JP3298080B2 - 立体表示装置 - Google Patents
立体表示装置Info
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- JP3298080B2 JP3298080B2 JP21836694A JP21836694A JP3298080B2 JP 3298080 B2 JP3298080 B2 JP 3298080B2 JP 21836694 A JP21836694 A JP 21836694A JP 21836694 A JP21836694 A JP 21836694A JP 3298080 B2 JP3298080 B2 JP 3298080B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は立体表示装置に係り、そ
の表示画像が立体的に目視できる立体表示装置に関す
る。
の表示画像が立体的に目視できる立体表示装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】このような立体表示装置としては、たと
えば図18に示すような構成のものが知られている。
えば図18に示すような構成のものが知られている。
【0003】同図において、三次元物体α1を異なる方
向から撮像した像(すなわち視差像)をカメラα2およ
びα3によって撮像する。これら各カメラα2およびα
3からの各映像を、映像信号交換装置α4を介して、C
RT表示装置α5にフィールド毎に交互に入力する。
向から撮像した像(すなわち視差像)をカメラα2およ
びα3によって撮像する。これら各カメラα2およびα
3からの各映像を、映像信号交換装置α4を介して、C
RT表示装置α5にフィールド毎に交互に入力する。
【0004】一方、観察者α7は液晶シャッタ眼鏡α6
をかけてCRT表示装置α5を観察するようになってお
り、この液晶シャッタ眼鏡α6は、CRT表示装置α5
がカメラα2からの映像を表示している際にはその左側
の眼鏡が透過状態となり、カメラα3からの映像を表示
している際にはその右側の眼鏡が透過状態となるように
なっている。
をかけてCRT表示装置α5を観察するようになってお
り、この液晶シャッタ眼鏡α6は、CRT表示装置α5
がカメラα2からの映像を表示している際にはその左側
の眼鏡が透過状態となり、カメラα3からの映像を表示
している際にはその右側の眼鏡が透過状態となるように
なっている。
【0005】このことから、観察者α7の目の残像効果
により、その両眼に視差像が同時に見えて立体視できる
ようになる。
により、その両眼に視差像が同時に見えて立体視できる
ようになる。
【0006】さらに、他の例としては図19に示すよう
な構成のものが知られている。
な構成のものが知られている。
【0007】同図において、それぞれのカメラβ2、β
3からの映像を、映像信号変換装置β4を介して、マト
リックス表示の液晶表示装置β1に入力させることによ
って、その表示面においてその水平方向の1画素毎に交
互に表示させるようになっている。
3からの映像を、映像信号変換装置β4を介して、マト
リックス表示の液晶表示装置β1に入力させることによ
って、その表示面においてその水平方向の1画素毎に交
互に表示させるようになっている。
【0008】液晶表示装置β1の表示面にはいわゆるレ
ンティキュラレンズβ2が配置されており、このレンテ
ィキュラレンズβ2の指向性によって、定められた位置
に配置された観察者β7はその両眼における視差像を立
体像として認識できるようになる。
ンティキュラレンズβ2が配置されており、このレンテ
ィキュラレンズβ2の指向性によって、定められた位置
に配置された観察者β7はその両眼における視差像を立
体像として認識できるようになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された立体表示装置は、たとえば図18に示し
たものの場合、液晶シャッタ眼鏡α6が必須の道具とな
り、CRT表示装置α5を観察する場合に極めて煩わし
いものとなっていた。特に、テレビ会議等のように通信
を前提とした場合には、液晶シャッタ眼鏡α6の使用は
極めて不自然なものとなっていた。
うに構成された立体表示装置は、たとえば図18に示し
たものの場合、液晶シャッタ眼鏡α6が必須の道具とな
り、CRT表示装置α5を観察する場合に極めて煩わし
いものとなっていた。特に、テレビ会議等のように通信
を前提とした場合には、液晶シャッタ眼鏡α6の使用は
極めて不自然なものとなっていた。
【0010】また、図19に示したものの場合、液晶シ
ャッタ眼鏡α6を使用する必要がないというメリットが
あるが、輻輳点は画面の前後にある場合が多いにも拘ら
ず、映像は表示面上に表示されるために、観察者β7の
眼に、その焦点距離調節に矛盾が生じることになって疲
労感をもたらすという問題点が指摘されるに至った。
ャッタ眼鏡α6を使用する必要がないというメリットが
あるが、輻輳点は画面の前後にある場合が多いにも拘ら
ず、映像は表示面上に表示されるために、観察者β7の
眼に、その焦点距離調節に矛盾が生じることになって疲
労感をもたらすという問題点が指摘されるに至った。
【0011】それ故、本発明はこのような目的を達成す
るためになされたものであり、その目的とするところの
ものは、眼鏡等の道具を必要とせず、観察者の眼にその
焦点距離調節に矛盾を生じることのない立体表示装置を
提供することにある。
るためになされたものであり、その目的とするところの
ものは、眼鏡等の道具を必要とせず、観察者の眼にその
焦点距離調節に矛盾を生じることのない立体表示装置を
提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、基本的には、立体画像情報が入力
されて表示される表示面の各画素からの光が焦点距離可
