JPH08504517A - 立体画像の表示方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 対応する左目画像及び右目画像を連続して交互に表示し、例えば偏光フィルタ（2、6）を使用することによって実質的に左目画像から観察者の右目への光線の透過及び右目画像から観察者の左目への光線の透過を消光させ、交互に且つその交互の画像表示と同期して、観察者の右目に漏れるその左目画像からの消光していない光線及び観察者の左目に漏れるその右目画像からの消光していない光線を散乱させることによって、立体画像が表示される。好ましい実施例では、散乱は画像の表示と同期化して電気的にトリガされる液晶散乱シャッタ（10、12）を使用することによって実行される。シャッタは、装置に漏れる消光されていない光線を分散させ、従って、画像情報は知覚されず、光線は単に背景照度の僅かな増加として現れる。

Description

【発明の詳細な説明】 立体画像の表示方法及び装置発明の分野 本発明は、一般的に言うならば、立体ディスプレイに関するものであり、具体 的に言うならば、立体動画像投影（しかしそれに限定されるものではない）に関 するものである。発明の背景 立体３次元画像は、観察者（視聴者）に２組の僅かに異なる画像を提示するこ とが必要である。その２組の画像とは、１組が左目から見える点に対応し、もう １組が右目から見える点に対応する。観察者の左目が左目用の組の画像だけを見 ることができ、右目が右目用の組の画像だけを見ることができるように２組の画 像が提供される時、観察者は３次元画像を知覚することができる。 左目画像と右目画像を分離する様々な方法が知られている。アナグリフ（anag lyph）法では、異なるカラーフィルタを使用する。一般的には、左目画像と右目 画像が、同時にしかし異なる色にすなわち各々赤及び青で投影され、一方、観察 者は画像を適切に分離するように配置された赤フィルタ及び青フィルタを備える 眼鏡を装着する。この方法の主な欠点は、形成される３次元画像が色情報に不足 していることである。 画像分離の別の方法は、相互に消し合う偏光フィルタを使用することからなる 。それら偏光フィルタが、左目プロジェクタ及び右目プロジェクタの正面に配置 され、それらの偏光軸を互 いに90゜とする。観察者は、プロジェクタ上のフィルタと同じ方向に配置された 偏光フィルタをそれぞれ備える眼鏡を装着する。左目画像及び右目画像は同時に スクリーン上に現れるが、左目用の偏光された光線だけが眼鏡の左目レンズを透 過し、右目用の偏光された光線だけが眼鏡の右目レンズを透過する。この方法は 、コストが低く、且つ全色３次元画像を可能にする。しかし、望ましくない透過 光がかなりの量生じることがあり、その結果、不愉快なゴースト画像が形成され るという限界がある。例えば、金属スクリーンのコーティングはその作用を軽減 するとは言え、光の偏光特性はスクリーンからの反射によってかなり変更される 。直線偏光器（最も効果的である）が使用される時、観察者がその頭を左及び右 に傾斜させるほどゴースト画像はまた増加する。 第３の知られている方法は、左目画像と右目画像の時間多重化に関する。左目 画像及び右目画像は交互に示され、従って、スクリーン上には常時１つの画像だ けが存在する。観察者は、交互に１つの目の視界だけを遮る眼鏡を装着し、従っ て、各目には正しい画像だけが見える。言い換えれば、左目画像がスクリーンに 投影される時、眼鏡の左目レンズは透明であり、右目レンズは不透明である。ス クリーン上の画像が右目画像に変化すると、眼鏡の左目レンズは不透明になり、 右目レンズは透明になる。眼鏡は、一般的には、電気光学液晶シャッタを有し、 バッテリによって給電される。この方法は、頭の傾きにより生じる望ましくない 透過光の問題は大きく解決され、偏光を保持する特別なスクリーンを必要としな い。しかし、この方法は、上述した各画像分離方法よりコストがかなりかかる。 また別の欠点は、電子的に交互に見える眼鏡は、受動眼鏡よりかなり重 いことである。眼鏡が、イマックス コーポレーシヨン（Imax Corporation）に よって販売されているような、視界の広い動画劇場で使用されるサイズの大きな レンズを使用してつくられる時、これは大きな問題になる。 