JP2761833B2 - 立体像表示装置 - Google Patents

立体像表示装置

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JP2761833B2
JP2761833B2 JP5110942A JP11094293A JP2761833B2 JP 2761833 B2 JP2761833 B2 JP 2761833B2 JP 5110942 A JP5110942 A JP 5110942A JP 11094293 A JP11094293 A JP 11094293A JP 2761833 B2 JP2761833 B2 JP 2761833B2
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、立体像表示装置に係
り、更に詳しくは、三次元的な奥行きを感じられる立体
像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の立体像表示装置としては、特殊
な偏向及びシャッタメガネを用いるアナグリフ式、濃度
差式、レンチキュラ式、大凹面鏡式及び大凸レンズ式等
で形成されるメガネ無しや、パララックスステレオフ
ラム式、インテグラル式、及びレンチキラ板を用いてな
る多眼式テレビ等で形成されたレンチキラ式よりなる多
眼式や、マリフォーカルミラ式、回転円筒式、表示面
積層式、ハーフミラ合成式、及び表示面振動式等からな
る奥行標本化式や、レーザ再生ホログラム、白色光再
生ホログラムよりなるホロフラフィ式や、あるいは近
年提案されている空間時分割式など多くの方式が提案さ
れ、且つ一般家庭、業務用としてその実用化が試みられ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来方式〜においても、風景画の再生、多人数の同
時観察、視点移動性、焦点の調節等において種々の問題
があり、これら全ての問題点を解決し自然な立体像を表
示することをは困難であった。そこで、本願出願人は先
に特願平4−263222号の明細書中に記載された
「立体画像再生装置」を提案した。この立体画像再生装
置100は、図3に示すように、多数のピンホール10
1が小間隔で配置されたピンホールパネル102と、こ
のピンホールパネル102の背部に所定間隔で配置さ
れ、ピンホール101に対応して少しづつ視点の異なる
多数の小画像103が表示された画像表示パネル104
を備えた装置であり、ピンホール101を通して視点の
異なる小画像103を見ることにより、一定の範囲であ
れば見る位置を変えても特殊なメガネなどの装置なしで
複数の人が同時に立体像105を見ることができるもの
である。
【0004】ところが、このような装置では、図4に示
すようにピンホール101を通して小画像103を見た
場合の視野角は周辺部から中央部に行くほど狭くなり、
従って中央部ほど同一視野角に対する画素数は少なくな
って解像度が低くなっていた。すなわち、ピンホール1
01の中心を通りピンホールパネル102に垂直な軸か
ら離れた位置における視野角α1では、小画像103の
周縁部の比較的広い表示範囲Q1を見ることができる
が、ピンホール101の前記軸上の視野角α2では、小
画像103の中央部の比較的狭い表示範囲Q2しか見れ
ない。そこで、図5に示すように、画像表示パネル10
4を蜂の巣状に形成し、それぞれの小画像103をドー
ム状の表示部106の内面に表示することが考えられる
が、極小の小画像103の表示部106をドーム状に形
成することは加工技術の面から非常に困難であり、実現
性に乏しい。
【0005】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、多数の人が同時に立体像を見ることができると共
に、観察位置を変えて立体像を観察することができ、し
かもこのように観察位置を変えても、奥行きが深くかつ
鮮明な立体像が観察でき、また任意の点に自由に目の焦
点を合わせることができ、直接被写体を見るのと同様に
立体像を見ることができる立体像表示装置を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の立体像表示装置は、多数の微小透光部が小間隔で