変レンズと光偏向装置とをそれぞれ介して(それらはい
ずれが先であってもかまわない)観察者側に入力される
ものであって、前記表示装置の各画素における表示のタ
イミングに合わせて、該画素に対応する焦点距離可変レ
ンズの焦点距離と光偏向装置の光偏向を制御する制御装
置が備えられていることを特徴とするものである。
るために、本発明は、基本的には、立体画像情報が入力
されて表示される表示面の各画素からの光が焦点距離可
変レンズと光偏向装置とをそれぞれ介して(それらはい
ずれが先であってもかまわない)観察者側に入力される
ものであって、前記表示装置の各画素における表示のタ
イミングに合わせて、該画素に対応する焦点距離可変レ
ンズの焦点距離と光偏向装置の光偏向を制御する制御装
置が備えられていることを特徴とするものである。
【0013】また、本発明は、立体画像情報が入力され
て表示される表示面の各画素からの光が該表示面の背部
に設けられたバックライトからのものであり、このバッ
クライトからの光が焦点距離可変レンズと光変更装置と
をそれぞれ介して観察者側に入力されるものであって、
前記表示装置の各画素における表示のタイミングに合わ
せて、該画素に対応する焦点距離可変レンズの焦点距離
と光偏向装置の光偏向を制御する制御装置が備えられて
いることを特徴とするものである。
て表示される表示面の各画素からの光が該表示面の背部
に設けられたバックライトからのものであり、このバッ
クライトからの光が焦点距離可変レンズと光変更装置と
をそれぞれ介して観察者側に入力されるものであって、
前記表示装置の各画素における表示のタイミングに合わ
せて、該画素に対応する焦点距離可変レンズの焦点距離
と光偏向装置の光偏向を制御する制御装置が備えられて
いることを特徴とするものである。
【0014】
【作用】このように構成された立体表示装置は、観察者
がその両眼のそれぞれに知覚する各画素は、焦点距離可
変レンズと光偏向装置を介して認識できるようになって
おり、しかも、それら焦点距離可変レンズの焦点距離と
光偏向装置の光偏向は各画素の表示のタイミングに合わ
せられて制御されて、本来の位置に像を結ぶようになっ
ている。
がその両眼のそれぞれに知覚する各画素は、焦点距離可
変レンズと光偏向装置を介して認識できるようになって
おり、しかも、それら焦点距離可変レンズの焦点距離と
光偏向装置の光偏向は各画素の表示のタイミングに合わ
せられて制御されて、本来の位置に像を結ぶようになっ
ている。
【0015】したがって、眼鏡等の道具を必要とせず、
観察者の眼にその焦点距離調節に矛盾を生じることのな
いように構成できるようになる。
観察者の眼にその焦点距離調節に矛盾を生じることのな
いように構成できるようになる。
【0016】
【実施例】以下、本発明による立体表示装置の実施例を
示す。
示す。
【0017】ここで、以下に示す実施例では、観察者が
立体を感じ易い方向であることから、図2に示すよう
に、観察者の両眼を含む平面91内においてのみ説明を
行なう。
立体を感じ易い方向であることから、図2に示すよう
に、観察者の両眼を含む平面91内においてのみ説明を
行なう。
【0018】しかし、観測者の両眼を含む平面に垂直な
方向92においても同様なことがいえ、この方向におい
ても本願発明の趣旨が適用されるものである。
方向92においても同様なことがいえ、この方向におい
ても本願発明の趣旨が適用されるものである。
【0019】実施例1.図1(a)は、本発明による立
体表示装置の一実施例を示す要部の斜視図である。
体表示装置の一実施例を示す要部の斜視図である。
【0020】同図において、たとえばマトリックス型の
液晶表示装置等からなる平面表示装置1a1があり、そ
の表示面から前方(観察者側)にかけて、光偏向装置1
a10、および焦点距離可変レンズが積層されて配置さ
れている。
液晶表示装置等からなる平面表示装置1a1があり、そ
の表示面から前方(観察者側)にかけて、光偏向装置1
a10、および焦点距離可変レンズが積層されて配置さ
れている。
【0021】ここで、焦点距離可変レンズは、立体像を
構成する対象となる2画素にのみ対向してそれぞれ焦点
距離可変レンズ1a2および1a3を示したものである
が、実際には、各画素に対向してそれぞれの焦点距離可
変レンズが配置されたものとなっている。
構成する対象となる2画素にのみ対向してそれぞれ焦点
距離可変レンズ1a2および1a3を示したものである
が、実際には、各画素に対向してそれぞれの焦点距離可
変レンズが配置されたものとなっている。
【0022】ここで、光偏向装置1a10、および焦点
距離可変レンズは、その具体的構成は後に詳述するが、
そのいずれにおいても、画素に対応した部分においてそ
れぞれ光偏向およびレンズ焦点距離を任意に可変できる
ようになっている。
距離可変レンズは、その具体的構成は後に詳述するが、
そのいずれにおいても、画素に対応した部分においてそ
れぞれ光偏向およびレンズ焦点距離を任意に可変できる
ようになっている。
【0023】この場合の可変は、必ずしも、各画素のそ
れぞれについてなされる必要はなく、隣接関係にある複
数の画素を1グループとし、各グループごとに可変でき
るようにしてもよいことはもちろんである。
れぞれについてなされる必要はなく、隣接関係にある複
数の画素を1グループとし、各グループごとに可変でき
るようにしてもよいことはもちろんである。
【0024】そして、このような光偏向装置1a10の
光偏向、および焦点距離可変レンズ1a2、1a3の焦
点距離のそれぞれの可変は、制御信号発生装置1a4か
らの制御信号でなされるようになっている。
光偏向、および焦点距離可変レンズ1a2、1a3の焦
点距離のそれぞれの可変は、制御信号発生装置1a4か
らの制御信号でなされるようになっている。
【0025】制御信号発生装置1a4は、図示しないカ
メラによって、その撮像対象までの距離を検出した情報
