JP3214682B2 - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JP3214682B2
JP3214682B2 JP34087693A JP34087693A JP3214682B2 JP 3214682 B2 JP3214682 B2 JP 3214682B2 JP 34087693 A JP34087693 A JP 34087693A JP 34087693 A JP34087693 A JP 34087693A JP 3214682 B2 JP3214682 B2 JP 3214682B2
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ハンス・ビヴェロット
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セルシウステク・エレクトロニクス・エービー
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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は第１表示素子を観察者から或る距
離に配置し、第２表示素子を観察者のすぐ近くにかつ観
察者と第１の表示素子との間で視野内に配置し、第１と
第２の表示素子を相互に同期させる手段を備えて、３次
元像を観察者に表示する装置に関す。
【０００２】第１表示素子を観察者から或る距離に配置
し、第２表示素子を観察者のすぐ近くにかつ観察者と第
１の表示素子との間で視野内に配置し、第１と第２の表
示素子を相互に同期させる手段を備えて２次元像を表示
する原理的な装置が本発明者らの特許第２７４１４５６
号（特開平５−２１６４４６号）により既に知られてい
る。なお、この装置でも、両眼を持つ観察者の各目に一
つの別個の部分像（即ち所謂ステレオ像）を供給するこ
とにより３次元像表示は達成できる。しかし、上記特許
による３次元像表示には或る種の制限がある。像が二つ
の部分像からのみ構成されているから、一方向から見た
３次元像についての非常に制限された情報だけである。
またこの装置による３次元像表示は観察者が二つの目を
持つことを必要とする。
【０００３】伝統的な意味の光学的結像は３次元空中像
を一つの像平面（例えばすりガラス、フイルム又は目の
網膜）に投影することであると考えられる。像平面に結
像するときに被写体空間内に十分な被写界深度があれ
ば、これは重大な制限であるとは考えられない。しかし
この方法では、完全な３次元像ボリューム（image volu
me) のうちわずかの情報のみが利用されるだけである。
観察者は再焦点合わせにより各像平面にアクセスできる
（これにより一回につき一つの像平面を記録できる）。
これは集光能力が高くそれ故に被写界深度が小さい光学
システム例えば顕微鏡又は電気光学機器（これは例えば
イメージ増倍管、 ＴＶカメラ、ＩＲカメラ等の如き像変
換部品と表示装置とを備えている）の場合に特に顕著に
なる。
【０００４】伝統的な光学的結像装置は受動タイプであ
る。即ち被写体を時間標識をつけて照明していない。そ
れで時間測定による被写体までの距離測定はできない。
ただし時間標識をつけない場合の距離測定の一つの可能
性は例えば一つのレンズ口径内での二つの位置から標的
への角度を計ることである。標的の像はレンズを変位さ
せることにより鮮鋭に設定できる。被写体から受け取ら
れた角度の範囲が大きければ大きいほど（即ち焦点距離
（即ち集光能力）に関してレンズが大きければ大きいほ
ど）、深度の不確実性が少なくなり、故に得られる焦点
深度が小さくなる。遠隔の部分は「加圧一体化」（pres
sed together) されるが、これはレンズの公式の結果で
ある。レンズの公式によれば、ａ・ｂ＝ｆ２であり、こ
こにａは前焦点までの被写体の距離、ｂは後焦点からの
像の距離、ｆは焦点距離である。この方法による可能な
改良を施した受動的結像装置の例は顕微鏡である。これ
