JP2000333212A - 立体映像表示装置 - Google Patents

立体映像表示装置

Info

Publication number
JP2000333212A
JP2000333212A JP11144301A JP14430199A JP2000333212A JP 2000333212 A JP2000333212 A JP 2000333212A JP 11144301 A JP11144301 A JP 11144301A JP 14430199 A JP14430199 A JP 14430199A JP 2000333212 A JP2000333212 A JP 2000333212A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display
image
liquid crystal
state
crystal screen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11144301A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3114119B2 (ja
Inventor
Hidenori Kakeya
英紀 掛谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Communications Research Laboratory
Original Assignee
Communications Research Laboratory
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Communications Research Laboratory filed Critical Communications Research Laboratory
Priority to JP11144301A priority Critical patent/JP3114119B2/ja
Publication of JP2000333212A publication Critical patent/JP2000333212A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3114119B2 publication Critical patent/JP3114119B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際に空間像を生成し、複数の視点からの同
時鑑賞が可能で、又通信及びデータ保存が可能で、更に
又安定な動作をさせることが可能な立体映像表示方法及
びその装置を提供する。 【解決手段】 白黒画像の表示が可能な透過型液晶や吸
収型液晶よりなる第1液晶スクリーン11aと光透過状
態と光散乱状態を自在に変換可能な散乱型液晶よりなる
第2液晶スクリーン11bとを積層してなる表示体11
を多層に重ねて構成した液晶スクリーン層12に対する
表示制御を表示制御部13が行い、各表示体11…毎に
画像表示領域と光透過領域とを生ぜしめ、各表示体の画
像表示領域から観察者の視点Aまでの距離を異ならせる
ことで三次元画像を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、立体映像の表示方
法および立体映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、立体映像表示方法としては、
下記の方法がある。 (1) 立体ディスプレイにはレンチキュラ板、イメー
ジスプリッタ、又は立体眼鏡で視差画像を提示して、両
眼視差で生じる作用を用いるステレオ法が、最も一般的
に用いられている。 (2) 三次元の空間像を生成する立体ディスプレイと
しては、ホログラフィと体積走査法の2つの方法があ
る。 (3) 体積走査型の立体ディスプレイとしては、可変
焦点光学系及びディスプレイ自体を動かす方法が知られ
ている。上記の体積を走査する方法は、奥行き方向の解
像度を粗くできるので、ホログラフィに比べると、デー
タ量を低く抑えることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
立体映像表示方法の内、(1)の方法では、実際の立体
像を見る場合と眼のピント調整が異なるので、観察者の
眼が疲労しやすいという問題がある。また、多方向から
の映像を同時に映し出すことができないという欠点もあ
る。従って、複数の観察者が、同時に同じ立体像を鑑賞
することはできない。
【0004】次に、(2)の方法に就いては、ホログラ
フィは、光の波面を記録・再生するので、奥行き解像度
が非常に高い反面、データ量が膨大になるという欠点が
ある。それ故、遠隔地の立体映像をリアルタイムで通信
すること、及び映像をディジタルデータとして、保存す
ること等が極めて困難となる。
【0005】更に、(3)の方法では、可変焦点光学系
を動かす方法については、安定に動作させるのが難しい
という問題点があり、他方、ディスプレイ自体を動かす
方法は、物理的な駆動系が必要になるので、動作安定性
の問題の他に消費電力及び騒音の問題も生じる。
【0006】本発明は、上記の課題を鑑みて成されたも
ので、以下の3つの条件を満たす立体映像表示方法及び
その装置を提供することを、目的としている。 [1]実際に空間像を生成し、複数の視点からの同時鑑
賞を可能にする。 [2]通信及びデータ保存を可能にするために、奥行き
方向の解像度を抑えた空間走査方法を用いる。 [3]物理的な駆動系を廃し、安定な動作を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る立体映像表示方法は、光透過状態と
光散乱状態とを電子的に切り替えられる画面を多層に重
ね、表示映像の遠近に応じた画像を各画面に表示させ、
表示させた各画像から観察者の視点までの距離を異なら
せることによって、三次元空間像を生成するようにした
ことを特徴とする。
