JP2005234114A - 立体表示装置および立体表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 応答性の低いスクリーン等を用いてもちらつきが少なく、明るい立体画像を表示することができる立体表示装置および立体表示方法を提供する。
【解決手段】 スクリーンＳ１〜Ｓ９は、所定の間隔を設けて立体的に配置され、スクリーン駆動回路２の駆動により光の散乱状態又は透過状態が切り替えられる。ドーム４の両側および下側にはプロジェクタＰ１〜Ｐ３が配置され、これらプロジェクタＰ１〜Ｐ３およびスクリーンＳ１〜Ｓ９の制御は、パーソナルコンピュータ３により所定のシーケンスに従って行われる。各プロジェクタＰ１〜Ｐ３には投影対象のスクリーンＳ１〜Ｓ９が割り当てられている。所定のシーケンスに従い、スクリーンＳ１〜Ｓ９を順次散乱状態にするとともに、散乱状態になったスクリーンに対応するプロジェクタから画像を投影させると、スクリーンＳ１〜Ｓ９上に断面画像による立体画像が形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶からなる複数のスクリーンを用いて立体画像を表示する立体表示装置および立体表示方法に関し、特に、応答性の低いスクリーン等を用いてもちらつきが少なく、明るい立体画像を表示することができる立体表示装置および立体表示方法に関する。

立体表示を実現する技術は現在までに数多く提案されている。なかでも液晶パネルの上面にレンチキュラレンズを貼り合わせたレンチキュラ方式は比較的簡単に立体視を実現できるので広く普及しつつある。しかし、この方式は、目の視点位置をある狭い範囲に固定しなければならない、飛び出す立体画像を見続けていると、眼精疲労を誘発するなどの間題がある。また、同時に複数人による立体視観察ができないため、複数人で立体ディスプレイを共有して会議等を開催することができない。

これらを解決する従来の立体表示装置として、体積標本化方式と言われるものがあり、発光素子が二次元的に配列された可動パネルを、その可動パネルに垂直な方向に機械的に走査するとともに、この機械的走査に同期して発光素子を点滅させることにより、立体表示を行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、特許文献１の構成では、大量の発光素子を可動パネル上に配列しなければならないため、可動パネルの重量が大きくなる。また、重量の大きな可動パネルを走査するには大掛かりな機械的駆動系が必要になるため、全体の重量が膨大になるという欠点がある。

そこで、機械的な走査を必要としない立体表示装置が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）。

図１１は、特許文献２に記載された体積標本化方式による従来の立体表示装置の構成を示す。この立体表示装置は、円板形の複数の液晶セル２０１〜２０６を円柱状に積層して形成されたスクリーン２００と、液晶セル２０１の中心軸線上に設置された投射装置２０７（プロジェクタ）とを備えて構成されている。

このスクリーン２００の液晶セル２０１〜２０６は、それぞれ光シャッタとして機能するため、液晶セル２０１〜２０６のうちの１枚のみが光の散乱状態になるように、液晶セル２０１〜２０６への印加電圧のオン／オフ制御により順次走査し、この走査に同期させて投射装置２０７から三次元画像２０８を投影すると、スクリーン２００の側面方向から三次元画像２０８を立体視観察することができる。

特許文献３に記載された従来の立体表示装置は、光シャッタ機能を有するドーム型の複数のスクリーンを同心円状に積層し、その中心部に１つあるいはそれ以上のプロジェクタを配置して、ドーム型の複数のスクリーンが順番に散乱状態になるように電気的に駆動すると共にプロジェクタによりドーム状スクリーンの下方から画像を投影する第１の実施例が開示されている。

また、上記特許文献３には、液晶による平板状のディスプレィ部材の複数枚を積層してスクリーンを形成し、その投影面を４分割し、各分割面を対応する各１台のプロジェクタによりスクリーンの前方から画像を投影し、各プロジェクタのデータの負荷率の軽減を図った第２の実施例が開示されている。