は大きい焦点深度及び本発明による３次元像表示装置の
ための良好な読み取り性能を持つ。
【０００５】レーダ・エコー形式（或る形態の時間標識
をつけて信号を送信する形式）の能動センサは、３次元
的に距離、方位角及び仰角のすべてにおいて均等目盛の
可能性を提供する。このシステムの例は「レーダ」、
「レーザ・レーダ」、「ソナー」、あるいは「ゲーテッ
ド・ビューイング(gated viewing) 」である。能動セン
サの他の例として、Ｘ線トモグラフ、磁気カメラ等の如
きシャドウ投影法を挙げることができる。これらは主と
して医学上の診断に使用される。
【０００６】以下の記載において、環境における実際の
物体は「被写体」と呼ばれる。これら被写体の像（例え
ば光、ＩＲ放射線、レーダ、Ｘ線、音波等により発生す
る）を「基本的像」と呼ぶ。なお「基本的像」は完全に
合成することもできる。「基本的像」を観察者に見える
ようにする「表示手段」は二つの別個の「表示素子」か
らなる。
【０００７】本発明の目的は完全な３次元ボリューム像
を作ることである。これにより観察者に殆ど理想的な３
次元像を知覚させる。また上記制限（段落０００２で述
べた欠点）を呈しない表示装置を提供することである。
【０００８】本発明の目的は次の特徴を持つ表示装置で
達成される。すなわちこの表示装置は３次元像情報を持
つ基本的像を発生する基本的像発生素子を具備し、前記
３次元像情報を処理して像情報を第１と第２表示素子と
へ分ける像情報処理素子を具備し、処理された像情報は
一部が第１表示素子に供給されて３次元像情報の第１サ
ブセットを表示し、残りの部分が第２表示素子に供給さ
れて３次元像情報の第２サブセットを表示する。これら
第１，第２サブセットは観察者に統合時間内に表示され
る。これにより観察者が自分の視野内に二つの同期され
た前記の第１，第２表示素子を観察するとき３次元像を
知覚するようになっている。本発明は基本的像を発生し
て得た３次元像情報を処理して、二つの表示素子を利用
して像を３次元で再生することができる。上述による像
を一連に記録し表示することにより、動く立体像を選択
可能な時間スケールで再生できる。これらの３次元像情
報はテープ又は均等物の如き記憶媒体に記憶させること
が可能であり後で再生表示することができる。３次元像
情報を持つ基本的像は物理的空間の複製でありうるし、
能動センサにより得られたデータ情報から形成できる
し、あるいは基本的像を合成発生する像発生器から得ら
れたデータ情報からも形成できる。
【０００９】有利な実施例によれば、前記像情報処理素
子は一つ以上の像（例えば照準印）を３次元像に重畳す
る像重畳ユニットを含む。３次元像表示における像重畳
により、就中、非常に魅力的な特性を持つ照準器が作ら
れる。これは観察者の頭位置を入力する必要がない。こ
の照準器は例えばヘルメット照準器と異なり、視野は任
意に大きくでき、また観察者は自分の頭を自由に動かす
ことができる。その照準印は現在の距離で任意の点にパ
ララックスなしに重畳される。所望であれば、多数の像
（照準印）又は現実の背景を３次元像表示に重畳させる
ことができる。
【００１０】他の有利な実施例は添付の特許請求の範囲
から明かである。
【００１１】次に本発明を添付図面に示す例に就いて説
明する。
【００１２】図１は従来の光学的結像装置を示す。集光
レンズＬによる被写体Ｏ１，Ｏ２の３次元空中像Ｉ１，
Ｉ２がその投影として一つの像平面ＩＰに結像する。像
平面ＩＰは例えばすりガラスである。あるいは、像平面
ＩＰはフイルム又は目の網膜でありうる。観察者は有利
には、図１の破線で略示された接眼レンズＯＣにより像
平面ＩＰの像を見る。集光レンズＬの焦点距離はｆで示
され、被写体と集光レンズとの間の距離はＲ１，Ｒ２に
より示されている。３次元基本的像ボリュームの情報内
容のうち一部のみがシステムの焦点深度に対応して利用
される。再焦点合わせにより、多数の像平面ＩＰを鮮鋭
に記録できるが、１回に一つだけである。