に基づき、各画素の表示のタイミングに合わせて、その
画素に対応する光偏向装置1a10の光偏向、および焦
点距離可変レンズ1a2、1a3の焦点距離を制御する
ようになっている。
メラによって、その撮像対象までの距離を検出した情報
に基づき、各画素の表示のタイミングに合わせて、その
画素に対応する光偏向装置1a10の光偏向、および焦
点距離可変レンズ1a2、1a3の焦点距離を制御する
ようになっている。
【0026】この際に、上述したように、光偏向装置1
a10、焦点距離可変レンズ1aを複数の画素を1グル
ープとし、各グループごとに可変できるようにした場
合、対応する画素の表示がなされている期間のタイミン
グに合わせて制御するようになっている。
a10、焦点距離可変レンズ1aを複数の画素を1グル
ープとし、各グループごとに可変できるようにした場
合、対応する画素の表示がなされている期間のタイミン
グに合わせて制御するようになっている。
【0027】なお、図1(b)は、観察者の両眼を含む
平面91内において、画素1a5、1a6からの光が光
偏向装置1a10、および焦点距離可変レンズ1a2、
1a3を介してそれぞれ前記観察者の右目、左目に入射
している状態を示したものであり、各光の交点に像1a
8が結像されていることを示している。
平面91内において、画素1a5、1a6からの光が光
偏向装置1a10、および焦点距離可変レンズ1a2、
1a3を介してそれぞれ前記観察者の右目、左目に入射
している状態を示したものであり、各光の交点に像1a
8が結像されていることを示している。
【0028】このように構成された立体表示装置は、図
18、図19に示したように眼の焦点調節作用と両眼視
差あるいは両眼の輻輳との間の矛盾を解消するため、眼
の焦点位置を3次元像の位置に合わせるようにしている
ことである。このような眼の焦点調節を行なうことの必
要性は、図11に示すように、物体1e1と1e2にお
いて眼1e3との距離が異なることにより、眼の瞳1e
4から物体上の点1e1あるいは1e2を望む立体角
(像眼立体角)が異なっていることに原因する。
18、図19に示したように眼の焦点調節作用と両眼視
差あるいは両眼の輻輳との間の矛盾を解消するため、眼
の焦点位置を3次元像の位置に合わせるようにしている
ことである。このような眼の焦点調節を行なうことの必
要性は、図11に示すように、物体1e1と1e2にお
いて眼1e3との距離が異なることにより、眼の瞳1e
4から物体上の点1e1あるいは1e2を望む立体角
(像眼立体角)が異なっていることに原因する。
【0029】図19に示したような従来例では、図10
に示すように表示される像1d1に対する両眼視差(画
素像1d2と画素像1d3の相違)および両眼の輻輳角
1d4はほぼ妥当な状態で表示できるが、上述した像眼
立体角1d7は異なることになる。
に示すように表示される像1d1に対する両眼視差(画
素像1d2と画素像1d3の相違)および両眼の輻輳角
1d4はほぼ妥当な状態で表示できるが、上述した像眼
立体角1d7は異なることになる。
【0030】これに対して、上述した実施例では、図1
に示すように、制御信号発生器1a4によって、平面表
示装置1a1の画素1a5、1a6の表示にあわせて、
焦点距離可変レンズ1a2および1a3の焦点距離を変
化させ、これにより、像眼立体角に相当する角度1a7
を表示されるべき像1a8の位置における像眼立体角と
ほぼ等しくなるようにしている。
に示すように、制御信号発生器1a4によって、平面表
示装置1a1の画素1a5、1a6の表示にあわせて、
焦点距離可変レンズ1a2および1a3の焦点距離を変
化させ、これにより、像眼立体角に相当する角度1a7
を表示されるべき像1a8の位置における像眼立体角と
ほぼ等しくなるようにしている。
【0031】また、制御信号発生器1a4により、平面
表示装置1a1の画素1a5および1a6の表示にあわ
せて、光偏向装置1a10の画素1a5および1a6に
対応する部分における偏向角を変化させることにより、
視差と輻輳角1a11を相1a8の位置において生ずる
ものと等しくするようにできる。
表示装置1a1の画素1a5および1a6の表示にあわ
せて、光偏向装置1a10の画素1a5および1a6に
対応する部分における偏向角を変化させることにより、
視差と輻輳角1a11を相1a8の位置において生ずる
ものと等しくするようにできる。
【0032】このことから、従来生じていた眼の焦点調
節作用と両眼視差あるいは両眼の輻輳間における矛盾を
解消でき、この結果、立体感を得るための主要な要因で
ある眼の眼の焦点調節作用、両眼視差、両眼の輻輳を適
切に設定できて自然な立体視を実現させることができ
る。
節作用と両眼視差あるいは両眼の輻輳間における矛盾を
解消でき、この結果、立体感を得るための主要な要因で
ある眼の眼の焦点調節作用、両眼視差、両眼の輻輳を適
切に設定できて自然な立体視を実現させることができ
る。
【0033】上述した説明では、平面表示装置1a1よ
り前方に像1a8を表示する場合について示したが、図
1(c)に示すように、平面表示装置1b1より後方に
像1b8を表示する場合についても同様となる。すなわ
ち、平面表示装置1b1の画素1b5および1b6の表
示にあわせて、焦点距離可変レンズ1b2および1b3
の焦点距離を変化させ、光偏向装置1b10の画素1b
5および1b6に対応する部分における偏向角を変化さ
せることにより、像眼立体角に相当する角度1b7を表
示させるべき像1b8の位置における像眼立体角とほぼ
等しくなるようにでき、視差と輻輳角1b11を像1b
8の位置において生ずるものと等しくなるようにするこ
とができる。
り前方に像1a8を表示する場合について示したが、図
1(c)に示すように、平面表示装置1b1より後方に
像1b8を表示する場合についても同様となる。すなわ
ち、平面表示装置1b1の画素1b5および1b6の表