【0008】また、請求項2に係る立体映像表示装置
(1)は、光透過状態と光散乱状態とを表示画素単位で
電子的に切り替えられると共に光散乱状態とした画素で
画像表示が可能な表示体(例えば、複数の画素からなる
第1液晶スクリーン11aと第2液晶スクリーン11b
とを積層してなる表示体11)を多層に重ねた映像表示
手段(例えば、液晶スクリーン層12)と、上記映像表
示手段の各表示体への状態変換制御と画像表示制御を行
うことによって、各表示体に画像表示領域と光透過領域
とを生ぜしめる表示制御手段(例えば、表示制御部1
3)と、を備え、上記映像表示手段の各表示体の画像表
示領域から観察者の視点までの距離を異ならせることに
よって、三次元空間像を生成するようにしたことを特徴
とする。
【0009】また、請求項3に係る立体映像表示装置
(2)は、光透過状態と光散乱状態とを電子的に切り替
えられる表示体(例えば、PDLCスクリーン21a)
を多層に重ねた映像表示手段(例えば、PDLCスクリ
ーン層21)と、上記映像表示手段の各表示体への状態
変換制御と同期して表示映像の遠近に応じた画像を状態
変換制御対象の表示体に表示させると共に、当該状態変
換制御対象の表示体よりも観察者側に配される表示体を
全て光透過状態となるように制御する表示制御手段(例
えば、プロジェクタ22,映像配信制御部23,表示ス
クリーン制御部24等)と、を備え、上記映像表示手段
の各表示体に表示させた画像から観察者の視点までの距
離を異ならせることによって、三次元空間像を生成する
ようにしたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、添付
図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】図1は、本発明に係る立体映像表示方法を
具現化するための立体映像表示装置の第1実施形態を示
すものである。
【0012】この第1実施形態に係る立体映像表示装置
1では、複数の画素からなる第1液晶スクリーン11a
と第2液晶スクリーン11bとを積層してなる表示体1
1を、観察者の視点Aに対する奥行方向へ多層に重ねる
ことですることで映像表示手段としての液晶スクリーン
層12を構成し、該液晶スクリーン層12への表示制御
を統括的に行う表示制御手段としての表示制御部13に
より、各表示体11…を画素単位で光の透過状態と散乱
状態の状態変換制御を行うと共に画像表示を行い、画像
表示領域と光透過領域とを生ぜしめるのである。なお、
液晶スクリーン層12の最後部(観察者からもっとも離
れた位置)には光吸収層14を設け、背景が透けて見え
ることの無いようにしてある。また、液晶スクリーン層
12より観察者の視点Aまで適宜な光量が到達するよう
に、適宜な照明装置15も設けてある。
【0013】上述した立体映像表示装置1によれば、各
表示体11…における散乱状態の画素によって各表示体
11…毎に適宜な形状の画像表示領域を形成して画像表
示を行うと共に、各表示体11…における光透過状態の
画素よりなる光透過領域(画像の表示されない領域)を
通して奥の表示体11の画像表示領域が観察者に見える
ようになる。すなわち、観察者の視点Aに近い表示体1
1に表示映像の近景を表示し、観察者の視点Aから遠い
表示体11に表示映像の遠景を表示すれば、視差による
映像の遠近感を観察者が認知でき、複数の視点からの同
時鑑賞が可能な三次元空間像を作成することが可能とな
るのである。
【0014】また、映像表示手段たる液晶スクリーン層
12への表示制御を行う表示制御部13は、各表示体1
1…の第1,第2液晶スクリーン11a,11bへの表
示制御を独立して行えるように、各スクリーンと1対1
で対応するようにグラフィックボードを所要数備え、液
晶スクリーン層12によって表示する三次元空間像を表
示体11の数に応じて多層化し、各層毎の映像信号が各
グラフィックボードから各スクリーンへ送られて、各表
示体11で適宜な表示が行われるものとしてある。な
お、立体映像表示装置1によって表示する対象となる三
次元空間像をどのようにして多層化し、各層毎の映像を
どのように生成するかは、特に限定されるものではな
く、公知既存の画像処理技術を如何様に用いても良い。
【0015】ここで、第1液晶スクリーン11aと第2
液晶スクリーン11bとからなる表示体11の表示動作
をより具体的に説明する。白黒映像の場合は各画素で透
明・白色・黒色を表示できるようにすればよく、これら
を各々図2(a)〜(c)に示す。第1液晶スクリーン
11aとしては、白黒画像の表示が可能な透過型液晶
(TN、ECB、F−STN等)又は吸収型液晶(G
H、PCGH)を用い、第2液晶スクリーン11bとし
ては、光透過状態と光散乱状態を自在に変換可能な散乱
型液晶(高分子分散型液晶:PDLC)を用いる。
【0016】表示体11の特定の画素を透明にする場合
は、第2液晶スクリーン11bの画素に電圧を加えて光
透過状態にすると共に、第1液晶スクリーン11aも光
透過状態とする(図2(a)参照)。表示体11の特定
の画素を黒色にする場合は、第2液晶スクリーン11b
に電圧を加えないで光散乱状態にすると共に、第1液晶
スクリーン11aを光吸収状態とする(図2(b)参
照)。表示体11の特定の画素を白色にする場合は、第
2液晶スクリーン11bに電圧を加えないで光散乱状態
にすると共に、第1液晶スクリーン11aを光透過状態
とする(図2(c)参照)。
【0017】一方、カラー映像の場合は、透明・白色・
黒色に加えてカラー表示に必要な三原色(R・G・B)
が表示できるようにする必要があり、上述した第1実施
形態の表示体11でカラー表示を表現するためには、色
選択的な散乱が可能な第2液晶スクリーンを実現する
か、或いは、色選択的な透過/吸収の制御が可能な第1
液晶スクリーンを実現する必要がある。そのため、より
簡便なカラー表示の表現方法を以下に説明する。
【0018】例えば、図3に示すように、三原色毎に表
示画像を分解し、赤色成分の画像を赤色成分表示用液晶
スクリーン層12Rに、緑色成分の画像を緑色成分表示
用液晶スクリーン層12Gに、青色成分の画像を青色成
