JP3216796B2 - 立体表示装置 - Google Patents

立体表示装置

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JP3216796B2
JP3216796B2 JP25009896A JP25009896A JP3216796B2 JP 3216796 B2 JP3216796 B2 JP 3216796B2 JP 25009896 A JP25009896 A JP 25009896A JP 25009896 A JP25009896 A JP 25009896A JP 3216796 B2 JP3216796 B2 JP 3216796B2
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アミューズメン
ト、医療・医療教育、博物館・美術館等の電子展示、電
子カタログ、立体テレビ等、種々の用途に有用な立体表
示装置に関する。本発明の立体表示装置は、観察者の単
眼の瞳内に複数の視差像が入射しうる程度に視差の間隔
を狭く設定した多数の表示単位を有する多眼表示ユニッ
トを用いている。
【0002】
【従来の技術】従来の全周型の立体表示装置としては、
例えばマルチプレックスホログラムが知られている。マ
ルチプレックスホログラムは、回転テーブル上の被写体
を撮影したオリジナルフィルムにレーザ光を照射し、円
筒レンズによって水平方向に収光させてフィルム上に収
束させ、同時に参照光も照射する。この操作を、オリジ
ナルフィルムのコマ送りに同期させてフィルムを垂直方
向にずらしながら被写体一回転分について行う。このよ
うにして得たフィルムを円筒形にして該円筒の中心線上
に参照光源をおいて表示するものである。
【0003】マルチプレーナー3次元ディスプレイも全
周型の立体表示装置であり、テキサス・インスツルメン
ツ社が提案している。この装置は、回転軸に対して角度
制御可能に取り付けられた半透明な表示ディスクと、こ
のディスクの上方からディスクのZ方向の動きに同期さ
せながらXYスキャナを用いて下方にレーザ光を照射す
るレーザ装置を有している。
【0004】この他、従来の全周型の立体表示装置とし
ては、特公平6−77180号に記載されているように
2次元画面を回転させて立体表示を行う装置も提案され
ている。
【0005】従来の平面型の立体表示装置としては、裸
眼で(眼鏡なしで)観察できる方法として、集束化光源
列による超多眼立体表示装置が知られている。この立体
表示装置は、観察者の単眼の瞳内に複数の視差像が入射
しうる程度に視差の間隔を狭く設定した多数の表示単位
を有する多眼表示ユニットを用いている。この多眼表示
ユニットによって表示面上をラスタスキャンしながら個
々の光源の強度を変調して、多眼の視差像を表示する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記マルチプレックス
ホログラムは、固定表示であり、リアルタイムな動画の
表示ができないという問題があった。また、前記マルチ
プレーナー3次元ディスプレイや特公平6−77180
号に記載の表示装置では、隠線・隠面等の処理が困難で
あり、本来見えない裏側の表示が透き通って見えてしま
うという問題があった。さらに、前記超多眼立体表示装
置によれば、表示面上を点順次にスキャンするために、
回転するミラーで光を振る複雑な駆動構造や結像系が必
要であり、またカラー化や全周表示が困難であるという
問題があった。
【0007】本発明は、リアルタイムでフルカラーの自
然な全周立体表示を裸眼で観察でき、複雑な駆動部分の
少ない簡単な構造の立体表示装置を提供することを目的
としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された立
体表示装置は、所定方向に一列に並んだ複数個の表示単
位の組が、複数のパララックス数に対応する組数だけ、
連続した面を構成するように互いに平行に配置され、前
記所定方向に直交する平面内において各表示単位からの
各光束が所定の視差の刻み各をもって照射される構成と
された表示ユニットを、前記所定方向に直交する平面内
において、観察者に対して相対的に移動させながら発光
させる立体表示装置において、前記連続した面が円周面
