JP3628967B2 - Three-dimensional display method and apparatus - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元表示方法および装置に係わり、特に、三次元立体像を、情報量を少なくして、電子的に動画再生できる三次元表示方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気的に書き換え可能で、情報量が少なく、動画の立体表示を可能とする装置として、図２６に示す液晶シャッタ眼鏡方式がよく知られている。
以下、この液晶シャッタ眼鏡方式の原理について説明する。
この液晶シャッタ眼鏡方式においては、カメラ（６０２，６０３）により、三次元物体６０１を異なる方向から撮影し、三次元物体６０１を異なる方向から撮影した像（視差像）を生成する。
カメラ（６０２，６０３）により撮影された映像を、映像信号変換装置６０４で合成して１つの映像信号とし、二次元表示装置（例えば、ＣＲＴ表示装置）６０５に入力する。
観察者６０７は、液晶シャッタ眼鏡６０６をかけて二次元表示装置６０５の映像を観察する。
【０００３】
ここで、二次元表示装置６０５がカメラ６０３の映像を表示している時に、液晶シャッタ眼鏡６０６は左側が非透過状態、右側が透過状態とされ、また、二次元表示装置６０５がカメラ６０２の映像を表示している時に、液晶シャッタ眼鏡６０６は左側が透過状態、右側が非透過状態とされる。
前記動作を高速で切り替えると、眼の残像効果により両眼に視差像が見えるように感じる。したがって、両眼視差による立体視が可能となる。
また、従来の電気的に書き換え可能で、情報量が少なく、動画の立体表示を可能とする装置として、図２７に示す体積型方式も提案されている。
以下、この体積型方式の原理について説明する。
この体積型方式においては、図２７（ｂ）に示すように、三次元物体６１１を観察者から見て奥行き方向に標本化して二次元像の集まり６１２とし、この二次元像の集まり６１２を、図２７（ａ）に示す体積型三次元表示装置６１３を用いて、例えば、時分割で再び奥行き方向に配置して三次元の再現像６１４を再構成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記図２６に示す液晶シャッタ眼鏡方式は、液晶シャッタ眼鏡６０６が必須であるため、テレビ会議のような場合には、非常に不自然であるという問題点があった。
また、立体視の生理的要因の中で、両眼視差、輻輳と、ピント調節との間に大きな矛盾が生じる。
即ち、前記図２６に示す液晶シャッタ眼鏡方式では、両眼視差と輻輳はほぼ満足できるが、ピント面が表示面にあるため、この矛盾により、眼精疲労などを生じるという問題点があった。
また、前記図２７に示す体積型方式は、再現する三次元物体６１１の奥行き位置が実際に像を表示する面に近くて、かつその面に挟まれているため、前記図２６に示す液晶シャッタ眼鏡方式と異なり、両眼視差、輻輳と、ピント調節との間の矛盾を抑制することができる。
しかしながら、この体積型方式では、奥行き方向に位置が離散的であるため、その中間位置の三次元物体や奥行き方向に大きく変化している三次元物体を再現するのが困難であるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制し、かつ、眼鏡を用いないでカラー画像の三次元立体像を表示することが可能な三次元表示方法および装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、電気的に書換え可能な、カラー画像の三次元動画像を表示することが可能な三次元表示方法および装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的及び新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像を生成し、前記生成された二次元像を前記観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該表示される二次元像の偏光方向を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化させることにより、前記各表示面に表示される前記二次元像における前記観察者から見た透過度を前記各表示面毎にそれぞれ変化させて、三次元立体像を生成する三次元表示方法であって、前記複数の表示面の少なくとも１つの表示面に表示される二次元像はカラー画像の二次元像とし、前記複数の表示面の少なくとも他の１つの表示面に表示される二次元像はモノクロ画像の二次元像とすることを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態では、前記二次元像が前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように、前記二次元像を前記複数の表示面に表示し、かつ前記観察者の見る総体的な輝度が、元の表示対象物体の輝度と等しくなるように、前記各表示面に表示される前記二次元像における前記観察者から見た透過度を設定することを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記表示対象物体が、前記観察者に近い奥行き位置に表示される物体である場合に、前記複数の表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表示する前記二次元像における前記観察者から見た透過度を低くし、前記観察者から遠い表示面に表示する前記二次元像における前記観察者から見た透過度を高くし、また、前記表示対象物体が、前記観察者から遠い奥行き位置に表示される物体である場合に、前記複数の表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表示する前記二次元像における前記観察者から見た透過度を高くし、前記観察者から遠い表示面に表示する前記二次元像における前記観察者から見た透過度を低くすることを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態では、前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼との間の一点とすることを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼の中心点とすることを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記二次元像を時間的変化に応じて順次切り替えることにより、三次元の動画像を表示することを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記二次元像が奥行き方向に移動する物体像を含む場合であって、当該物体の移動方向が前記観察者に近づく方向である場合に、前記二次元像の切り替えに同期して、前記複数の表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表示される前記物体像における前記観察者から見た透過度を順次低くし、前記観察者から遠い表示面に表示される前記物体像における前記観察者から見た透過度を順次高くし、また、当該物体の移動方向が前記観察者から遠ざかる方向である場合に、前記二次元像の切り替えに同期して、前記複数の表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表示される前記物体像における前記観察者から見た透過度を順次高くし、前記観察者から遠い表示面に表示される前記物体像における前記観察者から見た透過度を順次低くすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像を生成する第１の手段と、前記観察者から見て異なった奥行き位置に配置され、それぞれ前記第１の手段で生成された二次元像が表示される複数の透過型表示装置と、前記各透過型表示装置に表示される二次元像の偏光方向を、各透過型表示装置毎にそれぞれ独立に変化させる第２の手段と、前記各透過型表示装置を挟むように配置される一対の偏光板とを具備する三次元表示装置であって、前記各透過型表示装置は、画素単位で光の偏光方向を変化できる偏光可変装置を含み、前記複数の透過型表示装置の少なくとも１つの透過型表示装置は、カラーフィルタを備え、カラー画像の二次元像を表示し、前記複数の透過型表示装置の少なくとも他の１つの透過型表示装置は、カラーフィルタを備えず、モノクロ画像の二次元像を表示することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態では、前記カラー画像の二次元像を表示する透過型表示装置を複数具備する場合に、当該複数のカラー画像の二次元像を表示する透過型表示装置の間に配置される散乱板を有することを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記観察者から見て前記複数の透過型表示装置の後方に配置される光源を有し、前記各透過型表示装置は、前記光源からの照射光の偏光方向を変化させることを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記偏光可変装置は、一対の基板と、前記一対の基板間に狭持される液晶層とを有し、前記液晶層に印加する電圧により、光源からの照射光の偏光方向を変化させることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施の形態１］
なお、以下の実施の形態では、提示する三次元物体を主に２つの透過型表示装置に二次元像として表示する場合について述べるが、これを２つ以上の透過型表示装置としても同様な効果が期待できることは明らかである。
［本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理］
図２〜図７は、本発明の基本となる三次元表示装置の原理を説明するための図である。
図２に示す三次元表示装置では、観察者１００の前面に、複数の透過型表示装置、例えば、透過型表示装置（１０１，１０２）（透過型表示装置１０１が透過型表示装置１０２より観察者１００に近い）と、種々の光学素子と、光源１１０を用いて光学系１０３を構築する。
前記透過型表示装置（１０１，１０２）としては、例えば、ツイストネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶ディスプレイ、ホモジニアス型液晶ディスプレイ、強誘電液晶ディスプレイ、あるいはこれらの組み合わせなどを使用する。
また、光学素子としは、例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲面鏡、プリズム、偏光素子、波長板などを用いる。
本実施の形態では、一例として光源１１０が、観察者１００から見て最も後方に配置された場合を示す。
【００１３】
次に、図３に示すように、観察者１００に提示したい三次元物体１０４を、観察者１００から見て、前記透過型表示装置（１０１，１０２）へ射影した像（以下、「２Ｄ化像」と呼ぶ。）である２Ｄ化像（１０５，１０６）を生成する。
この２Ｄ化像の生成方法としては、例えば、観察者１００の視線方向から三次元物体１０４をカメラ撮影した二次元像を用いる方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の二次元像から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。
前記２Ｄ化像（１０５，１０６）を、図２に示すように、各々透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との双方に、観察者１００の右眼と左眼を結ぶ線上の一点から見て重なるように、２Ｄ化像（１０７，１０８）として表示する。これは、例えば、２Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大／縮小率を制御することで可能となる。
前記構成を有する装置上で、観察者１００が見る像は、２Ｄ化像１０８を透過し、さらに２Ｄ化像１０７を透過した光によって生成される。
【００１４】
本発明における重要な要点は、その観察者１００が見る像の輝度を、表示しようとする三次元物体１０４の輝度と同じになるように一定に保ちつつ、２Ｄ化像１０７と２Ｄ化像１０８の透過度の配分を変えることで、観察者１００の感じる像の奥行き位置を変えることである。
その変え方の一例を以下に述べる。
なお、ここでは、白黒図面であるため、分かりやすいように図面上では透過度が低い方を濃く示してある。
例えば、三次元物体１０４が透過型表示装置１０１上にある場合には、図４に示すように、透過型表示装置１０１上の透過度を、２Ｄ化像１０７の輝度が三次元物体１０４の輝度に等しくなるように設定し、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度を、例えば、その透過型表示装置１０２の最大値とする。
次に、例えば、三次元物体１０４が観察者１００より少し遠ざかって、透過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２側に少し寄った位置にある場合には、図５に示すように、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を少し増加させ、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度を少し減少させる。
【００１５】
さらに、例えば、三次元物体１０４が観察者１００よりさらに遠ざかって、透過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２側にさらに寄った位置にある場合には、図６に示すように、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度をさらに増加させ、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度をさらに減少させる。
遂に、例えば、三次元物体１０４が透過型表示装置１０２上にある場合には、図７に示すように、透過型表示装置１０２上の透過度を、２Ｄ化像１０８の輝度が三次元物体１０４の輝度に等しくなるように設定し、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を、例えば、透過型表示装置１０１の最大値とする。
このように表示することにより、人の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが２Ｄ化像（１０７，１０８）であっても、観察者１００にはあたかも透過型表示装置（１０１，１０２）の中間に三次元物体１０４が位置しているように感じられる。
即ち、例えば、透過型表示装置（１０１，１０２）の２Ｄ化像（１０７，１０８）の部分の透過度をほぼ同じに設定した場合には、透過型表示装置（１０１，１０２）の奥行き位置の中間付近に三次元物体１０４があるように感じられる。
【００１６】
［本実施の形態の三次元表示装置の特徴］
図１は、本発明の実施の形態１の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
本実施の形態では、偏光板２０３と、偏光板２１３との間に、透過型表示装置１０１と、散乱板２０４と、透過型表示装置１０２とが配置される。
透過型表示装置１０１は、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル２０１と、カラーフィルタ２０２とで構成され、同様に、透過型表示装置１０２は、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル２１１と、カラーフィルタ２１２とで構成される。
また、偏光板２１３の後方（偏光板２１３の透過型表示装置１０２と反対の側）に、光源（バックライト）２０５が配置される。
ここで、液晶表示パネル（２０１，２１１）は、ツイストネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶表示装置、ホモジニアス型液晶表示装置、強誘電液晶表示装置、反強誘電液晶表示装置などから偏光枚を取り除いた装置で構成される。
【００１７】
液晶表示パネル（２０１，２１１）は、各画素単位で、偏光の方向を変化できるので、出射光の偏光方向と、出射側の偏光板の偏光方向により、出射する光の強度を変化でき、全体として光の透過度を変化させることができる。
したがって、液晶表示パネル（２０１，２１１）の各画素単位に、通過する光の偏光方向を制御することにより、液晶表示パネル２０１および液晶表示パネル２１１毎に、独立に透過度を変化させることができる。