さらに、上記特許文献３には、複数のディスプレイ部材を積層して平板状のスクリーンを形成し、このスクリーンの前方に同一の向きに２台のプロジェクタを設置し、同一の投影領域に２台のプロジェクタで投影すると共に異なるディスプレィ部材に投影することでデータの負荷率を半分にした第３の実施例が開示されている。
特許第２５６０３４３号公報（特許請求の範囲、第１図） 特開２００２−１３９７００号公報（図１） 特許第３０８８９６６号公報（図１、図４、図６）

しかし、従来の立体表示装置によると、奥行き方向に解像度の高い立体表示を実現しようとすると、ドーム状や板状の液晶セル又はディスプレィ部材（以下、スクリーンという。）の積層枚数を増やさなければならず、投影面における透過率が極端に低下するという問題がある。例えば、透過率９０％のスクリーンを１０枚積層すると、全体のスクリーン透過率は３５％にまで低下する。従って、プロジェクタから最も遠い位置にあるスクリーンに投影する画像は非常に暗くなり、明るい所では画像が見えにくくなる。

また、スクリーンが積層されて配置されているため、分解能の点では有利であるが、スクリーン１枚あたりの投影時間が非常に短くなり、投影画像を高速に切り替えたり、スクリーンの透過／散乱の切り替えも高速に行う必要が生じ、応答性に優れるスクリーンや駆動手段を用いる必要が生じ、コストアップになる。一方、応答性の低いスクリーン等を用いると、１フレーム時間が長くなり、ちらつき（フリッカ）を招く原因となる。

従って、本発明の目的は、応答性の低いスクリーン等を用いてもちらつきが少なく、明るい立体画像を表示することができる立体表示装置および立体表示方法を提供することにある。

第１の発明は、上記目的を達成するため、所定の間隔を設けて立体的に配置され、散乱状態と透過状態を切り替え可能な複数のスクリーンと、異なる向きに配置され、前記複数のスクリーンのうち１又は２以上のスクリーンが投影対象としてそれぞれ割り当てられた複数のプロジェクタと、前記複数のスクリーンが散乱状態となるように選択的に駆動する駆動手段と、散乱状態となった前記スクリーンに、これに対応する前記プロジェクタから画像を投影させる制御手段とを備えたことを特徴とする立体表示装置を提供する。

散乱状態のスクリーンに画像を投影すると、スクリーンの両面でその画像が散乱され、透過状態のスクリーンに画像を投影すると、その画像はそのスクリーンを透過して後方に位置するスクリーンに投影される。従って、各スクリーンを順次散乱状態にするとともに、その散乱状態となったスクリーンに画像を投影することにより、各スクリーンに投影された複数の画像を立体視観察することができる。

複数のスクリーンを所定の間隔を設けて配置することにより、各スクリーンを順次散乱状態にして画像を投影する期間（１フレーム）の時間を短くすることができるため、応答性の低いスクリーン等を用いても、ちらつきの少ない画像を表示することができる。

また、透過するスクリーンの数が増えるとそれだけ画像が暗くなるため、複数のスクリーンのうち１又は２以上のスクリーンを投影対象として各プロジェクタに割り当てることにより、プロジェクタから投影する画像が通過するスクリーンの数が減り、明るい画像を表示することができる。

上記複数のスクリーンは、それぞれ平坦形状を有し、所定の角度範囲内に放射状に配置し、複数のプロジェクタは、所定の角度範囲内に配置された第１のプロジェクタと、所定の角度範囲外に配置された第２のプロジェクタとを含む構成としてもよい。これにより、一つのプロジェクタから投影される画像が通過するスクリーンの数が減り、明るい画像を表示することができる。また、複数のスクリーンには、異なる方向から異なる断面画像が投影されるため、立体画像を全方向から立体視観察することが可能になる。

制御手段は、複数のスクリーンの数に対応した数の複数のシーケンスを有し、これらのシーケンスに基づいて複数のプロジェクタを制御してもよい。この場合、複数のシーケンスは、これらの一巡を１フレームとし、１フレームがフリッカーを生じ難い周期、例えば、１／３０秒で実行されることが好ましい。これにより、人の目にちらつきを感じさせない速度で走査が行えるため、立体画像を立体視観察する人の眼を疲労させることがない。

