JP2002072137A - 三次元表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の表示面に表示される二次元像の輝度
を、それぞれ独立に変化させて三次元立体像を表示する
三次元表示方法において、よりきれいに三次元立体像を
観察可能とする。 【解決手段】 観察者から見て異なった奥行き位置にあ
る複数の表示面に、各表示面毎にそれぞれ輝度を独立に
変化させて、表示対象物体を観察者の視線方向から射影
した二次元像を表示して、三次元立体像を生成する三次
元表示方法であって、連続する一対の表示面の中の前記
観察者側に近い側に配置される表示面に表示される二次
元像における、前記観察者から見た視覚的な大きさをβ
１、前記連続する一対の表示面の中の前記観察者側から
遠い側に配置される表示面に表示される二次元像におけ
る、前記観察者から見た視覚的な大きさをβ２とすると
き、β１＜β２で、かつ、０＜（β２−β１）×１００
／β２≦５を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元表示方法に
係わり、特に、観察者から見て異なった奥行き位置にあ
る複数の表示面にそれぞれ二次元像を表示し、各表示面
に表示される二次元像の輝度、あるいは、透過度を、各
表示面毎にそれぞれ独立に変化させて三次元立体像を表
示する三次元表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】観察者から見て異なった奥行き位置にあ
る複数の表示面に、二次元像を表示し、かつ、それぞれ
の表示面に表示される二次元像の輝度を独立に変化させ
て、三次元立体像を連続的に表示可能な三次元表示方法
が、例えば、特許第３０２２５５８号明細書（以下、文
献（イ）という。）に開示されている。この文献（イ）
に記載されている三次元表示方法は、光学的に、複数の
表示面、例えば、表示面Ａと、表示面Ｂの２個の表示面
を観察者から見て異なった奥行き位置に配置する。そし
て、表示面Ａと表示面Ｂの間に存在する三次元物体の三
次元立体像を表示する場合には、三次元物体を観察者か
ら見て表示面Ａと表示面Ｂとに射影した二次元像を生成
し、これらの二次元像を、表示面Ａと表示面Ｂとに各々
表示し、かつ、これらの二次元像の輝度を三次元物体の
奥行き位置に応じて変化させる。このようにすること
で、二次元像は、表示面Ａと表示面Ｂの奥行き位置のみ
に表示されるにも拘わらず、観察者には、三次元物体の
奥行き位置にあると感じさせることができる。このよう
に、前述の文献（イ）に記載の三次元表示方法では、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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の文献（イ）に記
載の三次元表示方法では、前後の表示面に表示される二
次元像の大きさ、または、位置関係、あるいは、テクス
チャの差等の違いにより、観察者の知覚現象の起こり易
さが段階的に異なる。しかしながら、前述の文献（イ）
には、これらの違いの範囲で、三次元立体像が知覚され
る範囲について、明確に規定されていない。特に、前述
の文献（イ）に記載されている三次元表示方法におい
て、左眼と右目の左右方向の位置の違いにより、各表示
面に表示される二次元像のエッジ部分は、少なくとも片
眼では光学的に二重像となる。この二重像は観察者に知
覚され易く、この二重像は、観察者からは、観察される
三次元像のボケと感じられる。

【０００４】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、複数の
表示面に表示される二次元像の輝度、または透過度を、
それぞれ独立に変化させて三次元立体像を表示する三次
元表示方法において、前後の表示面に表示される二次元
像の大きさ、あるいは、テクスチャが異なる場合に、三
次元立体像が観察可能となる技術を提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、複数の表示面に表示さ
れる二次元像の輝度、または透過度を、それぞれ独立に
変化させて三次元立体像を表示する三次元表示方法にお
いて、前後の表示面に表示される二次元像のエッジ部分
により生じるボケを抑制し、よりきれいに三次元立体像
が観察可能となる技術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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の文
献（イ）に記載の三次元表示方法において、隣接する表
示面に表示される二次元像の大きさを所定の値にするこ
とにより、よりきれいな三次元立体像が観察されること
を見い出した。本発明は、前記知見に基づいて成された
ものであり、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、観察者から見て異なった奥行き位
置にある複数の表示面に対して、表示対象物体を観察者
の視線方向から射影した二次元像を生成し、前記生成さ
れた二次元像を前記観察者から見て異なった奥行き位置
にある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該表示される
二次元像の輝度、あるいは、透過度を前記各表示面毎に
それぞれ独立に変化させて、三次元立体像を生成する三
次元表示方法であって、前記連続する一対の表示面の中
の前記観察者側に近い側に配置される表示面に表示され
る二次元像における、前記観察者から見た視覚的な大き
さをβ１、前記連続する一対の表示面の中の前記観察者
側から遠い側に配置される表示面に表示される二次元像
における、前記観察者から見た視覚的な大きさをβ２と
するとき、β１＜β２で、かつ、０＜（β２−β１）×
１００／β２≦５、より好ましくは、β１＜β２で、か
つ、２≦（β２−β１）×１００／β２≦３を満足する
ことを特徴とする。