時間多重化立体画像が使用される液晶シャッタは、通常、２つのガラスシート の間に薄い液晶材料層を挟んだ液晶セルの両側に、少なくとも２つの直線偏光器 が設けられて形成されている消光するシャッタである。２つの偏光器は一般的に それらの軸が直交するように方向決定されており、液晶材料は電界によって影響 される可変の偏光器として働く。そのようなシャッタは、不透明な状態では光線 のかなりの部分を遮るが、透明な状態の時の透過性は、通常入射光線の約25〜30 ％程度に、制限されている。その結果形成される画像はいくらか薄暗いが、望ま しい透過光対望ましくない透過光の比が150対１になるように形成され、従って 許容できる。 ３次元動画像の品質を評価する時、３つの長所指標、すなわち、最大透過率、 消光比及び有効コントラストが使用される。最大透過率は、実際に観察者の目に 達するプロジェクタによって生成される光線のパーセンテージである。消光比は 、系から漏れる正しくないすなわち望ましいなく画像の明るさに対する正しいす なわち望ましい画像の明るさである。３次元動画像投影装置では、消光比は観察 者がどれほどのゴーストを知覚するかの指標を与える。有効コントラストは、投 影装置が観察者の目に再生することができる極限の白色と黒色との間の相対差を 表す比である。有効コントラスト比が高い画像は、白色と黒色との差がはっきり しており、鋭い。上記の３つの長所指標は全て重要であり、高品質の３次元動画 像の表示を形成するために 考慮しなければならない。 本発明の目的は、公知の立体分離方法を欠点を解消することである。本発明の 実際の目的は、適当なコストで許容できるレベルの消光比、最大透過率及び有効 コントラストを得ることができる立体画像分離方法を提供することにある。発明の概要 本発明によると、 対応する左目画像及び右目画像を連続して交互に表示し、 左目画像から観察者の右目への光線の透過及び右目画像から観察者の左目への 光線の透過をほとんど消光させ、 交互にその交互の画像表示と同期して、観察者の右目に漏れるその左目画像か らの消光していない光線及び観察者の左目に漏れるその右目画像からの消光して いない光線を散乱させ、 それによって、消光比の高い立体画像が観察者によって知覚される、立体画像 の形成方法が提案される。 本発明は、立体画像の表示品質を改良し、「ゴースト」を減少または無くそう とするものである。左目画像及び右目画像を交互に表示する一方、同時に左目画 像から観察者の右目への光線の透過及び右目画像から観察者の左目への光線の透 過をほとんど消光させることによって、画像間のいわゆる「クロストーク（cros s talk）」干渉（及びその結果としてのゴースト）を最小にする。望ましくない 画像を相互に消光させるために、例えば偏光器または他のフィルタまたは電気光 学シャッタなどを使用する現在使用されている画像消光方法の実際上の限界の結 果として、不可避に望ましくない画像情報の「漏れ」が発生する。本発明は、観 察者の目に漏れる消光していない光線を散乱する ことによって、その望ましくない画像を除去しようとするものである。これは、 背景照度のレベルが僅かに高くなったような、望ましくない光線を、実際に散乱 する電気光学「散乱」シャッタの使用によって達成される。この方法によって、 高いレベルの最大透過率と許容できる背景コントラストを保持したまま、装置の 消光比を劇的に改良することが可能であることが分かった。 対応する左目画像及び右目画像は時間的に重なることがあることが注目される 。これは、最大透過率のレベルを改良するが、そのかわりにゴーストをある程度 発生させる。従って、本明細書中での画像の「交互」の表示とは、画像が分離し て表示されなければならないこと（従来技術の時間多重化装置の場合のように） を示すものではない。 動画像投影装置に応用される実際の実施例では、左目画像及び右目画像は、互 いに偏光軸が90゜になるように配置された偏光フィルタを備えるプロジェクタを 使用して、交互に投影される。対応する偏光フィルタは、観察者が装着する眼鏡 に備えられており、観察者の目への望ましくない画像情報の透過をほとんど消光 させる。