JPH09133891A

JPH09133891A - 立体表示装置

Info

Publication number: JPH09133891A
Application number: JP7289605A
Authority: JP
Inventors: Shiro Suyama; 史朗陶山; Tetsuya Yoshizaki; 哲也吉崎; Kinya Kato; 謹矢加藤; Shigenobu Sakai; 重信酒井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 1997-05-20
Anticipated expiration: 2015-11-08
Also published as: JP3295286B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表示速度を増加させることなく、できるだけ
表示品質を劣化させない電気的に書き換え可能な立体表
示装置を提供する。【解決手段】表示装置１の画素を右眼用の画素２、
３、４等と左眼用の画素５、６、７等に分割し、各々斜
め方向に連続させて交互に配置する。この表示装置１に
右眼用の画素２、３、４等には右眼用の画像を、左眼用
の画素５、６、７等には左眼用の画像を表示する。表示
装置１の前面には、各々の画素に対応させて偏光状態を
相違させた右眼用の偏光板２１と左眼用の偏光板２２を
配置する。一方、観察者に対しては、右眼用の偏光板２
１の偏光のみを透過させる偏光板２４を右眼９側に、左
眼用の偏光板２２の偏光のみを透過させる偏光板２３を
左眼８側に配置した眼鏡２５を用意する。そして、眼鏡
２５を装着した観察者に対し、左右の画像をそれぞれ右
眼と左眼に分離して提示することで立体表示を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人の左右の眼に別
々の３次元画像を提示し、かつその画像を電気的に制御
することにより、動画等の立体表示を行うための立体表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気的に書き換え可能な動画の立
体表示ができる装置としては、図１１に示すような液晶
シャッター眼鏡を用いるものがよく知られている。この
方式の原理について以下に述べる。

【０００３】三次元物体４１を異なる方向から撮像した
像、すなわち視差像をカメラ４２とカメラ４３によって
撮像する。この２台のカメラ４２、４３からの映像を、
フィールド毎に交互に合成してひとつの映像信号とする
ための映像信号変換装置４４を通してＣＲＴ表示装置４
５に入力する。観察者４７は、液晶シャッタ眼鏡４６を
かけてＣＲＴ表示装置４５の映像を観察する。液晶シャ
ッタ眼鏡４６は、ＣＲＴ表示装置４５がカメラ４３の映
像を表示している時には右側を透過状態にし、左側を非
透過状態にする。ＣＲＴ表示装置４５がカメラ４２の映
像を表示している時には左側を透過状態にし、右側を非
透過状態にする。このようにすると、眼の残像効果によ
り、あたかも同時に両眼に視差像が見えているように感
じる。したがって、両眼視差による立体視が可能とな
る。

【０００４】また、偏光眼鏡を用いた図１２に示すよう
な立体表示装置もよく知られている。この方式の原理に
ついて以下に述べる。

【０００５】三次元物体４１を異なる方向から撮像した
像、即ち視差像をカメラ４２とカメラ４３によって撮像
する。表示装置４８の画素を右眼用の画素と左眼用の画
素に分割し、かつ、その前方に右眼用の画素と左眼用の
画素では異なった偏光板５０を各々設ける。そして、２
台のカメラ４２、４３からの映像を右眼用の画素と左眼
用の画素に表示するため、合成してひとつの映像信号と
するための映像信号変換装置４９を通して表示装置４８
に入力する。観察者４７は、左右の偏光状態を偏光板５
０にあわせた偏光眼鏡５１をかけて表示装置４８の映像
を観察する。偏光眼鏡５１は、カメラ４３の映像を表示
している画素の部分では右側が透過状態となり、左側が
非透過状態となる。カメラ４２の映像を表示している画
素の部分では左側が透過状態となり、右側が非透過状態
となる。このようにすると、同時に両眼に視差像が見え
る。したがって、両眼視差による立体視が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１１に示した液晶シ
ャッター眼鏡を用いた従来方式の立体表示装置は、解像
度を犠牲にせずに立体表示が可能である利点を有してい
る。しかし、この従来方式では、ＣＲＴ表示装置を倍速
表示とする必要があり、既存のＣＲＴ表示装置やＶＴＲ
などでは対応できず、高価となる欠点を有する。また、
既存のＣＲＴ表示装置やＶＴＲなどを用いる場合には、
片眼での表示速度が半分となるため、フリッカーが目立
つようになり、表示品質の低下を招く欠点を有する。さ
らに、液晶シャッター眼鏡に切り替え信号を送る必要が
ある他、多くの観客を想定する場合には液晶シャッター
眼鏡が多数必要となり、割高となる欠点も有する。