【０００６】また、本発明は、観察者から見て異なった
奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体
を観察者の視線方向から射影した二次元像を生成し、前
記生成された二次元像を前記観察者から見て異なった奥
行き位置にある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該表
示される二次元像の輝度、あるいは、透過度を前記各表
示面毎にそれぞれ独立に変化させて、三次元立体像を生
成する三次元表示方法であって、前記連続する一対の表
示面の中の前記観察者側に近い側に配置される表示面に
表示される二次元像における、前記観察者から見た視覚
的な大きさをβ１、前記連続する一対の表示面の中の前
記観察者側から遠い側に配置される表示面に表示される
二次元像における、前記観察者から見た視覚的な大きさ
をβ２とするとき、０＜｜（β２−β１）｜×１００／
β２≦２０、より好ましくは、０＜｜（β２−β１）｜
×１００／β２≦５を満足することを特徴とする。

【０００７】また、本発明は、観察者から見て異なった
奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体
を観察者の視線方向から射影した二次元像を生成し、前
記生成された二次元像を前記観察者から見て異なった奥
行き位置にある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該表
示される二次元像の輝度、あるいは、透過度を前記各表
示面毎にそれぞれ独立に変化させて、三次元立体像を生
成する三次元表示方法であって、前記連続する一対の表
示面の中の前記観察者側に近い側に配置される表示面に
表示される二次元像と、前記連続する一対の表示面の中
の前記観察者側から遠い側に配置される表示面に表示さ
れる二次元像との画像相関度が５０％以上、より好まし
くは、８０％以上であることを特徴とする。

【０００８】

【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。 ［実施の形態１］なお、本実施の形態では、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、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
どの種々の光学素子と、例えば、ＣＲＴ（陰極線管）デ
ィスプレイ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ（Light Emissi
on Diode）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＦＥ
Ｄ（Field Emission Display）、ＤＭＤ（Digital Mirr
or Display）、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の二次元表示装置とを用いて、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、提示する三次元立体像を主に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。

【０００９】図１は、本発明の実施の形態１の三次元表
示方法の原理を説明するための図である。本実施の形態
では、図１に示すように、観察者１００の前面に複数の
面、例えば、面（１０１，１０２）（面１０１が面１０
２より観察者１００に近い）を設定し、これらの面（１
０１，１０２）に複数の二次元像を表示するために、二
次元表示装置と種々の光学素子を用いて光学系１０３を
構築する。前記二次元表示装置としては、例えば、ＣＲ
Ｔ、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を用い、光
学素子としては、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、波長板などを用いる。
なお、図１は、前述の文献（イ）（特許第３０２２５５
８号明細書）に記載されているものと同じ構成のもので
あり、また、この表示面の設定方法については、前述の
文献（イ）を参照されたい。

【００１０】本実施の形態では、図２に示すように、観
察者１００に提示したい三次元物体１０４を、観察者１
００の両眼の視線方向から、前記の面（１０１，１０
２）へ射影した像（以下、「２Ｄ化像」と呼ぶ）である
２Ｄ化像（１０５，１０６）を生成する。この２Ｄ化像
の生成方法としては、例えば、視線方向から三次元物体
１０４をカメラで撮影した二次元像を用いる方法、ある
いは別の方向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
技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。図
１に示すように、前記２Ｄ化像（１０５，１０６）を、
各々面１０１と面１０２の双方に、観察者１００の右眼
と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように表示す
る。これは、例えば、２Ｄ化像（１０５，１０６）の各
々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大・縮
小を制御することで可能となる。

【００１１】本実施の形態においても、前述の文献
（イ）に記載の方法と同様に、前記構成を有する装置上
で、２Ｄ化像（１０５，１０６）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、三次
元物体１０４の奥行き位置に対応して変えて、表示面１
０１と表示面１０２の間に存在する三次元物体１０４の
三次元立体像を表示する。その２Ｄ化像（１０５，１０
６）の各々の輝度の変え方の一例について説明する。例
えば、三次元物体１０４が面１０１上にある場合には、
この上の２Ｄ化像１０５の輝度を三次元物体１０４の輝
度に等しくし、面１０２上の２Ｄ化像１０６の輝度はゼ
ロとする。次に、例えば、三次元物体１０４が観察者１
００より少し遠ざかって面１０１より面１０２側に少し
寄った位置にある場合には、２Ｄ化像１０５の輝度を少
し下げ、２Ｄ化像１０６の輝度を少し上げる。なお、図
１は、この状態の場合を図示しており、また、ここで
は、白黒図面であるため、分かりやすいように、輝度の
高い方を濃く示してある。

【００１２】さらに、例えば、三次元物体１０４が観察
者１００よりさらに遠ざかって面１０１より面１０２側
にさらに寄った位置にある場合には、２Ｄ化像１０５の
輝度をさらに下げ、２Ｄ化像１０６の輝度をさらに上げ
る。遂に、例えば、三次元物体１０４が面１０２上にあ
る場合には、この上の２Ｄ化像１０６の輝度を三次元物
体１０４の輝度に等しくし、面１０１上の２Ｄ化像１０
５の輝度はゼロとする。このように表示することによ
り、観察者（人）１００の生理的あるいは心理的要因あ
るいは錯覚により、表示しているのが２Ｄ化像（１０
５，１０６）であっても、観察者１００にはあたかも面
（１０１，１０２）の中間に三次元物体１０４が位置し
ているように感じられる。即ち、例えば、面（１０１，
１０２）にほぼ等輝度の２Ｄ化像（１０５，１０６）を
表示した場合には、面（１０１，１０２）の奥行き位置
の中間付近に三次元物体１０４があるように感じられ
る。この場合に、この三次元物体１０４は、観察者１０
０には立体感を伴って知覚される。

