JPH0823499A

JPH0823499A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH0823499A
Application number: JP6158408A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ota; 健一太田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】特別な器具を必要とすることなく、また、画
像の解像度を低下することなく立体画像を表示すること
のできる画像表示装置を実現すること。【構成】照明用光源と、電気信号に従って個々に揺動
可能なミラー揺動部が１画素に対して複数２次元的に配
列され、前記照明用光源からの照明光を各ミラー揺動部
にてそれぞれ反射する電気機械光変調素子を用いた画像
表示装置であって、前記前記各ミラー揺動部は、ミラー
の傾き角が少なくとも２種類設定可能であり、各ミラー
揺動部を駆動する駆動手段が、各ミラー揺動部のミラー
の所定傾き角への停留時間を入力電気信号に比例して画
素ごとに制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は人間の視差を利用して３
次元画像を２次元平面上に立体的に表示する画像表示装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体画像を２次元平面型ディスプ
レーで疑似的に表示する手法として以下のようなものが
あった。

【０００３】（１）右眼用画像と左眼用画像のそれぞれ
を、互いに直交する偏光方向の光で同一のスクリーン上
に投影し、観察者は右眼と左眼に、投影光に対応する偏
光方向の光のみを透過させる偏光フィルターを装着して
スクリーン上に投影された画像を観察する。

【０００４】（２）ＣＲＴモニター上に右眼用画像と左
眼用画像を高速で交互に表示し、観察者には画面表示と
同期して右眼と左眼を交互に遮蔽するようなメガネを装
着してＣＲＴモニターを観察する。

【０００５】（３）短冊状の右眼画像と左眼画像を交互
に配列し、それとあわせてカマボコ型のレンチキュラー
レンズアレーをかぶせて、右眼画像が観察者の右眼に入
射し、左眼画像が左眼に入射するように構成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の画像表
示装置のうち、観察者が偏光フィルターや遮蔽メガネを
装着するものにおいては、専用のメガネ状の器具が必要
となり、構成が複雑となるとともに煩わしいという問題
点がある。

【０００７】また、右眼画像と左眼画像を交互に配列
し、それとあわせてカマボコ型のレンチキュラーレンズ
アレーをかぶせるものにおいては、有効画面を右眼用と
左眼用に２分割する必要があるため、画像の解像度が実
質的に２分の１となってしまうという問題点がある。

【０００８】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、特別な器具を
必要とすることなく、また、画像の解像度を低下するこ
となく立体画像を２次元平面型ディスプレーで疑似的に
表示することのできる画像表示装置を実現することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、照明用光源と、電気信号に従って個々に揺動可能な
ミラー揺動部が１画素に対して複数２次元的に配列さ
れ、前記照明用光源からの照明光を各ミラー揺動部にて
それぞれ反射する電気機械光変調素子を用いた画像表示
装置であって、前記前記各ミラー揺動部は、ミラーの傾
き角が少なくとも２種類設定可能であり、各ミラー揺動
部を駆動する駆動手段が、各ミラー揺動部のミラーの所
定傾き角への停留時間を入力電気信号に比例して画素ご
とに制御することを特徴とする。

【００１０】この場合、前記入力電気信号は、人間の視
差を利用した立体画像表示における右眼用画像と左眼用
画像信号であり、前記駆動手段は、右眼用画像信号によ
ってミラー揺動部の第一の傾き角への停留時間を制御
し、左眼用画像信号によって第二の傾き角への停留時間
を制御するものとして立体表示用の画像表示装置として
もよい。

【００１１】さらに、照明用光源と電気機械光変調素子
との間に周期的に切り替えられるカラーフィルターを設
け、カラー画像表示用の画像表示装置としてもよい。

【００１２】

【作用】本発明の画像表示装置では、個々に揺動可能な
ミラー揺動部が１画素に対して複数２次元的に配列され
た電気機械光変調素子にて照明光を反射することにより
画像形成がなされる。ミラー揺動部でのミラーの傾き角
は所定傾き角への停留時間を入力電気信号に比例して画
素ごとに制御されるので、これにより形成画像の明るさ
が調節される。

【００１３】また、上記のように形成された画像は、そ
の反射角度の設定により直接利用者の眼に入射させるこ
とができるので、左眼用画像および右眼用画像を交互に
表示することにより、特別な器具を必要とすることなく
立体画像の表示が可能となり、さらに、カラーフィルタ
ーを設けた場合には立体画像がカラー表示されることと
なる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１５】図１は本発明の画像表示装置の一実施例の
要部構成を示す図である。

【００１６】図１において、１０１は電気機械光変調素
子であり、画素ごとに電気的に揺動可能なミラーが図２
に示すように２次元的に配列されている。

【００１７】まず、電気光学変調素子１０１の構成につ
いて図２を参照して説明する。図２中、２０１で示され
ているひし形状の素子が１画素分のミラーユニットを表
している。ミラーユニット２０１は円２０２内の拡大図
に示すように、基板２０３、ミラーを支えるステー２０
４，２０５、基板２０３の表面をアルミ、銀等で蒸着し
て覆うことによって形成された入射光を反射するミラー
部２０６、ミラー部２０６を揺動可能とするためのすき
間２０７、２０８より構成されている。