であり、前記表示ユニットが、表示単位の発光色が赤で
ある第1の表示ユニットと、表示単位の発光色が緑であ
る第2の表示ユニットと、表示単位の発光色が青である
第3の表示ユニットを有し、前記第1の表示ユニットと
前記第2の表示ユニットと前記第3の表示ユニットが円
周状に配置されるとともに、これらが該円周の中心を回
転の中心として回転駆動されることを特徴とする。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1〜図5
を参照して説明する。
【0017】この表示ユニット1はLED2を発光ドッ
トとしている。このLED2は、図示はしないが、図の
紙面に垂直な方向(縦方向)に一列に480個並んでい
る。縦方向のドットピッチは2mmである。この縦方向
に並んだLED2の組みが39組、互いに平行となるよ
うに等間隔で円周面を構成するように配置されている。
横方向(円周方向)のドットピッチは4mmである。各
LED2は円周面の中心に向けて光を照射する向きで並
んでいる。なお、円周状に並んだLED2の組数である
39が本例におけるパララックス数であり、隣接するL
ED2の光束の角度、即ちパララックスインタバルは2
°である。
【0018】前記表示ユニット1において、前記各LE
D2の組が構成する前記円周面の中心軸の位置には、縦
方向に沿って(即ちLED2の縦の列に平行に)スリッ
ト3が設けられている。スリット3の横方向の開口幅は
2mmである。前記LED2は前記スリット3が一体化
された適当な構造の筐体内に収められている。
【0019】以上の構成になる表示ユニット1によれ
ば、LED2の各組(縦方向の各列)から出た各光束は
スリット3の開口部にて交差し、所定の視差の刻み角を
もってスリット3から外方に放射される。
【0020】図2は前記表示ユニット1を用いた立体表
示装置5の第1の例である。同図に示すように、観察者
の左右両眼R,Lに対して前記表示ユニット1をA、
B、Cと相対的に移動させていき、これに同期して表示
ユニット1のLED2に適当な表示信号を与える。観察
者の左右両眼R,Lには、LED2の各組からの光束が
それぞれ入射し、左右両眼R,Lの視差によって表示装
置の前後の空間に立体像が認識される。
【0021】なお、表示ユニット1を所定位置に固定し
ておき、観察者が前記CBAの方向に移動しても同様に
立体表示を観察することができる。例えば、立体表示装
置を電車の線路沿いに設置しておけば、そこを通過する
際、電車の乗客が窓外に立体像を認識するという利用態
様が考えられる。
【0022】図3は前記表示ユニット1を用いた立体表
示装置6の第2の例である。同図に示すように、この立
体表示装置6は、3つ一組とされた表示ユニット1
(R,G,B)を4組有している。各組の3つの表示ユ
ニット1は、構造は同一でLED2の発光色が赤
(R)、緑(G)、青(B)と異なり、所定の順序で並
んでいる。各表示ユニット1は図示しない回転駆動機構
の回転軸7を中心に円周状に配置されており、所望の回
転数(本例では例えば450rpm)で回転駆動するこ
とができる。この立体表示装置6において、各表示ユニ
ット1のスリット3の回転半径は401mmである。
【0023】図3に示すように、立体表示装置6の外側
には、本装置を取り囲む円周状に最大観察距離8が設定
される。この最大観察距離8は、観察者の両眼の間隔
が、隣接する表示単位(LED2)から来る2本の光束
の間隔と同じになる限界の位置を示す。即ち、これより
も内側ならば、隣接する表示単位(LED2)から来る
2本の光束の間隔よりも、観察者の両眼の間隔の方が大
きくなるので、立体表示装置6からの光による像を立体
視することができる。
【0024】この位置よりも内側にある観察者の左右両
眼R,Lに対し、立体表示装置6を適当な回転数で回転
させ、これに同期して各表示ユニット1のLED2に適
当な表示信号を与える。この表示信号は、例えば本例の
パララックスインタバルに相当する2°おきに180台
のビデオカメラを周状に設置して被写体を撮影した映像
から得られる。従って動画も表示可能である。
【0025】なお、円周方向の画素数は1260であ
り、表示ユニット1の縦方向の画素数が480、表示ユ
ニット1のパララックス数が39で、R,G,Bの3色
でフルカラー表示を行うから、本例の立体表示装置にお
