JP4083829B2 - 立体画像表示装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は立体画像表示装置に係り、特に、コンピュータグラフィック技術に好適な立体画像表示装置に関する。
近年のコンピュータグラフィック技術の発達に伴って、表示装置についても、質の高い立体画像の表示が可能であることが求められている。
【0002】
【従来の技術】
図20は、従来の1例の立体画像表示装置10を示す。この立体画像表示装置10は、人が特殊眼鏡11をかけるものである。特殊眼鏡11は、右目用液晶シャッタ12と、左目用液晶シャッタ13と、液晶シャッタ駆動装置14とを有する構成である。二次元画像表示装置15が、右目用画像情報16と左目用画像情報17とを交互に表示し、これに連動して特殊眼鏡11の右目用液晶シャッタ12と左目用液晶シャッタ13とが交互に開くことによって、人は二次元画像表示装置15の画面上に立体画像を見ることが出来る。
【0003】
図21(A),(B)は、従来の別の例の立体画像表示装置20を示す。この立体画像表示装置20は、画像表示装置21を使用する。画像表示装置21は、表示面22上に縦に長いシリンドリカルレンズが横に並んだレンチキュラーレンズ23を配置してなる構成である。表示面22には、右目用画像24と左目用画像25とが縦のストライプ状をなす画像26が表示される。図21(B)に示すように、画像26の光はレンチキュラーレンズ23を通って屈折して出て、右目用画像24が画像表示装置21を見る人の右目27に入り、左目用画像25が画像表示装置21を見る人の左目28に入り、人は立体画像を見ることが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来の立体画像表示装置10及び立体画像表示装置20は、画像表示装置15、21をどの位置から見る人も同じ立体しか見えず、人が画像表示装置15、21の前側を横に移動しても人が見る立体に変化はない。よって、画像表示装置15、21の向こう側に現物の立体物が存在するのと同じような実際的な立体画像を表示することは出来なかった。
【0005】
そこで、本発明は上記課題を解決した立体画像表示装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、立体物を異なる視角の方向からみたときの複数の視角画像情報を発生する多視角画像情報発生手段よりの複数の視角画像情報を供給されたときに、該視角画像情報毎の視角画像を所定のパターンで表示する画像表示手段と、
該画像表示手段上に表示された画像からの光に指向性を与えて、上記視角画像情報に対応する視角画像をその視角の方向に向かわせて視角画像を放射状に分配する視角画像放射分配手段とよりなる構成を備え、
前記視角画像放射分配手段は、視角画像を放射状に分配する方向が、立体画像表示装置に対向して見たときに、左右方向及び上下方向である構成としたものである。
【0007】
請求項2の発明は、平面的な画像表示装置本体と、
立体物を異なる視角の方向からみたときの複数の視角画像情報を発生する多視角画像情報発生手段とよりなり、
上記画像表示装置本体は、
該多視角画像情報発生手段よりの複数の視角画像情報を供給されて、該視角画像情報毎の視角画像を所定のパターンで表示する画像表示手段と、
該画像表示手段上に表示された画像からの光に指向性を与えて、上記視角画像情報に対応する視角画像をその視角の方向に向かわせて視角画像を放射状に分配する視角画像放射分配手段とを備え、
前記視角画像放射分配手段は、透明であって柱形状を有する透明柱が、複数集合して、扇状とされたものである構成としたものである。
【0009】
請求項3の発明は、請求項2の透明柱は、略円錐形状を有し、その隣合う出射面の間を透明な樹脂で埋めて固定して複数集合してなる構成としたものである。
請求項4の発明は、請求項2の透明柱は、出射面側が正多角形であり、多数の透明柱が出射面側が密着して組み合わされた構成としたものである。
【0010】
請求項5の発明は、請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段は、球面状の出射面を有する構成としたものである。
請求項6の発明は、請求項1又は請求項2記載の立体画像表示装置において、前記視角画像放射分配手段は、透明であって柱形状を有する透明柱が、複数集合して、扇状とされたものである構成であり、
前記画像表示装置本体は、該画像表示手段上の各視角画像を、上記視角画像放射分配手段を構成する透明柱の集合体のうち対応する透明柱に入力させる視角画像対応入力手段を更に有する構成としたものである。
【0011】
請求項7の発明は、請求項6記載の視角画像対応入力手段は、上記画像表示手段と視角画像放射分配手段との間に、該視角画像放射分配手段を構成する透明柱毎に設けた光ガイド部材の集合体である構成としたものである。
請求項8の発明は、請求項7記載の画像表示手段が液晶パネルであり、上記視角画像対応入力手段が、該液晶パネルの下側に設けた前方向への指向性を有する指向性光源である構成としたものである。
【0012】
請求項9の発明は、請求項1又は請求項2記載の立体画像表示装置において、前記画像表示手段は、それぞれ視角画像集合表示領域部を構成する複数の矩形の液晶パネルからなり、
前記視角画像放射分配手段は、該液晶パネル上に固定してあり、該液晶パネル上に表示された画像からの光に指向性を与えて、前記視角画像情報に対応する視角画像をその視角の方向に向かわせて視角画像を放射状に分配する複数の視角画像放射分配部からなるものであって、
前記液晶パネル及び前記視角画像放射分配部の組からなる複数の画像表示ブロックをマトリクス状に並べてなる構成としたものである。
【0013】
請求項10の発明は、透明柱と、該透明柱の入射面に1つの発光素子を接着してなる透明柱・発光素子組立体を放射状に並べた構成を有し、並んだ発光素子が請求項1又は請求項2記載の画像表示手段を構成し、並んだ透明柱が請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段を構成する構成としたものである。