但し、本実施の形態では、透過型表示装置（１０１，１０２）上に表示される２Ｄ化像（１０７，１０８）は、カラー画像の二次元像である必要がある。
これにより、前記［本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理］で説明した原理により、透過型表示装置（１０１，１０２）上、あるいは、透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との間の任意の位置に、三次元立体像を表示することが可能である。
しかも、本実施の形態では、各液晶表示パネル（２０１，２１１）の各画素単位に、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３色から成るカラーフィルタ（２０２，２１２）を配置するようにしたので、カラー画像の三次元立体像を表示することができる。
【００１８】
但し、本実施の形態では、偏光方向が、液晶表示パネル２０１と液晶表示パネル２１とを通過する間に変化することを考慮して、各液晶表示パネル（２０１，２１２）の偏光方向の制御を行う必要がある。
なお、図８に示すように、透過型表示装置１０１として、両側に偏光板（２０３，２０３１）を設けた液晶表示パネル２０１、および、透過型表示装置１０２として、両側に偏光板（２１３，２１３１）を設けた液晶表示パネル２１１を使用する場合には、光源２０５からの照射光の光路中に４枚の偏光板（２０３，２０３１，２１３，２１３１）が挿入されることになるので、全体としての透過度が低くなり、表示が暗くなる欠点がある。
図８は、図２に示す透過型表示装置（１０１，１０２）の一例の概略構成を示す図である。
これに対して、本実施の形態では、透過型表示装置（１０１，１０２）を、２枚の偏光板（２０３，２１３）で挟むようにしたので、表示が暗くなるのを防止することができる。
その上、本実施の形態では、液晶表示パネル（２０１，２１１）における輝度を実質的に大きな自由度で制御できる利点も有する。
【００１９】
すなわち、図８に示す透過型表示装置（１０１，１０２）の場合には、光源２０５からの照射光は、各透過型表示装置（１０１，１０２）を通過する間に変化しない、あるいは減少するしかなく、各透過型表示装置（１０１，１０２）における輝度は、変化しなし、あるいは、減少するしかない。
これに対して、本実施の形態においては、出射側の偏光板２０３までは、光量は実質的にほとんど変化せず、各液晶表示パネル（２０１，２１１）ではその偏光方向のみが変化している。
しかも、偏光方向は、各液晶表示パネル（２０１，２１１）でほぼ加算されて回転していくが、出射側の偏光板２０３の外から観察した場合、出射側の偏光板２０３の透過偏光方向を基準として０〜９０度までは各液晶表示パネル（２０１，２１１）の輝度は減少し、９０〜１８０度までは輝度は上昇し、１８０〜２７０度までは輝度は減少し、２７０〜３６０度までは輝度は上昇するというように輝度の上昇、減少を繰り返せる。
【００２０】
したがって、各液晶表示パネル（２０１，２１１）の輝度は、その直前の偏光可変装置の輝度に比べて、上昇することも、変化しないことも、減少することも可能となる。
但し、実際には、例えば、ツイストネマティック型液晶表示装置などにおいては、最大の角度変化が９０度である場合が多いため、これを考慮して設計を行う必要がある。
本実施の形態では、各透過型表示装置（１０１，１０２）は、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル（２０１，２１１）と、カラーフィルタ（２０２，２１２）とで構成される。
そのため、カラーフィルタ２０２と、カラーフィルタ２１２とにおける、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の各フィルタの配列方向、配列ピッチ等の違いにより、モアレが発生する恐れがある。
そのため、本実施の形態では、カラーフィルタ２０２とカラーフィルタ２１２との間に、散乱板２０４を配置し、前述したモアレが発生するのを防止するようにしている。
【００２１】
［本実施の形態の三次元表示装置の変形例］
図９は、本発明の実施の形態１の三次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。
図９に示す三次元表示装置は、透過型表示装置１０１のカラーフィルタ２０２が省略され、透過型表示装置１０１が白黒（モノクロ）表示の透過型表示装置である点で、図１に示す三次元表示装置と異なっている。
また、図９に示す三次元表示装置では、前述したカラーフィルタ２０２と、カラーフィルタ２１２とにおける、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の各フィルタの配列方向、配列ピッチ等の違いにより、モアレが発生する恐れがないので、散乱板２０４も省略されている。
図９に示す三次元表示装置でも、前記［本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理］で説明した原理により、透過型表示装置（１０１，１０２）上、あるいは、透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との間の任意の位置に、カラー画像の三次元立体像を表示することが可能である。
但し、図９に示す三次元表示装置では、透過型表示装置１０１上に表示される２Ｄ化像１０７は、白黒画像の二次元像であり、透過型表示装置１０２上に表示される２Ｄ化像１０８は、カラー画像の二次元像である必要がある。
また、図９に示す三次元表示装置では、図１に示す三次元表示装置に比して、カラーフィルタが一枚省略されているので、図１に示す三次元表示装置よりも表示が明るくなる。
そのため、例えば、図１０に示す三次元表示装置のように、表示が暗くならない範囲で、白黒表示の透過型表示装置１０１と、カラー表示の透過型表示装置１０２とを、複数組み合わせることも可能である。
【００２２】
図１０は、本発明の実施の形態１の三次元表示装置の他の変形例の概略構成を示す図である。
図１０に示す三次元表示装置は、図９に示す三次元表示装置の前面に、白黒（モノクロ）表示の透過型表示装置１５１と、カラー表示の透過型表示装置１５２とを配置した三次元表示装置である。
ここで、透過型表示装置１５１は、液晶表示パネル２５１と、偏光板２５３とで構成され、透過型表示装置１５２は、液晶表示パネル２６１と、カラーフィルタ２６２とで構成される。
さらに、図１０に示す三次元表示装置では、透過型表示装置１０１の偏光板は省略されるとともに、カラーフィルタ２６２と、カラーフィルタ２１２とにおける、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の各フィルタの配列方向、配列ピッチ等の違いにより、モアレが発生する恐れがあるので、散乱板２０４が配置される。
図１０に示す三次元表示装置でも、前記［本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理］で説明した原理により、透過型表示装置（１０１，１０２，１５１，１５２）上、あるいは、各透過型表示装置の任意の位置に、カラー画像の三次元立体像を表示することが可能である。
【００２３】
また、本実施の形態において、前記した２Ｄ化像を観察者１００の右眼と左眼を結ぶ線上の一点から見て重なるように表示する場合において、特に、観察者１００の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点として、右眼と左眼の間の一点を用いる場合には、前記した複数の面（即ち、透過型表示装置（１０１，１０２）の配置位置）の中間位置における三次元知覚の効果を得られる信頼性が大きくなる（簡単に言うと多くの人が、あるいは多くの場合に効果が得られる）。
さらに、観察者１００の左右眼の中心位置を前記一点として用いると、さらに効果を得やすくなるとともに、左右眼における、例えば、透過型表示装置（１０１，１０２）上に表示される透過二次元像から生じる二重像の大きさを小さくできる利点を有する。
【００２４】
その上、前記重なるように表示した２Ｄ化像の観察者１００から見た左右方向の大きさを拡大・縮小することは、知覚される深さや傾きなどを人工的に変化させることに有効である。
また、前記した効果を得るための、前記透過二次元像を表示する面間の奥行き距離（即ち、透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との間の距離）は、同じ表示対象物体（三次元物体１０４）に対して、それらの面に表示された複数の二次元像（２Ｄ化像）が、観察者１００の右眼と左眼の位置から単眼で見て共通領域を有する範囲である。
即ち、共通領域がない状態では、この効果は消失し、観察者１００には前記面に奥行き方向に離れて感じられる。
【００２５】
本実施の形態においては、図２６に示した従来法と異なり、実際に像を表示する面が、その錯覚位置を挟んで少なくとも２つ以上存在するため、従来法にあった両眼視差、輻輳と、ピント調節との間の矛盾を大きく抑制でき、眼精疲労などを抑制できると考えられる。
また、ピント調節自体は、観察者１００が２つ以上の面を同時に見ることになるため、双方の像を最もぼけさずに見ることができる位置に定位することとなるため、従来法の欠点を大きく改善できる。
この場合、複数の２Ｄ化像（１０７，１０８）を表示する複数の面の奥行き距離は、観察者１００から見て表示対象物体の奥行き位置にピントを合わせた方が、前記複数の面にピントを合わせるより画像のぼけが少ない範囲内とする必要がある。
【００２６】
また、図２７に示した従来法と異なり、面の中間位置に存在する三次元物体（即ち、複数の透過型表示装置の間にある三次元物体）も観察者１００に対しては三次元的に見えるため、従来の書割り的な立体感ではない利点を有する。
さらに、本実施の形態では、複数の透過型表示装置の間にある三次元物体も表現できることから、三次元表示を行う場合のデータ量を大きく減らせる利点も有する。
また、本実施の形態では、透過度の制御のみによる人の生理的、あるいは心理的要因、あるいは錯覚を利用しているため、光源として、特に、レーザーなどのコヒーレント光源を必要とせず、かつカラー化も容易である利点を有している。また、本実施の形態は、機械的駆動部を含まないため、軽量化、信頼性の向上などに適している利点を有する。
【００２７】
なお、前記説明では、複数の２Ｄ化像（１０７，１０８）の部分の透過度を変化させる場合について説明したが、例えば、複数の２Ｄ化像（１０７，１０８）の透過度の変化は前記した通りとし、かつ、観察者１００から見た総体的な色を変化させない範囲で、各２Ｄ化像（１０７，１０８）の色を変えても、本発明の効果としては同様な効果が得られる。
本実施の形態では、前後の２Ｄ化像（１０７，１０８）の輝度比で見かけの奥行き位置を変化させている。
したがって、観察者１００がこれを重ねて見たときに提示したい三次元立体像の色（例えば、黄色）と同じになるように、前方の透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の色（例えば、赤色）と、後方の透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の色（例えば、緑色）とを変えることができる。
これは、例えば、輪郭の部分の色が中とは異なり、通常の場合では違和感を感じる要因となるが、例えば背景との色彩的なマッチングなどの点で効果を得られる場合がある。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、２Ｄ化像を表示する透過型表示装置の中で主に２つの透過型表示装置に関してのみ記述し、かつ観察者１００に提示する三次元物体が２つの透過型表示装置の間にある場合について説明したが、２Ｄ化像を表示する透過型表示装置の個数がこれよりも多く、あるいは提示する三次元物体の位置が異なる場合であっても、同様な構成が可能であることは明らかである。
但し、本実施の形態では、光源２０５からの照射光は、偏光板（２０３，２１３）およびカラーフィルタ（２０２，２１２）において、それぞれ減衰されるので、透過型表示装置の数を多くすると全体としての透過度が低くなり、表示が暗くなってしまうので、透過型表示装置の数は、表示があまり暗くならない範囲で選択する必要がある。
さらに、本実施の形態における二次元像の表示面は、本発明の趣旨から見て、必ずしも平面である必要はなく、球面や楕円面や二次曲面や他の複雑な曲面であっても同様な効果が得られることは明らかである。
【００２９】
［実施の形態２］
前記実施の形態では、例えば、三次元物体１０４全体の奥行き位置を、例えば、透過型表示装置（１０１，１０２）に表示した２Ｄ化像を用いて表現する方法および装置について主に述べたが、本発明は、例えば、三次元物体自体が有する奥行きを表現する方法及び装置としても使用できることは明らかである。
本実施の形態における重要な要点は、図１と同様な構成を有する装置上で、２Ｄ化像（１０７，１０８）の各々の部位の透過度を、観察者１００から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体１０４の各部位が有する奥行き位置に対応して変えることである。
その変え方の一例を、例えば、２つの透過型表示装置（例えば、図１の１０１，１０２）を用いる場合を例として、図１１、図１２を用いて以下に説明する。
なお、ここで、白黒図面であるため、図１１、図１２においては、分かりやすいように輝度が高い方を濃く示してある。
【００３０】
図１１が観察者に近い透過型表示装置（例えば、図２の１０１）に表示される２Ｄ化像の一例であり、図１２が観察者に遠い透過型表示装置（例えば、図２の１０２）に表示される２Ｄ化像の一例である。
例えば、三次元物体として、図１１、図１２に示すようなケーキを例に取ると、上に立てたロウソクを除き、三次元物体（例えば、ケーキ）の上面及び下面は、例えば、ほぼ平坦であり、かつその側面は、例えば、円柱状であり、ロウソクは、例えば、上面の円周近傍に配置するとする。
この場合の２Ｄ化像では、上面及び下面においては上方の方が奥に位置することとなり、かつその側面では真ん中が手前で端に行くに従って奥に位置し、さらに隠れている上方の真ん中は奥に位置することとなる。
この場合、上面及び下面における輝度変化は、観察者に近い透過型表示装置（例えば、図２の１０１）においては、図１１に示すように、観察者に近い部位（２Ｄ化像では、例えば、下方）が透過度が低く、かつ遠い部位（２Ｄ化像では、例えば、上方）が透過度が高くなるようにその奥行き位置に対応して徐々に変化させる。
【００３１】
また、観察者に遠い透過型表示装置（例えば、図２の１０２）においては、図１２に示すように、観察者に近い部位（２Ｄ化像では、例えば、下方）が透過度が高く、かつ遠い部位（２Ｄ化像では、例えば、上方）が透過度が低くなるようにその奥行き位置に対応して徐々に変化させる。
次に、円柱部分の透過度の変化もその奥行き位置に対応して、観察者に近い透過型表示装置（例えば、図２の１０１）においては、図１１に示すように、観察者に近い部位（例えば、真ん中付近）が透過度が低く、かつ遠い部位（例えば、左右の端付近）が透過度が高くなるように徐々に変化させる。
また、観察者に遠い透過型表示装置（例えば、図２の１０２）においては、図１２に示すように、観察者に近い部位（例えば、真ん中付近）が透過度が高く、かつ遠い部位（例えば、左右の端付近）が透過度が低くなるように徐々に変化させる。
このように表示することにより、人の生理的、あるいは心理的要因、あるいは錯覚により、表示しているのが２Ｄ化像であっても、観察者（例えば、図２の１００）にはあたかも上面、下面がほぼ平らな円柱状のケーキがあるように感じられる。
【００３２】
［実施の形態３］
前記各実施の形態においては、２Ｄ化像が三次元的に移動する場合に関しては特に述べなかったが、観察者の左右上下方向への移動に関しては通常の二次元表示装置の場合と同様に透過型表示装置内での動画再生によって可能であり、奥行き方向への移動に関しては前記した内容から複数の透過型表示装置における透過度の変化を時間的に行うことで、三次元像の動画を表現することができることは明らかである。
本実施の形態における要点は、前記実施の形態１と同様な構成を有する装置上で、２Ｄ化像（１０７，１０８）の各々の部分の透過度を、観察者１００から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体の奥行き位置の時間的変化に対応して変化させることである。
【００３３】
その一例として、例えば、三次元物体が透過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２まで時間的に移動する場合について、図４ないし図７を用いて説明する。