【００１３】図２は完全な３次元ボリューム像を表示す
る本発明の装置を示す。図１と同様、集光レンズ（基本
的像発生素子）Ｌの光学軸線ＯＡに沿って計られた集光
レンズＬからの距離Ｒ１，Ｒ２に二つの被写体Ｏ１，Ｏ
２がある。像平面ＩＰとしての単一のすりガラス（又は
同類物）の代わりに、複数層の検出器ＤＡ１−ＤＡｎ が
配置されている。複数層の検出器ＤＡ １ −ＤＡ ｎ は像ボ
リュームを抽出する手段を構成していて、基本的像ボリ
ュームを抽出するように配列されている。検出器ＤＡ １
−ＤＡ ｎ からの像情報は像情報処理素子ＰＭで処理され
る。像情報処理素子ＰＭは、特にフレーム・バッファ
と、像重畳ユニットと、像改変素子と、像情報分割素子
とを含んでいる。処理された像情報は分けられて第１表
示素子Ｄ１と第２表示素子Ｄ２とへ供給される。第１表
示素子Ｄ１は複数本の１次元表示ユニットからなる：す
なわち観察者ＯＢから異なる距離（ｚ方向の距離）にお
いて互いに平行（ｘ方向に平行）に配置された複数本の
表示ルーラ ＤＲ１−ＤＲｎから成る。前記の複数本の
表示ルーラは観察者の視野内にほぼ水平に置かれた一つ
の平面（ｘｚ平面）に配置されている。観察者ＯＢは第
２表示素子Ｄ２を装備している。この第２表示素子Ｄ ２
は掃引ゴグルである。
【００１４】図２に示す実施例によれば、アクセスする
像平面の各々に検出器ＤＡ１−ＤＡｎ の各層が割り当て
られ、これらの検出器ＤＡ １ −ＤＡ ｎ により基本的像ボ
リューム全部が走査される。検出器ＤＡ１−ＤＡｎ の各
層は入射光線を邪魔しないようになされる。走査は時分
割及び検出器の層間を横断する変位により行われる。検
出器ＤＡ ｎ の画素寸法及び関連被写界深度の要求によ
り、最低限の数の像平面（鮮鋭性を維持するために像ボ
リュームが分割される最低限の面数：すなわち検出器Ｄ
Ａｎの層数）を決めることができる。複数層の検出器Ｄ
Ａ １ −ＤＡ ｎ の代わりに、単一の傾斜した２次元像セン
サ（例えばＣＣＤマトリックス）を使用できる。これは
基本的像ボリューム全体を掃引し、２次元像センサにお
ける多数の線がそれぞれの焦点平面でそのフレームを感
知する。
【００１５】像ボリュームを走査することにより得られ
た像情報は有利には処理後にフレーム・バッファ（図示
せず：像情報処理素子ＰＭに含まれている）に３次元テ
ンソルとして記憶される。記憶に関連した前記処理は、
就中、第１表示素子Ｄ １ 及び第２表示素子Ｄ ２ に像情報
を適合させることを目的とする。像情報は像情報分割素
子（像情報処理素子ＰＭに含まれている）において二つ
のサブセットに分けられる。像改変素子において、像情
報は例えば異なる形式の投影間で変換されたり、例えば
像の鮮鋭部分を取り出しこれを「正しい」深度に置くた
めに濾波されたりする。
【００１６】像情報処理素子ＰＭで行われる上記機能は
周知の手段により遂行され、故に詳述しない。
【００１７】図２に示す実施例によれば、第２表示素子
Ｄ２は観察者ＯＢの統合時間内に像平面を掃引する１対
の掃引ゴグルである。二つの表示素子Ｄ１，Ｄ２は相互
に同期され３次元像を表示する。
【００１８】３次元像を表示する本発明の原理の理解を
助けるために以下の説明をする。先ず２次元画像は画素
と呼ばれる多数の最小解像素子から成ることを理解す
る。これらの画素を２次元に分布したものが２次元画像
であると考えることができる。しかして、２次元画像は
多数の画素の集まりとして見ることができる。そして各
画素は二つの座標により与えられる画素位置と画素情報
（各画素の強度、色、偏光等の形態のもの）とにより形
成される。全ての画素が観察者の統合時間よりも短い、
例えば人の目の統合時間よりも短い時間内に与えられる
と、観察者にはちらつきのないまとまりのある２次元画
像を知覚する。
【００１９】さて、３次元像は、以下の記載で我々が
「トリクセル」と呼ぶ画素（即ち「ピクセル」と呼ばれ
る２次元画素と区別される３次元画素：トリクセルは例
えば三つの直交座標ｘ，ｙ，ｚに関連している）の多数