【0014】
請求項11の発明は、透明柱と、該透明柱の入射面に1つの非発光素子を接着してなる透明柱・非発光素子組立体を放射状に並べた構成を有し、並んだ非発光素子が請求項1又は請求項2記載の画像表示手段を構成し、並んだ透明柱が請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段を構成する構成としたものである。
【0015】
請求項12の発明は、透明柱と、該透明柱の出射面に1つの非発光素子を接着してなる透明柱・非発光素子組立体を放射状に並べた構成を有し、並んだ非発光素子が請求項1又は請求項2記載の画像表示手段を構成し、並んだ透明柱が請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段を構成する構成としたものである。
【0016】
請求項13の発明は、請求項2記載の多視角画像情報発生手段は、三次元画像情報を生成する三次元画像情報生成部と、該三次元画像情報生成部で生成された三次元画像情報の一部を切り出して処理し、所定の視角の方向より見たときの二次元画像情報を生成する複数の視角画像情報生成部とよりなり、該複数の視角画像情報生成部が同時に動作して上記三次元画像情報を並列に処理する構成としたものである。
【0018】
請求項14の発明は、画像情報発生手段よりの画像情報を供給されて、画像を平面上に表示する液晶パネルと、
該液晶パネルの前側に設けてあり、該液晶パネル上に表示された画像からの光に指向性を与えて、該液晶パネル上に表示された画像を放射状に分配する画像放射分配手段とを有し、
該画像放射分配手段は、透明であって柱形状を有する透明柱が、複数集合して、扇状とされたものである構成としたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下の順序で説明する。
本発明の基本的な原理、
本発明のより具体的な原理、
本発明の第1実施例になる立体画像表示装置、
画像表示装置本体の変形例、
本発明の第2実施例になる立体画像表示装置、
本発明の第3実施例になる液晶表示装置、
本発明の第4実施例になる液晶表示装置。
〔本発明の基本的な原理〕
説明の便宜上、先ず本発明の原理について説明する。
【0020】
図1(A),(B)は本発明の基本的な原理を説明する。図1(A)に示すように、観察者30と物体31との間に架空の窓32を想定する。架空の窓32の一点33に注目してみる。物体31から出て、点33を通過する光線34を考えてみる。物体31の1つの点35からは、光が符号36で示すように、多くの方向に向かって放射される。物体31の他の点37,38,39からも同様に、多くの方向に向かって放射される。物体31の点35から多くの方向に向かう光線群36のうち点33を通過する光線は、符号40で示す1つの光線に限定される。物体31の他の点37から出て点33を通過する光線は、符号41で示す1つの光線に限定される。物体31の他の点38から出て点33を通過する光線は、符号42で示す1つの光線に限定される。物体31の他の点39から出て点33を通過する光線は、点39から多くの方向に向かう光線群44のうち、符号43で示す1つの光線に限定される。
【0021】
ここで、光線40,41,42,43の方向は、全て異なっている。よって、架空の窓32の一点(観察点)33が決まり、観察の方向(角度α)が決まれば、観察者30の目に入るのは、物体31の全部の点から多くの方向に向かって放射される光のうち1つの光線に限定される。これは、壁に1つのピンホールを開け、壁から遠く離れた位置からピンホールを見ると壁の向こう側に位置する物体のうち一点しか見ることが出来ないということから説明できる。
【0022】
本発明は、「架空の窓の一点(観察点)が決まり、観察の方向(角度α)が決まれば、観察者の目に入るのは、物体の全部の点から多くの方向に向かって放射される光のうち1つの光線に限定される」ということに基づき、図1(B)に示すように、二次元画像表示面50の一箇所に、方向に応じて異なる画像を分配して放射する手段51を設け、光線40に対応する方向A40には点35の映像35Aを出射し、光線41に対応する方向A41には点37の映像37Aを出射し、光線42に対応する方向A42には点38の映像38Aを出射し、光線43に対応する方向A43には点39の映像39Aを出射するようにしたものである。〔本発明のより具体的な原理〕
図2は本発明のより具体的な原理を説明する。観察者と三角柱状の物体31との間に架空の窓32を想定する。観察者は、物体31の正面の位置P1の観察者30P1と、観察者30P1より右側の位置P2の観察者30P2と、観察者30P1より左側の位置P3の観察者30P3との3人がいると仮定する。また、観察者30P1,30P2,30P3は、物体31の点35と点39とを見ていると仮定する。
【0023】
観察者30P1については、右目60には、物体31の点35より放射状に発した光線群36のうち方向A62に向く1の光線62が窓32上の位置71を通って入り、且つ物体31の点39より放射状に発した光線群44のうち方向A63に向く1の光線63が窓32上の位置72を通って入る。左目61には、光線群36のうち方向A64に向く1の光線64が窓32上の位置73を通って入り、且つ光線群44のうち方向A65に向く1の光線65とが入り、観察者30P1は、立体像80−1を認識する。
【0024】
観察者30P2については、右目60には、物体31の点35より放射状に発した光線群36のうち方向A66に向く1の光線66が窓32上の位置76を通って入り、左目61には、光線群36のうち方向A67に向く1の光線67が窓32上の位置77を通って入り、観察者30P1は、立体像80−2を認識する。
【0025】
観察者30P3については、右目60には、物体31の点39より放射状に発した光線群44のうち方向A68に向く1の光線68が窓32上の位置78を通って入り、左目61には、光線群44のうち方向A69に向く1の光線69が窓32上の位置79を通って入り、観察者30P2は、立体像80−3を認識する。
