JPH06205446A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 解像度が高く、明るい立体映像を表示するこ
とができる眼鏡を必要としない立体映像表示装置を提供
する。 【構成】 透過形液晶表示板（透過形ＬＣＤ）のような
透過形映像表示板に表示された映像を線状光源により観
察者の左眼または右眼に選択的に照射することにより立
体映像を表示し得るようにした装置において、ＬＣＤに
は１種類の方向像を横方向の表示画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，--- に一斉に表示し、これをＬＬ１で示す線状光源
を用いて観察者の左眼ＥＹＥ１にのみ照射し、１フィー
ルドの映像照射が完了すると、他の種類の方向像をＬＣ
Ｄに表示してこれをＬＬ２で示す線状光源を用いて観察
者の右眼ＥＹＥ２にのみ照射し、以下これを繰り返すよ
うに構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は眼鏡を必要としない立体
映像表示装置に係り、特に、解像度が高く、明るい立体
映像を表示することのできる立体映像表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】眼鏡を必要としないで立体映像を表示す
るには、なんらかの光学作用で、立体映像を構成する多
方向像のうち各方向像に対応する表示光線を観察者の眼
の位置で収束させ、それぞれの収束点が横方向に観察者
の左右両眼の間隔（瞳孔間隔）になるようにすることに
よって、そこに両眼を置くと自律的に左右両眼にそれぞ
れ左右映像が分離投影され、立体映像として観察できる
ようにする必要がある。このような光学作用を得るため
に、例えば、縦方向のスリットを並列に並べた板（スリ
ット板）を映像表示装置と観察者の間に配置したり、ス
リット板の代わりに断面半円形状のレンズを並列配置し
て一体となしたレンチキュラー板レンズを配置したりし
ていた。

【０００３】しかし、スリット板を用いたものはスリッ
トの開口が小さいほど各方向像に対応する表示光線の分
離が良いが、方向数が増加するに従って、映像の明るさ
が低下する。そこで明るさの点では有利とされているレ
ンチキュラー板レンズを用いた場合には、レンチキュラ
ー板レンズの収差に起因するボケのため各方向像の分離
に限界が生じ、高解像度でかつ広い再生映像空間を得る
ことが困難であった。

【０００４】またこのような問題を解決するために、図
５に上方から見た原理図で示すように、映像表示装置と
して背面照射型の液晶表示板（ＬＣＤ）など透過型映像
表示板を用い、このＬＣＤをはさんで観察者とは反対側
に複数の線状の光源Ｌを配置して構成するものも考えら
れている。

【０００５】ＬＣＤに表示する映像としては、その表示
面上に各方向像が方向の順で繰り返し並ぶようにする。
図５では、方向数が立体映像を構成しうる最低の２方向
とした場合を示し、図中に示される表示画素Ｐ１は観察
者の左眼ＥＹＥ１への映像を、表示画素Ｐ２は観察者の
右眼ＥＹＥ２への映像をそれぞれ示している。図示のよ
うに、観察者の左眼ＥＹＥ１と表示画素Ｐ１ならびに観
察者の右眼ＥＹＥ２と表示画素Ｐ２をそれぞれ結ぶ各線
の交点に線状光源Ｌを配置すれば、線状光源からの照射
光によるＬＣＤ上に繰り返し並んでいる表示画素Ｐ１と
Ｐ２はそれぞれ観察者の左眼ＥＹＥ１と右眼ＥＹＥ２の
位置に分離して収束し、ここに左右眼を置いたとき、眼
鏡を必要としないで立体映像が観察できるようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図５について説明した
従来の立体映像表示装置は、ＬＣＤの照射光源として複
数の線状光源を使用しているため、線状光源Ｌの輝度を
高めることにより原理的には大幅な明るさ向上が見込
め、また、レンチキュラー板レンズ等を使用していない
ので収差ボケもあり得ない。従ってこの種の立体映像表
示装置は、従来のスリット板やレンチキュラー板レンズ
を使ったものに比し、大幅に改善されたものであるとい
うことができる。しかし、この改善された立体映像表示
装置においても、他の種類の表示装置と同様、方向数
（図５の場合は２）の増加とともにＬＣＤの表示面全体
に１方向像の占める割合が１／方向数となって小さくな
り、その面での解像度低下は免れ得ない。

