JPS6346410A - 擬似立体表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、左右両眼の視差を利用した立体表示を行う、
擬似立体表示システムに関する。

〈従来の技術〉 ３次元画像あるいは立体画像を実現しようという試みの
歴史は非常に古く、その方式はレーザ・ホログラム等を
含めて非常に多い、しかし３原色フルカラーで動画を表
示できる立体画像表示として成功しているのは次の三方
式であり、いずれも右目用と左目用の画像を個別に表示
し、鑑賞者に立体による視差があるかのごとく錯覚させ
、立体画像表示を行うものである。

（１）左右両眼用の画像を偏光方向が互いに９０″′の
角度をなす直線偏光にしておき、偏光板付きのＩＩＮ鏡
で分離して見る。劇場用立体映画では主流の方式である
。

（２）左右両眼用の画像を交互に時分割で表示し、電子
的な光パルプ機能のある眼鏡を表示の周期と同期して交
互に開閉させることによって立体画像表示を行う。

上記（１）の方式で得られる立体画像はフリツカが感じ
られず、また鑑賞者が着用する偏光板付きの眼鏡は軽く
て安価であるなど理想に近いものである。しかし、偏光
軸の異なる画像２枚を常に同時に映し出すためには２台
の表示装置や映写装置が必要となるため、家庭で手軽に
楽しむには不向きである。

上記（２）の方式は、１台の表示装置で立体画像化が可
能であるという点で、家庭等において手軽に楽しむとい
う事に関しては現実的である。

この（２）の方式に関し、テレビを用いた擬似立体表示
システムとして、従来、電子的な光パルプ機能付き眼鏡
を液晶セルで構成し、テレビのフレーム周波数またはフ
ィールド周波数に同期して光バルブ眼鏡を開閉する方式
が提案されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上述のテレビを用いた従来の擬似立体表示シ
ステムにおいては、光バルブ眼鏡の開閉にともなって左
右それぞれの眼に入る毎秒フレーム数が通常の表示の半
分となるので、フリッカが惑じられ目が疲労しやすかっ
た。このような欠点を解決する方式として表示の毎秒フ
レーム数を増加させる提案があるが、フレーム周波数の
規格を変更することは既存装置との互換性を保つのが困
難となり現実的ではない。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、テレビ
ジョンなどの走査線による表示装置と電子的な光パルプ
機能のある眼鏡を用いた時分割２画像力式の立体画像表
示において、フレーム周波数を増加させることなく、フ
リフカによる目の疲労を軽減した表示システムの提供を
目的としている。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、テレビジョン画面に右目用および左目用の画
像情報を交互に表示し、この画像情報の光信号を、右お
よび左目用の画像情報の切り替え周期に同期して交互に
開閉する一対の光バルブを備えてなる眼鏡を着用して観
視する表示システムにおいて、右目用および左目用の２
種の画像情報の切り替えを単位が１木もしくは所定の複
数本の走査線群であることによって特徴づけられる。

ここで、テレビジョンとは、画像を電気信号に変えて無
線または有線の経路によって送り、受像機によって画像
を再現するものである。これに用いる表示装置としては
、ＣＲＴ　（ブラウン管）。

液晶表示装置、エレクトロ・ルミネッセンスデイスプレ
ィ、発光ダイオードマトリクスデイスプレィ、プラズマ
デイスプレィ、および、投影型テレビジョンのスクリー
°ンなどが挙げられるが、本発明では画像を構成する手
段が走査線を用いるものに限定する。

なお、本発明では、光バルブの開閉周期は例え咲ＮＴＳ
Ｃ方弐Ｇごおいて１５．７５ＫＨｚと高速となるが、本
発明者は例えば強誘電性液晶の複屈折効果をこの光パル
プに応用することによって、この高速度の開閉動作を可
能とし、鋭意研究の結果、本発明に至ったものである。

ただし、本発明において用いられる光パルプは、強誘電
性液晶を用いることに限定されるものではない。

〈発明の原理と作用〉 本発明は、右目用と左目用の画像情報を交互に表示する
繰り返し単位を、従来のフレームまたはフィールドから
より高速に切替わる走査線に変更し、フリフカの除去を
計ったものである。走査線の繰り返し周波数はＮＴＳＣ
方式では１５．７５ＫＩＩｚであって、フレームまたは
フィールド周波数の３０Ｈｚ、６０Ｈｚよりはるかに高
速であるため、フリッカは感じない。

