JPH05107663A

JPH05107663A - ３次元立体画像表示装置

Info

Publication number: JPH05107663A
Application number: JP3293776A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakazawa; 憲二中沢; Shinichi Shiwa; 新一志和; Susumu Ichinose; 進一之瀬
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 1993-04-30
Anticipated expiration: 2015-08-07
Also published as: JP3072866B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高解像度でヒューマンインタフェースを向上
できる３次元立体画像表示装置を提供する。【構成】マトリクス型面光源１２とレンチキュラーシ
ート１３からなる光指向性切替装置１１と透過型表示装
置１４からなり、透過型表示装置１４は、光指向性切替
装置１１からの光を光源として表示画面を構成し、観察
者の右目へ集光するようにストライプ状の光源が点灯し
ている時にはそれに同期して右目用の画像を表示し、ま
た、観察者の左目へ集光するようにストライプ状の光源
が点灯している時には左目用の画像を表示する。これに
よって、３次元立体画像を表示することを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元立体画像を表示
する表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】３次元立体表示の技術には、立体鏡（ス
テレオスコープ）で両眼視差を利用したものがある。こ
れまでの立体像の表示では、静止画から動画へ、白黒か
らカラーへの動向がある。特に、フルカラーの動画を表
示する技術として、立体映画の分野では偏光眼鏡を用い
て光学的に右画像・左画像を分離して立体表示する方法
が、また、テレビジョンの分野では、液晶シャッターを
用いて時分割に右画像・左画像を分離して立体表示する
方法が既に実用化されている。しかしながら、これらの
動画立体表示技術では眼鏡を必要としているため、眼鏡
をかける煩わしさ、眼鏡をかけることにより映像画面が
暗くなること、また、通信では対話者が不自然な状態で
会話しなければならない等の問題点がある。一方、眼鏡
をかけない立体表示として、レンチキュラーシートを用
いる方法や、ホログラフィー、バリフォーカルミラーを
用いる方式等がある。

【０００３】ホログラフィーは写真技術の進歩により、
高精細、フルカラーの立体像の再現に成功しているが、
通信への適用を考えると、リアルタイムでの動画像がで
きないという大きな問題を有している。一方、バリフォ
ーカルミラーについては、臨場感のある立体感を出すた
めには、奥行方向の像数を増やす必要があるが、機械制
御、音、情報量等の問題から像数の増加が困難なこと
と、遠近が逆転して見えることがあるといった本質的な
問題がある。

【０００４】一方、眼鏡が不必要で、両眼視差を用いる
方式としてパララックスバリアやレンチキュラー方式が
ある。原理はほぼ同じであるが、光量の減少しないレン
チキュラー方式が優れている。ここでは、最も実用化に
近いと考えられるレンチキュラーシートを用いた３次元
立体表示技術について説明する。

【０００５】図５は従来の２眼レンチキュラー方式であ
る。図５（ａ）に示すように、マトリクス状に配列した
画素を有する透過型表示装置１と、かまぼこ状のレンズ
からなるレンチキュラーシート２との組み合わせで構成
される。透過型表示装置１は図５（ｂ）に拡大して示す
ように、左目用画像Ｌ，右目用画像Ｒとがストライプ状
に交互に配置して構成されている。また、透過型表示装
置１の背面には面光源３がある。レンチキュラーシート
２のストライプ状のかまぼこレンズの中には、２組の画
素がレンズに沿って配列している。そして、図５（ｂ）
に示す２組の画素のうち、一方が右目用画像Ｒに、もう
一方が左目用画像Ｌに対応する。それぞれの画像が観察
者の右目、あるいは左眼に到達するように、かまぼこレ
ンズのピッチや曲率半径、厚さが正確に設計される。図
６（ａ），（ｂ），（ｃ）は右目用，左目用の画像Ｒ，
Ｌと透過光との関係をそれぞれ示している。１フィール
ド毎、あるいは１フレーム毎に左目用画像Ｌ、あるいは
右目用画像Ｒを表示することによって観察者Ｍは３次元
立体画像を見ることができる。

【０００６】以上述べた従来技術では、面光源３と透過
型表示装置１を組み合わせた３次元立体表示装置につい
てのみ説明したが、発光型の表示装置を用いて実現した
例もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のレンチキュ
ラーシート２を用いた３次元立体画像表示装置では、３
次元立体画像の観察は可能であった。しかしながら、右
目用、左目用、それぞれストライプ状の画素２組で画像
を構成していたため、解像度が１／２に低下するといっ
た問題がある。また、レンチキュラーシート２が透過型
表示装置１の全面にあるため、表面がデコボコしてお
り、不自然さが回避できなかった。

