JP3590660B2 - カラー立体画像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、特殊な眼鏡などを必要とすることなくカラーの立体画像を見せるカラー立体画像表示装置に関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は、複数のピンホールが形成されたピンホール板や複数のスリットが形成されたスリット板といった光を通過／遮蔽させる手段を用いて、その背面に表示された画像光を選択し、これを前面側に伝達することにより、偏光眼鏡などの特殊な眼鏡なしで、カラー画像を立体視させるカラー立体画像表示装置において、前記各ピンホールまたは各スリットに、特定の波長の光だけを通過させる色フィルタを重ねて、各ピンホールまたは各スリットに波長選択性を持たせることにより、その背面に表示された画像光を、波長毎に別々のピンホールまたはスリットを通過させ、これによってピンホール板またはスリット板の開孔率を増加させて、見易いカラーの立体画像を見せるようにしたものである。
【０００３】
【従来の技術】
ピンホール、縦縞のスリットといった、部分的に光を通過させそれ以外の部分では光を遮蔽する手段を用いて、偏光眼鏡などの特殊な眼鏡を掛けさせることなく、カラーの立体画像を見せるカラー立体画像表示装置では、その原理ゆえ、光が遮蔽されて黒く見える部分が存在する。
【０００４】
そして、この黒い部分の合間に、光の強さが極度に強いピンホールまたはスリットの部分が存在し、見た目の印象として、ザラザラしたような画面になってしまうという欠点がある。
【０００５】
これを解決する技術として、従来、特開平６−１６０７７０号に示される「三次元立体像表示装置」などのように、時間の経過に伴って、ピンホールの位置をサイクリックに変更し、目の残像効果を利用して、光が通過する面積を等価的に増大させる技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の三次元立体像表示装置においては、ピンホールまたはスリットの位置を時間的に変化させなければならないため、光の通過／遮蔽を高速に切り替えることができる電子素子もしくは機械的機構が必要となる。
【０００７】
しかしながら、このような電子素子もしくは機械的機構を廉価に入手したり、製作したりすることが困難であり、さらにこれらの電子素子や機械的機構を制御する電子回路も複雑になってしまうため、装置全体がコスト高になってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑み、ピンホールまたはスリットに波長選択性を持たせ、波長毎に、別々のピンホールまたはスリットを通過させることにより、特殊で高価な電子素子や機械的機構を用いることなく、光が通過する面積を増大させて、黒い部分の中に、光の強さが極度に強い部分が存在するのを避けて、ザラザラしない自然なカラー立体画像を見せることができるカラー立体画像表示装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、光を遮蔽する縦長の遮蔽部と光を通過させる縦長の開口とが所定間隔毎に交互に形成されたスリット板と、赤色の光だけを通過させる色フィルタ、緑色の光だけを通過させる色フィルタ、青色の光だけを通過させる色フィルタのそれぞれが順に、各開口毎に配置される色フィルタ板と、各々のスリットから出射される光を発生するための、前記スリット板の背面側に配置されるカラー画像表示部とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２では、光を遮蔽する板状部材によって構成される遮蔽部と、前記板状部材を正三角形で満たしたとき、正三角形の頂点部分に形成される複数のピンホールとを備えたピンホール板と、前記ピンホール板の隣接する各ピンホールから異なる色の光を通過させるように、赤色の光のみを通過させる赤色フィルタ、緑色の光のみを通過させる緑色フィルタ、青色の光のみを通過させる青色フィルタがＲＧＢデルタ配置される色フィルタ板と、各々のピンホールから出射される光を発生するための、前記ピンホール板の背面側に配置されるカラー画