【0026】
図3に示すように、二次元画像表示面50の複数の箇所に、方向に応じて異なる画像を分配して放射する手段51を設けてある。即ち、画像分配放射手段51は、二次元画像表示面50上の位置76、77、71、72、73、78、79に設けてある。手段51は、位置76では、方向A66に、物体31の部位35を方向A64とは逆方向から見たときの映像35Bを出射する。位置77では、方向A67に、物体31の部位35を方向A67とは逆方向から見たときの映像35Cを出射する。位置71では、方向A62に、物体31の部位35を方向A62とは逆方向から見たときの映像35Dを出射する。位置72では、方向A64に、部位35を方向A64とは逆方向から見たときの映像35Eを出射すると共に、方向A63に、部位39を方向A63とは逆方向から見たときの映像39Bを出射する。位置73では、方向A65に、物体31の部位39を方向A65とは逆方向から見たときの映像39Cを出射する。位置78では、方向A68に、物体31の部位39を方向A68とは逆方向から見たときの映像39Dを出射する。位置79では、方向A69に、物体31の部位39を方向A69とは逆方向から見たときの映像39Eを出射する。
【0027】
二次元画像表示面50に対して、観察者が位置P1に位置しているときには、観察者30P1の右目60には映像35Dと39Bとが入り、左目61には映像35Eと39Cとが入り、観察者30P1は、物体31を正面から見たときに認識する立体像80−1と同じ立体像80A−1を認識する。
【0028】
例えば観察者が右に移動して位置P2に位置すると、観察者30P2の右目60には映像35Bが入り、左目61には映像35Cが入り、観察者30P2は、それまでの立体像80−2に代わって、物体31を右寄り側より見たときに認識する立体像80−2と同じ立体像80A−2を認識する。
【0029】
観察者が位置P1から左に移動して位置P3に位置すると、観察者30P3の右目60には映像39Dが入り、左目61には映像39Eが入り、観察者30P3は、それまでの立体像80−1に代わって、物体31を左寄り側より見たときに認識する立体像80−3と同じ立体像80A−3を認識する。
【0030】
よって、立体画像表示装置は、観察者をして、二次元画像表示面50のこちら側に現物の立体物が存在するのと同じような実際的な立体画像を認識させるようにするように出来る。
〔本発明の第1実施例になる立体画像表示装置(請求項1、請求項2、請求項4及び請求項15の発明の実施例)〕
次に、上記原理の基づいた実施例について説明する。
【0031】
図4は本発明の第1実施例になる立体画像表示装置100を示す。立体画像表示装置100は、平面的な画像表示装置本体101と、多視角画像情報発生装置102とよりなる。画像表示装置本体101と多視角画像情報発生装置102とはお互いに関連している。画像表示装置本体101は、多視角画像情報発生装置102よりの多視角画像情報を供給されたときに立体画像を表示できる構成である。多視角画像情報発生装置102は、画像表示装置本体101に供給されたときに画像表示装置本体101が立体画像を表示するような多視角画像情報を発生する構成である。
【0032】
先ず、画像表示装置本体101について説明する。
図5に併せて示すように、画像表示装置本体101は、液晶パネル110と、視角画像放射分配装置111と、液晶パネル駆動回路112とを有する。
液晶パネル110は、平板であり、二次元的である。液晶パネル110は、複数の矩形状の視角画像集合表示領域部110−1がマトリクス状に並んでいる。隣合う視角画像集合表示領域部110−1間は、表面が黒色の格子状の非表示部110−2が占めている。各視角画像集合表示領域部110−1は、複数の視角画像表示部110−1−1がマトリクス状に並んで集合している構成である。液晶パネル110が請求項 1記載の画像表示手段を構成する。
【0033】
各視角画像集合表示領域部110−1について、符号110−1−1aで示すX1方向寄りの視角画像表示部は、液晶パネル110を窓とみたてて物体をみると仮定したときに、液晶パネル110の中央よりX1方向寄り側から斜めにみたときの画像に相当するX1方向寄り側斜め視角画像を表示するのに供される。符号110−1−1bで示す中央の視角画像表示部は、液晶パネル110を窓とみたてて物体をみると仮定したときに、液晶パネル110の中央よりみたときの画像に相当する中央視角画像を表示するのに供される。符号110−1−1cで示すX2方向寄りの視角画像表示部は、液晶パネル110を窓とみたてて物体をみると仮定したときに、液晶パネル110の中央よりX2方向寄り側から斜めにみたときの画像に相当するX2方向寄り側斜め視角画像を表示するのに供される。
【0034】
視角画像放射分配装置111は、複数の視角画像放射分配部111−1がマトリクス状に並んでいる構成であり、各視角画像放射分配部111−1が上記液晶パネル110の対応する各集合表示領域部110−1の直ぐ前側に位置している。視角画像放射分配装置111が請求項1記載の視角画像放射分配手段を構成する。
【0035】
各視角画像放射分配部111−1は、図6に示す透明柱113を複数本並べてなる透明柱の集合体よりなる構成である。
透明柱113は略逆円錐形状をなし、入射面113aと、入射面113aより少し広い出射面113bと、周面113cとを有する。透明柱113は、入射面113aから入射した光114を周面113cの内側で反射させて、透明柱113の軸線115に近い方向へ向けて、出射面113bより出射させる。即ち、透明柱113は、入射面113aから入射して出射面113bより出射する光116に軸線115の方向の指向性を与えるように機能する。透明柱113のサイズは、例えば、入射面113a側の径が0.67mm、出射面113bの径が2.1mm、長さが24.8mmである。
【0036】
複数本の透明柱113は、周面113c同士を密着させて整列し、円弧の矢印Xで示すように、X1−X2方向状に扇形に、角度80度の範囲で拡がっている。各透明柱113の入射面113aは集合して円周面117を構成しており、マトリクス状に並んでいる。各透明柱113の出射面113bは、集合して円周面118を構成しており、マトリクス状に並んでいる。