により構成されると考えることができる。全トリクセル
は目の統合時間Ｔ内に少なくとも一度作動される。目の
統合時間の典型的な値は約１０〜２０ｍｓである。故に
全統合時間より短い時間ｔ内に各アドレスを作動すれば
十分である。
【００２０】３次元像情報（ｉ，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３から
なる）を第１表示素子Ｄ １ と第２表示素子Ｄ ２ とへ分け
得る可能な態様１〜６を下に示す。
【００２１】 態様 第１表示素子 第２表示素子 １． ｉ，Ｘ１，Ｘ２ Ｘ３ ２． Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ ｉ ３． ｉ，Ｘ１ Ｘ２，Ｘ３ ４． Ｘ１，Ｘ２ ｉ，Ｘ３ ５． ｉ Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ ６． Ｘ１ ｉ，Ｘ２，Ｘ３ ここにＸ１，Ｘ２，Ｘ３は各トリクセルの三つの座標情
報（例えば図２、図６、図７においてｘ，ｚ，ｙに対応
する）を示し、ｉは各トリクセルの画素情報を示す。Ｘ
１，Ｘ２，Ｘ３は並べ換えることができる。
【００２２】像空間のベクトルＲ（ｘ，ｙ，ｚ）により
示される各トリクセルが統合時間Ｔにわたり抽出された
画素情報（強度、色、偏光等）ｉに従って励起される。
すべてのアドレスされたトリクセルが第１表示素子Ｄ１
と第２表示素子Ｄ２の相互作用により表示されて完全な
一つのボリューム像を作成する。ちらつきを防止するた
めに従来のテレビ技術から類推して、「インターレー
ス」(interlace) 原理により各像平面はサブセット（例
えば、像内容の半分）を表すことができる。このように
して、システムの時間帯域幅を抑えることができる。こ
のことは分布ネットワークでの伝送、特に無線伝送にお
いて重要である。第１表示素子Ｄ １ に物理的に実施でき
るトリクセルは、１点配列（態様５）、１列配列（態様
３，６）、１平面配列（態様１，４）又は多数の平面配
列（態様２）にすることができる（どれを選ぶかはシス
テムの解法による）。各種の中間形、例えば列群等も可
能である。図２に示す実施例によれば、第１表示素子Ｄ
１ で実行されるトリクセルは、一つの平面（ｘｚ平面）
に配列された平行（ｘ軸に平行）な複数本の表示ルーラ
によるが、完全な立体像は残部の像情報（ｙ）が供給さ
れる第２表示素子Ｄ ２ との相互作用により得られる。す
なわち図２に示す実施例によれば、各表示ルーラによる
１次元像は第２表示素子Ｄ ２ （例えば偏向器すなわち掃
引ゴグル）によりｙ方向（各表示ルーラに割り当てられ
破線で示された像平面参照）に広げられる。すなわち偏
光器（掃引ゴグル）を通過する光は像情報（ｙ）に応じ
て偏向される。かくして第２表示素子Ｄ ２ は像平面を掃
引するのである。
【００２３】複数本の表示ルーラＤＲ １ −ＤＲ ｎ からな
る第１表示素子Ｄ １ には座標情報ｚ，ｘと画素情報ｉと
が供給され（より具体的に説明すると、例えば座標情報
ｚにより一本の表示ルーラが選択され、座標情報ｘによ
りその表示ルーラ上の一点が決められ、画素情報ｉに応
じて前記一点が励起される）、同時に第２表示素子Ｄ２
には座標情報ｙが供給される（座標情報ｙに応じて通過
光の偏向がなされる）。すなわち第１表示素子Ｄ１ に
はｉ，Ｘ１，Ｘ２が与えられ、表示ルーラ（１次元表示
ユニット）の各点は観察者の統合時間に対応する時間
（好ましくはこれよりも短い時間）内に励起される。第
２表示素子Ｄ ２ にはＸ３が与えられる。その結果、各選
択された表示ルーラによる１次元像が関連像平面に変換
される。全ての像平面は鮮鋭なものとして同時に知覚さ
れる。そのとき深度幻想(depth illusion)が生じるが、
これは一つには観察者の両眼のパララックスによるもの
であり、また一つには複数本の表示ルーラが奥行方向
（ｚ方向）において相互に或る距離だけ離れているから
頭を動かすと部分像の間に相対運動が生じることによる
