JPH01283546A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、両眼視差を利用し、たとえば赤−青フィルタ
、偏光板、または液晶シャッタなどを含む観察用眼鏡を
使用することなく立体映像を観察することができる立体
映像表示装置に関する。

従来の技術 従来からｒＭ発または実用化されてきている立体映像表
示装置は、水蒸気や煙などに映像を投影して３次元空間
に３次元映像を構成する立体ホログラムを除くと、すべ
て２次元映像に加工を施して３次元映像として知覚する
ためのものである。このような立体映像に示装置には、
運動視差を利用するものと両眼視差を利用するものとが
ある。

運動視差を利用する方式は、プルフリッヒ方式と呼ばれ
、Ｅｌ察対象が運動する場きに、観察者の近傍の観察対
象はど速く運動するように感じられ、遠くにあるＩｊＩ
察対象はど緩慢に運動するように感じられることを利用
している。このようなプルフリッヒ方式は映像の與行き
があまり取れないこと、静止している観察対象では奥行
きを表現することができないことなどの理由で実用化に
は至っていない。

両ｌｌ１ｔ視差を利用する方式は、人間がｔｉ察対象を
目視するときに、左眼と右眼とでそれぞれ異なりた暦様
で観察対象を視認し、これによって１１京対象を立体視
していることを利用している。このような両眼視差を利
用１−る方式では、左眼と右眼とで視認される映像が（
■互に異なる必要がある。

両眼視差を利用する立体映像表示装置は次のような２つ
の構成に分類することができる。第１に、表示装置と１
１京者との間に赤−青フィルタ、偏光板、または液晶シ
ャッタなどを含む観察用眼鏡を使用するようにした構成
を有するもので、−ｍに２眼式立体映像装置と呼ばれて
いる。たとえば液晶シャンクを用いるものでは、ＣＲＴ
（陰極線管）などの表示装置に、たとえば１フイールド
毎に左眼用映像と右眼用映像とを相互に切ＪＡえて表示
するようにし、前記液晶シャッタを用いた観察用眼鏡に
よって、前記表示装置に表示される映像が、】フィール
ド毎に選択的に右眼、左眼に入るように切換えられるよ
うにしている。

このような２眼式立体映像装置では、各眼に対応する映
像を鮮明に分離することができるため、二重像の発生（
クロストーク）や視点による左右像の反転などの問題を
解決し易い反面、観察用眼鏡を使わなければ立体視でき
ない不便さがある。

第２には、観察用眼鏡を必要としない方式で、一般に多
眼式立体映像装置と呼ばれている。このような多眼式立
体映像装置では、パララックス！＜リヤと呼ばれる仕切
板、またはレンチキュラーシートと呼ばれる柱状レンズ
群を用いて左右像を分離するようにしている。パララッ
クスバリヤを用いる装置（ｒｒ立木テレビについてＪ、
ＮＨＫ技研月報Ｖｏ１．３、Ｎｏ、　６　＜１９６０）
　、および同Ｖ　０１　。

４、Ｎｏ、　５　（１９６１）　Ｊに詳述されている）
では、このパララックスバリヤによって映像源からＪ）
光が遮られるため、開口率が小さくなるという欠点があ
る。　レンチキュラーシートを用いる装置（〔放送文ｆ
ヒ基金第１２回研究報吉会、ｒ三次元映像と三次元テレ
ビジョン１、昭和６２年９月２１日（月）、（財）放送
文化基金」において紹介されている）の原理的な構成は
第４図に示されている。たとえば被写体１は５台の撮像
装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅによって相互に異な
る位置から撮影される。撮像装置２　ａ　、、　２　ｂ
　、　２　ｃ　、　２ｄ、２ｅによって撮影された映像
は、５台の映像再生装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ
によってそれぞれ再生される。この５白の＠像再生装置
３ａ〜３ｃは同期運転され、したがって映像信号が同期
再生される。そのような映像信号はＣＲＴなどを含んで
構成され、比較的高輝度および高解像度の投写装置４ａ
、４ｂ、＝１ｃ、４ｄ、４ｅにそれぞれ）えられる。投
写装置４ａ〜４ｅからの光はフレイ・ルレンズ５を介し
てレンチキュラーシート６に拡大投写され、このレンチ
キュラーシート６から相互に異なる方向に出射する。

フレネ・ルレンズ５は投写装置４ａ〜４ｅとレンチキュ
ラーシー１・６との間の光学的な距離を実際の距離より
も長くするために用いられている。このフレイ・ルレン
ズ５の働きによって投写装置４ａ〜４ｅとレンチキュラ
ーシー１−６との間の距離を短くすることができ、装置
の小型化が図られる。

