JPH09304738A - 立体像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の立体像表示装置に用いられる回折格子
パターンは画像をなめらかにするために曲線群で構成さ
れている。このような回折格子パターンは製作上複雑な
うえ、複数の視差画像による合成画像も水平、垂直方向
のとびが生じるため、立体像もとびが生じてしまう。 【解決手段】 本願発明では回折格子のパターンを単純
な直線状（四角形）とし、合成画像上は少なくとも水平
方向にはとびが生じないように合成画像を作成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体視画像を表示
するための立体像表示装置に関するもので、特に回折格
子を用いた立体像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、例えば３次元画像コンファレ
ンス’95講演論文集に記載の「グレーティングを用いた
立体像表示システム」に記載された従来の立体像表示装
置を示したものである。また、図１５は、図１４の立体
像表示装置に用いられる回折格子の拡大図である。図に
おいて、１０１は画像、１０２はコンピュータ、１０３
はビデオレコーダ、１０４は液晶駆動装置、１０５は回
折格子の設けられた液晶ディスプレイである。また、１
０６は光源、１０７は視点位置、１０８は回折格子セ
ル、１０９は液晶面である。

【０００３】次に、動作について説明する。異なる方向
から観察した４枚の視差画像１０１（Ａ１，Ａ２，Ａ
３，Ａ４）をコンピュータ１０２により合成処理し、ビ
デオレコーダ１０３に記憶させておく。このビデオレコ
ーダ１０３の信号をもとに駆動装置１０４により液晶デ
ィスプレイ１０５を駆動し合成した画像を表示する。光
源１０６より発せられた光が画像として液晶の透過率の
制御された液晶面１０９の個々の画素を通過し、その光
が回折格子セル１０５で偏光され、視点位置１０７で立
体視画像として結像される。すなわち液晶面１０９の画
素セルに対応する位置に回折格子セル１０８が配置され
ており、１０７の視点位置に視差画像を独立の位置に偏
光する。従って、視点位置ではステレオ像が見え立体視
が可能になる。

【０００４】このような微小な回折格子の集合したセル
を用いた立体像の表示は、異なる方向に各々の方向に対
応した視差画像を表示することにより実現される。すな
わち、左から観察した視差画像を左側に、中央から観察
した視差画像を中央側に、右から観察した視差画像を右
側に表示し、左右の目に異なる画像を観察させることに
よって立体視を可能にしている。

【０００５】また、立体像表示装置において、とびのな
い像を得るための回折格子として、曲線群のパターンか
らなるものについては、特開平５−２１４８号公報、特
開平６−８２６１２号公報、特開平６−２８１８０４号
公報に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の立体像表示装置
は上記のように構成されていたので、自然な立体視を行
うためには多数の視差画像を準備し、表示する必要があ
る。そのため、個々の視差画像は合成画像を形成したと
きに配列の行または列（水平または垂直方向）のいずれ
にも欠落部分が発生するので、なめらかな立体像を得る
ためには解像度が不足する。一方、画像をなめらかにす
るために曲線群のパターンからなる回折格子が用いられ
るが、格子パターンが複雑になり、格子パターンの製造
が繁雑になる。この回折格子は、例えばガラス基板上の
Ｃｒを所望のパターンに電子ビーム等で露光することに
よって製造されるが、格子パターンが複雑であると、ま
た画面サイズが大きくなるとビームの照射位置を示すデ
ータが膨大になり大きなメモリが要求される。

【０００７】また、ＲＧＢの色画素を持つ既存のディス
プレイを用いて立体表示を行う場合、立体画像をカラー
化するためにはＲＧＢごとに回折格子を製作する必要が
あり、画面全体でこれら格子をＲＧＢのセル上にアライ
メントするためには大きな労力を要するという問題点が
あった。