ものである。各像平面に鮮鋭な部分をもたらすべく、像
情報は表示する前に像情報処理素子ＰＭで処理できる。
上述の如き第１表示素子Ｄ １ と第２表示素子Ｄ ２ の組み
合せ（表示ルーラＤＲ １ −ＤＲ ｎ と掃引ゴグルの組み合
せ）は単眼であっても大きい被写界深度と深度幻想とを
持つ顕微鏡を作るのに適する。かかる顕微鏡は作業場所
及び他の人間工学に関して改良の可能性を与える。
【００２４】図３は本発明の３次元像表示装置の第２実
施例を示す。この第２実施例では、第１表示素子Ｄ１は
観察者ＯＢから異なる距離に配置された複数の像平面を
構成する複数層の液晶型表示層（２次元表示ユニット）
ＤＬ１−ＤＬｎ （図では三つの層しか示さず）からな
る。 第２表示素子Ｄ２は変調スイッチである。より具
体的には第２表示素子Ｄ ２ は、非常に速いシャッタの所
謂「スイッチ・ゴグル」である。図２に述べたと同様の
受動センサを第２実施例でも用いるが、像ボリュームを
抽出するのに、図３の第２実施例では複数層の検出器Ｄ
Ａ１−ＤＡｎの代わりに単一の傾斜した２次元像センサ
ＰＳが用いられる。これは基本的像ボリューム全体を掃
引する。あるいは能動センサでも被写体の３次元像情報
の抽出が、システムの特性に応じて種々の方法で行え
る。図６に関して能動センサの例を述べると、例えば３
−ＤレーダＡＳ（図６）から二つの角度及び対応レーダ
・ローブの距離として３次元における各座標点が読み込
まれ、その後に完全な立体像がメモリに形成される。ま
た、図７の様に、２次元像がコンピュータ・トモグラフ
から輪切りとして得られる。多層の２次元表示ユニット
ＤＬ１−ＤＬ ｎ が画素情報ｉのない励起点（飛点ＦＳ：
図３）により層毎に走査され、同時に、各層が空中像Ｉ
１，Ｉ２からの対応する各像平面内容を表示するものと
して知覚されるよう前記スイッチ・ゴグルが非常に高速
で変調される。すなわち、画素情報ｉは前記スイッチ・
ゴグルに供給される。３次元の位置情報Ｘ１，Ｘ２，Ｘ
３は多層の２次元表示ユニットＤＬ１−ＤＬｎ に与えら
れて前記飛点ＦＳとなる。前記スイッチ・ゴグルを変調
する信号の高域濾波により像の鮮鋭部分が取り出されて
「正しい」深度へ移動できる。
【００２５】図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は第
３実施例を示す。この実施例ではシンボル像Ｐ１が３次
元像の像平面に重畳されて二重像を作る。図４（ｂ）は
第１表示素子Ｄ１の断面図、図４（ｃ）はシンボル像Ｐ
１を重畳した像平面Ｐ ｉ の正面図である。この第１表示
素子Ｄ １ は図２に関して述べた形式のものであるが、像
情報処理素子ＰＭには他の機能（シンボル像Ｐ１を重畳
する機能：像重畳ユニット）が付加されている。シンボ
ル像は例えば照準印、十字線、グリッド又は同類物であ
る。図示の実施例では、二重像は一部に照準印Ｐ１を持
つ平面と、一部に「焦点合わせ」された環境像（即ち現
在の距離で最も鮮鋭のものとして選択されたもの）の像
平面Ｐｉとを含む。これは照準印Ｐ１をパララックス無
しに前記環境像の任意点に重畳させる。照準手段として
利用される像重畳ユニットはセンサに含ませることがで
きる。
【００２６】照準印Ｐ１は環境像に対する角度に対応し
た基本的像における位置であると見ることができる。他
の方法は環境を直接考え、角度を調節することである。
二つの照準印をそれぞれの像平面に表示して、二つの照
準印の間の環境像を眺望するという照準指定も得られ
る。第１表示装置Ｄ１を装着する台（図示せず）は環境
に関して或る方角と高さに配置される。
【００２７】基本的像の位置指定には、ジョイスチック
に類似した照準素子ＪＳと焦点制御装置ＦＣとにより地
勢の所望の点へ方位角、高度、深度に就いて観察者が照
準印Ｐ１を制御できる。これはヘルメット照準器（観察
者又は監視者が自分の頭で照準するもの）と異なり、観
察者の頭の位置を入力する必要はない。本発明のこの実
施例では第１表示素子Ｄ １ の配置が環境に対して既に参
