中間位置における三次元知覚の効果を得られる信
頼性が大きくなる（簡単に言うと多くの人が、あるいは
多くの場合に効果が得られる）。さらに、観察者１００
の左右眼の中心位置を前記一点として用いると、さらに
効果を得やすくなるとともに、左右眼における、例え
ば、透過型表示装置（１０１，１０２）上に表示される
透過二次元像から生じる二重像の大きさを小さくできる
利点を有する。

【００２４】その上、前記重なるように表示した２Ｄ化
像の観察者１００から見た左右方向の大きさを拡大・縮
小することは、知覚される深さや傾きなどを人工的に変
化させることに有効である。また、前記した効果を得る
ための、前記透過二次元像を表示する面間の奥行き距離
（即ち、透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２
との間の距離）は、同じ表示対象物体（三次元物体１０
４）に対して、それらの面に表示された複数の二次元像
（２Ｄ化像）が、観察者１００の右眼と左眼の位置から
単眼で見て共通領域を有する範囲である。即ち、共通領
域がない状態では、この効果は消失し、観察者１００に
は前記面に奥行き方向に離れて感じられる。

【００２５】本実施の形態においては、図２６に示した
従来法と異なり、実際に像を表示する面が、その錯覚位
置を挟んで少なくとも２つ以上存在するため、従来法に
あった両眼視差、輻輳と、ピント調節との間の矛盾を大
きく抑制でき、眼精疲労などを抑制できると考えられ
る。また、ピント調節自体は、観察者１００が２つ以上
の面を同時に見ることになるため、双方の像を最もぼけ
さずに見ることができる位置に定位することとなるた
め、従来法の欠点を大きく改善できる。この場合、複数
の２Ｄ化像（１０７，１０８）を表示する複数の面の奥
行き距離は、観察者１００から見て表示対象物体の奥行
き位置にピントを合わせた方が、前記複数の面にピント
を合わせるより画像のぼけが少ない範囲内とする必要が
ある。

【００２６】また、図２７に示した従来法と異なり、面
の中間位置に存在する三次元物体（即ち、複数の透過型
表示装置の間にある三次元物体）も観察者１００に対し
ては三次元的に見えるため、従来の書割り的な立体感で
はない利点を有する。さらに、本実施の形態では、複数
の透過型表示装置の間にある三次元物体も表現できるこ
とから、三次元表示を行う場合のデータ量を大きく減ら
せる利点も有する。また、本実施の形態では、透過度の
制御のみによる人の生理的、あるいは心理的要因、ある
いは錯覚を利用しているため、光源として、特に、レー
ザーなどのコヒーレント光源を必要とせず、かつカラー
化も容易である利点を有している。また、本実施の形態
は、機械的駆動部を含まないため、軽量化、信頼性の向
上などに適している利点を有する。

【００２７】なお、前記説明では、複数の２Ｄ化像（１
０７，１０８）の部分の透過度を変化させる場合につい
て説明したが、例えば、複数の２Ｄ化像（１０７，１０
８）の透過度の変化は前記した通りとし、かつ、観察者
１００から見た総体的な色を変化させない範囲で、各２
Ｄ化像（１０７，１０８）の色を変えても、本発明の効
果としては同様な効果が得られる。本実施の形態では、
前後の２Ｄ化像（１０７，１０８）の輝度比で見かけの
奥行き位置を変化させている。したがって、観察者１０
０がこれを重ねて見たときに提示したい三次元立体像の
色（例えば、黄色）と同じになるように、前方の透過型
表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の色（例えば、赤
色）と、後方の透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０
８の色（例えば、緑色）とを変えることができる。これ
は、例えば、輪郭の部分の色が中とは異なり、通常の場
合では違和感を感じる要因となるが、例えば背景との色
彩的なマッチングなどの点で効果を得られる場合があ
る。

【００２８】なお、本実施の形態においては、２Ｄ化像
を表示する透過型表示装置の中で主に２つの透過型表示
装置に関してのみ記述し、かつ観察者１００に提示する
三次元物体が２つの透過型表示装置の間にある場合につ
いて説明したが、２Ｄ化像を表示する透過型表示装置の
個数がこれよりも多く、あるいは提示する三次元物体の
位置が異なる場合であっても、同様な構成が可能である
ことは明らかである。但し、本実施の形態では、光源２
０５からの照射光は、偏光板（２０３，２１３）および
カラーフィルタ（２０２，２１２）において、それぞれ
減衰されるので、透過型表示装置の数を多くすると全体
としての透過度が低くなり、表示が暗くなってしまうの
で、透過型表示装置の数は、表示があまり暗くならない
範囲で選択する必要がある。さらに、本実施の形態にお
ける二次元像の表示面は、本発明の趣旨から見て、必ず
しも平面である必要はなく、球面や楕円面や二次曲面や
他の複雑な曲面であっても同様な効果が得られることは
明らかである。

