WO1999050702A1

WO1999050702A1 - Afficheur d'images tridimensionnelles

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Publication number: WO1999050702A1
Application number: PCT/JP1999/001475
Authority: WO
Inventors: Hideyoshi Horimai
Original assignee: Hideyoshi Horimai
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 1999-10-07
Also published as: CA2326180A1; EP1069454A4; EA200000989A1; AU752405B2; JP3375944B2; AU2856199A; EP1069454A1; US7446733B1; EA003175B1; EP1069454B1

Description

明細書

3次元画像表示装置技術分野

本発明は、空間に立体画像を表示可能な 3次元画像表示装置に関する。背景技術

近年、光技術の進展に伴って、立体画像を表示する技術について様々な提案がなされている。その一つに、例えばアイマックスシアター（商標名）のように、左眼用画像とお眼用画像とを重ね合わせた画像を専用の眼鏡を装着して見ることで立体的な表現を可能とする 2眼式の立体ピュア装置がある。この装置では、左右の眼の視差を利用したステレオグラムにより立体的表現を可能としている。また、レーザ等のコヒーレントな光（可干渉光）を用いたホログラフィ技術による立体表示も行われている。この技術は、予め物体光と参照光とを用いて乾板等にホログラフィを形成しておき、このホログラフィに元の参照光を照射することで再生光を得て立体的な画像表示を行おうとするものである。

さらに、いわゆる I P (Integral Photography)法で代表されるレンズ板 3次元画像表示技術がある。この I P法は、リップマンが提案したもので、まず、多数の小さな凸レンズ群からなるフライアイレンズと呼ばれるレンズ板の焦点面に写真乾板を配置して、このレンズ板を介して物体光を露光することにより写真乾板上に多数の小さな物体像を記録したのち、この写真乾板を現像し、それを前と全く同じ位置に置いて背面から光を照射するようにしたものである。

以上のうち、上記の立体ピュア装置においては、専用の眼鏡を装着しなければならないので観る者にとって不便であると共に、不自然な画像であるため疲れやすく、長時間の鑑賞には適さない。この問題を解決するために、最近では専用の眼鏡を不要とした立体視テレビジョンが提案されている。しかしながら、この種の立体視技術はあくまで左右の眼の視差を利用した擬似的な立体表示を行うものであって、真の意味での 3次元表示を可能とするものではない。このため、画面の左右方向の立体感は表示できるものの、上下方向の立体感は表現できず、例えば寝転んで見ることはできなかった。また、視差利用技術であることから、視点を変えても単に同じ画像が立体感（奥行感）をもって見えるにすぎず、頭を左右に振っても物体の側面が見えるわけではなかった。

また、上記したホログラフィ技術による立体表示技術は、レーザ等のコヒーレント光を必要とするため、装置が大掛かりとなって製作コストも高くなり、また、レーザ特有のスペックル干渉パターンによる画質低下も生ずる。また、ホログラフィ技術は、予め写真乾板上に作成したホログラフィを用いて立体表示を行うものであるため、静止画には適するものの、動画の 3次元表示には適していない。このことは、上記した I P法においても同様であり、予め写真乾板上に多数の小さな物体像を記録する工程が必要であることから動画には適していない。

以上のことから、従来の技術では、真の意味での立体動画表示が可能なテレビジョンゃ街頭またはスタジアム等に設置される超大型表示装置を実現することは困難であった。発明の開示

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、専用の眼鏡ゃコヒ一レント光を必要とせずに、静止画のみならず動画についても真の意味での立体表示が可能な 3次元画像表示装置を提供することにある。

第 1の発明の 3次元画像表示装置は、複数の画素を配列して構成され各画素の駆動によって 2次元画像を形成可能な 2次元画像形成手段と、 2次元画像形成手段により形成された 2次元画像を基に空間に 3次元画像を形成する 3次元画像形成手段とを備えている。

この 3次元画像表示装置では、 2次元画像形成手段における複数の画素の駆動によって形成された 2次元画像 2次元画像を基に、 3次元画像形成手段によって空間に 3次元画像が形成される。

第 1の発明の第 1の態様の 3次元画像表示装置は、 2次元画像形成手段が、それぞれが複数の画素を配列して構成されると共に各々 2次元画像を形成可能な複数の 2次元画像形成素子を含み、 3次元画像形成手段が、複数の 2次元画像形成素子の各々に対向して設けられ対応する 2次元画像形成素子から出射されて入射する光を空間中に拡散させて出射することが可能な光拡散素子と、光拡散素子から出射した光が 3次元画像を構成する多数の点光源像を空間中に形成することとなるように各 2次元画像形成素子を制御する表示制御手段とを含むように構成したものである。

第 1の態様の 3次元画像表示装置では、対応する 2次元画像形成素子から光拡散素子に入射した光は空間中に拡散するように出射される。そして、これらの出射光により、表示対象の 3次元画像を構成する多数の点光源像が空間中に形成される。

第 1の態様の 3次元画像表示装置では、上記の表示制御手段が、表示対象の 3 次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像デ一夕をそれぞれ対応する 2次元画像形成素子に供給することにより各 2次元画像形成素子の表示動作を制御し、各光拡散素子から出射した光によって多数の点光源像を空間中に形成させるようにしてもよい。

第 1の態様の 3次元画像表示装置において、光拡散素子は、入射される光を一点に集光することが可能な集光部と、この集光部により形成される集光点に位置する平面状の出射面とを有するように形成可能である。ここで、光拡散素子の集光部の入射面は、入射側に凸形状をなす非球面を含むように構成するか、もしくは集光点に曲率中心をもつ球面を含むように構成することが可能である。あるいは、光拡散素子の集光部がフレネルレンズを含むように構成するか、もしくは光拡散素子の集光部がその入射面に形成された干渉縞によって光を集光するものであるように構成することも可能である。また、第 1の態様の 3次元画像表示装置において、光拡散素子を、所定パターンの干渉縞が形成された板状体またはフィルムとして構成し、入射される光を一点に集光し、または入射される光をそれが一点から拡散したかのように発散させる機能をもたせることも可能である。第 1の発明の第 2の態様の 3次元画像表示装置は、それぞれが複数の画素を配列して構成されると共に各々 2次元画像を形成可能な複数の 2次元画像形成素子を含むように 2次元画像形成手段を構成し、複数の 2次元画像形成素子の各々に対向して設けられ対応する 2次元画像形成素子から出射されて入射する光をそのまま通過させる微小開口部と、各微小開口部を通過した光が 3次元画像を構成する多数の点光源像を空間中に形成することとなるように各 2次元画像形成素子を制御する表示制御手段とを含むように 3次元画像形成手段を構成したものである。第 2の態様の 3次元画像表示装置では、対応する 2次元画像形成素子からの出射光は微小開口部を通って空間中に出射する。そして、これらの出射光により、表示対象の 3次元画像を構成する多数の点光源像が空間中に形成される。

第 2の態様の 3次元画像表示装置では、上記の表示制御手段が、表示対象の 3 次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像デ —夕をそれぞれ対応する 2次元画像形成素子に供給することにより各 2次元画像形成素子を制御し、各微小開口部を通過した光によって多数の点光源像を空間中に形成させるようにしてもよい。

第 1の発明の第 3の態様の 3次元画像表示装置は、 2次元画像形成手段が、複数の画素を配列して構成され各画素の駆動によって 2次元画像を形成可能な 2次元画像形成パネルを含み、 3次元画像形成手段が、 2次元画像形成パネルに対向して配置されこの 2次元画像形成パネルの各画素から出射されて入射する光をそのまま通過させまたは遮断することが可能な光開閉セルを複数配列してなる光開閉セルアレイと、光開閉セルァレイを走査して各光開閉セルが順次開状態となるように制御する光開閉セル制御手段と、光開閉セル制御手段による光開閉セルァレイの走査に同期して 2次元画像形成パネルにおける画像形成範囲を順次移動させ、この画像形成範囲の各画素から出射して光開閉セルアレイの開状態の光開閉セルを通過した光が 3次元画像を構成する多数の点光源像を空間中に形成することとなるように 2次元画像形成パネルを制御する表示制御手段とを含むように構成したものである。

第 3の態様の 3次元画像表示装置では、光開閉セルアレイは、各光開閉セルが順次開状態となるように走査制御され、この走査に同期して、 2次元画像表示パネルにおける画像表示範囲が順次移動するように制御が行われる。そして、順次移動していく画像表示範囲の各画素から出射して光開閉セルアレイの開状態の光開閉セルを通過した光により、表示対象の 3次元画像を構成する多数の点光源像が空間中に形成される。第 3の態様の 3次元画像表示装置では、上記の表示制御手段が、表示対象の 3 次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像デ —夕をそれぞれ 2次元画像表示パネルにおける画像表示範囲の画素に供給することにより 2次元画像表示パネルを制御し、開状態の光開閉セルを通過した光によつて多数の点光源像を空間中に形成させるようにしてもよい。

第 3の態様の 3次元画像表示装置では、 2次元画像形成パネルおよび光開閉セルアレイの対を含む単位ュニットを複数配列すると共に、各単位ュニッ卜の光開閉セルアレイごとに光開閉セル制御手段を設けて、光開閉セル制御手段が、各光開閉セルアレイにおける互いに対応する位置にある各光開閉セルが同期して開状態となるように、対応する各光開閉セルァレイの走査を制御し、表示制御手段が、各光開閉セル制御手段による各光開閉セルアレイの走査に同期して複数の単位ュニッ卜の各 2次元画像形成パネルにおける画像形成範囲を移動させ、各画像形成範囲の各画素から出射して対応する光開閉セルアレイの開状態の光開閉セルを通過した光が 3次元画像を構成する多数の点光源像を空間中に形成することとなるように 2次元画像形成パネルを制御するように構成してもよい。

この 3次元画像表示装置では、 2次元画像表示パネルと光開閉セルァレイとを有する単位ュニッ卜が複数配列される。これらの複数の単位ュニッ卜の各光開閉セルァレイは並列に走査され、互いに対応する位置にある各光開閉セルが同期して開状態となるように制御が行われる。一方、複数の光開閉セルアレイの並列走査に同期して、複数の単位ユニットの各 2次元画像表示パネルにおける画像表示範囲が並列に（一斉に）移動するように制御が行われる。各画像表示範囲の各画素からの出射光は対応する光開閉セルァレイにおける開状態の光開閉セルを通過し、これらの通過光により、表示対象の 3次元画像を構成する多数の点光源像が空間中に形成される。

また、この 3次元画像表示装置では、表示制御手段が、表示対象の 3次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像データをそれぞれ複数の単位ュニッ卜における各 2次元画像表示パネルの画像表示範囲の画素に供給することにより各 2次元画像表示パネルを制御し、開状態の光開閉セルを通過した光によって多数の点光源像を空間中に形成させるようにしてもよい。第 1の発明の第 4の態様の 3次元画像表示装置は、 2次元画像形成手段が、形成される 2次元画像が時間的に変化することとなるように画像形成動作を制御する画像形成制御手段を含み、 3次元画像形成手段が、 2次元画像形成手段により形成された 2次元画像の投射方向がその 2次元画像の時間的な変化に対応して変化することとなるように 2次元画像の投射方向を偏向させる偏向手段を含むように構成したものである。

第 4の態様の 3次元画像表示装置では、 2次元画像形成手段により形成された時間的に変化する 2次元画像の投射方向が、その 2次元画像の時間的な変化に対応して変化することとなるように、 2次元画像の投射方向が偏向される。これにより、様々な方向に投射された 2次元画像の残像によって、空間に 3次元画像が観測されることになる。

第 4の態様の 3次元画像表示装置では、偏向手段が、電界方向に沿って液晶分子が整列して、その電界方向にのみ光を透過させるように機能する透過方向可変型の液晶素子を含むものであるようにすることが可能である。この 3次元画像表示装置では、さらに、 2次元画像投射方向を偏向手段による偏向方向と異なる方向に拡散させるための拡散手段を備えるようにしてもよい。また、この 3次元画像表示装置では、画像形成制御手段が、偏向手段によって偏向される 2次元画像の投射方向に応じて、その偏向方向における 2次元画像の倍率を変化させるように画像形成動作を制御するようにしてもよい。

第 4の態様の 3次元画像表示装置では、 2次元画像形成手段が、さらに、符号化された 2次元画像データを受信する受信手段と、受信手段によって受信された 2次元画像データを復号化する復号化手段とを含むようにしてもよい。ここで、偏向手段が、 2次元画像の投射方向を偏向させる動作を周期的に行うものである場合には、受信手段により受信される符号化された 2次元画像データが、偏向手段による偏向動作の周期に同期したタイミング位置に配置され、 2次元静止画デ —夕を独立して圧縮符号化して得られた第 1の圧縮符号化データと、第 1の圧縮符号化データに隣接した位置に配置され、第 1の圧縮符号化データとの差分を表す差分データで構成される第 2の圧縮符号化データとを含むようにしてもよい。第 4の態様の 3次元画像表示装置では、画像形成制御手段が、時分割的な画素駆動制御または空間的な画素駆動制御の少なくとも一方を行うことにより、中間階調の 2次元画像を形成可能であるようにしてもよい。また、偏向手段が、光を透過させる際にその投射方向を偏向させるものであるようにしてもよい。また、偏向手段が、入射光を反射する際にその投射方向を偏向させるものであるようにしてもよい。また、偏向手段が、回転可能に配設されたプリズムまたは反射ミラ一を複数個配列して構成されたものであるようにしてもよい。

第 4の態様の 3次元画像表示装置では、入射される光をその入射位置に対応した方向に偏向させることが可能なホログラムを利用して偏向手段を構成することが可能である。この場合において、偏向手段は、上記のホログラムを光の入射方向と異なる方向に移動させることによって入射光を順次偏向させるものであるようにしてもよい。また、規則的に配列された複数組のホログラムを含むように偏向手段を構成してもよい。

第 4の態様の 3次元画像表示装置では、上記のホログラムが板状部材に形成されたものであるようにしてもよい。この場合、偏向手段は、この板状部材を光の入射方向と異なる方向に往復移動させることによって入射光を順次偏向させることが可能である。

第 4の態様の 3次元画像表示装置では、上記のホログラムがフィルム状部材に形成されたものであるようにしてもよい。この場合、偏向手段は、フィルム状部材を光の入射方向と異なる一つの方向に移動させることによって入射光を順次偏向させることが可能である。

第 4の態様の 3次元画像表示装置では、上記のホログラムが所定の曲面上に形成されたものであるようにしてもよい。この曲面は、例えば、円筒面とすることが可能である。

第 4の態様の 3次元画像表示装置では、偏向手段が、印加される信号電圧に応じて局所的に厚みが変化して表面に凹凸を生ずる光透過性部材を利用して構成されたものであるようにしてもよい。

第 4の態様の 3次元画像表示装置では、偏向手段が、 2次元画像形成手段による画像形成に供せられる以前の光を偏向させることによって 2次元画像の投射方向を偏向させるものであるようにしてもよい。この場合、偏向手段は、回動する反射体または屈折体を含んで構成可能である。また、偏向手段が、往復移動する光源と、この光源から出射した光を 2次元画像形成手段に導く光学系とを含むようにしてもよい。また、偏向手段が、 2次元画像形成手段により形成される 2次元画像の時間的な変化に対応して光の放射方向を変えることが可能な光源を含むようにしてもよい。

第 1の発明の第 5の態様の 3次元画像表示装置は、 2次元画像形成手段が、それぞれが複数の画素を配列して構成されると共に、各々 2次元画像を形成可能な複数の 2次元画像形成素子を含み、 3次元画像形成手段が、複数の 2次元画像形成素子の各々に対向して設けられ、対応する 2次元画像形成素子に対して、 1点から拡散する光が照射されるように、指向性を有する光を出射する複数の点光源と、点光源より出射され、 2次元画像形成素子を通過した光によって、 3次元画像が形成されるように、各 2次元画像形成素子および各点光源を制御する表示制御手段とを含むものである。

第 5の態様の 3次元画像表示装置では、点光源より出射され、 2次元画像形成素子を通過した光によって、 3次元画像が形成される。

第 5の態様の 3次元画像表示装置では、表示制御手段が、表示対象の 3次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像データをそれぞれ対応する 2次元画像形成素子に供給することにより各 2次元画像形成素子を制御するようにしてもよい。

第 1の発明の第 6の態様の 3次元画像表示装置は、 2次元画像形成手段が、複数の画素を配列して構成され、各画素の駆動によって 2次元画像を形成可能な 2 次元画像形成パネルを含み、 3次元画像形成手段が、 2次元画像形成パネルに対向して配置され、 2次元画像形成パネルの対応する所定の範囲に対して、 1点から拡散する光が照射されるように、指向性を有する光を出射する複数の点光源と、 2次元画像形成パネルにおける画像形成範囲を順次移動させ、この画像形成範囲に対して、対応する点光源から出射された光が照射され、画像形成範囲を通過した光によって 3次元画像が形成されるように、 2次元画像形成パネルおよび各点光源を制御する表示制御手段とを含むものである。

第 6の態様の 3次元画像表示装置では、点光源より出射され、 2次元画像形成パネルにおける画像形成範囲を通過した光によって、 3次元画像が形成される。第 6の態様の 3次元画像表示装置では、表示制御手段が、表示対象の 3次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像データをそれぞれ 2次元画像形成パネルにおける画像形成範囲の画素に供給することにより 2次元画像形成パネルを制御するようにしてもよい。

第 2の発明の 3次元画像表示装置は、複数の 2次元画像の情報に基づいて時間的に変調された光によって複数の 2次元画像を形成する 2次元画像形成手段と、 2次元画像形成手段によって形成された複数の 2次元画像を互いに異なる方向に投射することによって 3次元画像を形成する 3次元画像形成手段とを備えたものである。

この 3次元画像表示装置では、 2次元画像形成手段によって、複数の 2次元画像の情報に基づいて時間的に変調された光によって複数の 2次元画像が形成され、 3次元画像形成手段によって、 2次元画像形成手段によって形成された複数の 2 次元画像を互いに異なる方向に投射することによって 3次元画像が形成される。第 2の発明の 3次元画像表示装置では、 2次元画像形成手段が、変調された光を走査することにより 2次元画像を形成するようにしてもよい。この場合、 3次元画像形成手段が、 2次元画像形成手段によって走査された光を、入射位置に応じて異なる方向に向けて反射することにより、複数の 2次元画像を互いに異なる方向に投射するようにしてもよい。また、 3次元画像形成手段が、 2次元画像形成手段によって走査される光の入射位置を制御するために用いられる位置情報が記録された領域を有するようにしてもよい。また、 3次元画像形成手段が、更に、装置全体を同期させて制御するための同期情報が記録された領域を有するようにしてもよい。

第 3の発明の 3次元画像表示装置は、複数の 2次元画像の情報を担持した光を出射することによって複数の 2次元画像を形成する 2次元画像形成手段と、 2次元画像形成手段によって出射された光を、入射位置に応じて異なる方向に向けて投射することによって、複数の 2次元画像を互いに異なる方向に投射して 3次元画像を形成する 3次元画像形成手段とを備え、 3次元画像形成手段が、 2次元画像形成手段によって出射される光の入射位置を制御するために用いられる位置情報が記録された領域を有するものである。

この 3次元画像表示装置では、 2次元画像形成手段によって、複数の 2次元画像の情報を担持した光を出射することによって複数の 2次元画像が形成され、 3 次元画像形成手段によって、 2次元画像形成手段によって出射された光が、入射位置に応じて異なる方向に向けて投射され、これにより、複数の 2次元画像が互いに異なる方向に投射されて、 3次元画像が形成される。また、この 3次元画像表示装置では、 3次元画像形成手段が、 2次元画像形成手段によって出射される光の入射位置を制御するために用いられる位置情報が記録された領域を有することから、 3次元画像形成手段に対する光の入射位置を制御することが可能となる。第 3の発明の 3次元画像表示装置では、 3次元画像形成手段が、更に、装置全体を同期させて制御するための同期情報が記録された領域を有していてもよい。本発明のその他の目的、特徴および利益は、以下の説明を以つて十分明白になるであろう。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の第 1の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の構成を表す正面図である。

第 2図は、この 3次元画像表示装置の要部を表す断面図である。

第 3図は、この 3次元画像表示装置の要部を表す拡大断面図である。

第 4図は、この 3次元画像表示装置の表示動作を制御する表示制御回路の概略構成を表すブロック図である。

第 5図は、この 3次元画像表示装置によって立体画像が表示される様子を説明するための説明図である。

第 6 Aおよび第 6 B図は、この 3次元画像表示装置の表示対象画像の一例、およびこの表示対象画像を 2値化して得られる画像デ一夕を表す図である。

第 7図は、画像データから部分画像データを切り出す手順を説明するための説明図である。

第 8図は、第 7図に示した手順によって切り出された部分画像データ（切出デ一夕）を表す図である。第 9図は、第 8図に示した切出データを反転して得られる反転デ一夕を表す図である。

第 1 0図は、この 3次元画像表示装置の要部の作用を説明するための断面図である。

第 1 1図は、この 3次元画像表示装置によって空間に点光源像が形成される様子を説明するための説明図である。

第 1 2図は、この 3次元画像表示装置によって空間に平面的な画像が表示された状態を示す図である。

第 1 3図は、この 3次元画像表示装置によって空間に立体的な画像が表示された状態を示す図である。

第 1 4図は、視野角を等しくした場合の、 3次元表示スクリーンから点光源像までの距離と角度分解能との関係を示す図である。

第 1 5図は、光拡散素子の変形例を表す断面図である。

第 1 6図は、光拡散素子の他の変形例を表す断面図である。

第 1 7図は、光拡散素子のさらに他の変形例を表す断面図である。

第 1 8図は、第 1 7図に示した光拡散素子の入射面を表す図である。

第 1 9図は、光拡散素子のさらに他の変形例を表す断面図である。

第 2 0図は、コリメータレンズの変形例を表す断面図である。

第 2 1図は、本発明の第 2の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の構成を表す斜視図である。

第 2 2図は、この 3次元画像表示装置の要部構成を表す断面図である。

第 2 3図は、この 3次元画像表示装置の要部構成を表す拡大断面図である。第 2 4図は、本発明の第 3の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の構成を表す斜視図である。

第 2 5図は、この 3次元画像表示装置の要部構成を表す断面図である。

第 2 6図は、この 3次元画像表示装置の表示動作を制御する表示制御回路の概略構成を表すブロック図である。

第 2 7図は、この 3次元画像表示装置の動作を説明するための説明図である。第 2 8図は、この 3次元画像表示装置の動作を説明するための説明図である。第 2 9図は、この 3次元画像表示装置の具体例を説明するための説明図である。第 3 0図は、本発明の第 4の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の構成を表す斜視図である。

第 3 1 Aないし第 3 1 C図は、この 3次元画像表示装置の動作を説明するための説明図である。

第 3 2 Aないし第 3 2 C図は、この 3次元画像表示装置の動作を説明するための説明図である。

第 3 3図は、この 3次元画像表示装置の具体例を説明するための説明図である。第 3 4図は、この 3次元画像表示装置の具体例を説明するための説明図である。第 3 5図は、本発明の第 5の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の構成を表す平面図である。

第 3 6図は、第 3 5図に示した 3次元画像表示装置の要部構成を表す斜視図である。

第 3 7図は、第 3 5図に示した 3次元画像表示装置の要部構造を表す側面図である。

第 3 8図は、この 3次元画像表示装置に供給される 2次元画像データを取得するための撮影原理を説明するための平面図である。

第 3 9 Aないし第 3 9 C図は、見る方向によって互いに異なる視点の画像が観測される様子を示す説明図である。

第 4 0図は、第 3 5図に示した偏向板の構造を表す断面図である。

第 4 1図は、第 3 5図に示した偏向板のある動作状態を表す断面図である。第 4 2図は、第 3 5図に示した偏向板の他の動作状態を表す断面図である。第 4 3図は、この 3次元画像表示装置の動作を制御する制御回路の構成を表すブロック図である。

第 4 4図は、画像幅変調の原理を説明するための図である。

第 4 5図は、画像幅変調の原理を説明するための図である。

第 4 6 Aないし第 4 6 C図は、画像幅変調の原理を説明するための図である。第 4 7図は、 M P E G方式による画像データの圧縮方法を表す図である。第 4 8図は、 M P E G方式による画像データの圧縮方法を表す図である。第 4 9図は、第 3 5図に示した L C Dのピクセル配列構成の一例を表す図である。

第 5 0図は、時分割的手法による中間階調表現方法を表す図である。

第 5 1図は、空間分割的手法による中間階調表現方法を表す図である。

第 5 2図は、画像を高精細化するための方法を示す図である。

第 5 3図は、画像を高精細化するための方法を示す図である。

第 5 4図は、第 3 5図における偏向板の変形例としての偏向プリズムアレイの構成を表す斜視図である。

第 5 5 Aないし第 5 5 E図は、第 5 4図に示した偏向プリズムアレイの作用を示す図である。

第 5 6図は、第 5 4図に示した偏向プリズムアレイを構成する回転プリズムの他の例を示す図である。

第 5 7図は、本発明の第 6の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の構成を表す平面図である。

第 5 8図は、第 5 7図における偏向板の構造および作用を表す断面図である。第 5 9図は、第 5 7図における偏向板の一部の構造および作用を表す拡大断面図である。

第 6 0図は、第 5 7図に示した 3次元画像表示装置の動作を表す図である。第 6 1図は、第 5 7図に示した 3次元画像表示装置の動作を表す図である。第 6 2図は、第 5 7図に示した 3次元画像表示装置の動作を表す図である。第 6 3図は、第 5 7図に示した 3次元画像表示装置の動作を表す図である。第 6 4 Aないし第 6 4 F図は、第 3 5図に示した 3次元画像表示装置と第 5 7 図に示した 3次元画像表示装置の偏向動作の原理を比較して表す図である。第 6 5図は、第 5 7図に示した 3次元画像表示装置の変形例に係る 3次元画像表示装置の動作を説明するための図である。

第 6 6図は、第 5 7図に示した 3次元画像表示装置の変形例に係る 3次元画像表示装置の動作を説明するための図である。

第 6 7図は、第 5 7図に示した 3次元画像表示装置の変形例に係る 3次元画像表示装置の動作を説明するための図である。第 6 8図は、本発明の第 7の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の構成を表す平面図である。

第 6 9図は、本発明の第 8の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の構成を表す平面図である。

第 7 0図は、第 6 9図に示した 3次元画像表示装置における偏向フィルムの構成および作用を表す平面図である。

第 7 1図は、第 6 9図に示した 3次元画像表示装置における偏向フィルムの作用を表す斜視図である。

第 7 2図は、第 6 9図に示した 3次元画像表示装置における偏向フィルムの偏向セルの作用を表す平面図である。

第 7 3図は、第 6 9図に示した 3次元画像表示装置の変形例としての 3次元画像表示装置の概略構成を表す斜視図である。

第 7 4図は、第 7 3図に示した 3次元画像表示装置の平面図である。

第 7 5図は、本発明の第 9の実施の形態に係る 3次元画像表示装置に用いられる偏向板の要部構造および作用を表す断面図である。

第 7 6図は、第 7 5図に示した偏向板の作用を表す断面図である。

第 7 7図は、第 5ないし第 9の実施の形態の 3次元画像表示装置に用いられる投射光学系の変形例を表す平面図である。

第 7 8図は、本発明の第 1 0の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の要部構造および作用を表す平面図である。

第 7 9図は、第 7 8図に示した 3次元画像表示装置の作用を表す平面図である。第 8 0図は、本発明の第 1 0の実施の形態に係る変形例としての 3次元画像表示装置の構造および作用を表す平面図である。

第 8 1図は、本発明の第 1 0の実施の形態に係る他の変形例としての 3次元画像表示装置の構造および作用を表す平面図である。

第 8 2図は、本発明の第 1 0の実施の形態に係る、さらに他の変形例としての 3次元画像表示装置の構造および作用を表す平面図である。

第 8 3図は、第 8 2図に示した指向性偏向発光パネルの構造を表す外観斜視図である。第 8 4図は、第 6ないし第 8の実施の形態に係る 3次元画像表示装置に適用される偏向板の変形例を表す断面図である。

第 8 5図は、本発明の第 1 1の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略の構成を示す斜視図である。

第 8 6図は、第 8 5図における投射部の一部を示す斜視図である。

第 8 7図は、第 8 5図における偏向スクリーンの内周面の構成を示す説明図である。

第 8 8図は、第 8 7図における偏向領域の構成を示す斜視図である。

第 8 9図は、第 8 8図における反射部の一部を拡大して示す斜視図である。第 9 0図は、第 8 7図における偏向領域の構成の他の例を示す斜視図である。第 9 1図は、本発明の第 1 1の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の回路構成を示すプロック図である。

第 9 2図は、本発明の第 1 1の実施の形態において、偏向スクリーンの偏向領域における反紂部が光を偏向する角度範囲と、 3次元画像が形成される領域との関係を示す説明図である。

第 9 3図は、本発明の第 1 1の実施の形態において、偏向スクリーンの偏向領域における反射部が光を偏向する角度範囲と、 3次元画像が形成される領域との関係を示す説明図である。

第 9 4図は、本発明の第 1 1の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の変形例を示す説明図である。

第 9 5図は、本発明の第 1 2の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略の構成を示す斜視図である。

第 9 6図は、本発明の第 1 3の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略の構成を示す斜視図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

[第 1の実施の形態]

第 1図は本発明の一実施の形態に係る 3次元画像表示装置を構成する 3次元表示スクリーンの正面構造を表し、第 2図はこの 3次元画像表示装置における第 1 図の A— A ' 線に沿った断面構造を表し、第 3図は第 2図に示した 3次元表示スクリーンの断面構造の一部を拡大して表すものである。第 1図に示したように、この 3次元表示スクリーン 1 0は、水平方向（図の左右方向）および垂直方向（図の上下方向）にそれぞれ一定間隔でマトリクス状に配列されたスクリーンドット 1 1を有している。第 2図および第 3図に示したように、 3次元表示スクリーン 1 0は、可視光を殆ど損失なく透過させることが可能な透明材料で形成され、マトリクス状に配列された多数の光拡散素子 1 2と、各光拡散素子 1 2の後述する入射面 1 2 b側に対向して配置された液晶表示素子（以下、 L C Dという。） 1 3 とを備えている。