投写装置４ａ〜４ｅから投写されてフレネルレンズ５を
介してレンチキュラーシート６の各柱状レンズに入射し
た光は、各入射角に対応してこのレンチキュラーシート
６から異なる方向に出射する。すなわち、投写装置４ａ
、４ｂ、４ｃ、４ｄ。

４ｅから発生した光は、レンチキュラーシー）−６の働
きによってそれぞれ光経路１ａ、ｌｂ、ｌｃ：。

Ｉ　ｄ、　ｌ　ｅを通って進む、したがってｉｌｔ察者
７は、レンチキュラーシート６から５つの光経路ｌｃ九
〜ｌｅを介する映像のうち、隣きう２つの光経路を介す
る映像を左右の眼でそれぞれ見ることによ−）で立体感
のある映像を観察することができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら攪数の投写装７７７４　ａ　−４ｅがらの
映像をレンチキュラーシート６上に結像させるために、
フレネルレンズ５などによって導光しなければならない
とともに、投写装置４ａ〜４ｅが比較的人望であるため
、装置全体が大型化してしまうという問題点がある。ま
た複雑なレンズ群による導光が必要であるなど、生産性
および信顯性などの点から実用化は難しがった。

本発明の目的は、簡単な構成でしがも観察用眼鏡などを
用いることなく良好な立体映像を観察することが可能で
あって、しかも小型化に有利な立体映像表示装置を提供
することである。

課題を解決するための手段 本発明は、それぞれに電極がパターン形成された一対の
基板間に、電気的に光学特性が変化される物質が挟持さ
れ、各基板に形成される電極に選択的に電圧が印加され
てに示が行われ、少なくともｉｉ察若者側基板は透明基
板である表示装置と、上記透明基板に形成され、光の入
射位置に応じて入射光を異なる方向に屈折させる複数の
光学手段とを含み、 前記透明基板には、各光学手段毎に左眼用映像♂と示電
極と右眼用映像表示電極とが形成されるようにしたこと
を特徴とする立体映像表示装置である。

作用 本発明においては、観察者側の透明基板には、光の入射
位置に応じて入射光を異なる方向に屈折させる複数の光
学手段が形成される。この複数の光学手段の各光学手段
毎に、左眼用映像表示電極とも眼用映像に示電掻とが形
成され、それぞれ左眼用映像信号および右眼用ｍ像信号
に対応して信号電圧が印加される。

左眼用映像表示電極および右眼用映像表示電極と各光学
手段との位置関係は、各光学手段毎に同等であって、し
たがって左眼用映像表示電極に対応する表示装置の成る
部分を透過する光を観察台の左眼に導くことができ、右
眼用映像表示重臣に対応する部分を透過する光を右眼に
導くことができる。こｆ＋ようにして観察者の右眼と右
眼とには、両眼視差を有する異なる映像が入射し、これ
によ−）て観察者は観察用眼鏡を必要とすることなく立
体的な映像を知覚することができる。

実施例 第１−Ｉ２１は、本発明の一実施例であるに水装置１１
の基本的な構成を示す断面図である。ｋ吊装置１１は基
本的には透過型の液晶表示装置であって、一対の透明基
板１２．１３を含んでいる。透明基板１２の一方表面に
は、たとえばＩ　Ｔ　Ｏ（１＋＋ｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−０
に１ｄｅ）膜などによって共通電極１４が形成され、さ
らにこの共通を極１４を被覆して配向膜１５が形成され
る。

透明基板１３は前記配向膜１５に対向して配置され、そ
の透明基板１２側の表面には走査電極１６がパターン形
成される。そのような状態で透明基板１３および走査電
極１６の透明基板１２側に臨むに面を被覆して配向膜１
７が形成される。このようにして配向ＩＱ１５．１７が
形成する間隙に、たとえばネマティック液晶が充填され
て液晶層１８が形成される。透明基板］、２．１３の液
晶層１８とは反対側の表面にはそれぞれ偏光板１９．２
０が配設される。このようにしてＴＮ（ツイステッドオ
・マチイック）型グ）液晶表示装置として表示装置１１
が構成される。

第２図は、前記透明基板１３の斜視図である。

透明基板１３には、選択拡散技術（ｐｌａｎｅｒｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ）によってイオンをドープすることによ
り、柱状レンズ群１３１が形成されている。すなわちた
とえばガラスなどの材料が用いられる透明基板１３にお
いて、そのナトリウムイオンを池のイオンで置換するこ
とによ−）で、透明基板１３の特定の領域で選択的にそ
の屈折率を異ならせるようにしてレンズ群１３１が形成
される。

このようなレンズ群１３１の形成は、ドープすべきイオ
ンが比較的高い濃度で存在する溶液中にレンズ群１３１
のパターンに整合するマスキングが施された透明基板１
３を浸漬し、この透明基（反１３と溶液との間に電圧を
印加するようにしてｉテなわれる。