例えば、三次元物体が透過型表示装置１０１の奥行き位置にある場合には、図４に示すように、透過型表示装置１０１上の透過度を、２Ｄ化像１０７の輝度が三次元物体の輝度に等しくなるように設定し、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度を例えばその透過型表示装置の最大値とする。
次第に、例えば、三次元物体が観察者１００より時間的に少し遠ざかり透過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２側に時間的に少し寄ってくる場合には、図５に示すように、三次元物体の奥行き位置の移動に対応させて、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７部分の透過度を時間的に少しづつ増加させ、かつ透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度を時間的に少しづつ減少させる。
【００３４】
さらに、例えば、三次元物体が観察者１００より時間的にさらに遠ざかり透過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２側にさらに寄った位置に時間的に移動する場合には、図６に示すように、三次元物体の奥行き位置の移動に対応させて、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を時間的にさらに増加させ、かつ透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度を時間的にさらに減少させる。
遂に、例えば、三次元物体が透過型表示装置１０２の奥行き位置まで時間的に移動してきた場合には、図７に示すように、三次元物体の奥行き位置の移動に対応させて、透過型表示装置１０２上の透過度を２Ｄ化像１０８の輝度が三次元物体の輝度に等しくなるまで時間的に変化させ、かつ透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を、例えば、その透過型表示装置の最大値となるまで変化させる。
このように表示することにより、人の生理的、あるいは心理的要因、あるいは錯覚により、表示しているのが２Ｄ化像（１０７，１０８）であっても、観察者１００にはあたかも透過型表示装置（１０１，１０２）の間を、透過型表示装置１０１から透過型表示装置１０２に三次元物体１０４が奥行き方向に移動するように感じられる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、三次元物体１０４が透過型表示装置１０１から透過型表示装置１０２まで移動する場合について説明したが、これが透過型表示装置（１０１，１０２）の間の途中の奥行き位置から透過型表示装置１０２まで移動する場合や、透過型表示装置１０１から透過型表示装置（１０１，１０２）の間の途中の奥行き位置まで移動する場合や、透過型表示装置（１０１，１０２）の間の途中の奥行き位置から透過型表示装置（１０１，１０２）の間の途中の別な奥行き位置まで移動する場合であっても、同様なことが可能なことは明らかである。
また、本実施の形態においては、２Ｄ化像（二次元像）を配置する透過型表示装置の中で主に２つの透過型表示装置（１０１，１０２）に関してのみ説明し、かつ観察者１００に提示する物体が２つの透過型表示装置（１０１，１０２）の間を移動する場合について説明したが、２Ｄ化像を配置する透過型表示装置の個数がこれよりも多く、あるいは提示する三次元物体が複数の透過型表示装置をまたがって移動する場合であっても、同様な構成が可能であり同様な効果が期待できることは明らかである。
【００３６】
［実施の形態４］
前記各実施の形態では、観察者（例えば、図２の１００）から見て、前記複数の透過型表示装置（例えば、図２の１０１、１０２）の後方に光源（例えば、図２の１１０）を配置し、透過度の変化を利用する場合について説明したが、複数の透過型表示装置に、透過度とともに散乱度も変化できる装置を用いて透過度の変化とともに散乱度の変化を利用しても本発明の効果を得ることができる。
図１３〜図１５に、その一例を示す。
まず、図１３に示すように、観察者４００から見て前方に複数の透過型表示装置（４０１，４０２）の各々に光源（４０３，４０４）が配置される場合が考えられる。
例えば、２つの透過型表示装置（４０１，４０２）と光源（４０３，４０４）を用いる場合を例にとると、図２と前記各実施の形態で述べた透過度の変化によりもたらされた本発明の効果は、前方の光源４０３からの光の前方の透過型表示装置４０１における散乱度の変化、および後方の透過型表示装置４０２からの光の前方の透過型表示装置４０１における透過度の変化によりもたらされることとなる。
【００３７】
即ち、前方の透過型表示装置４０１に表示される２Ｄ化像４０７は、光源４０３からの散乱度、後方の透過型表示装置４０２からの光の強さとその前方の透過型表示装置４０１における透過度により決定され、後方の透過型表示装置４０２に表示される２Ｄ化像４０８は、光源４０４の光の強さによって決定される。
これにより、その奥行き位置の制御は、前記各実施の形態に比べて多少複雑になるが、光源の配置の自由度など装置構成における自由度などの利点がある。
この場合に、図１４に示すように、さらに光源を追加して、後方の透過型表示装置４０２の後方に光源４０５を設けることも考えられる。
この場合には、前方の透過型表示装置４０１と、後方の透過型表示装置４０２とをほぼ対等に扱えるため、装置制御上で簡便となる利点を有する。
さらに、図１５に示すように、各光源（４０３，４０４）を前後の透過型表示装置（４０１，４０２）を照らすようにすることも、光源の光の有効利用から有益である。
なお、本実施の形態では、例として２つの透過型表示装置（４０１，４０２）を用いた場合を示したが、これがさらに多数となっても同様な効果が期待できることは明らかである。
また、本実施の形態における複数の透過型表示装置（４０１，４０２）にレンズやミラーなどを組み合わせて、その配置の自由度を増したり、像の奥行き位置などを自由に変化できることは光学上から明らかである。
【００３８】
［実施の形態５］
前記実施の形態１の液晶表示パネル（２０１，２１１）は、ツイストネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶表示装置、ホモジニアス型液晶表示装置、強誘電液晶表示装置、反強誘電液晶表示装置などから偏光枚を取り除いた装置で構成される。
図１６は、ツイストネマティック型液晶ディスプレイの一例を示す要部断面図である。
ツイストネマティック型液晶ディスプレイの基本構成は、例えば、ＩＴＯやＳｎＯｘなどで形成される透明導電膜（５０３，５０４）で、液晶５０１を挟み、その外側に偏光板（５０７，５０８）を配置した構成である。
ここで、透明導電膜（５０３，５０４）上には液晶５０１を配向させるための配向膜（５０５，５０６）が配置されており、配向膜（５０５，５０６）の配向方向は、例えば、上下で直交化されている。
透明導電膜（５０３，５０４）に電圧を印加しない場合には、液晶５０１の液晶分子は配向膜（５０５，５０６）の配向規制力により、配向膜（５０５，５０６）の近傍では、例えば、透明導電膜（５０３，５０４）に平行に配向方向に沿って並ぶ。
【００３９】
この場合、図１７（ａ）に示すように、液晶分子は、ねじれた構造となり、入射光はこの構造に従って偏光方向が、例えば、９０度変化する。
一方、図１７（ｂ）に示すように、透明導電膜（５０３，５０４）に十分な電圧Ｖ５ａを印加した場合には、液晶分子は、電界により電界方向例えば透明導電膜（５０３，５０４）に垂直に並び、透過する光の偏光は変化しない。
電圧が、電圧Ｖ５ａ以下の場合にはその電圧に応じて偏光方向は連続的に変化する。
このように、ツイストネマティック型液晶ディスプレイでは、透明導電膜（５０３，５０４）に印加する電圧により、出射光の偏光方向を変化でき、これにより、光の出射側に設けられた偏光板５０７により、出射する光の強度を変化できるので、全体として光の透過度を変化させることができる。
前記実施の形態１の液晶表示パネル（２０１，２１１）として、この図１６に示すツイストネマティック型液晶ディスプレイから偏光板（５０７，５０８）を取り除いた装置が使用可能である。
【００４０】
図１８は、イン・プレイン型液晶ディスプレイの一例を示す要部断面図である。
イン・プレイン型液晶ディスプレイの基本構成は、配向膜（５１２，５１４）で液晶５１３を挟み、配向膜５１４の外側に、例えば、ＩＴＯやＳｎＯｘなどで形成される透明導電膜（５１１，５１５）を設け、さらに、その外側に偏光板（５０７，５０８）を配置した構成である。
ここで、透明導電膜（５１１，５１５）は同一平面内にあり、また、配向膜５１２と配向膜５１４との配向方向は平行である。
図１９（ａ）に示すように、透明導電膜（５１１，５１５）間に電圧を印加しない場合には、液晶５１３の液晶分子は、配向膜（５１２，５１４）の配向規制力により、配向膜（５１２，５１４）の配向方向に整列する。
これに対して、図１９（ｂ）に示すように、透明導電膜（５１１，５１５）間に閾値電圧以上の充分な電圧Ｖ５ｂを印加すると、液晶分子はその印加電圧方向に整列する。
【００４１】
このように、複屈折性を有する液晶分子の整列する向きが変化するため、出射光の偏光状態を変化できる。
さらに、透明導電膜（５１１，５１５）間に印加する電圧がＶ５ｂ以下の場合には、その電圧に応じた偏光方向の変化が連続的に得られる。
このように、イン・プレイン型液晶ディスプレイでは、透明導電膜（５１１，５１５）間に印加する電圧により、出射光の偏光方向を変化でき、これにより、光の出射側に設けられた偏光板５０７により、出射する光の強度を変化できるので、全体として光の透過度を変化させることができる。
前記実施の形態１の液晶表示パネル（２０１，２１１）として、この図１８に示すイン・プレイン型液晶ディスプレイから偏光板（５０７，５０８）を取り除いた装置が使用可能である。
【００４２】
図２０は、ホモジニアス型液晶ディスプレイの一例を示す要部断面図である。
ホモジニアス型液晶ディスプレイの基本構成は、例えば、ＩＴＯやＳｎＯｘなどで形成される透明導電膜（５２１，５２５）で、液晶（例えば、ネマティック液晶など）５２３を挟み、その外側に偏光板（５０７，５０８）を配置した構成である。
ここで、透明導電膜（５２１，５２５）上には液晶５２３を配向させるための配向膜（５２２，５２４）が配置される。
なお、図２０に示す透過型表示装置では、ホモジニアス配向の液晶を用いるため、配向膜５２２の配向方向と配向膜５２４との配向方向を同じ（平行）とする。
さらに、ホモジニアス型液晶ディスプレイでは、図２１に示すように、入射光の偏光方向を、この配向膜（５２２，５２４）の配向方向とずらして入射する。
例えば、直線偏光の時は０度方向と９０度方向の中間方向であり、例えば、特に、４５度ずらして入射する、あるいは円偏光あるいは楕円偏光とする。
図２２（ｂ）に示すように、透明導電膜（５２１，５２５）間に閾値電圧以上の充分な電圧Ｖ５ｃを加えると、液晶５２３の液晶分子はその印加電圧方向に整列する。このため、入射光の偏光方向はほとんど変化せずに出射していく。
【００４３】
これに対して、図２２（ａ）に示すように、透明導電膜（５２１，５２５）間に電圧を印加しない場合には、配向膜（５２２，５２４）の配向規制力により、液晶分子は、配向膜（５２２，５２４）の配向方向に向き、かつ配向膜（５２２，５２４）に平行に並ぶ。
このため、入射光はこの液晶分子の複屈折性により偏光方向が変化して出射する。
また、透明導電膜（５２１，５２５）間に印加する電圧がＶ５ｃ以下の場合には、その電圧に応じた偏光方向の変化が連続的に得られる。
このように、ホモジニアス型液晶ディスプレイでは、透明導電膜（５２１，５２５）間に印加する電圧により、出射光の偏光方向を可変でき、これにより、光の出射側に設けられた偏光板５０７により、出射する光の強度を変化できるので、全体として光の透過度を変化させることができる。
前記実施の形態１の液晶表示パネル（２０１，２１１）として、この図２０に示すホモジニアス型液晶ディスプレイから偏光板（５０７，５０８）を取り除いた装置が使用可能である。
【００４４】
図２３は、強誘電あるいは反強誘電型液晶ディスプレイの一例を示す要部断面図である。
強誘電あるいは反強誘電型液晶ディスプレイの基本構成は、例えば、ＩＴＯやＳｎＯｘなどで形成される透明導電膜（５３３，５３４）で、液晶（例えば、強誘電液晶、あるいは反強誘電液晶など）５３１を挟み、その外側に偏光板（５０７，５０８）を配置した構成である。
ここで、透明導電膜（５３３，５３４）上には液晶５３１を配向させるための配向膜（５３５，５３６）が配置される。
図２４に示すように、透明導電膜（５３３，５３４）間に印加する電界の方向にしたがって、液晶５３１の自発分極の向きが変化するため、液晶５３１（強誘電液晶あるいは反強誘電液晶）の厚さを充分に薄く（例えば、１μｍ〜２μｍ程度など）しておくと、液晶５３１の自発分極が透明導電膜（５３３，５３４）と同じ平面内で変化する。
【００４５】
このように、強誘電あるいは反強誘電型液晶ディスプレイでは、透明導電膜（５３３，５３４）間に印加する電圧により、複屈折性を有する液晶分子の整列する向きが変化するため、出射光の偏光状態を変化でき、これにより、光の出射側に設けられた偏光板５０７により、出射する光の強度を変化でき、全体として光の透過度を変化させることができる。
前記実施の形態１の液晶表示パネル（２０１，２１１）として、この図２３に示す強誘電あるいは反強誘電型液晶ディスプレイから偏光板（５０７，５０８）を取り除いた装置が使用可能である。
【００４６】
前記図１、図９、図１０に示す構成では、カラーフィルタ（２０２，２１２，２６２）は、液晶表示パネル（２０１，２１２，２６１）の外側に配置される構成であったが、このカラーフィルタは、一般に市販されているＴＦＴ方式の液晶表示パネル、あるいはＳＴＮ方式の液晶表示パネルのように、カラーフィルタを液晶表示パネル内に設けるようにしてもよい。
図２５は、内部にカラーフィルタを設けた液晶表示パネルの概略構成を示す要部断面図である。
この図２５において、ガラス基板３１０上には、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーフィルタ３０２と、ブラックマトリクス３０３とが設けられ、これらの上に透明電極から成る対向電極３０６が形成される。
また、ガラス基板３１１上には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；非晶質シリコンＴＦＴ）３０４と、透明電極から成る画素電極３０５とが形成される。
なお、実際には、対向電極３０６上、および画素電極３０５上には、配向膜、あるいは保護膜などが形成されるが、図２５では、それらの図示は省略している。
【００４７】
画素電極３０５には、１水平走査ラインの間オンとなる薄膜トランジスタ３０４を介して、駆動電圧が印加される。
この画素電極３０５に印加する電圧を制御し、画素電極３０５と対向電極３０６との間の液晶層３０１に印加される印加電圧を変化させることにより、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の各画素単位に、光の偏光方向を制御することができる。
図１に示す構成において、この図２５に示す液晶表示パネルを使用しても、前述したような三次元立体像を得ることができる。
また、図１に示す構成において、この図２５に示す液晶表示パネルを使用する場合には、一般に市販されている液晶表示パネルの一方の外側に設けられる偏光板を取り除くだけで使用可能となるという利点を有する。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）本発明によれば、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制し、かつ、眼鏡を用いないでカラー画像の三次元立体像を表示することが可能となる。