【0037】
視角画像放射分配部111−1は、その円周面117が視角画像集合表示領域部110−1に対向して、大略、個々の透明柱113の入射面113aが視角画像表示部110−1−1に対向した状態にある。
ここで、上記構成になる画像表示装置本体101の動作について概略説明する。
【0038】
図7に示すように、視角画像集合表示領域部110−1のうち、X1方向寄りの視角画像表示部110−1−1aに表示された視角画像の光120は、視角画像放射分配部111−1のうちX1方向寄りの部分111−1−1aの透明柱113に入り、透明柱113内を通過する過程で、透明柱113の軸線の方向の指向性、即ち、画像表示装置本体101に対する垂直線119に対してX1方向に角度α1をなす方向A’の指向性を与えられ、光121となって出て、方向A’に進む。
【0039】
視角画像集合表示領域部110−1のうち、中央の視角画像表示部110−1−1bに表示された視角画像の光122は、視角画像放射分配部111−1のうち中央のの部分111−1−1bの透明柱113に入り、透明柱113内を通過する過程で、透明柱113の軸線の方向の指向性、即ち、画像表示装置101に対する垂直線119と同じ方向方向B’の指向性を与えられ、光123となって出て、方向B’に進む。
【0040】
集合表示領域部110−1のうち、X2方向寄りの視角画像表示部110−1−1cに表示された視角画像の光124は、視角画像放射分配部111−1のうちX1方向寄りの部分111−1−1cの透明柱113に入り、透明柱113内を通過する過程で、透明柱113の軸線の方向の指向性、即ち、画像表示装置101に対する垂直線119に対してX2方向に角度α1をなす方向C’の指向性を与えられ、光125となって出て、方向C’に進む。
【0041】
上記のように、視角画像集合表示領域部110−1の各視角画像表示部110−1−1a,111−1−1b,111−1−1cから視角画像集合表示領域部110−1の面に対して垂直の方向に出た画像の光120,122,124は、光121,123,125となって放射状に拡がる。即ち、視角画像集合表示領域部110−1の各視角画像表示部110−1−1a,111−1−1b,111−1−1cの視角画像は、放射状に分配される。
【0042】
次に、多視角画像情報発生装置102について説明する。
図4に示すように、多視角画像情報発生装置102は、コンピュータ装置よりなり、三次元画像情報生成部130と、視角A画像情報生成部131と、視角B画像情報生成部132と、視角C画像情報生成部133とを有する。
【0043】
三次元画像情報生成部130は、三次元画像情報を生成する。視角A画像情報生成部131は、三次元画像情報生成部130で生成された三次元画像情報の一部を切り出して処理し、視角A(図4参照)の方向より見たときの二次元画像情報を生成する。視角B画像情報生成部132は、三次元画像情報生成部130で生成された三次元画像情報の一部を切り出して処理し、視角B(図4参照)の方向より見たときの二次元画像情報を生成する。視角C画像情報生成部133は、三次元画像情報生成部130で生成された三次元画像情報の一部を切り出して処理し、視角C(図4参照)の方向より見たときの二次元画像情報を生成する。即ち、多視角画像情報発生装置102は、或る物を多くの方向から見たときの各方向毎の、即ち、各視角毎の二次元画像情報を発生する。
【0044】
ここで、視角A画像情報生成部131と、視角B画像情報生成部132と、視角C画像情報生成部133とは逐次ではなく同時に動作する。よって、三次元画像情報生成部130が生成した三次元画像情報は並列に処理される。このため、三次元画像情報生成部130が生成した膨大な三次元画像情報は高速で処理される。よって、動きのスムーズな立体画像を表示出来る。
【0045】
視角A画像情報生成部131、視角B画像情報生成部132、視角C画像情報生成部133の出力が、液晶パネル駆動回路112に加えられる。
次に、上記構成の立体画像表示装置100の動作について説明する。
図4中、三次元画像情報生成部130が三次元画像情報を生成し、視角A画像情報生成部131が視角A画像情報を生成し、視角B画像情報生成部132が視角B画像情報を生成し、視角C画像情報生成部133が視角C画像情報を生成する。
【0046】
視角A画像情報生成部131、視角B画像情報生成部132、視角C画像情報生成部133の出力は、液晶パネル駆動回路112に加えられ、これが動作して、液晶パネル110が動作し、各視角画像集合表示領域部110−1に画像が表示される。
【0047】
各視角画像集合表示領域部110−1について、画像は以下に述べるように表示される。視角画像表示部110−1−1aには、視角A画像情報生成部131からの視角A画像情報に基づいて視角A画像140Aが表示される。視角画像表示部110−1−1bには、視角A画像情報生成部132からの視角B画像情報に基づいて視角B画像140Bが表示される。視角画像表示部110−1−1cには、視角C画像情報生成部133からの視角C画像情報に基づいて視角C画像140Cが表示される。
【0048】
視角A画像140A、視角B画像140B、視角C画像140Cから視角画像集合表示領域部110−1の面に対して垂直の方向に出た光は、視角画像放射分配装置111の1つの視角画像放射分配部111−1に入り、視角画像放射分配部111−1内を通過して、視角画像放射分配部111−1より出る。よって、視角画像放射分配部111−1内を通過することによって、視角A画像140A、視角B画像140B、視角C画像140Cは放射状に分配され、視角A画像140Aは矢印Aとは逆の矢印A’方向に向かい、視角B画像140Bは矢印Bとは逆の矢印B’方向に向かい、視角C画像140Cは矢印Cとは逆の矢印C’方向に向かう。
【0049】
これにより、観察者が画像表示装置本体101の正面に対向した位置P1に位置しているときには、観察者30P1の目には専ら視角A画像140Aが入り、観察者30P1は、物体を正面から見たときに認識する立体像と同じ立体像を認識する。
