JP2000261831A - 立体画像表示装置および立体画像表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリーンに表示対象物の断面画像を順次投
影しつつスクリーンを移動させることにより表示対象物
の立体画像を表示する場合に、時間分割による階調表現
を採用すると違和感のある立体画像となる。 【解決手段】 ビットＢ７〜Ｂ０のそれぞれに対して所
定の時間を割り当て、８ビットにて２５６階調を表示す
る際に、奇数回目の走査時にビットＢ７からビットＢ０
の順に画素のＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）を制御し、偶
数回目の走査時にはビットＢ０からビットＢ７の順に画
素のＯＮ／ＯＦＦを制御する。これにより、繰り返し行
われる走査においてある画素が同一の階調であったとし
ても、画素のＯＮ／ＯＦＦパターンが変更される。その
結果、画素がＯＮの状態にてスクリーンとともに移動す
る軌跡が一定のパターンとしては現れず、観察者に違和
感のない立体画像表示が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立体画像を表示する
立体画像表示装置等に関し、特に、スクリーンの位置お
よび／または姿勢を変更しながら表示対象物の断面画像
をスクリーンに表示することで立体画像を表示する立体
画像表示装置および立体画像表示システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像を２次元的に表示する表
示装置において、画像中の各画素の明るさ（あるいは、
濃淡）の程度である階調（カラー画像の場合には、３原
色の各階調）を制御するために、画素が明るくされる時
間（例えば、各画素が発光する場合における発光時間や
各画素に光が照射される場合の照射時間等をいい、以
下、「ＯＮ時間」という。）を制御するという方法があ
る。すなわち、画素の状態を明るい状態（以下、「Ｏ
Ｎ」と表現する。）と暗い状態（以下、「ＯＦＦ」と表
現する。）との間で高速に切り替えるとともに、観察者
が画素を見ている時間に対するＯＮ時間の割合を変化さ
せ、画素の明るさが多階調に制御される。

【０００３】画素の階調制御がＯＮおよびＯＦＦの２つ
の状態を高速に切り替えることにより行う場合、階調を
表すデータに対してＯＮおよびＯＦＦの状態を切り替え
るタイミングを表すパターンが予め決められる。図３１
は所定の時間Δｔの間にＯＮおよびＯＦＦの状態を切り
替える様子の例をグラフにて示す図である。図３１中に
おいて「ＯＮ」となっている間に画素は明るく現れ、
「ＯＦＦ」となっている間には画素は暗くされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図３１に例
示するように、画素の明るさを所定の階調にする場合、
画素のＯＮ／ＯＦＦ制御のパターンは各階調に対して予
め定められたものが用いられることから、このような階
調制御方法をいわゆる体積走査法による立体画像表示装
置に応用する場合には問題が生じる。体積走査法による
立体画像表示装置とは、画像を表示するスクリーンを走
査させつつスクリーンの位置に同期させて表示対象物の
断面画像を表示することにより、表示対象物の立体画像
を表示する装置である。

【０００５】図３２はスクリーン９０１を主面に垂直な
方向（図３２中、矢印９０２にて示す方向）に繰り返し
移動させつつスクリーン９０１に表示対象物９０３の断
面画像９０４を順次表示することにより、表示対象物９
０３の立体画像を表示する方法を示す概念図である。ま
た、図３３は図３２に示すスクリーン９０１を上方から
拡大して見たときの様子を示す概念図であり、スクリー
ン９０１上の１つの画素９１１において時間Δｔの間に
図３１に示す階調制御が行われた場合の様子を示す図で
ある。なお、図３３において、図３１に示す階調制御開
始直後のスクリーン９０１の位置を実線にて示し、時間
Δｔ経過後の位置を破線にて示す。

【０００６】図３３に示すように、体積走査にて立体画
像を表示する場合、図３１に示す制御にて階調制御を行
うとＯＮの状態の画素９１１の軌跡は符号９１２にて示
す平行斜線が施された領域となる。すなわち、体積走査
法による立体画像表示装置にＯＮ／ＯＦＦ制御による階
調制御を応用すると、画素９１１の状態の時間的変化が
位置的変化として現れる。

【０００７】ここで、既述にように１つの階調に対する
ＯＮ／ＯＦＦ制御のパターンは予め定められていること
から、階調の変更が無い限り、図３３に示す位置を矢印
９０２にて示す方向にスクリーン９０１が通過するごと
に図３３に示す軌跡９１２が同様のパターンで現れる。
その結果、画素９１１が移動する領域には図３３に例示
する軌跡９１２が破断線として明りょうに現れる。

【０００８】また、図３３に例示した現象は走査される
スクリーン９０１の様々な箇所で生じることから、表示
される立体画像は全体的に滑らかでない、あるいは、ち
らつきを生じる違和感のある画像となる。

【０００９】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、体積走査法による立体画像表示装置において、階
調制御を行いつつ違和感のない立体画像を表示すること
を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、立体
画像表示装置であって、画像が投影されるスクリーンの
位置および／または姿勢を変更することにより前記スク
リーンを走査させる走査手段と、前記スクリーンの走査
に同期しつつ２次元画像データ群に基づいて表示対象物
の複数の断面画像を前記スクリーンに順次投影する投影
手段と、前記投影手段により断面画像の階調表現を時間
分割パターンに基づいて行う階調制御手段とを備え、前
記階調制御手段が、前記走査手段による前記スクリーン
の走査に応じて前記時間分割パターンを変更するパター
ン変更手段を有する。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１に記載の立体
画像表示装置であって、前記パターン変更手段が、前記
時間分割パターンを予め定められた複数の時間分割パタ
ーンの間で切り替える。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１に記載の立体
画像表示装置であって、前記パターン変更手段が、前記
時間分割パターンの時間的順序を逆転させる。

【００１３】請求項４の発明は、立体画像表示システム
であって、表示対象物の３次元画像データに基づいて、
前記表示対象物を複数の面で切断した複数の断面画像に
対応する２次元画像データ群を生成する断面画像演算手
段と、前記２次元画像データ群に基づいて立体画像表示
を行う請求項１ないし３のいずれかに記載の立体画像表
示装置とを備える。

【００１４】

【発明の実施の形態】＜Ａ．全体のシステム構成＞この
発明に係る立体画像表示システムの実施の形態として、
立体画像表示システムの全体的な構成を図１に示す。こ
の立体画像表示システム１は、体積走査法によって表示
対象物の立体表示を行う立体画像表示装置１００と、立
体画像表示装置１００に対して表示対象物の断面画像に
関する２次元画像データを供給するホストコンピュータ
３とから構成されている。

【００１５】立体画像表示装置１００は、後述するよう
に所定の回転軸を中心に高速で回転するスクリーンに対
して表示対象物の断面画像を断続的に投影することによ
って残像効果を発生させて立体画像を表示する。そし
て、回転するスクリーンの位置（角度）に応じて投影す
る断面画像を更新していくことにより、様々な表示対象
物の立体像を表示する。

【００１６】ホストコンピュータ３は、ＣＰＵ３ａとデ
ィスプレイ３ｂとキーボード３ｃとマウス３ｄとを含ん
で構成されるいわゆる一般的なコンピュータシステムで
ある。このホストコンピュータ３には、予め入力されて
いる表示対象物の３次元画像データからスクリーンが回
転する際の各角度に対応する断面画像の２次元画像デー
タを生成する処理を行うソフトウェアが組み込まれてい
る。このため、ホストコンピュータ３は、表示対象物の
３次元画像データからスクリーンの回転角度に応じてス
クリーン上に投影すべき表示対象物の断面画像に関する
２次元画像データを生成することができ、その生成され
た２次元画像データを立体画像表示装置１００に供給す
る。

【００１７】ホストコンピュータ３と立体画像表示装置
１００との間では、オンラインによるデータの受け渡し
が可能であるとともに、可搬型の記録メディア４を介し
てのオフラインによるデータの受け渡しも可能である。
記録メディア４としては、光磁気ディスク（ＭＯ）、コ
ンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、ディジタルビデオデ
ィスク（ＤＶＤ−ＲＡＭ）、メモリカード等がある。

【００１８】＜Ｂ．立体画像表示装置＞次に、立体画像
表示装置１００の一実施形態について説明する。図２
は、立体画像表示装置１００の概観を示す図である。こ
の立体画像表示装置１００は、スクリーン３８に断面画
像を投影するための光学系や各種データ処理を行うため
の制御機構が内蔵されたハウジング２０と、そのハウジ
ング２０の上部側に設けられて内部に回転するスクリー
ンを収容する円筒状の風防２０ａとを備えている。

【００１９】風防２０ａはガラスやアクリル樹脂等の透
明な材質で形成されており、内部側で回転するスクリー
ン３８に投影される断面画像を外部より視認することが
できるように構成されている。また、風防２０ａは内部
空間を密封しており、そのことによってスクリーン３８
の回転の安定化や回転駆動するモータの消費電力の低減
を図っている。

【００２０】ハウジング２０の前面側には液晶ディスプ
レイ（ＬＣＤ）２１、着脱可能な操作スイッチ２２、記
録メディア４の着脱口２３が配置されており、また側面
側にはディジタル入出力端子２４が設けられている。液
晶ディスプレイ２１は、操作入力を行う際の操作案内画
面の表示手段および表示対象物のインデックスのための
２次元画像の表示手段として用いられる。ディジタル入
出力端子２４はＳＣＳＩ端子あるいはＩＥＥＥ１３９４
端子等である。さらにハウジング２０の外周面の４箇所
には音声出力のためのスピーカ２５が配置されている。

【００２１】図３は、着脱可能な操作スイッチ２２の拡
大図である。この操作スイッチ２２は、各種動作パラメ
ータを入力するための操作入力手段として機能させるべ
く、電源ボタン２２１、スタートボタン２２２、ストッ
プボタン２２３、カーソルボタン２２４、セレクトボタ
ン２２５、キャンセルボタン２２６、メニューボタン２
２７、ズームボタン２２８、音量調節ボタン２２９等の
各種ボタンが配置されている。

【００２２】スクリーン３８による立体画像の表示は、
操作スイッチ２２の各ボタン２２１〜２２７を操作する
ことによって記録メディア４に記録されているデータフ
ァイルから立体表示を行いたい２次元画像データを選択
したり、またはホストコンピュータ３側に保存されてい
るデータファイルから２次元画像データを選択すること
により開始される。

【００２３】次に、立体画像表示装置１００においてス
クリーン３８上に断面画像を投影するための光学系につ
いて説明する。図４は、立体画像表示装置１００におけ
る光学系を含む構成を示す図である。図４に示すように
立体画像表示装置１００における光学系は、照明光学系
４０と投影光学系５０とＤＭＤ（ディジタル・マイクロ
ミラー・デバイス）３３とＴＩＲプリズム４４とを備え
て構成される。