（２）本発明によれば、情報量を少なくできるので、電気的に書換え可能なカラー画像の三次元動画像を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図３】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図４】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図５】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図６】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図７】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図８】図２に示す透過型表示装置の一例の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の他の変形例の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２の三次元表示装置の前方の透過型表示装置に表示される２Ｄ化像の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の三次元表示装置の後方の透過型表示装置に表示される２Ｄ化像の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態４の三次元表示装置の他の例の概略構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態４の三次元表示装置の他の例の概略構成を示す図である。
【図１６】ツイストネマティック型液晶ディスプレイの一例を示す要部断面図である。
【図１７】ツイストネマティック型液晶ディスプレイの動作を説明するための図である。
【図１８】イン・プレイン型液晶ディスプレイの一例を示す要部断面図である。
【図１９】イン・プレイン型液晶ディスプレイの動作を説明するための図である。
【図２０】ホモジニアス型液晶ディスプレイの一例を示す要部断面図である。
【図２１】ホモジニアス型液晶ディスプレイの動作を説明するための図である。
【図２２】ホモジニアス型液晶ディスプレイの動作を説明するための図である。
【図２３】強誘電あるいは反強誘電型液晶ディスプレイの一例を示す要部断面図である。
【図２４】強誘電あるいは反強誘電型液晶ディスプレイの動作を説明するための図である。
【図２５】本発明の各実施の形態の透過型表示装置の変形例の概略構成を示す要部断面図である。
【図２６】従来の三次元表示装置の一例の概略構成を示す図である。
【図２７】従来の三次元表示装置の他の例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１００，４００，６０７…観察者、１０１，１０２，１５１，１５２，４０１，４０２…透過型表示装置、１０３…光学系、１０４，６０１，６１１…３次元物体、１０５，１０６，１０７，１０８，４０７，４０８…２Ｄ化像、１１０，２０５，４０３，４０４，４０５…光源、２０１，２１１，２５１，２６１…液晶表示パネル、２０２，２１２，２６２，３０２…カラーフィルタ、２０３，２１３，２５３，５０７，５０８，２０３１，２１３１…偏光板、３０４…散乱板、３０１，５０１，５１３，５２３，５３１…液晶層、３０３…ブラックマトリクス、３０４…薄膜トランジスタ、３０５…画素電極、３０６…対向電極、３１０，３１１…ガラス基板、５０３，５０４，５１１，５１５，５２１，５２５，５３３，５３４…透明導電膜、５０５，５０６，５１２，５１４，５２２，５２４，５３５，５３６…配向膜、６０２，６０３…カメラ、６０４…映像信号変換装置、６０５…ＣＲＴ表示装置、６０６…液晶シャッタ眼鏡、６１２…奥行き標本化像の集まり、６１３…体積型表示装置、６１４…三次元の再現像。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional display method and apparatus, and more particularly to a three-dimensional display method and apparatus capable of electronically reproducing a three-dimensional stereoscopic image with a reduced amount of information.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal shutter glasses method shown in FIG. 26 is well known as a conventional device that can be electrically rewritten, has a small amount of information, and enables stereoscopic display of moving images.
Hereinafter, the principle of the liquid crystal shutter glasses method will be described.
In this liquid crystal shutter glasses method, a camera (602, 603) photographs a three-dimensional object 601 from different directions, and generates an image (parallax image) obtained by photographing the three-dimensional object 601 from different directions.
Images taken by the cameras (602, 603) are combined by a video signal conversion device 604 into one video signal and input to a two-dimensional display device (for example, a CRT display device) 605.
The observer 607 observes the image of the two-dimensional display device 605 with the liquid crystal shutter glasses 606.
[0003]
Here, when the two-dimensional display device 605 displays the image of the camera 603, the liquid crystal shutter glasses 606 are set to the non-transparent state on the left side and the transmissive state on the right side. Is displayed, the left side of the liquid crystal shutter glasses 606 is transmissive and the right side is non-transmissive.
When the operation is switched at high speed, it feels like a parallax image is visible to both eyes due to the afterimage effect of the eyes. Accordingly, stereoscopic viewing with binocular parallax is possible.
In addition, a volume type method shown in FIG. 27 has been proposed as a conventional device that can be electrically rewritten, has a small amount of information, and enables stereoscopic display of moving images.
Hereinafter, the principle of the volume type method will be described.
In this volumetric method, as shown in FIG. 27 (b), a three-dimensional object 611 is sampled in the depth direction as viewed from the observer to form a two-dimensional image collection 612, and this two-dimensional image collection 612 is Using the volume type three-dimensional display device 613 shown in FIG. 27A, for example, the three-dimensional redevelopment 614 is reconstructed by arranging again in the depth direction by time division.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the liquid crystal shutter glasses system shown in FIG. 26 requires the liquid crystal shutter glasses 606, there is a problem that it is very unnatural in a video conference.
In addition, among the physiological factors of stereoscopic vision, a large contradiction occurs between binocular parallax, convergence, and focus adjustment.
That is, in the liquid crystal shutter glasses method shown in FIG. 26, the binocular parallax and the convergence are almost satisfactory, but there is a problem in that the eye is strained due to this contradiction because the focus surface is on the display surface.
In the volume type method shown in FIG. 27, since the depth position of the three-dimensional object 611 to be reproduced is close to and sandwiched by the surface on which the image is actually displayed, the liquid crystal shutter shown in FIG. Unlike the eyeglass system, it is possible to suppress inconsistencies between binocular parallax, convergence, and focus adjustment.
However, this volume type method has a problem in that it is difficult to reproduce a three-dimensional object at a middle position or a three-dimensional object greatly changing in the depth direction because the positions are discrete in the depth direction. there were.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to suppress a contradiction between physiological factors of stereoscopic vision and to provide a color image without using glasses. It is an object to provide a three-dimensional display method and apparatus capable of displaying a three-dimensional stereoscopic image.
Another object of the present invention is to provide a three-dimensional display method and apparatus capable of displaying an electrically rewritable three-dimensional moving image of a color image.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and attached drawings.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
That is, the present invention generates a two-dimensional image obtained by projecting a display target object from a viewing direction of the observer on a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer. By displaying a two-dimensional image on each of a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer, and independently changing the polarization direction of the displayed two-dimensional image for each display surface, The transparency of the two-dimensional image displayed on each display surface as viewed from the observer is displayed for each display surface. Change And a three-dimensional display method for generating a three-dimensional stereoscopic image, wherein the two-dimensional image displayed on at least one of the plurality of display surfaces is a two-dimensional image of a color image The two-dimensional image displayed on at least one other display surface of the plurality of display surfaces is a monochrome image two-dimensional image. It is characterized by that.
[0007]
In a preferred embodiment of the present invention, the two-dimensional image is displayed on the plurality of display surfaces so that the two-dimensional image overlaps when viewed from one point on a line connecting the observer's right eye and left eye, And the overall view of the observer Luminance Is equal to the brightness of the original display target object. And setting the transparency of the two-dimensional image displayed on each display surface as viewed from the observer. It is characterized by that.