分表示用液晶スクリーン層12Bに各々表示させ、これ
らの表示画像をハーフミラー16で混合することによっ
て、観察者にRGBの立体像として観せるようにすれ
ば、カラー表示による立体映像表示装置を実現できる。
なお、RGB各色成分の画像は、モノクロ液晶よりなる
液晶表示スクリーン層の前面に赤色フィルタ17R,緑
色フィルタ17G,青色フィルタ17Bを各々配置して
取得する。
【0019】なお、上記のようなRGB画像を別々に表
示させる場合は、各スクリーン層から観察者の視点Aま
での距離が等しくなるように、高精度に各スクリーンを
配置しなければならない。そこで、図6に示すように、
RGBの立体像を時分割で順次表示する方法によれば、
高精度の位置決め等を要することなくカラーの立体映像
表示を実現できる。
【0020】具体的には、Nヘルツでカラーの立体映像
を表示する場合には、「1/3N」秒毎に赤色成分の画
像と緑色成分の画像と青色成分の画像を切り換えると共
に、赤色成分の画像を表示している間には赤色光の照明
15Rを点灯させ、緑色成分の画像を表示している間に
は緑色光の照明15Gを点灯させ、青色成分の画像を表
示している間には青色光の照明15Bを点灯させれば良
い。
【0021】また、照明の色を変更せずに、液晶スクリ
ーン層12の前面に配するフィルタを変えても、同様に
カラーの立体映像を表示することができる。すなわち、
「1/3N」秒毎に赤色成分の画像と緑色成分の画像と
青色成分の画像を切り換えると共に、赤色成分の画像を
表示している間には赤色フィルタ17Rを液晶スクリー
ン層12の前面に位置させ、緑色成分の画像を表示して
いる間には緑色フィルタ17Gを液晶スクリーン層12
の前面に位置させ、青色成分の画像を表示している間に
は青色フィルタ17Bを液晶スクリーン層12の前面に
位置させれば良い。
【0022】尚、上述した第1実施形態においては、物
体のオクルージョンを表現することが可能である。
【0023】上述した第1実施形態における立体映像の
カラー表示では、カラー成分毎に時分割で表示するもの
であったが、図5に示す第2実施形態は、多層化した画
像表示スクリーンを短時間で切り換えてゆくことによる
残像効果で、観察者に一つの三次元映像を見せるもので
ある。
【0024】この第2実施形態に係る立体映像表示装置
2は、光透過状態と光散乱状態を自在に変換可能なスク
リーンである高分子分散型液晶(PDLC)スクリーン
21aを多数積層してPDLCスクリーン層21を形成
してある。なお、PDLCスクリーン21aは電圧が加
わらない状態では光を散乱するが、電圧を加えると光を
透過するものである。すなわち、第2実施形態において
は、PDLCスクリーン21aが「光透過状態と光散乱
状態とを電子的に切り替えられる表示体」として機能
し、PDLCスクリーン層21が「表示体を多層に重ね
た映像表示手段」として機能する。また、PDLCスク
リーン層21の最後部(観察者の視点Aからもっとも離
れた位置)には光吸収層21bを設け、背景が透けて見
えることの無いようにしてある。
【0025】上記のように構成したPDLCスクリーン
層21の各PDLCスクリーン21a…は、各面全体を
光透過状態と光散乱状態に制御できるように電極を配置
してあり、光散乱状態となるように状態変換制御を行っ
たPDLCスクリーン21aへ向けてプロジェクタ22
から画像を投影すると、そのPDLCスクリーン21a
からの反射光を観察者が観ることとなる。なお、プロジ
ェクタ22よりPDLCスクリーン21aへ画像を表示
する際には、光散乱状態とするPDLCスクリーン21
aよりも前面側(観察者に近い側)に位置する全てのP
DLCスクリーン21a…を光透過状態とする状態変換
制御を併せて行うものとする。
【0026】上記プロジェクタ22への映像信号は映像
配信制御部23から送信されるものとしてあり、この映
像信号に基づいてプロジェクタ22は高い垂直周波数で
動作し、複数の奥行きの画像を各PDLCスクリーン2
1a…へ順に投影する。また、映像配信制御部23は映
像信号と同期する同期信号を表示スクリーン制御部24
へ送信し、この同期信号に応じて表示スクリーン制御部
24が光散乱状態となるように状態変換制御を行うPD
LCスクリーン21aを奥側へ順次増やして行く。すな
わち、第2実施形態においては、プロジェクタ22と映
像配信制御部23と表示スクリーン制御部24が協働す
ることで、「映像表示手段の各表示体への状態変換制御
と同期して表示映像の遠近に応じた画像を状態変換制御
対象の表示体に表示させると共に、当該状態変換制御対
象の表示体よりも観察者側に配される表示体を全て光透
過状態となるように制御する表示制御手段」として機能
するのである。
【0027】上記のような立体映像表示装置2における
表示制御動作の具体的な流れを図6に基づいて説明す
る。なお、PDLCスクリーン層21は、PDLCスク
リーン21a1 …21aM をM層に積層したもので、且
つ、Nヘルツ(1秒にN回)の映像表示を行うものとし
てある。
【0028】先ず、プロジェクタ22より第1層(最も
観察者の視点に近い層)のPDLCスクリーン21a1
に画像P1 を投影すると共に、表示スクリーン制御部2
4は全てのPDLCスクリーン21a1 …21aM を白
色(電圧を印加しない光散乱状態)とすることで、最も
前面側のPDLCスクリーン21a1 に映った映像を観
察者に見せ、「1/MN」秒後には第2層に投影する画
像P2 をプロジェクタ22より投影すると共に、表示ス
クリーン制御部24が第1層のPDLCスクリーン21
1 を透明(電圧を印加した光透過状態)にすること
で、第1層よりも一層だけ奥まった位置にある第2層の
PDLCスクリーン21a2 に映った映像を観察者に見
せ、更に「1/MN」秒後には第3層に投影する画像P
3 をプロジェクタ22より投影すると共に、第1層およ
び第2層のPDLCスクリーン21a1 ,21a2 を透
明(光透過状態)にすることで、第2層よりも更に一層
だけ奥まった位置にある第3層のPDLCスクリーン2
1a3 に映った映像を観察者に見せる。
