JP2003057596A - 三次元表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１および第２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装置において、観察者が移動して
も、観察者に三次元立体像を表示する。 【解決手段】 前記観察者に近い位置に配置される第１
の表示面と、前記観察者から遠い位置に配置される第２
の表示面とに二次元像を表示し、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、三次元立体像を表示する三次元表示装置であって、
前記観察者の移動を検出する手段と、前記検出された前
記観察者の移動に応じて、前記第１の表示面に表示され
る二次元像と、前記第２の表示面に表示される二次元像
とが、前記観察者から見て重なるように前記第１の表示
面に表示する二次元像の位置を変化させる手段とを備え
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、三次元表示装置に
係わり、特に、移動する観察者に、三次元立体像を表示
する際に有効な技術に関する。

【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装置
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装置は、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。ここ
で、表示面Ａのほうが、表示面Ｂよりも観察者側に近い
ものとする。

【０００３】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
表示装置では、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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の文献（イ）に記
載の三次元表示装置では、表示面Ａに表示される二次元
像と、表示面Ｂに表示される二次元像とが、観察者から
見て重なる場合に、前述の三次元立体像が知覚される。
そのため、前述の文献（イ）に記載の三次元表示装置で
は、三次元立体像が観察される領域が限定されることに
なり、観察者が移動すると、三次元立体像が観察者に知
覚されない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、第１および第２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装置において、観察者が移動し
ても、観察者に三次元立体像を表示することが可能とな
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配置される第１および第２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
た二次元像を生成する第１の手段と、前記第１の手段で
生成された二次元像を、前記観察者に近い位置に配置さ
れる第１の表示面に表示する第２の手段と、前記第１の
手段で生成された二次元像を、前記観察者から遠い位置
に配置される第２の表示面に表示する第３の手段と、前
記第１および第２の表示面に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る第４の手
段と、前記観察者の移動を検出する第５の手段と、前記
第５の手段で検出された前記観察者の移動に応じて、前
記第１の表示面に表示される二次元像と、前記第２の表
示面に表示される二次元像とが、前記観察者から見て重
なるように前記第１の表示面に表示する二次元像の位置
を変化させる第６の手段とを備えることを特徴とする。

【０００６】本発明の好ましい実施の形態では、前記第
３の手段は、二次元表示装置と、前記二次元表示装置の
二次元像を前記観察者の視線上の像として配置する光学
素子とから構成されることを特徴とする。本発明の好ま
しい実施の形態では、前記第２の手段は、プロジェクタ
と、前記プロジェクタから投影される二次元像を表示す
る透過型の指向性スクリーンとで構成されることを特徴
とする。本発明のより好ましい実施の形態では、前記指
向性スクリーンは、フレネルレンズと、前記フレネルレ
ンズの前記観察者側に配置される指向性散乱板とを有す
ることを特徴とする。

【０００７】本発明のより好ましい実施の形態では、前
記プロジェクタは、前記指向性スクリーンに投影される
二次元像を表示する透過型表示装置と、前記透過型表示
装置を照射する複数の光源から成る光源列とを備え、前
記第６の手段は、前記透過型表示装置と前記光源列との
間に配置され、前記観察者の移動位置に応じて、前記光
源列中の特定の光源の照射光を透過させる光源選択手段
で構成されることを特徴とする。本発明の好ましい実施
の形態では、前記光源選択手段は、カメラで撮影した前
記観察者の像を表示する透過型の観察者表示装置である
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。なお、本実
施の形態では、像を配置する「表示面」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、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つの表示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つ以上の表示面
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】［本発明の実施の形態の三次元表示方法の
原理］図２は、本発明の実施の形態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の前面に複数の表示面、
例えば、表示面（１０１，１０２）（面１０１が面１０
２より観察者１００に近い）を設定し、これらの表示面
（１０１，１０２）にそれぞれ二次元像を表示する。こ
れらの表示面（１０１，１０２）に複数の二次元像を表
示するためには、二次元表示装置と種々の光学素子を用
いて光学系を構築する。

【００１０】この二次元表示装置としては、例えば、Ｃ
ＲＴ（陰極線管）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、Ｌ
ＥＤ（Light Emission Diode）ディスプレイ、プラズマ
ディスプレイ、ＦＥＤ（Field Emission Display）、Ｄ
ＭＤ（Digital Mirror 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。

【００１１】以下、本実施の形態の三次元表示方法につ
いて説明する。初めに、図３に示すように、観察者１０
０に提示したい三次元物体１０４を、観察者１００の両
眼の視線方向から、前記の表示面（１０１，１０２）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。

【００１２】前記２Ｄ化像（１０５，１０６）を、図２
に示すように、各々表示面１０１と表示面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。本実施の形態では、前記構成を有する装置上で、２
Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の輝度を、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えて、表示面１０１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。

