JP2761837B2

JP2761837B2 - 立体像表示装置

Info

Publication number: JP2761837B2
Application number: JP5227903A
Authority: JP
Inventors: 誠大坪
Original assignee: NITSUTETSU ERETSUKUSU KK
Current assignee: NITSUTETSU ERETSUKUSU KK
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JPH0756112A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三次元的な奥行きを感
じられる立体像表示装置に係り、更に詳しくは、画像を
より鮮明に表示でき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、偏光式あるいは時分割式等のメガネ式や、パラ
ラックスステレオグラム式、レンチキラ式、大凹面鏡式
あるいは大凸レンズ式等のメガネ無し式や、パララッ
クスステレオフラム式、インテグラル式、あるいはレン
チキラ式等の多眼式や、バリフォーカルミラ式、回転
円筒式、表示面積層式、ハーフミラー合成式、あるいは
表示面振動式等の奥行標本化式や、レーザー再生ホログ
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、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号において立体画像再生装置
を提案した。この立体画像再生装置１００は、図５に示
すように、多数のピンホール１０１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１
０２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位置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、各ピンホール１０１を通して対象物に対して視点位
置の異なる小画像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６に示
すように小画像１０３が一定の大きさを有するので、隣
合うピンホール１０１の間隔Ｑ₁も小画像１０３の大き
さに対応して一定の距離を必要とし、鮮明な立体像を表
示するためには、ピンホール１０１の数を増加させた場
合、対応する小画像１０３の面積が小さくなり立体像の
観察視域が狭くなったり、観察位置を変えた場合、立体
像が連続的に見えない所謂飛びの発生領域が広くなるな
ど観察視域が制約され、実用的でないという問題点があ
った。また、表示装置を大型化し、遠方より観察する方
式が考えられるが、その場合システムが大型すぎて、実
用的でないという問題点があった。また、従来方式では
立体像の解像度と視域の制約からピンホールと、小画像
間の距離を比較的小さくとらねばならず、結果として立
体像の奥行きが制約されるという問題点があった。立体
像の奥行き方向の角度分解能はピンホールと小画像間の
距離により決まるが、表示デバイスの画素サイズが有限
の大きさを有するため両者の距離が小さくなればなる
程、立体像の奥行き方向の解像度が低下し、像がボケ易
いとう問題点があった。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、より鮮明で奥行きの深い立体像を観察する
ことができ、しかも装置の小型化が可能な立体像表示装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【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所定間隔
で配置された不透光パネルと、該不透光パネルの背部に
所定間隔で配置され、前記各微小透光部の位置に対応し
て対象物を少しずつ異なる視点から見た小画像が表示さ
れた複数枚の画像表示パネルとを有してなる立体像表示
装置であって、前部に配置されている前記画像表示パネ
ルは、背部に配置されている前記画像表示パネルの小画
像からの光を通過させる多数の透光領域が形成されてい
ると共に、該隣合う透光領域の間には前記微小透光部か
らの距離に対応して拡大された小画像が表示されて構成
されている。請求項２記載の立体像表示装置は、請求項
１記載の立体像表示装置において、前記複数枚の画像表
示パネルからなる第１の画像表示パネル群の最背部の画
像表示パネルを除き、その部分を含む背部に、所定間隔
で配置された複数の画像表示パネルからなる第２の画像
表示パネル群が配置され、前記第１の画像表示パネル群
の最背部の画像表示パネルに表示される各小画像は、中
心位置にある中心部分割小画像と、該中心部分割小画像
を囲む複数の環状分割小画像に分割され、前記中心部分
割小画像は第２の画像表示パネル群のうち最背部の画像
表示パネルに表示され、前記環状分割小画像は中心部に
近いものほど第２の画像表示パネル群のうち背部の画像
表示パネルに、前記微小透光部からの距離に対応して拡
大してそれぞれ表示され、更に、第２の画像表示パネル
群のうち最背部を除く画像表示パネルの前記環状分割小
画像が表示されていない中央部分には背部に表示されて
いる環状分割小画像及び中心部分割小画像からの光を通
過させる透光領域が形成されて構成されている。請求項
３記載の立体像表示装置は、請求項１または２記載の立
体像表示装置において、不透光パネルの表面の各微小透
光部の中間領域に、各微小透光部の中間に位置する仮想
微小透光部に対応する小画像または仮想小画像の中心部
微小領域が表示され、不透光パネルの表面に、該中心部
微小領域の集合からなる合成画像が表示されて構成され
ている。請求項４記載の立体像表示装置は、請求項１、
２または３記載の立体像表示装置において、それぞれの
画像表示パネルの小画像および分割小画像の背面には、
当接あるいは近接して光散乱部材が設けられて構成され
ている。請求項５記載の立体像表示装置は、請求項１、
２、３または４記載の立体像表示装置において、それぞ
れの微小透光部の替わりに小レンズが設けられて構成さ
れている。そして、請求項６記載の立体像表示装置は、
請求項２記載の立体像表示装置において、最背部の画像
表示パネルにも透光領域が形成されて構成されている。
ここで、画像表示パネルに表示される小画像は写真方式
によって作成されて画像であっても、電気的方法によっ
て作成された画像（例えば、液晶ディスプレイ、プラズ
マディスプレイ等）であっても本発明は適用される。更
に電気的方法によって作成された画像には、撮像素子で
撮影した画像の他、コンピュータグラフィック等によっ
て作成した画像も含む。

