JP2006017871A - 立体画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 観察者がより見やすい立体画像を提供することができる立体画像表示システムを提供すること。
【解決手段】 立体画像表示システム１において、画像生成装置２は、観察者の位置から起算して互いに異なる距離範囲に属するオブジェクトのそれぞれを表すデータを出力する。表示装置３は、入力されたデータのそれぞれに基づいて、互いに異なる距離範囲に属するオブジェクト画像を表す複数の光を発する。光路選択回路４は、内部に含む少なくとも１個のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）１２により、表示装置３から発せられた複数の光を、予め定められた時間毎に順番に選択し、選択した１つの光を順次的に出力する。反射部材６は、光路選択回路４により出力された光を、観察者の方向に反射して、観察者にオブジェクトが合成された立体画像を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、立体画像表示システムに関し、より特定的には、奥行き感（立体感）を持つ画像を表示する立体画像表示システムに関する。

図１６は、パララックスバリア方式を採用した一般的な立体画像表示システムの全体構成を示す模式図である。図１６において、立体画像表示システムは大略的に、画像生成装置２０１と、画像表示装置２０２とを備える。画像生成装置２０１は、データ蓄積部２０３と、左右画像生成部２０４と、画像合成部２０５とを含む。また、画像表示装置２０２は、表示画面２０６と、格子状のスリット（アパーチャ）を有するパララックスバリア板２０７とを含む。

データ蓄積部２０３は、表示対象となるオブジェクトＡの形状を示すデータを格納する。

左右画像生成部２０４は、予め定められた観察位置から、オブジェクトＡを観察者Ｖの左右それぞれの眼で見た時の視差を算出する。左右画像生成部２０４は、算出した視差に基づいて、オブジェクトＡについて、左眼用の画像ＩＬ及び右眼用の画像ＩＲとを生成する。

画像合成部２０４は、左右画像生成部２０４で生成された２つの画像ＩＬ及びＩＲのそれぞれを微細な短冊状に分割する。これによって、画像合成部２０４は、左眼用の部分画像ＰＩＬをいくつか生成し、右眼用の部分画像ＰＩＲをいくつか生成する。なお、図１６には代表的に、左眼用について１つの部分画像から線を引き出して、「ＰＩＬ」という参照符号を付けている。同様に、右眼用についても、１つの部分画像に「ＰＩＲ」という参照符号を与えている。画像合成部２０４はさらに、全ての部分画像ＰＩＬ及びＰＩＲから、部分画像ＰＩＬ又はＰＩＲを１つずつ交互に選択してつなぎ合わせる。これによって、画像合成部２０４は、合成画像ＳＩを生成し、画像表示装置２０２に出力する。

画像表示装置２０２は、内部の表示画面２０６に、入力された合成画像ＳＩを表示する。

観察者Ｖは、前述の観察位置から、パララックスバリア板２０７を介して、表示画面２０６に表示された合成画像ＳＩを両眼で観察する。この時、観察者Ｖの左眼には、合成画像ＳＩにおいて、部分画像ＰＩＬは届くが、部分画像ＰＩＲは、パララックスバリア板２０７によって遮断されるため、観察者Ｖの左眼には届かない。逆に、観察者Ｖの右眼には、部分画像ＰＩＲのみが届き、部分画像ＰＩＬは届かない。これによって、両眼視差が発生し、観察者Ｖは、オブジェクトＡを立体的に、つまり立体像を視認する。

ところで、実空間において、人間の眼の焦点及び輻輳角の調節は連動している。しかしながら、上述の立体画像表示システムで提供される立体像は、固定的に設置された表示画面２０６に表示されるので、眼の焦点調節は、観察位置から表示画面２０６までの距離を変えることで行われる。それに対して、両眼の輻輳角は、観察者Ｖから立体像までの仮想的な距離（奥行き）に基づいて調節される。したがって、立体像を観察者Ｖが目視する場合、観察者Ｖが調節した焦点距離と、輻輳角を調節するための仮想的な距離とは対応しない。つまり、本来連動すべき焦点調節と輻輳角とにずれが生じるため、観察者Ｖは、立体像を目視した時、違和感を覚えたり、それを長時間目視する場合には疲労を感じたりするという問題があった。

以上の問題を解決するために、ハーフミラー重畳方式を採用した立体画像表示システム（以下、従来の立体画像表示システムと称する）が提案されている（例えば特許文献１を参照）。ここで、図１７は、従来の立体画像表示システムの全体構成を示す模式図である。図１７において、立体画像表示システムは、画像生成装置２１０と、画像表示装置２１１と、光学系２１２とを備えている。

画像生成装置２１０は、データ蓄積部２２２と、画像分割部２２３と、左右画像生成部２２４と、画像合成部２２５とを含む。

データ蓄積部２２２は、表示対象となる複数のオブジェクト（図示は、オブジェクトＰ，Ｑ及びＲ）の形状を示すデータを格納する。

画像分割部２２３は、データ蓄積部２２２内のデータを、観察者Ｖから起算して互いに異なる距離の範囲に含まれるオブジェクト毎のデータに分割する。

なお、説明の便宜上、本説明では、オブジェクトＰが、観察者Ｖから最も遠い距離の範囲（以下、長距離レンジと称する）に属し、オブジェクトＲは、観察者Ｖから最も近い距離の範囲（以下、近距離レンジと称する）に属し、オブジェクトＱは、長距離レンジ及び近距離レンジの中間に属する距離の範囲（以下、中距離レンジと称する）に属すると仮定する。このような仮定下では、オブジェクトＰの形状を示す部分データと、オブジェクトＱの形状を示す部分データと、オブジェクトＲの形状を示す部分データとが生成される。

左右画像生成部２２４は、画像分割部２２３で分割されたオブジェクトを表す各画像を、予め定められた観察位置から観察者の左右それぞれの眼で見た時の視差を算出する。左右画像生成部２２４は、算出した視差に基づいて、各オブジェクトについて左眼用の画像ＩＬと、右眼用の画像ＩＲとを生成する。

上述の仮定下では、左右画像生成部２２４では、オブジェクトＰについて、左眼用の画像ＩＬｐ及び右眼用の画像ＩＲｐが生成され、オブジェクトＱについて、左眼用の画像ＩＬｑ及び右眼用の画像ＩＲｑが生成され、さらに、オブジェクトＲについて、左眼用の画像ＩＬｒ及び右眼用の画像ＩＲｒが生成される。

画像合成部２２５は、左右画像生成部２２４で生成された２枚１対の画像ＩＬ及びＩＲのそれぞれを微細な短冊状に分割して、左眼用の部分画像ＰＩＬをいくつか生成し、右眼用の部分画像ＰＩＲをいくつか生成する。画像合成部２２４はさらに、１セットの部分画像ＰＩＬ及びＰＩＲから、部分画像ＰＩＬ又はＰＩＲを１つずつ交互に選択してつなぎ合わせる。これによって、画像合成部２２４は、オブジェクト毎に合成画像ＳＩを生成し、表示装置２１１に出力する。