【０００８】上記のような、従来の回折格子を用いた立
体表示装置は画像表示用に液晶などの表示装置を用いて
いるので臨場感を得るために大型化することが難しかっ
た。

【０００９】従来の回折格子を用いた立体像表示装置は
画像を表示する領域が視野角に対して狭いため臨場感が
得にくいという問題点があった。

【００１０】また、従来の立体表示装置は予め回折格子
に複数の視差画像を合成した画像を表現する必要があ
り、この合成画像作成時に解像度の低下が懸念されてい
た。

【００１１】本願発明は上記のような問題を解決するた
めになされたもので、複数の画素からなる視差画像から
特定の合成画像を形成し、これを平行直線群を有する複
数の四角形からなる簡便な構造の回折格子を用いること
により、視差画像を視点領域へ偏光するための視差画像
と格子セルの組を垂直方向に分布させ、各視差画像の周
期的な水平方向の画素列が欠落しないように配置し、と
びのない連続性のある（なめらかな）立体像を得ること
のできる立体像表示装置を実現するものである。また、
蛍光体の塗布された回折格子を用いることにより容易に
カラーの立体画像を得るものである。さらに光学系を付
加したり、合成画像の表示面を円弧状に配置したり複数
の装置を配置することで、臨場感を向上させるものであ
る。また、画像情報に対応して走査されるレーザ光を偏
光することで、立体視像を得る構成により、大画面化を
図るものである。さらに、複数の視差画像による合成画
像を予め作成する必要のない解像度の高い立体像表示装
置を得るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願発明の請求項１に係
る立体像表示装置は、複数の視差画像の各々の画像を構
成する画素が垂直方向に順次ずれて配置されてなる合成
画像を形成し表示する手段と、前記合成画像を形成し表
示する手段に表示された合成画像の画素に対応するよう
に、平行直線群のパターンからなる四角形の回折格子が
複数配列され、前記合成画像を偏光処理する回折格子セ
ルとを備えた立体像表示装置であって、前記回折格子セ
ルにより偏光される画像のうち各々同一種類の画像の画
素を予め指定された大きさの水平方向の視点領域に順次
偏光して表示し、立体像を得るものである。

【００１３】本願発明の請求項２に係る立体像表示装置
は、請求項１において、さらに合成画像を形成し表示す
る手段と回折格子セルとの間に拡大あるいは縮小機能を
有する光学系を配置したものである。

【００１４】本願発明の請求項３に係る立体像表示装置
は、請求項１において、合成画像を形成し表示する手段
が蛍光体の塗布された蛍光面に電子ビームが照射される
ことにより、合成画像を表示する手段であって、前記蛍
光面が回折格子セルの一方の面に蛍光体の塗布された構
造を有し、電子ビームが蛍光体に照射されることによっ
て生じる光を偏光するものである。

【００１５】本願発明の請求項４に係る立体像表示装置
は、各々複数の画素から構成される複数の視差画像の情
報を格納し信号処理する手段と、前記信号処理する手段
からの信号をもとに、複数の視差画像を時系列に表示す
る手段と、前記表示されたそれぞれの画像を予め指定さ
れた大きさの水平方向の視点領域に順次偏光させる回折
格子パターンを、前記信号処理する手段からの信号をも
とに発生させる液晶セルとを備えたものである。

【００１６】本願発明の請求項５に係る立体像表示装置
は、各々複数の画素から構成される複数の視差画像の情
報を格納し信号処理する手段と、前記視差画像の情報を
格納し信号処理する手段から発せられた信号により駆動
されるレーザ発振器と、前記視差画像の情報を格納し信
号処理する手段から発せられた信号により駆動され且つ
前記レーザ発振器から発せられたレーザ光を走査するミ
ラーと、照射されたレーザ光を偏光する回折格子とを備
え、前記視差画像の情報を格納し信号処理する手段によ
り前記複数の視差画像の画素が垂直方向に順次ずれて前
記回折格子上に配置されるようにレーザ光を回折格子に
照射し、前記回折格子セルにより偏光される画像のうち
各々同一種類の画像の画素を予め指定された大きさの水
平方向の視点領域に順次偏光して表示し、立体像を得る
ものである。

【００１７】本願発明の請求項６に係る立体像表示装置
は、請求項１、２、４、５のいずれか１項において、少
なくとも回折格子が視点領域を囲むような円弧状からな
ることを規定するものである。

【００１８】本願発明の請求項７に係る立体像表示装置
は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の立体像表示
装置を複数配置したことを規定するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、本発明の一実施の形態を図につい
て説明する。図１は本願発明の一実施の形態の立体像表
示装置の構成を示した図である。図中（ａ）において、
立体表示の対象となる被対象物９０を複数のテレビカメ
ラ５を用いて撮影することで視差画像９１を得る。得ら
れた視差画像９１は画像合成装置４によりそれぞれの視
差画像の画素が合成される。画像合成装置４の情報を基
に例えばＣＲＴのような表示装置１に合成画像が表示さ
れ、画像は投影レンズ２を介して所望のパターンが形成
された回折格子３で偏光され、観察者の視点位置９に対
応した視差領域８で立体像が得られる。図中（ｂ）は回
折格子３の格子パターンを示したもので、１つの格子セ
ル３ａ内は平行な直線群から構成される。

【００２０】図２は本実施の形態による複数の視差画像
の合成画像及びそれを回折格子により偏光した時の視差
領域８での立体像の例である。図中（ａ）は４枚の視差
画像９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄの画素がそれぞれ
１画素ずつ垂直方向にずれて配列された例で、図中
（ｂ）は視差画像９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄがそ
れぞれ特定の視差領域８中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに偏光され
るように、個々の格子が平行直線群から構成され、特定
の大きさと角度（形状）を有する回折格子を介して得ら
れた立体像である。

