JPS6390289A - 立体表示装置 - Google Patents

立体表示装置

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JPS6390289A
JPS6390289A JP62244443A JP24444387A JPS6390289A JP S6390289 A JPS6390289 A JP S6390289A JP 62244443 A JP62244443 A JP 62244443A JP 24444387 A JP24444387 A JP 24444387A JP S6390289 A JPS6390289 A JP S6390289A
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light
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、両者間に視差を有する少なくとも１対の画像
の形成を可能とする立体表示装置に関するものである。
視点から少し離して１対の別個の画像を観察者に与え、
且つ、名分が一方の目だけで見られるように配すること
により、深度または視差の錯覚が生じることが知られて
いる。
従来、立体表示装置は、その目的を達成するために、単
純な遮眼帯のようなシールド、および／または、双眼鏡
の接眼レンズを、対にされた写真または表示スクリーン
と共に用いていた。
別個の画像に代わるものとして、重ねられた画像が、１
枚のスクリーンに表示されたものがある。
この所謂“アナグリフ″装置の場合、これらの画像は、
互いに異なる色をしており、両目に装着された適当な色
の付いたフィルタによって分離される。
同様の他の装置では、両目に装着される偏光フィルタが
用いられている。
更に他の装置においては、１対の交互の画像が１枚のス
クリーン上に表示され、観察者の両目は画像と一致して
交互に閉じられ、これによって画像が分離される。
ホログラムと視差パノラマ映像ムもまた、静止の３次元
性の錯覚を提供することが知られている。
ホログラムとパノラマダラムを除き、上記の全ての従来
装置は、動いている画像の立体表示が可能であるが、観
察者は、遮眼帯、レンズ、偏光フィルタまたは色付きフ
ィルタのような成る形態の光学機器を目に装着する必要
がある一ホログラムとパノラマダラムはこのような光学
機器の使用を必要としないが、これらは、一般的に、動
いている画像の表示には適していない。
本発明の目的は、動画の表示を簡便に可能とすると共に
裸眼によって見ることができる立体表示装置を提供する
ことにある。
本発明によれば、立体表示装置は、表示面と、この表示
面に配列される複数の不連続な光源と、各光源を独立し
て制御するための手段と、３次元画像の形成を可能とす
るように、前記表示面に対して固定関係に配置された１
つ以上の光修正要素と、から成る。
少なくとも１対の組み合わされた可動の画像を形成する
ように光源を配列することにより、且つ、前記組み合わ
された画像を１対の互いに離隔された画像に分離するた
めに、表示面に対して固定された関係で１つ以上の光修
正要素を用いることにより、裸眼によって見ることので
きる立体動画表示装置を作ることができる。
典型的には、光源は、発光性液晶要素、可視光線発光ダ
イオード、ガスプラズマ要素、或は、表示面の不連続蛍
光体被覆部分から成るが、この他のものであっても可能
である。
好適には、光源はスイッチ装置および電力供給装置に適
当な導線で配線される。
光修正要素は、平行な形に配置され共通の焦点距離を有
している複数の円筒形のレンズを備えた光透過性のレン
ティキュラ・スクリーンによって構成されるのが好適で
ある。また、光修正要素は、ハエの目レンズから成るス
クリーンや、ガラス製棒体から成るスクリーン、ガラス
製球体から成るスクリーンを用いることもできる０個々
のレンズ、棒体または球体を以下、レンティクル（ｌｅ
ｎｔｉｃｌｅ）と称する。
更に好適には、１組の光源は各レンティクルの焦点面に
