JP2954970B2 - 表示装置及び表示方法 - Google Patents

表示装置及び表示方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はテリビ、コンピュータグラフィックスなどの
視覚用装置で使用されるオートステレオスコピック表示
装置に関する。
〔従来の技術〕
米国特許第4717949号は固定発光線を像表示光バルブ
と組合せて使用し、観察者がメガネを使用すること無し
に見ることができる立体視像を生じるオートステレオス
コピック表示について記述している。この表示装置はス
クリーンの前の一直線上にある狭い部分からだけ見るこ
とのできる１組の立体視像を生じるように使うことがで
きる一方、スクリーンの前の広い角度から見ることがで
き、観察者がホログラムの様に回り見ることができる異
なる遠近のいくつかの異なる像を生じるために使える。
しかし残念なことに後者のように使い光バルブをある数
の画素とすると、発光線の数が減少する。これはいくつ
かの画素行は装置の前のある部分に対応する遠近視の部
分を表示する各線と各行の前に位置するためである。こ
れは、表示装置が生成する観察領域の個数に比例する解
像度の低下をもたらす。
米国特許第4367486号では１個の移動する発光点を像
を生じる光バルブと組み合せて使用し、多数の部分でホ
ログラムの様な像を生じるシステムについて述べてい
る。この表示装置では米国特許第4717949号の装置で起
きた領域の数と解像力の間の取捨選択という問題は生じ
ない。これは３次元像を生じる際に光バルブの解像力を
すべて生かる利点がある。しかし高い解像力を有する装
置は非常に高いデータ転送率で動作する必要があり、像
を生じるためには光バルブを非常に高いフレームレート
にする必要がある。この型の高解像度装置はこのように
今日の技術を使って作るには非常に難しくコスト高にな
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
残念なことに米国特許第4717949号及び米国特許第436
7486号のいずれの装置も現在の技術で望ましいと思われ
る形ではない。
すなち本発明の目的は、装置の前の数箇所から適当な
遠近で見ることのできる３次元像を表示することが可能
な装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、３次元像を生じることができ
る薄くて小型で軽量の表示装置を提供することである。
更に本発明の目的は、３次元像を生じる際に光バルブ
アレイの解像度をすべて利用することが可能な表示装置
を提供することである。
本発明の別の目的は装置の前の種々の位置に座る多数
の人がすべて像を見ることができるように像を表示でき
る表示装置を提供することである。
更に本発明の他の目的は表示装置上の画素の数を増加
させること無しに透過表示の解像度を増加させる手段を
提供することである。
他の目的は後述の詳細な説明に基づく技術の中で明ら
かにされる。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
本発明によれば、オートステレオスコピック表示又は
２次元高解像表示のための電子表示ユニットで、 （ａ）２個又はそれ以上の部分の組から発光可能な表面
と、 （ｂ）ユニットが動作される時はいつでも、各組が交互
に連続して点滅し、連続してこの工程を繰り返えさせる
手段と、及び （ｃ）上記表面の前にあり、平行になっている光バルブ
で、その表面には個々の画素を有し、発光部分の異なる
組が点灯する時は、右眼用の像の一部と左眼用の像の一
部又は少なくとも２つの眼に入る像の異なる組を表示す
ることが可能である光バルブで構成するように改良が施
されている。
〔実施例〕
第１図、第２図及び第３図が発明を説明している。第
１図は装置全体の透視図で、第２図は表示装置の部分を
拡大した図で、第３図はユニットの上面図である。出願
中の米国出願番号第119907番のように、複数の垂直の発
光線2,3を有する照明パネル１は光バルブアレイ４の後
に離れて位置している。光バルブアレイ４は透過性で各
画素５の透過率を変えることで像を形成する。通常これ
らの画素又はピクセル５は直線の行と列になるよう配置
され、水平方向にわたる列の数はｍであり、垂直方向に
わたる列の数はｎである。今日もっとも商業的に生産さ
れている透過表示装置では、照明パネルと透過ピクセル
の理想的距離は5mm程度である。第２図に示される照明
線は２つの組２と３から成っている。線の各組は観察平
面７の線６から見る時は各発光線がピクセルの２つの列
８と９の境界の後にかくれるように位置している。本発
明では、照明パネル１の垂直な方向に伸びる発光部を水
平方向に交互に配置するのではなく、必要に応じて照明
パネル１の水平な方向に伸びる発光部を垂直方向に交互
に配置することも可能である。光バルブ４は液晶表示装
置でよい。
各線の組２と３が非常に速く点滅し、３の組が消えて
いる時は２の組は点灯という様に点滅させる装置があ
る。これを行なう電子的機械的方法は技術的に良く知ら
れており、これ以上はここでは述べない。パネル１の前