各光拡散素子 1 2は、基台部 1 2 aと、基台部 1 2 aの一方の側に外に凸をなすように形成された入射面 1 2 bと、基台部 1 2 aの他方の側に平面として形成された出射面 1 2 cとを有している。入射面 1 2 bは、例えば放物面等のように、入射側に凸形状をなす非球面として形成されている。なお、すべての光拡散素子 1 2は一体に形成するのが好適である。ここで、入射面 1 2 bが本発明における「集光部」に対応し、出射面 1 2 cが本発明における「出射面」に対応する。各 L C D 1 3は、例えば水平方向に 1 5個の画素（液晶セル）、垂直方向に 9個の画素を配したマトリクス構成となっており、支持部材 1 4によって光拡散素子 1 2に固設されている。なお、第 3図では便宜上、水平方向における 9画素と 9 本の光線のみを図示している。但し、これらの画素数に限定されるのではなく、適宜変更可能である。 L C D 1 3の各画素は、表示対象の 3次元画像の全体または各部分を互いに異なる視点からそれぞれ 2次元静止画として表した画像データによって駆動されるようになっている。そして、 1組の光拡散素子 1 2および L C D 1 3によって 1つのスクリーンドット 1 1を構成している。

第 2図に示したように、 3次元表示スクリーン 1 0の背後には、複数のスクリ —ンドット 1 1ごとに 1つのコリメータレンズ 2 0が配置され、さらにその背後には発光ダイオード 3 1を有する光源部 3 0が設けられている。そして、発光ダィオード 3 1から発せられた光はコリメ一夕レンズ 2 0によって平行光に変換されて L C D 1 3に入射するようになっている。コリメ一夕レンズ 2 0は、例えば第 2図に示したように、フレネルレンズ等で構成可能である。

第 3図に示したように、コリメ一夕レンズ 2 0から出射された平行光は、 L C D 1 3の各画素を構成する液晶セルを通過するときに選択的に変調を受けて光拡散素子 1 2の入射面 1 2 bに入射し、この入射面 1 2 bで屈折して出射面 1 2 c 上の一点（集光点 1 2 d ) に集光するようになっている。この集光点 1 2 dに集光した光は、ここでさらに屈折して空間中にほぼ均一に拡散して出射する。ここで、例えば光拡散素子 1 2における入射面 1 2 bの開口数（N A ) を 0 . 5 5とし、基台部 1 2 aの屈折率を 1 . 8 0とすると、光が入射面 1 2 aによって集光点 1 2 dに集光するときの実効開口数は、 0 . 5 5 X 1 . 8 0 = 1 . 0より、 1 . 0となる。したがって、集光点 1 2 dに集光した光が出射面 1 2 cから空間中に出射するときの拡散角は 1 8 0度となる。すなわち、集光点 1 2 dを点光源とした拡散光が空間中に出射されることとなる。ここで、 L C D 1 3が本発明における「2次元画像形成素子」に対応し、光拡散素子 1 2が本発明における「光拡散素子」に対応する。

第 4図は上記のような構成の 3次元表示スクリーン 1 0の表示制御を行う表示制御回路を表すものである。この表示制御回路 4 0は、複数の部分画像データからなる 2次元静止画データ 4 8を入力するためのデータ入力部 4 1と、入力された 2次元静止画データ 4 8を一旦蓄えるデータバッファ 4 2と、データバッファ 4 2に蓄えられた 2次元静止画データ 4 8を複数の部分画像データとして分配出力する分配部 4 3と、分配部 4 3から出力された各部分画像データをそれぞれ一旦蓄えると共に、各部分画像データを所定のタイミングで対応する L C D 1 3に一斉に出力するバッファメモリ 4 4と、以上の各部を制御する主制御部 4 5とを備えている。ここで、部分画像データとは、後述の具体例で説明するように、表示対象の 3次元静止画像の各部を互いに異なる視点から 2次元的に表したデータをそれぞれ反転して作成したデ一夕である。ここにいう反転とは、上下方向および左右方向のみならず、奥行き方向（すなわち、 3次元表示スクリーン 1 0に表示した場合において、 3次元表示スクリーン 1 0と垂直の方向）においても画像が反転することを意味する。このように予め反転しておくのは、元の画像（L C D 1 3に与えられた画像）が光拡散素子 1 2によって反転することを見越したもので、最終的に得られる空間立体画像がデスマスクのような凹凸の反転したものになってしまうのを防止するためである。なお、上記の所定のタイミングとは、主制御部 4 5によって指示されるタイミングである。ここで、表示制御回路 4 0 が本発明における「表示制御手段」に対応する。

次に、第 1図ないし第 5図を参照して、以上のような構成の 3次元画像表示装置の動作を説明する。ここで、第 5図は 3次元表示スクリーン 1 0を真上から見た状態を表すものである。但し、第 5図では第 2図に示した光源部 3 0およびコリメ一夕レンズ 2 0の図示を省略している。

まず、図示しない画像処理装置において、表示対象の 3次元画像の各部を互いに異なる視点で 2次元的に表した画像データをそれぞれ反転して複数組の部分画像データを作成し、これらを 2次元静止画データ 4 8として表示制御装置 4 0のデータ入力部 4 1 (第 4図）に入力する。ここで、「部分画像データ」は、例えば、被写体に対して相対的に（例えば左方から右方へ）移動するカメラにより一定移動距離ごとに被写体を撮影して得られるものであるが、そのほかコンピュータグラフイクスによって作成されたものであってもよく、あるいは、 C T (Computer ized Tomography)スキヤン画像や X線によるレン卜ゲン像、さらには、超音波診断装置によって得られた画像であってもよい。 3次元動画像を表示する場合は、連続する場面を表すそれぞれの 3次元画像ごとに上記のような複数組の部分画像データを作成して、順次、データ入力部 4 1に入力する。

データ入力部 4 1に入力された 2次元静止画データ 4 8は、一旦、デ一夕バッファ 4 2に蓄えられた後、分配部 4 3により、各部分画像データとして対応するバッファメモリ 4 4に分配出力され、それぞれに一旦蓄えられる。これらの各バッファメモリ 4 4に蓄えられた部分画像データは、主制御部 4 5からの出力タイミング信号に同期して、対応する L C D 1 3に一斉に出力される。

一方、第 2図に示したように、光源部 3 0の発光ダイォード 3 1から発せられた光は、コリメ一夕レンズ 2 0によって平行光束に変換されて、 L C D 1 3に垂直に入射する。第 3図に示したように、各画素に入射した光はそこで部分画像デ一夕の対応画素データに応じた強度変調を受け、そのまま各画素と垂直に出射する。ここで、各画素で行われる強度変調は、 " 0 "， " 1 "の 2階調の変調であってもよいし、あるいは 3階調以上の多階調の変調であってもよい。

第 3図に示したように、各 L C D 1 3の各画素から出射した光線は、対応する光拡散素子 1 2の入射面 1 2 bに入射し、ここでそれぞれ屈折して出射面 1 2 c 上の集光点 1 2 dに集光したのち、空間中に拡散して出射する。これにより、第 5図に示したように、 3次元表示スクリーン 1 0の前方の空間には、各スクリ一ンドット 1 1の光拡散素子 1 2からそれぞれ出射した光線によって多数の点光源像 Pが形成されることとなる。これらの点光源像は、 3次元表示スクリーン 1 0 の水平および上下方向のみならず奥行方向にも分布し、全体として 3次元静止画像を構成する。したがって、 3次元表示スクリーン 1 0の前方に位置する観測者 Qは、空間中に立体的な空間画像 Rを観察することができる。

このとき、 L C D 1 3の互いに対応する画素における変調の強さを各スクリーンドット 1 1 ごとに変化させるようにすれば、観測者 Qによって観測される点光源像 Pの強度は見る方向によって異なることとなる。したがって、この場合には、視点の移動に応じた輝度変化をも表現することができる。例えば、金属面で光が反射する様子を忠実に表現することも可能である。

また、第 5図に示した例では、各スクリーンドット 1 1の光拡散素子 1 2からの出射光の水平方向における発散角がほぼ 1 8 0度に近いものとなっているので、水平方向の視野角もまた 1 8 0度に近いものとなる。このため、観測者 Qは左右に移動することによって空間画像 Rの側面まで見ることができる。

また、以上のような処理を、連続した内容の各 3次元静止画ごとに高速（例えば 3 0分の 1秒程度）の周期で行うようにすれば、 3次元表示スクリーン 1 0 (第 5図）の前方空間に 3次元動画像を出現させることができ、観測者 Qは、眼の残像現象によってリアルな立体動画像を観察することができる。

次に、第 6図ないし第 1 1図を参照して、本実施の形態の具体例を説明する。本具体例では、説明の簡略化のため、第 6 A図に示したように、「 C O M E T S」という平面的な文字を空間中に表示するものとして説明する。ここではまず、同図に示したように、「 C O M E T S」の文字画像を水平方向に 3 1個、垂直方向に 5個の画素に分割する。そして、第 6 B図に示したように、各画素を 2値データ " 0 " または " 1 " で表現する。ここで、デ一夕 " 1 " は明点画素を示し、デ一夕 " 0 " は暗点画素を示す。ここでは、水平方向の画素に X 1〜X 3 1の番号を付し、垂直方向の画素に Y 1〜Y 5の番号を付すものとする。

次に、各水平方向データから 1 5ビットずっデ一夕を切り出す。例えば、第 6 Β図の Υ 1列のデータについて考えると、第 7図に示したように、 3 1ビットの元データの左おにそれぞれ 1 4ビッ卜ずつのダミーデータを付加して合計 5 9ビットのデ一夕とした上で、左端から順に 1ビットずつシフ卜しながら 1 5ビットずつのデ一夕を切り出していく。

ここで、左おに 1 4ビットずつのダミーデータを付加するのは、次のような理由からである。すなわち、第 1 1図（a ) に示したように、空間画像の左端側および右端側の各 7 ドット分についても正しく表示されるようにするには、 3次元表示スクリーン 1 0の水平方向において、表示対象画像「C O M E T S」の水平方向画素数に対応した 3 1 ドットのスクリーンドット 1 1の左右にさらに 7 ドッ卜ずつのスクリーンドット 1 1が必要となる。このため、実際には表示されない仮想空間ドット（ 1 4 + 1 4 ) を考慮すると、全部で 4 5 + 1 4 = 5 9個の空間ドットを形成することとなり、これに対応して 5 9ビットのデータが必要となるのである。なお、ここに示した第 1 1図（a ) は、 3次元表示スクリーン 1 0と空間画像の各ドット（点光源像）との位置関係を表すものであり、第 1 1図（b ) は 3次元表示スクリーン 1 0の前方に出現する空間画像を表すものである。このうち、第 1 1図（a ) は 3次元表示スクリーン 1 0を真上から見た状態を表し、同図（b ) は 3次元表示スクリーン 1 0の正面から見た状態を表すものである。但し、同図（a ) では、第 2図に示した光源部 3 0およびコリメ一夕レンズ 2 0 の図示を省略している。同図（a ) では、同図（b ) の空間画像のうちの最上段のドット列のみを示しており、実際に出現するドット（点光源像）を黒丸（秦）で表示している。

本具体例では、第 8図に示したように、合計 5 9ビットのデータから 1 5ビットのデ一夕が 4 5組切り出される。

次に、第 8図に示した 4 5組の切出デ一夕のそれぞれについて、上下ビット（図の左お）を入れ換える反転処理を行い、第 9図に示したような 4 5組の反転デー夕を得る。この図で、スクリーンドット番号とは第 1 1図に示した 3次元表示スクリーン 1 0の各スクリーンドット 1 1の左端から右方向に向かって順に付した番号である。

以上のような処理を第 6 B図の Y 2〜Y 5列のデ一夕についてもそれぞれ同様に行い、各列についてそれぞれ第 9図に示したような 4 5組の反転デ一タを得る。そして、 Υ 1〜Υ 5の各列について得られた反転データを、それぞれ、対応する番号のスクリーンドット 1 1の L C D 1 3に供給する。このとき、 Υ 1列についての反転データは、 L C D 1 3の最下段の画素列に 3次元表示スクリーン 1 0の前方から見て左端から順に供給され、 Υ 5列についての反転デ一夕は L CD 1 3 の最上段の画素列に左端から順に供給される。すなわち、 L CD 1 3に供給されるデータは、水平方向のみならず垂直方向においても反転されて供給されることとなる。より具体的には、例えば第 9図に示した Y 1列についての反転デ一夕のうち、スクリーンドット D 1用の反転デ一夕 " 0 0 0 0 0 0 0 0 000000 0 " の各ビットは、このスクリーンドット D 1 (第 1 1図）における L C D 1 3の最下段の画素列に左端から順に供給され、スクリーンドット D 2用の反転データ" 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 " の各ビットは、このスクリーンドット D 2における L CD 1 3の最下段の画素列に左端から順に供給される。その他のスクリ一ンドット D 3〜D 4 5についても同様である。

第 1 0図は、 Y 1列についての反転デ一夕がスクリーンドット D 1 5〜D 1 9 の L CD 1 3に供給されて各最下段の画素列を駆動したときの状態を表すものである。この図で、 L C D 1 3における斜線を付した画素は " 0 " 状態（閉状態）を示し、斜線を付していない画素は " 1 " 状態（開状態）を示す。この図に示したように、各スクリーンドット 1 1において、 L C D 1 3の開状態の画素を通過した光線が光拡散素子 1 2からそれぞれ定められた方向に出射し、 3次元表示スクリーン 1 0の前方空間に多数の点光源像 Pを形成する。第 1 0図および第 1 1 図に示したように、本具体例では、各スクリーンドット 1 1からそれぞれ最大で 1 5本の光線が出射される。言い換えると、各点光源像 Pは常に 1 5個のスクリーンドット 1 1からの光線によって形成されることとなる。

第 1 2図は 3次元表示スクリーン 1 0の前方空間に平面的な「 COMET S」の文字が出現した状態を俯瞰して表すものである。この図に示したように、本具体例では元の画像を平面的な文字画像としたので、空間に浮かんだように表示される画像もまた平面的で奥行きのないものとなる。これに対して、元の画像を立体的な「C O M E T S」の文字とすれば、第 1 3図に示したように、奥行きのある立体的な「 C O M E T S」の文字を 3次元表示スクリーン 1 0の前方空間に出現させることができる。

なお、 3次元表示スクリーン 1 0の各スクリーンドット 1 1からの発散角、すなわち視野角はみな等しくなるように構成するのが通常である。この場合、第 1 4図に示したように 3次元表示スクリーン 1 0から離れれば離れるほど、より多くのスクリーンドット 1 1からの出射光が空間ドット（点光源像）の形成に寄与することとなる。例えば同図に示したように、 3次元表示スクリーン 1 0の前方空間内のすべての位置において視野角 0が一定であるとすると、 3次元表示スクリーン 1 0から遠い距離 Aを隔てた位置においては 2 1個という多数のスクリ一ンドット 1 1によって 1つの空間ドッ卜が形成されるのに対し、より 3次元表示スクリーン 1 0に近い距離 Bの位置においては、 1 1個というより少ない数のスクリーンドット 1 1によって 1つの空間ドッ卜が形成される。さらに、より 3次元表示スクリーン 1 0に近い距離 Cの位置においては、 3個という極めて少ない数のスクリーンドット 1 1によって 1つの空間ドッ卜が形成されることとなる。したがって、観測者 Qにとつては、より遠い空間（ 3次元表示スクリーン 1 0に近い空間）に出現する立体画像よりも、より手前の空間（3次元表示スクリーン 1 0からより離れた空間）に出現する立体画像の方が、より高い角度分解能をもつて観測できることとなる。ここで、角度分解能とは、観測者 Qが、点光源像 P に対する視点を左右または上下に振ったときに、どの程度の振り角周期でその点光源像 Pが見え隠れするかを示すものである。

なお、ここに示した具体例では、第 7図に示したように、 1 ビットずつシフトさせながら切り出しを行うようにしたが、 2ビットあるいはそれ以上のビット数ずつシフトさせながら切り出しを行うようにしてもよい。この場合において、何ビットずつシフトさせるかは、視野角およびスクリーンドット 1 1のピッチに応じて適宜決定する。

以上のように、本実施の形態の 3次元画像表示装置によれば、従来の I P法のように写真乾板上に固定的に形成された多数の小さな物体像を用いて空間像を作るのではなく、画像内容の変更が容易な L C D 1 3という電気光学的素子を用いて物体像を形成し、この L C D 1 3上の物体像を空間に投射して空間像を形成するようにしたので、従来は物体の撮影後に必要であった写真乾板の現像や写真乾板の配置等の煩雑な前準備を大幅に省略化または簡略化することができる。本実施の形態の 3次元画像表示装置では、予め撮影して得た画像を電気的に処理して画像データを作成し、これを L C D 1 3に与えるだけで済むからである。

また、本実施の形態の 3次元画像表示装置においては、 L C D 1 3に与える画像の内容を高速で変更できることから、従来の I P法では困難だった立体動画の表示も実現可能である。

さらに、本実施の形態の 3次元画像表示装置は、従来のホログラムを用いた装置のようにコヒーレント光を必要とするものではなく、上記した発光ダイォード 3 1等のような非コヒ一レン卜な光源を使用可能であるため、設計上もコスト上も有利である。但し、半導体レーザ等のコヒーレントな光源を使用してもよいことはもちろんである。

さらに、本実施の形態の 3次元画像表示装置では、光源部 3 0からの光を平行光束にしてから L C D 1 3に入射させると共に、 L C D 1 3を通過した光を光拡散素子 1 2において一旦集光してから発散させるようにしている。すなわち、光源部 3 0からの光は発散せずにその殆どすべてが L C D 1 3を通過して光拡散素子 1 2から出射される。ここで、光拡散素子 1 2の集光点 1 2 dはピンホール力メラにおけるピンホールとみなすことができるから、結局、 L C D 1 3および光拡散素子 1 2における吸収や反射による損失を除いて、ほぼすベての光をピンホールに集中させて利用することができる。したがって、 3次元空間画像表示の高輝度化が可能である。

なお、本実施の形態の 3次元画像表示装置では、光拡散素子 1 2のサイズは L C D 1 3のサイズと同等であることが必要なので、各スクリーンドット 1 1のサィズが比較的大きくなる傾向にある。したがって、本実施の形態の 3次元画像表示装置は、上記した高輝度表示の可能性や空間分解能の点を考慮すると、家庭用のテレビジョン受像機というよりは、むしろ、街頭、映画館あるいはスタジアム等に設置される大画面の 3次元表示装置に適用するのが好適といえる。

次に、本実施の形態の 3次元画像表示装置についてのいくつかの変形例をあげて説明する。

本実施の形態の第 3図に示した例では、光拡散素子 1 2の入射面 1 2 bを放物面等の非球面として形成するようにしたが、光拡散素子をいわゆる S I L (Soli d Immersion Lens) として形成するようにしてもよい。この S I Lは、例えば第 1 5図に示したように、基台部 1 1 2 aの入射面 1 1 2 bを球面として形成すると共に、この入射面 1 1 2 bと L C D 1 3との間に集光レンズ 1 1 5を配置したものである。この場合には、入射面 1 1 2 bである球面の曲率中心が基台部 1 1 2 aの出射面 1 1 2 c上に位置するように基台部 1 1 2 aを形成すると共に、集光レンズ 1 1 5から出射した光束が基台部 1 1 2 aの入射面 1 1 2 bで屈折せずに直進するように構成する。すなわち、集光レンズ 1 1 5の焦点位置と出射面 1 1 2 cとを一致させる。その他の構成は図 3の光拡散素子 1 2と同様であり、同一構成要素には同一の符号を付している。

また、第 1 6図に示したように、第 1 5図における球面からなる入射面 1 1 2 bに代えて、この入射面 1 1 2 bと同等の効果をもつフレネルレンズ 1 2 2 bを配置して光拡散素子 1 2 2を構成し、この光拡散素子 1 2 2を用いたスクリーンドット 1 2 1を 3次元表示スクリーン 1 2 0上に配列するようにしてもよい。また、第 1 7図に示したように、光拡散素子 1 3 2の入射面 1 3 2 bを平面にすると共に、この入射面 1 3 2 bに第 1 8図に示したような同心円状の干渉縞パ夕一ン 1 1 6を形成し、このような構成の光拡散素子 1 3 2を用いたスクリーンドット 1 3 1を 3次元表示スクリーン 1 3 0上に配列するようにしてもよい。なお、第 1 8図は第 1 7図における B— B ' 断面を表すものである。その他の構成は第 3図の場合と同様であり、同一構成要素には同一の符号を付している。このような構成の光拡散素子 1 3 2においては、基台部 1 3 2 aに入射した光は入射面 1 3 2 bの干渉縞パターン 1 1 6によって回折を受けて出射面 1 3 2 c上に集光し、ここから空間中に拡散して出射する。なお、入射面 1 3 2 bの干渉縞パ夕 —ン 1 1 6は、例えば次のようにして作成することができる。

まず、マスタ一となる記録媒体に対して再生用参照光が照射されたときに所望の再生光（ここでは、基台部 1 3 2 aの出射面 1 3 2 c上に集光する光束）を発生させるための 3次元干涉パターンを計算すると共に、この 3次元干渉パターンを複数の部分干渉パターンに分割し、各部分干渉パターンについて記録時参照光および記録時情報光を計算する。次に、記録媒体を搬送しつつ、記録時参照光および記録時情報光を照射可能な記録ヘッドを移動させて、記録媒体と記録ヘッドとの相対的な位置関係を変えながら、記録へッドによって記録時参照光および記録時情報光を記録媒体に照射して部分ホログラムを形成し、最終的なマス夕一用ホログラム記録媒体を作成する。次に、こうして作成されたマス夕一用ホログラム記録媒体を基に、以下のようにして、多数のホログラムレプリカを複製することができる。すなわち、上記のマスタ一用ホログラム記録媒体と未記録記録媒体とを重ね合わせた状態で、これらの双方の記録媒体に対して、マスター用ホログラム記録媒体のホログラムにより再生光が発生するように参照光を照射し、この参照光の照射によって各ホログラムより発生される再生光と参照光との干渉により生ずる干渉パターンを未記録記録媒体に対して記録する。これにより、マスタ —用ホログラム記録媒体のホログラムを反転した形の干渉パターンのホログラムが記録された記録媒体ができあがる。このようにして作成された記録媒体をいわばスタンパとして用いて、上記の複製工程を行うことにより、元のマスタ一用ホログラム記録媒体と同一のホログラムレプリカを多数複製することができる。ところで、以上例示した各光拡散素子は、いずれも、入射光を出射面上に一旦集光してから空間中に拡散させて出射するという作用を有するものであり、例えば第 3図の例では光拡散素子 1 2の出射面 1 2 c (すなわち、 3次元表示スクリ —ン 1 0の表面）上に位置する点光源（集光点 1 2 d ) から光が拡散するように構成しているが、このほ力次に示すように例えば 3次元表示スクリーン 1 0の背後に位置する点光源（集光点）から光が拡散するように構成してもよい。第 1 9図はそのような光拡散素子の断面構成を簡略化して表したものである。この図に示した光拡散素子 1 4 2は、 L C D 1 3の各画素に対応した位置にそれぞれ空間座標指定セル 1 4 2 aを配列して構成したシ一ト状の空間座標指定素子であり、この光拡散素子 1 4 2と L C D 1 3とによって 1つのスクリーンドット 1 4 1を構成している。光拡散素子 1 4 2の各空間座標指定セル 1 4 2 aは、入射する光線を予め個々に定められた方向に回折するという機能を有するもので、いわゆる体積ホログラムによって構成可能である。ここで、光の回折方向は各空間座標指定セル 142 aごとに異なっており、 3次元表示スクリーン 1 40の背後の仮想発光点 P Vからすべての光が発せられたかのように見えるように設定されている。

ここで、上記のような構成の光拡散素子 1 42について、具体的な数値例をあげる。各 L C D 1 3の水平方向の画素数を現実的な値（例えば 1 0 24画素）とし、視野角を例えば 9 0度に設定するものとすると、光拡散素子 1 42の角度分解能は 90度 Z 1 0 24画素 = 0. 0 8 8度となる。一方、体積ホログラムを用いた空間座標指定素子の角度分解能は、通常、その厚みに依存し、例えば 1 00 imの厚さでは 0. 2 5度、 5 0 0 ΠΙの厚さでは 0. 0 5度、 l O O O mの厚さでは 0. 0 2 5度、 5 0 0 0 mの厚さでは 0. 0 0 5度という値が得られている。したがって、光拡散素子 1 42の厚さを約 5 0 0 i m程度に設定すれば、その角度分解能を上記のように 0. 0 8 8度以下にすることは十分可能である。このような光拡散素子 1 42を用いてスクリーンドット 1 4 1を構成した場合には、第 3図の光拡散素子 1 2を用いた場合と異なって切出データ（第 8図）の反転処理（上下ビットの入れ換え）を行う必要がなく、前処理が簡単になる。第 3図の光拡散素子 1 2は一種の凸レンズ的作用を有するため、それを通過した光は倒立実像を形成するのに対し、第 1 9図に示した光拡散素子 1 42は一種の凹レンズ的作用を有し、それを通過した光は正立虚像を形成するからである。なお、このような空間座標指定セル 1 42 aからなる光拡散素子 1 42は、第 1 7図で説明した方法と同様の方法で作成および複製することが可能である。

また、上記した第 2図においては、複数のスクリーンドット 1 1ごとに、これらに対向するようにして、フレネルレンズからなるコリメ一夕レンズ 2 0を配置し、これにより光源部 3 0からの発散光を平行光束に変換するようにしたが、本発明はこれに限定されず、その他の構成によって平行光束を得るようにしてもよい。例えば第 2 0図に示したように、光拡散素子 1 2と同様の構成のコリメ一夕レンズ 2 0 ' を、その出射面 1 5 2 bが L CD 1 3に向くようにして各光拡散素子 1 2ごとに配置する。ここで、コリメ一夕レンズ 2 0 ' の基台部 1 5 2 a、出射面 1 5 2 bおよび入射面 1 5 2 cは、それぞれ、光拡散素子 1 2の基台部 1 2 a、入射面 1 2 bおよび出射面 1 2 cに対応する。コリメ一夕レンズ 2 0 ' の光軸と光拡散素子 1 2の光軸とを一致させ、この光軸とコリメ一夕レンズ 2 0 ' の入射面 1 5 2 cとの交点に発光ダイォード 3 1を配置する。なお、本図では第 2 図に示した支持部材 1 4の図示を省略している。このような構成によれば、発光ダイオード 3 1から出射されてコリメ一夕レンズ 2 0 ' の基台部 1 5 2 a内に発散した光線は出射面 1 5 2 bによってそれぞれ屈折し、中心光軸と平行な光線となって L CD 1 3に垂直入射する。この変形例では、光拡散素子 1 2とコリメ一夕レンズ 2 0 ' とを同一構成として部品の共通化を図ることができるので、部品点数の削減が可能である。

[第 2の実施の形態]

次に、本発明の第 2の実施の形態について説明する。

第 2 1図は本発明の第 2の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略構成を表すものである。この 3次元画像表示装置は、 L CD 6 0を水平および垂直方向にそれぞれ複数配列して構成した L CDパネル 6 1と、複数のピンホール素子 6 2を含んで構成されると共に L CDパネル 6 1と平行に対向配置された 3次元表示スクリーン 6 3とを備えている。 L CDパネル 6 1の背後には、図示しない拡散プレートと光源部とが配置されている。なお、この図では、便宜上、 L CDパネル 6 1と 3次元表示スクリーン 6 3との間隔相当離して描いているが、両者をより接近させて配置するようにしてもよい。ここで、 L CDパネル 6 1が本発明における「2次元画像形成素子」に対応する。

各 L CD 6 0は、水平方向に H個、垂直方向に V個の画素をマトリクス状に配列して構成したものであり、上記第 1の実施の形態における L CD 1 3 (第 2図，第 3図）に対応するものである。そして、各 L C D 6 0に対して上記第 1の実施の形態で説明した部分画像データを与えることにより、それぞれが 2次元静止画を形成可能になっている。 3次元表示スクリーン 6 3の各ピンホール素子 6 2は、 1枚の L CD 6 0にっき 1つずつ、対応する L C D 6 0の中央部に対向する位置に配置されている。

第 22図は、第 2 1図の 3次元表示スクリーン 6 3における C— C ' 断面構造を拡大して表すものである。この図に示したように、 3次元表示スクリーン 6 3 は、ピンホールプレート 6 4と、このピンホールプレート 6 4を挟み込むようにして配置された入射プレート 6 5および出射プレート 6 6とを含んで構成されている。ピンホールプレート 6 4は遮光性のある材料で形成されると共に、ピンホ —ル 6 4 aを有している。入射プレート 6 5および出射プレート 6 6は共に可視光線に対して透明な材料で形成され、それぞれ、ピンホールプレート 6 4のピンホール 6 4 aに球心をもつ球面からなる入射面 6 5 aおよび出射面 6 6 aを有している。そして、ピンホール 6 4 a、入射面 6 5 aおよび出射面 6 6 aによって 1つのピンホール素子 6 4 (第 2 1図）を構成している。ここで、ピンホール 6 4 aが本発明における「微小開口部」に対応する。

なお、本実施の形態の 3次元画像表示装置を駆動する回路は、上記第 1の実施の形態で説明した表示制御回路 4 0 (第 4図）において、 L C D 1 3に代えて L C D 6 0を配したものと同等であり、以下の説明では第 4図を用いて説明する。次に、このような構成の 3次元画像表示装置の動作を説明する。

本実施の形態における各 L C D 6 0の駆動方法は上記第 1の実施の形態の場合と同様である。すなわち、まず、図示しない画像処理装置において、表示対象の 3次元画像の各部を互いに異なる視点で 2次元的に表した画像データをそれぞれ反転して複数組の部分画像データを作成し、これらを 2次元静止画データ 4 8として表示制御装置 4 0のデータ入力部 4 1 (第 4図）に入力する。ここで、「部分画像データ」の作成の仕方は上記第 1の実施の形態で説明したとおり、被写体の実写により得られるもののほか、コンピュータグラフィクス等によって得られた画像であってもよい。 3次元動画像を表示する場合は、連続する場面を表すそれぞれの 3次元画像ごとに上記のような複数組の部分画像データを作成して、順次、データ入力部 4 1に入力する。

データ入力部 4 1に入力された 2次元静止画データ 4 8は、一旦、データバッファ 4 2に蓄えられた後、分配部 4 3により、各部分画像データとして対応するバッファメモリ 4 4に分配出力され、それぞれに一旦蓄えられる。これらの各バッファメモリ 4 4に蓄えられた部分画像データは、主制御部 4 5からの出力タイミング信号に同期して、対応する L C D 6 0に一斉に出力される。一方、第 2 1図において、図示しない光源部から発せられた光は、図示しない拡散プレートによって拡散されて均一化され、 L C Dパネル 6 1の各 L C D 6 0 に入射する。各 L C D 6 0の画素に入射した光はそこで部分画像データの対応画素デ一夕に応じた強度変調を受け、各画素から発散するようにして出射する。この場合も、上記第 1の実施の形態の場合と同様に、各画素で行われる強度変調は " 0 " , " 1 " の 2階調の変調であってもよいし、あるいは 3階調以上の多階調の変調であってもよい。