In a preferred embodiment of the present invention, when the display target object is an object displayed at a depth position close to the observer, the display target object is displayed on a display face close to the observer among the plurality of display faces. The transparency seen from the observer in the two-dimensional image is lowered, the transparency seen from the observer in the two-dimensional image displayed on the display surface far from the observer is increased, and the display target object , When the object is displayed at a depth position far from the observer, the transmittance seen from the observer in the two-dimensional image displayed on the display surface close to the observer among the plurality of display surfaces And the transparency of the two-dimensional image displayed on the display surface far from the observer is reduced as viewed from the observer.
[0008]
In a preferred embodiment of the present invention, one point on the line connecting the right eye and the left eye of the observer is a point between the right eye and the left eye.
In a preferred embodiment of the present invention, one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer is set as the center point of the right eye and the left eye.
In a preferred embodiment of the present invention, a three-dimensional moving image is displayed by sequentially switching the two-dimensional image according to a temporal change.
In a preferred embodiment of the present invention, the two-dimensional image moves in the depth direction. Things In the case where a body image is included, and the moving direction of the object is a direction approaching the observer, it is close to the observer of the plurality of display surfaces in synchronization with the switching of the two-dimensional image. The transparency seen from the observer in the object image displayed on the display surface is sequentially reduced, and the transparency seen from the observer in the object image displayed on the display surface far from the observer is sequentially increased. In addition, when the moving direction of the object is a direction away from the observer, the object is displayed on a display surface close to the observer among the plurality of display surfaces in synchronization with the switching of the two-dimensional image. The transparency of the object image viewed from the observer is sequentially increased, and the transparency of the object image displayed on the display surface far from the observer is sequentially decreased.
[0009]
Further, the present invention provides a first means for generating a two-dimensional image obtained by projecting a display target object from a viewing direction of the observer on a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer; A plurality of transmissive display devices that are arranged at different depth positions as viewed from the observer and each display a two-dimensional image generated by the first means, and two transmissive display devices that are displayed on each transmissive display device. A three-dimensional display device comprising: a second means for independently changing the polarization direction of a dimensional image for each transmissive display device; and a pair of polarizing plates arranged so as to sandwich the transmissive display devices And each of the transmissive display devices includes: In pixel units Variable polarization device that can change the polarization direction of light Place Including at least one transmissive display device of the plurality of transmissive display devices, With color filters, Display a 2D image of a color image At least one other transmissive display device of the plurality of transmissive display devices does not include a color filter and displays a two-dimensional image of a monochrome image. It is characterized by doing.
[0011]
In a preferred embodiment of the present invention, a transmissive display device that displays a two-dimensional image of the color image. Transmissive display device for displaying a two-dimensional image of the plurality of color images It has the scattering plate arrange | positioned between.
In a preferred embodiment of the present invention, a light source disposed behind the plurality of transmissive display devices as viewed from the observer is provided, and each transmissive display device has a polarization direction of irradiation light from the light source. It is characterized by changing.
In a preferred embodiment of the present invention, the polarization variable device includes a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates, and irradiation from a light source is performed by a voltage applied to the liquid crystal layer. The polarization direction of the light Change It is characterized by that.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
[Embodiment 1]
In the following embodiment, a case where a three-dimensional object to be presented is mainly displayed as a two-dimensional image on two transmissive display devices will be described. However, the same effect can be obtained when two or more transmissive display devices are used. It is clear that can be expected.
[Display principle of the three-dimensional display device as the basis of the present invention]
2-7 is a figure for demonstrating the principle of the three-dimensional display apparatus used as the foundation of this invention.
In the three-dimensional display device shown in FIG. 2, a plurality of transmissive display devices such as transmissive display devices (101, 102) (the transmissive display device 101 is more observable than the transmissive display device 102 on the front of the viewer 100. The optical system 103 is constructed using various optical elements and a light source 110.
As the transmissive display device (101, 102), for example, a twisted nematic liquid crystal display, an in-plane liquid crystal display, a homogeneous liquid crystal display, a ferroelectric liquid crystal display, or a combination thereof is used.
Further, as the optical element, for example, a lens, a total reflection mirror, a partial reflection mirror, a curved mirror, a prism, a polarization element, a wave plate, or the like is used.
In the present embodiment, as an example, a case where the light source 110 is arranged at the rearmost position when viewed from the observer 100 is shown.
[0013]
Next, as shown in FIG. 3, an image (hereinafter referred to as a “2D image”) of a three-dimensional object 104 desired to be presented to the viewer 100 as viewed from the viewer 100 and projected onto the transmissive display device (101, 102). 2D image (105, 106) is generated.
As a method for generating the 2D image, for example, a method using a two-dimensional image obtained by photographing the three-dimensional object 104 with a camera from the viewing direction of the observer 100 or a combination of a plurality of two-dimensional images taken from different directions. There are various methods such as a method, a computer graphic synthesis technique, and a method using modeling.
As shown in FIG. 2, the 2D image (105, 106) is obtained from one point on a line connecting the right eye and the left eye of the viewer 100 on both the transmissive display device 101 and the transmissive display device 102, respectively. The two-dimensional images (107, 108) are displayed so as to overlap. This can be achieved, for example, by controlling the arrangement of the center position and the center of gravity position of each 2D image (105, 106) and the enlargement / reduction ratio of each image.
On the apparatus having the above-described configuration, an image viewed by the observer 100 is generated by light that has passed through the 2D image 108 and has further passed through the 2D image 107.
[0014]
An important point in the present invention is that the luminance of the image viewed by the observer 100 is kept constant to be the same as the luminance of the three-dimensional object 104 to be displayed, while the 2D image 107 and the 2D image 108 are displayed. By changing the distribution of transmittance, the depth position of the image felt by the observer 100 is changed.
An example of how to change is described below.
Here, since it is a black and white drawing, the lower transmittance is shown darker in the drawing for easy understanding.
For example, when the three-dimensional object 104 is on the transmissive display device 101, as shown in FIG. And the transparency of the portion of the 2D image 108 on the transmissive display device 102 is set to the maximum value of the transmissive display device 102, for example.
Next, for example, when the three-dimensional object 104 is slightly away from the observer 100 and is slightly closer to the transmissive display device 102 side than the transmissive display device 101, as shown in FIG. The transmittance of the portion of the 2D image 107 on the display device 101 is slightly increased, and the transmittance of the portion of the 2D image 108 on the transmission display device 102 is slightly decreased.
[0015]
Further, for example, when the three-dimensional object 104 is further away from the observer 100 and is further away from the transmissive display device 101 toward the transmissive display device 102, as shown in FIG. The transmittance of the portion of the 2D image 107 on the device 101 is further increased, and the transmittance of the portion of the 2D image 108 on the transmissive display device 102 is further decreased.
Finally, for example, when the three-dimensional object 104 is on the transmissive display device 102, the transmittance on the transmissive display device 102 is set as shown in FIG. And the transparency of the portion of the 2D image 107 on the transmissive display device 101 is set to the maximum value of the transmissive display device 101, for example.
By displaying in this way, even if a 2D image (107, 108) is displayed due to a human physiological or psychological factor or illusion, the viewer 100 feels as if a transmission type display device ( 101, 102) is felt as if the three-dimensional object 104 is located in the middle.
That is, for example, when the transparency of the 2D image (107, 108) of the transmissive display device (101, 102) is set to be substantially the same, the depth position of the transmissive display device (101, 102) is set. It feels like the three-dimensional object 104 is near the middle.
[0016]
[Features of the three-dimensional display device of the present embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the three-dimensional display device according to Embodiment 1 of the present invention.
In this embodiment mode, the transmissive display device 101, the scattering plate 204, and the transmissive display device 102 are disposed between the polarizing plate 203 and the polarizing plate 213.
The transmissive display device 101 includes a liquid crystal display panel 201 that functions as a polarization variable device and a color filter 202. Similarly, the transmissive display device 102 includes a liquid crystal display panel 211 that functions as a polarization variable device, and a color filter. And a filter 212.
A light source (backlight) 205 is disposed behind the polarizing plate 213 (on the side opposite to the transmissive display device 102 of the polarizing plate 213).
Here, the liquid crystal display panel (201, 211) is a polarizing plate from a twisted nematic liquid crystal display, an in-plane liquid crystal display device, a homogeneous liquid crystal display device, a ferroelectric liquid crystal display device, an antiferroelectric liquid crystal display device, or the like. Consists of removed devices.
[0017]
Since the liquid crystal display panel (201, 211) can change the direction of polarization in units of pixels, the intensity of the emitted light can be changed depending on the polarization direction of the emitted light and the polarization direction of the polarizing plate on the exit side. As described above, the light transmittance can be changed.
Therefore, the transmittance can be changed independently for each of the liquid crystal display panel 201 and the liquid crystal display panel 211 by controlling the polarization direction of the light passing through each pixel unit of the liquid crystal display panel (201, 211). .
However, in this embodiment, the 2D image (107, 108) displayed on the transmissive display device (101, 102) needs to be a two-dimensional image of a color image.
Thus, on the transmission type display device (101, 102) or the transmission type display device 101 and the transmission type display device 102, the principle described in [Display principle of the three-dimensional display device as the basis of the present invention] is used. It is possible to display a three-dimensional stereoscopic image at any position between.
Moreover, in the present embodiment, color filters (202, 212) composed of three colors of red (R), green (G), and blue (B) are provided for each pixel unit of each liquid crystal display panel (201, 211). Since they are arranged, a three-dimensional stereoscopic image of a color image can be displayed.
[0018]
However, in the present embodiment, the polarization direction of each liquid crystal display panel (201, 212) is controlled in consideration that the polarization direction changes while passing through the liquid crystal display panel 201 and the liquid crystal display panel 21. There is a need to do.
As shown in FIG. 8, the transmissive display device 101 includes a liquid crystal display panel 201 provided with polarizing plates (203, 2031) on both sides, and the transmissive display device 102 includes polarizing plates (213, 2131) on both sides. ), The four polarizing plates (203, 2031, 213, 2131) are inserted in the optical path of the irradiation light from the light source 205, so that as a whole There is a disadvantage that the transmittance of the display becomes low and the display becomes dark.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of an example of the transmissive display device (101, 102) shown in FIG.
In contrast, in this embodiment, since the transmissive display device (101, 102) is sandwiched between the two polarizing plates (203, 213), it is possible to prevent the display from becoming dark. .
In addition, the present embodiment has an advantage that the luminance in the liquid crystal display panel (201, 211) can be controlled with a substantially large degree of freedom.
[0019]
That is, in the case of the transmissive display device (101, 102) shown in FIG. 8, the irradiation light from the light source 205 does not change or decreases while passing through each transmissive display device (101, 102). In addition, the luminance in each of the transmissive display devices (101, 102) does not change or can only be reduced.
On the other hand, in this embodiment, the amount of light hardly changes up to the polarizing plate 203 on the emission side, and only the polarization direction of each liquid crystal display panel (201, 211) changes. .
In addition, the polarization direction is almost added and rotated in each liquid crystal display panel (201, 211), but when viewed from outside the output side polarizing plate 203, the transmission polarization direction of the output side polarizing plate 203 is changed. As a reference, the brightness of each liquid crystal display panel (201, 211) decreases from 0 to 90 degrees, the brightness increases from 90 to 180 degrees, the brightness decreases from 180 to 270 degrees, and from 270 to 360 degrees. Can increase and decrease in brightness as the brightness increases.
[0020]
Therefore, the luminance of each liquid crystal display panel (201, 211) can be increased, not changed, or decreased as compared with the luminance of the polarization variable device immediately before that.
However, in practice, for example, in a twisted nematic liquid crystal display device or the like, the maximum angle change is often 90 degrees, so it is necessary to design in consideration of this.
In this embodiment, each transmissive display device (101, 102) includes a liquid crystal display panel (201, 211) functioning as a polarization variable device and a color filter (202, 212).
Therefore, moire may occur due to differences in the arrangement direction, arrangement pitch, and the like of the red (R), green (G), and blue (B) filters in the color filter 202 and the color filter 212.
Therefore, in this embodiment, the scattering plate 204 is disposed between the color filter 202 and the color filter 212, and the above-described moire is generated. The I try to prevent it.
[0021]
[Modification of 3D Display Device of this Embodiment]
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a modified example of the three-dimensional display device according to Embodiment 1 of the present invention.
The three-dimensional display device shown in FIG. 9 has the three-dimensional display shown in FIG. 1 in that the color filter 202 of the transmissive display device 101 is omitted and the transmissive display device 101 is a transmissive display device for monochrome display. It is different from the display device.