の観察者に対し、これは発光線が位置２と位置３の間で
“ジャンピング”する錯覚を起こさせる。しかし実際の
動作では、線は少なくとも１秒当り30回の率で点滅し、
観察者が検出できるより速く点滅し、点灯しっぱなしの
線があるように見える。
光バルブ４は技術的によく知られた適当な回路や電子
技術により照明パネル１と同期され、線２が点灯してい
る時線２の前及び左にある列８にある光景の左眼の像の
部分が表示され、線２の前及び右にある列９にその場面
の右眼の像が表示される。線２が点灯している間は装置
の光学的幾何は先行技術の米国特許第4717949号の装置
の幾何関係と同一であり、左眼が領域10にあり右眼が領
域11にある観察者は奥行きの幻覚で立体視像を見ること
になる。1/60秒後線２が消灯し線３が点灯する時、今度
は発光線３の前及び右にある列８は左眼の像の替りに右
眼の像の部分を表示し、線３の前及び左にある列９は左
眼の像の部分を表示する。再び左眼が領域10にあり右眼
が領域11にあるように位置した観察者は立体視像を見る
ことになる。領域10にある観察者の左眼はこのようにま
ず最初に列８を通して線２を見ることで、列８に表示さ
れた像だけを見る。水平方向におけるこの像の分解能は
n/2である。ここでｎは光バルブ上のピクセル列の数で
ある。1/60秒後観察者は前は見えなかった列９を通して
線３を見る。このように1/30秒のサイクルで、観察者の
左眼は光バルブ上のすべてのピクセルで形成される左眼
像を見る。この像は水平方向において解像能力がいっぱ
いの解像度ｎを有する。これは観察者の右眼についても
同様である。このように観察者は解像能力いっぱいの解
像度ｍ×ｎで立体視像を見ることになる。
第１図から第３図に示すように、照明パネル１と光バ
ルブアレイ４は平面である。しかし曲率が小さく、パネ
ル１とバルブ４の両方の曲面が一定の間隔を有する曲面
を用いることも本発明の範囲内である。
米国特許第4829365号に開示されたものと同一のマス
ク（図示せず）を、左眼が一方の行の替りにピクセル列
の一方だけを見るようにし、右眼が残りの列を見るよう
にするのに使える。このような配置は、Stereographics
CorporationとTektronics Corporationより出されてい
るような高フレームレート陰極線管（CRT）で使用する
ために設計されたソフトウェアを偏光液晶装置のシート
と偏光ガラスのシステムで使用できるようにする。
発光位置が移動する線（移動線）の利用は、光アレイ
パネル４の前に、各領域から異なる全解像度の立体視で
見えるいくつかの領域を生成するのにも使用でき、使用
者が頭を動かして異なる視点から対象物を見るようにさ
せるホログラムのような効果を生じる。
第４図は発明のこの変形例を説明するものである。す
なわちパネル１上にいくつかの発光線の組13,14,15,16,
17及び18がある。この図では６組の線が示されており、
実際には３から数百までの組の数が使われる。各線はや
はり線６上のどの点から見てもピクセル列19と20、20と
21、21と22、22と23及び23と24の境界の後に位置する。
ある与えられた定数で線13,14…の１組だけが点灯し残
りは消灯して暗くなっている。更に各線は、１つの点滅
サイクルの1/6又はそれ以下の時間期間だけ点灯してい
る。更に線は第１の線13が点灯し、次に線13が消灯して
線14が点灯し、次に線14が消灯して線15が点灯し、次に
線15が消灯という具合に同期している。線18が消灯する
時、再び線13が点灯し、サイクルを繰り返す。もし線が
充分にゆっくりと点滅するなら、パネル２の前の観察者
は一組の線がスクリーン上を一方向に連続して移動しジ
ャンプするのを見ることになる。この効果は劇場のひさ
しで見られるような移動する光の錯覚と同じである。し
かし光は少なくとも１秒間に30回点滅するのでパネル１
の前の観察者はすべての組が連続して輝いているように
見える。これはパネル１を横切って連続して移動する線
を生じる場合も可能で、たとえば回転ミラーによりパネ
ル１上で線を投影することによるが、このような方法は
より複雑になる。
第５図はこの場合の幾何関係を説明する図である。い
ま線の組13が点灯状態として示される。再びいくつかの
観察領域が平面７にあり、この場合は観察領域は25,26,
27,28,29及び30の６箇所である。線13は領域25内のどの
点からもピクセル列19を通して見られ、領域26のどの点
からも列20を通して見ることができる等々である。線13
が点灯ている時ピクセル列19は領域25から見る視点に対
応した像の部分を表示し、列20は領域26に対応した少し
異なる視点で同じ像の部分を表示する等々である。線13
が点灯している時の幾何関係と動作は米国特許第471794
9号に述べられている装置の複数領域の変化の動作と同
じである。線14が領域25からピクセル列20を通して見
え、領域26から21を通して見え、以下同様である。線は
第５図に示すように領域30から列19を通して見える。こ
のように線13が消灯し線14が点灯する時光バルブ４上の
像は変化し、線14が点灯している間ピクセル列20は領域
25に対応した視点で像の他の部分を表示し、列21は領域