第 2 1図に示したように、各 L C D 6 0の各画素から出射した光線のうち、 3 次元表示スクリーン 6 3における対応するピンホール素子 6 2に向かった光線は、ピンホール素子 6 2の入射面 6 5 aで屈折せずに直進してピンホール 6 4 aを通過し、さらに、出射面 6 6 aで屈折せずにそのまま直進し、 3次元表示スクリーン 6 3から出射する。これにより、 3次元表示スクリーン 6 3の前方空間には、各ピンホール素子 6 2からそれぞれ出射した光線によって多数の点光源像が形成されることとなる。これらの点光源像は、 3次元表示スクリーン 1 0の水平および上下方向のみならず奥行方向にも分布し、全体として 3次元静止画像を構成する。したがって、 3次元表示スクリーン 6 3の前方に位置する観測者 Qは、空間中に立体的な空間画像を観察することができる。このとき、 L C D 6 0の互いに対応する画素における変調の強さを各 L C D 6 0ごとに変化させるようにすれば、視点の移動に応じた輝度変化をも表現することができ、金属面での光反射状態の表現も可能である。

本実施の形態においても、連続する場面を表すそれぞれの 3次元画像ごとに上記のような複数組の部分画像データを用意して各 L C D 6 0に順次与えるようにすることにより、 3次元動画像の表示が可能である。ここで、 3次元動画像の表示を行う場合の具体的数値例をあげて説明する。

第 2 1図において、 L C D 6 0を構成する水平方向および垂直方向の各画素数 H , Vを、それぞれ例えば 2 5 6， 1 4 4とすると共に、各画素の駆動速度を例えば l iu s e c (マイクロ秒）とし、さらに、 3 ドット同時サンプリングを行つて表示するものとする。ここで、 3 ドット同時サンプリングとは、水平方向の画素を 3 ドット分同時に駆動することをいう。この場合、 L C D 6 0によって 1枚の部分画像を表示するのに要する時間は、 S S e x i A X l z s e c ZS l 2. 2 8 8より、約 1 2. 3m s e c (ミリ秒）となる。すなわち、 3次元表示スクリーン 6 3によって全体として 1枚の 2次元静止画を表示させる時間を、通常のテレビジョンのフレーム周期である 3 0m s e c以下にすることは十分に可能である。したがって、観測者 Qにとつて違和感のない 3次元動画像を表示することが可能である。

また、 L CD 6 0の各画素数 H， Vを、それぞれ例えば 1 0 24， 5 76とし、各画素の駆動速度を例えば 1 s e cとし、 24 ドット同時サンプリングを行つて表示するものとすると、 L CD 6 0によって 1枚の部分画像を表示するのに要する時間は、 1 0 2 4 X 5 7 6 X l x s e c /24 = 24. 5 7 6より、約 24. 6m s e cとなり、より高精細な 3次元動画像表現が実現可能である。

ところで、上記第 1の実施の形態では、ピンホールとして機能する光拡散素子 1 2と L CD 1 3とを比較的近接させて配置すると共に、平行光によって L CD 1 3を照明するようにしているため、 L CD 1 3と光拡散素子 1 2のサイズはほぼ同等とする必要があり、 L CD 1 3の画素数をあまり多くすることができない。これに対して、本実施の形態では、 L CD 6 0から比較的距離をおいてピンホール素子 6 2を配置すると共に、光源からの発散光によって L CD 6 0を照明し、 L C D 6 0の各画素から発散する光線のうち、 3次元表示スクリーン 6 3のピンホール素子 6 2に向かう光線を利用して空間画像表現を行うようにしたので、 3 次元表示スクリーン 6 3のピンホール素子 6 2のサイズに比べて L CD 6 0を相当大きくすることができる。すなわち、上記の具体例にあげたように L CD 6 0 の画素数を多数とすることができる。このため、本実施の形態の 3次元画像表示装置によれば、観測者 Qによって各視点ごとに観察される画像表現に関する限りにおいてより高精細なものとなる。

[第 3の実施の形態]

次に、本発明の第 3の実施の形態について説明する。

上記第 2の実施の形態の 3次元画像表示装置によれば、観測者 Qによって各視点ごとに観察される画像表現の高精細化が可能であるが、その一方において、 3 次元表示スクリーン 6 3におけるピンホール素子 6 2の配列ピッチ D (第 2 1図）を大きくせざるを得ないため、角度分解能が第 1の実施の形態の場合よりも悪化し、観測者 Qが視点を変えるごとに立体画像が見え隠れするという現象が生ずるおそれがある。本実施の形態は、このような不具合をなくすために、角度分解能を向上させることができるようにしたものである。以下、第 2 4図ないし第 2 8 図を参照して詳細に説明する。

第 2 4図は本発明の第 3の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略構成を表すものである。この 3次元画像表示装置は、多数の画素を水平および垂直方向にマ卜リスク状に配置して構成したピクチャ L C Dパネル 7 0と、このピクチャ L C Dパネル 7 0と平行に対向配置されたピンホール L C Dパネル 7 1とを備えて構成されている。ピクチャ L C Dパネル 7 0の背後には、図示しない拡散プレ —卜と光源部とが配置されている。なお、この図においても、便宜上、ピクチャ L C Dパネル 7 0とピンホール L C Dパネル 7 1との間隔相当離して描いているが、両者をより接近させて配置するようにしてもよい。ここで、ピクチャ L C D パネル 7 0が本発明における「2次元画像表示パネル」に対応し、ピンホ一ル L C Dパネル 7 1が本発明における「光開閉セルアレイ」に対応する。

ピクチャ L C Dパネル 7 0は、水平 Xおよび垂直 Yの方向にそれぞれ H 1 , V 1個の画素を含む部分画像表示領域 S Pが、一定の時間間隔ごとに 1画素ずつ水平 Xおよび垂直 Yの方向に走査移動しながらァクティブになるように制御される構成になっている。したがって、ピクチャ L C Dパネル 7 0の水平および垂直方向の画素数をそれぞれ N， M個とすると、水平方向に走査移動する部分画像表示領域 S Pの数（言い換えると、水平方向において部分画像表示領域 S Pが停止する位置の個数）は N— H 1 + 1個となり、垂直方向に走査移動する部分画像表示領域 S Pの数（言い換えると、垂直方向において部分画像表示領域 S Pが停止する位置の個数）は M— V 1 + 1個となる。ここにいうアクティブとは、その領域の各画素にデ一夕が供給されて実際に画像形成が行われる状態をいう。なお、部分画像表示領域 S Pは、上記第 1の実施の形態における L C D 1 3 (第 2図，第 3図）および第 2の実施の形態における L C D 6 0に相当するものである。そして、時々刻々移動する部分画像表示領域 S Pに対して、それぞれ、上記第 1の実施の形態で説明した各部分画像データを与えることにより、各時点における部分画像表示領域 S Pにそれぞれ異なる視点での部分静止画が形成されるようになつている。

一方、ピンホール L CDパネル 7 1の各ピンホール画素 P Xは、ピクチャ L C Dパネル 7 0において順次ァクティブとなる部分画像表示領域 S Pの各中央部に対向する位置に配置されている。したがって、ピンホール L CDパネル 7 1の水平方向および垂直方向の画素数は、上記した部分画像表示領域 S Pの水平および垂直方向の数 N— H 1 + 1， M— V 1 + 1に等しい。このピンホール L CDパネル 7 1の各ピンホール画素 P Xは、ピクチャ L C Dパネル 7 0の部分画像表示領域 S Pの走査移動に同期して順次開状態となるように制御される。したがって、ピンホール L CDパネル 7 1のピンホール画素 P Xのうちで開状態となるのは、ピクチャ L CDパネル 7 0におけるァクティブとなっている部分画像表示領域 S Pに対応した画素のみである。結局、ピンホール L C Dパネル 7 1においては、開状態のピンホール画素 P Xが、ピクチャ L C Dパネル 7 0における部分画像表示領域 S Pの走査移動速度と同じ速さで走査移動するのである。

第 2 5図は、第 24図に示したピンホール L CDパネル 7 1の水平方向の断面構造を拡大して表すものである。この図に示したように、ピンホール L CDパネル 7 1は、上記第 2の実施の形態のピンホールプレート 64 (第 2 2図）と同様に機能するピンホール L CD 7 2と、このピンホール L CD 7 2を挟み込むようにして配置された入射プレート 7 3および出射プレー卜 74とを含んで構成されている。ピンホール L C D 7 2の各ピンホール画素 P Xは、ピクチャ L CDパネル 7 0の画素ピッチと同じピッチで配列されており、指定された画素のみが開状態となつて入射光をそのまま通過させるようになっている。入射プレート 7 3および出射プレー卜 74は共に可視光線に対して透明な材料で形成され、それぞれ、ピンホール L CD 7 2の各画素の中心に球心をもつ球面からなる入射面 7 3 aおよび出射面 74 aを有している。そして、ピンホール L CD 7 2における開状態のピンホール画素 P Xと入射面 7 3 aと出射面 7 4 aとによって、上記第 2の実施の形態におけるピンホール素子 6 2 (第 2 1図）に相当する 1つのピンホール素子を構成している。ここで、ピンホール L C D 7 2の各ピンホール画素 P が本発明における「光開閉セル」に対応する。第 2 6図は、本実施の形態の 3次元画像表示装置の表示制御を行う表示制御回路 1 8 0の概略構成を表すものである。この表示制御回路 1 8 0は、複数の部分画像デ一夕からなる 2次元静止画データ 4 8が入力されると共に、この入力された 2次元静止画データ 4 8から同期信号 1 8 4を抽出するデータ入力部 1 8 1と、入力された 2次元静止画データ 4 8を一旦蓄えると共に、蓄えた 2次元静止画デ —夕 4 8から各部分画像データを取り出してデータ入力部 1 8 1からの同期信号 1 8 4に同期したタイミングで出力するデ一夕バッファ 8 2と、データ入力部 1 8 1からの同期信号 1 8 4に同期して、ピクチャ L C Dパネル 7 0およびピンホ —ル L C D 7 2に対して走査ァドレス信号 1 8 6を出力する走査ァドレス指示部 1 8 3と、以上の各部を制御する主制御部 1 8 5とを備えている。ここで、部分画像データとは、上記各実施の形態の場合と同様に、表示対象の 3次元静止画像の各部を互いに異なる視点から 2次元的に表したデータをそれぞれ反転して作成したデータである。また、同期信号 1 8 4は、 2次元静止画デ一夕 4 8を構成する各部分画像データの開始タイミングを表す信号であり、走査ァドレス信号 1 8 6は、ピクチャ L C Dパネル 7 0におけるアクティブにすべき部分画像表示領域 S Pの位置とピンホール L C Dパネル 7 1における開状態にすべき画素の位置とを指示するための信号である。ここで、表示制御回路 1 8 0が本発明における「表示制御手段」に対応し、主として走査ァドレス指示部 1 8 3が本発明における「光開閉セル制御手段」に対応する。

次に、第 2 4図ないし第 2 6図のほかに第 2 7図および第 2 8図を参照して、以上のような構成の 3次元画像表示装置の動作を説明する。ここで、第 2 7図はピクチャ L C Dパネル 7 0およびピンホール L C Dパネル 7 1を上方から見た状態を表し、第 2 8図は両者を側面から見た状態を表す。但し、これらの図では光源部および拡散プレー卜の図示を省略している。

まず、上記各実施の形態の場合と同様に、図示しない画像処理装置において、表示対象の 3次元画像の各部を互いに異なる視点で 2次元的に表した画像データをそれぞれ反転して複数組の部分画像データを作成し、これらを 2次元静止画デ一夕 4 8として表示制御装置 1 8 0のデ一夕入力部 1 8 1 (第 2 6図）に入力する。なお、「部分画像データ」の作成の仕方は上記各実施の形態で説明したとおりである。また、 3次元動画像を表示する場合は、連続する場面を表すそれぞれの 3次元画像ごとに上記のような複数組の部分画像データを作成して、順次、デ一夕入力部 8 1に入力する。

デ一夕入力部 1 8 1に入力された 2次元静止画デ一夕 4 8は、一旦、デ一夕バッファ 1 8 2に蓄えられる。データ入力部 1 8 1は、 2次元静止画データ 4 8から各部分画像データごとに同期信号 1 8 4を抽出して、走査ァドレス指示部 1 8 3およびデータバッファ 1 8 2に出力する。これを受けた走査ァドレス指示部 1 8 3は、ピンホール L C Dパネル 7 0およびピクチャ L C Dパネル 7 1に対して、走査ァドレス信号 1 8 6を出力し、ピクチャ L C Dパネル 7 0におけるァクティブにすべき部分画像表示領域 S Pの位置とピンホール L C Dパネル 7 1における開状態にすべきピンホール画素 P Xの位置とを指示する。データバッファ 1 8 2 は、蓄えた 2次元静止画データ 4 8から 1組の部分画像データを取り出し、これをデ一夕入力部 1 8 1からの同期信号 1 8 4に同期したタイミングでピクチャ L C Dパネル 7 0に供給する。データバッファ 1 8 2から供給された部分画像デ一夕は、ピクチャ L C Dパネル 7 0における指示された部分画像表示領域 S Pに供給され、各画素を駆動する。

一方、第 2 4図において、図示しない光源部から発せられた光は、図示しない拡散プレー卜によって拡散されて均一化され、ピクチャ L C Dパネル 7 0の各画素に入射する。各画素に入射した光は、そこで部分画像データにおける対応画素デ一夕に応じた強度変調を受け、各画素から発散するようにして出射する。この場合も上記各実施の形態の場合と同様に、各画素で行われる強度変調は " 0 "， " 1 " の 2階調の変調であってもよいし、あるいは 3階調以上の多階調の変調であってもよい。

第 2 4図に示したように、部分画像表示領域 S Pの各画素から発散して出射した光線のうち、ピンホール L C Dパネル 7 1における開状態のピンホール画素 P Xに向かった光線は、第 2 5図に示したように、入射プレート 7 3の入射面 7 3 aで屈折せずに直進してピンホール L C D 7 2の開状態のピンホール画素 P Xを通過し、さらに、出射プレート 7 4の出射面 7 4 aでも屈折せずにそのまま直進し、ピンホール L C Dパネル 7 1から出射する。このような動作を同期信号 84に同期して、各部分画像データごとに行う。すなわち、第 2 7図に示したように、ピクチャ L C Dパネル 7 0におけるァクティブな部分画像表示領域 S Pを水平方向に S P 1〜S P nへと 1 ビットずつ移動させるのに対応して、ピンホール L CDパネル 7 1におけるピンホール L C D 7 2 の開状態ピンホール画素 PXを水平方向に PX 1 ~PXn (n=N— H 1 + 1 ) へと 1ビットずつ移動させると同時に、データバッファ 8 2から 1組の部分画像データを出力して、ピクチャ L CDパネル 7 0のアクティブな（すなわち、選択された）部分画像表示領域 S Pに供給する。水平方向の走査移動が終了すると、今度は、第 2 8図に示したように、ピクチャ L CDパネル 7 0の部分画像表示領域 S Pおよびピンホール L CD 7 2のピンホ一ル画素 P Xは共に、垂直方向に 1 ビット分移動し、さらに、その垂直方向位置において水平方向に上記と同様の走査移動を行う。そして、ピクチャ L CDパネル 7 0の部分画像表示領域 S Pが垂直方向に S P 1〜S Pmへと走査移動させるのに対応して、ピンホール L CD 7 2の開状態のピンホール画素 P Xを垂直方向に P X l ~PXm (m = M- V 1 + 1 ) へと走査移動させる。これにより、ピンホール L C D 7 2の各画素から、それぞれわずかな時間差をもって光線が出射されることとなる。

ここで、ピクチャ L CDパネル 7 0およびピンホール L CD 7 2の全面の走査を例えば 3 0分の 1秒程度の時間で行うようにすると、ピンホール L C Dパネル 7 1の前方にいる観測者 Qは、眼の残像現象により、ピンホール L CD 7 2の各画素から出射した光線によってピンホール L CDパネル 7 1の前方空間に多数の点光源像が形成されたかのように感じることとなる。これらの点光源像は、水平および上下方向のみならず奥行方向にも分布し、全体として 3次元静止画像を構成する。したがって、観測者 Qは、空間中に立体的な空間画像を観察することができる。このとき、各部分画像表示領域 S Pにおける互いに対応する画素における変調の強さを各部分画像表示領域 S Pごとに変化させるようにすれば、視点の移動に応じた輝度変化をも表現することができ、金属面での光反射状態の表現も可能である。また、本実施の形態においても、連続する場面を表すそれぞれの 3 次元画像ごとに上記のような複数組の部分画像データを用意して各部分画像表示領域 S Pに与えるようにすることにより、 3次元動画像の表示が可能である。ここで、 3次元動画像の表示を行う場合の具体的数値例をあげて説明する。

第 2 9図に示したように、第 24図のピクチャ L C Dパネル 7 0における部分画像表示領域 S Pを例えば 1 5 X 9画素で構成し、ピンホール L C Dパネル 7 1 におけるピンホール L C D 7 2を例えば 1 6 X 9画素で構成するものとする。ピクチャ L CDパネル 7 0の画素駆動速度を例えば 1 s e cとすると、部分画像表示領域 S Pに 1枚の部分画像を表示するのに要する時間は、 1 5 X 9 X 1 s e c = 1 3 5より、 0. 1 3 5ms e cとなる。したがって、ピンホール LCD 7 2の全面を走査するのに要する時間（すなわち、 1枚の 3次元静止画の表示に要する時間）は、 1 6 X 9 X 0. 1 3 5ms e c = 1 9. 44より、約 2 0ms e cとなり、通常のテレビジョンのフレーム周期である 3 0m s e c以下にすることは十分に可能である。したがって、観測者 Qにとつて違和感のない 3次元動画像を表示することが可能である。

また、ピンホール L C Dパネル 7 1におけるピンホール L C D 7 2を例えば 1 6 X 9画素で構成すると共に、ピクチャ L CDパネル 7 0における部分画像表示領域 S Pを 64 X 3 6画素で構成し、ピクチャ L C Dパネル 7 0の画素駆動速度を例えば 1 s e cとして 1 8 ドット同時サンプリングを行うものとすると、部分画像表示領域 S Pに 1枚の部分画像を表示するのに要する時間は、 64 X 3 6 X l s e c Z l 8 = 1 2 8より、 0. 1 2 8m s e cとなる。したがって、ピンホール L C D 7 2の全面を走査するのに要する時間（すなわち、 1枚の 3次元静止画の表示に要する時間）は、 1 6 X 9 X 0. 1 2 8 m s e c = 1 8. 432 より、約 1 8m s e cとなり、より高精細な 3次元動画像表現が実現可能である。本実施の形態の冒頭で述べたように、上記第 2の実施の形態では、固定的に設けられた各 L CD 6 0 (第 2 1図）によって各部分画像の表示を行うと共に、各 L C D 6 0に対応してピンホ一ル素子 6 2を固定的に配置するようにしたので、ピンホール素子 6 2の配置間隔 Dが比較的大きくなり、観測者 Qが空間立体画像を観察したときの角度分解能が悪化するおそれがある。これに対して、本実施の形態の 3次元画像表示装置では、ピンホールとして機能するピンホール L CD 7 2のピンホール画素 P Xが互いに近接しているので、角度分解能が向上する。また、本実施の形態では、（開状態のピンホール画素 P X) を順次移動させながらその背後の 2次元画像表示板（ピクチャ L C Dパネル 7 0 ) 上に 2次元画像（部分画像）を順次オーバーラップさせて表示するという構成にしているので、表示の高精細化を図ったとしても、装置全体として使用する L CDの総画素数が少なくて済む。

[第 4の実施の形態]

次に、本発明の第 4の実施の形態について説明する。

上記第 3の実施の形態では、具体例でも説明したように、ピクチャ L CDパネル 7 0の画素駆動速度を高速化すると共に多ドット同時サンプリングを行うようにしたとしても、 1枚の 3次元静止画の表示に要する時間を動画表示に対応し得る 3 0 m s e c以下とすることを考慮すると、ピクチャ L C Dパネル 7 0およびピンホール L CDパネル 7 1の構成画素数をあまり多くすることはできない。そこで、本実施の形態では、この点を改善するために、上記第 3の実施の形態で説明した構成の 3次元画像表示装置をさらに複数組配列して、並列駆動を行うようにする。

第 3 0図は本発明の第 4の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略構成を表すものである。この図に示したように、本実施の形態の 3次元画像表示装置は、上記第 3の実施の形態（第 2 4図）に示したものと同じ構成の（n xm画素構成の）ピンホール L C Dパネル 7 1 (斜線を付した部分）を水平および垂直方向にそれぞれ k枚ずつ配列して構成したピンホール L C D集合パネル 8 1と、上記第 2 4図に示したピクチャ L CDパネル 7 0よりも多くの画素を配列して構成したピクチャ L C D大パネル 8 0とを備えている。ここで、ピクチャ L CD大パネル 8 0の一部とピンホール L C Dパネル 7 1との組み合わせが本発明における「単位ュニット」に対応する。

ピンホール L C D集合パネル 8 1の全画素数は、例えば水平方向に n X k、垂直方向に mX kとし、ピクチャ L C D大パネル 8 0の全画素数は、例えば水平方向に n X k + 2 a、垂直方向に mX k + 2 ;3とする。

ピクチャ L C D大パネル 8 0は、水平および垂直の方向にそれぞれ H 1， V I 個の画素を含む複数の部分画像表示領域 S Pが、互いにオーバーラップすることなく、並行して、ピンホール L CD集合パネル 8 1における開状態となるピンホール画素 P Xの移動に伴って 1画素ずつ水平または垂直の方向に走査移動するように制御されるようになっている。したがって、ピンホール L C D集合パネル 8 1における 1枚のピンホール L C Dパネル 7 1に着目すれば、水平方向に走査移動する部分画像表示領域 S Pの数（すなわち、部分画像表示領域 S Pが停止する位置の個数）は n個、垂直方向に走査移動する部分画像表示領域 S Pの数は m個となる。そして、時々刻々移動する複数の部分画像表示領域 S Pのそれぞれに対して、上記各実施の形態で説明した部分画像デ一夕を与えることにより、各時点における部分画像表示領域 S Pにそれぞれ異なる視点での部分静止画が形成されるようになっている。

一方、ピンホール L C D集合パネル 8 1におけるピンホール L C Dパネル 7 1 の各ピンホール画素 P Xは、ピクチャ L C D大パネル 8 0において順次移動する部分画像表示領域 S Pの各中央部に対向する位置に配置されている。そして、各ピンホール L C Dパネル 7 1の各ピンホール画素 P Xは、ピクチャ L C D大パネル 8 0の部分画像表示領域 S Pの走査移動に同期して順次開状態となるように制御される。したがって、ピンホール L C D集合パネル 8 1におけるピンホール画素 P Xのうちで開状態となるのは、各ピンホール L C Dパネル 7 1ごとに、ピクチヤ L C D大パネル 8 0におけるァクティブとなっている部分画像表示領域 S P に対応した画素のみである。結局、ピンホール L C D集合パネル 8 1においては、複数の開状態のピンホール画素 P Xが、互いに一定の画素ピツチを保ちながら、ピクチャ L C D大パネル 8 0における複数の部分画像表示領域 S Pの走査移動速度と同じ速さで走査移動するのである。

ピクチャ L C D大パネル 8 0の各部分画像表示領域 S Pからの出射光は、ピンホール L C D集合パネル 8 1における対応するピンホール L C Dパネル 7 1の開状態ピンホール画素 P Xに向かい、そこをそのまま直進して通過するようになつている。ここで、ピクチャ L C D大パネル 8 0の出射面側には、各画素ごとに凸形状のマイクロレンズ（図示せず）が形成されており、各画素からの出射光が必要以上に拡散するのを防ぐようになつている。これは、部分画像表示領域 S Pからの出射光の拡散角があまりに大きいと、この出射光が、ピンホール L C D集合パネル 8 1における対応するピンホール L C Dパネル 7 1の開状態ピンホール画素 P Xのみならず、隣接するピンホール L C Dパネル 7 1の開状態ピンホール画素 P Xにも入射してしまうからである。

その他の部分（例えば、ピクチャ L C D大パネル 8 0の背後に配置する拡散プレートや光源部、およびピンホール L C D集合パネル 8 1の断面等）の構成は上記第 3の実施の形態の場合と同様である。なお、この 3次元画像表示装置における表示制御回路については、図示を省略するが、その基本的構成は上記第 3の実施の形態で示した表示制御回路 1 8 0を複数並べた回路として構成することができる。ここで、表示制御回路 1 8 0を複数並べた回路が本発明における「並列表示制御手段」に対応し、表示制御回路 1 8 0における走査アドレス指示部 8 3を複数並べたものが本発明における「光開閉セル並列制御手段」に対応する。

次に、第 3 0図ないし第 3 2図を参照して、このような構成の 3次元画像表示装置の動作を説明する。ここで、第 3 1 Aないし第 3 1 C図はピクチャ L C D大パネル 8 0およびピンホール L C D集合パネル 8 1を上方から見た状態を表し、第 3 2 Aないし第 3 2 C図は両者を側面から見た状態を表す。但し、これらの図では光源部および拡散プレー卜の図示を省略している。

本実施の形態の 3次元画像表示装置では、第 3 1 Aないし第 3 1 C図に示したように、ピンホール L C D集合パネル 8 1の各ピンホール L C Dパネル 7 1における開状態のピンホール画素 P が 1ビッ卜ずつ水平方向に移動するのに同期して、ピクチャ L C D大パネル 8 0における部分画像表示領域 S Pが 1ピットずつ同方向に移動する。このとき、ピクチャ L C D大パネル 8 0の各部分画像表示領域 S Pには、それが移動するごとに新たな部分画像データが供給される。そして、各部分画像表示領域 S Pからの出射光は、ピンホール L C D集合パネル 8 1における対応するピンホール L C Dパネル 7 1の開状態ピンホール画素 P Xに向かい，そこをそのまま直進して通過する。ここで、第 3 1 A図は各ピンホール L C Dパネル 7 1における水平方向の左端のピンホール画素 P Xが開状態となったときの様子を示し、第 3 1 B図は各ピンホール L C Dパネル 7 1における水平方向の左端から 2番目のピンホール画素 P Xが開状態となったときの様子を示し、第 3 1 C図は各ピンホール L C Dパネル 7 1における水平方向の右端のピンホール画素 P Xが開状態となったときの様子を示す。各ピンホール L C Dパネル 7 1において、開状態のピンホール画素 P Xの 1ライン分の水平走査移動が終了すると、今度は、第 3 2 Aないし第 3 2 C図に示したように、ピクチャ L C D大パネル 8 0の部分画像表示領域 S Pおよび各ピンホ —ル L C Dパネル 7 1の開状態のピンホール画素 P Xは共に、垂直方向に 1ビット分移動し、さらに、その垂直方向位置において水平方向に上記と同様の走査移動を行う。ここで、第 3 2 A図は各ピンホール L C Dパネル 7 1における垂直方向の上端のピンホール画素 P Xが開状態となったときの様子を示し、第 3 2 B図は各ピンホール L C Dパネル 7 1における垂直方向の上端から 2番目のピンホール画素 P Xが開状態となったときの様子を示し、第 3 2 C図は各ピンホール L C Dパネル 7 1における垂直方向の下端のピンホール画素 P Xが開状態となったときの様子を示す。このように、ピクチャ L C D大パネル 8 0の部分画像表示領域 S Pが垂直方向に順次走査移動するのに同期して、ピンホール L C Dパネル 7 1 の開状態のピンホール画素 P Xが垂直方向に走査移動する。

このようにして、ピンホール L C D集合パネル 8 1において、各ピンホール L C Dパネル 7 1の開状態のピンホール画素 P Xからそれぞれ同時に（並列に）光線が出射されることとなる。したがって、上記第 3の実施の形態で説明したように、ピンホール L C Dパネル 7 1の全面の画素の走査を 3 0分の 1秒程度の時間で行うようにすると、ピンホール L C D集合パネル 8 1の前方にいる観測者 Qは、眼の残像現象により、ピンホール L C D集合パネル 8 1の各画素から出射した光線によってその前方空間に多数の点光源像が形成されたかのように感じることとなる。すなわち、観測者 Qは空間中に立体的な空間画像を観察することができる。このとき、部分画像表示領域 S Pの画素における変調の強さを変化させるようにすれば、金属面での光反射状態の表現等も可能であり、また、連続する場面を表すそれぞれの 3次元画像ごとに上記のような複数組の部分画像データを用意して各部分画像表示領域 S Pに与えるようにすれば 3次元動画像の表示が可能である。ここで、 3次元動画像の表示を行う場合の具体的数値例をあげて説明する。ここでは、上記第 3の実施の形態の具体例（第 2 9図）と同様に、ピクチャ L C D大パネル 8 0における部分画像表示領域 S Pを例えば 1 5 X 9画素で構成し、ピンホール L C D集合パネル 8 1におけるピンホール L C Dパネル 7 1を例えば 1 6 X 9画素で構成し、また、第 3 0図における kを 6 4、ひを 7、 ]3を 4とする。この場合、第 3 3図および第 34図に示したように、ピクチャ L CD大パネル 8 0のサイズは、 1 0 3 8 X 5 84画素となり、ピンホール L C D集合パネル 8 1のサイズは 1 0 24 X 5 7 6画素となる。なお、第 3 3図はピクチャ L CD 大パネル 8 0およびピンホール L C D集合パネル 8 1を上方から見た状態を表し、第 34図は両者を側面から見た状態を表す。但し、これらの図では光源部および拡散プレートの図示を省略している。

ここで、ピクチャ L C D大パネル 8 0の画素駆動速度を例えば 1 s e cとすると、部分画像表示領域 S Pに 1枚の部分画像を表示するのに要する時間は、上記第 3の実施の形態の一具体例の場合と同様に 0. 1 3 5m s e cとなり、これにより、 1枚の 3次元静止画の表示に要する時間は約 2 0 m s e cとなる。したがって、通常のテレビジョンのフレ一ム周期である 3 0m s e c以下にすることは十分に可能であり、観測者 Qにとつて違和感のない 3次元動画像を表示することが可能である。

このように、本実施の形態の 3次元画像表示装置によれば、具体例として示した第 3 3図および第 34図から明らかなように、ピンホール L CD集合パネル 8 1を構成する多数の（ここでは、 1 0 24 X 5 7 6個の）画素のそれぞれを通して、その背後のピクチャ L CD大パネル 8 0における対応する部分画像表示領域 S Pに形成された部分画像が前方空間に投射され、全体として 1つのまとまりのある 3次元画像が高速で表示されることとなる。したがって、動画であっても、高精細な 3次元画像の表示が可能となる。しかも、上記第 3の実施の形態の場合と同様に、ピンホールとして機能するピンホール L CD集合パネル 8 1のピンホール画素 P Xが互いに近接しているので、角度分解能も十分である。すなわち、本実施の形態の 3次元画像表示装置は、表示画像の解像度、角度分解能、動画としての自然さ等、いずれの点においても鑑賞に耐えうる品質の 3次元動画を提供することができる。