眼鏡レンズはさらに、偏光フィルタを介して漏れる消光していない且つ 望ましくない光線を散乱するために交互に作動される電気光学散乱シャッタを内 蔵し、従って、望ましくない光線は、背景照度の増大として現れる。知覚できる 画像情報は透過されない。従って、装置の消光比は、「望ましい」すなわち正し い画像が全明るさで現れ（装置の他の光学的制限を受ける）、一方、正しくない すなわち望ましいない画像情報が実質上存在しないので、高い。 左目画像及び右目画像は、反復されるオン／オフサイクルで 各々そのような画像の連続として表示される。そのオン／オフサイクルは、両方 の両像組についで同じであり、サイクルの「オン」部分はサイクルの「オフ」部 分より長く、従って、画像は部分的に重複する。その時、最大透過率の高い立体 画像が達成される。 この実施例では、散乱手段は、各画像の組についてその画像のサイクルの「オ フ」部分の間だけ作動される。例えば、眼鏡に散乱シャッタを使用する時、左目 レンズ用散乱シャッタは、左目画像の表示サイクルの「オフ」部分の間作動する 。逆に、右目レンズ内の散乱シャッタは、右目画像の表示サイクルの「オフ」部 分の間作動する。画像が重なるサイクルの部分ではシャッタはいすれも作動しな い。従って、最大透過率の改良は、ゴースト画像の散乱を減少することによって 或る程度犠牲にされる。 この実施例では、画像は光学的にコード化され、観察者は、光学的デコード手 段を内蔵する眼鏡を備えており、このデコード手段は、そうでなければ画像が重 なるサイクルの部分の間に生じるゴーストを排除または減少させるためのもので ある。光学的コード／デコードは、上記のような偏光フィルタを使用することに よってまたは色フィルタまたは帯域通過フィルタ等の他の光学的区別手段によっ て実施する。 本発明は、また、対応する立体画像の表示装置及び本発明で使用される眼鏡を 提供するものである。図面の簡単な説明 本発明は、従来技術と比較して特に好ましい実施例を図示した図面を参照して 行なう説明によってより良く理解されよう。 これらの実施例は、例として、動画像投影装置に関するものである。 第１図は、画像分離の直線偏光器方法の欠点を示す概略図であり、 第２図は、本発明による左目画像及び右目画像の時間多重化の２つの可能な方 法を示した４つのグラフを備え、 第３図は、ゴースト画像を散乱させる作用を図示したものであり、及び、 第４図は、本発明の好ましい実施例による眼鏡シャッタレンズの横断面を図示 したものである。好ましい実施例の説明 第１図ａは、左目画像と右目画像とをほとんど分離する従来技術の装置で使用 される直線偏光フィルタの方向を図示している。直線偏光軸線１は垂直であり、 左目画像に対応し、直線偏光軸線２は水平であり、右目画像に対応する。眼鏡３ は、投影レンズの前に置かれたフィルタと方向が同じ偏光フィルタによって形成 された左目画像レンズ及び右目画像レンズを有する。 この型の装置の１実施例は、アメリカ合衆国特許第4,957,301号（シャー（Sha w））に記載されており、その記載は本明細書中に参照して組み入れる。 第１図ｂは、理想的ではない前方投影スクリーンから反射する直線偏光の結果 を図示したものである。垂直に偏光された左目光線１の約98％は垂直に偏光され たままであり、（正しく）垂直に偏光するフィルタを通過し、光線の約２％（１ ｈ）は水平に偏光され、水平に偏光するフィルタを介して漏れる（第１図ａでは 、右目レンズ）。同様に、水平に偏光される光線２の 約２％（２ｖ）は垂直に偏光するフィルタを介して漏れる（左目レンズ）。汚染 光線は、スクリーンの表面で偏光及び減偏光の方向の両方の回転から来る。偏光 器を使用する従来の３次元装置では、汚染光線は、反対の目のフィルタを介して 透過し、鮮明で知覚できるゴースト像を形成する。 第１図ｃは、観客がその頭部を傾けることによって起きる従来技術の３次元装 置の別の問題を図示している。眼鏡３は、垂直線からｘ度回転されて図示されて いる。左目光線１は垂直に偏光されており、右目光線は水平に偏光されている。 垂直に偏光された光線１は、垂直線からｘ度傾斜している眼鏡のレンズの左目 偏光軸線及び右目偏光軸線に平行な２つの直交するベクトル１ｌ及び１ｒによっ て図示されている。