JPH0545035B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は立体的に画像を表示する画像表示装置
に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、画像を立体的に表示しようという試
みが幾つかなされてきた。この様なものとしてオ
ーログラムを利用したもの、あるいは左右それぞ
れ異なる色の眼鏡により、またはPLZT等のシヤ
ツタからなる眼鏡によつて両眼に時間的に変調を
かけるなど、両眼の視差を利用したものがあつ
た。

［発明が解決しようとする問題点］ このように、画像を立体的に表示する技術は従
来より幾つかあるものの、前者については信号波
の記録に手間がかかり、後者についてはその画像
表示装置に同調した眼鏡を必要とする等の難題が
多かつた。

本発明は上記した従来技術の難題を解決するた
めになされたもので、簡単にしかも他の道具を使
わずに、表示装置そのものによつて立体的な画像
を表示する画像表示装置の提供を目的としてい
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は第一に、段階的に異なる長さを持つ光
フアイバー群を集束構成し、該光フアイバー群の
光入射端面を一様に配置し、突出位置の異なる光
出射端面を表示画面の最小単位として複数マトリ
クス状に配置した表示画面と、 各光フアイバーの後端面側に各々独立して設け
た光入力手段と、 高さ情報を有する画像情報に基づき、高さ信号
に対応する光射出面突出位置の光フアイバーに設
けられた光入力手段に当該画像信号を転送するこ
とによつて、表示画面に立体画像を形成する信号
処理手段とからなることを特徴とする画像表示装
置であり、 第二に、上記信号処理手段が、高さ信号に対応
する光出射面突出位置の光フアイバーに設けられ
た光入力手段に画像信号を転送すると同時に、光
出射面が表示画面の最小単位中の中間突出位置に
ある光フアイバーに設けられた光入力手段にも当
該画像信号を転送するものであることを特徴とす
る上記の画像表示装置である。

［作用］ 上記の本発明では、信号処理手段により、表示
画面の各最小単位を構成している一群の光フアイ
バーのうち、画像信号中の高さ信号に対応する光
出射面突出位置にある光フアイバーを選択して、
該光フアイバーの後端面側に設けられた光入力手
段に当該画像信号を転送し、上記光入力手段から
当該光フアイバーに光を入射させ、上記高さ信号
に対応する突出位置にある光出射面を選択的に光
らせることにより、高さ情報を有する画像情報に
基づく立体画像を形成するものである。

この時、画像情報によつて選択された光出射面
は光り、選択されない光出射面は光ることなく白
く見える。

即ち、本発明においては、表示画面の最小単位
毎に、高さ信号を光フアイバーの光出射面の突出
位置に変換して表示画面全体に画像を表示するこ
とにより、表示画面の各最小単位の表示位置（高
さ信号に応じて光る光出射面の表示面からの奥行
き）の相対的な違いによつて視覚的な奥行き感を
持たせることができる。

［実施例］ 第２図は、段階的に異なる突出位置に配置され
た一群の光フアイバー（本図では３×３で一群の
光フアイバーを構成している）先端の光出射面を
表示画面の最小単位としてマトリクス状に配置し
て構成した表示画面（光学変調部）を示したもの
で、各光学フアイバーの後端面側には各々独立し
て光入力手段が設けられている。光入力手段とし
ては、LED（発光ダイオード）、白熱球、レーザ
ー光源の他にも、背面から光を投影し、これを液
晶、PLZT等を光シヤツターとして使用した物を
用いることもできる。また、真空中であれば、光
学フアイバー背面に蛍光体を塗布し、その上に電
子ビームを与えてもよい。

第３図は、第２図において一点鎖線で区切つた
３×３単画素マトリクスの１つを示したもので、
それぞれの単画素に１〜９の番号をふつたもので
ある。

第４図は、第３図に示した各単画素１〜９の、
マトリクス構成された画面上における位置を示し
たもので、図において明らかなように、光学フア
イバー１は単画素番号１に対応しており、光学フ
アイバー２は単画素番号２に対応している。以下
同様にして、光学フアイバー９までのすべてのフ
アイバーが単画素番号に対応して配置されてい
る。

第１図は本発明の実施例を示す図で、前述した
３×３単画素マトリクスによる光学フアイバーの
斜視図である。図中１〜９は前記した光学フアイ
バー、１１は各光学フアイバー背面に設けられた
LEDであり、本実施例においてはマトリクス駆
動法により駆動される。

次に第１図とともに動作を説明する。第１図に
おいて高さ情報を有する画像情報によつて選択さ
れたLED１１に、実効的な電圧が印加されると、
選択されたLEDから発せられた光はフアイバー
を通過し、フアイバー先端が光る。この結果、対
応する画素は表面的に点燈して見える。一方、選
択されない場合には、LEDは光を発せずフアイ
バー先端は光ることはなく、対応する画素は表面
的に白く見える。