配置された不透光パネルと、該不透光パネルの背部に所
定間隔で複数の画像表示パネルが層状に配置され、前記
微小透光部に対応する少しずつ視点が異なる多数の小画
像が分割されて、前記画像表示パネルにそれぞれ表示さ
れる立体像表示装置であって、最背部の前記画像表示パ
ネルを除く中間部の前記画像表示パネルには、前記微小
透光部の中心を通り前記不透光パネル面に垂直な軸を中
心としてそれぞれ透光窓が設けられ、前記中間部の画像
表示パネルの透光窓の周囲には、前記軸を中心として環
状に分割された分割小画像が順次表示され、前記最背部
の画像表示パネルには前記小画像の前記軸を中心とした
中央部分の分割小画像が表示され、更には前記中間部お
よび最背部の画像表示パネルに表示される多数の分割小
画像は、前記微小透光部からの距離に対応して、順次背
部方向に向かって画像が拡大されているように構成され
ている。特に、請求項2記載の立体像表示装置は、請求
項1記載の装置において、前記不透光パネルのそれぞれ
の前記微小透光部が電気的に透光または不透光状態に制
御されるように構成されている。また、請求項3記載の
立体像表示装置は、請求項1記載の装置において、前記
それぞれの画像表示パネルに、記録時の光量に応じて電
気的に光量を再生して得られた画像が表示されるように
構成されている。さらに、請求項4記載の立体像表示装
置は、請求項1記載の装置において、前記それぞれの画
像表示パネルに表示されるそれぞれの分割小画像が、コ
ンピュータグラフィック等の手法により人為的に作成さ
れた画像であるように構成されている。また、請求項5
記載の立体像表示装置は、請求項1記載の装置におい
て、それぞれの画像表示パネルの画像表示部の裏面に、
密接あるいは近接して光散乱部が設けられるように構成
されている。
【0007】
【作用】請求項1記載の立体像表示装置において、画像
表示パネルに、少しずつ視点の異なる多数の小画像が縦
横に小間隔で配置されているので、不透光パネルの微小
透光部を通して小画像を見た場合、一つの視点(即ち、
片方の目)から一個の微小透光部を通して小画像を見た
ときには、該小画像の一点しか見えないものの、一つの
視点から同時に多数個の微小透光部を通して対応するそ
れぞれの小画像を見たときにはそれぞれの小画像の一部
(点)を全体的に見ることになり被写体(虚像)の各部
から発する多数の光束を見ることにより、一つの平面的
な画像が見える(ただし、片目でも目の焦点は自由に調
整できる)。次に、他の視点(即ち、片方の目)から
も、これらの微小透光部を介して平面的な画像を見るこ
とができるが、この画像は前記片方の目により見た画像
と比較すると視点がずれた画像になるので、結果として
両眼で見る場合には立体像となる。この立体像は、見る
位置を変えた場合、他の視点から同一の立体像を見るこ
とになり、特殊なメガネなどの装置なしで一定の範囲で
あれば複数の人が同時に立体像を見ることができる。ま
た、立体像の任意の位置に目の焦点を合わせることもで
きる。また、微小透光部を介して小画像を見た場合、そ
れぞれの中間部の画像表示パネルに設けられた透光窓を
通して、微小透光部からの距離に対応して、順次背部方
向に向かって画像が拡大された各中間部の画像表示パネ
ルに表示されている環状分割小画像や最背部の画像表示
パネルに表示されている分割小画像を見ることになるの
で、小画像の周辺部に比べて画素の荒くなり易い小画像
の中心部ほど、順次、画素が密で鮮明な背側パネルの表
示部を見ることができ、従って、奥行きが深くかつ解像
度の高い鮮明な立体像が観察できる。特に、請求項2記
載の立体像表示装置では、不透光パネルの微小透光部を
電気的に透光または不透光状態に制御するようにしたの
で、不透光パネルの微小透光部の形成が容易であり、不
透光パネルの所定位置に所定寸法の微小透光部を正確に
穿孔するという精度の高い加工が不要になる。また、請
求項3記載の立体像表示装置では、画像表示パネルに、
記録時の光量に応じ、電気的に光量を再生して得られた
分割小画像を表示するようにしたので、例えば画像表示
パネルに表示された画像の変更等は、他の画像を入力す