示にあわせて、焦点距離可変レンズ1b2および1b3
の焦点距離を変化させ、光偏向装置1b10の画素1b
5および1b6に対応する部分における偏向角を変化さ
せることにより、像眼立体角に相当する角度1b7を表
示させるべき像1b8の位置における像眼立体角とほぼ
等しくなるようにでき、視差と輻輳角1b11を像1b
8の位置において生ずるものと等しくなるようにするこ
とができる。
【0034】なお、焦点距離可変レンズがない光偏向装
置のみの構成であっても、その方向分解能を極めて高く
することによって、本実施例と同様の効果を得ることが
できる。しかし、このためには、平面表示装置を非現実
的な高速度で駆動することがが条件となる。
置のみの構成であっても、その方向分解能を極めて高く
することによって、本実施例と同様の効果を得ることが
できる。しかし、このためには、平面表示装置を非現実
的な高速度で駆動することがが条件となる。
【0035】このことから、本実施例において、平面表
示装置、焦点距離可変レンズを含む装置、光偏向装置の
応答速度と角度分解能等を考慮してそれぞれの役割を分
担するように用いることは有益となる。
示装置、焦点距離可変レンズを含む装置、光偏向装置の
応答速度と角度分解能等を考慮してそれぞれの役割を分
担するように用いることは有益となる。
【0036】また、平面表示装置を少し高速で駆動し、
光偏向装置に焦点距離可変レンズが果たしている役割り
の一部を果たさせることも有益となる。
光偏向装置に焦点距離可変レンズが果たしている役割り
の一部を果たさせることも有益となる。
【0037】実施例2.図3は、本発明による立体表示
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【0038】図1に示す構成と基本的には同じであり、
光変調装置と焦点距離可変レンズとの配置が異なってい
るのみとなっている。
光変調装置と焦点距離可変レンズとの配置が異なってい
るのみとなっている。
【0039】すなわち、表面表示装置1c1の面に、観
察者側へ、順次焦点距離可変レンズ1c2、1c3、お
よび光偏向装置1c10がそれぞれ配置されている構成
となっている。
察者側へ、順次焦点距離可変レンズ1c2、1c3、お
よび光偏向装置1c10がそれぞれ配置されている構成
となっている。
【0040】この場合においても、各画素の表示のタイ
ミングに合わせて、その画素に対応する光偏向装置1c
10の光偏向、および焦点距離可変レンズ1cの焦点距
離を制御するようになっていることは同様である。
ミングに合わせて、その画素に対応する光偏向装置1c
10の光偏向、および焦点距離可変レンズ1cの焦点距
離を制御するようになっていることは同様である。
【0041】実施例3.図4は、本発明による立体表示
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【0042】液晶表示装置からなる平面表示装置に組み
込まれているバックライト(光源1c11)との関係で
光偏向装置1c10、焦点距離可変レンズ1cの配置が
異なっているものである。
込まれているバックライト(光源1c11)との関係で
光偏向装置1c10、焦点距離可変レンズ1cの配置が
異なっているものである。
【0043】すなわち、光源1c11と平面表示装置1
c12との間に光偏向装置1c10が配置され、平面表
示装置1c12の観察者側の面に焦点距離可変レンズ1
cが配置されたものとなっている。
c12との間に光偏向装置1c10が配置され、平面表
示装置1c12の観察者側の面に焦点距離可変レンズ1
cが配置されたものとなっている。
【0044】実施例4.図5は、本発明による立体表示
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【0045】この実施例も、液晶表示装置からなる平面
表示装置に組み込まれているバックライト(光源1c1
1)との関係で光偏向装置1c10、焦点距離可変レン
ズ1cの配置が異なっているものである。
表示装置に組み込まれているバックライト(光源1c1
1)との関係で光偏向装置1c10、焦点距離可変レン
ズ1cの配置が異なっているものである。
【0046】すなわち、光源1c11と平面表示装置1
c12との間に、前記光源1c11から順次、光偏向装
置1c10、および焦点距離可変レンズ1c2、1c3
がそれぞれ配置されたものとなっている。
c12との間に、前記光源1c11から順次、光偏向装
置1c10、および焦点距離可変レンズ1c2、1c3
がそれぞれ配置されたものとなっている。
【0047】実施例5.図6は、本発明による立体表示
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【0048】この実施例も、液晶表示装置からなる平面
表示装置に組み込まれているバックライト(光源1c1
1)との関係で光偏向装置1c10、焦点距離可変レン
ズ1c2、1c3の配置が異なっているものである。
表示装置に組み込まれているバックライト(光源1c1
1)との関係で光偏向装置1c10、焦点距離可変レン
ズ1c2、1c3の配置が異なっているものである。
【0049】すなわち、光源1c11と平面表示装置1
c12との間に焦点距離可変レンズ1c2、1c3が配
置され、平面表示装置1c12の観察者側の面に光偏向
装置1c10が配置されたものとなっている。
c12との間に焦点距離可変レンズ1c2、1c3が配
置され、平面表示装置1c12の観察者側の面に光偏向
装置1c10が配置されたものとなっている。
【0050】実施例6.図6は、本発明による立体表示
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【0051】この実施例も、液晶表示装置からなる平面
表示装置に組み込まれているバックライト(光源1c1