配置される。各組は少なくとも２つの光源から成る。各
組の光源は、隣接の組における対応の光源と、それぞれ
の画像が互いに離隔されるように、互いに離隔される。
最も好適には、レンティクルは円筒形または棒状であり
、各組における光源は対をなし、各対の構成部材は、隣
接の対における対応の構成部材と、レンティクルの長軸
の横方向に互いにａ！隔される。使用時において、対の
一方の光源は、組み合わされた画像の一方に属する絵要
素を表示し、他方の光源は他方の画像に属する絵要素を
表示する。
各組における光源の数がいかなるものであっても、光源
は各レンティクルの焦点面に配置され、観測者の位置が
変化した時に変化するパノラマ映像を提供するようにな
っている。しかしながら、各組は少なくとも２つの光源
から構成されるべきである。
レンティクルに代わるものとして、複スロット・マスク
または写真術での同等物が有効な光修正要素を構成する
ことが予想できる。
組み合わされる画像は幾つかの方法で形成される０例え
ば、各画像が独立して順番に形成されても良く、両方の
画像が同時に形成されても良い。
本発明の実施例において、組み合わされた画像の各々の
絵要素または絵画素は交互に形成される。
画像は、互いに離隔された１対のカメラから取り出され
ても良く、コンピュータ装置によって作り出されても良
い。
本発明は、以下の添付図面に沿っての一実施例に沿って
更に明らかとなろう。
第１図を参照すると、成る配列の光源（光源列）２と、
レンテイキュラ・スクリーン３から成る立体表示装置１
の断面が示されている。光源列２とレンティキュラ・ス
クリーン３とは共に、図の紙面に対して垂直に延びてい
る。
光源列２は個々の要素、即ち光源４から成り、各光源は
、スイッチ装置と電力供給装置（図示しない）に導線７
ａ、７ｂにより個々に連結されている０本実施例では、
光源４ａ、４ｂは、所謂“平面テレビ”において知られ
ているような２次元配列で並べられた液晶装置として考
える。
レンティキュラ・スクリーン３は、平行な円筒状のレン
ズ要素、即ちレンテイクル５から成る。
レンティクル５は、それぞれ、湾曲した外表面と、光源
列２を支持する平らな内表面とを有している。
各レンティクル５の外表面は、一定の曲率半径を有して
いる。各光源４の横幅（Ｐ′）は、レンテイクル５のピ
ッチ（Ｐ）の半分の大きさである。透明な保護スクリー
ン９がレンテイキュラ・スクリーン３の前部に配置され
ると良い。
光源４は、２つのグループの光源４ａ、４ｂに分けられ
ている。各グループから少なくとも１つの光源４ａ、４
ｂが、ハツチングの異なる傾斜によって図示されるよう
に、各レンティクル５の下側に配置されている。レンテ
ィクル５の縦方向における光源４の大きさはＰ′のオー
ダーであることが好ましいが、光源の実際の設計に左右
され、Ｐ′よりも大きい場合も小さい場合もある。
第１図において、光源４ａと光源４ｂの２つのグループ
は、それぞれのグループの導線７ａ、７ｂに沿って、ス
イッチ装置と電力供給装置に個々に結線されている。光
源４ａとそれに関する導線７ａだけを考えると、光源４
ａが作動すると、個々の画素から作り上げられる合成画
像が表示面６に表示される。別のグループの光源４ｂは
、それに関する導線７ｂと共に、同じ表示面６上に、第
１の画像と組み合わされる第２の画像の表示を可能とす
る。
レンティクル５の長軸、または、レンティクル５に代わ
る光修正要素の同等の軸線は、見られている状態で、垂
直方向、即ち観察者の瞳を結ぶ線に直角の方向に置かれ
るように配置されるのが特に好適である。更に、一方の
グループの光源４によって与えられる画像が更新される
順番は、レンティクル５の縦軸を横切るよりもむしろ、
これにそって処理されるものが好適である。
表示面６がレンテイキュラ・スクリーン３を通して一定
の距離で見られた場合、レンテイクル５によってもたら
される２つの組合せ画像の分離は、人間の目の聴聞の間
隔りに近い、この結果、観察者の目８ａ、８ｂはそれぞ
れ異なる画像を看取する。
即ち、光源４ａによって形成された画像は目８ａで見ら