るだけで容易に行える。さらに、請求項4記載の立体像
表示装置では、画像表示パネルに、人為的に作成された
画像(例えばCG)を表示することにより立体像を観察
できるものなので、多数の小画像を撮影するための特殊
な撮影装置が不要になる。また、請求項5記載の立体像
表示装置では、画像表示パネルの画像表示部の裏面に、
密着あるいは近接して光散乱部材を設けているので、例
えば小画像が写真などの場合、装置内に設けられた光源
または外部の光により効果的に小画像を映し出すことが
できる。
【0008】
【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図1は本発明の一実施例に係る立体像表示
装置の要部構造説明図、図2は本発明の一実施例に係る
立体像表示装置の要部分解斜視図である。
【0009】図1、2に示すように、本発明の第1の実
施例に係る立体像表示装置10は、微小透光部の一例で
ある多数個のピンホール11が縦横に例えば数百〜数十
μmの小間隔で縦横に配置された不透光パネルの一例で
あるピンホールパネル12の背後に、少しずつ視点の異
なる多数の小画像13がそれぞれのピンホール11に対
応する位置に表示された透明写真フィルムからなる5枚
の画像表示パネル14(14A〜14E)が、所定間隔
をあけて層状に配置され、しかもそれぞれの画像表示パ
ネル14の背後には、この再生装置10の背部に配置さ
れた光源からの光を各パネル14A〜14Eの裏面で散
乱させる光拡散板15(15A〜15E)が設けられ、
それぞれのパネル12、14A〜14E間に、透明板か
らなる厚さの異なるスペーサ16を介在させたものであ
る。なお、光拡散板15は、画像表示パネル14が実施
例の透明写真フィルムのような自発光しない透光性のパ
ネルの場合にのみ用いられ、また前記光源は立体像表示
装置10の背部だけでなく側部に配置することもでき
る。
【0010】また、最背部の第5の画像表示パネル14
Eおよび第5の光拡散板15Eを除いて、図2に示す中
間部の第1〜4の画像表示パネル14A〜14Dおよび
第1〜4の光拡散板15A〜15Dには、平面視して四
角形の透光窓17が設けられており、それぞれの小画像
13は、各々の画像表示パネル14A〜14Eに、5分
割されて表示されている。すなわち、中間部の第1〜4
の画像表示パネル14A〜14Dには環状に分割された
小画像T1、T2′〜T4′が表示され、最背部の第5
の画像表示パネル14Eには四角形の分割小画像T5′
が表示される。図1に示すように、ピンホールパネル1
2から各画像表示パネル14A〜14Eまでの距離は、
ピンホール11間の距離をPとした場合、ピンホールパ
ネル12と第1の画像表示パネル14Aとの間の距離が
(P/4)×20 であり、ピンホールパネル12と第2
の画像表示パネル14Bとの間の距離が(P/4)×2
1 であり、またピンホールパネル12と第3の画像表示
パネル14Cとの間の距離が(P/4)×22 であり、
ピンホールパネル12と第4の画像表示パネル14Dと
の間の距離が(P/4)×23 であり、さらにピンホー
ルパネル12と第5の画像表示パネル14Dとの間の距
離が(P/4)×24 である。また、それぞれの透光窓
17の縦横の幅p1はP/2であり、それぞれの画像表
示パネル14における小画像13の表示部の幅p2はP
/4である。このような距離で配置することにより、各
画像表示パネル14A〜14Eの表示領域いっぱいに効
率的に小画像13が分割表示できる。なお、このような
効果を有する各画像表示パネル14A〜14nのピンホ
ールパネル12からの距離の一般式は、画像表示パネル
14の枚数がn枚のときにP×2n-3 である。
【0011】ところで、実施例の画像表示パネル14に
表示される小画像の作成にあっては、画像表示パネル1
4を、前記透光窓17に対応する部分に感光剤を塗布し
ないかまたは透光窓17部分を遮光した撮影用フィルム
に代えた以外は、立体像表示装置10と同一構造を有す
る立体像記録装置が使用されている。すなわち、それぞ
れのピンホール11を通過した被写体からの光は、その
入射角度に応じて各々の透光窓17を通過しながら、最
背部の撮影用フィルムの場合にはピンホール11の中心