像表示部とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３では、請求項１、２のいずれか１項に記載のカラー立体画像表示装置において、前記カラー画像表示部として、自ら赤色、緑色、青色の光を発する表示装置を使用することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４では、請求項１、２のいずれか１項に記載のカラー立体画像表示装置において、前記カラー画像表示部として、背面から入射する光の強さを調整して赤色、緑色、青色の光を発する表示装置を使用することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５では、請求項１、２のいずれか１項に記載のカラー立体画像表示装置において、前記カラー画像表示部として、プロジェクターにより、背面投射用スクリーンに赤色、緑色、青色の画像を表示する表示装置を使用することを特徴としている。
【００１５】
【作用】
上記構成によれば、ピンホールまたはスリットに波長選択性を持たせ、波長毎に、別々のピンホールまたはスリットを通過させることにより、特殊で高価な電子素子や機械的機構を用いることなく、光が通過する面積を増大させて、黒い部分の中に、光の強さが極度に強い部分が存在するのを避けて、ザラザラしない自然なカラー立体画像を見せることができる。
【００２１】
【実施例】
図１は本発明によるカラー立体画像表示装置の一実施例を示す構成図である。
【００２２】
この図に示すカラー立体画像表示装置は、光を遮蔽する遮蔽部と光を通過させる開口（スリット）とが所定間隔毎に交互に形成されたスリット板１１と、赤色の光だけを通過させる色フィルタ、緑色の光だけを通過させる色フィルタ、青色の光だけを通過させる色フィルタが入れ子に配列され、前記スリット板１１の前面側に配置される色フィルタ板１２と、各々のスリットから出射される光を発生するための、前記スリット板１１の背面側に配置されるカラー画像表示部１３とを備えている。
【００２３】
この場合、前記カラー画像表示部１３は赤色、緑色、青色の三原色を用いて自然な色を再現することができるカラー表示器、例えば通常のカラーテレビ装置やプラズマディスプレイ装置などのように、赤色、緑色、青色の各色が異なる位置で発色するカラー表示器、または３管式ビデオプロジェクターなどにより照らされたスクリーンなどのように、赤色、緑色、青色の各色が同じ位置で発色するカラー表示器などによって構成されており、異なる方向から見た各色の画像を縦縞状に表示する。
【００２４】
また、前記スリット板１１は、図２に示す如く前記カラー画像表示部１３上に表示されている赤色、緑色、青色の各発色位置と対向する部分に縦長のスリット２１が形成され、それ以外の部分に遮蔽部２２が形成された板状部材によって構成されており、前記カラー画像表示部１３上に表示されている赤色、緑色、青色の光を受けるとともに、各色毎に対応するスリットを通過させて、色フィルタ板１２に入射させる。
【００２５】
色フィルタ板１２は、図３に示す如く前記スリット板１１の隣接する各スリット２１と対応する位置に最左端から順に、赤色の光のみを通過させる赤色フィルタ２３、緑色の光のみを通過させる緑色フィルタ２４、青色の光のみを通過させる青色フィルタ２５が配置されており、これら赤色フィルタ２３、緑色フィルタ２４、青色フィルタ２５によって前記スリット板１１に形成されている各スリット２１のうち、対応するスリット２１から出射される光のうち、赤色の光のみ、緑色の光のみ、青色の光のみを各々選択してこれを前面に出射させる。
【００２６】
次に、図４に示す模式図および図５に示す模式図を参照しながら、この実施例の立体画像表示原理を説明する。なお、以下の説明においては、説明を分かり易くするために、各スリット２１および赤色フィルタ２３、緑色フィルタ２４、青色フィルタ２５に対し、別の番号を付与している。
【００２７】
まず、カラー画像表示部１３上の各画素を発色させて、赤色の光を表示させれば、スリット板１１に形成されている各スリット２１のうち、前記赤色の光を出射している画素に対応するスリット、例えば図４に示す如くスリット３２を通過して、このスリット３２の前面にある色フィルタ板１２の赤色フィルタ３１によって、赤色の光のみが選択され、これが見ている人の右目または左目に入射する。