【００２１】次に、動作について説明する。本実施の形
態では４つの視差画像を用いた立体表示装置について説
明する。４台のテレビカメラ５を用いて、４つの違った
位置からの画像を取る。この４つの画像は視差画像にな
っている。テレビカメラの位置はこれらの像が別々に左
右の目に入ればステレオ視から立体像を知覚することが
できる間隔とする。４つの視差画像９１Ａ、９１Ｂ、９
１Ｃ、９１Ｄは画像合成装置４で合成される。この合成
画像は図２中（ａ）のように視差画像９１Ａ、９１Ｂ、
９１Ｃ、９１Ｄの画素が周期的に配列されるが、垂直方
向には１つずれて配列されるように合成される。複数の
視差画像は均等に散在しているが、水平方向については
いずれの視差画像についても画像の大きな欠落はない。
合成する画像が増加しても、視差画像は均等に散在する
ので、局所的に大きな画像の欠落はなくなり、立体視し
たときになめらかな像が得られる。

【００２２】次に、レンズ２によって、合成画像の倍率
が調整され、格子面３上に像が結像する。画像の画素に
対応した格子セルを持つ格子面３は光を視点領域８の位
置に偏光する。この時、上記のように配列した合成画像
を用い、図２中（ｂ）のように偏光する。すなわち偏光
するような回折格子として、従来のような複数の曲線群
からなる回折格子パターンを用いることなく、平行直線
群からなる回折格子パターンを有する四角形の回折格子
がマトリックス状に配置された回折格子セルを用いても
観察者の違和感のない立体画像が得られる。図中（ａ）
のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの画素をそれぞれ視差領域８中のＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄに凝縮したように偏光した例であり、このよ
うに偏光して形成された立体像は垂直成分のとびも抑制
できる。垂直方向のとび間隔が小さければ違和感のない
立体視を行うことができる。違和感のないような間隔と
なるように回折格子パターンを適性化すればよい。

【００２３】上記実施の形態においては、４つの視差画
像の場合について説明したが合成する画面数が多ければ
多いほど立体像はなめらかになる。また、画像合成装置
は画像を全てメモリしてリアルタイムで合成しても、予
めコンピュータで合成してそれを出力しても良い。

【００２４】上記のように、簡便なパターンの回折格子
を用いても、視差画像が増えた場合においても、各視差
画像は合成画像上で均一に分布する。従って、違和感の
ない像が得られ、なめらかな像を観察することができ
る。また、平行直線群からなる簡便なパターンの回折格
子を用いるので電子ビーム露光法によりで格子パターン
を製作する時のデータ量を少なくできるので製作が容易
になる。

【００２５】実施の形態２．以下、本発明の他実施の形
態を図について説明する。図３は上記実施の形態１に用
いられる合成画像の別の例を示したものである。図中
（ａ）は視差画像９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄを水
平方向に短冊状に分割し、それを水平方向に順次並べた
もので、図中（ｂ）は上記実施の形態１に用いられる別
の立体像の例である。

【００２６】次に、この合成画像（ａ）を回折格子によ
り偏光して立体像（ｂ）を形成する動作について説明す
る。視差画像９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄの短冊状
の画素はそれぞれ視差領域８中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに凝縮
したように偏光される。このとき立体像は基の視差画像
それぞれに対して垂直成分のとびｄが生じる。しかし、
垂直方向のとび間隔が小さければ違和感のない立体視を
行うことができる。違和感のないような間隔となるよう
に回折格子パターンを適性化すればよい。以上のよう
に、水平方向にはある周期では欠落していない画像にな
っているが、垂直方向はもとの画像から見ると画素が欠
落、すなわち垂直方向では水平方向に比べてもとの視差
画像の画素がまびかれている。人間の目は一般に垂直方
向に比べて水平方向の方が感度が高く、違和感を感じ安
い。即ち垂直方向に比べて水平方向に像のとびが生じる
と違和感が発生する。一方垂直方向は水平方向に比べて
像のとびは寛容である。立体画像は視差画像の種類その
画素数が多い程なめらかで、精彩な像となるが、本願発
明のように、垂直方向の画素にとびがあっても画質の大
きな影響はない。

【００２７】なお、上記実施の形態では、図３中合成画
像（ａ）から立体像（ｂ）への偏光の例を示したが、合
成画像図２中（ａ）から図３中（ｂ）の立体像への偏光
であってもよい。そのときの偏光例は次のようになる。
図２中（ａ）の画素を図で示したように水平方向は１、
２、３、４・・・、垂直方向はａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ・・
・とアドレスを与える。例えば１ｄ、２ｃ、３ｂ、５
ｄ、６ｃ・・・の視差画像Ｄに対応する各画素はａ列の
Ｄの視差領域に偏光される。同様に１ｃ、２ｂ、４ｄ、
５ｃ・・・の視差画像Ｃに対応する各画素はａ列のＣの
視差領域に偏光される。このように順次垂直方向にずら
すようにして偏光すれば、図３中（ｂ）の立体像が得ら
れる。