【０００７】本発明の解決しようとする課題は、図５に
ついて説明した種類の立体映像表示装置を改良して、明
るい表示映像が得られるなど装置のもつ本来的に優れた
利点はそのまま維持しながら、方向数に関係なく高解像
度な映像表示が行なえるようにし、そのための立体映像
表示装置を提供することが本発明の目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明立体映像表示装置は、透過形映像表示板を備
え、該映像表示板に表示された映像を該映像表示板を境
にして観察者のいる空間とは反対側の空間に配置された
複数の線状光源により選択的に観察者の左右両眼に照射
することにより立体映像を表示する立体映像表示装置に
おいて、前記映像表示板の横方向の画素のすべてが観察
者の左眼用および右眼用のいずれか一方の立体映像を構
成するための映像を表示するとともに、該表示された映
像が前記左眼用であるか右眼用であるかに対応して前記
複数の線状光源のうち対応する前記左眼用または右眼用
でかつ前記映像表示板の横方向の画素のすべてを照射す
る複数の線状光源を点燈し、前記映像の表示および前記
複数の線状光源の点燈を前記左眼用および右眼用に対応
して時間交互に切り替えるように構成したことを特徴と
するものである。

【０００９】

【実施例】以下に添付図面を参照して実施例により本発
明を詳細に説明する。図５に示す従来型との違いが一目
して分かるように、本発明による立体映像表示装置を上
方から見た原理図で示したのが図１である。

【００１０】図１において、ＬＣＤなど透過形映像表示
板の映像表示面には、図５のように各方向像が方向の順
に繰り返し並ぶのではなく、いずれか１種類の方向像を
表わす映像ＶＤ１またはＶＤ２が表示画素Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３，--- に表示されてこれが観察者の左眼ＥＹＥ１ま
たは右眼ＥＹＥ２にそれぞれ照射されるようにする。そ
して映像表示面が左眼ＥＹＥ１用の映像ＶＤ１を表示し
ているときには、観察者からみて映像表示板の背後に配
置された複数の線状光源Ｌのうち●で示す左眼ＥＹＥ１
用の光源ＬＬ１のみを点燈し、○で示す右眼ＥＹＥ２用
の光源ＬＬ２は消燈しているようにする。

【００１１】次の時点で映像表示面に右眼ＥＹＥ２用映
像ＶＤ２が表示され、これに合わせて複数の線状光源Ｌ
のうち○で示す右眼ＥＹＥ２用の光源ＬＬ２が点燈し、
●で示す左眼ＥＹＥ１用の光源ＬＬ１は消燈する。この
表示映像ＶＤ１，ＶＤ２と線状光源ＬＬ１，ＬＬ２が時
間の経過とともに変化していく状態を図２に示す。

【００１２】以上のように、本発明は、従来ＬＣＤなど
透過形映像表示板の映像表示面を空間的に分割して左眼
用、右眼用映像を表示させていたのを、映像表示面に左
眼用ないし右眼用映像として全面同じ側の映像を表示さ
せて、映像照射用の複数の線状光源も含めこれを左眼
用、右眼用と時分割的に切り替える（状態変化）ように
したことに特徴があり、これにより方向数の増加等によ
る解像度の低下を生ずることがなくなった。

【００１３】状態変化の周期としては、画面フリッカー
が認識できなくなる周波数で、かつフィールド単位で行
うのが望ましい。発明者の経験によれば、画面のちらつ
きをなくすためそれぞれ左右各眼で６０Ｈｚ、全体シス
テムとしては１２０Ｈｚで切り替えることが好ましい。

【００１４】図３は、本発明立体映像表示装置の一実施
例を示し、１は複数の線状光源ＬＬ１，ＬＬ２，ＬＬ
１，--- を組み込んだ線状光源板、２はＬＣＤなどの透
過形映像表示板である。ここまでは白黒表示の立体影像
表示を前提として説明してきたが、カラー化にあたって
は次のようにすればよい。すなわち、線状光源ＬＬ１，
ＬＬ２，ＬＬ１，--- としては白色光源とし、透過形映
像表示板は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を表示する
部分が縦方向に周期的に繰り返し配置され、それらＲ，
Ｇ，Ｂが一画素中に含まれるようなカラー用の表示板を
使用するものとする。

【００１５】次に、本発明表示装置の構造上の諸元につ
いて説明する。線状光源の間隔をｅ、透過形映像表示板
の横方向の画素間隔をｐ、同表示板と線状光源間の間隔
をｄ、観察者の眼と透過形映像表示板間の間隔をＤおよ
び観察者の瞳孔間隔をａとしたとき、その幾何学的作図
から次の（１）式、（２）式