ベクトル１ｒは、眼鏡の右目レンズを介して透過され、ゴー ストとして知覚される左目光線を図示している。同様に、ベクトル２１は、左目 レンズを介して透過される右目光線を示している。頭の傾きは、僅かな傾きでさ えかなりのゴーストを生じさせ、それによって３次元動画像の表示の品質を顕著 に劣化させるので問題である。この問題に働きかけることのできる円形偏光器に は、フィルタによる消光が貧弱なので、直線偏光器のゴーストの約２倍のゴース トが生じ、スクリーンからの反射による偏光劣化がより激しいという問題がある 。 従来技術と対照的に、本発明は、偏光フィルタ等の画像消し手段と組み合わさ れた観察者の眼鏡に内蔵される散乱シャッタを提供する。散乱シャッタは、交互 に、且つ、交互の画像表示と全体としてほぼ同期して作動され、従って、観察者 の右目フィルタを介して漏れる左目画像からの消えていない光線（及びその逆に 、観察者の左目フィルタを介して漏れる右目画像から の消えていない光線）は散乱され、もはや画像情報を観察者に伝えない。 また、ゴーストの第２の源、すなわち、不正確に偏光され、従って右目フィル タを自由に透過される左目画像は、また、右目レンズのシャッタによって散乱さ れる。 図面をさらに参照すると、第２図は本発明の方法の左目画像及び右目画像の交 互の投影を図示している。左目画像及び右目画像を交互に表示し、同じ時間頻度 で眼鏡をシャッタで閉じることによって、両方の漏れ源すなわちゴーストは装置 から除去される。第２図ａでは、左目画像及び右目画像は、サイクルの「オン」 及び「オフ」部分が等しい長さ（50／50デューディ比）である反復オン／オフサ イクルが交互に表示され、従って、スクリーン上に左目画像及び右目画像が同時 に存在することは決してない。左目画像が投影される時、３次元眼鏡の左目レン ズは透明であり（時間Ｔ）、一方、右目レンズは作動して（時間Ｓ）、右目偏光 器を介して漏れる左目画像を散乱させる。また、右目画像が投影される時、右目 画像の漏れを散乱させるよう左目レンズが作動する。この時間の配分は、ゴース トの散乱量を最大にする。 第２図ａに図示されている左目及び右目画像の順序の変更は可能であり、ゴー スト散乱の性能を犠牲にして投影画像の全体の明るさを改良する。第２図ｂでは 、左目画像及び右目画像はデューディ比66／33で投影され、従って、両画像がス クリーン上に時間の１／３の間現れる。これは、装置の全体の明るさを33％向上 させる。画像の重なりは、期間ｔ_1-iからｔ_1+i、期間ｔ_2-iからｔ_2+i等で生じる 。画像の重なりは、対応する画像がスクリーン上に存在しない時各散乱シャッタ が作動するだけな ので、ゴーストを減少させるために散乱シャッタが使用できる時間の量を減少さ せる。その結果、ゴースト散乱の量は33％減少される。第２図ｂに図示したデュ ーディ比は例にすぎず、サイクルの「オン」部分が「オフ」部分より長い可能な デューディ比のすれの値でも３次元画像の全体の品質を最適化させるために選択 できる。 偏光フィルタまたは他の光学的コード化手段を使用して、サイクルの重複部分 の間２つの画像を分離しなければならないことに注意するべきである。 散乱シャッタの存在の結果として、散乱されたゴースト画像光線は多かれ少な かれ等しくシャッタ区域全体に配分され、全体の背景照度を僅かに増す結果とな る。これは、画像の有効コントラストを僅かに劣化させるが、知覚上、ゴースト 画像よりはるかに問題にならない。交互の画像投影の組合せ及び交互に作動する 散乱シャッタの使用は、また、頭の傾きによるゴーストを除去する。 市販されており入手可能な散乱シャッタは、透明状態の時高い透過率を有し、 通常約80〜90％である。しかし、散乱状態または拡散状態での透過率もまた比較 的高く、約10〜25％である。そのような貧弱な消光によって、３次元立体観察の 実際的な方法としては散乱シャッタはそれ自体不適切になる。透明状態での散乱 シャッタの高い透過率は、特に偏光器との直列に組合せる場合、その偏光器に付 加されることによって装置の全体の光線透過を大きく劣化させるわけではないの で、特に適しているわけではない。 