JP3510981B2 - 三次元表示方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元表示方法お
よび装置に係わり、特に、二次元表示装置の二次元像を
立体的に表示させる装置に適用して有効な技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の三次元表示装置として、液晶シャ
ッター眼鏡を用いた装置、またはレンチキュラレンズ板
を用いた装置、あるいはホログラフィが知られている。
しかし、液晶シャッター眼鏡を用いた装置では、常時、
液晶シャッター眼鏡をかけていなければならず、テレビ
会議では参加者の顔を確認できず不自然であるという問
題点があった。また、レンチキュラレンズ板を用いた装
置では、両眼で視差像を観察できる範囲が狭い範囲に限
られるという問題点があった。さらに、液晶シャッター
眼鏡、またはレンチキュラレンズ板を用いた装置では、
観察者が認識する輻輳と眼のピント位置との間に矛盾が
生じることになるので、眼精疲労を生じさせるという問
題点があった。また、ホログラフィを用いる装置では、
レーザ光等のコヒーレント光が必要であるととともに、
リアルタイムで動画の情報を処理できないという問題点
があった。

【０００３】これら問題点を解決した三次元表示装置と
して、例えば、特開平９−２４３９６０号公報に記載さ
れているように、可変焦点レンズ型三次元表示装置が知
られている。図６は、従来の可変焦点レンズ型三次元表
示装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示す
ように、従来の可変焦点レンズ型三次元表示装置は、二
次元表示装置６１、可変焦点レンズ６２、駆動装置６３
および同期装置６４から構成される。可変焦点レンズ６
２は、二次元表示装置６１と観察者６６との間に設置さ
れ、駆動装置６３の出力に基づいて焦点距離を所定の速
度で変化させる。同期装置６４は、駆動装置６３の駆動
信号に基づいて、二次元表示装置６１に表示する二次元
像６７を可変焦点レンズ６２の焦点位置に同期させる装
置である。即ち、二次元表示装置６１に時分割で表示さ
れる奥行き標本化された二次元画像とこの画像の結像位
置を同期させると、眼の残像効果によって、観察者６６
は、二次元表示装置６１に表示される画像を奥行き方向
に実質的に配列された標本化像の集まりである立体像６
５として観察できるので、両眼視差、輻輳、ピント調節
および動的視差等の立体の生理的要因を矛盾することな
く満足でき、自然な立体視を実現できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
可変焦点レンズ型三次元表示装置では、奥行き方向の画
像を時分割で表示するため、高速な二次元表示装置が必
要とされ、表示速度が不十分な二次元表示装置を使用し
た場合には、静止画のみならず動画を表示する場合にお
いて、ちらつき等の画質劣化が著しく、不自然な三次元
像になるという問題点があった。本発明は、前記従来技
術の問題点を解決するためになされたものであり、本発
明の目的は、眼鏡等を用いることなく立体視の生理的要
因である両眼視差、輻輳、ピント調節および動的視差等
を満足するとともに、低速な二次元表示装置を使用して
も画質の劣化がない三次元表示方法および装置を提供す
ることにある。また、本発明の他の目的は、高速二次元
表示装置を使用し、眼鏡等を用いることなく立体視の生
理的要因である両眼視差、輻輳、ピント調節および動的
視差等を満足する三次元表示方法および装置に使用可能
な三次元表示装置を提供することにある。本発明の前記
ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述
及び添付図面によって明らかにする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、入射光を定められ
た方向に反射するか遮断するかを切り替える、または入
射光を定められた方向に反射するか散乱するかを切り替
える、または入射光の反射する方向を切り替えるシャッ
タ素子と、当該シャッタ素子を駆動するセルとからなる
画素が、二次元アレイ状に配置された構造を有する反射
型シャッタ装置で反射される二次元表示装置の表示画像
を可変焦点手段を介して観察者に提示する三次元表示方
法であって、前記二次元表示装置の１画面表示時間内
に、前記可変焦点手段の焦点距離を変化させ、前記二次
元表示装置の表示画像および前記可変焦点手段の焦点距
離に同期して、前記反射型シャッタ装置の所望の画素を
駆動し、前記二次元表示装置から前記可変焦点手段に向
かう映像情報の通過を前記各セル単位でＯＮ／ＯＦＦす
ることにより、前記二次元表示装置の表示画像のうちの
所望の部分を前記可変焦点手段を介して観察者に提示す
ることを特徴とする。また、本発明は、画素毎に発光と
非発光とを切り替える光源装置からの光を透過型二次元
表示装置を通過させて、前記透過型二次元表示装置の表
示画像を可変焦点手段を介して観察者に提示する三次元
表示方法であって、前記透過型二次元表示装置の１画面
表示時間内に、前記可変焦点手段の焦点距離を変化さ
せ、前記透過型二次元表示装置の表示画像および前記可
変焦点手段の焦点距離に同期して、前記光源装置の所望
の画素を駆動して発光させ、当該発光により前記透過型
二次元表示装置の表示画像のうちの所望の部分を前記可
変焦点手段を介して観察者に提示することを特徴とす
る。また、本発明は、光源からの光を、入射光を定めら
れた方向に反射するか遮断するかを切り替える、または
入射光を定められた方向に反射するか散乱するかを切り
替える、または入射光の反射する方向を切り替えるシャ
ッタ素子と、当該シャッタ素子を駆動するセルとからな
る画素が、二次元アレイ状に配置された構造を有する反
射型シャッタ装置で反射し、透過型二次元表示装置を通
過させて、前記透過型二次元表示装置の表示画像を可変
焦点手段を介して観察者に提示する三次元表示方法であ
って、前記透過型二次元表示装置の１画面表示時間内
に、前記可変焦点手段の焦点距離を変化させ、前記透過
型二次元表示装置の表示画像および前記可変焦点手段の
焦点距離に同期して、前記反射型シャッタ装置の所望の
画素を駆動し、前記光源から前記透過型二次元表示装
置、前記可変焦点手段に向かう光の通過を前記各セル単
位でＯＮ／ＯＦＦすることにより、前記透過型二次元表
示装置の表示画像のうちの所望の部分を前記可変焦点手
段を介して観察者に提示することを特徴とする。