【００１３】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。例えば、三次元
物体１０４が表示面１０１上にある場合には、図４に示
すように、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、表示面１０２上の２Ｄ化像１
０６の輝度はゼロとする。なお、図４ないし図７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。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表示面１０１より表
示面１０２側に少し寄った位置にある場合には、図５に
示すように、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。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表示面
１０１より表示面１０２側にさらに寄った位置にある場
合には、図６に示すように、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。

【００１４】さらに、例えば、三次元物体１０４が表示
面１０２上にある場合には、図７に示すように、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、表示面１０１上の２Ｄ化像１０５の輝度はゼロ
とする。なお、前述の説明において、表示面（１０１，
１０２）上に表示される２Ｄ化像の輝度をゼロとすると
は、表示面（１０１，１０２）上に何も表示しないこと
を意味する。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（１０５，１０６）
であっても、観察者１００にはあたかも表示面（１０
１，１０２）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、表示面（１０１，１
０２）にほぼ等輝度の２Ｄ化像（１０５，１０６）を表
示した場合には、表示面（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。

【００１５】なお、前記説明においては、例えば、三次
元物体全体の奥行き位置を、例えば、表示面（１０１，
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２に示す構成
を有する装置上で、２Ｄ化像（１０５，１０６）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。

【００１６】図８（ａ）が観察者１００に近い表示面、
例えば、表示面１０１に表示される２Ｄ化像の一例であ
り、図８（ｂ）が観察者１００に遠い表示面、例えば、
表示面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８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。この場合の２Ｄ化像
では、上面及び下表示面においては、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。

【００１７】この場合、上面及び下表示面における輝度
変化は、観察者１００に近い表示面、例えば、表示面１
０１においては、図８（ａ）に示すように、観察者１０
０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、観察者に遠い表示面、例えば表示面１０
２においては、図８（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。

【００１８】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に近い表示面、例えば、表
示面１０１においては、図８（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
遠い表示面、例えば、表示面１０２においては、図８
（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）１０
０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、下表示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。

【００１９】なお、前述の説明では、二次元像を配置す
る表示面の中で主に２つの表示面に関してのみ記述し、
かつ観察者に提示する物体が２つの表示面の間にある場
合について述べたが、二次元像を配置する表示面の個数
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、
表示面が３つで、観察者１００に近い表示面と、中間の
表示面との間に第１の三次元物体が、中間の表示面と、
観察者１００に遠い表示面との間に第２の三次元物体が
存在する場合には、観察者１００に近い表示面と、中間
の表示面とに、第１の三次元物体の２Ｄ化像を表示し、
中間の表示面と、観察者１００に遠い表示面とに第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。

【００２０】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、２
Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の輝度を、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、三次元立体像が表示面１０１より表示面１
０２まで時間的に移動する場合について説明する。三次
元立体像が表示面１０１上にある場合には、表示面１０
１上の２Ｄ化像１０５の輝度を三次元立体像の輝度に等
しくし、表示面１０２上の２Ｄ化像１０６の輝度はゼロ
とする。

【００２１】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、表示面１０１よ
り表示面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。次に、例えば、三次元立
体像が観察者１００より時間的にさらに遠ざかり、表示
面１０１より表示面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１０５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、遂に表示面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、かつ表示面１０１上の２Ｄ化像１０５の輝度
がゼロとなるまで変化させる。

【００２２】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にはあたかも表示面（１０１，１０２）の間を、
表示面１０１から表示面１０２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。なお、前述の説明で
は、三次元立体像が表示面１０１から表示面１０２まで
移動する場合について述べたが、これが表示面（１０
１，１０２）の間の途中の奥行き位置から表示面１０２
まで移動する場合や、表示面１０１から表示面（１０
１，１０２）の間の途中の奥行き位置まで移動する場合
や、表示面（１０１，１０２）の間の途中の奥行き位置
から表示面（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。

【００２３】また、前述の説明では、２Ｄ化像を配置す
る表示面の中で主に２つの表示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つの表示
面の間を移動する場合について述べたが、二次元像を配
置する表示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表示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。さらに、前述の説明では、１個の三次元立体像が二
次元像を配置する２つの表示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。

【００２４】［本実施の形態の三次元表示装置の特徴］
図１は、本発明の実施の形態の三次元表示装置の概略構
成を示す図である。同図において、図２に示す２Ｄ化像
１０６は、二次元表示装置１２１に表示され、この像
が、ハーフミラー１２４（例えば、反射率／透過率＝５
０／５０）を介して観察者１００に観察される。即ち、
図２に示す表示面１０２は、二次元表示装置１２１の二
次元像が部分反射鏡１２４で反射してできる像面で構成
される。ここで、前記二次元表示装置１２１としては、
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、ＤＭ
Ｄ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使用される。