を通りピンホールパネル12に垂直な軸を中心とする一
定の部分に、また他の段の撮影用フィルムの場合には透
光窓17の周囲に、それぞれ画像の最も外側の部分から
内側の部分に向かって順に環状に分割された状態で撮影
される。これらのフィルムを現像定着後、各層の環状分
割小画像をそれぞれ点対称に反転し、元の位置に該反転
画像を表示したものが画像表示パネル14A〜14Eで
ある。前記点対称反転画像を作成するには、立体像表示
装置10と前記立体像記録装置のピンホールパネル12
をそれぞれのピンホール11が一致するように密着また
は近接して配置し、該立体像記録装置の背後から光を照
射することにより、前記立体像記録装置に記録された画
像が幾何学的に点対称に反転され、前記立体像表示装置
10の各画像表示パネル14A〜14E上に点対称反転
画像が形成される(以下、方式1という)。この場合
は、立体像記録装置または立体像表示装置10の何れか
のピンホールパネル12がなくても良い。また、点対称
反転画像は、前記立体像記録装置の各層のフィルム上に
記録された環状分割小画像をイメージスキャナまたはT
Vカメラで読み取り、それらをコンピュータ画像処理技
術等により幾何学的に点対称に反転させ、それらの反転
された環状分割小画像T1、T2′〜T5′を立体像表
示装置10の各表示パネル14A〜14E上にプリント
アウトすることにより作成することもできる(以下、方
式2という)。
【0012】このことを図1を用いてさらに詳細に説明
すると、仮に第1の画像表示パネル14Aの位置で表示
される小画像13を、外側の部分からT1〜T5まで分
割した場合、小画像13の最も外側の部分T1はこの第
1の画像表示パネル14Aに表示されるが、それより内
側の部分T2〜T5は、第1の画像表示パネル14Aに
おける小画像13の表示部分T2〜T5より表示範囲の
大きな第2〜5の画像表示パネル14B〜14Eの表示
部T2′〜T5′にそれぞれ拡大表示される。従って、
従来のIP法による立体像表示装置では画素サイズが均
一なので中央部ほど同一視野角の画素数が少なくなって
解像度が低くなるが、前記立体像記録装置により各層の
フィルムに分割撮影された小画像13は、小画像13の
周辺部から中央部まで鮮明な画像となる。例えば、具体
例を挙げると、実線に示す被写体18からの左向きの光
L1は、左側のピンホール11を通過して、第2の画像
表示パネル14Bの小画像表示部の点aに記録され、同
じく実線に示す被写体18からの右向きの光L2は、右
側のピンホール11を通過して、第4の画像表示パネル
14Dの小画像表示部の点bに記録される。
【0013】続いて、本発明の実施例に係る立体像表示
装置10の使用方法について説明する。図1に示すよう
に、観察者が立体像表示装置10の前方よりピンホール
パネル12のピンホール11を介して被写体が分割表示
された画像表示パネル14A〜14Eを見ると、各小画
像のそれぞれ異なる部分から発し、ピンホール11を通
過する多数の光束を全体的に見ることになり結果として
一つの平面像が見られる。次に、他方の目には、同様な
平面像が見えるが、この平面像は前記片方の目から見た
平面像と比較すると視点がずれた平面像になり、結果と
して両眼で見る場合には被写体が立体的に見える。この
被写体の立体像は、見る位置を変えてもそれぞれのピン
ホール11から各小画像13の若干ずれた部分を見るこ
とになるので、同様に立体像が見られ、一定の範囲であ
れば複数の人が同時に立体像を見ることができる。この
ことを図1を参照して詳細に説明すると、透光窓17の
中心点を中心に、被写体18の記録点a、bの幾何学的
対称点a′、b′を再生点とし、再生点a′、b′から
ピンホール11を通る破線L1′とL2′との交点が被
写体18の虚像の再生点cとなり、観察者は、この虚像
の再生点cの位置に被写体18を見ることになる。即
ち、再生点Cから発しピンホール11を通過する光束を
見ることになり、他の点も同様である。従って、目の焦
点を自由に任意の点に合わせることができ、自然に見る
場合と同様な立体像を見ることができる。
【0014】また、ピンホール11を介して小画像13
を見た場合、それぞれの画像表示パネル14A〜14E
