JP3581745B2

JP3581745B2 - 立体映像表示装置

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Publication number: JP3581745B2
Application number: JP20082195A
Authority: JP
Inventors: 公佑橋本; 尚司河越
Original assignee: 公佑橋本
Priority date: 1995-08-07
Filing date: 1995-08-07
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2015-08-07
Also published as: JPH0951552A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼鏡を必要としない立体映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
眼鏡を使用しないで立体映像を表示するには、なんらかの光学作用で、立体映像を構成する多方向像のうち各方向像に対応する表示光線を観察者の目の位置で収束させ、それぞれの収束点が横方向に観察者の左右両眼の間隔（瞳孔間隔）になるようにすることで、その観察位置に両眼を置くと自律的に左右両眼にそれぞれ左右映像が分離投影され、立体映像として観察できるようにする必要がある。このような光学作用を得るために、例えば、映像表示装置と観察者の間にパララックス・バリヤやレンチキュラー板を配置したりしていた。
【０００３】
しかし、パララックス・バリヤやレンチキュラー板を使用して得られる各方向像は、映像表示装置の表示面の（１／方向数）の部分で表示されるので、解像度の低下を招くと同時に、パララックス・バリヤの場合には明るさの低下、レンチキュラー板の場合にはレンズ収差に起因するボケによる分離の限界も生ずる。
【０００４】
また、このような問題を解決するものとして、左眼および右眼に対応した左右２つの方向像を時間交互に切り換えて液晶表示板（以下、「ＬＣＤ」という）などの透過型映像表示板に表示させ、時間切り換えに対応して異なる方向に光を照射できる方向時分割光源で前記各方向像を左右両眼に選択的に投影することにより立体映像を表示する立体映像表示装置がある。
【０００５】
図１９は例えば特開平６−２０５４４６号公報に示された従来の立体映像表示装置を上方から見た図であり、図において、１は透過型映像表示板、２は方向時分割光源で、透過型映像表示板１の画素列ごとに配置された複数の線状光源１９で構成されており、線状光源１９Ｌ，１９Ｒはそれぞれ透過型映像表示板１に照射して観察者の左眼ＥＹＥ１、右眼ＥＹＥ２に選択的に方向像を投影するように点燈する。
【０００６】
図２０は投影された方向像の時間変化を示す図であり、図２０（ａ）は左眼用および右眼用の映像信号Ｌ、Ｒをフレーム周期で切り換えた入力信号、図２０（ｂ）は図２０（ａ）の入力信号による透過型映像表示板１画面上のラインおよび時間による液晶の透過率の変化を示す。図２０（ｃ）は方向像を形成する透過型映像表示板１の透過光の変化を示し、図２０（ｂ）の断面積の時間変化に相当するので、透過光１００％とは、全画面（ライン５２５本全て）で一方の方向像による透過率が１００％の場合（５２５×１００）に相当する。
【０００７】
また、図２１は、図２０（ａ）（＝図２１（ａ））の入力信号をＣＲＴが表示する場合の方向像の時間変化を示す図であり、図２１（ｂ）は図２１（ａ）の入力信号によるＣＲＴ画面上のラインおよび時間による発光率の変化を、図２１（ｃ）は方向像を形成するＣＲＴの発光の時間変化を示し、発光１００％とは、透過型映像表示板１の場合とは異なり、発光中のライン１本で、一方の方向像による発光率が１００％の場合（１×１００）に相当する。
【０００８】
なお、図２０，図２１の信号はノンインターレース信号としている。また、液晶の応答時間を（１／６０）Ｓのフレーム周期に等しい場合とし、応答の傾きをリニアで近似させている。
【０００９】
このような従来の立体映像表示装置では、図１９に示すように、透過型映像表示板１に右眼用の映像Ｒが表示されているときには、線状光源１９のうち○で示す右眼ＥＹＥ２用の線状光源１９Ｒのみ点燈し、●で示す左眼ＥＹＥ１用の線状光源１９Ｌは消燈するようにする。次の時点で透過型映像表示板１に左眼用の映像Ｌが表示され、線状光源１９のうち●で示す左眼ＥＹＥ１用の線状光源１９Ｌが点燈し、○で示す右眼ＥＹＥ２用の線状光源１９Ｒは消燈する。
【００１０】
以上のように、透過型映像表示板１に表示する左眼用の映像と右眼用の映像、および、方向時分割光源２の左眼用の光源と右眼用の光源を、時分割的に切り換えるようにしたことで、左右両眼にそれぞれの方向像が分離投影され、立体映像として観察できる。
【００１１】
また、図２２は別構成の方向時分割光源による従来の立体映像表示装置を上方から見た図で、図において、３は凸レンズ板、４は分割光源である。図２２に示すように、方向時分割光源２を、凸レンズ板３と左右に分割した領域４Ｒ，４Ｌで交互に発光する分割光源４で構成した場合でも、図１９に示した方向時分割光源２を線状光源１９で構成した従来例と同様に、左右両眼にそれぞれ方向像が分離投影され、立体映像として観察できる。