【０００６】

【作用】請求項１〜６記載の立体像表示装置において
は、複数枚の画像表示パネルを有し、前部に配置されて
いる画像表示パネルには背部に配置されている画像表示
パネルの各小画像からの光を通過させる透光領域が形成
されているので、前記微小透光部を通して各小画像を見
ることができる。前記画像表示パネルには、各微小透光
部の位置に対応して対象物を少しづつ異なる視点から見
た小画像または分割小画像が、背部にあるもの程拡大し
て表示されているので、各微小透光部を介して見た場
合、一つの視点（片目）から全体として一つの画像を見
ることになり、両眼で見た場合には立体像として見るこ
とができる。そして、前部に配置されている小画像また
は分割小画像は、背部の画像表示パネルに表示されてい
る小画像または分割小画像を微小透光部を通じて見た場
合の視野外に配置され、更に、前部及び背部の小画像ま
たは分割小画像のそれぞれに対応する微小透光部が形成
されているので、狭い空間を立体的に使用できると共
に、単位面積当たりの微小透光部の数を増大させること
ができ、明るくて鮮明な立体像が得られる。

【０００７】特に、請求項２記載の立体像表示装置にお
いては、請求項１記載の立体像表示装置において、前記
複数枚の画像表示パネルからなる第１の画像表示パネル
群の最背部の画像表示パネルを除き、その部分を含む背
部に、所定間隔で配置された複数の画像表示パネルから
なる第２の画像表示パネル群を設け、前記第１の画像表
示パネル群の最背部の各小画像が中心部分割小画像を残
して、複数の環状分割小画像に分割される。そして、前
記中心部分割小画像は前記第２の画像表示パネル群の最
背部の画像表示パネルに、前記環状分割小画像は、中心
部に近いもの程後方のその他の画像表示パネルに拡大し
て表示され、しかも最背部を除く画像表示パネルの環状
分割小画像が表示されていない中央部には背後に表示さ
れている分割小画像からの光を通過させる透光領域が形
成されているので、更に解像度の高い鮮明な立体像を観
察することができる。請求項３記載の立体像表示装置に
おいては、不透光パネルの表面の各微小透光部の中間領
域に、各微小透光部の中間に位置する仮想微小透光部に
対応する小画像または仮想小画像の中心部微小領域が表
示され、不透光パネルの表面に該中心部微小領域の集合
からなる合成画像が表示されているので、前記不透光パ
ネルの前面から微小透光部を通じて見た立体像と不透光
パネル表面に表示されている合成画像との両方を同時に
見ることになり、全体としてより鮮明な立体像を観察す
ることができる。請求項４記載の立体像表示装置おいて
は、それぞれの画像表示パネルに表示された小画像、並
びに環状及び中心部を含む分割小画像の背面に当接ある
いは近接して光散乱部材が設けられているので、背部ま
たは側部から照射された光によって小画像及び分割小画
像から散乱光が発生し、微小透光部を介して見た場合、
明るく鮮明な立体像を観察できる。請求項５記載の立体
像表示装置おいては、それぞれの微小透光部の替わりに
小レンズが設けられているので、光量が増加し、明るい
立体像が得られる。そして、請求項６記載の立体像表示
装置おいては、請求項２記載の立体像表示装置おける第
２の画像表示パネル群の最背部の画像表示パネルも透光
領域が形成されているので、背部から照射された光が効
率良く透過されることにより明るい立体像が得られる。