電気光学散乱装置は、1960年代後半最初のＬＣＤ時計及び計算器で動的散乱液 晶（Dynamic Scattering lquid crystal）が 使用された時から知られている。これらの装置は、現在もう使用されておらず、 優れた光学的及び電気性能を有する電界効果「ツイスト（twisted）」ネマチッ ク液晶に取って変わられている。新しい種類の光線散乱材料、ポリマー分散液晶 は、本発明の立体表示方法に特に適した特性を有する。通常、それはポリマーバ インダ内に分散したミクロンサイズのネマチック液晶材料の小滴からなる。その 小滴は、受動状態で強く光線を分散させ、従って、その材料は白色の半透明の外 観を有する。電界が印加されると、液晶の小滴は再度整列し、材料は透明になる 。ポリマーに分散された液晶セルは、大きな面積の表示の場合、消光型液晶シャ ッタに比較すると、製造要件がそれほど厳密でないので比較的安価である。ポリ マー分散液晶の別の利点は、可撓性基板上で製造できることである。従って、観 察者に極めで広い視界を与える、周辺の視野まで伸びる湾曲したシャッタを備え る３次元眼鏡を開発することができる。これは、特にシャッタがイマックス コ ーポレーシヨン（Imax Corporation）によって建造された劇場のような視界の広 い動画像と組み合わせで使用する時利点がある。 電気光学散乱シャッタの実施例は、アメリカ合衆国特許第4,698,668号（ミル グラム（Milgram）社）及び第4,907,860号（ノーブル（Noble）社）に記載され ている。これらの文献は、本明細書中に参照して組み入れる。 第３図は、本発明の方法が、知覚できるゴーストをどのようにして減少させ、 ３次元表示の品質を改良するかを図示したものである。第３図ａは、従来技術を 図示したものである。木の左目画像１が、スクリーン３に投影されている。左目 画像は、垂直に直線偏光され、３次元眼鏡の垂直直線偏光フィルタを介 してほとんど透過され、観察者の左目によって木の正しい左目画像５として見ら れる。左目光線のいくらかは３次元眼鏡の右目レンズとして作動する水平直線偏 光器２を介して漏れ、木のゴースト画像４として右目によって知覚される。第３ 図ａ（ii）は、木１の右目画像７がスクリーン３に投影され、観察者の右目によ って正しい画像８として見られ、一方、左目によってゴースト画像として見られ る逆のケースを図示したものである。 第３図ｂは、望ましくないゴースト画像を散乱させる本発明の方法を図示した ものである。電気光学光線散乱シャッタ10、12は、観察者が装着した３次元眼鏡 に組み込まれている。観察者の左目は、透明状態にある散乱シャッタ12を通過し た後の木の左目画像14を見る。画像14は、透明なシャッタ12を通過する結果とし て第３図ａの画像５より僅かに暗い。一方、観察者の右目は、右目散乱シャッタ 10が作動して散乱状態にあるので、散乱されたゴースト画像16だけを見る。第３ 図ｂ（ii）は、木の右目画像７がスクリーン３上に投影されており、観察者の右 目が、透明状態にある散乱シャッタ10を通過した後の画像18を見る逆のケースを 図示したものである。左目偏光器６を介して漏れる右目画像光線は、作動して散 乱状態にあるシャッタ12によって散乱される。散乱シャッタ10及び12を備える結 果としてゴースト画像は有効に排除され、散乱された画像16及び20は背景照度の 僅かな増加としてのみ知覚される。その結果、３次元表示の知覚される品質は大 きく向上する。 第４図は、本発明の方法に有効な別のレンズの形態を図示したものである。レ ンズは、電気光学シャッタを内蔵する液晶セル19である。セルは、２つの基板を 備える。基板11は直線偏光子フィルムであり、基板18はポリエステル等の光学的 に透明な ポリマーの薄い可撓性シートである。基板11及び18は、どちらも製造工程中の化 学的破損に対する耐性及びセル中の液晶材料からの耐性を与える透明な保護層12 を備える。透明な導電性のインジウム錫酸化物層13が保護層12の上に配置されて いる。薄いポリマーアライメント層10が導体層上に貼られており、（後述する） 透明なマトリックス14内で液晶のアライメントを促進する。