【００１２】
さらに、図１９および図２２に示した従来例では、方向時分割光源２が投影する方向数を２とした例について説明したが、方向像が３以上の場合は、方向時分割光源２を方向像数に対応して、線状光源１９または分割光源４を複数配置することで、ある時点についての方向像が透過型映像表示板１に表示されたときに、対応する線状光源１９または分割光源４だけを点燈することで、３以上の方向像でも分離投影されるので、観察位置を移動すると立体映像の回り込みが表現できる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図２０（ａ）に示された従来の立体映像表示装置の左眼用および右眼用の映像信号Ｌ、Ｒをフレーム周期で切り換えた入力信号は、ＬＣＤなどの透過型映像表示板を利用した立体映像表示装置への入力信号として考慮されたものでなく、ＣＲＴを利用して時分割表示を行う立体映像表示装置への入力信号として考慮されたものなので、ＣＲＴに表示した場合、図２１（ｂ）に示すように、ある時間における走査ライン上で瞬間的に発光し、走査後は発光しなくなる。その結果、図２１（ｃ）に示すように、どの瞬間をとっても映像Ｒと映像Ｌは時間的に分離している。このため、偏向眼鏡やシャッタ眼鏡を用いてＣＲＴで立体表示を行う場合は、図２０（ａ）に示した左眼用および右眼用の映像信号Ｌ、Ｒをフレーム周期で切り換えた入力信号でよい。
【００１４】
しかし、ＬＣＤなどの液晶材料の光学的性質を利用した透過型映像表示板１に表示した場合、液晶の応答時間について考慮されていないので、例えば、図２０（ｂ）に示すように、透過型映像表示板１上のライン１では、入力信号の映像Ｌライン１信号が入力したｔ＝０の時点から映像Ｌライン１の内容を表示するように液晶の透過率が変化し始め、映像Ｒライン１が入力されるｔ＝１／６０の時点で映像Ｌライン１の内容の透過率が最大になり、次に、ｔ＝１／６０の時点から映像Ｒライン１を表示するように液晶の透過表示内容が変化して、ｔ＝２／６０の時点で映像Ｒライン１の内容に完全に切り換わる。以後これを繰り返す。
【００１５】
一方、透過型映像表示板１上のライン５２５は、入力信号の映像Ｌライン５２５信号が入力したｔ＝１／６０の時点から映像Ｌライン５２５の内容を表示するように液晶の透過率が変化し始め、映像Ｒライン５２５が入力されるｔ＝２／６０の時点で映像Ｌライン５２５の内容の透過率が最大になり、次に、ｔ＝２／６０の時点から映像Ｒライン５２５を表示するように液晶の透過表示内容が変化して、ｔ＝３／６０の時点で映像Ｒライン５２５に完全に切り換わる。以後これを繰り返す。
【００１６】
すなわち、透過型映像表示板１の入力信号による透過表示は、ｔ＝０〜１／６０の間の映像Ｌ（ライン１〜５２５）をｔ＝０〜３／６０の間継続する表示を繰り返し、ｔ＝１／６０〜２／６０の間の映像Ｒ（ライン１〜５２５）をｔ＝１／６０〜４／６０の間継続する表示を繰り返すので、１フレーム周期の入力信号が、３フレーム周期まで表示を継続することになる。この結果、方向時分割光源２の左眼用の光源と右眼用の光源を入力信号の映像信号Ｌ、Ｒの切換に応じて時分割的に切り換えても、ＣＲＴに表示した場合のように一致せず、時間的に分離されていないという問題点があった。
【００１７】
また、液晶の応答時間について考慮されていないので、応答時間が長くなるほどフレーム周期で変化できる透過率は低下するという問題点があった。
【００１８】
また、液晶の応答時間について考慮されていないので、投影された方向像のコントラストが低下するという問題点があった。
【００１９】
また、方向像を左右交互に時分割で切り換えるので、片眼におけるフレーム周波数が低くなるという問題点があった。
【００２０】
また、図２２に示すような、凸レンズ板３と分割光源４で構成した方向時分割光源による立体映像表示装置は、奥行きが長くなるという問題点があった。
【００２１】
また、平面映像を表示するため、入力信号を１つの方向像の連続信号とし、時分割光源を連続発光させても、観察者は方向時分割光源が左右両眼に選択的に投影する位置でしか平面映像を観察できないという問題点があった。
【００２２】
本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、第１の目的は、ＬＣＤなどの液晶材料の光学的性質を利用した透過型映像表示板を映像表示に使用しても、左右両眼用の方向像を時分割して投影できる入力信号と、方向時分割光源の発光タイミングを得るものである。
【００２３】
また、第２の目的は、液晶の応答時間に応じて最大の透過光を与える時分割光源の発光タイミングを得るものである。
【００２４】
また、第３の目的は、最大の透過光を与える入力信号を得るものである。
【００２５】
また、第４の目的は、最大のコントラストを与える入力信号を得るものである。
【００２６】
また、第５の目的は、片眼におけるフレーム周波数を高くすることができる透過型映像表示板の表示方式を得るものである。
【００２７】
また、第６の目的は、立体映像表示装置に凸レンズ板と分割光源で構成した方向時分割光源を使用しても、短い奥行きを得るものである。
