JPH01268298A - 立体画像表示用の表示装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサブ画像に関連する情報を、固定パターンに従
ってサブ画像から成る画像を表示するための表示装置に
供給して立体画像を表示する表示装置に関するものであ
る。

本発明は立体表示用の画像を撮像するための撮像装置に
も関するものである。

〔従来の技術〕

例えばテレビジョン画像の立体表示原理は本来既知であ
る。この場合には画像を２つのサブ画像に分割して、こ
れらの各サブ画像が左眼及び右眼にそれぞれ入るように
する。観察者はめがねの各ガラスが２つのサブ画像の一
方を通したり、通さなかったりするめがねを装着し、こ
のサブ画像の通過及び非通過動作は、例えば奇数フィー
ルドの画像は左眼で観て、偶数フィールド画像は右眼で
観るようにして、テレビジョン画像のフィールド周波数
で行なわせるのが普通である。

斯種の表示装置は西独国特許公開明細書ＤＥづ− ３１，４６，５７８Ａに開示されている。この場合には
表示スクリーンに細条状の偏光子を設け、これら偏光子
の相対的な偏光方向を互いに垂直の方向として、画像を
相対的に異なる偏光法にてフィールド毎に通過させる。

観察者は偏光めがねを装着して、三次元像となるサブ画
像を交互に観る。

前記西独国特許明細書には画素毎に偏光方向を変えるこ
とができるとも記載されている。この場合には斯かる偏
光方向の変更により撮像ユニット又は送信機の端部にて
一方のサブ画像から他方のサブ画像に同じように偏光方
向が変わるようにする必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕 上述した種類の表示装置の欠点は特に、（細条状の）偏
光子をこれら偏光子がテレビジョン画像の偶数及び奇数
ラインに対応するように表示管のガラスに取付けなけれ
ばならないことにある。しかし、偏光子に対するこれら
偶数及び奇数ライン（又は例えば画素）の位置は完全に
は固定されず、その位置は画像の高さ（及び画像の幅）
を制御す６一 ることによっても決定される。又、斯かる位置は偏向及
び／又はＥＨＴ系の変化によりいずれ変化することにあ
る。

立体テレビジョン画像表示は、左及び右ｔｌｆｆに対す
る画像を飛越しく奇数及び偶数）フィールドにより交互
に表示させると共に、画像フィールドと同期して切り換
わる能動式光シヤツターを冬眠の前に設けることにより
実現することもできる。しかし、この場合には画像周波
数（フィールド周波数の＋Ａ）、即ち約２５Ｈｚ　（Ｐ
ＡＬ、　ＳＥＣＡＭ）又は３０　Ｈｚ（ＮＴＳＣ）に相
当する周波数でのフェース（面）フリッカが生ずる。こ
のフェースフリッカは極めて傾わしく感し、実際の画像
に関係なく見えてしまうためなおさらである。

他の方式のものは２個の別個の画像発生装置を用い、こ
れら装置の画像をミラーを介して、又は投射により１つ
の画像に合成するものである。しかし、これらの方式の
ものは２つの画像発生装置及びサブ画像を合成するため
の関連する設備を用いなければならないと云う欠点があ
る。

冒頭にて述べた種類の表示装置は特開昭５８−１８４９
２９号公報に提案されている。しかし、これに開示され
ているものは画像メモリを用いる必要があり、又サブ画
像を飛越し法で表示させるため、この場合にもフェース
フリッカが生ずると云う欠点がある。

本発明の目的は、特別の画像メモリを何等必要とせず、
受動式のめがねで観ることができ、又前述したような従
来装置の多数の欠点が生じないように適切に構成配置し
た冒頭にて述べた種類の撮像及び表示装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、サブ画像に関連する情報を、固定パターンに
従ってサブ画像から成る画像を表示するための表示装置
に供給して立体画像を表示する表示装置において、該表
示装置が画像発生装置と透明支持プレートとの間に液晶
層を具え、該液晶層に前記画像発生装置からの一定方向
に偏光された光が入り、該偏光の方向が固定パターン、
又は該固定パターンと相補的な関係にあるパターンによ
って定められる個所にて変わるようにしたことを特徴と
する。

前記偏光の方向は９０°にわたり回転させるのが好適で
ある。この偏光方向は、例えば“９０°ツイスタ−”の
如きツィステッドネマチックセルにて回転させるが、厚
目の液晶層の場合には２７０°にわたり回転させること
もできる（導波管原理）。