エッジシール17は、 セルの周辺の周りに延びており、セルの内容物を封じ込み、上方基板と下方基板 （11及び18）の間に約10ミクロンの要求される間隔を保持するように作用する。 セルの内側表面上にはスペーサ16が配置され、セルの面積全体に渡って上方基板 と下方基板間の間隔を均一性を保証する。液晶材料の多数の球形小滴15は、ポリ マーマトリックス14によってしっかりと定位置に保持される。緩和状態では、液 晶材料はセルを通過する光線を強く散乱する。２つの導体層13の間に電界が生じ た時、小滴15状の液晶材料は、光線が散乱せずに通過できるように再配向される 。基板はどちらも可撓性なので、散乱シャッタ19は３次元眼鏡内に湾曲した輪郭 で形成され、拡張した快適な視野を与える。 動画像投影装置では、左目画像及び右目画像の交互の投影は、例えば画像を互 いに同期化された２つのプロジェクタを使用する２つの別個のフィルムストリッ プから画像を投影することによって実現される。また、アメリカ合衆国特許第4, 966,454号（トポルキヴィクツ（Toporkiewicz））は、２つの分離したフィルム ストリップからいわゆる「交互画像」投影が可能な単一回転ループプロジェクタ の１実施例を記載している。 観察者が装着した眼鏡内に内蔵される電気光学散乱シャッタは、画像の投影と 同期して作動される。これは様々な方法によ って実施され、例えば、１つまたは複数のプロジェクタと同期化してシャッタを トリガする適切な電気回路によって実施される。アメリカ合衆国特許第5,002,38 7号（バルジェット（BalJet）達）は、赤外線信号を使用して、時間多重化立体 装置内で従来技術の遮断シャッタを同期化する投影同期装置を記載している。こ の特許の記載は、本明細書中に参照されている。 下記の説明は、さらに従来技術として比較して本発明による散乱シャッタの使 用の利点を示すものである。 偏光器を使用する従来の３次元動画像装置では、プロジェクタのレンズから観 察者の目までの光路の３つの異なる段階で、適切に偏光された光線の劣化または 損失が起きる。 投影レンズを離れる光線が直線偏光フィルタを通過する時、使用される光の第 １の損失が生じる。通常、プロジェクタのランプハウスによって生成される使用 できる光線の42％だけが、直線偏光フィルタを通過して、正しく偏光される。ま た、フィルタからの光線の約0.01％は、正しくなく偏光される、すなわち、正し く偏光された光線に直交する方向に偏光される。 正しく偏光された光線の量の第２の減少は、光線が投影スクリーンから反射さ れる時起きる。直線偏光された光線は、金属スクリーンがかなりこれを助けると は言え、表面からの反射によって減偏光される傾向がある。また、偏光方向は各 表面からの反射によって僅かに回転する傾向がある。通常、約97％の光線が正し い偏光を保持するが、１％の光線は誤った偏光に回転し、２％の光線は減偏光さ れる（従って、正しい偏光と誤った偏光との間で等分割される）。 正しく偏光された光線の量の第３の減少は、光線が観察者によって装着された 眼鏡に内蔵された直線偏光フィルタを透過す る時起きる。通常、約76％の正しく偏光された光線が透過され、約0.01％の正し くないすなわち直交するように偏光された光線が透過される。 ３次元動画像装置の品質の長所指標は、上記の情報を使用して、光透過率、消 光比及び有効コントラストに対する連続した各画像減少段階の作用を考慮するこ とによって計算される。 本発明の方法の長所指標は、散乱電気光学シャッタを３次元眼鏡に付加する効 果を含むことによって、比較のために計算できる。散乱シャッタは、約85％のオ ン状態透過、１％のオフ状態透過及び約10％のオン状態拡散透過（観察者の目に よって対される典型的な連続した角度に）を有する。下記の表は、本発明の利点 を図示している。第１の列は、投影レンズの正面と観察者によって装着された眼 鏡内との直線偏光器を使用する従来技術の３次元動画像投影方法の３つの画像品 質長所指標を含む。第２の列は、本発明の３次元方法の３つの長所指標を含む。 本発明のシャッタの消光比は、３次元眼鏡内に電気光学散乱シャッタを設けた結 果してと劇的に（8500％以上）大きくなる。