上述の仮定下では、オブジェクトＰについて、左眼用の画像ＩＬｐ及び右眼用の画像ＩＲｐから、左眼用の部分画像ＰＩＬｐ及び右眼用の部分画像ＰＩＲｐが生成され、その後、合成画像ＳＩｐが生成される。同様に、オブジェクトＱ及びＲについても、合成画像ＳＩｑ及びＳＩｒが生成される。

表示装置２１１は、各距離範囲に割り当てられる表示部２２７及びパララックスバリア板２２８の組みを含む。各表示部２２７は、画像合成部２２５で生成される合成画像ＳＩのうち、自身が割り当てられた距離範囲用のものを受け取り、受け取ったものを表示する。各表示部２２７は、合成画像ＳＩを表す光を、同じ組のパララックスバリア板２２８に向けて発する。各パララックスバリア板２２８は、格子状のスリットを有しており、前置された表示部２２７から発せられた光を通過させる。

なお、上述の仮定下では、表示装置２１１は、遠距離用として表示部２２７Ｌ及びパララックスバリア板２２８Ｌの組と、中距離用として表示部２２７Ｉ及びパララックスバリア板２２８Ｉの組と、近距離用として表示部２２７Ｓ及びパララックスバリア板２２８Ｓの組とを含む。

光学系２１２は、上述の距離範囲毎に割り当てられた複数のミラー２３０を含む。各ミラー２３０のうち、観察者Ｖからみて最も遠くに配置されるものは全反射ミラーでよく、その他のミラー２３０はハーフミラーである。また、各ミラー２３０には、前置されたパララックスバリア板２２８を通過した光が入射されると、入射光を反射させる。ここで、各ミラー２３０の反射方向は、観察者Ｖの視線と概ね一致するように予め配置される。また、上述のように、観察者Ｖからみて最も遠くに配置されるミラー２３０以外はハーフミラーであるため、各ミラー２３０で反射された光束は合成される。

上述の仮定下では、遠距離用の全反射ミラー２３０Ｌと、中距離用及び近距離用の２個のハーフミラー２３０Ｉ及び２３０Ｓが配置される。全反射ミラー２３０Ｌは、パララックスバリア板２２８Ｌを通過した光を、中距離用のハーフミラー２３０Ｉに向けて反射する。また、ハーフミラー２３０Ｉは、全反射ミラー２３０Ｌにより反射された光を概ね半分だけ透過するとともに、パララックスバリア板２２８Ｉを通過した光の一部を反射する。これによって、双方の光は合成される。また、近距離用のハーフミラー２３０Ｓは、ハーフミラー２３０Ｉで合成された光を概ね半分だけ透過し、パララックスバリア板２２８Ｉを通過した光を概ね半分だけ反射する。

これによって、観察者Ｖは、予め定められた観察位置から光学系２１２を両眼で観察すると、観察者Ｖの左眼には、各部分画像ＰＩＬのみが届き、その右眼には各部分画像ＰＩＲのみが届く。さらに、観察者Ｖは、各ミラー２３０の位置を仮想スクリーンとして、各オブジェクトを視認することになるので、実際の奥行き感を保ちながら、両眼視差により立体像を認識することが可能となる。その結果、パララックスバリア方式を採用した立体画像表示システムに比べて、従来の立体画像表示システムは、観察者Ｖの両眼で焦点が調節された距離と、両眼の輻輳角のずれは小さくなるので、観察者の違和感及び／又は疲労を減少させることができる。
特開平１０−３３３０９３号公報

しかしながら、従来の立体画像表示システムでは、直列に配置されたハーフミラー２３０Ｉ及び２３０Ｓを使って、画像を表す光束を合成するため、観察者Ｖから遠くで反射されるほど、画像の光量が落ちてしまい、観察者Ｖには見えにくくなるという問題点がある。具体的には、図１８に示すように、ハーフミラー２３０Ｉ及び２３０Ｓの特性は、入射光量に対する反射光量及び透過光量に比率は概ね半分になる。したがって、従来の立体画像表示システムのように、２枚のハーフミラー２３０Ｉ及び２３０Ｓを透過する全反射ミラー２３０Ｌで反射された光は、ハーフミラー２３０Ｓを透過した後、元々の２の２乗分の１（つまり２５％）に減衰される。つまり、ｎ枚のハーフミラー２３０を通した光（画像）は、２のｎ乗分の１に減衰してしまう。以上のことから、ハーフミラー２３０の設置数を多くし、多くの距離感を持つ仮想スクリーンを設置すれば、滑らかな距離感を持つ画像を観察者Ｖに提供することが可能になるが、上述のようにハーフミラー２３０の設置数に応じて光量も減少するので、従来の立体画像表示システムにハーフミラーを多く設置することは適切ではない。

また、従来の立体画像表示システムにハーフミラーを多く設置しつつ、光量減少に対処するために、各表示部２２７から発せられる光量を大きくすることも可能である。しかし、各表示部２２７が大きくなったり、表示部２２７の発熱を抑えるための冷却装置が必要になったりする。その結果、消費電力の増加し、システム自体の肥大化し、又はシステムの製造又は維持コストが増大してしまう。

また、従来の立体画像表示システムには、パララックスバリア方式を採用することから観察者Ｖの観測位置が限られたり、パララックスバリア板２２８の存在そのもののため画像を観察しづらかったりするという他の問題もある。

それ故に、本発明の目的は、観察者がより見やすい立体画像を提供することができる立体画像表示システムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一局面は、立体画像表示システムであって、複数のオブジェクトのそれぞれを表すデータを、立体画像における奥行き方向に沿う距離の範囲毎に分類する画像生成装置と、画像生成装置で分類された各データに基づいて、立体画像における奥行きが調整されたオブジェクトを表す複数の光を発する表示装置と、内部に含む少なくとも１個のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）により、表示装置から発せられた複数の光を、予め定められた時間毎に順番に選択し、選択した光を順次的に出力する光路選択回路とを備える。

光路選択回路は具体的には、表示装置からの複数の光から、一定で短い時間毎に１つずつ選択して、選択した光を順次出力することで、奥行き方向に異なる位置を有するオブジェクトを表す各光を時間軸上で多重する。

表示装置は例示的には、距離範囲の総数に相当する数の表示部を含んでおり、各表示部は、自身に割り当てられた距離範囲に属するオブジェクトを表すデータを受け取り、受け取ったデータに従って、オブジェクトを表す光を発する。表示装置はさらに、距離範囲の総数又はそれより１だけ少ない数に相当する数の奥行き調整部を少なくとも含んでおり、奥行き調整部はそれぞれ、互いに重複しない１個の表示部に割り当てられており、自身が割り当てられた表示部により発せられる光が表すオブジェクトの奥行きを調整する。