【0029】上記のように、プロジェクタ22より投影
する画像の切り換え制御と、投影対象とするPDLCス
クリーン21a1 〜21M の状態変換(白色への変換)
制御を第M層まで行うことによって、一つの三次元空間
像が観察者に見えることとなる。なお、第M層のPDL
Cスクリーン21M が光透過状態となった際には、PD
LCスクリーン21M と光吸収層21bとの間に配した
白色のスクリーンパネル21cに画像が表示されるもの
としてある。
【0030】このようにして投影した三次元空間像は、
画像の投影されスクリーンから観察者までの実距離が異
なるので、視差によって投影画像までの遠近感を認知す
ることで立体映像として観えるのである。また、三次元
映像の表示は1秒間に30回程度行うものとすれば、3
次元の動画像を滑らかに表示することも可能である。な
お、PDLCは反応速度が約1msと高速なので、複数
の奥行き映像を表示する上で必要な高周波での動作にも
十分に耐え得るものである。
【0031】更に、以上の第1実施形態もしくは第2実
施形態を応用し、立体像を観察者の目の前に見せる装置
を実現するために、凸レンズ31やフレネルレンズ等を
使って積層スクリーン(第1実施形態に係る立体映像表
示装置1の液晶スクリーン層12もしくは第2実施形態
に係る立体映像表示装置2のPDLCスクリーン層2
1)の実像を提示するディスプレイとして本発明を適用
することも可能である(図7参照)。これによって、観
察者と映像が一体になった空間を演出することが可能に
なる。
【0032】また、撮像系としてレーザーやマルチカメ
ラ等を使った三次元計測システムを用意すると、遠隔地
の立体映像をリアルタイムに観察者に提示することも可
能である。例えば、A地点において3Dカメラ41によ
り撮影した映像を通信装置42によって通信回線43を
介して送信し、B地点側の通信装置44により受信した
映像を立体映像表示装置(第1実施形態に係る立体映像
表示装置1もしくは第2実施形態に係る立体映像表示装
置2)によりリアルタイムに立体表示するのである(図
8参照)。
【0033】以上、本発明を図面に示した実施形態に基
づいて説明したが、本発明は上記した実施形態だけでな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施することができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る立
体映像表示方法によれば、光透過状態と光散乱状態とを
電子的に切り換えられる画面を仮想的なスクリーンと
し、観察者の視点から画面までの距離に応じた画像を各
画面に表示させるので、複数の視点からの同時鑑賞が可
能な三次元空間像を作成することが可能になる。
【0035】また、請求項2に係る立体映像表示装置に
よれば、光透過状態と光散乱状態とを表示画素単位で電
子的に切り替えられると共に光散乱状態とした画素で画
像表示が可能な表示体を仮想的なスクリーンとし、表示
制御手段によって各表示体に画像表示領域と光透過領域
とを生ぜしめることで、観察者の視点から表示体までの
距離に応じた画像を各表示体に表示させるので、複数の
視点からの同時鑑賞が可能な三次元空間像を作成するこ
とが可能になる。
【0036】さらに、請求項3に係る立体映像表示装置
によれば、光透過状態と光散乱状態とを電子的に切り替
えられる表示体を仮想的なスクリーンとし、表示制御手
段によって各表示体への状態変換制御と同期して表示映
像の遠近に応じた画像を状態変換制御対象の表示体に表
示させると共に、当該状態変換制御対象の表示体よりも
観察者側に配される表示体を全て光透過状態となるよう
に制御することで、観察者の視点から表示体までの距離
に応じた画像を各表示体に表示させるので、複数の視点
からの同時鑑賞が可能な三次元空間像を作成することが
可能となる。
【0037】従って、請求項1〜請求項3に係る発明に
よって得られる立体映像は視差・輻輳に加え、運動視
差、ピント調節など人体が立体視する上での手がかりを
全て正確に再現することができるので、観察者への視覚
への負担を軽減することができる。
【0038】しかも、本発明の立体映像提示方法は物理
的な駆動を必要としないので、従来の空間走査型立体提
示法に比べて、消費電力を抑えるとともに安定な動作を
させることも可能となる。
【0039】また、奥行き方向の解像度を抑えた空間操
作方法を用いているので、ホログラフィに比べると、表
示に必要なデータ量や計算量も低く抑えられ、通信及び
データの保存を行う上で有利である。
【0040】これにより、バーチャルリアリティにおけ
る三次元空間の視覚提示装置や遠隔地間の立体映像の通
信端末として、観察者にとってより快適で使いやすい環
境を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る立体映像表示方法を具現化する立
体映像表示装置の第1実施形態を示す図である。
【図2】(a)第1実施形態で用いる表示体を透明とす
る場合の表示動作を示す概念図である。 (b)第1実施形態で用いる表示体を黒色とする場合の
表示動作を示す概念図である。 (c)第1実施形態で用いる表示体を白色とする場合の
表示動作を示す概念図である。
【図3】第1実施形態でカラー表示を実現するために、
ハーフミラーでRGBの立体像を混合する方法の概略説
明図である。
【図4】第1実施形態でカラー表示を実現するために、
RGBの立体像を時分割で提示してカラー表示を実現す
る方法の概略説明図である。
【図5】本発明に係る立体映像表示方法を具現化する立
体映像表示装置の第2実施形態に用いる画像表示手段を
示す概念図である。
【図6】第2実施形態の立体映像表示装置で、立体映像
を提示するためのプロジェクタと液晶スクリーンの動作
制御の手順を説明する動作説明図である。
【図7】凸レンズを用いて立体映像の実像を観察者の目
の前に提示する方法の概略説明図である。
【図8】立体映像表示装置を用いた立体映像通信システ
ムの概略構成図である。