【００２８】
また、第７の目的は、平面映像を表示する場合に、広い視野角を得るものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る立体映像表示装置においては、前記透過型映像表示板への入力信号を左眼用信号、全画面黒表示信号、右眼用信号、全画面黒表示信号、左眼用信号・・・、と繰り返すように切り換える信号切換手段と、方向時分割光源を左眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ左眼に投影するように発光させ、右眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ右眼に投影するように発光させる発光制御手段を設けたものである。
【００３０】
また、透過型映像表示板の応答時間に対応した発光期間で、方向時分割光源を発光するように構成したものである。
【００３１】
また、全画面黒表示信号を、全画面白表示信号にするように構成したものである。
【００３２】
また、前記全画面黒表示信号を、全画面グレイ表示信号にするように構成したものである。
【００３３】
また、透過型映像表示板を、表示領域の２分割した領域を同時に走査するようにしたデュアルスキャンＬＣＤで構成したものである。
【００３４】
また、透過型映像表示板を、複数分割した表示領域で同時に走査するようにしたＬＣＤで構成したものである。
【００３５】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凸レンズ板と、ミラーで構成したものである。
【００３６】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凹面鏡で構成したものである。
【００３７】
また、平面映像表示時には、透過型映像表示板と方向時分割光源の間に光散乱手段を挿入するように構成したものである。
【００３８】
また、光散乱手段を、巻取り可能なスクリーン膜で構成したものである。
【００３９】
また、光散乱手段を、動的散乱効果を有する液晶で構成したものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態である立体映像表示装置においては、入力信号を左眼用信号、全画面黒表示信号、右眼用信号、全画面黒表示信号、左眼用信号・・・、と繰り返すように切り換え、方向時分割光源を左眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ左眼に投影するように発光させ、右眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ右眼に投影するように発光させることによって、透過型映像表示板に表示された左右両眼の方向像を時分割して観察者の左右両眼に投影することができる。
【００４１】
また、透過型映像表示板の応答時間に対応した発光間隔で方向時分割光源を発光させることによって、時分割可能な最大の発光間隔を得ることができる。
【００４２】
また、全画面黒表示信号を全画面白表示信号にすることによって、最大の透過率を得ることができる。
【００４３】
また、前記全画面黒表示信号を全画面グレイ表示信号にすることによって、最大の透過光差を得ることができる。
【００４４】
また、透過型映像表示板の表示領域を２分割して、２分割領域を同時に走査するようにしたデュアルスキャンＬＣＤで構成することによって、フレーム周期を１／２相当にすることができる。
【００４５】
また、透過型映像表示板を、複数分割した表示領域で同時に走査するようにしたＬＣＤで構成することによって、フレーム周期を短くすることができる。
【００４６】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凸レンズ板と、ミラーで構成することによって、奥行きを短くすることができる。
【００４７】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凹面鏡で構成することによって、凸レンズ板を省くことができる。
【００４８】
また、平面映像表示時に、透過型映像表示板と方向時分割光源の間に光散乱手段を挿入するように構成することによって、広い視野角を得ることができる。
【００４９】
また、光散乱手段を、巻取り可能なスクリーン膜で構成することによって、省スペースな光散乱手段を得ることができる。
【００５０】
また、光散乱手段を、動的散乱効果を有する液晶で構成することによって、光の透過と散乱を瞬間的に切り換えることができる。
【００５１】
以下、本発明の実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１である立体映像表示装置のブロック図である。図において、１は透過型映像表示板、２は方向時分割光源、３は凸レンズ、４は分割光源、５は透過型映像表示板１に表示する２つの方向像の信号を出力する左右映像信号源で、５Ｒ、５Ｌはそれぞれ映像Ｒ、Ｌを出力する右眼映像、左眼映像信号源である。６は透過型映像表示板１に表示する信号を出力する信号切換回路で、全画面黒表示信号源７と、信号を切り換えるスイッチ回路８から構成されている。９は方向時分割光源２の発光を制御する発光制御回路で、分割光源４の左右２分割した領域４Ｒ、４Ｌをそれぞれ独立して制御する右眼発光制御回路９Ｒ、左眼発光制御回路９Ｌから構成されている。
