JP3083635B2 - 3次元立体画像/2次元画像共存型表示装置 - Google Patents
3次元立体画像/2次元画像共存型表示装置Info
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Description
ながら、3次元立体画像と2次元画像とを表示できるば
かりでなく、表示画面に3次元立体画像及び2次元画像
を混在して表示することができる3次元立体画像/2次
元画像共存型表示装置に関する。
テレオスコープ)で両眼視差を利用したものがある。こ
れまでの立体像の表示では、静止画から動画へ、白黒か
らカラーへの動向がある。特に、フルカラーの動画を表
示する技術として、立体映画の分野では偏光眼鏡を光学
的に右画像と左画像とを分離して立体表示する方法が、
また、テレビジョンの分野では、液晶シャッターを用い
て時分割に右画像と左画像とを分離して立体表示する方
法が既に実用化されている。しかしながら、これらの動
画立体表示技術では眼鏡を必要としているため、眼鏡を
かける煩わしさ、眼鏡をかけることにより映像画面が暗
くなること、また、通信では対話者が不自然な状態で会
話しなければならない等の問題点がある。一方、眼鏡を
かけない立体表示として、レンチキュラーシートを用い
る方法や、ホログラフィー、バリフォーカルミラーを用
いる方式がある。
高精細、フルカラーの立体像の再現に成功しているが、
通信への適用を考えると、リアルタイムでの動画像がで
きないという大きな問題を有している。一方、バリフォ
ーカルミラーについては、臨場感のある立体感を出すた
めには、奥行き方向の像数を増やす必要があるが、機械
制御、音、情報量等の問題から像数の増加が困難なこと
と、遠近が逆転して見えることがあるといった本質的な
問題がある。
方式としてパララックスバリアやレンチキュラーレンズ
方式がある。原理はほぼ同じであるが、光量の減少しな
いレンチキュラー方式が優れている。ここでは、最も実
用化に近いと考えられるレンチキュラーシートを用いた
3次元立体表示技術について説明する。
合を示す。図6図示左側に示すように、マトリクス状に
配列した画素を有する透過型表示装置1と、カマボコ状
のレンズからなるレンチキュラーシート2との組み合わ
せで構成される。透過型表示装置1は図6図示右側に拡
大して示すように、左目用画像Lと右目用画像Rとがス
トライプ状に交互に配置して構成されている。また、透
過型表示装置1の背面には面光源3がある。レンチキュ
ラーシート2のストライプ状のカマボコレンズの中に
は、2組の画素がレンズに沿って配列している。そし
て、図6図示右側に示す2組の画素のうち、一方が右目
用画像Rに、もう一方が左目用画像Lに対応する。それ
ぞれの画像が観察者の右目、あるいは左目に到達するよ
うに、カマボコレンズのピッチや曲率半径、厚さが正確
に設計される。
像R、Lと透過光との関係をそれぞれ示している。図中
の符号は図6に対応している。1フィールド毎、あるい
は1フレーム毎に左目用画像L、あるいは右目用画像R
を表示することによって観察者Mは3次元立体画像を観
察することができる。
型表示装置1とを組み合わせた3次元立体表示装置につ
いてのみ説明したが、発光型の表示装置を用いて実現し
た例もある。
キュラーシート2を用いた3次元立体画像表示装置で
は、3次元立体画像の観察は可能であった。しかしなが
ら、右目用、左目用、それぞれストライプ状の画素2組
で画像を構成していたため、解像度が1/2に低下する
といった問題があった。また、レンチキュラーシート2
が透過型表示装置1の全面にあるため、表面がデコボコ
しており、不自然さが回避できなかった。さらに、2次
元表示で十分な文字等を表示する時には通常の表示装置
の方が見やすいといった問題があった。
し、高解像度でヒューマンインタフェ−スを向上できる
3次元立体画像表示装置を提供し、さらに、表示画面上
に部分的に3次元立体画像と2次元画像とを選択的に表
示できる表示装置を提供することを目的とする。
あるいはストライプ状に配置した面光源とレンチキュラ
ーシートとからなる光指向性切り替え装置と、この光指
向性切り替え装置を光源とする透過型表示装置と、該透
過型表示装置と前記光指向性切り替え装置との間に配置
されて光の透過状態と散乱状態とを部分的に切り替えら
れる透過率制御装置とを備え、前記光指向性切り替え装
置は、電気制御によって少なくともストライプ状に光の
オン/オフを切り替えられる機能を有し、前記レンチキ
ュラーシートは1つのレンズの中に前記ストライプ状の
光源を少なくとも2つを含む構造で、かつ、1つのスト
ライプ状光源からの光が観察者の右目へ集光し、もう一
方のストライプ状光源からの光が観察者の左目へ集光す
る機能を有し、前記透過型表示装置は光指向性切り替え
装置からの光を光源として表示画面を構成する機能を有
し、前記透過率制御装置は前記透過型表示装置に表示す
る画像に応じて透過状態と散乱状態を切り替えられる機
能を有するよう構成される。
的に表示するに当って、前記透過率制御装置は、少なく
とも3次元立体画像の表示される領域では透明状態とな
り、かつ、前記光指向性切り替え装置からの光が観察者
の右目へ集光するときには前記透過型表示装置には右目
用の画像が表示され、逆に、前記光指向性切り替え装置
