JPH11113029A - 立体画像表示装置及び立体画像撮影表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置構成が簡単で作製が容易であり、画像選
別のための眼鏡を用いることなく高解像度の立体画像を
表示することができる立体画像表示装置を提供する。 【解決手段】 両眼立体視を構成する一対の視差像のう
ちの一方の視差像を表示する第１の画像表示手段Ｄ５及
び他方の視差像の鏡像を表示する第２の画像表示手段Ｄ
６と、該第１の画像表示手段Ｄ５の画像表示面５から放
出される光を透過させて観察者の一方の眼に到達させる
とともに、第２の画像表示手段Ｄ６の画像表示面６から
放出される光を反射させて観察者の他方の眼に到達させ
る光分割手段Ｏ１とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、左右両眼に対して
それぞれに対応した視差像を表示して立体画像を生じさ
せる立体画像表示装置と立体画像撮影表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体画像は、テーマパークにおけ
る立体映画やアミューズメント施設などにおけるゲーム
機などの立体映像として広く利用されている。

【０００３】このような立体画像の多くは、左右の眼が
異なった方向から物体を見ることによって生じる効果、
すなわち、両眼視差による立体視の効果を利用したもの
である。例えば、色フィルタや偏光フィルタなどで作っ
た眼鏡を用いて、左右両眼用の二つの視差像が表示され
る二次元画面から、右眼用の視差像を選択して右眼に表
示すると共に、左眼用の視差像を選択して左眼に表示し
て立体画像を認識させる立体映画表示装置が従来より知
られている。また、最近ヘッドマウントディスプレイ
（HMD: Head-Mounted Display）等のゴーグル型の映像
表示装置を使用して観察者に立体画像を提供するものも
広く知られている。

【０００４】しかし、立体画像を見るために特別な眼鏡
を使用することは煩わしいことから、このような特別の
眼鏡等を使用しないで、立体画像を提供できるものが求
められている。現在すでに提案されたこのような立体画
像表示装置としては、空間分割方式と時間分割方式のも
のがある。

【０００５】空間分割方式である立体画像表示装置の代
表的なものとしては、レンチキュラ板を用いた立体画像
表示装置がよく知られている。例えば、「濱崎：三次元
画像表示の動向（画像電子学会全国大会、13、pp．51-5
6(1990)）」や、「R．Borner:" Autostreoscopic Photo
graphy and Video Projection of Parallax-Stereopano
ramagrams onto Large Lenticular Screens "、Japan D
isplay' 89、4-1(1989)」に示されている。

【０００６】このような立体画像表示装置は、図２９に
示すように、複数のシリンドリカルレンズ１０１ａを縦
縞状に配列したレンチキュラ板１０１と、該レンチキュ
ラ板１０１の焦点面上に配設され左右視差像を縦縞状に
交互に並べて表示する二次元表示面１０２から構成され
ている。この立体画像表示装置においては、各シリンド
リカルレンズ１０１ａに対応する画素表示列ａ、ｂにそ
れぞれ、ａ′、ｂ′方向から撮影した画像の画素列を表
示すれば、レンチキュラ板１０１の作用によって、各方
向から撮影した画像は左右の眼に対して別々に表示され
ることとなり、立体像を認識させることができる。

【０００７】一方、時間分割方式の立体画像表示装置の
代表的なものの一つにケンブリッジ大学によって提案さ
れているものがある。例えば、「Proc. SPIE vol 2653
"Time Multiplexed Color Autostereoscopic Display
"(Paper#:2563-01)"」にその内容が示されている。こ
の時間分割方式の立体画像表示装置は、図３０に示すよ
うに、高速ＣＲＴ１１１と、この高速ＣＲＴ１１１に表
示される画像を結像するプロジェクトレンズ１１２と、
このプロジェクトレンズ１１２に近接して配置された複
数の液晶シャッター１１５からなるシャッター板１１３
と、プロジェクトレンズ１１２の結像面に配置されたフ
ルネルレンズ１１４とから構成されている。

【０００８】この立体画像表示装置においては、シャッ
ター板１１３の各液晶シャッター１１５を順番に開閉さ
せ、その開閉動作に同期して左眼用視差画像及び右眼用
視差画像を交互に継続的に切り換えて高速ＣＲＴ１１１
に表示することによって、観察者の左右の眼に対応する
画像のみが入射され、立体像を見ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような空間分割方式であるレンチキュラ方式の立体画像
表示装置においては、一つの画像表示面に右眼用視差像
と左眼用視差像を細分化して縦縞状に交互に並べてある
ため、片方の視差像については一つの画像表示面の半分
の画素数による表示となり、表示画像の解像度が低減さ
れることとなる。

【００１０】また、各視差像を縦縞状に配置して表示す
るには、特別な画像処理が必要であり、この画像処理を
行うための画像処理回路が必要となり、装置構成が複雑
化する。さらに、各視差像の表示画素とレンチキュラ板
１０１を構成するシリンドリカルレンズ１０１ａとの精
密な位置合わせが必要であり、表示装置に高精度の直線
性と高い安定度が要求され、装置の作製が困難、かつ、
煩雑である。

【００１１】また、上述した時間分割方式の立体画像表
示装置においては、一つの二次元画面に左眼用視差像及
び右眼用視差像を交互に表示する必要があるため、この
切り換え表示のための電気回路が必要であり、装置構成
が複雑である。また、交互表示によって片方の眼への表
示時間が半分となるため、垂直解像度が劣化し、映像が
暗くなる。その場合、表示画面を明るくしてもフリッカ
（ちらつき）が発生するなど新しい問題が生じる。

【００１２】このように、従来の空間分割方式及び時間
分割方式のいずれの立体画像表示装置においても、電気
的、光学的な構造が複雑で、製造コストも高く、個人的
に容易に立体画像を楽しめるものではなかった。さら
に、これらの空間分割方式及び時間分割方式のいずれの
立体画像表示装置においても、画像表示面が観察者に観
察される立体画像の観察面となるため、観察距離が短
く、焦点深度の深い立体画像を表示することが困難であ
る。

【００１３】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、画像選別のための眼鏡などを使
用することなく、表示画面の分解能を低減させずにリア
ルな立体画像が観察できるようになされ、フリッカ（ち
らつき）の問題も発生しない立体画像表示装置及び立体
画像撮影表示装置の提供という課題を解決しようとする
ものである。また、本発明は、空間分割のための配列や
時間分割のための交互表示の必要がなく、簡単な構造で
安価に製造でき、しかも、焦点深度の深い立体画像を表
示することができる立体画像表示装置及び立体画像撮影
表示装置の提供という課題を解決しようとするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る請求項１記載の立体画像表示装置は、
第１の画像表示面を有する第１の画像表示手段及び第２
の画像表示面を有する第２の画像表示手段と、上記第１
の画像表示面に表示された画像の各画素から放射される
光を放射方向に応じて透過光及び反射光に分割させて透
過光を観察者の一方の眼に到達させるとともに、上記第
２の画像表示面に表示された画像の各画素から放射され
る光を放射方向に応じて透過光及び反射光に分割させて
反射光を観察者の他方の眼に到達させる光分割手段とを
備えていることを特徴とする。

【００１５】この立体画像表示装置の光分割手段は、第
１の画像表示面に表示された画像の各画素から放射され
る光を放射方向に応じて透過光及び反射光に分割させて
透過光を観察者の一方の眼に到達させるとともに、上記
第２の画像表示面に表示された画像の各画素から放射さ
れる光を放射方向に応じて透過光及び反射光に分割させ
て反射光を観察者の他方の眼に到達させる。したがっ
て、第１の画像表示面に観察者の一方の眼に対応する視
差像を表示し、第２の画像表示面に観察者の他方の眼に
対応する視差像の鏡像を表示すれば、両眼により立体画
像を見ることができる。

【００１６】この立体画像表示装置においては従来の空
間分割方式に比較して、左眼用画像及び右眼用画像を空
間的に交互に並べて表示する必要がないため、画像表示
面の分解能が低減しないリアルな立体画像を表示するこ
とができる。また、従来の時間分割方式に比較して、フ
リッカ（ちらつき）のない見やすい立体像を表示するこ
とができる。さらに、この立体画像表示装置は、空間分
割方式の交互配列や時間分割方式の交互表示が必要ない
ので、簡単な構造で、かつ、低コストで製造することが
できる。

【００１７】本発明に係る請求項２記載の立体画像表示
装置においては、上記請求項１記載の立体画像表示装置
において、上記光分割手段は、少なくとも一枚の媒質層
と、この媒質層の両面側に接する第１及び第２の接触面
を少なくとも有し該媒質層の両面側に位置し該媒質層よ
りも屈折率の高い少なくとも一種の媒質部とからなる。
上記光分割手段は、媒質層と媒質部からなるため、媒質
層として空気層を用いることができ、媒質部としてプラ
スチック、硝子、または水等を用いることができるの
で、容易、かつ、低コストで光分割手段を構成すること
ができる。

【００１８】そして、上記光分割手段は、上記媒質部に
上記第１の接触面に向けて入射される第１の画像表示面
より放出された光のうち該媒質部から上記媒質層に光が
入射するときの臨界角より大きい入射角を持つ光を反射
させ該臨界角より小さい入射角を持つ光だけを透過させ
て観察者の一方の眼に到達させるとともに、上記媒質部
に上記第２の接触面に向けて入射される第２の画像表示
面より放出された光のうち該媒質部から上記媒質層に光
が入射するときの臨界角より小さい入射角を持つ光を透
過させ該臨界角より大きい入射角を持つ光だけを反射さ
せて観察者の他方の眼に到達させる。すなわち、観察者
の一方の眼は、上記媒質層に対して臨界角より小さい角
度で入射され上記媒質部と該媒質層の界面を通過してき
た第１の画像表示面の画像を見る。また、観察者の他方
の眼は、上記媒質層に対して臨界角より大きい角度で入
射され上記媒質部と該媒質層の界面で反射された第２の
画像表示面の画像を見る。したがって、第１の画像表示
面に観察者の一方の眼に対応する視差像を表示し、第２
の画像表示面に観察者の他方の眼に対応する視差像の鏡
像を表示すれば、両眼により立体画像を見ることができ
る。

【００１９】この立体画像表示装置においては、上記媒
質層に対して臨界角より大きい入射角で入射する光を該
媒質層により全反射させ、該媒質層に対して臨界角より
小さい入射角で入射する光を該媒質層を透過させること
により第１、第２の画像表示面に表示される二つの視差
像の光をそれぞれ左右の眼に表示させるので、光の利用
効率が高い。また、平面を持って画像表示面からの光を
反射及び透過させて分割するので、解像度も高い、すな
わち、ザラザラした感じのない自然な立体画像を表示で
きる。

【００２０】本発明に係る請求項３記載の立体画像表示
装置においては、上記請求項１記載の立体画像表示装置
において、上記光分割手段は、少なくとも一枚の媒質層
と、第１の画像表示面よりの入射光が入射する第１の入
射面及び該媒質層の一方の表面に接する接触面を少なく
とも有し該媒質層よりも屈折率の高い第１の透明体と、
第２の画像表示面よりの入射光が入射する第２の入射面
及び媒質層の他方の表面に接する接触面並びに上記第１
及び第２の画像表示面よりの光を観察者側に射出する射
出面を少なくとも有し該媒質層よりも屈折率の高い第２
の透明体とからなる。上記光分割手段は、媒質層と、第
１の入射面と該媒質層の一方の表面に接する接触面を少
なくとも有する第１の透明体と、第２の入射面と媒質層
の他方の表面に接する接触面と射出面を少なくとも有す
る第２の透明体とからなるため、第１、第２の透明体と
してプラスチック、硝子などからなるプリズムを用いる
ことができ、媒質層としてはそれらのプリズムの平面を
突き合わせて形成された空気層を用いることができる。
また、第１、第２の透明体がプリズムであれば、プレス
加工などにより簡単に、低コストで作製することが可能
できる。