【００５２】
図２は実施の形態１の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図であり、図２（ａ）は左眼用信号の映像Ｌと、右眼用信号の映像Ｒ、および全画面黒表示信号が、映像Ｌ、全画面黒表示信号、映像Ｒ、全画面黒表示信号、映像Ｌ・・・と繰り返す入力信号、図２（ｂ）は図２（ａ）の入力信号による透過型映像表示板１画面上のラインおよび時間による液晶の透過率の変化を示すもので、透過率の変化が最大となる映像Ｌ、Ｒが全画面白表示信号の場合である。図２（ｃ）は方向像を形成する透過型映像表示板１の透過光の変化を示し、図２（ｂ）の断面積の時間変化に相当する。図２（ｄ），（ｅ）はそれぞれ発光制御回路９で独立して制御された分割光源４の左右２分割した領域４Ｌ、４Ｒの発光の時間変化を、図２（ｆ），（ｇ）はそれぞれ左右眼に投影される透過光の時間変化を示す。なお、図２の信号、液晶の応答時間、応答の傾きは、上記従来例と同様に、ノンインターレース信号、（１／６０）Ｓのフレーム周期、リニア近似としている。
【００５３】
次に、図２を参照して左右両眼に投影される方向像の時分割について説明する。図２（ａ）に示すように、入力信号が映像Ｌ、全画面黒表示信号、映像Ｒ、全画面黒表示信号、映像Ｌ・・・と繰り返す場合、図２（ｂ）に示すように、透過型映像表示板１上のライン１では、入力信号の映像Ｌライン１信号が入力したｔ＝１／６０の時点から映像Ｌライン１の内容を表示するように液晶の透過率は０％から変化し始め、全画面黒表示信号ライン１が入力されるｔ＝２／６０の時点で映像Ｌライン１の内容の透過率が最大の１００％になり、次に、ｔ＝２／６０の時点から全画面黒表示信号ライン１を表示するように液晶の透過率は低下して、ｔ＝２／６０の時点で０％に戻る。以後これを繰り返す。
【００５４】
一方、透過型映像表示板１上のライン５２５では、入力信号の映像Ｌライン５２５信号が入力したｔ＝２／６０の時点から映像Ｌライン５２５の内容を表示するように液晶の透過率は０％から変化し始め、全画面黒表示信号ライン５２５が入力されるｔ＝３／６０の時点で映像Ｌライン５２５の内容の透過率が最大の１００％になり、次に、ｔ＝３／６０の時点から全画面黒表示信号ライン５２５を表示するように液晶の透過率は低下して、ｔ＝４／６０の時点で０％に戻る。以後これを繰り返す。
【００５５】
すなわち、透過型映像表示板１の入力信号による透過表示は、ｔ＝１／６０〜２／６０の間の映像Ｌ（ライン１〜５２５）をｔ＝１／６０〜４／６０の間継続する表示を繰り返し、ｔ＝３／６０〜４／６０の間の映像Ｒ（ライン１〜５２５）をｔ＝３／６０〜６／６０の間継続する表示を繰り返す。透過型映像表示板１の透過光の変化は図２（ｂ）の断面積の時間変化に相当しており、図２（ｃ）に示すように、映像Ｌを表示するｔ＝１／６０〜４／６０の間の透過光のうち映像Ｌ直後の全画面黒表示信号入力期間２／６０〜３／６０は映像Ｌの内容だけを透過する。
【００５６】
同様に、映像Ｒを表示するｔ＝３／６０〜６／６０の間の透過光のうち映像Ｒ直後の全画面黒表示信号入力期間４／６０〜５／６０は映像Ｒの内容だけを透過する。そこで図２（ｄ），（ｅ）に示すように、領域４Ｌ、４Ｒをそれぞれ入力信号の映像Ｌ、Ｒ直後の全画面黒表示信号期間で発光させれば、図２（ｆ），（ｇ）に示すように、それぞれ左右眼に投影される透過光による方向像は時分割されるので、立体映像を表示することができる。
【００５７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、液晶の応答時間を（１／６０）Ｓのフレーム周期に等しい場合について説明したが、本実施の形態２は、液晶の応答時間に応じて発光制御回路の発光時間を変化させたものである。図３，図４，図５は実施の形態２の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図で、それぞれ応答時間がフレーム周期の２倍、１／２、および０の場合である。図６は応答時間による透過光の変化を示す図で、Ｔｄは応答時間、Ｔｆはフレーム周期である。
【００５８】
図３に示すように、応答時間がフレーム周期の２倍の場合、透過率は最大でも５０％までにしかならないので、透過光は減少する。しかし１フレーム周期の映像Ｌ、Ｒが３フレーム周期まで表示を継続することは同じで、領域４Ｌ、４Ｒを発光させる期間は、それぞれ映像Ｌ、Ｒ直後の全画面黒表示信号期間で、図２で示した応答時間がフレーム周期に等しい場合と変わらない。
【００５９】