また、複数のシーケンスは、スクリーンの両側から画像が投影されるシーケンスを含む構成としてもよい。これにより、１つのプロジェクタにより投影された画像が暗くても他方のプロジャクタの投影によって画像が暗くなるのを低減することができる。

制御手段は、複数のスクリーンにそれぞれ投影する複数の画像データを記憶する記憶手段を備えた構成としてもよい。これにより、各スクリーンにそれぞれ異なる断面画像を表示することができ、断面画像からなる立体画像を表示することができる。

複数のスクリーンは、高分子分散型液晶を用いて構成してもよい。高分子分散型液晶は高速動作が可能なため、画像走査時の応答性を上げることが可能になる。

複数のプロジェクタは、その投影光学系がテレセントリック拡大光学系により構成するのが好ましい。テレセントリック拡大光学系を用いたプロジェクタは焦点深度が深くなるため、複数のスクリーンが間隔をもって配置されていても、全てのスクリーンに焦点を合わせることが可能になるため、鮮明な立体画像を得ることができる。

第２の発明は、上記目的を達成するため、立体的に配置された複数のスクリーンを透過状態から散乱状態に選択的に切り替える第１のステップと、散乱状態になった前記スクリーンにその両側から画像を投影する第２のステップとを含むことを特徴とする立体表示方法を提供する。

上記構成によれば、スクリーンにその両側から画像を投影することにより、画像が暗くなるのを低減することができる。複数のスクリーンに所定の周期で順次画像を投影することにより、ちらつきの少ない表示が可能となる。

本発明の立体表示装置および立体表示方法によれば、各プロジェクタは割り当てられたスクリーンのみに画像を投影するため、投影する画像が通過するスクリーンの枚数を減らすことができ、明るい画像を表示することができる。また、各スクリーンを所定の間隔を設けて配置することにより、応答性の低いスクリーン等を用いても、ちらつきの少ない立体表示を行うことが可能になる。

[第１の実施の形態]（立体表示装置の全体の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る立体表示装置を示す。この立体表示装置１は、所定の間隔を設けて立体的に配置された複数のスクリーンＳ１〜Ｓ９と、スクリーンＳ１〜Ｓ９に向けて異なる方向から画像を投影する複数のプロジェクタＰ１〜Ｐ３と、スクリーンＳ１〜Ｓ９に電圧を印加するスクリーン駆動回路２と、この立体表示装置１の全体を制御する制御手段としてのパーソナルコンピュータ３と、スクリーンＳ１〜Ｓ９を覆う透明なドーム４とを備えて構成されている。なお、スクリーンおよびプロジェクタの数は、上記の数に限定されるものではなく、任意の数にすることができる。

（立体表示装置の各部の構成）
スクリーンＳ１〜Ｓ９は、散乱状態と透過状態が切り換え可能な液晶を用いて構成されている。各スクリーンＳ１〜Ｓ９は、平坦なフィルム状を有し、その平面は扇形又は半円形を成し、１８０度の範囲内に９つのスクリーンＳ１〜Ｓ９の直線の下辺が１ヵ所に集合するようにして、放射状かつ等角度に保持されている。なお、スクリーンＳ１〜Ｓ９は、扇形や半円形に限定されるものではなく、円形、楕円形、四角形、六角形等であってもよい。

また、スクリーンＳ１〜Ｓ９は、フィルム状であるため、自立した状態で固定するのは難しいため、透明なドーム４の中に設置して円弧部と下辺部を固定し、スクリーンＳ１〜Ｓ９の変形を防止している。なお、スクリーンＳ１〜Ｓ９間の間隙は、後述する基板と同一の屈折率を持った透明体を充填することによって、光の透過率を上げることができ、投影画像が見やすくなる。このスクリーンＳ１〜Ｓ９については、図２を用いて詳述する。