偏光方向は複屈折に基づきネマチックセルでも、例えば
ディレクタ（導波器）を９０°〜３０００の角度にわた
る僅かな距離内で回転させるＰＣＢ効果又は種々のＳＴ
Ｎ効果で回転し、又強誘電セルでも回転する。強誘電セ
ルの厚さｄを適当に選定すると、固定波長λに対し、正
常と異常屈折率との差Δｎはｄ・Δｎ−λ／２なる関係
にある。このことからして、−強誘電セルは９０°位相
回転が可能であり、従って補助液晶層に強誘電体を用い
ることができる。

強誘電液晶層の利点は、それがメモリ作用を有するため
、附勢を一度行なうだけで済むと云うこ７　　　とにあ
る。

本発明の好適例では、固定パターンを相補画素列によっ
て離間される画素列状に構成する。この場合（並びに固
定パターンをチェス盤状のパターンに構成する場合）に
はフェースフリッカが殆どなく、又表示装置は原則とし
てライン順次表示には不感応であるため、画像発生装置
を欧州特許出願公開明細書ＥＰ　０．２１７．４６６に
記載されている方法で駆動させることができる。

画像を正しく表示させるためには、サブ画像を上述した
パターン（離間させた画素列、チェス盤状パターン）に
従って供給する必要がある。これは例えば電子顕微鏡で
得た画像や、三次元コンピュータ画像や、種々のカメラ
からの信号で得たテレビジョン画像に関連する画像を三
次元表示する際に電子的に行なうことができる。

実際の画像発生装置は種々の方法で実現することができ
、エレクトロ−ルミネッセント装置又はガス放電装置の
場合におけるように光を発生させる方法や、例えば液晶
層の場合のように光を変調させる方法のいずれでも実現
することができる。

液晶装置を用いる場合には、ダイナミックスキャタリン
グ法を用いることができる。しかし、画像発生装置とし
ては入射光の偏光方向の回転又は複屈折（導波管原理の
複屈折）に基づいて作動するものを選定するのが好適で
ある。この場合には複屈折による不所望な効果を補償す
ることのできる第２装置を用いることにより（所謂「ダ
ブルセル」）コントラストを極めて強めることができる
。

本発明はさらに、異なる方向に偏光されたザブ画像を光
学系を介して結像させて立体表示させる撮像装置におい
て、該撮像装置が画素に対応する画像撮像素子を具備し
た光感応撮像ユニットを具え、２つの支持プレート間の
液晶層を光学系と、メモリ装置としての前記撮像ユニッ
トとの間に配置し、該液晶層にて少なくとも一方のサブ
画像の偏光方向を、固定パターン又は該固定パターンに
対し相補的な関係にあるパターンによって定められる個
所にて変えることができるようにし、且つ前記液晶層と
撮像ユニットとの間に偏光子を配置したことを特徴とす
る。

撮像ユニットとしては電荷結合デバイス（ＣＣＤ）を用
いるのが好適である。液晶装置（ＬＣＤ）はＣＣＤの上
に直接設けて、寸法を小形化し、かつ画素と撮像素子と
の間の関係を１：１とすることができる。

〔実施例〕

以下実施例について本発明を説明するに、第１図の装置
は特にレンズ１１．１２を有している撮像装置１０を具
えており、レンズ１１および１２の中心軸線は約６．５
ｃｍ離間させる。レンズＩＬ　１２を経て入射する光、
例えば表示すべき被写体から到来する破線１３．１４に
て示す光を偏光子１５．１６により偏光させる。本例で
はレンズ１１からの光を図面の平面に対して平行な方向
に偏光させるのに対し、レンズ１２からの光は図面の平
面に対して垂直の平面内にて偏光させ、これらの偏光方
向を矢印１７及び記号１８によりそれぞれ示しである。

偏光子１６によって偏光させた光ビーム１４′をミラー
２０に４５°の角度で入射させてから半透明鏡（ハーフ
ミラ−）１９に入射させる。このハーフミラ−１９は偏
光子１５によって偏光させた光ビーム１３′の通路に４
５°の角度で配置する。ミラー１９の個所にて２つの光
ビーム１３’　、　１４’を１つの光ビーム２５に合成
する。この光ビーム２５は互いに垂直方向に偏光させた
サブビームから成り、この光ビーム２５をつぎに液晶装
置２１に入射させる。