【０００６】また、本発明は、二次元表示装置と、反射
型シャッタ装置と、可変焦点手段と、可変焦点手段駆動
装置と、同期制御装置とを有し、前記反射型シャッタ装
置で反射される前記二次元表示装置の表示画像を前記可
変焦点手段を介して観察者に提示する三次元表示装置で
あって、前記可変焦点手段駆動装置は、前記二次元表示
装置の１画面表示時間内に、前記可変焦点手段の焦点距
離を変化させ、前記反射型シャッタ装置は、入射光を定
められた方向に反射するか遮断するかを切り替える、ま
たは入射光を定められた方向に反射するか散乱するかを
切り替える、または入射光の反射する方向を切り替える
シャッタ素子と、当該シャッタ素子を駆動するセルとか
らなる画素が、二次元アレイ状に配置された構造を有
し、前記同期制御装置は、前記二次元表示装置の表示画
像および前記可変焦点手段の焦点距離に同期して、前記
反射型シャッタ装置の所望の画素を駆動し、前記二次元
表示装置から前記可変焦点手段に向かう映像情報の通過
を前記各セル単位でＯＮ／ＯＦＦすることにより、前記
二次元表示装置の表示画像のうちの所望の部分を前記可
変焦点手段を介して観察者に提示することを特徴とす
る。また、本発明は、透過型二次元表示装置と、画素毎
に発光と非発光とを切り替える光源装置と、可変焦点手
段と、可変焦点手段駆動装置と、同期制御装置とを有
し、前記光源装置からの光を前記透過型二次元表示装置
を通過させて、前記透過型二次元表示装置の表示画像を
前記可変焦点手段を介して観察者に提示する三次元表示
装置であって、前記可変焦点手段駆動装置は、前記透過
型二次元表示装置の１画面表示時間内に、前記可変焦点
手段の焦点距離を変化させ、前記同期制御装置は、前記
透過型二次元表示装置の表示画像および前記可変焦点手
段の焦点距離に同期して、前記光源装置の所望の画素を
駆動して発光させ、当該発光により前記透過型二次元表
示装置の表示画像のうちの所望の部分を前記可変焦点手
段を介して観察者に提示することを特徴とする。また、
本発明は、透過型二次元表示装置と、光源と、反射型シ
ャッタ装置と、可変焦点手段と、可変焦点手段駆動装置
と、同期制御装置とを有し、前記光源からの光を前記反
射型シャッタ装置で反射し前記透過型二次元表示装置を
通過させて、前記透過型二次元表示装置の表示画像を前
記可変焦点手段を介して観察者に提示する三次元表示装
置であって、前記可変焦点手段駆動装置は、前記透過型
二次元表示装置の１画面表示時間内に、前記可変焦点手
段の焦点距離を変化させ、前記反射型シャッタ装置は、
入射光を定められた方向に反射するか遮断するかを切り
替える、または入射光を定められた方向に反射するか散
乱するかを切り替える、または入射光の反射する方向を
切り替えるシャッタ素子と、当該シャッタ素子を駆動す
るセルとからなる画素が、二次元アレイ状に配置された
構造を有し、前記同期制御装置は、前記透過型二次元表
示装置の表示画像および前記可変焦点手段の焦点距離に
同期して、前記反射型シャッタ装置の所望の画素を駆動
し、前記光源から前記透過型二次元表示装置、前記可変
焦点手段に向かう光の通過を前記各セル単位でＯＮ／Ｏ
ＦＦすることにより、前記透過型二次元表示装置の表示
画像のうちの所望の部分を前記可変焦点手段を介して観
察者に提示することを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 ［実施の形態１］図１は、本発明の実施の形態１の三次
元表示装置の概略構成を示すブロック図である。本実施
の形態の三次元表示装置は、二次元表示装置１０と、ラ
ンダムアクセス可能な記憶素子１１と、高速シャッタ素
子１２と、可変焦点レンズ１３と、駆動装置１４と、コ
ントローラ１５とを有する。また、１６は観察者であ
り、さらに、記憶素子１１と高速シャッタ素子１２と
は、反射型シャッタ装置１７を構成する。ここで、二次
元表示装置１０は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレ
イ）、強誘電液晶ディスプレイ、反強誘電ディスプレ
イ、プラズマ表示装置、ＬＥＤ表示装置、ＣＲＴ、ある
いは各種プロジェクタ装置などで構成される。また、記
憶素子１１は、例えば、半導体基板上に形成されたＲＡ
Ｍ素子などで構成され、高速シャッタ素子１２は、例え
ば、強誘電性液晶、反強誘電液晶、高分子分散型液晶、
ホログラフィック高分子液晶、あるいはマイクロミラー
などで構成される。可変焦点レンズ１３は、後述するよ
うに、コントローラ１５で制御された駆動装置１４によ
り、二次元表示装置１０の１画面表示時間内に、その焦
点距離を所定の速度で、複数の値に切り替えるように構
成されたレンズであり、二次元表示装置１０に表示され
た２次元像をもとに反射型シャッタ装置１７を介して観
察者１６に観察される３次元像を表示させる機能を有す
る。

【０００８】反射型シャッタ装置１７は、記憶素子１
１、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成されたＲＡ
Ｍ素子に、高速シャッタ素子１２（例えば、強誘電性液
晶、反強誘電液晶、高分子分散型液晶、ホログラフィッ
ク高分子分散型液晶、あるいはマイクロミラー素子な
ど）を積層した構造を含んでいる。即ち、反射型シャッ
タ装置１７は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成
されたＲＡＭ素子の各メモリセルの一方の電極を画素電
極とし、その上に液晶（例えば、強誘電性液晶、反強誘
電液晶、高分子分散型液晶、あるいはホログラフィック
高分子分散型液晶）を積層して液晶を各画素単位に駆動
するもの、または、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成され
たＲＡＭ素子の各メモリセルと液晶パネルの各画素とを
直接接続して液晶を各画素単位に駆動するもの、あるい
は、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成されたＲＡＭ素子の
各メモリセルにマイクロミラー素子を組み合わせたマイ
クロミラーのアレイ装置である。その動作は、記憶素子
１１の各セル１８に記憶されたデータに対応して高速シ
ャッタ素子１２を制御して、二次元表示装置１０から可
変焦点レンズ１３に向かう映像情報の通過を各セル単位
でＯＮ／ＯＦＦする。即ち、例えば、強誘電性液晶ある
いは反強誘電液晶の分極方向を電界制御して、反射状態
と遮断状態とを切り替え、あるいは、例えば、高分子分
散型液晶を電界制御して、反射状態と散乱状態とを切り
替え、あるいは、例えば、ホログラフィック高分子分散
型液晶あるいはマイクロミラー素子を電界制御して、反
射光の方向を切り替える。

【０００９】本実施形態の主動作を以下に説明する。ま
ず、ラスタースキャン型として、三次元像を奥行き方向
に複数分割して得た複数の二次元標本化像を再び配列す
ることにより三次元空間像を再現する方法について説明
する。なお、ラスタースキャン型とは、反射型シャッタ
装置１７の各素子のＯＮ／ＯＦＦがラスター型（表示す
る映像に拘わらず一定の方向と速度で各セルがスキャン
され、各素子のＯＮ／ＯＦＦのみが変化する方式）でな
される場合である。即ち、（ａ１）記憶素子１１に、コ
ントローラ１５を使って、例えば、アドレス線とデータ
線経由で、可変焦点レンズ１３の動作フレームに同期
し、かつそのフレーム内で、表示する映像に拘わらず一
定の方向と速度で各セル１８にアクセスし、ＯＮ／ＯＦ
Ｆのデータを高速で入力し、記憶させる。その記憶させ
るＯＮ／ＯＦＦのデータは、可変焦点レンズ１３の動作
している焦点距離に同期して、相当する奥行き位置にお
ける二次元像のみを反射するデータとする。すると、
（ａ２）記憶素子１１の各セル１８に記憶されたデータ
に対応して高速シャッタ素子１２がＯＮまたはＯＦＦ状
態となる。その結果、（ａ３）二次元表示装置１０が表
示している像の中で焦点距離に相当する奥行き位置にお
ける二次元像のみが表示されるため、（ａ４）可変焦点
レンズ１３の焦点距離に相当する奥行き位置に所望の二
次元像を次々に表示できる。この二次元像のデータ入力
から表示の（ａｌ）〜（ａ４）を、三次元像の奥行き標
本化数に相当する回数繰り返すことにより、三次元空間
像が形成され、観察者１６は立体視可能となる。この方
法では、不必要なデータ（例えば、何も表示していない
部分）を送る必要があり、反射型シャッタ装置１７の高
速性が強く必要されるが、アドレスとデータを、例え
ば、決まった順序で送出すればよいため、その制御系が
容易となり反射型シャッタ装置１７とコントローラ１５
とを高速化できる利点を有する。