【００２８】また、同様に、合成画像図３中（ａ）から
図２中（ｂ）の立体像への偏光であってもよい。

【００２９】また上記実施の形態１、２においては従来
と同様電子ビーム露光法で形成された回折格子を用いた
例について示したが、液晶パネルを用いて回折格子を形
成することもできる。この場合、液晶パネルに電圧を印
加したときに、上記実施の形態に用いたものと同様の格
子パターンが出現するように回折格子を作成し、駆動す
ればよい。

【００３０】実施の形態３．以下、本発明の他実施の形
態を図について説明する。図４は上記実施の形態１及び
２に用いられる合成画像の別の例を示したものである。
図４のように格子パターンは画素をまびいた短冊状にし
てもよい、この場合水平方向にとびが生じるがとびの間
隔を小さくすることによって違和感をなく立体視をする
ことができる。また、このパターンでは、画像の回折格
子での偏光が簡便になるので、電子ビームで格子パター
ンを製作する場合のメモリを減らすことができる。

【００３１】実施の形態４．以下、本発明の一実施の形
態を図について説明する。図５は実施の形態１と同様の
画像表示装置の一部を示したもので、構成として画像の
拡大縮小のための光学系を付加したものである。図にお
いて、回折格子３とレンズ２との間にフレネルレンズ１
１を配置したものである。なおこのときの回折格子３の
パターン１２は図５中（ｂ）のように短冊状である。格
子面の前にフレネルレンズ１１を配置することによって
光を軸に平行にできる。従って、画面を水平方向へのみ
偏光することにすれば前記記載の図１及び図２の格子パ
ターンとは異なり、図３中（ｂ）のように縦方向で格子
パターンは一定となり、電子ビームで格子パターンを製
作する場合のメモリをさらに減らすことができる。

【００３２】なお、上記実施の形態１〜４において、Ｒ
ＧＢ３つの画素を１群としてそれに対応する合成画像と
回折格子パターンを形成すれば、立体画像をカラー表示
できる。

【００３３】実施の形態５．以下、本発明の一実施の形
態を図について説明する。図６は本願発明の立体像表示
装置に使用される、合成画像表示部である。図６はその
動作を説明する図である。なお、他の立体像表示装置の
構成は実施の形態１と同様で、実施の形態１の回折格子
３をＣＲＴの一部に組み込んだものである。図におい
て、電子銃２２から出射された電子２５はシャドウマス
クの形成され、蛍光体の塗布された回折格子２１面に衝
突し、発光する。その光はＣＲＴを真空に維持できる厚
さを有するガラス２４を介して外部へ取り出される。本
ＣＲＴに視差画像の情報を出力すれば、カラーの立体像
が画面上に表示されることになる。

【００３４】次に、動作について説明する。電子銃２２
から出た電子ビーム２５はシャドウマスクで切られ格子
面のＲＧＢの蛍光体に衝突し発光する。回折格子は各蛍
光体の波長に対して前記記載の図１と同様な原理で格子
面に入る光をある決まった領域へ偏光できるような格子
パターンが形成されている。従って、前記記載の実施の
形態１で示したように画素（ＲＧＢの画素）に回折格子
セル分布を有し、蛍光体を塗布した格子面をもってＣＲ
Ｔの蛍光体及びガラス面の部分を置き換えれば立体像の
カラー化が可能になる。また、ＲＧＢに対応する格子パ
ターンには隣り合う光は入射しない。すなわち、各格子
セルには設計の時に用いた入射波長以外の波長を持つ光
は入射しないので、ノイズの少ないカラー像を得ること
ができる。また、本方式はＣＲＴと同様に偏向電磁石で
電子ビームを直接蛍光体にあてて発光するようにデジタ
ル制御することが可能なので目標とする色のみ発光させ
ることができ、誤ってＲＧＢの発光が生じることはな
く、カラーのにじみのない像を得ることができる。ま
た、電子ビームが直接蛍光体に照射されて発生する光を
全て格子面に入射させることができるので視点領域で従
来よりも明るい像を得ることができる。

【００３５】上記実施の形態においては、従来より輝度
の高い、ＲＧＢのにじみの少ないカラーの立体像を表示
することができる。

【００３６】実施の形態６．以下、本発明の一実施の形
態を図について説明する。図８は本願発明の立体像表示
装置の構成を示したものである。図において、視差画像
情報を格納した例えばＶＴＲのような画像信号発生装置
３６から出力された信号に同期してレーザ発振器３０お
よび該レーザ発振器３０から出射されたレーザ光３７が
ミラー駆動装置３５によって駆動されるポリゴンミラー
３１、ガルバノミラー３２によって水平、垂直方向に走
査される。走査されたレーザ光３７は回折格子３３で偏
光され、視点領域で、立体画像が表示される。