【００２４】まず、ＤＭＤ３３について説明する。ＤＭ
Ｄ３３は、スクリーン３８に投影する断面画像を生成す
る画像生成手段として機能するものであり、１辺が１６
μｍ程度の矩形の金属片（例えばアルミニウム片）の極
めて小さなミラーを１画素として１チップあたり数十万
枚の規模で平面に敷き詰めた構造を有し、各画素直下に
配置されたＳＲＡＭ出力の静電電界作用により各ミラー
の傾斜角を個々に±１０度で制御できるデバイスであ
る。なお、ミラーの角度制御は、ＳＲＡＭ出力の
「１」、「０」に対応して、ＯＮ／ＯＦＦのバイナリ制
御であり、光源からの光が当たると、ＯＮ（またはＯＦ
Ｆ）の方向を向いているミラーで反射した光だけが投影
光学系５０の方向に進み、ＯＦＦ（またはＯＮ）の方向
を向いているミラーで反射した光は有効な光路から外れ
投影光学系５０の方向には進まない。このミラーのＯＮ
／ＯＦＦ制御により、ＯＮ／ＯＦＦのミラー分布に対応
した断面画像が生成されてスクリーン３８に投影される
ことになる。

【００２５】なお、各ミラーの傾斜角を制御して反射す
る光の方向を切り換えるが、この切り換え時間の調整
（反射する時間の長さ）により各画素の濃淡（階調）を
表現することができ、１色につき２５６階調が表現でき
る。そして、光源からの白色光を周期的に切り替わるＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のカラーフィルター
に通し、通過した各色にＤＭＤチップを同期させること
でカラー画像を形成したり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色ごとにＤ
ＭＤチップを準備して３色の光を同時に投影することで
カラー画像を形成することができる。この階調の制御の
内容については詳細に後述する。

【００２６】このようなＤＭＤ３３は、第一に光利用効
率が非常に高いこと、第二に高速応答性を有することの
２つの大きな特徴を有しており、一般にはその高い光利
用効率を活かしてビデオプロジェクタ等の用途に使用さ
れている。

【００２７】この立体画像表示装置１００においては、
ＤＭＤ３３のもう一つの大きな特徴である高速応答性を
利用することにより、残像効果を利用する体積走査法に
おいて表示対象物の動画像をも表示することができるよ
うに実現される。

【００２８】ＤＭＤ３３は一枚一枚のミラーの偏向の応
答性が約１０μｓｅｃであることと、画像データの書き
込みが一般的なＳＲＡＭとほぼ同様の方法でできること
から、１枚の画像を生成するのに要する時間は１ｍｓｅ
ｃあるいはそれ以下ときわめて高速である。仮に１ｍｓ
ｅｃであるとすると、残像効果を実現するために１／１
８ｓｅｃで１８０゜（すなわち毎秒９回転）の体積走査
を行う場合に生成できる断面画像の数は約６０枚とな
る。従来の体積走査法で画像生成手段として使用されて
いたＣＲＴや液晶ディスプレイ等と比較すると、ＤＭＤ
３３は単位時間当たりはるかに多くの断面画像をスクリ
ーン３８上に投影することができ、非回転対称形状の立
体の表示のみならず、動画像の表示にも対応することが
できるのである。

【００２９】また、ＤＭＤ３３の特徴の１つである光の
利用効率の高さも、より明るい断面画像をスクリーン３
８上に投影することで残像効果を高めることに寄与し、
ＣＲＴ方式等と比較して高品位の立体画像の表示を可能
にする。

【００３０】なお、図４に示すようにＤＭＤ３３の画像
生成面側には、照明光学系４０からの照明光を各微小ミ
ラーに導くとともに、ＤＭＤ３３で生成された断面画像
を投影光学系５０に導くためにＴＩＲプリズム４４が配
設されている。

【００３１】照明光学系４０は、白色光源４１と照明レ
ンズ系４２とを有しており、白色光源４１からの照明光
は照明レンズ系４２により平行光とされる。照明レンズ
系４２はコンデンサレンズ４２１、インテグレータ４２
２、カラーフィルタ４３およびリレーレンズ４２３によ
り構成される。白色光源４１からの照明光はコンデンサ
レンズ４２１により集光されてインテグレータ４２２に
入射する。そして、インテグレータ４２２によって光量
分布が均一な状態とされた照明光は、回転式のカラーフ
ィルタ４３によってＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの色成分に分
光される。分光された照明光はリレーレンズ４２３によ
り平行光とされた上で、ＴＩＲプリズム４４に入射し、
ＤＭＤ３３上に照射される。

【００３２】ＤＭＤ３３は、ホストコンピュータ３から
与えられる２次元画像データに基づいて個々の微小ミラ
ーの傾斜角度を変化させることにより照明光のうちの断
面画像を投影するのに必要な光成分のみを投影光学系５
０に向けて反射させる。

【００３３】投影光学系５０は投影レンズ系５１とスク
リーン３８とを有している。投影レンズ系５１は両テレ
セントリックレンズ５１１と投影レンズ５１３と投影ミ
ラー３６，３７と像回転補償機構３４とを備えており、
このうち投影レンズ５１３と投影ミラー３６，３７はス
クリーン３８を回転軸Ｚのまわりに回転させる回転部材
３９の内部側に配置されている。

【００３４】ＤＭＤ３３で反射された光（断面画像）は
両テレセントリックレンズ５１１により平行光にされ、
断面画像の回転補償を行うために像回転補償機構３４を
通過する。そして、像回転補償機構３４において回転補
償が行われた光束は投影ミラー３６、投影レンズ５１
３、投影ミラー３７を経由して最終的にスクリーン３８
の主面（投影面）上に投影される。したがって、投影光
学系５０とＤＭＤ３３ととで、複数の断面画像を２次元
画像データに基づいて順次に生成し、スクリーン３８の
回転走査に同期して複数のの断面画像をスクリーン上に
順次に投影する投影画像生成手段を形成する。

【００３５】この光学系において、投影ミラー３６、投
影レンズ５１３、投影ミラー３７およびスクリーン３８
は回転部材３９に固定されており、回転部材３９の回転
とともにスクリーン３８の中心軸を含む垂直な回転軸Ｚ
の回りに角速度Ωで回転する。つまり、体積走査を行う
ためにスクリーン３８を回転させる際には、回転部材３
９内部に配置された投影ミラー３６、投影レンズ５１３
および投影ミラー３７もスクリーン３８と一体となって
回転するため、スクリーン３８がいかなる角度となって
も常にその正面側から断面画像の投影を行うことができ
るのである。

【００３６】なお、スクリーン３８の回転角度は位置検
出器７３により常に検出されている。

【００３７】こうしてＤＭＤ３３において生成された断
面画像がスクリーン３８上に投影される。投影レンズ５
１３の役割は、光束がスクリーン３８上に至るところで
適切な画像サイズをなすようにすることである。また、
投影ミラー３７はスクリーン３８に投影される立体像を
観察する際に観察者の視線を妨げないように、スクリー
ン３８の正面の斜め下方向（図４の場合は回転部材３９
の内部側）から断面画像を投影するように配置されてい
る。なお、投影レンズ５１３の投影ミラー３６および３
７に対する位置的な順序関係は必ずしも本実施形態にと
らわれるものではない。

【００３８】ここで、像回転補償機構３４について説明
する。図４に示す像回転補償機構３４は、いわゆるイメ
ージローテータの構成によって実現されている。スクリ
ーン３８が取り付けられている回転部材３９がある回転
角度に位置する場合に、スクリーン３８上に投影されて
いる断面画像を基準像とする。もし像回転補償機構３４
を用いないとすると、回転部材３９が回転するにつれ投
影される断面画像はスクリーン３８上で面内回転し、回
転部材３９が１８０゜回転したところで投影される断面
画像は基準像に対し上下が逆転した像になってしまう。
この現象を防ぐものが像回転補償機構３４である。

【００３９】図４に示す像回転補償機構３４は複数のミ
ラーを組み合わせて構成されるイメージローテータを使
用している。イメージローテータを光軸まわりに回転さ
せると、入射画像に対する出射画像がイメージローテー
タの角速度の２倍の角速度で回転して出射される性質が
ある。したがって、スクリーン３８が取り付けられてい
る回転部材３９の角速度の１／２の角速度でイメージロ
ーテータを回転させることによって、スクリーンの回転
にかかわらず正立した断面像を常に投影できる。

【００４０】なお、像回転補償機構としてはイメージロ
ーテータ以外にダブ（タイプ）プリズムを使用しても同
様の効果が得られる。また、ここに説明した像回転補償
機構３４を使用せず、ＤＭＤ３３の表面上に生成する断
面画像をスクリーン３８の回転角度に応じて光軸まわり
に回転する像とすることで投影像の回転を打ち消すよう
にしてもよい。

【００４１】すなわち、ＤＭＤ３３の表面上で生成され
る断面画像が、体積走査の開始時では正立像（あるいは
倒立像）であり、スクリーン３８の回転とともに自転し
て体積走査が完了した時点では倒立像（あるいは正立
像）となるように断面画像の生成のための２次元画像デ
ータを、ＤＭＤ３３に与える前の段階で補正するように
してもよい。

【００４２】ここで、スクリーン３８および回転部材３
９の斜視概観図の一例を図５に示す。図５に示すように
回転部材３９は円盤形状をなし、その側面に回転駆動手
段となるモータ７４の回転軸が接することによって回転
駆動される。なお、回転部材３９の中心軸にモータを直
結したり、歯車やベルトを介して駆動させるようにして
もよい。

【００４３】図５に示すようにスクリーン３８がある回
転角度θ１にあるとき、θ１に対応した表示対象物の断
面画像Ｐ１（ＤＭＤ３３で生成）が、図４に示した投影
ミラー３６と投影レンズ５１３と投影ミラー３７とを経
由してスクリーン３８上に投影される。そこから微小時
間が経過してスクリーン３８が回転し、その回転角度が
θ２になったとき、今度はθ２に対応した表示対象物の
断面画像Ｐ２（ＤＭＤ３３で生成）が、図４に示した投
影ミラー３６と投影レンズ５１３と投影ミラー３７とを
経由してスクリーン３８上に投影される。

【００４４】投影ミラー３６、投影レンズ５１３および
投影ミラー３７はスクリーン３８に対して一定の位置関
係を保ったまま共に回転するので、スクリーン３８上に
は回転にかかわらず常に断面像が投影され続ける。そし
て回転部材３９を１８０゜回転（若しくは３６０°回
転）させた時点で再び始めと同じ断面画像が現れ、１回
の体積走査が完了する。以上の動作を回転部材３９の回
転の速度を残像効果が起きるように十分に速く、かつ投
影する断面像の枚数を十分に多くすることによって、観
察者は断面画像の包絡として表示対象物の立体像を視認
することができるのである。