本発明の方法を使用した場合、最大 透過率及び有効コントラスト比は僅かに減少するが、無視できる。第３及び第４ の列は、観察者の頭が垂直線から15度傾斜している場合の従来技術と本発明の方 法の品質長所指標を示す。本発明の方法を使用すると、また、消光比が極めて大 きくなるが、他の２つの長所指標が少し減少する。３次元表示の品質全体は、本 発明の方法を使用すると大きく改良される。 指針として、長所指標は、次のように判断すべきである。透過率は最大化され なければならない。消光比は、1000：１までの向上は価値があるが、最低100： １でなければならない。有 効コントラストは、100：１までの向上は価値があるが、最低25：１でなければ ならない。 従来技術 本発明 従来技術 本発明 15度傾斜 15度傾斜 最大透過率 31.0 26.3 28.9 24.6 消光比 93.6 7970 12.1 1030 有効コントラスト 60:1 59:1 60:1 52:1 本発明の他の利点は、そうでなければ過度のゴーストの生成の原因となったた め使用できなかった装置内である材料を使用できることである。その例は、光線 を時計回り及び反時計回りに偏光された光線に分離する円形偏光器の使用である 。その偏光器は、３次元表示装置内で直線偏光フィルタの位置で使用され、頭の 傾きによって形成されるゴーストに対して免疫があるという利点を有する。しか しながら、正面投影スクリーンからの反射に対して偏光保持が小さい。円形偏光 器の消光比は頭の傾斜角によって完全に一定ではないが、通常、直線偏光器の消 光比の約半分である。円形偏光器による本発明の方法を使用することによって、 消光比は頭の傾斜角度が何度でも許容できる値に増加される。 本発明は、従来技術の装置の複数の制約及び欠点を解消するものである。本発 明は、高い消光比を有し、頭の傾きによって生じるゴーストに影響されない３次 元画像分離方法を提供する。電気光学散乱液晶シャッタは、従来の液晶光学シャ ッタより製造コストが低く、視界の広い動画像劇場で使用される視界の周辺まで 延びた湾曲したレンズを備える視界の広い３次元眼鏡に内蔵される。 上記の説明は、単に本発明の好ましい実施例を示すものであ り、本発明の範囲な何ら限定するものではない。例えば、偏光フィルタについて 記載したが、色または波長帯通過フィルタ等の他の光学的消光フィルタを使用す ることもできる。 また、電気光学遮断シャッタを使用することもできる。この種のシャッタは、 従来技術で良く知られており、アメリカ合衆国特許第4,424,529号（ローズ（Roe se）達）に記載されている。この種のシャッタの実際の列は、光線を遮断する際 かなり有効である。しかし、光線の漏れが起きることがあり、その結果、許容で きないゴーストが形成される。実際には、現在入手可能なこの種のシャッタは比 較的高価であり、この種のシャッタは原理的には利用できるが現在の技術段階で は非実用的であるという欠点がある。 望ましくない画像情報の散乱は、上記のように電気光学散乱シャッタを使用す ることによって達成される。しかし、原理上は他の散乱手段、例えば、フィルタ を観察者の各目の視線の内外に緯度をさせる機械手段と組み合わされた散乱フィ ルタを使用することができる。 最後に、主に画像が通常スクリーン上に投影される動画像装置での本発明の使 用について記載したが、本発明の文脈ではテレビまたはコンピュータモニタ等の 他のディスプレイ方法も可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バルジェット，アントン，レオ カナダ国 エル６エッチ １ケー５ オン タリオ オークヴィル マンスフィールド ドライブ 155 (72)発明者 ハッサン，セイッド，カーマル，ユージン カナダ国 エル６エッチ ２ジー８ オン タリオ オークヴィル ケンジントン パ ーク ロード 1301 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．