26に対応した視点で像の部分を表示する等々である。線
の異なる組が点灯する時観察者の領域25内の眼はピクセ
ル列19,20,21,22,23、及び24を通して連続して発光する
線の組を見る。これらの列は領域25に対応した視点で光
量（シーン）の連続した部分を表示し、1/30秒サイクル
で領域25内の観察者の眼は解像力いっぱいのｍ×ｎで表
示装置２のすべての列にわたって作られた完全な遠近光
景を見ることになる。このことは他の部分でも同様であ
り、観察者は頭を前後に動かした時に実物で見るのと同
じ様に光景の遠近が変わり、すべての位置から観察者は
解像度いっぱいのｍ×ｎで光景を見ることができる。
前述のように線の組みの数を増すことができる。光バ
ルブの解像度をｍ×ｎとし、全解像度がｍ×ｎの像を生
じることにすると、装置が平面７に生じる観察領域の数
は線の組の数に等しい。特別の場合が線の組の数がピク
セル列の数ｎに等しい極限状態で起きる。このような場
合平面７上の領域の数もｎに等しく、もし照明パネルが
光バルブと同じ大きさならば、ある時点ではただ１本の
線だけが点灯しており、この単線の垂直方向の線はパネ
ルを水平方向に横切って繰り返し走査するように見え
る。
第６図は本発明の他の変形例を説明する図で、ここで
は線の替りに複数の発光点を使い、観察者が横方向へ動
く場合に加えて上下に動いた場合の視点の変化にも対応
し真のホログラフィック効果を生じるようにする。第６
図にパネル１に図示のような走査パターンで配列された
発光点のいくつかの組31,32,33,34,35,36,37,38及び39
がある。９組の発光位置が示されているが、実際には４
から数百までの数が使われる。ある時点で１組の発光位
置だけが点灯し、この場合は31の組である。独立に制御
できるピクセル40,41,42,43,44,45,46,47及び48を有す
る光バルブ４が照明パネル１の前に位置している。31,3
2,33等の発光位置の１組だけがどの時点でも点灯してい
るように点灯と消灯の点滅をする。理想的には第１の組
31が点灯し、そして31の組が消灯したすぐ後32の組が点
灯しそして33,34という具合に同期し、パネル１の前の
観察者は走査パターン上の点から点へ移動しジャンプす
るように見える多数の発光点を見ることになり、これは
電子ビーム走査の陰極線管（CRT）を使ったパターンに
近似している。
第７図は更に発明の幾何的配置を説明する図である。
照明パネル１上の位置31の発光点が点灯しているとき、
観察面７の領域49における観察者の眼はピクセルの組40
を通して位置31を見ており、領域50の観察者の眼はピク
セルの組41を通して位置31を見ており、このように位置
39、ピクセルの組48、領域57まで同様である。ピクセル
の組40はこのように領域49に対応した視点で像を表示
し、組41は同じ像を領域50に対応した視点で表示する等
々である。位置31又は他の位置の発光点が点灯している
間、幾何的関係及び光学的ふるまい又は装置は米国特許
第4829365号で述べた上下を見回わす変形に等しい。1/2
70秒後位置31の発光点が消灯し位置32の発光点が点灯す
る時、領域49の観察者はピクセルの組41を通して位置32
を見て、領域50の観察者は組42を通して位置30を見て、
領域51の観察者は組34を通して位置30を見る等である。
さて組35が領域43に対応した視点から見た新しい部分を
表示し、組36は領域44に対応した少し異なった視点で光
景の部分を表示する等である。再び光学的幾何配置はこ
の前の出願で述べたシステムの幾何配置と同一である。
各1/30秒サイクルの間領域43の観察者の眼は位置29,30,
…の発光点がピクセルの組34,35,36の後で連続して点灯
するのを見ることになる。各組は領域43に対応した視点
で像の部分を表示するため、観察者は1/30秒のサイクル
で形成されるｍ×ｎの解像度で完全な像を見ることにな
る。各位置での点滅な観察者が検出するには速すぎるた
め観察者は連続した固定した像があるように認識する。
このことは他の領域にある観察者の眼に対しても同様で
あり、そのため観察者が領域43から51の範囲内で動き、
各眼は異なる領域にあるかぎり、実際の光景のように動
きに従って視点が変わると思われるように奥向きのある
ｍ×ｎの解像度の光景を見る。
前述のように発光位置の組合せの数は変えることがで
きる。領域の数は発光位置の組合せの数に等しい。極限
の場合、光バルブの上のピクセルの数だけある場合、い
かなる時も１つの位置だけが点灯しており装置は米国特
許第4367486号に述べられた変形例と同一になる。
市場にあるか開発中の多くのLCDは色を生じるように
異なるピクセルの組にその上に異なる色フィルターを付
けて使用する。代表的配置はピクセル部分に渡って広が
る３つのピクセル列の組合せを使い、一つは赤、一つは
緑、一つは青である。前の応用ではマスクは固定発光線
と組み合せて使われ、カラースクリーン上のフィルター
されたピクセルの配列で３次元像を生じるようになって
いる。しかし点滅する線のグループが使われる時、第１
図から第７図に示したよう、マスクは必要でない。線は
前述のまったく同じ方法で配置され動作される。相違は