【００１０】次に、ベクタースキャン型として、不必要
なデータを表示せず、三次元像に必要な各要素像を、奥
行き位置に対応した順序で時系列的に表示して、三次元
空間像を再現する方法について説明する。即ち、（ｂ
１）記憶素子１１に、コントローラ１５を使って、例え
ば、アドレス線とデータ線経由で、可変焦点レンズ１３
の動作に同期し、かつその焦点距離に相当する奥行き位
置における要素像に対応するセル１８のみにアクセス
し、かつ像を反射するためのデータを入力し、記憶させ
る。すると、（ｂ２）記憶素子１１の各セル１８に記憶
されたデータに対応して高速シャッタ素子１２がＯＮ状
態となり、（ｂ３）二次元表示装置１０が表示している
像の中でその奥行きに対応する要素像のみが通過し、表
示される。これにより、（ｂ４）可変焦点レンズ１３の
焦点距離に相当する奥行き位置の要素像のみを次々に表
示でき、（ｂ１）〜（ｂ４）を必要な奥行き範囲で行う
ことにより、三次元空間像が形成され、観察者１６は立
体視可能となる。この方法では、アドレスとデータが一
般的にはランダムとなり制御が少し複雑となるが、不必
要なデータ（例えば、何も表示していない部分）を送る
必要がないため、反射型シャッタ装置１７の高速性への
負担を軽くできる利点を有する。

【００１１】ここで、（ｂｌ）、（ｂ２）の段階におい
て、前の時刻に反射状態であって、かつこの時点で反射
状態でないセルにも、反射をやめるデータを送る必要が
あることは明らかである。但し、反射型シャッタ装置１
７内に、反射状態となってから一定時間後に反射状態で
なくなる性質あるいは機能が追加できれば、この必要が
ないことは明らかである。このような装置は、例えば、
液晶素子における単安定状態を利用し、一時的に単安定
状態からはずすことにより反射状態とし、これが一定時
間後に単安定状態に戻ることを利用して一定時間後に反
射状態でなくなる装置、あるいは、高速シャッタ素子１
２がマイクロミラーの場合には、各マイクロミラーにバ
ネを装着し、これと駆動力とのバランスにより一定時間
後に反射状態でなくなる装置など数多くある。さらに、
表示する三次元像のデータ数が増加して各セル当たりの
表示時間が短くなると、表示全体が暗くなるので、これ
を防止するために、各セル当たりに一定時間以上の反射
状態を続けることは有益であることは明らかである。

【００１２】本実施形態で用いる記憶素子１１、例え
ば、半導体基板上に形成されたＲＡＭ素子は、通常のネ
マティック液晶表示装置と比較して桁違いの高速動作が
可能であり、かつ容易にランダムアクセスできるので、
任意の画素位置のデータのみが高速に書き変え可能であ
る。また、高速シャッタ素子１２、例えば、強誘電性液
晶、反強誘電液晶、高分子分散型液晶、ホログラフィッ
ク高分子分散型液晶、あるいはマイクロミラー素子など
は、２値的変化であれば、通常のネマティック液晶素子
などに比べて桁違いに高速であるため、前記した反射型
シャッタ装置１７の動作が可能となる。本実施形態にお
ける反射型シャッタ装置１７におけるセルと、二次元表
示装置１０における画素（画素構造を明確に持たない場
合には分解能の逆数の領域とする）との対応は、１セル
に対して１画素を対応させる構成でも、１セルに対して
複数の画素を対応させる構成でも、本発明の趣旨の内に
含まれることは明らかである。前者の場合には、反射型
シャッタ装置１７のセル数が大きくなり制御などが難し
くなるが、より細かく奥行き方向を設定できる利点があ
る。後者の場合には、奥行き方向の設定が粗い領域でし
かできなくなるが、反射型シャッタ装置１７のセル数を
減少することができるので、制御などが容易となる利点
を有する。通常、人の奥行き方向の分解能は二次元方向
に比べて粗いため、この分解能に合わせて上記対応関係
を設定することが最も有益であると考えられる。また、
人の奥行き方向の分解能は観察者より遠ざかるに従って
粗くなるため、この距離に応じて上記対応関係を変える
ことも有益である。さらに、反射型シャッタ装置１７と
二次元表示装置１０等は、同一スケールである必要はな
く、前記した対応関係が保たれるのであれば、拡大／縮
小光学系を採用してもよいことは明らかである。

【００１３】図５は、本実施の形態の可変焦点レンズ１
３の一例の概略構成を示す図である。同図に示す可変焦
点レンズ１３は、固定焦点レンズ５１と屈折率可変物質
５２とが、一定の間隔で一対の透明電極（５３，５４）
により挟持されて構成される。ここで、固定焦点レンズ
５１は、例えば、ガラスやプラスチック製の単レンズ、
あるいはフレネルレンズなどで構成される。また、屈折
率可変物質５２は、例えば、二周波駆動液晶、高分子分
散型液晶などが使用される。さらに、透明電極（５３，
５４）は、例えば、ＩＴＯ膜、ＳｎＯｘ膜などで構成さ
れる。なお、図５において、５５は駆動装置、５６は入
射光、５７，５８は出射光である。以下、屈折率可変物
質５２として、二周波駆動液晶を用いる場合について説
明する。二周波駆動液晶は、屈折率異方性と誘電率異方
性を有する。その誘電率異方性の符号は、印加電界の周
波数によって変化するため、透明電極（５３，５４）へ
の印加電界の周波数の変化により、屈折率可変物質（二
周波駆動液晶）５２の分子の向きを電界の向きに対して
垂直、平行、あるいはその中間に変化できる。したがっ
て、屈折率異方性に基づき、入射光５６が感じる屈折率
を、印加電界の周波数変化により変えられるため、可変
焦点レンズ１３の焦点距離を連続的に変化できる。な
お、可変焦点レンズ１３の駆動法の詳細については、本
出願人が先に出願した特開平９−２４３９６０号明細書
を参照されたい。

【００１４】本実施形態における可変焦点レンズ１３
は、前記したように、電界を切らずに電界の周波数によ
ってその屈折率を変化できるため、その電界を大きくす
ることにより、可変焦点レンズ１３の焦点距離の変化速
度を容易に高速化できる利点を有している。なお、屈折
率可変物質５２として、高分子中に粒径の小さな液晶を
数多く分散した高分子分散型液晶を使った場合でも、液
晶の粒径を可視光の波長よりも充分に小さく、例えば、
１００ｎｍ以下とすることにより、散乱を抑制でき、高
い透過度と解像度を有する利点があり、高速な可変焦点
レンズとして本発明に適用できる。なお、可変焦点レン
ズ１３として、図５に示す液晶可変焦点レンズ以外に、
例えば、バリフォーカルミラー（Traub A,C. Stereosco
pic Display Using FapidMirror Oscillation. Appl.Op
t.6,(1967)）を用いた装置、または、複数の偏光型二焦
点レンズと複数の偏光切替装置の組み合わせを含む装置
（特願平１１−５５２号）、あるいは、ＤＭＤ（Digita
l Mirror Device)を用いた装置などが使用可能である。
これらの装置は、焦点距離を連続的、あるいは段階的に
変化させることができる。

