JP2001502071A - 画像表示装置に特に三次元表示画像を表示するための投影システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、観察者（６，７）の眼に対応した表示画像（９）を、該観察者のその都度の立脚位置に対して関係づけ、しかも該観察者に対応配設されたセンサによって該観察者の各立脚位置を検出して、虚像として立体的に配置された物体（９）を、該観察者の観察位置に相応して表示装置に表示することによって、画像表示装置（８，１２）に特に三次元表示画像を表示するための投影システムに関する。異なった三次元表示画像を複数名の観察者（６，７）によって同一の画像表示装置で同時に視認するために、観察者のその都度の観察位置に対応した複数の表示画像が同時的に表示される。各観察者には画像分割手段が対応配設されており、該画像分割手段によって、観察者の立脚位置に即応した各表示画像が前記観察者に視認される。本投影システムは、虚像物体を特に立体的に表示するために、ホログラフィックな表示に近い投影を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 画像表示装置に特に三次元表示画像を 表示するための投影システム 本発明は、請求項１に発明の上位概念として規定した形式の、画像表示装置に 特に三次元表示画像を表示するための投影システムに関する。 画像表示装置において三次元物体は、しばしば二次元表示画像で表示され、そ の場合、定置の画像スクリーンに対する観察者の観察角度及び観察位置が、その 都度の画像図を決定する。しかも画像投影スクリーンに対する観察者の位置は立 体的な座標で適当なセンサによって確定されねばならず、かつ画像スクリーン表 示は適当な制御装置（トラッキングシステム）によって相応に計算され調整され ねばならない。このような方法では１つの画像スクリーンについて、その都度１ 名の観察者だけが、画像スクリーンにおいてその観察位置に相当する対象物表示 を視認することができ、その他の観察者は歪曲した像を受取る。 虚像として空間内に固定的に位置している物体を観察するための別の方法では 、１名の観察者にはそれぞれ１つの画像スクリーンが固定的に対応配設されてお り、しかも該観察者の各場所はトラッキングシステムによって検出され、かつ表 示画像はその真正時点にお ける該観察者の立脚位置と注視角度に関連してその都度新たに計算されて表示さ れる。このようなシステムは概ね、観察者の目に直接配設された表示装置、例え ばＬＣＤ（液晶表示）スクリーンを有するヘルメットを使用する。しかしながら 斯かるヘルメットは、取扱いが不便で、やはり唯一人の観察者に関連づけられて いるにすぎない。更に該観察者の自然的環境は、簡単にヘルメット表示に組入れ ることができない。しかしこの方法ではトラッキングシステムは立脚位置及び画 像スクリーンの表示方向も評価することができるので、ヘルメットの必要はない 。とは云え、該トラッキングシステムは画像スクリーン上における唯１つの表示 に留まる。 真に立体的な投影は、立体的関係をつぶさに見ることを可能にし、例えば形状 及び成形部品又は工作物は詳細に明暗をつけて表示される。コンピュータから導 出される真正時点表示の場合、物体は直接視覚的に変化される。 映写膜に投影することによって又は画像スクリーンに表示することによって画 像を真に立体的に表示する場合、実質的に２つの方法が使用され、しかも、右眼 と左眼に異なった画像情報を入手させることを可能にする眼鏡が使用される。 受動的方法では前記眼鏡の両レンズは、例えば９０°の相互角度で又は逆周期 で異なった偏光作用を有し ている。これに相応して映写膜における表示画像は偏光されていなければならな い。これは例えば、右の表示画像と左の表示画像のために相異なった向きの偏光 手段を有するプロゼクタを使用することによって行なわれる。 能動的方法では偏光フィルタは必要でなく、この場合は、左眼と右眼に関連し た画像情報の連続表示によって画像分割が行なわれる。同期制御装置によって等 しいリズムで液晶眼鏡（シャッター・グラス）は切換えられるので、観察者は各 眼で、この眼に関連した画像情報しか視認することができない。シャッター・グ ラスの切換え周波数は、ちらつき（フリッカー）効果がどの程度認知されるかを 決定する。 能動的技術についても受動的技術についても当て嵌まることは、１名又は複数 名の人が同一時間に同一情報しか捕捉できないことである。例えば自分自身に関 わる特定の状況空間の立体的表示を観察者に伝えるために作業プロセス及び操作 を立体的に表示することが所望されており、かつ第２の人に、画像的には相違す る当人に関わる状況空間を同時に伝達することが所望されている場合、両観察者 に同一画像を表示することは望ましいことではない。 １物体の自然の眺めに相当する表示（その場合複数名の観察者は異なった長め を得る）は今日的な手段ではホログラフィックな表示を介してしか実現すること ができない。しかしながら表示の変化可能性を有する比較的大形の物体、例えば 自動車の真正時間ホログラムは、これまで実現不可能であり、かつ近々の内に実 現可能とも考えられない。 本発明の課題は、画像表示装置に画像を特に三次元的に表示し、特に立体的に 表示するための投影システムを改良し、これによって複数名の観察者のために、 ホログラフィックな図示に近い異なった画像内容を同時的に表示することを可能 にすることである。 前記課題は、請求項１に記載した本発明の構成手段によって解決される。本発 明の有利な構成は、請求項２以降に記載されている。 本発明が提供する画像表示装置に画像を特に三次元的に表示するための投影シ ステムでは、観察者の眼に関連した表示画像は、観察者のその都度の立脚位置に 関連しており、その場合、観察者に対応配設されたセンサが、観察者のその都度 の立脚位置を検知し、かつ表示装置には、虚像として立体配置された物体が、観 察者の観察位置に相応して表示される。同一の画像表示装置で複数名の観察者に よって異なった三次元表示画像を同時的に視認するために、観察者の各観察位置 に対応した複数画像の同時的な表示が行なわれる。各観察者には画像分割手段が 対応配設されており、該画像分割手段によって彼ら観察者には夫々、自己の立脚 位置に対応した画像しか視認することができない。 本発明の投影システムによって、複数名の観察者が画像表示装置において同時 に１個の物体を、異なった位置から観察することが可能になり、しかも各人の観 察角度は、虚像として固定的に位置している物体の実際の観察角度に等しい。そ れ故に一人の人は物体の特定のパースペクティブを観察するのに対して、別の人 は同時に当該物体の別のデテールを検証する。 観察者に対応した画像は時間的に連続的に表示される。その場合画像分割手段 は、画像と同期化されたシャッター・グラス（液晶眼鏡）であり、該シャッター ・グラスは、各観察者に対応した画像が表示される場合にしか、投影光を通過さ せない。 別の実施形態では、観察者に対応した表示画像が同時に表示され、しかも該表 示画像は、投影スクリーン上では別々に偏光されている。画像分割手段はこの場 合、偏光方向に相当していて各観察者の観察位置に対応した表示画像しかその都 度通過させない偏光眼鏡である。 本発明の有利な実施形態では、各観察者は立体的な投影を観察することができ 、しかも各観察者の右眼と左眼には、付加的に画像セパレータによって分割され た表示画像が夫々対応して提供される。 立体的に投影するためにシャッター・グラスが使用される場合、観察者の各シ ャッター・グラスがリズム周波数の１周期内で各眼に対して透光可能に切換わる 持続時間が、殊に観察者の員数に比例して短縮されるか、又は画像表示のリズム 周波数が観察者の員数に比例して高められ、これによって時間的に順次に続く表 示に基づいて、ちらつき（ｆｌｉｃｋｅｒ）効果が強められることはない。 立体的な三次元画像を表示するための投影システムが特に２名の観察者のため に使用される場合、両観察者は同時に、しかも各人別々に、対応した画像情報を 把握することができる。これによって例えば一緒に実施される作業法は、単一立 体的投影だけの表示の場合に可能であるよりも、著しく良好にビジュアル化され る。 本発明のシステムは、コンピュータによって制御される画像スクリーンに三次 元画像情報を投影又は表示する場合、或いはコンピュータによって制御される投 影装置の場合に使用されるのが特に有利である。 種々異なった表示画像を順次連続的に投影する唯１つの投影装置を使用するこ とが可能である。或いは各観察者に独自の投影装置を対応配設するようにしたシ ステムを使用することも可能である。２名の観察者に対して立体投影する場合に 本発明のシステムを使用する場合、４つの連続表示方式を使用することが可能で ある。各連続表示方式の選択は、種々のチャンネル間の漏話を考慮せねばならな いので、どのような内容の画像情報を表示しようとするのか、どのような形式の シャッター・グラスを使用するのか、及びどのような投影テクノロジーを適用す るのかに懸かっている。 本発明の有利な実施形態では、各観察者における右眼情報／左眼情報を分割す るための画像セパレータは偏光ユニットであり、かつ異なった観察者間で観察画 像を分割するための画像分割手段はシャッターユニットである。偏光ユニットと シャッターユニットの対応関係は逆の形で使用することもできる。 偏光装置としては例えば、適当に装備されたプロジェクタにおいて直線偏光成 分又は循環する円偏光成分を有する偏光フィルタが使用される。