【００２９】［実施の形態２］前記実施の形態では、例
えば、三次元物体１０４全体の奥行き位置を、例えば、
透過型表示装置（１０１，１０２）に表示した２Ｄ化像
を用いて表現する方法および装置について主に述べた
が、本発明は、例えば、三次元物体自体が有する奥行き
を表現する方法及び装置としても使用できることは明ら
かである。本実施の形態における重要な要点は、図１と
同様な構成を有する装置上で、２Ｄ化像（１０７，１０
８）の各々の部位の透過度を、観察者１００から見た総
体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体１０４の各部
位が有する奥行き位置に対応して変えることである。そ
の変え方の一例を、例えば、２つの透過型表示装置（例
えば、図１の１０１，１０２）を用いる場合を例とし
て、図１１、図１２を用いて以下に説明する。なお、こ
こで、白黒図面であるため、図１１、図１２において
は、分かりやすいように輝度が高い方を濃く示してあ
る。

【００３０】図１１が観察者に近い透過型表示装置（例
えば、図２の１０１）に表示される２Ｄ化像の一例であ
り、図１２が観察者に遠い透過型表示装置（例えば、図
２の１０２）に表示される２Ｄ化像の一例である。例え
ば、三次元物体として、図１１、図１２に示すようなケ
ーキを例に取ると、上に立てたロウソクを除き、三次元
物体（例えば、ケーキ）の上面及び下面は、例えば、ほ
ぼ平坦であり、かつその側面は、例えば、円柱状であ
り、ロウソクは、例えば、上面の円周近傍に配置すると
する。この場合の２Ｄ化像では、上面及び下面において
は上方の方が奥に位置することとなり、かつその側面で
は真ん中が手前で端に行くに従って奥に位置し、さらに
隠れている上方の真ん中は奥に位置することとなる。こ
の場合、上面及び下面における輝度変化は、観察者に近
い透過型表示装置（例えば、図２の１０１）において
は、図１１に示すように、観察者に近い部位（２Ｄ化像
では、例えば、下方）が透過度が低く、かつ遠い部位
（２Ｄ化像では、例えば、上方）が透過度が高くなるよ
うにその奥行き位置に対応して徐々に変化させる。

【００３１】また、観察者に遠い透過型表示装置（例え
ば、図２の１０２）においては、図１２に示すように、
観察者に近い部位（２Ｄ化像では、例えば、下方）が透
過度が高く、かつ遠い部位（２Ｄ化像では、例えば、上
方）が透過度が低くなるようにその奥行き位置に対応し
て徐々に変化させる。次に、円柱部分の透過度の変化も
その奥行き位置に対応して、観察者に近い透過型表示装
置（例えば、図２の１０１）においては、図１１に示す
ように、観察者に近い部位（例えば、真ん中付近）が透
過度が低く、かつ遠い部位（例えば、左右の端付近）が
透過度が高くなるように徐々に変化させる。また、観察
者に遠い透過型表示装置（例えば、図２の１０２）にお
いては、図１２に示すように、観察者に近い部位（例え
ば、真ん中付近）が透過度が高く、かつ遠い部位（例え
ば、左右の端付近）が透過度が低くなるように徐々に変
化させる。このように表示することにより、人の生理
的、あるいは心理的要因、あるいは錯覚により、表示し
ているのが２Ｄ化像であっても、観察者（例えば、図２
の１００）にはあたかも上面、下面がほぼ平らな円柱状
のケーキがあるように感じられる。

【００３２】［実施の形態３］前記各実施の形態におい
ては、２Ｄ化像が三次元的に移動する場合に関しては特
に述べなかったが、観察者の左右上下方向への移動に関
しては通常の二次元表示装置の場合と同様に透過型表示
装置内での動画再生によって可能であり、奥行き方向へ
の移動に関しては前記した内容から複数の透過型表示装
置における透過度の変化を時間的に行うことで、三次元
像の動画を表現することができることは明らかである。
本実施の形態における要点は、前記実施の形態１と同様
な構成を有する装置上で、２Ｄ化像（１０７，１０８）
の各々の部分の透過度を、観察者１００から見た総体的
な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体の奥行き位置の時
間的変化に対応して変化させることである。

