JP2807573B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
形成された画像を、光学的に合成する画像表示におい
て、動的な立体表示を可能にする手段を設けた画像表示
装置に関するものである。
置の代表面な装置に立体テレビ(TV)がある。この立
体TVでは、先ず、人の左右の眼がもつ視差に対応させ
て配置した2台のTVカメラに、同じ同期信号によって
動作させて撮像した左側と右側の画像を作製し、次に、
作製した画像の再生では、撮像のときと同じ同期信号に
よって左側と右側で作製した画像を時分割にして映像を
形成すると共に、その映像に同期させて左右の眼の前で
交互に光シャッタの動作をする眼鏡を通してみるもので
あった。以上のような立体TVの構成は従来から提案さ
れている。(例えば、特開昭62−210797,特開
平1−165293等)
立体像の映像を形成する立体TVなどでは、その撮像や
映像形成システムが複雑になると共に、その再生立体映
像を見るときは特殊な眼鏡をかけなければならないとい
う不便な点があった。以上で説明した立体TV以外に
も、ホログラフィの応用による立体TV等の研究もされ
ているが、現時点では、その実現の見通しはない。
像再生システムの課題を解消しょうとするもので、従来
のような信号による複雑な動作を行うことなく、形成し
た画像の方向の距離を変化させて表示することができる
簡単な構成の画像表示装置を提供することを目的として
いる。
かも動的な表示をする画像表示装置は、異なる位置に形
成された複数の画像を光学的に合成して表示する画像表
示装置において、複数の画像の少なくとも1つの画像と
その表示位置までの光学的距離を変化させる画像位置可
変手段と、複数の画像間に重複箇所が存在するときに、
表示画像の消去を行い重複箇所をなくす画像消去手段
と、を有してなるものである。また、異なる位置に形成
された複数の画像を光学的に合成して表示する画像表示
装置において、複数の画像の少なくとも1つの画像とそ
の表示位置までの光学的距離を変化させる画像位置可変
手段と、前記光学的距離の変化に伴う画像の拡大率の変
化を打ち消す画像補正手段と、を有してなるものであ
る。
の位置を変化させることなく、動的な画像を表示する装
置が可能になる。
像表示装置において、形成する画像の表示距離に応じて
表示像の大きさを変化させる光学的、又は、ソフト的処
理をする電子装置を設け、かつ、その構成において重複
する画像は、表示位置が遠い方を消去するなどの構成に
することで、合成画像における遠近感をリアルにして、
立体像の感じを一層強調することが可能になる。
成画像の形成で、合成する画像を光学的な手段により、
その表示位置までの距離を変化させる構成にした簡単な
装置によって、複雑な同期の構成や、眼鏡等を用いるこ
となく、動的な立体映像を実現することができる。
を参照して説明する。
的構成と、その表示画像を示した。図1(A)で示した
実施例の斜視図において、1aと1bはそれぞれ別の画
像表示装置であり、それぞれ別の画像を表示している。
そして、その2つの画像の面は、直角になるよう配置さ
れると共に、それらの面の中心部から垂直にたてた線の
交点部にそれぞれの面に対して45°になるようハーフ
ミラー2を設置すると共に、装置1bの画面11bとハ
ーフミラー2の間に凸レンズ3を可動装置にのせて取り
付けた構成にしている。
ら見ると、装置1aの画像はハーフミラー2を透過して
見ることが出来ると共に、装置1bの画像もハーフミラ
ー2の反射像として見ることができる。ここで、装置1
aの画像面11aとハーフミラー2の距離を、装置1b
の画像面11bとハーフミラー2の距離より長くして、
かつ、装置1bの画像面11bとレンズ3の間隔をレン
ズ3の焦点距離より短くしておくことで、レンズ3によ
る装置1bの虚像の画像面11bの位置を、該レンズの
位置を移動させて面11aより遠くすることもできる。
る。この図においては、図1(A)におけるレンズ3の
位置によって、装置1aからの画面11aと、装置1b
からの画面11bの表示位置迄の相対的な距離を変える
ことができて、図の(i)では画面11aが近くにな
り、図の(ii)では画面11bが近くなって見える。
以上のように、レンズによって画面の表示距離を変える
光学的関係を図2と図3により説明する。
ラー2を透過させ、その間の間隔をDとし、一方、画面
11bをその前の凸レンズ3の焦点距離内にして、その
間隔をYとし、この凸レンズからハーフミラー2迄の間
隔をXとし、この画面11bがハーフミラー2によって
反射される映像の虚像11b′を、像11bより間隔Z
だけ後に表示した状態である。以上の構成にして、レン
ズ3を、その下に矢印で示した方向で前後に移動させる
と、形成される虚像11b′の位置は、レンズ3の焦点
