JP2000278711A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリーンを回転させつつ表示対象物の断面
画像を順次投影することにより立体画像を表示する立体
画像表示装置において、断面画像をスクリーンの表裏両
側から観察できるとともに回転軸およびスクリーンの重
心を投影面上に位置させることができず、質の高い立体
画像を表示することができない。 【解決手段】 スクリーン３８の構造を主面に垂直な方
向に対して順に、硬質透明材３８２、光拡散材３８１お
よび硬質透明材３８３を有するものとし、光拡散材３８
１により入射する光波を入射側およびその反対側にほぼ
同様に拡散放射させる。さらに、２枚の硬質透明材３８
２，３８３の厚みおよび比重をほぼ同じにする。これに
より、投影面である光拡散材３８１上にスクリーン３８
の重心および回転軸を位置させることができ、スクリー
ン３８が撓んだり振動したりすることを防止することが
できる。その結果、質の高い立体画像の表示が実現され
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
立体画像表示装置に関し、特に、スクリーンを回転させ
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に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スクリーンを主面に平行な軸
を中心に回転させるとともに、このスクリーンの回転に
同期して表示対象物の断面画像を順次投影することによ
り、立体画像を表示する技術が知られている。図２２は
このような立体画像表示装置の表示原理を説明するため
の図である。

【０００３】図２２に示す方法では、スクリーン９０１
を主面に平行な回転軸９０２を中心に矢印９０３にて示
すように回転させるとともに、時間の経過と共に変化す
るスクリーン９０１の向きに同期させて表示対象物９０
４（図２２中、破線にて示す。）の断面画像９０５をス
クリーン９０１に投影する。これにより、観察者には断
面画像９０５の残像効果により、順次投影される断面画
像９０５の包絡面が立体画像として認識される。

【０００４】図２２に示すように、回転するスクリーン
９０１を用いて立体画像を表示する場合、断面画像９０
５を投影するスクリーン９０１としては２次元画像の投
影装置（いわゆるプロジェクタ）のスクリーンに代表さ
れるように一般的には白い布製のスクリーンが用いられ
ることが想定されている。

【０００５】その一方で、立体画像の表示の場合には不
透明なスクリーンではなくて、半透明の板材や磨りガラ
スをスクリーンとして用いても適切な立体画像の表示が
できるという提案もなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スクリーン
を回転させる場合には、断面画像を明りょうに投影する
ためにスクリーンの振動を防止する必要がある。したが
って、スクリーンにはある程度の剛性が求められ、適度
な厚みが必要となる。しかし、半透明の厚い板材をスク
リーンとして用いる場合、投影画像は板材内部にて拡散
し、不鮮明な画像となってしまう。両主面に磨り加工が
施された磨りガラスをスクリーンとして用いる場合も同
様の問題が生じる。

【０００７】また、片面だけに磨り加工が施された磨り
ガラスをスクリーンとして用いる場合には、磨り加工が
施された面（以下、「磨り面」という。）を回転軸に重
ねることができない。なぜならば、磨りガラスの重心は
磨り面から離れた位置にあり、磨り面を回転軸に重ねて
回転を行うと磨りガラスを撓ませる力が大きく発生する
からである。

【０００８】逆に、磨りガラスの重心を回転軸上に位置
させると、磨りガラスが３６０゜回転する間に磨り面が
走査する空間は図２３に示すようになり、回転軸９０２
の近傍に欠落部９０６が生じる。また、図２４に示すよ
うに磨りガラスの磨り面９０７が回転軸９０２を中心に
１８０゜回転すると磨り面９０７が異なった位置とな
り、位置が変わった磨り面に同様の（正確には左右が反
転された）断面画像９０８を投影すると不自然な立体画
像が表示されることになる。

【０００９】さらに、磨りガラスをそのままスクリーン
として用いる場合には、投影された画像のコントラスト
が低下したり、ガラス表面における光の反射が投影画像
に悪影響を与えるといった問題も生じる。

【００１０】この発明は、スクリーンを回転させる立体
画像表示装置において、スクリーン関する上記様々な問
題を解決することを目的としている。

【００１１】

【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を
主面に平行な回転軸を中心に回転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
とを備え、前記スクリーンが、主面に垂直な方向に対し
て第１の硬質透明層、光拡散層、および、第２の硬質透
明層を順に有する。