Further, in the three-dimensional display device shown in FIG. 9, the arrangement direction, arrangement pitch, etc. of the red (R), green (G), and blue (B) filters in the color filter 202 and the color filter 212 described above. The scattering plate 204 is also omitted because there is no risk of moire due to the difference.
In the three-dimensional display device shown in FIG. 9 as well, on the transmissive display device (101, 102) or the transmissive display device 101 according to the principle described in [Display principle of the three-dimensional display device as the basis of the present invention]. 3D stereoscopic image of a color image can be displayed at an arbitrary position between the display device 102 and the transmissive display device 102.
However, in the 3D display device shown in FIG. 9, the 2D image 107 displayed on the transmissive display device 101 is a two-dimensional image of a monochrome image, and the 2D image displayed on the transmissive display device 102. 108 needs to be a two-dimensional image of a color image.
Further, in the three-dimensional display device shown in FIG. 9, since one color filter is omitted as compared with the three-dimensional display device shown in FIG. 1, the display becomes brighter than the three-dimensional display device shown in FIG. .
Therefore, for example, as in the three-dimensional display device shown in FIG. 10, it is possible to combine a plurality of monochrome display transmissive display devices 101 and color display transmissive display devices 102 as long as the display does not become dark. is there.
[0022]
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of another modification of the three-dimensional display device according to Embodiment 1 of the present invention.
The three-dimensional display device shown in FIG. 10 has a three-dimensional display in which a transmissive display device 151 for monochrome display and a transmissive display device 152 for color display are arranged in front of the three-dimensional display device shown in FIG. Device.
Here, the transmissive display device 151 includes a liquid crystal display panel 251 and a polarizing plate 253, and the transmissive display device 152 includes a liquid crystal display panel 261 and a color filter 262.
Further, in the three-dimensional display device shown in FIG. 10, the polarizing plate of the transmissive display device 101 is omitted, and red (R), green (G), and blue (B) in the color filter 262 and the color filter 212 are used. ) May cause moiré due to differences in the arrangement direction, arrangement pitch, and the like of each filter, and thus the scattering plate 204 is disposed.
Also in the three-dimensional display device shown in FIG. 10, on the transmission type display device (101, 102, 151, 152) or according to the principle described in [Display principle of the three-dimensional display device as the basis of the present invention] A three-dimensional stereoscopic image of a color image can be displayed at an arbitrary position of the transmissive display device.
[0023]
In the present embodiment, when the 2D image is displayed so as to overlap when viewed from one point on the line connecting the right eye and the left eye of the observer 100, the right eye and the left eye of the observer 100 are particularly displayed. When using one point between the right eye and the left eye as one point on the line connecting the two, the three-dimensional at the intermediate position of the plurality of planes (that is, the arrangement positions of the transmissive display devices (101, 102)) Increased confidence that perceived effects can be achieved (in short, many people or in many cases are effective).
Further, when the center position of the left and right eyes of the observer 100 is used as the one point, it becomes easier to obtain an effect and, for example, a transmission two-dimensional image displayed on the transmission display device (101, 102) in the left and right eyes. This has the advantage that the size of the double image resulting from can be reduced.
[0024]
In addition, enlarging / reducing the size of the 2D image displayed in an overlapping manner as viewed from the viewer 100 is effective for artificially changing the perceived depth, inclination, and the like. .
In order to obtain the above-described effect, the depth distance between the surfaces displaying the transmission two-dimensional image (that is, the distance between the transmission display device 101 and the transmission display device 102) is the same display target object ( With respect to the three-dimensional object 104), a plurality of two-dimensional images (2D images) displayed on the surfaces of the three-dimensional object 104) have a common area when viewed from the right eye and left eye of the observer 100 with a single eye. is there.
That is, in the state where there is no common area, this effect disappears and the observer 100 feels that the surface is separated in the depth direction.
[0025]
In the present embodiment, unlike the conventional method shown in FIG. 26, there are at least two surfaces on which an image is actually displayed across the illusion position. Therefore, it is considered that the contradiction between the focus adjustment and the focus adjustment can be greatly suppressed, and eye strain and the like can be suppressed.
In addition, since the focus adjustment itself is performed by the observer 100 viewing two or more planes at the same time, it is localized at a position where both images can be viewed with the least blur, and thus the disadvantage of the conventional method. Can be greatly improved.
In this case, the depth distance of the plurality of surfaces that display the plurality of 2D images (107, 108) is focused on the plurality of surfaces when the depth of the display target object is focused as viewed from the viewer 100. It is necessary to set the image to a range where there is less blur of the image than to match.
[0026]
In addition, unlike the conventional method shown in FIG. 27, a three-dimensional object (that is, a three-dimensional object between a plurality of transmissive display devices) existing at an intermediate position on the surface is also three-dimensional for the observer 100. Therefore, it has an advantage that is not a conventional three-dimensional effect.
Furthermore, since the present embodiment can also represent a three-dimensional object between a plurality of transmissive display devices, it has the advantage of greatly reducing the amount of data when performing three-dimensional display.
Further, in this embodiment, since a human physiological or psychological factor or illusion based only on transmittance control is used, a coherent light source such as a laser is not particularly required as a light source, and color It has the advantage of being easy to make. In addition, the present embodiment does not include a mechanical drive unit, and thus has an advantage suitable for weight reduction and reliability improvement.
[0027]
In the above description, the case of changing the transparency of the portions of the plurality of 2D images (107, 108) has been described. For example, the change in the transmittance of the plurality of 2D images (107, 108) has been described above. Even if the color of each 2D image (107, 108) is changed within the range that does not change the overall color viewed from the viewer 100, the same effect can be obtained as the effect of the present invention.
In the present embodiment, the apparent depth position is changed by the luminance ratio of the front and rear 2D images (107, 108).
Therefore, the color of the 2D image 107 on the front transmissive display device 101 (ie, the same color as the color of the three-dimensional stereoscopic image that the observer 100 wants to present when viewing it superimposed (for example, yellow) ( For example, the color of the 2D image 108 (for example, green) on the rear transmissive display device 102 can be changed.
For example, the color of the contour portion is different from the middle, and in the normal case, it causes a sense of incongruity, but there may be an effect in terms of color matching with the background, for example.
[0028]
In the present embodiment, only the two transmissive display devices are mainly described among the transmissive display devices that display the 2D image, and the three-dimensional object to be presented to the observer 100 has two transmissive types. Although the case of being between display devices has been described, the same configuration can be achieved even when the number of transmissive display devices that display 2D images is larger than this, or when the position of a three-dimensional object to be presented is different. Obviously it is possible.
However, in this embodiment mode, the light emitted from the light source 205 is attenuated in the polarizing plates (203, 213) and the color filters (202, 212), respectively. Therefore, it is necessary to select the number of transmissive display devices in a range where the display is not so dark.
Further, the display surface of the two-dimensional image in the present embodiment is not necessarily a flat surface in view of the gist of the present invention, and may be a spherical surface, an elliptical surface, a quadric surface, or other complicated curved surface. It is clear that a good effect can be obtained.
[0029]
[Embodiment 2]
In the above embodiment, for example, the method and apparatus for expressing the depth position of the entire three-dimensional object 104 using, for example, a 2D image displayed on the transmissive display device (101, 102) has been mainly described. Obviously, the present invention can also be used as a method and apparatus for expressing the depth of a three-dimensional object itself, for example.
An important point in the present embodiment is that, on an apparatus having the same configuration as in FIG. 1, the transmittance of each part of the 2D image (107, 108) is expressed by the overall luminance as viewed from the observer 100. It is to change corresponding to the depth position of each part of the three-dimensional object 104 while keeping constant.
An example of how to change this will be described below with reference to FIGS. 11 and 12, taking as an example the case of using two transmissive display devices (for example, 101 and 102 in FIG. 1).
Here, since it is a black and white drawing, in FIG. 11 and FIG. 12, the higher luminance is shown darker for easy understanding.
[0030]
FIG. 11 is an example of a 2D image displayed on a transmissive display device (for example, 101 in FIG. 2) close to the observer, and FIG. 12 is a transmissive display device (for example, 102 in FIG. 2) far from the observer. 2D is an example of a 2D image displayed on the screen.
For example, when a cake as shown in FIGS. 11 and 12 is taken as an example of a three-dimensional object, the upper surface and the lower surface of the three-dimensional object (for example, cake) are substantially flat, for example, except for a candle standing on the top. The side surface is, for example, a columnar shape, and the candle is arranged, for example, in the vicinity of the circumference of the upper surface.
In the 2D image in this case, the upper side is located at the back on the upper surface and the lower surface, and the middle is located on the side as it goes toward the end on the side, and the upper middle that is hidden is located at the back. Will be located.
In this case, the luminance change on the upper surface and the lower surface is, as shown in FIG. 11, in a transmissive display device close to the viewer (for example, 101 in FIG. 2), as shown in FIG. The lower part is gradually changed corresponding to the depth position so that the transmittance is low and the distant part (for example, the upper part in the 2D image) has a high degree of transparency.
[0031]
Further, in a transmissive display device (for example, 102 in FIG. 2) far from the observer, as shown in FIG. 12, a portion close to the observer (for example, the lower side in the 2D image) has high transmittance, and The distant part (for example, the upper part in the 2D image) is gradually changed corresponding to the depth position so that the transmittance is low.
Next, the change in the transmittance of the cylindrical portion also corresponds to the depth position, and in a transmissive display device close to the observer (for example, 101 in FIG. 2), as shown in FIG. The transmittance is gradually changed so that the transmittance is low (for example, near the middle) and the distant portion (for example, near the left and right ends) has a high transmittance.
Further, in a transmissive display device (for example, 102 in FIG. 2) far from the observer, as shown in FIG. 12, a part close to the observer (for example, near the center) has high transmittance and a part far away (for example, near the center) , In the vicinity of the left and right edges) is gradually changed so that the transmittance becomes low.
By displaying in this way, even if a 2D image is displayed due to a human physiological or psychological factor or an illusion, an observer (for example, 100 in FIG. 2) is as if the top surface is displayed. , It feels like there is a cylindrical cake whose bottom surface is almost flat.
[0032]
[Embodiment 3]
In each of the above embodiments, the case where the 2D image is moved three-dimensionally is not particularly described. However, the movement of the observer in the horizontal and vertical directions is transmitted in the same manner as in the case of a normal two-dimensional display device. This is possible by playing back moving images in the display, and with regard to movement in the depth direction, a moving image of a three-dimensional image is expressed by temporally changing the transmittance in a plurality of transmissive display devices from the above-mentioned contents. Obviously you can do that.
The main point in the present embodiment is that the brightness of each part of the 2D image (107, 108) on the apparatus having the same configuration as in the first embodiment is the overall luminance as viewed from the observer 100. Is changed corresponding to the temporal change of the depth position of the three-dimensional object.
[0033]
As an example, for example, a case where a three-dimensional object moves from the transmissive display device 101 to the transmissive display device 102 over time will be described with reference to FIGS. 4 to 7.
For example, when the three-dimensional object is at the depth position of the transmissive display device 101, as shown in FIG. 4, the transmittance on the transmissive display device 101 is the luminance of the 2D image 107 and the luminance of the three-dimensional object. And the transparency of the portion of the 2D image 108 on the transmissive display device 102 is set to the maximum value of the transmissive display device, for example.
Gradually, for example, when the three-dimensional object is slightly away from the viewer 100 in time and approaches the transmissive display device 102 from the transmissive display device 101 in time, as shown in FIG. Corresponding to the movement of the depth position of the object, the transparency of the 2D image 107 portion on the transmissive display device 101 is increased little by little, and the 2D image 108 portion on the transmissive display device 102 is increased. Decrease the transmission little by little over time.
[0034]
Furthermore, for example, when the three-dimensional object moves further away from the observer 100 in time and moves to a position closer to the transmission display device 102 than the transmission display device 101, the three-dimensional object moves as shown in FIG. Corresponding to the movement of the depth position of the three-dimensional object, the transmittance of the portion of the 2D image 107 on the transmissive display device 101 is further increased in time, and the 2D image 108 on the transmissive display device 102 is increased. The transmittance of this part is further reduced in time.