【００３７】次に、動作について説明する。画像信号発
生装置３６から出力された信号に同期してレーザ発振器
３０からレーザ光３７は出射される。同時にミラー駆動
装置３５によって、ポリゴンミラー３１は水平方向に、
ガルバノミラー３２は垂直方向にレーザ光を回折格子３
３面で走査する。画像信号発生装置から出力される信号
はあらかじめ複数の視差画像を合成した情報である。す
なわち、上記実施の形態１の合成画像表示面１と回折格
子３とを一体化させたものが、本実施の形態の回折格子
３３に相当し、合成画像表示装置としてのＣＲＴに備わ
る電子銃がレーザ発振器３０に相当する。回折格子３３
を介して偏光された光は視点領域３４で立体画像として
観察される。

【００３８】本実施の形態において、ミラー及びその周
辺の光学系を調整すれば、大画面化に対応できる。ま
た、実施の形態１のレンズ２を用いて、本実施の形態の
回折格子３３に照射されるレーザ光をレンズを介するこ
とで、倍率を変えるようにしても良い。さらに、レーザ
を１台しか用いていない例を示したが、複数のレーザを
用いてビーム径が小さくなるような光学系にしてもよ
い。また、ＲＧＢの色に対応したレーザを複数用いても
よいし、単一の色素レーザや波長可変のレーザを１つあ
るいは複数もちいてもよい。これにより、カラーの立体
像を得ることができる。

【００３９】回折格子のピッチが大きくなると回折角度
は小さくなるが、本実施の形態においては、ポリゴンミ
ラー３１でのレーザ光の反射角を大きくすることで大画
面化が用意であるので、大画面にすることによって画面
から視点位置までの距離を十分大きく取ることができ
る。回折格子３３の格子ピッチを大きくすることがで
き、回折格子を電子ビームあるいはＸ線露光法によら
ず、例えばレーザプリンタなどで印刷することが可能に
なり安価に大量に格子パターンを製作することが可能に
なる。

【００４０】実施の形態７．以下、本発明の一実施の形
態を図について説明する。図９は本願発明の立体像表示
装置の構成の一部を示したものである。図において、合
成画像表示装置４０の前方に回折格子４１が配設されて
おり、立体画像は視点領域４２で観察される。なお、本
実施の形態においては、これら、合成画像表示装置４０
の表示面が大画面化して円弧状となっており、この表示
面に対応して回折格子も円弧状をなしているが、例えば
実施の形態１で示した画像合成装置等は省略している。
本実施の形態においては、上記実施の形態１乃至４、６
のいずれの立体像表示装置の合成画像表示装置、回折格
子を用いてもよい。なお、レーザ光を用いた上記実施の
形態５の場合は、回折格子のみでよい。

【００４１】次に、動作について説明する。円弧状の大
画面の合成画像表示装置４０で表示された合成画像は円
弧状の回折格子４１によって偏光され、視点領域で立体
像を表示する。このとき、観察者の視点位置を取り囲む
ように円弧状の大画面が配設されているので、視点位置
からは大きな視野角が得られる。そのため、観察者は立
体像独特の臨場感が増加する。

【００４２】実施の形態８．以下、本発明の一実施の形
態を図について説明する。図１０は本願発明の立体像表
示装置の構成の一部を示したものである。図において、
視差画像情報から画像合成装置（図示せず）によって合
成された画像を表示する合成画像表示装置４０は複数設
置され、視点領域を取り囲むように配置される。個々の
合成画像表示装置４０は複数で１つの合成画像を表示す
るように、画像合成装置から分割された画像情報を与え
られる。また、これら複数の合成画像表示装置４０の前
方には円弧状の回折格子４１が配設され、複数の合成画
像表示装置はいずれも同じ視点領域４２で結像されるよ
うになっている。本実施の形態においては、上記実施の
形態１乃至４、６のいずれの立体像表示装置の合成画像
表示装置、回折格子を用いてもよい。なお、レーザ光を
用いた上記実施の形態５の場合は、回折格子のみでよ
い。

【００４３】次に、動作について説明する。分割された
合成画像をそれぞれ表示する画像合成表示装置４０の合
成画像は、画像合成表示装置４０の各々の前方に配設さ
れた回折格子４１によって偏光され、視点領域４２で立
体像を表示する。回折格子４１面での画像は複数台の合
成画像表示装置からの画像の集まりとなっているが、視
点位置から回折格子面を観察すると、１枚の表示面しか
見えない。このとき、高い臨場感を得るには、視野角を
大きくする必要があるが、観察者の視点位置を取り囲む
ように複数の画像表示装置の画面が配置されているの
で、視点位置からは大きな視野角が得られる。そのた
め、観察者は立体像独特の臨場感が増加する。