【００１２】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、前記第１の硬質透明層および前
記第２の硬質透明層の厚みの２乗と比重との積がほぼ等
しい。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の立体画像表示装置であって、前記光拡散層が、入射
する光波を前記第１および第２の硬質透明層のそれぞれ
の側にほぼ同程度で拡散放射する。

【００１４】請求項４の発明は、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であって、前記第１お
よび第２の硬質透明層が有する複数の主面のうちの少な
くとも１つに反射防止処理が施されている。

【００１５】請求項５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を主面に平行な回転
軸を中心に回転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を備え、前記スク
リーンが、入射する光波を拡散放射する光拡散層を有
し、前記光拡散層が前記回転軸と重なる。

【００１６】請求項６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を主面に平行な回転
軸を中心に回転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を備え、前記スク
リーンが、入射する光波を拡散放射する光拡散層を有
し、前記スクリーンの重心が前記光拡散層上に位置す
る。

【００１７】請求項７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を主面に平行な回転
軸を中心に回転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を備え、前記スク
リーンが、入射する光波を拡散放射するとともに着色処
理が施された光拡散層を有する。

【００１８】請求項８の発明は、請求項５ないし７のい
ずれかに記載の立体画像表示装置であって、前記スクリ
ーンが、主面に垂直な方向に対して第１の硬質透明層、
前記光拡散層、および、第２の硬質透明層を順に有す
る。

【００１９】

【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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】＜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。

【００２４】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。

【００２５】なお、風防２０ａ内にて回転するスクリー
ン３８の構造の詳細については後述する。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。図６および図７にスクリー
ン３８の回転および断面画像の投影により立体画像が表
示される様子を概念的に示す。

【００５１】次に断面画像の大きさ（解像度）について
述べる。図８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８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。

【００５２】＜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。

【００５３】図９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９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９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。

【００５４】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。

【００５５】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９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。

【００５６】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。

【００５７】ここで、記憶手段となるメモリの構成につ
いて説明する。この発明に係る立体画像表示装置１００
では、スクリーン３８は後述するように半透明のスクリ
ーンとなっており、上述した例示のようにスクリーン３
８が１８０゜回転する間にＤＭＤ３３で生成される断面
画像の数を６０枚とすると、立体表示を行うには少なく
とも６０枚の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必要がある。断面画像がスクリー
ン３８の表裏両面から観察可能な場合には、スクリーン
３８が１８０゜回転する間に立体画像の全体が表示され
るからである。なお、スクリーン３８が次の１８０゜を
回転する間には投影方向が逆向きとなることから断面画
像の左右を反転する必要があるが、この処理については
後述する。

【００５８】以上のことから、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
要があり、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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。動画像を表示する場合、メモリ内の
２次元画像データを逐次更新する必要があることから、
読み出しおよび書き込みの制御を独立して行うメモリを
２つ設け、これらのメモリの読み出しおよび書き込み制
御が互い違いに行われる（いわゆる、トグル動作が行わ
れる。）。

【００６２】ここで、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。

【００６３】このような事態が発生した場合であって
も、前のシーンを繰り返し表示することにより表示が途
絶えること防止することができる。そこで、立体画像表
示装置１００では２つのメモリ６３ａ，６３ｂを設ける
に際し、各メモリの記憶容量を少なくとも１シーン分の
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
ることができるように構成している。

【００６４】例えば、図１０に示すようにそれぞれのメ
モリについて２５６×２５６×３×２０Ｂｙｔｅ（Ｒ，
Ｇ，Ｂ各色について２０枚分の画像であり、合計６０枚
分の画像のデータ量に相当する。）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。

【００６５】なお、上述の説明では、１シーンの間にス
クリーン３８が１８０゜回転するものとして説明した
が、１シーンの間にスクリーン３８が３６０゜回転する
ものとし、２つのメモリ６３ａ，６３ｂのそれぞれに１
シーン分、すなわち、スクリーン３８が１回転する間の
投影に利用される２画像データ群を記憶するようにして
おいてももちろんよい。

【００６６】図９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。

【００６７】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。

【００６８】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９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。

【００６９】図１１は、図９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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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１２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。