また、本実施の形態の 3次元画像表示装置では、上記第 3の実施の形態の場合と同様に、（開状態のピンホール画素 P X)を順次移動させながらその背後の 2次元画像表示板（ピクチャ L CD大パネル 8 0) 上に 2次元画像（部分画像）を順次オーバーラップさせて表示するという構成にしているので、表示の高精細化を図る場合においても、装置全体として使用する L C Dの総画素数が少なくて済む。このため、上記第 1の実施の形態または第 2の実施の形態の 3次元画像表示装置と比べて、非常にコンパクトに構成することが可能であり、例えば家庭用の立体テレビジョン等にも十分適用可能である。

[第 5の実施の形態]

次に、本発明の第 5の実施の形態について説明する。

第 3 5図は本発明の第 5の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略構成を表すものである。この図は、装置を真上から見た状態を表す。この装置は、白色平行光束を出射可能な光源部 2 0 1と、光源部 2 0 1からの出射光を空間変調することにより 2次元のカラ一画像を形成して出射する L C D 2 0 3と、 L C D 2 0 3の後方（光が出射する側）に順次配置されたコンデンサレンズ 2 0 4およびコリメ一夕レンズ 2 0 5等からなるビームエキスパンダと、コリメ一夕レンズ 2 0 5の後方に配置された偏向板 2 0 6と、偏向板 2 0 6の後面に密着するように配置されたレンチキュラー板 2 0 7とを備えている。ここで、主として L C D 2 0 3が、後述する制御回路 2 1 0の一部と共に、本発明における「2次元画像形成手段」に対応し、主として偏向板 2 0 6が本発明における「偏向手段」に対応する。

光源部 2 0 1は、例えばハロゲンランプ等の高輝度の発光体と回転楕円面等の反射ミラ一等からなり、白色の平行光束を出射可能になっている。

コンデンサレンズ 2 0 4およびコリメ一夕レンズ 2 0 5からなるビームエキスパンダーは、 L C D 2 0 3から出射された平行光束を拡幅して出射するためのものである。コリメ一夕レンズ 2 0 5としては、例えば図示のようなフレネルレンズが使用される。

レンチキュラー板 2 0 7は、水平方向に延びる微小な蒲鋅レンズを上下方向に多数並べて構成したもので、偏向板 2 0 6からの出射光を縦方向（垂直方向、すなわち、紙面と直交する方向）に拡散させるように機能する。

第 3 6図は、第 3 5図に示した 3次元画像表示装置の要部を斜め上方から俯瞰した状態を表し、第 3 7図は、第 3 5図に示した 3次元画像表示装置の要部を側面から（第 3 6図の矢印 Kの方向から）見た状態を表すものである。これらの図に示したように、コリメ一夕レンズ 2 0 5を通過して平行となった光は、偏向板 2 0 6を通過する際に入射位置に応じた角度だけ横方向（水平方向、すなわち、紙面内において光線の入射方向と直交する方向）に偏向された後、レンチキユラ —板 2 0 7によって上下方向に角度ひの拡がりをもって拡散するようになっている。ここで、レンチキユラ一板 2 0 7が本発明における「拡散手段」に対応する。

L C D 2 0 3は、例えば、 R， G , Bの各色フィル夕を備えた単板式カラ一フィルタ方式の液晶表示素子であり、後述する制御回路 2 1 0から供給される画像データを基に 2次元動画像を形成するように構成されている。液晶部分には、例えば、高速動作が可能な強誘電性液晶（FLC： Ferroelectric Liquod Crystal)が用いられる。但し、モノクロ画像表示装置とする場合には、 L C D 2 0 3に代えて、カラーフィルタを有しないモノクロの液晶表示素子を用いればよい。また、光源部 2 0 1および L C D 2 0 3に代えて、 R， G , Bの各色用のダイクロイツクミラ一またはダイクロイツクプリズム等の色分離手段と R， G， Bの各色ごとに配置した合計 3枚のモノクロ L C D (図示せず）を備えるように構成した光源部を配置するようにしてもよい。本実施の形態において、 L C D 2 0 3としては、説明の便宜上、例えば 6 0 0 X 4 0 0画素の液晶表示素子を用いるものとする。第 3 8図は、 L C D 2 0 3に供給される 2次元画像データを取得するための撮影原理を説明するためのものである。本実施の形態では、被写体 Eを中心とする円弧 E Nに沿って撮影用カメラ（図示せず）を角度方向 0 1 から 0 60まで角度 Δ 0間隔で移動させると共に、各角度方向 0 i ( i = 1 , 2 , ··· , 6 0 ) において被写体 Eの 2次元画像を撮影して 2次元静止画像データとして取り込むようにする _t ここで、は、例えば 1度に設定される。取り込まれた 1枚の 2次元静止画像を 1フィールド分の画像と呼ぶこととすると、角度方向 0 1 から 0 60までの走査によって 6 0フィールド分の 2次元静止画像が得られる。以下の説明では、この角度方向 θ 1 から 0 60までの走査によって得られる 2次元静止画像を 6 0空間フィ一ルド分の画像と呼ぶものとする。 0 1〜 0 60の各角度方向での画像取り込みは、それぞれ、タイミング t l 〜 t 60において行われるように制御する。

角度方向 0 1から 0 60までの 6 0空間フィールド分の画像の取り込みが終了すると、次のタイミング t 61〜 t 120においてさらに角度方向 θ 1から Θ 60までの 6 0空間フィールド分の画像の取込みを行う。以下同様にして、 6 0空間フィールド分ずつの画像の取込みを繰り返す。そして、この繰り返しを 6 0回行うことで、合計 3 6 0 0フィールド分の画像を得る。このとき、ある角度方向 0 iに着目すると、タイミング t i〜 t (i+60x59)において 6 0フィールド分の画像が得られたことになる。なお、以下の説明では、各角度方向 0 i においてタイミング t i ~ t (i+60x59)で得られる 2次元静止画像を 6 0時間フィ一ルド分の画像と呼ぶものとする。

ここで、角度方向 0 1から 0 60までの 6 0空間フィ一ルド分の画像の取込みを 1 / 6 0秒の時間で行うものとすると、画像取込み周期 Δ tは 1 Z 3 6 0 0秒となり、 1秒間で 3 6 0 0フィ一ルド分の画像が得られる。

このようにして得られた 2次元静止画像の集合は、 1連の 2次元動画像とみなすことができる。この 2次元動画像は、例えば、後述する M P E G方式等による圧縮処理を受け、圧縮動画デ一夕としてビデオ C D等の記録媒体に記録される。そして、この記録媒体から再生された圧縮動画データは、後述する伸長処理や所定の変調処理を受けたのち、 L C D 2 0 3に供給され、そこに、 2次元動画像が形成されることとなる。

再び第 3 5図に戻って説明する。偏向板 2 0 6は、コリメ一夕レンズ 2 0 5からの出射光を、時間経過に伴って異なる方向に向かうこととなるように水平方向に偏向させるためのもので、例えば、後述する第 4 0図に示したように高分子分散液晶（PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)または高分子 ·液晶複合体 (L iquid Crystal Polymer Composite)と呼ばれる素子を用いて構成される。この高分子分散液晶素子は、高分子と液晶の複合体に電圧を加えて液晶分子の配列方向を電界の方向に揃え、高分子と液晶との屈折率のマッチングによる効果を利用して、見る方向によって白濁状態と透明状態とを切り換えることができる機能を有するものである。

本実施の形態では、第 3 5図に示したように、第 3 8図で説明した撮影条件に対応して、例えば、視野角 Θが 6 0度、角度分解能 Δ Θが 1度となるように構成する。この場合、偏向板 2 0 6は、コリメ一夕レンズ 2 0 5から垂直に入射した光の一部を、 0 1から 0 60まで 1度刻みの角度方向に順次出射させるように機能する。本実施の形態では、 L C D 2 0 3における上記した画像形成タイミングに同期して、 θ 1から Θ 60までの角度走査（以下、ピ一ム偏向走査という。）を 1 / 6 0秒の時間で行うと共に、このビーム偏向走査を 6 0回行うことで 3次元動画像を表示する。この場合、例えば角度方向 θ 1の観測者 G 1から見ると、 1秒間に 6 0枚の 2次元静止画像が見え、これらの静止画像が観測者 G 1の眼の残像現象効果によって 1秒分の動画像として観測される。また、例えば角度方向 0 3 0 (または 0 6 0 ) の観測者 G 2 (または G 3 ) から見ると、角度方向 θ 1において観測される静止画像とは異なる視点の静止画像が 1秒間に 6 0枚見え、これらが 1秒分の動画像として観測される。例えば、 L C D 2 0 3に供給される 2次元画像データが上記の第 3 8図で示した設定で得られたものであるとすると、角度方向 0 1， Θ 3 0 , Θ 6 0の観測者 G 1 , G 2 , G 3は、それぞれ、例えば第 3 9 Aないし第 3 9 C図に示したように、互いに異なる視点の画像を観測することとなる。

次に、偏向板 2 0 6の構成についてさらに詳細に説明する。

第 4 0図は、偏向板 2 0 6の水平方向の断面構造を拡大して表すものである。なお、この第 4 0図ならびに後述する第 4 1図および第 4 2図では、図示上の煩雑さを避けるため、断面を示す斜線の図示を省略している。この第 4 0図に示したように、本実施の形態における偏向板 2 0 6は、上記した高分子分散液晶素子を用いて構成されたもので、高分子材料 2 0 6 a中に数ミクロン以下の針状の液晶分子 2 0 6 bを分散させて形成した高分子 ·液晶複合層 2 0 6 cと、この高分子 ·液晶複合層 2 0 6 cの入射面および出射面に、高分子 ·液晶複合層 2 0 6 c を挟んで互いに対向すると共に紙面と直交する方向に延びるように形成された微小幅のストライプ電極 2 0 6 d， 2 0 6 eとを備えている。ここで、高分子 -液晶複合層 2 0 6 cが、本発明における「透過方向可変型の液晶素子」に対応する。なお、ストライプ電極 2 0 6 d , 2 0 6 eは、上記のようにストライプの方向（電極の長手方向）が互いに平行になるように配置してもよいが、本発明はこれに限定されず、例えば、ストライプの方向を直交させた、いわゆる単純マトリクス配置としてもよい。あるいは、 T F T (薄膜トランジスタ）等を用いて構成されるアクティブマトリクス配置としてもよい。これらの場合には、偏向方向の制御を 2次元的に行うことが可能である。

高分子 ·液晶複合層 2 0 6 cの入射側には、入射光を均一に散乱させることが可能な散乱面 2 0 6 f が形成されている。ストライプ電極 2 0 6 d， 2 0 6 eは、例えば I T O (Indium Tin Oxide)等の透明導電膜から形成され、図の紙面と直交する方向（縦方向）に延びている。ストライプ電極 2 0 6 dとストライプ電極 2 0 6 eとの間には、所定の電圧が選択的に印加されるようになっている。 L C D 2 0 3 (第 3 5図）の 1つのピクセルを透過した光は、複数のストライプ電極 2 0 6 d上に差し掛かるような状態で偏向板 2 0 6と垂直に入射するようになっている。ストライプ電極 2 0 6 d， 2 0 6 eの配列ピッチは、 6 0個の角度方向 0 1〜 0 60を実現し得る程度に、でき得る限り小さくされている。

液晶分子 2 0 6 bは、電圧が印加されていない状態では、高分子材料 2 0 6 a 中において液晶光軸（長軸）がランダムな方向を向いている。この状態では、液晶分子 2 0 6 bの実効的な屈折率と高分子材料 2 0 6 aの屈折率とは一致せず、液晶分子 2 0 6 bと高分子材料 2 0 6 aとの界面での光散乱効果によって、高分子 ·液晶複合層 2 0 6 cの全体が不透明な白色状態を呈する。一方、ストライプ電極 2 0 6 d , 2 0 6 e間に電圧が選択的に印加されると、これにより生ずる挟い電界の及ぶ範囲内において、液晶分子 2 0 6 bの光軸方向が電界方向と一致して揃い、液晶分子 2 0 6 bの見かけの屈折率は、液晶分子 2 0 6 bの常光線に対応する値 η θとなる。このため、高分子材料 2 0 6 aとして、 η θとほぼ等しいものを用いると、液晶分子 2 0 6 bと高分子材料 2 0 6 aとの界面屈折率の差がなくなり、電界方向においては光散乱効果が弱まって高分子 ·液晶複合層 2 0 6 cが透明になる。すなわち、散乱面 2 0 6 f で散乱された光のうち、電界方向の光のみが出射されることとなる。

ストライプ電極 2 0 6 d， 2 0 6 eに対する選択的な電圧印加の制御は、電圧の印加される 1対の電極間を結ぶ直線の方向が角度方向 0 iを向くように保ちつつ、電圧の印加される 1対の電極を例えば図の左方から右方へと順次シフ卜させるようにして行われる。より具体的には、入射面側に配列された各ストライプ電極 2 0 6 dに対して次々と所定の時間間隔でパルス電圧を印加する走査（以下、電圧印加走査という。）に同期して、出射面側に配列された各ストライプ電極 2 0 6 eに対して次々とパルス電圧を印加する電圧印加走査を行う。その際、入射面側の電圧が印加されるストライプ電極 2 0 6 dと出射面側の電圧が印加されるストライプ電極 2 06 eとの間には、角度方向 0iに対応した水平ずれ距離が保たれるように制御が行われる。

例えば、第 40図では、電圧の印加される 1対の電極間を結ぶ直線の方向が角度方向 01と一致するような電圧印加走査を行う場合における、ある瞬間の状態を表している。また、第 4 1図は、第 40図に示した状態からみて 4個分だけ電圧を印加する電極をシフトした瞬間の状態を表している。これらの図では、各角度方向 0iにおける電圧印加走査に要する時間を短縮するために、 2対のストライブ電極 2 0 6 d， 2 0 6 eに対して並列に電圧印加走査を行うようにした場合を示している。電圧印加走査に要する時間をさらに短縮するためには、 3対以上のストライプ電極 2 06 d , 2 0 6 eに対して並列に電圧印加走査を行うようにすればよい。但し、このような並列走査を行う場合には、複数対のストライプ電極 2 0 6 d， 2 06 eにより生ずる電界が相互に干渉し合わないように、互いに十分な距離を保つようにする必要がある。なお、一時に 1対のストライプ電極 2 06 d , 2 0 6 eに対してのみ電圧を印加するような走査を行うようにしてもよいのはもちろんである。

ここで、例えば、高分子 ·液晶複合層 2 0 6 cの厚さを L、ストライプ電極 2 06 d, 2 0 6 eの配列ピッチを p、出射角 δ iの方向（角度方向 0i) に対応したストライプ電極 2 06 d， 2 0 6 e間の水平ずれピッチ数を ni、角度方向 0i に対応した両電極間の水平ずれ距離を diとすると、

t a η δ i = d i Z L

= p X ni /L

より、角度方向 Siに対応したストライプ電極 2 0 6 d, 2 06 e間の水平ずれピッチ数 niは、次の（ 1 ) 式で表される。ここに、 i = l， 2， ···， 6 0である。

ni = L X t a η δ i Ζρ··· ( 1 )

上記の（ 1 ) 式で与えられる水平ずれピッチ数を保つようにして、ストライプ電極 2 0 6 d， 2 0 6 eの対に対する電圧印加走査を行うことにより、 0 iの角度方向の光のみが選択されて偏向板 2 0 6から出射されることとなる。

角度方向 0 iでの走査が終了すると、続いて角度方向 0 (i + l)での走査が行われる。そして、このような水平方向の電圧印加走査が角度方向 θ 1から Θ 60までの各角度方向について行われる。第 4 2図は、角度方向 0 60での電圧印加走査におけるある瞬間の状態を表している。本実施の形態において、 1つの角度方向 0 i についての電圧印加走査は、 1 / 3 6 0 0秒の時間周期で行われる。したがって、角度方向 θ 1から 0 60までのすベての角度方向についての電圧印加走査に要する時間は 1 / 6 0秒である。なお、液晶分子 2 0 6 bの配向作用はヒステリシスを有するため、電界が移動していった後でもその配向状態がある程度の時間保持される。したがって、このような配向走査が偏向板 2 0 6の全面にわたって行われた後、 L C D 2 0 3に 1ノ 3 6 0 0秒周期で画像を表示させるようにすればよい。より具体的には、電圧印加走査の周期（= 1 / 3 6 0 0秒）に対するその実所要時間の比として定義される走査デューティ比を例えば 5 0 %以下とし、 L C D 2 0 3の表示周期（= 1ノ 3 6 0 0秒）に対するその実表示時間の比として定義される表示デューティ比を同じく 5 0 %以下とすると、 1 / 3 6 0 0秒という時間内に、 1回分の電圧印加走査と L C D 2 0 3における 1枚分の画像の表示とが行われることとなる。また、上記したようにストライプ電極 2 0 6 d , 2 0 6 eに代えてマトリクス電極を用いるようにした場合には、液晶分子 2 0 6 bの配向方向を一旦ランダムに乱したのちに、 1 ピクセル中の一部の液晶分子 2 0 6 bのみを角度方向 0 iに配向させるようにすることにより、中間階調の表示も実現可能となる。

高分子 ·液晶複合層 2 0 6 cは、例えば、高分子と液晶の溶液を基板状に塗布したのちに溶媒を蒸発させる方法や、高分子材料のモノマーが重合して硬化する際に液晶が高分子材から析出して液晶小滴が形成されるという効果を利用する方法により形成されるが、このほかの方法でも形成可能である。例えば、ポリビニルアルコール（PVA)等の水溶液にネマティク液晶を分散して液晶小滴をマイク口カプセル化した構造のものや、液晶中に少量の高分子材料をゲル状に分散した構造のものであってもよい。なお、従来の高分子分散液晶では球状の液晶分子が用いられているが、本実施の形態のように指向性が必要とされる用途では、液晶分子の形状が上記したような針状であることが望ましい。このような針状の液晶を形成するには、例えば、均一な磁場中において液晶を析出させてマイクロカプセル化させる方法がある。この方法では、磁場方向における潮汐効果により、針状の液晶分子 2 0 6 bが形成される。

第 4 3図は、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置の制御回路の概略構成を表すものである。この制御回路 2 1 0は、ビデオ C D (Compact Disk)や D V D (D igital Video Disk)等の記録媒体 2 1 1 aから画像再生装置 2 1 1によって再生された 2次元画像データに対して所定の信号処理を行い、 L C D 2 0 3に供給すると共に、 L C D 2 0 3への 2次元画像デ一夕の供給タイミングに同期して、偏向板 2 0 6の偏向制御を行うものである。ここで、記録媒体 2 1 1 aに記録された 2次元画像データは、例えば第 3 8図に示した撮影原理に基づいて得られたものであるとする。伹し、この制御回路 2 1 0に供給される 2次元画像デ一夕は、画像再生装置 2 1 1によって再生されたものに限定されず、そのほか、例えば通信ネッ卜ワーク等の伝送線路を介して送られてきたものであってもよい。

この制御回路 2 1 0は、画像再生装置 2 1 1によって記録媒体 2 1 1 aから読み出されたデータを 2次元画像データとオーディォデータとテキストデータとに分離するためのデマルチプレクサ 2 1 2と、デマルチプレクサ 2 1 2の出力端に接続されたフレームメモリ等からなる入力バッファ 2 1 3と、入力バッファ 2 1 3の出力端に接続された M P E G (Moving Picture Experts Group)デコーダ 2 1 4とを備えている。この制御回路 2 1 0はまた、 M P E Gデコーダ 2 1 4の出力端に接続された中間バッファ 2 1 5と、中間バッファ 2 1 5の出力端に接続されたビデオ信号処理部 2 2 8と、ビデオ信号処理部 2 2 8の出力端に接続された出力バッファ 2 1 7と、出力バッファ 2 1 7の出力端に接続されると共に L C D 2 0 3 (第 3 5図）の入力側に接続された L C D ドライバ 2 1 8とを備えている。制御回路 2 1 0はさらに、偏向板 2 0 6 (第 3 5図）の偏向動作を制御するための偏向コントローラ 2 2 0と、偏向コントローラ 2 2 0の出力端に接続されると共に偏向板 2 0 6の入力側に接続された偏向ドライバ 2 2 1と、偏向コントローラ 2 2 0と L C Dドライバ 2 1 8との同期をとるための制御を行う P L L (Phas e Lock Loop) 回路 2 1 9とを備えている。ここで、デマルチプレクサ 2 1 2から L C Dドライバ 2 1 8までの回路が主として本発明における「画像形成制御手段」に対応する。また、 P L L回路 2 1 9、偏向コントローラ 2 2 0および偏向ドライバ 2 2 1が、上記した偏向板 2 0 6と共に、主として本発明における「3 次元画像形成手段」に対応する。また、入力バッファ 2 1 3および M P E Gデコ —ダ 2 1 4が、それぞれ、本発明における「受信手段」および「復号化手段」に対応する。

デマルチプレクサ 2 1 2は、画像再生装置 2 1 1から再生されたデータから圧縮画像データを分離し、これを入力バッファ 2 1 3に入力するようになっている。 M P E Gデコーダ 2 1 4は、入力バッファ 2 1 3から入力された圧縮画像データに対する伸長処理やビデオフォーマツトの復号化処理等を行うためのものである。ビデオ信号処理部 2 2 8は、中間バッファ 2 1 5から入力された 2次元画像デー夕に対し、偏向方向に応じたビデオ信号変調処理等を行うためのものである。このビデオ信号変調処理は、偏向方向に応じて、 L C D 2 0 3に表示する画像の水平方向の幅（表示倍率）を変化させるためのものであり、この処理については後述する。 L C Dドライバ 2 1 8は、出力バッファ 2 1 7からのビデオ信号を基に、 L C D 2 0 3の駆動に適合した周波数および電圧波形をもった駆動信号 2 2 3を生成して、 L C D 2 0 3に供給するようになっている。

本実施の形態では、 L C D 2 0 3に対するビデオ信号供給周波数は、 3 6 0 0 フィールド/秒である。したがって、 L C D 2 0 3が、例えば 6 0 0 X 4 0 0ピクセルのカラ一表示を行うものであるとすると、駆動信号 2 2 3の周波数、すなわち、 L C D 2 0 3の各画素のスイッチング周波数は、 3 6 0 0 X 6 0 0 X 4 0 0 X 3 = 2 5 9 2 M H zとなる。この周波数は、通常の L C Dドライバを並列に利用することで十分実現可能な値である。

L C Dドライバ 2 1 8はまた、ビデオ信号供給タイミングの基礎となる 3 6 0 0 H zの基本クロック信号 2 2 4を？しし 2 1 9に送出するようになっている。

P L L 2 1 9は、偏向コントロ一ラ 2 2 0からの基本クロック信号 2 2 4と L C Dドライバ 2 1 8からのクロック信号 2 2 5との位相同期（フェイズロック）をとるように制御を行い、ロックされたクロック信号 2 2 6を偏向コントローラ 2 2 0にフィードバックする。

偏向コントロ一ラ 2 2 0は、 P L L 2 1 9によってロックされたクロック信号 2 2 6に同期して、偏向板 2 0 6の偏向タイミングを制御するための偏向制御信号 2 2 7を出力する。本実施の形態では、偏向駆動信号 2 2 7の周波数は 3 6 0 0 H zである。偏向ドライバ 2 2 1は、偏向コントローラ 2 2 0からの偏向制御信号 2 2 7を基に、偏向板 2 0 6の駆動に適合した駆動信号、すなわち、偏向板 2 0 6のストライプ電極 2 0 6 d， 2 0 6 eに印加可能な電圧波形および周波数をもった駆動信号 2 2 9を生成して偏向板 2 0 6に供給するようになっている。偏向板 2 0 6における 1走査は、 L CD 2 0 3における 1フィールド分の画像（ 1 Z 3 6 0 0秒）に対応させて行われるようにする。そのためには、偏向板 2 0 6 の各ストライプ電極 2 0 6 d, 2 0 6 eに印加する駆動信号 2 2 9の周波数は、ストライプ電極 2 0 6 d， 2 0 6 eのピッチ（あるいは配列数）にもよるが、例えば 1ピクセル当たりの電極数が 1 0個であるとすると、 3 6 0 0 X 1 0H Z程度に設定すればよい。

次に、以上のような構成の 3次元画像表示装置の動作を説明する。

まず、第 4 3図を参照して、制御回路 2 1 0の動作を説明する。

画像再生装置 2 1 1は、記録媒体 2 1 1 aに圧縮記録されたデータを再生し、これをデマルチプレクサ 2 1 2に供給する。デマルチプレクサ 2 1 2は、受け取つたデータを、 2次元の動画像データとオーディオデ一夕とテキストデ一夕とに分離する。分離された動画像デ一夕は、入力バッファ 2 1 3を介して MP E Gデコーダ 2 14に入力される。

MP EGデコーダ 2 1 4は、入力バッファ 2 1 3から入力された圧縮画像デ一夕に対する伸長処理を行うと共に、ビデオフォーマツ卜の復号化処理等を行って出力する。 MP EGデコーダ 2 1 4から出力されたビデオ信号は、中間バッファ 2 1 5を介してビデオ信号処理部 2 2 8に入力される。

ビデオ信号処理部 2 2 8は、上記したように、中間バッファ 2 1 5から入力されたビデオ信号に対し、偏向方向に応じた画像幅となるような倍率変調処理（以下、画像幅変調処理という。）等を行う。以下に、第 44図ないし第 46 A〜C図を参照して、この画像幅変調処理について詳細に説明する。第 44図は、偏向板 2 0 6からの出射光の偏向方向（2次元画像の投射方向）と投射方向から見た画像の幅との関係を簡略化して表すものである。この図に示したように、 L CD 2 0 3 (本図では図示せず）から出射して偏向板 2 06に入射した 2次元画像を表す光束の幅を Wとし、画像の投射方向が偏向板 2 06における垂線となす角、すなわち、出射角を δとすると、投射方向の観測者から見た画像の幅 W1は、次の（2) 式により表される。

W 1 =WX c ο s <5… ( 2 )

したがって、出射角 δの方向の観測者からみた画像の幅が本来の（元の）値と等しくなるようにするためには、元の画像の幅 W 1に対して次の（3) 式に示す変調を施して幅を Wに補正した画像を L C D 2 0 3で形成する必要がある。

W = W 1 / c o s <5 ··· ( 3 )

第 45図は、上記の（ 3) 式に示した変調関数を図示したものである。なお、この図は、視野角が 6 0度の場合について示している。この図に示したように、偏向板 2 0 6の垂線と投射方向とのなす角、すなわち出射角 δが、 '― 3 0度'から ' 0度' を経て '+ 3 0度' に変化するに伴って、変調関数の値は ' 2 （3 ^1/2)' から ' 1 ' を経て再び ' 2ノ ( 3^1/2)' へと変化する。したがって、偏向板 206に対して正面方向（ <5 == 0度）の観測者 G 2 (第 3 5図）から観測される画像が、例えば第 4 6 Β図に示したようなものであったとすると、この方向 (<5 = 0度）に対応して L CD 2 0 3上に形成すべき画像（例えば、タイミング t 30における画像）は、第 46 B図の画像と同じ幅のものでよいが、観測者 G 1 の方向（ <5 =— 30度）への投射に対応して L C D 2 0 3上に形成すべき画像（例えば、タイミング t l における画像）は、第 4 6 A図に示したような横方向に拡大された画像とする必要がある。同様に、観測者 G 3の方向（δ =+ 3 0度）への投射に対応して L CD 2 0 3上に形成すべき画像（例えば、タイミング t 60における画像）は、第 46 C図に示したような横方向に拡大された画像とする必要がある。このような画像幅変調を行うことにより、どの方向からも、第 3 9Aないし第 3 9 C図に示したような正しい画像が観測されることとなる。

さて、再び第 4 3図に戻って、制御回路 2 1 0の動作を説明する。ビデオ信号処理部 22 8から出力されたビデオ信号は、出力バッファ 2 1 7を介して L CD ドライバ 2 1 8に入力される。 L C Dドライバ 2 1 8は、出力バッファ 2 1 7からのビデオ信号を基に、 L CD 2 0 3の駆動に適合した周波数および電圧波形をもった駆動信号 2 2 3を生成して、 L CD 2 0 3に供給する。これにより、 L C D 2 0 3には、 3 6 0 0 H zという高速で内容が変化する 2次元画像、すなわち、動画像が形成される。

一方、偏向コントロ一ラ 2 2 0は、 P L L 2 1 9によってロックされたクロック信号 2 2 6に同期して、偏向板 2 0 6の偏向タイミングを制御するための偏向制御信号 2 2 7を出力する。偏向ドライバ 2 2 1は、偏向コントローラ 22 0からの偏向制御信号 2 2 7を基に駆動信号 2 2 9を生成して、偏向板 2 0 6に供給する。これにより、偏向板 2 0 6では、 L CD 2 0 3に形成される 2次元画像の変化に同期して、その 2次元画像の投射方向が偏向される。

より具体的には、第 40図ないし第 42図に示したように、駆動信号 2 2 9がストライプ電極 2 0 6 d, 2 0 6 e間に順次選択的に印加されることによって、その電極対間を結ぶ方向に沿って液晶分子 20 6 bの配向方向が揃い、その方向にのみ光が出射する。このような電圧印加走査が、 1 Z 3 6 0 0秒当たり 1回の割合で行われる。この間、 L CD 2 0 3上には、 1フィールド分の 2次元画像が保持されている。したがって、各タイミング tj (但し、 j = 1， 2 , -, 3 6 0 0) において 1枚の 2次元静止画像が形成されると共に、この 2次元静止画像が偏向板 2 0 6によって、その 2次元静止画像に対応した 1つの投射方向に投射される。そして、第 3 5図に示したように、タイミング t lから t 60までの偏向走査によって、 6 0空間フィールド分の 2次元静止画像が、それぞれ、 Θ 1〜06Ο の角度方向に投射される。さらに、次のタイミング t 61から t 120までの偏向走査によって、 6 0空間フィールド分の 2次元静止画像が、それぞれ、 01〜6»60 の角度方向に投射される。以下同様にして、 6 0空間フィールド分ずつ角度を変えながらの画像投射が繰り返される。そして、この繰り返しを 6 0回行うことで、合計 3 6 00フィールド分の画像投射が行われる。

この場合、ある角度方向 0iに着目すると、タイミング ti， t (i+60), t (i+60 x2)， '··， t (i+60x59)において 6 0時間フィールド分の 2次元静止画像が観測されることになる。例えば、角度方向 Θ 1 にいる観測者 G 1 (第 3 5図）は、 t 1， t 61， t 121, ···， t 3541の各タイミングにおいて、この角度方向 0 1に対応した内容の合計 6 0時間フィールド分の 2次元静止画像を観測する。つまり、観測者 G 1は、毎秒 6 0フィールド分の画像を見ることとなり、眼の位置を固定させている限り、眼の残像現象効果により通常のテレビジョン受像機によって表示される動画と同等の動画が表示されていると感ずる。