図を用いて説明する。本発明の実施態様は種々有り得る
が、−例をとって原理を説明する。第２図は、ＣＲＴを
用いたテレビジョンのノンインクレース方式の１フレー
ム内の走査線を示したものである。ここで、図の（Ａ）
に示したように奇数番目の走査線上には、例えば右目用
の画像情報を表示し、偶数番目の走査線上には左目用の
画像情報を表示する。光バルブ眼鏡２をかけずにこの表
示面を見れば、左目用と右目用の画像が全く重なったよ
うに見える。この画像を、水平同期信号に同期して１水
平期間ずつ左右交互に開閉する光パルプ眼鏡２をかけて
観視すれば、第２図（Ｂ）に示した奇数番の走査線だけ
から構成された右目用の画像と第２図（Ｃ）に示した偶
数番の走査線だけから構成された左目用の画像が弁別さ
れ、それぞれ右目と左目に到達する。

第３図は、テレビジョン信号と光バルブ眼鏡の開閉動作
の同期関係を示す図である。第３図（Ａ）　゛はテレビ
ジョン信号である。ここに、Ｈ４＋　　Ｈｉ＋ｌ１−Ｈ
４゜６は、それぞれｉ番目、肖１番目、−肖６番目の水
平信号期間を表している。第３図（Ｂ）は、光バルブ眼
鏡２の片方１例えば右目用の光バルブ２ａの開閉動作を
グラフ化したもので、水平同期信号に同期して動作する
ように駆動される。

この光バルブを通して画面をみると、第３図（Ｃ）に示
すようにＨｉ＋Ｉ　＋　　８４＋３１　　Ｈｉｓｓの走
査線上の画像情報が右目に到達する。光バルブ眼鏡２の
他方の光バルブ２ｂは、第３図（Ｄ）に示した位相関係
で開閉動作するように駆動する。この光バルブを通して
画面を見ると、第３図（Ｅ）に示すようにＨ，、Ｈ，、
、、Ｈ，、、、Ｈ，、、の走査線上の画像情報が左目に
到達する。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例のシステム構成を示すブロック図
である。この実施例では、ノンインタレース方式を採用
したテレビジョンについて説明する。

ＣＲＴ等のテレビジョン受像機の画面１には、１水平走
査ごとに交互に右目用および左目用の画像情報が表示さ
れる。

光バルブ眼鏡２は、右目用の光パルプ２ａと左目用の光
バルブ２ｂからなり、駆’ＰＪＪ回路３から供給される
駆動信号により、各光バルブ２ａ、　　２ｂが交互に開
閉するよう構成されている。駆動回路３の動作信号は、
テレビジョン受像機から取り出された水平同期信号を同
期信号生成回路４によって成形した信号が用いられてい
る。これにより、光バルブ２ａおよび２ｂは、それぞれ
画面１の１回の水平走査期間だけ一方が開き、他方が閉
じられ、これを交互に繰り返すよう構成されている。

この光バルブ眼鏡２は鑑賞者に着用される。なお、駆動
回路３と同期信号生成回路４とは無線もしくは有線で結
合される。

各光バルブ２ａおよび２ｂには、強誘電性スメチソク液
晶セルが用いられている。すなわち、各光バルブ２ａお
よび２ｂは、基板の内側に透明電極を設けたセルに強誘
電性スメチノク液晶を封入してホモジニアス配向させ、
このセルの外側両面に偏光板を配置して成っている。実
施例において光バルブ眼鏡２に要求される応答速度は、
水平帰還時間であるから約１１マイクロ秒である。強誘
電性スメチック液晶セルは、このような条件の光バルブ
眼鏡２に極めて好適である。すなわち、強誘電性液晶セ
ルはＩＯＶないし数１０Ｖの印加電圧で上述した高速応
答のスイッチングが可能であり、しかも、光バルブとし
て必要なコントラストと透過率が得やすい。ここＬらは
他の液晶セルにはない特徴である。なお、前述した駆動
回路３は、従って、このような液晶セルへの印加電圧波
形を作るための回路である。