【００２１】そして、上記光分割手段は、上記第１の入
射面より上記第１の透明体に入射される第１の画像表示
面より放出された光のうち該第１の透明体から上記媒質
層に光が入射するときの臨界角より大きい入射角を持つ
光を反射させ、該臨界角より小さい入射角を持つ光だけ
を透過させて観察者の一方の眼に到達させるとともに、
上記第２の入射面より上記第２の透明体に入射される第
２の画像表示面より放出された光のうち該第２の透明体
から上記媒質層に光が入射するときの臨界角より小さい
入射角を持つ光を透過させ、該臨界角より大きい入射角
を持つ光だけを反射させて観察者の他方の眼に到達させ
る。したがって、第１の画像表示面に観察者の一方の眼
に対応する視差像を表示し、第２の画像表示面に観察者
の他方の眼に対応する視差像の鏡像を表示すれば、両眼
により立体画像を見ることができる。

【００２２】この立体画像表示装置においては、上記媒
質層に対して臨界角より大きい入射角で入射する光を該
媒質層により全反射させ、小さい入射角で入射する光を
該媒質層を透過させることにより第１、第２の画像表示
面に表示される二つの視差像の光をそれぞれ左右の眼に
表示させるので、光の利用効率が高い。また、平面を持
って画像表示面からの光を反射及び透過させて分割する
ので、解像度も高い、すなわち、ザラザラした感じのな
い自然な立体画像を表示できる。

【００２３】本発明に係る請求項４記載の立体画像表示
装置においては、上記請求項１記載の立体画像表示装置
において、光分割手段は、少なくとも一枚の媒質層と、
第１の画像表示面よりの入射光が入射する第１の入射面
及び該媒質層の一方の表面に接する接触面を少なくとも
有し該媒質層よりも屈折率の高い複数の角柱状の透明体
を横方向に連接した第１の透明板と、第２の画像表示面
よりの入射光が入射する第２の入射面及び上記媒質層の
他方の表面に接する接触面並びに上記第１及び第２の画
像表示面よりの光を観察者側に射出する射出面を少なく
とも有し該媒質層よりも屈折率の高い複数の角柱状の透
明体を横方向に連接した第２の透明板とからなる。

【００２４】上記光分割手段は、媒質層と、第１の入射
面と媒質層の一方の表面に接する接触面を少なくとも有
する複数の角柱状の透明体を横方向に連接した第１の透
明板と、第２の入射面と媒質層の他方の表面に接する接
触面と射出面を少なくとも有する複数の角柱状の透明体
を横方向に連接した第２の透明板とからなるため、媒質
層として空気層を用いることができ、第１、第２の透明
板としてプラスチック、硝子などから成形するものを用
いることができる。また、第１、第２の透明板は、プレ
ス加工や工作機械などにより簡単に、低コストで作製す
ることが可能できる。

【００２５】そして、上記光分割手段は、上記第１の透
明板の各透明体の各入射面より上記第１の透明板の各透
明体に入射される第１の画像表示面より放出された光の
うち該第１の透明板の各透明体から上記媒質層に光が入
射するときの臨界角より大きい入射角を持つ光を反射さ
せ、該臨界角より小さい入射角を持つ光だけを透過させ
て観察者の一方の眼に到達させるとともに、上記第２の
透明板の各透明体の各入射面より上記第２の透明板の各
透明体に入射される第２の画像表示面より放出された光
のうち該第２の透明板の各透明体から上記媒質層に光が
入射するときの臨界角より小さい入射角を持つ光を透過
させ、該臨界角より大きい入射角を持つ光だけを反射さ
せて観察者の他方の眼に到達させる。したがって、第１
の画像表示面に観察者の一方の眼に対応する視差像を表
示し、第２の画像表示面に観察者の他方の眼に対応する
視差像の鏡像を表示すれば、両眼により立体画像を見る
ことができる。

【００２６】この立体画像表示装置においては、上記媒
質層に対して臨界角より大きい入射角で入射する光を該
媒質層により全反射させ、小さい入射角で入射する光を
該媒質層を透過させることにより第１、第２の画像表示
面に表示される二つの視差像の光をそれぞれ左右の眼に
表示させるので、光の利用効率が高い。また、二枚の透
明板を利用するため、立体画像表示装置を軽量化するこ
とができる。

【００２７】本発明に係る請求項５記載の立体画像表示
装置においては、上記請求項１記載の立体画像表示装置
において、上記光分割手段は、少なくとも一枚の媒質層
と、第１の画像表示面よりの入射光が入射する第１の入
射面及び該媒質層の一方の表面に接する接触面を少なく
とも有し該媒質層よりも屈折率の高い第１の流体状媒質
部を収容している第１の透明容器と、第２の画像表示面
よりの入射光が入射する第２の入射面及び上記媒質層の
他方の表面に接する接触面並びに上記第１及び第２の画
像表示面よりの光を観察者側に射出する射出面を少なく
とも有し該媒質層よりも屈折率の高い第２の流体状媒質
部を収容している第２の透明容器とからなる。

【００２８】上記光分割手段は、媒質層と、該媒質層よ
りも屈折率の高い第１の流体状媒質部を収容している第
１の透明容器と、該媒質層よりも屈折率の高い第２の流
体状媒質部を収容している第２の透明容器とからなるた
め、媒質層として空気層を用いることができ、第１、第
２の流体状媒質部としては水または蔗糖やグリセリン水
溶液などを用いることができる。さらに、第１、第２の
透明容器としてプラスチック、硝子などを用いて作るこ
とができるので、低コストな立体画像表示装置を構成で
きる。また、第１、第２の透明容器は、プレス加工だけ
でなく、プラスチックや硝子などの透明板を用いて接着
して組み立てることもできるので、簡単に、低コストで
作製することが可能である。

【００２９】そして、上記光分割手段は、上記第１の入
射面より上記第１の流体状媒質部に入射される第１の画
像表示面より放出された光のうち該第１の流体状媒質部
から上記媒質層に光が入射するときの臨界角より大きい
入射角を持つ光を反射させ、該臨界角より小さい入射角
を持つ光だけを透過させて観察者の一方の眼に到達させ
るとともに、上記第２の入射面より上記第２の流体状媒
質部に入射される第２の画像表示面より放出された光の
うち該第２の流体状媒質部から上記媒質層に光が入射す
るときの臨界角より小さい入射角を持つ光を透過させ、
該臨界角より大きい入射角を持つ光だけを反射させて観
察者の他方の眼に到達させる。したがって、第１の画像
表示面に観察者の一方の眼に対応する視差像を表示し、
第２の画像表示面に観察者の他方の眼に対応する視差像
の鏡像を表示すれば、両眼により立体画像を見ることが
できる。

【００３０】この立体画像表示装置においては、上記媒
質層に対して臨界角より大きい入射角で入射する光を該
媒質層により全反射させ、該媒質層に対して臨界角より
小さい入射角で入射する光を該媒質層を透過させること
により第１、第２の画像表示面に表示される二つの視差
像の光をそれぞれ左右の眼に表示させるので、光の利用
効率が高い。また、平面を持って画像表示面からの光を
反射及び透過させて分割するので、解像度も高い、すな
わち、ザラザラした感じのない自然な立体画像を表示で
きる。また、容器中の水を抜き入れできるようにするこ
とができ、運搬や設置なども非常に容易である。

【００３１】本発明に係る請求項６記載の立体画像表示
装置においては、上記請求項１記載の立体画像表示装置
において、上記光分割手段は、第１の画像表示面よりの
入射光が入射する第１の入射面と第２の画像表示面より
の入射光が入射する第２の入射面と該第１及び第２の画
像表示面よりの光を観察者側に射出する射出面とを少な
くとも有し流体状媒質部を収容している外側の透明容器
と、この外側の透明容器の中に収容され該第１の画像表
示面よりの光が入射する第１の平面と該第２の画像表示
面よりの光が入射する第２の平面とを少なくとも有し上
記流体状媒質部よりも屈折率の低い流体状媒質を厚さ一
定の媒質層として収容している内側の透明容器とからな
る。

【００３２】上記光分割手段は、流体状媒質部を収容し
ている外側の透明容器と、この外側の透明容器の中に収
容され該流体状媒質部よりも屈折率の低い流体状媒質を
厚さ一定の媒質層として収容している内側の透明容器と
からなるため、内側と外側の容器としてはプラスチッ
ク、硝子などを用いて作ることができる。そして、内側
の透明容器に空気などを収容し、外側容器に水または蔗
糖やグリセリン水溶液などを収容して上記光分割手段を
構成できるので、低コストで立体画像表示装置を作るこ
とができる。また、第１、第２の透明容器は、プレス加
工だけでなく、プラスチックや硝子などの透明板を用い
て接着して組み立てることもできるので、簡単に、低コ
ストで作製することが可能である。そして、上記光分割
手段は、上記第１の入射面より上記流体状媒質部に入射
される第１の画像表示面より放出された光のうち該流体
状媒質部から上記媒質層に光が入射するときの臨界角よ
り大きい入射角を持つ光を反射させ、該臨界角より小さ
い入射角を持つ光だけを透過させて観察者の一方の眼に
到達させるとともに、上記第２の入射面より上記流体状
媒質部に入射される第２の画像表示面より放出された光
のうち該流体状媒質部から上記媒質層に光が入射すると
きの臨界角より小さい入射角を持つ光を透過させ、該臨
界角より大きい入射角を持つ光だけを反射させて観察者
の他方の眼に到達させる。したがって、第１の画像表示
面に観察者の一方の眼に対応する視差像を表示し、第２
の画像表示面に観察者の他方の眼に対応する視差像の鏡
像を表示すれば、両眼により立体画像を見ることができ
る。

【００３３】この立体画像表示装置においては、上記媒
質層に対して臨界角より大きい入射角で入射する光を該
媒質層により全反射させ、該媒質層に対して臨界角より
小さい入射角で入射する光を該媒質層を透過させること
により右眼用の視差像を右眼に、左眼用の視差像を左眼
に対応して分割するので、光の利用効率が高い。また、
全反射及び透過を利用する光分割なので、解像度を低減
しない、すなわち、ザラザラした感じのない自然な立体
画像を表示できる。また、容器中の水を抜き入れできる
ようにすることができ、運搬や設置なども非常に容易で
ある。

【００３４】本発明に係る請求項７記載の立体画像表示
装置においては、上記請求項１記載の立体画像表示装置
において、上記光分割手段は、第１の画像表示面よりの
入射光が入射する第１の入射面と第２の画像表示面より
の入射光が入射する第２の入射面と該第１及び第２の画
像表示面よりの光を観察者側に射出する射出面とを少な
くとも有し該流体状媒質部を収容している透明容器と、
この透明容器の中に収容され該第１の画像表示面よりの
光が入射する第１の平面と該第２の画像表示面よりの光
が入射する第２の平面とを少なくとも有し上記流体状媒
質部よりも屈折率の低い媒質層とからなる。

【００３５】この立体画像表示装置においては、上記媒
質層に対して臨界角より大きい入射角で入射する光を該
媒質層により全反射させ、該媒質層に対して臨界角より
小さい入射角で入射する光を該媒質層を透過させること
により光の分割をするので、光の利用効率が高い。ま
た、全反射及び透過を利用する光分割なので、解像度が
高い、すなわち、ザラザラした感じのない自然な立体画
像を表示できる。

【００３６】本発明に係る請求項８記載の立体画像表示
装置においては、上記請求項２乃至請求項７記載の立体
画像表示装置において、光分割手段は、媒質層を透過し
た第１の画像表示面からの光を観察者の一方の眼に集光
させ、該媒質層に反射された第２の画像表示面からの光
を観察者の他方の眼に集光させる集光手段を備えている
ことを特徴とする。

【００３７】この立体画像表示装置においては、集光手
段により、媒質層を透過した第１の画像表示面からの光
が観察者の一方の眼に集光され、該媒質層に反射された
第２の画像表示面からの光は観察者の他方の眼に集光さ
れるため、第１、第２の画像表示面の両側の画素の光も
それぞれ対応する観察者の眼に入ることができ、立体画
像の視野角が広がる。つまり、大画面表示ができる。さ
らに、この集光手段により、第１、第２の画像表示面に
表示される各視差像が両眼から離れた距離で拡大される
虚像となるため、両眼立体視の立体効果が増加される。

【００３８】本発明に係る請求項９記載の立体画像表示
装置においては、上記請求項８記載の立体画像表示装置
において、集光手段は、射出面と観察者の間に凸レンズ
を設けて形成されている。