【０００７】一方、図１２に示した偏光眼鏡を用いた従
来方式の立体表示装置は、表示装置の表示速度を増加さ
せる必要はない利点を有する他、眼鏡が偏光板のみで製
作できるため、安価にできる利点を有している。しか
し、この従来方式では、画素を２分割し、その半分しか
片眼には提示されないため、解像度が半分に劣化する欠
点を有する。

【０００８】本発明の目的は、上記従来方式の立体表示
装置の問題点に鑑み、表示速度を増加させることなく、
できるだけ表示品質を劣化させない電気的に書き換え可
能な立体表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、表示装置の画素を右眼用の画素と左眼用
の画素に分割し、その各々の画素による画像を右眼と左
眼に分離して提示することで立体表示を行う２眼型立体
表示装置において、前記右眼用の画素と左眼用の画素
を、それぞれ両眼を結ぶ線に対して斜め方向に連続し
て、交互に配列することを特徴とする。

【００１０】上記の立体表示装置においては、表示装置
を投影型表示装置とし、右眼用の画像と左眼用の画像用
の複数の投影型表示装置と画像を投影するスクリーンを
含み、前記投影型表示装置からの画像の各画素中におけ
る、その表示に寄与しない部分に、他の投影型表示装置
からの画像の各画素を重ね表示するのが、解像度の向上
を図る上で好適である。

【００１１】また、以上の立体表示装置においては、右
眼用の画像と左眼用の画像の偏光状態を相違させる手段
と、前記右眼用の画像の偏光状態の光のみを透過させる
偏光部材を右眼側に配置し、前記左眼用の画像の偏光状
態の光のみを透過させる偏光部材を左眼側に配置した眼
鏡と、を具備し、前記右眼用の画像と左眼用の画像を、
右眼と左眼へ分離して提示するのが、その分離を容易に
する点で好適である。

【００１２】本発明は、人間の視覚が、斜め方向に対し
ては解像度が劣化しても画像品質が劣化したとは感じな
いという特性を有することに着目し、表示装置の画素を
右眼用の画素と左眼用の画素に分割し、右眼用の画素と
左眼用の画素を、それぞれ両眼を結ぶ線に対して斜め方
向に連続して、交互に配列し、それらを分離して提示す
ることにより、人が感じる表示品質をあまり劣化させず
に、また左右眼用の画像の同時表示により表示速度を倍
速等に変更することなく、電気的に書き換え可能な立体
表示を可能とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明による立体表示装
置の実施の形態を示す。

【００１４】《実施の形態例１》図１に、本発明による
立体表示装置の第１の実施の形態例を模式的に示す。本
実施の形態例は、表示装置１として例えば液晶ディスプ
レイ、プラズマディスプレイ、ＬＥＤディスプレイや、
これらを用いる投射型ディスプレイなどの画素を右眼用
の画素、例えば２、３、４などと、左眼用の画素、例え
ば５、６、７などに分割し、かつこれらの画素を例えば
図１に示すように、いわゆる市松模様状とか千鳥がけ状
に、すなわち、観察者の両眼を結ぶ線１０に対して斜め
方向にかわるがわる配列し、これを左眼８と右眼９に別
々に、例えば偏光方向の違いや液晶シャッターや色の違
いなどを用いて提示するように構成する。なお、図中で
は、各画素を四角形として表現しているが、実際の画素
の形状を四角形に限定するものではない。

【００１５】上記構成中、液晶シャッターや色の違いな
どを用いて左右の眼に別々に画素を提示する方式につい
て、前者は、液晶シャッター方式と偏光方式の折衷案と
もいえるもので、液晶シャッター眼鏡により左右の切り
替えを行ったり、液晶シャッター（光変調）により、左
右画素の偏光を相違するように設定し、その偏光状態を
それぞれ逆の状態に倍速で変化させて、これを偏光眼鏡
で観察して左右眼の表示を分離したりする方式である。
一方、後者は、青と赤のフィルムを眼鏡に貼って、左右
眼用の表示もそれぞれ赤と青で行って、左右眼への表示
を分離する方式である。いずれの場合も、表示装置には
左右画素を同時表示するので、倍速表示にする必要はな
い。

【００１６】上記のように、左右の眼用の画素を配置す
ると、観察者は片方の眼、例えば右眼では図２に示すよ
うにジグザグに配列した画素を見ることになる。図２の
ように画素を配列することにより、縦方向や横方向の解
像度は立体表示によっても減らないという利点を有す
る。また、このような配列の画素の空間周波数分布は、
図３に示すように等方的となる利点も有する。