本例では液晶装置２１を２つの支持プレート間に挟んだ
ツィステッドネマチック液晶により一般に既知の方法で
構成し、この場合に少なくとも一方の支持基板により歯
２７付きの櫛形透明電極２６（第３ａ図参照）を支承さ
せる。他方の支持基板にはカウンタ　（対向）電極を支
持させ、このカウンタ電極は均質的なもの、又は櫛形の
ものとすることもできる゛。液晶装置２１の内の歯２７
によって覆われたり、又は覆われない部分は光ビーム２
５の方向で見た画素列を規定し、この場合の画素は光感
応性撮像ユニット２３における撮像素子と一致させる。

本例では撮像ユニットを電荷結合デバイス（ＣＣＤ）で
構成し、その電荷蓄積素子をＣＣＤの上方に位置させる
液晶装置における画素領域に規定する。

＝　１２− ＣＣＤにて撮像される画像は、第２図に示すように行１
．　２．３．−−一及び列Ａ、　Ｂ、　Ｃ，−ｍ−に配
置される画素２８に分割されると見なすことができる。

矢印１７の方向に偏光させた光を通す偏光子２２を液晶
装置２１と撮像ユニット２３との間に配置する。

電極２６及びそのカウンタ電極を電圧源２９により例え
ば周波数の十分高い方形波電圧で附勢して、液晶材料の
劣化及び／又はその透過性の周期的変化をなくすように
する。本例におけるツィステッドネマチックタイプの液
晶材料で構成する液晶装置は、櫛形電極２６の歯間に入
射する光の偏光方向が９０°にわたり回転しく導波管モ
ード）、又その光の偏光方向が斯かる電極個所にて維持
されるように作動する。従って、電極歯２７の個所にお
ける偏光されないまま通過したビーム１３からの光は撮
像ユニット（ＣＣＤ）２３における列Ａ、　　Ｃ，−ｍ
−の個所における画素２８に関連する撮像素子（電荷蓄
積素子）に入射する。ビーム１３からの光の偏光方向を
電極歯２７間にて９０°にわたって回転させるため、こ
の光は偏光子２２を通過できず、従って撮像ユニット２
３には到達しない。歯２７間の液晶装置２１に入射する
ビーム１４からの光の偏光方向は９０°にわたり回転さ
れるため、この光は偏光子２２を通過することができ、
列Ｂ、’Ｄ、−−−の個所における画素２８に関連する
撮像素子に入射するも、歯２７の個所に入射するビーム
１４からの光の偏向方向は回転されないため、この光は
偏光子２２を通過することはできない。撮像ユニット（
ＣＣＤ）２３には光量に応じて電荷が蓄積される。この
蓄積電荷を例えば１個以上の補助抵抗を介して読取り、
出力信号を発生させる。この出力信号２４は左側画像（
ビーム１３）と右側画像（ビーム１４）とから交互に到
来するライン毎の画素情報を含んでいる。ツイステッド
ネマチッチ液晶層の代わりに強誘電液晶層を用いること
もできる。これはメモリ作用を有するため、−旦附勢す
るだけで、その後はその調整状態を維持するだけで済む
と云う利点がある。

斯くして得た信号は表示装置３０（第１図）によって立
体表示用に用いることができる。この表示装置は拡散光
源３１を具えており、この光源は偏光子（図示せず）に
より偏光させた光３２を発生し、この光は２つの支持プ
レート間に液晶を具えている液晶表示装置３６に入射す
る。

各ラインに対する情報が左眼及び右眼に対する情報に交
互に分割される入力信号３３を制御ユニット３４に一時
的に記憶させたり、所要に応じこの制御ユニットにて増
幅させたりする。この情報を制御ライン３５を経て画素
のマトリックスを規定する表示装置３６の支持プレート
における電極に送給する。この場合における表示装置３
６の液晶もツィステッドネマチックタイプのものとし、
又偏光方向を非附勢画素の個所では９０°にわたり回転
させ、附勢画素の個所では偏光方向を不変とする。液晶
表示装置３６は検光子３８も具えており、この検光子は
例えば入射光３２と同じ方向に偏光される光だけを通過
させるため、これは２つのサブ画像の部分を形成する附
勢画素の光を通過させるだけ亭ある。