透過表示装置上の像が赤、緑、青の要素に分解され赤、
青、緑のピクセル列の上に表示されるということだけで
ある。
第４図と第５図はカラーユニットの動作を説明するの
にも使える。第４図と第５図において、パネル４はカラ
ー表示装置で、ピクセル列19と22は赤フィルターを有
し、20と23は緑フィルター、21と24は青フィルターを有
するとする。パネル１の照明線は前述のように動作す
る。線１が点灯する時、ピクセル列19は第５図の領域25
に対応した視点で像の部分の赤要素を表示し、列20は領
域26に対応した視点で像の緑要素を表示し、列21は領域
27に対応する視点で像の青要素を表示する。照明線19か
ら24は一回の点滅サイクルを行い、どの領域の観察者の
眼もパネル４のすべてのピクセルの後に現われる光の線
を見ることになり、このようにして1/30秒（又はより小
さい）点滅サイクルで形成される完全な全分解能のカラ
ー像を見ることになる。
これは第６図と第７図で説明したような光の点滅点の
パターンを使う表示装置の場合も同様である。パネル４
は赤、青及び緑のピクセルの列又はパターンを有し、点
31から39の点滅サイクルの間の適当な時間像の赤要素は
赤ピクセルに表示され、緑要素は緑ピクセルに、青要素
は青ピクセルに表示される限り、照明パネル１は前述の
通り動作できる。透過ピクセルを通る光がフィルタリン
グで色を生じる共通の方法は光の多くがフィルタリング
工程で吸収されるという他の欠点がある。一連の点滅す
る光パターンが照明光源として使われる時、色を生じる
異なる方法が可能である。この方法はピクセルを透過す
る光の量を減少させることは無く、このためより明るい
表示装置にできる。第４図と第５図はフィルタリング無
しに色を生じる方法を説明するのに使うことができる。
第４図ではパネル４は色フィルター無しの“白黒”透
過表示パネルであるとする。しかしパネル１上では線の
組14と17は赤い光を放射し、緑の組15と18は緑の光を放
射し、そして線の組16と19は青の光を放射する。組14と
17が点灯する時パネル４のすべてのピクセルは領域25か
ら30に対応する像の赤要素を表示する。同様に線15と18
が点灯する時、パネル４は像の緑要素を表示し、緑16と
19が点灯する時はパネル４は像の青要素を表示する。領
域25から30のどこかにある観察者の眼はこのように赤、
緑、青列のいずれかでできる完全なm/3×ｎの像を見る
ことになる。前述のドット又は点のような他の形をした
発光部分も一組の部分が赤い光を放射し、もう一組が緑
の光を放射し、もう一組が青い光を放射するようにする
ことでカラー像を生じるようにできる。
発光部の移動パターンを表示する表面も、３次元像を
生じる替りに２次元の像を表示する時には透過表示の解
像度を増加させるのに使用できる。第８図と第９図はこ
れが実現される方法を説明する。
第８図に示されるように２つ又はそれ以上の組の発光
線を有する照明パネルはもう一度透過表示装置の後に配
置される。第８図では３つの線の組152,153及び154が示
されている。この応用のための発光表面１の最適の配置
と前述のオートステレオスコピック表示での応用におけ
る配置の間には２つの相違がある。まず第１に発光部分
は透過表示ピクセルに近接して位置しているのが最適で
ある。理想的には発光表面は透過ピクセル層の後に直接
取り付けられるが、これは現在ある透過表示装置で実現
するのは難しい。このような表示装置は大部分は電極層
と２枚の薄いガラスの間にはさみ込んだ透過ピクセル層
を有する液晶装置である。このLCD構造のため発光表面
はより容易に、ピクセル層の後の代表的にはピクセルか
ら約1mmの距離にあるガラスの外側表面に取り付けるこ
とができる。それにもかかわらず発光表面からピクセル
までの距離が第１図と第２図での距離、5mm程度に近似
していれば使用可能である。
第８図の配置と第２図及び第４図の配置の間の他の差
異は発光部分が互いに近接しており、どの時点でも平面
７に眼が位置している観察者は左眼ですべてのピクセル
の後の線を見て、右眼ですべてのピクセルの後の同じ線
を見ることになる。このように観察者は両眼ですべての
ピクセルを見て、３次元効果は観察されず代わりに透過
表示装置は同じ高解像度像を両眼に対して生じる。
更に他の差異は、もし発光表面がピクセル層又はその
近くに取り付けられているなら、発光線は細い線又は小
さな点である必要は無いことである。むしろ各発光部分
の組は他の発光部分が占めないあき部分のほとんどを占
めることができ、第10図に示すように各部分の間のあき
はほとんど無いかまったく無くなる。
これらの差異から明らかなように、発光表面１が２つ
の位置の間を移動できるようにする、すなわち３次元応
用のための代表的には約5mmの距離の位置と２次元応用
のための透過表示装置の後側表面の位置の間を移動でき
るような機械的取り付け機構を有することが望ましい。
発光線の組152,153及び154が連続して点滅し、第１の
組152が点灯し、次に152の組が消灯し153の組が点灯す
る、そして同様に154の組と再び152の組という具合であ
る。152の組が点灯する時LCD上の各ピクセルの透過率
は、152の組の各照明部分に対応した明るさを生じるよ
