JP3758097B2

JP3758097B2 - 立体画像表示システム

Info

Publication number: JP3758097B2
Application number: JP16711496A
Authority: JP
Inventors: 谷口幸夫
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: JPH1010468A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は立体画像を表示するシステムに係り、特に一つの表示装置を用い、画像を空間上で走査することにより立体動画像を表示するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一つの表示装置を用い、画像を空間的に走査して立体画像を再生することが知られている。
図２は平面表示装置を前後に動かし、人間の目の残像を利用して立体画像を再生する例を示す図である。
平面表示装置１は駆動装置２により再生空間３の範囲内で所定速度で前後に動かされる。平面表示装置１が、例えば観察者に近い前端位置で赤色の絵柄を、最も遠い後端位置で青色の絵柄を表示する場合、表示装置を前後に動かす速度を速くすると、観察者には、残像によって赤色の絵柄が前端位置に、青色の絵柄が後端位置にあるように見え、立体画像として再生されることになる。
【０００３】
しかし図２の装置では平面表示装置を動かすために大がかりとなってしまう。そこで、図３に示すような方法も知られている。
図３はバリフォーカルミラー（焦点距離可変のミラー）を用いた立体画像を再生する例を示す図である。
バリフォーカルミラー５は、電気的あるいは機械的な力でミラーの曲率が所定の速度で周期的に変えられるようになっている。観察者がＣＲＴ６の画面をバリフォーカルミラー５の反射光で見ると、バリフォーカルミラー５の曲率の変化に応じてＣＲＴの画面が遠ざかったり、近ずいたりする。したがって、バリフォーカルミラー５の曲率の変化に同期させてＣＲＴの画面に赤色の絵柄、青色の絵柄等を表示させると、図２の場合と同様にそれらが立体的に見える。
【０００４】
また、図４に示すように、片眼にブレーズ状回折格子を設けたものも知られてている。図４（ａ）において、眼鏡７は、す通しの眼鏡であり、眼鏡８はブレーズ状回折格子が形成された眼鏡である。眼鏡８は、図４（ｂ）に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ光に対して回折角が異なっている。図５に示すように、このような眼鏡で赤、緑、青の各モノカラーの絵柄Ｒ，Ｇ，Ｂが印刷された印刷物９を見ると、眼鏡８においては、赤の絵柄Ｒからの光Ｌ_Rは、回折により破線Ｌ_R′のように観察されるため、両眼視差により赤の絵柄Ｒは位置１０に破線で示すように観察される。また、青の絵柄Ｂからの光Ｌ_Bは、回折により破線Ｌ_B′のように観察されるため、両眼視差により青の絵柄Ｂは位置１１に破線で示すように観察される。また、図示は省略するが緑の絵柄は赤と緑の中間的位置に観察される。このように、ブレーズ状回折格子の波長分散特性により、色のついた絵柄に対する両眼視差が異なり、赤は遠い位置、青は近い位置、緑は中間の位置にそれぞれ観察され、立体像が再生される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２、図３に示すものは機械的な走査、駆動が必要であり、装置の大型化、複雑化を招き、また振動が発生するとともに、可動部品を用いるため比較的寿命が短いという問題がある。また、図４、図５に示すものは色によって奥行きが異なるという疑似的な立体視でしかない。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためのもので、装置の小型化、単純化、長寿命化を図るとともに、完全な立体視が可能な立体画像表示システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表示装置と、表示装置からの光束を偏向する手段を有する光学系と、表示装置と偏向手段を同期させて制御する制御手段を備え、偏向手段による光束の偏向角を時間的に変化させ、観察される虚像を空間的に前後に移動させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の立体画像表示システムの例を説明する図である。