【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及び図２は本発明の第１の実施例に係
る立体像表示装置の要部構造の説明図、図３及び図４は
本発明の第２の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ピ
ンホール１１が、例えば数百〜数十μｍの所定小間隔
で、縦横に配置された不透光パネル１２の背後に、対象
物を少しずつ異なる視点から見た多数の小画像が表示さ
れた透明な写真フィルム等からなる５枚の画像表示パネ
ル１４〜１８が所定間隔で層状に配置されている。そし
て、画像表示パネル１４〜１８の小画像表示領域の背面
には該立体像表示装置１０の背部に配置された光源から
の光を散乱させる光散乱部材の一例である光拡散板１９
が設けられている。なお、それぞれの画像表示パネル１
４〜１８の間に透明なスペーサを介在させることは自由
である。前記光拡散板１９は、画像表示パネル１４〜１
８が写真フィルム、液晶パネルのように自発光しない透
光性のパネルの場合にのみ用いられ、前記光源は該立体
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、最背部の画像表示パネル１４には、
図１に示すようにそれぞれのピンホール１１に対応して
対象物を少しずつ異なる視点から見た小画像２０（図２
に鎖線で示す）が表示されている。該画像表示パネル１
４の前部に配置されている画像表示パネル１５は、不透
光パネル１２と前記画像表示パネル１４との１／２の距
離（即ち、Ｌ／２；Ｌは不透光パネル１２と画像表示パ
ネル１４との距離）に配置され、該画像表示パネル１５
には、背部の画像表示パネル１４に表示された小画像２
０を対応するピンホール１１から見るための透光領域２
１が形成されている。該透光領域２１の中間には、前記
ピンホール１１の中間に形成された別のピンホール２２
に対応し、前記小画像２０と対象物を見る視点が異なり
且つ縦横１／２のサイズの小画像２３（図２に実斜線で
示す）が表示されている。該小画像２３はピンホール１
１から小画像２０を見る場合障害とはならず、このよう
に小画像２３と該小画像２３を見るためのピンホール２
２を追加して設けることにって、より鮮明な立体像を観
察することができる。

【００１１】更に、不透光パネル１２と画像表示パネル
１５との間にそれぞれＬ／４、Ｌ／８、Ｌ／１６の間隔
で、順次画像表示パネル１６〜１８が設けられ、該画像
表示パネル１６〜１８に前記画像表示パネル１５と同様
の方式に基づき対応する小画像がそれぞれ表示されると
共に、不透光パネル１２に該小画像のそれぞれに対応す
るピンホールが形成され、且つ、前記画像表示パネル１
６〜１８には背部の画像表示パネルに表示された小画像
からの光を通過させる透光領域が設けられているので、
限られた広さの不透光パネル１２を使用して、ピンホー
ルと対応する小画像の数を飛躍的に増大することがで
き、更に鮮明な立体像を観察することができる。

【００１２】ところで、該実施例の画像表示パネル１４
〜１８に表示されている小画像の作成にあたっては、ピ
ンホールが形成された不透光パネルの背部に、前記透光
領域に対応する部分に感光剤を塗布しないかまたは該部
分を遮光した撮影用フィルムを、前記立体像表示装置１
０において画像表示パネル１４〜１８が配置された距離
に対応して層状に配置した前記立体像表示装置１０と略
同一構造の立体像記録装置を使用し、各ピンホールに対
応する多数の小画像を前記撮影用フィルムに撮影する。
撮影された各小画像は倒立反転しているので、前記小画
像を点対称に反転転写して、画像表示パネル１４〜１８
に表示される小画像を作成する。

【００１３】電気的方法によって前記画像表示パネル１
４〜１８に表示される小画像を作成する場合には、前記
画像表示パネル１４〜１８に対応する位置に撮像素子を
層状に配置する。この場合、前記画像表示パネル１５〜
１８の前記透光領域に対応する部分は背部に配置された
撮像素子に光を与えるための撮像素子を配置せず、透明
としておく。そして、それぞれの撮像素子によって光量
が電気信号に変換記録された映像信号を前記立体像表示
装置１０に出力して小画像を作成するが、この場合画像
表示パネル１４〜１８はプラズマディスプレイあるいは
液晶ディスプレイ等を使用して作成する。また、画像表
示パネル１４〜１８に表示される点対称反転小画像は、
前記各層のフィルムに撮影記録された小画像をイメージ
スキャナまたはＴＶキャメラで読み取り、それらをコン
ピュータ画像処理技術等にり幾何学的に点対称に反転さ
せ、プリントアウトして作成することもできる。