【符号の説明】 1 立体映像表示装置 2 立体映像表示装置 11 表示体 11a 第1液晶スクリーン 11b 第2液晶スクリーン 12 液晶スクリーン層 13 表示制御部 21 PDLCスクリーン層 21a PDLCスクリーン 22 プロジェクタ 23 映像配信制御部 24 表示スクリーン制御部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年2月10日(2000.2.1
0)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 立体映像表示装置
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】 表示と非表示を表示画素単位で電子的に
切り替えられる第1液晶スクリーンと、光透過状態と光
散乱状態とを表示画素単位で電子的に切り替えられる
2液晶スクリーンとを積層し、第2液晶スクリーンで光
散乱状態とした画素の観察者側に位置する第1液晶スク
リーンの画素で画像表示を行う表示体を、奥行方向へ
層に重ねた映像表示手段と、 上記映像表示手段における各表示体の第2液晶スクリー
ンへの状態変換制御と第1液晶スクリーンへの画像表示
制御を併せて行うことにより、各表示体に画像表示領域
と光透過領域とを生ぜしめる表示制御手段と、 を備え、 上記映像表示手段の各表示体の画像表示領域 から観察者
の視点までの距離を異ならせることによって、三次元空
間像を生成するようにしたことを特徴とする立体映像表
装置。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年6月26日(2000.6.2
6)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 立体映像表示装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、立体映像の表示方
法および立体映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、立体映像表示方法としては、
下記の方法がある。 (1) 立体ディスプレイにはレンチキュラ板、イメー
ジスプリッタ、又は立体眼鏡で視差画像を提示して、両
眼視差で生じる作用を用いるステレオ法が、最も一般的
に用いられている。 (2) 三次元の空間像を生成する立体ディスプレイと
しては、ホログラフィと体積走査法の2つの方法があ
る。 (3) 体積走査型の立体ディスプレイとしては、可変
焦点光学系及びディスプレイ自体を動かす方法が知られ
ている。上記の体積を走査する方法は、奥行き方向の解
像度を粗くできるので、ホログラフィに比べると、デー
タ量を低く抑えることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
立体映像表示方法の内、(1)の方法では、実際の立体
像を見る場合と眼のピント調整が異なるので、観察者の
眼が疲労しやすいという問題がある。また、多方向から
の映像を同時に映し出すことができないという欠点もあ
る。従って、複数の観察者が、同時に同じ立体像を鑑賞
することはできない。
【0004】次に、(2)の方法に就いては、ホログラ
フィは、光の波面を記録・再生するので、奥行き解像度
が非常に高い反面、データ量が膨大になるという欠点が
ある。それ故、遠隔地の立体映像をリアルタイムで通信
すること、及び映像をディジタルデータとして、保存す
ること等が極めて困難となる。
【0005】更に、(3)の方法では、可変焦点光学系
を動かす方法については、安定に動作させるのが難しい
という問題点があり、他方、ディスプレイ自体を動かす
方法は、物理的な駆動系が必要になるので、動作安定性
の問題の他に消費電力及び騒音の問題も生じる。
【0006】本発明は、上記の課題を鑑みて成されたも
ので、以下の3つの条件を満たす立体映像表示方法及び
その装置を提供することを、目的としている。 [1]実際に空間像を生成し、複数の視点からの同時鑑
賞を可能にする。 [2]通信及びデータ保存を可能にするために、奥行き
方向の解像度を抑えた空間走査方法を用いる。 [3]物理的な駆動系を廃し、安定な動作を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る立体映像表示装置(1)は、光透過
状態と光吸収状態を表示画素単位で電子的に切り替えら
れる第1液晶スクリーン(11a)と、光透過状態と光
散乱状態とを表示画素単位で電子的に切り替えられる
2液晶スクリーン(11b)とを積層し、第2液晶スク
リーンで光散乱状態とした画素の観察者側に位置する第
1液晶スクリーンの各表示画素を光透過状態もしくは光
吸収状態とすることで画像表示を行う表示体(11)
を、奥行方向へ多層に重ねた映像表示手段(例えば、液
晶スクリーン層12)と、上記映像表示手段における各
表示体の第2液晶スクリーンへの状態変換制御と第1液
晶スクリーンへの状態変換制御を併せて行うことによ
り、各表示体に画像表示領域と光透過領域とを生ぜしめ
る表示制御手段(例えば、表示制御部13)と、を備
え、上記映像表示手段の各表示体の画像表示領域から観
察者の視点までの距離を異ならせることによって、三次
元空間像を生成するようにしたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、添付
図面に基づいて詳細に説明する。
【0009】図1は、本発明に係る立体映像表示方法を
具現化するための立体映像表示装置の第1実施形態を示
すものである。
【0010】この第1実施形態に係る立体映像表示装置
1では、複数の画素からなる第1液晶スクリーン11a
と第2液晶スクリーン11bとを積層してなる表示体1
1を、観察者の視点Aに対する奥行方向へ多層に重ねる
ことですることで映像表示手段としての液晶スクリーン
層12を構成し、該液晶スクリーン層12への表示制御
を統括的に行う表示制御手段としての表示制御部13に
より、各表示体11…を画素単位で光の透過状態と散乱
状態の状態変換制御を行うと共に画像表示を行い、画像