うに変えられ、観察者は発光部152で形成される像を見
る。153の組が点灯する時には各ピクセルは再びそれぞ
れの透過率を変え、観察者は152の部分で作られる同じ
像の異なる部分を見る。そして発光部154も同様であ
る。このように各サイクルの間完全なｍ×3nの像が透過
表示装置のｍ×ｎのピクセルと光源の組152,153及び154
の相互作用で形成される。
第８図と第９図の配置は第５図に示したものと類似し
た正方形又は円形の発光部分のいくつかの組で形成され
る照明パネルと結合しても使用できる。この配置は第10
図で説明される。ここでは発光部の４つの組155,156,15
7及び158が示されている。前述のようにこれらは第11図
の平面７付近に眼がある観察者がある時点でLCDの各ピ
クセルの後の１つの発光部分を見るような距離に離れて
置れている。
発光の組155,156,157及び158が連続して点滅し、第１
の組155が点灯され、次に155の組が消灯して156の区が
点灯し、同様に157の組と158の組という具合である。15
5の組が点灯されている時、LCD上の各ピクセルの透過率
は各照明部分157をそれに応じた明るさにするように変
化され、観察者は155の部分が形成する像を見ることに
なる。156の組が点灯する時には各ピクセルは再びその
透過率を変え、観察者が156の部分が形成する同じ像の
異なる部分を見る。そして発光部157と158についても同
様である。このように各サイクルの間完全な2m×2nの像
が、ｍ×ｎのピクセルの透過表示装置と４組の光源155,
156,157及び158の相互作用により形成される。
第11図は特にビデオへの応用で有用である他の望まし
い実施例を説明する。標準のビデオシステムは像の半分
を走査して表示装置の一行おきに表示し（すなわち奇数
行）、像の残りが走査されて残りの行（すなわち偶数
行）に表示するという具合に動作する。第11図に示され
る発光線とLCDの配置はこの種の走査配置と互換性があ
るように設計され、発光線を有する光源と組み合せて毎
秒60フレームで動作するｍ×ｎのLCDでｍ×2nの像を生
じるようにする。第11図において、第９図と第10図にお
ける照明パネル１の垂直線又は小さな正方形の発光源は
２組の水平は線光源59と60で置き換えられている。光バ
ルブアレイ４のピクセル５の上半分の後ろにある組59は
点灯されそして消灯し、各ピクセル５の下半分の後ろに
ある組60が点灯しそして消灯する。
線が点滅するタイミングはビデオ入力からのビデオ信
号と同期しており、1/30秒の半分の最初の1/60秒の間像
が普通に表示装置の奇数行に書かれる時、ピクセル５の
上半分の後の59の線が点灯する。LCDのすべての行をア
ドレスするのに電気信号が使われる。次に像の偶数行の
ための信号がLCD表示装置のすべての行に送られた時、6
0の線が表示され、この線はピクセルの下半分の後に位
置している。このように各1/30秒の間観察者はｍ×ｎの
解像度のLCDで形成される完全なｍ×2nの解像度の像を
見ることになる。
交互に赤、青及び緑のピクセルの行を有する代表的カ
ラーLCD表示装置で使う時は、装置の動作は前の記述と
同一の第８図である。すくなくとも１個の赤、１個の緑
及び１個の青い発光部が各ピクセルの後に見えるように
配置され、これらの異なる色部分が連続して点滅する
赤、緑及び青の発光線又は点を用いて色を生じることも
可能である。第８図と第９図はこの技術を説明するのに
使われる。
この場合第９図と第10図のパネル１上の３組の発光部
分152,153及び154のそれぞれは異なる色の光を発っす
る。152の部分は赤い光を発っし、153の部分は緑の光
を、154の部分は青い光を発っする。前述のように152,1
53及び154の組が連続して点滅する。152の組が点灯する
時、ピクセル５は像の赤い要素を表示する。153の組が
点灯する時、ピクセル５は像の緑の要素を表示し、そし
て154の組が点灯する時はピクセル５は像の青い要素を
表示する。第１図から第11図に説明された速く点滅し又
は移動する細い線の複数の組を作るには多くの方法があ
る。線、正方形又は他の形をした発光部と、TFELエッジ
発光アレイ、ファイバ光学線又は他のガラスに刻ざまれ
た直線チャンネルに封止されたネオンのような気体を有
する薄膜フィルムのエレクトロルミネセンスパネルがあ
る。それにもかかわらず非常に小さなピクセルで非常に
高い解像度の表示装置で使うには、非常に小さな発光部
分の組を作るのが難しく高価になる。第12図は非常に小
さな発光部を非常に多数作る容易で低コストの方法を示
す。
普通のフラッシュ電球の様ないくつかの大きな光源6
2,63及び64が光パネル65上に配置されている。第12図に
おいては３組の光源が示されているがどの組数でも良
い。電球の組はコントローラ66によって動作され、この
コントローラは62の組を点滅させ、63の組を点滅させ、
そして64の組を点滅させる。ハエの眼レンズアレイ67の
各レンズは拡散面である表面１上に光源62,63及び64の
小さな像68,69及び70を形成する。第12a図は像の行路を
より明瞭に示すためハエの眼レンズのアレイ67と第１図
の表示ユニットの一部分を拡大したものである。もし発