【００１４】続いて、図３、図４に示す本発明の第２の
実施例に係る立体像表示装置３０について説明するが、
前記実施例と同一の構成要素については同一の番号を付
してその詳しい説明を省略する。該立体像表示装置３０
においては、前記実施例において使用した画像表示パネ
ル１４〜１８からなる第１の画像表示パネル群１０ａの
最背部の画像表示パネル１４に表示される小画像２０
を、画像表示パネル３１〜３３からなる第２の画像表示
パネル群３０ａに分割して表示する。従って、第１の画
像表示パネル群１０ａの最背部の画像表示パネル１４の
替わりに第２の画像表示パネル群３０ａの最前部の画像
表示パネル３１が配置されることになる。そして、画像
表示パネル３１と不透光パネル１２との距離をＬとする
と、画像表示パネル３２を不透光パネル１２から２Ｌの
位置に配置し、画像表示パネル３３を不透光パネル１２
から４Ｌの位置に配置する。そして、図４に示すように
前記小画像２０を中心部に残して環状に分割して、中心
部分割小画像３４、環状分割小画像３５、３６とし、こ
れらを不透光パネル１２からの距離に対応して拡大し、
それぞれ画像表示パネル３３、３２、３１に表示する。
前記画像表示パネル３１の中央部には、背部の環状分割
小画像３５及び中心部分割小画像３４からの光を通過さ
せる透光領域３７が形成され、前記画像表示パネル３２
の中央部には中心部分割小画像３４からの光を通過させ
る透光領域３８が形成されている。これによって、小画
像２０の中心部の画像数を増大させることができ、製造
が容易な平面画像表示パネルを用いて、より鮮明な立体
像を観察することができる。なお、前記画像表示パネル
３１〜３３の作成方法は、前記画像表示パネル１４〜１
８と同様である。

【００１５】前記第１及び第２の実施例に係る立体像表
示装置において、不透光パネルの観察側表面に、各ピン
ホールの中間に位置する仮想ピンホールに対応する小画
像または仮想小画像の中心部微小領域を表示し、該中心
部微小領域の集合からなる合成画像を表示することもで
きる。これによって、該立体像表示装置の正面から見た
場合、不透光パネルに表示された画像とピンホールを介
して見た立体像の両方を同時に見ることになり、全体と
して鮮明で明るい立体像を観察することができる。

【００１６】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変更が加えられても本
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枚または７枚としたが、これに限定せず任
意の枚数であってもよい。また、実施例では前述したよ
うにそれぞれの画像表示パネルの不透光パネルからの距
離を特定し、更には透光領域の大きさも特定したが、任
意の距離、任意の大きさであってもよい。

【００１７】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、液晶パネル等を使用してもよい。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。更に、
実施例ではそれぞれの小画像及び分割小画像を四角形と
したが、これに限定せず例えば円形や三角形など任意の
形状であってもよい。また、実施例では写真方式により
作成された小画像及び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
れた小画像及び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
られた小画像及び分割小画像であってもよい。また、画
像表示パネルとしてプラズマディスプレイや液晶ディス
プレイなどのような記録時の光量に応じ電気的に光量を
再生するパネルを使用してもよい。このようにすること
で、例えば立体像をたの立体像に変更する場合、写真方
式のように小画像及び分割小画像を一枚づつ張替えなく
ても他の画像信号を入力するだけで簡単に変更すること
ができる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１〜６記載の立体像表示装置にお
いては、複数の画像表示パネルを有し、前部に配置され
ている画像表示パネルには背部に配置されている画像表
示パネルに表示されている各小画像あるいは中心部分割
小画像及び環状分割小画像からの光を通過させる透光領
域が形成されているので、前記微小透光部を介して層状
に配置された小画像及び分割小画像を見ることができ、
極めて鮮明な立体像が得られる。特に、請求項２記載の
立体像表示装置においては、請求項１記載の立体像表示
装置における最背部の小画像が更に分割され、背部に表
示されるもの程拡大して表示されているので、一枚の画
像表示パネルを使用する場合、小画像の中央部ほど解像
度が低くなるという欠点が改良され、該小画像の中心部
の画素数を飛躍的に増大させることが可能となり、更に
鮮明を立体像を観察することができる。請求項３記載の
立体像表示装置においては、不透光パネルの観察側表面
に各微小透光部の中間に位置する仮想微小透光部に対応
する小画像または仮想小画像の中心部微小領域が表示さ
れ、不透光パネルの表面に該中心部微小領域の集合から
なる合成画像が表示されているので、前記不透光パネル
の前面から微小透光部を通じて見た立体像と不透光パネ
ル表面に表示されている合成画像との両方を同時に見る
ことになり、全体としてより鮮明な立体像を観察するこ
とができる。請求項４記載の立体像表示装置において
は、それぞれの画像表示パネルに表示された小画像及び
分割小画像の背面に当接あるいは近接して光散乱部材が
設けられているので、背部または側部から照射された光
によって小画像及び分割小画像から散乱光が発生し、微
小透光部を介して見ることにより、明るく鮮明な立体像
を観察することができる。請求項５記載の立体像表示装
置は、それぞれの微小透光部の替わりに小レンズが設け
られているので、光量が増加し、明るい立体像が得ら
れ、これによって周囲が明るくても目が疲れることもな
く、鮮明な立体像を見ることができる。そして、請求項
６記載の立体像表示装置は、最背部の画像表示パネルも
透光領域が形成されているので、背部から照射された光
が透過され、更に明るい立体像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の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】本発明の第１の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３】本発明の第２の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４】本発明の第２の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５】本出願人が先に提案した立体像表示装置の要部
拡大断面図である。