【００４５】次に断面画像の大きさ（解像度）について
述べる。図６はスクリーン３８に投影される断面画像の
大きさを示す図である。断面画像は２５６画素（水平方
向）×２５６画素（垂直方向）の大きさで、スクリーン
３８の回転軸に対して対称に投影される。すなわち、回
転軸を中心として周方向に向かって左右１２８画素の大
きさとなる。投影される断面画像はスクリーン３８と一
定の関係を保ったまま共に回転するので、スクリーン３
８の回転にかかわらず、投影される断面画像の大きさは
一定である。なお、図６に示す断面画像の大きさは単な
る一例であり、使用されるＤＭＤ３３に設けられた微小
ミラーの数に応じて任意の大きさが設定可能である。

【００４６】＜Ｃ．立体画像表示システムにおける制御
機構＞次に、この立体画像表示システム１において立体
画像を表示するための制御機構について説明する。

【００４７】図７は、立体画像表示システム１の機能構
成を示すブロック図である。図７において実線矢印は電
気信号の流れを示しており、破線矢印は光の流れを示し
ている。なお、図７に示す照明光学系４０および投影光
学系５０は上述した内容のものである。

【００４８】表示対象物の断面画像に関する２次元画像
データはディジタル入出力端子２４を経由してホストコ
ンピュータ３からインタフェース６６に入力されたり、
あるいは記録メディア４からインタフェース６６に入力
される。

【００４９】一般に画像データは他の種類のデータに比
べデータ量が多いため、インタフェース６６に入力され
る２次元画像データにはＭＰＥＧ２方式等によるデータ
圧縮が施されている場合も多い。この場合は、圧縮され
た２次元画像データを伸張（復元）する必要がある。そ
こで、図７の構成では圧縮された２次元画像データを伸
張するためのデータ伸張器６５が設けられている。な
お、インタフェース６６に入力される２次元画像データ
にデータ圧縮が施されていない場合ではデータ伸張器６
５を設ける必要性はない。

【００５０】伸張された２次元画像データは、ＤＭＤ３
３における断面画像の生成を制御するＤＭＤ駆動部６０
に与えられる。ＤＭＤ駆動部６０はＤＭＤ３３とＤＭＤ
コントローラ６２とメモリ６３ａ，６３ｂとを備えてい
る。メモリ６３ａおよび６３ｂはそれぞれ独立に書き込
みまたは読み出しが制御されるように構成され、それぞ
れが複数の２次元画像データを記憶する記憶手段として
機能する。ＤＭＤコントローラ６２はＤＭＤ３３に対し
て階調信号を与えたり、位置検出器７３で検出されるス
クリーン３８の回転角度に応じてカラーフィルタ４３を
駆動するためのドライバ７１を制御するとともにメモリ
６３ａ，６３ｂにおける書き込み動作と読み出し動作と
を制御する。

【００５１】ここで、記憶手段となるメモリの構成につ
いて説明する。上述した例示のように体積走査を行う場
合にＤＭＤ３３で生成できる断面画像の数を６０枚とす
る。立体表示を行うには断面画像をスクリーン３８の回
転角度に応じて断続的に投影するので、６０枚の断面画
像群を１シーンとするとその断面画像群に含まれる２次
元画像データを順次に繰り返してＤＭＤ３３にデータ転
送する必要がある。このため、ＤＭＤ３３に２次元画像
データを供給するためのメモリの記憶容量は、少なくと
も１シーンに相当する６０枚分の２次元画像データを記
憶しておくことのできるメモリサイズが必要になる。

【００５２】つまり、２次元画像データ用のメモリサイ
ズが小さい場合、例えば６０枚に満たない断面画像分の
２次元画像データしかメモリに記憶することができない
場合は、ホストコンピュータ３あるいは記録メディア４
から断面画像ごとの２次元画像データを繰り返し転送し
続けないと静止画像ですら適切に立体表示することがで
きない。一般にはホストコンピュータ３あるいは記録メ
ディア４から２次元画像データを転送する際の速度はメ
モリからＤＭＤ３３に対して２次元画像データを供給す
る際の速度に比べて低速であるため、高速回転するスク
リーン３８の回転位置に応じた２次元画像データの供給
が間に合わないという事態が生じ、適切な立体表示がで
きなくなるのである。

【００５３】これに対して、６０枚分以上のメモリサイ
ズがあれば、１シーンを構成する断面画像群についての
２次元画像データを全てメモリに格納しておくことがで
きるので、一旦メモリに２次元画像データを格納してお
けば、このメモリからスクリーン３８の回転位置に応じ
て２次元画像データを順次にＤＭＤ３３に与えることに
よって適切に立体画像の表示を行うことができるのであ
る。

【００５４】以上のことは、立体表示を行う際に静止画
像を表示する場合であっても動画像を表示する場合であ
っても同様である。

【００５５】次に、動画像を表示する場合のメモリ構成
について説明する。カラー表示を行うためにＲ，Ｇ，Ｂ
の各色成分ごとの画像を構成すると、これらＲ，Ｇ，Ｂ
画像が一組で１枚の断面画像を構成することになる。し
たがって、６０枚分をＲ，Ｇ，Ｂの各色成分に対応させ
ると各色成分ごとの画像は２０枚の構成となる。このた
め、１枚の立体表示を行うために必要なメモリサイズ
は、上記図６に示した断面画像の大きさについて考える
と、２５６×２５６×３×２０＝３．７５ＭＢｙｔｅ
（＝３０Ｍｂｉｔ）となる。

【００５６】図８は、メモリの構成例を示す図である。
図８（ａ）はＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画像ごとに１つの
メモリを使用する例を示しており、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応す
る３つのメモリで１つの断面画像についての２次元画像
データを記憶する。したがって、図８（ａ）の場合は個
々のメモリのメモリサイズは小さくてもよいが１シーン
分の２次元画像データを記憶するために少なくとも６０
個のメモリが必要となる。また、図８（ｂ）は１つのメ
モリで構成した例を示しており、図８（ｃ）は２つのメ
モリで構成した例を示している。

【００５７】表示する立体画像が静止画像であれば、図
８（ｂ）のようにメモリ１つの構成で１シーン全ての断
面画像群に関する２次元画像データを記憶しておき、そ
れを順次に繰り返してＤＭＤ３３に出力することにより
立体表示することができる。しかしながら、動画像を表
示する場合には、スクリーン３８の回転に伴って１シー
ンとして表示すべき断面画像の内容が時々刻々と変化し
ていくため、メモリ内の２次元画像データを順次に更新
していく必要がある。つまり、動画像を扱う場合には、
２次元画像データの読み出し（表示）と書き込み（更
新）とを並列的に同時に行うことが必要である。このた
め、図８（ｂ）に示すようなメモリ１つの構成では記憶
された２次元画像データの読み出しと新たな２次元画像
データの書き込みとを同時に行うことができず、動画像
表示に対応することができない。

【００５８】一方、図８（ａ）および（ｃ）に示すよう
に複数のメモリを備える構成の場合は、読み出し対象と
なるメモリと書き込み対象となるメモリとを順次に切り
換えていくようにすれば、２次元画像データの読み出し
と書き込みとを時間的に並行して行うことができ、動画
像表示に対応することができる。

【００５９】そこで、図８（ａ）と（ｃ）とのメモリ構
成を比較した場合、（ａ）の構成では６０個のメモリが
存在するため、装置構成が複雑化するとともに、読み出
し対象となるメモリと書き込み対象となるメモリとを順
次に切り換えていく際のメモリ制御も複雑化するのに対
し、（ｃ）の構成では２つのメモリで読み出し対象と書
き込み対象とを交互に切り換えていけばよいため構成お
よびメモリ制御が比較的簡単になる。このため、この実
施形態では表示対象物の動画像を立体表示することので
きるメモリ構成として図８（ｃ）のメモリ構成を採用し
たものを一例として図７に示している。

【００６０】ところが、図８（ｃ）に示すメモリ構成を
採用するにあたってはデータ転送速度の問題を解決する
必要がある。図８（ｃ）の構成の場合は、１シーン分の
２５６×２５６×３×２０Ｂｙｔｅの２次元画像データ
を２つのメモリで分離して記憶する。この場合は、第１
メモリに格納された２５６×２５６×３×１０Ｂｙｔｅ
の２次元画像データを読み出してＤＭＤ３３に供給して
いる間に第２メモリに対して次の２５６×２５６×３×
１０Ｂｙｔｅの２次元画像データを格納しなければなら
ない。既述したようにホストコンピュータ３あるいは記
録メディア４から２次元画像データを転送する際の速度
はメモリからＤＭＤ３３に対して２次元画像データを供
給する際の速度に比べて低速であるため、一方のメモリ
からの１／２シーン分の２次元画像データを読み出して
いる間に他方のメモリに次の１／２シーン分の２次元画
像データの書き込みが完了しないことも考えられる。こ
のような事態が発生すると、スクリーン３８が１回転す
るときの後半部分については断面画像の投影ができなく
なるのである。

【００６１】この問題を解決するために、この実施形態
においては図８（ｃ）に示すメモリ構成を採用するにあ
たって、各メモリの記憶容量を少なくとも１シーン分の
２次元画像データを記憶することができるように構成す
る。例えば、図９に示すようにそれぞれのメモリについ
て２５６×２５６×３×２０Ｂｙｔｅのメモリサイズを
確保し、それぞれのメモリで１シーン分の２次元画像デ
ータを記憶することができるように構成するのである。
このような構成を採用することによって、一方のメモリ
からの１シーン分の２次元画像データを読み出している
間に他方のメモリに次の１シーン分の２次元画像データ
の書き込みが完了していない場合には、もう一度繰り返
して前回と同じシーンを表示することができるのであ
る。この結果、断面画像がとぎれることなくスクリーン
３８上に投影され続けるため、残像効果を維持すること
ができる。

【００６２】したがって、この実施形態では図７に示す
メモリ６３ａとメモリ６３ｂとのそれぞれは、１シーン
分、すなわち、表示対象物の立体画像を表示するのに必
要な複数の断面画像に対応する２次元画像データ群を記
憶することができるメモリサイズを有するように構成さ
れる。

【００６３】図７の説明に戻り、システムコントローラ
６４は、投影レンズ系５１における像回転補償機構３４
の回転動作およびモータ７４の動作を制御するスクリー
ンコントローラ７２に対して駆動指令を与える。また、
システムコントローラ６４は白色光源４１を駆動するド
ライバ７０の制御や、インタフェース６６およびデータ
伸張器６５を管理・制御してＤＭＤ駆動部６０に対する
２次元画像データの供給状況等のＤＭＤコントローラ６
２への伝達等を行う。

【００６４】また、システムコントローラ６４はキャラ
クタジェネレータ６９に対して液晶ディスプレイ２１の
画面上に適切な文字や記号等を表示させるための指示を
与えるとともに、着脱可能な操作スイッチ２２からの入
力情報をも入力することができるように構成されてい
る。操作スイッチ２２と立体画像表示装置１００とは赤
外線通信を行うように構成されており、立体画像表示装
置１００側には赤外線通信用の送受信部７５ａとドライ
バ７５ｂとを有し、操作スイッチ２２側には送受信部７
６ａとドライバ７６ｂとを有している。