【００３３】その一例として、例えば、三次元物体が透
過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２まで時間
的に移動する場合について、図４ないし図７を用いて説
明する。例えば、三次元物体が透過型表示装置１０１の
奥行き位置にある場合には、図４に示すように、透過型
表示装置１０１上の透過度を、２Ｄ化像１０７の輝度が
三次元物体の輝度に等しくなるように設定し、透過型表
示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度を例え
ばその透過型表示装置の最大値とする。次第に、例え
ば、三次元物体が観察者１００より時間的に少し遠ざか
り透過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２側に
時間的に少し寄ってくる場合には、図５に示すように、
三次元物体の奥行き位置の移動に対応させて、透過型表
示装置１０１上の２Ｄ化像１０７部分の透過度を時間的
に少しづつ増加させ、かつ透過型表示装置１０２上の２
Ｄ化像１０８の部分の透過度を時間的に少しづつ減少さ
せる。

【００３４】さらに、例えば、三次元物体が観察者１０
０より時間的にさらに遠ざかり透過型表示装置１０１よ
り透過型表示装置１０２側にさらに寄った位置に時間的
に移動する場合には、図６に示すように、三次元物体の
奥行き位置の移動に対応させて、透過型表示装置１０１
上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を時間的にさらに増
加させ、かつ透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８
の部分の透過度を時間的にさらに減少させる。遂に、例
えば、三次元物体が透過型表示装置１０２の奥行き位置
まで時間的に移動してきた場合には、図７に示すよう
に、三次元物体の奥行き位置の移動に対応させて、透過
型表示装置１０２上の透過度を２Ｄ化像１０８の輝度が
三次元物体の輝度に等しくなるまで時間的に変化させ、
かつ透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の
透過度を、例えば、その透過型表示装置の最大値となる
まで変化させる。このように表示することにより、人の
生理的、あるいは心理的要因、あるいは錯覚により、表
示しているのが２Ｄ化像（１０７，１０８）であって
も、観察者１００にはあたかも透過型表示装置（１０
１，１０２）の間を、透過型表示装置１０１から透過型
表示装置１０２に三次元物体１０４が奥行き方向に移動
するように感じられる。

【００３５】なお、本実施の形態においては、三次元物
体１０４が透過型表示装置１０１から透過型表示装置１
０２まで移動する場合について説明したが、これが透過
型表示装置（１０１，１０２）の間の途中の奥行き位置
から透過型表示装置１０２まで移動する場合や、透過型
表示装置１０１から透過型表示装置（１０１，１０２）
の間の途中の奥行き位置まで移動する場合や、透過型表
示装置（１０１，１０２）の間の途中の奥行き位置から
透過型表示装置（１０１，１０２）の間の途中の別な奥
行き位置まで移動する場合であっても、同様なことが可
能なことは明らかである。また、本実施の形態において
は、２Ｄ化像（二次元像）を配置する透過型表示装置の
中で主に２つの透過型表示装置（１０１，１０２）に関
してのみ説明し、かつ観察者１００に提示する物体が２
つの透過型表示装置（１０１，１０２）の間を移動する
場合について説明したが、２Ｄ化像を配置する透過型表
示装置の個数がこれよりも多く、あるいは提示する三次
元物体が複数の透過型表示装置をまたがって移動する場
合であっても、同様な構成が可能であり同様な効果が期
待できることは明らかである。

【００３６】［実施の形態４］前記各実施の形態では、
観察者（例えば、図２の１００）から見て、前記複数の
透過型表示装置（例えば、図２の１０１、１０２）の後
方に光源（例えば、図２の１１０）を配置し、透過度の
変化を利用する場合について説明したが、複数の透過型
表示装置に、透過度とともに散乱度も変化できる装置を
用いて透過度の変化とともに散乱度の変化を利用しても
本発明の効果を得ることができる。図１３〜図１５に、
その一例を示す。まず、図１３に示すように、観察者４
００から見て前方に複数の透過型表示装置（４０１，４
０２）の各々に光源（４０３，４０４）が配置される場
合が考えられる。例えば、２つの透過型表示装置（４０
１，４０２）と光源（４０３，４０４）を用いる場合を
例にとると、図２と前記各実施の形態で述べた透過度の
変化によりもたらされた本発明の効果は、前方の光源４
０３からの光の前方の透過型表示装置４０１における散
乱度の変化、および後方の透過型表示装置４０２からの
光の前方の透過型表示装置４０１における透過度の変化
によりもたらされることとなる。