【００１７】一方、斜め方向の解像度は、明らかに半分
となる。ここで、図４に、人の空間周波数の分解能と、
図５に示すような表示装置１上に表示した分解能測定用
ライン／スペース１１の方向と人の両眼を結ぶ線１０と
のなす角度θとの関係を示す。主観評価は、ライン／ス
ペース１１の角度θを変えて行われた。これによると、
人の眼の斜め方向の分解能は、きわめて低下することが
分かる。すなわち、斜め方向の解像度がたとえ劣化して
も、人にとってはそれほど画像品質が劣化したと感じ取
れないこととなる。したがって、本発明のように左右眼
用の画素を配置することは、立体表示を行っても画像品
質をあまり劣化させない利点を有する。

【００１８】《実施の形態例２》図６に、本発明による
立体表示装置の第２の実施の形態例を示す。本実施の形
態例では、上記第１の実施の形態例の画素配列に対し
て、図６に示すように右眼用の画素２、３、４等の前に
例えば縦方向の直線偏光板２１を付け、左眼用の画素
５、６、７等の前に例えば横方向の直線偏光板２２を付
け、かつ眼鏡２５の右眼には縦方向の直線偏光板２３を
付け、眼鏡２５の左眼には横方向の直線偏光板２４を付
ける。このようにすることにより、縦方向の直線偏光板
２３は、横方向の直線偏光した光を通さず、縦方向の直
線偏光した光を通し、かつ横方向の直線偏光板２４は、
縦方向の直線偏光した光を通さず、横方向の直線偏光し
た光を通すため、左右の眼に見える画像を分離すること
ができる。

【００１９】左右眼の画素に対応させた偏光板２１、２
２からなる偏光板のような複雑な配列の偏光板を作成す
ることは高価となるため、例えば図７に示すように、例
えば右眼用の偏光板２１には左眼用の画素部分に穴２１
１をあけ、かつ左眼用の偏光板２２には右眼用の画素部
分に穴２２１をあけてこれらを重ねることで上記目的の
偏光板が作成できることは明らかである。

【００２０】むろん、上記実施の形態例において、直線
偏光の向きを斜めにしたり、あるいは円偏光の右回りと
左回りの違いを利用したり、あるいは両者を組み合わせ
たりしても同様なことができることは明らかである。こ
の場合、直線偏光を用いる場合は顔を少し傾けても分離
ができなくなる欠点を有するが、その分離度が高い材料
が手に入りやすい利点を有する。円偏光は、その分離度
が直線偏光に比べて低い材料しか手に入らない欠点を有
するが、顔を傾けてもその分離度が変化しない利点を有
する。

【００２１】なお、画素の形状を菱形して配列すれば、
図６の各偏光板２１、２２、あるいは図７の各穴２１
１、２２２は、それぞれ斜め方向にストライプ状に連な
るので、図６、図７の場合とも製作が容易になる効果が
ある。

【００２２】《実施の形態例３》図８に、本発明による
立体表示装置の第３の実施の形態例を示す。本実施の形
態例では、図８に示すように表示装置として、例えば４
台の投影装置３１、３２、３３、３４と、画像を投射す
るためのスクリーン３５とを含む投影型表示装置を用い
る。本実施の形態例では、この４台の投影装置の内で例
えば投影装置３１、３４を右眼用として、例えば投影装
置３２、３３を左眼用とする。そして、投影装置３１、
３４の前に例えば右眼用の偏光板３６、３９を配置し、
かつ投影装置３２、３３の前に左眼用の偏光板３７、３
８を配置し、スクリーン３５には、偏光方向を保存でき
る材料を用いる。一般に、最も安価で良く使用される通
常のアクリルなどの高分子性の透明物は、残留応力があ
るので複屈折性を示し、偏光を保存しない。したがっ
て、本実施の形態例で用いるスクリーン３５としては、
次のような手段が必要である。

【００２３】まず、材料として複屈折性の小さい材料で
作られ、かつ多重散乱を抑制したスクリーンがある。材
料としては、ガラスや高分子である。ガラスは複屈折性
はないし、また、最近の高分子の中には複屈折性の小さ
いものも開発されている。多重散乱を抑制したものとし
ては、レンティキュラレンズの組み合わせによる散乱板
や、ボールレンズによる散乱板などがある。

【００２４】また、ガラスは高価となるので、高分子を
用いて、一軸方向にできるだけ分子を配向させることも
有効な手段である。この場合には、その一軸方向とこれ
に垂直な方向の偏光のみが保存される。

【００２５】このようなスクリーン３５上の画像を、右
眼用の偏光板３６、３９と左眼用の偏光板３７、３８に
対応した偏光板２３、２４を有する偏光眼鏡３５を用い
て観察することにより、左右眼へ提示する画像の分離を
行うことができる。すなわち、画像のスクリーン３５へ
の投影を図９に示すように各々の透明画素の表示に寄与
しない部分に重なるように行うことにより、画素の高密
度化が図れるとともに、そのスクリーン３５に投射した
画素が、図１に示したような配列になるようにできるこ
とが分かる。

