JPH10253926A

JPH10253926A - 立体画像表示方法およびその方法を用いる立体画像表示装置

Info

Publication number: JPH10253926A
Application number: JP9311606A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Toyoshima; 伸朗豊島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】画質の劣化を少なくし，連続的な運動視差を
得ること。【解決手段】開口制御部２の開口部２０ａ〜２０ｃを
順番に開口し，その開口と同期させて画像表示部１に表
示する画像を変化させる。開口部２０ａから開口部２０
ｃまでの一連の開口動作は１／３０秒単位で行うものと
し，観測者Ｋの眼に残像効果を与えるようにする。この
ようにすれば，開口部２０のピッチを広げなくても，連
続的な運動視差を得ることができる。また，開口部２０
の開口比を小さくする必要が無いため，画質の劣化を防
止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，立体画像表示方
法およびその方法を用いる立体画像表示装置に関し，更
に詳しくは，画質の劣化が少なく，連続的な運動視差が
得られる立体画像表示方法およびその方法を用いる立体
画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】立体画像を表示する方法としては，従来
から様々なものが提案されている。例えば，偏光眼鏡ま
たはシャッタ眼鏡を用いるものや，アナグリフ，２眼式
レンチキュラなどの方法がある。これらの方法は２眼式
と呼ばれるもので，左右の眼に異なる画像情報を与えて
立体画像を認識させるものである。

【０００３】まず，シャッタ眼鏡を用いる方法では，左
右の眼前に置かれたシャッタ（液晶シャッタなど）を交
互に開閉させ，この開閉と同期して右眼に与える画像と
左眼に与える画像とを時分割でディスプレイ上に表示さ
せ，立体感を得るようにしている。つぎに，図２１にレ
ンチキュラシートを用いた立体画像表示装置８００の構
成例を示す。この立体画像表示装置８００では，レンチ
キュラシート８１を構成する各円柱レンズ８１１の焦平
面上に右眼用の画像と左眼用の画像とを表示させる画像
表示部８２を設け，観測者Ｋの両眼に視差を与えて立体
感を得るようにしている。画像表示部８２としては，静
止画像においては銀塩フィルムが，動画像においては液
晶パネルや投射型ディスプレイ（プロジェクタ）などが
用いられる。

【０００４】上記の方法によれば，比較的簡単に立体画
像を得ることができる。しかし，運動視差（観測位置の
移動に応じて観測者Ｋに与える画像が変化すること）が
得られないため，立体感が不十分になる。このような問
題に対しては，パララクス・パノラマグラムやホログラ
フィと呼ばれる方法が知られている。

【０００５】図２２にそのようなパララクス・パノラマ
グラムを用いた立体画像表示装置９００の構成例を示
す。この立体画像表示装置９００は，パララクスバリア
９１の後方に画像表示部９２を配置した構成である。パ
ララクスバリア９１は，スリット状のアパーチャ９１１
をアレイ状に設けたものである。また，画像表示部９２
は，観測者Ｋの観測位置（ａ〜ｄ）の変化に対応させて
多数の画像を表示する，画素９２１ａ〜９２１ｄを設け
たものである。この立体画像表示装置９００によれば，
方向分解数が画素数（画素９２１ａ〜９２１ｄの４つ）
となる，連続的な運動視差を持った立体画像の表示が可
能となる。さらに，１つのアパーチャ９１１から観察で
きる画素９２１ａ〜９２１ｄの数を増やせば，より連続
的な運動視差を持った自然な立体画像の表示が可能とな
る。

【０００６】つぎに，図２３に，ホログラフィを用いた
立体画像表示装置１０００の構成例を示す。まず，ホロ
グラフィの作成においては，図２３の（ａ）に示すよう
に，光源１００１からの干渉光をハーフミラー１００２
により参照光Ｌ１と照明光Ｌ２とに分離する。この照明
光Ｌ２を撮影対象物Ｍに照射すると，そこで散乱光Ｌ
２’が生じる。そして，前記散乱光Ｌ２’と参照光Ｌ１
とを干渉させ，その干渉縞を写真乾板１００３に記録す
る。