プロジェクタＰ１〜Ｐ３は、液晶プロジェクタを用いることができる。１つのプロジェクタＰ１は、ドーム４の下側に配置され、２つのプロジェクタＰ２，Ｐ３は、ドーム４の両側に配置されている。プロジェクタＰ１には、投影対象としてスクリーンＳ１，Ｓ２，Ｓ８，Ｓ９が割り当てられ、プロジェクタＰ２，Ｐ３には、投影対象としてスクリーンＳ３〜Ｓ７が割り当てられている。

また、プロジェクタＰ１〜Ｐ３は、パーソンルコンピュータ３から送られた画像データに基づいてカラーまたは白黒の画像を生成して液晶パネルに表示させる画像処理部と、光源からの光により液晶パネルに表示された画像を投影する投影光学系とを備えて構成されている。

投影光学系は、テレセントリック拡大光学系を用いて構成されている。テレセントリック拡大光学系を用いることにより、焦点深度を深くできるため、図１のように複数枚のスクリーンＳ１〜Ｓ９を或る間隔をもって配置した場合でも、それぞれのスクリーンＳ１〜Ｓ９に焦点を合わせることができ、ピントの悪い画像を生じさせることがない。

パーソナルコンピュータ３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、ディスプレイ、キーボード、マウス、プロジェクタＰ１〜Ｐ３やスクリーン駆動回路２との接続を行うためのインターフェース等を有して構成され、ＲＯＭには、プロジェクタＰ１〜Ｐ３およびスクリーン駆動回路２を制御するための制御プログラムが格納され、ＲＡＭあるいはハードディスクには、スクリーンＳ１〜Ｓ９に投影させるための複数の画像データが格納されている。ディスプレイに各スクリーンＳ１〜Ｓ９に投影させる各画像や、各スクリーンＳ１〜Ｓ９に画像を投影させた場合の立体画像を表示させて確認したり、画像の選択や編集等が行えるようになっている。

（スクリーンの詳細構成）
図２は、スクリーンＳ１〜Ｓ９の詳細構成を示す。スクリーンＳ１〜Ｓ９のそれぞれは同一構成であるので、ここではスクリーンＳ１を代表にして説明する。スクリーンＳ１は、平行に配置されたフィルム、ガラス等からなる一対の透明基板２１ａ，２１ｂと、透明基板２１ａ，２１ｂのそれぞれの内面に設けられたインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等からなる一対の透明電極２２ａ，２２ｂと、一対の透明電極２２ａ，２２ｂ間を埋めるように設けられた液晶層２３とを備える。

液晶層２３としては、高分子分散型液晶、スーパー・ツイスト・ネマティック（ＳＴＮ： Super Twisted Nematic）型液晶、ＴＮ(Twisted Nematic）型液晶、強誘電性液晶等を用いることができる。特に、高分子分散型液晶は、応答速度が早いため、高速な画像走査に適している。なお、本実施の形態では、一対の透明電極２２ａ，２２ｂ間に電圧が印加されると、液晶層２３が透過状態となり、電圧が印加されないと、散乱状態となる液晶を用いる。

すなわち、図２において、透明基板２１ａ，２１ｂ間に電圧が印加（オンレベル）されると、スクリーンＳ１は透過状態になり、プロジェクタＰから図２の左側又は右側から投影された画像光は、そのまま液晶層２３を通過し、スクリーンＳ１上に画像は残らない。しかし、電圧を印加しない（オフレベル）ときは散乱状態になり、プロジェクタＰから投影された画像は紙面や壁面に結像した場合と同様に、スクリーンＳ１上に映し出される。なお、液晶は、電圧が印加されると、散乱状態となり、電圧が印加されないと、透過状態となる液晶を用いてもよい。これにより、スクリーンの駆動が容易となり、消費電力を低減することができる。