観察するために 第１観察者又は第１観察者群は第１の偏光方向を有するシャッター・グラスを着 用し、また第２観察者又は第２観察者群は第２の偏光方向を有するシャッター・ グラスを着用する。偏光フィルタによる可能な光損失は、各観察者又は各観察者 群のために複数のプロジェクタを使用することによって補正することができる。 投影面は円筒形のスクリーンであるのが有利であり、観察すべき物体は該円筒 形スクリーン内に虚像として固定的に配置されている。また上部／下部情報が所 望される限り、本発明の実施形態では、球形の投影面を使用することも可能であ り、被観察物体は該球形投影面内に虚像として固定されており、しかも該投影ス クリーンはその都度内部から投射される。従って投影ユニットの外部に位置する 観察者は、観察すべき物体 が投影面によって封じ込められた空間内に位置するかのような錯覚に襲われる。 立体的な投影の場合、物体は、立体的な投光窓の調整に応じて、投影面に交わる 物体として見ることもできる。 本発明のシステムは、特にホログラフィックな表示形式で立体的に観察する場 合に、比較的大型の物体も観察することを可能にする。表示物体は、１つの物体 のフォトリアリスティックな表示であるが、コンピュータで発生されたグラフィ ックであることもでき、該グラフィックの形態はインターアクティブに変化され る。このような適用例は特に機械部品、自動車部品又はその他の製品の設計及び デザインにおいて使用することができる。円筒形又は球形の投影面の場合、観察 者は物体をめぐって移動することができる。成いは同等の効果を得るために、観 察者はその位置に留まったままで、物体を虚像として回動することも可能である 。この場合トラッキングシステムの必要はない。 円筒形又は球形の投影面の場合、このような製品は均質にかつ継目なしに表示 することができる。このためには、例えば並置する画像の縁が現れるのを避ける ために、エッジ改善用の公知の画像処理法を使用することも可能である。 図１はシャッター・グラスを使用する投影装置の概略的な構成図である。 図２ａ、図２ｂ、図２ｃ及び図２ｄは２名の観察者 のための異なった連続表示を表わす図である。 図３は虚像物体を投影した円筒状の投影装置を示す図である。 図４は内部に虚像物体を投影した球状の投影装置を示す図である。 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。 図１に示したコンピュータ１は、プロジェクタ（５及び／又はモニタ４を作動 制御しかつ両者に画像信号を伝送する。該コンピュータ１は常に制御信号を赤外 線送信器２へ送出し、該赤外線送信器は、シャッター・グラス３内に配置された 受信器に赤外線信号を伝送する。コンピュータ１は、適当なリズムで赤外線制御 によって切換わるシャッター・グラス３で観察できる画像を前記モニタ４又はプ ロジェクタ５に連続的に順次相前後して表示するように制御されるので、観察者 には立体的画像が生じる。 プロジェクタ５又はモニタ４を介しての表示装置の制御及びシャッター・グラ ス３の作動制御の基本原理は、１名の観察者の場合も複数名の観察者の場合も異 ならない。複数名の観察者のための単一の画像情報を表示する場合には、シャッ ター・グラスの使用回数がそれ相応に高められる。複数名の観察者のために異な った立体的画像を同時に表示するために図１に示した装置を使用する場合、コン ピュータ１は、異なった画像の連続的な順序が正しい対応関係で各観察者に伝達 されるように制御されねばならない。 図２には、２名の観察者のために異なった画像を連続的かつ立体的に表示する ４つの可能性が示されている。図２の左縦欄に示した表記は、１Ｌ＝観察者１の 左眼、１Ｒ＝観察者１の右眼、２Ｌ＝観察者２の左眼、２Ｒ＝観察者２の右眼を 意味している。 図２ａに示した表示順序１Ｌ，１Ｒ，２Ｌ，２Ｒはリズム周波数の各周期中に 反復される。図２ｂの表示順序は１Ｌ，２Ｌ，１Ｒ，２Ｒであり、図２ｃの表示 順序は１Ｌ，１Ｒ，２Ｒ，２Ｌであり、図２ｄの表示順序は１Ｌ，２Ｒ，１Ｒ， ２Ｌである。図２ｂ及び図２ｄの連続表示は、図２ａ及び図２ｃの連続表示に対 比して表示の時間的経過が均等であるので、更にまた、左表示と右表示との間の 漏話が時間的間隔の故に著しく減少されている故に、観察者の主観的なちらつき 知覚が低下されているという利点を有している。更に第１観察者と第２観察者の ための表示画像が僅かしか相違しない場合には、観察者の表示間の漏話も比較的 僅かである。 特に立体的表示の場合、本発明の方法によって唯一の表示に対するちらつき効 果が高められるにも拘わらず、このちらつき効果は、表示のリズム周波数を例え ば１６０〜１８０Ｈｚに高めることによって再び減少され、その場合この値は、 シャッター・グラスの最大切換え周波数によって制限されるにすぎない。 