各奥行き調整部は例示的には、各表示部により発せられた光の焦点距離を異ならせる少なくとも１個の光学部品を有する。光学部品は例示的には、凸レンズ、凹レンズ、凸面鏡及び凹面鏡からなるグループから選ばれる１以上である。他の例示として、光学部品は、ホログラフィック光学素子である。

また好ましくは、立体画像表示システムはさらに、光路選択回路により出力された光を、観察者の方向に反射して、複数のオブジェクトが合成された立体画像を生成する少なくとも１個の反射部材とを備える。

反射部材は好ましくは、光路選択回路からの光の一部を所定方向に向けて反射するとともに、自身の背後からの光を同方向に向けて透過する。

反射部材は例示的には、ハーフミラー、全反射ミラー及びホログラフィック光学素子のいずれかである。

各表示部は、自身が発する光が光路選択回路により選択される間に、受け取ったデータに従ってオブジェクトを表す光を発し、自身が発する光が選択されない間、発光を休止する。

ＤＭＤは好ましくは、それぞれの傾きを制御可能な複数のマイクロミラーを有しており、所定部分のマイクロミラーの傾きを変更することにより、各表示部から発せられた光の一部分を選択する。

所定部分のマイクロミラーとは例示的には、立体画像においてオブジェクトが無い部分を担当するものであったり、立体画像において、複数のオブジェクトが重なり合う部分において遠距離側を担当するものであったりする。また、反射部材が光路選択回路からの光の一部を観察者に向けて反射するとともに、自身の背後からの光を観察者に向けて透過する場合には、所定部分のマイクロミラーとは、立体映像において、反射部材の背後に存在する物体と、少なくとも１個のオブジェクトとが重なり合う部分において、物体よりも遠距離側を担当するものである。

また、表示装置は好ましくは、２ⁿ 個の表示部を含んでおり、光路選択回路は、（２ⁿ −１）個のＤＭＤを含んでいる。ここで、ｎはは正の整数である。

各ＤＭＤは、互いに異なる２方向から入射される光を、他のＤＭＤ又は反射部材に向けて反射可能な位置に設置される。

以上の局面によれば、光路選択回路は、ＤＭＤを使って、表示装置からの出射される複数の光を、予め定められた時間毎に順番に１つずつ選択し、選択した光を順次的に出力する。これによって、光路選択回路は、各距離範囲に属するオブジェクト画像を表す光を時間軸上で多重する。反射部材は、このような多重光を、観察者の方向に反射して、オブジェクトが合成された立体画像を提供する。したがって、観察者は、現在表示されているオブジェクトを視認すると共に、網膜に残る他のオブジェクトの残像も認識する。これらオブジェクトは、奥行き方向に異なる位置に表示される。これによって、観察者に各オブジェクトが立体的に合成された立体画像を提供することが可能となる。

また、本立体画像表示システムは、ＤＭＤを光路選択回路に用いているので、光損失が少なくなり、さらには、パララックスバリア板のような光路を遮断する部材を用いなくて済む。これによって、観察者がより見やすい立体画像を提供することができる立体画像表示システムを実現することが可能となる。

（実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る立体画像表示システム１の全体構成を示す模式図である。図１において、立体画像表示システム１は、画像生成装置２と、表示装置３と、光路選択回路４と、レンズ５と、反射部材６とを備えている。

画像生成装置２は、観察者Ｖに提供する立体画像の基礎となるデータを生成するために、データ蓄積部８と、画像分類部９とを含んでいる。

データ蓄積部８は、表示対象となる複数のオブジェクトの形状を示すデータと、オブジェクト毎に予め定められている奥行き値（観察者Ｖからの距離）とを格納する。

画像分類部９は、データ蓄積部８内のデータを、観察者Ｖから起算して互いに異なる距離の範囲に属するオブジェクト毎の部分データに分類する。

本立体画像表示システム１において、距離範囲の数は、後述する表示部１０の総数（＝２ⁿ 個）に相当する。ここで、ｎは、正の整数でよいが、本実施形態では、例示的にｎ＝２の場合について説明する。この例示の下では、距離範囲の数は４となる。以降、観察者Ｖに最も近い距離の範囲を近距離レンジと称し、最も遠い距離の範囲を遠距離レンジと称する。また、近距離レンジ及び遠距離レンジの間で、近距離レンジ寄りの距離の範囲を第１の中間距離レンジと称し、遠距離レンジ寄りのものを第２の中間距離レンジと称する。このような例示の下では、画像分類部９は、近距離レンジに属するオブジェクトを表す部分データＤＳと、第１の中間距離レンジに属するオブジェクトを表す部分データＤＩａと、第２の中間距離レンジに属するオブジェクトを表す部分データＤＩｂと、遠距離レンジに属する部分データＤＬに分類する。

表示装置３は、画像生成装置２で分類された部分データに基づいて、上述の距離範囲毎に奥行き感が調整された部分画像を生成する。このような処理のために、表示装置３は、２ⁿ 個の表示部１０と、２ⁿ 個又は（２ⁿ −１）個の奥行き調整部１１とを備える。

各表示部１０には、互いに異なる距離範囲が割り当てられ、上述の画像分類部９で分類された部分データのうち、自身に割り当てられた距離範囲に属するものが与えられる。各表示部１０は、与えられた部分データが示すオブジェクトを表す光を発する。

ここで、本実施形態ではｎ＝２の場合について説明している。したがって、４個の表示部１０として、遠距離レンジ用の表示部１０Ｌ、第２の中間距離レンジ用の表示部１０Ｉｂ、第１の中間距離レンジ用の表示部１０Ｉａ及び近距離レンジ用の表示部１０Ｓが表示装置３に備わる。

上述の表示部１０Ｌは、画像分類部９から部分データＤＬを受け取り、受け取った部分データＤＬに従って、オブジェクトを表す光を発する。また、表示部１０Ｉｂ、１０Ｉａ及び１０Ｓは、画像分類部９から与えられた部分データＤＩｂ、ＤＩａ及びＤＳに従って、オブジェクトを表す光をそれぞれ出射する。

各奥行き調整部１１は、本実施形態では、互いに焦点距離の異なる凸レンズである。このような凸レンズ１１は、自身の軸と、表示部１０が発する光の軸とが予め合わせられた状態で固定される。また、複数の凸レンズ１１において焦点距離が短いものほど、観察者Ｖから遠い距離範囲を担当する表示部１０に割り当てられる。以上のような各凸レンズ１１は、自身が割り当てられている表示部１０からの出射光を屈折する。