【００１５】［実施の形態２］図２は、本発明の実施の
形態２の三次元表示装置の概略構成を示すブロック図で
ある。本実施の形態の三次元表示装置は、光源２０と、
ランダムアクセス可能な記憶素子２１と、高速シャッタ
素子２２と、可変焦点レンズ２３と、駆動装置２４と、
コントローラ２５と、透過型二次元表示装置２９とを有
する。また、２６は観察者であり、さらに、記憶素子２
１と高速シャッタ素子２２とは、反射型シャッタ装置２
７を構成する。ここで、ランダムアクセス可能な記憶素
子２１は、例えば、半導体基板上に形成されたＲＡＭ素
子などで構成され、また、高速シャッタ素子２２は、例
えば、強誘電性液晶、反強誘電液晶、高分子分散型液
晶、ホログラフィック高分子分散型液晶、あるいはマイ
クロミラー素子などで構成される。透過型二次元表示装
置２９は、例えば、ＬＣＤ、強誘電液晶ディスプレイ、
反強誘電ディスプレイで構成される。可変焦点レンズ２
３は、図５に記載、あるいは、前記実施の形態１で説明
したように、コントローラ２５で制御された駆動装置２
４により、焦点距離を所定の速度で変化させるように構
成されたレンズであり、二次元表示装置２０に表示され
た２次元像をもとに反射型シャッタ装置２７を介して、
観察者２６に観察される３次元像を表示させる機能を有
する。

【００１６】反射型シャッタ装置２７は、記憶素子２
１、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成されたＲＡ
Ｍ素子に、高速シャッタ素子２２（例えば、強誘電性液
晶、反強誘電液晶、高分子分散型液晶、ホログラフィッ
ク高分子分散型液晶、あるいはマイクロミラー素子な
ど）を積層した構造を含んでいる。即ち、反射型シャッ
タ装置２７は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成
されたＲＡＭ素子の各メモリセルの一方の電極を画素電
極とし、その上に液晶（例えば、強誘電性液晶、反強誘
電液晶、高分子分散型液晶、あるいはホログラフィック
高分子分散型液晶）を積層して液晶を各画素単位に駆動
するもの、または、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成され
たＲＡＭ素子の各メモリセルと液晶パネルの各画素とを
直接接続して液晶を各画素単位に駆動するもの、あるい
は、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成されたＲＡＭ素子の
各メモリセルにマイクロミラー素子を組み合わせたマイ
クロミラーのアレイ装置である。その動作は、記憶素子
２１の各セル２８に記憶されたデータに対応して高速シ
ャッタ素子２２を制御して、光源２０から透過型二次元
表示装置２９、可変焦点レンズ２３に向かう光の通過を
各セル単位でＯＮ／ＯＦＦする。即ち、例えば、強誘電
性液晶あるいは反強誘電液晶の分極方向を電界制御し
て、反射状態と遮断状態とを切り替え、あるいは、例え
ば、高分子分散型液晶を電界制御して、反射状態と散乱
状態とを切り替え、あるいは、例えば、ホログラフィッ
ク高分子分散型液晶、あるいはマイクロミラー素子を電
界制御して、反射光の反射方向を切り替える。

【００１７】本実施の形態の主動作を以下に説明する。
まず、ラスタースキャン型として、三次元像を奥行き方
向に複数分割して得た複数の二次元標本化像を再び配列
することにより三次元空間像を再現する方法について説
明する。なお、ラスタースキャン型とは、反射型シャッ
タ装置２７の各素子のＯＮ／ＯＦＦがラスター型（表示
する映像に拘わらず一定の方向と速度で各セルがスキャ
ンされ、各素子のＯＮ／ＯＦＦのみが変化する方式）で
なされる場合である。即ち、（ｃ１）記憶素子２１に、
コントローラ２５を使って、例えば、アドレス線とデー
タ線経由で、可変焦点レンズ２３の動作フレームに同期
し、かつそのフレーム内で、表示する映像に拘わらず一
定の方向と速度で各セル２８にアクセスし、ＯＮ／ＯＦ
Ｆのデータを高速で入力し、記憶させる。その記憶させ
るＯＮ／ＯＦＦのデータは、可変焦点レンズ２３の動作
している焦点距離に同期して、相当する奥行き位置にお
ける二次元像のみを反射するデータとする。すると、
（ｃ２）記憶素子２１の各セル２８に記憶されたデータ
に対応して高速シャッタ素子２２がＯＮまたはＯＦＦ状
態となる。その結果、（ｃ３）透過型二次元表示装置２
９が表示している像の中で焦点距離に相当する奥行き位
置における二次元像の部分のみを光源２０の光が通過す
るため、（ｃ４）可変焦点レンズ２３の焦点距離に相当
する奥行き位置に所望の二次元像を次々に表示できる。
この二次元標本化像のデータ入力から表示の（ｃ１）〜
（ｃ４）を、三次元像の奥行き標本化数に相当する回数
繰り返すことにより、三次元空間像が形成され、観察者
２６は立体視可能となる。この方法では、不必要なデー
タ（例えば、何も表示していない部分）を送る必要があ
り反射型シャッタ装置２７の高速性が強く必要とされる
が、アドレスとデータを、例えば、決まった順序で送付
すればよいために、その制御系が容易となり反射型シャ
ッタ装置２７とコントローラ２５を高速化できる利点を
有する。

【００１８】次に、ベクタースキャン型として、不必要
なデータを表示せず、三次元像の必要な各要素像を奥行
き位置に対応した順序で時系列的に表示して、三次元像
を再現する方法について説明する。即ち、（ｄ１）記憶
素子２１に、コントローラ２５を使って、例えば、アド
レス線とデータ線経由で、可変焦点レンズ２３の動作に
同期し、かつその焦点距離に相当する奥行き位置におけ
る要素像に対応するセル２８のみにアクセスし、かつ像
を反射するためのデータを入力し、記憶させる。する
と、（ｄ２）記憶素子２１の各セル２８に記憶されたデ
ータに対応して高速シャッタ素子２２がＯＮ状態とな
り、（ｄ３）透過型二次元表示装置２９が表示している
像の中で焦点距離に相当する奥行き位置における要素像
の部分のみを光源２０の光が通過し、表示される。これ
により、（ｄ４）可変焦点レンズ２３の焦点距離に相当
する奥行き位置に要素像のみを次々に表示でき、（ｄ
１）〜（ｄ４）を必要な奥行き範囲で行うことにより、
三次元空間像が形成され、観察者２６は立体視可能とな
る。この方法では、アドレスとデータが一般的にはラン
ダムとなり制御が少し複雑となるが、不必要なデータ
（例えば何も表示していない部分）を送る必要がないた
め、反射型シャッタ装置２７の高速性への負担を軽くで
きる利点を有する。