【００２８】
この際、色フィルタ板１２に設けられている赤色の光しか通さない赤色フィルタ３１の直ぐ背面にあるスリット３２から見込む角度θに含まれるカラー画像表示部１３の部分に注目すると、角度θは赤色フィルタ３１と対になっている他のスリットのうち、当該スリット３２に最も近いスリット３３、３４から見込まれる範囲との重なりが無いような角度の最大値となる。
【００２９】
そして、カラー画像表示部１３上の各画素から発せられる赤色光のうち、スリット３２から前記角度θの範囲内にある点、例えばＰ点から赤色の光が発せられれば、これがスリット３２および赤色フィルタ３１を通過して、図示した方向に進み、またＱ点から赤色の光が発せられれば、これがスリット３２および赤色フィルタ３１を通過して、図示した方向に進むことから、スリット３２を中心として、前記角度θの範囲内にある任意の方向に赤色の光を出射させることができる。
【００３０】
またこのとき、カラー画像表示部１３の任意の点のうち、スリット３２から前記角度θの範囲内にある点から緑色の光、青色の光が発せられても、スリット３２に対応する赤色フィルタ３１によってこれら緑色の光、青色の光の通過が阻止されるので、この赤色フィルタ３１から赤色の光以外の色を持つ光が出射されることはない。
【００３１】
そして、前記緑色の光が、図５に示す如く前記スリット３２の隣りにあるスリット、すなわち緑色フィルタ４１に対応するスリット４２から前記角度θの範囲内にある点、例えばＱ点やＰ点から発せられた光であれば、これがスリット４２および緑色フィルタ４１を通過して、図示した方向に進む。
【００３２】
同様に、前記青色の光が、前記スリット３２の隣りにあるスリット、すなわち青色フィルタに対応するスリットから前記角度θの範囲内にある点から発せられた光であれば、これが前記スリットおよび青色フィルタを通過して、前面に出射される。
【００３３】
以上の説明から明らかなように、この実施例では、カラー画像表示部１３の任意の点で赤色、緑色、青色の光を同時に発せさせても、これらの各発光点を角度θの範囲内に見込み、発生した光の色と同色の色フィルタおよびこの色フィルタと対になるスリットによってこれを選択して、発光点と対応する方向に出射させることができることから、見ている人の右目と各色フィルタを結ぶ直線の延長上にあるカラー画像表示部１３にそれぞれの色の右目画像を、見ている人の左目と各色フィルタを結ぶ直線の延長上にあるカラー画像表示部１３にそれぞれの色の左目画像を表示することにより、見ている人にカラーの立体画像を見せることができる。
【００３４】
このように、この実施例においては、見ている人の右目と各色フィルタを結ぶ直線の延長上にあるカラー画像表示部１３にそれぞれの色の右目画像を、見ている人の左目と各色フィルタを結ぶ直線の延長上にあるカラー画像表示部１３にそれぞれの色の左目画像を表示することにより、見ている人にカラーの立体画像を見せることができ、しかもスリット２１に波長選択性を持たせ、波長毎に別々のスリット２１を通過させるようにしているので、特殊で高価な電子素子や機械的機構を用いることなく、光が通過する面積を従来のものより、３倍程度、増大させて、黒い部分の中に、光の強さが極度に強い部分が存在するのを避け、ザラザラしない自然なカラー立体画像を見せることができる。
【００３５】
図６は本発明によるカラー立体画像表示装置の他の実施例を示す構成図である。
【００３６】
この図に示すカラー立体画像表示装置は、光を遮蔽する遮蔽部内に、所定間隔で光を通過させる開口（ピンホール）が形成されたピンホール板５１と、赤色の光だけを通過させる色フィルタ、緑色の光だけを通過させる色フィルタ、青色の光だけを通過させる色フィルタが入れ子に配列され、前記ピンホール板５１の前面側に配置される色フィルタ板５２と、各々のピンホールから出射される光を発生するための、前記ピンホール板５１の背面側に配置されるカラー画像表示部５３とを備えている。
【００３７】