【００３７】即ち、前方の透過型表示装置４０１に表示
される２Ｄ化像４０７は、光源４０３からの散乱度、後
方の透過型表示装置４０２からの光の強さとその前方の
透過型表示装置４０１における透過度により決定され、
後方の透過型表示装置４０２に表示される２Ｄ化像４０
８は、光源４０４の光の強さによって決定される。これ
により、その奥行き位置の制御は、前記各実施の形態に
比べて多少複雑になるが、光源の配置の自由度など装置
構成における自由度などの利点がある。この場合に、図
１４に示すように、さらに光源を追加して、後方の透過
型表示装置４０２の後方に光源４０５を設けることも考
えられる。この場合には、前方の透過型表示装置４０１
と、後方の透過型表示装置４０２とをほぼ対等に扱える
ため、装置制御上で簡便となる利点を有する。さらに、
図１５に示すように、各光源（４０３，４０４）を前後
の透過型表示装置（４０１，４０２）を照らすようにす
ることも、光源の光の有効利用から有益である。なお、
本実施の形態では、例として２つの透過型表示装置（４
０１，４０２）を用いた場合を示したが、これがさらに
多数となっても同様な効果が期待できることは明らかで
ある。また、本実施の形態における複数の透過型表示装
置（４０１，４０２）にレンズやミラーなどを組み合わ
せて、その配置の自由度を増したり、像の奥行き位置な
どを自由に変化できることは光学上から明らかである。

【００３８】［実施の形態５］前記実施の形態１の液晶
表示パネル（２０１，２１１）は、ツイストネマティッ
ク型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶表示装
置、ホモジニアス型液晶表示装置、強誘電液晶表示装
置、反強誘電液晶表示装置などから偏光枚を取り除いた
装置で構成される。図１６は、ツイストネマティック型
液晶ディスプレイの一例を示す要部断面図である。ツイ
ストネマティック型液晶ディスプレイの基本構成は、例
えば、ＩＴＯやＳｎＯｘなどで形成される透明導電膜
（５０３，５０４）で、液晶５０１を挟み、その外側に
偏光板（５０７，５０８）を配置した構成である。ここ
で、透明導電膜（５０３，５０４）上には液晶５０１を
配向させるための配向膜（５０５，５０６）が配置され
ており、配向膜（５０５，５０６）の配向方向は、例え
ば、上下で直交化されている。透明導電膜（５０３，５
０４）に電圧を印加しない場合には、液晶５０１の液晶
分子は配向膜（５０５，５０６）の配向規制力により、
配向膜（５０５，５０６）の近傍では、例えば、透明導
電膜（５０３，５０４）に平行に配向方向に沿って並
ぶ。

【００３９】この場合、図１７（ａ）に示すように、液
晶分子は、ねじれた構造となり、入射光はこの構造に従
って偏光方向が、例えば、９０度変化する。一方、図１
７（ｂ）に示すように、透明導電膜（５０３，５０４）
に十分な電圧Ｖ５ａを印加した場合には、液晶分子は、
電界により電界方向例えば透明導電膜（５０３，５０
４）に垂直に並び、透過する光の偏光は変化しない。電
圧が、電圧Ｖ５ａ以下の場合にはその電圧に応じて偏光
方向は連続的に変化する。このように、ツイストネマテ
ィック型液晶ディスプレイでは、透明導電膜（５０３，
５０４）に印加する電圧により、出射光の偏光方向を変
化でき、これにより、光の出射側に設けられた偏光板５
０７により、出射する光の強度を変化できるので、全体
として光の透過度を変化させることができる。前記実施
の形態１の液晶表示パネル（２０１，２１１）として、
この図１６に示すツイストネマティック型液晶ディスプ
レイから偏光板（５０７，５０８）を取り除いた装置が
使用可能である。