【００６５】なお、２次元画像データに含まれる音声デ
ータは、データ伸張器６５の内部に設けられた図示しな
いオーディオデコーダによって復元され、そこで得られ
た音声データはＤ／Ａ変換器６８ａとアンプ部６８ｂと
を経由してスピーカ２５から出力される。また、電源６
７は図７に示す立体画像表示装置１００の各部に対して
電源供給を行う。

【００６６】図１０は、図７に示した構成のうちの要部
を抜き出した図である。上述したようにこの立体画像表
示装置１００においては表示対象物の立体像を時々刻々
と変化させて表示対象物に関する動画像を表示させるた
めに２個のメモリ６３ａ，６３ｂを設け、一方のメモリ
への書き込み動作と他方のメモリからの読み出し動作と
を時間的に並行して行うような構成とされている。具体
的には、ＤＭＤコントローラ６２内におけるメモリ制御
部６２ａが読み出し対象となるメモリと書き込み対象と
なるメモリとを切り換える制御手段として機能し、位置
検出器７３によって得られるスクリーン３８の回転角度
に応じてメモリ６３ａおよび６３ｂの読み出し動作と書
き込み動作とを交互に切り換える。なお、このメモリ制
御部６２ａと２個のメモリ６３ａ，６３ｂが一体となっ
て表示対象物の１シーンの全体を複数の断面画像によっ
て集合的に表現した２次元画像データ群を入力した際に
バッファするバッファ手段として機能する。

【００６７】データ伸張器６５から供給される２次元画
像データはメモリ６３ａ，６３ｂの双方に供給される
が、２つのメモリのうちのメモリ制御部６２ａによって
書き込み指令の与えられたメモリのみが指定されたアド
レスから順次２次元画像データを書き込んでいく（また
は更新していく）。その一方で、メモリ制御部６２ａか
ら読み出し指令の与えられたメモリは既に格納している
複数の２次元画像データをメモリ制御部６２ａからの指
令に基づいて順次に出力してＤＭＤ３３に与える。

【００６８】メモリ制御部６２ａは位置検出器７３から
得られる回転角度に基づいてＤＭＤ３３において断面画
像の生成を行わせるべく、一方のメモリ６３ａ（または
６３ｂ）に対して読み出しアドレスを指定することによ
って２次元画像データの読み出し動作を制御することに
より、断面画像の表示を制御する。そして、１シーン分
の断面画像群の投影を完了したときに、他方のメモリ６
３ｂ（または６３ａ）に対する次の１シーン分の２次元
画像データの書き込みが終了しているかどうかを調べ、
終了している場合には読み出し対象と書き込み対象との
メモリを切り換え、終了していない場合には読み出し対
象である一方のメモリ６３ａ（または６３ｂ）から再度
繰り返して同じシーンを投影させるべく、１シーン分の
２次元画像データを順次読み出すように制御する。

【００６９】このような制御を行うメモリ制御部６２ａ
の詳細を機能ブロック図として示すと図１１に示すよう
になる。すなわち、位置検出器７３から得られる回転角
度に応じたパルス信号をカウンタ８１がカウントしてそ
の結果を読み出しアドレス発生部８２と切換部８４に送
る。読み出しアドレス発生部８２では、カウント結果に
基づいてスクリーン３８の現在位置に適した断面画像を
特定してその２次元画像データを読み出すための読み出
しアドレスを発生させる。一方、書き込みアドレス発生
部８３は、システムコントローラ６４から伝達されるデ
ータ伸張器６５からの２次元画像データの供給状況に基
づいて供給される２次元画像データの書き込みアドレス
を発生させる。読み出しアドレス発生部８２と書き込み
アドレス発生部８３とで発生するアドレスはそれぞれ切
換部８４に導かれる。そして切換部８４はカウンタ８１
からの回転角度に基づいて１シーン分の断面画像群の投
影を完了したと判断したときに他方のメモリに対する次
の１シーン分の２次元画像データの書き込みが終了して
いるかどうかを調べて、終了している場合には読み出し
対象と書き込み対象とのメモリを切り換えて読み出しア
ドレスと書き込みアドレスとの送出先を切り換え、終了
していない場合には切り換え動作を行わない。

【００７０】このような構成および制御を行うことによ
り、スクリーン３８の回転に伴ってスクリーン３８上に
投影される断面画像を更新していくことができ、体積走
査による立体表示において表示対象物の動画像をも表示
することが可能になる。また、読み出し対象となってい
るメモリから１シーン分の断面画像群に関する２次元画
像データの読み出しが終了したときに、ホストコンピュ
ータ３等からの入力またはデータ伸張器６５における伸
張処理が未だ終了しておらず、他方のメモリに対する２
次元画像データの書き込み（更新）が完了していない場
合であっても、スクリーン３８上に投影される断面画像
がとぎれることを回避することができ、常に適切な立体
表示を維持することが可能になる。

【００７１】次に、断面画像に関する２次元画像データ
の生成について説明する。図１２は図７のホストコンピ
ュータ３における機能構成を示すブロック図である。ホ
ストコンピュータ３のＣＰＵ３ａは、立体データ記憶部
９１、立体表示条件入力部９２、断面画像演算部９３と
して機能する。そして、表示対象物の３次元画像データ
から、スクリーン３８の回転角度に対応させた断面画像
ごとに２次元画像データを導出し、当該データを立体画
像表示装置１００側に供給する。

【００７２】立体データ記憶部９１は表示対象物の３次
元画像データを記憶する。ここで記憶される３次元画像
データは表示対象物の動画像についてのデータである。
一例を挙げると、表示対象物の初期状態から最終状態に
至るまでの各形態をそれぞれ１つの３次元画像データと
して立体データ記憶部９１に格納することによって、表
示対象物の動画像に関する３次元画像データを記憶させ
ておくことができる。

【００７３】また、記憶されている表示対象物をどのよ
うな大きさや姿勢で表示するかについての表示条件等を
設定する立体表示条件入力部９２が設けられ、立体デー
タ記憶部９１から読み出される３次元画像データと、立
体表示条件入力部９２から与えられる表示条件に基づい
て、所定の角度刻みごとに表示対象物を切断した断面画
像の２次元画像データを断面画像演算部９３で導出す
る。

【００７４】図１３は、断面画像演算部９３において行
われる３次元画像データから２次元画像データへの変換
過程を示す図である。まず、図１３（ａ）のような表示
対象物の３次元画像データに対して、回転表示を行う際
の中心軸となる回転軸を設定する。この状態が図１３
（ｂ）である。そして、３次元画像データを１回転で何
分割するかを設定し、図１３（ｃ）に示すように分割数
に応じて表示対象物をほぼ均等な角度ごとの放射面状に
切断する。この切断によって導かれる表示対象物の断面
像を画像データとして表現することにより、図１３
（ｄ）に示すような所定角度ごとに切断された表示対象
物の断面画像に関する２次元画像データが生成される。

【００７５】図１３（ｄ）に示すような１回転する際に
表示対象物の立体画像を表示するのに必要な断面画像群
の全ての２次元画像データが１シーン分の２次元画像デ
ータとなる。この１シーン分の２次元画像データに基づ
いて立体表示を行うことにより、表示対象物がある一つ
の状態にあるときの立体画像を投影することができるの
である。そして、動画像の場合は、断面画像演算部９３
において表示対象物の初期状態から最終状態に至るまで
の各形態のそれぞれについて、１シーンを１つのまとま
りとする２次元画像データが順次に導出されていき、そ
れらデータが順次に立体画像表示装置１００側に供給さ
れていくのである。

【００７６】なお、導出された２次元画像データは必要
に応じてＭＰＥＧ２等の方式によりデータ圧縮が行われ
る。

【００７７】＜Ｄ．投影像の補正＞次に、投影像の補正
の必要性について説明する。投影像を補正することが必
要な点として、２つの点がある。第１には、スクリーン
３８への断面画像の投影においてスクリーン３８の上方
と下方との間での光路長の相違による断面画像のひずみ
を補正することである。第２には、スクリーン３８を１
８０゜回転させた時点で１回の体積走査が完了するよう
にした場合に、スクリーン３８の投影面が観察者に対し
て前面側にあるときと裏面側にあるときとで、投影する
断面画像を左右反転させることである。

【００７８】まず、第１の投影像の補正について説明す
る。立体画像表示装置１００においては立体像の観察に
際して観察者の視線を防げないために、図４に示すよう
に、投影ミラー３７はスクリーン３８の正面よりも斜め
下方にずらした位置に配置されている。従ってスクリー
ン３８の上方と下方とで光路長が異なり、スクリーン３
８の下方に比べて上方では断面像が相対的に大きく拡大
されて投影されることになる。この状態では立体像がい
びつになるので、投影像のスケールの差違を補正する必
要がある。

【００７９】投影像の補正方法の一例としては、ＤＭＤ
３３で生成される断面画像に、予め像の上方と下方とで
スケールに差を与える補正を施す方法がある。具体的に
は、実際に投影したい断面画像Ｐ３が図１４（ａ）に示
すような矩形環状であるとき、ＤＭＤ３３で生成される
断面画像Ｐ４は、図１４（ｂ）に示すように下方に比べ
上方でスケールを縮小した台形環状の像となるようにＤ
ＭＤ３３に与える２次元画像データを補正しておく。こ
の補正を行う補正手段としては、ホストコンピュータ３
側で２次元画像データを生成する際に下方に比べて上方
のスケールを縮小するようにしてホストコンピュータ３
自体を補正手段としてもよく、また図７に示すデータ伸
張器６５において伸張を行う際に補正するようにしてデ
ータ伸張器６５を補正手段としてもよく、さらにはデー
タ伸張器６５の後段側に上記のような補正を行う補正手
段を単体で設けてもよい。なお、スケールの縮小率は、
スクリーン３８への投影の際の拡大係率を打ち消すよう
に設定することが好ましいため、補正手段は立体画像表
示装置１００側に設けることが好ましい。

【００８０】また、投影像の補正方法の他の例として
は、例えば、光軸に対して非対称な屈折特性を有するレ
ンズ系（上方側には倍率が小さく、下方側には倍率が大
きくなるレンズ系）を投影光学系に配置する方法があ
る。この場合、当該レンズ系は、投影ミラー３６と投影
ミラー３７の間、投影ミラー３７とスクリーン３８との
間、ＤＭＤ３３と像回転補償機構の間に配設することが
できる。

【００８１】また、投影ミラー３６と投影ミラー３７の
いずれかを上方側に投影される光に対しては像を縮小
し、下方側に投影される光に対しては像を拡大するよう
な複数の曲率を有する曲面ミラーにする方法を採用して
もよい。なお、投影ミラー３６と投影ミラー３７をとも
に曲面ミラーにして、最終的にスクリーン３８に投影す
る際に、上方側に投影される光に対しては像を縮小し、
下方側に投影される光に対しては像を拡大するようにし
てもよい。