には、順次背部方向に向かって拡大された分割小画像T
1、T2′〜T5′が表示されているので、同一視野角
において画素の荒くなり易い小画像13の中心部ほど、
画素数が多い鮮明な画像を見ることができる。従ってど
のような角度から見ても奥行きが深くかつ解像度の高い
鮮明な立体像が観察できる。また、画像表示パネル14
の裏面に光拡散板15を配置しているので、この実施例
のように画像表示パネル14が透明フィルムの場合、立
体像表示装置10内に設けられた図外の光源により効果
的に小画像13を映し出すことができる。
【0015】本発明は、この実施例に限定されるもので
はなく、要旨を逸脱しない範囲での設計変更があっても
本発明に含まれる。例えば、実施例では、画像表示パネ
ルの積層枚数を5枚としたが、これに限定せず任意枚数
であっても良い。また、実施例では、不透光パネルから
のそれぞれの画像表示パネルの距離を、前述したように
微小透光部間の距離をPとした場合、画像表示パネルの
枚数がn枚のときにP×2n-3 の距離としたが、これに
限定せずどのような距離に配置しても良い。しかし、P
×2n-3 の距離にした方が、画像表示パネルの各小画像
の表示領域いっぱいに効率的に分割小画像を表示でき
る。さらに、実施例では、透光窓の幅をP/2、小画像
の表示部の幅をP/4としたが、必ずしもこの数値に限
定せず、それぞれ任意の幅であって良い。
【0016】また、実施例では、不透光パネルとして、
不透明な薄板に多数個のピンホールが穿孔されたピンホ
ールパネルを示したが、透明フィルム上に微小透光部を
残して不透光塗料を塗布した不透光パネルであってもよ
い。またこれに限定しなくても不透光パネルの微小透光
部が電気的に透光または不透光状態となるよう制御され
る不透光パネルであってもよい。これにより、不透光パ
ネルの微小透光部形成が容易になり、不透光パネルの所
定位置に所定寸法の微小透光部を正確に穿孔するという
精度の高い加工が不要になる。さらに、実施例では、最
背部の画像表示パネル14Eに表示される分割小画像の
形状を四角形としたが、これに限定しなくても微小透光
部の形状に合わせて例えば円形や三角形など、任意の形
状であってよい。さらにまた、実施例においては写真方
式により作成された分割小画像を例示したが、これに限
定せず、コンピュータグラフィック手法等により作成さ
れた分割小画像または電磁波、放射線、磁気、音波など
により記録されたデータを画像処理して得られた分割小
画像であってもよい。また立体像表示装置の画像表示パ
ネルとしてプラズマディスプレイや液晶パネルなどのよ
うな、記録時の光量に応じ、電気的に光量を再生して発
光するパネルを使用してもよい。このようにすること
で、例えば立体像を他の立体像に変更する場合、写真方
式のように多数の小画像を一枚ずつ張替えなくても、他
の画像を入力するだけで簡単に変更することができる。
【0017】
【発明の効果】請求項1記載の立体像表示装置において
は、このように画像表示パネルに、少しずつ視点の異な
る多数の小画像が小間隔で配置されているので、両眼に
より不透光パネルの微小透光部を通して小画像を見る
と、左目で見た画像と右目で見た画像が人間の脳内で合
成されるので、直接対称物を見る場合と同じように立体
像を見ることができる。更に、従来の装置に比較して、
任意の点に目の焦点を合わすことができ、自然な状態で
多数の人が同時に立体像を見ることができる。さらに、
微小透光部を介して小画像を見た場合、それぞれの中間
部の画像表示パネルに設けられた透光窓を通して、微小
透光部からの距離に対応して、順次背部方向に向かって
各中間部の画像表示パネルに拡大表示された分割小画像
を見ることになるので、従来のIP法による立体像表示
装置では画素サイズが均一なので中央部ほど同一視野角
の画素数が少なくなって解像度が低くなるが、本立体像
表示装置では奥行きが深くかつ解像度の高い鮮明な立体
像を観察することができる。特に、請求項2記載の立体
像表示装置では、不透光パネルの微小透光部を電気的に
透光または不透光状態に制御するようにしたので、不透
光パネルの微小透光部の形成が容易であり、しかも不透
光パネルの所定位置に所定寸法の微小透光部を正確に穿