ここで、観測者 G 1が右に移動して、例えば角度方向 Θ 10の方向を向いたとすると、観測者 G 1は、 t 10, t 70, t 80, ··· , t 3550の各タイミングにおいて、この角度方向 Θ 10 に対応した内容の合計 6 0時間フィールド分の 2次元静止画像を観測する。ここで、角度方向 Θ 10に対応した各 2次元静止画像の内容は、最初の角度方向に対応した各 2次元静止画像の内容とは視点が異なったものとなっている。この結果、観測者 G 1は、偏向板 2 0 6によって投射されたそれぞれ視点の異なった 2次元画像の集合を、立体的な動画像、すなわち、 3次元動画像として観測することになるのである。

次に、第 4 7図および第 4 8図を参照して、 3次元画像表示装置に供給される画像データの圧縮方法について説明する。

この 3次元画像表示装置の L C D 2 0 3によって形成される画像の基となる画像データは、例えば上記したように第 3 8図に示した撮影方法によって得られる力この画像データは、時間の経過に伴って画像の内容が連続的に変化する点において通常の動画データと変わるところがない。したがって、動画像に対して一般に用いられている M P E G方式による画像圧縮を行うことが可能であり、また、適している。

第 4 7図は、 M P E G方式による動画像圧縮法を本実施の形態に係る 3次元画像表示装置に適用する方法を説明するためのものである。上記したように、本実施の形態において L C D 2 0 3に供給される画像データは、 3 6 0 0フィ一ルド /秒の動画像データとみなすことができる。そこで、第 4 7図に示したように、各タイミング t jにおける画像を基に、 I ピクチャ、 Bピクチャおよび Pピクチャという 3種類の圧縮画像（この図では、単にピクチャという。）を生成する。ここで、 I ピクチャが本発明における「第 1の圧縮符号化データ」に対応し、 Bピクチャおよび Pピクチャが本発明における「第 2の圧縮符号化データ」に対応する。

ここで、第 4 8図に示したように、 I ピクチャは、フレーム内符号化画像もしくはィントラ符号化画像と呼ばれるもので、 1フィ一ルド分の元の静止画像をそのまま他のフィールドとは独立して圧縮したピクチャである。なお、ここでは、フレームとフィールドを同義として説明する。 Pピクチャは、フレーム間順方向予測符号化画像もしくはプレディクティブ符号化画像と呼ばれるもので、過去（直前）のフィールドからどれだけ変化したかを表す動きべクトルによって構成されるピクチャである。また、 Bピクチャは、双方向予測符号化画像もしくはパイディレクショナリ一プレディクティブ符号化画像と呼ばれるもので、過去（直前）のみならず未来（直後）のフィールドからの変化量を示す動きベクトルをも用いて構成されるピクチャである。

これらの I ピクチャ、 Bピクチャおよび Pピクチャを、第 4 7図に示したように、 ' 1 ， B， B , P ' もしくは ' Ρ， Β， Β , Ρ * という順序で並べて、 6 0ピクチャで 1つの G O P (Group Of Pictures)を形成する。この G〇Pは、ランダム ·アクセスの単位となるもので、それぞれの先頭、すなわち、タイミング t l， t 61, t 121, 3541の位置には、必ず I ピクチャが置かれるように構成する _c このような方法で動画像圧縮を行うことにより、毎秒 3 6 0 0フィールドという膨大な画像データを効率的に圧縮することができる。これにより、第 4 3図の記録媒体 2 1 1 aにおける記録領域の消費量を低減できると共に、実質的な高速デ一夕転送および帯域圧縮が可能となる。

以上のように、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置によれば、時間的に変化する 2次元画像（すなわち、一種の 2次元動画像）を L C D 2 0 3で形成すると共に、形成された 2次元画像の投射方向がその 2次元画像の時間的な変化に対応して順次異なることとなるように偏向板 2 0 6により 2次元画像の投射方向を偏向させるビーム偏向走査を行うこととしたので、時間的に変化する 2次元画像が互いに視点の異なった 2次元画像の集合であるようにすることにより、それらの 2次元画像の集合が 3次元画像として観測されるようにすることができる。ここで観測される 3次元画像は、人間の左右の眼の視差を利用した従来の擬似的立体表示画像ではなく、視点を左右方向に移動させることによって物体の側面までもが見えることになるという、よりリアルな立体画像である。すなわち、本実施の形態の 3次元画像表示装置によれば、従来のホログラフィ技術や眼の視差を利用することなく立体画像の表示が可能となる。

また、本実施の形態では、 L C D 2 0 3で形成された 2次元画像を偏向板 2 0 6によって偏向させて投射するだけなので、第 1ないし第 4の実施の形態の場合に比べて光の利用効率が高く、表示画像の高輝度化が可能である。

また、本実施の形態では、 2次元画像の投射方向を偏向させるビーム偏向走査を短い周期で繰り返し行うと共に、ある偏向走査周期において特定方向に投射される 2次元画像の内容と、次の偏向走査周期において上記特定方向に投射される 2次元画像の内容とを異ならせるようにすることにより、 3次元動画像が観測されるようにすることが可能である。すなわち、本実施の形態の 3次元画像表示装置によれば、従来の I P法によるレンズ 3次元画像表示技術やホログラフィ技術によっては困難であった 3次元動画像の表示を実現することができる。

なお、本実施の形態において、 L C D 2 0 3として例えば強誘電性液晶を使用した場合には、高速の表示特性を担保することが可能であるが、その反面、現状の技術では単一の画素による中間階調表現は困難である。そこで、この場合には、例えば第 4 9図に示した L C D 2 0 3における各画素 2 0 3 aを、それぞれ時分割的に駆動して中間階調を実現すればよい。なお、この図の例は、 1画素を構成する 3つの画素電極上に R， G， B用のカラーフィル夕がそれぞれ形成されたストライプタイプの L C Dを示している。

中間階調を表現するには、例えば第 5 0図に示したように、 1フィールド（ここでは、 1 / 3 6 0 0秒）の期間を 3つの期間て 1〜て 3に分割し、それぞれの期間において画素を選択的に駆動する。この図で、斜線を施した部分は駆動されない電極を示し、斜線を施していない部分は駆動された電極を示す。 3つの期間て 1〜て 3のすべてにおいて駆動されない場合には、合成輝度は [ 0レベル] となり、 3つの期間て 1〜て 3のすべてにおいて駆動された場合には、合成輝度は [ 3レベル] となる。また、 1つの期間においてのみ駆動された場合には、合成輝度は [ 1 レベル] となり、 2つの期間において駆動された場合には、合成輝度は [ 2レベル] となる。結局、この場合には、単一の画素で 4段階の階調が表現可能である。なお、この図の例では、説明および理解を容易化するために、 R， G， Bの画素を同時に（一括して）駆動するものとしたが、 R， G , Bの画素をそれぞれ独立して選択的に駆動することにより、任意の色ごとの中間階調が実現されるのはもちろんである。

また、例えば第 5 1図に示したように、互いに隣接する 4つの画素について空間分割的な駆動を行うことにより中間階調を表現することも可能である。この図で斜線を施していない部分が駆動された画素を示す。この場合には、 4つの画素の中から、 0， 1， 2 , 3または 4個の画素を選択して、これを駆動すればよい。これにより、 [ 0レベル] カゝら [ 4レベル] までの 5段階の階調が表現可能となる _c なお、このような空間的合成手法による場合においても、上記と同様に、 R， G , Bの画素をそれぞれ独立して選択的に駆動することにより、任意の色ごとの中間階調が実現可能である。さらに、時分割と空間分割とを併用することにより、より多くの階調表示が可能となる。

また、本実施の形態では、角度分解能、すなわち、偏向板 2 0 6による偏向角の間隔が例えば 1度であるものとして説明したが、偏向角間隔をより小さくすることで、より高精細な 3次元画像を得ることができる。この場合には、例えば第 5 2図および第 5 3図に示したように、角度方向 Θ i と S (i+ 1)の中間に、新たな角度方向 0 (i+ 1/2)を設ければよい。そのためには、例えば第 5 3図に示したように、 2回の電圧印加走査によって 1フィールド分の画像を投射表示する。具体的には、まず 1回目の走査 [ S 1] では、偏向方向の初期値を θ 1として 1度刻みで電圧印加走査を行い、 2回目の走査 [ S 2] では、偏向方向の初期値を 0 . 5度だけずらして、あとは 1回目と同様に 1度刻みで電圧印加走査を行えばよい。この場合には、上記実施の形態の場合に比べて 2倍の空間解像度が得られる。

しかも、このように 2回の電圧印加走査で 1フィールド分の画像を投射表示するようにした場合には、周波数が 6 0角度方向 X 6 0フィールド Z秒 = 3 6 0 0 フィールド/秒であるにもかかわらず、 1 2 0角度方向への投射表示が可能である。例えば、 0 . 5度ずつずらしながら 1回の電圧印加走査で 1フィールド分の画像を投射表示する場合には、本来、 1 2 0角度方向 X 6 0フィールド = 7 2 0 0フィ一ルド Z秒という高い周波数で駆動する必要があるが、上記のように 2回の電圧印加走査で 1フィールド分の画像を投射表示する場合には周波数を高める必要がないので、駆動がより容易となる。

同様に、 6 0の角度方向における各角度方向間隔を 5つに分割し、 5回の走査で 1フィールド分の画像を投射表示するようにしてもよい。この場合、 1回目の走査では、 1度， 2度， 3度， ···， 6 0度の各角度方向に投射し、 2回目の走査では、 1. 2度， 2. 2度， 3. 2度， …， 6 0. 2度の各角度方向に投射し、 3回目の走査では、 1. 4度， 2. 4度， 3. 4度， …， 6 0. 4度の各角度方向に投射し、 4回目の走査では、 1. 6度， 2. 6度， 3. 6度， …， 6 0. 6 度の各角度方向に投射し、 5回目の走査では、 1. 8度， 2. 8度， 3. 8度， 6 0. 8度の各角度方向に投射する。そして、 6回目の走査では、再び元に戻って、 1度， 2度， 3度， ···， 6 0度の各角度方向に投射する。以下、これを繰り返すことで、空間分解能を 0. 2度刻みとすることができる。しかも、この場合、周波数は、 6 0角度方向 X 6 0フィールド秒 = 3 6 0 0フィールド/毎秒のままでよい。結局、 6 0 X 6 0 X 5 = 1 8 0' 0 0フィ一ルドノ秒という 5倍の空間解像度と同等の効果が得られる。

一方、これとは逆に、偏向角の間隔を 1度とすると共に、 2回の走査で 1フィ一ルド分の画像を投射表示するようにしてもよい。すなわち、 1回目の走査で、 1度， 3度， 5度， ···， 5 9度の各奇数角度方向に投射し、 2回目の走査で、 2 度， 4度， 6度， …， 6 0度の各偶数角度方向に投射する。この場合には、 3 0 角度方向 X 6 0フィールド = 1 8 0 0フィールド Z秒という、より低い周波数であるにもかかわらず、上記実施の形態の場合と同等の空間解像度が得られる。さらに、例えば、偏向角の間隔を 1度とすると共に、 5回の走査で 1フィールド分の画像を投射表示するようにしてもよい。すなわち、 1回目の走査で、 1度， 6度， 1 1度， …， 5 6度の各角度方向に投射し、 2回目の走査で、 2度， 7度， 1 2度， …， 5 7度の各角度方向に投射し、 3回目の走査で、 3度， 8度， 1 3 度， …， 5 8度の各角度方向に投射し、 4回目の走査で、 4度， 9度， 1 4度， ···, 5 9度の各角度方向に投射し、 5回目の走査で、 5度， 1 0度， 1 5度， …， 6 0度の各角度方向に投射する。そして、 6回目の走査では、再び元に戻って、 1度， 6度， 1 1度， ···， 5 6度の各角度方向に投射する。以下、これを繰り返す。この場合には、 1 2角度方向 X 6 0フィールド == 7 2 0フィールド/秒という、さらに低い周波数となるが、人の目の分解能はさほど高くないので、事実上の空間解像度は上記実施の形態の場合と同等となる。すなわち、空間分解能を低下させることなく、駆動周波数を十分小さくすることができる。したがって、ドライバを比較的安価に構成することができる。

次に、本実施の形態の変形例について説明する。

第 5 4図は、第 3 5図における偏向板 2 0 6に代わる偏向手段としての偏向プリズムアレイ 2 1 6の外観構成を表すもので、斜め上から俯瞰した状態を示す。この偏向プリズムアレイ 2 1 6は、それぞれが回転軸 2 1 6 aを中心として回転可能に配置された複数の微小な回転プリズム 2 1 6 bを有している。各回転プリズム 2 1 6 bはすべて同一形状を有し、各回転軸 2 1 6 aが一定間隔で平行に位置することとなるように配列されている。回転プリズム 2 1 6 bは、例えば図示のように三角柱として形成される。その断面形状は、例えば正三角形、二等辺三角形またはその他の三角形とすることも可能である。これらの回転プリズム 2 1 6 bは、互いに等しい回転速度で同期して同一方向に回転するようになっている。ここで、回転プリズム 2 1 6 bが本発明における「回転可能に配設されたプリズム」に対応する。

第 5 5 Aないし第 5 5 E図は、ある 1つの回転プリズム 2 1 6 bに着目した場合に、この回転プリズム 2 1 6 bの回転に伴って出射光の偏向方向が変化する様子を表すものである。これら図に示したように、入射光は、回転プリズム 2 1 6 の回転角に対応した量だけ屈折作用により偏向されて出射される。したがって、上記したように、すべての回転プリズム 2 1 6 bを同期させて回転させることにより、入射光を一斉に角度方向 θ 1から Θ 60まで偏向させて出射することが可能である。なお、第 5 4図では、出射光が入射光の方向に対して <5 i だけ偏向されて角度方向 e iに出射される様子を示している。

なお、回転プリズム 2 1 6 bは、三角柱には限定されず、例えば第 5 6図に示したような断面形状を有する四角柱の回転プリズム 2 1 6 b ' としてもよい。また、回転プリズム 2 1 6 b , 2 1 6 b ' のプリズム頂角 τ?は、要求される最大偏向角に応じて決定すればよい。具体的には、頂角を大きくすれば、最大偏向角が大きくなる。

また、回転プリズム 2 1 6 bに代えて、回転可能な微小な反射ミラーを複数配設して、これらの反射ミラーによって光を反射させることで光を偏向させるようにしてもよい。この場合には、この反射ミラーが本発明における「回転可能に配設された反射ミラ一」に対応する。なお、回転プリズムまたは回転ミラ一は、同一方向にのみ回転するものには限られず、双方向に回転する揺動動作、すなわち振動的回動動作を行うものであってもよい。

[第 6の実施の形態]

次に、本発明の第 6の実施の形態について説明する。

第 5 7図は、本発明の第 6の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略構成を表すものである。この図は、装置を真上から見た状態を表す。なお、この図で、上記の第 3 5図で示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態の 3次元画像表示装置は、上記第 5の実施の形態における偏向板 2 0 6に代えて、ホログラムを用いて構成した偏向板 2 2 6を備えたものである。偏向板 2 2 6は、入射光の方向と直交する方向（矢印 X Iの方向）に所定のストロークでの往復移動が可能になっている。その他の光学的構成および配置は第 3 5図の場合と同様である。なお、本実施の形態においても、説明および理解上の便宜を図るべく、 L C D 2 0 3の水平方向のピクセル数は 6 0 0であるとする。第 5 8図は、偏向板 2 2 6における水平方向の断面の一部を拡大して表すものである。なお、この図では、断面部への斜線の図示を省略している。この偏向板 2 2 6は、同一構造をもつ 1 1個の偏向領域 H r (但し、 r = 1， 2， …， 1 1 ) を備えている。各偏向領域 H r は、 L C D 2 0 3の水平方向に沿った 6 0個のピクセル（図示せず）をそれぞれ透過して入射してきた 6 0本の入射光線の全体幅に対応した幅を有している。各偏向領域 H r は 6 0個の偏向セル H C (r,i) (但し、 r = 1 , 2 , ··· , 1 1、 i = 1 , 2 , …， 6 0 ) を含んでいる。したがって、偏向板 2 2 6は、全体として 6 6 0個の偏向セル H C (r,i)を有していることとなる。但し、後述するように、これらの 6 6 0個の偏向セル H C (r，i)のうちで、同時に使用される偏向セル、すなわち、ある瞬間に入射光線が入射している偏向セルは 6 0 0個だけである。偏向板 2 2 6は 6 0個分の偏向セル H C (r,i)に相当するストロ一ク（上記した所定のストローク）で往復運動するようになっている。

各偏向セル H C (r,i)は、垂直方向（第 5 8図では、紙面と直交する方向）に長ぃストライプ形状をなし、入射光線をそれぞれ固有の水平方向 0 i (但し、 i = 1， 2 , ··· , 6 0 ) に偏向させることができるようになつている。すなわち、偏向領域 H rは、あるタイミング t j (但し、 j = 1， 2 , - 3 6 0 0 ) において、入射光線の入射位置に応じて一義的に定まる方向にその入射光線を偏向する。さらに言い換えると、ある 1つの偏向領域 H r に入射した 6 0ピクセル分の入射光線 P B V (但し、レ = 1， 2， ··· 6 0 0 ) は、互いに異なる 6 0の角度方向 0 1〜 0 6 0 に偏向されることとなる。ここで、視野角 0を例えば 6 0度とすると、互いに隣接する偏向方向の間隔角 Δ Θは、上記第 5の実施の形態の場合と同様に、 1度となる。

1つの偏向領域 H rは、上記の第 1 9図に示した 3次元表示スクリーン 1 4 0 を構成するスクリーンドット 1 4 1に相当し、 1つの偏向セル H C (r,i)は、空間座標指定セル 1 4 2 aに相当するものである。このような偏向領域 H rを複数含む偏向板 2 2 6は、後述するように、例えばホログラムを用いて形成することが可能である。

第 5 9図は、偏向板 2 2 6の断面の一部をさらに拡大して表すものである。なお、この図においても、断面部への斜線の図示を省略している。この図に示したように、偏向板 2 2 6は、基材 2 2 6 a上に偏向層 2 2 6 B , 2 2 6 G , 2 2 6 R、および保護層 2 2 6 bを順次積層して構成したものである。偏向層 2 2 6 R , 2 2 6 G , 2 2 6 Bは、それぞれ、ボリュームホログラフィを利用して 3次元的な干渉パターンによって情報が記録されたホログラム層である。これらのホログラム層は、光が照射されたときにその光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率等の光学的特性が変化するホログラム材料によって形成されている。但し、偏向層 2 2 6 Rは R色光のみによって光学的特性が変化し、偏向層 2 2 6 Gは G色光のみによって光学的特性が変化し、偏向層 2 2 6 Bは B色光のみによって光学的特性が変化するようになっている。ホログラム材料としては、例えばフォトポリマ（photopolymers) 等が使用される。ある偏向領域 H r における 1つの偏向セル HC(r，i)に入射した 1 ピクセル分の入射光に含まれる R， G， Bの各色光は、すベて同一方向 0iに偏向されるようになっている。例えば、第 5 9図では、偏向領域 H 1における偏向セル HC(1,1)に入射した R, G, Bの各色入射光がすべて θ 1の方向に偏向され、偏向セル H C(l，60)に入射した R， G, Bの各色入射光がすべて 060の方向に偏向される様子を示している。

次に、第 6 0図ないし第 64 A〜 64 F図を参照して、本実施の形態に係る 3 次元画像表示装置の動作を説明する。ここで、第 6 0図ないし第 6 2図は、第 5 7図の偏向板 2 2 6を矢印 X 1の方向に往復移動するに伴って入射光線が偏向されて出射される様子を表し、第 6 3図は、入射光線が偏向を受けて出射する方向が時間の経過に伴って Θ 1から 060の間で順次変化する様子を具体的に表すものである。

第 6 0図ないし第 6 2図に示したように、 L CD 2 0 3における水平方向の 6 0 0個のピクセルをそれぞれ透過して入射してきた 6 0 0本の入射光線 P B V (但し、レ = 1， 2， 3 , ···, 6 0 0 ) は、偏向板 2 2 6に入射する。

最初のタイミング t 1 において、偏向板 2 2 6は、第 6 0図に示したようにストロークのお端に位置しており、 6 0 0本の入射光線 P B Vは、それぞれ、偏向領域 H1~H10における偏向セル H C(1,1)~H C(10,60)に入射する。具体的には, 入射光線 P B 1〜P B60は、それぞれ、偏向領域 HI の偏向セル HC(1,1)~HC (1,60)に入射し、入射光線 P B61〜 P B 120は、それぞれ、偏向領域 H2の偏向セル HC(2，:！）〜 HC(2，60)に入射する。以下、同様であり、入射光線 P B541~P B 600は、それぞれ、偏向領域 H10の偏向セル H C(10,1)〜H C(10,60)に入射する < 第 6 0図および第 6 3図に示したように、このタイミング t 1においては、各偏向領域 Hrに入射した 6 0本の入射光線は、それぞれ、偏向セルによって、図の左方から順に角度方向 Θ 1〜Θ60に向くように偏向されて出射される。なお、第 6 3図において、縦方向はタイミング t 1から t3600まで時間が経過する方向を示し、横方向は、入射光線 P Bレ（但し、レ = 1 , 2， …， 6 0 0 ) に対応する。そして、縦横の交差する部分が、偏向されて出射する角度方向 Θ iを示す。

次のタイミング t 2において、偏向板 2 2 6は、図示しないが、 1つの偏向セルの分だけ図の左方に移動する。これにより、 6 0 0本の入射光線 P Bレは、それぞれ、偏向領域 H1〜H11における偏向セル H C(1，2)〜H C(ll，l)に入射する。具体的には、入射光線 P B 1〜 P B60は、それぞれ、偏向領域 HI, H 2の偏向セル H C(1,2)〜H C(2，l)に入射し、入射光線 P B61〜P B 120は、それぞれ、偏向領域 H2， H3の偏向セル H C(2，2)〜H C(3，l)に入射する。以下、同様であり、入射光線？ B541〜P B600は、それぞれ、偏向領域 H 10, H 11の偏向セル HC(1 0,2)〜H C(ll，l)に入射する。第 6 3図に示したように、このタイミング t2においては、各偏向領域 Hrに入射した 6 0本の入射光線は、それぞれ、偏向セルによって、図の左方から順に角度方向 0 2， ···， Θ 60, S 1へと偏向されて出射される。

第 6 1図は、タイミング t 31における状態を表すものである。このタイミングでは、偏向板 2 2 6は、初期位置（第 6 0図）からみて 3 0個分の偏向セルに相当する距離だけ図の左方に移動している。したがって、 6 0 0本の入射光線 P B レは、それぞれ、偏向領域 Hi 〜H11における偏向セル H C(l,3:！)〜 H C(ll，30) に入射する。具体的には、入射光線 P B1 〜P B60は、それぞれ、偏向領域 HI, H 2の偏向セル HC(1,31)〜HC(2,30)に入射し、入射光線 P B61〜P B 120は、それぞれ、偏向領域 H2, H3 の偏向セル H C(2,31)〜H C(3，30)に入射する。以下、同様であり、入射光線 P B541〜 P B600は、それぞれ、偏向領域 H10, Hi 1の偏向セル H C(10,31)〜H C(ll，30)に入射する。第 6 1図に示したように、また、第 6 3図から推測されるように、このタイミング t 31においては、各偏向領域 Hr に入射した 6 0本の入射光線は、それぞれ、偏向セルによって、図の左方から順に角度方向 031, …， Θ 60, ···, 030へと偏向されて出射される。

第 6 2図は、タイミング t 60における状態を表すものである。このタイミングでは、偏向板 2 26は、初期位置（第 6 0図）からみて 5 9個分の偏向セルに相当する距離だけ図の左方に移動し、ストロークの左端に位置している。このタイミングでは、 6 00本の入射光線 P Bリは、それぞれ、偏向領域 H1〜H11 における偏向セル H C(1，60)〜H C(ll,59)に入射する。具体的には、入射光線 P B1 〜P B60 は、それぞれ、偏向領域 Hl， H 2の偏向セル H C(1，60)〜H C(2，59) に入射し、入射光線 P B61〜 P B 120は、それぞれ、偏向領域 H2， H3の偏向セル H C(2，60)〜H C , 59)に入射する。以下、同様であり、入射光線 P B541〜P B600 は、それぞれ、偏向領域 H10, H11 の偏向セル H C(10,60)〜： HC(11,59) に入射する。第 6 2図および第 6 3図に示したように、このタイミング t 60においては、各偏向領域 Hr に入射した 6 0本の入射光線は、それぞれ、偏向セルによって、図の左方から順に角度方向 060, θ 1 , ···, Θ59 へと偏向されて出射される。

第 6 3図において、例えば入射光線 P B 1， P B61， P B 121, ·'·Ρ Β541に着目すると、出射光の角度方向は、それぞれ、タイミング t l から t60までの間に 01から Θ 60へと順次変化し、さらに、タイミング t 61から U20までの間に Θ 60から 01へと順次変化して、元に戻っている。出射光の角度方向は、次のタイミング t 121から tl80までの間に再び 01から 060へと順次変化し、タイミング t 181から t240までの間に Θ 60から θ 1へと順次変化して、元に戻っている。以下、同様にして、 1 2 0タイミング（ 1 2 0空間フィールド）の周期で、 01 から 060および S60から 01への順次変化が繰り返される。結局、タイミング t 1から t3600までの 36 00空間フィールドの間に、 30 (= 36 00/ 1 2 0) 往復分のビーム偏向走査が行われる。

また、第 6 3図において、例えば入射光線 P B 2， P B62， P B 122， … P B 5 42に着目すると、出射光の角度方向は、タイミング t 1から t60までの間に 02 から 060を経て θ 1まで順次変化し、さらに、タイミング t 61から tl20までの間に θ 1から 060を経て Θ 2 まで順次変化して、元に戻っている。以下、同様にして、 1 2 0空間フィールドの周期で、 S 2から 060を経て S 1および 01から 060を経て 02への順次変化が繰り返される。結局、この場合も、タイミング t 1から t3600までの 3 60 0空間フィールドの間に、 3 0往復分のビーム偏向走査が行われる。

これと同様のことが、入射光線 P B3， P B63, P B 123, … P B 543ないし入射光線 P B60， P B120, P B 180, … P B 600 についても成り立つ。結局、すベての入射光線 P Bレについて、それぞれ、 3 6 0 0空間フィールドの間に 3 0 往復分のビーム偏向走査が行われる。ここで、タイミング間隔（すなわち、 1空間フィールド）が 1 Z 3 6 0 0秒であるとすると、毎秒 3 0往復分のビーム偏向走査となる。このためには、偏向板 2 2 6を、 6 0個の偏向セルに相当するストロークで、毎秒 3 0回往復移動させればよいことになる。

さて、第 5 7図に示したように、例えば角度方向 0 1 にいる観測者 G 1は、夕イミング t l， t 120, tl21, t 240， … t 3541の合計 6 0時間フィールドにおいて、偏向板 2 2 6から角度方向 0 1 に投射される 2次元画像を観測することとなる。また、角度方向 0 60 にいる観測者 G 3は、タイミング t 60, t 61, tl80， t 181， … t 3600の合計 6 0時間フィ一ルドにおいて、偏向板 2 2 6から角度方向 0 60に投射される 2次元画像を観測することとなる。その他の角度方向 0 iにおいても、それぞれ、偏向板 2 2 6から角度方向 Θ i に投射される 2次元画像が観測される。

結局、観測者 G 1は、上記第 5の実施の形態（第 3 5図）の場合と同様に、毎秒 6 0フィ一ルド分の画像を見ていることとなり、眼の位置を固定させている限り、通常のテレビジョン受像機によって表示される動画と同等の動画が表示されていると感ずる。ここで、観測者 G 1が右に移動して、例えば角度方向 0 10の方向を向いたとすると、観測者 G 1は、この角度方向 0 10に対応した各タイミングにおいて、この角度方向 Θ 10に対応した内容の合計 6 0時間フィ一ルド分の 2次元静止画像を観測する。ここで、角度方向 Θ 10に対応した各 2次元静止画像の内容は、最初の角度方向 θ 1に対応した各 2次元静止画像の内容とは視点が異なつたものとなっている。この結果、観測者 G 1は、偏向板 2 2 6によって投射されたそれぞれ視点の異なった 2次元画像の集合を、立体的な動画像、すなわち、 3 次元動画像として観測することになるのである。

但し、本実施の形態では、偏向板 2 2 6におけるビーム偏向走査の方向が双方向（往復）であるので、仮に L C D 2 0 3に供給する 2次元画像データが、上記第 5の実施の形態における第 3 8図に示した撮影方法によって得られたものである場合には、 L C D 2 0 3への 2次元デ一夕の供給順序を入れ換える必要がある。あるいは、撮影時における撮影方向の切り換え（すなわち、撮影カメラの切り換え）の順序を、予め、 3次元画像表示装置の偏向板 2 2 6における双方向のビ一ム偏向走査の順序に合わせておくようにしてもよい。

ここで、第 6 4 Aないし第 6 4 F図を参照して、本実施の形態と上記第 5の実施の形態とにおける偏向板によるビーム偏向走査原理の相違点および共通点について説明する。第 6 4 Aないし第 64 C図は、上記第 5の実施の形態におけるビ —ム偏向走査原理を簡略化して表し、第 64 Dないし第 64 F図は、本実施の形態におけるビーム偏向走査原理を簡略化して表すものである。なお、これらの図では、説明の便宜上、 L CD 2 0 3 (本図では図示せず）によって形成された 2 次元画像を構成する 9本の入射光線にそれぞれ符号①〜⑨を付している。

上記第 5の実施の形態においては、第 64 Aないし第 64 C図に示したように、入射光線①〜⑨は、各タイミングにおいて、偏向板 2 0 6によって一斉に同じ方向に偏向されるようになっている。但し、偏向板 2 0 6を高分子分散液晶によつて構成した場合は、厳密には各光線間で偏向タイミングにわずかずつの時間差があるが、それは極めて微小であるので、実質的には、一斉に偏向が行われているといってよい。

具体的には、第 64A図に示したタイミング t αでは、 L CD 2 0 3によって形成された 2次元画像は Θ ひの方向にのみ投射され、第 64 Β図に示した夕イミング t i3では、 LCD 2 0 3によって形成された 2次元画像は S )3の方向にのみ投射され、第 64 C図に示したタイミング t ァでは、 L CD 2 0 3によって形成された 2次元画像は eァの方向にのみ投射される。しかも、タイミング t a， t β , t ァにおいて偏向板 2 0 6により投射される 2次元画像は、それぞれの投射方向に対応した視点で撮影した画像となっている。この結果、観測者は、第 3 5 図においても説明したように、空間に 3次元画像を見出すこととなるのである。一方、本実施の形態では、第 64Dないし第 6 4 F図に示したように、入射光線①〜⑨は、偏向板 2 0 6によって一斉に同じ方向に偏向されるのではない。すなわち、各タイミング t a, t β , t rにおいて、 L CD 2 0 3により形成された 2次元画像のうちのそれぞれ一部ずつが、それぞれ異なる方向 α， θ β , θ Τに投射されるようになっている。