ここで、本実施形態では、凸レンズ１１の総数は、（２ⁿ −１）個と仮定する。また、本実施形態ではｎは２である場合について例示的に説明している。したがって、表示装置３には、３個の凸レンズ１１Ｉａ、１１Ｉｂ及び１１ＩＬが備わる。凸レンズ１１Ｌは、焦点距離が最も短いものであり、表示部１０Ｌからの出射光を屈折する。また、凸レンズ１１Ｉｂは、次に焦点距離が短いものであり、表示部１０Ｉｂからの出射光を屈折する。さらに、凸レンズ１１Ｉａは、最も焦点距離が長いものであり、表示部１０Ｉａからの出射光を屈折する。なお、凸レンズ１１の総数が２ⁿ 個の場合には、表示部１０Ｓに、最も焦点距離が長い凸レンズ１１が割り当てられる。

光路選択回路４は、表示装置３から発せられる全ての光を受け取り、距離範囲が近いものから、距離範囲が遠いものへと順番に、極めて短い一定の時間毎に光を１つずつ選択する。光路選択回路４はこのような選択処理を繰り返す。また、光路選択回路４は、以上のようにして選択した光をレンズ５に向けて順次出射する。

以上のような光選択のために、光路選択回路４は、（２ⁿ −１）個のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ，デジタルマイクロミラーデバイス）１２を含む。

ここで、図２Ａ−図２Ｃは、図１に示すＤＭＤ１２の詳細な動作を示す模式図であり、また、図２Ｄは、ＤＭＤ１２による光の反射を示す模式図である。

図２Ａ−図２Ｃにおいて、ＤＭＤ２１は、複数のフラットな鏡面を持つマイクロミラー２２を有している。ＤＭＤ２１が初期状態の時、図２Ａに示すように、全てのマイクロミラー２２は、傾斜せずに、実質的に同一平面（以下、基準面と称する）ＰＲ内に含まれる。また、外部からＤＭＤ２１に第１の駆動電圧が与えられると、全てのマイクロミラー２２は、図２Ｂに示すように、上記基準面ＰＲに対して、反時計回りに所定角度θ（例えば＋１０°）だけ傾く。また、第２の駆動電圧が与えられると、全てのマイクロミラー２２は、図２Ｃに示すように、上記基準面ＰＲに対して時計回りに所定角度−θ（例えば−１０°）だけ傾く。なお、ＤＭＤ２１は、他の角度（例えば、＋１２°及び−１２°の組み合わせ）にも傾くマイクロミラー２２を有するものもある。

したがって、図２Ｂに示す状態で、上記基準面ＰＲに対する法線より左２０°（つまり、２×θ）の方向から光が各マイクロミラー２２に入射されると、つまり、図２Ｄに示す矢印ＩＮ１の方向から光が入射されると、入射光は、各マイクロミラー２２で反射して、基準面ＰＲの法線方向に、つまり、図２Ｄに示す矢印ＯＵＴの方向へ進む。

また、図２Ｃに示す状態で、基準面ＰＲの法線に対して右２０°（つまり、２×（−θ）°）の方向から光がマイクロミラー２２に入射されると（図２Ｄの矢印ＩＮ２を参照）、入射光は、各マイクロミラー２２で反射して基準面ＰＲに対する法線（矢印ＯＵＴを参照）へ進む。

ここで、以降の説明では、全マイクロミラー２２を＋１０°傾けること（つまり、図２Ｂに示す状態）を、「ＯＮする」と記載し、全マイクロミラー２２を−１０°傾けること（つまり、図２Ｃに示す状態）を、「ＯＦＦする」と記載する。

再度図１を参照する。上述のように、光路選択回路４には、（２ⁿ −１）個のＤＭＤ１２が用いられる。また、本実施形態ではｎ＝２の場合について説明しているので、光路選択回路４は、３個のＤＭＤ１２ａ、１２ｂ及び１２ｃを含む。

これらＤＭＤ素子１２のうち、ＤＭＤ１２ａは、自身の基準面ＰＲに対する法線がレンズ５の光軸と一致する位置に配置される。

また、ＤＭＤ１２ｂは、以下の条件を満足する位置に配置される。第１の条件は、ＤＭＤ素子１２ｂの基準面ＰＲに対する法線が、ＤＭＤ１２ａの基準面ＰＲに対する法線の左２０°（つまり、２×θ°）の方向に一致することである。また、第２の条件は、ＤＭＤ１２ｂの基準面ＲＰに対する法線をその始点から＋２０°（つまり２×θ°）傾けた線が、表示部１０Ｌの光軸と一致し、かつ法線の−２０°（つまり、２×（−θ）°）だけ傾けた線が、表示部１０Ｉａ、及び凸レンズ１１Ｉｂの光軸と一致することである。

ＤＭＤ１２ｃは、レンズ５の光軸に対して対称な位置に配置される。

凸レンズ５は、ＤＭＤ１２の大きさ（具体的には、対角線の長さ）が数インチと小さいことから、適度な大きさの立体画像を観察者Ｖが観察できるように、光路選択回路４から出射された光を屈折させ、これによって、光路選択回路４の出射光が表す各画像を拡大する。

反射部材６は、典型的には全反射ミラー又はハーフミラーであり、凸レンズ５により屈折された光を観察者Ｖの方向に反射させる。ここで、反射部材６がハーフミラーの場合、反射部材６の背後の光が観察者Ｖの方向に透過するため、観察者Ｖは、反射部材６の背後の情景に、反射部材６の反射光が表す立体画像が重畳された像を視認することができる。

次に、以上のような構成の立体画像表示システム１の具体的な動作例について説明する。今説明の便宜上、データ蓄積部８内のデータは、図３に示すような複数のオブジェクト（丸）Ｐ、オブジェクト（正方形）Ｑ、オブジェクト（長方形）Ｒ及びオブジェクト（三角形）Ｓを表すと仮定する。さらに、オブジェクトＰには長距離レンジに属する奥行き値が、オブジェクトＱには第２の中間距離レンジに属する奥行き値が、オブジェクトＲには第１の中間距離レンジに属する奥行き値が、さらに、オブジェクトＳには近距離レンジに属する奥行き値が割り当てられていると仮定する。

画像分類部９は、上述のようなデータを、長距離レンジに属するもの（つまり、部分データＤＬと称する）、第２の中間距離レンジに属するもの（つまり、部分データＤＩｂ）、第１の中間距離レンジに属するもの（つまり、部分データＤＩａ）、さらに近距離レンジに属するもの（つまり、部分データＤＳ）に分類する。このような分類の後、画像分類部９は、表示装置３における表示部１０Ｌに部分データＤＬを、表示部１０Ｉｂに部分データＤＩｂを、表示部１０Ｉａに部分データＤＩａを、さらに、表示部１０Ｓに部分データＤＳを渡す。