【０００７】つぎに，ホログラフィの再生においては，
図２３の（ｂ）に示すように，前記参照光Ｌ１と同方向
から単色の再生光Ｌ３を写真乾板１００３に照射する。
すると，写真乾板１００３に記録した干渉縞が回折格子
の役割をし，回折光を生じさせる。この回折光は，撮影
時に撮影対象物Ｍの存在した位置から発したような光と
なる。そして，この回折光により撮影対象物Ｍの虚像
Ｍ’が生じ，これにより観測者Ｋは３次元画像を認識す
ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記パ
ララクス・パノラマグラムを用いた立体画像表示装置９
００では，そのままの画素密度で連続的な運動視差を実
現させようとすると，１つのアパーチャ９１１から観測
できる画像の数を増やすため，アパーチャ９１１のピッ
チを広げなければならい。このため，パララクスバリア
９１の遮光部分が目立って画質が劣化するという問題点
があった。

【０００９】反面，画素密度を高くしてアパーチャ９１
１のピッチを細かくすると，アパーチャ９１１のピッチ
縮小に伴いアパーチャ９１１の幅が狭くなり，当該アパ
ーチャ９１１において回折現象が生じる。このため，光
束の指向性に広がりが生じ，画質を劣化させるという問
題点があった。

【００１０】つぎに，ホログラフィを用いた立体画像表
示装置１０００では，再生光として単色光を用いるため
に得られる３次元画像が単色像になってしまうこと，ま
た，写真乾板１００３が高価であるため大画面には向か
ないことなどの問題点があった。

【００１１】そこで，この発明は，上記に鑑みてなされ
たものであって，画質の劣化が少なくなると共に連続的
な運動視差が得られ，かつ，必要に応じてカラーの画像
が得られ，しかも安価に構成できる立体画像表示方法お
よびその方法を用いる立体画像表示装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに，請求項１に係る立体画像表示方法は，画像表示面
に方向別連続画像を表示し，開口部を通じて前記方向別
連続画像を観測し，連続的に立体感を得る立体画像表示
方法において，前記開口部を，視点の移動方向に連続的
に変位させる工程と，前記変位に同期して前記画像表示
面の方向別連続画像を連続的に変化させる工程と，を含
むものである。

【００１３】また，請求項２に係る立体画像表示装置
は，画像表示面に方向別連続画像を表示する画像表示手
段と，当該画像表示手段と観測者との間に配置され且つ
視点の移動方向に複数連設された開口部とを有し，前記
開口部を通じて前記方向別連続画像を観測することで連
続的に立体感を得る立体画像表示装置において，観測者
の眼の並ぶ方向と略平行な方向に，前記開口部を連続的
に変位させる開口部変位手段と，前記画像表示手段の画
像表示面に表示した方向別連続画像を，前記開口部の変
位に同期させて連続的に変化させる画像変化手段と，を
具備するものである。

【００１４】また，請求項３に係る立体画像表示装置
は，画像表示面に方向別連続画像を表示する画像表示手
段と，当該画像表示手段と観測者との間に配置され且つ
視点の移動方向に複数連設された開口部とを有し，前記
開口部を通じて前記方向別連続画像を観測することで連
続的に立体感を得る立体画像表示装置において，観測者
の眼の並ぶ方向と略直交する方向に，前記開口部を連続
的に変位させる開口部変位手段と，前記画像表示手段の
画像表示面に表示した方向別連続画像を，前記開口部の
変位に同期させて連続的に変化させる画像変化手段と，
を具備するものである。

【００１５】また，請求項４に係る立体画像表示装置
は，上記立体画像表示装置において，さらに，前記方向
別連続画像を構成する１画素から出射した光束が同時に
２以上の開口部を通過しないように，前記光束の発散角
を調節する発散角調節手段を設けたものである。

【００１６】また，請求項５に係る立体画像表示装置
は，上記立体画像表示装置において，前記開口部の開口
幅を，前記方向別連続画像を構成する１画素よりも小さ
くしたものである。

【００１７】また，請求項６に係る立体画像表示装置
は，上記立体画像表示装置において，前記方向別連続画
像を構成する１画素を，観測者の眼の並ぶ方向と略直交
する方向に，カラー表示に必要な３原色の画素を並べて
構成したものである。

【００１８】また，請求項７に係る立体画像表示装置
は，上記立体画像表示装置において，前記方向別連続画
像を表示する画像表示手段が，カラー画像を得るために
必要な３原色の光を時系列で発する照明手段と，当該照
明手段から発する光の色の変化と同期して前記光を空間
的に変調し，画像を形成する空間変調手段と，からなる
ものである。