光線が作られるならばハエの眼レンズの代わりにレンチ
キュラレンズが使われる。複数の組の点滅する発光部を
表示する照明パネルの表面１は光バルブアレイ４の後に
位置している。光バルブアレイ４上に示された像はクロ
ック61装置により点滅する光源62から64と同期してい
る。第12図に示された点滅する光源は、光源62,63及び6
4とハエの眼レンズアレイ67の間に位置する機械的又は
電気光学的シャッタ装置によって点滅するように見える
固定した発光源で置き換えることもできる。
投影用レンズ又はレンズ群71もシステムには含まれ、
透過表示装置上の像は多くの観衆が見るスクリーン上に
投影されることが可能である。このような投影レンズは
第８図から第11図のどの形式でも、前述の発光部を作る
どの方法でも使用できる。
更に投影用レンズ又はレンズ群71は本発明の表示装置
の像をコピー情報又は像再生媒体上に投影するのに使用
できる。第16図は第８図の装置を使い、光バルブ４上に
示された像が電子写真式複写機の像受光面（又は複写の
プラットフォーム）72上にレンズ71で焦点が結ばれる。
複写機73は通常の方法で投影像を処理し、たとえば紙74
のような有形の媒体上に表わし固定化する。第16図には
ミラー75が示されている。ミラー75は機械設計を考慮し
て表示ユニットが直接複写機73上に配置できず、像受光
面72上に適正に投影するためには像光経路を曲げる必要
がる時に使われる。複写機73は他の望ましい像再生シス
テムや装置で置き換え可能である。このように電子写真
式複写機73の紙74に加えて媒体としてはアセテートフィ
ルム、写真フィルム、イメージデータ社で開発されたデ
ジタル記録紙や謄写版又はゼラチン版のステンシル原板
又はレーザプリンタ出力などのデジタル記録媒体があ
る。これは非常に高い解像力で永久の固定的再生を素早
く行うので視覚又は他の情報の“ハード”コピーと呼ば
れる。
透過表示装置が１秒間に示すことができる像の数は、
表示装置のピクセルを点灯と消灯するのに要する時間の
長さであるピクセルの応答時間によって制限される。こ
の応用で開示された技術を使い表示フリッカーを許容限
界内におさえるには。表示装置は像又は像の組を1/30秒
又はそれ以下で示す必要がある。このように透過光バル
ブアレイは１秒間にｎ回像を表示することが可能である
ため、ｎが30より大きい場合n/30の視界領域を生じる立
体視システムを作ることができ、又は透過光バルブの解
像力のn/30倍に等しい解像力の２次元表示装置が作られ
る。
現在のところもっとも速い透過表示装置は液晶タイプ
である。TFT（薄膜トランジスタ）とLCDで2ms程度のピ
クセル応答速度のものがいくつかの開発研究所にはあ
る。このような応答時間ならば１秒当り約500フレーム
のフレームレートが可能である。このフレームレートで
は16領域立体視システムが第１図から第７図に説明され
た技術を使って構築でき、又は固有のLCD解像力の16倍
までの解像力の表示装置が第８図から第10図までに説明
された技術を使って構築できる。
更に表示装置を高いフレームシートで駆動する電子部
分を備える必要もある。現在市場に出回っているもっと
も速いコントローラ基板はCirrus Logicにより販売され
ているものでフリッカーを感じさせないために１秒間に
120フレームでLCD表示装置を駆動する。このようなフレ
ームレートは４つの視覚領域まで可能な全解像度の表示
装置を構築するか又はLCDの解像度の４倍までの表示装
置を可能にする。より速いLCDや他のタイプの透過表示
装置がより速い駆動装置と共に将来開発されることが期
待できる。
第１図から第12図に説明した装置は、いくつかの応用
のための表示装置として使うことができ、いくつかの方
法で情報を受けることができる。第13図はコンピュータ
と一緒にコンピュータが作成する像を表示するのに装置
がどのように使われるかを説明する。コンピュータ80は
像情報をグラフィックメモリ90に書き込むために必要な
算術計算を行なう。このメモリはいくつかの部分91から
96に分けることができる。各部分は表示装置４の前の領
域の一つで見ると想定される像の一つを記憶するのに割
当てられる。６つの部分が示されているが、実際には２
からたとえば12までのどの数を使っても良く、これは表
示装置４の前の領域の数による。もし表示装置が２次元
モードで使われるなら、メモリの各部分はパネル１上の
発光部の組の１つが点灯する時に表示される像の部分の
１つを記憶するのに割当られる。コントローラと駆動の
電子部分97はメモリから情報を取り出し、像を作るため
の表示装置４上のピクセルの透過率を変えるためにこの
情報を使う。クロック114は像の読み出しと表示をパネ
ル１上の点滅部分と同期させる。
第14図は第１図から第７図の表示装置がテレビ放送の
受信機として使用できる方法を説明する。一連のテレビ
カメラ98から103はいくつかの光景の像を生じる。一つ
のカメラは表示装置４の前の各視覚領域のための１つの
像を作るのに使われる。ここには６台のカメラが示され
ているが、実際には２台から12台以上のいずれかが使わ
れ、これは表示装置４とパネル１が作ることができる領