観察者員数及び同時的表示画像を倍増するために、シャッター・グラス及びプ ロジェクタは、直線偏光成分を有する又は循環する円偏光成分を有する偏光フィ ルタを付加的に装備することもできる。偏光フィルタの使用によって発生する弱 光化は、プロジェクタの光度を高めることによって、各観察者及び／又は各偏光 方向のために複数のプロジェクタを使用することによって、更には又、単一眼の 個々の表示画像のために多数のプロジェクタを使用することによって、補正する ことができる。 従って本実施例では２名乃至４名の観察者について云々されてはいるが、同一 表示物を夫々観察する観察者の員数が２名乃至４名に限定されるものではなく、 任意であるのは勿論のことである。 図３には、円筒形の画像スクリーン８を有する投影ユニットが図示されており 、前記画像スクリーンには内側から適当な円形投影装置が装備されている。２名 の観察者６及び７は、投影スクリーンの外側に位置している。単数又は複数のプ ロジェクタが虚像を内側から投影面に投影する。図面は１台の自動車の虚像９を 示している。２名の観察者のためには、適当な偏光フィルタによってか又はシャ ッター・ユニットによって互いに分離される２つの表示画像が必要になる。偏光 装置を使用する場合、１つの表示画像を第１の偏光方向で投影スクリーンに投影 するために第１プロジェク タが使用されるのに対して、第２プロジェクタは、殊に前記第１の偏光方向に対 して垂直の偏光方向を与える第２偏光装置を装備している。両名の観察者が相応 の偏光眼鏡をかける場合、プロジェクタから円筒形のスクリーンに投影された画 像は、各観察者に別々に視認される。それ故に両名の観察者６及び７は、各人に 関係のある画像だけをその都度視認する。例えば観察者６が虚像９の細部１０を 見るのに対して、観察者７は虚像９の細部１１を見る。 別の手段がなければ観察者には２つの異なった画像を視認することしかできな いが、画像は、それ自体公知のトラッキング・システムによってコンピュータで 計算されかつ追従されるので、円筒形の投影壁をめぐって観察者６，７が移動す ると、画像はその都度改めて計算され、従って観察者が投影スクリーンをめぐっ て移動する間、虚像９の物体は定置と見做される。従って観察者は、当該物体を 全ての側から観察できるような錯覚に捕らわれる。観察者のその都度の立脚位置 に関連して新たに計算された画像を追供給するのに充分迅速に動作するコンピュ ータが使用される場合、観察者には該虚像物体は、種々異なった側から観察でき る実物体であるかのように思われる。 図４に示した球形の投影ユニット１２では、虚像９はやはり投影面の内部で観 察される。この場合、図３の表示に加えて、上と下からも表示することが可能で あるので、虚像物体は全ての側から視認することができる。 虚像表示が立体画像として示される場合には、虚像物体の錯覚度合を著しく高 めることが可能である。このために観察者は、当該観察者の両眼に、夫々対応し た立体的画像を関係づけ得るようにするために画像セパレータを携帯せねばなら ない。該画像セパレータはシャッターユニットであるか又は偏光装置である。こ れによって表示画像は観察者には１つの扁平面上で表示されるように見えるばか りでなく、立体的に虚像として現われ、その場合、単個画像の相応の調整によっ て、観察すべき物体が観察者には投影面の平面から剥離して見えるように、立体 的なパースペクティブを確立することが可能である。これによってホログラフィ ックな表示に近い視覚経験が得られる。 従って本発明の方法によって、２名又はそれ以上の観察者に対して同一の投影 膜又は画像スクリーン上で全く異なった三次元的表示画像を提供することが可能 である。このことは特に教育装置の作業プロセスを視覚的に表示する場合に極め て有利である。 以上の事項は実質的に立体的な投影に関係しているが、本発明はこれに限定さ れるものではなく、異なった観察者が異なった単一表示画像を見ることのできる ような単一表示も含むものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１０月１６日（１９９８．１０．１６．） 【補正内容】 本発明が提供する画像表示装置に非ホログラフィックな三次元表示画像を表示 するための投影システムでは、観察者の眼に関連した表示画像は、観察者のその 都度の立脚位置に対して関連づけられ、その場合、観察者に対応配設されたセン サが、観察者のその都度の立脚位置を検知し、かつ表示装置には、虚像として立 体配置された物体が、観察者の観察位置に相応して表示される。