からの光が観察者の左目へ集光するときには前記透過型
表示装置には左目用の画像が表示され、かつ、3次元立
体画像を表示しない領域では前記透過率制御装置は散乱
状態となり、前記透過型表示装置には2次元画像を表示
する。
表示装置の構成の1例を示す。図1(a)は斜視図、図
1(b)は、図1(a)中のマトリクス型面光源の要部
の拡大図、図1(c)は同じく透過型表示装置の要部の
拡大図を示す。図中の符号11は光指向性切り替え装
置、12はマトリクス型面光源、13はレンチキュラー
シート、14は透過型表示装置、25は透過率制御装置
を表わす。以下、1フレーム毎に右目用画像と左目用画
像とを切り替える方式によって、3次元立体画像を表示
する場合について説明する。
リクス型面光源12とレンチキュラーシート13とを組
み合わせて構成される。マトリクス型面光源12は図1
(b)に示すように、左目用光源Lと右目用光源Rとが
マトリクス状に配置されている。また、透過型表示装置
14にもマトリクス型の表示装置を用いている。
を表示する領域で透過率制御装置25が部分的に透明と
なる。この領域では次の作用によって3次元画像を表示
することができる。すなわち、偶数フレームでは左目用
光源Lがストライプ状に点灯し、それに同期して透過型
表示装置14は左目用画像Lを表示する。
に示す。一方、奇数フレームでは、偶数フレームと同様
に右目用光源がストライプ状に点灯し、透過型表示装置
14は右目用画像Rを表示する。これを図2図示右側に
示す。観察者Mにおいて、左目用画像Lと右目用画像R
とが融合することによって、3次元立体画像を観察する
ことができる。
御装置25は散乱状態となり、次の作用によって2次元
画像を表示することができる。すなわち、左目用光源、
右目用光源の点灯に応じて偶数フレームと奇数フレーム
とも同じ画像を表示することになる。散乱状態である透
過率制御装置25は、透過型表示装置14のバックライ
ト用拡散板として作用している。これを図2(c)図示
左右に示す。
元画像共存型表示装置の具体的な構成例である。光指向
性切り替え装置11は、マトリクス状光源(液晶表示パ
ネル)12とレンチキュラーシート13とから構成され
る。そして、液晶表示パネル12は、平面状光源15、
第1の偏光板16、光指向性切り替え用ツイストネマチ
ック型液晶セル17とで構成される。そして、第1の偏
光板16と光指向性切り替え用ツイストネマチック型液
晶セル17とで偏光制御素子が構成される。
置から面光源と偏光板1枚を取り除いて、液晶からなる
偏光制御素子である表示用ツイストネマチック型液晶セ
ル19と第3の偏光板20とで構成される。透過率制御
装置25は高分子散乱型液晶(PDLC)セル26と第
2の偏光板18とを用いて、マトリクス状に光透過率を
制御できる構成とした。
偏光板16によって偏光方向が1方向に揃えられる。光
指向性切り替え用ツイストネマチック型液晶セル17で
は、外部からの信号に応じて光の偏光方向が変化する。
この光はレンチキュラーシート13へ入射し、レンチキ
ュラーシート13からの出射光は透過型表示装置14の
光源として作用する。
ュラーシート13からの出射光がそのまま進行方向及び
偏光状態を保持して通過し、さらに、光指向性切り替え
用ツイストネマチック型液晶セル17で90度偏光方向
が変化した光だけが第2の偏光板18を通過することに
なる。この光は表示用ツイストネマチック型液晶セル1
9と第3の偏光板20で作製された3次元立体画像を観
察者へ運ぶ機能をする。
キュラーシート13からの出射光は偏光状態及び進行方
向いずれも保持されずにPDLCセル26を通過し、第
2の偏光板18を通過した光が透過型表示装置14の光
源として作用する。
ある。2次元画像を表示する場合には左目あるいは右目
へ光を集光する必要がない。透過型表示装置14に2次
元画像を表示すれば、観察者は2次元画像を観察できる
が、光指向性切り替え用ツイストネマチック型液晶セル
17の配線がブラックストライプとして観測されるた
め、見ずらくなる。図4(a)はこの状態を示す。その
ため、図4(b)に示す如く、PDLCセル26を挿入
し、散乱状態を利用してブラックストライプを消すこと
ができる。
元画像共存型表示装置の制御系の1例である。図中の符
号11、14、25は図3に対応し、21、22はカメ
ラ、23は同期信号発生器、24は切り替えスイッチ、
27は縮小回路、30は2次元画像発生源、31はウィ
ンドウ領域指定回路、32はウィンドウ制御回路を表わ
している。
の画像は、同期信号発生器23からの信号によって切り
替えスイッチ24で切り替えられ、同時に同期信号発生
器23からの信号によって光指向性切り替え装置11に
おいて光の指向性が切り替えられる。一方、ウィンドウ
領域指定回路31では3次元立体画像を表示する領域及
びウィンドウの大きさを指定する回路であり、縮小回路
27とウィンドウ制御回路32と透過率制御装置25と
へ制御信号が送られる。透過率制御装置25ではウィン
ドウ領域指定回路31からの制御信号に基づき3次元立
体画像の表示すべき領域のみ透明状態にするように作用
する。ウィンドウ制御回路32では2次元画像発生源3
0からの映像と3次元立体画像を多重化する働きをす
る。このように、1台の表示装置でありながら3次元立