【0050】
例えば観察者がX1方向(右方向)に移動して位置P2に位置して画像表示装置本体101の元の部位を向くと、観察者30P2の目には専ら視角B画像140Bが入り、観察者30P2は、物体を右側から見たときに認識する立体像と同じ立体像を認識する。
【0051】
観察者が位置P1からX2方向(左方向)に移動して位置P3に位置すると、観察者30P3の目には専ら視角C画像140Cが入り、観察者30P3は、物体を左側から見たときに認識する立体像と同じ立体像を認識する。
このように画像表示装置本体101を見る観察者は、観察位置や視角を変化させることによって、徐々に立体物の側面がみえてきて、あたかも画像表示装置本体101の裏側に実際に物が存在するような、極めて現実に近い立体像を見ることが出来る。
〔画像表示装置本体の変形例〕
次に、上記の立体画像表示装置100のうち画像表示装置本体101の変形例について説明する。
【0052】
先ず、図4及び図5中の画像表示装置本体101は、液晶パネル110に代えて、CRT装置、又はLED素子が並んだLEDパネルを使用した構成でも良い。
図8(A)は第1の変形例になる画像表示装置本体101A(請求項11の発明の実施例)を示す。画像表示装置本体101Aは、同図(B)に示す画像表示ブロック150を複数、マトリクス状に並べてなる構成である。画像表示ブロック150は、一の集合表示領域部110−1を有する矩形の液晶小パネル151と、液晶小パネル151上に固定してある視角画像放射分配部111−1とよりなる構成である。
【0053】
並んだ液晶小パネル151が、請求項11における「請求項1又は請求項2記載の画像表示手段」を構成し、並んだ視角画像放射分配部111−1が同じく請求項11における「請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段」を構成する。
【0054】
この画像表示装置本体101Aは、複数の画像表示ブロック150をマトリクス状に並べてなる構成であるため、製造し易く、且つ補修もし易い。
図9は第2の変形例になる画像表示装置本体101B(請求項8、及び請求項9の発明の実施例)を示す。画像表示装置本体101Bは、液晶パネル110の矩形状の視角画像集合表示領域部110−1と、視角画像放射分配部111−1の円周面117との間に、プラスチック光ファイバ群160が設けられた構成である。プラスチック光ファイバ群160は、複数のプラスチック光ファイバ161が、夫々透明柱113の入射面113aと接続された構成である。各プラスチック光ファイバ161の下端は、視角画像集合表示領域部110−1の各視角画像表示部110−1−1に対向している。
【0055】
この構成の画像表示装置本体101Bによれば、各視角画像表示部110−1−1の画像がプラスチック光ファイバ161内を独立に伝わって透明柱113に入射するため、隣り合う視角画像表示部110−1−1の画像が干渉するクロストークが起きない。よって、よりクリアな立体画像が表示される。
【0056】
プラスチック光ファイバ群160が請求項8及び請求項9の視角画像対応入力手段、及び光ガイド部材の集合体を構成する。プラスチック光ファイバ群160に代えて、適当な導光手段を設けてもよい。
図10は第3の変形例になる画像表示装置本体101C(請求項8、及び請求項10の発明の実施例)を示す。画像表示装置本体101Cは、図1及び図2の画像表示装置本体101Cの下(裏)側のバックライト(図4中、図示せず)として、A’方向に指向性を有する指向性光源170を設けた構成である。指向性光源170を設けたことによって、液晶パネル110の視角画像集合表示領域部110−1の各視角画像表示部110−1−1の画像の光は、符号171で示すように、A’方向に進み、途中で干渉することなく進んで、視角画像放射分配部111−1内に入る。この指向性光源170の詳細は、特開平7−98416号公報に記載されている。指向性光源170が請求項8の視角画像対応入力手段を構成する。
【0057】
この構成の画像表示装置本体101Cによれば、隣り合う視角画像表示部110−1−1の画像が干渉するクロストークが起きないため、クリアな立体画像が表示される。
図11は第4の変形例になる画像表示装置本体101D(請求項12の発明の実施例)の一部を拡大して示す。画像表示装置本体101Dは、透明柱113の入射面113aに発光素子である1つのLED(light emitting diode) 素子180を接着してなる透明柱・LED素子組立体181を放射状に並べた構成である。
【0058】
この画像表示装置本体101Dは、透明柱・LED素子組立体181を並べた構成であるため、製造し易い。
並んだLED素子180が、請求項12における「請求項1又は請求項2記載の画像表示手段」を構成し、並んだ透明柱113が同じく請求項12における「請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段」を構成する。
【0059】
LED素子の代わりに、同じ発光素子であるVFD(vacuum fluorescent display) 又はEL(electroluminescence)等を用いてもよい。
図12は第5の変形例になる画像表示装置本体101E(請求項13の発明の実施例)の一部を拡大して示す。画像表示装置本体101Eは、上記画像表示装置本体101D中、LED素子180に代えて液晶素子を使用したものである。画像表示装置101Eは、透明柱113の入射面113aに非発光素子である1つの液晶素子185を接着してなる透明柱・液晶素子組立体186を放射状に並べた構成である。
【0060】
この画像表示装置本体101Eも、透明柱・液晶素子組立体186を並べた構成であるため、製造し易い。
並んだ液晶素子185が、請求項13における「請求項1又は請求項2記載の画像表示手段」を構成し、並んだ透明柱113が同じく請求項13における「請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段」を構成する。