【００３９】この立体画像表示装置においては、集光手
段により、媒質層を透過した第１の画像表示面からの光
が観察者の一方の眼の観察領域に集光され、該媒質層に
反射された第２の画像表示面からの光は観察者の他方の
眼の観察領域に集光されるため、第１、第２の画像表示
面の両側の画素の光もそれぞれ対応する観察者の眼に入
ることができ、立体画像の視野角が広がる。つまり、大
画面表示ができる。さらに、さらに、この集光手段によ
り、第１、第２の画像表示面に表示される各視差像が両
眼から離れた距離で拡大される虚像となるため、両眼立
体視の立体効果が増加される。また、集光手段が凸レン
ズである場合、それを簡単に手に入れることができる。
また、収差補正機能を備えているレンズ、例えば非球面
レンズやフレネルレンズを用れば、収差の少ない見やす
い立体像を表示することができる。さらに、複数レンズ
を用いた収差補正や回折を利用した収差補正を行うこと
も可能であるので、球面収差や色収差などの収差を補正
し見やすい立体像を表示することが容易である。

【００４０】本発明に係る請求項１０記載の立体画像表
示装置においては、上記請求項８記載の立体画像表示装
置において、集光手段は、射出面を凸状のレンズ面とし
て成形して形成されている。

【００４１】この立体画像表示装置においては、集光手
段により、媒質層を透過した第１の画像表示面からの光
が観察者の一方の眼に集光され、該媒質層に反射された
第２の画像表示面からの光は観察者の他方の眼に集光さ
れるため、第１、第２の画像表示面の両側の画素の光も
それぞれ対応する観察者の眼に入ることができ、立体画
像の視野角が広がる。つまり、大画面表示ができる。さ
らに、この集光手段により、第１、第２の画像表示面に
表示される各視差像が両眼から離れた距離で拡大される
虚像となるため、両眼立体視の立体効果が増加される。
また、射出面を凸面にして形成した集光手段は、前記第
２の透明体、第２の容器及び外側容器と一体化してプレ
ス成形することができ、容易、かつ、低コストで構成す
ることができる。また、この凸面を収差補正機能を備え
ている凸面例えば非球面レンズのような非球面などにす
ることにより屈折による画像の歪曲や収差を補正でき、
球面収差や色収差など収差の少ない見やすい立体像を表
示することができる。

【００４２】本発明に係る請求項１１記載の立体画像表
示装置においては、上記請求項２乃至請求項１０記載の
立体画像表示装置のいずれかにおいて、前記媒質部、透
明体、透明板又は透明容器のいずれかと媒質層との接触
面、または、第１の入射面、第２の入射面及び射出面の
いずれかには、反射防止膜が形成されていることを特徴
とする。

【００４３】この請求項１１記載の発明によれば、前記
媒質部、透明体又は透明容器のいずれかと媒質層との接
触面に反射防止膜が形成すれば、透過光を利用して第１
の画像表示面を観察する片方の眼への第２の画像表示面
からの反射光を抑えることができる。すなわち、上記臨
界角より小さい入射角を持って媒質層に入射する第２の
画像表示面からの光は媒質層をほとんど透過するが、わ
ずかの部分は媒質層の表面より反射されて第１の画像表
示面を観察する片方の眼へ入る。その反射光を抑えるこ
とができるので、見やすい立体像を表示することができ
る。一方、光分割手段の第１の入射面、第２の入射面及
び射出面とのいずれかに反射防止膜を形成すれば、光の
利用効率の向上とコントラストの向上が図られる。ま
た、光分割手段の射出面に反射防止膜を形成すれば、外
界光の観察者の眼への反射を抑えることができる。

【００４４】本発明に係る請求項１２記載の立体画像表
示装置においては、上記請求項２乃至請求項１１記載の
記載の立体画像表示装置において、第１の画像表示面の
画像の光を、第２の画像表示面の画像の光より明るくし
ていることを特徴とする。

【００４５】この立体画像表示装置においては、第１の
画像表示面の画像は、第２の画像表示面の画像より明る
くしていることから、上記反射防止膜を設けなくとも、
透過光を利用して第１の画像表示面を観察する片方の眼
への第２の画像表示面からの反射光が少ないので、見や
すい立体像を表示することができる。

【００４６】本発明に係る請求項１３記載の立体画像表
示装置においては、上記請求項２乃至請求項１２記載の
立体画像表示装置のいずれかにおいて、媒質層の表面と
第１の入射面の中央部の点の接平面（第１の入射面が平
面である場合はその平面を指す）とのなす角度と、媒質
層の表面と第２の入射面の中央部の点の接平面（第１の
入射面が平面である場合はその平面を指す）とのなす角
度と、媒質層の表面と射出面の中央部の点の接平面（射
出面が平面である場合はその平面を指す）とのなす角度
とを互いに一致させるようにしたことを特徴とする。

【００４７】この立体画像表示装置においては、媒質層
の表面と第１の表示面第１の入射面の中央部の点の接平
面とのなす角度と、媒質層の表面と射出面の中央部の点
の接平面とのなす角度とを互いに一致させることによ
り、第１の入射面の中央部の点の接平面と射出面の中央
部の点の接平面とが平行となり、第１の画像表示面に表
示される画像の光分割手段における透過による像の歪曲
を防ぐことができる。また、媒質層の表面と第１の入射
面の中央部の点の接平面とのなす角度と、媒質層の表面
と第２の入射面の中央部の点の接平面とのなす角度とを
互いに一致させることにより、第２の入射面と射出面と
の位置関係は、第１の入射面と射出面との位置関係に等
価的に一致し、第２の画像表示面に表示される画像の光
分割手段における透過や反射による像の歪曲を防ぐこと
もできる。したがって、歪曲の少ない立体画像を表示す
ることができる。

【００４８】本発明に係る請求項１４記載の立体画像表
示装置においては、上記請求項２乃至請求項１２記載の
立体画像表示装置のいずれかにおいて、媒質層の表面と
第１の入射面の中央部の点の接平面（第１の入射面が平
面である場合はその平面を指す）とのなす角度と、媒質
層の表面と第２の入射面の中央部の点の接平面（第２の
入射面が平面である場合はその平面を指す）とのなす角
度と、媒質層の表面と射出面の中央部の点の接平面（射
出面は平面である場合はその平面を指す）とのなす角度
とを上記臨界角に一致させるようにしたことを特徴とす
る。

【００４９】この立体画像表示装置においては、第１の
画像表示面から放出される光のうち該画像表示面にほぼ
垂直する光線が媒質層を透過して射出面より射出され、
第２の画像表示面から放出される光のうち該画像表示面
にほぼ垂直する光線が媒質層から反射されて射出面より
射出されるため、観察者は、射出面の正面から立体画像
を観察することができる。

【００５０】本発明に係る請求項１５記載の立体画像表
示装置においては、上記請求項２乃至請求項１４記載の
立体画像表示装置のいずれかにおいて、第１の画像表示
面の中央部の点の接平面（第１の画像表示面が平面であ
る場合はその平面を指す）と媒質層の表面とのなす角度
と、第２の画像表示面の中央部の点の接平面（第２の画
像表示面が平面である場合はその平面を指す）と媒質層
の表面とのなす角度とを互いに一致させるようにしたこ
とを特徴とする。

【００５１】この立体画像表示装置においては、第１の
画像表示面の中央部の点の接平面と媒質層の表面とのな
す角度と、第２の画像表示面の中央部の点の接平面と媒
質層の表面とのなす角度とを互いに一致させることによ
り、第２の画像表示面と射出面との位置関係は、第１の
画像表示面と射出面との位置関係に等価的に一致するの
で、観察者の左右両眼は等価的に同じ位置にある表示面
を見ることになり、見やすい立体画像を表示することが
できる。

【００５２】本発明に係る請求項１６記載の立体画像表
示装置においては、上記請求項２乃至請求項１４記載の
立体画像表示装置のいずれかにおいて、第１の画像表示
面の中央部の点の接平面と媒質層の表面とのなす角度
を、第１の入射面の中央部の点の接平面と媒質層の表面
とのなす角度より小さくし、第２の画像表示面の中央部
の点の接平面と媒質層の表面とのなす角度を、第２の入
射面の中央部の点の接平面と媒質層の表面とのなす角度
より大きくしている。

【００５３】この立体画像表示装置においては、第１の
画像表示面は、上記媒質層を透過して該第１の画像表示
面の中央部を観察する観察者の一方の眼の視線と該第１
の画像表示面が垂直になるように設置され、第２の画像
表示面は、該第２の画像表示面の中央部を観察する観察
者の他方の視線と該第２の画像表示面の媒質層の表面の
反射像に垂直になるように設置されることにより、観察
者の両眼は、それぞれ対応する第１と第２の画像表示面
を真正面から観察することができ、見やすい立体画像が
得られる。

【００５４】本発明に係る請求項１７記載の立体画像撮
影表示装置は、上記請求項１乃至請求項１６記載の立体
画像表示装置のいずれかと、上記立体画像表示装置の第
１の画像表示面に表示される一方の視差像を撮影する第
１のカメラと、上記立体画像表示装置の第２の画像表示
面に表示される他方の視差像の鏡像を形成する鏡と、上
記鏡を介して該他方の視差像の鏡像を撮影する第２のカ
メラとを備えている。

【００５５】この立体画像撮影表示装置においては、第
２の画像表示面に表示される視差像の鏡像は、直接、撮
影することによって得られるので、画像処理などの変換
処理を行う必要がなく、簡素、安価な立体実像撮影表示
装置を構成できる。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態を図面を参照しながら説明する。

【００５７】〔第１の実施の形態〕本実施の形態の立体
画像表示装置は、第１と第２の画像表示手段の二次元画
像を観察者に立体像として表示するもので、光分割手段
として透明体（またはプリズム）を使用したものであ
る。

【００５８】本実施の形態の立体画像表示装置を図１に
示す。第１の画像表示面５は第１の画像表示手段Ｄ５の
表示面であり、第２の画像表示面６は第２の画像表示手
段Ｄ６の表示面である。第１、第２の画像表示手段Ｄ
５、Ｄ６は例えば液晶ディスプレイを用いることができ
る。

【００５９】第１の画像表示面５と第２の画像表示面６
が互いにほぼ垂直になるように第１の画像表示手段Ｄ５
と第２の画像表示手段Ｄ６が配置され、該第１の画像表
示手段Ｄ５と第２の画像表示手段Ｄ６の前方となる位置
に第１画像表示面５及び第２画像表示面６に対して２方
向において対峙する光分割手段Ｏ１が配設されている。

【００６０】光分割手段Ｏ１は、それぞれ三角柱状の第
１の透明体１及び第２の透明体２と、これら第１及び第
２の透明体１、２の斜面部１２、２２間に挟まれて形成
される厚さ均一の媒質層である空気層３が挟まれて構成
されている。第１及び第２の透明体１、２は、底面部が
ほぼ直角二等辺三角形であり、互いに斜面部１２、２２
を一定の間隔を隔てて対向させて設置されている。そし
て、第１及び第２の透明体１、２がこのように一定の間
隔を隔てていることにより、より屈折率の低い媒質層と
なる空気層３がこれら第１の透明体１と第２の透明体２
に挟まれて形成されている。なお、図１の説明を分かり
やすくするため、第１の透明体１の斜面部１２と第２の
透明体２の斜面部２２とは、一定の間隔を隔ているが、
実際には、突き合わせた方がよい。当然、この場合にお
いても、空気層３が挟まれて形成されることになる。

【００６１】第１の透明体１は、第１の画像表示面の光
が入射する第１の入射面１１と、空気層３との接触面と
なる斜面部１２とを有している。第２の透明体２は、第
１の画像表示面の光が入射する第２の入射面２１と、空
気層３との接触面となる斜面部２２と、射出面２３とを
有している。そして、上記第１の画像表示面５は、第１
の透明体１の第１の入射面１１に対向してこの第１の入
射面１１に対して平行に配設されている。また、上記第
２の画像表示面６は、第２の透明体２の第２の入射面２
１に対向してこの第２の入射面２１に対して平行に配設
されている。