【００２５】また、プロジェクタ１３０は、図２に示す
２Ｄ化像１０５が表示される透過型表示装置（図１で
は、液晶表示装置）１３２を備え、プロジェクタ１３０
は、透過型表示装置１３２に表示された２Ｄ化像を、指
向性透過型スクリーン１５０に投影する。即ち、図２に
示す表示面１０１は、図１に示す指向性透過型スクリー
ン１５０で構成される。ここで、指向性透過型スクリー
ン１５０は、フレネルレンズ１５１と、指向性散乱板１
５２とで構成される。また、プロジェクタ１３０の内部
には、透過型表示装置１３２の後側（透過型表示装置１
３２の観察者１００と反対の側）には、複数のランプか
ら成るランプ列１３１が設けられる。さらに、透過型表
示装置１３２とランプ列１３１との間には、透過型の観
察者表示装置（例えば、液晶表示装置）１３３が設けら
れ、この透過型の観察者表示装置１３３には、カメラで
撮影された観察者１００の画像が表示される。

【００２６】図１に示す構成において、透過型の観察者
表示装置１３３を透過する光は、ランプ列１３１の中
の、透過型の観察者表示装置１３３に表示される観察者
の画像の後方に位置するランプから照射された光とな
る。したがって、図１に示すように、観察者１００の観
察位置が、図１に示すＡの場合、透過型の観察者表示装
置１３３に表示される観察者の画像の位置は、図１の
Ａ’となり、透過型表示装置１３２に表示される２Ｄ化
像１０５は、指向性透過型スクリーン１５０における図
１に示すＡ”の位置に結像し、さらに、観察者１００の
方向に集光する。さらに、二次元表示装置１２１に表示
される２Ｄ化像１０６は、ハーフミラー１２４を介して
観察者１００に表示されるが、これは、二次元表示装置
１２１に表示される２Ｄ化像１０６が、表示面１０２の
中心（あるいは、ランプ列１３１の各ランプの光束がほ
ぼ一致する点）に表示されることと等価である。

【００２７】したがって、図１に示すＡの観察位置にい
る観察者１００には、前述の［本発明の実施の形態の三
次元表示方法の原理］で説明した原理により、３次元立
体像が知覚される。また、観察者１００が、図１に示す
Ａの観察位置から、図１に示すＢの観察位置に移動する
と、透過型の観察者表示装置１３３に表示される観察者
の画像の位置は、図１のＢ’となり、透過型表示装置１
３２に表示される２Ｄ化像１０５は、指向性透過型スク
リーン１５０における図１に示すＢ”の位置に結像し、
さらに、Ｂの位置にいる観察者１００の方向に集光する
ことになる。この場合でも、二次元表示装置１２１に表
示される２Ｄ化像１０６が、表示面１０２の中心に表示
されることと等価であるので、観察者１００には、［本
発明の実施の形態の三次元表示方法の原理］で説明した
原理により、３次元立体像が知覚される。

【００２８】このように、本実施の形態では、透過型の
観察者表示装置１３３に観察者の画像を表示することに
より、ランプ列１３１中で、透過型表示装置１３２を照
射するランプを選択するようにしたので、観察者が移動
したとしても、観察者の移動に合わせて、図２に示す表
示面１０１に表示される２Ｄ化像１０５の位置を変える
ことが可能となるので、本実施の形態では、観察者が移
動しても、観察者は、三次元立体像を観察することが可
能となる。即ち、観察者１００が移動しても、透過型表
示装置１３２に表示される２Ｄ化像１０５と、二次元表
示装置１２１に表示される２Ｄ化像１０６とが重なるよ
うにできるので、観察者１００は、３次元立体像を観察
することができる。前述の説明では、観察者１００が移
動する場合について説明したが、前述までの説明から明
らかなように、本実施の形態においては、図１に示すＡ
の観察位置にいる観察者と、図１に示すＢの観察位置に
いる観察者とは、同時に三次元立体像を観察することが
できる。即ち、本実施の形態では、複数の観察者に同時
に三次元立体像を表示することができる。

【００２９】なお、本実施の形態において、二次元表示
装置１２１のハーフミラー１２４との構成に加えて、例
えば、凸レンズを加えて像位置を変えることにより、二
次元表示装置１２１の配置をより柔軟に設定することが
可能である。勿論、凸レンズだけでなく組み合わせレン
ズなどのレンズ光学系を用いることが歪みなどの点で有
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、この場合はレンズの焦点距離よりも近い
位置に二次元表示装置を設置した虚像を用いる場合を例
として示したが、レンズの焦点距離よりも遠い位置に二
次元表示装置を設置する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。