【０００８】本発明は、上記従来技術の不具合を解消
し、高解像度でヒューマンインタフェースを向上できる
３次元立体画像表示装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、マトリクス状
あるいはストライプ状に配置した面光源と、レンチキュ
ラーシートを構成素子とする光指向性切替装置と、この
光指向性切替装置を光源とする透過型表示装置とを備
え、前記面光源は、少なくともストライプ状に光のオン
・オフを電気的に制御する機能を有し、前記レンチキュ
ラーシートは、１つのレンズの中に前記ストライプ状の
光源を少なくとも２つ含む構造で、かつ１つのストライ
プ状の光源からの光が観察者の右目へ集光し、もう一方
のストライプ状の光源からの光が観察者の左目へ集光す
るように光学設計されており、前記透過型表示装置は、
光指向性切替装置からの光を光源として表示画面を構成
している。

【００１０】

【作用】本発明によれば、面光源から出射した光は、観
察者の右目用あるいは左目用のストライプ状光源とな
る。これらストライプ状光源は、観察者の右目、あるい
は左目に集光するように設計されたかまぼこ状のレンズ
で覆われている。従って、光指向性切替装置は、右目用
ストライプ状光源からの光は観察者の右目へ、また、左
目用ストライプ状光源からの光は観察者の左目へ集光す
るように作用する。観察者と光指向性切替装置との間に
位置する透過型表示装置は、観察者の右目、あるいは左
目へ集光する光に、右目用画像あるいは左目用画像を重
畳する働きをする。また、指向性制御装置は、透過型表
示装置が右目用画像を表示しているときには右目用の光
を出射し、逆に、透過型表示装置が左目用画像を表示し
ているときには、左目用の光を出射するように同期して
作用する。

【００１１】また、本発明によれば、各画素が偶数フレ
ームと奇数フレームに応じて全て利用できるため、これ
までのように、画素を右目および左目用に分割すること
がないので、解像度を１／２に減じることなく、不自然
感を覚えずに通常の画像も表示できる。

【００１２】

【実施例】図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に本発明による
３次元立体表示装置の構成の一例を示す。図１（ａ）は
斜視図、図１（ｂ）は、図１のマトリクス型面光源の要
部の拡大図、図１（ｃ）は同じく透過型表示装置の要部
の拡大図を示す。以下、１フレーム毎に右目用画像と左
目用画像を切り替える方式によって、３次元立体画像を
表示する場合について説明する。

【００１３】まず、光指向性切替装置１１はマトリクス
型面光源１２とレンチキュラーシート１３を組み合わせ
て構成されている。マトリクス型面光源１２は、図１
（ｂ）に示すように、左目用光源Ｌと右目用光源Ｒとが
マトリクス状に配置されている。また、透過型表示装置
１４にもマトリクス型の表示装置を用いている。図１
（ｃ）に示すように、偶数フレームでは、左目用光源Ｌ
がストライプ状に点灯し、それに同期して透過型表示装
置１４は左目用画像Ｌを表示する。これを図２（ａ），
（ｃ）に示す。一方、奇数フレームでは、偶数フレーム
と同様に右目用光源がストライプ状に点灯し、透過型表
示装置１４は右目用画像Ｒを表示する。これを図２
（ａ），（ｂ）に示す。観察者Ｍにおいて、左目用画像
Ｌと右目用画像Ｒが融合することによって、３次元立体
画像を観察することができる。

【００１４】図３は本発明による３次元立体表示装置の
具体的な構成例である。光指向性切替装置１１はマトリ
クス状面光源（液晶表示パネル）１２とレンチキュラー
シート１３から構成される。そして、液晶表示パネル１
２は、平面状光源１５，第１の偏光板１６，表示用ツイ
ストネマティック型液晶セル１７，第２の偏光板１８で
構成される。そして、第１の偏光板１６と表示用ツイス
トネマティック型液晶セル１７で偏光制御素子が構成さ
れる。また、透過型表示装置１４は、液晶表示装置から
面光源と偏光板１枚を取り除いて、液晶からなる偏光制
御素子である表示用ツイストネマティック型液晶セル１
９と第３の偏光板２０とで構成される。平面状光源１５
から出射した光は、第１の偏光板１６によって偏光方向
が１方向に揃えられる。表示用ツイストネマティック型
液晶セル１７では、外部からの信号に応じて光の偏光方
向が変更する。９０度変化した光だけが第２の偏光板１
８を通過してレンチキュラーシート１３へ入射する。レ
ンチキュラーシート１３からの出射光は透過型表示装置
１４の光源として作用する。第３の偏光板２０を通過し
た光のみが観察者Ｍへ集光する。従って、ある特定の領
域へ透過型表示装置１４の画像を集光することができる
ために３次元立体画像を観察できる。