【図６】本出願人が先に提案した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不透光パネル１４画像表示パネル１５画像表示パネル１６画像表示パネル１７画像表示パネル１８画像表示パネル１９光拡散板（光散乱部材）２０小画像２１透光領域２２ピンホール（微小透光部）２３微小透光部３０立体像表示装置３１画像表示パネル３２画像表示パネル３３画像表示パネル３４分割小画像３５分割小画像３６分割小画像３７透光窓３８透光窓

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の微小透光部が所定間隔で配置され
た不透光パネルと、該不透光パネルの背部に所定間隔で
配置され、前記各微小透光部の位置に対応して対象物を
少しずつ異なる視点から見た小画像が表示された複数枚
の画像表示パネルとを有してなる立体像表示装置であっ
て、前部に配置されている前記画像表示パネルは、背部に配
置されている前記画像表示パネルの小画像からの光を通
過させる多数の透光領域が形成されていると共に、該隣
合う透光領域の間には前記微小透光部からの距離に対応
して拡大された小画像が表示されていることを特徴とす
る立体像表示装置。
【請求項２】請求項１記載の立体像表示装置におい
て、前記複数枚の画像表示パネルからなる第１の画像表
示パネル群の最背部の画像表示パネルを除き、その部分
を含む背部に、所定間隔で配置された複数の画像表示パ
ネルからなる第２の画像表示パネル群が配置され、前記第１の画像表示パネル群の最背部の画像表示パネル
に表示される各小画像は、中心位置にある中心部分割小
画像と、該中心部分割小画像を囲む複数の環状分割小画
像に分割され、前記中心部分割小画像は第２の画像表示
パネル群のうち最背部の画像表示パネルに表示され、前
記環状分割小画像は中心部に近いものほど第２の画像表
示パネル群のうち背部の画像表示パネルに、前記微小透
光部からの距離に対応して拡大してそれぞれ表示され、
更に、第２の画像表示パネル群のうち最背部を除く画像
表示パネルの前記環状分割小画像が表示されていない中
央部分には背部に表示されている環状分割小画像及び中
心部分割小画像からの光を通過させる透光領域が形成さ
れていることを特徴とする立体像表示装置。
【請求項３】請求項１または２記載の立体像表示装置
において、不透光パネルの表面の各微小透光部の中間領
域に、各微小透光部の中間に位置する仮想微小透光部に
対応する小画像または仮想小画像の中心部微小領域が表
示され、不透光パネルの表面に、該中心部微小領域の集
合からなる合成画像が表示されていることを特徴とする
立体像表示装置。
【請求項４】請求項１、２または３記載の立体像表示
装置において、それぞれの画像表示パネルの小画像およ
び分割小画像の背面には、当接あるいは近接して光散乱
部材が設けられていることを特徴とする立体像表示装
置。
【請求項５】請求項１、２、３または４記載の立体像
表示装置において、それぞれの微小透光部の替わりに小
レンズが設けられていることを特徴とする立体像表示装
置。
【請求項６】請求項２記載の立体像表示装置におい
て、最背部の画像表示パネルにも透光領域が形成されて
いることを特徴とする立体像表示装置。