以上説明した基本的動作によつて、例えば単画
素１，２および９に対応するLEDに実効的な電
圧が印加されると、先端が最前部側（目視側）に
位置する光学フアイバー１，２と、先端が最奥部
側に位置する光学フアイバー９がそれぞれ点燈す
る。このように各画素の表示される位置は、画像
信号中の高さ信号に応じて選択された光学フアイ
バー先端部の光出射面突出位置（表示面からの奥
行き）の違いによつて各々異なる。このため表示
画像は奥行き情報をもつ様になり、単画素マトリ
クスの集まりである表示面全体に画像を表示すれ
ば、表示画像を立体的に見ることができる。

次に、実際に表示装置として駆動する場合につ
いて説明する。

第５図は、本実施例における信号処理手段を構
成している駆動回路を示す全体構成図である。図
中１０１は全体のコントロール及び入力信号処理
を行なうマイクロコンピユータ（マイコン）。１
０２は一画画分の画像情報を記憶することができ
るRAM（Random Access Memory；例えば2K
スタテイツクRAM）。１０３はRAM中のデータ
をシリアルでLEDドライバー１０５に送るシフ
トレジスタ。１０４はクロツクジエネレーター１
０７で発生する動作クロツクをカウントするカウ
ンタ群で、シフトレジスタ１０３のデーターロー
ド信号・RAMの列アドレス４ビツト信号・列ア
ドレスのカウントアンプをCPU（マイコン１０
１）へ知らせる信号・LEDドライバー１０５の
HSYNC（水平同期信号）、VSYNC（垂直同期信
号）等を発生する。１０５は、LEDグラフイツ
クデイスプレイ用のドライバーで、シリアルデー
ター信号・HSYNC VSYNC・クロツクを与え
ることで例えば320×40ビツトの表示を行なうこ
とができる。１０６はマイコン１０１のプログラ
ムや表示画像データを記憶しておくROM。１０
７はシフトレジスタ１０３、カウンタ群１０４、
LEDドライバー１０５を動作させるクロツクジ
エネレーターである。

まずマイコン１０１はROM（Read Only
Memory）１０６に記憶されている、ある画像の
画像情報をRAM１０２へ転送する。もちろんこ
のときダイレクト・メモリーアクセス（DMA）
コントローラーを用いてもよい。この表示画面
は、第２図に示されるような画素構成になつてい
る。

RAM１０２に転送された画像情報は、マイコ
ン１０１による行アドレス７ビツトとカウンタ１
０４による列アドレス４ビツトで示されるデータ
ー８ビツトとしてシフトレジスタ１０３に送られ
る。列アドレス４ビツトはクロツク８カウント毎
に１インクリメントされ、これ毎に８ビツトデー
ターがシフトレジスタ１０３へ送られて、４ビツ
トがカウントアツプする毎に（すなわち16バイト
転送される毎に）、マイコン１０１へCUPによつ
て知らせ、これによりマイコン１０１は行アドレ
スを１インクリメントを行ない、次のデーターを
転送する。

一方、LEDドライバー１０５に転送されたデ
ーターは、一行分ストアーされHSYNC信号の入
力でラツチされ表示用の信号電極へ送られ一行目
が表示される。この間次の２行目の画像情報がシ
リアルでレジスタ内に送られ、次のHSYNC信号
で同様にラツチされる。それと同期して行制御信
号もスキヤンされるので２行目が表示される。こ
れを繰り返して最終行の表示が終了すると
VSYNC信号によつて行制御信号は再び一行目か
らスキヤンを行なつていく。

HSYNC信号・VSYNC信号は、カウンタ群１
０４によるクロツク信号カウントアツプによつて
出力される。例えば320×40ドツトの表示素子に
おいては、HSYNC信号は320ビツト毎に、
VSYNC信号はHSYNC信号40カウント毎に出力
されるようにカウンタ群１０４を構成しておく。

このように、RAM１０２内に記憶された画像
情報がLED表示素子によつて時分割に駆動して
表示することができる。

RAM１０２には、LED表示素子一画面分の情
報を記憶させておくことができるので、静止画を
表示する場合は１度RAM１０２にデーター転送
を行なえば上記方法において表示し続けることが
できる。また、動画にする場合は、マイコン１０
１がROM１０６から次々と連続的な画像情報を
RAM１０３へ転送すれば、それに応じて表示画
像を動かしていくこともできる。この場合、
RAM１０３の内容を全面的に変更していくこと
も、動きに関係のある範囲のみを変更していくこ
ともできる。高さ情報を持つ画像情報はパソコン
上において三次元物体の平面投影図とその高さ情
報から作成することは容易である。又、最新発達
してきたコンピユーターグラフイツクスの作図過
程においても高さ情報を付け加えていくことも可
能である。実際の物体を表示する場合、カメラの
オートフオーカスの測距機構（例えば赤外線の反
射光を利用）とCCD（Charge Coupled Device；
電荷結合素子）等の受光素子を組み合わせ、物体
をスキヤンすることによつて画像情報と距離情報
を得ることができ、そしてマイコン１０１によつ
て逐次第１図に示した高さ情報を含む画素構成に
変換してRAM１０２に送り出すことができるの
で同様に表示することができる。