Finally, for example, when the three-dimensional object has moved in time to the depth position of the transmissive display device 102, as shown in FIG. 7, the transmissive display is made corresponding to the movement of the depth position of the three-dimensional object. The transmittance on the device 102 is changed over time until the luminance of the 2D image 108 becomes equal to the luminance of the three-dimensional object, and the transmittance of the portion of the 2D image 107 on the transmissive display device 101 is, for example, This is changed until the maximum value of the transmissive display device is reached.
By displaying in this way, even if a 2D image (107, 108) is displayed due to a human physiological or psychological factor or illusion, the viewer 100 is as if it is a transmissive display. It is felt that the three-dimensional object 104 moves in the depth direction from the transmissive display device 101 to the transmissive display device 102 between the devices (101, 102).
[0035]
In the present embodiment, the case where the three-dimensional object 104 moves from the transmissive display device 101 to the transmissive display device 102 has been described. However, this is a depth in the middle between the transmissive display devices (101, 102). When moving from the position to the transmissive display device 102, when moving to a halfway position between the transmissive display device 101 and the transmissive display device (101, 102), or transmissive display device (101, 102) It is clear that the same can be achieved even when moving from a depth position in the middle to another depth position in the middle between the transmissive display devices (101, 102).
In the present embodiment, only the two transmissive display devices (101, 102) among the transmissive display devices in which the 2D image (two-dimensional image) is arranged will be described, and Although the case where the object to be presented moves between the two transmissive display devices (101, 102) has been described, the number of transmissive display devices on which 2D images are arranged is larger than this, or the three-dimensional object to be presented Obviously, even when moving across a plurality of transmissive display devices, the same configuration is possible and the same effect can be expected.
[0036]
[Embodiment 4]
In each of the embodiments, a light source (for example, 110 in FIG. 2) is located behind the plurality of transmissive display devices (for example, 101 and 102 in FIG. 2) as viewed from an observer (for example, 100 in FIG. 2). In the case of using a change in transmittance, a change in the degree of scattering and a change in the degree of transmission are utilized by using a device that can change the degree of scattering as well as the degree of transmission. Also, the effects of the present invention can be obtained.
An example is shown in FIGS.
First, as shown in FIG. 13, it is conceivable that a light source (403, 404) is arranged in each of a plurality of transmissive display devices (401, 402) as viewed from the observer 400.
For example, taking the case of using two transmissive display devices (401, 402) and a light source (403, 404) as an example, the book brought about by the change in transmittance described in FIG. 2 and the above embodiments. The effect of the invention is that the degree of scattering of light from the front light source 403 in the front transmissive display device 401 and the degree of light transmission from the rear transmissive display device 402 in the front transmissive display device 401 are changed. Will be brought by.
[0037]
That is, the 2D image 407 displayed on the front transmissive display device 401 includes a degree of scattering from the light source 403, a light intensity from the rear transmissive display device 402, and a transmittance in the front transmissive display device 401. The 2D image 408 displayed on the rear transmissive display device 402 is determined by the light intensity of the light source 404.
Thereby, the control of the depth position is somewhat complicated as compared with each of the embodiments described above, but there are advantages such as the degree of freedom in the apparatus configuration such as the degree of freedom of light source arrangement.
In this case, as shown in FIG. 14, it is conceivable to further add a light source and provide a light source 405 behind the transmissive display device 402 behind.
In this case, since the front transmissive display device 401 and the rear transmissive display device 402 can be handled almost equally, there is an advantage that the device control is simple.
Furthermore, as shown in FIG. 15, it is also beneficial from the effective use of light from the light source that each light source (403, 404) illuminates the front and rear transmission display devices (401, 402).
In this embodiment, the case where two transmissive display devices (401, 402) are used is shown as an example. However, it is obvious that the same effect can be expected even when the number is increased.
In addition, from the optical viewpoint, it is possible to increase the degree of freedom of arrangement by freely combining a plurality of transmissive display devices (401, 402) in this embodiment with lenses and mirrors, and to freely change the depth position of the image. it is obvious.
[0038]
[Embodiment 5]
The liquid crystal display panel (201, 211) of the first embodiment includes a twisted nematic liquid crystal display, an in-plane liquid crystal display device, a homogeneous liquid crystal display device, a ferroelectric liquid crystal display device, and an antiferroelectric liquid crystal display device. Consists of a device with the polarizing plate removed.
FIG. 16 is a cross-sectional view of an essential part showing an example of a twisted nematic liquid crystal display.
The basic configuration of the twisted nematic type liquid crystal display is, for example, a configuration in which a liquid crystal 501 is sandwiched between transparent conductive films (503, 504) formed of ITO, SnOx, etc., and a polarizing plate (507, 508) is disposed outside the liquid crystal 501. is there.
Here, alignment films (505, 506) for aligning the liquid crystal 501 are arranged on the transparent conductive films (503, 504). The alignment directions of the alignment films (505, 506) are, for example, up and down. It is orthogonalized.
When no voltage is applied to the transparent conductive films (503, 504), the liquid crystal molecules of the liquid crystal 501 are, for example, transparent in the vicinity of the alignment films (505, 506) due to the alignment regulating force of the alignment films (505, 506). They are aligned along the alignment direction in parallel with the conductive films (503, 504).
[0039]
In this case, as shown in FIG. 17A, the liquid crystal molecules have a twisted structure, and the polarization direction of incident light changes by 90 degrees, for example, according to this structure.
On the other hand, as shown in FIG. 17B, when a sufficient voltage V5a is applied to the transparent conductive film (503, 504), the liquid crystal molecules are applied in the electric field direction, for example, the transparent conductive film (503, 504) by the electric field. The polarization of light that is vertically aligned and transmitted does not change.
When the voltage is equal to or lower than the voltage V5a, the polarization direction changes continuously according to the voltage.
Thus, in the twisted nematic type liquid crystal display, the polarization direction of the emitted light can be changed by the voltage applied to the transparent conductive film (503, 504), and thereby the polarizing plate 507 provided on the light emitting side can Since the intensity of the emitted light can be changed, the light transmittance as a whole can be changed.
As the liquid crystal display panel (201, 211) of the first embodiment, an apparatus in which the polarizing plate (507, 508) is removed from the twisted nematic liquid crystal display shown in FIG. 16 can be used.
[0040]
FIG. 18 is a cross-sectional view of an essential part showing an example of an in-plane type liquid crystal display.
The basic configuration of the in-plane type liquid crystal display is that a liquid crystal 513 is sandwiched between alignment films (512, 514), and a transparent conductive film (511, 515) formed of, for example, ITO or SnOx is formed outside the alignment film 514. In addition, a polarizing plate (507, 508) is arranged on the outer side.
Here, the transparent conductive films (511, 515) are in the same plane, and the alignment directions of the alignment film 512 and the alignment film 514 are parallel.
As shown in FIG. 19A, when no voltage is applied between the transparent conductive films (511, 515), the liquid crystal molecules of the liquid crystal 513 are aligned by the alignment regulating force of the alignment films (512, 514). Align in the orientation direction (512, 514).
On the other hand, as shown in FIG. 19B, when a sufficient voltage V5b higher than the threshold voltage is applied between the transparent conductive films (511, 515), the liquid crystal molecules are aligned in the applied voltage direction.
[0041]
In this way, since the alignment direction of the liquid crystal molecules having birefringence changes, the polarization state of the emitted light can be changed.
Further, when the voltage applied between the transparent conductive films (511, 515) is V5b or less, a change in the polarization direction according to the voltage is continuously obtained.
As described above, in the in-plane type liquid crystal display, the polarization direction of the emitted light can be changed by the voltage applied between the transparent conductive films (511, 515), whereby the polarizing plate 507 provided on the light emission side. Thus, since the intensity of the emitted light can be changed, the light transmittance can be changed as a whole.
As the liquid crystal display panel (201, 211) of the first embodiment, an apparatus in which the polarizing plate (507, 508) is removed from the in-plane type liquid crystal display shown in FIG. 18 can be used.
[0042]
FIG. 20 is a cross-sectional view of an essential part showing an example of a homogeneous liquid crystal display.
The basic configuration of the homogeneous liquid crystal display is, for example, a transparent conductive film (521, 525) formed of ITO, SnOx, or the like, with a liquid crystal (for example, nematic liquid crystal) 523 sandwiched therebetween, and a polarizing plate (507, 508) on the outside thereof. ).
Here, alignment films (522, 524) for aligning the liquid crystal 523 are disposed on the transparent conductive films (521, 525).
20 uses homogeneous alignment liquid crystal, the alignment direction of the alignment film 522 and the alignment direction of the alignment film 524 are the same (parallel).
Furthermore, in the homogeneous type liquid crystal display, as shown in FIG. 21, the incident light is incident with the polarization direction shifted from the alignment direction of the alignment film (522, 524).
For example, in the case of linearly polarized light, it is an intermediate direction between the 0 degree direction and the 90 degree direction. For example, the incident light is shifted by 45 degrees, or circularly polarized light or elliptically polarized light.
As shown in FIG. 22B, when a sufficient voltage V5c higher than the threshold voltage is applied between the transparent conductive films (521, 525), the liquid crystal molecules of the liquid crystal 523 are aligned in the applied voltage direction. For this reason, the polarization direction of incident light is emitted with almost no change.
[0043]
On the other hand, as shown in FIG. 22 (a), when no voltage is applied between the transparent conductive films (521, 525), the liquid crystal molecules are caused by the alignment regulating force of the alignment films (522, 524). The alignment film (522, 524) faces in the alignment direction and is aligned in parallel with the alignment film (522, 524).
Therefore, incident light is emitted with the polarization direction changed by the birefringence of the liquid crystal molecules.
Moreover, when the voltage applied between the transparent conductive films (521, 525) is V5c or less, a change in the polarization direction according to the voltage is continuously obtained.
Thus, in the homogeneous type liquid crystal display, the polarization direction of the emitted light can be changed by the voltage applied between the transparent conductive films (521, 525), and thereby the polarizing plate 507 provided on the light emitting side can Since the intensity of the emitted light can be changed, the light transmittance as a whole can be changed.
As the liquid crystal display panel (201, 211) of the first embodiment, an apparatus in which the polarizing plate (507, 508) is removed from the homogeneous liquid crystal display shown in FIG. 20 can be used.
[0044]
FIG. 23 is a cross-sectional view of an essential part showing an example of a ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal display.
The basic configuration of a ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal display is, for example, a transparent conductive film (533, 534) formed of ITO, SnOx, or the like, and a liquid crystal (for example, a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal) 531. And a polarizing plate (507, 508) is arranged on the outside.
Here, an alignment film (535, 536) for aligning the liquid crystal 531 is disposed on the transparent conductive film (533, 534).
As shown in FIG. 24, since the direction of spontaneous polarization of the liquid crystal 531 changes according to the direction of the electric field applied between the transparent conductive films (533, 534), the liquid crystal 531 (ferroelectric liquid crystal or antiferroelectric liquid crystal) If the thickness is sufficiently thin (for example, about 1 μm to 2 μm), the spontaneous polarization of the liquid crystal 531 changes in the same plane as the transparent conductive film (533, 534).
[0045]
As described above, in the ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal display, the alignment direction of the liquid crystal molecules having birefringence changes depending on the voltage applied between the transparent conductive films (533 and 534). The state can be changed, whereby the intensity of the emitted light can be changed by the polarizing plate 507 provided on the light emission side, and the light transmittance can be changed as a whole.
As the liquid crystal display panel (201, 211) of the first embodiment, an apparatus in which the polarizing plate (507, 508) is removed from the ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal display shown in FIG. 23 can be used.
[0046]
In the configurations shown in FIGS. 1, 9, and 10, the color filters (202, 212, 262) are arranged outside the liquid crystal display panels (201, 212, 261). The color filter may be provided in the liquid crystal display panel, such as a commercially available TFT liquid crystal display panel or STN liquid crystal display panel.
FIG. 25 is a cross-sectional view of an essential part showing a schematic configuration of a liquid crystal display panel provided with a color filter therein.
In FIG. 25, a red (R), green (G), and blue (B) color filter 302 and a black matrix 303 are provided on a glass substrate 310, and a counter electrode made of a transparent electrode is provided thereon. 306 is formed.