【００４０】図１８は、イン・プレイン型液晶ディスプ
レイの一例を示す要部断面図である。イン・プレイン型
液晶ディスプレイの基本構成は、配向膜（５１２，５１
４）で液晶５１３を挟み、配向膜５１４の外側に、例え
ば、ＩＴＯやＳｎＯｘなどで形成される透明導電膜（５
１１，５１５）を設け、さらに、その外側に偏光板（５
０７，５０８）を配置した構成である。ここで、透明導
電膜（５１１，５１５）は同一平面内にあり、また、配
向膜５１２と配向膜５１４との配向方向は平行である。
図１９（ａ）に示すように、透明導電膜（５１１，５１
５）間に電圧を印加しない場合には、液晶５１３の液晶
分子は、配向膜（５１２，５１４）の配向規制力によ
り、配向膜（５１２，５１４）の配向方向に整列する。
これに対して、図１９（ｂ）に示すように、透明導電膜
（５１１，５１５）間に閾値電圧以上の充分な電圧Ｖ５
ｂを印加すると、液晶分子はその印加電圧方向に整列す
る。

【００４１】このように、複屈折性を有する液晶分子の
整列する向きが変化するため、出射光の偏光状態を変化
できる。さらに、透明導電膜（５１１，５１５）間に印
加する電圧がＶ５ｂ以下の場合には、その電圧に応じた
偏光方向の変化が連続的に得られる。このように、イン
・プレイン型液晶ディスプレイでは、透明導電膜（５１
１，５１５）間に印加する電圧により、出射光の偏光方
向を変化でき、これにより、光の出射側に設けられた偏
光板５０７により、出射する光の強度を変化できるの
で、全体として光の透過度を変化させることができる。
前記実施の形態１の液晶表示パネル（２０１，２１１）
として、この図１８に示すイン・プレイン型液晶ディス
プレイから偏光板（５０７，５０８）を取り除いた装置
が使用可能である。

【００４２】図２０は、ホモジニアス型液晶ディスプレ
イの一例を示す要部断面図である。ホモジニアス型液晶
ディスプレイの基本構成は、例えば、ＩＴＯやＳｎＯｘ
などで形成される透明導電膜（５２１，５２５）で、液
晶（例えば、ネマティック液晶など）５２３を挟み、そ
の外側に偏光板（５０７，５０８）を配置した構成であ
る。ここで、透明導電膜（５２１，５２５）上には液晶
５２３を配向させるための配向膜（５２２，５２４）が
配置される。なお、図２０に示す透過型表示装置では、
ホモジニアス配向の液晶を用いるため、配向膜５２２の
配向方向と配向膜５２４との配向方向を同じ（平行）と
する。さらに、ホモジニアス型液晶ディスプレイでは、
図２１に示すように、入射光の偏光方向を、この配向膜
（５２２，５２４）の配向方向とずらして入射する。例
えば、直線偏光の時は０度方向と９０度方向の中間方向
であり、例えば、特に、４５度ずらして入射する、ある
いは円偏光あるいは楕円偏光とする。図２２（ｂ）に示
すように、透明導電膜（５２１，５２５）間に閾値電圧
以上の充分な電圧Ｖ５ｃを加えると、液晶５２３の液晶
分子はその印加電圧方向に整列する。このため、入射光
の偏光方向はほとんど変化せずに出射していく。

【００４３】これに対して、図２２（ａ）に示すよう
に、透明導電膜（５２１，５２５）間に電圧を印加しな
い場合には、配向膜（５２２，５２４）の配向規制力に
より、液晶分子は、配向膜（５２２，５２４）の配向方
向に向き、かつ配向膜（５２２，５２４）に平行に並
ぶ。このため、入射光はこの液晶分子の複屈折性により
偏光方向が変化して出射する。また、透明導電膜（５２
１，５２５）間に印加する電圧がＶ５ｃ以下の場合に
は、その電圧に応じた偏光方向の変化が連続的に得られ
る。このように、ホモジニアス型液晶ディスプレイで
は、透明導電膜（５２１，５２５）間に印加する電圧に
より、出射光の偏光方向を可変でき、これにより、光の
出射側に設けられた偏光板５０７により、出射する光の
強度を変化できるので、全体として光の透過度を変化さ
せることができる。前記実施の形態１の液晶表示パネル
（２０１，２１１）として、この図２０に示すホモジニ
アス型液晶ディスプレイから偏光板（５０７，５０８）
を取り除いた装置が使用可能である。