【００４４】実施の形態９．以下、本発明の他の実施の
形態を図について説明する。図１１は上記実施の形態７
においては１枚の回折格子を用いたが、それぞれの画像
表示装置４０の前方に回折格子を配置してもよい。上記
実施の形態と比べて回折格子のつなぎめが生じるが、上
記実施の形態１乃至４、６で用いた装置構成をそのまま
流用でき、画像合成のときに分割された画像情報を発生
させるだけでよい。なお、レーザ光を用いた上記実施の
形態５の場合は、回折格子のみでよい。本実施の形態に
おいても、観察者の視点位置を取り囲むように複数の合
成画像表示装置が配置されているので、視点位置からは
大きな視野角が得られ、観察者の臨場感は増加する。

【００４５】実施の形態１０．以下、本発明の一実施の
形態を図について説明する。図１２は本願発明の一実施
の形態の立体像表示装置の構成を示したものである。図
において、立体表示の対象となる被対象物９０を複数の
テレビカメラ５を用いて撮影することで視差画像を得
る。得られた視差画像は信号発生部５７に格納され、こ
の信号発生部５７からの情報を基に例えばＣＲＴや液晶
ディスプレイのような表示装置５０に視差画像が順次表
示される。表示装置５０の前方には、投影レンズを介し
て回折格子５１が配設されるが、この回折格子５１は複
数枚（図１３中の５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ）あ
り、透明基板間に挟まれ、表示装置５０の画素に対応し
てマトリックス状に形成された液晶セルから構成され
る。信号発生部５７の情報が、表示装置５０に送信され
るのに同期して、液晶セルからなる回折格子５１の各セ
ルは駆動装置５６により駆動され、表示装置５０の視差
画像に同期して回折格子パターンを形成する。回折格子
５１で偏光された画像により、観察者の視点位置９に対
応した視差領域５５で立体画像が得られる。また、図１
３は、表示装置５０とそれに対応した液晶セルからなる
回折格子５１の偏光する画像の対応関係について説明し
た図である。

【００４６】次に、動作について説明する。表示装置５
０にまず、信号発生部５７からの情報に基づいて視差画
像Ａが表示される。これに同期して、表示装置５０の前
方の回折格子５１には視差画像Ａを偏光するための回折
格子パターン５１Ａが駆動装置５６により液晶面に形成
される。順次Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ→・・・と時系列に視差画
像が表示されるとそれに同期して複数の液晶面に、それ
ぞれ回折格子パターン５１Ｂ→５１Ｃ→５１Ｄ→５１Ａ
→・・・と形成される。この回折格子パターンにより視
差領域５５ではそれぞれＡＢＣＤの領域にそれぞれの画
像を偏光することで立体像を得る。

【００４７】次に、液晶面の駆動について説明する。マ
トリックス状に配置された液晶面に電圧が印加されると
個々の液晶セルが視差画像の画素に対応して所望の偏光
が行なわれるように格子パターンが形成されている。信
号発生部５７からの情報により電圧をＯＮすると、液晶
は光を透過し、ＯＦＦにすると液晶は光を遮断する。こ
の回折格子を構成する液晶面は透明基板により形成され
ているので、電圧をＯＮしたもののみ格子パターンを形
成し、他の液晶面は光を透過する。すなわち、駆動時に
特定の視差画像に対応した格子パターンが形成されるよ
うに設定された回折格子のＯＮ−ＯＦＦ制御だけでよ
い。ディスプレイ上に画像Ａが表示されるとそれに同期
して液晶面５１Ａに電圧が印加され、回折格子パターン
が出現する。その結果、ディスプレイ上の画像Ａは視点
領域Ａに偏光される。この場合、他の液晶面５１Ｂ、５
１Ｃ及び５１Ｄは電圧は印加されず、画像としての光は
そのまま通過するように設定する。同様に、順次画像
Ｂ、Ｃ、Ｄについてもディスプレイ上に画像Ｂ、Ｃ、Ｄ
が表示されるのと同期して液晶面５１Ｂ、５１Ｃ、５１
Ｄに回折格子パターンが出現し、視点領域５５のＢ、
Ｃ、Ｄへ偏光される。その結果、視点領域に目を置けば
視差画像が得られるので立体視を行うことができる。な
お、液晶はその材料や併用する透過フィルタの選択によ
り、電圧がＯＮ状態で不透過のものを用いてもよい。

【００４８】上記実施の形態においては、回折格子パタ
ーンは画像を水平方向に偏光するだけでよいので回折格
子パターンは垂直方向で一定な単純な直線のパターンで
よい。