れ、光源４ｂによって形成された画像は目８ｂで見られ
る。これらの画像は、観察者の仮想視点でのみ相異する
対を形成するので、視差および３次元性の錯覚が得られ
る。
立体表示装置１は、１対のスクリーン記憶配列をアドレ
ス指定できるマイクロプロセッサ装置と関連して用いら
れることが予想され、その配列の各々は、組み合わされ
た画像の一方または他方に対応する。
カラー画像を提供するためには、各光源４は、３本の水
平ストライプ（それぞれが３原色の１つを担当する）を
１ユニツトとして与えられると良い、この場合において
、各ストライブは、勿論、光源それ自体の配列アドレス
のサブセットである配列アドレスを有する。
上述したように、レンティクル５のピッチＰは、各光源
４の横幅Ｐ′の２倍に等しい、これは、比較的小さな立
体表示装置１に非常に適している。
しかしながら、比較的に大きな立体表示装置１に対して
は、各光源４の横幅Ｐ′が、レンティクル５のピッチＰ
の半分を僅かに越えていることが好適である。１％のオ
ーダーの違いが、０．５ｍの幅を有している立体表示装
置１に対して適当である。
例えば、このサイズの立体表示装置１の場合、レンティ
クル５のピッチが０，５Ｉで、各光源４の横幅が０．２
７５ｍｍであると良い、ピッチＰと、光源４の横ｇＰ′
との間の違いは、この違いがなければ比較的に大きな立
体表示装置の縁部に生じるであろう光学的悪影響を補償
する。同様な補償は、レンティクル５に非直線状のピッ
チを用いたり、光源またはその間隙に非直線状の横幅を
用いることによって達成され得る。しかしながら、この
ような変形実施態様は、製造が困難となる傾向がある。
尚、ピッチＰと横幅Ｐ′との間に違いを設ける場合には
、レンティクル５と光源４との間の整合は、相対的なも
のとなることに注意すべきである。
即ち、“整合“という語は、光源４がレンティクル５の
後ろに存するという言葉を厳密に考えるべきではない。
上記説明は、光源が配線による要素の形をとる装置に主
に関している。しかし、不連続な蛍光体被覆部分の使用
の可能性も含まれている。しかし、従来の陰極線管（Ｃ
ＲＴ）テレビ受像器にレンティキュラ・スクリーンの単
純な付加によっては本発明を実施できないことを強調し
ておく。
公知の白黒設計のＣＲＴは、そのスクリーン上に、不連
続な蛍光体部分と異なり、連続的な蛍光体被覆を有して
いる。公知のカラーＣＲＴは、スクリーン上に画素を画
成するために、シャドーマスクを用いている０名目上は
、このシャドーマスクは、スクリーン上に点の大きさの
画素を画成するが、実際には、電子線の広がりはシャド
ーマスクの点のピッチよりも大きい、このように、従来
−ａには、点の大きさにされた画素は縁部が不良である
のに対し、この発明に利用されるためには、良好に画成
された不連続な画素が必要とされる。
ＣＲＴのスクリーンにレンティキュラ・スクリーンを組
み込むことが可能であっても、レンティクルと画素との
間の整合を正確に維持することは、電子線偏向電気回路
から要求される高精密度のために、非常に困難である。
また、水平方向における画像の極めて高い安定度を確実
にすることも、本発明において非常に望まれる。ＣＲＴ
は良好な画像の安定性を有しておらず、画像の輝度が変
わると画像の幅と高さが少しだけ変化するので、画像の
幅は殆ど安定しない、また、ＣＲＴとその関連の電気回
路は、広い温度範囲に亘っての画像の高安定度を有して
いない、カラーテレビ受像器の成る形のスクリーン上に
、不連続な群の蛍光体ドツトを設けることは勿論知られ
ている。しかし、別個のレンティキュラ・スクリーンに
おけるレンティクルとの整合の問題は残る。上述の問題
点は、ＣＲＴタイプの装置に本発明を適用することは困
難であること？示している。
ＣＲＴは蛍光体を作動させるために電子を利用している
０本発明に用いるための不連続な蛍光体被覆部分のスク
リーンは、レーザによって作動される。
レンティキュラ・スクリーンを使用した場合、見る角度
（視角）がスクリーンのピッチに対する厚さの比に置き