【００１９】ここで、（ｄ１）、（ｄ２）の段階におい
て、前の時刻に反射状態であって、かつこの時点で反射
状態でないセルにも、反射をやめるデータを送る必要が
あることは明らかである。但し、反射型シャッタ装置２
７内に反射状態となってから一定時間後に反射状態でな
くなる性質あるいは機能が追加できればこの必要がない
ことは明らかである。このような装置は、例えば、液晶
素子における単安定状態を利用し、一時的に単安定状態
からはずすことにより反射状態とし、これが一定時間後
に単安定状態に戻ることを利用して一定時間後に反射状
態でなくなる装置、または、高速シャッタ素子１２がマ
イクロミラーの場合には、各マイクロミラーにバネを装
着し、これと駆動力とのバランスにより一定時間後に反
射状態でなくなる装置など数多くある。さらに、表示す
る三次元像のデータ数が増加して各セル当たりの表示時
間が短くなると、表示全体が暗くなることを防ぐため
に、各セル当たりに一定時間以上の反射状態を続けるこ
とは有益であることは明らかである。本実施形態で用い
る記憶素子２１、例えば，半導体基板上に形成されたＲ
ＡＭ素子は、通常のネマティック液晶表示装置と比較し
て桁違いの高速動作が可能であり、かつ容易にランダム
アクセスできるので、任意の画素位置のデータのみが高
速に書き変え可能である。また、高速シャッタ素子２２
（例えば、強誘電性液晶、反強誘電液晶、高分子分散型
液晶、ホログラフィック高分子分散型液晶、あるいはマ
イクロミラー素子など）は、２値的変化であれば通常の
ネマティック液晶素子などに比べて桁違いに高速である
ため、前記した反射型シャッタ装置２７の動作が可能と
なる。

【００２０】本実施形態における反射型シャッタ装置２
７におけるセルと、透過型二次元表示装置２９における
画素（画素構造を明確に持たない場合には分解能の逆数
の領域とする）との対応は、１セルに対して１画素を対
応させる構成でも、１セルに対して複数の画素を対応さ
せる構成でも、本発明の趣旨の内に含まれることは明ら
かである。前者の場合には、反射型シャッタ装置２７の
セル数が大きくなり制御などが難しくなるが、より細か
く奥行き方向を設定できる利点がある。後者の場合に
は、奥行き方向の設定が粗い領域でしかできなくなる
が、反射型シャッタ装置２７のセル数を減少できて制御
などを容易にできる利点がある。通常、人の奥行き方向
の分解能は二次元方向に比べて粗いため、この分解能に
合わせて上記対応関係を設定することが最も有益である
と考えられる。また、人の奥行き方向の分解能は観察者
より遠ざかるに従って粗くなるため、この距離に応じて
上記対応関係を変えることも有益である。さらに、反射
型シャッタ装置２７と透過型二次元表示装置２９等は、
同一スケールである必要はなく、前記した対応関係が保
たれるのであれば、拡大／縮小光学系を採用してもよい
ことは明らかである。

【００２１】［実施の形態３］図３は、本発明の実施の
形態３の三次元表示装置の概略構成を示すブロック図で
ある。本実施の形態の三次元表示装置は、透過型二次元
表示装置３０と、ランダムアクセス可能な発光型表示装
置３１と、可変焦点レンズ３３と、駆動装置３４と、コ
ントローラ３５とを有する。また、３６は観察者であ
る。ここで、透過型二次元表示装置３０は、例えば、Ｌ
ＣＤ、強誘電液晶ディスプレイ、反強誘電ディスプレイ
などで構成され、ランダムアクセス可能な発光型表示装
置３１は、例えば、ＬＣＤ、強誘電液晶ディスプレイ、
反強誘電ディスプレイなど、あるいはＥＬ、ＦＥＤ、Ｃ
ＲＴ装置などで構成される。可変焦点レンズ３３は、図
５に記載、あるいは、前記実施の形態１で説明したよう
に、コントローラ３５で制御された駆動装置３４により
焦点距離を所定の速度で変化させるように構成されたレ
ンズであり、透過型二次元表示装置３０に表示された２
次元像をもとに観察者３６に観察される３次元像を表示
させる機能を有する。発光型表示装置３１の動作は、そ
の各単体素子３８に入力あるいは入力・記憶されたデー
タに対応して各単体素子が発光し、透過型二次元表示装
置３０の光源となることにより、可変焦点レンズ３３に
向かう映像情報を各単体素子単位でＯＮ／ＯＦＦする。

【００２２】本実施形態の主動作を以下に説明する。ま
ず、ラスタースキャン型として、三次元像を奥行き方向
に複数分割して得た複数の二次元標本化像を再び配列す
ることにより三次元空間像を再現する方法について説明
する。なお、ラスタースキャン型とは、発光型表示装置
３１の各単体素子３８のＯＮ／ＯＦＦがラスター型（表
示する映像に拘わらず一定の方向と速度で各単体素子３
８がスキャンされ、各単体素子３８のＯＮ／ＯＦＦのみ
が変化する方式）でなされる場合である。即ち、（ｅ
ｌ）発光型表示装置３１に、コントローラ３５を使っ
て、例えば、アドレス線とデータ線経由で、可変焦点レ
ンズ３３の動作フレームに同期し、かつそのフレーム内
で、表示する映像に拘わらず一定の方向と速度で各単体
素子３８にアクセスし、ＯＮ／ＯＦＦのデータを高速で
入力し、記憶させる。その記憶させるＯＮ／ＯＦＦのデ
ータは、可変焦点レンズ３３の動作している焦点距離に
同期して、相当する奥行き位置における二次元像のみを
表示するデータとする。すると、（ｅ２）このデータに
対応して各単体素子３８が発光または非発光状態とな
る。その結果、（ｅ３）透過型二次元表示装置３０が表
示している像の中で焦点距離に相当する奥行き位置にお
ける二次元像の部分のみを発光型表示装置３１の光が通
過するため、（ｅ４）可変焦点レンズ３３の焦点距離に
相当する奥行き位置に所望の二次元像を次々に表示でき
る。この二次元標本化像のデータ入力から表示の（ｅ
１）〜（ｅ４）を、三次元像の奥行き標本化数に相当す
る回数繰り返すことにより、三次元空間像が形成され、
観察者３６は立体視可能となる。この方法では、不必要
なデータ（例えば、何も表示していない部分）を送る必
要があり発光型表示装置３１の高速性が強く必要とされ
るが、アドレスとデータを、例えば、決まった順序で送
付すればよいためにその制御系が容易となり発光型表示
装置３１とコントローラ３５を高速化できる利点を有す
る。

【００２３】次に、ベクタースキャン型として、不必要
なデータを表示せず、三次元像に必要な各要素像を奥行
き位置に対応した順序で時系列的に表示して、三次元像
を再現する方法について説明する。即ち、（ｆ１）発光
型表示装置３１に、コントローラ３５を使って、例え
ば、アドレス線とデータ線経由で、可変焦点レンズ３３
の動作に同期し、かつその焦点距離に相当する奥行き位
置における要素像に対応する単体素子３８のみに発光す
るためのデータを入力あるいは入力・記憶させる。する
と、（ｆ２）このデータに対応して各単体素子３８が発
光状態となり、（ｆ３）透過型二次元表示装置３０が表
示している像の中で焦点距離に相当する奥行き位置にお
ける要素像の部分のみを発光型表示装置３１の光が通過
し、表示される。これにより、（ｆ４）可変焦点レンズ
３３の焦点距離に相当する奥行き位置に要素像のみを次
々に表示でき、（ｆｌ）〜（ｆ４）を必要な奥行き範囲
で行うことにより、三次元空間像が形成され、観察者３
６は立体視可能となる。この方法では、アドレスとデー
タが一般的にはランダムとなり制御が少し複雑となる
が、不必要なデータ（例えば、何も表示していない部
分）を送る必要がないため、発光型表示装置３１の高速
性への負担を軽くできる利点を有する。