【００１９】また，請求項８に係る立体画像表示装置
は，上記立体画像表示装置において，前記方向別連続画
像を表示する画像表示手段が，光源と，２次元の透過型
空間素子と，前記光源および２次元の透過型空間素子の
間に配置され，前記光源の実像を形成させるための結像
手段と，からなるものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下，この発明の立体画像表示装
置について，〔実施の形態１〕〜〔実施の形態８〕の順
で，図面を参照して詳細に説明する。なお，この実施の
形態によりこの発明が限定されるものではない。

【００２１】〔実施の形態１〕図１は，この発明の実施
の形態１に係る立体画像表示装置を示す概略構成図であ
る。この立体画像表示装置１００は，画像表示部１と開
口制御部２とから構成される。図２に開口制御部２の正
面図を示す。画像表示部１は，３次元画像の再生に必要
な画像を表示する。画像表示部１には，複数の画素１０
をマトリックス状に配列した液晶表示素子を用いる。ま
た，この液晶表示素子上の画素１０は，６個（１０ａ〜
１０ｆ）を一組として画素群１０’を形成している。な
お，この実施の形態１における説明では，１つの画素１
０はマトリックス状の画素のうち，１列分を示すものと
する。また，液晶表示素子の代わりにＣＲＴなどの２次
元ディスプレイを用いてもよい。

【００２２】開口制御部２は，画像表示部１の各画素１
０からの光束が所定方向（図３のＡ〜Ｆ参照）に出射す
るように制御する。係る開口制御部２としては，スリッ
ト状の開口部２０を複数有する透過型の液晶空間変調素
子を用いる。この液晶空間変調素子は，直交ニコルに配
置させた偏光板により液晶層を挟んだ構成であり，光の
透過強度を変調可能である。また，開口部２０のピッチ
（図１のＰ１）は，画素１０のピッチ（図１のＰ２）の
２倍の長さとなる。２１は遮光部分である。なお，開口
制御部２として上記液晶空間変調素子の代わりにスリッ
トアレイを機械的に横方向に振動させる素子を用いても
よい。

【００２３】この発明では，３つの開口部２０ａ〜２０
ｃが所定時間内において順番に開閉する。すなわち，い
ずれか１つの開口部２０が開口状態（光が透過できる状
態）となる。前記画素群１０’からの光束は，開口部２
０ａ〜２０ｃのうち開口している１つの開口部を通じて
出射される（図３〜図５参照）。従って，この立体画像
表示装置１００では，方向分解数が６つの連続した立体
画像を得ることができる。

【００２４】つぎに，この立体画像表示装置１００の動
作を図３〜図５を用いて説明する。図３に示すように，
画素１０ａから出射された光束は，その一部が開口部２
０ａを通過して光束Ａとなり観測者Ｋにより観測され
る。同様に，画素１０ｂ〜１０ｆから出射された光束
は，その一部が開口部２０ａを通過して光束Ｂ〜Ｆとな
り観測者Ｋに観測される。この場合の光学系は，従来の
パララクスパノラマグラムと同構成である（図２１参
照）。このため，従来のパララクスパノラマグラムと同
様に立体画像が再生される。

【００２５】この発明が従来のパララクスパノラマグラ
ムと異なるのは，上述のように開口部２０ａ〜２０ｃが
順番に連続して開閉される点である。具体的には，前記
開口していた開口部２０ａを閉じ，これと同時に開口部
２０ｂを開口する。つぎに，当該開口部２０ｂを閉じる
と共に開口部２０ｃを開口する。そして，開口部２０ｃ
を閉じると共に再び開口部２０ａを開口する。また，開
口部２０ａ〜２０ｃの開閉動作に同期させて，画像表示
部１の画像も変化させる。

【００２６】図４に示すように，前記開口部２０ａを閉
じて隣りの開口部２０ｂを開口状態にした場合，観測者
Ｋが見るべき画像を形成する６個の画素の組（画素１０
ａ〜１０ｆ）は，前記開口部２０ａから開口部２０ｂへ
の変位に同期して，つぎの６個の画素の組（画素１０ｃ
〜１０ｆ，１０ａ’，１０ｂ’）へと変化する。

【００２７】また，図５に示すように，前記開口部２０
ｂを閉じ，つぎの開口部２０ｃを開口状態にした場合，
観測者Ｋが見るべき画像を形成する６個の画素の組（画
素１０ｃ〜１０ｆ，１０ａ’，１０ｂ’）は，前記開口
部２０ｂから開口部２０ｃへの変位に同期して，つぎの
画素の組（画素１０ｅ，１０ｆ，１０ａ’〜１０ｄ’）
へと変化する。なお，上記では１つの開口部および画素
群に着目して説明したが，他のいずれの開口部および画
素群においても上記同様の動作が行われる。