これに対し図４に示すように、応答時間がフレーム周期の１／２の場合、１フレーム周期の映像Ｌ、Ｒによる表示の継続は２．５フレーム周期まで、さらに図５に示すように、応答時間が０の場合、１フレーム周期の映像Ｌ、Ｒによる表示の継続は２フレーム周期まで変化する。この結果、領域４Ｌ、４Ｒを発光させる期間は、それぞれ映像Ｌ、Ｒに対して１．５フレーム周期、２フレーム周期としても、それぞれ左右眼に投影される透過光による方向像は時分割されるので、立体映像を表示することができる。そして、領域４Ｌ、４Ｒを発光させる期間を、それぞれ映像Ｌ、Ｒに対して１．５フレーム周期、２フレーム周期とすることで、図６に示すように透過光は増加するので表示を明るくすることができる。ところで、図２〜図５では応答時間をフレーム周期の１，２，１／２，０倍で説明したが、応答時間がフレーム周期以下の場合、領域４Ｌ、４Ｒの発光期間は２Ｔｆ−Ｔｄで求められる。
【００６０】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、入力信号に全画面黒表示信号を挿入していたが、本実施の形態３は、全画面白表示信号を挿入させるようにしたものである。図７は本実施の形態３における立体映像表示装置のブロック図で、図において、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示しており、１０は全画面白表示信号源である。図８は実施の形態３の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図で、応答時間はフレーム周期と等しく、また透過率の変化が最大となる映像Ｌ、Ｒが全画面黒表示信号の場合である。
【００６１】
次に、動作を説明する。図８（ａ）に示すように、入力信号が映像Ｌ、全画面白表示信号、映像Ｒ、全画面白表示信号、映像Ｌ・・・と繰り返す場合、図８（ｂ）に示すように、透過型映像表示板１上のライン１では、入力信号の映像Ｌライン１信号が入力したｔ＝１／６０の時点から映像Ｌライン１の内容を表示するように液晶の透過率は１００％から変化し始め、全画面白表示信号ライン１が入力されるｔ＝２／６０の時点で映像Ｌライン１の内容の透過率の変化が最大となって０％になり、次に、ｔ＝２／６０の時点から全画面白表示信号ライン１を表示するように液晶の透過率は上昇して、ｔ＝３／６０の時点で１００％に戻る。以後これを繰り返す。
【００６２】
一方、透過型映像表示板１上のライン５２５では、入力信号の映像Ｌライン５２５信号が入力したｔ＝２／６０の時点から映像Ｌライン５２５の内容を表示するように液晶の透過率は１００％から変化し始め、全画面白表示信号ライン５２５が入力されるｔ＝３／６０の時点で映像Ｌライン５２５の内容の透過率の変化が最大となって０％になり、次に、ｔ＝３／６０の時点から全画面白表示信号ライン５２５を表示するように液晶の透過率は上昇して、ｔ＝４／６０の時点で１００％に戻る。以後これを繰り返す。
【００６３】
すなわち、透過型映像表示板１の透過光の変化は、図８（ｃ）に示すように、ｔ＝１／６０〜２／６０の間の映像Ｌ（ライン１〜５２５）をｔ＝１／６０〜４／６０の間継続する表示を繰り返し、映像Ｌ直後の全画面白表示信号入力期間２／６０〜３／６０は映像Ｌの内容だけを透過する。
【００６４】
同様に、ｔ＝３／６０〜４／６０の間の映像Ｒ（ライン１〜５２５）をｔ＝３／６０〜６／６０の間継続する表示を繰り返し、映像Ｒ直後の全画面白表示信号入力期間４／６０〜５／６０は映像Ｒの内容だけを透過する。そこで、図８（ｄ），（ｅ）に示すように、領域４Ｌ、４Ｒをそれぞれ映像Ｌ、Ｒ直後の全画面白表示信号期間で発光させれば、図８（ｆ），（ｇ）に示すように、それぞれ左右眼に投影される透過光による方向像は時分割され、しかも入力信号に全画面黒表示信号を挿入していた上記実施の形態１、２よりも透過光は増加するので明るくなる。
【００６５】
さらに、応答時間がフレーム周期よりも長い場合でも、領域４Ｌ、４Ｒを発光させる期間は映像Ｌ、Ｒ直後の全画面白表示信号入力期間で一定なので、応答時間に関わらず明るさを一定にできる。
【００６６】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、入力信号に全画面白表示信号を挿入していたが、本実施の形態４は全画面グレー表示信号を挿入させたものである。図９は本発明の実施の形態４における立体映像表示装置のブロック図で、図において、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示しており、１１は全画面グレー表示信号源である。図１０は実施の形態４の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図で、図１０（ａ）は入力信号、図１０（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１０（ａ）の入力信号の映像Ｌ、Ｒが全画面黒表示信号、または全画面白表示信号の場合の透過型映像表示板１画面上のラインおよび時間による液晶の透過率の変化、図１０（ｄ）は方向像を形成する透過型映像表示板１の透過光の変化を示し、図１０（ｂ），（ｃ）の断面積の時間変化に相当する。図１０（ｅ）は左眼に投影される透過光の時間変化を示す。応答時間はフレーム周期と等しく、またグレー信号レベルは５０％の場合を示す。
【００６７】