【００１３】なお、前記説明においては、例えば、三次
元物体１０４全体の奥行き位置を、例えば、面（１０
１，１０２）に表示した二次元像を用いて表現する方法
について主に述べたが、本実施の形態の方法は、例え
ば、三次元物体自体が有する奥行きを表現する方法とし
ても使用できることは明らかである。三次元物体自体が
有する奥行きを表現する場合における重要な要点は、図
１に示す構成を有する装置上で、２Ｄ化像（１０５，１
０６）の各々の部位の輝度を、観察者１００から見た総
体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体１０４の各部
位が有する奥行き位置に対応して変えることである。そ
の２Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の輝度の変え方の
一例について説明する。図３（ａ）が観察者１００に近
い面、例えば、面１０１に表示される２Ｄ化像の一例で
あり、図３（ｂ）が観察者１００に遠い面、例えば、面
１０２に表示される２Ｄ化像の一例である。例えば、三
次元物体として図３に示したようなケーキを例に取る
と、上に立てたロウソクを除き、ケーキ（三次元物体）
の上面及び下面は、例えば、ほぼ平坦であり、かつその
側面は、例えば、円柱状であり、ロウソクは、例えば、
上面の円周近傍に配置する。

【００１４】この場合の２Ｄ化像では、上面及び下面に
おいては、上方の方が奥に位置し、かつその側面では真
ん中が手前で端に行くに従って奥に位置し、さらに隠れ
ている上方の真ん中は奥に位置することとなる。この場
合、上面及び下面における輝度変化は、観察者１００に
近い面、例えば、面１０１においては、図３（ａ）に示
すように、観察者１００に近い部位（２Ｄ化像では、例
えば下方）が輝度が高く、かつ遠い部位（２Ｄ化像で
は、例えば上方）が輝度が低くなるようにその奥行き位
置に対応して徐々に変化させる。また、観察者に遠い
面、例えば面１０２においては、図３（ｂ）に示すよう
に、観察者に近い部位（２Ｄ化像では、例えば下方）が
輝度が低く、かつ遠い部位（２Ｄ化像では、例えば上
方）が輝度が高くなるようにその奥行き位置に対応して
徐々に変化させる。

【００１５】次に、円柱部分の輝度変化もその奥行き位
置に対応して、観察者１００に近い面、例えば、面１０
１においては、図３（ａ）に示すように、観察者１００
に近い部位（例えば、真中付近）が輝度が高く、かつ遠
い部位（例えば、左右の端付近）が輝度が低くなるよう
に徐々に変化させる。また、観察者１００に遠い面、例
えば、面１０２においては、図３（ｂ）に示すように、
観察者１００に近い部位（例えば、真中付近）が輝度が
低く、かつ遠い部位（例えば、左右の端付近）が輝度が
高くなるように徐々に変化させる。このように表示する
ことにより、観察者（人）１００の生理的あるいは心理
的要因あるいは錯覚により、表示しているのが二次元像
であっても、観察者１００にはあたかも上面、下面がほ
ぼ平らな円柱状のケーキがあるように感じられる。

【００１６】なお、前述の説明では、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記述し、かつ観察
者に提示する物体が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、あるいは提示する物体の位置が異なる場合であって
も、同様な手法により三次元立体像を表示することが可
能であることは明らかである。例えば、面が３つで、観
察者１００に近い面と、中間の面との間に第１の三次元
物体が、中間の面と、観察者１００に遠い面との間に第
２の三次元物体が存在する場合には、観察者１００に近
い面と、中間の面とに、第１の三次元物体の２Ｄ化像を
表示し、中間の面と、観察者１００に遠い面とに第２の
三次元物体の２Ｄ化像を表示することで、第１および第
２の三次元物体の三次元立体像を表示することができ
る。

【００１７】さらに、本実施の形態においては、２Ｄ化
像が三次元的に移動する場合に関しては特に述べなかっ
たが、観察者の左右上下方向への移動に関しては通常の
二次元表示装置の場合と同様に表示面内での動画再生に
よって可能であり、奥行き方向への移動に関しては、像
（１０５，１０６）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、三次元立体像の奥
行き位置の時間的変化に対応して変化させることによ
り、三次元像の動画を表現できることは明らかである。
例えば、三次元立体像が面１０１より面１０２まで時間
的に移動する場合について説明する。三次元立体像が面
１０１上にある場合には、面１０１上の２Ｄ化像１０５
の輝度を三次元立体像の輝度に等しくし、面１０２上の
２Ｄ化像１０６の輝度はゼロとする。次に、例えば、三
次元立体像が、次第に観察者１００より時間的に少し遠
ざかり、面１０１より面１０２側に時間的に少し寄って
くる場合には、三次元立体像の奥行き位置の移動に対応
させて２Ｄ化像１０５の輝度を時間的に少し下げ、かつ
２Ｄ化像１０６の輝度を時間的に少し上げる。