具体的には、第 64 D図に示したタイミング t aでは、 L CD 2 0 3によって形成された 2次元画像のうち、入射光線①， ④および⑦の 3本によって表される部分は 0 αの方向に投射され、入射光線②， ⑤および⑧の 3本によって表される部分は S /3の方向に投射され、入射光線③， ⑥および⑨の 3本によって表される部分は Θ了の方向に投射される。また、第 64 E図に示したタイミング t i3では、 L C D 2 0 3によって形成された 2次元画像のうち、入射光線②， ⑤および⑧の 3本によって表される部分は 0 αの方向に投射され、入射光線③， ⑥および⑨の 3本によって表される部分は Θ /3の方向に投射され、入射光線①， ④および⑦の 3本によって表される部分は 0 ァの方向に投射される。また、第 6 4 F図に示したタイミング t ァでは、 L C D 2 0 3によって形成された 2次元画像のうち、入射光線③， ⑥および⑨の 3本によって表される部分は S αの方向に投射され、入射光線①， ④および⑦の 3本によって表される部分は Θ /3の方向に投射され、入射光線②， ⑤および⑧の 3本によって表される部分は 0ァの方向に投射される。ここで、第 6 4 Dないし第 6 4 F図において、ある方向 θ αに着目して見ると、この方向 0 αへの 2次元画像の投射は、タイミング t ひ， t β , t rの 3回に分解して行われていることが判る。すなわち、タイミングでは①， ④および⑦ が方向 0 αに投射され、タイミング t /3では②， ⑤および⑧が方向 θ αに投射され、タイミング t ァでは③， ⑥および⑨が方向 0 αに投射されている。また、方向 0 0に着目して見ると、この方向 0 ァへの 2次元画像の投射もまた、タイミング t a , t β , t ァの 3回に分解して行われている。方向 0ァについても同様である。

ところが、上記したように、 1空間フィールドを 1 Z 3 6 0 0秒とすると、夕イミング t a， t /3 , t ァの各間の時間差は、最大でも 1 Ζ 6 0秒である。したがって、観測者は、事実上、第 6 4 D図ないし第 6 4 F図に示したように 1つの 2次元画像を時分割的に投射した場合の見え方と、第 6 4 Α図ないし第 6 4 C図に示したように 1つの 2次元画像を一斉に投射した場合の見え方とを区別することはできない。すなわち、本実施の形態におけるような時分割方式での偏向走査であっても、上記第 5の実施の形態の場合と同等の 3次元画像が観測されることとなる。

以上のように、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置によれば、入射される光を、その入射位置に応じて所定の方向に偏向させることが可能なホログラムを利用して偏向板 2 2 6を構成するようにしたので、同一物の複製が容易であり、製作コストでの偏向板 2 2 6の量産が可能である。また、本実施の形態では、 L C D 2 0 3で形成される 2次元画像の時間的変化に同期させて、偏向板 2 2 6を、入射光の方向と直交する方向に往復移動させるだけでよいので、機構および制御が比較的簡単である。

なお、本実施の形態では、偏向板 2 2 6が、 L C D 2 0 3のピクセル数に対応した 1 0個の偏向領域 H r のほかに、往復移動のストロークに相当する 1個の偏向領域 H r を有するように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第 6 5図に示したように、偏向板 2 2 6 ' が、ピクセル数に対応した 1 0個の偏向領域 H rのほかに、さらに、例えば同数（ 1 0個）の偏向領域 H rを有するものであるように構成してもよい。この場合には、偏向板 2 2 6 ' を、第 6 5図に示した初期位置（往復移動ストロークのお端位置）から第 6 7図に示した終端位置 (往復移動ストロークの左端位置）まで移動しただけで、 6 0 0空間フィールド分の偏向走査が行われる。なお、第 6 6図は、偏向板 2 2 6 ' を 6個の偏向領域に相当する分、すなわち、 3 0 0空間フィールド分移動させた状態を示している。この場合、偏向板 2 2 6 ' を片道 6回、すなわち、 3往復移動させれば、 3 6 0 0空間フィールドの偏向走査が行われる。つまり、毎秒 3往復の速度で偏向板 2 2 6 ' を移動させればよい。したがって、本変形例によれば、上記した第 6 0図ないし第 6 2図で説明したように偏向板 2 2 6を毎秒 3 0往復という比較的高い周波数で移動させる場合と比べて、偏向板 2 2 6 ' の移動機構が簡単で、かつ高精度化も容易である。

[第 7の実施の形態]

次に、本発明の第 7の実施の形態について説明する。

第 6 8図は、本発明の第 7の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略構成を表すものである。この図は、装置を真上から見た状態を表す。なお、この図で、上記の第 5 7図で示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態の 3次元画像表示装置は、上記第 6の実施の形態（第 5 7図）における偏向板 2 2 6に代えて、偏向フィルム 2 3 6を備えている。この偏向フィルム 2 3 6は、エンドレステープ状に閉じた形で形成され、その断面構造は、第 5 9図および第 6 0図に示した偏向板 2 2 6と同様に、それぞれが 6 0個の偏向セル H C (r，i)を含む多数の偏向領域 H r を含む構造となっている。但し、この偏向フィルム 2 3 6では、上記の偏向板 2 2 6の場合と異なり、偏向領域 H rが連続的に切れ目なく形成されている。したがって、偏向領域 H r の数は実質的に無限といえる。

偏向フィルム 2 3 6は、複数（ここでは 4個）の給送ローラ 2 3 7 a ~ 2 3 7 dに掛けて張り渡されている。これらの給送ローラのうちの例えば給送ローラ 2 3 7 bが図示しないモ一夕によって回転駆動されることで、偏向フィルム 2 3 6 がー方向（矢印 X Iの方向）に一定速度で移動するようになっている。給送口一ラ 2 3 7 a〜 2 3 7 dは、それぞれ、複数のスプロケット（図示せず）を有しており、これが偏向フィルム 2 3 6の図示しないパーフォレーシヨン（送り穴）に嚙み合うことにより、偏向フィルム 2 3 6を高精度で給送できるようになつている。その他の基本的構成は、第 5 7図の場合と同様であり、説明を省略する。本実施の形態の 3次元画像表示装置では、偏向フィルム 2 3 6をエンドレステ —プのように一方向に給送することにより、偏向領域 H r を常に一定方向に移動させる。これにより、偏向セル H C (r,i)による 1本の入射光線 P Bリの偏向走査は、上記第 5の実施の形態の場合と同様に、 6 0空間フィールド周期で常に一方向に（すなわち、角度方向 Θ 1 から 0 60の方向に）行われる。例えば入射光線 P B 1に着目すると、この光線は、第 6 8図に示したように、タイミング t 1から t 60 までの 6 0空間フィ一ルドの間に角度方向 θ 1 から 0 60 に偏向され、さらに次のタイミング t 61から U 20までの 6 0空間フィ一ルドの間に角度方向 θ 1から Θ 60に偏向される。以下、同様に、 6 0空間フィールド周期で常に角度方向 0 1から 0 60の方向にビーム偏向走査が行われることになる。

本実施の形態では、上記第 6の実施の形態の場合のように、偏向板 2 2 6あるいは偏向板 2 2 6 ' を往復移動させるための比較的複雑な機構が不要であり、偏向フィルム 2 3 6を一定方向に給送する機構で足りる。したがって、本実施の形態の 3次元画像表示装置は、構造がシンプルであり、特に、例えば映画館等のような大画面を必要とする用途に適している。

なお、本実施の形態の 3次元画像表示装置では、偏向フィルム 2 3 6は透過型の偏向手段として機能するものであるが、本発明はこれに限定されず、次に示す実施の形態のように、反射型の偏向フィルムを偏向手段として用いることも可能である。

[第 8の実施の形態]

次に、本発明の第 8の実施の形態に係る 3次元画像表示装置について説明する。第 6 9図は、本発明の第 8の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略構成を表すものである。この図は、装置を上方から見た状態を示す。なお、この図で、上記の第 6 8図で示した 3次元画像表示装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

この 3次元画像表示装置は、反射型の偏向フィルム 246を用いて構成したものである。偏向フィルム 246は、給送ローラ 24 7 a, 247 bの回転駆動により、半径 R aの円筒の一部をなす面に沿って 1方向に移動するように構成されている。なお、偏向フィルム 246が円筒の一部をなす面に沿うようにするためには、例えば、この円筒の一部をなす面に沿ったフィルムガイド（図示せず）を、偏向スクリーン面 246 aの上下端部における、光が入射しない余白領域に配置して偏向フィルム 246を案内するようにすればよい。

光源部 2 0 1、 L CD 2 0 3およびコンデンサレンズ 2 04等からなる投射光学系は、コンデンサレンズ 2 04の焦点 Fが上記の円筒面の中心軸上に位置するように配置されている。但し、上記投射光学系は、偏向フィルム 246の偏向スクリーン面 246 aの中央部よりも上方（紙面よりも手前の位置）に寄った位置に配置され、その光軸は偏向スクリーン面 246 aの中央部に向かって斜め下方に延びている。すなわち、 L CD 2 0 3を出た光は、第 7 1図に示したように、偏向フィルム 246の偏向スクリーン面 246 aを斜め上方から照射するようになっている。

L CD 2 0 3を透過してコンデンサレンズ 2 04によって集光された光は、焦点 Fで焦点を結んだのちに広がっていき、偏向フィルム 246のスクリーン面 2 46 aに垂直に入射する。これにより、 L C D 2 0 3により形成された 2次元画像が偏向フィルム 246のスクリーン面 24 6 aに投影されるようになっている < 但し、ここでいう垂直とは、第 6 9図に示した水平面内（紙面内）における垂直を意味する。

第 7 0図ないし第 7 2図は、第 6 9図に示した偏向フィルム 246に入射した光がそこで偏向されつつ反射される様子を表すものである。これらのうち、第 7 0図は、 1つの偏向領域 H r に含まれる偏向セル H C (r,i)による偏向反射の様子を示す水平方向の断面を表し、第 7 1図は、これを俯瞰した状態を表す。また、第 7 2図は、偏向領域 H rの中の 1つの偏向セル H C (r，i)による偏向反射の方向の時間的変化を示す水平方向の断面を表す。

これらの図に示したように、本変形例では、上記第 7の実施の形態の場合と同様に、偏向フィルム 2 4 6に、偏向領域 H r が連続的に切れ目なく形成されている。各偏向領域 H rには、ストライプ状に形成された 6 0個の偏向セル H C (r,i) が含まれる。 L C D 2 0 3におけるあるピクセルを透過してきた光線は、偏向フィルム 2 4 6における対応する位置の偏向セル H C (r，i)に垂直に入射する。但し、ここでいう垂直とは、第 7 0図に示した水平断面内（紙面内）における垂直を意味する。 1つの偏向領域 H r には 6 0本の入射光線 P B レが入射し、それぞれ、対応する偏向セル H C (r，によって、水平断面内で角度方向 0 1〜Θ 60に偏向されて反射される。一方、垂直断面内（第 7 0図において、偏向フィルム 2 4 6の偏向スクリーン面 2 4 6 aを形作る円筒面の軸を通り、紙面と垂直な面内）では、第 7 1図に示したように、斜め上方から偏向領域 H rに入射した入射光線 P B V は、垂直断面内において上下方向にほぼ均一に拡散するように反射する。このように、上下に拡散するように反射をさせることは、例えば、第 3 5図等に示したレンチキュラー板と同等の機能を有するレンチキユラ一層（図示せず）を偏向フイルム 2 4 6上に形成することで実現可能である。

本実施の形態の 3次元画像表示装置における偏向フィルム 2 4 6によるビーム偏向走査の基本原理や作用は、上記第 7の実施の形態（第 6 8図）の場合と同様である。例えば第 7 2図に示したように、ある 1本の入射光線 P B レに着目すると、この光線は、矢印 X 2の方向に次々と移動する偏向セル H C (r,i)によって、角度方向 θ 1から 0 60へと偏向されながら反射される。この結果、観測者は、自己の視線方向に応じた異なる視点の 2次元画像を観測することとなり、これらが 3次元画像として認識される。

ところで、上記第 7の実施の形態（第 6 8図）では、 L C D 2 0 3を出た光は平行光束として偏向フィルム 2 3 6に入射する。言い換えると、 L C D 2 0 3によって形成された 2次元画像は、平面波にのって、平面をなす偏向フィルム 2 3 6に到達するようになっている。これに対して、本実施の形態の 3次元画像表示装置では、 L C D 2 0 3によって形成された 2次元画像は、球面波にのって、円筒面をなす偏向フィルム 2 4 6に達するようになつている。すなわち、拡散光束を平行光束にするためのコリメータレンズ 2 0 5 (第 6 8図）が不要である。したがって、装置構成に必要な部品点数を低減することができる。

また、本実施の形態では、反射型の偏向フィルム 2 4 6を用いるので、観測者側に投射光学系を配置することができる。このため、透過型の偏向フィルム 2 3 6を使用する上記第 7の実施の形態（第 6 8図）に比べて、実質的な装置設置スペースが小さくて済み、特に大画面が必要とされる映画館等に適用された場合に有利である。

なお、本実施の形態では、偏向フィルム 2 4 6の一部を円筒面形状にしてこの部分を使用してビーム偏向走査を行うようにしたが、本発明はこれに限定されなレ例えば、第 7 3図および第 7 4図に示したように、円筒形をなす偏向スクリ —ン 2 5 6の内面をすベて使用してビーム偏向走査を行うようにしたパノラマ型の 3次元画像表示装置も実現可能である。ここで、第 7 3図は、装置全体を俯瞰して表すものであり、第 7 4図は、この装置の水平断面を表すものである。この変形例では、円筒形の偏向スクリーン 2 5 6の内面全体に円周方向に沿つて偏向領域 H rを連続的に切目なく縦長のストライプ状に形成する。円筒形の偏向スクリーン 2 5 6は、それ全体が一方向に回転可能に構成されている。円筒形の偏向スクリーン 2 5 6の中心部には、 6枚の 2次元画像を互いに独立して並列に形成して周囲に投射可能な投射光学系 2 5 8が配設されている。投射光学系 2 5 8は、例えば支柱 2 5 7によって底面部 2 5 9に固設されている。投射光学系 2 5 8は、例えば第 6 9図で示した光源部 2 0 1 、 L C D 2 0 3およびコンデンサレンズ 2 0 4等からなる投射光学系を 6組備えたものとして構成される。本実施の形態では、円筒形の偏向スクリーン 2 5 6の内周面を、例えば中心角がそれぞれ 6 0度となるように 6つの部分スクリーン面に等分し、これらの各部分スクリーン面に対して、投射光学系 2 5 8の対応する部分から、対応する 2次元画像を投射するように構成する。そして、 2次元画像の投射タイミングに同期して、偏向スクリーン 2 5 6を矢印 X 3の方向に一定速度で回転させる。この結果、第 7 2図において説明したのと同じ原理により、各部分スクリーンごとに 3 次元画像が形成され、全体としてまとまった 3次元画像が得られる。したがって、例えば円筒の中心付近にいる観測者 G 4は、自分の周囲全体に 3次元画像を見ることとなり、極めて臨場感溢れる視体験をすることができる。したがって、本実施の形態の 3次元画像表示装置を、例えば各種のテーマパーク等に導入すれば、人々を十分魅了し得るァトラクシヨンが得られる。

なお、第 7 3図に示した 3次元画像表示装置において、円筒形の偏向スクリーン 2 5 6の内周面のほか、円筒室の上部に天井面を設け、この天井の下面に偏向スクリーンを配し、これを円筒形の偏向スクリーン 2 5 6と一体に回転させると共に、この天井の偏向スクリーンに 2次元画像を投射するようにしてもよい。さらに、円筒室の床面側にも同様の偏向スクリーンを配し、この偏向スクリ一ンを円筒面の偏向スクリーン 2 5 6と一体に回転させると共に、この床面の偏向スクリーンに 2次元画像を投射するようにしてもよい。但し、この場合には、観測者が回転しないようにする必要があるため、例えば、観測者が立つ部分の床面と回転する床面の部分とを分割するようにする。あるいは、床を二重構造として、観測者が立つ上部床を固定の透明床とし、その下の下部床に回転可能な偏向スクリーンを配するようにしてもよい。

[第 9の実施の形態]

次に、本発明の第 9の実施の形態に係る 3次元画像表示装置について説明する。第 7 5図は、本発明の第 9の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の要部を表すものである。具体的には、この図は、例えば、第 5 7図に示した 3次元画像表示装置の偏向板 2 2 6の代わりに用いられる偏向板 2 6 6の断面構造を表すものである。但し、この図では、光線との錯綜を回避するため、断面部分への斜線の図示を省略している。

第 7 5図に示したように、偏向板 2 6 6は、基材 2 6 7と、この基材 2 6 7上に、紙面と直交する方向に延びるように配列された多数のストライプ状の電極 2 6 8と、電極 2 6 8の配列を覆うように形成された絶縁性の変形層 2 6 9とを含んで構成されている。基材 2 6 7は透明な絶縁性材料で形成され、電極 2 6 8は I T O等の透明導電材料で形成されている。変形層 2 6 9は、常温でゴム状またはゲル状を呈する軟層であり、外力が加わることにより、容易に変形する性質を有する。この変形層 2 6 9は、高い誘電率を有する材料で形成するのが好ましい。変形層 2 6 9の表面には、各電極 2 6 8に対向して配列されたストライプ状の対向電極 2 6 9 aが形成されている。この対向電極 2 6 9 aもまた、例えば I T〇等の透明導電材料で形成される。ここで、偏向板 2 6 6が本発明における「偏向手段」に対応し、変形層 2 6 9が本発明における「光透過性部材」に対応する。次に、このような構造の偏向板 2 6 6の作用を説明する。

非動作時においては、偏向板 2 6 6の変形層 2 6 9の表面はほぼ平坦になっている。ここで、いずれかの電極 2 6 8と、それに対向する対向電極 2 6 9 aとに対して、互いに異なる極性の.電位を与えると、その電極 2 6 8と対向電極 2 6 9 aとが互いに引き合って接近し、その部分の変形層 2 6 9の膜厚が最も薄くなり、この部分から遠ざかるにつれて変形層 2 6 9の厚さは徐々に厚くなる。一方、いずれかの電極 2 6 8と、それに対向する対向電極 2 6 9 aとに対して、同一電位を与えると、その電極 2 6 8と対向電極 2 6 9 aとの間に斥力が生じ、その部分の変形層 2 6 9の膜厚が最も厚く、この部分から遠ざかるにつれて変形層 2 6 9 の厚さは徐々に薄くなる。したがって、電極 2 6 8と対向電極 2 6 9 aとに加える電位を適切に制御することで、なだらかなシリンドリカル状の凹部 2 6 9 bを形成することが可能である。この凹部 2 6 9 bの差し渡し幅 W 2は、 L C D 2 0 3を透過してきた 6 0ピクセル分の入射光線の合計幅に等しくなるように設定する。

ここで、電圧を印加する対象である電極 2 6 8および対向電極 2 6 9 aの対の位置を、例えば第 7 5図の右から左の方向（矢印 X 4の方向）に変化させていくと、変形層 2 6 9は、それに伴って順次変形し、凹部 2 6 9 bが右から左へと移動していく。さらに、電圧を印加する電極対を 1つだけではなく、凹部 2 6 9 b の差し渡し幅 W 2に等しいピッチ p i で複数の電極 2 6 8に同時にマイナス電圧を印加すると、変形層 2 6 9には、第 7 5図および第 7 6図に示したように、周期的に凹部 2 6 9 bが生ずると共に、これらの凹部 2 6 9 bが順次右から左へ波が進行するように移動していく。なお、第 7 6図は、第 7 5図の状態から、ある時間が経過した後の状態を表すものである。 1つの凹部 2 6 9 bは、シリンドリカルな凹レンズと同等に作用することから、この凹部 2 6 9 に入射する 6 0 ピクセル分の入射光線 P B レは、すべて異なる方向に偏向される。凹部 2 6 9 b の凹面形状や変形層 2 6 9の屈折率等を適切に設定することで、 1つの凹部 2 6 9 bに入射した 6 0本の入射光線 P B Vが角度方向 θ 1 から 0 60までの 6 0の方向に偏向されることとなるようにすることが可能である。

結局、偏向板 2 6 6は、上記第 6ないし第 8の実施の形態（第 5 7図，第 6 8 図，第 6 9図）において使用した偏向板 2 2 6、偏向フィルム 2 4 6または偏向スクリーン 2 5 6と同等の機能を有することになる。したがって、第 6ないし第 8の実施の形態における偏向板 2 2 6、偏向フィルム 2 4 6または偏向スクリ一ン 2 5 6に代えて、第 7 5図に示した偏向板 2 6 6を用いることが可能である。ところで、上記第 6ないし第 8の実施の形態のように、偏向手段をホログラムにより形成した場合には、偏向領域 H r は固定されたものとなるので、偏向領域 H r に入射された 6 0本の光線の各々についての偏向角や、偏向領域 H rのサイズを自由に変更するのは不可能である。これに対し、第 7 5図に示した偏向板 2 6 6では、同時に駆動する電極 2 6 8の数や印加電圧の大きさ等を変えることにより、偏向領域 H rに相当する凹部 2 6 9 bの差し渡し幅 W 2やその深さを変更することができるので、各光線についての偏向角や凹部 2 6 9 bのサイズを適宜変更することが可能である。

なお、本実施の形態では、対向電極 2 6 9 aがストライプ状に分割された電極であるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、対向電極を変形層 2 6 9の全面を覆う単一膜体として形成し、これを複数の電極 2 6 8に共通の対向電極となし、その電位を一定電位（例えば接地電位）に固定するようにしてもよい。但し、第 7 5図に示したように対向電極を分割するようにした場合には、電極 2 6 8および対向電極 2 6 9 aへの印加電圧の極性を電極ごとに変えることができ、この場合には、電極 2 6 8および対向電極 2 6 9 aに互いに異なる極性の電位を与えたのちに両電極に同一極性の電位を与えて電極間が互いに反発するようにすることも可能である。したがって、よりアクティブな制御、すなわち、変形層 2 6 9の変形を強制的に元に戻すような制御も可能となり、高速動作を実現できる。さらには、印加電圧の波形を正弦波やのこぎり波等にすることにより、光の屈折方向を自在に制御することも可能である。例えば、変形層 2 6 9を、曲面の位置および曲率が時間と共に変化するようなシリンドリカルレンズの集合体として機能させることも可能である。

また、第 7 5図に示したように電極 2 6 8および対向電極 2 6 9 aの各長手方向（延在方向）が同一方向となるように配置するのではなく、両者の延在方向が互いに直交する、いわゆる単純マトリクス方式の配列としてもよい。この場合には、電極 2 6 8および対向電極 2 6 9 aの交点位置を択一的に選択できるので、変形層 2 6 9を点単位で変形させることができ、凹部 2 6 9 bは球面またはそれに近い形状となる。このため、制御の自由度が増大する。すなわち、水平方向のみならず、垂直方向にも屈折させることが可能である。

また、各電極 2 6 8および対向電極 2 6 9 aを、共に、ストライプ状ではなく点状（あるいは島状）に形成して、いわゆるアクティブマトリクス方式の配列とすれば、変形層 2 6 9を点単位で変形させる場合の自由度がさらに増大する。したがって、例えば、変形層 2 6 9を、あたかも、曲面位置や曲率が変化する多数のマイクロレンズの集合体として機能させることも可能である。また、電荷による引力および斥力を自由に制御できるので、これらの電極の一方を、 L C D駆動用の電極と併用することも可能である。

また、対向電極 2 6 9 aに代えて電荷蓄積膜を形成し、これにコロナ放電等によって一方極性の電荷を与えて帯電させ、電極 2 6 8に他方極性の電圧を印加するようにしてもよい。また、変形層 2 6 9として液晶そのものを利用し、その流動性によって厚みをコントロールするようにしてもよい。

以上説明してきた第 5ないし第 9の実施の形態では、いずれも L C D 2 0 3として透過型の液晶素子を使用しているが、本発明はこれに限定されず、例えば第 7 7図に示したように、反射型液晶を使用して投射光学系を構成することも可能である。なお、この図で、上記の第 3 5図等に示した要素と同一の部分には同一の符号を付している。

この投射光学系は、第 3 5図における透過型の L C D 2 0 3に代えて、反射型の L C D 3 0 3と偏光ビ一ムスプリッ夕（以下、 P B Sという。） 3 0 0とを含んで構成されている。 P B S 3 0 0は、入射する光のうち、 s偏光成分を反射し、 P偏光成分を透過する偏光分離面 3 0 0 aを有する。この投射光学系では、光源部 2 0 1から入射する光のうち、 s偏光成分のみが偏光分離面 3 0 0 aで反射されて L CD 3 0 3に達し、ここでピクセルごとに偏光方向の変調を選択的に受けると共に、反射される。変調対象となったピクセルで反射した光は、偏光方向が 9 0度回転し、 p偏光となって、 P B S 3 0 0の偏光分離面 3 0 0 aを透過し、コンデンサレンズ 2 0 4に入射する。一方、変調対象とならなかったピクセルで反射した光は、偏光方向が変化せず、 s偏光のまま P B S 3 0 0の偏光分離面 3 0 0 aに入射するので、そこで反射し、コンデンサレンズ 2 0 4の方向には進まない。

[第 1 0の実施の形態]

次に、本発明の第 1 0の実施の形態に係る 3次元画像表示装置について説明する。

以上説明してきた第 5ないし第 9の実施の形態およびそれらの変形例では、いずれも、 L C D 2 0 3等によって 2次元画像を形成したのち、この 2次元画像の投射方向を偏向手段によって偏向するようにしているが、本発明はこれに限定されず、偏向手段によって偏向された光を用いて 2次元画像を形成してからその 2 次元画像をそのまま投射するように構成してもよい。以下、そのような構成例について説明する。

第 7 8図は、本発明の第 1 0の実施の形態に係る 3次元画像表示装置の要部を表すものである。この 3次元画像表示装置は、回転軸 3 1 0 aを中心として所定の回角幅をもって回転振動する回転振動ミラ一 3 1 0と、回転振動ミラ一 3 1 0によって反射された光の進行方向に配置された P B S 3 1 1と、この P B S 3 1 1の一面に近接または密接するように配置された反射型の L C D 3 1 2と、 P B S 3 1 1における、 L CD 3 1 2が配置された面と対向する面に近接または密接するように配置されたレンチキユラ一板 3 1 3とを備えている。ここで、回転振動ミラ一 3 1 0が本発明における「偏向手段」に対応する。

P B S 3 1 1は、 s偏光成分を反射し、 p偏光成分を透過する偏光分離面 3 1 l aを有する。 L C D 3 1 2としては、例えば反射型の強誘電液晶等が用いられる。レンチキユラ一板 3 1 3は、第 3 5図におけるレンチキュラー板 2 0 7と同様に、図の紙面と平行な方向に延びる微小な蒲鋅型レンズを集積配列したもので、 P B S 3 1 1からの出射光を紙面と直交する方向に拡散させる機能を有する。次に、このような構成の 3次元画像表示装置の動作を説明する。

第 7 8図に示したように、回転振動ミラー 3 1 0が中間位置 ε 2にあるときには、入射光束の一部である光束 Ρ I 2 のみが L C D 3 1 2による 2次元画像の形成に寄与する。この場合、光束 Ρ I 2 は P B S 3 1 1に垂直に入射するが、このうち s偏光成分のみが偏光分離面 3 1 1 aで反射されて L C D 3 1 2に達し、ここでピクセルごとに偏光方向の変調を選択的に受けると共に、反射される。 L C D 3 1 2における変調対象となったピクセルで反射した光は、偏光方向が 9 0度回転し、 p偏光となって、 P B S 3 1 1の偏光分離面 3 1 1 aを透過し、レンチキュラー板 3 1 3を介して、出射面の法面方向に出射される。一方、 L C D 3 1 2における変調対象とならなかったピクセルで反射した光は、偏光方向が変化せず、 s偏光のまま P B S 3 1 1の偏光分離面 3 1 1 aに入射し、ここで反射され、レンチキユラ一板 3 1 3から出射されることはない。

また、第 7 9図に示したように、回転振動ミラ一 3 1 0が P B S 3 1 1から最も遠ざかる位置 ε 1にあるときには、入射光束の一部である光束 Ρ I 1のみが L C D 3 1 2による 2次元画像の形成に寄与する。この場合、光束 P I 1は入射角 ( - Φ ) をもって P B S 3 1 1に入射したのち、 s偏向成分のみが偏光分離面 3 1 1 aで反射されて L C D 3 1 2に達し、ここでピクセルごとに偏光方向の変調を選択的に受けると共に、反射される。 L C D 3 1 2における変調対象となったピクセルで反射した光は、 P B S 3 1 1およびレンチキユラ一板 3 1 3を介して、出射面の法面に対して角度（一 δ ) をなす方向に出射される。

また、第 7 9図に示したように、回転振動ミラ一 3 1 0が P B S 3 1 1に最接近する位置 ε 3にあるときには、入射光束の一部である光束 Ρ 1 3 のみが L C D 3 1 2による 2次元画像の形成に寄与する。この場合、光束 Ρ I 3 は入射角 Φをもって P B S 3 1 1に入射したのち、 s偏向成分のみが偏光分離面 3 1 1 aで反射されて L C D 3 1 2に達し、ここでピクセルごとに偏光方向の変調を選択的に受けると共に、反射される。 L C D 3 1 2における変調対象となったピクセルで反射した光は、 P B S 3 1 1およびレンチキユラ一板 3 1 3を介して、出射面の法面に対して角度 <5をなす方向に出射される。

結局、 P B S 3 1 1の出射面からは、回転振動ミラ一 3 1 0の回転振動に応じて、 L C D 3 1 2により形成された 2次元画像が、（― d )から δまでの出射角で出射する。これにより、観測者 G 5は、 P B S 3 1 1の内部に 3次元画像を観測することとなる。

なお、本実施の形態では、回転振動ミラ一 3 1 0での反射により偏向された光を L C D 3 1 2に入射させるように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、回転振動ミラ一 3 1 0に代えて、軸を中心として回転可能な柱状プリズム、または、例えば第 5 4図に示したように、それぞれ回転軸 2 1 6 aを中心として回転可能な複数の微小な回転プリズム 2 1 6 bからなる偏向プリズムアレイ 2 1 6を設け、この柱状プリズムまたは偏向プリズムアレイを透過する際の屈折作用により偏向された光を L C D 3 1 2に入射させるようにしてもよレ。ここで、回転振動ミラー 3 1 0が本発明における「回動する反射体」に対応し、上記の柱状プリズムまたは偏向プリズムアレイ 2 1 6が本発明における「回動する屈折体」に対応する。