【0061】
図13は第6の変形例になる画像表示装置本体101F(請求項14の発明の実施例)の一部を拡大して示す。画像表示装置本体101Fは、図3の透明柱113の出射面113bに非発光素子である1つの液晶素子190を接着してなる透明柱・液晶素子組立体191を放射状に並べた構成である。
【0062】
この画像表示装置本体101Fは、透明柱・液晶素子組立体191を並べた構成であるため、製造し易い。
並んだ液晶素子190が、請求項14における「請求項1又は請求項2記載の画像表示手段」を構成し、並んだ透明柱113が同じく請求項14における「請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段」を構成する。
【0063】
図14は第7の変形例になる画像表示装置本体101G(請求項6の発明の実施例)の一部を拡大して示す。画像表示装置本体101Gは、図6の略円錐状の透明柱113の出射面113b側を六角柱としてなる透明柱113Aを組み合わせた構成である。正六角形の出射面113Abは隙間の無い状態で並んでいる。透明柱113Aは、正六角形の面を利用して精度良く且つ簡単に並べることが出来、画像表示装置本体101Gは、組立てし易い。
【0064】
図15は第8の変形例になる画像表示装置本体101H(請求項5の発明の実施例)の一部を拡大して示す。画像表示装置本体101Hは、図6の略円錐状の透明柱113を、その隣合う出射面113bの間を透明な樹脂200(例えば三菱レーヨン(株)製のアクリボンド)で埋めて接着して固定してなる構成である。樹脂200を埋めるため、透明柱113を精度良く並べる必要がなく、比較的ラフに並べれば足り、画像表示装置本体101Hは、容易に組立て出来る。画像表示装置本体101Hの表面は平らである。
【0065】
図16は第9の変形例になる画像表示装置本体101I(請求項7の発明の実施例)を示す。画像表示装置本体101Iは、視角画像放射分配部111−1が球面を形成するように並んだ構成である。この画像表示装置本体101Iによれば、平面である場合には得られない特殊な表示効果を得ることが出来る。なお、この画像表示装置本体101Iは、二次元の画像の表示に使用しても特殊な表示効果を得ることが出来る。
〔本発明の第2実施例になる立体画像表示装置(請求項3の発明の実施例)〕
次に、本発明の第2実施例になる立体画像表示装置100Aについて説明する。
【0066】
図17に示すように、立体画像表示装置100Aは、平面的な画像表示装置本体101Jと、多視角画像情報発生装置102とよりなる。
画像表示装置本体101Jは、図5中の視角画像放射分配装置111に代えて、視角画像放射分配装置111Aを有する。視角画像放射分配装置111Aは、視角画像放射分配部111−1に代えて、視角画像放射分配部111A−1がマトリクス状に並んでいる構成である。各視角画像放射分配部111A−1は、複数本の透明柱113を密着させて整列させてなるものであり、円弧の矢印Xで示すように、X1−X2方向上に扇形であると共に、円弧の矢印Yで示すように、Y1−Y2方向上にも扇形である。視角画像放射分配部111A−1の出射面210は、球面の一部を形成している。
【0067】
立体画像表示装置100Aは、視角画像放射分配装置111A(視角画像放射分配部111A−1)以外は、図4の立体画像表示装置100と同じである。
上記構成の立体画像表示装置100Aは、観察位置をX1−X2方向に変えた場合に変化して見えるのは勿論、観察位置をY1−Y2方向に変えた場合にも、観察位置をX1−X2方向に変えた場合と同様に変化して見える立体画像を表示する。よって、立体画像表示装置100Aは、図4の立体画像表示装置100よりも質の高い立体画像が表示出来る。
【0068】
なお、本実施例の立体画像表示装置100Aの画像表示装置本体101Jにつても、図8乃至図16に示す構成の画像表示装置本体を適用可能である。
〔本発明の第3実施例になる液晶表示装置(請求項16及び請求項18の発明の実施例)〕
次に、本発明の第3実施例になる液晶表示装置300について、図18を参照して説明する。
【0069】
図18に示すように、液晶表示装置300は、図4に示す立体画像表示装置100において、多視角画像情報発生装置102に代えて、二次元画像情報発生装置301を設けた構成である。
液晶パネル110は、複数の矩形状の二次元画像表示領域部110A−1がマトリクス状に並んでいる構成である。
【0070】
二次元画像表示領域部110A−1の画像は、視角画像放射分配装置111の視角画像放射分配部111−1によってX1−X2方向に広げられる。
よって、液晶表示装置300は、X1−X2方向上の視野角が大きいという特性を有する。
〔本発明の第4実施例になる液晶表示装置(請求項17、請求項16及び請求項18の発明の実施例)〕
次に、本発明の第4実施例になる液晶表示装置300Aについて、図19を参照して説明する。
【0071】
図19に示すように、液晶表示装置300は、図17に示す立体画像表示装置100Aにおいて、多視角画像情報発生装置102に代えて、二次元画像情報発生装置301を設けた構成である。
液晶パネル110は、複数の矩形状の二次元画像表示領域部110A−1がマトリクス状に並んでいる構成である。
【0072】
二次元画像表示領域部110A−1の画像は、視角画像放射分配装置111Aの視角画像放射分配部111A−1によってX1−X2方向に、且つY1−Y2方向に広げられる。
よって、液晶表示装置300は、X1−X2方向上及びY1−Y2方向上のの視野角が大きいという特性を有する。
【0073】
【発明の効果】