この場合、前記カラー画像表示部５３は赤色、緑色、青色の三原色を用いて自然な色を再現することができるカラー表示器、例えば通常のカラーテレビ装置やプラズマディスプレイ装置などのように、赤色、緑色、青色の各色が異なる位置で発色するカラー表示器、または３管式ビデオプロジェクターなどにより照らされたスクリーンなどのように、赤色、緑色、青色の各色が同じ位置で発色するカラー表示器などによって構成されており、異なる方向から見た各色の画像を点状に表示する。
【００３８】
また、前記ピンホール板５１は図７に示す如く光を遮蔽する板状部材によって構成される遮蔽部６２と、前記板状部材を正三角形で満たしたとき、正三角形の頂点部分に形成される複数のピンホール６１とを備えており、前記カラー画像表示部５３上に表示されている赤色、緑色、青色の光を受け、各色毎に、対応するピンホール６１を通過させて、色フィルタ板５２に入射させる。
【００３９】
色フィルタ板５２は図８に示す如く前記ピンホール板５１の隣接する各ピンホール６１から異なる色の光を通過させるように、赤色の光のみを通過させる赤色フィルタ６３、緑色の光のみを通過させる緑色フィルタ６４、６５、６６、青色の光のみを通過させる青色フィルタ６７、６８、６９がＲＧＢデルタ配置されており、これら赤色フィルタ６３、緑色フィルタ６４、６５、６６、青色フィルタ６７、６８、６９によって前記ピンホール板５１に形成されている各ピンホール６１から出射される光を波長選択して、赤色の光のみ、緑色の光のみ、青色の光のみを各々通過させ、これを前面に出射させる。
【００４０】
次に、図９に示す部分拡大図および図１０に示す模式図を参照しながら、この実施例の立体画像表示原理を説明する。なお、以下の説明においては、説明を分かり易くするために、各ピンホール６１および赤色フィルタ６３、緑色フィルタ６４、６５、６６、青色フィルタ６７、６８、６９に対し、別の番号を付与している。
【００４１】
まず、ここでは、図９に示す如くピンホール板５１に形成されている各ピンホール６１のうち、７つを選択し、これらの各ピンホール６１のうち、赤色フィルタ６３に対応するピンホール６１を赤色ピンホール７１と称し、この赤色ピンホール７１を中心として配置されている３つの緑色フィルタ６４、６５、６６に対応する各ピンホール６１を各々、緑色ピンホール７２、７３、７４と称し、さらに前記赤色ピンホール７１を中心として配置されている３つの青色フィルタ６７、６８、６９に対応する各ピンホール６１を各々、緑色ピンホール７５、７６、７７と称する。
【００４２】
次に、図１０に示す如くピンホール板５１の前記赤色ピンホール７１からカラー画像表示部５３上に下ろした垂線の足（すなわち、中心線）を８１とし、前記緑色ピンホール７２、７３、７４からカラー画像表示部５３上に下ろした垂線の足（すなわち、中心線）を８２、８３、８４とし、前記青色ピンホール７５、７６、７７からカラー画像表示部５３上に下ろした垂線の足（すなわち、中心線）を８５、８６、８７とすれば、上述した実施例と同様な理由により、赤色ピンホール７１に最も近い他の赤色ピンホール７１から見込まれる範囲との重なりが無いような範囲、すなわちカラー画像表示部５３上の、赤色ピンホール７１を通過する赤色光の中心線８１を中心として正六角形となる範囲（赤色ピンホール用赤色発光領域８１ａ）内の点（例えば、Ｒ点）から赤色の光が発せられたとき、この赤色の光が赤色ピンホール７１を通過して、前面の、前記カラー画像表示部５３上の発光点と対応する方向に出射され、これを見ている人の右目または左目に入射する。
【００４３】
またこのとき、カラー画像表示部５３上の前記中心線８１を中心として正六角形となる範囲（赤色ピンホール用赤色発光領域８１ａ）内にある点から緑色の光、青色の光が発せられても、赤色ピンホール７１によってこれら緑色の光、青色の光の通過が阻止されるので、この赤色ピンホール７１から赤色の光以外の色を持つ光が出射されることはない。
【００４４】
そして、前記緑色の光が、図１０に示す如く前記赤色ピンホール７１の隣りにある緑色ピンホール７２、７３、７４のうち、前記緑色の光を発した点（発光点）を含む範囲を持つ緑色ピンホール、例えば発光点がＲ点であれば、この緑色の光が、前記Ｒ点を含む範囲（緑色ピンホール用緑色発光領域８３ａ）に対応する緑色ピンホール７３を通過して、前面の、前記カラー画像表示部５３上のＲ点と対応する方向に出射され、これを見ている人の右目または左目に入射する。