換えることができることを本願発明者は見出だした。厚
さとピッチの大きさは第２図に示されている。第２図に
おいて、ピッチはスクリーンの厚さに対して比較的に小
さい、第２図は、観察者が中央の佐賀、即ち位置１から
、僅かに中央から外れた位置、即ち位置２に移動した場
合の比較的小さなピッチの効果を示している６位置２に
おいて、観察者は左目で、隣接のレンティクルを通し本
来のレンティクルの下の適正でない画像（画像Ｂ）を観
察し、右目で隣接のレンティクルを通して画像Ａを見る
。一方の目が適正でない画像を見るというこの効果は、
シュードスコピック効果（ｐｓｅｕｄｏｓｃｏｐｉｃ　
ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれている。
左目と右目が画像を見る線の間の角度は、視点からの距
離が小さいほど大きくなる。従って、表示装置が観察者
から小さな距離で用いられるならば、表示装置を見る角
度（視角）が増加することが望まれる。シュードスコピ
ック効果が生じる角度は、レンティクルの厚さに対して
そのピッチを増加させることによってより増大されるこ
とを、本願発明者は発見した。これは、第３図に示され
るように、スクリーンを見る角度を大きくする。
また、第３図はピッチと共に画素の寸法も大きくしてい
ることを強調している。即ち、レンティクルのピッチの
変化に拘わらず、光源とレンテイクルとの間の整合は維
持されるべきである。このように、レンティクルのピッ
チを増加させることは、より大きな視角を提供し、成る
画素がら隣の画素に移ることはない。
第３図は、ピッチに伴う視角の増加を示すと共に、立体
表示とシュードスコピック効果の始まりとの間の中間段
階を示している。第３図において、位置２にて、右目は
隣接のレンティクルを通して画像Ａを見ており、左目は
隣接のレンティクルを通して同じ画像Ａを見ている。し
かし、レンティクルの比較的に大きなピッチのために、
左目は適正な画像（画像Ａ）、即ち全体の画像がら隣接
の画素を見る。従って１両目は画像Ａを見、これによっ
て、１つの２次元の画像を見ることになる。これは第４
図にも示されており、第１１図において、同じ効果が異
なる条件下で生じている。第４図の位置２において、観
察者の左目と右目は共に、同じレンティクルを通して１
つの光源を見ている。従って、見える画像は非立体的で
ある。
本発明は、表示装置の３次元となる視角を大きくするた
めの技術を提供する。これは、各レンティクルの下に配
置された光源の数を増やすことにある。第１図の装置は
、立体表示装置を横切る列毎に、１つのレンティクルに
対して２つの光源から成る１つの組に基礎が置がれてい
る。これは最小の形悪である。各組は２つ以上の光源か
ら構成されることができ、各組に４つの光源を有する装
置が第５図に示されている。各組に奇数の光源が用いら
れることもできる。それぞれの場合において、光源の１
つの対は、第１の位置における観察者によって見られ、
他の対の光源は、観察者が効果的に小さな距離だけ移動
して第２の位置に至った時に見られる。１つの光源は両
肘の光源に共通であろう。
第５図は、レンティクル毎に４つ１組の光源を使用して
いるところを示している。これは、レンティクル毎に画
像の対を３つ提供している。ピッチに対する厚さの比が
最適である場合、各組における光源の数を４つに増やす
ことは、３次元の視角を３倍に増加させることになる。
このパノラマ効果は、図示の３つの観察位置として第５
図に表されている。
第５図に示されている立体表示装置、および、その光源
を制御する一手段について、次に説明する。尚、以下の
説明に含まれる理論は、本願に係る発明の効力を限定す
るものではないことに注意すべきである。
第５図は３つのレンティクルを示しており、各レンティ
キクルは４つ１組の光源を整合状態で有している。光源
は、図示の中央のレンティクルに対するものに、参照符
号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄが付けられている。この中央のレンテ