次に、動作を説明する。図１０（ａ）に示すように、入力信号が映像Ｌ、全画面グレー表示信号、映像Ｒ、全画面グレー表示信号、映像Ｌ・・・と繰り返す場合、図１０（ｂ）に示すように、映像Ｌ、Ｒが全画面黒表示信号の場合、液晶の透過率は５０％から０％に変化して、再び５０％に戻り、これを繰り返す。また、図１０（ｃ）に示すように、映像Ｌ、Ｒが全画面白表示信号の場合、液晶の透過率は５０％から１００％に変化して、再び５０％に戻り、これを繰り返す。この結果、透過光の最小値と最大値との差は、図１０（ｄ），（ｅ）に示すように、映像Ｌ、Ｒが全画面白表示信号または全画面黒表示信号の場合より大きくなるので、コントラストを最大にできる。
【００６８】
ところで、本実施の形態４ではグレー信号レベル５０％の場合で説明したが、明るさを考慮した任意なレベルとしてもよいことは言うまでもない。
【００６９】
実施の形態５．
本実施の形態５は、透過型映像表示板１の表示領域を上下に２分割して、２分割領域を同時に走査するようにしたものである。図１１は本実施の形態５における立体映像表示装置のブロック図で、図において、１は透過型映像表示板、１２はデュアルスキャン変換回路である。図１２は実施の形態５の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図で、図１２（ａ）は入力信号、図１２（ｂ），（ｃ）はそれぞれ透過型映像表示板１の上下２分割した領域に入力される信号、図１２（ｄ）は図１２（ｂ），（ｃ）の信号による透過型映像表示板１画面上のラインおよび時間による液晶の透過率の変化、図１２（ｅ）は方向像を形成する透過型映像表示板１の透過光の変化を示し、図１２（ｄ）の断面積の時間変化に相当する。図１２（ｆ），（ｇ）はそれぞれ左右眼に投影される透過光の時間変化を示す。応答時間はフレーム周期と等しい場合である。
【００７０】
次に、動作を説明する。図１２（ｂ），（ｃ）に示す信号で、上下２分割領域を同時に走査すれば、図１２（ｄ），（ｅ）に示すように、入力信号による透過表示は、ｔ＝０〜１／６０の映像Ｌ（ライン１〜５２５）をｔ＝０．５／６０〜２／６０の間継続する表示を繰り返し、ｔ＝１／６０〜２／６０の間の映像Ｒ（ライン１〜５２５）をｔ＝１．５／６０〜３／６０の間継続する表示を繰り返す。そこで、図１２（ｆ），（ｇ）に示すように、映像Ｌ、Ｒの内容だけが表示される期間で左右眼に投影される透過光で方向像は時分割されるので、立体映像を表示することができる。この結果、フレーム周期を１／２にすることに相当し、上記実施の形態１〜４における映像Ｌ、Ｒ間への全画面黒信号などの挿入によるフレーム周波数の低下を招かない。
【００７１】
実施の形態６．
上記実施の形態５では、透過型映像表示板１の表示領域を上下に２分割して、２分割領域を同時に走査するようにしたが、本実施の形態６は、透過型映像表示板１の表示領域を複数分割して、複数分割領域を同時に走査するようにしたものである。図１３は本実施の形態６における立体映像表示装置のブロック図で、図において、１は表示領域を４分割した透過型映像表示板、１３はマルチエリアスキャン変換回路である。この実施の形態６によれば、フレーム周期を１／４にすることに相当し、上記実施の形態１〜４における映像Ｌ、Ｒ間への全画面黒信号などの挿入によるフレーム周波数の低下を招かない。さらに、透過光は映像Ｌ、Ｒの内容だけが表示される期間だけになるので明るい立体映像を表示することができる。
【００７２】
実施の形態７．
図１４は本発明の実施の形態７における立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図で、図において、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示しており、１４はミラーである。図１４に示すように、方向時分割光源２を凸レンズ板３と分割光源４とミラー１４で構成することで、凸レンズ板３と分割光源４で構成していた従来例の方向時分割光源２より奥行きを短くすることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００７３】
実施の形態８．
図１５は本発明の実施の形態８における立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図であり、上記実施の形態７のミラー１４を凹面鏡１５としたものである。凹面鏡１５の屈曲反射作用により方向時分割光源２から凸レンズ板３を省くことができるので、構造の単純化を図ることができる。
【００７４】
実施の形態９．
図１６は本発明の実施の形態９における立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。図において、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示しており、１６は透過型映像表示板１と方向時分割光源２の間で取り外し可能な散乱板である。立体表示では、各方向像を観察者の左右両眼に分離して投影するために、方向時分割光源により観察者の目の位置で収束するように透過型映像表示板１の映像表示を投影しているが、通常の平面表示の場合はどの位置で見ても同じ表示なので収束させる必要はない。そこで透過型映像表示板１と方向時分割光源２の間に取り外し可能な散乱板１６を配置して収束性をなくすることで、立体映像表示装置に、平面映像表示装置と同様の広い視野角を得た平面表示機能を付加することができる。