【００７３】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。

【００７４】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１３は図９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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】図１４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１４（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１４
（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１４（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１４
（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。

【００７８】図１４（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。

【００７９】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。

【００８０】＜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。

【００８１】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。

【００８２】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１５（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１５（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９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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】例えば、断面画像の大きさが図８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１１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。

【００８９】図１６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１６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１６（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１６（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。

【００９０】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。

【００９１】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１７に示す。図１７には図１２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１７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。

【００９２】図１８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１８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１８（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。

【００９３】図１８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１６
（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１６（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１８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。

【００９４】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１８（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１８（ｂ）参
照）を上述した切換部８４に供給する。

【００９５】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。

【００９６】＜Ｅ．スクリーンの構造＞以上、この発明
に係る立体画像表示装置１００の構成および機能につい
て説明してきたが、次に、立体画像表示装置１００にお
けるスクリーン３８の構造について詳説する。

【００９７】スクリーン３８は半透明とされており、投
影光学系５０から投影される側のみならず反対側からも
投影画像を見ることができるようになっている。図１９
はスクリーン３８の主面に垂直な面によるスクリーン３
８の縦断面図（すなわち、スクリーン３８の厚み方向の
縦断面図）であり、厚み方向に強調して示している。な
お、「スクリーンの主面」とはスクリーンが広がる面を
概念的に示す言葉として以下の説明において用いるが、
断面画像が投影される面やスクリーン３８表面を構成す
る面のうち最も大きな面を指す言葉として捉えてもよ
い。

【００９８】図１９に示すように、スクリーン３８は半
透過性を有する光拡散材３８１が２枚の高剛性の硬質透
明材３８２，３８３により両側から挟まれる構造となっ
ている。光拡散材３８１は断面画像が投影される投影面
としての役割を果たすために十分に薄く形成されてお
り、入射する光波を入射側に拡散放射すると同時に、反
対側にも入射側とほぼ同量の光波を拡散放射する特性を
有する。光拡散材３８１としては、光拡散加工された薄
い樹脂シートや紙等の繊維質の材料から形成されるシー
トが利用される。

【００９９】硬質透明材３８２，３８３は、入射する光
波を透過するとともにある程度の剛性を有しており、例
えば、透明ガラス、アクリル、ポリカーボネート等の透
明樹脂材料が利用される。２枚の硬質透明材３８２，３
８３は共に同じ材料で形成されていてもよく、互いに異
なる材料で形成されていてもよい。なお、２枚の硬質透
明材３８２，３８３が同じ材料または比重がほぼ等しい
材料にて形成される場合にはほぼ同じ厚みであることが
好ましく、互いに比重が大きく異なる材料にて形成され
る場合には、厚みの２乗と比重との積が互いに等しくな
るような厚みが硬質透明材３８２，３８３に与えられる
ことが好ましい。このような条件がスクリーン３８に対
して好ましい理由については後述する。

【０１００】また、スクリーン３８に入射する光波ある
いは光拡散材３８１にて拡散放射される光波の一部が硬
質透明材の表面で反射されて投影画像がにじんだりゴー
ストが発生することを避けるために、２枚の硬質透明材
３８２，３８３のそれぞれの両主面３８２ａ，３８２
ｂ，３８３ａ，３８３ｂにはコーティング等の反射防止
処理が施される。なお、硬質透明材の主面とは硬質透明
材が有する最も大きな面をいい、光拡散材３８１に面す
る面および反対側の面をいう。

【０１０１】２枚の硬質透明材３８２，３８３は光拡散
材３８１を介して互いに固く結合される。これらの硬質
透明材３８２，３８３に間にズレが生じる場合にはスク
リーン３８全体の剛性を適切に維持することができず、
硬質透明材３８２，３８３の厚みを不必要に厚くする必
要が生じるからである。具体的には、光拡散材３８１を
挟んだ状態で、２枚の硬質透明材３８２，３８３をネジ
を用いて結合する方法、接着剤を用いて接着する方法、
熱により融着させる方法等がある。また、一方の硬質透
明材３８２に光拡散材３８１を接着した後で、光拡散材
３８１と他方の硬質透明材３８３とを接着するようにし
てもよい。