ビーム３２及び検光子３日の偏光方向は例えば図面の平
面に対して垂直方向とする。

液晶表示装置３６に用いる液晶層としてはツィステッド
ネマチック材料製のものの代わりに、強誘電液晶層の如
き他の液晶層か、所謂スーパーツイスト効果（ＳＢＥ、
　ＨＢＥ）を用いる層か、或いは複屈折特性を呈する他
の電気−光学材料を用いることもできる。コントラスト
は実際の（液晶）セルを、複屈折の不所望な作用を補償
する第２セルで拡張させる　（所謂二重セルとする）こ
とにより強めることができる。

液晶装置は反射モードで使用することもできる。

この場合には第１支持プレートとして半導体基板を用い
るのが好適である。このようにすれば液晶表示装置に必
要とされる制御用の電子部品を斯かる第１プレートに集
積化させることができる。

前記液晶層による光変調装置以外に、エレクトロクロー
ム装置、エレクトロルミネッセントスクリーン又は気体
放電装置の如き、所要に応じ放射光を偏光させる画像発
生装置用の光発生システムを用いることもできる。

ついで光３２を第２液晶装２３７に入射させる。この液
晶装置３７は撮像装置１０における液晶装置２１に似て
おり、これは（少なくとも）１個の櫛形電極２６′（第
３ａ図）を具えており、この電極歯２７′及びこれら歯
間の空所は表示すべき画像の画素２８′の列と一致させ
る。画素２８′　は光３２の入射方向に対し垂直の方向
にて液晶表示装置３６の画素と一致させる。電極２６′
及びそのカウンタ電極を例えば電圧源３９によって附勢
すると、例えば列Ａ、Ｃ。

−ｍ−−における画素２８′に関連すると共に左眼に対
するサブ画像に対応するサブ画像は偏光方向を変えるこ
となくそのまま通過するが、列Ｂ、Ｄ、−−−における
画素２８′に関連すると共に右眼に対するサブ画像に対
応するサブ画像は９０°にわたり回転する。

偏光方向を関連するサブ画像に適合させた互いに垂直方
向の偏光ガラス４２．４３　（第３ｂ図）を有している
めがね４１をかけた観察者４０（第１図）は立体画像を
見ることができる。

上述した装置は、撮像側では液晶装置２１における電極
２６が撮像ユニッ）　（ＣＣＤ）２３における蓄積素子
により決定される列Ａ、Ｂ、Ｃ，−一一に対して相射的
に正確に位置合わせし、又表示側では液晶表示装置３７
の電極２６′が液晶表示装置３６における画素２８′の
列に対して互いに同じように正確に位置合わせすると云
う大きな利点を有している。この正確な相対的位置合わ
せは特に液晶装置の厚さを薄くする（６μｍ以下）こと
によって実現することができる。これは特に（例えば撮
像側におけるような）小さな画素の場合に好都合である
。

さらに、サブ画像はライン毎に合成されるのではなく、
列毎に合成されるため、表示画像にはフェース（面）フ
リッカ−は殆ど生じない。本発明のシステムはライン駆
動シーケンスには感応しないため、このシステムは欧州
特許ＥＰ　０．２１７．４６６に記載されているような
ライン合成法で駆動させることができる。

撮像兼表示装置は、例えばビデオカメラに一体的に用い
ることができる。しかし、表示情報は表示させる前に一
時的に記憶装置に記憶させるか、又は記憶担体に記憶さ
せて伝送することもできる。

本発明は上述した例のみに限定されるものでなく、多く
の変更を加え得ることも勿論である。例えば電荷結合デ
バイスとは別の例えばバイポーラメモリデバイスの如き
光感応撮像ユニットを用いることもできる。さらに、液
晶材料は例えば偏光方向を２７０°にわたり回転させる
液晶の如き他のものを用いることもできる。最後に、液
晶表示装置３６及び３７に対する一方の支持プレートは
場合によっては共通のものとすることもできる。ＥＬＤ
。