ィクルについて、３箇所からの観察者の光源への視線を
示す線が図示されている。レンティクルは、冬目に対し
て光源の組の一構成要素のみをマスキングする効果を有
していると考えられる。中央の観察位置、即ち位置２に
おいて、観察者の左目は光源Ａを見、また、右目は光源
Ｂを見ている。このように、光源ＡとＢは、中央の観察
位置について画像対を提供している。観察者の観察位置
が任かに中央から外れ位置１に移動した場合には、観察
者の左目は光ｉＪｔ　Ｂを見て、右目は光源りを見る。
従って、位置１についての画像対は光源ＢとＤである。
逆に観察者の観察位置が僅かに中央から外れ位置３に移
動した場合には、同様に、観察者の左目は光源Ｃを見て
、右目は光源Ａを見る。よって、位置３についての画像
対は光源ＡとＣである。このように、各組に４つの光源
は、画像対を３対提供し、視角が大きくされる。
３次元パノラマ効果を確立するためには、観察者の観察
位置がスクリーンに対して横方向に移動した場合に、画
像は、観察者にとってスクリーンを横切って移動したよ
うに見えなければならない。
どの光源がこの効果を達成するために作動されるべきか
を決定する方法を次に述べる。この方法は、人間の脳の
成る心理的反応のために有効であると考えられる。特に
、人間の脳は、左目と右目とによって見られる分能した
隣合う画像を重ね合わせる傾向があると考えられる。こ
の重合せはルベル毎に生じると考えられる。即ち、２つ
の隣合う画素（各々は観察者のそれぞれの目によっての
み見られている）が重ね合わされた場合、この結像は、
他の同様な結像とは更に重合しない。
今、第５図において、左側のレンティクルの下の光源に
、その左端がらＣ１、Ａ１、Ｂ１、Ｄｌと参照符号を付
したと考える。同様に、右側のレンティクルの下の光源
に、その左端からＣ３、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３と参照符号を
付したと考える。更□　に、中央の光源にも、図示され
ているＡ、Ｂ、Ｃ１Ｄの代わりに、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、
Ｂ２を付したとする。
光源Ａ１と８２が作動されている場合、位置２から観察
者は単一の“ドツト”を見るであろう、この“ドツト”
は、左側のレンティクルと中央のレンティクルとの境界
に、光源列の前方にレンテイクルのピッチに相当する距
離だけ離れて見えるであろう、光源Ｄ３も作動されると
、位置１に移動する観察者の効果は、“ドツト”が中央
と右側のレンティクルの間の境界に、再び、光源列の前
方にレンティクルのピッチに相当する距離だけ離れて移
動したように見えることにある。即ち、観察者が右方に
移動すると、“ドツト”は左方に移動するように見える
。
位置２において、観察者の脳は、画像Ａ１と８２とを重
ね合わせたように怒じ、位置１において、脳は、画像Ｂ
２とＣ３とを重ね合わせたように感じる。これらの画像
対（ＡｌとＢ２およびＢ２とＣ３）は、第５図に示され
る視線に関する前述の画像対（ＡとＢおよびＢとＤ）に
一致している。各対の一方（Ａｌ、Ｃ３）は、その結像
が光源列の前方に−ピッチ長であることが必要とされる
ので、隣接の組からのものである。光源Ａｌ、Ｂ３のみ
が作動されている場合、位置２において、観察者は、光
源列からレンティクルのピッチの２倍に相当する距離だ
け離れて、中央のレンテイクルの前方に“ドツト”を見
るであろう。
単一の“ドツト”を作るのに必要とされるレンテイクル
の数は、配列の平面に対する“ドツト°゛の所要位置に
左右されることは、以上から明らかであろう０位置１．
２．３の各々から適正に見ること必要とされると仮定す
ると、゛°ドツト”が配列の平面内にあるとすると、−
のレンティクルに関する４つの光源全てが作動されなけ
ればならず、“ドツト”が配列から−ピッチ長だけ外れ
ているとすると、４つの隣合うレンティクルの組の各々
から異なる光源が作動されなければならない（例えば、
位置１．２．３に対する画像対は、４つの隣合うレンテ