【００４５】
同様に、前記青色の光が、図１０に示す如く前記赤色ピンホール７１の隣りにある青色ピンホール７５、７６、７７のうち、前記青色の光を発した点（発光点）を含む範囲を持つ青色ピンホール、例えば発光点がＲ点であれば、この青色の光が、前記Ｒ点を含む範囲（青色ピンホール用青色発光領域８７ａ）に対応する青色ピンホール７７を通過して、前面の前記カラー画像表示部５３上のＲ点と対応する方向に出射され、これを見ている人の右目または左目に入射する。
【００４６】
以上の説明から明らかなように、この実施例では、カラー画像表示部５３の任意の点で赤色、緑色、青色の光を同時に発せさせても、これらの各発光点が含まれる範囲を受け持つピンホール６１および各色フィルタによってこれを選択して、発光点と対応する方向に出射させることができることから、見ている人の右目と各色フィルタを結ぶ直線の延長上にあるカラー画像表示部５３にそれぞれの色の右目画像を、見ている人の左目と各色フィルタを結ぶ直線の延長上にあるカラー画像表示部５３にそれぞれの色の左目画像を表示することにより、見ている人にカラーの立体画像を見せることができる。
【００４７】
このように、この実施例においては、見ている人の右目と各色フィルタを結ぶ直線の延長上にあるカラー画像表示部５３にそれぞれの色の右目画像を、見ている人の左目と各色フィルタを結ぶ直線の延長上にあるカラー画像表示部５３にそれぞれの色の左目画像を表示することにより、見ている人にカラーの立体画像を見せることができ、しかも各ピンホール６１に波長選択性を持たせ、波長毎に、別々のピンホール６１を通過させるようにしているので、特殊で高価な電子素子や機械的機構を用いることなく、光が通過する面積を従来のものより、３倍程度、増大させて、黒い部分の中に、光の強さが極度に強い部分が存在するのを避け、ザラザラしない自然なカラー立体画像を見せることができる。
【００４８】
さらに、この実施例においては、各ピンホール６１によって、赤色の光、緑色の光、青色の光の出射角を左右方向のみならず、上下方向にも制御し得るようにして、出射方向を立体化するようにしているので、座っている人のみならず、横になっている人にも、カラーの立体画像を見せることができる。
【００４９】
また、上述した各実施例においては、カラー画像表示部１３、５３として、自ら、赤色、緑色、青色を発するカラーテレビ装置、プラズマディスプレイ装置または３管式ビデオプロジェクターなどにより照らされたスクリーンなどのように、赤色、緑色、青色の各色が同じ位置で発色するカラー表示器などを使用するようにしているが、背面から入射した白色光を取り込み、これを光の強さを調整しながら選択的に通過させて赤色、緑色、青色の光を発するカラー液晶表示器などを使用するようにしても良い。
【００５０】
また、上述した各実施例においては、開口形式のスリット２１やピンホール６１を使用するようにしているが、透明形式のスリットやピンホールを使用するようにしても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ピンホールまたはスリットに波長選択性を持たせ、波長毎に、別々のピンホールまたはスリットを通過させることにより、特殊で高価な電子素子や機械的機構を用いることなく、光が通過する面積を増大させて、黒い部分の中に、光の強さが極度に強い部分が存在するのを避けて、ザラザラしない自然なカラー立体画像を見せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカラー立体画像表示装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１に示すスリット板の詳細な構成例を示す部分拡大図である。
【図３】図１に示す色フィルタ板の詳細な構成例を示す部分拡大図である。
【図４】図１に示すカラー立体画像表示装置における、赤色光の振舞を説明するための模式図である。
【図５】図１に示すカラー立体画像表示装置における、緑色光の振舞を説明するための模式図である。
【図６】本発明によるカラー立体画像表示装置の他の実施例を示す構成図である。