本発明のシステムは、制御装置３０で眼鏡２０とＣＲＴ３１を制御し、偏光角と画像を同期させて変化させることにより、完全な立体視を可能にしたものである。
図１（ａ）において、眼鏡２０は２つのプリズム２１と、２つの音響光学素子２２、音響光学素子を駆動するための２つのトランスデューサ２３からなっている。音響光学素子２２はトランスデューサ２３から加えられる音波（あるいは超音波）の周波数を変えると音響光学媒体内に生じた位相回折格子間隔が変化し、回折光の偏向走査が可能になるものである。
【０００９】
制御装置３０はトランスデューサ２３の駆動周波数を制御するとともに、これと同期させてＣＲＴ３１の表示画像を変化させている。
【００１０】
制御装置３０によりトランスデューサ２３の駆動周波数を高くして音波の周波数を高くすると、位相回折格子間隔（ピッチ）が細かくなり、回折角（偏向角）が大きくなる。偏向角が大きくなると、図１（ａ）の例では眼球３２、３３に対する光束が内側へ寄り、輻輳により像が遠方に見える。一方、音波の周波数を低くすると、ピッチが粗くなり、偏向角が小さくなって、眼球３２、３３に対する光束が外側へ寄り、逆に近くに見える。なお、プリズム２１はニュートラルな結像位置の調整に用い、同時に０次光が眼球に入らないように設定する。また、回折格子は波長により回折角が異なるので、表示画像は単色が望ましく、そのためには単色を表示するか、もしくはフィルタを入れて単色光のみ眼鏡に導かれるようにすることが望ましい。
【００１１】
この例において、ＣＲＴ３１は対角１４インチを用い、表示画像は赤色の単色とした。立体空間として奥行き１０ｃｍを想定し、コンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）の技術により対角１４インチ×１０ｃｍの空間での単色の動画データを作製した。
【００１２】
制御装置３０によりこの立体空間を奥行き方向に走査した断面画像を次々とＣＲＴ３１の画面に表示するのに同期させて眼鏡２０の音響光学素子２２に奥行きに対応する偏向角となるような回折格子のピッチに対応する周波数を与えた。フレームが変わるごとに以上の走査を繰り返すことにより、立体動画を観察することができた。
【００１３】
なお、図１（ｂ）に示すように、偏向角の変化に同期させて赤→緑→青→赤……のように循環的に画像表示すると、各色の画像が遠近感をもって見えるようにすることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、機械的な駆動、走査が不要となるため、装置を小型化、単純化することができると同時に振動の発生が抑えられ、超寿命化を図ることができる。また、偏向角と画像を同期させて変化させることにより、完全な立体視が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の立体画像表示システムの例を説明する図である。
【図２】平面表示装置を前後に動かし、人間の目の残像を利用して立体画像を再生する例を示す図である。
【図３】バリフォーカルミラーを用いて立体画像を再生する例を示す図である。
【図４】片眼にブレーズ状回折格子を設けた立体視装置の例を示す図である。
【図５】ブレーズ状回折格子による立体視の説明図である。
【符号の説明】
１…平面表示装置、２…駆動装置、３…再生空間、５…バリフォーカルミラー、６…ＣＲＴ、７…す通しの眼鏡、８…ブレーズ状回折格子を形成した眼鏡、９…印刷物、２０…眼鏡、２１…プリズム、２２…音響光学素子、２３…トランスデューサ、３０…制御装置、３１…ＣＲＴ、３２…左眼、３３…右眼。

Claims

一つの表示装置と、該表示装置からの光束を偏向する音響光学効果素子を有する光学系と、表示装置及び音響光学効果素子を同期させて制御する制御手段とを備え、前記制御手段により、音響光学効果素子内に生ずる位相回折格子間隔を変えて光束の偏向角を時間的に変化させ、観察される虚像を空間的に前後に移動させるようにしたことを特徴とする立体画像表示システム。
請求項１記載のシステムにおいて、表示装置から光学系に導かれる光束は、単色であることを特徴とする立体画像表示システム。
請求項１記載のシステムにおいて、表示装置に表示される画像が音響光学効果素子による偏向角の変化と同期して変化することを特徴とする立体画像表示システム。
請求項１記載のシステムにおいて、光学系は眼鏡であり、音響光学効果素子による光束の偏向角を時間的に変化させて両眼視差を変えるようにしたことを特徴とする立体画像表示システム。
請求項１記載のシステムにおいて、光学系はプリズムを有していることを特徴とする立体画像表示システム。