（立体表示装置の動作）
次に、本実施の形態に係る立体表示装置１の動作を図面を参照して説明する。

図３は、プロジェクタＰ１〜Ｐ３による投影状態を示すシーケンスである。図４は、スクリーンＳ１〜Ｓ９およびプロジェクタＰ１〜Ｐ３の駆動を示すタイムチャートであり、図中のＰ１〜Ｐ３の波形は、シーケンス毎に各プロジェクタＰ１〜Ｐ３から投影される画像の表示タイミングを示している。更に、図５は、各シーケンスにおける処理を示すフローチャートである。図５において、Ｓはステップを表している。

図３に示すように、放射状に配置されたスクリーンＳ１〜Ｓ９に対し、１又は２台のプロジェクタで投影して立体表示を行う場合、７枚のシーケンスが存在する。ここでは、シーケンス１、シーケンス２，・・・，シーケンス７の順に投影が行われるものとする。この処理を実行する制御プログラムは、パーソナルコンピュータ３のＲＯＭに格納されており、パーソナルコンピュータ３のＣＰＵは、この制御プログラムに従って以下の処理（シーケンス１〜７）を実行する。

（シーケンス１）
まず、シーケンス１が実行されると（Ｓ１０１）、図３の（ａ）に示すように、スクリーン駆動回路２は、パーソナルコンピュータ３のＣＰＵの制御により、シーケンス１における投影対象のスクリーンＳ１，Ｓ９以外のスクリーンＳ２〜Ｓ８に電圧を印加してスクリーンＳ２〜Ｓ８を透過状態にし、投影対象のスクリーンＳ１，Ｓ９を散乱状態にする。これに同期してパーソナルコンピュータ３のＣＰＵは、プロジェクタＰ１のみを動作させ、対応する画像データをＲＡＭあるいはハードディスクから読み出してプロジェクタＰ１に送る。プロジェクタＰ１の画像処理部は、パーソナルコンピュータ３から送られてきた画像データに基づき、液晶パネルに画像を表示し、その画像を投影光学系によりスクリーンＳ１，Ｓ９に投影する。

（シーケンス２）
次に、シーケンス２が実行されると（Ｓ１０２）、図３の（ｂ）に示すように、シーケンス２における投影対象のスクリーンＳ２，Ｓ８が散乱状態になり、その他のスクリーンＳ１，Ｓ３〜Ｓ７，Ｓ９が透過状態になる。これに同期してプロジェクタＰ１のみを動作させる。シーケンス１で説明したのと同様に、プロジェクタＰ１から投影された画像がスクリーンＳ１，Ｓ９を透過してスクリーンＳ２，Ｓ８に投影される。

（シーケンス３）
次に、シーケンス３が実行されると（Ｓ１０３）、図３の（ｃ）に示すように、スクリーンＳ３が散乱状態になり、その他のスクリーンＳ１，Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ９が透過状態になる。これに同期してプロジェクタＰ２，Ｐ３を動作させる。プロジェクタＰ２から投影された画像は、スクリーンＳ２を透過してスクリーン３の一方の面に投影される。プロジェクタＰ３から投影された画像は、スクリーンＳ４〜Ｓ８を透過してスクリーンＳ３の他方の面に投影される。プロジェクタＰ２から投影された画像は、スクリーンＳ２を透過するため、輝度が低下するが、プロジェクタＰ３から投影された画像によってその輝度低下を補うことができる。なお、プロジェクタＰ３からの投影画像は、プロジェクタＰ２からの画像に対して表裏を反転させた画像を投影する。

（シーケンス４）
次に、シーケンス４が実行されると（Ｓ１０４）、図３の（ｄ）に示すように、スクリーンＳ４が散乱状態になり、その他のスクリーンＳ１〜Ｓ３，Ｓ５〜Ｓ９は透過状態になり、ブロジェクタＰ２，Ｐ３から投影された画像がスクリーンＳ４の両面に投影される。このとき、プロジェクタＰ３からの投影画像は、プロジェクタＰ２からの画像に対して表裏を反転させた画像を投影する。