【００１８】次に、例えば、三次元立体像が観察者１０
０より時間的にさらに遠ざかり、面１０１より面１０２
側にさらに寄った位置に時間的に移動する場合には、三
次元立体像の奥行き位置の移動に対応させて２Ｄ化像１
０５の輝度を時間的にさらに下げ、かつ２Ｄ化像１０６
の輝度を時間的にさらに上げる。また、例えば、三次元
立体像が、遂に面１０２上まで時間的に移動してきた場
合には、三次元立体像の奥行き位置の移動に対応させて
この上の２Ｄ化像１０６の輝度を三次元立体像の輝度に
等しくなるまで時間的に変化させ、かつ面１０１上の２
Ｄ化像１０５の輝度がゼロとなるまで変化させる。この
ように表示することにより、人の生理的あるいは心理的
要因あるいは錯覚により、表示しているのが２Ｄ化像
（１０５，１０６）であっても、観察者１００にはあた
かも面（１０１，１０２）の間を、面１０１から面１０
２に三次元立体像が奥行き方向に移動するように感じら
れる。

【００１９】なお、前述の説明では、三次元立体像が面
１０１から面１０２まで移動する場合について述べた
が、これが面（１０１，１０２）の間の途中の奥行き位
置から面１０２まで移動する場合や、面１０１から面
（１０１，１０２）の間の途中の奥行き位置まで移動す
る場合や、面（１０１，１０２）の間の途中の奥行き位
置から面（１０１，１０２）の間の途中の別な奥行き位
置まで移動する場合であっても、同様なことが可能なこ
とは明らかである。なお、本実施の形態においては、２
Ｄ化像を配置する面の中で主に２つの面に関してのみ記
述し、かつ観察者１００に提示する三次元立体像が２つ
の面の間を移動す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
三次元物体が複数の面をまたがって移動する場合であっ
ても、同様な手法により、三次元立体像を表示可能であ
り、同様な効果が期待できることは明らかである。ま
た、本実施の形態では、１個の三次元立体像が二次元像
を配置する２つの面内で移動する場合について説明した
が、複数個の三次元物体が移動する場合、即ち、表示さ
れる二次元像が、それぞれ移動方向の異なる複数の物体
像を含む場合には、各表示面に表示される物体像の輝度
を、物体像毎に、その物体の移動方向および移動速度に
応じて変化させればよいことは明らかである。なお、本
実施の形態の三次元表示方法の詳細な説明については、
前述の文献（イ）（特許第３０２２５５８号明細書）を
参照されたい。

【００２０】以下、本実施の形態において、各表示面
（１０１，１０２）に表示される２Ｄ化像（１０５，１
０６）の大きさについて説明する。図４は、前面の表示
面１０１に表示される２Ｄ化像１０５と、後面の表示面
１０２に表示される２Ｄ化像１０６の大きさが、観察者
１００から見て視覚的に完全に重なっている場合を示
す。図５は、前面の表示面１０１に表示される２Ｄ化像
１０５と、後面の表示面に表示される２Ｄ化像１０６の
大きさが、観察者１００から見て視覚的に完全に重なっ
ておらず、観察者１００から見た２Ｄ化像の視覚的な大
きさが、前面の表示面１０１に表示される２Ｄ化像１０
５の方が、後面の表示面１０２に表示される２Ｄ化像１
０６よりも小さい場合を示す。図６は、前面の表示面１
０１に表示される２Ｄ化像１０５と、後面の表示面に表
示される２Ｄ化像１０６の大きさが、観察者１００から
見て視覚的に完全に重なっておらず、観察者１００から
見た２Ｄ化像の視覚的な大きさが、前面の表示面１０１
に表示される２Ｄ化像１０５の方が、後面の表示面１０
２に表示される２Ｄ化像１０６によりも大きい場合を示
す。

【００２１】図５、または図６に示す場合でも、人間の
眼の曖昧さのために、前面の表示面１０１に表示される
２Ｄ化像１０５の、観察者１００により観察される視覚
的な大きさ（β１）と、後面の表示面１０２に表示され
る２Ｄ化像１０６の、観察者１００により観察される視
覚的な大きさ（β２）とが、下記（１）式を満足する場
合に、観察者１００が三次元立体像を観察することがで
きる。

【数１】 ０＜α１（＝（｜β２−β１｜／β２）×１００）≦２０ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１） 特に、α１が下記（２）式を満たす場合には、観察者１
００が、きれいな三次元立体像を観察することが可能と
なる。

【数２】 ０＜α１≦５ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （２） 例えば、図４に示す場合には、三次元立体像が観察され
る位置（以下、三次元観察位置）は限定され、観察者１
００がこの三次元観察位置から多少移動すると三次元立
体像が観察されなくなるが、例えば、図６に示すよう
に、観察者１００から見た２Ｄ化像の視覚的な大きさ
が、前面の表示面１０１に表示される２Ｄ化像１０５の
方が、後面の表示面１０２に表示される２Ｄ化像１０６
よりも大きい場合には、観察者１００が、三次元観察位
置から左右・上下に少し移動した場合であっても、三次
元立体像を観察することができる。

【００２２】特に、図５に示すように、前面の表示面１
０１に表示される２Ｄ化像１０５の、観察者１００によ
り観察される視角的な大きさ（β１）、および、後面の
表示面１０２に表示される２Ｄ化像１０６の、観察者１
００により観察される視角的な大きさ（β２）が、下記
（３）式を満足する場合に、前述の図４に示す場合より
も、観察者１００がよりきれいに三次元立体像を観察す
ることができる。