【００２６】このようにすることにより、高解像度で、
画像品質に劣化が少なく立体表示可能で、かつ投影装置
に特に改造などを加えることなく、その前に偏光板を置
くという単純構成の立体表示装置を実現できる利点を有
する。

【００２７】なお、投射方法として図８に示した後方投
射型を用いた実施の形態例について述べてきたが、図１
０に示すような前方投射型においても同様であることは
明らかである。すなわち、図８と同様の投影装置３１、
３２、３３、３４と、偏光板３６、３７、３８、３９と
を、観察者の側からスクリーン３５に配置して、同様に
左右眼の画像を提示する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の立体表示
装置によれば、表示装置の画素を右眼用の画素と左眼用
の画素に分割し、その各々の画素による画像を右眼と左
眼に分離して提示することで立体表示を行う２眼型立体
表示装置において、右眼用の画素と左眼用の画素を、両
眼を結ぶ線に対して斜め方向に連続して、交互に配列す
るようにしたので、人が感じる表示品質をあまり劣化さ
せずに電気的に書き換え可能な立体表示が可能になると
いう利点が得られる。

【００２９】また、本発明によれば、右眼用の画像と左
眼用の画像を同時に表示して、右眼と左眼へ分離するの
で、倍速表示のように表示速度を増加させる必要がない
という利点が得られる。

【００３０】また、表示装置として複数の投影型表示装
置を用い、ある投影型表示装置からの画像の各画素中に
おける、その表示に寄与しない部分に、他の投影型表示
装置からの画像の各画素を重ねて表示するようにした場
合には、特に、より一層の解像度の向上を図ることがで
きるという利点が得られる。

【００３１】さらに、右眼用の画像と左眼用の画像の偏
光状態を相違させる一方、それぞれの偏光状態の光のみ
を透過させる偏光部材を左右の画像に対応させて配置し
た眼鏡を用いて、左右の画像を、左右の眼へ分離して提
示するようにした場合には、特に、その左右の画像の分
離が容易になる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態例を説明する図であ
る。

【図２】上記第１の実施の形態例における作用を説明す
る図である。

【図３】上記第１の実施の形態例における画素の空間周
波数分布を示す図である。

【図４】上記第１の実施の形態例における人の空間分解
能の測定例を示す図である。

【図５】上記空間分解能の測定例における測定条件を説
明する図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態例を説明する図であ
る。

【図７】上記第２の実施の形態例における偏光板の構成
例を示す図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態例を説明する図であ
る。

【図９】上記第３の実施の形態例における作用を説明す
る図である。

【図１０】上記第３の実施の形態例の変形例を説明する
図である。

【図１１】従来例の第１例を説明する図である。

【図１２】従来例の第２例を説明する図である。

【符号の説明】

１…表示装置２，３，４…右眼用の画素５，６，７…左眼用の画素８…左眼９…右眼１０…両眼を結ぶ線２１…右眼用の偏光板２２…左眼用の偏光板２３…眼鏡の左眼用偏光板２４…眼鏡の右眼用偏光板２５…眼鏡３１，３２，３３，３４…投影装置３５…スクリーン３６，３７，３８，３９…偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井重信東京都新宿区西新宿３丁目19番２号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示装置の画素を右眼用の画素と左眼用
の画素に分割し、その各々の画素による画像を右眼と左
眼に分離して提示することで立体表示を行う２眼型立体
表示装置において、前記右眼用の画素と左眼用の画素が、それぞれ両眼を結
ぶ線に対して斜め方向に連続して、交互に配列されてい
ることを特徴とする立体表示装置。
【請求項２】表示装置を投影型表示装置とし、右眼用
の画像と左眼用の画像用の複数の投影型表示装置と画像
を投影するスクリーンを含み、前記投影型表示装置からの画像の各画素中における、そ
の表示に寄与しない部分に、他の投影型表示装置からの
画像の各画素を重ね表示することを特徴とする請求項１
記載の立体表示装置。
【請求項３】右眼用の画像と左眼用の画像の偏光状態
を相違させる手段と、前記右眼用の画像の偏光状態の光のみを透過させる偏光
部材を右眼側に配置し、前記左眼用の画像の偏光状態の
光のみを透過させる偏光部材を左眼側に配置した眼鏡
と、を具備し、前記右眼用の画像と左眼用の画像を、右眼と
左眼へ分離して提示することを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の立体表示装置。