【００８２】次に、第２の投影像の補正について説明す
る。スクリーン３８が３６０°回転する際に投影する断
面画像群の全ての２次元画像データをメモリ６３ａ，６
３ｂに格納し、スクリーン３８の３６０°回転を１回の
体積走査とする場合はスクリーン３８の投影面が観察者
に対して前面側と裏面側のいずれにあるときでも適切な
断面画像の投影を行うことができる。

【００８３】しかしながら、スクリーン３８が１８０°
回転する際に投影する断面画像群の２次元画像データを
メモリ６３ａ，６３ｂに格納し、スクリーン３８の１８
０°回転を１回の体積走査とする場合はスクリーン３８
上に非回転対称の立体像を投影する際には投影面が前面
側にあるときと裏面側にあるときとで断面画像を左右反
転させることが必要になる。なぜなら、例えば表示対象
物としてコーヒーカップの立体像を表示させようとして
左右反転を行わない場合には表示対象物のコーヒーカッ
プには取っ手部分が１つしかないにもかかわらず、立体
表示される表示像には回転軸に対して対称な位置関係に
２つの取っ手部分が表示されることになるからである。

【００８４】この左右反転を行う方法の一例として、メ
モリ６３ａ，６３ｂからＤＭＤ３３に対して２次元画像
データを供給する際におけるメモリ６３ａ，６３ｂの読
み出しアドレスをスクリーン３８の回転角度に応じて切
り換える方法がある。この方法では、スクリーン３８が
１８０°回転するごとに断面画像を反転させるために、
断面画像における水平方向についてのデータ読み出し順
序を切り換えるだけでよく、断面画像の垂直方向につい
ては変更する必要がない。

【００８５】例えば、断面画像の大きさが図６に示した
ような２５６画素（水平方向）×２５６画素（垂直方
向）である場合、各メモリ６３ａ，６３ｂから２次元画
像データを読み出す際の水平アドレスは８ビットとな
り、水平方向の０番目〜２５５番目までの画素を指定す
ることができる。そして、図１０に示したメモリ制御部
６２ａが位置検出器７３から得られるスクリーン３８の
回転角度に応じてメモリ６３ａ，６３ｂからＤＭＤ３３
に与える２次元画像データの水平方向の読み出し順序を
切り換える。

【００８６】図１５は、スクリーン３８の回転角度θに
応じてメモリ６３ａ，６３ｂからの読み出し順序を示す
図である。図１５に示すように、メモリ６３ａ，６３ｂ
にはスクリーン３８が１８０°回転する際に投影する断
面画像群としてｎ枚分の２次元画像データが格納され
る。そして図１５（ａ）に示すようにスクリーン３８の
回転角度θが０°≦θ＜１８０°の範囲内である場合に
は、ｎ枚分の２次元画像データはそれぞれ水平方向の右
方向に順次１画素ずつの画像データＤ０、Ｄ１、Ｄ２、
…、Ｄ２５５が読み出されてＤＭＤ３３に供給される。
これに対し、図１５（ｂ）に示すようにスクリーン３８
の回転角度θが１８０°≦θ＜３６０°の範囲内である
場合には、ｎ枚分の２次元画像データはそれぞれ水平方
向の左方向に順次１画素ずつの画像データＤ２５５、Ｄ
２５４、Ｄ２５３、…、Ｄ０が読み出されてＤＭＤ３３
に供給される。

【００８７】つまり、スクリーン３８の回転角度θが０
°≦θ＜１８０°の範囲内である場合には第１の読み出
しモードとして２次元画像データのそれぞれの画像デー
タを回転軸Ｚに直交する水平方向の右方向に順次読み出
していくのに対し、スクリーン３８の回転角度θが１８
０°≦θ＜３６０°の範囲内である場合には第２の読み
出しモードとして２次元画像データのそれぞれの画像デ
ータを回転軸Ｚに直交する水平方向の左方向に順次読み
出していくのである。

【００８８】このような読み出し順序を切り換えるため
の制御機構の一例を図１６に示す。図１６には図１１に
示した読み出しアドレス発生部８２の詳細構成を示して
いる。図１６に示すように読み出しアドレス発生部８２
は第１アドレス発生部８２ａと第２アドレス発生部８２
ｂとアドレス選択部８２ｃとを備える。第１アドレス発
生部８２ａはスクリーン３８の回転角度θが０°≦θ＜
１８０°の範囲内にあるときの読み出しアドレスを発生
し、第２アドレス発生部８２ｂはスクリーン３８の回転
角度θが１８０°≦θ＜３６０°の範囲内にあるときの
読み出しアドレス（すなわち第１アドレス発生部８２ａ
で発生される水平方向の読み出し順序を逆順序に設定し
た読み出しアドレス）を発生する。第１アドレス発生部
８２ａおよび第２アドレス発生部８２ｂは双方ともカウ
ンタ８１から得られるカウント結果に基づいてスクリー
ン３８の現在位置に適した断面画像を特定してその２次
元画像データを読み出すための読み出しアドレスを常時
発生させる。

【００８９】図１７はこれらのアドレス発生部８２ａ，
８２ｂで発生される８ビットの水平アドレス信号の一例
を示す図である。図１７において、（ａ）は第１アドレ
ス発生部８２ａで発生されるアドレス信号を示してお
り、（ｂ）は第２アドレス発生部８２ｂで発生されるア
ドレス信号を示している。なお、図１７（ａ），（ｂ）
においてＡ０〜Ａ７はビット単位ごとの信号を示してい
る。

【００９０】図１７に示すように、スクリーン３８の回
転角度が０°≦θ＜１８０°の範囲内にあるときと１８
０°≦θ＜３６０°の範囲内にあるときとでは各ビット
信号Ａ０〜Ａ７はレベル反転した関係にある。この結
果、０°≦θ＜１８０°の範囲内にあるときには図１５
（ａ）に示した順序で１画素ごとのデータが読み出され
ていき、１８０°≦θ＜３６０°の範囲内にあるときに
は図１５（ｂ）に示した順序で１画素ごとのデータが読
み出されていく。なお、図１７に示すように２次元画像
データの２ライン目以降についても１ライン目と同様の
読み出し手順（方向）で読み出しアドレスを設定する。

【００９１】このようにして第１アドレス発生部８２ａ
と第２アドレス発生部８２ｂとの双方で発生された読み
出しアドレスはアドレス選択部８２ｃに導かれる。アド
レス選択部８２ｃではカウンタ８１から得られる回転角
度θが０°≦θ＜１８０°の範囲と１８０°≦θ＜３６
０°の範囲とのいずれの範囲内にあるかを調べ、０°≦
θ＜１８０°の範囲内にある場合には第１アドレス発生
部８２ａで発生されたアドレス信号（図１７（ａ）参
照）を上述した切換部８４に供給し、また、１８０°≦
θ＜３６０°の範囲内にある場合には第２アドレス発生
部８２ｂで発生されたアドレス信号（図１７（ｂ）参
照）を上述した切換部８４に供給する。

【００９２】以上のような構成を採用することにより、
メモリ６３ａまたは６３ｂから２次元画像データを読み
出す際に断面画像の水平方向に相当する読み出し順序を
スクリーン３８の回転角度に応じて反転させる（切り換
える）ことが可能になる。この結果、ＤＭＤ３３に与え
られる２次元画像データはスクリーン３８の１８０°回
転ごとに左右の反転されたデータとなり、スクリーン３
８上に投影される断面画像も１８０°回転ごとに左右反
転が行われる。この結果、スクリーン３８の１８０°回
転を１回の体積走査とする場合における断面画像の左右
反転を実現することが可能になり、投影像の補正が良好
に行えるのである。

【００９３】＜Ｅ．立体画像表示装置における処理手順
の概要＞次に、立体画像表示装置１００において実際に
立体画像を表示する際の処理手順の概要について説明す
る。図１８ないし図２０はこの処理手順を示すフローチ
ャートであり、特に図１９は立体表示を行う際の画像が
静止画像である場合の表示処理に関するフローチャート
であり、図２０は立体表示を行う際の画像が動画像であ
る場合の表示処理に関するフローチャートである。

【００９４】図１８のフローチャートにおいて、まず初
期設定が行われる（ステップＳ１）。この初期設定の内
容には電源の安定化や各種処理条件に関するパラメータ
の初期化等が含まれる。

【００９５】そしてステップＳ２に進み、観察者（操作
者）は操作スイッチ２２からデータファイルの選択のた
めの入力を行う。例えば、図７の構成において２次元画
像データが記録メディア４内に格納されている場合に
は、その２次元画像データに関するファイル名等が液晶
ディスプレイ２１上に表示され、観察者はこの液晶ディ
スプレイ２１の表示内容を視認しながら所望するデータ
ファイルの選択を行う。また、２次元画像データがホス
トコンピュータ３側に格納されている場合には、システ
ムコントローラ６４の指令の下に立体画像表示装置１０
０とホストコンピュータ３との間でデータ通信が行わ
れ、ホストコンピュータ３において格納されている２次
元画像データに関するファイル名等が液晶ディスプレイ
２１上に表示される。その結果、観察者はこの液晶ディ
スプレイ２１の表示内容を視認しながら所望するデータ
ファイルの選択を行う。

【００９６】そして、データファイルの選択が行われる
とステップＳ３に進み、ステップＳ２で選択されたデー
タファイルのヘッダファイルの入力が行われる。すなわ
ち、システムコントローラ６４が記録メディア４または
ホストコンピュータ３からヘッダファイルを取得する。
このヘッダファイルには、断面画像の大きさ、すなわち
断面画像の水平方向および垂直方向がそれぞれ何画素で
構成されているかという情報、１シーンを構成する断面
画像の数、１回の体積走査が１８０°回転とするか３６
０°回転とするかという情報、動画像の場合におけるシ
ーン数、２次元画像データが静止画像形式であるか動画
像形式であるかを示すデータ形式等の立体表示のために
必要な各種情報が含まれている。

【００９７】そしてステップＳ４に進み、システムコン
トローラ６４はヘッダファイルからデータ形式を識別
し、表示すべき立体像が静止画像であるのか動画像であ
るのかを識別する。そして上記各種情報を各部に伝達し
て立体表示の準備段階に入る。

【００９８】その後、操作スイッチ２２からの入力待機
状態となり（ステップＳ５）、観察者からの表示開始指
示（すなわちスタートボタン２２２の操作）があった場
合にはステップＳ６に進み、表示開始指示がない場合に
はステップＳ２に戻る。なお、観察者は静止画像につい
ての表示開始指示を入力する場合にはその静止画像の表
示時間の設定をも行うものとする。

【００９９】ステップＳ６では、ステップＳ４で識別し
たデータ形式が静止画像であるか動画像であるかを判断
し、静止画像である場合はステップＳ７に進み、動画像
である場合はステップＳ８に進む。