表示部１０Ｌは、受け取ったデータＤＬに従って、オブジェクトＰの画像を表す光を、凸レンズ１１Ｌに向けて発する。凸レンズ１１Ｌは、表示部１０Ｌからの入射光を屈折させ、ＤＭＤ１２ｂに向けて発する。また、表示部１０Ｉｂは、受け取ったデータＤＩｂに従って、オブジェクトＱの画像を表す光を、凸レンズ１１Ｉｂに向けて発する。凸レンズ１１Ｉｂは、表示部１０Ｉｂからの入射光を屈折させ、ＤＭＤ１２ｃに向けて出射する。表示部１０Ｉａは、受け取ったデータＤＩａに従って、オブジェクトＲの画像を表す光を、凸レンズ１１Ｉａに向けて発する。凸レンズ１１Ｉａは、表示部１０Ｉａからの入射光を屈折させ、ＤＭＤ１２ｂに向けて発する。また、表示部１０Ｓは、受け取ったデータＤＳに従って、オブジェクトＳの画像を表す光を、ＤＭＤ１２ｃに向けて発する。

光路選択回路４において、ＤＭＤ１２ａ、１２ｂ及び１２ｃは、図示しない制御部からの駆動電圧に従って、それぞれのマイクロミラー２２の傾きを変更する。図４は、各ＤＭＤ１２ａ−１２ｃにおけるマイクロミラー２２の傾きを時間軸上で示すタイミングチャートである。図４において、「ＯＮ」とは、対象となるＤＭＤ１２の全マイクロミラー２２をＯＮすることを意味し、「ＯＦＦ」とは、そのＤＭＤ１２の全マイクロミラー２２をＯＦＦすることを意味する。また、「ＤＣ」とは、「Ｄｏｎ’ｔ Ｃａｒｅ」、つまり、「ＯＮ」でも「ＯＦＦ」でもどちらでもいいことを意味する。

まず、最初の時間区間ｔ１において、光路選択回路４は、近距離レンジに属するオブジェクトＳの画像を表す光を選択しレンズ５に出射する。具体的には、この間、ＤＭＤ１２ａは、自身が備える全マイクロミラー２２をＯＦＦにして、ＤＭＤ１２ｃからの光を選択する。この間、ＤＭＤ１２ｃは、自身が備える全マイクロミラー２２をＯＦＦにして、表示部１０Ｓから出射された光を選択する。また、ＤＭＤ１２ｂは、この間、光選択に関与しないので、ＤＣの状態である。このような動作により、時間区間ｔ１の間、表示部１０Ｓから出射された光は、ＤＭＤ１２ｃで反射された後、ＤＭＤ１２ａによりレンズ５に向けて反射される。

また、次の時間区間ｔ２において、光路選択回路４は、第１の中間距離レンジに属するオブジェクトＲの画像を表す光を選択してレンズ５に出射する。具体的には、この間、ＤＭＤ１２ａは、ＯＮの状態になり、ＤＭＤ１２ｂからの光を選択する。また、この間、ＤＭＤ１２ｂは、ＯＦＦの状態になり、凸レンズ１１Ｉａにより屈折された光を選択する。さらに、この間、ＤＭＤ１２ｃは、光選択に関与しないので、ＤＣの状態である。このような動作により、時間区間ｔ２の間、表示部１０Ｉａから出射され凸レンズ１１Ｉａにより屈折された光は、ＤＭＤ１２ｂにより反射された後、ＤＭＤ１２ａによりレンズ５に向けて反射される。

また、次の時間区間ｔ３において、光路選択回路４は、第２の中間距離レンジに属するオブジェクトＱの画像を表す光を選択してレンズ５に出射する。具体的には、この間、ＤＭＤ１２ａは、ＯＦＦの状態になり、ＤＭＤ１２ｃからの光を選択する。また、この間、ＤＭＤ１２ｃは、ＯＮの状態になり、凸レンズ１１Ｉｂにより屈折された光を選択する。なお、この間、ＤＭＤ１２ｂはＤＣの状態になる。このような動作により、時間区間ｔ３の間、凸レンズ１１Ｉｂにより屈折された光は、ＤＭＤ１２ｃにより反射された後、ＤＭＤ１２ａにより入射光をレンズ５に向けて反射される。

さらに、次の時間区間ｔ４において、光路選択回路４は、遠距離レンジに属するオブジェクトＰの画像を表す光を選択してレンズ５に出射する。具体的には、この間、ＤＭＤ１２ａ及び１２ｂの２つはＯＮの状態になるが、ＤＭＤ１２ｃはＤＣの状態になる。このような動作により、時間区間ｔ４において、表示部１０Ｌから発せられ凸レンズ１１Ｌにより屈折された光は、ＤＭＤ１２ｂにより反射された後、ＤＭＤ１２ａでレンズ５に向けて反射される。

以上のような時間区間ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４は互いに実質的に同じ時間ｔであり、極めて短い時間である。これら時間区間ｔ１からｔ４までを単位周期として、光路選択回路４は、上述のような処理を周期的に繰り返す。なお、本実施形態の説明では、４個の距離範囲が定められるため、単位周期において時間区間の数は４となる。しかし、本実施形態の技術的範囲は、この数に限られない。具体的には、単位周期における時間区間の数は、距離範囲の数に相当する。また、単位周期において、光路選択回路４は、近い距離範囲に属するオブジェクトから順番に選択する。

また、例えば、時間区間ｔ１において、オブジェクトＳを表す画像が選択されることになる。従って、時間区間ｔ１においては、表示部１０ＳのみがオブジェクトＳを表す画像を表示し、それ以外の表示部１０は画像を表示しなくともよい。この例示のように、表示装置３は、各時間区間において、選択されない表示部１０の発光を休止させても構わない。これにより、本立体画像表示システム１の低消費電力化を図ることができる。

また、以上のような光路選択回路４の出射光は、レンズ５を通過した後、ミラー６により観察者Ｖの方向に反射される。

ここで、表示装置１０Ｓから、ＤＭＤ１２ｃ、ＤＭＤ１２ａ、レンズ５及びミラー６を介して観察者Ｖに至る光路を第１の光路（図１の矢印ａを参照）と称し、表示装置１０Ｉａから、ＤＭＤ１２ｂ、ＤＭＤ１２ａ、レンズ５及びミラー６を介して観察者Ｖに至る光路を第２の光路（図１の矢印ｂを参照）と称し、表示装置１０Ｉｂから、ＤＭＤ１２ｃ、ＤＭＤ１２ａ、レンズ５及びミラー６を介して観察者Ｖに至る光路を第３の光路（図１の矢印ｃを参照）と称し、さらに、表示装置１０Ｌから、ＤＭＤ１２ｂ、ＤＭＤ１２ａ、レンズ５及びミラー６を介して観察者Ｖに至る光路を第４の光路（図１の矢印ｄを参照）と称する。