【００７５】
実施の形態１０．
図１７は本発明の実施の形態１０における立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図であり、上記実施の形態９の散乱板１６を、巻取り可能な散乱スクリーン膜１７としたものである。立体映像表示装置に散乱スクリーン膜１７を内蔵することで散乱板の取り外しを必要とせずに、立体映像表示装置に平面映像表示装置と同様の広い視野角を得た平面表示機能を付加することができる。
【００７６】
実施の形態１１．
図１８は本発明の実施の形態１１における立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図であり、上記実施の形態１０の巻取り可能な散乱スクリーン膜１７を散乱制御液晶板１８としたものである。散乱制御液晶板１８は光の透過と散乱を瞬間的に切り換えることができるので、立体映像と平面映像の表示を瞬時に切り換え可能な立体映像表示装置を得ることができる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００７８】
入力信号を左眼用信号、全画面黒表示信号、右眼用信号、全画面黒表示信号、左眼用信号・・・、と繰り返すように切り換え、方向時分割光源を左眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ左眼に投影するように発光させ、右眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ右眼に投影するように発光させることによって、透過型映像表示板に表示された左右両眼の方向像を時分割して観察者の左右両眼に投影することができ、このため観察者は眼鏡無しで立体映像を観察することができる。
【００７９】
また、透過型映像表示板の応答時間に対応した発光間隔で方向時分割光源を発光させることによって、時分割可能な最大の発光間隔を得ることができ、このため観察者は明るい立体映像を観察することができる。
【００８０】
また、全画面黒表示信号を全画面白表示信号にすることによって、最大の透過率を得ることができ、このため観察者は明るい立体映像を観察することができる。
【００８１】
また、全画面黒表示信号を全画面グレイ表示信号にすることによって、最大の透過光差を得ることができ、このため観察者はコントラストの高い立体映像を観察することができる。
【００８２】
また、透過型映像表示板の表示領域を２分割して、２分割領域を同時に走査するようにしたデュアルスキャン液晶で構成することによって、フレーム周期を１／２相当にすることができ、このため観察者はフリッカーのない立体映像を観察することができる。
【００８３】
また、透過型映像表示板を、複数分割した表示領域で同時に走査するようにしたＬＣＤで構成することによって、フレーム周期を短くすることができ、このため観察者はフリッカーがなく、明るい立体映像を観察することができる。
【００８４】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凸レンズ板と、ミラーで構成することによって、奥行きを短くすることができ、このため装置のコンパクト化を図ることができる。
【００８５】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凹面鏡で構成することによって、凸レンズ板を省くことができ、このため構造の単純化を図ることができる。
【００８６】
また、平面映像表示時に、透過型映像表示板と方向時分割光源の間に光散乱手段を挿入するように構成することによって、広い視野角を得ることができ、このため立体映像表示装置に平面映像表示装置と同様の平面表示機能を付加することができる。
【００８７】
また、光散乱手段を、巻取り可能なスクリーン膜で構成することによって、省スペースな光散乱手段を得ることができ、このため立体映像表示装置に平面映像表示装置と同様の平面表示機能を付加することができる。
【００８８】
また、光散乱手段を、動的散乱効果を有する液晶で構成することによって、光の透過と散乱を瞬間的に切り換えることができ、このため平面映像表示と立体表示を瞬時に切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す立体映像表示装置のブロック図である。
【図２】実施の形態１の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図４】実施の形態２の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図５】実施の形態２の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図６】応答時間による透過光の変化を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３を示す立体映像表示装置のブロック図である。
【図８】実施の形態３の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４を示す立体映像表示装置のブロック図である。