【００６２】そして、上記第１及び第２の透明体１、２
は、Ｇ_eＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅、_FB2Ｏ₃などの添加により屈折率ｎ
１を１．４１４位に調整した硝子により形成されてい
る。この場合、第１及び第２の透明体１、２から上記媒
質層である空気層３に光が入るときの臨界角α１は、次
の（式１）により算出される。 α１＝ｓｉｎ^-1（１／ｎ１）＝４５° （式１）

【００６３】本実施例の第１の透明体１における第１の
入射面１１と斜面部１２とのなす角度θ１ と、第２の
透明体２おける第２の入射面２１と斜面部２２とのなす
角度θ２ 及び射出面２３と斜面部２２とのなす角度θ
３ を臨界角である４５°とする。ここでθ１ 、θ２
及びθ３の角度を臨界角の角度とするが、それは、観察
者に射出面２３の正面中央から立体画像を見せるためで
あって、単に立体画像を見せるだけが目的の場合、θ１
、θ２ 及びθ３ の角度が互いにほぼ一致するもので
あれば臨界角の角度でなくてもよい。

【００６４】次に、本実施の形態の立体画像表示装置に
おける立体画像の表示原理を図２乃至図４を用いて説明
する。まず、上記第１の画像表示面５の中央部の一つの
画素５１について考える。この画素５１から放出される
光は、図２に示すように、発散光５１０として放出さ
れ、第１の透明体１の第１の入射面１１に入り、斜面部
１２に達するが、この斜面部１２に対して上記臨界角α
１の角度４５°より小さい入射角を持って入射される部
分光５１２だけがこの斜面部１２を透過するこどができ
る。この斜面部１２を透過した光５１２は、第２の透明
体２内を経て、第２の透明体２の射出面２３から一方の
眼Ｌに対応する一方の視域７１に射出される。一方、こ
の斜面部１２に対して臨界角α１の角度４５°より大き
い入射角を持って入射される部分光５１１は全反射さ
れ、第１の透明体１内を経て、第１の透明体１の側面部
１３から射出される。つまり、第１の透明体１の斜面部
１２に対して、４５°より大きい入射角を持つ光５１１
はこの斜面部１２で全反射され、入射角が４５°のより
小さい入射光５１２はこの斜面部１２をほとんど透過す
る。

【００６５】同様な原理で、図３に示すように、第１の
画像表示面５の中央から一側側に外れた画素５２から放
出された光５２０のうち斜面部１２に対して４５°より
大きい入射角を持って入射される部分光５２１は反射さ
れ、４５°より小さい入射角を持って入射される部分光
５２２は、一方の眼Ｌに対応する一方の視域７２に向か
う。また、同様な原理で、図４に示すように、第１の画
像表示面５の中央から他側側に外れた画素５３から放出
された光５３０のうち斜面部１２に対して４５°より大
きい入射角を持って入射される部分光５３１は反射さ
れ、４５°より小さい入射角を持って入射される部分光
５３２は、一方の眼Ｌに対応する一方の視域７３に向か
う。これらの視域７１、７２、７３の重ね合う部分は視
域７２であるので、画素５１、５２、５３をすべて観察
できる共同視域７は視域７２となる。

【００６６】一方、上記第２の画像表示面６の中央部の
一つの画素６１について考える。この画素６１からの放
出される光は、図２に示すように、発散光６１０として
放出され、第２の透明体２の第２の入射面２１に入り、
斜面部２２に達するが、この斜面部２２に対して上記臨
界角α１の角度４５°より大きい入射角を持って入射さ
れる部分光６１２だけが、この斜面部２２において全反
射される。この斜面部２２により反射された光６１２
は、第２の透明体２内を経て、この第２の透明体２の射
出面２３から他方の眼Ｒに対応する他方の視域８１に射
出される。一方、この斜面部２２に対して上記臨界角α
１の角度４５°より小さい入射角を持って入射される部
分光６１１は、この斜面部２２を透過し、第１の透明体
１内を経て、第１の透明体１の側面部１３から射出され
る。つまり、第２の透明体２の斜面部２２に対して、入
射角が４５°より大きい入射光６１２はこの斜面部２２
で全反射され、入射角が４５°より小さい入射光６１１
はこの斜面部２２をほとんど透過する。

【００６７】同様な原理で、図３に示すように、第２の
画像表示面６の中央から一側側に外れた画素６２から放
出された光６２０のうち斜面部２２に対して４５°より
小さい入射角を持って入射される部分光６２１は透過
し、４５°より大きい入射角を持って入射される部分光
６２２は反射され、他方の眼Ｒに対応する他方の視域８
２に向かう。また、同様な原理で、図４に示すように、
第２の画像表示面６の中央から他側側に外れた画素６３
から放出された光６３０のうち斜面部２２に対して４５
°より小さい入射角を持って入射される部分光６３１は
透過し、４５°より大きい入射角を持って入射される部
分光６３２は反射され、他方の眼Ｒに対応する他方の視
域８３に向かう。これらの他方の視域８１、８２、８３
が重なる部分は視域８３であるので、画素６１、６２、
６３の共同視域８は８３となり、そこでは画素６１、６
２、６３をすべて観察することができる。

【００６８】上記の説明では、第１及び第２の画像表示
面５、６においてそれぞれ３つの画素５１、５２、５３
と６１、６２、６３について考えたが、第１及び第２の
画像表示面５、６は、このような多数の画素によって構
成されている。したがって、第１の画像表示面５の各画
素の共同視域７においては第１の画像表示面５を見るこ
とができ、第２の画像表示面６の各画素の共同視域８に
おていは第２の画像表示面６を見ることができる。その
ため、第１の表示画面５に両眼視差像の一方の眼Ｌ用の
視差像を表示し、第２の画像表示面６に両眼視差像の他
方の眼Ｒ用の視差像を表示すれば、射出面２３を介し
て、立体画像を観察することができる。

【００６９】上述の実施例では、上記透明体１、２の素
材を屈折率１．４１４位のＦＢ₂Ｏ₃を添加した硝子とし
ているが、媒質層との屈折率の差が１．４１４に近い他
の透明素材を用いてもよい。すなわち、空気を媒質層と
して用いる場合、透明体１、２の屈折率は１．４１４の
付近であればよい。その場合、他の硝子、アクリルの如
き合成樹脂素材（プラスチック）、フッ化物、多成分の
素材などを使用することができる。例えば、屈折率が
１．４６位の普通の硝子や屈折率が１．４９のポリメチ
ルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）を用いてもよい。

【００７０】当然、屈折率が１．４１４ではない素材を
用いれば、式１より算出される臨界角も４５°ではな
い。

【００７１】上述の実施例では、互いに斜面部が対向さ
れた三角柱状の透明体１、２とこれら透明体１、２の間
の媒質層である空気層３を光分割手段として用いるもの
を説明したが、板状の空気層３となる切り欠き部３Ａが
中央部に形成された一体的な四角柱状の透明体１Ａを用
いても光分割手段を構成することができる。例えば、図
５に示すように、切り欠き部３Ａは、透明体１Ａの天面
部の対角線とこの対角線に平行な該透明体１Ａの底面の
対角線とを含む平面に平行な平板状の空間を形成して、
該天面部より該底面部の近傍まで形成されているもので
もよい。

【００７２】本実施の形態の立体画像表示装置は従来の
空間分割方式でも、時間分割方式でもない全く新しい分
割方式によるものであって、従来の空間分割方式の立体
画像表示装置に比較して、表示画面の分解能が低減させ
ずにリアルな立体画像を表現することができ、従来の時
間分割方式の立体画像表示装置に比較して、フリッカ
（ちらつき）が少ない見易い立体画像を表現することが
できることがその特徴である。

【００７３】〔第２の実施の形態〕図２から図４に示さ
れたように、第１の実施の形態では、第１の画像表示面
５の各画素からの光が射出面２３より射出されるときに
は、それぞれが異なる視域に到達する。そのため、観察
者が画像表示面５の画面を観察することができるのは、
画像表示面５の各画素の対応視域が重なる共同視域７に
おいてだけであり、画像表示面６の画面を観察すること
ができるのは、画像表示面６の各画素の対応視域が重な
る共同視域８においてだけである。

【００７４】図３と図４に示された共同視域７、８を一
枚の図で表すと図６のようになる。図６からわかるよう
に、画像表示面５と画像表示面６のサイズを大きくすれ
ば、画像表示面５の各画素の共同視域７と画像表示面６
の各画素の共同視域８との間の間隔が広がる。したがっ
て、画像表示面５、６の画面の横幅を観察者の両眼の間
隔より広くしたとき、共同視域７、８の間隔も両眼の幅
より広くなる。その場合、図７の視線追跡図に示された
ように、両眼立体視効果のある立体像の幅Ｍは観察者の
左右両眼の幅とほぼ一致する。すなわち、第１の実施の
形態では、立体視できる画面サイズが観察者の両眼の幅
以下に制限される。

【００７５】そこで、本実施の形態では、図８に示すよ
うに、光分割手段Ｏ２の射出面２３を集光機能を有する
凸面にする構成としている。このように射出面２３を凸
面にすることにより、この画面サイズが制限される問題
を解消することができる。本実施の形態の立体画像表示
装置は、射出面２３が集光機能を有する凸面となること
を除き、すべて第１の実施形態の立体画像表示装置と同
じである。

【００７６】図９に示すように、本実施形態の立体画像
表示装置においては、画像表示面５の中央から一側側に
外れた画素５２の視域７２と画像表示面６の他側側に画
素６３の視域８３は、射出面２３による屈折によって中
央部に収束される。そのため、画像表示面５の各画素の
共同視域７と画像表示面６の各画素の共同視域８との間
の間隔が小さくなる。したがって、透明体１、２や各画
像表示面５、６のサイズを大きくすれば、立体視できる
画面サイズも大きくなる。図１０の視線追跡図に示され
ているように、本実施の形態では、観察者の両眼は射出
面２３の全面にわたってそれぞれ対応する画像表示面を
見ることができるので、立体視できる画面幅Ｍは射出面
の幅とほぼ同じであり、立体視できる画面サイズが観察
者の両眼幅に制限されることがない。また、本実施の形
態の立体画像表示装置においては、各画像表示面５、６
に表示される画像が集光機能を有する凸面２３に拡大さ
れ、観察者が観察される立体画像は焦点深度の深い虚像
となり、立体効果が増加される。

【００７７】ここで、上記凸面は、収差補正機能を備え
てもよい。例えば、射出面２３は非球面レンズやフレネ
ルレンズなどのような収差補正機能を備えた非球面であ
ってもよい。

【００７８】また、本実施の形態では、上記集光手段は
射出面２３を凸面にして形成したが、この集光手段は、
図１１に示すように、平面状の射出面２３の前に別部材
の凸レンズ４を設けて形成してもよい。この場合の凸レ
ンズとしては、通常の凸レンズに限定されず、非球面レ
ンズ、フルネルレンズなどの収差補正手段を備えたもの
を使用してもよい。

【００７９】〔第３の実施の形態〕本実施の形態におけ
る立体画像表示装置は、複数の三角柱状の透明体を横方
向に連接させて形成した透明板を用いて光分割手段を構
成し、第１及び第２の画像表示手段により表示される２
つの二次元画像から、該光分割手段を介して立体画像の
表示を行うものである。

【００８０】この立体画像表示装置を図１２に示す。第
１の画像表示面５は第１の画像表示手段Ｄ５の表示面で
あり、第２の画像表示面６は第２の画像表示手段Ｄ６の
表示面である。第１、第２の画像表示手段Ｄ５、Ｄ６は
例えば液晶ディスプレイを用いることができる。

【００８１】第１の画像表示面５と第２の画像表示面６
が互いにほぼ垂直になるように第１の画像表示手段Ｄ５
と第２の画像表示手段Ｄ６が配置され、該第１の画像表
示手段Ｄ５と第２の画像表示手段Ｄ６の前方となる位置
に第１画像表示面５及び第２画像表示面６に対して２方
向において対峙する光分割手段Ｏ３が配設されている。