距離f及びレンズ3と画面11bの間隔Yによって変化
する。
を、凸レンズの焦点距離f,及び、レンズ3と画面11
bとの間隔Yとの関係で示したのが図3である。図3に
おける曲線はレンズ3の焦点距離fを40cmから12
0cmの間で変えたレンズに対応するもので、横軸は画
面11bとレンズ間の距離Yを示し、縦軸に画面と虚像
形成位置迄の距離Zを示している。
する。今、図2の画面11aと11bの間の相対的位置
の差がD−(X+Y)=50cmになる配置にして、レ
ンズ3は焦点距離を60cmにしておく。この構成にお
いてレンズ3をその光軸上でハーフミラー2の方向に移
動させると、画面11bとその虚像11b′の形成位置
の間隔は、図3における曲線に従って変化する。以上
を合成された像の方から見ると、画面11bにレンズ3
が接しているときは、その虚像11b′も画面11aよ
り50cm近くに見えるが、レンズ3と画面11bの間
隔Yを、順次、0から42.2cmまで移動させると虚
像11b′は画面11aに対して50cm前の位置にか
ら50cm後方の位置に移動したように見える。以上か
ら、光学的な画像の立体的移動効果が得られることが分
かる。更に、この図3において、レンズ3の位置は固定
させて、その焦点距離を変化させることで、上記と同じ
ように虚像11b′の形成位置を移動させる効果が得ら
れることを示している。即ち、図におけるレンズ3と画
像11bの間隔Yを30cmに固定して、レンズ3の焦
点距離fを40cmから120cm迄変化させると画像
11bとその虚像11b′までの距離Zが図3の1点鎖
線に記入したM点からL点,K点,J点,I点に対応す
る距離に変するからである。図2で簡単に光学系を示し
た装置において、レンズ3を1個の固定レンズとする
と、画面11bは、そのレンズ3によって(Y+Z)/
Y倍に拡大した虚像11b′を形成するので、虚像が遠
くなったという効果を弱くする。この解決手段として
は、レンズ3で光学的に距離を作って拡大した像11
b′は、その合成画像に対応させて拡大率の逆数Y/
(Y+Z)倍より小さくなるよう縮小させる手段を設け
ればよい。
3を凸レンズで説明したが、本発明では凸レンズに限定
するものでなく、凹レンズを用いても光学的に同等の効
果を得ることができる。更に、距離移動の結像も虚像の
みに限定せず、レンズ3と画面11bの間隔を、そのレ
ンズ3の焦点距離より長くして実像を用いることも可能
である。
精度よく移動させる必要があり、その駆動系にとっても
レンズの重量は小さいことが望ましい。従って、レンズ
にはプラスチック,又は、その必要精度や画像の大きさ
によってはプラスチック成型等によるフレネルレンズの
採用が効果的になる。以上では対応できない高速の結像
位置の移動を必要とするときは、液晶などの電気的効果
で焦点距離が変えられる液晶レンズや、音響光学効果で
焦点距離が制御できる音響光学レンズを採用すればよ
い。
合成にハーフミラーを用いている。従って、レンズを省
略して要部のみ示した図4(A)に示したように、画面
11aと11bからの光はEとFのみ利用されて、光
E′とF′が無駄になっている。その結果、有効な表示
光が減少して、合成した画像が暗くなる。以上における
問題を解消する方法を示したのが図4(B)である。図
4(B)も簡単に表すためにレンズを省略しているが、
この画像合成板2′の透過率と反射率は板2′に入射す
る光波の振動方向によって異なる特性にしている。即
ち、この図においては、画面11bからの紙面に垂直な
方向に偏光した光に対して反射率が高くなり、透過率が
低くなっていると共に、画面11aからの紙面に平行な
方向に偏光された光に対しては透過率が高く、反射率が
低い特性の合成板2′である。
で偏光した光の画像により効率よく明るい合成画像を形
成することができる。なお、以上で説明した偏光した光
からなる画像は液晶表示装置で形成された画像をそのま
ま使用すればよいので、本発明の装置に液晶表示装置の
画像を用いることにより効率のよい合成画像の形成がで
きる。
では、合成像での重複部ができるが、液晶表示装置やE
L表示装置等ではエレクトロニクスの手段で制御して、
画像の一部を消去することが可能になるので、重複する
画像の一方を消去させ、又は、その消去を光学的な距離
が遠い方を消去させる等の手段を設けることで、本発明
の効果を一層大きくすることができる。なお、以上の実
施例において、レンズ3及び可動装置が請求項における
画像位置可変手段に対応し、光学的に距離を作って拡大
した像を合成画像に対応して縮小させる手段が請求項に
おける画像補正手段に対応している。また、上記した重
複画像を消去するエレクトロニクスの手段が請求項にお
ける画像消去手段に対応し、焦点距離を変えることので
きる液晶レンズや音響光学レンズが請求項における焦点
距離可変手段に対応している。
図5に示した。図5では、前記迄で説明した実施例1に