上述の如く、請求項1の発明によれば、立体物を異なる視角の方向からみたときの複数の視角画像情報を発生する多視角画像情報発生手段よりの複数の視角画像情報を供給されて、該視角画像情報毎の視角画像を所定のパターンで表示する画像表示手段と、該画像表示手段上に表示された画像からの光に指向性を与えて、上記視角画像情報に対応する視角画像をその視角の方向に向かわせて視角画像を放射状に分配する視角画像放射分配手段とよりなる構成であるため、多視角画像情報発生手段よりの複数の視角画像情報を供給された場合に、観察者の位置及び向く方向に応じて少しづつ異なる立体画像、即ち、画像表示装置を見る観察者が位置や視角を変化させることによって、徐々に立体物の側面がみえてきて、あたかも画像表示装置の裏側に実際に物が存在するような、極めて現実に近い立体像を提供することが出来る。また、視角画像放射分配手段は、視角画像を放射状に分配する方向が、立体画像表示装置に対向して見たときに、左右方向及上下方向である構成である構成としたものであるため、観察者の位置及び向く方向を左右方向に加えて上下方向に変えた場合にも、観察者の位置及び向く方向に応じて少しづつ異なる立体画像、即ち、よりリアルで質の高い立体像を提供することが出来る。
【0074】
請求項2の発明によれば、平面的な画像表示装置本体と、立体物を異なる視角の方向からみたときの複数の視角画像情報を発生する多視角画像情報発生手段とよりなり、上記画像表示装置本体は、該多視角画像情報発生手段よりの複数の視角画像情報を供給されて、該視角画像情報毎の視角画像を所定のパターンで表示する画像表示手段と、該画像表示手段上に表示された画像からの光に指向性を与えて、上記視角画像情報に対応する視角画像をその視角の方向に向かわせて視角画像を放射状に分配する視角画像放射分配手段とよりなる構成としたものであるため、観察者の位置及び向く方向に応じて少しづつ異なる立体画像、即ち、観察者があたかも画像表示装置の裏側に実際に物が存在すると認識するようなリアルで質の高い立体像を提供することが出来る。また、視角画像放射分配手段は、透明であって柱形状を有する透明柱が、複数集合して、扇状されたものである構成としたため、画像からの光に指向性を与えることを確実になし得、よって、視角画像を放射状に分配することを確実になし得る。
【0077】
請求項3の発明によれば、透明柱が、略円錐形状を有し、その隣合う出射面の間を透明な樹脂で埋めて固定して複数集合された構成であるため、容易に組立て出来る。
請求項4の発明によれば、透明柱は、出射面側が正多角形であり、多数の透明柱が出射面側が密着して組み合わされた構成であるため、正多角形の面を利用して精度良く且つ簡単に並べることが出来、組立てし易い。
【0078】
請求項5の発明によれば、視角画像放射分配手段は、球面状の出射面を有する構成であるため、平面である場合には得られない特殊な表示効果を得ることが出来る。平面である場合には得られない特殊な表示効果を得ることが出来る。
請求項6、請求項7、及び請求項8の発明によれば、各視角画像表示部の画像が視角画像放射分配手段を構成する対応する透明柱に入るため、隣り合う視角画像表示部の画像が干渉するクロストークが起きず、よって、クリアな立体画像が表示出来る。
【0079】
請求項9、請求項10、請求項11及び請求項12の発明によれば、複数の部分を組み合わせて構成するため、製造を容易と出来る。
請求項13の発明によれば、三次元画像情報生成部が生成した三次元画像情報は並列に処理されるため、三次元画像情報生成部が生成した膨大な三次元画像情報は高速で処理される、動きのスムーズな立体画像を表示出来る。
【0081】
請求項14の発明によれば、視野角の拡大を確実に成しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的な原理構成図である。
【図2】本発明の具体的な原理を説明する図である。
【図3】本発明の具体的な原理を説明する図である。
【図4】本発明の第1実施例になる立体画像表示装置を示す図である。
【図5】図4中の画像表示装置本体の斜視図である。
【図6】視角画像放射分配装置を構成する透明柱を拡大して示す図である。
【図7】画像表示装置本体の機能を説明する図である。
【図8】図4中の画像表示装置本体の第1の変形例を示す図である。
【図9】図4中の画像表示装置本体の第2の変形例を示す図である。
【図10】図4中の画像表示装置本体の第3の変形例を示す図である。
【図11】図4中の画像表示装置本体の第4の変形例を示す図である。
【図12】図4中の画像表示装置本体の第5の変形例を示す図である。
【図13】図4中の画像表示装置本体の第6の変形例を示す図である。
【図14】図4中の画像表示装置本体の第7の変形例を示す図である。
【図15】図4中の画像表示装置本体の第8の変形例を示す図である。
【図16】図4中の画像表示装置本体の第9の変形例を示す図である。
【図17】本発明の第2実施例になる立体画像表示装置を示す図である。
【図18】本発明の第3実施例になる液晶表示装置を示す図である。
【図19】本発明の第4実施例になる液晶表示装置を示す図である。
【図20】従来の立体画像表示装置の1例を示す図である。
【図21】従来の立体画像表示装置の別の例を示す図である。
【符号の説明】
100、100A 立体画像表示装置
101,101A〜101I 画像表示装置本体
102 多視角画像情報発生装置
110 液晶パネル
110−1 視角画像集合表示領域部
110−1−1a,110−1−1b,110−1−1c 視角画像表示部
111、111A 視角画像放射分配装置
111−1,111A−1 視角画像放射分配部
113、113A 透明柱
112 液晶パネル駆動回路
118 円周面
130 三次元画像情報生成部
131 視角A画像情報生成部
132 視角B画像情報生成部
133 視角C画像情報生成部
140A 視角A画像
140B 視角B画像
140C 視角C画像
150 画像表示ブロック
151 矩形の液晶小パネル
160 プラスチック光ファイバ群
161 プラスチック光ファイバ
170 指向性光源
180 LED(light emitting diode) 素子
181 透明柱・LED素子組立体
185,190 液晶素子
186,191 透明柱・液晶素子組立体
200 透明な樹脂
210 球面の一部である出射面
300、300A 液晶表示装置
301 二次元画像情報発生装置
101A−1 二次元画像表示領域部

Claims (14)