（シーケンス５）
次に、シーケンス５が実行されると（Ｓ１０５）、図３の（ｅ）に示すように、スクリーンＳ５が散乱状態となり、その他のスクリーンＳ１〜Ｓ３，Ｓ６〜Ｓ９は透過状態となり、プロジェクタＰ２，Ｐ３から投影された画像がスクリーンＳ５の両面に投影される。このとき、プロジェクタＰ３からの投影画像は、プロジェクタＰ２からの画像に対して表裏を反転させた画像を投影する。

（シーケンス６）
次に、シーケンス６が実行されると（Ｓ１０６）、図３の（ｆ）に示すように、スクリーンＳ６が散乱状態になり、その他のスクリーンＳ１〜Ｓ３，Ｓ６〜Ｓ９は透過状態になり、プロジェクタＰ２，Ｐ３から投影された画像がスクリーンＳ６の両面に投影される。このとき、プロジェクタＰ３からの投影画像は、プロジェクタＰ２からの画像に対して表裏を反転させた画像を投影する。

（シーケンス７）
次に、シーケンス７が実行されると（Ｓ１０７）、図３の（ｇ）に示すように、スクリーンＳ７が散乱状態になり、その他のスクリーンＳ１〜Ｓ６，Ｓ８，Ｓ９は透過状態になり、プロジェクタＰ２，Ｐ３から投影された画像がスクリーンＳ７の両面に投影される。このとき、プロジェクタＰ３からの投影画像は、プロジェクタＰ２からの画像に対して表裏を反転させた画像を投影する。

なお、図３の（ｃ）〜（ｇ）において、プロジェクタＰ２又はＰ３の一方を用いない構成又は設置しない構成にすることもできる。この場合、散乱状態に駆動されているスクリーン上の画像はプロジェクタを２つ用いた場合に比べて暗くなるが、画像の表示は可能である。

（立体画像表示における断面画像の一例）
図６は、上記シーケンスに従って各スクリーンＳ１〜Ｓ９に投影を行った場合の断面画像を示す。図５に示すように、シーケンス７の処理（Ｓ１０７）を実行後、処理はＳ１０１のシーケンス１に戻され、上記した７つのシーケンスが繰り返し実行される。立体画像を構成する断面画像を各スクリーンＳ１〜Ｓ９に投影した場合、各スクリーンＳ１〜Ｓ９に映る映像は、図６に示すように、スクリーンＳ１〜Ｓ９のそれぞれが散乱状態に駆動されたときに映し出された断面画像Ｄ１〜Ｄ９によって、１つの立体画像が形成される。この立体画像を自然に見せるには、シーケンス間の切り替え時間を、人の目に意識させないようにする必要がある。

すなわち、立体画像が人の眼にちらつきを感じさせないように、高速にシーケンスの切り替えを行う必要がある。そこで、例えば、シーケンス１から７までの１フレームを１／３０秒にする。このためには、１シーケンスを４．７ｍ秒で実行しなければならない。これに対し、従来と同様にスクリーンを積層して９枚のスクリーンを用いた場合、１フレームを１／３０秒にするためには、１シーケンスを３．７ｍ秒で実行しなければならない。つまり、１フレームの実行時間を同じにした場合、本実施の形態によれば、１シーケンス当たりの時間を従来構成よりも長くできるため、応答性の低いスクリーン等を用いることができ、制御も容易になる。

一般に、体積標本化方式による立体ディスプレイでは、解像度を上げるためには、スクリーンの枚数を増やさなければならない。しかし、透過状態にあるスクリーンは、光の透過率が９０％以下であるため、スクリーンの枚数を増やすほど、プロジェクタからの画像が透過すべきスクリーンが増え、散乱状態のスクリーンに到達した画像は暗くなることになる。

（スクリーン透過枚数と透過率の関係）
図７は、複数のスクリーンを通過したときの総透過率の測定結果を示す。ここでは、スクリーンの透過率が９０％、８０％、７０％のそれぞれについて、スクリーンが１，３，５，１０，２０，３０，４０枚の場合における総透過率の測定結果を示している。