【００４９】また、上記実施の形態の構成を有する複数
の立体像表示装置を実施の形態７〜９に適用して、臨場
感を増加させることもできる。

【００５０】上記実施の形態で説明したように、本願発
明においては、ディスプレイの後に格子パタンを液晶面
で製作し、ディスプレイ上に時系列に視差画像を表示
し、それに同期して液晶を制御して回折格子パターンが
出現或いは消失できるようにしたので、ディスプレイ上
に合成画像を表示しないので解像度を落とさずに立体像
を表示することができる。また、回折格子のパターンも
単純なパターンになるので製作が容易になる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本願発明の請求項１に係
る立体像表示装置によれば、複数の視差画像の各々の画
像を構成する画素が垂直方向に順次ずれて配置されてな
る合成画像を形成し表示する手段と、前記合成画像を形
成し表示する手段に表示された合成画像の画素に対応す
るように、平行直線群のパターンからなる四角形の回折
格子が複数配置され、前記合成画像を偏光処理する回折
格子セルとを備えた立体視装置であって、前記回折格子
セルにより偏光される画像のうち各々同一種類の画像の
画素を予め指定された大きさの水平方向の視点領域に順
次偏光して表示するので、とびのない立体像が得られ、
これにより、高画質の立体像表示装置を得ることができ
る。

【００５２】本願発明の請求項２に係る立体像表示装置
によれば、請求項１において、さらに合成画像を形成し
表示する手段と回折格子セルとの間に拡大あるいは縮小
機能を有する光学系を配置したので、回折格子に入射す
る光を平行光にすることでき、格子パターンの簡便化が
可能となる。

【００５３】本願発明の請求項３に係る立体像表示装置
によれば、請求項１において、合成画像を形成し表示す
る手段が蛍光体の塗布された蛍光面に電子ビームが照射
されることにより、合成画像を表示する手段であって、
前記蛍光面が回折格子セルの一方の面に蛍光体の塗布さ
れた構造を有し、電子ビームが蛍光体に照射されること
によって生じる光を偏光したので、輝度が高くＲＧＢの
鮮明なカラー画像を得ることができる。

【００５４】本願発明の請求項４に係る立体像表示装置
によれば、各々複数の画素から構成される複数の視差画
像の情報を格納し信号処理する手段と、前記信号処理す
る手段からの信号をもとに、複数の視差画像を時系列に
表示する手段と、前記表示されたそれぞれの画像を予め
指定された大きさの水平方向の視点領域に順次偏光させ
る回折格子パターンを、前記信号処理する手段からの信
号をもとに発生させる液晶セルとを備えたので、複数の
視差画像による合成画像を形成する必要がない。

【００５５】本願発明の請求項５に係る立体像表示装置
によれば、各々複数の画素から構成される複数の視差画
像の情報を格納し信号処理する手段と、前記視差画像の
情報を格納し信号処理する手段から発せられた信号によ
り駆動されるレーザ発振器と、前記視差画像の情報を格
納し信号処理する手段から発せられた信号により駆動さ
れ且つ前記レーザ発振器から発せられたレーザ光を走査
するミラーと、照射されたレーザ光を偏光する回折格子
とを備え、前記視差画像の情報を格納し信号処理する手
段により前記複数の視差画像の画素が垂直方向に順次ず
れて前記回折格子上に配置されるようにレーザ光を回折
格子に照射し、前記回折格子セルにより偏光される画像
のうち各々同一種類の画像の画素を予め指定された大き
さの水平方向の視点領域に順次偏光して表示したので、
大画面化が可能になる。また、回折格子を簡便化するこ
とができる。

【００５６】本願発明の請求項６に係る立体像表示装置
によれば、請求項１、２、４、５のいずれか１項におい
て、少なくとも回折格子が視点領域を囲むような円弧状
からなるので、観察者の視点領域を取り囲むように画像
を表示でき、観察者の臨場感が向上する機能性の高い立
体像表示装置を構成することができる。

【００５７】本願発明の請求項７に係る立体像表示装置
によれば、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の立体
視装置を複数配置したので、観察者の視点領域を取り囲
むように画像を表示でき、観察者の臨場感が向上する機
能性の高い立体像表示装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明の実施の形態１による立体像表示装
置の構成を示した図である。図中（ａ）は全体構成図、
（ｂ）は回折格子の格子パターンを示した図である。