【００８２】光分割手段Ｏ３は、斜面部が互いに平行し
ている複数の三角柱状の透明体を横方向に連接させて形
成した第１の透明板１Ｂと、斜面部が互いに平行してい
る複数の三角柱状の透明体を横方向に連接させて形成し
た第２の透明板２Ｂと、これら第１及び第２の透明板１
Ｂ、２Ｂの斜面部１２、２２間に挟まれて形成される厚
さ均一の媒質層である空気層３と、集光手段である拡大
レンズ４より構成されている。

【００８３】図１３に示されたのは図１２の装置を上か
ら見た平面図である。第１の透明板１Ｂは底面部がほぼ
直角二等辺三角形の三角柱状の透明体１Ｂ１、１Ｂ２、
…１Ｂｎより構成され、第２の透明板２Ｂは底面部がほ
ぼ直角二等辺三角形の三角柱状の透明体２Ｂ１、２Ｂ
２、…２Ｂｎより構成されている。第１の透明板１Ｂの
三角柱状の透明体１Ｂ１、１Ｂ２、…１Ｂｎは、第２の
透明板２Ｂの三角柱状の透明体２Ｂ１、２Ｂ２、…２Ｂ
ｎと各々対応し、１Ｂ１と２Ｂ１、１Ｂ２と２Ｂ２、…
１Ｂｎと２Ｂｎの位置関係は、第１の実施の形態の透明
体１と透明体２の位置関係と同じように、互いに斜面部
を対向して配置されている。したがって、より屈折率の
低い媒質層となる空気層３がそれらの三角柱状の透明体
１Ｂ１、１Ｂ２、…１Ｂｎの斜面部と三角柱状の透明体
２Ｂ１、２Ｂ２、…２Ｂｎの斜面部の間に挟まれて形成
される。したがって、三角柱状の透明体１Ｂ１、１Ｂ
２、…１Ｂｎからなる透明板１Ｂの斜面部１２と三角柱
状の透明体２Ｂ１、２Ｂ２、…２Ｂｎからなる透明板２
Ｂの斜面部２２の間に空気層３が挟まれて形成されるこ
ととなる。なお、図１２、図１３では、説明を分かりや
すくするために、第１の透明板１Ｂの斜面部１２と第２
の透明板２Ｂの斜面部２２との間には、一定の間隔を隔
てているが、これらの斜面部１２と斜面部２２を突き合
わせた方がよい。当然この場合においても実際には、空
気層３が挟まれて形成されることとなる。

【００８４】本実施の形態の立体画像表示装置は、透明
体１、２の代わりに透明板１Ｂ、２Ｂを用いたことを除
いて、第２の実施の形態の別部材のレンズを用いた場合
の立体画像表示装置と同じである。したがって、第１の
画像表示面５に観察者の一方の眼に対応する視差像を表
示し、第２の画像表示面６に観察者の他方の眼に対応す
る視差像の鏡像を表示すれば、両眼により立体画像を見
ることができる。

【００８５】本実施の形態では、集光手段となるレンズ
４は非球面レンズ、フレネルレンズ、レンズ群などのよ
うな収差補正機能を備えたレンズであってもよい。

【００８６】また、本実施例の光分割手段は、集光手段
を設けて構成されているが、小さいサイズの表示画像で
よければ、図１４に示すように集光手段を設けなくても
よい。

【００８７】本実施の形態の立体画像表示装置は、第
１、第２の透明板としてプラスチック、硝子などから成
形するものを用いることができるので、プレス加工や工
作機械などにより簡単に、低コストで作製することがで
きる。また、それらの加工によって作る実用的な透明板
１Ｂ、２Ｂは補強するための枠を付けた枠付きのものが
よい。図１５、図３１はその斜視図と平面図である。

【００８８】本実施の形態の立体画像表示装置は、第
１、第２の透明板は使用する素材の量が少ないので、材
料費が少ないのほか、立体画像表示装置を軽量化するこ
とができる。さらに、図３２に示されたように折り畳め
るような構成にすることが可能であるので、コンパクト
化が簡単であり、携帯式の三次元表示装置も実現でき
る。

【００８９】〔第４の実施の形態〕この実施の形態にお
ける立体画像表示装置は、透明容器に流体状媒質部を収
容して光分割手段を構成し、第１及び第２の画像表示手
段により表示される２つの二次元画像から、該光分割手
段を介して立体画像の表示を行うものである。

【００９０】この立体画像表示装置は、図１６に示すよ
うに、画像表示面が互いにほぼ直角となされて配設され
た第１の画像表示手段Ｄ５及び第２の画像表示手段Ｄ６
と、次の構成の光分割手段Ｏ４から構成される。光分割
手段Ｏ４は、第１の画像表示手段Ｄ５の画像表示面５と
第２の画像表示手段Ｄ６の画像表示面６の前方に配設さ
れた内部に流体状媒質部１ＣＦ、２ＣＦがそれぞれ充填
されている第１の透明容器１Ｃ及び第２の透明容器２Ｃ
と、これら第１及び第２の透明容器１Ｃ、２Ｃの間に挟
み込まれる媒質層である空気層３とから構成されてい
る。

【００９１】上記第１の透明容器１Ｃは、外部表面に第
１の入射面１１、空気層３への接触面となる斜面部１
２、及び、該第１の入射面１１に対してほぼ垂直な側面
部１３を有して三角柱状に形成され、内部に流体状媒質
部１ＣＦが充填されている。上記第２の透明容器２Ｃ
は、外部表面に第２の入射面２１、空気層３への接触面
となる斜面部２２、及び、凸面である射出面２３を有し
て三角柱状の一面が凸面となる形状に形成され、内部に
流体状媒質部２ＣＦが充填されている。これら第１及び
第２の透明容器１Ｃ、２Ｃは、上記各入射面１１、１
２、斜面部２１、２２、射出面２３に対応する外壁は、
それぞれ均一の厚さとなされて形成されている。そし
て、第１の透明容器１Ｃと第２の透明容器２Ｃをそれぞ
れの斜面部１２、２２において対向させることにより、
これら斜面部１２、２２の間に媒質層である空気層３が
挟み込まれる。

【００９２】第１の画像表示面５は、第１の透明容器１
Ｃの第１の入射面１１に平行となされ、この第１の入射
面１１に対向して配設されている。第２の画像表示面６
は、第２の容器２Ｃの第２の入射面２１に平行となさ
れ、この第２の入射面２１に対向して配設されている。

【００９３】上記第１及び第２の透明容器１Ｃ、２Ｃを
屈折率ｎ２ １．４６の硝子からなるものとし、これら
第１及び第２の容器１Ｃ、２Ｃに収容されている流体状
媒質部１ＢＦ、２ＢＦを屈折率ｎ３ １．４１４のグリ
セリン水溶液または蔗糖水溶液とする。容器１Ｃの１２
に対応する外壁と容器２Ｃの２２に対応する外壁が均一
の厚さを有するため、第１の容器１Ｃ及び第２の容器２
Ｃに入れられたグリセリン水溶液から空気層３に光が入
るときの臨界角α２は、次の（式２）により算出され
る。

【００９４】 α２＝ｓｉｎ^-1（１／ｎ３）＝４５° （式２） そして、各容器１Ｃ、２Ｃにおいては、第１の入射面１
１と斜面部１２とがなす角度θ１、第２の入射面２１と
斜面部２２とがなす角度θ２、及び、射出面２３の中央
部の接平面Ｐ２３と斜面部２２とがなす角度θ３は、臨
界角４５°に設定されている。このように設定すること
により、観察者は、射出面２３の正面中央から立体画像
を見ることができる。しかし、当然ながら、上記他の実
施の形態と同様に単に立体画像を見せるだけであれば、
θ１ 、θ２ 及びθ３ の角度が互いにほぼ一致するも
のであれば臨界角の角度でなくてもよい。

【００９５】本実施の形態の立体画像表示装置は、透明
体１、２の代わりに流体状媒質部１ＣＦ、２ＣＦを収容
している容器１Ｃ、２Ｃを用いたことを除いて、第２の
実施の形態の立体画像表示装置と同じである。したがっ
て、第２の実施の形態と同様に、第１の画像表示面５に
観察者の一方の眼に対応する視差像を表示し、第２の画
像表示面６に観察者の他方の眼に対応する視差像の鏡像
を表示すれば、両眼により立体画像を見ることができ
る。なお、図１６では、説明を分かりやすくするため
に、第１の透明容器１Ｃの斜面部１２と第２の透明容器
２Ｃの斜面部２２との間には、一定の間隔を隔てている
が、これらの斜面部１２と斜面部２２を突き合わせた方
がよい。当然この場合においても実際には、空気層３が
挟まれて形成されることとなる。

【００９６】ここで、本実施の形態の光分割手段Ｏ４を
構成する容器１Ｃ、２Ｃの容器部の素材は、前記第１の
実施の形態に示す透明体１、２の各種の素材を用いるこ
とができる。例えば、硝子やＰＭＭＡなどを用いること
ができる。また、容器１Ｃ、２Ｃ内の流体状媒質部１Ｃ
Ｆ、２ＣＦとなる流体としては、屈折率１．４１４位の
グリセリン水溶液または蔗糖水溶液を用いたが、媒質層
との屈折率の差が１．４１４に近い他の流体媒質を用い
てもよい。すなわち、空気を媒質層として用いる場合、
容器１Ｃ、２Ｃ内の流体状媒質部１ＣＦ、２ＣＦの屈折
率１．４１４の付近であればよい。例えば、他の有機化
合物水溶液、無機化合物水溶液、有機化合物、無機化合
物を用いてもよい。当然、屈折率が１．３３３の水を用
いてもよい。また、容器１Ｃ、２Ｃの形式としては流体
状媒質部１ＣＦ、２ＣＦを入れて上部を封じても、封じ
なくてもよい。さらに、容器１Ｃ、２Ｃには、流体媒質
部１ＣＦ、２ＣＦの抜き入れするための注入口や排出口
とそれらの閉じる蓋を設けてもよい。

【００９７】また、本実施の形態では、射出面２３の凸
面は、収差補正機能を備えてもよい。例えば、射出面２
３は非球面レンズのように収差補正機能を備えた非球面
であってもよい。また、本実施の形態の光分割手段は、
容器２Ｃの射出面２３は凸面であるが、当然ながら、射
出面２３は平面であってもよい。また、図１７に示すよ
うに平面状の射出面２３の前に別部材の凸レンズ４を設
けてもよい。この場合の凸レンズとしては、通常の凸レ
ンズに限定されず、非球面レンズ、フルネルレンズ、複
数レンズなどの収差補正手段を備えたものを使用しても
よい。

【００９８】本実施の形態では、第１、第２の透明容器
は、プレス加工または透明板を用いて組み立てるなどに
より簡単に低コストで作製することが可能である。ま
た、これらの容器の中に水などを収容すれば、材料費が
少なくなるので、大画面表示のできる装置を構成するこ
とに適している。さらに、容器中の水を抜き入れできる
ようにすることにより、運搬や設置なども非常に容易で
ある。

【００９９】〔第５の実施の形態〕本実施の形態の立体
画像表示装置は、光分割手段の構成を除いて、上記第４
の実施の形態の立体画像表示装置と同じである。本実施
の形態の光分割手段は、図１８に示すように、流体状媒
質部２６Ｆが充填されている４角柱状の一面に凸面を形
成した外側の透明容器２６と、この外側の透明容器２６
内に配設され、流体状媒質部２６Ｆより屈折率の低い流
体状媒質を媒質層として収容している内側の透明容器２
７とから構成されている。外側の透明容器２６は、四方
の各面が、第１の入射面１１、第２の入射面２１、射出
面２３、及び、側面部１３となる。ここで、本実施の形
態においては、流体状媒質部２６Ｆは屈折率が１．４１
４位のグリセリン水溶液を用いる。

【０１００】内側の透明容器２７は、互いに平行となさ
れたほぼ密接した二枚の透明板の回りを封じ又は一部封
じて構成された幅の狭い容器であり、この幅の薄い容器
２７内に流体媒質２７Ｆが媒質層３として収容されてい
る。本実施の形態では２７Ｆを空気とし、透明容器２７
の二枚の透明板の間に空気層３が形成されているとす
る。この内側の透明容器２７は、第１入射面１１及び第
２の入射面２１の交線に近い外側の透明容器２６の隅部
に一側縁部を平行にして沿わせ、射出面２３及び側面部
１３の交線に近い外側の透明容器２６の隅部に他側縁部
を平行にして沿わせて、該外側の透明容器２６内に収納
されている。したがって、上記外側の透明容器２６に収
容されたグリセリン水溶液２６Ｆ内に浸漬され、上記二
枚の透明板の外側の表面が該グリセリン水溶液２６Ｆに
対して接触し、内側表面が媒質層３となる空気層と接触
する。したがって、透明容器２７の内側表面が媒質層３
との接触面１２、２２となる。