【００２４】ここで、（ｆｌ）、（ｆ２）の段階におい
て、前の時刻に発光状態であって、かつこの時点で発光
状態でないセルにも、発光をやめるデータを送る必要が
あることは明らかである。但し、発光型表示装置３１内
に発光状態となってから一定時間後に発光状態でなくな
る性質あるいは機能が追加できればこの必要がないこと
は明らかである。このような装置は、例えば、液晶素子
における単安定状態を利用し、一時的に単安定状態から
はずすことにより反射状態とし、これが一定時間後に単
安定状態に戻ることを利用して一定時間後に反射状態で
なくなる装置、または、高速シャッタ素子１２がマイク
ロミラーの場合には、各マイクロミラーにバネを装着
し、これと駆動力とのバランスにより一定時間後に反射
状態でなくなる装置など数多くある。さらに、表示する
三次元像のデータ数が増加して各セル当たりの表示時間
が短くなると、表示全体が暗くなるので、これを防止す
るために、各セル当たりに一定時間以上の発光状態を続
けることは有益であることは明らかである。

【００２５】本実施形態における発光型表示装置３１に
おける単体素子３８と、透過型二次元表示装置３０にお
ける画素（画素構造を明確に持たない場合には分解能の
逆数の領域とする）との対応は、１単体素子に対して１
画素を対応させる構成でも、１単体素子に対して複数の
画素を対応させる構成でも、本発明の趣旨の内に含まれ
ることは明らかである。前者の場合には、発光型表示装
置３１の単体素子数が大きくなり制御などが難しくなる
が、より細かく奥行き方向を設定できる利点がある。後
者の場合には、奥行き方向の設定が粗い領域でしかでき
なくなるが、発光型表示装置３１の単体素子数を減少で
きて制御などを容易にできる利点がある。通常の人の奥
行き方向の分解能は二次元方向に比べて粗いため、この
分解能に合わせて上記対応関係を設定することが最も有
益であると考えられる。また、人の奥行き方向の分解能
は観察者より遠ざかるに従って粗くなるため、この距離
に応じて上記対応関係を変えることも有益である。ま
た、発光型表示装置３１と透過型二次元表示装置３０等
は、同一スケールである必要はなく、前記した対応関係
が保たれるのであれば、拡大／縮小光学系を採用しても
よいことは明らかである。さらに、透過型二次元表示装
置３０を設けず、発光型表示装置３１で表示された画像
をそのまま、可変焦点レンズ３３に入射させるようにし
てもよい。

【００２６】［実施の形態４］図４は、本発明の実施の
形態４の三次元表示装置の概略構成を示すブロック図で
ある。本実施の形態の三次元表示装置は、光源４７と、
ランダムアクセス可能な記憶素子４１と、高速シャッタ
素子４２と、可変焦点レンズ４３と、駆動装置４４と、
コントローラ４５とを有する。また、４６は観察者であ
り、さらに、光源４７と記憶素子４１とは、二次元表示
装置４０を構成する。ここで、ランダムアクセス可能な
記憶素子４１は、例えば、半導体基板上に形成されたＲ
ＡＭ素子などで構成され、また、高速シャッタ素子４２
は、例えば、強誘電性液晶、反強誘電液晶、高分子分散
型液晶、ホログラフィック高分子分散型液晶、あるいは
マイクロミラー素子などで構成される。可変焦点レンズ
４３は、図５に記載、あるいは前記実施の形態１で説明
したように、コントローラ４５で制御された駆動装置４
４により焦点距離を所定の速度で変化させるように構成
されたレンズであり、二次元表示装置４０に表示された
２次元像をもとに観察者４６に観察される３次元像を表
示させる機能を有する。二次元表示装置４０は、記憶素
子４１、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成された
ＲＡＭ素子に、高速シャッタ素子４２（例えば、強誘電
性液晶、反強誘電液晶、高分子分散型液晶、ホログラフ
ィック高分子分散型液晶、あるいはマイクロミラー素子
など）を積層した構造を含んでいる。即ち、二次元表示
装置４０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成さ
れたＲＡＭ素子の各メモリセルの一方の電極を画素電極
とし、その上に液晶（例えば、強誘電性液晶、反強誘電
液晶、高分子分散型液晶、あるいはホログラフィック高
分子分散型液晶）を積層して液晶を各画素単位に駆動す
るもの、または、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成された
ＲＡＭ素子の各メモリセルと液晶パネルの各画素とを直
接接続して液晶を各画素単位に駆動するもの、あるい
は、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成されたＲＡＭ素子の
各メモリセルにマイクロミラー素子を組み合わせたマイ
クロミラーのアレイ装置である。その動作は、記憶素子
４１の各セル４８に記憶されたデータに対応して高速シ
ャッタ素子４２を制御して、光源から可変焦点レンズ４
３に向かう光の通過または反射を各セル単位でＯＮ／Ｏ
ＦＦし、映像情報とする。即ち、例えば、強誘電性液
晶、反強誘電液晶の分極方向を電界制御して、反射状態
と遮断状態とを切り替え、あるいは、例えば、高分子分
散型液晶を電界制御して、反射状態と散乱状態とを切り
替え、あるいは、例えば、ホログラフィック高分子分散
型液晶、あるいはマイクロミラー素子を電界制御して、
反射光の方向を切り替える。

【００２７】本実施形態の主動作を以下に説明する。ま
ず、ラスタースキャン型として、三次元像を奥行き方向
に複数分割して得た複数の二次元標本化像を再び配列す
ることにより三次元空間像を再現する方法について説明
する。なお、ラスタースキャン型とは、二次元表示装置
４０の各セル４８のＯＮ／ＯＦＦがラスター型（表示す
る映像に拘わらず一定の方向と速度で各セル４８がスキ
ャンされ、各セル４８のＯＮ／ＯＦＦのみが変化する方
式）でなされる場合である。即ち、（ｇ１）記憶素子４
１に、コントローラ４５を使って、例えば、アドレス線
とデータ線経由で、可変焦点レンズ４３の動作フレーム
に同期し、かつそのフレーム内で、表示する映像に拘わ
らず一定の方向と速度で各セル４８にアクセスし、ＯＮ
／ＯＦＦのデータを高速で入力し、記憶させる。その記
憶させるＯＮ／ＯＦＦのデータは、可変焦点レンズ４３
の動作している焦点距離に同期して、相当する奥行き位
置における二次元像のみを反射するためのデータとす
る。すると、（ｇ２）記憶素子４１の各セル４８に記憶
されたデータに対応して高速シャッタ素子４２がＯＮま
たはＯＦＦ状態となる。その結果、（ｇ３）光源４７の
光が焦点距離に相当する奥行き位置における二次元像の
部分で反射するため、（ｇ４）可変焦点レンズ４３の焦
点距離に相当する奥行き位置に所望の二次元像を次々に
表示できる。この二次元標本化像のデータ入力から表示
の（ｇｌ）〜（ｇ４）を、三次元像の奥行き標本化数に
相当する回数繰り返すことにより、三次元空間像が形成
され、観察者４６は立体視可能となる。この方法では、
不必要なデータ（例えば、何も表示していない部分）を
送る必要があり二次元表示装置４０の高速性が強く必要
とされるが、アドレスとデータを、例えば、決まった順
序で送付すればよいためにその制御系が容易となり二次
元表示装置４０とコントローラ４５とを高速化できる利
点を有する。