域の数による。大部分の応用ではすべてのテレビカメラ
が同期し、すべてのフレームが同時に撮られ、いくつか
の部分105から110を有し、１つが各像に対応するグラフ
ィックメモリ104に記憶される。これらの像はマルチプ
レクサ111で多重化され伝送装置115によりケーブル結合
112又はアンテナ116からの電波発信を経由して表示装置
４に送られる。同期信号も、表示装置４と照明パネル１
を115からの信号で同期させるため放送される。
第15図は表示装置がレーダ、ソナー又はレーザビーム
レンジ検出装置などの距離と方向を検出する装置に使う
ことができることを説明する。検出受信装置113はレー
ダ皿（radar dish）のようなもので、周囲を走査し、そ
の周囲内の目的物からのエコーを受ける。コンピュータ
80はエコーの時間遅れを距離情報に変換し、順番にこれ
を装置113で検出された目的物の位置と形のグラフィッ
クな再現に変換する、この再現はグラフィックメモリ90
内に在り、そこではコントローラとディスク駆動装置97
を通して光アレイ表示装置４へ読み出される。
これまでの説明では発光部分は平行線又はラスターパ
ターンに配列された正方形及びドット状の形を有すると
した。同様に透過表示装置もラスターパターンに配列さ
れたピクセルを有するとして述べてきた。実際には種々
の形のいくつかの数の照明部分を、３次元の像を作るか
又は透過表示装置の解像力を増加させるため、種々の形
と配列のピクセルを有する透過表示装置と組み合せて使
うことができる。本応用例はそのような他の配列も含む
ことができると考えるべきである。
これまでの記述は説明のためでこれに限られるもので
はない。多くの他の変形例が当然本発明の開示に基ずい
て考えられる。これらは本発明の請求範囲内と理解され
るべきと考えられる。
〔発明の効果〕
本発明により装置前の数箇所から３次元像を見ること
ができる表示装置が実現できる。更に薄くて小型で軽い
表示装置で３次元像を発生することができる。また本発
明では３次元像を発生する時にも表示装置の光バルブの
解像度をすべて活用している。一方高解像度表示が表示
装置のピクセル数を増加させることなく実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の自己立体視表示ユニットの透視図、 第２図は第１図の表示ユニットの部分を拡大した図、 第３図は第１図の表示ユニットの上方より見た、発明の
幾何関係と光の特性を説明する図、 第４図は第２図の表示装置の変形例の拡大図で、表示装
置内により多くの線の組がある場合であり、 第５図は第４図の表示ユニットの上方より見た、発明の
幾何関係と光の特性を説明する図、 第６図は本発明の変形例の拡大図で、発光部分が移り変
わる線の替りに照明パネル上に点滅し発光部分が移り変
わる点を使用する場合であり、 第７図は第６図の表示ユニットの幾何関係と光の特性を
説明する図で、 第８図は本発明の変形例の透視図で、透過表示装置の水
平解像度を増加させるため点滅し又は移り変わる発光部
分を使用した場合で、 第９図は第８図の表示ユニットの前面図で、動作を説明
する図で、 第10図は第８図の装置の変形例の透視図で、透過表示装
置の水平及び垂直の両方の解像度を増加させるため点滅
又は移り変わる発光部分を使用した場合、 第11図は第８図の装置の変形例の透視図で、透過表示装
置の垂直方向の解像度を増加させるため点滅又は移り変
わる発光部分を使用した場合、 第12図は第１図から第11図に示した装置で使用するため
の非常に小さい発光部分の組を作る方法を説明する図、 第12A図はハエの眼レンズと像を示す第12図の部分拡大
図、 第13図はコンピュータ表示装置としての上記の第１図か
ら第11図に示した本発明の使用についての説明図、 第14図は遠隔テレビシステム用表示装置としての第１図
から第７図に示した本発明の使用についての説明図、 第15図はレーダ／ソナーシステム用としての第１図から
第11図に示した本発明の使用についての説明図、 第16図は有形の複写再生システムで像を形成する際の第
８図から第11図に示した本発明の使用の説明図である。 図において、 １……照明パネル、2,3……発光線、 ４……光バルブアレイ、５……ピクセル、 ７……観察面、8,9……ピクセル、 10……左眼領域、11……右眼領域、 13−18……発光線、19−24……ピクセル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 13/00 - 15/00 H04N 5/66 - 5/74 G09G 3/00 - 3/38

Claims (26)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電子的な表示装置であって、 （ａ） 発光部分の２以上の組から光を出力することが
    可能な表面、 （ｂ） 当該装置が動作中は、各組を次から次へと連続
    して点滅させ、この工程を連続して繰り返させる手段、
    及び （ｃ） 前記表面の前に平行に配置され、表面に個別の
    画素を有し、発光部分の異なる組が点灯する時は、右眼
    用の像の一部と左眼用の像の一部又は少なくとも２つの