照されており、観察者は自分の頭を自由に動かすことが
できる。しかし、観察者の頭の動きが照準に利用される
こと、及び像平面Ｐｉを選択するための他の制御素子を
配置することを本発明の装置は除外しない。
【００２８】図５に略示される第４実施例では、例えば
パイロットのための３次元像表示装置は観察者（パイロ
ット）の回りに装着された複数組の表示ルーラ（１次元
表示ユニット）を含む。この３次元像表示装置により嵩
高な所謂「ヘッド・アップ表示装置」は必要でなくな
る。図５は、観察者ＯＢが多数組の表示ルーラＤＲｉｊ
（ｉ＝１，２・・・ｍ，ｊ＝１，２・・・ｎ、そしてｍ
は横方向の表示ルーラの数、ｎは深さ方向の表示ルーラ
の数）の前に座っているのを上から見て示している。表
示ルーラＤＲｉｊはパネルＴＥの表面に設けられてい
る。センサ（基本的像発生素子）の配置に応じて視野は
任意に大きくできる。また、被写体（検出標的）への照
準印の位置合せに影響することなくパイロットは自分の
頭を自由に動かすことができる。数個の照準印をつける
こともできる。各照準印のデータが対策を計算する関連
計算プログラムへ供給される。図５の表示装置は偵察／
割当任務の時に、多数の被写体（標的）を早期に検出し
迅速に対策を立て同時に処理する可能性を向上させる。
電子信号の出力を出す多くの形式のもの（例えばＴＶ及
びＩＲ）がセンサとして用いることができる。またセン
サはレーダ又は音響センサの如き非光学センサでもよ
い。あるいは、環境における可視的被写体を直接に指示
するように、照準印を発生させることもできる。
【００２９】図６に示す本発明の３次元像表示装置の第
５実施例では、基本的像発生素子は能動センサＡＳ（例
えばレーダの形態のもの）である。得られる基本的像は
３次元像情報を有する基本的像を記述する例えば電気信
号の形態のデータ情報で構成できる。像情報処理素子Ｐ
Ｍから観察者ＯＢまで、図６の装置は図２に関して述べ
たものと同じにできる。普通の３−Ｄレーダが被写体ボ
リュームの基本的像を発生させるのに使用できる。送信
及び受信ローブは角度の形態の二つの座標を規定する。
時間遅れは第３の座標、即ち距離を与える。この場合、
記録は極座標系で遂行されるが、次の素子へ通すために
座標変換が遂行される。
【００３０】図７に示す第６実施例によれば、基本的像
発生素子は基本的像を合成発生する像発生器ＰＧであ
る。この実施例の３次元像表示装置の残部に就いては、
図２に関して記載したものと同じである。この実施例の
場合、基本的像は実際の被写体からではなく、基本的像
を合成発生する像発生器ＰＧ（これはコンピュータの一
部を、必ずしもではないが、便宜上構成する）により直
接作られる。
【００３１】本発明は上述実施例に限定されず、特許請
求の範囲に記載の本発明の範囲により各種の実施例が可
能である。就中、３次元像を形成する二つの表示素子Ｄ
１ ，Ｄ ２ 間の相互作用の可能性の選択範囲が大きく、ま
た二つの表示素子の構造を広範囲に変化できる。
【００３２】トリクセル励起の時間Ｔ（すなわち目の統
合時間）にわたる分布に対して多数の原理も考えられ
る。個々のトリクセルの可能な平行なビデオ・チャンネ
ルの数は各画素に対してアクセス可能な能動時間を決め
る。
【００３３】帯域幅及びちらつきの減少のために部分像
に対する各種形式の分布（ＴＶの「インターレース」に
匹敵する）が可能である。ＴＶ分野から類推して、部分
像が多くの時間間隔Ｔ内であるようなシステムが考えら
れる。また第１表示素子Ｄ １ において、多数の点を並行
に励起（例えば発光）できる。
【００３４】本発明の装置は特許第２７４１４５６号
（特開平５−２１６４４６号）の記載から類推される通
り、一つのグループの複数の観察者にそれぞれ別々の像
を表示できる。
【００３５】既述の幾つかの実施例について種々のセン
サを例示したが、一般に、センサは受動タイプと能動タ
イプに分けられる。両タイプとも本発明に使用できる。
受動タイプのセンサの例は双眼鏡及び顕微鏡の如き光学
システム，ＩＲビューアである。能動タイプのセンサの