ィクルから、それぞれ、Ｄ４Ｂ３、Ｂ５Ａ２、Ａ２Ｃ１
である）、尚、配列の後方への“ドツト”の転置は、光
源列の前方への転置と同様に簡単に得られる。（即ち、
位置１．２．３についての画像対は、それぞれ、ＤＩＢ
２、Ｂ２Ａ３、Ａ３Ｃ４になる。） このように、最終的な３次元画像の各“トッドが必要と
される場所が分かつているならば、各“ドツト″を形成
するために作動されることが必要な光源が決定できる。
この作業は、適当にプログラムされた従来のコンピュー
タによって容易に行われる。コンピュータへの入力は、
例えば、僅かに異なる位置から同じ対象物を見る２つの
カメラからデジタル信号の形での画像である。従って、
本発明の立体表示装置は、受信された放送信号が幾つか
のデジタル画像の形官であるならば、テレビ受像器にも
用いられる。（１つのデジタル画像が和算の各光源につ
いて提供されるべきである。
即ち、４つの画素装置において、４つの別々のデジタル
画像が提供されることが好適である。これらの画像は、
１台のカメラによって見られるような異なる景色であっ
たり、或は、それぞれに対応するカメラによって提供さ
れる。）放送信号の爾後の処理は、テレビ受像器内で行
われる。デジタル式テレビ画像（１シーンにおける単一
の、即ち“１台のカメラによる”景色）の放送は、既に
成功を収めている。或はまた、勿論、完全に処理された
データが、例えばケーブル伝送型ネットワークで、伝送
されることもできる。
本発明の応用は、広告、レジャー産業、教育、等におい
て利用される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従った立体表示装置の水平断面図、第
２図はレンティキュラ・スクリーンの厚さに対して比較
的に小さなピッチを有するレンティキュラ・スクリーン
を示す断面図、第３図はレンティキュラ・スクリーンの
厚さに対して比較的に大きなピッチを有するレンティキ
ュラ・スクリーンを示す断面図、第４図は非立体画像が
得られる条件を示す断面図、第５図は４つの光源が各レ
ンティクルの下に配置されている立体表示装置を示す断
面図である０図中、 １・・・立体表示装置　　２・・・光源列３・・・レン
ティキュラ・スクリーン ４・・・光源　　　　　　５・・・レンティクル６・・
・表示面　　　　　７ａ、７ｂ・・・導線８ａ、−８ｂ
・・・百　　　　　９・・・保護スクリーンＦＩＧ、Ｉ
　。 ＦＩＧ、２ 画　ＩＪＩＡ　　ｌ　　像　Ｂ ＦＩＧ　　３゜ 画（ｇｌＡ　　画像Ｂ ＦＩＧ、４゜ 画像対　画像対　画像対

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、表示面（６）と、 該表示面（６）上に配置された複数の不連続な光源（４
    ）と、 各光源（４）を個々に制御するための手段（７ａ、７ｂ
    ）と、 ３次元画像の形成を可能とするように、前記表示面（６
    ）に対して固定関係に配置された１つ以上の光修正要素
    （３）と、 から成る立体表示装置。 ２、複数の光源（４）は１対の組み合わされた画像を表
    示するように配置され、３次元画像は視差を有する互い
    に離隔された１対の画像から成っている特許請求の範囲
    第１項記載の立体表示装置。 ３、光修正要素（３）は、平行な形に配置された複数の
    円筒形のレンズ（５）から成る光透過性のレンティキュ
    ラ・スクリーン（３）を備えている特許請求の範囲第１
    項記載の立体表示装置。 ４、光源（４）は複数の組を構成して配列され、それぞ
    れの組の光源（４）は各円筒形レンズ（５）の焦点面に
    配置されており、光源（４）の各組は少なくとも２つの
    光源（４）から成る特許請求の範囲第３項記載の立体表
    示装置。
JP62244443A 1986-09-30 1987-09-30 立体表示装置 Pending JPS6390289A (ja)

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