【００４４】図２３は、強誘電あるいは反強誘電型液晶
ディスプレイの一例を示す要部断面図である。強誘電あ
るいは反強誘電型液晶ディスプレイの基本構成は、例え
ば、ＩＴＯやＳｎＯｘなどで形成される透明導電膜（５
３３，５３４）で、液晶（例えば、強誘電液晶、あるい
は反強誘電液晶など）５３１を挟み、その外側に偏光板
（５０７，５０８）を配置した構成である。ここで、透
明導電膜（５３３，５３４）上には液晶５３１を配向さ
せるための配向膜（５３５，５３６）が配置される。図
２４に示すように、透明導電膜（５３３，５３４）間に
印加する電界の方向にしたがって、液晶５３１の自発分
極の向きが変化するため、液晶５３１（強誘電液晶ある
いは反強誘電液晶）の厚さを充分に薄く（例えば、１μ
ｍ〜２μｍ程度など）しておくと、液晶５３１の自発分
極が透明導電膜（５３３，５３４）と同じ平面内で変化
する。

【００４５】このように、強誘電あるいは反強誘電型液
晶ディスプレイでは、透明導電膜（５３３，５３４）間
に印加する電圧により、複屈折性を有する液晶分子の整
列する向きが変化するため、出射光の偏光状態を変化で
き、これにより、光の出射側に設けられた偏光板５０７
により、出射する光の強度を変化でき、全体として光の
透過度を変化させることができる。前記実施の形態１の
液晶表示パネル（２０１，２１１）として、この図２３
に示す強誘電あるいは反強誘電型液晶ディスプレイから
偏光板（５０７，５０８）を取り除いた装置が使用可能
である。

【００４６】前記図１、図９、図１０に示す構成では、
カラーフィルタ（２０２，２１２，２６２）は、液晶表
示パネル（２０１，２１２，２６１）の外側に配置され
る構成であったが、このカラーフィルタは、一般に市販
されているＴＦＴ方式の液晶表示パネル、あるいはＳＴ
Ｎ方式の液晶表示パネルのように、カラーフィルタを液
晶表示パネル内に設けるようにしてもよい。図２５は、
内部にカラーフィルタを設けた液晶表示パネルの概略構
成を示す要部断面図である。この図２５において、ガラ
ス基板３１０上には、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の
カラーフィルタ３０２と、ブラックマトリクス３０３と
が設けられ、これらの上に透明電極から成る対向電極３
０６が形成される。また、ガラス基板３１１上には、薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ；非晶質シリコンＴＦＴ）３０
４と、透明電極から成る画素電極３０５とが形成され
る。なお、実際には、対向電極３０６上、および画素電
極３０５上には、配向膜、あるいは保護膜などが形成さ
れるが、図２５では、それらの図示は省略している。

【００４７】画素電極３０５には、１水平走査ラインの
間オンとなる薄膜トランジスタ３０４を介して、駆動電
圧が印加される。この画素電極３０５に印加する電圧を
制御し、画素電極３０５と対向電極３０６との間の液晶
層３０１に印加される印加電圧を変化させることによ
り、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の各画素単位に、光
の偏光方向を制御することができる。図１に示す構成に
おいて、この図２５に示す液晶表示パネルを使用して
も、前述したような三次元立体像を得ることができる。
また、図１に示す構成において、この図２５に示す液晶
表示パネルを使用する場合には、一般に市販されている
液晶表示パネルの一方の外側に設けられる偏光板を取り
除くだけで使用可能となるという利点を有する。以上、
本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基
づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々変更可能であることは勿論である。

【００４８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 （１）本発明によれば、立体視の生理的要因間での矛盾
を抑制し、かつ、眼鏡を用いないでカラー画像の三次元
立体像を表示することが可能となる。 （２）本発明によれば、情報量を少なくできるので、電
気的に書換え可能なカラー画像の三次元動画像を表示す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の概略
構成を示す図である。

【図２】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理
を説明するための図である。

【図３】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理
を説明するための図である。

【図４】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理
を説明するための図である。

【図５】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理
を説明するための図である。

【図６】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理
を説明するための図である。

【図７】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理
を説明するための図である。

【図８】図２に示す透過型表示装置の一例の概略構成を
示す図である。

【図９】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の変形
例の概略構成を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の他
の変形例の概略構成を示す図である。