表示領域と光透過領域とを生ぜしめるのである。なお、
液晶スクリーン層12の最後部(観察者からもっとも離
れた位置)には光吸収層14を設け、背景が透けて見え
ることの無いようにしてある。また、液晶スクリーン層
12より観察者の視点Aまで適宜な光量が到達するよう
に、適宜な照明装置15も設けてある。
【0011】上述した立体映像表示装置1によれば、各
表示体11…における散乱状態の画素によって各表示体
11…毎に適宜な形状の画像表示領域を形成して画像表
示を行うと共に、各表示体11…における光透過状態の
画素よりなる光透過領域(画像の表示されない領域)を
通して奥の表示体11の画像表示領域が観察者に見える
ようになる。すなわち、観察者の視点Aに近い表示体1
1に表示映像の近景を表示し、観察者の視点Aから遠い
表示体11に表示映像の遠景を表示すれば、視差による
映像の遠近感を観察者が認知でき、複数の視点からの同
時鑑賞が可能な三次元空間像を作成することが可能とな
るのである。
【0012】また、映像表示手段たる液晶スクリーン層
12への表示制御を行う表示制御部13は、各表示体1
1…の第1,第2液晶スクリーン11a,11bへの表
示制御を独立して行えるように、各スクリーンと1対1
で対応するようにグラフィックボードを所要数備え、液
晶スクリーン層12によって表示する三次元空間像を表
示体11の数に応じて多層化し、各層毎の映像信号が各
グラフィックボードから各スクリーンへ送られて、各表
示体11で適宜な表示が行われるものとしてある。な
お、立体映像表示装置1によって表示する対象となる三
次元空間像をどのようにして多層化し、各層毎の映像を
どのように生成するかは、特に限定されるものではな
く、公知既存の画像処理技術を如何様に用いても良い。
【0013】ここで、第1液晶スクリーン11aと第2
液晶スクリーン11bとからなる表示体11の表示動作
をより具体的に説明する。白黒映像の場合は各画素で透
明・白色・黒色を表示できるようにすればよく、これら
を各々図2(a)〜(c)に示す。第1液晶スクリーン
11aとしては、白黒画像の表示が可能な透過型液晶
(TN、ECB、F−STN等)又は吸収型液晶(G
H、PCGH)を用い、第2液晶スクリーン11bとし
ては、光透過状態と光散乱状態を自在に変換可能な散乱
型液晶(高分子分散型液晶:PDLC)を用いる。
【0014】表示体11の特定の画素を透明にする場合
は、第2液晶スクリーン11bの画素に電圧を加えて光
透過状態にすると共に、第1液晶スクリーン11aも光
透過状態とする(図2(a)参照)。表示体11の特定
の画素を黒色にする場合は、第2液晶スクリーン11b
に電圧を加えないで光散乱状態にすると共に、第1液晶
スクリーン11aを光吸収状態とする(図2(b)参
照)。表示体11の特定の画素を白色にする場合は、第
2液晶スクリーン11bに電圧を加えないで光散乱状態
にすると共に、第1液晶スクリーン11aを光透過状態
とする(図2(c)参照)。
【0015】一方、カラー映像の場合は、透明・白色・
黒色に加えてカラー表示に必要な三原色(R・G・B)
が表示できるようにする必要があり、上述した第1実施
形態の表示体11でカラー表示を表現するためには、色
選択的な散乱が可能な第2液晶スクリーンを実現する
か、或いは、色選択的な透過/吸収の制御が可能な第1
液晶スクリーンを実現する必要がある。そのため、より
簡便なカラー表示の表現方法を以下に説明する。
【0016】例えば、図3に示すように、三原色毎に表
示画像を分解し、赤色成分の画像を赤色成分表示用液晶
スクリーン層12Rに、緑色成分の画像を緑色成分表示
用液晶スクリーン層12Gに、青色成分の画像を青色成
分表示用液晶スクリーン層12Bに各々表示させ、これ
らの表示画像をハーフミラー16で混合することによっ
て、観察者にRGBの立体像として観せるようにすれ
ば、カラー表示による立体映像表示装置を実現できる。
なお、RGB各色成分の画像は、モノクロ液晶よりなる
液晶表示スクリーン層の前面に赤色フィルタ17R,緑
色フィルタ17G,青色フィルタ17Bを各々配置して
取得する。
【0017】なお、上記のようなRGB画像を別々に表
示させる場合は、各スクリーン層から観察者の視点Aま
での距離が等しくなるように、高精度に各スクリーンを
配置しなければならない。そこで、図6に示すように、
RGBの立体像を時分割で順次表示する方法によれば、
高精度の位置決め等を要することなくカラーの立体映像
表示を実現できる。
【0018】具体的には、Nヘルツでカラーの立体映像
を表示する場合には、「1/3N」秒毎に赤色成分の画
像と緑色成分の画像と青色成分の画像を切り換えると共
に、赤色成分の画像を表示している間には赤色光の照明
15Rを点灯させ、緑色成分の画像を表示している間に
は緑色光の照明15Gを点灯させ、青色成分の画像を表
示している間には青色光の照明15Bを点灯させれば良
い。
【0019】また、照明の色を変更せずに、液晶スクリ
ーン層12の前面に配するフィルタを変えても、同様に
カラーの立体映像を表示することができる。すなわち、
「1/3N」秒毎に赤色成分の画像と緑色成分の画像と
青色成分の画像を切り換えると共に、赤色成分の画像を
表示している間には赤色フィルタ17Rを液晶スクリー
ン層12の前面に位置させ、緑色成分の画像を表示して
いる間には緑色フィルタ17Gを液晶スクリーン層12
の前面に位置させ、青色成分の画像を表示している間に
は青色フィルタ17Bを液晶スクリーン層12の前面に
位置させれば良い。
【0020】尚、上述した第1実施形態においては、物
体のオクルージョンを表現することが可能である。
【0021】 以上、本発明を図面に示した実施形態に基
づいて説明したが、本発明は上記した実施形態だけでな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施することができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る立
体映像表示装置によれば、光透過状態と光吸収状態を表
示画素単位で電子的に切り替えられる第1液晶スクリー