【００３０】また、本実施の形態において、前記した２
Ｄ化像（１０５，１０６）を観察者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表示する場合に
おいて、特に、観察者１００の右眼と左眼とを結ぶ線上
の一点として、右眼と左眼の間の一点を用いる場合に
は、前述した表示面（１０１，１０２）の中間位置にお
ける三次元知覚の効果を得られる信頼性が大きくなる
（簡単に言うと多くの人が、あるいは多くの場合に効果
が得られる）。さらに、観察者１００の左右眼の中心位
置を前述の一点として用いると、さらに効果を得やすく
なるとともに、左右眼における、表示面（１０１，１０
２）上に表示される二次元像から生じる二重像の大きさ
を小さくできる利点を有する。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。

【００３１】

【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。 （１）本発明によれば、第１および第２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装置において、観察者が
移動しても、観察者に三次元立体像を表示することが可
能となる。 （２）本発明によれば、第１および第２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装置において、複数の観
察者に、同時に三次元立体像を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の三次元表示装置の基本構
成を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態の三次元表示装置の表示原
理を説明するための図である。

【図３】本発明の実施の形態の表示面に表示される２Ｄ
化像の一例を説明するための図である。

【図４】本発明の実施の形態の三次元表示装置におけ
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の三次元表示装置におけ
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の三次元表示装置におけ
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７】本発明の実施の形態の三次元表示装置におけ
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８】本発明の実施の形態の三次元表示装置におい
て、三次元物体自体が有する奥行きを表現する場合に、
前方の透過型表示装置に表示される２Ｄ化像の一例を示
す図である。

【符号の説明】

１００…観察者、１０１，１０２…表示面、１０４…三
次元物体、１０５，１０６…２Ｄ化像、１２１…二次元
表示装置、１２４，１３４…部分反射鏡、１３０…プロ
ジェクタ、１３１…ランプ列、１３２…透過型表示装
置、１３３…透過型の観察者表示装置、１５０…指向性
透過型スクリーン、１５１…フレネルレンズ、１５２…
指向性散乱板。

Claims (8)

【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配
   置される第１および第２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する
   第１の手段と、 前記第１の手段で生成された二次元像を、前記観察者に
   近い位置に配置される第１の表示面に表示する第２の手
   段と、 前記第１の手段で生成された二次元像を、前記観察者か
   ら遠い位置に配置される第２の表示面に表示する第３の
   手段と、 前記第１および第２の表示面に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る第４の
   手段と、 前記観察者の移動を検出する第５の手段と、 前記第５の手段で検出された前記観察者の移動に応じ
   て、前記第１の表示面に表示される二次元像と、前記第
   ２の表示面に表示される二次元像とが、前記観察者から
   見て重なるように前記第１の表示面に表示する二次元像
   の位置を変化させる第６の手段とを備えることを特徴と
   する三次元表示装置。
2. 【請求項２】 前記第２の手段は、プロジェクタと、 前記プロジェクタから投影される二次元像を表示する透
   過型の指向性スクリーンとで構成されることを特徴とす
   る請求項１に記載の三次元表示装置。
3. 【請求項３】 前記指向性スクリーンは、フレネルレン
   ズと、 前記フレネルレンズの前記観察者側に配置される指向性
   散乱板とを有することを特徴とする請求項２に記載の三
   次元表示装置。
4. 【請求項４】 前記プロジェクタは、前記指向性スクリ
   ーンに投影される二次元像を表示する透過型表示装置
   と、 前記透過型表示装置を照射する複数の光源から成る光源
   列とを備え、 前記第６の手段は、前記透過型表示装置と前記光源列と
   の間に配置され、前記観察者の移動位置に応じて、前記
   光源列中の特定の光源の照射光を透過させる光源選択手
   段で構成されることを特徴とする請求項２または請求項
   ３に記載の三次元表示装置。
5. 【請求項５】 前記光源選択手段は、カメラで撮影した
   前記観察者の像を表示する透過型の観察者表示装置であ
   ることを特徴とする請求項４に記載の三次元表示装置。
6. 【請求項６】 前記第３の手段は、二次元表示装置と、
   前記二次元表示装置の二次元像を前記観察者の視線上の
   像として配置する光学素子とから構成されることを特徴
   とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の
   三次元表示装置。
7. 【請求項７】 前記第４の手段は、前記表示対象物体
   が、前記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、前記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、前記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ないし請求項６のいずれか
   １項に記載の三次元表示装置。
8. 【請求項８】 前記第４の手段は、前記観察者の見る総
   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、前記各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ないし請求項７のいずれ
   か１項に記載の三次元表示装置。