【図１１】本発明の実施の形態２の三次元表示装置の前
方の透過型表示装置に表示される２Ｄ化像の一例を示す
図である。

【図１２】本発明の実施の形態２の三次元表示装置の後
方の透過型表示装置に表示される２Ｄ化像の一例を示す
図である。

【図１３】本発明の実施の形態４の三次元表示装置の概
略構成を示す図である。

【図１４】本発明の実施の形態４の三次元表示装置の他
の例の概略構成を示す図である。

【図１５】本発明の実施の形態４の三次元表示装置の他
の例の概略構成を示す図である。

【図１６】ツイストネマティック型液晶ディスプレイの
一例を示す要部断面図である。

【図１７】ツイストネマティック型液晶ディスプレイの
動作を説明するための図である。

【図１８】イン・プレイン型液晶ディスプレイの一例を
示す要部断面図である。

【図１９】イン・プレイン型液晶ディスプレイの動作を
説明するための図である。

【図２０】ホモジニアス型液晶ディスプレイの一例を示
す要部断面図である。

【図２１】ホモジニアス型液晶ディスプレイの動作を説
明するための図である。

【図２２】ホモジニアス型液晶ディスプレイの動作を説
明するための図である。

【図２３】強誘電あるいは反強誘電型液晶ディスプレイ
の一例を示す要部断面図である。

【図２４】強誘電あるいは反強誘電型液晶ディスプレイ
の動作を説明するための図である。

【図２５】本発明の各実施の形態の透過型表示装置の変
形例の概略構成を示す要部断面図である。

【図２６】従来の三次元表示装置の一例の概略構成を示
す図である。

【図２７】従来の三次元表示装置の他の例の概略構成を
示す図である。

【符号の説明】

１００，４００，６０７…観察者、１０１，１０２，１
５１，１５２，４０１，４０２…透過型表示装置、１０
３…光学系、１０４，６０１，６１１…３次元物体、１
０５，１０６，１０７，１０８，４０７，４０８…２Ｄ
化像、１１０，２０５，４０３，４０４，４０５…光
源、２０１，２１１，２５１，２６１…液晶表示パネ
ル、２０２，２１２，２６２，３０２…カラーフィル
タ、２０３，２１３，２５３，５０７，５０８，２０３
１，２１３１…偏光板、３０４…散乱板、３０１，５０
１，５１３，５２３，５３１…液晶層、３０３…ブラッ
クマトリクス、３０４…薄膜トランジスタ、３０５…画
素電極、３０６…対向電極、３１０，３１１…ガラス基
板、５０３，５０４，５１１，５１５，５２１，５２
５，５３３，５３４…透明導電膜、５０５，５０６，５
１２，５１４，５２２，５２４，５３５，５３６…配向
膜、６０２，６０３…カメラ、６０４…映像信号変換装
置、６０５…ＣＲＴ表示装置、６０６…液晶シャッタ眼
鏡、６１２…奥行き標本化像の集まり、６１３…体積型
表示装置、６１４…三次元の再現像。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上平 員丈 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA05 EA07 GA02 HA08 HA12 HA14 HA18 HA24 HA28 JA05 JA13 JA17 JA20 5C061 AA06 AA25 AB14 AB17