図７を参照すると、透過率８０％のスクリーンを１０枚通過すれば、総透過率は１０％を切ることがわかる。この事実から、断面画像をスクリーンに投影する場合、プロジェクタからの画像が通過するスクリーン枚数をいかに少なくするかが、明るい立体表示を実現するうえで極めて重要になる。

（本実施の形態と従来方式との比較）
図８は、従来方式による立体表示装置を示す。この立体表示装置は、本発明の実施の形態と同様に９枚のスクリーンを用いているが、９枚のスクリーンは等間隔に投影方向に配置されており、一つのプロジェクタＰ１によって全てのスクリーンＳ１〜Ｓ９に画像を投影する。同図は、スクリーンＳ４のみが散乱状態に駆動され、その他のスクリーンＳ１〜Ｓ３およびＳ５〜Ｓ９は透過状態にされ、プロジェクタＰ１から画像が投影されている状態を示している。

表１は、図８の立体表示装置（従来方式）と、図１の立体表示装置（本発明方式）において、各スクリーンＳ１〜Ｓ９を散乱状態にした場合のスクリーン透過枚数、および総透過枚数を示す。

表１に示すように、総透過枚数は、従来方式では３６枚であるのに対して、本発明方式では１１枚である。つまり、本発明方式は、従来方式の約３倍の明るさで断面画像を投影できることが分かる。

（第１の実施の形態の効果）
以上説明したように、この第１の実施の形態によれば、表１から明らかなように、各プロジェクタＰ１〜Ｐ３は割り当てられたスクリーンのみに画像を投影するため、投影する画像が通過するスクリーンの枚数を減らすことができ、明るい画像を表示することができる。また、各スクリーンＳ１〜Ｓ９を所定の間隔を設けて配置することにより、応答性の低いスクリーン等を用いることができ、制御も容易になる。また、１つの断面画像を投影する時間を長くしても、ちらつきの少ない立体表示を行うことが可能になる。

［第２の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る立体表示装置を示す。図１の立体表示装置１が１８０度の平面上に９個のスクリーンＳ１〜Ｓ９を配置していたのに対し、この第２の実施の形態に係る立体表示装置１０は、９０度の範囲に複数のスクリーンＳ１〜Ｓ５を配置したところに特徴がある。ここでは、スクリーンをＳ１〜Ｓ５の５枚としたが、任意の枚数にすることができる。プロジェクタの使用数は、図１と同様でもよいが、片側に１個、下側に１個の２個にしてもよい。

図９の（ａ）は、スクリーンＳ１，Ｓ５を直角に組み、両者間に３枚のスクリーンＳ２〜Ｓ４を等間隔に配置し、それぞれのスクリーンＳ１〜Ｓ５の下端を直交する一点に集結させた構成としている。図９の（ａ）のスクリーン配置では、５枚のスクリーンを直交する点に集結させるのに困難が伴う場合がある。そのような場合、図９の（ｂ）のように構成してもよい。すなわち、５枚のスクリーンＳ１〜Ｓ５を直交する点１１から離して設置することで、組付けの自由度が向上する。第１の実施の形態も１８０度に広がる９枚のスクリーンＳ１〜Ｓ９を図９（ｂ）に示すように交わる点１１から離して設置してもよい。

（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態によれば、立体視観察を行える範囲が全方向で無くともよい場合、すなわち立体視観察の範囲が９０度の範囲でよい場合に利用でき、立体表示装置の全体をコンパクトにすることができる。

［第３の実施の形態］
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る立体表示装置を示す。上記第１および第２の実施の形態は、複数のスクリーンをドーム形になるように配置したが、この第３の実施の形態の立体表示装置３０は、同様に水平方向に一定間隔に配置し、その両側にプロジェクタＰ１，Ｐ２を配置したものである。

この立体表示装置３０は、６枚のスクリーンＳ１〜Ｓ６を所定の間隔（例えば、等間隔）に配置し、その中心線上の両側にプロジェクタＰ１，Ｐ２を対向配置している。スクリーンＳ１〜Ｓ６は、図１に示したパーソナルコンピュータ３およびスクリーン駆動回路２によって制御および駆動される。