【数３】 ０＜α２（＝（（β２−β１）／β２）×１００）≦５ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （３） 特に、α２が下記（４）式を満足する場合に、前述の図
４に示す場合よりも、観察者１００が、さらによりきれ
いに三次元立体像を観察することができる。

【数４】 ２≦α２≦３ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （４）

【００２３】なお、前述の説明では、各表示面（１０
１，１０２）に表示される２Ｄ化像（１０５，１０６）
の、観察者１００により観察される視覚的な大きさにつ
いて説明したが、前面の表示面１０１に表示される２Ｄ
化像１０５と、後面の表示面に表示される２Ｄ化像１０
６のテクスチャが若干異なっていても、三次元立体像を
観察することができる。これは、例えば、表示したい三
次元立体像の周辺部などにおいて、融合を生じせしめる
手かがり（例えば、外部輪郭など）があると、人間の眼
の錯覚により、内部のテクスチャは、外部輪郭に引きず
られて全体として融合して見え、これにより、表示した
い三次元立体像が観察される。但し、内部のテクスチャ
の細かい部分に関しては、融合しない場合もある。この
場合に、前面の表示面１０１に表示される２Ｄ化像１０
５と、後面の表示面に表示される２Ｄ化像１０６とのテ
クスチャの画像相関度が、５０％以上であれば、内部の
細かい部分も大部分が融合し、特に、前述のテクスチャ
の画像相関が、８０％以上であれば、内部の細かい部分
も融合する。なお、画像相関度とは、各表示面に表示さ
れる２Ｄ化像の似ている度合いを示すパラメータであ
り、例えば、各表示面に表示される２Ｄ化像の畳み込み
積分などで表されるパラメータである。但し、空間軸と
して視角を採用する必要があり、また、ここでいうテク
スチャとは、色、輝度には関係なく、単に各表示面に表
示される２Ｄ化像の形を意味する。

【００２４】また、前述の説明では、複数の２Ｄ化像
（１０５，１０６）の輝度を変化させる場合について説
明したが、例えば、複数の２Ｄ化像（１０５，１０６）
の輝度の変化は前記した通りとし、かつ観察者１００か
ら見た総体的な色を変化させない範囲で、各々の色を変
えても、本発明の効果としては同様な効果が得られる。
本発明においては、前後の２Ｄ化像（１０５，１０６）
の輝度比で見かけの奥行き位置を変化させている。した
がって、観察者１００がこれを重ねて見たときに提示し
たい三次元立体像１０４の色（図１では、例えば、黄
色）と同じになるように、前面１０１の２Ｄ化像１０５
の色（図１では、例えば、赤色）と、後面１０２の２Ｄ
化像１０６の色（図１では、例えば、緑色）を変えるこ
とができる。この場合に、例えば、輪郭の部分の色が中
とは異なり、通常の場合では違和感を感じる要因となる
が、例えば、背景との色彩的なマッチングなどの点で効
果が得られる場合がある。このように、本実施の形態で
は、前後の表示面（１０１，１０２）に表示される２Ｄ
化像（１０５，１０６）の大きさ、テクスチャを多少変
化させても、観察者１００が三次元立体像を観察するこ
とが可能となり、特に、前面の表示面に表示される２Ｄ
化像の大きさを視覚的に小さくすることにより、前後の
表示面に表示される２Ｄ化像が視角的に完全にオーバー
ラップする場合よりも、よりきれいに三次元立体像を観
察することが可能となる。

【００２５】［実施の形態２］図８は、本発明の実施の
形態２の三次元表示方法の原理を説明するための図であ
る。本実施の形態では、図８に示すように、観察者１０
０の前面に、複数の透過型表示装置、例えば、透過型表
示装置（１１１，１１２）（透過型表示装置１１１が透
過型表示装置１１２より観察者１００に近い）と、種々
の光学素子と、光源１１０を用いて光学系１０３を構築
する。即ち、本実施の形態では、前述の実施の形態１の
表示面（１０１，１０２）に代えて、透過形表示装置
（１１１，１１２）を用いるものである。前記透過型表
示装置（１１１，１１２）としては、例えば、ツイスト
ネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液
晶ディスプレイ、ホモジニアス型液晶ディスプレイ、強
誘電液晶ディスプレイ、ゲスト−ホスト型液晶ディスプ
レイ、高分子分散型液晶ディスプレイ、ホログラフィッ
ク高分子分散型液晶ディスプレイ、あるいはこれらの組
み合わせなどを使用する。また、光学素子としは、例え
ば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲面鏡、プリズ
ム、偏光素子、波長板などを用いる。本実施の形態で
は、一例として光源１１０が、観察者１００から見て最
も後方に配置された場合を示す。なお、本実施の形態に
使用可能な透過型表示装置については、特願２０００−
１２４０３６号を参照されたい。