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者から見て異なった奥行き位置にあ
   る複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の
   視線方向から射影した二次元像を生成し、 前記生成された二次元像を前記観察者から見て異なった
   奥行き位置にある複数の表示面にそれぞれ表示し、 当該表示される二次元像の偏光方向を前記各表示面毎に
   それぞれ独立に変化させることにより、前記各表示面に
   表示される前記二次元像における前記観察者から見た透
   過度を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化させて、三
   次元立体像を生成する三次元表示方法であって、 前記複数の表示面の少なくとも１つの表示面に表示され
   る二次元像はカラー画像の二次元像であることを特徴と
   する三次元表示方法。
2. 【請求項２】 前記各表示面に表示される二次元像はカ
   ラー画像の二次元像であることを特徴とする請求項１に
   記載の三次元表示方法。
3. 【請求項３】 前記二次元像が前記観察者の右眼と左眼
   とを結ぶ線上の一点から見て重なるように、前記二次元
   像を前記複数の表示面に表示し、かつ前記観察者の見る
   総体的な透過度が、元の表示対象物体の輝度と等しくな
   るようにすることを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載の三次元表示方法。
4. 【請求項４】 前記表示対象物体が、前記観察者に近い
   奥行き位置に表示される物体である場合に、前記複数の
   表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表示する前記
   二次元像における前記観察者から見た透過度を低くし、
   前記観察者から遠い表示面に表示する前記二次元像にお
   ける前記観察者から見た透過度を高くし、 また、前記表示対象物体が、前記観察者から遠い奥行き
   位置に表示される物体である場合に、前記複数の表示面
   のうちの前記観察者に近い表示面に表示する前記二次元
   像における前記観察者から見た透過度を高くし、前記観
   察者から遠い表示面に表示する前記二次元像における前
   記観察者から見た透過度を低くすることを特徴とする請
   求項３に記載の三次元表示方法。
5. 【請求項５】 前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の
   一点を、右眼と左眼との間の一点とすることを特徴とす
   る請求項３または請求項４に記載の三次元表示方法。
6. 【請求項６】 前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の
   一点を、右眼と左眼の中心点とすることを特徴とする請
   求項３または請求項４に記載の三次元表示方法。
7. 【請求項７】 前記二次元像を時間的変化に応じて順次
   切り替えることにより、三次元の動画像を表示すること
   を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に
   記載の三次元表示方法。
8. 【請求項８】 前記二次元像が奥行き方向に移動する複
   数の物体像を含む場合であって、当該物体の移動方向が
   前記観察者に近づく方向である場合に、前記二次元像の
   切り替えに同期して、前記複数の表示面のうちの前記観
   察者に近い表示面に表示される前記物体像における前記
   観察者から見た透過度を順次低くし、前記観察者から遠
   い表示面に表示される前記物体像における前記観察者か
   ら見た透過度を順次高くし、 また、当該物体の移動方向が前記観察者から遠ざかる方
   向である場合に、前記二次元像の切り替えに同期して、
   前記複数の表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表
   示される前記物体像における前記観察者から見た透過度
   を順次高くし、前記観察者から遠い表示面に表示される
   前記物体像における前記観察者から見た透過度を順次低
   くすることを特徴とする請求項７に記載の三次元表示方
   法。
9. 【請求項９】 観察者から見て異なった奥行き位置にあ
   る複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の
   視線方向から射影した二次元像を生成する第１の手段
   と、 前記観察者から見て異なった奥行き位置に配置され、そ
   れぞれ前記第１の手段で生成された二次元像が表示され
   る複数の透過型表示装置と、 前記各透過型表示装置に表示される二次元像の偏光方向
   を、各透過型表示装置毎にそれぞれ独立に変化させる第
   ２の手段と、 前記各透過型表示装置を挟むように配置される一対の偏
   光板とを具備する三次元表示装置であって、 前記各透過型表示装置は、光の偏光方向を変化できる偏
   光可変装置と、 カラーフィルタとを含み、 前記複数の透過型表示装置の少なくとも１つの透過型表
   示装置は、カラー画像の二次元像を表示することを特徴
   とする三次元表示装置。
10. 【請求項１０】 観察者から見て異なった奥行き位置に
    ある複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者
    の視線方向から射影した二次元像を生成する第１の手段
    と、 前記観察者から見て異なった奥行き位置に配置され、そ
    れぞれ前記第１の手段で生成された二次元像が表示され
    る複数の透過型表示装置と、 前記各透過型表示装置に表示される二次元像の偏光方向
    を、各透過型表示装置毎にそれぞれ独立に変化させる第
    ２の手段と、 前記各透過型表示装置を挟むように配置される一対の偏
    光板とを具備する三次元表示装置であって、 前記各透過型表示装置は、内部にカラーフィルタを有
    し、画素単位で光の偏光方向を変化できる偏光可変装置
    を含み、 前記複数の透過型表示装置の少なくとも１つの透過型表
    示装置は、カラー画像の二次元像を表示することを特徴
    とする三次元表示装置。
11. 【請求項１１】 前記各透過型表示装置は、カラー画像
    の二次元像を表示することを特徴とする請求項９または
    請求項１０に記載の三次元表示装置。
12. 【請求項１２】 前記カラー画像の二次元像を表示する
    透過型表示装置の間に配置される散乱板を有することを
    特徴とする請求項９ないし請求項１１に記載の三次元表
    示装置。
13. 【請求項１３】 前記観察者から見て前記複数の透過型
    表示装置の後方に配置される光源を有し、 前記各透過型表示装置は、前記光源からの照射光の偏光
    方向を変化させることを特徴とする請求項９ないし請求
    項１２のいずれか１項に記載の三次元表示装置。
14. 【請求項１４】 前記偏光可変装置は、一対の基板と、 前記一対の基板間に狭持される液晶層とを有し、 前記液晶層に印加する電圧により、光源からの照射光の
    偏光方向を可変することを特徴とする請求項９ないし請
    求項１３のいずれか１項に記載の三次元表示装置。