対応する左目画像及び右目画像を連続して交互に表示し、 左目画像から観察者の右目への光線の透過及び右目画像から観察者の左目への 光線の透過をほとんど消光させ、 交互に、且つその交互の画像表示と同期しで、観察者の右目に漏れるその左目 画像からの消光していない光線及び観察者の左目に漏れるその右目画像からの消 光していない光線を散乱させ、 それによって消光比の高い立体画像が観察者によって知覚されることを特徴す る立体画像表示方法。 ２．上記画像は、スクリーンに画像を投影することによって表示され、光線の透 過をほとんど消光させる段階は、スクリーンに投影される光線を光学的にフィル タリングし、光学フィルタを組み込んだ眼鏡を観察者に装着させることによって 観察者の目に達する光線を対応してフィルタリングすることによって実行され、 上記光学フィルタは左目画像からの観察者の右目への光線の透過及び右目画像か ら観察者の左目への光線の透過をほとんど消光させるように選択されることを特 徴とする請求項１に記載の方法。 ３．上記のフィルタリング段階は、相互に消光する偏光フィルタを使用すること によって実行されることを特徴とする請求項２に記載の方法。 ４．上記の消光されていない光線を交互に散乱する段階は、散 乱状態及び透過状態をとることができる電気光学液晶セルを備えるレンズを有す る眼鏡を観察者に装着させて、上記交互の画像表示と同期化して、左目画像が表 示された時右目眼鏡レンズのセルを作動し、右目画像が表示された時左目眼鏡レ ンズのセルを作動するように上記セルを交互に作動させることによって実行され ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ５．対応する左目画像及び右目画像を連続して交互に表示する手段と、 左目画像から観察者の右目への光線の透過及び右目画像からの観察者の左目へ の光線の透過をほとんど消光させる手段と、 交互に且つ上記の交互の画像表示と同期化して、観察者の右目に漏れる左目画 像からの消光していない光線及び観察者の左目に漏れる右目画像からの消光して いない光線を散乱させる手段と を備えることを特徴する立体画像の表示装置。 ６．上記画像は、画像をスクリーンに投影することによって表示され、光の透過 をほとんど消光させる上記の手段は、スクリーンに投影された光線を光学的にフ ィルタリングする手段と対応して観察者の目に達する光線をフィルタリングする 手段を備え、上記フィルタリング手段は、左目画像からの観察者の右目への光線 の透過及び右目画像から観察者の左目への光線の透過をほとんど消光させるよう に選択されることを特徴とする請求項５に記載の装置。 ７．上記フィルタリング手段は、相互に消光する偏光フィルタ を備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。 ８．上記の消光されていない光線を交互に散乱する手段は、散乱状態及び透過状 態をとることができる電気光学液晶セルを備えるレンズを有する眼鏡と、その交 互の画像表示と同期化して、左目画像が表示された時右目眼鏡レンズのセルが作 動し、右目画像が表示された時左目眼鏡レンズのセルが作動するように上記セル を交互に作動させる手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。 ９．上記画像の観察者によって装着される眼鏡の請求項１に記載の方法での使用 において、眼鏡は各々左目レンズ及び右目レンズを備え、それらレンズの各々は 、上記の光線の透過をほとんど消光させる段階の少なくとも一部分を実行する遮 断シャッタとフィルタ手段の内の１つと、透過状態と散乱状態との間の交互の画 像表示と同期化して作動できる電気光学散乱シャッタとを備えることを特徴とす る使用。 10．上記の対応する左目及び右目画像は、各々そのような一連の画像として表示 され、 上記の左目画像から観察者の右目への光線の透過及び右目画像からの観察者の 左目への光線の透過をほとんど消光させる段階は、画像を光学的にコード化し、 観察者に光学的デコード手段を備える眼鏡を提供することによって実行され、 及び、各組の画像は 両方の画像の組について同じ反復するオン／オフサイク ルで表示され、サイクルの「オン」部分はサイクルの「オフ」部分より長く、従 って、画像が一部分重なり、 それによって、上記立体画像はまた高い最大透過率を有することを特徴とする 請求項１に記載の方法。