【００２８】さらに，上記一連の動作（図３〜図５）
は，観測者Ｋにちらつき感を与えない程度の速さで繰り
返し行う。例えば，開口部２０ａから開口部２０ｃまで
の開閉動作を１秒間に３０回繰り返す。これにより，そ
れぞれの開口部に相当する位置（図３〜図５における観
測者Ｋの位置）において残像が生じ，観測者Ｋは前記各
位置において３次元画像を観測することができる。従っ
て，観測者が図中右側に移動しても，開口部２０ｂを通
じ形成された残像により立体画像を好ましい状態で観測
することができる。また，観測者がさらに図中右側に移
動しても，開口部２０ｃを通じ形成された残像により，
立体画像を好ましい状態で観測することができる。

【００２９】以上，この立体画像表示装置１００によれ
ば，開口部２０を連続して開閉するようにしたので，開
口部２０（図２１のアパーチャに相当）のピッチを広げ
なくても，連続的な運動視差を得ることができる。ま
た，開口部２０の開口比（開口幅Ｐ３／開口ピッチＰ
１）を小さくする必要が無いため遮光部分のサイズを抑
えられること，開口幅を微小化する必要が無いので開口
部２０における回折現象が生じにくいこと，から画質の
劣化を防止することができる。また，高精細の３次元画
像を得られること，装置が安価に構成できることなどか
ら，ホログラフィと同等の立体感を大画面で得ることが
できる。

【００３０】また，上記立体画像表示装置１００では，
６個の画素１０ａ〜１０ｆから出射した光束が１つの開
口部２０を通過するいわゆる６眼（方向分解数が６つ）
の立体表示としたが，１つの開口部２０を通過する画素
数をさらに増やせば，３次元画像をより自然に再生でき
る。また，開口部２０の数を増やしても，３次元画像を
より自然に再生できる。

【００３１】〔実施の形態２〕また，横方向（観測者の
眼が並んでいる方向）のみならず縦方向（観測者の眼が
並ぶ方向と直交する方向）についても運動視差を得られ
るようにしてもよい。図６に，実施の形態２に係る立体
画像表示装置２００の構成を示す。この立体画像表示装
置２００は，画像表示部２０１と開口制御部２０２とか
らなる。開口制御部２０２は，開口部２２０をマトリッ
クス状に配列した透過型の液晶空間変調素子からなる。
開口部２２０は，隣接する開口部２２０と縦横一定間隔
をもって順番に開口状態となる。図７は，開口部２２０
の配列状態を示す模式図である。このように開口部２２
０ａ〜２２０ｉが３行３列のマトリックス状に配列され
ている。この開口部２２０は，開口部２２０ａから２２
０ｉの順番で開口される。これに対して，画像表示部２
０１は，上記実施の形態１と同様の，複数の画素をマト
リックス状に配列した液晶表示素子を用いる。

【００３２】図８は，立体画像表示装置２００の動作を
示す説明図である。なお，この立体画像表示装置２００
の横方向の動作は，上記実施の形態１と同様である（図
３〜図５参照）。つぎに，立体画像表示装置２００の縦
方向の動作は，例えば画素２１０ａから出射された光束
は，その一部が開口部２２０ｇを通過して光束Ａとなり
観測者Ｋに観測される。同様に，画素２１０ｂ〜２１０
ｆから出射された光束は，その一部が開口部２２０ｇを
通過して光束Ｂ〜Ｆとなり観測者Ｋに観測される。

【００３３】つぎに，図９に示すように，前記開口部２
２０ｇを閉じて上の開口部２２０ｄを開口状態にした場
合，観測者Ｋが見るべき画像を形成する６個の画素の組
（画素２１０ａ〜２１０ｆ）は，前記開口部２２０ｇか
ら開口部２２０ｄへの変位に同期して，つぎの６個の画
素の組（画素２１０ｃ〜２１０ｆ，２１０ａ’，２１０
ｂ’）へと変化する。

【００３４】また，図１０に示すように，前記開口部２
２０ｄを閉じ，つぎの開口部２２０ａを開口状態にした
場合，観測者Ｋが見るべき画像を形成する６個の画素の
組（画素２１０ｃ〜２１０ｆ，２１０ａ’，２１０
ｂ’）は，前記開口部２０ｄから開口部２２０ａへの変
位に同期して，つぎの画素の組（画素２１０ｅ，２１０
ｆ，２１０ａ’〜２１０ｄ’）へと変化する。なお，上
記では１つの開口部および画素群に着目して説明した
が，他のいずれの開口部および画素群においても上記同
様の動作が行われる。