例はレーザ・レーダ、レーダ及びソナーセンサ及びＸ線
トモグラフである。能動タイプのセンサの他の例は所謂
「ゲーテッド・ビューイング」と呼ばれる時間ギャップ
に制限された非干渉性光を用いて操作するセンサであ
る。また一つのタイプ内又は二つのタイプ間の中間の形
態のセンサを使用することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はレンズで形成された被写体の３次元空中
像を一つの像平面に投影させる従来の光学的結像態様を
示す。
【図２】図２は３次元像表示装置の本発明の第１実施例
を示す。これは１次元表示ユニット（複数本）からなる
第１表示素子と掃引ゴグルからなる第２表示素子とを含
む。
【図３】図３は３次元像表示装置の本発明の第２実施例
を示す。これは２次元表示ユニット（複数層）からなる
第１表示素子とスイッチ・ゴグルからなる第２表示素子
とを含む。
【図４】図４（ａ）は３次元像表示装置の本発明の第３
実施例を示す。この実施例では観察者が或る程度３次元
像をコントロールできるようになされている。図４
（ｂ）は光学軸線の方向に第１表示素子を通る略垂直断
面図であり、図４（ｃ）はシンボル像を重畳した像平面
の正面図である。
【図５】図５は３次元像表示装置の本発明の第４実施例
を示す。これは大きな立体角の視野を観察者に与えるも
のである。
【図６】図６は３次元像表示装置の本発明の第５実施例
を示す。この実施例では基本的像が能動センサにより得
られる。
【図７】図７は３次元像表示装置の本発明の第６実施例
を示す。この実施例では基本的像が実際の被写体からで
はなく基本的像を合成発生する像発生器により得られ
る。
【符号の説明】
Ｄ１ 第１表示素子 Ｄ２ 第２表示素子 ＰＭ 像情報処理素子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−65795（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−226095（ＪＰ，Ａ) 特許2741456（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許3860752（ＵＳ，Ａ) 国際公開91／15930（ＷＯ，Ａ１)

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３次元像を観察者（ＯＢ）に表示する装
    置であって、 観察者から距離を置いて配置された第１表示素子
    （Ｄ１）、 観察者（ＯＢ）と前記第１表示素子（Ｄ１）との間の視
    野内で観察者（ＯＢ）のすぐ近くに配置された第２表示
    素子（Ｄ２）、 前記第１表示素子（Ｄ１）と前記第２表示素子（Ｄ２）
    とを相互に同期させる手段（ＰＭ）、 ３次元像情報を発生する基本的像発生素子（Ｌ，ＡＳ，
    ＰＧ）および、 発生された３次元像情報を処理して第１表示素子
    （Ｄ１）と第２表示素子（Ｄ２）とへ像情報を分けるた
    めの像情報処理素子（ＰＭ）を具備した３次元像を観察
    者に表示する装置において、 前記基本的像発生素子（Ｌ，ＡＳ，ＰＧ）は三つの真の
    幾何学的座標により組み立てられる３次元ボリューム像
    情報を発生するように配列されていること、 前記像情報処理素子（ＰＭ）は三つの真の幾何学的座標
    をもつ３次元像として基本的像から引き出された像情報
    を、観察者が同期された二つの表示素子（Ｄ １ ，Ｄ ２ ）
    を自分の視野内に観察する時に３次元ボリューム像を知
    覚するように観察者（ＯＢ）のための統合時間内に、３
    次元ボリューム像に含まれた像情報の第１サブセットを
    第１表示素子（Ｄ１）において表示しかつ３次元ボリュ
    ーム像に含まれた像情報の第２サブセットを第２表示素
    子（Ｄ２）において表示するために、処理するように配
    列されていること、および 前記像情報処理素子による前