ける表示信号のデータの総数は、次式の計算のようにな
る。 1260×39×480 ×(R,G,B) =23587200×(R,G,B)
【0026】観察者の左右両眼R,Lには、LED2の
組からの光束がそれぞれ入射し、両眼の視差によって表
示単位の前後の空間にカラーの立体像が認識される。観
察者が立体表示装置6の回りを移動すれば、この立体像
は略円筒形の本立体表示装置6の全周から見ることがで
きる。
【0027】本立体表示装置の第3の例を図4を参照し
て説明する。この立体表示装置は、前記表示ユニット1
と構造の異なる表示ユニット11を有している。前記2
つの例においては、表示単位としての発光ドットにLE
Dを採用したが、本例では蛍光表示管を使用する。一般
的な蛍光表示管は、高真空雰囲気に保持された箱型の外
囲器の内部に各種表示用の電極類等を収納した自発光型
の表示素子である。外囲器の一部を構成する絶縁性の陽
極基板の内面には、導電膜からなるドット状の陽極導体
が形成され、その上に蛍光体層が被着されて発光表示部
としての陽極が構成されている。外囲器内において、前
記陽極の上方には制御電極が必要に応じて配設され、さ
らにその上には電子源であるフィラメント状の陰極が張
設されている。陰極から放出された電子は、制御電極に
よって加速・制御され、陽極に射突してこれを発光させ
る。
【0028】即ち、上述したような一般的な構成の蛍光
表示管では、平板状の陽極基板の表面に発光部が構成さ
れるので、第1及び第2の例のように、表示単位となる
ドット状の複数の陽極を等間隔で円周状に配置すること
は困難である。そこで本例では、図4に示すように、観
察者の両眼を結ぶ線に平行な平面内において、表示単位
としてのドット状の陽極12が陽極基板13上で不等間
隔に並び、スリット3から各陽極12を見た際の視差の
刻み角が一定になるようにした。即ち、図4において、
各陽極12は、複数個づつ紙面に垂直な方向に所定間隔
で並ぶ組を構成している。この組は複数のパララックス
数(本例では39)に対応する数だけある。そしてこれ
らの組は、陽極基板13上の平面に互いに平行となるよ
うに、かつ紙面内で各陽極12からの各光束が所定の視
差の刻み各をもってスリット3から照射されるように、
スリット3に近い中央部に接近するほど狭い間隔で配置
されている。
【0029】なお、陽極の蛍光体を発光スペクトルが比
較的広いZnO:Zn蛍光体とし、蛍光表示管の表示面
側にRGBのカラーフィルタを設ければ、フルカラー化
することもできる。
【0030】本発明の立体表示装置の光源としては、以
上説明したLEDや蛍光表示管の他、PDPやEL等も
利用できる。液晶表示装置でも強誘電液晶等のように応
答の早いものであれば使用可能である。また、異なる発
光原理の表示単位を組み合わせて使用することもでき
る。例えば、蛍光表示管とLEDを組み合わせて使用す
ることもできる。
【0031】本立体表示装置の第4の例を説明する。第
2の例では、略円筒状に構成した立体表示装置を回転さ
せて表示し、観察者は外側から円筒の外部から観察し
た。本例では、内向きの円周状に配置した複数の表示ユ
ニット1を回転させながら表示し、観察者は円周の内側
に居て周状に外側を観察する。さらに、表示ユニット1
をドーム状に配置してもよい。
【0032】本立体表示装置の第5の例を図5を参照し
て説明する。以上説明した各例では、左右方向について
立体視が得られたが、本例では左右方向に加えて上下方
向の立体視も同時に得られるものである。図4(a)は
図1に示した表示ユニット1のスリット3であるが、こ
れを図4(b)に示すように、前記縦方向に所定間隔を
おいて並んだ複数個の透孔9から構成し、上下方向につ
いても視差が生じるようにする。さらに、図示はしない
が、表示ユニット1の縦方向のLED2の数を増やす。
例えば、上下方向について上向き・水平・下向きの3つ
の見え方を設定するとすれば、表示ユニット1の縦方向
のLED2の数を3倍に増やす。表示ユニット1を以上
のように構成し、上下方向の映像の情報も含む表示信号
を与えれば、前述したような両眼の視差による立体視を
保ちながら、上下方向の立体感もある立体表示を実現で
きる。
【0033】以上説明した各例の表示ユニット1では、
図1に示すように照射方向を内向きとして円周状に配置
された縦のLED列が、該円周の縦の中心軸の方向に向