ンと、光透過状態と光散乱状態とを表示画素単位で電子
的に切り替えられる第2液晶スクリーンとを積層し、第
2液晶スクリーンで光散乱状態とした画素の観察者側に
位置する第1液晶スクリーンの各表示画素を光透過状態
もしくは光吸収状態とすることで画像表示を行う表示体
を、奥行方向へ多層に重ねた映像表示手段とし、表示制
御手段によって各表示体に画像表示領域と光透過領域と
を生ぜしめることで、観察者の視点から表示体までの距
離に応じた画像を各表示体に表示させるので、複数の視
点からの同時鑑賞が可能な三次元空間像を作成すること
が可能になる。
【0023】 従って、請求項1に係る発明によって得ら
れる立体映像は視差・輻輳に加え、運動視差、ピント調
節など人体が立体視する上での手がかりを全て正確に再
現することができるので、観察者への視覚への負担を軽
減することができる。
【0024】しかも、本発明の立体映像提示方法は物理
的な駆動を必要としないので、従来の空間走査型立体提
示法に比べて、消費電力を抑えるとともに安定な動作を
させることも可能となる。
【0025】また、奥行き方向の解像度を抑えた空間操
作方法を用いているので、ホログラフィに比べると、表
示に必要なデータ量や計算量も低く抑えられ、通信及び
データの保存を行う上で有利である。
【0026】これにより、バーチャルリアリティにおけ
る三次元空間の視覚提示装置や遠隔地間の立体映像の通
信端末として、観察者にとってより快適で使いやすい環
境を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る立体映像表示方法を具現化する立
体映像表示装置の第1実施形態を示す図である。
【図2】(a)第1実施形態で用いる表示体を透明とす
る場合の表示動作を示す概念図である。 (b)第1実施形態で用いる表示体を黒色とする場合の
表示動作を示す概念図である。 (c)第1実施形態で用いる表示体を白色とする場合の
表示動作を示す概念図である。
【図3】第1実施形態でカラー表示を実現するために、
ハーフミラーでRGBの立体像を混合する方法の概略説
明図である。
【図4】第1実施形態でカラー表示を実現するために、
RGBの立体像を時分割で提示してカラー表示を実現す
る方法の概略説明図である。
【図5】凸レンズを用いて立体映像の実像を観察者の目
の前に提示する方法の概略説明図である。
【図6】立体映像表示装置を用いた立体映像通信システ
ムの概略構成図である。
【符号の説明】 1 立体映像表示装置 2 立体映像表示装置 11 表示体 11a 第1液晶スクリーン 11b 第2液晶スクリーン 12 液晶スクリーン層 13 表示制御部
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】削除
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H059 AA35 5C061 AA01 AA29 AB11 AB12 AB14 AB16

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光透過状態と光散乱状態とを電子的に切
    り替えられる画面を多層に重ね、表示映像の遠近に応じ
    た画像を各画面に表示させ、表示させた各画像から観察
    者の視点までの距離を異ならせることによって、三次元
    空間像を生成するようにしたことを特徴とする立体映像
    表示方法。
  2. 【請求項2】 光透過状態と光散乱状態とを表示画素単
    位で電子的に切り替えられると共に光散乱状態とした画
    素で画像表示が可能な表示体を多層に重ねた映像表示手
    段と、 上記映像表示手段の各表示体への状態変換制御と画像表
    示制御を行うことによって、各表示体に画像表示領域と
    光透過領域とを生ぜしめる表示制御手段と、 を備え、 上記映像表示手段の各表示体の画像表示領域から観察者
    の視点までの距離を異ならせることによって、三次元空
    間像を生成するようにしたことを特徴とする立体映像表
    示装置。
  3. 【請求項3】 光透過状態と光散乱状態とを電子的に切
    り替えられる表示体を多層に重ねた映像表示手段と、 上記映像表示手段の各表示体への状態変換制御と同期し
    て表示映像の遠近に応じた画像を状態変換制御対象の表
    示体に表示させると共に、当該状態変換制御対象の表示
    体よりも観察者側に配される表示体を全て光透過状態と
    なるように制御する表示制御手段と、 を備え、 上記映像表示手段の各表示体に表示させた画像から観察
    者の視点までの距離を異ならせることによって、三次元
    空間像を生成するようにしたことを特徴とする立体映像
    表示装置。
JP11144301A 1999-05-25 1999-05-25 立体映像表示装置 Expired - Lifetime JP3114119B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11144301A JP3114119B2 (ja) 1999-05-25 1999-05-25 立体映像表示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11144301A JP3114119B2 (ja) 1999-05-25 1999-05-25 立体映像表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000333212A true JP2000333212A (ja) 2000-11-30
JP3114119B2 JP3114119B2 (ja) 2000-12-04

Family