【００２６】本実施の形態においても、前述の実施の形
態１と同様、観察者１００に提示したい三次元物体１０
４を、観察者１００から見て、前記透過型表示装置（１
１１，１１２）へ射影した２Ｄ化像（１０７，１０８）
を生成する。前記２Ｄ化像（１０７，１０８）を、図８
に示すように、各々透過型表示装置１１１と透過型表示
装置１１２との双方に、観察者１００の右眼と左眼を結
ぶ線上の一点から見て重なるように、２Ｄ化像（１０
７，１０８）として表示する。これは、例えば、２Ｄ化
像（１０７，１０８）の各々の中心位置や重心位置の配
置と、各々の像の拡大／縮小率を制御することで可能と
なる。前記構成を有する装置上で、観察者１００が見る
像は、光源１１０から射出された光で、２Ｄ化像１０８
を透過し、さらに２Ｄ化像１０７を透過した光によって
生成される。

【００２７】本実施の形態においても、前記構成を有す
る装置上で、２Ｄ化像（１０７，１０８）の各々の透過
度の配分を、観察者１００から見た総体的な輝度を一定
に保ちつつ、三次元物体１０４の奥行き位置に対応して
変えて、透過型表示装置１１１と透過型表示装置１１２
との間に存在する三次元物体の三次元立体像を表示す
る。その２Ｄ化像（１０７，１０８）の各々の透過度の
変え方の一例について説明する。例えば、三次元物体１
０４が透過型表示装置１１１上にある場合には、透過型
表示装置１１１上の透過度を、２Ｄ化像１０７の輝度が
三次元物体１０４の輝度に等しくなるように設定し、透
過型表示装置１１２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度
を、例えば、その透過型表示装置１１２の最大値とす
る。次に、例えば、三次元物体１０４が観察者１００よ
り少し遠ざかって、透過型表示装置１１１より透過型表
示装置１１２側に少し寄った位置にある場合には、透過
型表示装置１１１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を
少し増加させ、透過型表示装置１１２上の２Ｄ化像１０
８の部分の透過度を少し減少させる。

【００２８】さらに、例えば、三次元物体１０４が観察
者１００よりさらに遠ざかって、透過型表示装置１１１
より透過型表示装置１１２側にさらに寄った位置にある
場合には、透過型表示装置１１１上の２Ｄ化像１０７の
部分の透過度をさらに増加させ、透過型表示装置１１２
上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度をさらに減少させ
る。遂に、例えば、三次元物体１０４が透過型表示装置
１１２上にある場合には、透過型表示装置１１２上の透
過度を、２Ｄ化像１０８の輝度が三次元物体１０４の輝
度に等しくなるように設定し、透過型表示装置１１１上
の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を、例えば、透過型表
示装置１１１の最大値とする。このように表示すること
により、観察者（人）１００の生理的あるいは心理的要
因あるいは錯覚により、表示しているのが２Ｄ化像（１
０７，１０８）であっても、観察者１００にはあたかも
透過型表示装置（１１１，１１２）の中間に三次元物体
１０４が位置しているように感じられる。即ち、例え
ば、透過型表示装置（１１１，１１２）にほぼ等輝度の
２Ｄ化像（１０７，１０８）を表示した場合には、透過
型表示装置（１１１，１１２）の奥行き位置の中間付近
に三次元物体１０４があるように感じられる。この場合
に、この三次元物体１０４は、観察者１００には立体感
を伴って知覚される。

【００２９】なお、前述の説明においては、例えば、三
次元物体全体の奥行き位置を、例えば、透過型表示装置
（１１１，１１２）に表示した二次元像を用いて表現す
る方法について主に述べたが、本実施の形態において
も、前述の実施の形態１で説明した方法と同様の手法に
より、例えば、三次元物体自体が有する奥行きを表現す
る方法としても使用できることは明らかである。また、
本実施の形態においても、前述の実施の形態１で説明し
た方法と同様の手法により、２Ｄ化像が三次元的に移動
する場合には、観察者１００の左右上下方向への移動に
関しては通常の二次元表示装置の場合と同様に透過型表
示装置内での動画再生によって可能であり、また、奥行
き方向への移動に関しては、複数の透過型表示装置にお
ける透過度の変化を時間的に行うことで、三次元立体像
の動画を表現することができることは明らかである。

【００３０】なお、前記実施の形態１では、２Ｄ化像
（１０５，１０６）の各々の輝度の配分を、観察者１０
０から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体
１０４の奥行き位置に対応して変化させて三次元立体像
を表示する。また、本実施の形態では、２Ｄ化像（１０
７，１０８）の各々の透過度の配分を、観察者１００か
ら見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体１０
４の奥行き位置に対応して変化させて三次元立体像を表
示する。即ち、前記実施の形態１の方法では、三次元物
体１０４に近い方の面に表示される２Ｄ化像の輝度を、
三次元物体１０４に遠い方の面に表示される２Ｄ化像の
輝度よりも増加させるのに対して、本実施の形態の方法
では、三次元物体１０４に近い方の透過型表示装置に表
示される２Ｄ化像の透過度を、三次元物体１０４に遠い
方の透過型表示装置に表示される２Ｄ化像の透過度より
も減少させる点で異なっている。したがって、本実施の
形態において、前記実施の形態１と同様の手法を用い
て、三次元物体自体が有する奥行きを表現する場合、あ
るいは、三次元立体像の動画を表現する場合には、前記
実施の形態１において、各表示面に表示される２Ｄ化像
の輝度を増加させる場合には、各透過型表示装置に表示
される２Ｄ化像の透過度を減少させ、また、前記実施の
形態１において、各表示面に表示される２Ｄ化像の輝度
を減少させる場合には、各透過型表示装置に表示される
２Ｄ化像の透過度を増加させるようにすればよい。