異なった三次元 表示画像を複数名の観察者によって同一の画像表示装置で同時に視認させるため に、観察者のその都度の観察位置に対応した複数の三次元表示画像が同時的に表 示され、かつ各観察者には、シャッター・グラス又は偏光眼鏡として構成された 画像分割手段が対応配設されており、該画像分割手段によって、観察者の立脚位 置に即応した表示画像しか観察者に視認できないようにし、しかも物体の立体的 観察のために、観察者の右眼と左眼とに対応していて画像セパレータによって分 割されたその都度２つの三次元表示画像が観察者に提供される。 本発明の投影システムによって、複数名の観察者が画像表示装置において同時 に１個の物体を、異なった位置から観察することが可能になり、しかも各人の観 察角度は、虚像として固定的に位置している物体の実際の観察角度に等しい。そ れ故に一人の人は物体の特定のパースペクティブを観察するのに対して、別の人 は同時に当該物体の別のデテールを検証する。 観察者に対応した画像は時間的に連続的に表示される。その場合画像分割手段 は、画像と同期化されたシャッター・グラス（液晶眼鏡）であり、該シャッター ・グラスは、各観察者に対応した画像が表示される場合にしか、投影光を通過さ せない。 別の実施形態では、観察者に対応した表示画像が同時に表示され、しかも該表 示画像は、投影スクリーン上では別々に偏光されている。画像分割手段はこの場 合、偏光方向に相当していて各観察者の観察位置に対応した表示画像しかその都 度通過させない偏光眼鏡である。 立体的な投影のために各観察者の右眼と左眼には、画像セパレータによって分 割された表示画像が夫々対応して提供される。 立体的に投影するためにシャッター・グラスが使用される場合、観察者の各シ ャッター・グラスがリズム周波数の１周期内で各眼に対して透光可能に切換わる 持続時間が、殊に観察者の員数に比例して短縮されるか、又は画像表示のリズム 周波数が観察者の員数に比例して高められ、これによって、時間的に順次に続く 表示に基づいて、ちらつき（ｆｌｉｃｋｅｒ）効果が強められることはない。 立体的な三次元画像を表示するための投影システムが特に２名の観察者のため に使用される場合、両観察者は同時に、しかも各人別々に、対応した画像情報を 把握することができる。これによって例えば一緒に実施される作業法は、単一立 体的投影だけの表示の場合よりも、著しく良好にビジュアル化される。 本発明のシステムは、コンピュータによって制御される画像スクリーンに三次 元画像情報を投影又は表示する場合、或いはコンピュータによって制御される投 影装置の場合に使用されるのが特に有利である。 種々異なった表示画像を順次連続的に投影する唯一の投影装置を使用すること が可能である。或いは各観察者に独自の投影装置を対応配設するようにしたシス テムを使用することも可能である。２名の観察者に対して立体投影する際に本発 明のシステムを使用する場合、４つの連続表示方式を使用することも可能である 。各連続表示方式の選択は、種々のチャンネル間の漏話を考慮せねばならないの で、どのような内容の画像情報を表示しようとするのか、どのような形式のシャ ッター・グラスを使用するのか、及びどのような投影テクノロジーを適用するの かに懸かっている。 本発明の有利な実施形態では、各観察者における右眼情報／左眼情報を分割す るための画像セパレータは偏光ユニットであり、かつ異なった観察者間で観察画 像を分割するための画像分割手段はシャッターユニットである。偏光ユニットと シャッターユニットの対応関係は逆の形で使用することもできる。 偏光装置としては例えば、適当に装備されたプロジ ェクタにおいて直線偏光成分又は循環する円偏光成分を有する偏光フィルタが使 用される。観察のために第１観察者又は第１観察者群は第１の偏光方向を有する シャッター・グラスを着用し、また第２観察者又は第２観察者群は第２の偏光方 向を有するシャッター・グラスを着用する。偏光フィルタによる可能な光損失は 、各観察者又は各観察者群のために複数のプロジェクタを使用することによって 補正することができる。 投影面は円筒形のスクリーンであるのが有利であり、観察すべき物体は該円筒 形スクリーン内に虚像として固定的に配置されている。また上部／下部情報が所 望される限り、本発明の実施形態では、球形の投影面を使用することも可能であ り、被観察物体は該球形投影面内に虚像として固定されており、しかも投影スク リーンはその都度内部から投射される。従って投影ユニットの外部に位置する観 察者は、観察すべき物体が投影面によって封じ込められた空間内に位置するかの ような錯覚に捕らわれる。立体的な投影の場合、物体は、立体的な投光窓の調整 に応じて、投影面に交わる物体として見ることもできる。 本発明のシステムは、特にホログラフィックな表示形式で比較的大型の物体も 観察することを可能にする。表示物体は、１つの物体のフォトリアリスティック な表示であるが、コンピュータで発生されたグラフィックであることもでき、該 グラフィックの形態はイン ターアクティブに変化される。