1)との関係で光偏向装置1c10、焦点距離可変レン
ズ1cの配置が異なっているものである。
表示装置に組み込まれているバックライト(光源1c1
1)との関係で光偏向装置1c10、焦点距離可変レン
ズ1cの配置が異なっているものである。
【0052】すなわち、光源1c11と平面表示装置1
c12との間に光偏向装置1c10が配置され、表面表
示装置1c12の観察者側の面に焦点距離可変レンズ1
c2、1c3が配置されている。
c12との間に光偏向装置1c10が配置され、表面表
示装置1c12の観察者側の面に焦点距離可変レンズ1
c2、1c3が配置されている。
【0053】実施例7.図7は、本発明による立体表示
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【0054】この実施例も、液晶表示装置からなる平面
表示装置に組み込まれているバックライト(光源1c1
1)との関係で光偏向装置1c10、焦点距離可変レン
ズ1cの配置が異なっているものである。
表示装置に組み込まれているバックライト(光源1c1
1)との関係で光偏向装置1c10、焦点距離可変レン
ズ1cの配置が異なっているものである。
【0055】すなわち、光源1c11と平面表示装置1
c12との間に、前記光源1c11から順次、焦点距離
可変レンズ1c2、1c3、および光偏向装置1c10
が順次配置されたものとなっている。
c12との間に、前記光源1c11から順次、焦点距離
可変レンズ1c2、1c3、および光偏向装置1c10
が順次配置されたものとなっている。
【0056】実施例8.図8は、本発明による立体表示
装置の一実施例を示す要部斜視図である。
装置の一実施例を示す要部斜視図である。
【0057】同図において、平面表示装置2a1の表示
面側に、その画素に対向して設けられた焦点距離可変レ
ンズがあり、これら各焦点距離可変レンズの焦点は、制
御信号発生装置2a4によって、対応する画素の表示の
タイミングに合わせて制御されるようになっている。
面側に、その画素に対向して設けられた焦点距離可変レ
ンズがあり、これら各焦点距離可変レンズの焦点は、制
御信号発生装置2a4によって、対応する画素の表示の
タイミングに合わせて制御されるようになっている。
【0058】このように構成された立体表示装置は、そ
の表示面より前方に像2a7を表示する場合、たとえば
画素2a5の画素像はこれに対応する焦点距離可変レン
ズ2a2の作用により一定の方向のみに出射し、観察者
の右目の視差像を作りだせるようになる。同様に、画素
2a6の画素像はこれに対応する焦点距離可変レンズ2
a3の作用により一定の方向のみに出射し、観測者の左
目の視差像を作りだせるようになる。
の表示面より前方に像2a7を表示する場合、たとえば
画素2a5の画素像はこれに対応する焦点距離可変レン
ズ2a2の作用により一定の方向のみに出射し、観察者
の右目の視差像を作りだせるようになる。同様に、画素
2a6の画素像はこれに対応する焦点距離可変レンズ2
a3の作用により一定の方向のみに出射し、観測者の左
目の視差像を作りだせるようになる。
【0059】そして、これらの光はほぼ像2a7の位置
で交わるようになり、像2a7における両眼の輻輳角2
a13も再現できるようになる。
で交わるようになり、像2a7における両眼の輻輳角2
a13も再現できるようになる。
【0060】また、各画素2a5、2a6に対応する焦
点距離可変レンズ2a2、2a3の焦点距離を調整する
ことにより、画素2a5、2a6から出射させた光が像
2a7の位置とほぼ同じ位置に集束するようにできるた
め、像眼立体角に相当する角度2a8、2a11を像2
a7の位置における像眼立体角とほぽ等しくすることに
ができるようになる。
点距離可変レンズ2a2、2a3の焦点距離を調整する
ことにより、画素2a5、2a6から出射させた光が像
2a7の位置とほぼ同じ位置に集束するようにできるた
め、像眼立体角に相当する角度2a8、2a11を像2
a7の位置における像眼立体角とほぽ等しくすることに
ができるようになる。
【0061】図9は、上記実施例のさらなる改良を加え
たものである。図8と異なる構成は、画素2a5、2a
6からの光の光路上にそれぞれ焦点が固定されたレンズ
2b14、2b15を配置させてなることにある。
たものである。図8と異なる構成は、画素2a5、2a
6からの光の光路上にそれぞれ焦点が固定されたレンズ
2b14、2b15を配置させてなることにある。
【0062】このようにレンズ2b14、2b15を設
けることによって、焦点距離可変レンズ2b2、2b3
のみでは限定されてしまうレンズ作用の可変範囲あるい
は可変中心位置の範囲を広げることができるようにな
る。
けることによって、焦点距離可変レンズ2b2、2b3
のみでは限定されてしまうレンズ作用の可変範囲あるい
は可変中心位置の範囲を広げることができるようにな
る。
【0063】次に、前記光偏向装置の詳細についてさら
に説明する。
に説明する。
【0064】図12は、光偏向装置の一実施例を示す構
成図である。同図において、3a1は点光源、3a2は
集光レンズ、3a3は光偏向素子である回転多角形ミラ
ー、3a4は駆動装置、3a5は光透過率制御装置、3
a6は制御信号発生装置、3a7は観察者を示してい
る。
成図である。同図において、3a1は点光源、3a2は
集光レンズ、3a3は光偏向素子である回転多角形ミラ
ー、3a4は駆動装置、3a5は光透過率制御装置、3
a6は制御信号発生装置、3a7は観察者を示してい
る。
【0065】点光源3a1を集光レンズ3a2の焦点の
位置に置くことで得られる平行光を、駆動装置3a4で
回転する多角形ミラー3a3で反射させ、その反射光を
液晶表示装置3a5に入射させている。
位置に置くことで得られる平行光を、駆動装置3a4で
回転する多角形ミラー3a3で反射させ、その反射光を