【００１５】図４は本発明による３次元立体表示装置の
制御系の一例である。右目用カメラ２１、左目用カメラ
２２からの画像は、同期信号発生器２３からの信号によ
って切替スイッチ２４で切り替えられ、同時に同期信号
発生器２３からの信号によって光指向性切替装置１１に
おいて光の指向性が切り替えられる。このように、透過
型表示装置１４の全面はフラットに構成できるため、レ
ンチキュラーシート１３のデコボコの表面が隠れて、自
然な画像として観察することができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以上詳細に述べたように、マト
リクス状あるいはストライプ状に配置した面光源と、レ
ンチキュラーシートを構成素子とする光指向性切替装置
と、この光指向性切替装置を光源とする透過型表示装置
とを備え、面光源は電気制御によって少なくともストラ
イプ状に光のオン・オフを行える機能を有し、レンチキ
ュラーシートは１つのレンズの中にストライプ状の光源
を少なくとも２つ含む構造で、かつ１つのストライプ状
光源からの光が観察者の右目へ集光し、もう一方のスト
ライプ状光源からの光が観察者の左目へ集光するように
構成されており、透過型表示装置は、光指向性切替装置
からの光を光源として表示画面が構成されているので、
ある場合には３次元立体画像を、また、ある場合には通
常の画像を解像度を落とすことなく観察できる表示装置
が得られる。また、レンチキュラーシートのデコボコ面
が表面に現れないので、自然な画像の表示を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による３次元立体表示装置の一実施例の
構成を示す図である。

【図２】図１の実施例における観察者と左目用，右目用
画像との関係を説明する図である。

【図３】本発明による３次元立体表示装置の具体的な構
成例を示す分解図である。

【図４】本発明による３次元立体表示装置の制御系の一
例を示す図である。

【図５】従来の３次元立体表示装置の構成の一例を示す
図である。

【図６】図５の従来例における観察者と左目用，右目用
画像との関係を説明する図である。

【符号の説明】

１１光指向性切替装置１２マトリクス型面光源１３レンチキュラーシート１４透過型表示装置１５平面状光源１６第１の偏光板１７表示用ツイストネマティック型液晶セル１８第２の偏光板１９表示用ツイストネマティック型液晶セル２０第３の偏光板２１右目用カメラ２２左目用カメラ２３同期信号発生器２４切替スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス状あるいはストライプ状に配
置した面光源と、レンチキュラーシートを構成素子とす
る光指向性切替装置と、この光指向性切替装置を光源と
する透過型表示装置とを備え、前記面光源は電気制御に
よって少なくともストライプ状に光のオン・オフを行え
る機能を有し、前記レンチキュラーシートは１つのレン
ズの中に前記ストライプ状の光源を少なくとも２つを含
む構造で、かつ１つのストライプ状光源からの光が観察
者の右目へ集光し、もう一方のストライプ状光源からの
光が観察者の左目へ集光するように構成されており、前
記透過型表示装置は、光指向性切替装置からの光を光源
として表示画面が構成されていることを特徴とする３次
元立体画像表示装置。
【請求項２】マトリクス状あるいはストライプ状に配
置した面光源は、平面状光源と、第１の偏光板と液晶セ
ルからなる偏光制御素子と、第２の偏光板とを構成要素
とする液晶表示パネルであり、この液晶表示パネルに
は、少なくとも格子状の光シャッタを形成できるように
画素が配列されており、前記光シャッタ領域は電気信号
によってオン・オフ制御できることを特徴とする請求項
１記載の３次元立体画像表示装置。
【請求項３】透過型表示装置は、液晶からなる偏光制
御素子および第３の偏光板を最小構成要素とすることを
特徴とする請求項１記載の３次元立体画像表示装置。