【０１００】図１９に示すように静止画像表示モード
（ステップＳ７）に進んだ場合には、まず、システムコ
ントローラ６４による制御の下に記録メディア４または
ホストコンピュータ３からの２次元画像データの入力を
開始する。この結果、静止画像についての２次元画像デ
ータは断面画像ごとに順次にインタフェース６６を介し
てデータ伸張器６５に供給される。そして、データ伸張
器６５において伸張処理を行いつつ伸張された２次元画
像データは２つのメモリ６３ａ，６３ｂのうちの一方の
メモリ６３ａ（または６３ｂ）に書き込まれていく（ス
テップＳ７１）。このときＤＭＤコントローラ６２にお
けるメモリ制御部６２ａは一方のメモリ６３ａ（または
６３ｂ）を指定して、そのメモリに対して書き込みアド
レスを順次に指定していくことになる。そして、静止画
像を表示するための全ての断面画像に関する２次元画像
データの書き込みが終了すると、ステップＳ７２に進
む。

【０１０１】そして、ステップＳ７２では２次元画像デ
ータが書き込まれた一のメモリ６３ａ（または６３ｂ）
からの２次元画像データを順次に読み出していき、その
読み出した２次元画像データをＤＭＤ３３に与える。こ
の結果、回転するスクリーン３８上にはＤＭＤ３３に与
えられた２次元画像データに対応する断面画像が投影さ
れる。

【０１０２】そしてメモリ６３ａ（または６３ｂ）に格
納されている２次元画像データの全てが一通りＤＭＤ３
３に供給されると、ステップＳ７３に進み、表示時間が
設定された時間を超過したかどうかを判定し、設定時間
に満たない場合には再度同じ断面画像の表示を行うべく
ステップＳ７２に戻る。一方、設定時間を過ぎていた場
合には静止画像の表示に関する処理は終了する。

【０１０３】なお、ステップＳ７２の処理が繰り返し行
われる場合であってスクリーン３８の１８０°回転を１
回の体積走査としている場合には、このステップＳ７２
が行われる度に上述した断面画像の左右の反転を行うよ
うな読み出しアドレスを発生させる。こうすることによ
り、静止画像表示における投影像の補正が良好に行える
のである。

【０１０４】次に、図２０に示すように動画像表示モー
ド（ステップＳ８）に進んだ場合について説明する。動
画像表示モード（ステップＳ８）に進んだ場合にも、ま
ず、システムコントローラ６４による制御の下に記録メ
ディア４またはホストコンピュータ３からの２次元画像
データの入力を開始する。この結果、動画像についての
２次元画像データは断面画像ごとに順次にインタフェー
ス６６を介してデータ伸張器６５に供給される。ただ
し、動画像の場合は、１つの静止画像についての２次元
画像データが複数個集合したものと同様であるので、２
次元画像データの入力を開始しても直ぐにはデータ入力
は完了しない。このため、記録メディア４やホストコン
ピュータ３からのデータ入力を行いつつ動画像について
の立体表示を行うことになる。

【０１０５】データ伸張器６５ではインタフェース６６
を介して入力される２次元画像データに対して順次に伸
張処理を施していき、その結果得られる２次元画像デー
タを順次にメモリ６３ａ，６３ｂに対して出力してい
く。

【０１０６】ステップＳ８１では、ＤＭＤコントローラ
６２のメモリ制御部６２ａが一方のメモリ６３ａを書き
込み対象とし、そのメモリ６３ａに対して書き込みアド
レスの指定を行う。この結果、最初の１シーン分の２次
元画像データが順次にメモリ６３ａに書き込まれていく
ことになる。そして１シーン分の２次元画像データの書
き込みが終了すると、ステップＳ８２に進む。

【０１０７】ステップＳ８２では、メモリ制御部６２ａ
はメモリ６３ａに書き込まれた２次元画像データをＤＭ
Ｄ３３に与えるために、メモリ６３ａを読み出し対象と
するとともに、他方のメモリ６３ｂを書き込み対象とし
て設定する。この結果、最初の１シーン分の２次元画像
データはＤＭＤ３３に供給されて回転するスクリーン３
８上に投影され、データ伸張器６５から得られる次の１
シーン分の２次元画像データはメモリ６３ｂに順次書き
込まれていく。なお、このステップＳ８２において、メ
モリ６３ａに格納されている２次元画像データの読み出
しが一通り終了したときにメモリ６３ｂに対する次の１
シーン分の書き込み動作が終了していない場合には、再
度メモリ６３ａからの読み出しを繰り返し行い、スクリ
ーン３８に対して前回と同じ断面画像を投影する。これ
に対し、メモリ６３ａに格納されている２次元画像デー
タの読み出しが一通り終了したときにメモリ６３ｂに対
する次の１シーン分の書き込み動作が終了していた場合
には、ステップＳ８３に進む。

【０１０８】そして、ステップＳ８３ではデータ伸張器
６５からメモリ６３ａ，６３ｂ側に供給される２次元画
像データが終了したかどうかを判定する。すなわち、動
画像を表示するための全てのシーン分の２次元画像デー
タがメモリ６３ａ，６３ｂに格納されたかどうかを判定
するのである。そして、データ伸張器６５からメモリ６
３ａ，６３ｂ側に供給される２次元画像データが続く場
合は、さらに次のシーンが存在することになるので、ス
テップＳ８３において「ＮＯ」と判断され、ステップＳ
８４に進む。これに対して、メモリ６３ａ，６３ｂ側に
供給される２次元画像データが存在しない場合は、ステ
ップＳ８２でメモリ６３ｂに書き込んだ２次元画像デー
タが最後のシーンということになるので、その最後のシ
ーンを表示すべくステップＳ８６に進む。

【０１０９】ステップＳ８４では、メモリ制御部６２ａ
はメモリ６３ｂに書き込まれた２次元画像データをＤＭ
Ｄ３３に与えるために、メモリ６３ｂを読み出し対象と
するとともに、他方のメモリ６３ａを書き込み対象（更
新対象）として設定する。この結果、ステップＳ８２に
おいて表示された１シーンに続く１シーン分の２次元画
像データがＤＭＤ３３に供給されて回転するスクリーン
３８上に投影されるとともに、データ伸張器６５から得
られるさらに次の１シーン分の２次元画像データがメモ
リ６３ａに順次書き込まれていく。なお、このステップ
Ｓ８４においてもメモリ６３ｂに格納されている２次元
画像データの読み出しが一通り終了たときにメモリ６３
ａに対する次の１シーン分の書き込み動作が終了してい
ない場合には、再度メモリ６３ｂからの読み出しを繰り
返し行い、スクリーン３８に対して前回と同じ断面画像
を投影する。これに対し、メモリ６３ｂに格納されてい
る２次元画像データの読み出しが一通り終了したときに
メモリ６３ａに対する次の１シーン分の書き込み動作が
終了していた場合には、ステップＳ８５に進む。

【０１１０】そして、ステップＳ８５ではステップＳ８
３と同様の判定が行われる。したがって、データ伸張器
６５からメモリ６３ａ，６３ｂ側に供給される２次元画
像データがさらに続く場合は、さらに次のシーンが存在
することになるので、ステップＳ８５において「ＮＯ」
と判断されてステップＳ８２に進み、メモリ６３ａ，６
３ｂ側に供給される２次元画像データが存在しない場合
は、ステップＳ８５でメモリ６３ａに書き込んだ２次元
画像データが最後のシーンということになるので、その
最後のシーンを表示すべくステップＳ８６に進む。

【０１１１】なお、ステップＳ８２およびＳ８４では、
一方のメモリへの２次元画像データの書き込みと他方の
メモリからの２次元画像データの読み出しとを同時並列
的に行われることは既に説明した内容から明らかであ
る。

【０１１２】ステップＳ８６では、最後の１シーンをス
クリーン３８上に投影すべく、一方のメモリ６３ａまた
は６３ｂから２次元画像データを読み出してそれをＤＭ
Ｄ３３に与える動作が行われる。

【０１１３】このようにして動画像表示が行われるので
あるが、ステップＳ８２，Ｓ８４，Ｓ８６においてメモ
リ６３ａまたは６３ｂからの２次元画像データを読み出
す際に、スクリーン３８上に投影する断面画像を左右反
転させる必要のあるときには、上述したように水平方向
の読み出し方向を変更すべく読み出しアドレスの切り換
えが行われる。

【０１１４】上記のような処理手順を行うことにより、
静止画像のみならず動画像をも適切に立体表示すること
が可能になるのである。

【０１１５】＜Ｆ．階調制御＞この立体画像表示装置１
００では断面画像をスクリーン３８に表示する際の各画
素の階調を８ビット（以下、最下位のビットを「ビット
Ｂ０」、次のビットを「ビットＢ１」と順次表現し、最
上位のビットを「ビットＢ７」と表現する。）の信号に
てＤＭＤ３３に送信し、２の８乗である２５６階調の表
示を行う。図２１は各ビットに所定の時間を割り当て、
画素の状態をＯＮ／ＯＦＦさせることにより階調を表現
する際の基本的なパターンを示す図である。なお、実際
には立体画像のカラー表示が行われるため、各画素の階
調制御はＲ，Ｇ，Ｂの３色のそれぞれについて行われる
が、以下の説明では便宜上、Ｒ，Ｇ，Ｂの１つについて
の階調制御（あるいは、モノクローム画像のグレイレベ
ルである階調の制御）として説明する。

【０１１６】図２１中のグラフＢＰ０〜ＢＰ７はそれぞ
れ８ビット中の１つのビットのみが「１」であり、他の
ビットが「０」である場合の１周期分の階調制御の様子
を示し、グラフＢＰ０はビットＢ０のみが１の場合、グ
ラフＢＰ１はビットＢ１のみが１の場合、以下順にグラ
フＢＰ７はビットＢ７のみが１の場合の階調制御の様子
を示す。

【０１１７】図２１中のグラフＢＰ７に示すように、ビ
ットＢ７のみが１の場合（階調信号が２進数にて「１０
００００００」となる場合）には１回の階調制御が行わ
れる時間Δｔの間の最初の時間Δｔ／２だけ画素の状態
がＯＮとされ（すなわち、画素に対応するＤＭＤ３３上
の１つの微小ミラーからスクリーン３８へと光が導か
れ、画素が明るくされる）、その他の時間は画素の状態
がＯＦＦとされる（すなわち、画素に対応する微小ミラ
ーからスクリーン３８へと光が導かれなくなり、画素が
暗くされる）。また、ビット６のみが１の場合（階調信
号が２進数にて「０１００００００」となる場合）に
は、時間Δｔ／２経過後の時間Δｔ／４のみにおいて画
素の状態がＯＮとされる。以下、順に、ビットＢ５のみ
が１の場合には時間Δｔ／８、ビットＢ４のみが１の場
合には時間Δｔ／１６、ビットＢ３のみが１の場合には
時間Δｔ／３２、ビットＢ２のみが１の場合には時間Δ
ｔ／６４、ビットＢ１のみが１の場合には時間Δｔ／１
２８、ビットＢ０のみが１の場合には時間Δｔ／２５６
だけ画素の状態がＯＮとされる。図２１中では、各ビッ
トの符号Ｂ７〜Ｂ０を付して各ビットに対応するＯＮ時
間（画素の状態がＯＮとなる時間）を示す。