【図２】 本願発明の実施の形態１による立体像表示装
置に用いられる合成画像（ａ）、及び得られる立体像
（ｂ）を示した図である。

【図３】 本願発明の実施の形態２による立体像表示装
置に用いられる合成画像（ａ）、及び得られる立体像
（ｂ）を示した図である。

【図４】 本願発明の実施の形態３による立体像表示装
置に用いられる合成画像を示した図である。

【図５】 本願発明の実施の形態４による立体像表示装
置の一部構成を示した図である。図中（ａ）は装置の一
部構成を、（ｂ）は回折格子のパターンを示している。

【図６】 本願発明の実施の形態５による立体像表示装
置に用いられる合成画像表示部の構成を示した図であ
る。

【図７】 本願発明の実施の形態５による立体像表示装
置に用いられる合成画像表示部内の電子ビームの通過の
様子を示した図である。

【図８】 本願発明の実施の形態６による立体像表示装
置の構成を示した図である。

【図９】 本願発明の実施の形態７による立体像表示装
置の一部構成を示した図である。

【図１０】 本願発明の実施の形態８による立体像表示
装置の一部構成を示した図である。

【図１１】 本願発明の実施の形態９による立体像表示
装置の一部構成を示した図である。

【図１２】 本願発明の実施の形態１０による立体像表
示装置の構成を示した図である。

【図１３】 本願発明の実施の形態１０による立体像表
示装置に用いられる液晶セルからなる回折格子の動作を
説明する図である。

【図１４】 従来の立体像表示装置の構成を示した図で
ある。

【図１５】 従来の立体像表示装置に用いられる回折格
子を説明する図である。

【符号の説明】

１ 表示装置（ＣＲＴ）、 ２ 投影レンズ、 ３ 回
折格子、３ａ 格子セル、 ４ 画像合成装置、 ５
テレビカメラ、８ 視差領域、 ９ 観察者の視点位
置、 １１ フレネルレンズ、２０ シャドウマスク、
２１ 蛍光体を塗布した回折格子、２２ 電子銃、
２３ 格子パターン（蛍光体）、 ２４ ガラス、２５
電子（ビーム）、 ３０ レーザ発振器、３１ ポ
リゴンミラー、 ３２ ガルバノミラー、 ３３ 回折格
子、３４ 視点領域、 ３５ ミラー駆動装置、 ３６
画像信号発生装置、３７ レーザ光、 ４０ 合成画
像表示装置、 ４１ 回折格子、４２ 視点領域、 ５
０ 表示装置、５１、５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ
回折格子、５５ 視差領域、 ５６ 液晶駆動装置、
５７ 信号発生部、９０ 被対象物、 ９１、９１
Ａ、９２Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄ 視差画像

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の視差画像の各々の画像を構成する
   画素が垂直方向に順次ずれて配置されてなる合成画像を
   形成し表示する手段と、前記合成画像を形成し表示する
   手段に表示された合成画像の画素に対応するように、平
   行直線群のパターンからなる四角形の回折格子が複数配
   置され、前記合成画像を偏光処理する回折格子セルとを
   備えた立体像表示装置であって、前記回折格子セルによ
   り偏光される画像のうち各々同一種類の画像の画素を予
   め指定された大きさの水平方向の視点領域に順次偏光し
   て表示し、立体視画像を得ることを特徴とする立体像表
   示装置。
2. 【請求項２】 合成画像を形成し表示する手段と回折格
   子セルとの間に拡大あるいは縮小機能を有する光学系を
   配置したことを特徴とする請求項１に記載の立体像表示
   装置。
3. 【請求項３】 合成画像を形成し表示する手段が蛍光体
   の塗布された蛍光面に電子ビームが照射されることによ
   り、合成画像を表示する手段であって、前記蛍光面が回
   折格子セルの一方の面に蛍光体の塗布された構造を有
   し、電子ビームが蛍光体に照射されることによって生じ
   る光を偏光することを特徴とする請求項１に記載の立体
   像表示装置。
4. 【請求項４】 各々複数の画素から構成される複数の視
   差画像の情報を格納し信号処理する手段と、前記信号処
   理する手段からの信号をもとに、複数の視差画像を時系
   列に表示する手段と、前記表示されたそれぞれの画像を
   予め指定された大きさの水平方向の視点領域に順次偏光
   させる回折格子パターンを、前記信号処理する手段から
   の信号をもとに発生させる液晶セルとを備えたことを特
   徴とする立体像表示装置。
5. 【請求項５】 各々複数の画素から構成される複数の視
   差画像の情報を格納し信号処理する手段と、前記視差画
   像の情報を格納し信号処理する手段から発せられた信号
   により駆動されるレーザ発振器と、前記視差画像の情報
   を格納し信号処理する手段から発せられた信号により駆
   動され且つ前記レーザ発振器から発せられたレーザ光を
   走査するミラーと、照射されたレーザ光を偏光する回折
   格子とを備え、前記視差画像の情報を格納し信号処理す
   る手段により前記複数の視差画像の画素が垂直方向に順
   次ずれて前記回折格子上に配置されるようにレーザ光を
   回折格子に照射し、前記回折格子セルにより偏光される
   画像のうち各々同一種類の画像の画素を予め指定された
   大きさの水平方向の視点領域に順次偏光して表示し、立
   体視画像を得ることを特徴とする立体像表示装置。
6. 【請求項６】 少なくとも回折格子が視点領域を囲むよ
   うな円弧状からなることを特徴とする請求項１、２、
   ４、５のいずれか１項に記載の立体像表示装置。
7. 【請求項７】 視点領域が一致するように、請求項１乃
   至５のいずれかに記載の立体像表示装置を複数配置した
   ことを特徴とする立体像表示装置。