孔するという精度の高い加工が不要になる。また、請求
項3記載の立体像表示装置では、画像表示パネルに、記
録時の光量に応じ、電気的に光量を再生して発光するパ
ネルを使用したので、例えば画像表示パネルに表示され
た画像の変更等は、他の画像を入力するだけで容易に変
更することができる。さらに、請求項4記載の立体像表
示装置では、画像表示パネルに、人為的に作成された画
像を表示することにより立体像を観察できるものなの
で、多数の小画像を撮影するための特殊な撮影装置が不
要になる。また、請求項5記載の立体像表示装置では、
画像表示パネルに密着あるいは近接して光拡散板を配置
しているので、例えば画像表示パネルに写真方式により
作成された小画像を表示する場合など、装置内に設けた
光源または外部の光により効果的に小画像を映し出すこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る立体像表示装置の要部
構造説明図である。
【図2】本発明の一実施例に係る立体像表示装置の要部
分解斜視図である。
【図3】従来手段に係る立体像表示装置の斜視図であ
る。
【図4】従来手段に係る立体像表示装置の要部拡大断面
図である。
【図5】従来手段に係る他の立体像表示装置の要部拡大
断面図である。
【符号の説明】
10 立体像表示装置 11 ピンホール(微小透光部) 12 ピンホールパネル(不透光パネル) 13 小画像 14 画像表示パネル 14A 第1の画像表示パネル 14B 第2の画像表示パネル 14C 第3の画像表示パネル 14D 第4の画像表示パネル 14E 第5の画像表示パネル 15 光拡散板 15A 第1の光拡散板 15B 第2の光拡散板 15C 第3の光拡散板 15D 第4の光拡散板 15E 第5の光拡散板 16 スペーサ(透光体) 17 透光窓 18 被写体

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の微小透光部が小間隔で配置された
    不透光パネルと、該不透光パネルの背部に所定間隔で複
    数の画像表示パネルが層状に配置され、前記微小透光部
    に対応する少しずつ視点が異なる多数の小画像が分割さ
    れて、前記画像表示パネルにそれぞれ表示される立体像
    表示装置であって、 最背部の前記画像表示パネルを除く中間部の前記画像表
    示パネルには、前記微小透光部の中心を通り前記不透光
    パネル面に垂直な軸を中心としてそれぞれ透光窓が設け
    られ、前記中間部の画像表示パネルの透光窓の周囲に
    は、前記軸を中心として環状に分割された分割小画像が
    順次表示され、前記最背部の画像表示パネルには前記小
    画像の前記軸を中心とした中央部分の分割小画像が表示
    され、更には前記中間部および最背部の画像表示パネル
    に表示される多数の分割小画像は、前記微小透光部から
    の距離に対応して、順次背部方向に向かって画像が拡大
    されていることを特徴とする立体像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記不透光パネルは、それぞれの前記微
    小透光部が電気的に透光または不透光状態に制御される
    ことを特徴とする請求項1記載の立体像表示装置。
  3. 【請求項3】 前記それぞれの画像表示パネルには記録
    時の光量に応じて電気的に光量を再生して得られた画像
    が表示されることを特徴とする請求項1または2記載の
    立体像表示装置。
  4. 【請求項4】 前記それぞれの画像表示パネルに表示さ
    れるそれぞれの分割小画像は、コンピュータブラフィッ
    ク等の手法により人為的に作成された画像であることを
    特徴とする請求項1または2記載の立体像表示装置。
  5. 【請求項5】 それぞれの画像表示パネルの画像表示部
    の裏面には、密接あるいは近接して光散乱部が設けられ
    ていることを特徴とする請求項1記載の立体像表示装
    置。
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