【図７】図６に示すピンホール板の詳細な構成例を示す部分拡大図である。
【図８】図６に示す色フィルタ板の詳細な構成例を示す部分拡大図である。
【図９】図６に示すピンホール板と色フィルタとを逆に重ねたときの、詳細な構成例を示す部分拡大図である。
【図１０】図６に示すカラー立体画像表示装置における、赤色光、緑色光、緑色光の振舞を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１１ スリット板（光路制御板）
１２ 色フィルタ板
１３ カラー画像表示部
２１ スリット（非円形の小さい開口もしくは透明部分）
２２ 遮蔽部
２３ 赤色フィルタ（色フィルタ）
２４ 緑色フィルタ（色フィルタ）
２５ 青色フィルタ（色フィルタ）
３１ 赤色フィルタ
３２ 中央の赤色フィルタ
３３ 左の赤色フィルタ
３４ 右の赤色フィルタ
４１ 緑色フィルタ
４２ 緑色スリット
５１ ピンホール板（光路制御板）
５２ 色フィルタ板
５３ カラー画像表示部
６１ ピンホール（円形の小さい開口もしくは透明部分）
６２ 光遮蔽部
６３ 赤色フィルタ（色フィルタ）
６４ 第１の緑色フィルタ（色フィルタ）
６５ 第２の緑色フィルタ（色フィルタ）
６６ 第３の緑色フィルタ（色フィルタ）
６７ 第１の青色フィルタ（色フィルタ）
６８ 第２の青色フィルタ（色フィルタ）
６９ 第３の青色フィルタ（色フィルタ）
７１ 赤色ピンホール
７２ 第１の緑色ピンホール
７３ 第２の緑色ピンホール
７４ 第３の緑色ピンホール
７５ 第１の青色ピンホール
７６ 第２の青色ピンホール
７７ 第３の青色ピンホール
８１ 赤色ピンホール７１の中心線
８２ 第１の緑色ピンホール７２の中心線
８３ 第２の緑色ピンホール７３の中心線
８４ 第３の緑色ピンホール７４の中心線
８５ 第１の青色ピンホール７５の中心線
８６ 第２の青色ピンホール７６の中心線
８７ 第３の青色ピンホール７７の中心線
８１ａ 赤色ピンホール７１に対応する赤色光を生成する領域
８３ａ 第２の緑色ピンホール７３に対応する緑色光を生成する領域
８７ａ 第３の青色ピンホール７７に対応する青色光を生成する領域

Claims (5)

1. 光を遮蔽する縦長の遮蔽部と光を通過させる縦長の開口とが所定間隔毎に交互に形成されたスリット板と、
   赤色の光だけを通過させる色フィルタ、緑色の光だけを通過させる色フィルタ、青色の光だけを通過させる色フィルタのそれぞれが順に、各開口毎に配置される色フィルタ板と、
   各々のスリットから出射される光を発生するための、前記スリット板の背面側に配置されるカラー画像表示部とを備えたことを特徴とするカラー立体画像表示装置。
2. 光を遮蔽する板状部材によって構成される遮蔽部と、前記板状部材を正三角形で満たしたとき、正三角形の頂点部分に形成される複数のピンホールとを備えたピンホール板と、
   前記ピンホール板の隣接する各ピンホールから異なる色の光を通過させるように、赤色の光のみを通過させる赤色フィルタ、緑色の光のみを通過させる緑色フィルタ、青色の光のみを通過させる青色フィルタがＲＧＢデルタ配置される色フィルタ板と、
   各々のピンホールから出射される光を発生するための、前記ピンホール板の背面側に配置されるカラー画像表示部とを備えたことを特徴とするカラー立体画像表示装置。
3. 請求項１、２のいずれか１項に記載のカラー立体画像表示装置において、
   前記カラー画像表示部として、自ら赤色、緑色、青色の光を発する表示装置を使用することを特徴とするカラー立体画像表示装置。
4. 請求項１、２のいずれか１項に記載のカラー立体画像表示装置において、
   前記カラー画像表示部として、背面から入射する光の強さを調整して赤色、緑色、青色の光を発する表示装置を使用することを特徴とするカラー立体画像表示装置。
5. 請求項１、２のいずれか１項に記載のカラー立体画像表示装置において、
   前記カラー画像表示部として、プロジェクターにより、背面投射用スクリーンに赤色、緑色、青色の画像を表示する表示装置を使用することを特徴とするカラー立体画像表示装置。

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