体画像と2次元画像を共存した画像を観察することがで
きる。
にも関わらず、ある場合には3次元立体画像を観察で
き、また、ある場合には2次元画像を観察でき、さら
に、3次元立体画像と2次元画像を共存して表示するこ
とができることとなる。
型表示装置の1実施例を示す図である。
画像との関係を示す図である。
型表示装置の具体的な構成例を示す分解図である。
型表示装置の制御系の1例を示す図である。
図である。
の関係を説明する図である。
ル 18 第2の偏光板 19 表示用ツイストネマチック型液晶セル 20 第3の偏光板 21 右目用カメラ 22 左目用カメラ 23 同期信号発生器 24 切り替えスイッチ 25 透過率制御装置 26 PDLCセル 27 縮小回路 30 2次元画像発生源 31 ウィンドウ領域指定回路 32 ウィンドウ制御回路
Claims (4)
- 【請求項1】 マトリクス状あるいはストライプ状に配
置した面光源とレンチキュラーシートとからなる光指向
性切り替え装置と、 この光指向性切り替え装置を光源とする透過型表示装置
と、 該透過型表示装置と前記光指向性切り替え装置との間に
配置された、光の透過状態と散乱状態とを部分的に切り
替えられる透過率制御装置とを備え、 前記光指向性切り替え装置は、電気制御によって少なく
ともストライプ状に光のオン/オフを切り替えられる機
能を有し、 前記レンチキュラーシートは1つのレンズの中に前記ス
トライプ状の光源を少なくとも2つを含む構造で、か
つ、1つのストライプ状光源からの光が観察者の右目へ
集光し、もう一方のストライプ状光源からの光が観察者
の左目へ集光する機能を有し、 前記透過型表示装置は光指向性切り替え装置からの光を
光源として表示画面を構成する機能を有し、 前記透過率制御装置は前記透過型表示装置に表示する画
像に応じて透過状態と散乱状態を切り替えられる機能を
有し、 3次元立体画像を表示装置の全面あるいは部分的に表示
する場合に当って、 前記透過率制御装置は、少なくとも3次元立体画像の表
示される領域では、透明状態となり、かつ、前記光指向
性切り替え装置からの光が観察者の右目へ集光するとき
に前記透過型表示装置には右目用の画像が表示され、逆
に、前記光指向性切り替え装置からの光が観察者の左目
へ集光するときに前記透過型表示装置には左目用の画像
が表示され、 かつ、3次元立体画像を表示しない領域では前記透過率
制御装置は散乱状態となり、前記透過型表示装置に2次
元画像を表示することを特徴とする3次元立体画像/2
次元画像共存型表示装置。 - 【請求項2】 前記光指向性切り替え装置の面光源は、 平面状光源と、 第1の偏光板と液晶セルとからなる偏光制御素子とを構
成要素とする液晶表示パネルであり、 この液晶表示パネルには少なくとも格子状の光シャッタ
を形成できるように画素が配列されており、前記光シャ
ッタ領域は電気信号によってオン/オフ制御できること
を特徴とする請求項1記載の3次元立体画像/2次元画
像共存型表示装置。 - 【請求項3】 前記透過型表示装置は、液晶からなる偏
光制御素子および第3の偏光板を最小構成要素とするこ
とを特徴とする請求項1記載の3次元立体画像/2次元
画像共存型表示装置。 - 【請求項4】 前記透過率制御装置は高分子散乱型液晶
と第2の偏光板とを最小構成要素とすることを特徴とす
る請求項1記載の3次元立体画像/2次元画像共存型表
示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP04081869A JP3083635B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 3次元立体画像/2次元画像共存型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP04081869A JP3083635B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 3次元立体画像/2次元画像共存型表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05284542A JPH05284542A (ja) | 1993-10-29 |
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Family
ID=13758477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04081869A Expired - Lifetime JP3083635B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 3次元立体画像/2次元画像共存型表示装置 |
Country Status (1)
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- 1992-04-03 JP JP04081869A patent/JP3083635B2/ja not_active Expired - Lifetime
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