これら第１−第４の光路の長は互いに大差は無い。しかしながら、表示部１０Ｌには、焦点距離が最も短い凸レンズ１１Ｌが割り当てられ、表示部１０Ｉｂには、次に焦点距離が短い凸レンズ１１Ｉｂが割り当てられ、表示部１０Ｉａには、最も焦点距離の長い凸レンズ１１Ｉａが割り当てられ、表示部１０Ｓには、同様の凸レンズは割り当てられない。このような凸レンズ１１の配置により、第１−第４の光路について仮想的な光路長は変わる。

各凸レンズ１１を以上のように配置することにより、観察者Ｖは、図５に示すように、表示部１０Ｓの出力画像があたかも自身から最も近い仮想スクリーンＳＳ上に虚像として表示されているように視認される。同様に、表示部１０Ｉａの出力画像があたかも次に近い仮想スクリーンＳＩａ上に虚像として、表示部１０Ｉｂの出力画像があたかも３番目に近い仮想スクリーンＳＩｂ上に虚像として表示されているように、さらに、表示部１０Ｌの出力画像があたかも最も遠くの仮想スクリーンＳＬ上に虚像として表示されているように観察者Ｖは認識する。

また、このような仮想スクリーン上の画像は、光路選択回路４により、図６に示すように、時間区間ｔ毎に切り替わる。具体的には、最初の時間区間ｔ１では、オブジェクトＳの虚像が観察者Ｖにより視認される。次の時間区間ｔ２では、オブジェクトＲの虚像が観察者Ｖにより視認され、オブジェクトＳ（点線参照）は残像として観察者Ｖの網膜に残る。次の時間区間ｔ３では、オブジェクトＱの虚像が観察者Ｖにより視認され、さらに、オブジェクトＳ及びＲの各虚像が残像として残る。また、次の時間区間ｔ４では、オブジェクトＰの虚像が観察者Ｖにより視認され、他のオブジェクトＳ、Ｒ及びＱの各虚像は残像となる。この後、上述から明らかなように、時間区間ｔ１−ｔ４までの画像切り替えが周期的に行われる。

このような４回の画像の切り替えにより、図７に示されるような４つのオブジェクトＳ、Ｒ、Ｑ及びＰが立体的に重畳された立体画像が観察者Ｖに提供される。なお、図７において格子状の点線及び水平線は、奥行き感を表すために単に示されているだけである。

ここで、図８は、本立体画像表示システム１の技術的効果を示す図である。より具体的には、図８は、本立体画像表示システム１における各仮想スクリーンＳＡ、ＳＢ、ＳＣ及びＳＤにおける光量と、従来のハーフミラー方式を採用した立体画像表示システムにおける各ハーフミラー（仮想スクリーン）２３０Ｓ、２３０Ｉ及び２３０Ｉｂ及び全反射ミラー２３０Ｌ（図１９を参照）における光量とを対比した図である。なお、ハーフミラー２３０Ｉｂは図１９に記載されていないが、本技術的効果を説明するために、ハーフミラー２３０Ｉと全反射ミラー２３０Ｌとの間に設置されると仮定したハーフミラーである。また、観察者Ｖからみて、仮想スクリーンＳＡまでの奥行きと、ハーフミラー２３０Ｓまでの奥行きは同じであり、仮想スクリーンＳＢまでの奥行きとハーフミラー２３０Ｉまでの奥行きは同じであり、仮想スクリーンＳＣまでの奥行きとハーフミラー２３０Ｉｂまでの奥行きは同じであり、さらに、仮想スクリーンＳＤまでの奥行きとハーフミラー２３０Ｌまでの奥行きは同じであると仮定する。さらに、表示装置３の光源としての強さと、全ての表示部２２７の光源としての強さとは互いに等しいと仮定する。また、従来技術との対比を正確に行うため、ミラー６は全反射ミラーとする。

従来の立体画像表示システムにおいて、ハーフミラー２３０Ｓ、２３０Ｉａ及び２３０Ｉｂの透過率をいずれも５０％と仮定すると、全反射ミラー２３０Ｌで反射される表示部２２７Ｌからの光、及び表示部２２７Ｉｂからの光は、ハーフミラー２３０Ｓ、２３０Ｉａ及び２３０Ｉｂを通過するので、それぞれから発せられた光の約１３％（５０％³ ）しか観察者Ｖに届かない。また、表示部２２７Ｉａからの光については２５％、表示部２２７Ｓからの光については５０％しか観察者Ｖに届かない。そのため、観察者Ｖは、表示部２２７Ｌ及び２２７Ｉｂの画像を特に見づらく感じる。

しかしながら、本立体画像表示システム１において、各ＤＭＤ１２の反射率は約７５％である。本立体画像表示システム１では、各表示部１０から発せられた光は、観察者Ｖに届くまで２個のＤＭＤ１２で反射されるので、観察者Ｖには、各表示部１０から発せられた光の約５６％（≒７５％×７５％）の光が届く。つまり、本立体画像表示システム１では、仮想スクリーンの位置によらず、各表示部１０から発せられた光の約５６％が観察者Ｖに届くので、本立体画像表示システム１によれば、観察者Ｖは奥行き感にかかわらず均等な質の立体画像を視認することが可能となる。

また、仮に、光路選択回路４にさらにＤＭＤ１２を追加して、各表示部１０から発せられた光の反射回数を３にしたとしても、つまり、距離範囲の数を８にしても、各表示部１０から発せられた光の約４２％（≒７５％×７５％×７５％）は観察者Ｖに届く。

一方、従来の立体画像表示システムで、距離範囲の数を８にしようとすると、少なくとも７個のハーフミラー２３０が必要となる。このような場合、最も遠い仮想スクリーンに表示される画像の光量は元々の約０．８％にまで減衰してしまい、観察者Ｖはこの画像をほぼ視認できない。

以上の説明から明らかなように、本立体画像表示システム１によれば、上述のようなＤＭＤ１２の配列により、各表示部１０から発せられた光を少ない減衰量で観察者Ｖまで届けることができる。それによって、観察者がより見やすい立体画像を提供することができる。

なお、当然のことであるが、第１−第４の光路を遮らないように、各構成は配置される。

（第１の変形例）
以上の実施形態では、各ＤＭＤ１２の全マイクロミラー２２は時間区間ｔ１−ｔ４のそれぞれにおいて一斉に同じ方向に傾くよう制御されていた。それゆえ、観察者Ｖには、図７に示すような立体画像、つまり、背景色が黒とならないものが視認される。そこで、本変形例では、背景が黒の立体画像を提供可能な立体画像表示システムについて説明する。
なお、本変形例に係る立体画像表示システムは、第１の実施形態に係る立体画像表示システム１と比較すると、ＤＭＤ１２に含まれるマイクロミラー２２の傾き制御だけが相違する。それ故、本変形例において、第１の実施形態に係る立体画像表示システム１に相当する構成には同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