【００１８】再度図１を参照して本実施例の画像表示装
置の構成について説明する。

【００１９】図１中、１０２は前記ミラーを画素ごとに
駆動する駆動回路、１０３は不図示の画像信号発生装置
より順次供給される電気機械光変調素子１０１によって
表示される画像データを格納フレームメモリーである。

【００２０】１０４は、電気機械光変調素子１０１の全
面を照明する照明光源であり、１０５は照明光源１０４
による照明をケーラー照明とするためのコンデンサーレ
ンズである。１０６は右眼用画像光束と左眼用画像光束
を分離し、かつ、正反射光束を遮断する遮蔽板、１０７
および１０８のそれぞれは、観察者の右眼および左眼を
表している。

【００２１】上記のように構成される本実施例の画像表
示装置においては、駆動回路１０２はフレームメモリー
１０３より順次与えられる画像データに応じて電気機械
変調素子を構成する各ミラーユニット２０１をそれぞれ
駆動することにより画像表示が行われる。

【００２２】図３（Ａ）は、図２中の円２０２内に表示
されるミラーユニット２０１を斜め上方から見た図であ
る。図３中、３０１はアルミまたは銀による蒸着面で光
を反射するミラー部である。３０２は蒸着面を支持する
支持部材、３０３，３０４はミラーを支えるステー、３
０５はポリオキサイドシリコンのような絶縁層、３０６
はエアーギャップで、深さ数ミクロン程度の空洞であ
る。３０７はシリコン基板であり、シリコン基板３０７
とミラー部３０１との間は図示しないポリシリコン部材
により隔てられている。３０８、３０９は制御用の電極
であり、２つのうちのどちらか一方に所定の電圧が印加
される様に構成されている。

【００２３】上記のような静電力を用いて偏向可能な光
変調素子は、特開昭６１−１２９６２７号公報、特公平
３−７８６２２号公報、特開昭５８−１０７１４号公報
等に記載されており、本実施例のものもこれらと同様の
構成である。

【００２４】図３（Ｂ）は電圧が印加される様子を模式
的に示す図である。３１１はミラー部３０１、支持部材
３０２からなる反射部分に加えられる電圧Ｖ_Mを示し、
Ｖ₃₀₈，Ｖ₃₀₉のそれぞれは基板上の電極３０８、３０９
に加えられる電圧を示している。３１４は、電圧
Ｖ₃₀₈，Ｖ₃₀₉のいずれかを選択するスイッチング素子で
あり、電極３０８、３０９のいずれかに電圧Ｖ_Fを加え
る。３１５はスイッチング素子３１４のスイッチング動
作を制御するためのトランジスター構成であり、３１６
のドレイン信号Ｄ、３１７のゲート信号ＧのＯＮ、ＯＦ
Ｆにより電圧Ｖ₃₀₈，Ｖ₃₀₉のいずれかが電圧Ｖ_Fとなる
ように制御する。

【００２５】ゲート信号ＯＮの状態でスイッチング素子
３１４をスイッチングすることにより、ミラー部３０１
と電極３０８との間、またはミラー部３０１と電極３０
９との間に電位差が生じ、静電気力による応力が働き、
ミラー部３０１は電極３０８または電極３０９に引き寄
せられてステー３０３，３０４のいずれかを支点として
揺動することになる。

【００２６】この様子を図４に示す。ミラー部と電極３
０８との間に静電引力が働く場合には、図４（Ａ）に示
すようにミラー部が時計回りに回転する。また、ミラー
部と電極３０９との間に引力が働く場合には図４（Ｂ）
に示すようにミラー部が反時計回りに回転する。

【００２７】従って方向４０１から入射する光は、図４
（Ａ）に示す状態の場合には右方向４０２へ向けて反射
され、図４（Ｂ）に示す状態の場合には左方向４０３へ
向けて反射され、このため、スイッチング素子３１４の
切り替えにより入射光の反射方向を左右に切り替えるこ
とが可能となる。

【００２８】ゲート信号をＯＦＦとすればスイッチング
素子３１４の状態によらず静電気力は働かず、ミラー部
は揺動しないために入射光は入射方向にそのまま反射さ
れることになる。

【００２９】以上のような構成とし、図４（Ａ）中の右
方向４０２に右眼が位置し、図４（Ｂ）中の左方向４０
３に左眼が位置するように図１で示した配置とすれば、
スイッチング素子３１４の切り替えで右眼画像と左眼画
像を交互に表示することが可能となる。ゲート信号がＯ
ＦＦの場合には正反射光が右眼と左眼の中間位置に反射
されるため、このような反射光は遮蔽板１０６（図１参
照）により遮断することが望ましい。