このような適用例は特に機械部品、自動車部品又 はその他の生産品の設計及びデザインにおいて使用することができる。円筒形又 は球形の投影面の場合、観察者は物体をめぐって移動することができる。或いは 同等の効果を得るために、観察者はその位置に留まったままで、物体を虚像とし て回動することも可能である。この場合トラッキングシステムの必要はない。 円筒形又は球形の投影面の場合、このような生産品は均質にかつ継目なしに表 示することができる。このために例えば並置する画像の縁が現れるのを避けるた めに、エッジ改善用の公知の画像処理法を使用することも可能である。 図１はシャッター・グラスを使用する投影装置の概略的な構成図である。 図２ａ、図２ｂ、図２ｃ及び図２ｄは２名の観察者のための異なった連続表示 方式を表わす図である。 図３は虚像物体を投影した円筒状の投影装置を示す図である。 図４は内部に虚像物体を投影した球状の投影装置を示す図である。 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。 図１に示したコンピュータ１は、プロジェクタ５及び／又はモニタ４を作動制 御しかつ両者に画像信号を伝送する。さらに該コンピュータ１は制御信号を赤外 線送信器２へ送出し、該赤外線送信器は、シャッター・グラス３内に配置された 受信器に赤外線信号を伝送する。コンピュータ１は、適当なリズムで赤外線制御 によって切換わるシャッター・グラス３で観察できる画像を前記モニタ４又はプ ロジェクタ５に順次連続的に表示するように制御されるので、観察者には立体的 画像が生じる。 プロジェクタ５又はモニタ４を介しての画像表示装置の制御及びシャッター・ グラス３の作動制御の基本原理は、１名の観察者の場合も複数名の観察者の場合 も異ならない。複数名の観察者のための単一の画像情報を表示する場合には、シ ャッター・グラスの使用回数がそれ相応に高められる。複数名の観察者のために 異なった立体的画像を同時に表示するために図１に示した装置を使用する場合、 コンピュータ１は、異なった画像の連続的な順序が正しい対応関係で各観察者に 伝達されるように制御されねばならない。 図２には、２名の観察者のために異なった画像を順次連続的かつ立体的に表示 する４つの可能性が示されている。図２の左縦欄に示した表記は、１Ｌ＝観察者 １の左眼、１Ｒ＝観察者１の右眼、２Ｌ＝観察者２の左眼、２Ｒ＝観察者２の右 眼を意味している。 図２ａに示した表示順序１Ｌ，１Ｒ，２Ｌ，２Ｒはリズム周波数の各周期中に 反復される。図２ｂの表示順序は１Ｌ，２Ｌ，１Ｒ，２Ｒであり、図２ｃの表示 順序は１Ｌ，１Ｒ，２Ｒ，２Ｌであり、図２ｄの表示順序は１Ｌ，２Ｒ，１Ｒ， ２Ｌである。図２ｂ及び図２ｄの連続表示は、図２ａ及び図２ｃの連続表示に対 比して表示の時間的経過が均等であるので、更にまた、時間的隔たりの故に左眼 表示と右眼表示との間の漏話が著しく減少されている故に、観察者の主観的なち らつき知覚が低下されているという利点を有している。更に第１観察者と第２観 察者のための表示画像が僅かしか相違しない場合には、観察者の表示間の漏話も 比較的僅かである。 本発明の方法によって特に立体的表示の場合、唯一の表示に対比してちらつき 効果が高められるにも拘わらず、このちらつき効果は、表示のリズム周波数を例 えば１６０〜１８０Ｈｚに高めることによって再び減少され、但しこの値は、シ ャッター・グラスの最大切換え周波数によって制限される。 観察者の員数及び同時表示画像の数を倍増するために、シャッター・グラス及 びプロジェクタは、直線偏光成分を有する又は循環する円偏光成分を有する偏光 フィルタを付加的に装備することもできる。偏光フィルタの使用によって発生す る弱光化は、プロジェクタの光度を高めることによって、各観察者のため及び／ 又は各偏光方向のために複数のプロジェクタを使用することによって、更には又 、単眼の個々の表示画像のために多数のプロジェクタを使用することによって、 補正することができる。 従って本実施例では２名もしくは４名の観察者について云々されてはいるが、 同一表示物を夫々観察する観察者の員数は２名もしくは４名に限定されるもので はなく、任意であるのは勿論のことである。 図３には、円筒形の画像投影スクリーン８を有する投影ユニットが図示されて おり、前記画像スクリーンには内側から適当な円形投影装置が装備されている。 ２名の観察者６及び７は、投影スクリーンの外側に位置している。単数又は複数 のプロジェクタが虚像を内側から投影面に投影する。図面は１台の自動車の虚像 ９を示している。２名の観察者のためには、適当な偏光フィルタによってか又は シャッター・ユニットによって互いに分割される２つの表示画像が必要になる。 