以下、ＤＭＤ１２内のマイクロミラー２２の傾き制御について説明する。ＤＭＤ１２ａ−１２ｃは基本的には、図４を参照して説明した通りに「ＯＮ」、「ＯＦＦ」及び「ＤＣ」のいずれかの状態をとる。ただし、各ＤＭＤ１２において、図４に示す通りに「ＯＮ」及び「ＯＦＦ」するマイクロミラー２２は、各時間区間ｔ１−ｔ４で表示されるオブジェクトの外形線内を表す光を反射するものだけである。つまり、各ＤＭＤ１２において、各時間区間ｔ１−ｔ４で表示されるオブジェクトの外形線外を表す光を反射するマイクロミラー２２は、上述とは逆に「ＯＦＦ」及び「ＯＮ」の状態をとる。

例えば、時間区間ｔ２においては、オブジェクトＲの画像を表す光がＤＭＤ１３ａで反射される。ここで、図９は、この時のＤＭＤ１２ａを上から見たときの図である。図９において、微小な格子はそれぞれマイクロミラー２２を表している。なお、図示の都合上、「２２」という参照符号は、１個の格子にのみ付されている。また、実際のＤＭＤには数十万個のマイクロミラーが存在するが、図９は、説明の都合上、縦３０個×横４０個の合計１２００個のマイクロミラー２２を示している。以上のようなマイクロミラー２２において、時間区間ｔ２の間に「ＯＮ」となるのは、図９に示すマイクロミラー２２のうち、オブジェクトＲの外形線内の画素を担当するものだけである。これによって、ＤＭＤ１２ｂからの光のうち、オブジェクトＲの外形線内を表すものはレンズ５の方向に反射される。逆に、時間区間ｔ２では、オブジェクトＲの外形線外の画素を担当するマイクロミラー２２は、図１０に示すように、「ＯＦＦ」に設定される。これによって、時間区間ｔ２では、オブジェクトＲの外形線外を表す光は、レンズ５には向かわず無関係な方向へと反射される。なお、他にも、時間区間ｔ２においては、オブジェクトＲにおいて観察者Ｖから視認される部分を表す画素を担当するマイクロミラー２２のみ「ＯＮ」に設定されても構わない。以上のようなマイクロミラー２２の傾き制御により、時間区間ｔ２の間にＤＭＤ１２ａを真上からみると、観察者は、図９に示すようなオブジェクトＲを視認することが可能となる。

ここで注意を要するのは、図１０に示すＤＭＤ１２ａにおいて、ＯＦＦになっているマイクロミラー２２は、ＤＭＤ１２ｃから到着する光、具体的には、表示装置１０Ｉｂ及び１０Ｓのいずれかから出射された光をレンズ５の方向に反射可能である。しかし、前述のように、時間区間ｔ２において、表示装置１０Ｉａからの出射光を選択している間、他の表示装置１０の発光を休止させることが可能であるため、レンズ５には、ＤＭＤ１２ｂから到着する光のみがＤＭＤ１２ａから送られてくることになる。それ故、ＤＭＤ１２ａにおいて、ＯＦＦになっているハーフミラー２２は何らの光も反射しないので、観察者Ｖには、オブジェクトＲ以外のエリアに何も視認できない。

ところで、例えばオブジェクトＲは、観察者ＶからオブジェクトＳよりも奥に位置するように視認される。もし、オブジェクトＲ及びＳが観察者Ｖからみて重なり合う場合、後から表示されるオブジェクトＲにおいて、オブジェクトＳと重なり合う部分を表示させると、オブジェクトＲと重なり合ったオブジェクトＳの一部分が、透き通って見えてしまう。このような不具合を解消するため、図９に示すように、オブジェクトＲにおいて、オブジェクトＳと重なり合う箇所を反射するマイクロミラー２２は「ＯＦＦ」に設定される。他のオブジェクトＰ及びＱについても同様である。その結果、図１１に示すような各仮想スクリーンＳＡ−ＳＤ上に、背景が黒のオブジェクトＡ−Ｄが表示される。また、これらオブジェクトＡ−Ｄを含む画像は図１２に示すように時間ｔ毎に切り替えられる。これによって、図１３に示すように、観察者Ｖにとって違和感の無い立体画像を提供することが可能となる。

（第２の変形例）
なお、以上の実施形態及び第１の変形例では、レンズ５の光軸上に基準となるＤＭＤ１２ａが配置され、２個のＤＭＤ１２ｂ及び１２ｃが光軸を基準として互いに対称な位置に配置されていた。しかし、これに限らず、図１４に示すように、立体画像表示システム１において、（２ⁿ −１）個のＤＭＤ１２は直列に配置されても構わない。この場合、ＤＭＤ１２による反射回数が多ければ多いほど、表示部１０の光量は減衰するが、例えば、遠くに見えるオブジェクトを表示する表示部１０を意図的に光路の始点側に配置し、近くに見えるオブジェクトを表示する表示部１０を意図的に光路の終点側に配置することが好ましい。なお、図１４に示す立体画像表示システム１についても、上述と同様に、従来の立体画像表示システムとの光量比を図１５に示す。

なお、以上の説明において、奥行き調整部１１は、凸レンズから構成されるとして説明したが、これに限らず、凹レンズ、凸面鏡又は凹面鏡若しくはこれらを組み合わせたり、レンズの特性を持ったＨＯＥ（ホログラフィック光学素子）を用いたりして実現することも可能である。他にも、各表示部１０の設置スペースが許すのであれば、各表示部１０の設置位置を調整して、第１−第４の光路の長さを物理的に変更するようにしても構わない。この場合、奥行き調整部１１は、各表示部１０を支持するための部材となる。

なお、以上の実施形態では、データ蓄積部８には、各オブジェクトの奥行き値が格納されるとして説明したが、これに限らず、データ蓄積部８は、各オブジェクトに予め割り当てられる距離範囲を格納してもよい。

また、以上の説明では、立体画像表示システム１は、反射部材６としてハーフミラーを備える例も説明したが、反射部材６に代えて、ハーフミラーの特性を持ったＨＯＥ（ホログラフィック光学素子）を備えていても構わない。

また、以上の第１の変形例では、マイクロミラー２２の傾きの制御により、複数のオブジェクトにおいて重なり合う部分の画像を観察者Ｖに見せないようにしていた。しかし、これに限らず、表示部１０自体が、一番観察者Ｖ寄りのものを除く全オブジェクトにおいて互いに重なり合う部分を表示しないようにしても構わない。

また、反射部材６がハーフミラーの場合には、観察者Ｖは、実風景に立体画像が重畳された像を観ることになる。この場合、対称となる表示部１０は、実風景よりも遠くに表示されるべき部分の映像光を出力しないようにしても構わない。他にも、表示部１０は、オブジェクト同士間の重なり、オブジェクトと実風景との重なりにかかわらず、与えられたデータに従って完全な画像を表す光を発するようにしても構わない。