【００３１】また、本実施の形態においても、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記述し、
かつ観察者に提示する物体が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、あるいは提示する物体の位置が異なる場合で
あっても、同様な手法により、三次元立体像を表示する
ことが可能であることは明らかである。例えば、透過型
表示装置が３つで、観察者１００に近い透過型表示装置
と、中間の透過型表示装置との間に第１の三次元物体
が、中間の透過型表示装置と、観察者１００に遠い透過
型表示装置との間に第２の三次元物体が存在する場合に
は、観察者１００に近い透過型表示装置と、中間の透過
型表示装置とに、第１の三次元物体の２Ｄ化像を表示
し、中間の透過型表示装置と、観察者１００に遠い透過
型表示装置に第２の三次元物体の２Ｄ化像を表示するこ
とで、第１および第２の三次元物体の三次元立体像を表
示することができる。なお、本実施の形態の三次元表示
方法の詳細な説明については、前述の特願２０００−１
２４０３６号を参照されたい。

【００３２】本実施の形態においても、透過型表示装置
（１１１，１１２）に表示される２Ｄ化像（１０７，１
０８）の、観察者１００により観察される視覚的な大き
さが、前述の（１）式を満足する場合に、観察者１００
が、三次元立体像を観察することができ、さらに、前述
の（２）式を満足する場合には、観察者１００が、きれ
いな三次元立体像を観察することが可能となる。同様
に、透過型表示装置（１１１，１１２）に表示される２
Ｄ化像（１０７，１０８）の、観察者１００により観察
される視覚的な大きさが、前述の（３）、（４）式を満
足する場合には、観察者１００が、特に、きれいに三次
元立体像を観察することができる。

【００３３】また、本実施の形態においても、透過型表
示装置（１１１，１１２）に表示される２Ｄ化像（１０
７，１０８）のテクスチャが若干異なっていても、即
ち、前面の透過型表示装置１１１に表示される２Ｄ化像
１０７と、後面の透過型表示装置１１２に表示される２
Ｄ化像１０８とのテクスチャの画像相関度が、５０％以
上であれば、内部の細かい部分も大部分が融合し、特
に、前述のテクスチャの画像相関が、８０％以上であれ
ば、内部の細かい部分も融合する。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。

【００３４】

【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、複数の表示面に表示
される二次元像の輝度を、それぞれ独立に変化させて三
次元立体像を表示する三次元表示方法において、三次元
立体像を、よりきれいに表示することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の三次元表示方法の原理
を説明するための図である。

【図２】本発明の実施の形態１の表示面に表示される２
Ｄ化像の一例を説明するための図である。

【図３】本発明の実施の形態１の表示面に表示される２
Ｄ化像の他の例を説明するための図である。

【図４】図１に示す装置構成において、前面の表示面に
表示される２Ｄ化像と、後面の表示面に表示される２Ｄ
化像の大きさが、観察者から見て視覚的に完全に重なっ
ている場合を示す図である。

【図５】図１に示す装置構成において、観察者から見た
２Ｄ化像の視覚的な大きさが、前面の表示面に表示され
る２Ｄ化像の方が、後面の表示面に表示される２Ｄ化像
よりも小さい場合を示す。

【図６】図１に示す装置構成において、観察者から見た
２Ｄ化像の視覚的な大きさが、前面の表示面に表示され
る２Ｄ化像の方が、後面の表示面に表示される２Ｄ化像
よりも大きい場合を示す。

【図７】図５に示す状態において、前面の表示面に表示
される２Ｄ化像、および後面の表示面に表示される２Ｄ
化像の、観察者により観察される視角的な大きさを説明
するための図である。

【図８】本発明の実施の形態２の三次元表示方法の原理
を説明するための図である。

【符号の説明】

１００…観察者、１０１，１０２…面、１０３…光学
系、１０４…三次元物体、１０５，１０６，１０７，１
０８…２Ｄ化像、１０９…三次元立体像、１１０…光
源、１１１，１１２…透過型表示装置。

───────────────────────────────────────────────────── 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 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H059 AA35 2H088 EA05 KA01 MA01 5C061 AA29 AB11 AB12 AB14 AB16 5C082 BA46 CA81 DA51 MM10 5G435 CC09 CC11 DD05 LL15