【００３５】以上の立体画像表示装置２００によれば，
横方向のみならず縦方向においても，高精細な３次元画
像を得ることができる。また，画質の劣化が少なく連続
的な運動視差が得られる。さらに，ホログラフィなみの
立体感を容易に得ることができる。

【００３６】〔実施の形態３〕上記立体画像表示装置２
００は，縦横両方向に対して６眼の立体表示を行ってい
るが，人間が横方向に比べて縦方向の視差に鈍感である
ことを考慮して，横方向の多眼表示の数に対して縦方向
の多眼表示の数を少なくするようにしてもよい。例えば
横方向に６眼，縦方向に４眼の多眼表示を行うようにす
る。図１１に，そのような多眼表示を行う立体画像表示
装置３００を示す。また，図１２は，立体画像表示装置
３００の開口部の配列状態を示す模式図である。この開
口制御部３０２は，開口部３２０を横３つ縦２つに配列
した構成である（開口部３２０ａから３２０ｆ）。

【００３７】開口部３２０ａ〜３２０ｆは，開口部３２
０ａから３２０ｆの順番で開口される。また，画像表示
部３０１は，上記実施の形態１と同様の，複数の画素を
マトリックス状に配列した液晶表示素子を用いる。この
立体画像表示装置３００の動作は，縦方向の４眼である
こと以外は，上記実施の形態２と同様である。なお，縦
方向に２眼の立体画像表示を行う場合には，開口部３２
０を横方向に順に開口させるだけでよい。

【００３８】〔実施の形態４〕ところで，実施の形態１
において画像表示部１を構成する各画素１０から発した
光束の発散角が大きいと，１つの画素１０からの光束が
本来透過すべき開口部２０以外の開口部２０を透過して
しまう。このため，再生される立体画像に余分な光束が
含まれ，画質を劣化させるおそれがある。そこで，画像
表示部１の各画素から出射される光の発散角を一定角度
に保つことで１つの画素からの光束が開口状態にある２
つの開口部２０を同時に透過しないようにした。

【００３９】図１３に，そのような立体画像表示装置４
００を示す。この立体画像表示装置４００は，画像表示
部４０１と開口制御部４０２とから構成される。画像表
示部４０１は，液晶表示板４１１とバックライト４１２
との間にマイクロレンズアレイ４１３とピンホールアレ
イ４１４とを配置した構成である。開口制御部４０２
は，実施の形態２と同様のものを用いる。なお，係る構
成を実施の形態１に取り入れる場合には，マイクロレン
ズアレイ４１３の代わりにレンチキュラシートを用いれ
ばよい。その場合の開口制御部４１２には実施の形態１
と同様のスリット状のものを用いる。なお，前記光束の
発散角は，ピンホールアレイ４１３のピンホールの大き
さとマイクロレンズ４１２のＮ．Ａ．（開口数）とを変
更することにより，調節する。

【００４０】〔実施の形態５〕また，再生画像の画質
は，開口部のサイズに影響される。図１４に示すよう
に，再生画像にはクロストーク領域Ｃが生じる。１つの
画素５１０ａ’から出た光束が他の画素５１０ｂ’から
出た光束と重なり合うためである。このクロストーク領
域Ｃは，開口部５２０’の大きさに比例して大きくな
る。このため，開口部５２０’の幅が画素５１０’の幅
より大きいと，出射した光束は全てクロストーク領域Ｃ
に含まれ，各画像が重なってぼやけた再生画像となって
しまう。そこで，この実施の形態５では，開口部の幅を
画素の幅より小さく設定するようにした。図１５にその
ような立体画像表示装置５００を示す。この立体画像表
示装置５００は，上記実施の形態１と同様の，複数の画
素をマトリックス状に配列した液晶表示素子からなる画
像表示部５０１と，スリット状の開口部５２０を複数有
する開口制御部５０２とからなる。

