JP2000333211A - 三次元表示方法およびヘッドマウントディスプレイ装置 - Google Patents
三次元表示方法およびヘッドマウントディスプレイ装置Info
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- JP2000333211A JP2000333211A JP11137492A JP13749299A JP2000333211A JP 2000333211 A JP2000333211 A JP 2000333211A JP 11137492 A JP11137492 A JP 11137492A JP 13749299 A JP13749299 A JP 13749299A JP 2000333211 A JP2000333211 A JP 2000333211A
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- Controls And Circuits For Display Device (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、
かつ電気的に書換え可能で、動画表示が可能な三次元表
示方法を提供する。 【解決手段】 観察者の左眼および右眼のそれぞれに対
して、奥行き位置の異なる複数の表示面を配置し、当該
複数の表示面に二次元像をそれぞれ表示して、三次元立
体像を表示する三次元表示方法であって、表示対象物体
を前記観察者の左眼および右眼から見た視差像から、前
記観察者の左眼および右眼に対する各表示面に表示され
る二次元像が前記観察者の左眼および右眼から見て重な
るようにされた左眼および右眼用の複数の二次元像を生
成し、前記観察者の左眼および右眼に対する各表示面に
表示される二次元像の輝度を、各表示面毎に各々独立に
変化させて、前記観察者の左眼および右眼に対する各表
示面に、前記左眼および右眼用の二次元像を表示する。
かつ電気的に書換え可能で、動画表示が可能な三次元表
示方法を提供する。 【解決手段】 観察者の左眼および右眼のそれぞれに対
して、奥行き位置の異なる複数の表示面を配置し、当該
複数の表示面に二次元像をそれぞれ表示して、三次元立
体像を表示する三次元表示方法であって、表示対象物体
を前記観察者の左眼および右眼から見た視差像から、前
記観察者の左眼および右眼に対する各表示面に表示され
る二次元像が前記観察者の左眼および右眼から見て重な
るようにされた左眼および右眼用の複数の二次元像を生
成し、前記観察者の左眼および右眼に対する各表示面に
表示される二次元像の輝度を、各表示面毎に各々独立に
変化させて、前記観察者の左眼および右眼に対する各表
示面に、前記左眼および右眼用の二次元像を表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三次元表示方法お
よびヘッドマウントディスプレイ装置に係わり、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ヘッドマウントディスプレ
イ装置に関するものである。
よびヘッドマウントディスプレイ装置に係わり、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ヘッドマウントディスプレ
イ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気的に書き換え可能な動画の立
体表示を行うヘッドマウントディスプレイ装置として
は、図１１に示すような平面表示装置がよく知られてい
る。この図１１に示す平面表示装置は、液晶表示装置
（ＬＣＤ）（５３Ｌ，５３Ｒ）と凸レンズ（５４Ｌ，５
４Ｒ）を用いるものであり、以下、図１１に示す平面表
示装置の原理について説明する。３次元物体５０１を異
なる方向から見た像（これを視差像と呼ぶ）を、例え
ば、カメラ（５２Ｌ，５２Ｒ）によって撮像する。この
カメラ（５２Ｌ，５２Ｒ）からの映像をそれぞれ左右の
液晶表示装置（５３Ｌ，５３Ｒ）に入力し、表示する。
観察者は、左右の液晶表示装置（５３Ｌ，５３Ｒ）の別
な表示画像を、それぞれ別々の凸レンズ（５４Ｌ，５４
Ｒ）を通して、左右の眼（５５Ｌ，５５Ｒ）で別々に観
察する。これにより、観察者は、同時に両眼により視差
像５０６を観察でき、両眼視差による立体視が可能とな
る。
体表示を行うヘッドマウントディスプレイ装置として
は、図１１に示すような平面表示装置がよく知られてい
る。この図１１に示す平面表示装置は、液晶表示装置
（ＬＣＤ）（５３Ｌ，５３Ｒ）と凸レンズ（５４Ｌ，５
４Ｒ）を用いるものであり、以下、図１１に示す平面表
示装置の原理について説明する。３次元物体５０１を異
なる方向から見た像（これを視差像と呼ぶ）を、例え
ば、カメラ（５２Ｌ，５２Ｒ）によって撮像する。この
カメラ（５２Ｌ，５２Ｒ）からの映像をそれぞれ左右の
液晶表示装置（５３Ｌ，５３Ｒ）に入力し、表示する。
観察者は、左右の液晶表示装置（５３Ｌ，５３Ｒ）の別
な表示画像を、それぞれ別々の凸レンズ（５４Ｌ，５４
Ｒ）を通して、左右の眼（５５Ｌ，５５Ｒ）で別々に観
察する。これにより、観察者は、同時に両眼により視差
像５０６を観察でき、両眼視差による立体視が可能とな
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
１１に示す平面表示装置では、奥行き方向の一定の範囲
における両眼視差を提示することはできるが、両眼視
差、輻輳と、眼のピントとの間に矛盾が生ずるため、自
然な立体視が困難である。即ち、前記図１１に示す平面
表示装置では、眼のピントは凸レンズ（５４Ｌ，５４
Ｒ）の焦点距離と、液晶表示装置（５３Ｌ，５３Ｒ）の
位置により決定される位置に固定される。また、両眼の
輻輳角の変化量を大きくとるためには、液晶表示装置
（５３Ｌ，５３Ｒ）のサイズを精細度を保ちながらきわ
めて大きくする必要がある。このように、前記図１１に
示す平面表示装置では、自然な立体視にとって必要な両
眼視差、輻輳、眼のピントとの間に矛盾が生じ、疲労感
を感じるという問題点があった。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で
き、かつ電気的に書換え可能で、動画表示が可能な三次
元表示方法を提供することにある。また、本発明の他の
目的は、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、か
つ電気的に書換え可能で、動画表示が可能なヘッドマウ
ントディスプレイ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と新規な特徴は、本明細書の
記述及び添付図面によって明らかにする。
１１に示す平面表示装置では、奥行き方向の一定の範囲
における両眼視差を提示することはできるが、両眼視
差、輻輳と、眼のピントとの間に矛盾が生ずるため、自
然な立体視が困難である。即ち、前記図１１に示す平面
表示装置では、眼のピントは凸レンズ（５４Ｌ，５４
Ｒ）の焦点距離と、液晶表示装置（５３Ｌ，５３Ｒ）の
位置により決定される位置に固定される。また、両眼の
輻輳角の変化量を大きくとるためには、液晶表示装置
（５３Ｌ，５３Ｒ）のサイズを精細度を保ちながらきわ
めて大きくする必要がある。このように、前記図１１に
示す平面表示装置では、自然な立体視にとって必要な両
眼視差、輻輳、眼のピントとの間に矛盾が生じ、疲労感
を感じるという問題点があった。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で
き、かつ電気的に書換え可能で、動画表示が可能な三次
元表示方法を提供することにある。また、本発明の他の