【０１０２】このように、スクリーン３８は主面に垂直
な方向に硬質透明材３８２、光拡散材３８１および硬質
透明材３８３を順に有する構造となっているのであるな
らば、これらの部材が分離可能に結合されても分離不可
能に一体的に結合されていてもよい。すなわち、スクリ
ーン３８において硬質透明材３８２、光拡散材３８１お
よび硬質透明材３８３は３つの部材として把握できる必
要はなく、これら３つの部材のそれぞれに相当する３つ
の層を有する一体的構造であってもよい。スクリーン３
８を層構造を有する部材とみなした場合の光拡散層３８
ａ、硬質透明層３８ｂおよび硬質透明層３８ｃのそれぞ
れを図１９中に符号を付して示す。

【０１０３】図２０はスクリーン３８の他の構造を示す
図であり、図１９と同様、スクリーン３８の主面に垂直
な面による縦断面図であり、厚み方向に強調して示して
いる。

【０１０４】図２０に示すスクリーン３８は２枚の硬質
透明材３８４，３８５を結合した構造となっており、一
方の硬質透明材３８５における他方の硬質透明材３８４
側の主面３８５ａには入射する光波を拡散放射する拡散
反射処理（すなわち、拡散放射を生じる処理）が施され
ている。拡散反射処理の具体的方法としては、例えば、
微小な拡散粒子をバインダとともに硬質透明材３８５の
主面３８５ａに塗布する方法がある。このとき、できる
だけ薄く均一に塗布を行うことにより、入射する光波を
入射側に十分拡散放射するとと同時に反対側にも入射側
とほぼ同量の光波を拡散放射する特性を持たせることが
できる。

【０１０５】また、別の方法としては、硬質透明材３８
５の主面３８５ａに微小な凹凸を緊密かつ一様に形成
し、いわゆるマット状に表面加工を施す方法もある。

【０１０６】硬質透明材３８４，３８５としては、図１
９に示したものと同様に、透明ガラス、アクリル、ポリ
カーボネート等の透明樹脂材料が利用可能であり、２枚
の硬質透明材３８４，３８５は共に同じ材料で形成され
ていてもよく、互いに異なる材料で形成されていてもよ
い。また、２枚の硬質透明材３８４，３８５が同じ材料
または比重がほぼ等しい材料にて形成される場合にはほ
ぼ同じ厚みであることが好ましく、互いに比重が大きく
異なる材料にて形成される場合には、厚みの２乗と比重
との積が互いにほぼ等しくなるような厚みが硬質透明材
３８４，３８５に与えられることが好ましい。

【０１０７】さらに、投影画像がにじんだりゴーストが
発生することを避けるために、２枚の硬質透明材３８
４，３８５の表面加工が施されていない主面３８４ａ，
３８４ｂ，３８５ｂにはコーティング等の反射防止処理
が施される。２枚の硬質透明材３８４，３８５の結合も
図１９のスクリーン３８と同様に、ネジ結合、接着剤に
よる接着、熱による融着等により行われる。

【０１０８】以上説明したように、図２０に示すスクリ
ーン３８は２枚の硬質透明材３８４，３８５を結合した
構造を有するが、図１９に示したスクリーン３８と同
様、３層構造を有する。すなわち、硬質透明材３８４が
硬質透明層３８ｂに相当し、硬質透明材３８５の主面３
８５ａが光拡散層３８ａに相当し、硬質透明材３８５の
他の部分が硬質透明層３８ｃに相当する。

【０１０９】ところで、図１９および図２０に示すスク
リーン３８では、入射する光波をスクリーン３８の両側
へと拡散放射する光拡散層３８ａが設けられるが、光拡
散層３８ａは投影される断面画像の光波のみならず照明
等の外部から進入する不要な光も拡散放射する。その結
果、スクリーン３８全体が白っぽく見えることとなり、
断面画像のコントラストを低下させる。

【０１１０】そこで、この発明に係る立体画像表示装置
１００では、光拡散層３８ａに着色処理が施される。す
なわち、図１９に示す光拡散材３８１や図２０に示す拡
散反射処理が施された主面３８５ａに若干の着色処理が
施され、好ましくは、淡い灰色に着色される。これによ
り、不要な外部光の散乱によりスクリーン３８の白っぽ
い輝きが抑えられ、観察者の視覚において立体画像のコ
ントラストが改善されてより鮮明な立体画像が観察でき
るようになる。