次に、光バルブ２ａ、２ｂに用いられる強誘電性液晶セ
ルの動作等について説明する。

強誘電性を示すキラル・スメチフク液晶を利用した光ス
イツチング素子は、Ｎ、Ａ、Ｃ１ａｒｋとＳ、Ｔ。

Ｌａｇｅｒｈａｌｌによって、アプライド　フィジンク
スレターズ（第３６巻、第８９９頁、１９８０年刊）に
公表され、サーフェイス　スタビライズドフェロエレク
トリック　リフイド　クリスタルと命名されている。第
４図（Ａ）は電界を印加した時のこの液晶セルの断面を
示したもので、４１はガラス基板、４２は透明電極、４
３は液晶分子であるやセル内部の電界は図中の上から下
に向かっている。この電界にたいして、液晶分子の双極
子は矢印のように配列する。第４図（Ｂ）はこの状態の
分子配向をセル面に垂直な方向から見た図であるが、液
晶分子はその配列格子面の垂線から角度θだけ傾いてい
る。

次に、印加電界の極性を反転すると、第５図（Ａ）に示
すように、液晶分子４３の双極子は矢印のように反転し
、第５図（Ｂ）に示すように液晶分子４３は角度−θの
方向にその方位角を変える。この液晶セルの結晶光学的
な性質は、実用上１分子長軸の配向方向を光軸とする１
軸性結晶と考えてよい。すなわち、この液晶セルは、印
加電圧の極性を反転する事によって光軸４４を角度２θ
だり回転させられる光学的補償板と見なすことができる
。

以上のような強誘電性スメチソク液晶セルを用いて光バ
ルブ２ａ、　　２ｂが構成される。すなわち、この液晶
セルのとり得る一方の光軸とクロスニコルの偏光軸との
なす角を００または９０°とする。

このとき、光軸の回転角度２θが９０＠でなければ、セ
ルに印加する電圧の極性を切り替えることにより、光の
開閉を行なう光バルブとなる。

このセルのレターデーションは、液晶の複屈折Δｎとセ
ルｗ、ｄの積Δｎ−ｄで表わされるが、結晶光学で知ら
れているように、レターデーションが約０．２５ミクロ
ン以下のときには透過する光はほぼ無色である０本発明
のような応用分野では、フルカラー表示の観視が主な利
用法であるから、レターデーションは０．２５ミクロン
以下が好ましい。

この液晶セルの応答時間τは、前述の文献によれば、 τ−η／（Ｐ３・Ｅ） （ここに、η、Ｐｓ、Ｅはそれぞれ、液晶材料の粘度、
自発分極、電界強度をあられす、）という式で表わされ
ており、高速スイッチングをさせるためには強い電界は
ど有利である。また、粘度ηは温度が高いほど低くなり
、応答時間では短くなる。この事を利用して、必要な応
答時間を得るために液晶セルを加熱する手段を設けても
よい。

この液晶セルに印加する電圧は、光バルブのスイッチン
グ時間がテレビジョンの水平帰還時間よりも速く、また
左右の目に正しく画像情報が送られるように位相が制御
されておればよい。最も単純な電圧波形としては矩形波
である。なお、光バルブ２ａおよび２ｂのスイッチング
速度を等しくする目的で、印加電圧波形に直流のオフセ
ット電圧を電量してもよい。

次に、第２図に示す画面ｌ上の走査線の説明図と、第３
図に示す画面ｌに送られるテレビジョン信号と光バルブ
眼鏡２の開閉動作の同期関係の説明図を参照しつつ、作
用を述べる。

ノンインタレース方式の画面には、第２図（Ａ）に示す
ように、実線で示す奇数番目の走査線上に例えば右目用
の画像情報が、また、破線で示す偶数番目の走査線上に
左目用の画像情報が表示される。テレビジョン信号は第
３図（Ａ）に示す通りとなる。ここで、Ｈ＝　＋　　Ｌ
＊＋　ｒ　’−’Ｈ４＋＆−・−・はｉ。