【００２８】次に、ベクタースキャン型として、不必要
なデータを表示せず、三次元像の必要な各要素像を奥行
き位置に対応した順序で時系列的に表示して、三次元空
間像を再現する方法について説明する。即ち、（ｈ１）
記憶素子４１に、コントローラ４５を使って、例えば、
アドレス線とデータ線経由で、可変焦点レンズ４３の動
作に同期し、かつその焦点距離に相当する奥行き位置に
おける要素像に対応するセル４８のみに像を反射するた
めのデータを入力し、記憶させる。すると、（ｈ２）記
憶素子４１の各セル４８に記憶されたデータに対応して
高速シャッタ素子４２がＯＮ状態となり、（ｈ３）光源
４７の光が焦点距離に相当する奥行き位置における要素
像の部分のみで反射し、表示される。これにより、（ｈ
４）可変焦点レンズ４３の焦点距離に相当する奥行き位
置に要素像のみを次々に表示でき、（ｈｌ）〜（ｈ４）
を必要な奥行き範囲で行うことにより、三次元空間像が
形成され、観察者４６は立体視可能となる。この方法で
は、アドレスとデータが一般的にはランダムとなり制御
が少し複雑となるが、不必要なデータ（例えば何も表示
していない部分）を送る必要がないため、二次元表示装
置４０の高速性への負担を軽くできる利点を有する。

【００２９】ここで、（ｈｌ）、（ｈ２）の段階におい
て、前の時刻に反射状態であって、かつこの時点で反射
状態でないセルにも、反射をやめるデータを送る必要が
あることは明らかである。但し、高速シャッタ素子４２
に反射状態となってから一定時間後に反射状態でなくな
る性質あるいは機能が追加できればこの必要がないこと
は明らかである。このような装置は、例えば、液晶素子
における単安定状態を利用し、一時的に単安定状態から
はずすことにより反射状態とし、これが一定時間後に単
安定状態に戻ることを利用して一定時間後に反射状態で
なくなる装置、または、高速シャッタ素子１２がマイク
ロミラーの場合には、各マイクロミラーにバネを装着
し、これと駆動力とのバランスにより一定時間後に反射
状態でなくなる装置など数多くある。さらに、表示する
三次元像のデータ数が増加して各セル当たりの表示時間
が短くなると、表示全体が暗くなるので、これを防止す
るために、各セル４８当たりに一定時間以上の反射状態
を続けることは有益であることは明らかである。

【００３０】なお、本実施の形態では、中間調表示が必
要となることが考えられるが、これは、例えば、高速性
を犠牲にして時分割的に行うなど既存の方式（例えば、
表示する時間を２ⁿの形で表し、これを組み合わせて時
分割階調表示を行う手段など）が使用できることは明ら
かである。本実施の形態で用いる記憶素子４１、例え
ば、半導体基板上に形成されたＲＡＭ素子は、通常のネ
マティック液晶表示装置と比較して桁違いの高速動作が
可能であり、かつ容易にランダムアクセスできるので、
任意の画素位置のデータのみが高速に書き変え可能であ
る。また、高速シャッタ素子４２（例えば、強誘電性液
晶、反強誘電液晶、高分子分散型液晶、ホログラフィッ
ク高分子分散型液晶、あるいはマイクロミラー素子な
ど）は、２値的変化であれば通常のネマティック液晶素
子などに比べて桁違いに高速であるため、前記した高速
シャッタ素子４２の動作が可能となる。さらに、二次元
表示装置４０と高速シャッタ素子４２等は、同一スケー
ルである必要はなく、前記した対応関係が保たれるので
あれば、拡大／縮小光学系を採用してもよいことは明ら
かである。以上、本発明者によってなされた発明を、前
記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論
である。

【００３１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 （１）本発明によれば、高速の記憶素子とシャッタ素子
からなる反射型シャッタ装置を用いることにより、可変
焦点手段の動作周期に追随することが可能となり、眼鏡
等を用いることなく立体視の生理的要因である両眼視
差、輻輳、ピント調節および動的視差等を満足すると共
に、電気的に書き換え可能な動画表示を行うことが可能
となる。さらに、反射型シャッタ装置と可変焦点レンズ
との動作周期を合わせればよいので、二次元表示装置あ
るいは透過型二次元表示装置への映像の供給は、例え
ば、３０、６０フレーム／秒の通常のフレームレートで
構わない。したがって、高速な二次元表示装置は不必要
であり、市販の二次元表示装置あるいは透過型二次元表
示装置を使用することが可能となる。 （２）本発明によれば、高速光源装置を用いることによ
り、可変焦点手段の動作周期に追随することが可能とな
り、眼鏡等を用いることなく立体視の生理的要因である
両眼視差、輻輳、ピント調節および動的視差等満足する
と共に、電気的に書き換え可能な動画表示を行うことが
可能となる。さらに、高速光源装置の動作周期を合わせ
ればよいので、透過型二次元表示装置への映像の供給
は、例えば、３０、６０フレーム／秒の通常のフレーム
レートで構わない。したがって、高速な二次元表示装置
は不必要であり、市販の透過型二次元表示装置を使用す
ることが可能となる。 （３）本発明によれば、高速な発光型二次元表示装置を
用いて可変焦点手段の動作周期に追随させるようにした
ので、眼鏡等を用いることなく立体視の生理的要因であ
る両眼視差、輻輳、ピント調節および動的視差等満足す
ると共に、電気的に書き換え可能な動画表示を行うこと
が可能となる。 （４）本発明によれば、高速の記憶素子とシャッタ素子
からなる反射型２次元表示装置を用いて可変焦点手段の
動作周期に追随させるようにしたので、眼鏡等を用いる
ことなく立体視の生理的要因である両眼視差、輻輳、ピ
ント調節および動的視差等を満足すると共に、電気的に
書き換え可能な動画表示を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態２の三次元表示装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態３の三次元表示装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態４の三次元表示装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図５】本実施の形態の可変焦点レンズの一例の概略構
成を示す図である。

【図６】従来の可変焦点レンズ型三次元表示装置の概略
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０，４０，６１…二次元表示装置、１１，２１，４１
…記憶素子、１２，２２，４２…高速シャッタ素子、１
３，２３，３３，４３，６２…可変焦点レンズ、１４，
２４，３４，４４，６３…駆動装置、１５，２５，３
５，４５…コントローラ、１６，２６，３６，４６，６
６…観察者、１７，２７…反射型シャッタ装置、２０，
４７…光源、２８，４８…セル、２９，３０…透過型二
次元表示装置、３１…発光型表示装置、５１…固定焦点
レンズ、５２…屈折率可変物質、５３，５４…透明電
極、６４…同期装置、６５…立体像、６７…二次元像。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上平 員丈 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−243960（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 27/22