【０１１８】また、これらのグラフＢＰ０〜ＢＰ７では
図２１に示すようにＯＮ時間が互いの他のグラフと時間
的に重ならないようにされる。その結果、各グラフＢＰ
０〜ＢＰ７を任意に合成することにより、８ビットで表
現される各階調が時間Δｔに対するＯＮ時間の割合とな
る。

【０１１９】ところで、単に所定の階調を表現するに際
し、グラフＢＰ０〜ＢＰ７を任意に合成して画素の状態
のＯＮ／ＯＦＦの切替のパターンである階調パターンを
生成したのでは、同じ階調を表現している間は画素の階
調パターンは一定のものとなる。図２２（ａ）はスクリ
ーン３８が所定位置を時間Δｔの間に走査する際に１つ
の画素において２進数「１００１００１０」にて表現さ
れる階調パターンにより階調制御が行われる様子を示す
グラフである。なお、図２２（ａ）中の符号Ｂ７、Ｂ
４、Ｂ１にて示すＯＮ時間はそれぞれビットＢ７，Ｂ
４，Ｂ１に対応するＯＮ時間を示す。

【０１２０】ここで、図２２（ａ）に示すように、スク
リーン３８が複数回回転する間に上記画素の階調が変更
されない場合は、この画素に対して同じ階調パターンに
よる階調制御が繰り返し行われる。その結果、階調制御
が行われる時間Δｔの間におけるこの画素の軌跡が破断
した線として定常的に現れる。

【０１２１】図２３は画素の軌跡が破断した線として観
察される様子を説明するための図であり、図５に示すス
クリーン３８の縁をおよそ上方から拡大して示す図であ
る。図２３中、実線にて示すスクリーン３８は画素３８
１の１周期分の階調制御を開始した時点のスクリーン３
８を示しており、２点鎖線にて示すスクリーン３８は時
間Δｔ経過後の階調制御を終了した時点のスクリーン３
８を示す。すなわち、矢印３８４がスクリーン３８の回
転方向を示し、実線のスクリーン３８と２点鎖線のスク
リーン３８とは時間Δｔの間における回転による姿勢の
変化を示す。なお、説明の便宜上、スクリーン３８が所
定の向きとなる時刻から時間Δｔの間に１つの画素が通
過する領域を「画素通過領域」と呼ぶこととする。図２
３では画素３８１に対応する画素通過領域に符号３８２
を付す。

【０１２２】図２３に示すように、図２２（ａ）に例示
した階調パターンによる階調制御が画素通過領域３８２
にて繰り返し行われると、画素通過領域３８２には階調
パターンと同様のパターンにて定常的に明るい領域３８
３と暗い領域とが生じる。すなわち、時間に対する明る
さの変化が位置に対する明るさの変化として現れる。そ
の結果、スクリーン３８がこの画素通過領域を複数回通
過する際の平均の明るさの変化は図２２（ｂ）にて示す
ようになり、画素通過領域中、時間Δｔ１に対応する領
域は明るく見え、時間Δｔ２に対応する領域は暗く見
え、時間Δｔ３に対応する領域は中間の明るさに見え
る。すなわち、画素通過領域は観察者にとって所定のパ
ターンにて破断した線として観察される。

【０１２３】そこで、この立体画像表示装置１００では
画素通過領域をスクリーン３８が走査するごとに階調パ
ターンを変更するようにしている。図２４（ａ）は所定
の画素通過領域をスクリーン３８が走査するごとに階調
パターンが変更される様子を例示する図である。

【０１２４】なお、既述のように、立体画像の１シーン
の表示はスクリーン３８が１８０゜回転するごとに行わ
れるが、スクリーン３８が１８０゜回転すると断面画像
の投影方向は逆向きとなる。したがって、スクリーン３
８が不透明である場合には観察者がある方向から立体画
像を観察すると１つの断面画像はスクリーン３８が３６
０゜回転するごとに１回観察される。そこで、立体画像
表示装置１００では、スクリーン３８が３６０゜回転す
るごとに階調パターンを切り替えるようにしている。以
下の説明における「画素通過領域の走査」とはスクリー
ン３８が３６０゜回転するごとの画素通過領域の走査を
いうものとする。

【０１２５】図２４（ａ）は１つの画素通過領域の走査
において図２２（ａ）と同様の階調を表現する場合の階
調制御の様子を示しており、１回目のスクリーン３８に
よる走査では図２２（ａ）に示す階調パターンと同様の
パターンにより階調制御される。これに対し、２回目の
走査時においては１回目の走査時の階調パターンを時間
的に逆にした階調パターンが用いられる。すなわち、１
回目の走査時にはビットＢ７からビットＢ０への順にて
対応する時間だけ画素の状態がＯＮとされるが、２回目
の走査時にはビットＢ０からビットＢ７の順で対応する
時間だけ画素の状態がＯＮとされる。その後、奇数回目
の走査時には１回目の走査と同様の階調パターンとな
り、偶数回目の走査時には２回目の走査と同様の階調パ
ターンとなる。

【０１２６】このような階調制御により、スクリーン３
８の走査が一定の向きで行われている限り、画素通過領
域では明るい領域と暗い領域とが定常的には現れなくな
る。すなわち、観察者には残像効果により図２４（ｂ）
にて示すように画素通過領域がある程度の明るさで連続
した領域として見えることとなる。その結果、画素通過
領域の集合である立体画像は滑らかでちらつきのない画
像となり、観察者にとって違和感のないものとなる。

【０１２７】次に、図２４（ａ）に示した階調制御を実
現する構成について説明する。図２５は立体画像表示装
置１００における階調制御に関する構成を示すブロック
図である。図２５に示すように、立体画像表示装置１０
０のＤＭＤコントローラ６２には階調制御に関する構成
として、階調パルス発生部６２１、スイッチ６２２、回
転数検出部６２３を有する。

【０１２８】階調パルス発生部６２１はＤＭＤ３３を駆
動するパルス信号を発生するものであり、２種類のパル
ス信号が発生される。これらのパルス信号は各ビットに
対応するＯＮ時間の開始時刻を示す信号であり、各ビッ
トに対応して時間Δｔをどのように分割するかを示すこ
とから、以下、この信号が示すパターンを「時間分割パ
ターン」という。

【０１２９】図２６は図２１の基本的パターンに対応す
る時間分割パターンＴＰ１を示す図である。なお、図２
６中、ビットＢ７〜Ｂ０のそれぞれに対応するパルスに
符号Ｂ７〜Ｂ０を付す。ＤＭＤ３３にはメモリ制御部６
２ａの制御によりメモリ６３ａ（または６３ｂ）からこ
れらのパルスに先行してビットＢ７〜Ｂ０の値が順に送
られ、ＤＭＤ３３では各パルスを受信した時点で各ビッ
トの値に対応して微小ミラーの傾きを変更する。

【０１３０】例えば、ビットＢ７の値が１である場合に
ビットＢ７に対応するパルスをＤＭＤ３３が受信する
と、画素の状態がＯＮとなるように微小ミラーが傾けら
れ、その間に、ビットＢ６の値がＤＭＤ３３に受信され
る。ビットＢ６の値が０であると、その後、ビットＢ６
に対応するパルスがＤＭＤ３３に受信された時点で画素
の状態がＯＦＦとなるように微小ミラーが傾けられる。
以下、順にパルスに応じて微小ミラーの傾きが変更され
ることにより、８ビットの階調信号に対応して図２１に
示す基本パターンを合成した階調パターンに従った階調
制御が行われる。このように、階調パルス発生部６２１
および微小ミラーを駆動するＤＭＤ３３の内部構成が階
調を制御する手段として機能する。

【０１３１】図２７は階調パルス発生部６２１にて発生
されるもう１つの時間分割パターンＴＰ２を示す図であ
る。図２７に示すように時間分割パターンＴＰ２は各パ
ルスによって分割される時間の順序を時間分割パターン
ＴＰ１に対して逆にしたものとなっており、この時間分
割パターンＴＰ２に基づいてＤＭＤ３３が制御される際
にはメモリ制御部６２ａの制御によりメモリ６３ａ（ま
たは６３ｂ）からビットＢ０〜Ｂ７の値が順にＤＭＤ３
３へと送られる。その結果、図２４（ａ）中の偶数回目
の走査に用いられる階調パターン、すなわち、奇数回目
の走査における階調パターンを時間的に逆転した階調パ
ターンが発生される。

【０１３２】図２５中のスイッチ６２２はこれら２種類
の時間分割パターンの信号を切り替えてＤＭＤ３３へと
送る役割を担っている。また、回転数検出部６２３は、
位置検出器７３からの信号を受けてスクリーン３８が３
６０゜回転するごとにスイッチ６２２に信号を送る。こ
れにより、スクリーン３８が１回転するごとにスイッチ
６２２が階調パルス発生部６２１からの時間分割パター
ンの信号を切り替える。その結果、スクリーン３８が１
回転するごとに階調パターンが図２４（ａ）に例示すよ
うに互いの逆順序の階調パターンの間で切り替えられ
る。

【０１３３】以上、立体画像表示装置１００における階
調制御の動作および構成について説明してきたが、立体
画像表示装置１００では立体画像中の各画素についてス
クリーン３８が走査を行うごとに時間分割パターンの時
間的順序を逆転させるので、スクリーン３８が複数回回
転する間に画素の階調に変化がない場合であっても、階
調パターンの変更が行われる。その結果、画素通過領域
に生じる明暗のパターンが一定となることはなく、表示
される立体画像には断続的な箇所が存在しなくなる。す
なわち、滑らかでちらつきのない高精細立体画像が表示
される。

【０１３４】次に、立体画像表示装置１００における階
調制御の動作の他の例について説明する。図２８は各ビ
ットに対応するパルスが任意の順序で発生される場合の
時間分割パターンの一例を示す図である。図２４（ａ）
の例ではビットの順序が降順および昇順の時間分割パタ
ーンを階調パルス発生部６２１が生成するが、図２８に
例示するように、階調パルス発生部６２１にて生成され
る時間分割パターン内のパルスの順序はスクリーン３８
が３６０゜回転するごとに任意に変更されてもよい。

【０１３５】この場合、図２５中破線の矢印にて示すよ
うに、ＤＭＤ３３に送信されるパルスがいずれのビット
に対応しているかが事前にメモリ制御部６２ａに通知さ
れる。そして、メモリ制御部６２ａの制御により次に発
生されるパルスに対応するビットの値がメモリ６３ａ
（または６３ｂ）からＤＭＤ３３へと送信される。これ
により、時間分割パターンを任意に変更することが実現
され、さらに滑らかな立体画像の表示が可能となる。

【０１３６】また、階調パルス発生部６２１にて発生さ
れる時間分割パターンの信号として予め図２８に例示す
る不規則なパターンを複数決めておき、スイッチ６２２
によりスクリーン３８が走査を行うごとにこれら複数の
時間分割パターンの間で時間分割パターンが切り替えら
れてＤＭＤ３３へと送信されるようになっていてもよ
い。これにより、時間分割パターンの変更を容易に行う
ことができる。以上のように、スクリーン３８の走査に
応じて時間分割パターンを様々な方法で変更することに
より、違和感のない立体画像の表示が実現される。