【００４１】この立体画像表示装置５００では，開口部
５２０の幅を画素５１０の幅より小さく設定したので，
画面から一定の距離Ｄだけ離れた位置では，クロストー
ク領域以外の光束（一つの画素５１０から発した光束だ
け）が観測される。このため，鮮明な再生画像が得られ
るようになる。また，図１６に示すように，横方向のみ
ならず縦方向においても，開口部５２０の幅を画素５１
０の幅より小さく設定してもよい。このようにすれば，
縦方向においてもクロストーク領域Ｃが小さくなるの
で，より鮮明な再生画像を得ることができる。

【００４２】なお，上記構成は，開口制御部５０２に，
開口部をマトリックス状に配列した透過型の液晶空間変
調素子を用いる場合（実施の形態２参照）にも，有効で
ある。

【００４３】〔実施の形態６〕また，カラーの立体画像
を再生するため，画像表示部１にカラー画素を用いても
よい。図１７にそのような画像表示部６０１を示す。こ
の画像表示部６０１は，スリット状の開口部を用いた実
施の形態１の構成をカラー化したもので，ＲＧＢの画素
６１０ｒ，６１０ｇ，６１０ｂが観測者Ｋの眼の並ぶ方
向と直交する方向に配列され，１つの画素６１０が形成
されいている。なお，開口制御部（図示省略）には，実
施の形態１において使用した液晶空間変調素子を用い
る。

【００４４】このようにすれば，ホログラフィでは得ら
れなかったカラー３次元画像表示を行うことができる。
また，実施の形態１と同様の作用により，画質の劣化が
少なく連続的な運動視差をカラー表示にて得ることがで
きる。

【００４５】〔実施の形態７〕また，ＲＧＢ各色の表示
を時分割で切り換えて，横方向のみならず縦方向におい
ても，カラーの立体画像を再生するようにしてもよい。
図１８にそのような立体画像表示装置７００の構成を示
す。この立体画像表示装置７００は，画像表示部７０１
と，開口制御部７０２とから構成される。画像表示部７
０１は，カラー表示を実施の時分割で行う光学系で構成
される。なお，開口制御部７０２は，実施の形態２と同
様の透過型の液晶空間変調素子を用いる。

【００４６】光源となるメタルハライドランプ７１１か
らの光は，レンズ７１２により平行整形され，３原色の
回転型色フィルタ７１３を透過する。この回転型色フィ
ルタ７１３は，モータ７１４により駆動され一定速度で
回転している。また，回転型色フィルタ７１３は，図１
９に示すように，ＲＧＢの３原色に３等分されている。
従って，この回転型色フィルタ７１３を透過した光は，
モータ回転数に応じてＲＧＢの３色が時分割で変化する
こととなる。

【００４７】続いて回転型色フィルタ７１３を透過した
光は，ミラー７１５で反射し，レンズ７１６を経てフレ
ネルレンズ７１７に投射され，画像表示板７１８のバッ
クライトとなる。画像表示板７１８は透過型の液晶表示
素子により構成される。この液晶表示素子は，ＲＧＢ各
色の画像を前記時分割に同期させて表示する。画像表示
部７０１の画素から時分割で出射する光束は，開口制御
部７０２の開口部を透過し，観測者（図示省略）により
観測される。

【００４８】以上のようにすれば，横方向のみならず縦
方向においてもカラー３次元画像表示が可能となる。ま
た，単色画像の場合と同じ画素密度でカラー立体画像を
得ることができる。

【００４９】〔実施の形態８〕図２０は，実施の形態８
の立体画像表示装置７５０の構成を示し，この立体画像
表示装置７５０は，画像表示部７６０が，白色光源（バ
ックライト）７８１と，２次元液晶空間変調素子７８２
と，白色光源７８１および２次元液晶空間変調素子７８
２の間に配置されたフルネルレンズ７８３と，から構成
されている。なお，開口制御部７７０は，実施の形態２
と同様の透過型の液晶空間変調素子を用いる。

【００５０】フルネルレンズ７８３が挿入されているこ
とによって，白色光源７８１の実像が観測者Ｋ側に形成
され，２次元液晶空間変調素子７８２の各画素から出射
される光が所定の発散角に制御されると共に観測者Ｋの
方向に向かう光の光量が有効に増大される。前述した実
施の形態４で説明したように，液晶空間変調素子（２次
元液晶空間変調素子７８２）の各画素から出る光の発散
角が必要以上に大きい場合，立体像の表示において不必
要光線が開口制御部７７０から出射されることとなる。
このような光線が存在することは，白色光源７８１の光
が有効に利用されていないことを示す。図２０に示すよ
うに，フルネルレンズ７８３を介して白色光源７８１の
実像を所定の倍率で結像するような光学系を構成すれ
ば，不要な光線を有効に除去することが可能である。