第６図には、ROMに画像情報が記憶させてあ
つた場合のマイコンのフローチヤートを示す。第
６図の回路構成は、従来のグラフイツクLEDデ
イスプレー回路と同様であり、マイコンのソフト
ウエアーも従来のものをそのまま応用することが
できる。STEP1〜STEP5は画像データのRAM
への初期設定と表示スタートを行なう。実質的な
表示行程はSTEP6〜STEP10であるが、行アド
レス７ビツトの制御を行つているだけで、マイコ
ンの負担は小さい。STEP6では列アドレス４ビ
ツトのカウントアツプをCUP信号を検知すれば、
行アドレスを１インクリメントを行ない、
STEP8で垂直同期信号（VSYNC）を検知すれ
ば、行アドレスを画像データーの先頭アドレスに
設定し直し再び一行目から表示を行なうようにす
る。そして外部からの終了信号等によつてRAM
出力を停止して表示を終了させる。

上記実施例においては、単画素マトリクスの区
分を３×３としたが、この区分は例えば２×２、
３×４、４×４等、その他いずれも可能である。

なお、以上述べた実施例においては、最前側の
情報及び最奥側の情報をそれぞれ１つの単画素で
表示したが、奥行き情報を例えば、単画素１及び
２又は単画素８及び９という様にそれぞれ２つの
単画素で表わすことにより、表示面全体において
表示画像をより密にする事が出来、画像はより見
易くなる。また、上述の様にして奥行き（高さ）
情報を転送すると同時に、上記単画素マトリクス
で構成される表示画面の最小単位中の中間突出位
置にある光出射面に対応する光フアイバーに対し
ても、各種光源から成る光入力手段を介して画像
信号を転送する、例えば、第１図に示したような
３×３単画素マトリクスの場合には単画素５に必
ず画像信号を転送し、最前側の情報は単画素１，
２、および５に、その奥側は２，３，５に、最奥
側は８，９，５にという様に３画素ずつ表わすこ
とでさらに表示は見易くなる。

さらに、上記実施例ではLEDを単色光として
説明したが、光フアイバー背面に青、緑、赤の３
色LEDを単画素毎に配置し、それらのLEDを色
画像情報に従つて駆動することでカラー立体画像
を得ることも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば段階的に
異なる突出位置に配置された一群の光フアイバー
の表示側先端の光出射面を表示画面の最小単位と
し、該最小単位毎に、高さ信号を光フアイバーの
光出射面の突出位置に変換して、表示画面全体に
画像を表示することにより、表示画面の各最小単
位の表示位置（高さ信号に応じて光る光出射面の
表示面からの奥行き）の相対的な違いによつて視
覚的な奥行き感を持たせ、これにより表示画像を
立体的に見ることができる。更に、本発明の画像
表示装置はマトリクス駆動法により駆動すること
ができ、連続的な画像情報を信号処理手段により
入力することで、任意の静止画像のみならず、動
画をも表示することが可能である。したがつて従
来からある各種立体表示装置の様に、複雑な機械
装置や装置以外の道具を用いる必要がなく、簡単
に、しかも表示装置そのものによつて任意の静画
や動画を立体的に、より現実的に表現することが
できる。

また本発明においては、表示面の角度を変えら
れる様にすることでクロストークを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明画像表示装置の実施例を示す
図、第２図はマトリクス構成したLED光学変調
部を示す図、第３図は本実施例における単画素マ
トリクスを示す図、第４図は本実施例における各
単画素の示す説明図、第５図は本実施例における
駆動回路を示す全体構成図、第６図は、マイコン
のフローチヤートを示す説明図である。 １〜９；光学フアイバー、１１；LED、１０
１；マイクロコンピユータ、１０２；RAM、１
０３；シフトレジスタ、１０４；カウンタ群、１
０５；LEDグラフイツクデイスプレー用ドライ
バー、１０６；ROM、１０７；クロツクジエネ
レーター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 段階的に異なる長さを持つ光フアイバー群を
   集束構成し、該光フアイバー群の光入射端面を一
   様に配置し、突出位置の異なる光出射端面を表示
   画面の最小単位として複数マトリクス状に配置し
   た表示画面と、 各光フアイバーの後端面側に各々独立して設け
   た光入力手段と、 高さ情報を有する画像情報に基づき、高さ信号
   に対応する光出射面突出位置の光フアイバーに設
   けられた光入力手段に当該画像信号を転送するこ
   とによつて、表示画面に立体画像を形成する信号
   処理手段とからなることを特徴とする画像表示装
   置。 ２ 信号処理手段が、高さ信号に対応する光出射
   面突出位置の光フアイバーに設けられた光入力手
   段に画像信号を転送すると同時に、光出射面が表
   示画面の最小単位中の中間突出位置にある光フア
   イバーに設けられた光入力手段にも当該画像信号
   を転送するものであることを特徴とする請求項１
   の画像表示装置。