    記第１サブセットは要素カテゴリーＸ１，Ｘ２，Ｘ３，
    ｉのうちの一つ、二つ又は三つで形成され、前記第２サ
    ブセットは前記第１サブセットを形成する要素カテゴリ
    ーを除く要素カテゴリーで形成されており、これら協働
    関係にある二つのサブセット情報は観察者（ＯＢ）に対
    して一つの合成像を形成するように表示される、但し、
    Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は１点の三直交座標を表し、ｉは前記
    １点の内容情報を表していることを特徴とする３次元像
    を観察者に表示する装置。
  2. 【請求項２】 第１表示素子（Ｄ１）は、観察者（Ｏ
    Ｂ）から異る距離に配置された複数の平行配列の１次元
    表示ユニット（ＤＲ １ −ＤＲ ｎ ）からなり、各 １次元表
    示ユニットに各像平面が割り当てられたことを特徴とす
    る請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 第２表示素子（Ｄ２）は観察者（ＯＢ）
    の統合時間内に像平面を掃引するように構成されたこと
    を特徴とする請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 第１表示素子（Ｄ１）は、観察者（Ｏ
    Ｂ）から異る距離に配置された複数の平行配列の２次元
    表示ユニット（ＤＬ １ −ＤＬ ｎ ）からなり、各２次元表
    示ユニットに各像平面が割り当てられたことを特徴とす
    る請求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 第２表示素子（Ｄ２）は変調スイッチか
    らなることを特徴とする請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 像情報処理素子（ＰＭ）はフレーム・バ
    ッファを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか
    の装置。
  7. 【請求項７】 像情報処理素子（ＰＭ）は一つ以上の
    像、例えば照準手段、を３次元像に重畳する像重畳ユニ
    ットを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの
    装置。
  8. 【請求項８】 物理的空間における被写体を基本的像と
    して結像するようにしたものにおいて、手段（ＤＡ１−
    ＤＡｎ，ＰＳ）が像ボリュームを多数の画素の形で抽出
    するように構成されたことを特徴とする請求項１〜７の
    いずれかの装置。
  9. 【請求項９】 像ボリュームを抽出する手段（ＤＡ１−
    ＤＡｎ，ＰＳ）は前記像ボリュームを互いに前後に平行
    に位置する多数の平面において抽出することを特徴とす
    る請求項８の装置。
  10. 【請求項１０】 像ボリュームを抽出する手段は線型検
    出器の配列（ＤＡ１−ＤＡｎ）を含むことを特徴とする
    請求項８〜９のいずれかの装置。
  11. 【請求項１１】 像ボリュームを抽出する手段は好まし
    くは傾斜した２次元像センサ（ＰＳ）を含むことを特徴
    とする請求項８〜９のいずれかの装置。
  12. 【請求項１２】 ３次元ボリューム情報を持つ基本的像
    を発生する基本的像発生素子は能動センサ（ＡＳ）、例
    えばレーダを含むことを特徴とする請求項１〜７のいず
    れかの装置。
  13. 【請求項１３】 ３次元ボリューム情報を持つ基本的像
    を発生する基本的像発生素子は基本的像を合成発生する
    像発生器（ＰＧ）を含むことを特徴とする請求項１〜７
    のいずれかの装置。
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