本発明に係る立体画像表示システムは、観察者がより見やすい立体画像を提供することが要求される様々な表示装置等、例えば、ヘッドアップディスプレイ、自動車シミュレータ、フライトシミュレータ、ゲーム機、テーマパーク又は遊園地で立体画像を提供可能なアトラクションに適用できる。

本発明の第１の実施形態に係る立体画像表示システム１の全体構成を示す模式図 図１に示すＤＭＤ１２の詳細な動作を示す第１の模式図 図１に示すＤＭＤ１２の詳細な動作を示す第２の模式図 図１に示すＤＭＤ１２の詳細な動作を示す第３の模式図 図１に示すＤＭＤ１２による光の反射を示す模式図 図１に示すデータ蓄積部８に格納されるデータが表すオブジェクトを例示する模式図 図１に示す各ＤＭＤ１２の動作を示すタイミングチャート 図１に示す立体画像表示システム１により仮想的に形成される仮想スクリーンを例示する模式図 図５に示す各仮想スクリーンに表示される画像の遷移を示す状態遷移図 図１に示す立体画像表示システム１により提供される立体画像を例示する模式図 図１に示す立体画像表示システム１の有利な点を示す図 第１の実施形態の変形例（第１の変形例）におけるＤＭＤ１２ａを真上から観たときの模式図 図９に示すＤＭＤ１２ａのマイクロミラー２２の状態を示す模式図 第１の変形例に係る立体画像表示システム１により仮想的に形成される仮想スクリーンを例示する模式図 図１１に示す各仮想スクリーンに表示される画像の遷移を示す状態遷移図 第１の変形例に係る立体画像表示システム１により提供される立体画像を例示する模式図 第１の実施形態の変形例（第２の変形例）に係る立体表示装置１の構成を示す模式図 図１４に示す立体画像表示システム１の有利な点を示す図 パララックスバリア方式を採用した一般的な立体画像表示システムの全体構成を示す模式図 従来の立体画像表示システムの全体構成を示す模式図 図１７に示す立体画像表示システムの問題点を示す模式図

符号の説明

１ 立体画像表示装置
２ 画像生成装置
８ データ蓄積部
９ 画像分類部
３ 表示装置
１０Ｓ，１０Ｉａ，１０Ｉｂ，１０Ｌ 表示部
１１Ｉａ，１１Ｉｂ，１１Ｌ 奥行き調整部
４ 光路選択回路
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ ＤＭＤ
２２ マイクロミラー
５ レンズ
６ 反射部材

Claims (16)

1. 立体画像表示システムであって、
   複数のオブジェクトのそれぞれを表すデータを、立体画像の奥行き方向に沿う距離の範囲毎に分類する画像生成装置と、
   前記画像生成装置で分類された各データに基づいて、立体画像における奥行きが調整されたオブジェクトを表す複数の光を発する表示装置と、
   内部に含む少なくとも１個のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）により、前記表示装置から発せられた複数の光を、予め定められた時間毎に順番に選択し、選択した光を順次的に出力する光路選択回路とを備える、立体画像表示システム。
2. 前記光路選択回路は、前記表示装置からの複数の光から、一定で短い時間毎に１つずつ選択して、選択した光を順次出力することで、奥行き方向に異なる位置を有するオブジェクトを表す各光を時間軸上で多重する、請求項１に記載の立体画像表示システム。
3. 前記表示装置は、距離範囲の総数に相当する数の表示部を含んでおり、
   各表示部は、自身に割り当てられた距離範囲に属するオブジェクトを表すデータを受け取り、受け取ったデータに従ってオブジェクトを表す光を発し、
   前記表示装置はさらに、距離範囲の総数又はそれより１だけ少ない数に相当する数の奥行き調整部を含んでおり、
   前記奥行き調整部はそれぞれ、互いに重複しない１個の表示部に割り当てられており、自身が割り当てられた表示部により発せられる光が表すオブジェクトの奥行きを調整する、請求項１に記載の立体画像表示システム。
4. 各前記奥行き調整部は、各前記表示部により発せられた光の焦点距離を異ならせる少なくとも１個の光学部品を有する、請求項３に記載の立体画像表示システム。
5. 前記光学部品は、凸レンズ、凹レンズ、凸面鏡及び凹面鏡からなるグループから選ばれる１以上である、請求項４に記載の立体画像表示システム。
6. 前記光学部品は、ホログラフィック光学素子である、請求項４に記載の立体画像表示システム。
7. 前記光路選択回路により出力された光を、観察者の方向に反射して、複数のオブジェクトが合成された立体画像を生成する少なくとも１個の反射部材とを備える、請求項１に記載の立体画像表示システム。
8. 前記反射部材は、前記光路選択回路からの光の一部を所定方向に向けて反射するとともに、自身の背後からの光を同方向に向けて透過する、請求項７に記載の立体画像表示システム。
9. 前記反射部材は、ハーフミラー、全反射ミラー及びホログラフィック光学素子のいずれかである、請求項７に記載の立体画像表示システム。
10. 各前記表示部は、自身が発する光が前記光路選択回路により選択される間に、受け取ったデータに従ってオブジェクトを表す光を発し、自身が発する光が選択されない間、発光を休止する、請求項３に記載の立体画像表示システム。
11. 前記ＤＭＤは、それぞれの傾きを制御可能な複数のマイクロミラーを有しており、所定部分のマイクロミラーの傾きを変更することにより、各前記表示部から発せられた光の一部分を選択する、請求項１に記載の立体画像表示システム。
12. 前記所定部分のマイクロミラーとは、立体画像においてオブジェクトが無い部分を担当するものである、請求項１１に記載の立体画像表示システム。
13. 前記所定部分のマイクロミラーとは、立体画像において、複数のオブジェクトが重なり合う部分において遠距離側を担当するものである、請求項１１に記載の立体画像表示システム。
14. 前記反射部材は、前記光路選択回路からの光の一部を観察者に向けて反射するとともに、自身の背後からの光を観察者に向けて透過し、
    前記所定部分のマイクロミラーとは、立体映像において、前記反射部材の背後に存在する物体と、少なくとも１個のオブジェクトとが重なり合う部分において、物体よりも遠距離側を担当するものである、請求項１１に記載の立体画像表示システム。
15. 前記表示装置は、２ⁿ 個の表示部を含んでおり、
    前記光路選択回路は、（２ⁿ −１）個のＤＭＤを含んでおり、
    ｎは正の整数である、請求項１に記載の立体画像表示システム。
16. 各前記ＤＭＤは、互いに異なる２方向から入射される光を、他のＤＭＤ又は前記反射部材に向けて反射可能な位置に設置される、請求項１に記載の立体画像表示システム。