液晶表示装置3a5に入射させている。
【0066】すなわち、この液晶表示装置3a5に対す
る光の偏向度合いは多角形ミラー3a3を回転させるこ
とにより設定できるようになっている。
る光の偏向度合いは多角形ミラー3a3を回転させるこ
とにより設定できるようになっている。
【0067】図13は、光偏向装置の他の実施例を示す
構成図である。同図において、屈折率可変媒体3aがあ
り、その両面には透明電極3b1、3b2が形成されて
いる。そして、屈折率可変媒体3a内には反射体3b4
が配置されている。
構成図である。同図において、屈折率可変媒体3aがあ
り、その両面には透明電極3b1、3b2が形成されて
いる。そして、屈折率可変媒体3a内には反射体3b4
が配置されている。
【0068】ここで、屈折率可変媒体3aは、たとえば
液晶を含む透明媒質あるいはPLZTの電気光学素子な
どから構成され、透明電極3b1、3b2はたとえばI
TO膜あるいはZnOx膜などから構成され、反射体3
b4はたとえば鏡や全反射を利用した構成が採用され
る。
液晶を含む透明媒質あるいはPLZTの電気光学素子な
どから構成され、透明電極3b1、3b2はたとえばI
TO膜あるいはZnOx膜などから構成され、反射体3
b4はたとえば鏡や全反射を利用した構成が採用され
る。
【0069】透明電極3b1、3b2との間に、電圧を
印加することによって屈折率可変媒体3b3の屈折率を
変化させることによって、外界から屈折率可変媒体に入
射する光の屈折率が変化して光の屈折する方向が図中3
b5から3b6へと変化し、これにともない反射体3b
4での反射角も変化し、結果として出射する光の方向を
図中3b7から3b8へと変化させることができるよう
になる。
印加することによって屈折率可変媒体3b3の屈折率を
変化させることによって、外界から屈折率可変媒体に入
射する光の屈折率が変化して光の屈折する方向が図中3
b5から3b6へと変化し、これにともない反射体3b
4での反射角も変化し、結果として出射する光の方向を
図中3b7から3b8へと変化させることができるよう
になる。
【0070】図14は、光偏向装置の他の実施例を示す
構成図である。同図において、屈折率可変媒体3c3が
あり、その両面には透明電極3c1、3c2が形成され
ている。
構成図である。同図において、屈折率可変媒体3c3が
あり、その両面には透明電極3c1、3c2が形成され
ている。
【0071】屈折率可変媒体3c3は、透明媒質3c4
を介在させる層状構造をなし、この層状構造内に導波路
3c5に導かれた入力光が入力されるようになってい
る。
を介在させる層状構造をなし、この層状構造内に導波路
3c5に導かれた入力光が入力されるようになってい
る。
【0072】なお、ここで、透明電極3c1、3c2は
たとえばITO膜あるいはZnOx膜から構成され、屈
折率可変媒体3c3はたとえば液晶を含む透明媒質ある
いはPLZTのような電気光学素子等から構成され、透
明媒質3c4はたとえばガラス、あるいは高分子材料か
ら構成されている。
たとえばITO膜あるいはZnOx膜から構成され、屈
折率可変媒体3c3はたとえば液晶を含む透明媒質ある
いはPLZTのような電気光学素子等から構成され、透
明媒質3c4はたとえばガラス、あるいは高分子材料か
ら構成されている。
【0073】透明電極3c1、3c2間に電圧を印加す
ることによって、屈折率可変媒体3c3の屈折率を変化
させると、導波路3c5内に伝搬している光は、屈折率
可変媒体3c3と透明媒質3c4との層状構造の周期に
対応する回折光として層状構造の傾きに応じた方向に出
射するようになる。
ることによって、屈折率可変媒体3c3の屈折率を変化
させると、導波路3c5内に伝搬している光は、屈折率
可変媒体3c3と透明媒質3c4との層状構造の周期に
対応する回折光として層状構造の傾きに応じた方向に出
射するようになる。
【0074】回折光の強度は透明電極3c1、3c2に
印加される電圧によって変化するため、出射される光の
方向を、たとえば図中3c7から3c8に変化させるこ
とができることになる。
印加される電圧によって変化するため、出射される光の
方向を、たとえば図中3c7から3c8に変化させるこ
とができることになる。
【0075】図15(a)は、前記焦点距離可変レンズ
の一実施例を示す構成図である。
の一実施例を示す構成図である。
【0076】同図に示すように、屈折率可変媒質4a3
があり、この屈折率可変媒質4a3は、たとえば、液
晶、高分子分散型液晶、あるいは高分子液晶で構成され
ている。
があり、この屈折率可変媒質4a3は、たとえば、液
晶、高分子分散型液晶、あるいは高分子液晶で構成され
ている。
【0077】そして、この屈折率可変媒質4a3の両面
にはそれぞれ透明電極4a1、4a2が形成され、これ
らの各透明電極4a1、4a2には中心軸を同じにする
孔が設けられている。この透明電極4a1、4a2とし
ては、たとえばITO膜あるいはZnOx膜で形成され
ている。
にはそれぞれ透明電極4a1、4a2が形成され、これ
らの各透明電極4a1、4a2には中心軸を同じにする
孔が設けられている。この透明電極4a1、4a2とし
ては、たとえばITO膜あるいはZnOx膜で形成され
ている。
【0078】なお、各透明電極4a1、4a2に形成さ
れる前記孔は、図中では円形となっているものである
が、必ずしも、この形状に限定されることはなく、他の
形状、あるいはストライプ状となっていてもよいことは
いうまでもない。
れる前記孔は、図中では円形となっているものである
が、必ずしも、この形状に限定されることはなく、他の
形状、あるいはストライプ状となっていてもよいことは
いうまでもない。
【0079】このように構成された焦点距離可変レンズ
は、その各透明電極4a1、4a2との間に電圧を印加
することにより、その孔の部分とその近傍に不均一な電
界分布が生成され、この電界分布に応じて屈折率可変媒