目的は、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、か
つ電気的に書換え可能で、動画表示が可能なヘッドマウ
ントディスプレイ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と新規な特徴は、本明細書の
記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００４】
【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、観察者の左眼およ
び右眼のそれぞれに対して、奥行き位置の異なる複数の
表示面を配置し、前記観察者の左眼および右眼に対する
複数の表示面に二次元像をそれぞれ表示して、三次元立
体像を表示する三次元表示方法であって、表示対象物体
を前記観察者の左眼から見た視差像から、前記観察者の
左眼に対する各表示面に表示される二次元像が前記観察
者の左眼から見て重なるようにされた左眼用の複数の二
次元像を生成し、前記観察者の左眼に対する各表示面に
表示される二次元像の輝度を、各表示面毎に各々独立に
変化させて、前記観察者の左眼に対する各表示面に前記
左眼用の二次元像を表示し、また、表示対象物体を前記
観察者の右眼から見た視差像から、前記観察者の右眼に
対する各表示面に表示される二次元像が前記観察者の右
眼から見て重なるようにされた右眼用の複数の二次元像
を生成し、前記観察者の右眼に対する各表示面に表示さ
れる二次元像の輝度を、各表示面毎に各々独立に変化さ
せて、前記観察者の右眼に対する各表示面に、前記右眼
用の二次元像を表示することを特徴とする。また、本発
明は、前記表示対象物体が、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
の観察者に近い表示面に表示する前記二次元像の輝度を
高くし、観察者から遠い表示面に表示する前記二次元像
の輝度を低くし、また、前記表示対象物体が、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観察者に近い表示面に表示する前
記二次元像の輝度を低くし、観察者から遠い表示面に表
示する前記二次元像の輝度を高くすることを特徴とす
る。また、本発明は、前記二次元像を、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、前記複数の表示面に表示される二次元像の輝度を変
化させることを特徴とする。また、本発明は、観察者の
左眼から見て奥行き位置がそれぞれ異なる複数の表示
面、および観察者の右眼から見て奥行き位置がそれぞれ
異なる複数の表示面に、それぞれ二次元像を表示して三
次元立体像を表示するヘッドマウントディスプレイ装置
であって、前記左眼および右眼用の複数の表示面と、観
察者の左眼および右眼との相対的位置を固定する第１の
手段と、表示対象物体を前記観察者の左眼から見た視差
像から、前記観察者の左眼に対する各表示面に表示され
る二次元像が前記観察者の左眼から見て重なるようにさ
れた左眼用の複数の二次元像を生成する第２の手段と、
表示対象物体を前記観察者の右眼から見た視差像から、
前記観察者の右眼に対する各表示面に表示される二次元
像が前記観察者の右眼から見て重なるようにされた右眼
用の複数の二次元像を生成する第３の手段と、前記第２
の手段で生成された左眼用の各二次元像を、前記左眼用
の複数の表示面の少なくとも２つの表示面に表示する第
４の手段と、前記第３の手段で生成された右眼用の各二
次元像を、前記右眼用の複数の表示面の少なくとも２つ
の表示面に表示する第５の手段と、前記左眼用の少なく
とも２つの表示面に表示される二次元像の輝度を、前記
左眼用の少なくとも２つの表示面毎に各々独立に変化さ
せる第６の手段と、前記右眼用の少なくとも２つの表示
面に表示される二次元像の輝度を、前記右眼用の少なく
とも２つの表示面毎に各々独立に変化させる第７の手段
とを具備することを特徴とする。また、本発明は、前記
第４の手段、あるいは第５の手段が、複数の二次元表示
装置と、前記複数の二次元表示装置のうち観察者より最
も遠い奥行き位置に配置される二次元表示装置と組み合
わされ、当該二次元表示装置の表示を観察者の視線上の
像として配置する全反射鏡あるいは部分反射鏡と、前記
観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二次元表示
装置以外の二次元表示装置と組み合わされ、各二次元表
示装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像として配置
する部分反射鏡とから構成されることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記第４の手段、あるいは第５の手段
が、複数の二次元表示装置と、前記複数の二次元表示装
置のうち観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二
次元表示装置と組み合わされ、当該二次元表示装置の表
示を観察者の視線上の像として配置する全反射鏡とレン
ズの組合わせ、あるいは部分反射鏡とレンズの組合わせ
と、前記観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二
次元表示装置以外の二次元表示装置と組み合わされ、各
二次元表示装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像と
して配置する部分反射鏡とレンズの組合わせとから構成
されることを特徴とする。また、本発明は、前記第４の
手段、あるいは第５の手段が、観察者から見て異なった
奥行き位置に配置される透過状態と散乱状態の切替制御
が可能な複数の散乱板と、前記各散乱板に二次元像を投
射する複数の投射型二次元表示装置と、前記複数の散乱
板と前記複数の投射型二次元表示装置との間に配置さ
れ、前記複数の散乱板の透過状態と散乱状態との切替に
同期して透過状態と遮断状態を切替る複数のシャッタと
から構成されることを特徴とする。
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、観察者の左眼およ
び右眼のそれぞれに対して、奥行き位置の異なる複数の
表示面を配置し、前記観察者の左眼および右眼に対する
複数の表示面に二次元像をそれぞれ表示して、三次元立
体像を表示する三次元表示方法であって、表示対象物体
を前記観察者の左眼から見た視差像から、前記観察者の
左眼に対する各表示面に表示される二次元像が前記観察
者の左眼から見て重なるようにされた左眼用の複数の二
次元像を生成し、前記観察者の左眼に対する各表示面に
表示される二次元像の輝度を、各表示面毎に各々独立に
変化させて、前記観察者の左眼に対する各表示面に前記
左眼用の二次元像を表示し、また、表示対象物体を前記
観察者の右眼から見た視差像から、前記観察者の右眼に
対する各表示面に表示される二次元像が前記観察者の右
眼から見て重なるようにされた右眼用の複数の二次元像
を生成し、前記観察者の右眼に対する各表示面に表示さ
れる二次元像の輝度を、各表示面毎に各々独立に変化さ
せて、前記観察者の右眼に対する各表示面に、前記右眼
用の二次元像を表示することを特徴とする。また、本発
明は、前記表示対象物体が、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
の観察者に近い表示面に表示する前記二次元像の輝度を
高くし、観察者から遠い表示面に表示する前記二次元像
の輝度を低くし、また、前記表示対象物体が、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観察者に近い表示面に表示する前
記二次元像の輝度を低くし、観察者から遠い表示面に表
示する前記二次元像の輝度を高くすることを特徴とす
る。また、本発明は、前記二次元像を、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、前記複数の表示面に表示される二次元像の輝度を変
化させることを特徴とする。また、本発明は、観察者の
左眼から見て奥行き位置がそれぞれ異なる複数の表示
面、および観察者の右眼から見て奥行き位置がそれぞれ
異なる複数の表示面に、それぞれ二次元像を表示して三
次元立体像を表示するヘッドマウントディスプレイ装置
であって、前記左眼および右眼用の複数の表示面と、観
察者の左眼および右眼との相対的位置を固定する第１の
手段と、表示対象物体を前記観察者の左眼から見た視差
像から、前記観察者の左眼に対する各表示面に表示され
る二次元像が前記観察者の左眼から見て重なるようにさ
れた左眼用の複数の二次元像を生成する第２の手段と、
表示対象物体を前記観察者の右眼から見た視差像から、
前記観察者の右眼に対する各表示面に表示される二次元
像が前記観察者の右眼から見て重なるようにされた右眼
用の複数の二次元像を生成する第３の手段と、前記第２
の手段で生成された左眼用の各二次元像を、前記左眼用
の複数の表示面の少なくとも２つの表示面に表示する第
４の手段と、前記第３の手段で生成された右眼用の各二
次元像を、前記右眼用の複数の表示面の少なくとも２つ
の表示面に表示する第５の手段と、前記左眼用の少なく
とも２つの表示面に表示される二次元像の輝度を、前記
左眼用の少なくとも２つの表示面毎に各々独立に変化さ
せる第６の手段と、前記右眼用の少なくとも２つの表示
面に表示される二次元像の輝度を、前記右眼用の少なく
とも２つの表示面毎に各々独立に変化させる第７の手段
とを具備することを特徴とする。また、本発明は、前記
第４の手段、あるいは第５の手段が、複数の二次元表示
装置と、前記複数の二次元表示装置のうち観察者より最
も遠い奥行き位置に配置される二次元表示装置と組み合
わされ、当該二次元表示装置の表示を観察者の視線上の
像として配置する全反射鏡あるいは部分反射鏡と、前記
観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二次元表示
装置以外の二次元表示装置と組み合わされ、各二次元表
示装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像として配置
する部分反射鏡とから構成されることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記第４の手段、あるいは第５の手段
が、複数の二次元表示装置と、前記複数の二次元表示装
置のうち観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二
次元表示装置と組み合わされ、当該二次元表示装置の表
示を観察者の視線上の像として配置する全反射鏡とレン
ズの組合わせ、あるいは部分反射鏡とレンズの組合わせ
と、前記観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二
次元表示装置以外の二次元表示装置と組み合わされ、各
二次元表示装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像と
して配置する部分反射鏡とレンズの組合わせとから構成
されることを特徴とする。また、本発明は、前記第４の
手段、あるいは第５の手段が、観察者から見て異なった
奥行き位置に配置される透過状態と散乱状態の切替制御
が可能な複数の散乱板と、前記各散乱板に二次元像を投
射する複数の投射型二次元表示装置と、前記複数の散乱
板と前記複数の投射型二次元表示装置との間に配置さ
れ、前記複数の散乱板の透過状態と散乱状態との切替に
同期して透過状態と遮断状態を切替る複数のシャッタと
から構成されることを特徴とする。
【０００５】
【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。
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。
【０００６】［実施の形態１］以下の実施の形態では、
像を配置する「面」という表現を用いるが、これは光学
などで多用される像面などと同様な表現であり、かつこ
のような像面を実現する手段としては、種々の光学素子
（例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲鏡、プリ
ズム、偏光素子、波長板など）と二次元表示装置（例え
ば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、
プラズマディスプレイ、ＦＥＤディスプレイ、ＤＭＤデ
ィスプレイ、プロジェクション型ディスプレイ、線描画
型ディスプレイなど）を用いて、多くの光学的組み合わ
せ技術により、実現可能なことは明らかである。また、
以下の実施の形態では、提示する三次元物体を主に２つ
の面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つ以上の面としても同様な効果が期待できるこ
とは明らかである。図１は、本発明の実施の形態２のヘ
ッドマウントディスプレイ装置の原理を説明するための
図である。本実施の形態では、観察者１００の右眼と左
眼の前面に、複数の面、例えば、面（１Ｒ１，１Ｒ２，
１Ｌ１，１Ｌ２）（例えば、面（１Ｒ１，１Ｌ１）が面
（１Ｒ２，１Ｌ２）より観察者１００に近い）を設定
し、これらの面に複数の二次元像を表示するために、例
えば、二次元表示装置と、種々の光学素子を用いて、光
学系１０３を右眼用と左眼用とに各々構築する（詳細
は、実施の形態２で後述する）。
像を配置する「面」という表現を用いるが、これは光学
などで多用される像面などと同様な表現であり、かつこ
のような像面を実現する手段としては、種々の光学素子
（例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲鏡、プリ
ズム、偏光素子、波長板など）と二次元表示装置（例え
ば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、
プラズマディスプレイ、ＦＥＤディスプレイ、ＤＭＤデ
ィスプレイ、プロジェクション型ディスプレイ、線描画
型ディスプレイなど）を用いて、多くの光学的組み合わ
せ技術により、実現可能なことは明らかである。また、
以下の実施の形態では、提示する三次元物体を主に２つ
の面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つ以上の面としても同様な効果が期待できるこ
とは明らかである。図１は、本発明の実施の形態２のヘ
ッドマウントディスプレイ装置の原理を説明するための
図である。本実施の形態では、観察者１００の右眼と左
眼の前面に、複数の面、例えば、面（１Ｒ１，１Ｒ２，
１Ｌ１，１Ｌ２）（例えば、面（１Ｒ１，１Ｌ１）が面
（１Ｒ２，１Ｌ２）より観察者１００に近い）を設定
し、これらの面に複数の二次元像を表示するために、例
えば、二次元表示装置と、種々の光学素子を用いて、光
学系１０３を右眼用と左眼用とに各々構築する（詳細
は、実施の形態２で後述する）。
【０００７】この二次元表示装置としては、例えば、Ｃ
ＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズ
マディスプレイ、ＦＥＤディスプレイ、プロジェクショ
ン型ディスプレイ、線描画型ディスプレイなどが、ま
た、光学素子としては、例えば、レンズ、全反射鏡、部
分反射鏡、曲境、プリズム、偏光素子、波長板などが使
用可能である。ここで、観察者１００は、これらの面
（１Ｒ１，１Ｒ２，１Ｌ１，１Ｌ２）に表示された複数
の二次元像と、観察者１００の左眼、右眼との相対位置
を固定するため、例えば、固定治具１１０を装着する。
次に、観察者１００に提示したい三次元物体の左眼用の
視差像と、右眼用の視差像とを生成する。この左眼用の
視差像から、図１に示すように、各面（１Ｌ１，１Ｌ
２）に表示される二次元像（１Ｌ５，１Ｌ６）が、観察
者１００の左眼から見て重なるようにされた二次元像
（１Ｌ５，１Ｌ６）を生成する。同様に、右眼用の視差
像から、各面（１Ｒ１，１Ｒ２）に表示される二次元像
（１Ｒ５，１Ｒ６）が、観察者１００の右眼から見て重
なるようにされた二次元像を（１Ｒ５，１Ｒ６）を生成
する。この左右の視差像を生成する方法は、例えば、各
眼の視線方向から三次元物体をカメラで撮影した二次元
像を用いる方法、別の方向から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、あるいはモデル化を用いる方法
など種々の方法がある。
ＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズ
マディスプレイ、ＦＥＤディスプレイ、プロジェクショ
ン型ディスプレイ、線描画型ディスプレイなどが、ま
た、光学素子としては、例えば、レンズ、全反射鏡、部
分反射鏡、曲境、プリズム、偏光素子、波長板などが使
用可能である。ここで、観察者１００は、これらの面
（１Ｒ１，１Ｒ２，１Ｌ１，１Ｌ２）に表示された複数
の二次元像と、観察者１００の左眼、右眼との相対位置
を固定するため、例えば、固定治具１１０を装着する。
次に、観察者１００に提示したい三次元物体の左眼用の
視差像と、右眼用の視差像とを生成する。この左眼用の
視差像から、図１に示すように、各面（１Ｌ１，１Ｌ
２）に表示される二次元像（１Ｌ５，１Ｌ６）が、観察
者１００の左眼から見て重なるようにされた二次元像
（１Ｌ５，１Ｌ６）を生成する。同様に、右眼用の視差
像から、各面（１Ｒ１，１Ｒ２）に表示される二次元像
（１Ｒ５，１Ｒ６）が、観察者１００の右眼から見て重
なるようにされた二次元像を（１Ｒ５，１Ｒ６）を生成
する。この左右の視差像を生成する方法は、例えば、各
眼の視線方向から三次元物体をカメラで撮影した二次元
像を用いる方法、別の方向から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、あるいはモデル化を用いる方法
など種々の方法がある。
【０００８】本実施の形態における重要な要点は、前記
構成を有する装置で、二次元像（１Ｒ５，１Ｒ６，１Ｌ
５，１Ｌ６）の各々の輝度を、観察者１００から見た総
体的な輝度を一定に保ちつつ（即ち、観察者１００から
見た総体的な輝度が三次元物体の輝度と等しくなるよう
に）、三次元物体の奥行き位置に対応して変えることで
ある。
構成を有する装置で、二次元像（１Ｒ５，１Ｒ６，１Ｌ
５，１Ｌ６）の各々の輝度を、観察者１００から見た総
体的な輝度を一定に保ちつつ（即ち、観察者１００から
見た総体的な輝度が三次元物体の輝度と等しくなるよう
に）、三次元物体の奥行き位置に対応して変えることで
ある。
【０００９】その変え方の一例を、以下に述ベる。な
お、両眼ともに同様であるため、図２ないし図５では右
眼のみを記し、さらに、図２ないし図５では、白黒図面
であるため、分かりやすいように輝度が高い方を濃く示
している。例えば、三次元物体を、面（１Ｒ１，１Ｌ
１）上の位置に対応する奥行き位置に表示する場合に
は、図２に示すように、面（１Ｒ１，１Ｌ１）の二次元
像（１Ｒ５，１Ｌ５）の輝度を三次元物体の輝度に等し
くし、面（１Ｒ２，１Ｌ２）上の二次元像（１Ｒ６，１
Ｌ６）の輝度はゼロとする。次に、例えば、三次元物体
が観察者１００より少し遠ざかり、三次元物体を、面
（１Ｒ１，１Ｌ１）より面（１Ｒ２，１Ｌ２）側に少し
寄った位置の奥行き位置に表示する場合には、図３に示
すように、二次元像（１Ｒ５，１Ｌ５）の輝度を少し下
げ、二次元像（１Ｒ６，１Ｌ６）の輝度を少し上げる。
さらに、例えば、三次元物体が観察者１００よりさらに
遠ざかり、三次元物体を、面（１Ｒ１，１Ｌ１）より面
（１Ｒ２，１Ｌ２）側にさらに寄った位置の奥行き位置
に表示する場合には、図４に示すように、二次元像（１
Ｒ５，１Ｌ５）の輝度をさらに下げ、二次元像（１Ｒ
６，１Ｌ６）の輝度をさらに上げる。遂に、例えば、三
次元物体を、面（１Ｒ２，１Ｌ２）上に対応する奥行き
位置に表示する場合には、図５に示すように、面（１Ｒ
２，１Ｌ２）上の二次元像（１Ｒ６，１Ｌ６）の輝度を
三次元物体の輝度に等しくし、面（１Ｒ１，１Ｌ１）上
の二次元像（１Ｒ５、１Ｌ５）の輝度をゼロとする。
お、両眼ともに同様であるため、図２ないし図５では右
眼のみを記し、さらに、図２ないし図５では、白黒図面
であるため、分かりやすいように輝度が高い方を濃く示
している。例えば、三次元物体を、面（１Ｒ１，１Ｌ
１）上の位置に対応する奥行き位置に表示する場合に
は、図２に示すように、面（１Ｒ１，１Ｌ１）の二次元
像（１Ｒ５，１Ｌ５）の輝度を三次元物体の輝度に等し
くし、面（１Ｒ２，１Ｌ２）上の二次元像（１Ｒ６，１
Ｌ６）の輝度はゼロとする。次に、例えば、三次元物体
が観察者１００より少し遠ざかり、三次元物体を、面
（１Ｒ１，１Ｌ１）より面（１Ｒ２，１Ｌ２）側に少し
寄った位置の奥行き位置に表示する場合には、図３に示
すように、二次元像（１Ｒ５，１Ｌ５）の輝度を少し下
げ、二次元像（１Ｒ６，１Ｌ６）の輝度を少し上げる。
さらに、例えば、三次元物体が観察者１００よりさらに
遠ざかり、三次元物体を、面（１Ｒ１，１Ｌ１）より面
（１Ｒ２，１Ｌ２）側にさらに寄った位置の奥行き位置
に表示する場合には、図４に示すように、二次元像（１
Ｒ５，１Ｌ５）の輝度をさらに下げ、二次元像（１Ｒ
６，１Ｌ６）の輝度をさらに上げる。遂に、例えば、三
次元物体を、面（１Ｒ２，１Ｌ２）上に対応する奥行き
位置に表示する場合には、図５に示すように、面（１Ｒ
２，１Ｌ２）上の二次元像（１Ｒ６，１Ｌ６）の輝度を
三次元物体の輝度に等しくし、面（１Ｒ１，１Ｌ１）上
の二次元像（１Ｒ５、１Ｌ５）の輝度をゼロとする。
【００１０】本実施の形態では、左右の眼に提示される
二次元像は、左右の視差像であるため、人の視差による
要因のみで、従来のヘッドマウントディスプレイ装置と
同様、観察者は立体知覚できる。さらに、本実施の形態
のように、左右の視差像を表示することにより、人の生
理的要因、あるいは心理的要因により、表示している面
が、面（１Ｒ１，１Ｌ１，１Ｒ２，１Ｌ２）と奥行き方
向に離れた面であっても、観察者１００のピント調節
は、面（１Ｒ１，１Ｌ１）と面（１Ｒ２，１Ｌ２）との
中間にある三次元物体の位置に定位する。即ち、例え
ば、面（１Ｒ１，１Ｌ１）と面（１Ｒ２，１Ｌ２）とに
ほぼ等輝度の二次元像を表示した場合には、面（１Ｒ
１，１Ｌ１）と面（１Ｒ２，１Ｌ２）の奥行き位置の中
間付近に三次元物体があるように感じられる。本実施の
形態では、前記図１１に示した従来装置とは異なり、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、従来装置にあった両眼視差、
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、従来装置
と大きく異なり、ピント調節が完全に錯覚位置に合致す
る利点を有する。また、本実施の形態では、左眼、右眼
双方において、完全に重なった像を用いるため、提示す
る三次元立体像の解像度を容易に高められる利点を有す
る。
二次元像は、左右の視差像であるため、人の視差による
要因のみで、従来のヘッドマウントディスプレイ装置と
同様、観察者は立体知覚できる。さらに、本実施の形態
のように、左右の視差像を表示することにより、人の生
理的要因、あるいは心理的要因により、表示している面
が、面（１Ｒ１，１Ｌ１，１Ｒ２，１Ｌ２）と奥行き方
向に離れた面であっても、観察者１００のピント調節
は、面（１Ｒ１，１Ｌ１）と面（１Ｒ２，１Ｌ２）との
中間にある三次元物体の位置に定位する。即ち、例え
ば、面（１Ｒ１，１Ｌ１）と面（１Ｒ２，１Ｌ２）とに
ほぼ等輝度の二次元像を表示した場合には、面（１Ｒ
１，１Ｌ１）と面（１Ｒ２，１Ｌ２）の奥行き位置の中
間付近に三次元物体があるように感じられる。本実施の
形態では、前記図１１に示した従来装置とは異なり、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、従来装置にあった両眼視差、
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、従来装置
と大きく異なり、ピント調節が完全に錯覚位置に合致す
る利点を有する。また、本実施の形態では、左眼、右眼
双方において、完全に重なった像を用いるため、提示す
る三次元立体像の解像度を容易に高められる利点を有す
る。
【００１１】さらに、本実施の形態では、左眼、右眼に
個別に装置を取り付けるため、観察者１００の動きや眼
の動きに対応して視差像を表示しやすく、かつ完全に重
なった状態を維持しやすい利点を有する。また、本実施
の形態では、２次元像の輝度の変化のみによる人の生理
的または心理的要因、あるいは人の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、本実施の形態では、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。なお、本実施の形態においては、二次元像
を配置する面の中で主に２つの面に関してのみ説明し、
かつ観察者１００に提示する三次元物体が２つの面の間
にある場合について述べたが、二次元像を配置する面の
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。本実施の形態は、各二次元表示装
置が動画対応できる表示速度を有しているだけで、観察
者からみて左右上方向には動画表示ができることは明ら
かであり、かつ、奥行き方向にも、複数の面の輝度変化
を１フレーム毎に行っていけば可能であり、前記実施の
形態１と同様、動画表示ができることも明らかである。
また、前記した二次元像は、１フレーム中に表示するの
であれば、同時に表示しても、別々の時間に表示して
も、あるいはある時間だけ同時に表示して、他の時間は
別々に表示しても、残像効果の原理から同様な効果が得
られることは明らかである。
個別に装置を取り付けるため、観察者１００の動きや眼
の動きに対応して視差像を表示しやすく、かつ完全に重
なった状態を維持しやすい利点を有する。また、本実施
の形態では、２次元像の輝度の変化のみによる人の生理
的または心理的要因、あるいは人の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、本実施の形態では、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。なお、本実施の形態においては、二次元像
を配置する面の中で主に２つの面に関してのみ説明し、
かつ観察者１００に提示する三次元物体が２つの面の間
にある場合について述べたが、二次元像を配置する面の
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。本実施の形態は、各二次元表示装
置が動画対応できる表示速度を有しているだけで、観察
者からみて左右上方向には動画表示ができることは明ら
かであり、かつ、奥行き方向にも、複数の面の輝度変化
を１フレーム毎に行っていけば可能であり、前記実施の
形態１と同様、動画表示ができることも明らかである。
また、前記した二次元像は、１フレーム中に表示するの
であれば、同時に表示しても、別々の時間に表示して
も、あるいはある時間だけ同時に表示して、他の時間は
別々に表示しても、残像効果の原理から同様な効果が得
られることは明らかである。
【００１２】［実施の形態２］以下、前記実施の形態に
使用可能な光学系１０３について説明する。図６は、前
記実施の形態に使用可能な光学系１０３の一例を示す図
である。図６に示す光学系は、複数の二次元表示装置
（２０１，２０２）と、全反射鏡２０３（例えば、反射
率／透過率＝１００／０）、部分反射鏡２０４（例え
ば、反射率／透過率＝５０／５０）とを使用するもので
ある。ここで、複数の二次元表示装置（２０１，２０
２）は、例えば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤデ
ィスプレイ、プラズマディスプレイ、ＦＥＤディスプレ
イ、ＤＭＤディスプレイ、プロジェクション型ディスプ
レイ、線描画型ディスプレイなどで構成される。図６に
示す光学系において、各々の配置を変えることにより、
二次元表示装置２０１の２次元像が全反射鏡２０３で反
射し、部分反射鏡２０４を透過してできる面２０５と、
二次元表示装置２０２の二次元像が部分反射鏡２０４を
反射してできる面２０６とを奥行き方向に異なる位置に
配置することができる。図６に示す光学系では、鏡（全
反射鏡２０３、部分反射鏡２０４）のみを用いるため、
画質の劣化が少ない利点を有する。
使用可能な光学系１０３について説明する。図６は、前
記実施の形態に使用可能な光学系１０３の一例を示す図
である。図６に示す光学系は、複数の二次元表示装置
（２０１，２０２）と、全反射鏡２０３（例えば、反射
率／透過率＝１００／０）、部分反射鏡２０４（例え
ば、反射率／透過率＝５０／５０）とを使用するもので
ある。ここで、複数の二次元表示装置（２０１，２０
２）は、例えば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤデ
ィスプレイ、プラズマディスプレイ、ＦＥＤディスプレ
イ、ＤＭＤディスプレイ、プロジェクション型ディスプ
レイ、線描画型ディスプレイなどで構成される。図６に
示す光学系において、各々の配置を変えることにより、
二次元表示装置２０１の２次元像が全反射鏡２０３で反
射し、部分反射鏡２０４を透過してできる面２０５と、
二次元表示装置２０２の二次元像が部分反射鏡２０４を
反射してできる面２０６とを奥行き方向に異なる位置に
配置することができる。図６に示す光学系では、鏡（全
反射鏡２０３、部分反射鏡２０４）のみを用いるため、
画質の劣化が少ない利点を有する。
【００１３】図７は、前記実施の形態に使用可能な光学
系１０３の他の例を示す図である。図７に示す光学系
は、図６に示す光学系に凸レンズ（２０７，２０８）な
どを含めることにより、面の位置をよりフレキシブルに
変更できるようにしたものである。図７に示す光学系で
は、複数の二次元表示装置（２０１，２０２）と、全反
射鏡２０３（例えば、反射率／透過率＝１００／０）、
部分反射鏡２０４（例えば、反射率／透過率＝５０／５
０）の構成に、例えば、凸レンズ（２０７，２０８）を
加えて像位置を変えることにより、装置の大きさの制約
などにより限られていた面２０５と面２０６の位置関係
をより柔軟に設定することができる。勿論、凸レンズだ
けでなく組み合わせレンズなどを用いたレンズ光学系を
用いることにより、歪みなどの点で有利になる場合もあ
ることは通常のレンズ光学系と同様である。また、この
場合は虚像を用いる場合を例として示したが、実像を用
いる場合でも同様なことができることは明らかである。
系１０３の他の例を示す図である。図７に示す光学系
は、図６に示す光学系に凸レンズ（２０７，２０８）な
どを含めることにより、面の位置をよりフレキシブルに
変更できるようにしたものである。図７に示す光学系で
は、複数の二次元表示装置（２０１，２０２）と、全反
射鏡２０３（例えば、反射率／透過率＝１００／０）、
部分反射鏡２０４（例えば、反射率／透過率＝５０／５
０）の構成に、例えば、凸レンズ（２０７，２０８）を
加えて像位置を変えることにより、装置の大きさの制約
などにより限られていた面２０５と面２０６の位置関係
をより柔軟に設定することができる。勿論、凸レンズだ
けでなく組み合わせレンズなどを用いたレンズ光学系を
用いることにより、歪みなどの点で有利になる場合もあ
ることは通常のレンズ光学系と同様である。また、この
場合は虚像を用いる場合を例として示したが、実像を用
いる場合でも同様なことができることは明らかである。
【００１４】図８は、前記実施の形態に使用可能な光学
系１０３の他の例を示す図である。図８に示す光学系
は、図６に示す光学系に、さらに二次元表示装置を追加
したものである。即ち、複数の二次元表示装置（２１
１，２１２，２１３，２１４，２１５）と、例えば、全
反射鏡２１６（例えば、反射率／透過率＝１００／
０）、部分反射鏡２１７（例えば、反射率／透過率＝５
０／５０）、２１８（例えば、反射率／透過率＝３３．
３／６６．７）、２１９（例えば、反射率／透過率＝２
５／７５）、２２０（例えば、反射率／透過率＝２０／
８０）を用いて光学系を構成したものである。図８に示
す光学系において、各々の配置を変えることにより、二
次元表示装置２１１の二次元像が全反射鏡２１６を反射
して部分反射鏡（２１７〜２２０）を透過してできる面
２２１と、二次元表示装置（２１２〜２１５）の二次元
像が各々部分反射鏡（２１７〜２２０）で反射し、さら
に部分反射鏡を透過してできる面（２２２〜２２５）
を、各々奥行き方向に異なる位置に配置することができ
る。この図８に示す光学系では、鏡のみを用いるため、
画質の劣化が少ない利点を有する。なお、図８では、二
次元表示装置が５個の場合について述べたが、それ以外
の個数でも同様な構成が可能なことは明らかである。こ
の場合においても、図７に示すように、レンズ光学系を
付加することにより、面の位置を制御しやすくなること
は同様に明らかである。
系１０３の他の例を示す図である。図８に示す光学系
は、図６に示す光学系に、さらに二次元表示装置を追加
したものである。即ち、複数の二次元表示装置（２１
１，２１２，２１３，２１４，２１５）と、例えば、全
反射鏡２１６（例えば、反射率／透過率＝１００／
０）、部分反射鏡２１７（例えば、反射率／透過率＝５
０／５０）、２１８（例えば、反射率／透過率＝３３．
３／６６．７）、２１９（例えば、反射率／透過率＝２
５／７５）、２２０（例えば、反射率／透過率＝２０／
８０）を用いて光学系を構成したものである。図８に示
す光学系において、各々の配置を変えることにより、二
次元表示装置２１１の二次元像が全反射鏡２１６を反射
して部分反射鏡（２１７〜２２０）を透過してできる面
２２１と、二次元表示装置（２１２〜２１５）の二次元
像が各々部分反射鏡（２１７〜２２０）で反射し、さら
に部分反射鏡を透過してできる面（２２２〜２２５）
を、各々奥行き方向に異なる位置に配置することができ
る。この図８に示す光学系では、鏡のみを用いるため、
画質の劣化が少ない利点を有する。なお、図８では、二
次元表示装置が５個の場合について述べたが、それ以外
の個数でも同様な構成が可能なことは明らかである。こ
の場合においても、図７に示すように、レンズ光学系を
付加することにより、面の位置を制御しやすくなること
は同様に明らかである。
【００１５】図９は、前記実施の形態に使用可能な光学
系１０３の他の例を示す図である。図９に示す光学系
は、複数のプロジェクタ型二次元表示装置（２３１，２
３２，２３３，２３４，２３５）と、シャッタ（２４
１，２４２，２４３，２４４，２４５）と、散乱板（２
３６，２３７，２３８，２３９，２４０）とを用いて、
各プロジェクタ型二次元表示装置（２３１〜２３５）か
らシャッタ（２４１〜２４５）を介して散乱板（２３６
〜２４０）に二次元像を投影することにより、複数の二
元像を配置するための光学系を構成したものである。こ
こで、各プロジェクタ型二次元表示装置（２３１〜２３
５）は、例えば、ＣＴＲ型、ＬＣＤ型、ＩＬＶ型、ＤＭ
Ｄ型等で構成される。また、散乱板（２３６〜２４０）
は、例えば、高分子分散型液晶素子、ホログラフィック
高分子分散型液晶素子、液晶とマルチレンズアレイの組
合せ素子などのように、散乱状態／透過状態、反射状態
／透過状態を制御でき、さらに、シャッタ（２４１〜２
４５）は、例えば、ツイストネマティック液晶素子、強
誘電液晶素子、あるいは機械的シャッタ素子などのよう
に透過状態／遮断状態を制御できるものとする。散乱板
（２３６〜２４０）を奥行き位置を変えて配置し、これ
らの散乱板（２３６〜２４０）に、各プロジェクタ型二
次元表示装置（２３１〜２３５）の各々のピント面を合
わせて二次元像を投射し、かつ散乱板（２３６〜２４
０）の散乱状態／透過状態のタイミングと、シャッタ
（２４１〜２４５）の透過状態／遮断状態のタイミング
を合わせて駆動することにより、時分割で、散乱板（２
３６〜２４０）上に形成される面の奥行き位置を制御で
きる。この図９に示す光学系のように、プロジェクタ型
二次元表示装置（２３１〜２３５）を用いる場合には、
装置のレイアウトの自由度が大きい利点を有する。な
お、この図９に示す光学系では、プロジェクタ型二次元
表示装置が５個の場合について述べたが、それ以外の個
数でも同様な構成が可能なことは明らかである。また、
シャッタ（２４１〜２４５）の代わりに、プロジェクタ
型二次元表示装置（２３１〜２３５）のランプをＯＮ／
ＯＦＦしてもよいことは明らかである。
系１０３の他の例を示す図である。図９に示す光学系
は、複数のプロジェクタ型二次元表示装置（２３１，２
３２，２３３，２３４，２３５）と、シャッタ（２４
１，２４２，２４３，２４４，２４５）と、散乱板（２
３６，２３７，２３８，２３９，２４０）とを用いて、
各プロジェクタ型二次元表示装置（２３１〜２３５）か
らシャッタ（２４１〜２４５）を介して散乱板（２３６
〜２４０）に二次元像を投影することにより、複数の二
元像を配置するための光学系を構成したものである。こ
こで、各プロジェクタ型二次元表示装置（２３１〜２３
５）は、例えば、ＣＴＲ型、ＬＣＤ型、ＩＬＶ型、ＤＭ
Ｄ型等で構成される。また、散乱板（２３６〜２４０）
は、例えば、高分子分散型液晶素子、ホログラフィック
高分子分散型液晶素子、液晶とマルチレンズアレイの組
合せ素子などのように、散乱状態／透過状態、反射状態
／透過状態を制御でき、さらに、シャッタ（２４１〜２
４５）は、例えば、ツイストネマティック液晶素子、強
誘電液晶素子、あるいは機械的シャッタ素子などのよう
に透過状態／遮断状態を制御できるものとする。散乱板
（２３６〜２４０）を奥行き位置を変えて配置し、これ
らの散乱板（２３６〜２４０）に、各プロジェクタ型二
次元表示装置（２３１〜２３５）の各々のピント面を合
わせて二次元像を投射し、かつ散乱板（２３６〜２４
０）の散乱状態／透過状態のタイミングと、シャッタ
（２４１〜２４５）の透過状態／遮断状態のタイミング
を合わせて駆動することにより、時分割で、散乱板（２
３６〜２４０）上に形成される面の奥行き位置を制御で
きる。この図９に示す光学系のように、プロジェクタ型
二次元表示装置（２３１〜２３５）を用いる場合には、
装置のレイアウトの自由度が大きい利点を有する。な
お、この図９に示す光学系では、プロジェクタ型二次元
表示装置が５個の場合について述べたが、それ以外の個
数でも同様な構成が可能なことは明らかである。また、
シャッタ（２４１〜２４５）の代わりに、プロジェクタ
型二次元表示装置（２３１〜２３５）のランプをＯＮ／
ＯＦＦしてもよいことは明らかである。
【００１６】前記実施の形態では、ヘッドマウントディ
スプレイ装置付近、または内部あるいはこれより奥に面
がある場合について主に述べたが、これらの面を光学装
置を追加することにより、二次元表示装置より離して、
あるいは前面に配置することも容易に可能である。その
一例を、図１０に示す。例えば、前記実施の形態に示す
光学系３０１の前面に、例えば、レンズ光学系３０３を
配置することにより、内部の面３０２を外部の面３０４
の位置へ変換できることは明らかである。このような場
合には、三次元立体像が空間に浮いて再現されるため、
三次元立体像が装置内部や後方にある場合に比べ、人に
とってより三次元に感じやすい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。
スプレイ装置付近、または内部あるいはこれより奥に面
がある場合について主に述べたが、これらの面を光学装
置を追加することにより、二次元表示装置より離して、
あるいは前面に配置することも容易に可能である。その
一例を、図１０に示す。例えば、前記実施の形態に示す
光学系３０１の前面に、例えば、レンズ光学系３０３を
配置することにより、内部の面３０２を外部の面３０４
の位置へ変換できることは明らかである。このような場
合には、三次元立体像が空間に浮いて再現されるため、
三次元立体像が装置内部や後方にある場合に比べ、人に
とってより三次元に感じやすい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。
【００１７】
【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。本発明によれば、立体視の生理的要因
間の矛盾を抑制でき、かつ情報量を少なくでき、電気的
に書き換え可能な三次元動画像を再生することが可能と
なる。
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。本発明によれば、立体視の生理的要因
間の矛盾を抑制でき、かつ情報量を少なくでき、電気的
に書き換え可能な三次元動画像を再生することが可能と
なる。
【図１】本発明の実施の形態１のヘッドマウントディス
プレイ装置の原理を説明するための図である。
プレイ装置の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１のヘッドマウントディス
プレイ装置における三次元立体像の表示方法を説明する
ための図である。
プレイ装置における三次元立体像の表示方法を説明する
ための図である。
【図３】本発明の実施の形態１のヘッドマウントディス
プレイ装置における三次元立体像の表示方法を説明する
ための図である。
プレイ装置における三次元立体像の表示方法を説明する
ための図である。
【図４】本発明の実施の形態１のヘッドマウントディス
プレイ装置における三次元立体像の表示方法を説明する
ための図である。
プレイ装置における三次元立体像の表示方法を説明する
ための図である。
【図５】本発明の実施の形態１のヘッドマウントディス
プレイ装置における三次元立体像の表示方法を説明する
ための図である。
プレイ装置における三次元立体像の表示方法を説明する
ための図である。
【図６】本発明の実施の形態１に使用可能な光学系の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に使用可能な光学系の他
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に使用可能な光学系の他
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に使用可能な光学系の他
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に使用可能な光学系の
他の例を示す図である。
他の例を示す図である。
【図１１】従来の電気的に書き換え可能な動画の立体表
示を行うヘッドマウントディスプレイ装置を示す図であ
る。
示を行うヘッドマウントディスプレイ装置を示す図であ
る。
５２Ｌ，５２Ｒ…カメラ、５３Ｌ，５３Ｒ…液晶表示装
置、５４Ｌ，５４Ｒ，２０７，２０８…凸レンズ、５５
Ｌ，５５Ｒ…左右の眼、１００…観察者、１０３，３０
１…光学系、１１０…固定治具、２０５，２０６，２２
１〜２２５，３０２，３０４，１Ｒ１，１Ｒ２，１Ｌ
１，１Ｌ２…面、２０１，２０２，２１１〜２１５…二
次元表示装置、２０３，２１６…全反射鏡、２０４，２
１７〜２２０…部分反射鏡、２３１〜２３５…プロジェ
クタ型二次元表示装置、２３６〜２４０…散乱板、２４
１〜２４５…シャッタ、３０３…レンズ光学系、５０１
…三次元物体、５０６…視差像、１Ｒ５，１Ｒ６，１Ｌ
５，１Ｌ６…二次元像。
置、５４Ｌ，５４Ｒ，２０７，２０８…凸レンズ、５５
Ｌ，５５Ｒ…左右の眼、１００…観察者、１０３，３０
１…光学系、１１０…固定治具、２０５，２０６，２２
１〜２２５，３０２，３０４，１Ｒ１，１Ｒ２，１Ｌ
１，１Ｌ２…面、２０１，２０２，２１１〜２１５…二
次元表示装置、２０３，２１６…全反射鏡、２０４，２
１７〜２２０…部分反射鏡、２３１〜２３５…プロジェ
クタ型二次元表示装置、２３６〜２４０…散乱板、２４
１〜２４５…シャッタ、３０３…レンズ光学系、５０１
…三次元物体、５０６…視差像、１Ｒ５，１Ｒ６，１Ｌ
５，１Ｌ６…二次元像。
───────────────────────────────────────────────────── 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 5/36 ５１０ Ｇ０９Ｇ 5/36 ５１０Ｖ (72)発明者 上平 員丈 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5C061 AA29 AB04 AB12 AB14 AB16 AB18 5C080 AA01 AA09 BB05 CC04 DD01 EE17 EE28 FF09 GG07 JJ02 JJ06 5C082 AA27 AA34 BA12 BA47 BD06 CA11 CA56 CA76 DA01
Claims (10)
- 【請求項１】 観察者の左眼および右眼のそれぞれに対
して、奥行き位置の異なる複数の表示面を配置し、前記
観察者の左眼および右眼に対する複数の表示面に二次元
像をそれぞれ表示して、三次元立体像を表示する三次元
表示方法であって、 表示対象物体を前記観察者の左眼から見た視差像から、
前記観察者の左眼に対する各表示面に表示される二次元
像が前記観察者の左眼から見て重なるようにされた左眼
用の複数の二次元像を生成し、 前記観察者の左眼に対する各表示面に表示される二次元
像の輝度を、各表示面毎に各々独立に変化させて、前記
観察者の左眼に対する各表示面に前記左眼用の二次元像
を表示し、 また、表示対象物体を前記観察者の右眼から見た視差像
から、前記観察者の右眼に対する各表示面に表示される
二次元像が前記観察者の右眼から見て重なるようにされ
た右眼用の複数の二次元像を生成し、 前記観察者の右眼に対する各表示面に表示される二次元
像の輝度を、各表示面毎に各々独立に変化させて、前記
観察者の右眼に対する各表示面に、前記右眼用の二次元
像を表示することを特徴とする三次元表示方法。 - 【請求項２】 前記表示対象物体が、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
面のうちの観察者に近い表示面に表示する前記二次元像
の輝度を高くし、観察者から遠い表示面に表示する前記
二次元像の輝度を低くし、 また、前記表示対象物体が、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
ちの観察者に近い表示面に表示する前記二次元像の輝度
を低くし、観察者から遠い表示面に表示する前記二次元
像の輝度を高く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。 - 【請求項３】 前記二次元像を、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
記複数の表示面に表示される二次元像の輝度を変化させ
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三
次元表示方法。 - 【請求項４】 観察者の左眼から見て奥行き位置がそれ
ぞれ異なる複数の表示面、および観察者の右眼から見て
奥行き位置がそれぞれ異なる複数の表示面に、それぞれ
二次元像を表示して三次元立体像を表示するヘッドマウ
ントディスプレイ装置であって、 前記左眼および右眼用の複数の表示面と、観察者の左眼
および右眼との相対的位置を固定する第１の手段と、 表示対象物体を前記観察者の左眼から見た視差像から、
前記観察者の左眼に対する各表示面に表示される二次元
像が前記観察者の左眼から見て重なるようにされた左眼
用の複数の二次元像を生成する第２の手段と、 表示対象物体を前記観察者の右眼から見た視差像から、
前記観察者の右眼に対する各表示面に表示される二次元
像が前記観察者の右眼から見て重なるようにされた右眼
用の複数の二次元像を生成する第３の手段と、 前記第２の手段で生成された左眼用の各二次元像を、前
記左眼用の複数の表示面の少なくとも２つの表示面に表
示する第４の手段と、 前記第３の手段で生成された右眼用の各二次元像を、前
記右眼用の複数の表示面の少なくとも２つの表示面に表
示する第５の手段と、 前記左眼用の少なくとも２つの表示面に表示される二次
元像の輝度を、前記左眼用の少なくとも２つの表示面毎
に各々独立に変化させる第６の手段と、 前記右眼用の少なくとも２つの表示面に表示される二次
元像の輝度を、前記右眼用の少なくとも２つの表示面毎
に各々独立に変化させる第７の手段とを具備することを
特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 - 【請求項５】 前記第４の手段、あるいは第５の手段
は、複数の二次元表示装置と、 前記複数の二次元表示装置のうち観察者より最も遠い奥
行き位置に配置される二次元表示装置と組み合わされ、
当該二次元表示装置の表示を観察者の視線上の像として
配置する全反射鏡あるいは部分反射鏡と、 前記観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二次元
表示装置以外の二次元表示装置と組み合わされ、各二次
元表示装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像として
配置する部分反射鏡とから構成されることを特徴とする
請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 【請求項６】 前記第４の手段、あるいは第５の手段
は、複数の二次元表示装置と、 前記複数の二次元表示装置のうち観察者より最も遠い奥
行き位置に配置される二次元表示装置と組み合わされ、
当該二次元表示装置の表示を観察者の視線上の像として
配置する全反射鏡とレンズの組合わせ、あるいは部分反
射鏡とレンズの組合わせと、 前記観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二次元
表示装置以外の二次元表示装置と組み合わされ、各二次
元表示装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像として
配置する部分反射鏡とレンズの組合わせとから構成され
ることを特徴とする請求項４に記載のヘッドマウントデ
ィスプレイ装置。 - 【請求項７】 前記第４の手段、あるいは第５の手段
は、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される透
過状態と散乱状態の切替制御が可能な複数の散乱板と、 前記各散乱板に二次元像を投射する複数の投射型二次元
表示装置と、 前記複数の散乱板と前記複数の投射型二次元表示装置と
の間に配置され、前記複数の散乱板の透過状態と散乱状
態との切替に同期して透過状態と遮断状態を切替る複数
のシャッタとから構成されることを特徴とする請求項４
に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。 - 【請求項８】 前記複数の表示面と観察者との間に、レ
ンズ光学系を設置したことを特徴とする請求項４ないし
請求項７のいずれか１項に記載のヘッドマウントディス
プレイ装置。 - 【請求項９】 前記第６の手段、あるいは前記第７の手
段は、前記表示対象物体が、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、前記少なくとも２つの表
示面のうちの観察者に近い表示面に表示する前記二次元
像の輝度を高くし、観察者から遠い表示面に表示する前
記二次元像の輝度を低くし、 また、前記表示対象物体が、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、前記少なくとも２つの
表示面のうちの観察者に近い表示面に表示する前記二次
元像の輝度を低くし、観察者から遠い表示面に表示する
前記二次元像の輝度を高くすることを特徴とする請求項
４ないし請求項８のいずれか１項に記載のヘッドマウン
トディスプレイ装置。 - 【請求項１０】 前記第６の手段、あるいは前記第７の
手段は、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、前記少なくとも２つの表示
面に表示される二次元像の輝度を変化させることを特徴
とする請求項４ないし請求項９のいずれか１項に記載の
ヘッドマウントディスプレイ装置。
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| JP13749299A JP3453086B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 三次元表示方法およびヘッドマウントディスプレイ装置 |
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| JP2000333211A true JP2000333211A (ja) | 2000-11-30 |
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ID=15199929
Family Applications (1)
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| JP13749299A Expired - Lifetime JP3453086B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 三次元表示方法およびヘッドマウントディスプレイ装置 |
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