    眼に入る像の異なる組を表示することが可能な光バルブ
    を備えた表示装置。
  2. 【請求項２】前記発光部分は、オートステレオスコピッ
    ク表示装置を形成するように垂直方向に配置されている
    請求項１に記載の表示装置。
  3. 【請求項３】前記発光部分は、線状である請求項２に記
    載の表示装置。
  4. 【請求項４】前記発光部分は、個別の発光点の列である
    請求項２に記載の表示装置。
  5. 【請求項５】前記発光部分は水平であり、２次元高解像
    表示が実現される請求項１に記載の表示装置。
  6. 【請求項６】前記発光部分は、線状である請求項５に記
    載の表示装置。
  7. 【請求項７】前記発光部分は、個別の発光点の列である
    請求項５に記載の表示装置。
  8. 【請求項８】前記発光部分は列状に配置され、２次元高
    解像表示が実現される請求項１に記載の表示装置。
  9. 【請求項９】前記発光部分は、線状である請求項８に記
    載の表示装置。
  10. 【請求項１０】前記発光部分は、個別の発光点の列であ
    る請求項８に記載の表示装置。
  11. 【請求項１１】当該表示装置はカラー表示であり、前記
    個別の各画素は３つの個別の画素で置き換えられ、各画
    素は３原色の異なる１つの色に対して濃淡がつけられる
    請求項１に記載の表示装置。
  12. 【請求項１２】前記発光部分は３つの部分で置き換えら
    れ、それぞれの発光部分は３原色の異なる１つの色に対
    して濃淡がつけられる請求項１に記載の表示装置。
  13. 【請求項１３】コンピュータシステムでコンピュータが
    発生した情報の表示装置として使用される請求項１に記
    載の表示装置。
  14. 【請求項１４】テレビジョン受像システムで視覚表示装
    置として使用される請求項１に記載の表示装置。
  15. 【請求項１５】レーダ、ソナー及びレーザビームレンジ
    検出装置で受けた情報の視覚表示装置として使用される
    請求項１に記載の表示装置。
  16. 【請求項１６】永久的で有形な複写再生システムで使用
    される請求項１に記載の表示装置。
  17. 【請求項１７】複写が写真フィルム上に行われる請求項
    16に記載の表示装置。
  18. 【請求項１８】複写が紙上に行われる請求項16に記載の
    表示装置。
  19. 【請求項１９】複写がディジタル記録媒体上に行われる
    請求項16に記載の表示装置。
  20. 【請求項２０】観察面上に投影するための像の供給源と
    して投影システムで使用される請求項１に記載の表示装
    置。
  21. 【請求項２１】表面に発光部分の組を生成する装置であ
    って、 （ａ） ２以上の組の発光部分から光を出力することが
    可能な表面、 （ｂ） 当該装置が動作中は、各組を次から次へと連続
    して点滅させ、この工程を連続して繰り返させる手段、 （ｃ） 前記発光部分の前に間隔を置いて配置されたは
    えの目レンズ又はレンチキュラレンズシート、及び （ｄ） 前記レンズの前に配置され、前記レンズによっ
    て前記発光部分の複数の像が表面上に形成される透明又
    は半透明の画像表面とを備えることを特徴とする装置。
  22. 【請求項２２】前記発光部分は常時点灯する発光部分で
    置き換えられ、該発光部分と前記レンチキュラレンズシ
    ートの間に配置された機械的又は電気光学的シャッタが
    点滅作用を行うために使用される請求項21に記載の装
    置。
  23. 【請求項２３】（ａ） 発光部分の２以上の組から光を
    出力することが可能な表面、 （ｂ） 当該装置が動作中は、各組を次から次へと連続
    して点滅させ、この工程を連続して繰り返させる手段、
    及び （ｃ） 前記表面の前に平行に配置され、表面に個別の
    画素を有し、発光部分の異なる組が点灯する時は、右眼
    用の像の一部と左眼用の像の一部又は少なくとも２つの
    眼に入る像の異なる組を表示することが可能な光バルブ
    を備えた表示装置で、前記光バルブによって受けられる
    一連の変調された電磁信号を送ることを特徴とする表示
    方法。
  24. 【請求項２４】前記電磁信号は、色を示す信号を含み、
    各発光部分は３つの発光部分で置き換えられ、各発光部
    分は３原色の異なる１つの色に対して濃淡がつけられる
    請求項23に記載の表示方法。
  25. 【請求項２５】前記電磁信号は、色を示す信号を含み、
    各個別の画素は３つの個別の画素で置き換えられ、各画
    素は３原色の異なる１つの色に対して濃淡がつけられる
    請求項23に記載の表示方法。
  26. 【請求項２６】前記表示装置によって形成される像は、
    投影レンズを介して有形な複写再生システムの像受け表
    面に投影され、この受けられた像は有形な複写の形で固
    定される請求項23に記載の表示方法。
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