A thin film transistor (TFT; amorphous silicon TFT) 304 and a pixel electrode 305 made of a transparent electrode are formed on the glass substrate 311.
In practice, an alignment film, a protective film, or the like is formed on the counter electrode 306 and the pixel electrode 305, but these are not shown in FIG.
[0047]
A driving voltage is applied to the pixel electrode 305 via the thin film transistor 304 that is turned on for one horizontal scanning line.
By controlling the voltage applied to the pixel electrode 305 and changing the voltage applied to the liquid crystal layer 301 between the pixel electrode 305 and the counter electrode 306, red (R), green (G), blue ( The polarization direction of light can be controlled for each pixel unit of B).
In the configuration shown in FIG. 1, the three-dimensional stereoscopic image as described above can be obtained even when the liquid crystal display panel shown in FIG. 25 is used.
In the configuration shown in FIG. 1, when the liquid crystal display panel shown in FIG. 25 is used, the liquid crystal display panel generally available on the market can be used only by removing a polarizing plate. Have advantages.
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
[0048]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) According to the present invention, it is possible to suppress a contradiction between physiological factors of stereoscopic vision and display a three-dimensional stereoscopic image of a color image without using glasses.
(2) According to the present invention, since the amount of information can be reduced, it is possible to display a three-dimensional moving image of a color image that can be electrically rewritten.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a three-dimensional display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a display principle of a three-dimensional display device that is the basis of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the display principle of the three-dimensional display device that is the basis of the present invention;
FIG. 4 is a diagram for explaining the display principle of the three-dimensional display device that is the basis of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the display principle of the three-dimensional display device that is the basis of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining the display principle of the three-dimensional display device that is the basis of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining the display principle of the three-dimensional display device that is the basis of the present invention.
8 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a transmissive display device shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a modified example of the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of another modification of the three-dimensional display device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a 2D image displayed on a transmissive display device in front of the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a 2D image displayed on a transmissive display device behind the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional display device according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of another example of the three-dimensional display device according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of another example of the three-dimensional display device according to Embodiment 4 of the present invention;
FIG. 16 is a cross-sectional view of main parts showing an example of a twisted nematic liquid crystal display.
FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of a twisted nematic liquid crystal display.
FIG. 18 is a cross-sectional view of an essential part showing an example of an in-plane type liquid crystal display.
FIG. 19 is a diagram for explaining the operation of an in-plane type liquid crystal display.
FIG. 20 is a cross-sectional view of main parts showing an example of a homogeneous liquid crystal display.
FIG. 21 is a diagram for explaining the operation of a homogeneous liquid crystal display.
FIG. 22 is a diagram for explaining the operation of a homogeneous liquid crystal display.
FIG. 23 is a cross-sectional view of the principal part showing one example of a ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal display.
FIG. 24 is a diagram for explaining the operation of a ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal display.
FIG. 25 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of a modified example of the transmissive display device of each embodiment of the invention.
FIG. 26 is a diagram illustrating a schematic configuration of an example of a conventional three-dimensional display device.
FIG. 27 is a diagram showing a schematic configuration of another example of a conventional three-dimensional display device.
[Explanation of symbols]
100, 400, 607 ... observer, 101, 102, 151, 152, 401, 402 ... transmissive display device, 103 ... optical system, 104, 601, 611 ... three-dimensional object, 105, 106, 107, 108, 407 , 408 ... 2D image, 110, 205, 403, 404, 405 ... Light source, 201, 211, 251, 261 ... Liquid crystal display panel, 202, 212, 262, 302 ... Color filter, 203, 213, 253, 507, 508, 2031, 2131 ... Polarizing plate, 304 ... Scattering plate, 301, 501, 513, 523, 531 ... Liquid crystal layer, 303 ... Black matrix, 304 ... Thin film transistor, 305 ... Pixel electrode, 306 ... Counter electrode, 310, 311 ... Glass substrate, 503,504,511,515,521,525,533,534 ... transparent Electrode film, 505, 506, 512, 514, 522, 524, 535, 536 ... Alignment film, 602, 603 ... Camera, 604 ... Video signal converter, 605 ... CRT display, 606 ... Liquid crystal shutter glasses, 612 ... Depth Collection of sampled images, 613... Volume type display device, 614... Three-dimensional redevelopment.

Claims (11)

観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像を生成し、
前記生成された二次元像を前記観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面にそれぞれ表示し、
当該表示される二次元像の偏光方向を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化させることにより、前記各表示面に表示される前記二次元像における前記観察者から見た透過度を前記各表示面毎にそれぞれ変化させて、三次元立体像を生成する三次元表示方法であって、
前記複数の表示面の少なくとも１つの表示面に表示される二次元像はカラー画像の二次元像とし、
前記複数の表示面の少なくとも他の１つの表示面に表示される二次元像はモノクロ画像の二次元像とすることを特徴とする三次元表示方法。Generating a two-dimensional image in which a display target object is projected from the viewing direction of the observer with respect to a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer;
Displaying the generated two-dimensional image on a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer,
By changing the polarization direction of the displayed two-dimensional image independently for each display surface, the transparency of the two-dimensional image displayed on each display surface viewed from the observer is displayed on each display surface. and their respective to change for each plane, a three-dimensional representation method for generating a three-dimensional image,
Two-dimensional image to be displayed on at least one display surface of the plurality of display surface a two-dimensional image of a color image,
The three-dimensional display method characterized in that the two-dimensional image displayed on at least one other display surface of the plurality of display surfaces is a two-dimensional image of a monochrome image . 前記二次元像が前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように、前記二次元像を前記複数の表示面に表示し、かつ前記観察者の見る総体的な輝度が、元の表示対象物体の輝度と等しくなるように、前記各表示面に表示される前記二次元像における前記観察者から見た透過度を設定することを特徴とする請求項１に記載の三次元表示方法。The two-dimensional image is displayed on the plurality of display surfaces so that the two-dimensional image overlaps when viewed from one point on a line connecting the observer's right eye and left eye, and the observer sees the overall brightness, to be equal to the luminance of the original display object, according to claim 1, characterized in that setting the permeability as seen from the observer in the two-dimensional image to be displayed on the respective display surfaces 3D display method. 前記表示対象物体が、前記観察者に近い奥行き位置に表示される物体である場合に、前記複数の表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表示する前記二次元像における前記観察者から見た透過度を低くし、前記観察者から遠い表示面に表示する前記二次元像における前記観察者から見た透過度を高くし、
また、前記表示対象物体が、前記観察者から遠い奥行き位置に表示される物体である場合に、前記複数の表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表示する前記二次元像における前記観察者から見た透過度を高くし、前記観察者から遠い表示面に表示する前記二次元像における前記観察者から見た透過度を低くすることを特徴とする請求項２に記載の三次元表示方法。When the display target object is an object displayed at a depth position close to the observer, from the observer in the two-dimensional image displayed on the display surface close to the observer among the plurality of display surfaces Lower the transparency seen, increase the transparency seen from the observer in the two-dimensional image displayed on the display surface far from the observer,
Further, when the display target object is an object displayed at a depth position far from the observer, the observation in the two-dimensional image displayed on a display surface close to the observer among the plurality of display surfaces The three-dimensional display according to claim 2 , wherein the transparency seen from the observer is increased, and the transparency seen from the observer in the two-dimensional image displayed on the display surface far from the observer is reduced. Method. 前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼との間の一点とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の三次元表示方法。The three-dimensional display method according to claim 2 or 3 , wherein one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer is a point between the right eye and the left eye. 前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼の中心点とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の三次元表示方法。Three-dimensional display method according to claim 2 or claim 3, characterized in that a point on a line connecting the right and left eyes of the observer, the center point of the right and left eyes. 前記二次元像を時間的変化に応じて順次切り替えることにより、三次元の動画像を表示することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の三次元表示方法。The three-dimensional display method according to any one of claims 1 to 5 , wherein a three-dimensional moving image is displayed by sequentially switching the two-dimensional image according to a temporal change. 前記二次元像が奥行き方向に移動する物体像を含む場合であって、当該物体の移動方向が前記観察者に近づく方向である場合に、前記二次元像の切り替えに同期して、前記複数の表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表示される前記物体像における前記観察者から見た透過度を順次低くし、前記観察者から遠い表示面に表示される前記物体像における前記観察者から見た透過度を順次高くし、
また、当該物体の移動方向が前記観察者から遠ざかる方向である場合に、前記二次元像の切り替えに同期して、前記複数の表示面のうちの前記観察者に近い表示面に表示される前記物体像における前記観察者から見た透過度を順次高くし、前記観察者から遠い表示面に表示される前記物体像における前記観察者から見た透過度を順次低くすることを特徴とする請求項６に記載の三次元表示方法。A case where the two-dimensional image comprises a body image things you move in the depth direction, when the moving direction of the object is a direction closer to the observer, in synchronization with the switching of the two-dimensional image, wherein In the object image displayed on the display surface far from the observer, the transparency seen from the observer in the object image displayed on the display surface close to the observer among the plurality of display surfaces is sequentially lowered. Increase the transparency seen from the observer sequentially,
Further, when the moving direction of the object is a direction away from the observer, the object displayed on the display surface close to the observer among the plurality of display surfaces in synchronization with the switching of the two-dimensional image. The transmittance of the object image viewed from the observer is sequentially increased, and the transmittance of the object image displayed on the display surface far from the observer is sequentially decreased. 7. The three-dimensional display method according to 6 . 観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像を生成する第１の手段と、
前記観察者から見て異なった奥行き位置に配置され、それぞれ前記第１の手段で生成された二次元像が表示される複数の透過型表示装置と、
前記各透過型表示装置に表示される二次元像の偏光方向を、各透過型表示装置毎にそれぞれ独立に変化させる第２の手段と、
前記各透過型表示装置を挟むように配置される一対の偏光板とを具備する三次元表示装置であって、
前記各透過型表示装置は、画素単位で光の偏光方向を変化できる偏光可変装置を含み、
前記複数の透過型表示装置の少なくとも１つの透過型表示装置は、カラーフィルタを備え、カラー画像の二次元像を表示し、
前記複数の透過型表示装置の少なくとも他の１つの透過型表示装置は、カラーフィルタを備えず、モノクロ画像の二次元像を表示することを特徴とする三次元表示装置。A first means for generating a two-dimensional image obtained by projecting a display target object from a viewing direction of the observer with respect to a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer;
A plurality of transmissive display devices arranged at different depth positions as viewed from the observer, each displaying a two-dimensional image generated by the first means;
A second means for independently changing the polarization direction of the two-dimensional image displayed on each transmissive display device for each transmissive display device;
A three-dimensional display device comprising a pair of polarizing plates arranged so as to sandwich each of the transmissive display devices,
Wherein each transmissive display device includes a polarization-friendly disguise location that can change the polarization direction of light in units of pixels,
At least one transmissive display device of the plurality of transmissive display devices includes a color filter , displays a two-dimensional image of a color image ,
At least one other transmissive display device of the plurality of transmissive display devices does not include a color filter and displays a two-dimensional image of a monochrome image . 前記カラー画像の二次元像を表示する透過型表示装置を複数具備する場合に、当該複数のカラー画像の二次元像を表示する透過型表示装置の間に配置される散乱板を有することを特徴とする請求項８に記載の三次元表示装置。A plurality of transmissive display devices for displaying a two-dimensional image of the color image; and a scattering plate disposed between the transmissive display devices for displaying the two-dimensional images of the plurality of color images. The three-dimensional display device according to claim 8 . 前記観察者から見て前記複数の透過型表示装置の後方に配置される光源を有し、
前記各透過型表示装置は、前記光源からの照射光の偏光方向を変化させることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の三次元表示装置。A light source disposed behind the plurality of transmissive display devices as viewed from the observer;
10. The three-dimensional display device according to claim 8, wherein each transmissive display device changes a polarization direction of irradiation light from the light source. 前記偏光可変装置は、一対の基板と、
前記一対の基板間に狭持される液晶層とを有し、
前記液晶層に印加する電圧により、光源からの照射光の偏光方向を変化させることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の三次元表示装置。The polarization variable device includes a pair of substrates,
A liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates,
The three-dimensional display device according to any one of claims 8 to 10 , wherein a polarization direction of light irradiated from a light source is changed by a voltage applied to the liquid crystal layer.
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