けて光束を照射し、光束は当該中心軸の位置にある縦の
スリット3から所定の視差の刻み角をもって外方に拡散
して照射された。しかしながら、LEDのような微小な
発光単位を多数個並べて多重光源列の表示ユニットを構
成するには、前記の例の他にも種々の構造が考えられ
る。例えば、図6(a)は本発明における他の構造の表
示ユニット21を示すものであり、前述した図1と同様
の方向から表現した図である。同図に示すように、縦に
並べた多数のLED2を照射方向を外向きとして円周状
に配置し、円周の中心軸の位置から円周の外側に向けて
各LED列が所定の視差の刻み角をもって光束を外方に
拡散して照射するようにしてもよい。この場合、各LE
D2から照射される光束の指向性を高めるために、図6
(b)に示すような指向性バリア20を各LED2に設
ける。この指向性バリア20は、LED2の光照射方向
の中心軸に沿って長い筒状の部材である。LED等の表
示単位の指向性を向上させる機能があれば、他の形状・
構造・原理の部材や装置等も採用できる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、多重光源列を備えた表
示ユニットを観察者に対して相対的に移動させながら発
光させて表示を行うので、複雑な駆動部分の少ない簡単
な構造でありながら、次のような効果が得られる。
【0035】1.十分な輝度が確保できる。 2.画素ピッチに対してドットピッチを小さくしなくて
も全周型立体ディスプレイが可能である。 3.パララックス数を大きくとれる。 4.リアルタイムでフルカラーの自然な全周立体表示を
裸眼で観察できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である立体表示装置を構成
する表示ユニットの構造を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態の第1の例である立体表示
装置を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態の第2の例である立体表示
装置を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態の第3の例である立体表示
装置を構成する表示ユニットの構造を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態の第5の例である立体表示
装置を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態である立体表示装置を構成
する表示ユニットの他の構造例を示す図である。
【符号の説明】
1,11,21…表示ユニット、2…表示単位としての
LED、3…スリット、12…表示単位としての陽極、
20…指向性バリア、5,6…立体表示装置、9…スリ
ットを構成する透孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09F 9/00 - 9/30 H04N 13/00 G02B 27/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定方向に一列に並んだ複数個の表示単
    位の組が、複数のパララックス数に対応する組数だけ、
    連続した面を構成するように互いに平行に配置され、前
    記所定方向に直交する平面内において各表示単位からの
    各光束が所定の視差の刻み各をもって照射される構成と
    された表示ユニットを、前記所定方向に直交する平面内
    において、観察者に対して相対的に移動させながら発光
    させる立体表示装置において、 前記連続した面が円周面であり、前記表示ユニットが、
    表示単位の発光色が赤である第1の表示ユニットと、表
    示単位の発光色が緑である第2の表示ユニットと、表示
    単位の発光色が青である第3の表示ユニットを有し、前
    記第1の表示ユニットと前記第2の表示ユニットと前記
    第3の表示ユニットが円周状に配置されるとともに、こ
    れらが該円周の中心を回転の中心として回転駆動される
    立体表示装置。
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