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者から見て異なった奥行き位置にあ
   る複数の表示面に対して、表示対象物体を観察者の視線
   方向から射影した二次元像を生成し、 前記生成された二次元像を前記観察者から見て異なった
   奥行き位置にある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該
   表示される二次元像の輝度を前記各表示面毎にそれぞれ
   独立に変化させて、三次元立体像を生成する三次元表示
   方法であって、 前記連続する一対の表示面の中の前記観察者側に近い側
   に配置される表示面に表示される二次元像における、前
   記観察者から見た視覚的な大きさをβ１、前記連続する
   一対の表示面の中の前記観察者側から遠い側に配置され
   る表示面に表示される二次元像における、前記観察者か
   ら見た視覚的な大きさをβ２とするとき、β１＜β２
   で、かつ、０＜（β２−β１）×１００／β２≦５を満
   足することを特徴とする三次元表示方法。
2. 【請求項２】 観察者から見て異なった奥行き位置にあ
   る複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の
   視線方向から射影した二次元像を生成し、 前記生成された二次元像を前記観察者から見て異なった
   奥行き位置にある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該
   表示される二次元像の透過度を前記各表示面毎にそれぞ
   れ独立に変化させて、三次元立体像を生成する三次元表
   示方法であって、 前記連続する一対の表示面の中の前記観察者側に近い側
   に配置される表示面に表示される二次元像における、前
   記観察者から見た視覚的な大きさをβ１、前記連続する
   一対の表示面の中の前記観察者側から遠い側に配置され
   る表示面に表示される二次元像における、前記観察者か
   ら見た視覚的な大きさをβ２とするとき、β１＜β２
   で、かつ、０＜（β２−β１）×１００／β２≦５を満
   足することを特徴とする三次元表示方法。
3. 【請求項３】 前記観察者側に近い側に配置される表示
   面に表示される二次元像における、前記観察者から見た
   視覚的な大きさβ１、および、前記観察者側から遠い側
   に配置される表示面に表示される二次元像における、前
   記観察者から見た視覚的な大きさβ２は、β１＜β２
   で、かつ、２≦（β２−β１）×１００／β２≦３を満
   足す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。
4. 【請求項４】 観察者から見て異なった奥行き位置にあ
   る複数の表示面に対して、表示対象物体を観察者の視線
   方向から射影した二次元像を生成し、 前記生成された二次元像を前記観察者から見て異なった
   奥行き位置にある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該
   表示される二次元像の輝度を前記各表示面毎にそれぞれ
   独立に変化させて、三次元立体像を生成する三次元表示
   方法であって、 前記連続する一対の表示面の中の前記観察者側に近い側
   に配置される表示面に表示される二次元像における、前
   記観察者から見た視覚的な大きさをβ１、前記連続する
   一対の表示面の中の前記観察者側から遠い側に配置され
   る表示面に表示される二次元像における、前記観察者か
   ら見た視覚的な大きさをβ２とするとき、０＜｜（β２
   −β１）｜×１００／β２≦２０を満足することを特徴
   とする三次元表示方法。
5. 【請求項５】 観察者から見て異なった奥行き位置にあ
   る複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の
   視線方向から射影した二次元像を生成し、前記生成され
   た二次元像を前記観察者から見て異なった奥行き位置に
   ある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該表示される二
   次元像の透過度を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化
   させて、三次元立体像を生成する三次元表示方法であっ
   て、 前記連続する一対の表示面の中の前記観察者側に近い側
   に配置される表示面に表示される二次元像における、前
   記観察者から見た視覚的な大きさをβ１、前記連続する
   一対の表示面の中の前記観察者側から遠い側に配置され
   る表示面に表示される二次元像における、前記観察者か
   ら見た視覚的な大きさをβ２とするとき、０＜｜（β２
   −β１）｜×１００／β２≦２０を満足することを特徴
   とする三次元表示方法。
6. 【請求項６】 前記観察者側に近い側に配置される表示
   面に表示される二次元像における、前記観察者から見た
   視覚的な大きさβ１、および、前記観察者側から遠い側
   に配置される表示面に表示される二次元像における、前
   記観察者から見た視覚的な大きさβ２は、０＜｜（β２
   −β１）｜×１００／β２≦５を満足することを特徴と
   する請求項４または請求項５に記載の三次元表示方法。
7. 【請求項７】 観察者から見て異なった奥行き位置にあ
   る複数の表示面に対して、表示対象物体を観察者の視線
   方向から射影した二次元像を生成し、 前記生成された二次元像を前記観察者から見て異なった
   奥行き位置にある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該
   表示される二次元像の輝度を前記各表示面毎にそれぞれ
   独立に変化させて、三次元立体像を生成する三次元表示
   方法であって、 前記連続する一対の表示面の中の前記観察者側に近い側
   に配置される表示面に表示される二次元像と、前記連続
   する一対の表示面の中の前記観察者側から遠い側に配置
   される表示面に表示される二次元像との画像相関度が５
   ０％以上であることを特徴とする三次元表示方法。
8. 【請求項８】 観察者から見て異なった奥行き位置にあ
   る複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の
   視線方向から射影した二次元像を生成し、前記生成され
   た二次元像を前記観察者から見て異なった奥行き位置に
   ある複数の表示面にそれぞれ表示し、当該表示される二
   次元像の透過度を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化
   させて、三次元立体像を生成する三次元表示方法であっ
   て、 前記連続する一対の表示面の中の前記観察者側に近い側
   に配置される表示面に表示される二次元像と、前記連続
   する一対の表示面の中の前記観察者側から遠い側に配置
   される表示面に表示される二次元像との画像相関度が、
   ５０％以上であることを特徴とする三次元表示方法。
9. 【請求項９】 前記連続する一対の表示面の中の前記観
   察者側に近い側に配置される表示面に表示される二次元
   像と、前記連続する一対の表示面の中の前記観察者側か
   ら遠い側に配置される表示面に表示される二次元像との
   画像相関度が８０％以上であることを特徴とする請求項
   ７または請求項８に記載の三次元表示方法。