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を定められた方向に反射するか遮
   断するかを切り替える、または入射光を定められた方向
   に反射するか散乱するかを切り替える、または入射光の
   反射する方向を切り替えるシャッタ素子と、当該シャッ
   タ素子を駆動するセルとからなる画素が、 二次元アレイ状に配置された構造を有する 反射型シャッ
   タ装置で反射される二次元表示装置の表示画像を可変焦
   点手段を介して観察者に提示する三次元表示方法であっ
   て、 前記二次元表示装置の１画面表示時間内に、前記可変焦
   点手段の焦点距離を変化させ、 前記二次元表示装置の表示画像および前記可変焦点手段
   の焦点距離に同期して、前記反射型シャッタ装置の所望
   の画素を駆動し、前記二次元表示装置から前記可変焦点
   手段に向かう映像情報の通過を前記各セル単位でＯＮ／
   ＯＦＦすることにより、前記二次元表示装置の表示画像
   のうちの所望の部分を前記可変焦点手段を介して観察者
   に提示することを特徴とする三次元表示方法。
2. 【請求項２】 画素毎に発光と非発光とを切り替える光
   源装置からの光を透過型二次元表示装置を通過させて、
   前記透過型二次元表示装置の表示画像を可変焦点手段を
   介して観察者に提示する三次元表示方法であって、 前記透過型二次元表示装置の１画面表示時間内に、前記
   可変焦点手段の焦点距離を変化させ、 前記透過型二次元表示装置の表示画像および前記可変焦
   点手段の焦点距離に同期して、 前記光源装置の所望の画素を駆動して発光させ、当該発
   光により前記透過型二次元表示装置の表示画像のうちの
   所望の部分を前記可変焦点手段を介して観察者に提示す
   ることを特徴とする三次元表示方法。
3. 【請求項３】 光源からの光を、入射光を定められた方
   向に反射するか遮断するかを切り替える、または入射光
   を定められた方向に反射するか散乱するかを切り替え
   る、または入射光の反射する方向を切り替えるシャッタ
   素子と、当該シャッタ素子を駆動するセルとからなる画
   素が、二次元アレイ状に配置された構造を有する反射型
   シャッタ装置で反射し、透過型二次元表示装置を通過さ
   せて、前記透過型二次元表示装置の表示画像を可変焦点
   手段を介して観察者に提示する三次元表示方法であっ
   て、 前記透過型二次元表示装置の１画面表示時間内に、前記
   可変焦点手段の焦点距離を変化させ、 前記透過型二次元表示装置の表示画像および前記可変焦
   点手段の焦点距離に同期して、 前記反射型シャッタ装置の所望の画素を駆動し、前記光
   源から前記透過型二次元表示装置、前記可変焦点手段に
   向かう光の通過を前記各セル単位でＯＮ／ＯＦＦするこ
   とにより、 前記透過型二次元表示装置の表示画像のうちの所望の部
   分を前記可変焦点手段を介して観察者に提示することを
   特徴とする三次元表示方法。
4. 【請求項４】 二次元表示装置と、反射型シャッタ装置
   と、可変焦点手段と、可変焦点手段駆動装置と、同期制
   御装置とを有し、 前記反射型シャッタ装置で反射される前記二次元表示装
   置の表示画像を前記可変焦点手段を介して観察者に提示
   する三次元表示装置であって、 前記可変焦点手段駆動装置は、前記二次元表示装置の１
   画面表示時間内に、前記可変焦点手段の焦点距離を変化
   させ、 前記反射型シャッタ装置は、入射光を定められた方向に
   反射するか遮断するかを切り替える、または入射光を定
   められた方向に反射するか散乱するかを切り替える、ま
   たは入射光の反射する方向を切り替えるシャッタ素子
   と、当該シャッタ素子を駆動するセルとからなる画素
   が、二次元アレイ状に配置された構造を有し、 前記同期制御装置は、前記二次元表示装置の表示画像お
   よび前記可変焦点手段の焦点距離に同期して、前記反射
   型シャッタ装置の所望の画素を駆動し、前記二次元表示
   装置から前記可変焦点手段に向かう映像情報の通過を前
   記各セル単位でＯＮ／ＯＦＦすることにより、前記二次
   元表示装置の表示画像のうちの所望の部分を前記可変焦
   点手段を介して観察者に提示することを特徴とする三次
   元表示装置。
5. 【請求項５】 透過型二次元表示装置と、画素毎に発光
   と非発光とを切り替える光源装置と、可変焦点手段と、
   可変焦点手段駆動装置と、同期制御装置とを有し、 前記光源装置からの光を前記透過型二次元表示装置を通
   過させて、前記透過型二次元表示装置の表示画像を前記
   可変焦点手段を介して観察者に提示する三次元表示装置
   であって、 前記可変焦点手段駆動装置は、前記透過型二次元表示装
   置の１画面表示時間内に、前記可変焦点手段の焦点距離
   を変化させ、 前記同期制御装置は、前記透過型二次元表示装置の表示
   画像および前記可変焦点手段の焦点距離に同期して、前
   記光源装置の所望の画素を駆動して発光させ、当該発光
   により前記透過型二次元表示装置の表示画像のうちの所
   望の部分を前記可変焦点手段を介して観察者に提示する
   ことを特徴とする三次元表示装置。
6. 【請求項６】 透過型二次元表示装置と、光源と、反射
   型シャッタ装置と、可変焦点手段と、可変焦点手段駆動
   装置と、同期制御装置とを有し、 前記光源からの光を前記反射型シャッタ装置で反射し前
   記透過型二次元表示装置を通過させて、前記透過型二次
   元表示装置の表示画像を前記可変焦点手段を介して観察
   者に提示する三次元表示装置であって、 前記可変焦点手段駆動装置は、前記透過型二次元表示装
   置の１画面表示時間内に、前記可変焦点手段の焦点距離
   を変化させ、 前記反射型シャッタ装置は、入射光を定められた方向に
   反射するか遮断するかを切り替える、または入射光を定
   められた方向に反射するか散乱するかを切り替える、ま
   たは入射光の反射する方向を切り替えるシャッタ素子
   と、当該シャッタ素子を駆動するセルとからなる画素
   が、二次元アレイ状に配置された構造を有し、 前記同期制御装置は、前記透過型二次元表示装置の表示
   画像および前記可変焦点手段の焦点距離に同期して、前
   記反射型シャッタ装置の所望の画素を駆動し、前記光源
   から前記透過型二次元表示装置、前記可変焦点手段に向
   かう光の通過を前記各セル単位でＯＮ／ＯＦＦすること
   により、前記透過型二次元表示装置の表示画像のうちの
   所望の部分を前記可変焦点手段を介して観察者に提示す
   ることを特徴とする三次元表示装置。
7. 【請求項７】 前記セルは、半導体基板に形成されたＲ
   ＡＭ構造の記憶素子であることを特徴とする請求項４ま
   たは６に記載の三次元表示装置。
8. 【請求項８】 前記シャッタ素子は、強誘電性液晶、反
   強誘電液晶、高分子分散型液晶、ホログラフィック高分
   子分散型液晶、あるいはマイクロミラー素子で構成され
   ることを特徴とする請求項４または６に記載の三次元表
   示装置。
9. 【請求項９】 前記可変焦点手段は、固定焦点レンズ
   と、屈折率可変物質とを有する層と、当該層を狭持する
   少なくとも一対の透明電極とを有する可変焦点レンズで
   あることを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１項
   に記載の三次元表示装置。
10. 【請求項１０】 前記屈折率可変物質は、分子の向きに
    より誘電率異方性を有する液晶であることを特徴とする
    請求項９に記載の三次元表示装置。