ID=15358899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11144301A Expired - Lifetime JP3114119B2 (ja) 1999-05-25 1999-05-25 立体映像表示装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3114119B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030039142A (ko) * 2001-11-12 2003-05-17 이한종 삼차원 디스플레이 장치
WO2011108847A3 (ko) * 2010-03-04 2012-01-12 주식회사 토비스 다층 영상 표시 장치
WO2011108849A3 (ko) * 2010-03-04 2012-01-19 주식회사 토비스 다층 영상 표시 장치
JP2018508813A (ja) * 2014-12-31 2018-03-29 ピュアデプス・インコーポレイテッド 多層表示システムによって投影された仮想化3次元物体を表示する焦点注目領域
CN109827759A (zh) * 2019-03-28 2019-05-31 歌尔股份有限公司 应用于光学模组的缺陷检测方法及检测装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030039142A (ko) * 2001-11-12 2003-05-17 이한종 삼차원 디스플레이 장치
WO2011108847A3 (ko) * 2010-03-04 2012-01-12 주식회사 토비스 다층 영상 표시 장치
WO2011108849A3 (ko) * 2010-03-04 2012-01-19 주식회사 토비스 다층 영상 표시 장치
US9661316B2 (en) 2010-03-04 2017-05-23 Tovis Co., Ltd. Multi-layer image display device
JP2018508813A (ja) * 2014-12-31 2018-03-29 ピュアデプス・インコーポレイテッド 多層表示システムによって投影された仮想化3次元物体を表示する焦点注目領域
US10228570B2 (en) 2014-12-31 2019-03-12 Pure Depth Limited Focal attentional region displaying a virtualized three dimensional object projected by a multiple layered display system
CN109827759A (zh) * 2019-03-28 2019-05-31 歌尔股份有限公司 应用于光学模组的缺陷检测方法及检测装置
CN109827759B (zh) * 2019-03-28 2020-11-24 歌尔光学科技有限公司 应用于光学模组的缺陷检测方法及检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP3114119B2 (ja) 2000-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3022558B1 (ja) 三次元表示方法及び装置
KR100520699B1 (ko) 자동입체 투영시스템
US8976323B2 (en) Switching dual layer display with independent layer content and a dynamic mask
EP0764869B1 (en) Autostereoscopic display apparatus
JPH08501397A (ja) 三次元光学観察装置
CN101978306A (zh) 具有菲涅耳透镜元件的自动立体显示器
McAllister Display technology: stereo & 3D display technologies
JP3460671B2 (ja) 三次元表示方法及び装置
US9591293B2 (en) Stereoscopic field sequential colour display control
KR101337790B1 (ko) 다층 깊이 융합 3차원 영상 표시 방법 및 장치
JP3453086B2 (ja) 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
JP3789332B2 (ja) 三次元表示装置
JP3114119B2 (ja) 立体映像表示装置
CN115576116B (zh) 一种图像生成装置、显示设备和图像生成方法
JPH0365943A (ja) 立体表示装置
JP3739350B2 (ja) 三次元表示装置
Nakamura et al. 36‐1: 360‐degree Transparent Light Field Display with Highly‐Directional Holographic Screens for Fully Volumetric 3D Video Experience
JP2002207191A (ja) 三次元表示装置および三次元表示方法
WO2023181598A1 (ja) 表示装置、表示方法およびプログラム
JPH0397390A (ja) 立体表示装置
Smithwick et al. Switching dual layer display with dynamic LCD mask
日瑪蓋 et al. High resolution autostereoscopic displays with time-multiplexed directional backlight for multiple viewers
Date et al. Depth-fused 3D (DFD) display with multiple viewing zones
GB2273577A (en) Autostereoscopic directional display apparatus
JP2001112025A (ja) 三次元表示方法

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term