偏光装置を使用する場合、１つの表示画像を第１の偏光方向で投影スクリーンに 投影するために第１プロジェクタが使用されるのに対して、第２プロジェクタは 、殊に前記第１の偏光方向に対して垂直な偏光方向を与える第２偏光装置を装備 している。両名の観察者が相応の偏光眼鏡を着用する場合、プロジェクタから円 筒形のスクリーンに投影された画像は、各観察者に別々に視認される。それ故に 両名の観察者６及び７は、各人に対応関係のある画像しか見ることができない。 例えば観察者６が虚像９の細部１０を見るのに対して、観察者７は虚像９の細部 １１を見ることになる。 観察者には２つの異なった画像を視認することは、別の手段がなくても可能で あるが、画像は、それ自体公知のトラッキング・システムによってコンピュータ で計算されかつ追従されるので、円筒形の投影壁をめぐって観察者６，７が移動 すると、画像はその都度改めて計算され、従って観察者が投影スクリーンをめぐ って移動する間、虚像９の物体は定置のものと見做される。従って観察者は、当 該物体を全ての側から観察できるような錯覚に捕らわれる。観察者のその都度の 立脚位置に関連して新たに計算された画像を追供給するのに充分迅速に動作する コンピュータが使用される場合、観察者には該虚像物体は、種々異なった側から 観察できる実物体であるかのように見える。 図４に示した球形の投影ユニット１２では、虚像９はやはり投影面の内部で観 察される。この場合、図３の表示に加えて、上からも下からも見れるように表示 することが可能であるので、虚像物体は全ての側から視認することができる。 虚像表示が立体画像として示される場合には、虚像物体の錯覚度合を著しく高 めることが可能である。このために観察者は、当該観察者の両眼に、夫々対応し た立体的画像を関係づけ得るようにするために画像セパレータを着用せねばなら ない。該画像セパレータはシャッターユニットであるか又は偏光装置である。こ れによって表示画像は観察者には１つの扁平面で表 示されるように見えるばかりでなく、立体的に虚像として現われ、その場合、単 個画像の相応の調整によって、観察すべき物体が観察者には投影面の平面から剥 離して見えるように、立体的なパースペクティブを確立することが可能である。 これによってホログラフィックな表示に近い視覚経験が得られる。 従って本発明の方法によって、２名又はそれ以上の観察者に対して同一の投影 膜又は画像投影スクリーン上で全く異なった三次元的表示画像を提供することが 可能である。このことは特に教育装置における作業プロセスを視覚的に表示する 場合に極めて有利である。 請求の範囲 1. 観察者（６，７）の眼に対応した表示画像（９）が、該観察者（６，７） のその都度の立脚位置に対して関係づけられ、しかも該観察者に対応配設された センサが該観察者の各立脚位置を検出し、かつ画像表示装置には、虚像として立 体的に配置された物体（９）が、該観察者の観察位置に即応して表示されること によって、面状の画像表示装置（４，８，１２）に非ホログラフィックな三次元 表示画像を表示するための投影システムにおいて、 異なった三次元表示画像を複数名の観察者（６，７）によって同一の画像表示 装置で同時に視認させるために、観察者のその都度の観察位置に対応した複数の 三次元表示画像が同時的に表示され、かつ各観察者には、シャッター・グラス又 は偏光眼鏡として構成された画像分割手段が対応配設されており、該画像分割手 段によって、観察者の立脚位置に即応した表示画像しか観察者に視認できないよ うにし、しかも物体の立体的観察のために、観察者の右眼と左眼とに対応してい て画像セパレータによって分割されたその都度２つの三次元表示画像が観察者に 提供されることを特徴とする、面状の画像表示装置に非ホログラフィックな三次 元表示画像を表示するための投影システム。 2. 各観察者に対応した三次元表示画像が時間的に 連続的に表示され、かつ画像分割手段が、画像表示と同期化されたシャッター・ グラスである、請求項１記載のシステム。 3. 各観察者に対応した三次元表示画像が同時に表示され、かつ画像分割手段 が、偏光方向に相当していて各観察者の観察位置に対応した三次元表示画像のみ をその都度通過させる偏光眼鏡（３）として構成されている、請求項１記載のシ ステム。 4. 観察者の各シャッター・グラスがリズム周波数の１周期内で各眼に対して 透光可能に切換わる持続時間が、観察者の員数に比例して短縮されている、請求 項２記載のシステム。 5. 観察者の員数が複数である場合、画像表示のリズム周波数が観察者の員数 に比例して高められている、請求項４記載のシステム。 6. ２名の観察者のために表示する場合、次の４つの順序、すなわち： ａ）観察者１の左眼 観察者１の右眼 観察者２の左眼 観察者２の右眼 ｂ）観察者１の左眼 観察者２の左眼 観察者１の右眼 観察者２の右眼 ｃ）観察者１の左眼 観察者１の右眼 観察者２の右眼 観察者２の左眼 ｄ）観察者１の左眼 観察者２の右眼 観察者１の右眼 観察者２の左眼 のいずれか１つの順序で画像が表示される、請求項４又は５記載のシステム。 