【０１０１】本実施の形態の立体画像表示装置は、透明
容器１Ｃ、２Ｃの代わりに外側容器２６、内側容器２７
を用いて光分割手段を構成するたことを除いて、第３の
実施の形態の立体画像表示装置と同じである。したがっ
て、第３の実施の形態と同様に、第１の画像表示面５に
観察者の一方の眼に対応する視差像を表示し、第２の画
像表示面６に観察者の他方の眼に対応する視差像の鏡像
を表示すれば、両眼により立体画像を見ることができ
る。また、外側、内側容器２６、２７の素材も第４の実
施の形態の容器１Ｃ、２Ｃの素材と同じ、流体媒質部２
６Ｆ、２７Ｆの素材も１ＣＦ、２ＣＦの素材と同じよう
なさまざまなものを用いることができる。

【０１０２】また、外側、内側容器２６、２７の形式も
容器１Ｃ、２Ｃと同じように、流体状媒質部２６Ｆ、２
７Ｆを入れて上部を封じても、封じなくてもよい。さら
に、容器２６、２７には、流体媒質部２６Ｆ、２７Ｆの
抜き入れするための注入口や排出口とそれらの閉じる蓋
を設けてもよい。

【０１０３】また、本実施の形態においても、射出面２
３の凸面は、収差補正機能を備えてもよい。例えば、射
出面２３は非球面レンズのように収差補正機能を備えた
非球面であってもよい。また、本実施の形態の光分割手
段は、外側容器２６の射出面２３を凸面としているが、
平面であってもよい。また、図１９に示すように平面状
の射出面２３の前に別部材の凸レンズ４を設けてもよ
い。この場合の凸レンズ４としては、通常の凸レンズに
限定されず、非球面レンズ、フルネルレンズ、複数レン
ズなどの収差補正手段を備えたものを使用してもよい。

【０１０４】また、本実施の形態の光分割手段において
は、内側容器２７に媒質層３として収容された流体状媒
質部２７Ｆは、空気以外のものであってもよい。すなわ
ち、外側の透明容器２６に収容された流体状媒質部２６
Ｆの屈折率より屈折率の小さい空気以外の透明な気体、
液体を内側の透明容器２７内に収容してもよい。

【０１０５】また、図１８と図１９に示された流体状媒
質２７Ｆを収容している内側容器２７の代わりに、流体
状媒質部２６Ｆより屈折率の低い固体媒質板を媒質層と
して用いてもよい。例えば、流体状媒質部２６Ｆの素材
の屈折率を２ぐらいとすれば、上記板状の固体媒質板と
しては屈折率が０．５８６ぐらいの素材のものを用いれ
ばよい。すなわち、この板状の固体媒質板は流体状媒質
部２６Ｆより屈折率が１．４１４位低ければよい。この
場合においては、この媒質層となるこの固体媒質板は、
外側の透明容器２６に収容された流体状媒質部内２６Ｆ
に直接浸漬させて配設されてもよい。

【０１０６】本実施の形態では、外側の透明容器２６と
外側の透明容器２７は、プレス加工または硝子やプラス
チックなどの透明板を用いて組み立てるなどにより簡単
に低コストで作製することが可能である。また、これら
の容器の中に水などを収容すれば、材料費が少なくなる
ので、大画面表示のできる装置を構成することに適して
いる。さらに、容器中の水を抜き入れできるようにする
ことにより、運搬や設置なども非常に容易となる。

【０１０７】以上、第１から第５の実施の形態の立体画
像表示装置について述べたが、本発明の実施の形態はこ
れらに限るものではない。例えば、各透明体１、２の互
いに対向する斜面部１２、２２の間に、前述した媒質層
を収容している内側の透明容器２７を該各斜面部１２、
２２によって挟まれる状態に配設することにより、光分
割手段を構成することができる。この場合凸レンズまた
は射出面を凸面にするような集光手段を設けて構成して
もよい。また、各容器１Ｃ、２Ｃの互いに対向する斜面
部１２、２２の間に、媒質層を収容している内側の透明
容器２７を該各斜面部１２、２２によって挟まれる状態
に配設することにより、光分割手段を構成することもで
きる。この場合も凸レンズまたは射出面を凸面にするよ
うな集光手段を設けて構成してもよい。

【０１０８】上述した各実施の形態においては、二次元
画像を表示する第１、第２の画像表示手段として液晶デ
ィスプレイを用いているが、陰極線管（ＣＲＴ）や、プ
ラズマディスプレー（ＰＤＰ）、エレクトロルミネセン
ス（ＥＬ）、プロジェクタ及びスクリーンによる投射型
ディスプレーなど、種々の構成のものを使用することが
できる。さらに、写真やフィルム等を第１、第２の画像
表示手段として直接用いることもできる。この場合、写
真やフィルム等の画像を観察しやすくするために、照明
装置を配置して表面側又は裏面側より照明されるように
構成されたものを用いてもよい。また、集光機能を有す
る本発明の立体画像表示装置の場合は、収差が発生しに
くい平面ディスプレイ（例えば、平面ＣＲＴ、液晶ディ
スプレイなど）を第１、第２の画像表示手段Ｄ５，Ｄ６
として用いた方が望ましいが、凸面の表示面を有する従
来のＣＲＴなどを使用することも勿論可能である。

【０１０９】また、上述各実施の形態において、透明体
１、２、１Ａ又は、透明板１Ｂ、２Ｂ又は透明容器１
Ｃ、２Ｃ、２７と媒質層との接触面１２、２２に反射防
止膜を形成してもよい。この反射防止膜を形成すること
により、透過光を利用して第１の画像表示面５を観察す
る片方の眼への第２の画像表示面６からの反射光を小さ
くすることができる。また、光分割手段の射出面２３に
反射防止膜を形成してもよい。射出面２３に反射防止膜
を形成すれば、外界光の観察者の眼への反射を抑えるこ
とができる。また、第１の入射面１１、第２の入射面２
１に反射防止層を形成してもよい。これにより、光の利
用効率の向上とコントラストの向上が図られる。

【０１１０】また、上述の透明体１、２、１Ａ又は、透
明板１Ｂ、２Ｂ又は透明容器１Ｃ、２Ｃ、２７と媒質層
との接触面１２、２２に反射防止膜を形成せず、代わり
に第１の画像表示手段の画像表示面５の画像を第２の画
像表示手段の画像表示面６の画像より明るくしてもよ
い。このようにすれば、上記反射防止膜を設けなくと
も、透過光を利用して画像表示面５を観察する片方の眼
への画像表示面６からの反射光を小さくすることができ
る。

【０１１１】また、上記各実施の形態においては、上記
透明体１、２、１Ａ又は、透明板１Ｂ、２Ｂ又は透明容
器１Ｃ、２Ｃ、２６内の流体媒質１ＣＦ、２ＣＦ、２６
Ｆを屈折率１．４１４位の透明素材としているが、媒質
層の屈折率との差が１．４１４にやや近い他の透明素材
を用いてもよい。透明体１、２、１Ａ又は、透明板１
Ｂ、２Ｂとしては、硝子、プラスチック、フッ化物、多
成分の素材などを使用することができ、流体媒質部１Ｃ
Ｆ、２ＣＦ、２６Ｆとしては、水、グリセリン水溶液、
蔗糖水溶液、とその他の有機化合物水溶液、無機化合物
水溶液、有機化合物、無機化合物、水などを使用するこ
とができる。例えば、透明体１、２、１Ａ又は、透明板
１Ｂ、２Ｂは、屈折率ｎ１が１．４９のＰＭＭＡを用い
てもよい。流体媒質１ＣＦ、２ＣＦ、２６Ｆは屈折率ｎ
２が１．３３の水を用いてもよい。

【０１１２】図２０に屈折率が１．４１４より大きいの
ＰＭＭＡを用いて構成した光分割手段Ｏ２を示す。この
場合、前述の（式１）により臨界角α１が４２．１５°
と算出され、θ１、θ２、θ３を４２．１５°としてい
る。また、図２１に屈折率が１．４１４よりより小さい
水を用いて構成した光分割手段Ｏ４を示す。この場合、
前述の（式２）により臨界角α２が４８．７５°と算出
され、θ１、θ２、θ３を４８．７５°としている。図
２０、図２１より、屈折率が１．４１４より大きい場合
でも、小さい場合でも立体視できる領域が狭くなったこ
とが分かる。また、θ１ 、θ２、θ３は互いにほぼ一
致であれば、臨界角に一致しなくてもよいが、図２０に
示すθ１ 、θ２、θ３を４５°にすれば図２２のよう
になり、この場合は、立体視できる領域が狭くなるだけ
でなく、最適観察位置も横方向へずれる。このように、
透明体１、２、１Ａ、透明板１Ｂ、２Ｂ又は、流体媒質
部１ＣＦ、２ＣＦ、２６Ｆとしては、屈折率が１．４１
４位の素材を使用し、角度θ１、θ２、θ３ を臨界角
にすれば、入射面１２、側面１３と射出面２３の中央部
の接平面との位置関係はほぼ垂直となり、一定の表示面
サイズにおいては体積を光分割手段の体積を最小にする
ことができ、観察者が正面中央の近い位置で立体像を見
ることもできる。

【０１１３】屈折率が１．４１４位の透明体１、２、１
Ａ、透明板１Ｂ、２Ｂの素材としては、従来の光ファイ
バのクラッド材として用いられているため、手に入れる
ことは容易である。例えば、Ｇ_eＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅、ＦＢ₂Ｏ₃
などを添加した硝子、フッ化ビニリデン-テトラフルオ
ロエチレン共重合体、トリフルオロエチレン-フッ化ビ
ニリデン共重合体、ポリ（メタクリル酸トリフルオロエ
チル）などがある。また、屈折率が１．４１４位の流体
状媒質部１ＣＦ、２ＣＦ、２６Ｆの素材としては、水、
グリセリン水溶液、蔗糖水溶液、とその他の有機化合物
水溶液、無機化合物水溶液などを使用することができ
る。

【０１１４】また、上述した各実施の形態においては、
図２３に示すように、第１の画像表示面５が第１の入射
面１１に平行し、第２の画像表示面６が第２の入射面２
１に平行するとしている。つまり、第１の画像表示面５
と媒質層３の表面部とがなす角度θ４は第２の画像表示
面６と媒質層３の表面部とがなす角度θ５に一致すると
している。しかし、この角度θ４と角度θ５は必ずしも
一致する必要がなく、例えば、図２４に示すように、第
１の画像表示面５は、該第１の画像表示面５の中央部を
観察する観察者の片方の眼の視線Ｌ５に垂直になるよう
に設置し、第２の画像表示面６は、該第２の画像表示面
６の上記媒質層の反射による鏡像が観察者の他方の視線
Ｌ６に垂直になるように設置すれば、観察者の各眼Ｌ、
Ｒは、各々対応する画像表示面５、６を真正面から観察
することができ、見やすい立体画像を表示することがで
きる。

【０１１５】また、上述の各実施の形態においては、集
光手段である凸レンズ４は、図２８に示されたように、
凸レンズ４の形状を有する容器２８の内部に空気より高
い屈折率を有する流体媒質Ｆが収容されて形成した液体
レンズを用いてもよい。

【０１１６】また、上述の各実施の形態においては、第
１の入射面１１及び第２の入射面２１が平面であるもの
として説明したが、これら入射面１１、１２は、必ずし
も平面でなくてよい。例えば、図２５に示すように、凹
レンズのような凹面であってもよい。また、収差補正す
るための形状を有する表面にしてもよい。

【０１１７】また、上記の各実施の形態の立体画像表示
装置は、光分割手段をカバーを使用して覆ってもよい。
例えば、図２６に示すように、透明容器２６を覆うカバ
ー２５を使用して、透明容器２６の側面部１３から射出
される不要の光を吸収し、かつ、この側面部１３などか
ら入射する外部入射光を遮断するようにすれば、より明
るいコントラストの高い立体画像を表示することができ
る。