質4a3においてレンズ作用をもたらす不均一な屈折率
分布が生成されることになる。このような屈折率分布は
電圧によって制御することができることから、所望の焦
点距離を得ることができるようになる。
は、その各透明電極4a1、4a2との間に電圧を印加
することにより、その孔の部分とその近傍に不均一な電
界分布が生成され、この電界分布に応じて屈折率可変媒
質4a3においてレンズ作用をもたらす不均一な屈折率
分布が生成されることになる。このような屈折率分布は
電圧によって制御することができることから、所望の焦
点距離を得ることができるようになる。
【0080】この場合、屈折率可変媒質4a3として、
特に高分子液晶を用いた場合に、駆動電圧は高くなるが
応答速度が速くなるということが確認されている。
特に高分子液晶を用いた場合に、駆動電圧は高くなるが
応答速度が速くなるということが確認されている。
【0081】図15(b)は、前記焦点距離可変レンズ
の他の実施例を示す構成図である。
の他の実施例を示す構成図である。
【0082】図15(a)に示した構成と異なる部分
は、透明電極4a2、4a3に設けた孔の部分に、前記
透明電極4a2、4a3に物理的に分離された新たな透
明電極4b1を設け、隣接する透明電極と同電位の電圧
を印加するようにしているものである。
は、透明電極4a2、4a3に設けた孔の部分に、前記
透明電極4a2、4a3に物理的に分離された新たな透
明電極4b1を設け、隣接する透明電極と同電位の電圧
を印加するようにしているものである。
【0083】このようにした場合、均一な屈折率分布を
拘束に達成させることができる。
拘束に達成させることができる。
【0084】図16は、前記焦点距離可変レンズの他の
実施例を示す構成図である。
実施例を示す構成図である。
【0085】同図(a)、(b)、(c)は、それぞれ
屈折率可変媒質4a3内に、たとえば球面あるいは非球
面レンズ、フレネルレンズ4c2、あるいはレンティキ
ュラレンズを組み込んだものとなっている。
屈折率可変媒質4a3内に、たとえば球面あるいは非球
面レンズ、フレネルレンズ4c2、あるいはレンティキ
ュラレンズを組み込んだものとなっている。
【0086】このように構成した場合、焦点距離の可変
範囲を広げることができ、またレンズ全体の光軸を所望
の位置に設定することができるようになる。
範囲を広げることができ、またレンズ全体の光軸を所望
の位置に設定することができるようになる。
【0087】実施例9.図17は、本発明による立体表
示装置の他の実施例を示した要部の構成図である。
示装置の他の実施例を示した要部の構成図である。
【0088】同図において、上述した各実施例の構成と
異なる点は、焦点距離調節レンズの焦点距離の可変、あ
るいは/および光偏向装置の偏向の可変が水平方向のみ
に一元的になされるようになっていることにある。
異なる点は、焦点距離調節レンズの焦点距離の可変、あ
るいは/および光偏向装置の偏向の可変が水平方向のみ
に一元的になされるようになっていることにある。
【0089】このように構成した場合、垂直方向におけ
る焦点の位置がほぼ固定されるようになってしまうが、
装置の簡略化およびデータ量の削減という面がは大きな
効果を奏するようになる。
る焦点の位置がほぼ固定されるようになってしまうが、
装置の簡略化およびデータ量の削減という面がは大きな
効果を奏するようになる。
【0090】要は、この場合においても、隣接関係にあ
る複数の画素(垂直方向に並列されている各画素)を1
グループとし、各グループに対応する焦点距離調節レン
ズおよび光偏向装置を可変できるようにしたものであ
る。
る複数の画素(垂直方向に並列されている各画素)を1
グループとし、各グループに対応する焦点距離調節レン
ズおよび光偏向装置を可変できるようにしたものであ
る。
【0091】上述した実施例では、平面表示装置1a1
として、液晶表示装置を用いて説明したものであるが、
これに限定されることはないことはいうまでもない。た
とえばLED表示装置あるいはプラズマ表示装置等であ
っても適用できることはもちろんである。
として、液晶表示装置を用いて説明したものであるが、
これに限定されることはないことはいうまでもない。た
とえばLED表示装置あるいはプラズマ表示装置等であ
っても適用できることはもちろんである。
【0092】
【発明の効果】以上説明したことから、本発明による立
体表示装置によれば、眼鏡等の道具を必要とせず、観察
者の眼にその焦点距離調節に矛盾を生じることを防止す
ることができるようになる。
体表示装置によれば、眼鏡等の道具を必要とせず、観察
者の眼にその焦点距離調節に矛盾を生じることを防止す
ることができるようになる。
【図1】 本発明による立体表示装置の一実施例の概略
構成図である。
構成図である。
【図2】 本発明による立体表示装置の一実施例の便宜
上の説明による範囲の特定を示す図である。
上の説明による範囲の特定を示す図である。
【図3】 本発明による立体表示装置の他の実施例の概
略構成図である。
略構成図である。
【図4】 本発明による立体表示装置の他の実施例の概
略構成図である。
略構成図である。
【図5】 本発明による立体表示装置の他の実施例の概
略構成図である。
略構成図である。
【図6】 本発明による立体表示装置の他の実施例の概
略構成図である。
略構成図である。
【図7】 本発明による立体表示装置の他の実施例の概
略構成図である。
略構成図である。
【図8】 本発明による立体表示装置の他の実施例の概
略構成図である。
略構成図である。
【図9】 本発明による立体表示装置の他の実施例の概
略構成図である。
略構成図である。
【図10】 本発明による立体表示装置の効果を示す説
明図である。
明図である。
【図11】 本発明による立体表示装置の効果を示す説
明図である。
明図である。