【０１１１】以上、立体画像表示装置１００に用いられ
るスクリーン３８の構造について説明してきたが、立体
画像表示装置１００ではスクリーン３８に光拡散層３８
ａを設けることにより、スクリーン３８が不透明である
場合に比べて高精細な立体画像の表示を実現している。

【０１１２】すなわち、スクリーンが不透明な材質で構
成されている場合には、断面画像が投影される投影面が
観察者から見てスクリーンの背後に位置する間は断面画
像を視認することができない。したがって、観察者には
スクリーンが３６０゜回転する間にスクリーンの各位置
に対応する断面画像が１回しか観察されない。しかし、
半透明のスクリーン３８の場合、スクリーン３８に投影
される断面画像は投影側のみならず反対側からも観察す
ることができ、スクリーン３８が３６０゜回転する間に
スクリーン３８の各位置に対応する断面画像を２回観察
することができる。

【０１１３】これにより、スクリーンが不透明な場合に
比べ、スクリーン３８の回転速度およびスクリーン３８
が１回転する間の断面画像の投影回数が同じであっても
観察者が観察することができる断面画像の数を２倍とす
ることができる。その結果、スクリーン３８が不透明な
場合に比べて図１９および図２０に示すスクリーン３８
では断面画像が観察者の視界に入るデューティ比を２倍
とすることができ、高精細な立体画像の表示が実現され
る。

【０１１４】また、光拡散層３８ａは入射する光波を入
射側およびその反対側にほぼ同程度で拡散放射するの
で、表示される立体画像にはちらつきが生じない。

【０１１５】次に、スクリーン３８の取付位置について
説明する。

【０１１６】立体画像表示装置１００ではスクリーン３
８を取り付けるに際し、スクリーン３８の主面が回転部
材３９の回転軸と平行となることが前提となるが、図１
９および図２０に例示したスクリーン３８では、さら
に、その薄い光拡散層３８ａが回転部材３９の回転軸に
ほぼ一致するように回転部材３９上に取り付けられる。
すなわち、回転軸が光拡散層３８ａの内部または表面に
沿って伸び、実質的に光拡散層３８ａと回転軸とが重な
る位置関係とされる。これにより、スクリーン３８の投
影面である光拡散層３８ａが回転により体積走査する空
間は図２１に示すように中実円柱となる。ここで、光拡
散層３８ａは両側から２つの硬質透明層３８ｂ，３８ｃ
により挟まれているので、回転によりスクリーン３８に
撓む力が生じたとしても回転軸Ｚを挟むようにして２つ
の硬質透明層３８ｂ，３８ｃがこの撓む力に抵抗する。

【０１１７】さらに、既述のように、立体画像表示装置
１００では２つの硬質透明層３８ｂ，３８ｃである２枚
の硬質透明材３８２，３８３（または、硬質透明材３８
４、３８５）が同じ材料で形成される場合には、その厚
みがほぼ等しくされ、比重が大きく異なる材料で形成さ
れる場合には、２枚の硬質透明材において、厚みの２乗
と比重との積がほぼ等しくなるように厚みが調整され
る。

【０１１８】２枚の硬質透明材において厚みの２乗と比
重との積がほぼ等しくするのは、スクリーン３８の重心
を光拡散層３８ａ上（すなわち、光拡散層３８ａの内部
または表面）に位置させることを目的としている。各硬
質透明材における重心は光拡散層３８ａから厚みの半分
の距離に位置する。また、各硬質透明材の質量は比重と
厚みとの積に比例する。スクリーン３８の重心を光拡散
層３８ａに位置させるにはスクリーン３８の重心から硬
質透明層の重心までの距離と硬質透明層の質量との積が
両硬質透明層に関して等しくすればよいので、最終的に
は各硬質透明材間で厚みの２乗と比重との積が等しくな
るように各硬質透明材の厚みを調整すればよい。

【０１１９】スクリーン３８の重心が光拡散層３８ａ上
に位置すると、スクリーン３８の光拡散層３８ａを回転
軸Ｚに重ねるという配置はスクリーン３８の重心をほぼ
回転軸Ｚ上に位置させる配置となる。そして、スクリー
ン３８の回転走査時にスクリーン３８に作用する遠心力
は光拡散層３８ａを中心に対称となって相殺され、スク
リーン３８を撓ませる力の発生が効果的に防止される。
その結果、スクリーン３８は平面の状態を維持しつつ安
定して回転することができ、順次投影される断面画像に
より形成される立体画像を適切に表示することができ
る。

【０１２０】これに対し、単に片面にのみ磨り加工が施
された磨りガラスをスクリーンとして用いる場合には、
スクリーンの回転による振動を防止するために磨りガラ
スの厚み方向の中央に回転軸を位置させることが必要と
なる。この場合、投影面である磨り面と回転軸とが一致
せず、磨り面が走査する空間は図２３に示すようにな
る。その結果、回転軸９０２近傍には欠落部９０６が生
じ、表示される立体画像に欠落が生じる。また、磨り面
である投影面が回転軸と一致しないことから、図２４に
示すようにある位置から１８０゜だけスクリーンが回転
すると、投影面にオフセットが生じて観察される立体画
像にぶれが生じ、不鮮明になるという問題も生じる。

【０１２１】一方、片面だけ磨り加工が施された磨りガ
ラスをスクリーンとして用いる場合に、磨り面と回転軸
とを強制的に一致させようとするとスクリーンの重心は
回転軸と一致しない上に、回転軸はスクリーンの内部で
はなくてスクリーンの表面に位置してしまう。これによ
り、スクリーンが回転するとスクリーン全体に同じ方向
に撓ませようとする力が作用し、回転するスクリーンが
大きく撓んだり振動したりすることとなる。その結果、
表示される立体画像が二重にあるいは不鮮明となり、場
合によってはスクリーンに破損が発生する。

【０１２２】以上のように、図１９および図２０に例示
したスクリーン３８では、まず、断面画像を表示するた
めに入射する光波を入射側およびその反対側へとほぼ同
程度で拡散放射することができ、高精細な立体画像を表
示することができる。また、スクリーン３８を３層構造
とすることによりスクリーン３８に十分な剛性を持たせ
ることができるとともにスクリーン３８の回転中に生じ
る撓みや振動を効果的に防止することができる。さら
に、２つの硬質透明層３８ｂ，３８ｃの厚みを比重に応
じて調整して光拡散層３８ａと回転軸とを重ねることに
より、光拡散層３８ａの走査空間の欠落を防ぐことがで
きる。そして、スクリーン３８の重心を回転軸上に位置
させることにより、鮮明な立体画像の表示を行うことが
できる。これらの効果により、この発明に係る立体画像
表示装置１００では質の高い立体画像の表示が実現され
る。

【０１２３】＜Ｆ．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。

【０１２４】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。

【０１２５】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。

【０１２６】また、上記実施の形態では、図１９に示す
硬質透明材３８２，３８３（すなわち、硬質透明層３８
ｂ，３８ｃ）の４つの主面３８２ａ，３８２ｂ，３８３
ａ，３８３ｂ（または、図２０に示す硬質透明材３８
４，３８５（すなわち、硬質透明層３８ｂ，３８ｃ）の
３つの主面３８４ａ，３８４ｂ，３８５ｂ）について、
全ての主面に反射防止処理が施されると説明したが、こ
れらの反射防止処理は４つの主面（または、３つの主
面）の少なくとも１つに施されるのみであっても立体画
像の質の向上を図ることができる。

【０１２７】

【発明の効果】請求項１ないし４に記載の発明では、回
転するスクリーンに生じる撓みや振動を効果的に防止す
ることができる。これにより質の高い立体画像の表示が
実現される。

【０１２８】また、請求項２に記載の発明では、回転す
るスクリーンに生じる撓みや振動を一層効果的に防止す
ることができる。

【０１２９】また、請求項３に記載の発明では、ちらつ
きのない高精細な立体画像を表示することができる。

【０１３０】また、請求項４に記載の発明では、立体画
像を鮮明に表示することができる。

【０１３１】請求項５に記載の発明では、表示される立
体画像の回転軸近傍の欠落を防止することができる。

【０１３２】請求項６に記載の発明では、回転するスク
リーンに生じる撓みや振動を防止することができる。

【０１３３】請求項７に記載の発明では、立体画像のコ
ントラストを向上することができる。

【０１３４】また、請求項８に記載の発明では、回転す
るスクリーンに生じる撓みや振動を効果的に防止するこ
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】立体画像が表示される様子の一例を示す概念図
である。

【図７】立体画像が表示される様子の他の例を示す概念
図である。

【図８】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９】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１０】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１１】図９に示した構成のうちの要部を抜き出した
図である。

【図１２】メモリ制御部の詳細を示すブロック図であ
る。

【図１３】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１４】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１５】断面画像（投影像）の補正の一例を示す図で
ある。

【図１６】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１７】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１８】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１９】スクリーンの構造の一例を示す縦断面図であ
る。

【図２０】スクリーンの構造の他の例を示す縦断面図で
ある。

【図２１】回転軸と投影面とが一致する場合の投影面が
走査する空間を示す図である。

【図２２】スクリーンを主面に平行な軸を中心に回転さ
せながら立体画像を表示する原理を示す概念図である。

【図２３】回転軸と投影面とが一致しない場合の投影面
が走査する空間を示す図である。

【図２４】回転軸と投影面とが一致しない場合において
スクリーンが１８０゜回転した際の断面画像の表示位置
のずれを示す概念図である。

【符号の説明】

３８ スクリーン ３８ａ 光拡散層 ３８ｂ，３８ｃ 硬質透明層 ３９ 回転部材 ５０ 投影光学系 ６０ ＤＭＤ駆動部 ７４ モータ １００ 立体画像表示装置 ３８２ａ，３８２ｂ，３８３ａ，３８３ｂ，３８４ａ，
３８４ｂ，３８５ｂ（硬質透明材の）主面 Ｚ 回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/34 Ｇ０９Ｇ 3/34 Ｄ (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 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 Ｆターム(参考） 2H021 AA07 BA27 2H059 AA32 AA35 5C061 AA06 AA29 AB12 AB16 AB17 AB24 5C080 AA18 BB05 CC03 CC04 DD01 DD21 EE17 EE29 EE30 FF07 FF09 GG02 GG12 JJ01 JJ02 JJ04 JJ06 JJ07 5G435 AA00 AA09 BB17 CC11 CC12 DD02 DD05 EE16 EE30 GG01 GG02 GG03 GG10 GG12 GG28 GG46

Claims (8)

【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を主面に平行な回転軸を中
   心に回転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、
   を備え、 前記スクリーンが、主面に垂直な方向に対して第１の硬
   質透明層、光拡散層、および、第２の硬質透明層を順に
   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、 前記第１の硬質透明層および前記第２の硬質透明層の厚
   みの２乗と比重との積がほぼ等しい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または２に記載の立体画像表示
   装置であって、 前記光拡散層が、入射する光波を前記第１および第２の
   硬質透明層のそれぞれの側にほぼ同程度で拡散放射する
   ことを特徴とする立体画像表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の立
   体画像表示装置であって、 前記第１および第２の硬質透明層が有する複数の主面の
   うちの少なくとも１つに反射防止処理が施されているこ
   とを特徴とする立体画像表示装置。
5. 【請求項５】 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を主面に平行な回転軸を中
   心に回転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、
   を備え、 前記スクリーンが、入射する光波を拡散放射する光拡散
   層を有し、 前記光拡散層が前記回転軸と重なることを特徴とする立
   体画像表示装置。
6. 【請求項６】 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を主面に平行な回転軸を中
   心に回転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、
   を備え、 前記スクリーンが、入射する光波を拡散放射する光拡散
   層を有し、 前記スクリーンの重心が前記光拡散層上に位置すること
   を特徴とする立体画像表示装置。
7. 【請求項７】 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を主面に平行な回転軸を中
   心に回転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、
   を備え、 前記スクリーンが、入射する光波を拡散放射するととも
   に着色処理が施された光拡散層を有することを特徴とす
   る立体画像表示装置。
8. 【請求項８】 請求項５ないし７のいずれかに記載の立
   体画像表示装置であって、 前記スクリーンが、主面に垂直な方向に対して第１の硬
   質透明層、前記光拡散層、および、第２の硬質透明層を
   順に有することを特徴とする立体画像表示装置。