ＥＣＤ及び気体放電の如き他の表示原理についても述べ
たが、本発明にはマトリックス構成のＬＥＤも考慮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による撮像及び表示装置の一例を示す概
略線図； 第２図は偏光方向を局部的に回転させるパターンの例を
示す説明図； 第３ａ図は液晶層を駆動させる電極構造を示す線図； 第３ｂ図は本発明による装置に適用するめがねを示す斜
視図である。 １０・・・撮像装置　　　　　　１１．１２・・・レン
ズ１５、１６・・・偏光子　　　　　１９・・・ハーフ
ミラ−２０・・・ミラー　　　　　　　２１・・・液晶
装置２２・・・偏光子　　　　　　　２３・・・撮像ユ
ニット２６、２６’・・・櫛形透明電極　２７．２７’
・・・電極歯２８、２８’・・・画素　　　　　２９・
・・電圧源３０・・・表示装置　　　　　　３１・・・
拡散光源３４・・・制御豆ニット　　　　３５・・・制
御ライン３６・・・液晶表示装置　　　　３７・・・第
２液晶装置３８・・・検光子　　　　　　　３９・・・
電圧源４０・・・観察者　　　　　　　４１・・・めが
ね４２、４３・・・偏光ガラス 特許出願人　　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、サブ画像に関連する情報を、固定パターンに従って
   サブ画像から成る画像を表示するための表示装置に供給
   して立体画像を表示する表示装置において、該表示装置
   が画像発生装置と透明支持プレートとの間に液晶層を具
   え、該液晶層に前記画像発生装置からの一定方向に偏光
   された光が入り、該偏光の方向が固定パターン、又は該
   固定パターンと相補的な関係にあるパターンによって定
   められる個所にて変わるようにしたことを特徴とする立
   体画像表示用表示装置。 ２、前記偏光の方向をほぼ９０゜又は２７０゜にわたっ
   て回転させたことを特徴とする請求項１に記載の表示装
   置。 ３、前記液晶相をツイステッドネマチック液晶又は強誘
   電液晶で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記
   載の表示装置。 ４、前記画像発生装置を第１と第２支持プレートとの間
   に配置した電気−光学媒体で構成し、前記両支持プレー
   トの少なくとも一方を透明とし、かつ前記第１及び第２
   支持プレートに制御電極を設けたことを特徴とする請求
   項１又は２に記載の表示装置。 ５、前記電気−光学媒体を液晶層としたことを特徴とす
   る請求項４に記載の表示装置。 ６、前記液晶層が、該液晶層の厚さ及び入射する偏光さ
   れた光の波長に応じて該入射偏光の偏光方向を回転させ
   るようにしたことを特徴とする請求項５に記載の表示装
   置。 ７、前記表示装置が２つの支持プレート間に不所望な複
   屈折作用を補償するための補助液晶層を具えていること
   を特徴とする請求項６に記載の表示装置。 ８、前記第１支持プレートをシリコン基板で構成したこ
   とを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の表示装
   置。 ９、前記固定パターンを相補画素列によって離間される
   画素列に構成したことを特徴とする請求項１〜８のいず
   れかに記載の表示装置。 １０、前記固定パターンをチェス盤状のパターンに構成
   したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の
   表示装置。 １１、異なる方向に偏光されたサブ画像を光学系を介し
   て結像させて立体表示させる撮像装置において、該撮像
   装置が画素に対応する画像撮像素子を具備した光感応撮
   像ユニットを具え、２つの支持プレート間の液晶層を光
   学系と、メモリ装置としての前記撮像ユニットとの間に
   配置し、該液晶層にて少なくとも一方のサブ画像の偏光
   方向を、固定パターン又は該固定パターンに対し相補的
   な関係にあるパターンによって定められる個所にて変え
   ることができるようにし、且つ前記液晶層と撮像ユニッ
   トとの間に偏光子を配置したことを特徴とする撮像装置
   。 １２、前記光学系を２重レンズ系で構成し、このレンズ
   系における各レンズに関連する光路にそれぞれ互いに垂
   直方向に偏光する偏光子を配置したことを特徴とする請
   求項１１に記載の撮像装置。 １３、前記撮像ユニットを電荷結合デバイスで構成した
   ことを特徴とする請求項１１又は１２のいずれかに記載
   の撮像装置。 １４、少なくとも一方のサブ画像の偏光方向をほぼ９０
   ゜又は２７０゜にわたり回転させることを特徴とする請
   求項１１〜１３のいずれかに記載の撮像装置。 １５、前記液晶層をツイステッドネマチック液晶、又は
   強誘電液晶で構成したことを特徴とする請求項１１〜１
   ４のいずれかに記載の撮像装置。 １６、前記固定パターンを相補画素列によって離間され
   る画素列パターンに構成したことを特徴とする請求項１
   １〜１４のいずれかに記載の撮像装置。 １７、前記固定パターンをチェス盤状のパターンに構成
   したことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記
   載の撮像装置。