【００５１】液晶空間変調素子によって光の強度変調を
行う光学系では，偏光板による光の吸収が大きくなるの
で，実施の形態８のように光の有効利用を行うことが重
要なことである。

【００５２】以上のようにすれば，実施の形態８によれ
ば，光源の発光の発散角を制御するとともに，観測者Ｋ
に向けた光量を増加させて光源の光利用効率を向上させ
ることができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように，この発明の立体画
像表示方法（請求項１）および立体画像表示装置（請求
項２）では，開口手段を視点の移動方向に連続的に変位
させ，この変位に同期して画像表示面の方向別連続画像
を連続的に変化させるようにした。このようにすれば，
開口比を小さくできるので，遮光部分による違和感がな
くなる。また，開口部を小さくする必要がないので回折
現象による画質の劣化を防止できる。また，高精細の立
体画像を得られること，装置が安価に構成できることな
どから，ホログラフィと同等の立体感を大画面で得るこ
とができる。

【００５４】また，つぎの発明の立体画像表示装置（請
求項３）では，観測者の眼の並ぶ方向と直交する方向に
開口手段を連続的に変位させ，この変位に同期して画像
表示面の方向別連続画像を連続的に変化させるようにし
た。このようにすれば，眼の並ぶ方向のみならずその方
向に直交する方向においても上記同様の効果が得られ
る。また，上記構成と併用すれば，相乗効果によって極
めて高精細な立体画像を得ることができる。

【００５５】また，つぎの発明の立体画像表示装置（請
求項４）では，方向別連続画像を構成する１画素から出
射した光束が，同時に２以上の開口手段を通過しないよ
うに前記光束の発散角を調節するようにした。このた
め，立体像の再生に不要な光束が発生せず，立体画像の
画質劣化が防止される。

【００５６】また，つぎの発明の立体画像表示装置（請
求項５）では，開口手段の開口幅を，方向別連続画像を
構成する１画素よりも小さくした。このため，クロスト
ーク領域が減って鮮明な立体画像を得ることができる。

【００５７】また，つぎの発明の立体画像表示装置（請
求項６）によれば，方向別連続画像を構成する１画素
を，カラー表示に必要な３原色の画素を観測者の眼の並
ぶ方向と直交する方向に並べることにより構成した。こ
のため，ホログラフィでは得られいカラー立体表示を行
うことができる。

【００５８】また，つぎの発明の立体画像表示装置（請
求項７）によれば，カラー立体画像を得るために必要な
３原色の光を時系列で発し，この光を前記色の変化と同
期させて空間的に変調することで，方向別連続画像を表
示するようにした。このため，単色画像の場合と同じ画
素密度でカラー立体画像を得ることができる。

【００５９】また，つぎの発明の立体画像表示装置（請
求項８）によれば，光源および２次元の透過型空間素子
の間に配置され，光源の実像を形成させるための結像手
段によって，光源の実像を所定の倍率で結像する構成と
した。このため，不要な光線を有効に除去することが可
能である。また，光源の発光の発散角を制御するととも
に，観測者に向けた光量を増加させて光源の光利用効率
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る立体画像表示装
置を示す構成図である。