7. 画像セパレータが偏光ユニットであり、画像分割手段がシャッターユニッ トである、請求項１記載のシステム。 8. 画像セパレータがシャッターユニットであり、画像分割手段が偏光ユニッ トである、請求項１記載のシステム。 9. 画像表示装置が陰極線管（４）又は液晶表示素子である、請求項２記載の システム。 10．画像表示装置が投影スクリーンである、請求項１記載のシステム。 11．画像表示装置が、円筒形に成形された投影スクリーン（８）であり、該投 影スクリーン表面に、該投影スクリーンの内側から投影が行なわれる、請求項１ ０記載のシステム。 12．画像表示装置が、球形に成形された投影スクリ ーン（１２）であり、該投影スクリーン表面に、該投影スクリーンの内側から投 影が行なわれる、請求項１０記載のシステム。 13．種々の表示画像が、連続的に切換わる単一の投影装置によって表示される 、請求項９から１２までのいずれか１項記載のシステム。 14．偏光眼鏡の各偏光方向に対応して投影装置が配設されている、請求項１０ から１２までのいずれか１項記載のシステム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 観察者（６，７）の眼に対応した表示画像（９）を、該観察者のその都度 の立脚位置に対して関係づけ、しかも該観察者に対応配設されたセンサによって 該観察者の各立脚位置を検出して、虚像として立体的に配置された物体（９）を 、該観察者の観察位置に相応して表示装置に表示することによって、画像表示装 置（４，８，１２）に特に三次元表示画像を表示するための投影システムにおい て、 異なった三次元表示画像を複数名の観察者（６，７）によって同一の画像表示 装置で同時に視認するために、観察者のその都度の観察位置に対応した複数の表 示画像を同時的に表示し、かつ各観察者に画像分割手段を対応配設して、該画像 分割手段によって、観察者の立脚位置に即応した表示画像のみを前記観察者に視 認させることを特徴とする、画像表示装置に特に三次元表示画像を表示するため の投影システム。 2. 各観察者に対応した表示画像を時間的に連続的に表示し、かつ画像分割手 段を、画像表示と同期化されたシャッター・グラスとして構成する、請求項１記 載のシステム。 3. 各観察者に対応した画像表示を同時に行ない、かつ、偏光方向に相当して いて各観察者の観察位置に対応した表示画像のみをその都度通過させる偏光眼鏡 （３）として画像分割手段を構成する、請求項１記載のシステム。 4. 物体の立体的観察のために、観察者の右眼と左眼とに対応していて画像セ パレータによって分割されたその都度２つの表示画像を観察者に提供する、請求 項２又は３記載のシステム。 5. 観察者の各シャッター・グラスがリズム周波数の１周期内で各眼に対して 透光可能に切換わる持続時間が、観察者の員数に比例して短縮されている、請求 項２から４までのいずれか１項記載のシステム。 6. 観察者の員数が複数である場合、画像表示のリズム周波数が観察者の員数 に比例して高められている、請求項５記載のシステム。 7. ２名の観察者のために表示する場合、次の４つの順序、すなわち： ａ）観察者１の左眼 観察者１の右眼 観察者２の左眼 観察者２の右眼 ｂ）観察者１の左眼 観察者２の左眼 観察者１の右眼 観察者２の右眼 ｃ）観察者１の左眼 観察者１の右眼 観察者２の右眼 観察者２の左眼 ｄ）観察者１の左眼 観察者２の右眼 観察者１の右眼 観察者２の左眼 のいずれか１つの順序で画像を表示する、請求項５又は６記載のシステム。 8. 画像セパレータが偏光ユニットであり、画像分割手段がシャッターユニッ トである、請求項４記載のシステム。 9. 画像セパレータがシャッターユニットであり、画像分割手段が偏光ユニッ トである、請求項４記載のシステム。 10．画像表示装置が陰極線管（４）又は液晶表示素子である、請求項２記載の システム。 11．画像表示装置が投影スクリーンである、請求項１記載のシステム。 12．画像表示装置が、円筒形に成形された投影スクリーン（８）であり、該投 影スクリーン表面に、該投影スクリーンの内側から投影を行なう、請求項１１記 載のシステム。 13．画像表示装置が、球形に成形された投影スクリーン（１２）であり、該投 影スクリーン表面に、該投影スクリーンの内側から投影を行なう、請求項１１記 載のシステム。 14．種々の表示画像を、単一の連続的に切換わる投影装置によって表示する、 請求項１０から１３までのいずれか１項記載のシステム。 15．偏光眼鏡の各偏光方向に対応して投影装置が配設されている、請求項１１ から１３までのいずれか１項記載のシステム。