【０１１８】本発明に係る立体画像表示装置は、立体パ
ーソナルコンピュータ、立体テレビゲーム機、立体テレ
ビ、立体ビデオなどとして立体動画像を表示ことができ
るのみならず、立体写真、医療用立体フィルムの表示装
置などとして立体静止画像を表示することもできる。ま
た、第１及び第２の画像表示面５、６に表示される画像
としては、実物像のほか、コンピュータグラフィック
（ＣＧ）による画像、ビデオレコーダからの再生画像な
どを用いることができる。

【０１１９】〔立体画像撮像表示装置の実施の形態〕本
発明に係る立体画像撮像表示装置は、第１及び第２の画
像表示面５、６に表示される画像を実物の被写体から得
て立体的に表示することができる装置である。この立体
画像撮像表示装置は、図２７に示すように、上述した第
５の実施の形態の立体画像表示装置と、一対のビデオカ
メラ９１、９２と、これらビデオカメラのうちの片方の
前方側に配設されたミラー９３とから構成される。一方
のビデオカメラ９１は、被写体ＯＢを直接撮像して、得
られた画像を第１の画像表示面５に表示させるととも
に、他方のビデオカメラ９２は、被写体Ｏの鏡像をミラ
ー９３を介して撮像して、得られた画像を第２の画像表
示面６に表示させる。これらビデオカメラ９１、９２
は、被写体Ｏに対する光学的位置関係において、一方の
ビデオカメラ９１が一方の眼Ｒに対応し、他方のビデオ
カメラ９２がミラー９３を介して他方の眼Ｌに等価的に
対応する位置に配置される。そして、この立体画像撮像
表示装置においては、上述した光分割手段の作用によ
り、それぞれ各視域７、８内に位置する眼Ｒ、Ｌに対し
て、各ビデオカメラ９１、９２の位置から見た立体画像
が表示される。この立体画像撮影表示装置においては、
第２の画像表示面６に表示される視差像の鏡像は、直
接、撮影することによって得られるので、画像処理など
の変換処理を行う必要がなく、簡素な立体実像撮影表示
装置を構成できる。

【０１２０】ここで、本実施の形態の立体画像撮像表示
装置の表示装置は、第５の実施の形態の立体画像表示装
置を用いたが、前述の他の実施の形態の立体画像表示装
置を用いてもよい。本実施の形態の立体画像撮影表示装
置においては、第２の画像表示面６に表示される視差像
の鏡像は、鏡を介して撮影したものであるが、当然なが
ら、鏡なしで直接撮影された視差像を画像処理などで変
換して得られた鏡像であってもよい。

【０１２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る立体画像表示装置は、眼鏡等を用いることなく、
立体画像の観察を行うことができる。そして、従来の眼
鏡のない立体画像表示装置と比べると以下のような効果
を得ることができる。

【０１２２】まず、従来の空間分割方式の立体画像表示
装置と比較して、画像表示面の分解能を低減することな
く立体画像を表示することができる。また、従来の空間
分割方式の立体画像表示装置のような画像を縞状に表示
する電気回路や厳密な位置合わせが必要でなく、容易に
立体画像を表示することができる。さらに、中央からは
立体画像、両側からは二次元画面が見え、不自然な逆転
立体画像が観察されることがない。

【０１２３】次に、従来の時間分割方式の立体画像表示
装置と比較して、フリッカ（ちらつき）のない立体画像
を表示することができる。また、従来の時間分割方式の
立体画像表示装置に欠かせない左右視差像の切り替え表
示のための電気回路及び手段も必要ない。

【０１２４】さらに、光分割手段に集光手段を設けるこ
とにより、視域の広い画像を表示することができる。さ
らに、観察者が直接第１、第２の画像表示面を見るので
はなく、この集光手段によって作られた第１、第２の画
像表示面の虚像を見るために、焦点深度の深い立体画像
表示装置を実現することができる。

【０１２５】このような本発明の立体画像表示装置は、
例えば、パーソナルコンピュータやゲーム機、立体テレ
ビなどにおける動画立体画像の表示、写真や芸術作品、
医療用フイルム、商品広告などにおける静止立体画像の
表示、また、立体画像を表示できる文鎮、コップ、ビ
ン、玩具など日常生活用品としても幅広く適用すること
ができる。

【０１２６】以上のように、本発明は、装置構成が簡単
で作製が容易でありながら、画像選別のための眼鏡など
を用いることなく高解像度の立体画像を表示でき、さら
に、分解能の低減やフリッカの発生がなく、焦点深度の
深いリアルな立体画像を表示できる立体画像表示装置を
提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る立体画像表示装置の第１の実施の
形態における構成を示す斜視図である。

【図２】上記立体画像表示装置の原理を画像表示面の中
央の画素について説明する平面図である。

【図３】上記立体画像表示装置の原理を画像表示面の一
側側の画素について説明する平面図である。

【図４】上記立体画像表示装置の原理を画像表示面の他
側側の画素について説明する平面図である。

【図５】上記立体画像表示装置の光分割手段の構成の他
の形態を示す斜視図である。

【図６】上記立体画像表示装置の観察者の左右の眼に対
応する共同視域を示す平面図である。

【図７】上記立体画像表示装置における観察者の視線を
追跡して表示した平面図である。

【図８】本発明に係る立体画像表示装置の第２の実施の
形態における構成を示す斜視図である。

【図９】第２の実施の形態の立体画像表示装置における
観察者の左右の眼に対応する共同視域を示す平面図であ
る。

【図１０】第２の実施の形態の立体画像表示装置におけ
る観察者の視線を追跡して表示した平面図である。

【図１１】集光手段が別部品の凸レンズである第２の実
施の形態の立体画像表示装置の光分割手段の構成を示す
平面図である。

【図１２】本発明に係る立体画像表示装置の第３の実施
の形態における構成を示す斜視図である。

【図１３】本発明に係る立体画像表示装置の第３の実施
の形態における構成を示す平面図である。

【図１４】集光手段となる凸レンズを使わない第３の実
施の形態の立体画像表示装置の光分割手段の構成を示す
斜視図である。

【図１５】第３の実施の形態の実用的な枠付き透明板の
構成を示す斜視図である。

【図１６】本発明に係る立体画像表示装置の第４の実施
の形態における構成を示す斜視図である。

【図１７】集光手段が別部品の凸レンズである第４の実
施の形態の立体画像表示装置の光分割手段の構成を示す
斜視図である。

【図１８】本発明に係る立体画像表示装置の第５の実施
の形態における構成を示す斜視図である。

【図１９】集光手段が別部品の凸レンズである第５の実
施の形態の立体画像表示装置の光分割手段の構成を示す
斜視図である。

【図２０】集光手段を構成する透明体の屈折率が１．４
１４より大きく且つθ１＝θ２＝θ３が臨界角と一致す
る場合の光分割手段の構成を示す平面図である。

【図２１】集光手段を構成する透明容器内の流体媒質部
の屈折率が１．４１４より小さい且つθ１＝θ２＝θ３
が臨界角と一致する場合の光分割手段の構成を示す平面
図である。

【図２２】集光手段を構成する透明体が屈折率１．４１
４より大きく且つθ１＝θ２＝θ３が臨界角（４５゜）
と一致しない場合の光分割手段の構成を示す平面図であ
る。

【図２３】上記立体画像表示装置において各画像表示面
と媒質層との位置関係を示す平面図である。

【図２４】上記立体画像表示装置において画像表示面の
中央部を観察する観察者の視線と垂直となるように画像
表示面を傾けて設けて構成した光分割手段の平面図であ
る。

【図２５】上記光分割手段において入射面を凹面とした
ものを示す平面図である。

【図２６】上記立体画像表示装置において光分割手段を
覆うカバーを設けたものを示す斜視図である。

【図２７】本発明に係る立体画像撮像表示装置の構成を
示す斜視図である。

【図２８】上記集光手段としてレンズ形状の容器に流体
媒質を収容して構成したものを示す斜視図である。

【図２９】従来のレンチキュラ方式の立体画像表示装置
の原理を説明する図である。

【図３０】従来の時間分割方式の立体画像表示装置の原
理を説明する図である。

【図３１】第３の実施の形態の実用的な枠付き透明板の
構成を示す平面図である。

【図３２】第３の実施の形態の立体画像撮像表示装置の
折り畳めるような構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１,２ ・・・・・・・・・・・透明体 １１・・・・・・・・・・・・第１の画像表示面の光が
入射する第１の入射面 １２,２２ ・・・・・・・・・媒質層と接触する斜面部 １３・・・・・・・・・・・・側面部 １Ａ・・・・・・・・・・・・四角柱状の透明体 １Ｂ・・・・・・・・・・・・第１の透明板 １Ｂ１,１Ｂ２,…１Ｂｎ・・・第１の透明板を構成する
三角柱状の透明体 １Ｃ・・・・・・・・・・・・第１の透明容器 １ＣＦ・・・・・・・・・・・第１の透明容器内の流体
状媒質部 ２１・・・・・・・・・・・・第１の画像表示面の光が
入射する第２の入射面 ２３・・・・・・・・・・・・第１、第２の画像表示面
の光を観察者に射出する射出面 ２６・・・・・・・・・・・・外側の透明容器 ２６Ｆ・・・・・・・・・・・外側の透明容器の流体状
媒質部 ２７・・・・・・・・・・・・内側の透明容器 ２７Ｆ・・・・・・・・・・・内側の透明容器の流体状
媒質部 ２８・・・・・・・・・・・・レンズ状の透明容器 ２Ｂ・・・・・・・・・・・・第２の透明板 ２Ｂ１,２Ｂ２,…２Ｂｎ・・・第２の透明板を構成する
三角柱状の透明体 ２Ｃ・・・・・・・・・・・・第２の透明容器 ２ＣＦ・・・・・・・・・・・第２の透明容器内の流体
状媒質部 ３・・・・・・・・・・・・・媒質層又は、媒質層であ
る空気層 ３Ａ・・・・・・・・・・・・切り欠き部 ４・・・・・・・・・・・・・凸レンズ ５・・・・・・・・・・・・・第１の画像表示面 ５１,５２,５３・・・・・・・第１の画像表示面上の画
素 ５１０,５２０,５３０・・・・第１の画像表示面上の画
素の放射光 ５１１,５２１,５３１・・・・第１の画像表示面上の画
素の臨界角より大きい入射角を持つ光 ５１２,５２２,５３２・・・・第１の画像表示面上の画
素の臨界角より小さい入射角を持つ光 ６・・・・・・・・・・・・・第２の画像表示面 ６１,６２,６３・・・・・・・第２の画像表示面上の画
素 ６１０,６２０,６３０・・・・第２の画像表示面上の画
素の放射光 ６１１,６２１,６３１・・・・第２の画像表示面上の画
素の臨界角より小さい入射角を持つ光 ６１２,６２２,６３２・・・・第２の画像表示面上の画
素の臨界角より大きい入射角を持つ光 ７・・・・・・・・・・・・・第１の画像表示面上の各
画素の共同視域 ７１,７２,７３・・・・・・・第１の画像表示面上の画
素の視域 ８・・・・・・・・・・・・・第２の画像表示面上の各
画素の共同視域 ８１,８２,８３・・・・・・・第２の画像表示面上の画
素の視域 ９１、９２・・・・・・・・・ビデオカメラ ９３・・・・・・・・・・・・ミラー Ｆ・・・・・・・・・・・・・レンズ状の透明容器内の
流体媒質部 Ｄ５・・・・・・・・・・・・第１の画像表示手段 Ｄ６・・・・・・・・・・・・第２の画像表示手段 Ｏ１,Ｏ２,Ｏ３,Ｏ４,Ｏ５・・光分割手段 Ｐ２３・・・・・・・・・・・射出面の中央部の点にお
ける接平面 Ｌ・・・・・・・・・・・・・観察者の一方の眼 Ｒ・・・・・・・・・・・・・観察者の他方の眼 Ｌ５・・・・・・・・・・・・観察者の一方の眼の視線 Ｌ６・・・・・・・・・・・・観察者の他方の眼の視線 ＯＢ・・・・・・・・・・・・物体 ｎ１,ｎ２ ・・・・・・・・・屈折率 Ｗ・・・・・・・・・・・・・透明板の枠 α１,α２ ・・・・・・・・・臨界角 θ１ ・・・・・・・・・・・・第１の入射面と斜面部
となす角度 θ２ ・・・・・・・・・・・・第２の入射面と斜面部
となす角度 θ３ ・・・・・・・・・・・・射出面の中央部の点の
接平面と斜面部となす角度 θ４ ・・・・・・・・・・・・第１の画像表示面の中
央部の点の接平面と斜面部となす角度 θ５ ・・・・・・・・・・・・第２の画像表示面の中
央部の点の接平面と斜面部となす角度