【図２】図１に示した開口制御部の構造説明図である。

【図３】図１に示した立体画像表示装置の動作を示す説
明図である。

【図４】図１に示した立体画像表示装置の動作を示す説
明図である。

【図５】図１に示した立体画像表示装置の動作を示す説
明図である。

【図６】この発明の実施の形態２に係る立体画像表示装
置を示す構成図である。

【図７】図６に示した開口制御部の開口部の配列状態を
示す模式図である。

【図８】図６に示した開口制御部を用いた立体画像表示
装置の動作を示す説明図である。

【図９】図６に示した開口制御部を用いた立体画像表示
装置の動作を示す説明図である。

【図１０】図６に示した開口制御部を用いた立体画像表
示装置の動作を示す説明図である。

【図１１】この発明の実施の形態３に係る立体画像表示
装置を示す構成図である。

【図１２】図１１に示した開口制御部の開口部の配列状
態を示す模式図である。

【図１３】この発明の実施の形態４に係る立体画像表示
装置を示す構成図である。

【図１４】クロストークによる弊害を示すための説明図
である。

【図１５】この発明の実施の形態５に係る立体画像表示
装置を示す構成図である。

【図１６】図１５に示した立体画像表示装置の変形例を
示す構成図である。

【図１７】この発明の実施の形態６に係る立体画像表示
装置の画像表示部を示す構造説明図である。

【図１８】この発明の実施の形態７に係る立体画像表示
装置を示す構成図である。

【図１９】図１８に示した回転型色フィルタを示す上面
図である。

【図２０】この発明の実施の形態８に係る立体画像表示
装置を示す構成図である。

【図２１】レンチキュラシートを用いた公知の立体画像
表示装置を示す構成図である。

【図２２】パララクス・パノラマグラムを用いた従来の
立体画像表示装置を示す構成図である。

【図２３】ホログラフィを用いた立体画像表示装置を示
す構成図である。

【符号の説明】

１００立体画像表示装置１画像表示部２開口制御部１０画素２０開口部２００立体画像表示装置２０１画像表示部２０２開口制御部３００立体画像表示装置３０１画像表示部３０２開口制御部４００立体画像表示装置４０１画像表示部４０２開口制御部４１１液晶表示板４１２バックライト４１３マイクロレンズアレイ４１４ピンホールアレイ５００立体画像表示装置５０１画像表示部５０２開口制御部６０１画像表示部７００立体画像表示装置７０１画像表示部７０２開口制御部７１１メタルハライドランプ７１２レンズ７１３回転型色フィルタ７１４モータ７５０立体画像表示装置７６０画像表示部７７０開口制御部７８１白色光源（バックライト）７８２２次元液晶空間変調素子７８３フルネルレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像表示面に方向別連続画像を表示し，
開口部を通じて前記方向別連続画像を観測し，連続的に
立体感を得る立体画像表示方法において，前記開口部
を，視点の移動方向に連続的に変位させる工程と，前記
変位に同期して前記画像表示面の方向別連続画像を連続
的に変化させる工程と，を含むことを特徴とする立体画
像表示方法。
【請求項２】画像表示面に方向別連続画像を表示する
画像表示手段と，当該画像表示手段と観測者との間に配
置され且つ視点の移動方向に複数連設された開口部とを
有し，前記開口部を通じて前記方向別連続画像を観測す
ることで連続的に立体感を得る立体画像表示装置におい
て，観測者の眼の並ぶ方向と略平行な方向に，前記開口
部を連続的に変位させる開口部変位手段と，前記画像表
示手段の画像表示面に表示した方向別連続画像を，前記
開口部の変位に同期させて連続的に変化させる画像変化
手段と，を具備することを特徴とする立体画像表示装
置。
【請求項３】画像表示面に方向別連続画像を表示する
画像表示手段と，当該画像表示手段と観測者との間に配
置され且つ視点の移動方向に複数連設された開口部とを
有し，前記開口部を通じて前記方向別連続画像を観測す
ることで連続的に立体感を得る立体画像表示装置におい
て，観測者の眼の並ぶ方向と略直交する方向に，前記開
口部を連続的に変位させる開口部変位手段と，前記画像
表示手段の画像表示面に表示した方向別連続画像を，前
記開口部の変位に同期させて連続的に変化させる画像変
化手段と，を具備することを特徴とする立体画像表示装
置。
【請求項４】さらに，前記方向別連続画像を構成する
１画素から出射した光束が同時に２以上の開口部を通過
しないように，前記光束の発散角を調節する発散角調節
手段を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３
に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】前記開口部の開口幅が，前記方向別連続
画像を構成する１画素よりも小さいことを特徴とする請
求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の立体画像表示
装置。
【請求項６】前記方向別連続画像を構成する１画素
を，観測者の眼の並ぶ方向と略直交する方向に，カラー
表示に必要な３原色の画素を並べて構成したことを特徴
とする請求項２〜請求項５のいずれか１つに記載の立体
画像表示装置。
【請求項７】前記方向別連続画像を表示する画像表示
手段が，カラー画像を得るために必要な３原色の光を時
系列で発する照明手段と，当該照明手段から発する光の
色の変化と同期して前記光を空間的に変調し，画像を形
成する空間変調手段と，からなることを特徴とする請求
項２〜請求項５のいずれか１つに記載の立体画像表示装
置。
【請求項８】前記方向別連続画像を表示する画像表示
手段が，光源と，２次元の透過型空間素子と，前記光源
および２次元の透過型空間素子の間に配置され，前記光
源の実像を形成させるための結像手段と，からなること
を特徴とする請求項２または請求項３に記載の立体画像
表示装置。