また、例えば第 8 0図に示したように、入射光を時間の経過に伴って順次異なる方向に反射することが可能な偏向反射ミラーアレイ 3 1 5を設け、この偏向反射ミラーアレイ 3 1 5によって偏向された光を L C D 3 1 2に入射させるようにしてもよい。以下、この図に示した変形例について簡単に説明する。

第 8 0図は、本実施の形態の一変形例に係る 3次元画像表示装置の概略の平面構成を表すものである。この図で、上記の第 7 8図に示した要素と同一要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。この 3次元画像表示装置は、平行光束を出射する光源部 3 1 4と、光源部' 3 1 4からの出射光が入射される P B S 3 1 1 と、この P B S 3 1 1における、光入射面と反対側の面に近接または密接するように配置された反射型の L C D 3 1 2と、 P B S 3 1 1における、 L C D 3 1 2 が配置された面と直交する一面に近接または密接するように配置された偏向反射ミラ一アレイ 3 1 5と、 P B S 3 1 1における、偏向反射ミラーアレイ 3 1 5が配置された面と対向する面に近接または密接するように配置されたレンチキユラ一板 3 1 3とを備えている。ここで、偏向反射ミラ一アレイ 3 1 5が本発明における「偏向手段」に対応する。

P B S 3 1 1は、 s偏光成分を反射し、 p偏光成分を透過する偏光分離面 3 1 1 aを有する。偏向反射ミラーアレイ 3 1 5は、例えば第 5 4図に示した偏向プリズムアレイ 2 1 6を構成する各回転プリズム 2 1 6 bに偏光反射膜をコ一ティングしたものとして構成されるもので、入射する s偏光を p偏光に変換すると共に時間の経過に伴って順次異なる方向に反射するという、いわば偏光偏向走査を行うことが可能になっている。 L C D 3 1 2およびレンチキユラ一板 3 1 3の構成および機能は、上記の第 7 8図，第 7 9図の場合と同様である。

このような構成の 3次元表示装置では、光源部 3 1 4から P B S 3 1 1に垂直に入射した平行光束のうち、 P偏光成分のみが偏光分離面 3 1 1 aを透過して L C D 3 1 2に達し、ここでピクセルごとに偏光方向の変調を選択的に受けると共に、垂直に反射される。 L C D 3 1 2における変調対象となったピクセルで反封した光は、偏光方向が 9 0度回転して s偏光光となり、 P B S 3 1 1の偏光分離面 3 1 1 aで反射して、偏向反射ミラ一アレイ 3 1 5に入射する。偏向反射ミラ一アレイ 3 1 5に入射した s偏光光は、それを構成する回転プリズム 2 1 6 b (第 8 0図では図示せず）の偏光反射膜での反射によって p偏光光に変換されると共に、回転プリズム 2 1 6 bの回転に伴って反射方向が順次異なるように反射され、これにより、水平方向の偏向が行われる。偏向反射ミラーアレイ 3 1 5で反射された P偏光光は、レンチキユラ一板 3 1 3を介して出射される。これにより、（― δ )から δまでの範囲の出射角をもつ光がレンチキュラー板 3 1 3から出射する。すなわち、 L C D 3 1 2で形成された画像が、角度方向 0 1〜 Θ 60の方向に投射されることとなる。一方、 L C D 3 1 2における変調対象とならなかったピクセルで反射した光は、偏光方向が変化せず、 ρ偏光光のまま偏光分離面 3 1 1 aを透過するので、レンチキユラ一板 3 1 4から出射されることはない。

また、上記各変形例（第 7 8図，第 8 0図）では、固定配置された光源と P B Sとの間に介在する偏向手段によって L C Dへの入射方向を偏向させるようにしているが、このほか例えば第 8 1図に示したように、光源 3 2 0自体を移動させることによって L C D 3 1 2への入射光束を偏向させるようにすることも可能である。以下、この図に示した変形例について説明する。

第 8 1図は、本実施の形態の一変形例に係る 3次元画像表示装置の概略の平面構成を表すものである。この図で、上記の第 7 8図に示した要素と同一要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。この 3次元画像表示装置は、半導体レーザや発光ダイオード等の光源 3 2 0と、焦点距離が f であるコリメ一夕レンズ 3 2 1と、 P B S 3 1 1と、 L CD 3 1 2と、レンチキュラー板 3 1 3とを備えている。光源 3 2 0は、コリメ一夕レンズ 3 2 1の焦点位置に配置されると共に、焦点面上において光軸 3 2 2と直交する方向に一定振幅で振動するように構成されている。このときの振幅を Xとすると、レンズ 3 2 1による偏向角は Xノ（ 2 f ) となる。したがって、焦点距離 f を十分小さくし、振幅 Xをできるだけ大きくすることによって、大きな偏向角を得ることが可能である。ここで、光源 3 2 0が本発明における「往復移動する光源」に対応し、コリメ一夕レンズ 3 2 1が本発明における「光学系」に対応する。

また、例えば第 8 2図に示したように、時間と共に光の放射方向が変化するような指向性偏向発光パネル 3 3 0を光源として使用するようにしてもよい。以下、この図に示した変形例について簡単に説明する。

第 8 2図は、本実施の形態の一変形例に係る 3次元画像表示装置の概略の平面構成を表すものである。この図で、上記の第 7 8図に示した要素と同一要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。この 3次元画像表示装置は、指向性偏向発光パネル 3 30と、 P B S 3 1 1と、 L CD 3 1 2と、レンチキユラ一板 3 1 3とを備えている。指向性偏向発光パネル 3 3 0は、例えば第 8 3図に示したように、それぞれが回転軸 3 3 1を中心として回転可能に配置された複数の微小な回動部材 3 3 2と、各回動部材 3 3 2の表面に配設された複数の指向性発光体 3 3 3とを有している。なお、第 8 3図は指向性偏向発光パネル 3 3 0を斜め上方から俯瞰した状態を表すものである。各回動部材 3 3 2は、等しい回転速度で同期して同一方向に回転するようになっている。指向性発光体 3 3 3は、例えば、指向性の高い発光ダイオード（LED) や半導体レーザ等で構成される。 1つの指向性発光体 3 3 3は、 R， G， B色光用の 3つの発光体で構成されている。ここで、指向性偏向発光パネル 3 3 0が本発明における「2次元画像形成手段により形成される 2次元画像の時間的な変化に対応して光の放射方向を変えることが可能な光源」に対応する。

このような構成の 3次元画像表示装置では、指向性偏向発光パネル 3 3 0からの光の放射方向は時間の経過と共に変化し、 L C D 3 1 2への入射光の入射方向が偏向される。これに対応して、 L C D 3 1 2により形成されレンチキユラ一板 3 1 3から出射される画像の投射方向も変化することとなる。

本変形例の 3次元画像表示装置によれば、光源自身が偏向手段をも兼ね備えているため、装置構成がコンパク卜になるという利点がある。

なお、第 8 3図に示した指向性発光体を、それぞれ独立したピクセルとし、これらのピクセルを独立に時間的に変調するように構成することにより、 P B Sや L C Dを用いなくとも、表示が可能となる。指向性発光体であるピクセルをダイレクトに駆動することから、 P B Sによる検波（検光）が不要となるからである。この構成は、特に、数メートル X数メートルという大型サイズの画面に適している。この場合、偏向方向を、偏向板の表面側（ 0度〜 1 8 0度の偏向方向）のみならず裏面側（ 1 8 0度〜 3 6 0度の偏向方向）にまで拡張させた構成とすれば、全方位（0〜 3 6 0度）への画像投射が可能となり、平面によらない映像をつくり出すことができる。

以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記第 5ないし第 1 0の実施の形態およびそれらの変形例では、ビーム偏向走査を横方向（水平方向）にのみ行うものとしたが、本発明はこれに限定されず、横方向のみならず、縦方向にもビーム偏向走査を行うようにすれば、縦方向の 3次元表示も可能である。この場合には、観測者は視点を左右上下方向に移動させることによって、物体の側面のみならず上下面までも見ることができることになり、極めてリアルな立体画像表示が可能となる。

また、上記第 6ないし第 8の実施の形態では、ホログラムを利用して偏向板 2 2 6等を構成するようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えば第 8 4図に示したように、ブレーズドプリズム状のリニアフレネルレンズを用いて構成した偏向板 2 2 6 ' を用いるようにしてもよい。なお、この第 8 4図は、偏向板 2 2 6 ' の水平方向の断面を表したものである。この偏向板 2 2 6 ' は、どの位置で切っても水平方向の断面がすべて同一形状であるように形成された帯状のフレネルレンズであり、 6 0ピクセル分の光が入射されることとなる同一形状の偏向領域 H rを繰り返し形成して構成されている。入射された各ピクセルからの光は、それぞれ異なる方向（角度方向 6» 1〜 Θ 60) に屈折（偏向）されて出射することとなる。

なお、各実施の形態において用いた L C Dのピクセル数は、あくまで一例を示したものであり、適宜変更可能である。例えば、第 5の実施の形態では、 L C D 2 0 3の水平方向のピクセル数を 6 0 0としたが、これと異なる数であってもよい。また、例えば 1つの偏向領域 H r に含まれる偏向セル H C (r,i)の数、すなわち、 1つの偏向領域 H r によって偏向可能な方向の数は、 6 0には限定されず、これと異なる数であってもよい。また、各偏向方向の角度間隔は 1度には限られず、他の値としてもよい。

また、上記各実施の形態では、 2次元画像形成素子として、補助光としてのバックライトゃ照明光を必要とする受動的素子である液晶表示素子を用いることとしたが、本発明はこれに限定されず、反射型液晶を使用して投射光学系を構成する場合（第 7 7図，第 7 8図，第 8 0図，第 8 1図および第 8 2図の場合）を除き、自ら光を発することで画像を表示可能な能動的表示素子、例えば P D (ブラズマディスプレイ）素子や E L (エレクト口 ·ルミネセンス）素子、さらには、 F E D (Field Emission Display)素子等を用いるようにしてもよい。なお、この F E Dとは、多数の微細な電子源を陰極としてアレイ上に配列すると共に、各陰極に高電圧を印加することにより各陰極から電子を引き出し、これらの電子を陽極に塗布した蛍光体に衝突させて発光させるようにしたものである。

[第 1 1の実施の形態]

次に、本発明の第 1 1の実施の形態に係る 3次元画像表示装置について説明する。

第 8 5図は、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略の構成を示したものである。この 3次元画像表示装置は、円筒形の偏向スクリーン 4 0 1と、この偏向スクリーン 4 0 1の中心部に配置された投射部 4 0 2とを備えている。後で詳しく説明するが、偏向スクリーン 4 0 1の内周面は、光が入射する位置に応じて異なる方向に向けて光を反射する反射面になっている。第 8の実施の形態とは異なり、偏向スクリーン 4 0 1は固定されている。偏向スクリーン 4 0 1の内周面は、仮想的に、周方向に沿って等間隔に 6つの領域に分割されている。投射部 4 0 2は、例えば支柱 4 0 3によって底面部 4 0 4に固設されている。

投射部 4 0 2は、偏向スクリーン 4 0 1の 6つの領域に向けて 6本のレーザ光を出射すると共に、各レーザ光を偏向スクリーン 4 0 1の周方向（以下、主走査方向という。）および偏向スクリーン 4 0 1の上下方向（以下、副走査方向という。）に移動させて、各レーザ光によって各領域を走査するようになっている。より詳しく説明すると、レーザ光は、例えば、偏向スクリーン 4 0 1の 1つの領域における左端から右端まで移動する。この間、レーザ光は、わずかに、下方向にも移動する。従って、レーザ光の軌跡は、水平方向に対してわずかに角度を持ったものとなる。レーザ光は、偏向スクリーン 4 0 1の 1つの領域における右端に達すると、左端に戻り、再びお端まで移動する。

本実施の形態に係る 3次元画像表示装置では、偏向スクリーン 4 0 1の内側に 3次元画像が形成される。観測者 G 4は、偏向スクリーン 4 0 1の内側にいることにより、この 3次元画像を見ることができる。

第 8 6図は、投射部 4 0 2の一部を示す斜視図である。投射部 4 0 2は、ポリゴンミラ一 4 1 1を備えている。ポリゴンミラ一 4 1 1は、正六角柱形状の回転体と、この回転体を回転させる図示しないモータとを有している。回転体の 6つの側面にはそれぞれ反射面が形成されている。

投射部 4 0 2は、更に、ポリゴンミラー 4 1 1の反射面に向けてレーザ光を出射する光源部 4 1 2と、この光源部 4 1 2とポリゴンミラー 4 1 1との間に配置されたビ一ムスプリッタ 4 1 3と、このビ一ムスプリッ夕 4 1 3の側方に配置された光検出器 4 1 4とを備えている。

光源部 4 1 2は、図示しないが、赤、緑、青の各色のレーザ光を出射する 3つの半導体レーザ（以下、 L Dと記す。）と、各 L Dより出射された光を合成して同一方向に向けて出射する光学系とを有している。光源部 4 1 2より出射された光は、ビ一ムスプリッ夕 4 1 3を通過して、ポリゴンミラー 4 1 1の 1つの反射面で反射されるようになっている。

投射部 4 0 2は、更に、光源部 4 1 2より出射され、ポリゴンミラ一 4 1 1で反射された光の進行方向に配置されたガルバノミラ一 4 1 5を備えている。このガルバノミラ一 4 1 5は、平板状のミラーと、このミラ一を、ミラーの面に沿つた軸を中心にして往復回転運動するように駆動する図示しない駆動部とを有している。

光源部 4 1 2より出射され、ポリゴンミラー 4 1 1およびガルバノミラ一 4 1 5で反射された光は、更に、図示しないミラーで反射されて偏向スクリーン 4 0 1の 1つの領域に向けて投射される。この光は、ポリゴンミラ一 4 1 1によって主走査方向 4 1 6に移動され、ガルバノミラー 4 1 5によって副走査方向 4 1 7 に移動される。

偏向スクリーン 4 0 1に照射され、この偏向スクリーン 4 0 1で反射されて、投射部 4 0 2に戻ってきた光は、ガルバノミラ一 4 1 5、ポリゴンミラー 4 1 1 で順に反射され、ビームスプリッタ 4 1 3で反射され、光検出器 4 1 4に入射し、この光検出器 4 1 4によって検出されるようになっている。

本実施の形態に係る 3次元画像表示装置では、第 8 6図に示した光源部 4 1 2、ビームスプリツ夕 4 1 3、光検出器 4 1 4およびガルバノミラ一 4 1 5を、 6組備えている。各組の光源部 4 1 2より出射される光は、それぞれポリゴンミラ一 4 1 1の異なる面に入射して反射され、異なるガルバノミラー 4 1 5で反射されて、偏向スクリーン 4 0 1の 6つの領域に向けて投射される。

次に、第 8 7図を参照して、偏向スクリーン 4 0 1の内周面の構成について説明する。偏向スクリーン 4 0 1の内周面には、周方向について一定の間隔で配置されたクロック領域 4 2 1およびァドレス'サーポ領域 4 2 2が設けられている。偏向スクリーン 4 0 1の内周面において、これらクロック領域 4 2 1およびアドレス ·サーポ領域 4 2 2を除いた残りの部分には、偏向領域 4 2 3が設けられている。

クロック領域 4 2 1には、装置全体を同期させて制御するための同期情報が記録されている。具体的には、クロック領域 4 2 1には、例えば、一定の幅の反射部 4 2 4と非反射部 4 2 5が主走査方向（偏向スクリーン 4 0 1の周方向）に沿つて交互に配置されたパターンが形成されている。このパターンは、副走査方向 (偏向スクリーン 4 0 1の上下方向）について、走査線の数だけ、配置されている。なお、非反射部 4 2 5における反射率は、反射部 4 2 4における反射光の光量と非反射部 4 2 5における反射光の光量とを識別できる程度に小さければよい。また、第 8 7図では、反射部 4 2 4を長円形状としているが、反射部 4 2 4は、副走査方向に延びる帯状に形成してもよい。

アドレス 'サーポ領域 4 2 2には、偏向スクリーン 4 0 1に対する光の入射位置を制御するために用いられる位置情報が記録されている。具体的には、ァドレス ·サ一ポ領域 4 2 2には、偏向スクリーン 4 0 1上の位置を表す、例えば 1 6 ビットのアドレスが記録される。アドレス ·サ一ポ領域 4 2 2は、 1 6ビットのァドレスのうちの 4ビッ卜ずつが記録された 4つの領域と、パリティデータが記録された 1つの領域とを有している。これらの領域には、それぞれ、例えば図に示したように、反射部 4 2 6と非反射部 4 2 7の配置のパターンによって決められた 1 6進数のデータ（0〜F ) が記録される。なお、非反射部 4 2 7における反射率は、反射部 4 2 6における反射光の光量と非反射部 4 2 7における反射光の光量とを識別できる程度に小さければよい。

アドレス ·サ一ポ領域 4 2 2における反射部 4 2 6の形状は、側方から見ると、前面に向けて円弧状に突出した形状になっている。従って、投射部 4 0 2からの光は、反射部 4 2 6における上下方向の中央部に入射すると、入射方向と反対の方向に向けて反射されるが、反射部 4 2 6における上下方向の中央部からずれた位置に入射すると、入射方向と反対の方向に対して角度を持った方向に向けて反射される。この角度は、光の入射位置が上下方向の中央部から上にずれるか下にずれるかによつて、正負の極性を持つ。また、この角度の絶対値は、上下方向の中央部からのずれ量が大きくなるほど、大きくなる。従って、投射部 4 0 2における光検出部 4 1 4によって、戻り光の位置に応じた信号を検出することにより、光の入射位置を反射部 4 2 6における上下方向の中央部に位置決めするためのサーボ情報を生成することができる。戻り光の位置に応じた信号を検出するための光検出部 4 1 4としては、例えば、受光領域が 2分割された光検出器を用いることができる。なお、偏向スクリーン 4 0 1の内周面に照射される光は、クロック領域 4 2 1 、アドレス ·サ一ボ領域 4 2 2および偏向領域 4 2 3を横切るように移動する。ただし、前述のように、光の軌跡は、水平方向に対してわずかに角度を持ったものとなる。そのため、離散的に配置される複数のアドレス ·サーボ領域 4 2 2に存在する、同一の走査線に対応するアドレスを表す複数のパターンは、光の軌跡に対応して上下方向にずれた位置に配置されている。

次に、第 8 8図を参照して、偏向領域 4 2 3の構成について説明する。第 8 8 図は、偏向領域 4 2 3の一部を拡大して示す斜視図である。偏向領域 4 2 3には、縦長の帯状の反射部 4 2 8と、縦長の帯状の非反射部 4 2 9とが交互に配置されている。ここで、反射部 4 2 8のピッチは、偏向スクリーン 4 0 1に投射される 2次元画像の水平方向の画素のピッチに対応する。非反射部 4 2 9の反射率は、できるだけ小さい方が好ましい。反射部 4 2 8の表面は、中心軸が上下方向に延びる円筒の一部をなす円筒面になっている。

第 8 9図は、反射部 4 2 8の一部を拡大して示す斜視図である。投射部 4 0 2 からの光は、反射部 4 2 8における左右方向の中央部に接する仮想的な平面に対して垂直に入射する。従って、投射部 4 0 2からの光は、反射部 4 2 8における左右方向の中央部に入射すると、入射方向と反対の方向に向けて反射されるが、反射部 4 2 8における左右方向の中央部から、法線方向が 0 aだけずれた位置に入射すると、入射方向と反対の方向に対して角度 2 Χ Θ aを持った方向に向けて反射される。例えば、第 8 9図に示したように、反射部 4 2 8における左お方向の中央部から、法線方向が 3 0度だけ離れた位置に入射した光は、入射方向と反対の方向に対して 6 0度の角度を持った方向に向けて反射される。このような形状の反射部 4 2 8を横切るように、投射部 4 0 2からの光が移動すると、反射部 4 2 8による反射光は、順次その方向が変化するように偏向される。

また、第 8 9図に示したように、反射部 4 2 8の表面には、側方から見ると前面に向けて円弧状に突出した形状となる凸部が、上下方向に沿って周期的に形成されている。これにより、反射部 4 2 8に入射した光は、上下方向に所定の角度で拡散されるようになっている。

本実施の形態では、偏向スクリーン 4 0 1の偏向領域 4 2 3に照射する光を変調することによって、複数の 2次元画像を異なる方向に投射して、 3次元画像を形成する。ここで、例えば、角度方向 Θ 1〜 6> 60に投射される 6 0個の 2次元静止画像によって、 1つの 3次元静止画像を形成するものとする。この場合には、投射部 4 0 2からの光が偏向領域 4 2 3の 1つの反射部 4 2 8を通過する際に、反射光が各角度方向 θ 1〜 0 60に投射されるタイミングに合わせて、各角度方向 θ 1 - Θ 60に対応した 2次元画像の 1画素の情報に基づいて光の強度を制御する。従って、投射部 4 0 2からの光による 1回の走査が終了すると、 θ 1〜 0 60 の 6 0個の角度方向に 6 0個の 2次元静止画像が投射され、これらにより、 1つの 3次元静止画像が形成される。

ここで、例えば、 2次元画像の画素数を、横 6 4 0画素、縦 4 8 0画素とし、 1 0ビッ卜のデータで中間調を実現するものとし、 1秒間に 6 0個の 3次元静止画像を形成して 3次元動画像の表示を行うものとすると、偏向スクリーン 4 0 1 に照射する光の変調周波数は、以下の式で与えられる値以上が必要になる。

6 4 0 (画素） X 4 8 0 (画素） X 6 0 (角度方向） X I 0 (ビット） X 6 0 = 1 1 GH z

この周波数は、半導体レーザで変調可能な周波数である。なお、空間インターレース等の手段を用いて間引いて表示を行うことにより、変調周波数を下げてもよい。

第 9 0図は、偏向領域 4 2 3の構成の他の例を示したものである。この例では、偏向領域 4 2 3は、主走査方向および副走査方向に規則正しく配列された複数の反射部 4 3 0を有している。反射部 4 3 0の表面は、前面に向けて突出する球面状に形成されている。偏向領域 4 2 3における反射部 4 3 0以外の部分は、非反射部 4 3 1になっている。反射部 4 3 0の位置は、偏向スクリーン 4 0 1に投射される 2次元画像の画素の位置に対応する。第 9 0図に示した構成の偏向領域 4 2 3によっても、反射光を偏向させ、且つ上下方向に拡散させることができる。次に、第 9 1図のブロック図を参照して、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置の回路構成について説明する。本実施の形態に係る 3次元画像表示装置は、各角度方向 Θ 1〜 0 60に対応した 2次元画像のビデオデータを入力し、各画素ごとに各角度方向 Θ 1 ~ Θ 60に対応したデータが順に出力されるようにデータを並べ替える等の処理を行うビデオデータ処理回路 4 4 1と、このビデオデータ処理回路 4 4 1より出力されるデータに基づいて、光源部 4 1 2から出射される光が変調されるように、光源部 4 1 2の L Dを駆動する L D駆動回路 4 4 2とを備えている。

3次元画像表示装置は、更に、光検出器 4 1 4の出力信号を入力して、総受光量に対応した信号と光の照射位置のずれ量を表す位置ずれ信号とを検出し、出力する信号検出回路 4 4 3と、この信号検出回路 4 4 3の出力信号に基づいて、位置情報および外部クロックを検出する位置情報 · クロック検出回路 4 4 4とを備えている。なお、位置情報は、アドレス情報とサーポ情報とを含んでいる。

3次元画像表示装置は、更に、信号検出回路 4 4 3から出力される総受光量に対応した信号を入力して戻り光の光強度をサンプリングし、サンプリングした光強度に基づいて、光源部 4 1 2から出射される光の光量が一定になるように L D 駆動回路 4 4 2を制御するォー卜ゲインコントロール（以下、 A G Cと記す。）回路 4 4 9を備えている。

3次元画像表示装置は、更に、ポリゴンミラ一 4 1 1を駆動するポリゴンミラ一駆動回路 4 4 6と、ガルバノミラ一 4 1 5を駆動するガルバノミラー駆動回路 4 4 7と、システムクロック生成回路 4 4 5とを備えている。システムクロック生成回路 4 4 5は、位相同期化ループ（以下、 P L Lと記す。）回路を有し、この P L L回路を用いて、位置情報 · クロック検出回路 4 4 4によって検出された外部クロックに同期するように、システムクロックを生成し、出力するようになつている。ビデオデータ処理回路 4 4 1、ポリゴンミラー駆動回路 4 4 6、ガルバノミラ一駆動回路 4 4 7および A G C回路 4 4 9は、システムクロック生成回路 4 4 5によって生成されたシステムクロックに基づいて動作するようになっている。

3次元画像表示装置は、更に、ビデオデータ処理回路 4 4 1、ポリゴンミラ一駆動回路 4 4 6およびガルバノミラ一駆動回路 4 4 7を制御する制御部 4 4 8を備えている。この制御部 4 4 8には、位置情報 · クロック検出回路 4 4 4によつて検出された位置情報、すなわちァドレス情報とサーポ情報が入力されるようになっている。制御部 4 4 8は、アドレス情報に基づいて、偏向スクリーン 4 0 1 上の光の照射位置を把握し、所望の位置に、所望の情報を担持した光が照射されるように、ビデオデータ処理回路 4 4 1、ポリゴンミラー駆動回路 4 4 6およびガルバノミラ一駆動回路 4 4 7を制御するようになっている。また、制御部 4 4 8は、サーポ情報に基づいて、ポリゴンミラ一駆動回路 4 4 6およびガルバノミラー駆動回路 4 4 7を制御して、偏向スクリーン 4 0 1上の光の照射位置のずれを補正するようになっている。

ここで、第 9 2図および第 9 3図を参照して、偏向スクリーン 4 0 1の偏向領域 4 2 3における反射部 4 2 8が光を偏向する角度範囲と、 3次元画像が形成される領域との関係について説明する。第 9 2図では、偏向スクリーン 4 0 1の偏向領域 4 2 3における反射部 4 2 8が 6 0度の角度範囲で光を偏向する場合に 3 次元画像が形成される領域を、符号 4 5 1で示している。第 9 3図では、偏向スクリーン 4 0 1の偏向領域 4 2 3における反射部 4 2 8が 3 0度の角度範囲で光を偏向する場合に 3次元画像が形成される領域を、符号 4 5 2で示している。なお、領域 4 5 1， 4 5 2は、偏向スクリーン 4 0 1の複数の位置における偏向範囲が重なる領域となる。

第 9 2図および第 9 3図から分かるように、偏向スクリーン 4 0 1の偏向領域 4 2 3における反射部 4 2 8が光を偏向する角度範囲が大きいほど、 3次元画像が形成される領域が大きくなる。

第 9 4図は、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置の変形例を示したものである。この変形例では、第 8 5図に示した円筒形の偏向スクリーン 4 0 1の代りに、ドーム状の偏向スクリーン 4 6 1を設けている。また、本例では、偏向スクリーン 4 6 1の中心部の下方に、昇降可能な昇降台 4 6 2が設けられている。この昇降台 4 6 2の上には、観測者を収容する観測室 4 6 3が設けられている。観測室 4 6 3の上方には、投射部 4 0 2が設けられている。上下方向についての投射部 4 0 2による走査範囲は、例えば、水平方向を中心にした 6 0度の角度範囲である。

偏向スクリーン 4 6 1の構成は、基本的には、偏向スクリーン 4 0 1と同様である。ただし、本例では、偏向スクリーン 4 6 1の上下方向の位置によって、上下方向について光の反射方向の中心と拡散範囲とを変えている。上下方向について光の反射方向の中心は、偏向スクリーン 4 6 1の各位置から観測室 4 6 3の中心に向かう方向である。光の拡散範囲は、観測室 4 6 3が含まれるような範囲である。具体的には、例えば、図に示したように、投射部 4 0 2による走査範囲の上端の位置における拡散範囲は 1 5度であり、走査範囲の上下方向の中央の位置における拡散範囲は 1 3度であり、走査範囲の下端の位置における拡散範囲は 1 1度である。

次に、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置の作用について説明する。第 8 6図に示したように、投射部 4 0 2の光源部 4 1 2は、投射方向の異なる 6 0個の 2次元画像の情報に基づいて変調された光を出射する。この光は、ポリゴンミラ一4 1 1およびガルバノミラ一 4 1 5で反射されて、偏向スクリーン 4 0 1に投射される。この光は、ポリゴンミラー 4 1 1によって主走査方向 4 1 6に移動され、ガルバノミラー 4 1 5によって副走査方向 4 1 7に移動される。

偏向スクリーン 4 0 1の偏向領域 4 2 3に照射された光は、反射部 4 2 8における入射位置に応じて異なる方向に向けて反射される。投射部 4 0 2からの光による 1回の走査が終了すると、 θ 1〜Θ 60の 6 0個の角度方向に 6 0個の 2次元静止画像が投射され、これらにより、 1つの 3次元静止画像が形成される。また、偏向スクリーン 4 0 1に照射された光が、偏向スクリーン 4 0 1のクロック領域 4 2 1を通過する際には、反射部 4 2 4で反射された光が投射部 4 0 2 に戻ってくる。この戻り光は、光検出器 4 1 4によって検出される。

また、偏向スクリーン 4 0 1に照射された光が、偏向スクリーン 4 0 1の偏向領域 4 2 3を通過する際には、光が反射部 4 2 8における左右方向の中央部に入射したときにのみ、反射部 4 2 8で反射された光、すなわち Θ 30の方向の光が投射部 4 0 2に戻ってくる。この戻り光は、光検出器 4 1 4によって検出される。第 9 1図に示した位置情報 · クロック検出回路 4 4 4は、光がクロック領域 4 2 1を通過する際および偏向領域 4 2 3を通過する際における光検出器 4 1 の出力信号に基づいて外部クロックを検出する。そして、この外部クロックに基づいて、システムクロック生成回路 4 4 5によって、システムクロックが生成される。なお、外部クロックは、光検出器 4 1 4の出力信号のうちの、総受光量に対応した信号に基づいて検出される。また、偏向スクリーン 4 0 1に照射された光が偏向スクリーン 4 0 1のァドレス ·サ一ボ領域 4 2 2を通過する際には、光検出器 4 1 4の出力信号に基づいて、位置情報 · クロック検出回路 4 4 4によって、ァドレス情報とサ一ボ情報とを含む位置情報が検出される。なお、アドレス情報は、光検出器 4 1 4の出力信号のうちの、総受光量に対応した信号に基づいて検出され、サーポ情報は、光検出器 4 1 4の出力信号のうちの、光の照射位置のずれ量を表す位置ずれ信号に基づいて検出される。