【図１０】実施の形態４の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５を示す立体映像表示装置のブロック図である。
【図１２】実施の形態５の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態６を示す表示領域を４分割とした立体映像表示装置のブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態７を示す立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１５】本発明の実施の形態８を示す立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１６】本発明の実施の形態９を示す立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１７】本発明の実施の形態１０を示す立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１８】本発明の実施の形態１１を示す立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１９】従来の立体映像表示装置を上方から見た図である。
【図２０】投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図２１】ＣＲＴが表示する場合の方向像の時間変化を示す図である。
【図２２】別構成の方向時分割光源による従来の立体映像表示装置を上方から見た図である。
【符号の説明】
１透過型映像表示板、２方向時分割光源、３凸レンズ板、４分割光源、５左右映像信号源、６信号切換回路、７全画面黒表示信号源、８スイッチ回路、９発光制御回路、１０全画面白表示信号源、１１全画面グレー表示信号源、１２デュアルスキャン変換回路、１３マルチエリアスキャン変換回路、１４ミラー、１５凹面鏡、１６散乱板、１７散乱スクリーン膜、１８散乱制御液晶板。

Claims

透過型映像表示板、左眼用および右眼用に対応して前記透過型映像表示板に表示された左右２つの方向像を時間交互または順次に切り換える時分割手段、および前記左右２つの方向像を時間切り換えに対応して左右両眼に選択的に投影する方向時分割光源で構成することにより立体映像を表示する立体映像表示装置において、前記透過型映像表示板への入力信号を左眼用信号、全画面黒表示信号、右眼用信号、全画面黒表示信号、左眼用信号・・・、と繰り返すように切り換える信号切換手段と、前記方向時分割光源を左眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ左眼に投影するように発光させ、右眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ右眼に投影するように発光させる発光制御手段を備えたことを特徴とする立体映像表示装置。
前記透過型映像表示板の応答時間に対応した発光期間で、方向時分割光源を発光させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
前記全画面黒表示信号を、全画面白表示信号にしたことを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
前記全画面黒表示信号を、全画面グレイ表示信号にしたことを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
前記透過型映像表示板を、表示領域を２分割して、２分割領域を同時に走査するようにしたデュアルスキャンの液晶表示板で構成したことを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
前記透過型映像表示板の表示領域の分割および走査を、複数にしたことを特徴とする請求項５記載の立体映像表示装置。
前記方向時分割光源を、前記透過型映像表示板を境に観察者のいる空間から反対側に配置された左右分割領域で発光する分割光源と、前記透過型映像表示板の背面に配置した前記透過型映像表示板の表示面より大きい凸レンズ板と、前記分割光源から発する光を反射させるミラーで構成したことを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
前記方向時分割光源を、前記透過型映像表示板を境に観察者のいる空間から反対側に配置された左右分割領域で発光する分割光源と、前記分割光源から発する光を反射させる凹面鏡で構成したことを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
平面映像表示時には、前記透過型映像表示板と方向時分割光源の間に光散乱手段を挿入するようにしたことを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
前記光散乱手段を、巻取り可能なスクリーン膜で構成したことを特徴とする請求項９記載の立体映像表示装置。
前記光散乱手段を、動的散乱効果を有する液晶板で構成したことを特徴とする請求項９記載の立体映像表示装置。