【数２】 ｅ／ａ＝ｄ／Ｄ （１） ｐ／Ｄ＝２・ｅ／（Ｄ＋ｄ） （２） を満足させることが必要である。

【００１６】また、以上の説明では方向数を２とした実
施例について説明したが、方向数を３とした場合の実施
例を上方から見た原理図で図４に示す。この場合は、図
４に示すように線状光源がＬＬ１，ＬＬ２，ＬＬ３，Ｌ
Ｌ１，ＬＬ２，--- と配置されることになるが、ある時
点についてみれば単一の方向像が透過形映像表示板の表
示面全面に表示され、対応する１種類の線状光源のみが
点燈していることには変わりない。この場合、上述した
方向数が２の場合に対応する関係式（２）式は次の
（３）式となる。

【数３】ｐ／Ｄ＝３・ｅ／（Ｄ＋ｄ） （３）

【００１７】これにより、観察者の左右両眼には方向数
が２の場合と同様な作用で３方向の方向像が分離照射さ
れる。この場合は図中Ｇで示すように連続して立体視可
能な範囲が瞳孔間隔ａの２倍に拡大される。

【００１８】本例で分かるように、方向数ｎの増加は連
続して立体視可能な範囲を瞳孔間隔の（ｎ−１）倍に拡
大し、そのときの諸元は（２）式ないし（３）式が
（４）式になるだけで

【数４】ｐ／Ｄ＝ｎ・ｅ／（Ｄ＋ｄ） （４） 本発明装置を確実に設計、製作することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、装置に使用する透過形
映像表示板の画面全体に同じ方向からの方向像を表示す
るようにしてあるため、複数の方向像を同時に表示する
従来の立体映像表示装置に比し、等価的に方向数倍に横
方向画素数を増やすことができ、従って高解像度の立体
映像を再生することが可能となる。

【００２０】また、本発明立体映像表示装置において
は、複数の線状光源を用いて透過形映像表示板に表示さ
れた映像を観察者の眼に照射するようにしているので、
線状光源の輝度を高めることにより十分に明るい立体映
像を表示することができる。

【００２１】なお、透過形映像表示板に表示する映像を
毎フィールドごとに異なる方向像とせず、同一映像を繰
り返し表示することによって立体（３次元）映像の表示
でなく通常の２次元映像の表示も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明立体映像表示装置を上方から見
た原理図である。

【図２】図２は、表示映像と線状光源の状態変化を時間
の経過とともに示す図である。

【図３】図３は、本発明立体映像表示装置の一実施例を
示す図である。

【図４】図４は、本発明立体映像表示装置の他の実施例
を原理図で示す図である。

【図５】図５は、従来の立体映像表示装置を上方から見
た原理図である。

【符号の説明】

１ 線状光源板 ２ 透過形映像表示板 ＶＤ１，ＶＤ２ 表示映像 Ｌ，ＬＬ１，ＬＬ２，ＬＬ３ 線状光源 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 表示画素 ＥＹＥ１ 観察者の左眼 ＥＹＥ２ 観察者の右眼

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透過形映像表示板を備え、該映像表示板
   に表示された映像を該映像表示板を境にして観察者のい
   る空間とは反対側の空間に配置された複数の線状光源に
   より選択的に観察者の左右両眼に照射することにより立
   体映像を表示する立体映像表示装置において、前記映像
   表示板の横方向の画素のすべてが観察者の左眼用および
   右眼用のいずれか一方の立体映像を構成するための映像
   を表示するとともに、該表示された映像が前記左眼用で
   あるか右眼用であるかに対応して前記複数の線状光源の
   うち対応する前記左眼用または右眼用でかつ前記映像表
   示板の横方向の画素のすべてを照射する複数の線状光源
   を点燈し、前記映像の表示および前記複数の線状光源の
   点燈を前記左眼用および右眼用に対応して時間交互に切
   り替えるように構成したことを特徴とする立体映像表示
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の立体映像表示装置におい
   て、前記複数の線状光源の間隔をｅ、前記透過形映像表
   示板の横方向の画素間隔をｐ、前記透過形映像表示板と
   前記複数の線状光源間の間隔をｄ、前記観察者の左右両
   眼と前記透過形映像表示板間の間隔をＤ、前記観察者の
   左右両眼の間隔をａ及び立体映像を構成する映像の方向
   数をｎとしたとき、 【数１】 ｅ／ａ＝ｄ／Ｄ ｐ／Ｄ＝ｎ・ｅ／（Ｄ＋ｄ） の関係にあることを特徴とする立体映像表示装置。