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の画像表示面を有する第１の画像表
   示手段及び第２の画像表示面を有する第２の画像表示手
   段と、 上記第１の画像表示面に表示された画像の各画素から放
   射される光を放射方向に応じて透過光及び反射光に分割
   させて透過光を観察者の一方の眼に到達させるととも
   に、上記第２の画像表示面に表示された画像の各画素か
   ら放射される光を放射方向に応じて透過光及び反射光に
   分割させて反射光を観察者の他方の眼に到達させる光分
   割手段とを備えていることを特徴とする立体画像表示装
   置。
2. 【請求項２】 光分割手段は、少なくとも一枚の媒質層
   と、この媒質層の両面側に接する第１及び第２の接触面
   を少なくとも有し該媒質層の両面側に位置し該媒質層よ
   りも屈折率の高い少なくとも一種の媒質部とを備え、 上記第１の接触面に向けて上記媒質部に入射される第１
   の画像表示面より放出された光のうち該媒質部から上記
   媒質層に光が入射するときの臨界角より大きい入射角を
   持つ光を反射させ、該臨界角より小さい入射角を持つ光
   だけを透過させて観察者の一方の眼に到達させるととも
   に、 上記第２の接触面に向けて上記媒質部に入射される第２
   の画像表示面より放出された光のうち該媒質部から上記
   媒質層に光が入射するときの臨界角より小さい入射角を
   持つ光を透過させ、該臨界角より大きい入射角を持つ光
   だけを反射させて観察者の他方の眼に到達させることを
   特徴とする請求項１記載の立体画像表示装置。
3. 【請求項３】 光分割手段は、少なくとも一枚の媒質層
   と、第１の画像表示面よりの入射光が入射する第１の入
   射面及び該媒質層の一方の表面に接する接触面を少なく
   とも有し該媒質層よりも屈折率の高い第１の透明体と、
   第２の画像表示面よりの入射光が入射する第２の入射面
   及び該媒質層の他方の表面に接する接触面並びに上記第
   １及び第２の画像表示面よりの光を観察者側に射出する
   射出面を少なくとも有し該媒質層よりも屈折率の高い第
   ２の透明体とを備え、 上記第１の入射面より上記第１の透明体に入射される第
   １の画像表示面より放出された光のうち該第１の透明体
   から上記媒質層に光が入射するときの臨界角より大きい
   入射角を持つ光を反射させ、該臨界角より小さい入射角
   を持つ光だけを透過させて観察者の一方の眼に到達させ
   るとともに、 上記第２の入射面より上記第２の透明体に入射される第
   ２の画像表示面より放出された光のうち該第２の透明体
   から上記媒質層に光が入射するときの臨界角より小さい
   入射角を持つ光を透過させ、該臨界角より大きい入射角
   を持つ光だけを反射させて観察者の他方の眼に到達させ
   ることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示装置。
4. 【請求項４】 光分割手段は、少なくとも一枚の媒質層
   と、第１の画像表示面よりの入射光が入射する第１の入
   射面及び該媒質層の一方の表面に接する接触面を少なく
   とも有し該媒質層よりも屈折率の高い複数の角柱状の透
   明体を横方向に連接した第１の透明板と、第２の画像表
   示面よりの入射光が入射する第２の入射面及び上記媒質
   層の他方の表面に接する接触面並びに上記第１及び第２
   の画像表示面よりの光を観察者側に射出する射出面を少
   なくとも有し該媒質層よりも屈折率の高い複数の角柱状
   の透明体を横方向に連接した第２の透明板とを備え、 上記第１の透明板の各透明体の各入射面より上記第１の
   透明板の各透明体に入射される第１の画像表示面より放
   出された光のうち該第１の透明板の各透明体から上記媒
   質層に光が入射するときの臨界角より大きい入射角を持
   つ光を反射させ、該臨界角より小さい入射角を持つ光だ
   けを透過させて観察者の一方の眼に到達させるととも
   に、 上記第２の透明板の各透明体の各入射面より上記第２の
   透明板の各透明体に入射される第２の画像表示面より放
   出された光のうち該第２の透明板の各透明体から上記媒
   質層に光が入射するときの臨界角より小さい入射角を持
   つ光を透過させ、該臨界角より大きい入射角を持つ光だ
   けを反射させて観察者の他方の眼に到達させることを特
   徴とする請求項１記載の立体画像表示装置。
5. 【請求項５】 光分割手段は、少なくとも一枚の媒質層
   と、第１の画像表示面よりの入射光が入射する第１の入
   射面及び該媒質層の一方の表面に接する接触面を少なく
   とも有し該媒質層よりも屈折率の高い第１の流体状媒質
   部を収容している第１の透明容器と、第２の画像表示面
   よりの入射光が入射する第２の入射面及び上記媒質層の
   他方の表面に接する接触面並びに上記第１及び第２の画
   像表示面よりの光を観察者側に射出する射出面を少なく
   とも有し該媒質層よりも屈折率の高い第２の流体状媒質
   部を収容している第２の透明容器とを備え、 上記第１の入射面より上記第１の流体状媒質部に入射さ
   れる第１の画像表示面より放出された光のうち該第１の
   流体状媒質部から上記媒質層に光が入射するときの臨界
   角より大きい入射角を持つ光を反射させ、該臨界角より
   小さい入射角を持つ光だけを透過させて観察者の一方の
   眼に到達させるとともに、 上記第２の入射面より上記第２の流体状媒質部に入射さ
   れる第２の画像表示面より放出された光のうち該第２の
   流体状媒質部から上記媒質層に光が入射するときの臨界
   角より小さい入射角を持つ光を透過させ、該臨界角より
   大きい入射角を持つ光だけを反射させて観察者の他方の
   眼に到達させることを特徴とする請求項１記載の立体画
   像表示装置。
6. 【請求項６】 光分割手段は、第１の画像表示面よりの
   入射光が入射する第１の入射面と第２の画像表示面より
   の入射光が入射する第２の入射面と該第１及び第２の画
   像表示面よりの光を観察者側に射出する射出面とを少な
   くとも有し流体状媒質部を収容している外側の透明容器
   と、この外側の透明容器の中に収納され該第１の画像表
   示面よりの光が入射する第１の平面と該第２の画像表示
   面よりの光が入射する第２の平面とを少なくとも有し該
   流体状媒質部よりも屈折率の低い流体状媒質を厚さ一定
   の媒質層として収容している内側の透明容器とを備え、 上記第１の入射面より上記流体状媒質部に入射される第
   １の画像表示面より放出された光のうち該流体状媒質部
   から上記媒質層に光が入射するときの臨界角より大きい
   入射角を持つ光を反射させ、該臨界角より小さい入射角
   を持つ光だけを透過させて観察者の一方の眼に到達させ
   るとともに、 上記第２の入射面より上記流体状媒質部に入射される第
   ２の画像表示面より放出された光のうち該流体状媒質部
   から上記媒質層に光が入射するときの臨界角より小さい
   入射角を持つ光を透過させ、該臨界角より大きい入射角
   を持つ光だけを反射させて観察者の他方の眼に到達させ
   ることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示装置。
7. 【請求項７】 光分割手段は、第１の画像表示面よりの
   入射光が入射する第１の入射面と第２の画像表示面より
   の入射光が入射する第２の入射面と該第１及び第２の画
   像表示面よりの光を観察者側に射出する射出面とを少な
   くとも有し流体状媒質部を収容している透明容器と、こ
   の透明容器の中に収納され該第１の画像表示面よりの光
   が入射する第１の平面と該第２の画像表示面よりの光が
   入射する第２の平面とを少なくとも有し該流体状媒質部
   よりも屈折率の低い媒質層とを備え、 上記第１の入射面より上記流体状媒質部に入射される第
   １の画像表示面より放出された光のうち該流体状媒質部
   から上記媒質層に光が入射するときの臨界角より大きい
   入射角を持つ光を反射させ、該臨界角より小さい入射角
   を持つ光だけを透過させて観察者の一方の眼に到達させ
   るとともに、 上記第２の入射面より上記流体状媒質部に入射される第
   ２の画像表示面より放出された光のうち該流体状媒質部
   から上記媒質層に光が入射するときの臨界角より小さい
   入射角を持つ光を透過させ、該臨界角より大きい入射角
   を持つ光だけを反射させて観察者の他方の眼に到達させ
   ることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示装置。
8. 【請求項８】 光分割手段は、媒質層を透過した第１の
   画像表示面からの光を観察者の一方の眼に集光させ、該
   媒質層に反射された第２の画像表示面からの光を観察者
   の他方の眼に集光させる集光手段を備えていることを特
   徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の立体
   画像表示装置。
9. 【請求項９】 集光手段は、射出面の前に凸レンズを設
   けて形成されていることを特徴とする請求項８に記載の
   立体画像表示装置。
10. 【請求項１０】 集光手段は、射出面を凸状のレンズ面
    として成形して形成されていることを特徴とする請求項
    ８に記載の立体画像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記媒質部、透明体、透明板又は透明
    容器のいずれかと媒質層との接触面、第１の入射面、第
    ２の入射面及び射出面のいずれかには、反射防止膜が形
    成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項１０
    のいずれかに記載の立体画像表示装置。
12. 【請求項１２】 第１の画像表示面の画像は、第２の画
    像表示面の画像より明るくしていることを特徴とする請
    求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の立体画像表示
    装置。
13. 【請求項１３】 媒質層の表面と第１の入射面の中央部
    の点の接平面とのなす角度と、媒質層の表面と第２の入
    射面の中央部の点の接平面とのなす角度と、媒質層の表
    面と射出面の中央部の点の接平面とのなす角度とを互い
    に一致させるようにしたことを特徴とする請求項２乃至
    請求項１２のいずれかに記載の立体画像表示装置。
14. 【請求項１４】 媒質層の表面と第１の入射面の中央部
    の点の接平面とのなす角度と、媒質層の表面と第２の入
    射面の中央部の点の接平面とのなす角度と、媒質層の表
    面と射出面の中央部の点の接平面とのなす角度とを上記
    臨界角に一致させるようにしたことを特徴とする請求項
    ２乃至請求項１２のいずれかに記載の立体画像表示装
    置。
15. 【請求項１５】 第１の画像表示面の中央部の点の接平
    面と媒質層の表面とのなす角度と、第２の画像表示面の
    中央部の点の接平面と媒質層の表面とのなす角度とを互
    いに一致させるようにしたことを特徴とする請求項２乃
    至請求項１４のいずれかに記載の立体画像表示装置。
16. 【請求項１６】 第１の画像表示面の中央部の点の接平
    面と媒質層の表面とのなす角度を第１の入射面のの中央
    部の点の接平面と媒質層の表面とのなす角度より小さく
    し、第２の画像表示面の中央部の点の接平面と媒質層の
    表面とのなす角度を第２の入射面の中央部の点の接平面
    と媒質層の表面とのなす角度より大きくしていることを
    特徴とする請求項２乃至請求項１４のいずれかに記載の
    立体画像表示装置。
17. 【請求項１７】 請求項１乃至請求項１６のいずれかに
    記載の立体画像表示装置と、 上記立体画像表示装置の第１の画像表示面に表示される
    一方の視差像を撮影する第１のカメラと、 上記立体画像表示装置の第２の画像表示面に表示される
    他方の視差像の鏡像を形成する鏡と、 上記鏡を介して該他方の視差像の鏡像を撮影する第２の
    カメラとよりなることを特徴とする立体画像撮影表示装
    置。