ｉ＋１．−・−ｉ＋６番目の水平信号期間を表わしてい
る。

以上のような画面１を、第３図（Ｂ）で示すような周期
で開閉動作する右目用光バルブ２ａを通して観視すると
、同図（Ｃ）に示すように、右目にはＨｌｌ　ｒ　　Ｌ
＋３　’−・の走査線上の画像情報のみが到達する。す
なわち、右目には第２図（Ｂ）に示すように奇数番目の
走査線だけによって構成された画像が見える。同様に、
第３図＜Ｄ）で示す開閉動作の左目用光バルブ２ｂを通
しては、同図（Ｅ）で示すように、Ｈ，、Ｈム。２−　
の走査線上。

の画像情報が到達することになり、左目には第２図（Ｃ
）で示すように偶数番目の走査線のみで構成された画像
が見えることになる。

ＮＴＳＣ方式では走査線の繰り返し周期が１５゜７５ｋ
Ｈｚであるため、従来のフレームもしくはフィールド周
波数の３０Ｈｚもしくは６０Ｈｚで画像情報を切り替え
た場合に比してはるかに高速となって、フリッカは全く
感じられない。

次に、インクレース方式を採用する場合について実験し
た例を示す。走査線数４００本のコンピュータグラフィ
ックシステムを用いて、左右両眼用の静止画像を、イン
クレース方式のＣＲＴ上に表示した。このとき、走査線
番号１，２．５．６゜・−・４ｉ＋１　、　４ｉ＋２　
、　４ｉ＋５　、　４ｉ＋６、−・３９３　、３９４　
。

３９７　、３９８には右目用画像が、そして、走査線番
号３．　　４．　　７．　　８．　−−−−・４１÷３
　　、　　４ｉ＋４　　、　　４ｉ＋７　　。

４ｉ＋８．・−・３９５　、３９６　、３９９　、４０
０には、左目用画像が表示されるように画像データを作
成した。

このようにすれば、奇数フィールドにおいては右目用の
画像情報を表示する走査線１．５，９．１３゜−−−４
ｉ÷１　、−＝３９７　、および、左目用の画像情報を
表示すル走査！！１３．　７．　１１．　・＝−４ｉ＋
３、−３９９が表示される。偶数フィールドにおいては
右目用の画像情報を表示する走査線２，６．−・−４ｉ
＋２゜・・−３９８，および、左目用の画像情報を表示
する走査線４　、　８、−４　ｉ＋４、−・４００が表
示される。この画像を水平同期信号に同期した２　５　
Ｖ、　１５．７５ｋＨｚの矩形波で駆動した強誘電性ス
メクチック液晶光バルブ眼鏡を通して観視したところ、
フリッカの全（無い立体画像を観視することができた。

〈発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、時分割２画像方
式の擬似立体表示システムにおいて、２画像情報の切り
替えを、１回または複数回の水平走査ごとに行うよう構
成したから、その切り替え周期は例えばＮＴＳＣ方式で
１回の水平走査ごとの切り替えでは１５．７５　ｋＨｚ
と高速化され、フリッカが全く感じられず、観視者の目
が疲れない、なおかつ、テレビジョンのフレーム周波数
やフィールド周波数を変更する必要がないので、実施が
極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のシステム構成を示すブロック図
、 第２図はその画面１上の走査線の説明図、第３図はその
画面１に送られるテレビジョン信号と光パルプ眼鏡２の
開閉動作の同期関係の説明図・ 第４図および第５図は本発明実施例の光バルブ眼鏡２に
用いられる液晶セルの動作原理の説明図である。 １・・・一画面 ２・−・−・光バルブ眼鏡 ２ａ、２ｂ曲光バルブ ３−・・−駆動回路 ４−同期信号生成回路 ４１−・・・ガラス基板 ４２・−透明電極 ４３−・液晶分子 ４４・−・光軸 特許出願人　　　　シャープ株式会社 代　理　人　　　　弁理士　西１）新 （Ａ） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. テレビジョン画面に右目用および左目用の画像情報を交
   互に表示し、この画像の光信号を、上記右および左目用
   の画像の切り替え周期に同期して交互に開閉する一対の
   光バルブを備えてなる眼鏡を着用して観視する表示シス
   テムにおいて、上記右目用と左目用の２種の画像情報の
   切り替え単位が１本もしくは所定の複数本の走査線群で
   あることを特徴とする擬似立体表示システム。