おいて画面の位置を制御していたレンズが、合成する画
面の一方のみであったのに対して、画面11aと11b
の双方の画面について、3aと3bが配置されている。
このレンズ3aと3bによって、それぞれの虚像11
a',11b′が形成されていることを示している。
合成する画面11a′,11b′両方を拡大し、拡大し
た動的合成画像を形成することも、その2つの画面11
a',11b′の光学的制御を行う2つのレンズ3aと
3b、又は、画面11a,11bの形成信号等をそれぞ
れ独立させて操作することができるので、前記の実施例
に比較して、より遠近感を強調した動的立体画像を形成
することもできる。なお、この実施例2では、説明を簡
単にするため基本的な構成のみ説明したが、実施例1で
説明した画像形成の改良方法を適用できるものである。
図6に示した。この図6では、3台の画像表示装置の画
面11a,11b,11cのそれぞれにレンズ3a,3
b,3cを設け、ハーフミラー,偏光ミラー等の画面合
成手段2a,2bを配置することで、3つの画面による
合成画像を形成するものである。以上のような、本実施
例では、レンズによる拡大像と、それらの3つの画像の
独立して制御された遠近の動きにより、立体感を増した
リアルな画像形成を可能にする。
したが、本発明は実施例によって限定されるものでな
く、例えば合成する画面も実施例の3つまででなく、必
要に応じてその画面数を増加することも、ハーフミラー
等による画像合成装置やレンズ等を、目的に応じた特性
のものにして、所定数配置することも可能である。又、
図6における画面合成の光路を Θ1,Θ2 に示されたよ
うに直角にする必要はなく、合成画像の方向へ平行にな
るよう画像合成手段2a,2bが制御できる範囲であれ
ば、その角度を調整することにより、画像表示装置内の
構成部品などの配置の最適化を図ることができる。
なる画像合成手段の反射率と透過率を、それぞれ調整す
ることで、各画像表示部で表示された画面の合成画像形
成後における相対的な輝度の最適化を図ることもでき
る。
ミラー等の画像合成手段における透過光や反射光に波長
選択特性をもたせる、レンズ系の駆動を表示画像に同期
させる等の方法も用いることで、従来の画像表示装置で
はできなかった、変化に富んで動的な立体画像が表示で
きる比較的簡単な構成の画像表示装置を形成することが
できる。
複数の画像を合成し、立体感のある動的画像の表示を可
能にすることができる。これは、合成する画像の少なく
とも一つの奥行きを動的な画像にし、かつ、遠近によっ
て映像の大きさや、重複する画面の消去を行うなどの手
段を設けることにより動的な立体感を増した立体画像の
表示を行う装置を可能にする。
その表示画像の概要を示した斜視図である。
説明するための図である。
と、相互の間隔による効果を示した図である。
ぞれレンズを設けた実施例の断面図である。
断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 異なる位置に形成された複数の画像を光
学的に合成して表示する画像表示装置において、 前記複数の画像の少なくとも1つの画像とその表示位置
までの光学的距離を変化させる画像位置可変手段と、 前記複数の画像間に重複箇所が存在するときに、表示画
像の一部を消去して前記重複箇所をなくす画像消去手段
と、を有してなることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項2】 異なる位置に形成された複数の画像を光
学的に合成して表示する画像表示装置において、 前記複数の画像の少なくとも1つの画像とその表示位置
までの光学的距離を変化させる画像位置可変手段と、前記光学的距離の変化に伴う画像の拡大率の変化を打ち
消す画像補正手段と、を有してなる ことを特徴とする画
像表示装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の画像表
示装置において、 前記画像位置可変手段は、前記複数の画像に対してそれ
ぞれ別個に設けられていることを特徴とする画像表示装
置。 - 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の画像表示装置において、 前記画像位置可変手段は、焦点距離を変化させることで
前記光学的距離を変化させる焦点距離可変手段からなる
ことを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
の画像表示装置において、 前記複数の画像からの画像光がそれぞれ異なる方向に偏
光していることを特徴とする画像表示装置。
Priority Applications (6)
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