例えば、スクリーンＳ１，Ｓ２，・・・，Ｓ６の順番で１枚づつ散乱状態に駆動され、プロジェクタＰ１，Ｐ２から同時に、又は一方から画像の投影が行われる。プロジェクタＰ１，Ｐ２から同時に画像を投影した場合、スクリーン上の投影画像が明るくなる。なお、この場合、プロジェクタＰ１，Ｐ２の一方は、他方に対して画像が反転したものを投影し、スクリーン上の投影画像を合致させる必要がある。

（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態によれば、図１のドーム形の立体表示装置に比べて立体視観察が可能な範囲は狭まるが、構成および構造を簡略化できるためにコストダウンが可能になる。また、前後方向からのみにより複数のスクリーン上に立体画像を形成でき、下側にプロジェクタを配置しない構造にできるため、小型化が図れ、設置場所の制約を少なくすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る立体表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスクリーンの要部断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、本発明の第１の実施の形態に係る立体表示装置のプロジェクタによる投影状態を示すシーケンスを示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る立体表示装置におけるスクリーンおよびプロジェクタの駆動を示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る立体表示装置の各シーケンスにおける処理を示すフローチャートである。 各シーケンスに従って各スクリーンに投影を行った場合の断面画像図である。 複数のスクリーンを通過したときの総透過率の測定結果を示す図である。 比較例としての従来方式による立体表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る立体表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る立体表示装置の概略構成を示す図である。 従来の立体表示装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 立体表示装置
２ スクリーン駆動回路
３ パーソナルコンピュータ
４ ドーム
１０，３０ 立体表示装置
１１ 点
２１ａ，２１ｂ 透明基板
２２ａ，２２ｂ 透明電極
２３ 液晶層
２００ スクリーン
２０１〜２０６ 液晶セル
２０７ 投射装置
２０８ 三次元画像
Ｄ１〜Ｄ９ 断面画像
Ｐ１〜Ｐ３ プロジェクタ
Ｓ１〜Ｓ９ スクリーン

Claims (9)

1. 所定の間隔を設けて立体的に配置され、散乱状態と透過状態を切り替え可能な複数のスクリーンと、
   異なる向きに配置され、前記複数のスクリーンのうち１又は２以上のスクリーンが投影対象としてそれぞれ割り当てられた複数のプロジェクタと、
   前記複数のスクリーンが散乱状態となるように選択的に駆動する駆動手段と、
   散乱状態となった前記スクリーンに、これに対応する前記プロジェクタから画像を投影させる制御手段とを備えたことを特徴とする立体表示装置。
2. 前記複数のスクリーンは、それぞれ平坦形状を有し、所定の角度範囲内に放射状に配置され、
   前記複数のプロジェクタは、前記所定の角度範囲内に配置された第１のプロジェクタと、前記所定の角度範囲外に配置された第２のプロジェクタとを含むことを特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
3. 前記制御手段は、前記複数のスクリーンの数に対応した数の複数のシーケンスを有し、前記複数のシーケンスに基づいて前記複数のプロジェクタを制御することを特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
4. 前記複数のシーケンスは、これらの一巡を１フレームとし、前記１フレームがフリッカーを生じ難い周期で実行されることを特徴とする請求項３記載の立体表示装置。
5. 前記複数のシーケンスは、前記スクリーンの両側から画像が投影されるシーケンスを含むことを特徴とする請求項３記載の立体表示装置。
6. 前記制御手段は、前記複数のスクリーンにそれぞれ投影する複数の画像データを記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
7. 前記複数のスクリーンは、高分子分散型液晶を用いて構成されたことを特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
8. 前記複数のプロジェクタは、その投影光学系がテレセントリック拡大光学系であることを特徴とする請求項１記載の立休表示装置。
9. 立体的に配置された複数のスクリーンを透過状態から散乱状態に選択的に切り替える第１のステップと、
   散乱状態となった前記スクリーンにその両側から画像を投影する第２のステップとを含むことを特徴とする立体表示方法。