【図12】 本発明に用いられる光偏向装置の一実施例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図13】 本発明に用いられる光偏向装置の他の実施
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図14】 本発明に用いられる光偏向装置の他の実施
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図15】 本発明に用いられる焦点距離可変レンズの
一実施例を示す構成図である。
一実施例を示す構成図である。
【図16】 本発明に用いられる焦点距離可変レンズの
他の実施例を示す構成図である。
他の実施例を示す構成図である。
【図17】 本発明による立体表示装置の他の実施例を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図18】 従来の立体表示装置の一例を示す構成図で
ある。
ある。
【図19】 従来の立体表示装置の他の例を示す構成図
である。
である。
1a1 平面表示装置 1a2、1a3 焦点距離可変レンズ 1a10 光偏向装置 1a4 制御信号発生装置
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/22
Claims (5)
- 【請求項1】 立体画像情報が入力されて表示される表
示面の各画素からの光が焦点距離可変レンズと光偏向装
置とをそれぞれ介して観察者側に入力されるものであっ
て、 前記表示装置の各画素における表示のタイミングに合わ
せて、該画素に対応する焦点距離可変レンズの焦点距離
と光偏向装置の光偏向を制御する制御装置が備えられて
いることを特徴とする立体表示装置。 - 【請求項2】 立体画像情報が入力されて表示される表
示面の各画素からの光が該表示面の背部に設けられたバ
ックライトからのものであり、このバックライトからの
光が焦点距離可変レンズと光偏向装置とをそれぞれ介し
て観察者側に入力されるものであって、 前記表示装置の各画素における表示のタイミングに合わ
せて、該画素に対応する焦点距離可変レンズの焦点距離
と光偏向装置の光偏向を制御する制御装置が備えられて
いることを特徴とする立体表示装置。 - 【請求項3】 請求項1記載あるいは請求項2記載の発
明において、焦点距離可変レンズは屈折率可変媒質の両
面に電極が形成された構成となっていることを特徴とす
る立体表示装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の発明において、屈折率可
変媒質内に高分子材料および焦点が固定されたレンズの
うち少なくともいづれか一方が含有されていることを特
徴とする立体表示装置。 - 【請求項5】 請求項3あるいは請求項4の発明におい
て、屈折率可変媒質として液晶から構成されていること
を特徴とする立体表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21836694A JP3298080B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 立体表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21836694A JP3298080B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 立体表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0882765A JPH0882765A (ja) | 1996-03-26 |
JP3298080B2 true JP3298080B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=16718772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21836694A Expired - Fee Related JP3298080B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 立体表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3298080B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003513302A (ja) * | 1999-10-27 | 2003-04-08 | オーム 、グレゴリー マイケル | 発明は技術を変える三次元に関連付ける発明の三次元変更の技術そして多次元装置分野の改善。 |
JP5394108B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2014-01-22 | 日本放送協会 | 3次元映像表示装置 |
KR20170063897A (ko) * | 2014-09-30 | 2017-06-08 | 코닌클리케 필립스 엔.브이. | 무안경 입체영상 디스플레이 디바이스 및 구동 방법 |
CN109542209A (zh) * | 2017-08-04 | 2019-03-29 | 北京灵境世界科技有限公司 | 一种适应人眼汇聚的方法 |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP21836694A patent/JP3298080B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0882765A (ja) | 1996-03-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |