JPH10500276A - ３次元画像表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ダブルＤデプスと称される新規な深度概念に基づく３次元画像表示システムが記載されており、このシステムは第１表示装置（３）及び少なくとも第２表示装置（４）を具え、これらは、システム軸（９−９¹）に沿って見れば、互いにオフセットされ、各々は、シーンの同一２次元画像を部分的に表示するようにし、深度表示に関するパラメータは、表示された画像のうちの少なくとも一つ追加の専用の強度の階調の形態のｋを具え、全ての画像は、これらの間の軸線方向の距離（ΔＬ）とともに、観察者（１０）に対する深度の効果を喚起させる。

Description

【発明の詳細な説明】 ３次元画像表示システム 本発明は、発光素子から観察窓まで延在するシステム軸線を有し、互いに整合 するとともに前記システム軸線に沿って相違する位置に配置した少なくとも二つ の画像表示装置と、制御回路とを設けた３次元画像表示システムに関するもので ある。 画像表示装置は、この装置の制御回路に提供された電気画像信号を可視画像に 変換する装置であるとここでは理解されたい。このような装置を、例えば、陰極 線管、液晶材料の層を設けるとともに光入射の偏光状態の変化に基づいて作動す る画像表示パネル、又は液晶材料のセルを分散した高分子層を設けるとともに光 散乱に基づいて作動する画像表示パネルによって構成することができる。このよ うなパネルを、システム軸線上に前後して配置する。陰極線管を用いる場合、こ れら陰極線管を、例えば、それらの前面プレートを互いに垂直な面に配置すると ともに例えばその面に対して４５°に配置した部分的な透過ミラーにこれら画像 を結合することができるように配置する。このミラーは、陰極線管の（副−）軸 線を、観察窓まで延在するシステム軸線に結合する。 陰極線管を有する３次元画像表示システムでは、これら陰極線管も発光素子と する。液晶画像表示パネルを有するシステムでは、発光素子を、パネルを照明す る放射源ユニットとする。 観察窓を、物理的な窓、すなわち画像表示システムの種々の素子が収容される 筒の光透過孔のみならず、架空の窓、すなわち聴衆スペースの開始をマークする とともに画像を形成する面とすることもできる。 画像表示装置が互いに整列することは、これら画像表示装置によって形成され た画像の中心を同軸にするだけでなく、対応する画像成分を整合させることを意 味する。この場合、画像表示装置の画像表面それ自体は互いに平行である必要が ない。 ３次元画像表示システムは、特にＸ線断層放射線写真又は磁気共鳴技術によっ て得られる画像情報を分析し及び視覚的に表示する医療診断技術のみでなく、音 波、陽電子放出断層放射写真、ＥＴＣ（放出演算断層放射線写真：Emission Com puted Tomography）又はＭＭＩ（マルチモードイメージング：MultiModal Imagi ng）を用いる診療システムにおいても非常に必要とされている。さらに、コンピ ュータによって発生した画像すなわちコンピュータグラフィックを表示する３次 元画像表示システムが必要とされている。有効な３次元画像表示システムは、こ れら専門分野だけでなく、特にＴＶ受像機及びマルチメディアシステムに対する 市販のユーザの分野における解決となる。このようなシステムは、ユーザーに都 合のよいものである必要があり、すなわち、観察者が偏光眼鏡のような補助手段 を必要とすることなくシステムが作動できるようにする必要があり、システムが 、複数のユーザが同時に観察するのに好適である、したがって広い観察角を有す る必要がある。 冒頭で説明したようなタイプの３次元画像表示システムは、例えば、米国特許 出願明細書第5,123,272号から既知である。本明細書に記載するシステムは、好 適には光散乱に基づく少なくとも二つの、好適にはそれ以上の数の表示パネルを 具える。所定の数のパネルを用いて、システム軸線に垂直な面の対象断面の同数 の画像を表示することにより、３次元の効果を獲得して、観察者から見て、連続 的な画像が、表示すべき対象を前記方向に広くするか狭くするかに依存するする ことなく、例えば関連のパネルの著しく広い又は狭い表面区域をカバーする必要 がある。３次元の効果は視差シミュレーションに基づくものであり、十分な効果 を得るために、相違する散乱層すなわち液晶層を、互いに十分長い距離で配置す る必要がある。さらに、２０個に至る十分多数のこれら層を設けて、照明ビーム 強度のごく一部のみが観察者に到達できるようにする必要がある。 本発明は、有力な深度の効果を獲得し、少数の画像表示素子しか要求せず、か つ、相違するタイプの表示装置を実現することができる３次元画像表示システム の新規な概念を提供する。本発明による３次元画像表示システムは、各画像表示 装置を、シーンの同一２次元画像を部分的に表示するようにし、深度表示に関連 するパラメータは、表示された画像のうちの少なくとも一つの専用の強度の階調 の形態を具え、表示された全ての画像が、画像表示装置間の軸線方向の距離とと もに、観察者に深度の影響を喚起し、前記専用の強度の階調を、以下のシーンパ ラメータ： − シーン成分の深度位置 − シーン成分の高さ − シーン成分の厚さ − シーン成分間の距離 のうちの一つ以上によって決定するようにしたことを特徴とするものである。有 力な深度の効果を、聴衆空間から見てシステム軸線に沿って相違する位置に配置 するとともに各々が部分的な画像を表示する複数の、例えば二つの画像表示装置 を用いることによって獲得する。一つの同一画像の部分的な表示は、画像の所定 の画像部分を一つの画像表示パネル上に表示するとともに同一画像の他の部分を 他の画像表示パネル上に表示することを意味するものと理解されたい。画像のう ちの少なくとも一つの専用の強度の階調を設けることにより、シーンの前方部す なわちシーンの近傍成分が、表示されたシーンの残りの上に浮いているように見 える、すなわち不自然な印象を与えるのを防止する。専用の強度の階調を、２次 元画像成分に依存しない追加の強度の階調とする。 既に説明したような、軸線上で個別にした画像表示装置による二つの部分的な 画像を発生させる特徴及び強度の階調の特徴を組み合わせることにより、自然な ３次元を喚起できることがわかる新たな深度感覚を獲得する。階調に基づく距離 決定深度感覚として、すなわち本願人の名のトレードマークである距離決定深度 “Double-D-Depth”（ダブルＤデプス）として特徴づけることができるこの深度 感覚も単眼となり、すなわち、この効果を一つの眼で観察して、発生した３次元 画像を相違する角度から観察することができる。本発明は、新規な、生理学的な 心理パラメータ、すなわち深度キューを提供する。３次元画像を発生させるため にこれまで及び現在用いられたシステムは、一般に観察者の眼の間の距離を用い る、すなわち小さい観察角の感覚を有する実体視システムである。実体視システ ムでは、観察された深さは、観察者と画像との間の距離が増大するに従って増大 し、この影響は視覚的な観点から非常に妨害される。この問題は、“Double-D-D epth”システムでは発生しない。 米国特許出願明細書第3,891,305号は、複数の画像パネルが用いられる３次元 画像をシミュレートする装置を記載している。画像を発生させる一つ又は二つの パネル、例えばＬＣＤパネルに加えて、この装置は、光透過ストリップ及び画像 ストリップを交互に発生させる追加のパネルを具え、画像ストリップは、画像発 生パネルによって形成された画像の対応するストリップと同一の画像情報を含む 。画像を発生させるパネルによって表示される画像は、相違する角度から取り出 される。いずれのパネルも、深度情報によって規定された階調を有しない。この 装置は、実体視装置として作動し、固有の欠点を有する。それは、深度情報によ って規定された強度階調に基づく３次元画像を提供しない。 米国特許出願明細書第4,985,756号は、画像部分を明るくする及び暗くするよ うなビデオ画像の特別の効果を獲得する電子プロセッサを記載している。特別の 効果を増大させるために、対象の前方表面区域に、この対象の残りすなわち画像 の残りに比べて高い輝度を与えて、３次元の効果をシミュレートできるようにす る。一つの画像表示装置のみが、特別な効果を有する画像を表示するのに用いら れる。 原理的には、二つの画像表示装置を、本発明による画像表示システムに使用す ることができ、この場合、一つの装置のみが、専用の強度の階調を有する画像を 発生させ、他の装置は２次元画像を発生させる。しかしながら、好適には、本発 明による画像表示システムは、前記画像表示装置によって発生した全ての画像は 、相違する画像に対して相違する専用の強度の階調を有することを特徴とするも のである。 その結果、自然な３次元効果を達成することができる。正確な方法の階調によ り、観察される画像の視差を除去すなわち防止する。深度の効果を、画像表示装 置管の距離によって達成し、これは、観察者と画像との間の距離に依存しない。 最適な効果を、二つの連続する画像装置によって発生した画像の専用の強度の 階調を相補的にしたことを特徴とする画像表示装置によって達成する。 ここでは、相補性を、二つの画像の対応する部分の強度の階調が互いに逆であ ることを意味するものと理解されたい。例えば、第１画像の一部の余分な強度を 、下から上まで減少させることができ、それに対して第２画像の対応する部分の 強度を上から下まで減少させる。 ３次元画像表示システムの好適例は、画素ごとの専用の強度の階調の積を、元 の２次元画像の強度に等しくしたことを特徴とするものである。 この場合実画像及び深度情報が十分統合されているので、表示された画像は非 常に自然な外観を有する。 ３次元画像表示システムは、前記観察窓からみた画像表示装置感の距離を、前 記画像表示装置の画像表面区域の対角線の一部ｆに等しくし、このｆを としたことを特徴とするものである。 このように距離を選択すると、妨害が非常に大きくなるように深さが誇張され るのを防止する。前記ｆを、 としたことを特徴とする画像表示システムでは、妨害が非常に大きくなるように 深さが誇張されるのを完全に防止する。 画像表示装置の画像面、例えば陰極線管の前面又はＬＣＤパネルの面を互いに 平行にすることができ、すなわちｆの値を画像表面区域全体に亘って一定にする 。 しかしながら、画像表示システムは、前記システム軸線の方向から見て、前記 画像表示装置の画像表面区域が互いに鋭角に延在することを特徴とするものであ る。 対応する画像部分を十分に整合させる場合、十分な３次元画像をこの画像表示 システムで獲得することができる。 他の態様によれば、本発明による画像表示装置は、前記画像表示装置をそれら の制御回路を介して駆動する同期回路を、画像を同時に表示するようにしたこと を特徴とするものである。 この場合、画像を、１００、５０、２５又は３０フレーム／秒のビデオレート で表示することができ、制御回路に他の要求が課されない。画像表示装置が陰極 線管である場合、３次元画像は高輝度も有することができる。画像表示パネルを 有するＬＣＤの用途では、十分大きな電力の放射源を与えることにより、所望の 輝度を獲得することができる。 また、画像表示システムは、前記画像表示装置をそれらの制御回路を介して駆 動する同期回路を、人間の眼で観察できる周波数より高い周波数でそれら画像を 交互に表示するようにしたことを特徴とすることができる。 副画像を相違する瞬時で表示するので、妨害するモアレの影響を防止すること ができる。 シーンを取り出す間に獲得された深度情報を正確に処理するために、３次元画 像表示システムは、各画像表示装置の制御回路は、２次元画像情報を受け取る第 １入力部と、深度情報信号を受け取る第２入力部とを有し、この回路は、信号を 一つの画像信号に結合する画像ミキサを具えることを特徴とするものである。 このようにして深度情報を実画像情報に統合させる。 本発明の他の態様によれば、３次元画像表示システムは、画像表示装置によっ て形成された少なくとも一つの画像を湾曲させて、この画像のエッジを、前記画 像の中央に比べて前記観察窓に近接して配置したことを特徴とするものである。 これにより、強度の階調と画像間の距離とを組み合わせることによって喚起さ れ、差動フラクタル深度効果と称することができ、かつ観察者に対して垂直の方 向に発生する３次元効果を、画像湾曲が水平方向に延在する場合水平方向の深度 の影響を補足する。湾曲は垂直方向にも延在するおそれがある。この場合、差動 フラクタル深度効果は増大される。一つ又は複数の画像を２次元で交互に湾曲さ せることができ、この場合、フラクタル深度効果を幾何学的に補足するとともに 深度の眺めを増大させる。 一つ以上の画像表示装置を陰極線管とする場合、前記画像の湾曲を、陰極線管 の前面を適合させることにより、すなわち通常の陰極線管の前の窓材料の屈折率 と異なる屈折率を有する透明な湾曲プレートを配置することによって実現するこ とができる。画像表示装置を表示パネルとする場合、湾曲した画像を、これらパ ネルに湾曲した形状を与えることにより、すなわち平坦パネルの前に湾曲表面を 有するプレートを配置することによって獲得することができる。 ３次元画像表示システムの他の例は、前記画像表示装置から発生した画像は、 画像の中央からそれらのエッジに向かって延在する単調な強度の階調を有し、そ の強度の階調は、前記シーン成分及びシーン強度に依存せず、同時に、二つの連 続的な画像表示装置の画像の単調な強度の階調を相補的にし、観察窓に最も近接 した前記画像表示装置の前記画像がエッジで最高強度を有することを特徴とする ものである。 例えば、画像表示装置の表面の画像に対して中央の強度を最低にするとともに エッジで最高にするように、実画像中の追加の、単調な強度変動を統合すること により、湾曲した画像の効果と同様な効果を獲得して、垂直方向のフラクタル深 度によって獲得した効果を増大し及び／又は水平方向の効果を補足する。 この例は、前記画像の単調な強度の階調が放射方向に延在するようにしたこと を特徴とすることもできる。 この場合、聴衆に対する画像の収束は、画像の平面の全方向でシミュレートさ れる。 また、この例は、前記単調な強度の階調が、前記システム軸線に垂直な二つの 互いに垂直な方向に延在するようにしたことを特徴とすることもできる。 この場合、２方向に湾曲した画像がシミュレートされる。 米国特許出願明細書第4,517,558号は、中央から上側及び下側に透過が徐々に 減少するプレートを陰極線管の前に配置することによる３次元効果のシミュレー ションを提案している。この場合、陰極線管によって形成した画像の強度は単調 に変動せず、一つの画像表示装置のみが用いられ、その結果フラクタル深度原理 が適用されない。 全シーンの３次元表示に加えて、本発明は、対象の量を視覚化するためにも用 いられる。これが可能な３次元画像表示システムは、その対象画像の量を前記画 像表示装置によって発生させ、その画像は、前記システム軸線に垂直な平面に応 じて相違する断面を表し、輪郭を、前記対象画像の周辺内で局部的な輪郭線を横 切る方向に強度の階層によって発生させるようにしたことを特徴とするものであ る。 この場合、対象の表示された画像の厚さ又は高さの増大又は減少に応じた対象 すなわち本体の量又は形状の観察を利用する。相違する画像に対して補足的な専 用の強度の階調を統合する画像を発生させるとともに、局所的な輪郭線に垂直な 方向に延在する二つ以上の画像表示装置を利用することにより、対象部の円形形 状さえ可視であるという驚くべき良好な３次元画像が獲得される。 米国特許出願明細書第5,055,918号は、例えばグラフィックコンピュータから 来るビデオ信号を処理するとともに例えばＴＶモニタに適用し、表示された画像 の画像部分の所定の周辺部が実際の深度を有することなく一方の側の強度の階調 を有してこれら部分管の距離を強調する電子モジュールを記載している。しかし ながら、表示された画像は３次元ではなく、フラクタル深度原理を用いない。 二つの軸線方向にオフセットした画像表示装置を用いて一つの同一画像を表示 することに起因する、視差による制限から３次元画像の観察者の観察角を防止す るために、第１画像表示装置は、第１時間間隔で２次元画像を表示するとともに 、その第１時間間隔の間に配置した第２時間間隔で深度キューによって規定した 第１深度画像を表示し、少なくとも第２画像表示装置は、深度キューによって規 定されるとともに前記第１深度画像と相補的な第２深度画像を第３時間間隔で表 示するようにしたことを特徴とすることもできる。 深度画像を、シーンの深度キューによって決定された強度の階調の形態の疑似 的な画像を意味するものと理解されたい。 最後に説明した例において、一つすなわち第１画像表示装置を、実際の２次元 画像を表示するのに使用して、この画像が任意の視差を呈しないようにすること ができる。３次元効果を創成するために、第１と第２の両方、可能な場合には他 の表示装置も、実際の画像が表示されないこれらの時間間隔で用いる。このよう にして、輝度すなわち明るさ及びテロミナンス(telominance)すなわち深度プロ ファイルが時間で互いに分離され、表示される画像が視差及び／又はモアレを呈 するのを防止する。 第１、第２及び第３時間間隔の長さ並びにこれらが互いに連続する周波数を、 画像変化が人間の眼で観察できないように選択する。第２及び第３時間間隔が一 致して、補足的な深度の画像を同時に表すことができる。分離した第２及び第３ 時間間隔を用いて、深度画像間のモアレの影響の発生を防止することができる。 フラクタル深度効果を観察者の個人的な必要に適合させるために、本発明によ る画像表示システムは、第１及び第２画像表示装置を、調整可能なスペーサによ って相互接続したことを特徴とすることもできる。 これらスペーサにより、軸線方向の距離、すなわち二つの画像表示装置間、例 えば二つのＬＣＤパネル間又はＣＲＴとＬＣＤパネルとの間の光学経路長を、観 察者によって機械的、手動的又は電気機械的に変えて、表示された画像を観察者 に対してできるだけ自然なものにすることができる。 同一目的又は他の目的に対して、画像表示装置を、代わりに又は追加的に二つ の画像表示装置感の媒体は、調整可能な光学特性を有することを特徴とすること ができる。 この媒体を、二つの光透過電極形態の間に挟まれた液晶材料とすることができ る。電極を選択的に励起させることにより、媒体の屈折率したがって二つの画像 表示装置間の光学経路長を局所的に変えて深度効果を増大させることができる。 媒体を、液晶材料のドロップを分散した重合体とすることもでき、その重合体 を二つの光透過電極形態の間に挟む。電極を選択的に励起させることにより、媒 体を、局所的に拡散し又は拡散させなくして、シーンの一部すなわちその対象の 一部を強調することができ、すなわち背景をあいまいにすることができる。 媒体を、二つの光透過電極形態の間に挟まれたエレクトロクロミック液とする こともできる。電極を選択的に励起させることにより、表示された画像の色のコ ントラストを局所的に増大させることができ、すなわちシーン中の対象の音量特 性を強調することができる。 媒体を、シリコンゴム又はポリビニルカルバゾールトリニトロフルオレノン(p oly-vinylcarbozole-trinitro-fluoronone)のような粘弾性又はエラストマ材料 とすることができる。この材料の両端間に電圧を局所的に印加することにより、 材料を変形して、深度効果を増大させる又は輪郭の干渉を視覚化することができ るレリーフを発生させる。 本発明を、相違する画像表示装置によって実現することができる。 画像表示システムの一例は、前記画像表示装置を陰極線管によって構成し、ｎ を陰極線管の数とする場合、前記陰極線管からの光ビームをビーム軸がシステム 軸に一致するビームに結合するために、ｎ−１個のビーム結合器を設け、前記陰 極線管の画像の専用の強度の階調を、前記陰極線管内の電子ビームの強度変動に よって実現したことを特徴とするものである。 このシステムによって表示された画像は高輝度を有する。 コンパクトに実現できるという利点を有する画像表示システムの一例は、前記 画像表示装置を、放射源から供給される照明ビームの経路に前後して配置すると ともに前記システム軸線に対して中央に配置した画像表示パネルによって構成し 、これらパネルの画像の専用の強度の階調を、前記パネルの光透過の変動によっ て実現したことを特徴とするものである。 既に説明した二つの例の利点をできるだけ多く組み合わせるとともに欠点をで きるだけ除去する画像表示装置の一例は、前記観察窓から最も隔離した画像表示 装置を陰極線管によって構成し、他の画像表示装置を画像表示パネルによって構 成し、前記陰極線管の画像の専用の強度の階調を、前記陰極線管内の電子ビーム の強度変動によって実現し、画像表示パネルの画像の専用の強度の階調を、前記 パネルの光透過の変動によって実現したことを特徴とするものである。 好適には、画像表示装置として陰極線管を用いる前記例は、各ビーム結合器を 、比較的薄い銀の層及び厚い二酸化窒素の層を連続的に設けた透明基板で構成し た広帯域の部分的透過ミラーによって構成したことを特徴とするものである。 このミラーは、広帯域ミラーの利点を有する。すなわちそれは、広い波長の範 囲で一定の特性を有し、システム軸線に対して例えば−４５°から＋４５°まで の広い範囲の観察角内でごく一部の光のみを吸収し、色のあせりすなわち色の変 動が、ミラーを介して観察される画像に生じない。 欧州特許出願公開明細書第0602934号は、互いに９０°の角度で配置した二つ のＬＣＤパネルを設け、金属層及び誘電体層を設けうる部分的透過ミラーにより それらの画像を一つの画像に結合する３次元画像表示システムを記載している。 しかしながら、この出願に記載されたシステムは実体視システムである。観察者 の左目はパネルのうちの一方を見るとともに、その右目はその他方を見る。これ らパネルによって発生した画像は、任意の専用の、深度キュー決定強度の階調を 具えない。 本発明のこれらのおよび他の態様は、以下に記述する実施例の参照によって明 らかになるであろう。 図１、２、３および４は、本発明による３次元画像表示システムの第１、第２ 、第３および第４実施例を示す。 図５ａ−５ｅは、これらの実施例において使用されるダブルＤデプス原理を示 す。 図６は、画像表示装置の可能な画像信号処理および駆動モードを示す。 図７−１０は、曲面画像をシミュレートする画像表示装置の実施例を示す。 図１１および１２は、表示装置が曲面画像をシミュレートできるようにするサ ブ画像を示す。 図１３ａ−１３ｅは、表示装置が多量の画像をシミュレートできるようにする サブ画像を示す。 図１４は、これらのサブ画像を堆積できるようにする方法を示す。 図１５ａ−１５ｃは、システムが３次元画像を生成できるようにする２次元画 像および２つのデプス画像を示す。 図１６は、これらの画像を堆積できるようにする方法を示す。 図１７は、これらの画像を交互に表示することができる表示システムの可能な 実施例を示す。 図１８は、画像表示装置間の光学経路長を調節できる表示システムの実施例を 示す。 図１９は、画像表示パネル間に能動的に制御可能な媒体を有する画像表示シス テムの実施例を示す。 図２０は、図１の実施例において使用される広帯域半透過性ミラーを示す。 図２１は、このミラーの光学特性を示す。 図１は、陰極線管の形態における第１および第２画像表示装置３および４を具 える、本発明による表示システムの第１実施例を示す。このシステムに、部分的 に透過性のミラーの形態におけるビーム結合器５をさらに設ける。このミラーは 、管３からの光の一部を視聴者１０に対して通過させ、管４からの光の一部を同 じ視聴者に対して反射させる。この視聴者は、管３および４の画像ウィンドウ６ および７において形成される画像を、これらの画像が同時に存在する場合と、こ れらの画像が交互にわずか高い周波数、例えば１００Ｈｚにおいて表示される場 合の双方において、一つの画像として見る。 参照番号８は、部品３、４および５を収容するハウジング内の光透過性窓、又 は、前記管の前面プレート６および７の、ミラー５の真下の面において一致する 投影によって境界付けられる仮想ウィンドウによって構成することができる観察 窓を示す。 前記画像は、窓８の位置において互いに整列すべきであるから、前面プレート ６における画像部分ａが前面プレート７における画像部分ａ¹に対応し、画像部 分ｂが画像部分ｂ¹に対応すべきである。 図１に示すように、前面プレート６の中心と前記部分的透過性ミラーの中との 距離は、フェースプレート７の中心と前記ミラーの中心との距離Ｌよりもわずか に、ΔＬだけ長い。システム軸９−９¹の方向、したかって軸線方向において見 て、前記前面プレートにおいて形成される画像を、距離ΔＬオフセットする。こ の理由のために、及び、前記２つの画像が一つの画像の部分的な画像であり、か つ、後述する方法において深度情報を与えられているため、前記視聴者は、深度 感覚を経験し、３次元画像を観察する。 既知のように、陰極線管は、明瞭な画像を発生させる。二つのこのような画像 が結合されることから、前記視聴者によって見られる画像は、前記部分的透過性 ミラーの存在にも係わらず、高い輝度を有する。２つの陰極線管の代わりに、Ｎ 個の陰極線管を使用してもよく、この場合、Ｎ−１個の結合ミラーを必要とする 。 図２は、画像表示装置を、液晶表示パネルすなわちＬＣＤのような画像表示装 置２０および３０によって構成した画像表示システムの実施例を示す。各々のパ ネルは、各々、偏光子２２および３２を前面に置かれ、検光子２４および３４を 背面に置かれた液晶材料２１の層を有する。前記表示パネルを、照明ユニット１ ５によって照明する。このようなユニットは、高い輝度を有するランプ、例えば 、本出願人の名義における欧州特許出願公開明細書第５７６０７１号に記載の極 めて小さいアークを有する超高圧水銀ランプと、前記ランプの後方における反射 器と、可能な場合には、適切な照明ビームを形成する他の光学部品とを具える。 このような照明ユニットは既知であり、ここに説明する必要はないため、本発明 の一部を形成しない。これは、ＬＣＤパネルの動作にも適用される。 ２つ以上のパネルを、一方を他方の背後において使用することから、前記第１ パネルが第１の期間においてその画像を表示し、前記第２パネルが前記第１の期 間の間の第２の期間においてその画像を表示するようにこれらのパネルを駆動す るのが好適である。前記期間の持続時間と、これらが互いに連続する周波数を、 前記パネルの画像が別々に観測される恐れが無いように、且つ、画像フリッカが 生じないように選択する。さらに、前記表示パネルを、このパネルが画像を表示 しない期間において透過性が最高になるようにし、その結果他方のパネルの画像 情報によって変調された光が、最初に言及したパネルによって出来るかぎり少な く減衰されるようにするのが好適である。これは、それらの画素が不作動状態に おいて前記光の偏光方向を変化させないパネルを使用した場合、図２において前 記第１パネルに対して矢印２３および２５によって、前記第２パネルに対して矢 印３３および３５によって示すように、前記パネルの偏光子および検光子の偏光 方向は各々パネルに関して互いに平行になることを意味する。 図３は、本発明による画像表示システムの第３実施例の断面図を示す。この実 施例において、前記第１画像表示装置を、蛍光体層および画像窓４１を有する陰 極線管４０とし、第２画像表示装置を、偏光子４７、液晶層４６および検光子４ ８を有するＬＣＤパネル４５とする。前記偏光子および検光子の偏光方向４９お よび５０も、例えば平行になるように選択して、前記パネルが画像を表示しない 期間において透過性が最高になるようにし、その結果これらの期間において前記 管４０の画像情報によって変調された光の減衰が最少になるようにする。前記陰 極線管を、画像を表示しない期間において最高輝度を有するように駆動し、前記 期間において画像を表示する前記ＬＣＤパネルを照明する十分な放射源として構 成する。図３の実施例は、図１の実施例より小型であり、図１および３の実施例 より小型である図２の実施例よりも明るい画像を提供できる。 前記画像表示装置の画像表面は、互いに平行である必要は無く、図４に示すよ うに互いに鋭角において延在してもよい。図示したシステムは、照明ユニット６ １と、第１および第２ＬＣＤパネル６２および６３と、観察窓６４を具える。前 記パネルの面は、互いに、例えば１０°の鋭角において延在する。図４に示すよ うに、双方のパネルは、システム軸９−９¹に対して鋭角、βおよびγにおいて 延在してもよい。しかしながら、代わりに、これらのパネルの一方のみがこの軸 に対して鋭角において延在し、他方のパネルがこの軸に対して垂直であってもよ い。しかしながら、前記表示パネルの対応する画像部分が整合することが保証さ れるべきである。すなわち、前記システム軸に対して平行方向に見て、これらが 互いに包含すべきである。満足できる３次元画像を、この実施例によっても得る ことができ、パネル４５が前記システム軸に対して鋭角において延在する図３の 実施例の変形例によっても同様に得ることができ、前記陰極線管の前面プレート が９０°よりも小さい角度において延在する図１の実施例の変形例によっても得 ることができる。 ＬＣＤパネルの代わりに、図２、３および４の実施例において、例えば、液晶 材料のドロップを付与し、その動作が光散乱を基礎とするポリマ層を具えるＰＤ ＬＣのような他の表示パネルを使用してもよい。原則的には、このようなパネル は、偏光子および検光子を具える必要がない。しかしながら、これらの素子を追 加することによって、高いコントラストを有する画素を得ることができる。ＰＤ ＬＣパネルは、例えば、論文”A Full colour TFT-LCD with polymer dispersed structre”in Japan Display 1992, pp.931-934に記載されている。 原則的には、本発明を、種々の形式の画像発生装置によって実現することがで きる。 ダブルＤデプス原理を、図５ａ−５ｅにおいて説明する実験を参照して説明す る。タイルの床７１およびタイルの後方の壁７２から成る環境におけるレーシン グカー７０を示す図５ａを出発点とする。図５ｂおよび５ｃにおいて示す２つの 透過性箔がこの場面を形成する。図５ｂは、その環境から分離した前記レーシン グカーを示し、図５ｃは、この環境のみを示す。図５ｂの箔を図５ｃの箔の上に 置き、透過性ガラスまたは合成材料プレートを挿入し、この組み立て部品全体を 図５ｃの箔の側から照明した場合、図５ｂの箔の側から見る視聴者は、前記箔に よって共同して表される場面において現実の深度を体験する。 しかしながら、前記レーシングカーは、その環境の上に浮いているように見え る。この影響を、部分的な画像の専用の強度階調を追加的に与えることによって ほとんど除去することができる。前記視聴者に対して垂直方向におけるこの階調 は、前記２つの平行画像に関して相互に補足しあう。図５ｂに示すように、前記 レーシングカーを有する箔における画素の強度すなわち濃度は、低い側において 、例えば１００％から、高い側において、例えば１０％に亘る。図５ｅに示す前 記環境を有する箔に関して、前記レーシングカーの強度は、高い側において１０ ０％から低い側において１０％に亘る。前記透過性箔間の間隔が広すぎない、例 えば、Ａ４フォーマットの箔に対して０．５〜１０μｍである場合、視聴者は、 彼の脳の補間機能によって、厄介な二重画像を生じることなしに、自然な３次元 画像を体験する。さらに、深度感覚は単眼用であり、単眼によっても体験するこ とができ、大きな観察角において維持される。表示すべき場面において、例えば 遠景のように、より深いキューが存在する場合、これらのキューは、ダブルＤデ プスを強調することができる。 静止画像を有する上述した実験装置を、前記箔を画像表示パネルまたは陰極線 管のような電子的に制御される画像表示装置によって置き換えることによって、 業務用または消費者用の適切なシステムに変形することができる。もちろん、動 く３次元画像を、このような装置によって表示することができる。前記画像がカ ラー画像である場合、前記専用強度階調の代わりに、またはこれに加えて、カラ ー階調を与えることもできる。階調はシーンの深度キューに依存する。 前記専用強度階調を、画素毎にこれらの階調の積が前記２次元画像の画素にお ける強度に等しくなるように、互いに適合させるのが好適である。 さらに、前記画像装置の画像表面間の間隔を、前記表面の対角線の分数ｆに等 しくし、ここで、ｆに関して、 を保持する。 前記間隔のこの選択は、体験される深度が、強調され過ぎたり、したがって効 果が妨害されたりすることを防止する。深度体験が妨害されることは、ｆに関し て、 を保持する表示システムにおいて完全に防止される。 図６は、本発明による３次元システムに関する画像信号発生および画像表示の 可能なモードを示す。取り出し側において、通常のカメラ８０、例えばビデオカ メラを使用し、これによって、場面または対象の２次元的な取り出しを生成し、 ２次元画像信号Ｓ_2Dを供給する。装置８１も使用し、これによって深度情報を前 記場面から得て、深度信号Ｓ_dを供給する。この装置を、別個の装置として示し たが、カメラ８０と一体化してもよい。装置８１を、種々の方法において実現す ることができる。装置８１を種々の方法で実現することができる。例えば、赤外 線ビームを放射して前記場面を走査する赤外線送信機と、種々の場面構成要素に よって反射された光を受け、それを深度信号に変換するカメラ管またはＣＣＤセ ンサのような赤外線感応検知装置とを具えてもよい。前記装置を、焦点を制御す る制御信号を深度信号として使用することができる自動走査フォーカス設定を有 するカメラによって構成してもよい。 一般に、能動および受動深度感知手段の双方を、前記場面の深度プロフィール を決定するために使用することができる。 信号Ｓ_2DおよびＳ_dを、３次元画像表示システム８５に、伝送媒体８２を経て 伝送し、伝送媒体８２は、テレビジョン放送の場合において、空気によって構成 され、有線ＴＶ回路またはローカルネットワークの場合において、電気ケーブル によって構成される。 画像表示システム８５は、第１プロセッサすなわち画像ミキサ８６を具え、こ の画像ミキサ８６において、信号Ｓ_2DおよびＳ_dを画像フレームに対して処理し 、深度情報を前記フレームの各々の画素に適用する。画像フレーム情報を有する 信号Ｓ_frを、画像プロセッサ８７に印加し、この画像プロセッサ８７は、前記画 像フレームを２つの分離した格付けされた画像に変換する。画像プロセッサ８７ の出力信号Ｓ_diをマルチプレクサ８８の入力部に印加し、このマルチプレクサ８ ８は、２つの画像信号Ｓ_i.1、Ｓ_i.2から成る出力信号Ｓ_diを供給する。この信号 Ｓ_i.1を、例えば表示パネル９５である第１画像表示装置９５用の制御回路９７ に印加し、信号Ｓ_i.2を、第２表示パネル９６用制御回路９８に印加する。 スイッチ８９および９０を、マルチプレクサ８８と制御回路９７および９８と の間に配置してもよく、これらのスイッチは、前記画像表示装置が相違する別々 の連続した期間においてこれらの画像を表示するように制御することができる。 この紹介したモードは、特に、前記画像表示装置を透過性パネルとした場合に好 適である。スイッチ８９および９０は、同期回路を構成する。 図５ａ−５ｅの参照して上述したように、ダブルＤデプスによって喚起される 深度効果は、視聴者に対して垂直方向の効果である。この効果を、水平方向にお ける画像を湾曲するように前記システムを実現することによって、水平方向にお ける深度効果とともに増大することができる。このような画像を、円柱軸線が前 記画像表示装置から来る光の経路において垂直である円柱レンズを設けることに よって得ることができる。しかしながら、好適には、図７に示すように画像表面 自体を水平方向において湾曲させる。この図は、画像表面を正面図において示し 、加えてその垂直断面１０１および水平断面１０２を示す。 図８は、適合した陰極線管１０５を垂直断面において示し、これによって水平 方向に湾曲した画像を得ることができる。この目的のために、ガラススクリーン １０６を、２つの層１０７および１１０で構成する。層１０７は、蛍光体層およ びシャドーマスク１０５と同じ曲率を有する第１表面１０８を有し、前記マスク はフェースプレートを規定する。表面１０８を、前記蛍光体層に向かい合わせに 配置する。層１０７の第２表面１０９は、表面１０８と反対でより強い曲率を有 する。第２層１１０は、平坦な外側表面１１２と、表面１０９と同じ曲率を有す る内側表面１１１とを有する。第１層１０７は屈折率ｎ₁を有し、前記第２層は ｎ₁より大きい屈折率ｎ₂を有し、光線が、前記第１および第２層間の接触面１０ ９において視聴者の方に屈折するようにする。図８が本システムの表されている 部分を水平断面において示すことは明らかであろう。 前記陰極線管に、図３におけるのと類似した方法において、表示パネル、例え ば、偏光子４７と液晶材料の層４６と検光子４８とを具えるＬＣＤパネル４５に 結合することができる。 水平深度効果を得るために、フェースプレートを凸面の代わりに凹面とした陰 極線管を使用することもできる。このような管１２０を図９に図示する。単一ガ ラス層１２２は、平坦な外側表面１２４と、蛍光体層およびシャドーマスク１２ １と同じ曲率を有する内側表面１２３とを有する。 この管を、図３におけるのと類似した方法において、画像表示パネル４５に結 合することもできる。図８または図９において示す２つの陰極線管１０４または １２０を、図１に示すのと同様に３次元画像表示システムにおいて使用すること も可能である。 画像表示パネルを有するシステムにおいて、水平深度効果を、図１０において 示すように、１つのパネルまたは両方のパネルを適合させることによって得るこ とができる。図１０は、偏光子１３７と、液晶層１３６と、検光子１３８とを有 する表示パネル１３９を示す。外側表面１４０が水平方向において凹面曲率を有 する追加プレート１３９を、前記検光子に向かい合わせに配置する。 水平方向において湾曲させる代わりに、前記３次元画像表示システムによって 得られた画像を、垂直方向において湾曲させてもよい。これは、ダブルＤデプス 効果を増大する垂直方向における追加の深度効果を提供する。垂直方向における 画像曲率を、水平方向におけるのと同様に得ることができ、図７〜１０を参照す ることによって説明できる。このとき、これらの図を、水平断面の代わりに垂直 断面とする。 前記画像を、水平および垂直方向の双方において湾曲させることもできる。こ のとき、垂直方向における増大された深度効果と、水平方向における深度効果の 双方が得られる。 上述した追加の深度効果を、画像または画像表面の実際の曲率によって生成で きるだけでなく、深度情報に依存しない追加の強度階調によって曲率をシミュレ ートすることによっても生成することができる。この曲率シミュレーションを、 図１１および１２の参照とともに説明する。 図１１は、図５ａ−５ｅにおけるのと同じ場面を有する第１の透過性箔を示し 、この図において、左側部および右側部１５０および１５１は、最高透過性、例 えばほぼ１００％を有し、中央部１５２は、最低透過性、例えばほぼ０％を有す る。最高透過性から最低透過性まで、階調変化が存在する。 図１２は、図１１と反対の透過性変化を有する同じ場面を有する第２透過性箔 を示し、中央部において例えばほぼ１００％であり、左側部および右側部におい てほぼ０％である。図１２の箔を図１１の箔の上に置き、透過性の例えばガラス プレートを挿入した場合、エッジが中央部より接近した湾曲画像の効果が、図１ ２の箔の側における視聴者に与えられる。 前記箔の透過性が、表示された画面における対応する強度階調の代わりをする 、電子的に制御可能な画像表示装置によって箔表示を表示することによって、円 柱レンズ作用を組み込み、仮想円柱レンズの軸線を垂直かつ中央に置いた、実用 上好適なシステムが得られる。 この円柱レンズをダブルＤデプス効果と組み合わせることによって、後者の効 果に水平深度効果を付加することができる。追加の深度に依存しない強度階調を 、水平方向の代わりに垂直方向において設け、ダブルＤデプス効果によって生成 される深度感を増大することができる。さらに追加の深度に依存しない強度階調 を、水平および垂直方向の双方において設け、増大された垂直深度効果だけでな く、水平深度効果も有するようにすることができる。後者は、追加の、深度に依 存しない、半径方向において連続的に変化する強度階調によっても実現すること ができる。 本発明を、特に、場面構成要素間の距離と場面の深度とが役割を演じる、例え ば、ビデオ画像または医療診察映像である場面の３次元画像の表示に使用できる だけでなく、厚さが特に重要な、物体の量の視覚化にも使用することができる。 特別な例を、大きなポスタまたはコマーシャルを表示することができるグラフィ ックシステムとすることができ、特に、コンピュータグラフィックシステムとす ることができる。前記物体または本体の量的な属性および形状は、観察される画 像の厚さすなわち高さの増加または減少において明らかになる。本発明は漸次の 厚さ変化の視覚化に優れて適していることが分かっている。この目的のために、 多数の部分的な画像を整合して重ね、これらの画像は、厚さ変化によって規定さ れる追加の強度階調を表し、相違する画像の階調は相互に補足し合う。前記物体 の輪郭内にのみ存在する前記強度階調は、ここでは、水平または垂直の代わりに 、前記物体の輪郭に対して垂直方向に延在する。この可能性を、図１３ｂ−１３ ｅにおいて示す部分的画像を有する複数の透過性箔の参照によって再び説明する ことができる。 図１３ａは、ショーモデル１６０の２次元画像を示し、この画像を、量および 丸い形状に関するかぎり出来るだけ自然に表示する。図１３ｂ−１３ｅは、前記 モデルの異なった垂直断面の箔を示す。 図１３ｂは、外輪郭を具える断面１６１を示し、図１３ｃは、頭１６６および 腕１６７の一部を示す断面１６５を示す。本発明によれば、図１３ｂにおける断 面１６１の輪郭は、この断面を有する箔の透過性の階調１６２によって示され、 この階調は、前記輪郭曲線の内部にのみ存在し、前記輪郭曲線の方向に対して垂 直方向に延在する。図１３ｃにおける断面１６５の頭および腕も、このような階 調１６６および１６７によって示される。断面１６５を有する箔を断面１６１を 有する箔の上に置き、適切な厚さの透過性プレートを挿入すると、断面１６５を 有する箔から堆積された箔を見ている視聴者は、前記モデルの主として上部の３ 次元画像を見る。 前記画像を完成させるために、断面１６５を有する箔に、透過性プレートと、 前記モデルの服の大部分を示す断面１６７を有する他の箔（図１３ｄ）とを設け る。この服の輪郭１６８および襞１６９は、これらの輪郭および襞に対して垂直 に延在する透過性階調１７０および１７１によって再び表される。最後に、最後 に言及した箔に、他の透過性プレートと、服の突き出た部分１７４を有する断面 １７３である最後の箔（図１３ｅ）を設けてもよい。 図１４は、上述した堆積を断面において示す。この図において、参照番号１８ ０は照明ユニットを示し、１８１、１８２および１８３は前記透過性プレートを 示し、１６１、１６５、１６７および１７３は前記箔において設けられた断面を 示す。視聴者がこの箔および透過性プレートの堆積を見た場合、彼は、前記モデ ルの丸みを帯びた形状までも眼に見える、前記モデルの驚くほど良好な量的画像 を体験するであろう。 図１３ａ−１３ｅおよび１４の参照とともに記述した実験装置を、前記断面を 表示する電子的に制御可能な画像表示装置を使用し、前記透過性階調を強度階調 に置き換えることによって、実際的に有用なシステムに変形することができる。 ダブルＤデプス原理を使用した場合、すなわち、間に特定の間隔を有する少な くとも２つの画像表示装置を使用した場合、視差がこれらの装置によって形成さ れる３次元画像において生じるのを防止すべきである。すなわち、場面構成要素 は、見る角度が変化した場合、オフセットすべきでない。本発明の他の態様によ れば、実際の画像内容、すなわち２次元画像を表示する１つの画像表示装置を使 用し、深度情報を表示する２つの画像表示装置を使用し、これらの相違する形式 の情報を、相違する期間において表示することによって、視差を防止することが できる。これを、相違する画像内容を有する多数の箔を有する実施例の参照によ って説明することができる。図１３ａ−１３ｅと同じモデルを示すこれらの箔を 、図１５ａ、１５ｂおよび１５ｃにおいて示す。 図１５ａは、第１箔における前記モデルの完全な２次元画像１９０を示す。 図１５ｂは、前記画像の深度キューによって規定される透過性階調を有する、 箔における前記モデルの第１の前方の深度画像１９５を示す。 図１５ｃは、図１５ｂと互いに補い合う透過性階調を有する前記モデルの第２ の後方の深度画像を示す。図１６に示すように、画像１９０を有する箔と、画像 ２００を有する箔と、透過性プレート１９９と、画像１９５を有する箔とを、照 明ユニット１８０上に連続して配置すると、視聴者１０は、完全に量的な前記モ デルを見るであろう。 以前の説明に類似して、３つの表示装置を、画像１９０、１９５および２００ を表示する箔の代わりに使用することができる。しかしながら、システムの光出 力および／または小型化のために、図１７に示すように、２つの画像表示装置と 、これらの装置専用の駆動ユニットを使用するのがより有利である。 この図において、参照符２０５は照明ユニットを示し、２０６および２０７は 、制御回路２０９および２１０を有する画像表示装置、例えばＰＤＬＣパネルを 示す。前記パネル間の媒体２０８を、空気またはガラスとしてもよい。制御回路 ２０９および２１０を、図式的に示すスイッチ２１１および２１２を経て、図６ におけるのと類似し、かつ、マルチプレクサ２１５のみを示す電子装置に接続す る。 前記電子装置およびスイッチを、例えば１／１００秒の第１期間において、パ ネル２０６が２次元画像１９０を表示し、パネル２０７を最高透過性にし、前記 第１期間の間に生じ、例えば１／１００秒の第２期間において、パネル２０６が 深度画像２００を表示し、パネル２０７が深度画像１９５を表示するように構成 してもよい。このようにして、テロミナンス（深度画像）および実際の画像内容 、すなわちルミナンスおよびクロミナンスは、時間において分離され、視差は防 止される。前記期間はとても短く、切り替え周波数はとても高いことから、視聴 者は、前記深度画像および２次元画像を１つの画像として判断し、結果として、 この視聴者は、自然な３次元画像、すなわち完全に量的な画像を見るであろう。 前記システムを、例えば１／１００秒の第１期間において、パネル２０６が２ 次元画像１９０を表示し、第２の次の期間において、パネル２０６が深度画像２ ００を表示し、第３の次の期間において、パネル２０７が深度画像１９５を表示 し、その後このサイクルを繰り返すように構成してもよい。さらに、前記深度画 像間のモアレをこのとき防止することができる。 原則的には、前記深度内容をできるだけ自然に発生させるために、前記表示パ ネル間の光学的な距離を調節する必要があるかもしれない。 図１８は、この可能性を与える画像表示システムの実施例を示す。この実施例 は、図２における実施例と、調節可能スペーサ２２０を第１表示パネル２０と第 ２表示パネル３０との間に配置した点のみが相違する。図１８に示すように、こ れらのホルダを、例えば、本システムのユーザによって機械的または電気機械的 に調節することができる弾性素子によって構成することができる。このとき、空 気とすることができる前記媒体の厚さを、前記ユーザの個人的な要求または好み に適合させることができる。図１の実施例においても、前記管によって発生され た画像間の効果的な光学的な距離を、前記陰極線管の一方をその軸線に沿って他 方の管に関して移動することによって調節することができる。 空気のような不活性な媒体の代わりに、前記画像表示装置間の空間を、活性媒 体、すなわち、その光学的特性を変更できる媒体とすることができる。 図１９は、この場合のシステムの実施例を示す。この実施例は、図２の実施例 の変形例であり、照明ユニット１５と、偏光子２２、検光子２４および液晶挿入 層２１または液晶材料のドロップを拡散させたポリマ層を有する第１表示パネル と、偏光子３２、検光子３４および液晶層３１を有する第２の同様な表示パネル とを具える。 図１９は、前記第１パネルを画素毎に駆動できる層２１用の一対の電極プレー ト２３０および２３１と、前記第２パネル用の同様の一対の電極プレート２３２ および２３３とを、さらに示す。参照番号２３５は、前記２つの表示パネル間の 活性媒体を示す。この媒体を、２つの電極プレート２３６および２３７間に封入 し、これらのプレートを、前記媒体２３５の画素逐次駆動またはより荒い駆動が 可能となるように構成してもよい。 前記媒体２３５を、例えば、その屈折率を局所的に、例えば画素毎に変化させ ることができる、液晶材料のような電気−光学材料から構成し、前記第１および 第２パネルの対応する画素間の光学的距離を増加または減少できるようにする。 このようにして、最適な深度効果を実現することができる。 媒体２３５を、液晶材料のドロップを拡散させたポリマとしてもよい。前記電 極を作動させることによって、この材料を局所的に、または所定の領域において 散乱するようにし、前記３次元画像の所定の部分を強調し、背景を暗くするよう にすることができる。 媒体２３５を、エレクトロクロミック材料、すなわち、その色をこの材料の両 端間に電界を印加することによって変化させることができる材料にしてもよい。 このとき、カラーコントラストを、表示画面において局所的に変化させることが でき、これは深度感覚の増大に寄与することができ、すなわち、表示された物体 、または表示された場面における物体の量的特性を強調することができる。 媒体２３５を、ある程度の強調を得るように、この両端間に印加された電界の 影響の下で変形する有機エラストマ材料としてもよい。したがって、深度感覚を 増大することができ、これは、輪郭境界領域を視覚化する場合に特に効果的であ る。 ３次元カラー画像を、図１によるシステムによって表示する場合、ビーム結合 器または分割ミラー５を使用する必要があり、これは多数の必要条件に応じなけ ればならない。例えば、この分割ミラーは、可視光波長範囲全体に対してほぼ５ ０％の同じ透過／反射係数を有する必要があり、１０％以下の低い吸収率を有す る必要があり、大きな範囲の観察角を通じて色変化を示すべきではない。この分 割ミラーは、僅かな層を具えなければならず、より大きい表面領域に用いること ができる技術的処理によって製造できるであろう。図２０における断面において 示す分割ミラーは、図２の実施例における分割ミラー５として使用するのに優れ て適していることが分かっている。この分割ミラーは、１５−２０ｎｍ程度の厚 さを有する銀の層２４１のみを設けられた透過性基板２４０と、１３０ｎｍ程度 の厚さを有するＳｉＯ₂層２４２とを具える。 図２１は、前記透過率、反射率および吸収率を、入射光に対する割合において 、曲線２４５、２４６および２４７による波長λの関数として各々示す。この図 から明らかなように、前記光学的特性は、可視光波長範囲において極めて良好に 一定であり、前記吸収率は極めて低く、５％程度であり、前記反射率および透過 率は適切な値を有する。さらに、この分割ミラーは、システム軸線に対して−４ ０°〜＋４５°の見る角度の範囲において、殆ど色変化を示さない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．発光素子から観察窓まで延在するシステム軸線を有し、互いに整合するとと もに前記システム軸線に沿って相違する位置に配置した少なくとも二つの画像表 示装置と、制御回路とを設けた３次元画像表示システムにおいて、各画像表示装 置を、シーンの同一２次元画像を部分的に表示するようにし、深度表示に関連す るパラメータは、表示された画像のうちの少なくとも一つの専用の強度の階調の 形態を具え、表示された全ての画像が、画像表示装置間の軸線方向の距離ととも に、観察者に深度の影響を喚起し、前記専用の強度の階調を、以下のシーンパラ メータ： − シーン成分の深度位置 − シーン成分の高さ − シーン成分の厚さ − シーン成分間の距離 のうちの一つ以上によって決定するようにしたことを特徴とする３次元画像表 示システム。 ２．前記画像表示装置によって発生した全ての画像は、相違する画像に対して相 違する専用の強度の階調を有することを特徴とする請求の範囲１記載の３次元画 像表示システム。 ３．二つの連続する画像装置によって発生した画像の専用の強度の階調を相補的 にしたことを特徴とする請求の範囲２記載の３次元画像表示システム。 ４．画素ごとの専用の強度の階調の積を、元の２次元画像の強度に等しくしたこ とを特徴とする請求の範囲３記載の３次元画像表示システム。 ５．前記観察窓からみた画像表示装置感の距離を、前記画像表示装置の画像表面 区域の対角線の一部ｆに等しくし、このｆを としたことを特徴とする請求の範囲１，２，３又は４記載の３次元画像表示シ ステム。 ６．前記ｆを、 としたことを特徴とする請求の範囲５記載の３次元画像表示システム。 ７．前記システム軸線の方向から見て、前記画像表示装置の画像表面区域が互い に鋭角に延在することを特徴とする請求の範囲１から６のうちのいずれかに記載 の３次元画像表示システム。 ８．前記画像表示装置をそれらの制御回路を介して駆動する同期回路を、人間の 眼で観察できる周波数より高い周波数でそれら画像を交互に表示するようにした ことを特徴とする請求の範囲１，２，３，４，５又は６記載の３次元画像表示シ ステム。 ９．各画像表示装置の制御回路は、２次元画像情報を受け取る第１入力部と、深 度情報信号を受け取る第２入力部とを有し、この回路は、信号を一つの画像信号 に結合する画像ミキサを具えることを特徴とする請求の範囲１かち８のうちのい ずれかに記載の３次元画像表示システム。 10．画像表示装置によって形成された少なくとも一つの画像を湾曲させて、この 画像のエッジを、前記画像の中央に比べて前記観察窓に近接して配置したことを 特徴とする請求の範囲１から９のうちのいずれかに記載の３次元画像表示システ ム。 11．前記画像表示装置から発生した画像は、画像の中央からそれらのエッジに向 かって延在する単調な強度の階調を有し、その強度の階調は、前記シーン成分及 びシーン強度に依存せず、同時に、二つの連続的な画像表示装置の画像の単調な 強度の階調を相補的にしたことを特徴とする請求の範囲１から１０のうちのいず れかに記載の３次元画像表示システム。 12．前記画像の単調な強度の階調が放射方向に延在するようにしたことを特徴と する請求の範囲１１記載の３次元画像表示システム。 13．前記単調な強度の階調が、前記システム軸線に垂直な二つの互いに垂直な方 向に延在するようにしたことを特徴とする請求の範囲１１記載の３次元画像表示 システム。 14．対象の量を視覚化するために請求の範囲１から１３のうちのいずれかに記載 された３次元画像表示システムにおいて、その対象画像の量を前記画像表示装 置によって発生させ、その画像は、前記システム軸線に垂直な平面に応じて相違 する断面を表し、輪郭を、前記対象画像の周辺内で局部的な輪郭線を横切る方向 に強度の階層によって発生させるようにしたことを特徴とする請求の範囲１から １３のうちのいずれかに記載の３次元画像表示システム。 15．第１画像表示装置は、第１時間間隔で２次元画像を表示するとともに、その 第１時間間隔の間に配置した第２時間間隔で深度キューによって規定した第１深 度画像を表示し、少なくとも第２画像表示装置は、深度キューによって規定され るとともに前記第１深度画像と相補的な第２深度画像を第３時間間隔で表示する ようにしたことを特徴とする請求の範囲１から１３のうちのいずれかに記載の３ 次元画像表示システム。 16．第１及び第２画像表示装置を、調整可能なスペーサによって相互接続したこ とを特徴とする請求の範囲１から１５のうちのいずれかに記載の３次元画像表示 システム。 17．二つの画像表示装置感の媒体は、調整可能な光学特性を有することを特徴と する請求の範囲１から１５のうちのいずれかに記載の３次元画像表示システム。 18．前記画像表示装置を陰極線管によって構成し、ｎを陰極線管の数とする場合 、前記陰極線管からの光ビームをビーム軸がシステム軸に一致するビームに結合 するために、ｎ−１個のビーム結合器を設け、前記陰極線管の画像の専用の強度 の階調を、前記陰極線管内の電子ビームの強度変動によって実現したことを特徴 とする請求の範囲１から１７のうちのいずれかに記載の３次元画像表示システム 。 19．前記画像表示装置を、放射源から供給される照明ビームの経路に前後して配 置するとともに前記システム軸線に対して中央に配置した画像表示パネルによっ て構成し、これらパネルの画像の専用の強度の階調を、前記パネルの光透過の変 動によって実現したことを特徴とする請求の範囲１から１７のうちのいずれかに 記載の３次元画像表示システム。 20．前記観察窓から最も隔離した画像表示装置を陰極線管によって構成し、他の 画像表示装置を画像表示パネルによって構成し、前記陰極線管の画像の専用の強 度の階調を、前記陰極線管内の電子ビームの強度変動によって実現し、画像 表示パネルの画像の専用の強度の階調を、前記パネルの光透過の変動によって実 現したことを特徴とする請求の範囲１から１７のうちのいずれかに記載の３次元 画像表示システム。 21．各ビーム結合器を、比較的薄い銀の層及び厚い二酸化窒素の層を連続的に設 けた透明基板で構成した広帯域の部分的透過ミラーによって構成したことを特徴 とする請求の範囲１８記載の３次元画像表示システム。