  1. 立体物を異なる視角の方向からみたときの複数の視角画像情報を発生する多視角画像情報発生手段よりの複数の視角画像情報を供給されたときに、該視角画像情報毎の視角画像を所定のパターンで表示する画像表示手段と、
    該画像表示手段上に表示された画像からの光に指向性を与えて、上記視角画像情報に対応する視角画像をその視角の方向に向かわせて視角画像を放射状に分配する視角画像放射分配手段とよりなる構成を備え、
    前記視角画像放射分配手段は、視角画像を放射状に分配する方向が、立体画像表示装置に対向して見たときに、左右方向及び上下方向である構成としたことを特徴とする立体画像表示装置。
  2. 平面的な画像表示装置本体と、
    立体物を異なる視角の方向からみたときの複数の視角画像情報を発生する多視角画像情報発生手段とよりなり、
    上記画像表示装置本体は、
    該多視角画像情報発生手段よりの複数の視角画像情報を供給されて、該視角画像情報毎の視角画像を所定のパターンで表示する画像表示手段と、
    該画像表示手段上に表示された画像からの光に指向性を与えて、上記視角画像情報に対応する視角画像をその視角の方向に向かわせて視角画像を放射状に分配する視角画像放射分配手段とを備え、
    前記視角画像放射分配手段は、透明であって柱形状を有する透明柱が、複数集合して、扇状とされたものであることを特徴とする立体画像表示装置。
  3. 請求項2の透明柱は、略円錐形状を有し、その隣合う出射面の間を透明な樹脂で埋めて固定して複数集合してなる構成としたことを特徴とする立体画像表示装置。
  4. 請求項2の透明柱は、出射面側が正多角形であり、多数の透明柱が出射面側が密着して組み合わされた構成としたことを特徴とする立体画像表示装置。
  5. 請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段は、球面状の出射面を有する構成としたことを特徴とする立体画像表示装置。
  6. 前記視角画像放射分配手段は、透明であって柱形状を有する透明柱が、複数集合して、扇状とされたものである構成であり、
    前記画像表示装置本体は、該画像表示手段上の各視角画像を、上記視角画像放射分配手段を構成する透明柱の集合体のうち対応する透明柱に入力させる視角画像対応入力手段を更に有する構成としたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の立体画像表示装置。
  7. 請求項6記載の視角画像対応入力手段は、上記画像表示手段と視角画像放射分配手段との間に、該視角画像放射分配手段を構成する透明柱毎に設けた光ガイド部材の集合体である構成としたことを特徴とする立体画像表示装置。
  8. 上記画像表示手段が液晶パネルであり、上記視角画像対応入力手段が、該液晶パネルの下側に設けた前方向への指向性を有する指向性光源である構成であることを特徴とする請求項7記載の立体画像表示装置。
  9. 前記画像表示手段は、それぞれ視角画像集合表示領域部を構成する複数の矩形の液晶パネルからなり、
    前記視角画像放射分配手段は、該液晶パネル上に固定してあり、該液晶パネル上に表示された画像からの光に指向性を与えて、前記視角画像情報に対応する視角画像をその視角の方向に向かわせて視角画像を放射状に分配する複数の視角画像放射分配部からなるものであって、
    前記液晶パネル及び前記視角画像放射分配部の組からなる複数の画像表示ブロックをマトリクス状に並べてなる構成としたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の立体画像表示装置。
  10. 透明柱と、該透明柱の入射面に1つの発光素子を接着してなる透明柱・発光素子組立体を放射状に並べた構成を有し、並んだ発光素子が請求項1又は請求項2記載の画像表示手段を構成し、並んだ透明柱が請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段を構成する構成としたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の立体画像表示装置。
  11. 透明柱と、該透明柱の入射面に1つの非発光素子を接着してなる透明柱・非発光素子組立体を放射状に並べた構成を有し、並んだ非発光素子が請求項1又は請求項2記載の画像表示手段を構成し、並んだ透明柱が請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段を構成する構成としたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の立体画像表示装置。
  12. 透明柱と、該透明柱の出射面に1つの非発光素子を接着してなる透明柱・非発光素子組立体を放射状に並べた構成を有し、並んだ非発光素子が請求項1又は請求項2記載の画像表示手段を構成し、並んだ透明柱が請求項1又は請求項2記載の視角画像放射分配手段を構成する構成としたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の立体画像表示装置。
  13. 請求項2記載の多視角画像情報発生手段は、三次元画像情報を生成する三次元画像情報生成部と、該三次元画像情報生成部で生成された三次元画像情報の一部を切り出して処理し、所定の視角の方向より見たときの二次元画像情報を生成する複数の視角画像情報生成部とよりなり、該複数の視角画像情報生成部が同時に動作して上記三次元画像情報を並列に処理する構成としたことを特徴とする立体画像表示装置。
  14. 画像情報発生手段よりの画像情報を供給されて、画像を平面上に表示する液晶パネルと、
    該液晶パネルの前側に設けてあり、該液晶パネル上に表示された画像からの光に指向性を与えて、該液晶パネル上に表示された画像を放射状に分配する画像放射分配手段とを有し、
    該画像放射分配手段は、透明であって柱形状を有する透明柱が、複数集合して、扇状とされたものである構成としたことを特徴とする液晶表示装置。
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