第 9 1図に示した制御部 4 4 8は、アドレス情報に基づいて、偏向スクリーン 4 0 1上の光の照射位置を把握し、所望の位置に、所望の情報を担持した光が照射されるように、ビデオデータ処理回路 4 4 1、ポリゴンミラー駆動回路 4 4 6 およびガルバノミラ一駆動回路 4 4 7を制御する。また、制御部 4 4 8は、サ一ポ情報に基づいて、ポリゴンミラー駆動回路 4 4 6およびガルバノミラ一駆動回路 4 4 7を制御して、偏向スクリーン 4 0 1上の光の照射位置のずれを補正する。以上説明したように、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置によれば、第 8 の実施の形態のように偏向スクリーン 4 0 1を移動させる必要がないので、設備が簡単になる。

また、本実施の形態では、偏向スクリーン 4 0 1上にアドレス ·サーポ領域 4 2 2を設けたので、光の照射位置を正確に制御することができ、これにより、精度よく 3次元画像を形成することが可能となる。

また、本実施の形態では、偏向スクリーン 4 0 1上にクロック領域 4 2 1を設けたので、装置全体を同期させて制御することができる。

また、本実施の形態では、 A G C回路 4 4 9によって、戻り光の光強度をサンプリングして、サンプリングした光強度に基づいて、光源部 4 1 2から出射される光の光量が一定になるように L D駆動回路 4 4 2を制御するようにしている。従って、本実施の形態によれば、偏向スクリーン 4 0 1における反射率のむらや、温度による光源部 4 1 2の L Dの出力の変動や、経年変化による光源部 4 1 2の L Dの出力の変動や偏向スクリーン 4 0 1の反射率の変化を補正でき、常に均質な映像を観測者に提供することが可能となる。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第 8の実施の形態と同様である。

なお、第 8の実施の形態において、第 6 9図に示した偏向フィルム 2 4 6や第 7 3図に示した偏向スクリーン 2 5 6に、クロック領域 4 2 1やアドレス ·サ一ポ領域 4 2 2を設けると共に、本実施の形態と同様に戻り光を検出する手段を設けてもよい。更に、第 8の実施の形態において、本実施の形態と同様に、偏向フイルム 2 4 6や偏向スクリーン 2 5 6からの S 30の方向の戻り光を検出して、外部クロックを検出するようにしてもよい。これらのことにより、第 8の実施の形態においても、本実施の形態と同様の効果が得られるようになる。

[第 1 2の実施の形態]

次に、本発明の第 1 2の実施の形態に係る 3次元画像表示装置について説明する。

第 9 5図は、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略の構成を示したものである。この 3次元画像表示装置は、第 2 1図における L C Dパネル 6 1と同様の L C Dパネル 5 6 1を備えている。この L C Dパネル 5 6 1は、第 2 1図における L C D 6 0と同様の複数の L C D 5 6 0を含んでいる。なお、本実施の形態では、第 2の実施の形態とは異なり、 L C Dパネル 5 6 1の背後に拡散プレートと光源部は設けられていない。

3次元画像表示装置は、更に、第 2 1図における 3次元表示スクリーン 6 3の位置に配置された点光源ァレイ 5 6 3を備えている。この点光源ァレイ 5 6 3には、第 2 1図におけるピンホール素子 6 2の位置に配置された複数の指向性点光源素子 5 6 2が設けられている。指向性点光源素子 5 6 2は、対応する L C D 5 6 0に対して、 1点から拡散する光が照射されるように、指向性を有する光を出射するようになっている。また、点光源アレイ 5 6 3は、任意の指向性点光源素子 5 6 2を選択的に発光させることができるようになつている。指向性点光源素子 5 6 2としては、例えば、高輝度 L E Dを用いることができる。

次に、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置の作用について説明する。 L C Dパネル 5 6 1の動作は、第 2 1図における L C Dパネル 6 1と同様である。本実施の形態では、 L C Dパネル 5 6 1の各 L C D 5 6 0が 2次元画像を形成するタイミングに合わせて、 L C D 5 6 0に対応した指向性点光源素子 5 6 2が選択的に発光させられる。指向性点光源素子 5 6 2より出射された光は、対応する L C D 5 6 0を通過して空間的に変調されて、空間に投射される。 L C Dパネル 5 6 1における点光源アレイ 5 6 3とは反対側には、各 L C D 5 6 0を通過した光によって、 3次元画像が形成される。観測者 Qは、 L C Dパネル 5 6 1における点光源アレイ 5 6 3とは反対側から、この 3次元画像を観測することができる。本実施の形態によれば、第 2の実施の形態に比べて、光源から出射される光を有効に利用することができ、明るい 3次元画像を表示することが可能となる。また、本実施の形態によれば、複数の L C D 5 6 0を含む L C Dパネル 5 6 1 と、複数の指向性点光源素子 5 6 2を含む点光源ァレイ 5 6 3とを備えた比較的簡単な構成で 3次元表示を実現することができる。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第 2の実施の形態と同様である。

[第 1 3の実施の形態]

次に、本発明の第 1 3の実施の形態に係る 3次元画像表示装置について説明する。

第 9 6図は、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置の概略の構成を示したものである。この 3次元画像表示装置は、第 3 0図におけるピクチャ L C D大パネル 8 0と同様のピクチャ L C D大パネル 5 8 0を備えている。なお、本実施の形態では、第 4の実施の形態とは異なり、ピクチャ L C D大パネル 5 8 0の背後に拡散プレー卜と光源部は設けられていない。また、ピクチャ L C D大パネル 5 8 0の端面にはマイク口レンズは設けられていない。

3次元画像表示装置は、更に、第 3 0図におけるピンホール L C D集合パネル 8 1の位置に配置された指向性点光源集合パネル 5 8 1を備えている。この指向性点光源集合パネル 5 8 1は、第 3 0図におけるピンホール画素 P Xの位置に配置された複数の指向性点光源部 5 7 1を有している。指向性点光源部 5 7 1は、対応する部分画像表示領域 S Pに対して、 1点から拡散する光が照射されるように、指向性を有する光を出射するようになっている。また、指向性点光源集合パネル 5 8 1は、任意の指向性点光源部 5 7 1を選択的に発光させることができるようになつている。指向性点光源集合パネル 5 8 1としては、例えば、指向性点光源部 5 7 1として高輝度 L E Dを用いたものや、プラズマディスプレイや、バックライト付きの液晶パネルを用いることができる。

次に、本実施の形態に係る 3次元画像表示装置の作用について説明する。ピクチヤ L C D大パネル 5 8 0の動作は、第 3 0図におけるピクチャ L C D大パネル 8 0と同様である。本実施の形態では、ピクチャ L C D大パネル 5 8 0の複数の部分画像表示領域 S Pに部分静止画が形成されるタイミングに合わせて、部分画像表示領域 S Pに対応した指向性点光源部 5 7 1が選択的に発光させられる。指向性点光源部 5 7 1より出射された光は、対応する部分画像表示領域 S Pを通過して空間的に変調されて、空間に投射される。ピクチャ L C D大パネル 5 8 0における指向性点光源集合パネル 5 8 1とは反対側には、各部分画像表示領域 S P を通過した光によって、 3次元画像が形成される。観測者 Qは、ピクチャ L C D 大パネル 5 8 0における指向性点光源集合パネル 5 8 1とは反対側から、この 3 次元画像を観測することができる。

本実施の形態によれば、第 4の実施の形態に比べて、光源から出射される光を有効に利用することができ、明るい 3次元画像を表示することが可能となる。また、本実施の形態によれば、ピクチャ L C D大パネル 5 8 0と指向性点光源集合パネル 5 8 1を備えた比較的簡単な構成で 3次元表示を実現することができる。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第 4の実施の形態と同様である。

以上説明したように、第 1の発明の 3次元画像表示装置によれば、 2次元画像形成手段における複数の画素の駆動によって形成された 2次元画像を基に空間に 3次元画像を形成するようにしたので、 2次元画像形成手段によって形成される 2次元画像の内容を簡単に変えることができ、これにより、空間に表示される 3 次元画像の内容をも簡単に変えることができるという効果を奏する。したがって、その変更のタイミングを高速化すれば、動画の立体表示も実現可能になるという効果がある。また、専用の眼鏡ゃコヒーレント光を必要とせずに、真の意味での立体表示が可能になるという効果を奏する。

特に、第 1の発明の第 1の態様または第 2の態様の 3次元画像表示装置によれば、複数の画素の駆動によって 2次元画像を表示可能な 2次元画像形成素子を複数設けると共に、これらの各 2次元画像形成素子に対向させて、対応する 2次元画像形成素子からの出射光を空間中に拡散させて出射可能な光拡散素子、または、対応する 2次元画像形成素子から出射されて入射する光をそのまま通過させる微小開口部を設け、各光拡散素子または微小開口部から出射した光が表示対象の 3 次元画像を構成する多数の点光源像を空間中に形成することとなるように各 2次元画像形成素子の表示動作を制御するようにしたので、 2次元画像形成素子と光拡散素子または微小開口部との組み合わせという比較的簡単な構成で 3次元表示を実現できるという効果を奏する。

また、第 1の発明の第 3の態様の 3次元画像表示装置によれば、画素の駆動によって 2次元画像を表示可能な 2次元画像表示パネルを設けると共に、この 2次元画像表示パネルに対向して、 2次元画像表示パネルの各画素からの出射光をそのまま通過させまたは遮断することが可能な複数の光開閉セルを配列してなる光開閉セルアレイを設け、各光開閉セルが順次開状態となるように光開閉セルァレィを走査制御すると共に、この走査に同期して 2次元画像表示パネルにおける画像表示範囲を順次移動させるように制御し、順次移動していく画像表示範囲の各画素から出射して光開閉セルァレイの開状態の光開閉セルを通過した光により、表示対象の 3次元画像を構成する多数の点光源像を空間中に形成するようにしたので、ピンホールとして機能する光開閉セルを互いに近接して配置することが可能となる。このため、表示される 3次元画像の角度分解能が向上し、画品位がよくなるという効果を奏する。

また、第 3の態様の 3次元画像表示装置によれば、 2次元画像表示パネルと光開閉セルアレイとを有する単位ュニッ卜を複数配列し、これらの複数の単位ュニットの各光開閉セルアレイを並列に走査して互いに対応する位置にある各光開閉セルが同期して開状態となるように制御すると共に、複数の光開閉セルアレイの並列走査に同期して複数の単位ュニッ卜の各 2次元画像表示パネルにおける画像表示範囲が並列に（一斉に）移動するように制御し、これにより、各画像表示範囲の各画素からの出射光が対応する光開閉セルアレイにおける開状態の光開閉セルを通過して表示対象の 3次元画像を構成する多数の点光源像を空間中に形成することとなるようにすることにより、表示画像の解像度、角度分解能、および動画としての自然さ等、いずれの点においても鑑賞に耐えうる品質の 3次元動画を提供することができるという効果を奏する。

また、第 1の発明の第 4の態様の 3次元画像表示装置によれば、 2次元画像形成手段により形成された時間的に変化する 2次元画像の投射方向がその 2次元画像の時間的な変化に対応して変化することとなるように、 2次元画像の投射方向を偏向するようにしたので、様々な方向に投射された 2次元画像を時々刻々観測する者は、その眼の残像現象によって、空間に 3次元画像を合成して立体画像として観測することができるという効果を奏する。

この場合、特に、偏向手段を、電界方向に沿って液晶分子が整列し電界方向にのみ光を透過させるように機能する透過方向可変型の液晶素子を利用して構成した場合には、機械的可動機構を含まず、偏向制御や保守が容易であるという効果を奏する。

また、第 4の態様の 3次元画像表示装置では、 3次元画像形成手段が、さらに、 2次元画像投射方向を偏向手段による偏向方向と異なる方向に拡散させるための拡散手段を備えるようにした場合には、見る者が、偏向手段による偏向方向と異なる方向に視点を移動させた場合においても 3次元画像を見ることができるという効果を奏する。

また、第 4の態様の 3次元画像表示装置では、画像形成制御手段が、偏向手段によって偏向される 2次元画像の投射方向に応じて、その偏向方向における 2次元画像の倍率を変化させるように画像形成動作を制御するようにした場合には、見る者にとって、どの方向から見ても、正しい縦横比の 3次元画像を見ることができるという効果を奏する。

また、第 4の態様の 3次元画像表示装置では、 2次元画像形成手段が、さらに、符号化された 2次元画像データを受信する受信手段と、受信手段によって受信された 2次元画像デ一夕を復号化する復号化手段とを含むようにした場合には、 3 次元表示に必要な膨大な 2次元画像データを符号化された状態で受信することができ、画像デ一夕を記録する記録媒体の記録領域の消費量を低減できると共に、実質的なデータ伝送の高速化を図ることができるという効果を奏する。また、この場合、特に、時間的に異なる 2次元静止画データの集合を動画像とみなして圧縮符号化するようにした場合には、一般的な動画像圧縮技術を適用することができるという効果を奏する。

また、第 4の態様の 3次元画像表示装置では、入射される光を、その入射位置に対応した方向に偏向させることが可能なホログラムを利用して偏向手段を構成するようにした場合には、偏向手段を複製によって製作することが可能であり、量産性に富むという効果を奏する。

この場合、特に、ホログラムを形成したフィルム状部材を光の入射方向と異なる一つの方向に移動させることによって入射光を順次偏向させるようにした場合には、偏向動作に必要なフィルム状部材の移動機構を比較的容易に構成することができるという効果を奏する。

また、第 4の態様の 3次元画像表示装置では、印加される信号電圧に応じて局所的に厚みが変化して表面に凹凸を生ずる光透過性部材を利用して偏向手段を構成するようにした場合には、信号電圧の設定を変えるだけで、偏向の状態や条件を比較的簡単に変更することができるという効果を奏する。

また、第 4の態様の 3次元画像表示装置では、偏向手段が、 2次元画像形成手段により形成される 2次元画像の時間的な変化に対応して光の放射方向を変えることが可能な光源を含むものである場合には、装置がコンパク卜になるという効果を奏する。

また、第 1の発明の第 5の態様の 3次元画像表示装置によれば、複数の 2次元画像形成素子と複数の点光源を備えた比較的簡単な構成で 3次元表示を実現できるという効果を奏する。

また、第 1の発明の第 6の態様の 3次元画像表示装置によれば、 2次元画像形成パネルと複数の点光源を備えた比較的簡単な構成で 3次元表示を実現できるという効果を奏する。

第 2の発明の 3次元画像表示装置によれば、 2次元画像形成手段によって、複数の 2次元画像の情報に基づいて時間的に変調された光によって複数の 2次元画像が形成され、 3次元画像形成手段によって、 2次元画像形成手段によって形成された複数の 2次元画像を互いに異なる方向に投射することによって 3次元画像が形成されるので、 2次元画像形成手段によって形成される 2次元画像の内容を簡単に変えることができ、これにより、空間に表示される 3次元画像の内容をも簡単に変えることができるという効果を奏する。したがって、その変更の夕イミングを高速化すれば、動画の立体表示も実現可能になるという効果がある。また、専用の眼鏡ゃコヒーレント光を必要とせずに、真の意味での立体表示が可能になるという効果を奏する。

また、第 2の発明の 3次元画像表示装置では、 3次元画像形成手段が、 2次元画像形成手段によって走査される光の入射位置を制御するために用いられる位置情報が記録された領域を有する場合には、 3次元画像形成手段に対する光の入射位置を制御することが可能となり、精度よく 3次元画像を形成することが可能となるという効果を奏する。

また、第 2の発明の 3次元画像表示装置では、更に、装置全体を同期させて制御するための同期情報が記録された領域を有する場合には、装置全体を同期させて制御することが可能となるという効果を奏する。

第 3の発明の 3次元画像表示装置によれば、複数の 2次元画像の情報を担持した光を出射することによって複数の 2次元画像を形成する 2次元画像形成手段と、 2次元画像形成手段によって出射された光を、入射位置に応じて異なる方向に向けて投射することによって、複数の 2次元画像を互いに異なる方向に投射して 3 次元画像を形成する 3次元画像形成手段とを備え、 3次元画像形成手段が、 2次元画像形成手段によって出射される光の入射位置を制御するために用いられる位置情報が記録された領域を有するようにしたので、 3次元画像形成手段に対する光の入射位置を制御することが可能となり、精度よく 3次元画像を形成することが可能となるという効果を奏する。

また、第 3の発明の 3次元画像表示装置では、 3次元画像形成手段が、更に、装置全体を同期させて制御するための同期情報が記録された領域を有する場合には、装置全体を同期させて制御することが可能となるという効果を奏する。

以上の説明に基づき、本発明の種々の態様や変形例を実施可能であることは明らかである。従って、以下の請求の範囲の均等の範囲において、上記の最良の形態以外の形態でも本発明を実施することが可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の画素を配列して構成され、各画素の駆動によって 2次元画像を形成可能な 2次元画像形成手段と、

前記 2次元画像形成手段により形成された 2次元画像を基に、空間に 3次元画像を形成する 3次元画像形成手段と

を備えたことを特徴とする 3次元画像表示装置。

2 . 前記 2次元画像形成手段は、

それぞれが複数の画素を配列して構成されると共に、各々 2次元画像を形成可能な複数の 2次元画像形成素子を含み、

前記 3次元画像形成手段は、

前記複数の 2次元画像形成素子の各々に対向して設けられ、対応する 2次元画像形成素子から出射されて入射する光を空間中に拡散させて出射することが可能な光拡散素子と、

前記光拡散素子から出射した光が 3次元画像を構成する多数の点光源像を前記空間中に形成することとなるように前記各 2次元画像形成素子を制御する表示制御手段と

を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の 3次元画像表示装置。

3 . 前記表示制御手段は、表示対象の 3次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像データをそれぞれ対応する 2次元画像形成素子に供給することにより各 2次元画像形成素子を制御し、前記各光拡散素子から出射した光によって前記多数の点光源像を前記空間中に形成させる機能を有することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の 3次元画像表示装置。

4 . 前記光拡散素子は、入射される光を一点に集光することが可能な集光部と、この集光部により形成される集光点に位置する平面状の出射面とを有するように形成されていることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の 3次元画像表示装置。

5 . 前記光拡散素子の集光部の入射面は、入射側に凸形状をなす非球面を含んで構成されていることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の 3次元画像表示装置

6 . 前記光拡散素子の集光部の入射面は、前記集光点に曲率中心をもつ球面を含んで構成されていることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の 3次元画像表示

7 . 前記光拡散素子の集光部はフレネルレンズを含んで構成されていることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の 3次元画像表示装置装置。

8 . 前記光拡散素子の集光部は、その入射面に形成された干渉縞によって光を集光するものであることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の 3次元画像表示装置。

9 . 前記光拡散素子は、所定パターンの干渉縞が形成された板状体またはフィルムとして構成され、入射される光を一点に集光し、または入射される光をそれがー点から拡散したかのように発散させるものであることが可能であることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の 3次元画像表示装置。

1 0 . 前記 2次元画像形成手段は、

前記 3次元画像形成手段は、

前記複数の 2次元画像形成素子の各々に対向して設けられ、対応する 2次元画像形成素子から出射されて入射する光をそのまま通過させる微小開口部と、前記各微小開口部を通過した光が 3次元画像を構成する多数の点光源像を空間中に形成することとなるように前記各 2次元画像形成素子を制御する表示制御手段と

1 1 . 前記表示制御手段は、表示対象の 3次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像データをそれぞれ対応する 2次元画像形成素子に供給することにより各 2次元画像形成素子を制御し、前記各微小開口部を通過した光によって前記多数の点光源像を前記空間中に形成させる機能を有することを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の 3次元画像表示装置。

1 2 . 前記 2次元画像形成手段は、

複数の画素を配列して構成され、各画素の駆動によって 2次元画像を形成可能な 2次元画像形成パネルを含み、

前記 3次元画像形成手段は、

前記 2次元画像形成パネルに対向して配置され、この 2次元画像形成パネルの各画素から出射されて入射する光をそのまま通過させまたは遮断することが可能な光開閉セルを複数配列してなる光開閉セルアレイと、

前記光開閉セルアレイを走査して、各光開閉セルが順次開状態となるように制御する光開閉セル制御手段と、

前記光開閉セル制御手段による前記光開閉セルアレイの走査に同期して前記 2 次元画像形成パネルにおける画像形成範囲を順次移動させ、この画像形成範囲の各画素から出射して前記光開閉セルアレイの開状態の光開閉セルを通過した光が 3次元画像を構成する多数の点光源像を前記空間中に形成することとなるように前記 2次元画像形成パネルを制御する表示制御手段と

1 3 . 前記表示制御手段は、表示対象の 3次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像データをそれぞれ前記 2次元画像形成パネルにおける画像形成範囲の画素に供給することにより 2次元画像形成パネルを制御し、前記開状態の光開閉セルを通過した光によって前記多数の点光源像を前記空間中に形成させる機能を有することを特徴とする請求の範囲第 1 2項記載の 3次元画像表示装置。

1 4 . 前記 2次元画像形成パネルおよび前記光開閉セルアレイの対を含む単位ュニットを複数配列すると共に、各単位ュニッ卜の光開閉セルアレイごとに前記光開閉セル制御手段を設けてなる 3次元画像表示装置であって、

前記光開閉セル制御手段は、各光開閉セルアレイにおける互いに対応する位置にある各光開閉セルが同期して開状態となるように、対応する各光開閉セルァレィの走査を制御し、

前記表示制御手段は、前記各光開閉セル制御手段による前記各光開閉セルァレィの走査に同期して前記複数の単位ュニッ卜の各 2次元画像形成パネルにおける画像形成範囲を移動させ、各画像形成範囲の各画素から出射して対応する光開閉セルァレイの開状態の光開閉セルを通過した光が 3次元画像を構成する多数の点光源像を前記空間中に形成することとなるように前記 2次元画像形成パネルを制御する

ことを特徴とする請求の範囲第 1 2項記載の 3次元画像表示装置。

1 5 . 前記表示制御手段は、表示対象の 3次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像デ一夕をそれぞれ前記複数の単位ュニットにおける各 2次元画像形成パネルの画像形成範囲の画素に供給することにより各 2次元画像形成パネルを制御し、前記開状態の光開閉セルを通過した光によつて前記多数の点光源像を前記空間中に形成させる機能を有することを特徴とする請求の範囲第 1 4項記載の 3次元画像表示装置。

1 6 . 前記 2次元画像形成手段は、

形成される 2次元画像が時間的に変化することとなるように画像形成動作を制御する画像形成制御手段を含み、

前記 3次元画像形成手段は、

前記 2次元画像形成手段により形成された 2次元画像の投射方向がその 2次元画像の時間的な変化に対応して変化することとなるように、前記 2次元画像の投射方向を偏向させる偏向手段を含む

ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の 3次元画像表示装置。

1 7 . 前記偏向手段は、

電界方向に沿って液晶分子が整列して、その電界方向にのみ光を透過させるように機能する透過方向可変型の液晶素子を含んで構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3次元画像表示装置。

1 8 . 前記 3次元画像形成手段は、さらに、

前記 2次元画像投射方向を前記偏向手段による偏向方向と異なる方向に拡散させるための拡散手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3次元画像表示装置。

1 9 . 前記画像形成制御手段は、前記偏向手段によって偏向される 2次元画像の投射方向に応じて、その偏向方向における 2次元画像の倍率を変化させるように画像形成動作を制御する機能を有することを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3次元画像表示装置。

2 0 . 前記 2次元画像形成手段は、さらに、

符号化された 2次元画像データを受信する受信手段と、

前記受信手段によって受信された 2次元画像デ一夕を復号化する復号化手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3次元画像表示装置。

2 1 . 前記偏向手段は、前記 2次元画像の投射方向を偏向させる動作を周期的に行うものであって、

前記受信手段により受信される符号化された 2次元画像デ一夕は、

前記偏向手段による偏向動作の周期に同期したタイミング位置に配置され、 2 次元静止画デ一夕を独立して圧縮符号化して得られた第 1の圧縮符号化データと、前記第 1の圧縮符号化データに隣接した位置に配置され、第 1の圧縮符号化デ一夕との差分を表す差分データで構成される第 2の圧縮符号化デ一夕と

を含むことを特徴とする請求の範囲第 2 0項記載の 3次元画像表示装置。

2 2 . 前記画像形成制御手段は、時分割的な画素駆動制御または空間的な画素駆動制御の少なくとも一方を行うことにより、中間階調の 2次元画像を形成可能であることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3次元画像表示装置。

2 3 . 前記偏向手段は、光を透過させる際にその投射方向を偏向させるものであることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3次元画像表示装置。

2 4 . 前記偏向手段は、入射光を反射する際にその投射方向を偏向させるものであることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3次元画像表示装置。

2 5 . 前記偏向手段は、回転可能に配設されたプリズムまたは反射ミラ一を複数個配列して構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3次元画像表示装置。

2 6 . 前記偏向手段は、

入射される光を、その入射位置に対応した方向に偏向させることが可能なホログラムを利用して構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3 次元画像表示装置。

2 7 . 前記偏向手段は、前記ホログラムを光の入射方向と異なる方向に移動させることによって入射光を順次偏向させるものであることを特徴とする請求の範囲第 2 6項記載の 3次元画像表示装置。

2 8 . 前記偏向手段は、

規則的に配列された複数組の前記ホログラムを含んで構成されていることを特徴とする請求の範囲第 2 6項または請求の範囲第 2 7項記載の 3次元画像表示装置。

2 9 . 前記ホログラムは、板状部材に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 2 6項記載の 3次元画像表示装置。

3 0 . 前記偏向手段は、前記板状部材を光の入射方向と異なる方向に往復移動させることによって入射光を順次偏向させるものであることを特徴とする請求の範囲第 2 9項記載の 3次元画像表示装置。

3 1 . 前記ホログラムは、フィルム状部材に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 2 6項記載の 3次元画像表示装置。

3 2 . 前記偏向手段は、前記フィルム状部材を光の入射方向と異なる一つの方向に移動させることによって入射光を順次偏向させるものであることを特徴とする請求の範囲第 3 1項記載の 3次元画像表示装置。

3 3 . 前記ホログラムは、所定の曲面上に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 2 6項記載の 3次元画像表示装置。

3 4 . 前記所定の曲面は、円筒面であることを特徴とする請求の範囲第 2 6項記載の 3次元画像表示装置。

3 5 . 前記偏向手段は、印加される信号電圧に応じて局所的に厚みが変化して表面に凹凸を生ずる光透過性部材を利用して構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3次元画像表示装置。

3 6 . 前記偏向手段は、前記 2次元画像形成手段による画像形成に供せられる以前の光を偏向させることによって前記 2次元画像の投射方向を偏向させるものであることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の 3次元画像表示装置。

3 7 . 前記偏向手段は、回動する反射体または屈折体を含んで構成されていることを特徴とする請求の範囲第 3 6項記載の 3次元画像表示装置。

3 8 . 前記偏向手段は、往復移動する光源と、この光源から出射した光を前記 2 次元画像形成手段に導く光学系とを含んで構成されていることを特徴とする請求の範囲第 3 6項記載の 3次元画像表示装置。

3 9 . 前記偏向手段は、前記 2次元画像形成手段により形成される 2次元画像の時間的な変化に対応して光の放射方向を変えることが可能な光源を含んで構成されていることを特徴とする請求の範囲第 3 6項記載の 3次元画像表示装置。

4 0 . 前記 2次元画像形成手段は、

前記 3次元画像形成手段は、

前記複数の 2次元画像形成素子の各々に対向して設けられ、対応する 2次元画像形成素子に対して、 1点から拡散する光が照射されるように、指向性を有する光を出射する複数の点光源と、

前記点光源より出射され、前記 2次元画像形成素子を通過した光によって、 3 次元画像が形成されるように、前記各 2次元画像形成素子および前記各点光源を制御する表示制御手段と

4 1 . 前記表示制御手段は、表示対象の 3次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像データをそれぞれ対応する 2次元画像形成素子に供給することにより各 2次元画像形成素子を制御することを特徴とする請求の範囲第 4 0項記載の 3次元画像表示装置。

4 2 . 前記 2次元画像形成手段は、

前記 3次元画像形成手段は、

前記 2次元画像形成パネルに対向して配置され、前記 2次元画像形成パネルの対応する所定の範囲に対して、 1点から拡散する光が照射されるように、指向性を有する光を出射する複数の点光源と、

前記 2次元画像形成パネルにおける画像形成範囲を順次移動させ、この画像形成範囲に対して、対応する前記点光源から出射された光が照射され、前記画像形成範囲を通過した光によって 3次元画像が形成されるように、前記 2次元画像形成パネルおよび前記各点光源を制御する表示制御手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の 3次元画像表示装置。

4 3 . 前記表示制御手段は、表示対象の 3次元画像の全体または一部を互いに異なる視点で 2次元的に表した 2次元画像デ一夕をそれぞれ前記 2次元画像形成パネルにおける画像形成範囲の画素に供給することにより前記 2次元画像形成パネルを制御することを特徴とする請求の範囲第 4 2項記載の 3次元画像表示装置。

4 4 . 複数の 2次元画像の情報に基づいて時間的に変調された光によって複数の 2次元画像を形成する 2次元画像形成手段と、

前記 2次元画像形成手段によって形成された複数の 2次元画像を互いに異なる方向に投射することによって 3次元画像を形成する 3次元画像形成手段とを備えたことを特徴とする 3次元画像表示装置。

4 5 . 前記 2次元画像形成手段は、変調された光を走査することにより 2次元画像を形成することを特徴とする請求の範囲第 4 4項記載の 3次元画像表示装置。

4 6 . 前記 3次元画像形成手段は、前記 2次元画像形成手段によって走査された光を、入射位置に応じて異なる方向に向けて反射することにより、複数の 2次元画像を互いに異なる方向に投射することを特徴とする請求の範囲第 4 5項記載の 3次元画像表示装置。

4 7 . 前記 3次元画像形成手段は、前記 2次元画像形成手段によって走査される光の入射位置を制御するために用いられる位置情報が記録された領域を有することを特徴とする請求の範囲第 4 6項記載の 3次元画像表示装置。

4 8 . 前記 3次元画像形成手段は、装置全体を同期させて制御するための同期情報が記録された領域を有することを特徴とする請求の範囲第 4 6項記載の 3次元画像表示装置。

4 9 . 複数の 2次元画像の情報を担持した光を出射することによって複数の 2次元画像を形成する 2次元画像形成手段と、

前記 2次元画像形成手段によって出射された光を、入射位置に応じて異なる方向に向けて投射することによって、複数の 2次元画像を互いに異なる方向に投射して 3次元画像を形成する 3次元画像形成手段とを備え、

前記 3次元画像形成手段は、前記 2次元画像形成手段によって出射される光の入射位置を制御するために用いられる位置情報が記録された領域を有することを特徴とする 3次元画像表示装置。

5 0 . 前記 3次元画像形成手段は、更に、装置全体を同期させて制御するための同期情報が記録された領域を有することを特徴とする請求の範囲第 4 9項記載の 3次元画像表示装置。