【０１３７】図２９および図３０は時間分割パターンの
さらに他の例を示す図である。図２９および図３０に示
す時間分割パターンでは、ビットＢ７に対応するＯＮ時
間を４つの時間Δｔ／８に分割し、ビット６に対応する
ＯＮ時間を２つの時間Δｔ／８に分割し、ビットＢ７お
よびＢ６に対応する分割されたＯＮ時間を適宜分散させ
ている。そして、図２９に示す時間分割パターンと図３
０に示す時間分割パターンとを時間的に互いに逆順序と
している。

【０１３８】図２９および図３０に示す時間分割パター
ンを図２４（ａ）にて示した例と同様にスクリーン３８
の走査ごとに切り替えることにより、観察者には画素通
過領域の明るさが連続的に観察され、違和感のない立体
画像となる。また、ビットＢ７やビットＢ６のように対
応するＯＮ時間が比較的長くてもこれらのビットに対応
するＯＮ時間が分散されるので、ＯＮの状態の画素の軌
跡は細かく切断されたものとなる。その結果、より滑ら
かでちらつきのない立体画像表示が実現される。なお、
時間分割パターンの時間的順序を逆転させるという手法
の場合、メモリ６３ａ（または６３ｂ）からのビットの
値の読み出しの制御は順序を逆転させるだけでよいの
で、容易に時間分割パターンの変更を実現できる。

【０１３９】このように、各ビットに対応するＯＮ時間
は連続的なものに限定されず、不連続であっても合計時
間が所定の長さとなれば階調表現は可能である。すなわ
ち、時間分割パターンとしては様々なパターンが利用可
能である。

【０１４０】以上、立体画像表示装置１００の階調制御
について、明るさのみの階調制御を例に説明したが、カ
ラー表示の場合にはＲ，Ｇ，Ｂの３色のそれぞれについ
て上記階調制御を行えばよい。これにより、色の濃淡に
関する階調制御が実現される。

【０１４１】＜Ｇ．変形例＞以上、この発明に係る立体
画像表示装置および立体画像表示システムについての一
実施形態を詳細に説明したが、この発明は上記説明した
ものに限定されるものではない。

【０１４２】例えば、上記説明においては記憶手段とし
てのメモリは２個の場合を例示したが２個に限定される
べき技術的制限は伴わないので２個以上の複数個であっ
てもよい。この場合、読み出し対象となる一のメモリと
書き込み対象となる一のメモリとを切り換える際には、
複数のメモリ間で循環的に切り換えが行われるように構
成すればよい。なお、静止画像のみを表示する場合には
メモリは１つであってもよい。

【０１４３】また、読み出し対象となるメモリから与え
られる２次元画像データに基づいてスクリーン３８に投
影する断面画像を生成する画像生成手段の一例としてＤ
ＭＤ３３を例示したが、ＤＭＤ３３以外の素子を使用し
てもよい。

【０１４４】また、上記説明においては主として所定の
回転軸Ｚを中心に回転するスクリーン上に断面画像を投
影することによって表示対象物の立体像を表示する構成
例について説明したが、この発明はこれに限定されるも
のではなく、スクリーンの投影面に対して垂直な方向に
直進走査するような体積走査であってもよい。つまり、
スクリーンの位置および／または姿勢を変更することに
より３次元的な所定空間内を走査するものであればよい
のである。

【０１４５】なお、上記説明においてはスクリーン３８
の材質については特に言及しなかったが、スクリーン３
８の材質を工夫することで立体画像が表示されているデ
ューティー比を倍増させることができる。

【０１４６】すなわち、スクリーン３８を１８０゜回転
させることで体積走査が完了するが、スクリーン３８が
不透明な材質で構成されている場合、断面画像が投影さ
れているスクリーンの投影面が観察者から見て裏面側
（反対側）に向いている間は断面像を視認することがで
きない。従って、立体画像が表示されているデューティ
ー比は１／２となる。このため、体積走査終了後、観察
者の眼に残像があるうちにさらにスクリーン３８を回転
させて、結果的に３６０゜回転させる必要がある。

【０１４７】しかし、スクリーン３８の材質として、投
影像が投影側から十分に視認できるだけの拡散反射性能
を有すると同時に、その像をスクリーン３８の裏側の方
向からも視認できるような光透過性を有する材質を採用
することで、スクリーン３８の表裏両方から投影像を視
認することが可能となる。したがって、スクリーン３８
の角度にかかわらず断面画像を視認することができ、立
体画像表示のデューティー比は１となる。このため、残
像効果を維持できる時間内にスクリーン３８を回転させ
なければならない角度は１８０゜で済む。これにより、
スクリーン３８の回転数を１／２に抑えることが可能と
なり、その分だけ投影する断面画像の角度刻みを細かく
でき、断面画像の数を増して表示される立体画像の品位
を向上させることができる。

【０１４８】スクリーン３８の材質としては、例えば、
すりガラスや、透明樹脂板の表面をすりガラス状に加工
して白く曇らせたものや、薄い紙などのように半透明の
材質を利用すればよい。

【０１４９】なお、スクリーン３８に半透明の材質が用
いられる場合には、上記階調制御の説明において、スク
リーン３８が１８０゜回転するごとに時間分割パターン
を変更するようにしてもよい。また、逆に、階調制御に
おいて、時間分割パターンの変更がスクリーン３８の１
回転ごとに行われるのではなく、２回転以上ごとに行わ
れるようになっていてもよい。

【０１５０】

【発明の効果】請求項１ないし４に記載の発明では、ス
クリーンの走査に応じて時間分割パターンを変更するの
で、違和感のない立体画像を表示することができる。

【０１５１】また、請求項２に記載の発明では、時間分
割パターンを予め定められた複数の時間分割パターンの
間で切り替えるので、時間分割パターンの変更を容易に
行うことができる。

【０１５２】また、請求項３に記載の発明では、時間分
割パターンの時間的順序を逆転させるので、時間分割パ
ターンの変更を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る立体画像表示シス
テムの全体的な構成を示す図である。

【図２】立体画像表示装置の概観を示す図である。

【図３】着脱可能な操作スイッチの拡大図である。

【図４】立体画像表示装置における光学系を含む構成を
示す図である。

【図５】スクリーンおよび回転部材の斜視概観図であ
る。

【図６】スクリーンに投影される断面画像の大きさ（解
像度）を示す図である。

【図７】立体画像表示システムの機能構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】メモリの構成例を示す図である。

【図９】この発明の実施の形態におけるメモリの構成例
を示す図である。

【図１０】図７に示した構成のうちの要部を抜き出した
図である。

【図１１】メモリ制御部の詳細を示すブロック図であ
る。

【図１２】ホストコンピュータにおける機能構成を示す
ブロック図である。

【図１３】３次元画像データから２次元画像データへの
変換過程を示す図である。

【図１４】断面画像（投影像）の補正の一例を示す図で
ある。

【図１５】スクリーンの回転角度θに応じたメモリから
の読み出し順序を示す図である。

【図１６】２次元画像データの読み出し順序を切り換え
るための制御機構の一例を示す図である。

【図１７】アドレス発生部で発生される８ビットの水平
アドレス信号の一例を示す図である。

【図１８】立体画像表示装置において実際に立体画像を
表示する際の処理手順を示すフローチャートである。

【図１９】立体画像表示装置において実際に立体画像を
表示する際の処理手順を示すフローチャートである。

【図２０】立体画像表示装置において実際に立体画像を
表示する際の処理手順を示すフローチャートである。

【図２１】時間分割により階調を表現する際の基本的パ
ターンを示す図である。

【図２２】（ａ）はスクリーンが走査を行うごとに階調
パターンが変更されない場合の例を示す図であり、
（ｂ）は（ａ）に示す動作による平均の明るさを示す図
である。

【図２３】図２２に示す動作においてスクリーンの回転
に伴うＯＮの状態の画素の軌跡を示す図である。

【図２４】（ａ）はスクリーンが走査を行うごとに階調
パターンが変更される場合の例を示す図であり、（ｂ）
は（ａ）に示す動作による平均の明るさを示す図であ
る。

【図２５】階調制御を行う構成を示すブロック図であ
る。

【図２６】時間分割パターンの一例を示す図である。

【図２７】図２６に示す時間分割パターンの時間的順序
を逆転した時間分割パターンを示す図である。

【図２８】時間分割パターンの他の例を示す図である。

【図２９】時間分割パターンのさらに他の例を示す図で
ある。

【図３０】図２９に示す時間分割パターンの時間的順序
を逆転した時間分割パターンを示す図である。

【図３１】階調制御の例を説明するための図である。

【図３２】体積走査法による立体画像の表示方法の例を
示す概念図である。

【図３３】図３１に示す動作においてスクリーンの走査
に伴うＯＮの状態の画素の軌跡の例を示す図である。

【符号の説明】

１ 立体画像表示システム ３ ホストコンピュータ ３３ ＤＭＤ ３８ スクリーン ３９ 回転部材 ５０ 投影光学系 ７４ モータ １００ 立体画像表示装置 ６２１ 階調パルス発生部 ６２２ スイッチ ６２３ 回転数検出部 ＴＰ１、ＴＰ２ 時間分割パターン

フロントページの続き (72)発明者 杭迫 真奈美 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 吉井 謙 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 糊田 寿夫 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 5C061 AA06 AA20 AA23 AA29 AB11 AB12 AB14 AB16 AB17 AB24

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 立体画像表示装置であって、 画像が投影されるスクリーンの位置および／または姿勢
   を変更することにより前記スクリーンを走査させる走査
   手段と、 前記スクリーンの走査に同期しつつ２次元画像データ群
   に基づいて表示対象物の複数の断面画像を前記スクリー
   ンに順次投影する投影手段と、 前記投影手段により断面画像の階調表現を時間分割パタ
   ーンに基づいて行う階調制御手段と、を備え、 前記階調制御手段が、 前記走査手段による前記スクリーンの走査に応じて前記
   時間分割パターンを変更するパターン変更手段、を有す
   ることを特徴とする立体画像表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の立体画像表示装置であ
   って、 前記パターン変更手段が、前記時間分割パターンを予め
   定められた複数の時間分割パターンの間で切り替えるこ
   とを特徴とする立体画像表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の立体画像表示装置であ
   って、 前記パターン変更手段が、前記時間分割パターンの時間
   的順序を逆転させることを特徴とする立体画像表示装
   置。
4. 【請求項４】 立体画像表示システムであって、 表示対象物の３次元画像データに基づいて、前記表示対
   象物を複数の面で切断した複数の断面画像に対応する２
   次元画像データ群を生成する断面画像演算手段と、 前記２次元画像データ群に基づいて立体画像表示を行う
   請求項１ないし３のいずれかに記載の立体画像表示装置
   と、を備えることを特徴とする立体画像表示システム。