【００３０】次に、このスイッチング素子３１４、及び
ゲート信号の制御方法について図５を参照して説明す
る。

【００３１】まず、ある１画素に着目し、この画素で表
現すべき右眼用画像信号を図５（Ａ）、左眼用画像信号
を図５（Ｂ）で表す。横軸が時間で、Ｔ_Pが１画素分の
表示時間であり、たとえば、一般のテレビジョン信号を
考えるとＴ_Pは約１／３０秒である。縦軸は画像の強さ
（明るさ）を表しており、値が大きいほど明るいデータ
であることを表す。

【００３２】図５（Ｃ）はスイッチング素子の切り替え
の様子を表わしている。横軸は、図５（Ａ），図５
（Ｂ）と同じく時間であり、縦軸は＋１のとき図３
（Ｂ）の３１２側へスイッチングし、−１のとき３１３
側へスイッチングする。

【００３３】図５（Ｄ）はゲート信号のＯＮ、ＯＦＦ信
号であり、パルス幅Ｗ_Rが右眼用画像信号の強さＳ_Rに比
例し、Ｗ_Lが左眼用画像信号の強さＳ_Lに比例するように
なっている。

【００３４】以上の信号によりミラーの揺動、すなわち
入射光の反射方向を制御することにより、観察者の右眼
には右眼用画像の強さに比例した時間幅の光が到達し、
左眼には左眼用画像の強さに比例した時間幅の光が到達
することになる。これらの光は網膜上で積分され、人間
の視覚系には左右両眼の画像が画素ごとの明るさとして
知覚されて疑似立体画像が認識されることになる。

【００３５】（他の実施例）前記実施例では、画像の明
るさのみを表示するいわゆるモノカラー画像の表示につ
いて説明したが、たとえぱ照明光源をＲ、Ｇ、Ｂ、３色
を時間周期Ｔ_Pで交互にきりかえて発光するように構成
し、それぞれの色に対応した画像信号でミラーの揺動を
制御すればカラー画像を表示することもできる。

【００３６】図６にこのときの構成の一例を示す。図中
６０１は矢印方向に時間３×Ｔ_Pで１回転するフィルタ
ーユニットであり、６０２、６０３、６０４に赤、緑、
青のカラーフィルターが図に示すように略３等分されて
はめ込まれている。

【００３７】これの回転と同期して左右両眼用の画像信
号をＲ、Ｇ、Ｂで順次表示すればカラーの立体画像が知
覚されることになる。

【００３８】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。

【００３９】請求項１に記載のものにおいては、両者の
眼に直接入射する画像光が形成されるため、表示品位を
向上することができる効果がある。

【００４０】請求項２に記載のものにおいては、特別な
メガネなどの器具を使用することなく、また、画像の解
像度を低下させることなく、高品位の立体画像を表示す
ることができる効果がある。

【００４１】また、実施例から明らかな様に、静止画、
動画にかかわらず適用でき、コンビュータの出力画像な
どもリアルタイムで表示可能することができる。

【００４２】請求項３に記載のものにおいては、上記各
効果を奏するカラー表示装置とすることができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成の一例を説明する図である。

【図２】電気機械光変調素子の画素配列を説明する図で
ある。

【図３】電気機械光変調素子の構造を説明する図であ
る。

【図４】ミラー部の揺動と光の反射方向を示す図であ
る。

【図５】変調素子の電気的駆動タイミングを説明する図
である。

【図６】本発明をカラー画像表示に使用する場合の一例
を示す図である。

【符号の説明】

１０１電気機械光変調素子１０２駆動回路１０３フレームメモリー１０４照明光源１０５コンデンサーレンズ１０６遮蔽板１０７右眼１０８左眼２０１ミラーユニット２０２円２０３基板２０４，２０５，３０３，３０４ステー２０６，３０１ミラー部２０７，２０８すき間３０２支持部材３０５絶縁層３０６空洞３０７シリコン基板３０８，３０９電極３１４スイッチング素子３１６ドレイン信号３１７ゲート信号６０１フィルターユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明用光源と、電気信号に従って個々に揺動可能なミラー揺動部が１画
素に対して複数２次元的に配列され、前記照明用光源か
らの照明光を各ミラー揺動部にてそれぞれ反射する電気
機械光変調素子を用いた画像表示装置であって、前記前記各ミラー揺動部は、ミラーの傾き角が少なくと
も２種類設定可能であり、各ミラー揺動部を駆動する駆動手段が、各ミラー揺動部
のミラーの所定傾き角への停留時間を入力電気信号に比
例して画素ごとに制御することを特徴とする画像表示装
置。
【請求項２】請求項１記載の画像表示装置において、前記入力電気信号は、人間の視差を利用した立体画像表
示における右眼用画像と左眼用画像信号であり、前記駆動手段は、右眼用画像信号によってミラー揺動部
の第一の傾き角への停留時間を制御し、左眼用画像信号
によって第二の傾き角への停留時間を制御することを特
徴とする立体表示用の画像表示装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の画像
表示装置において、照明用光源と電気機械光変調素子との間に周期的に切り
替えられるカラーフィルターが設けられていることを特
徴とするカラー画像表示用の画像表示装置。