このようなレンズ群１３１を構成する光学手段である１
つの柱状レンズ１３１　ａは、たとえば焦点距離ｆを有
しており、この柱状レンズ１３１　：Ｌに、透明基板１
３のレンズ群１３１が形成される側から入射する平行光
は焦点２１に集束する。各柱状レンズの焦点距離は、表
示装置１１と観察者２２との所望の位１ｆ閃係に応じて
、透明基板１３にドープするイオンの種類やドープする
量を亥１ヒすることによって、任意に設定することがで
きるそのようにして、各柱状レンズは凸レンズまた（」
凹レンズにも構成することができる。このようにして、
各柱状レンズに入射した光は、その入射位置に対応する
所望の方向に屈折されて進む。

このようなレンズ８１１３１の働きによって、表示装置
１１に透明基板１２側に配置される光源（図示せず）か
ら発生されて入射する光は、レンズ群１３１の各柱状レ
ンズにおいてその中心線よりも第１図の左方側に入射し
た光は観察者２２の左眼２２Ｌに向かって集束し、中心
線よりも右方側に入射した光は観察者２２め右眼２２Ｒ
に集束する。

走査；極１６はレンズ群１３１の各柱状レンズ１１に走
査電極１６Ｒ，１６Ｌの各一対が対応するようにして形
成される。こめような走査型（至）１６Ｒ，１６Ｌには
それぞれ、右眼用映像信号、左眼用映像信号に対応して
信号電圧が与えられる。前記走査電極１６Ｒ，ｉ６Ｌは
対応するレンズ群１３１の各柱状し〉ズにおいて、その
中心線よりも光の入射方向右方側、左方側に配置されて
いる。

液晶層１８の光字特性は、走査電極１６と共通電極１４
との間に選択的に印加される電圧によって変化する。液
晶Ｍ１１８の走査型９ｉ１６Ｒに対応する部分ではした
がって、右眼用映像信号に対応して液晶層１８の駆動が
行われているけれども、そのような液晶層１８の走査型
１１６Ｒに対応する部分によって変調を受けた光は、観
察者２２の右眼２２Ｒに入射する。また走査型１ｉ１６
Ｌに関しても同様であって、したがって観察者２２は右
眼２２　Ｒとた眼２２Ｌとで異なる映像を知覚すること
になり、そのようにして立体感のある映像を見ることが
できる。

第３図は１表示装置１１の表示駆動を行うための電気的
構成を示すブロック口である。ビデオディスク再生装置
などの再生装置３１の出力は分離回路３２に与えられる
。再生装置３１にはたとえばビデオディスクなどの記録
媒体が装填され、こび）記録媒体に記録された映像信号
が分離回路３２に与えられる。

前記記録媒体にはたとえば１フイールド毎に左眼用映像
信号と右眼用映像信号との間で切換えられる映像信号が
記録されている０分離回路３２では、したがってそのよ
うな映像信号から右眼用映像信号と左眼用映像信号とが
分離され、この分離された映像信号はそれぞれ駆動回路
３３Ｒ，３３■−に与えられる。すなわち駆動回路３３
Ｒには右眼用映像信号が、駆動回路３３Ｌには左眼用映
像信号が与えられる。

駆動回路３３Ｒは複数の走査電極１６Ｒに、分離回路３
２から与えられる右眼用映像信号に対応する信号電圧ご
供給し、駆動回路３３Ｌは左眼用映像信号に対応して複
数の走査型％　１６　Ｌに、対応″ｒる信号電圧を与え
る。このようにして表示装置１１は右眼用映像信号およ
び左眼用映像信号に対応して個別的にその表示駆動が行
なわれる。

以上のように本実施例においては、表示装置１１の一方
側の透明基板１３にイオンをドープすることによって柱
状レンズ群１３１を形成する。このレンズ群１３１の各
柱状レンズ毎に、右眼用映像信号および左眼用映像信号
に対応して信号電圧が供給される走査を極１６Ｒ，１６
Ｌを配置する。

この走査型ｆｆｆｉ１６Ｒ，１６Ｌに対応する部分に入
射した光はそれぞれ、観察者２２の右眼２２Ｒ１左眼２
２Ｌに入射する。したがってｍ察畜２２の冬眠にはそれ
ぞれ異なる映像信号が入ることになるため、ａ察者２２
は立体感のある映像を知覚することができる。

このようにして比較的小型に作製することが可能な液晶
表示装置を用いて立体映像装置を構成することが可能と
なり、しかも本実施例の表示装置１１では観察者２２が
ｉｌ！察用眼用眼鏡用することなく、立体映像を観察す
ることができる。したが−）てこの表示装置１１は可搬
型、携帯型に構成することが可能であるとともに、複雑
なレンズ群などを用いないため、生産性が格段に向上さ
れ、さらに装置の信頼性も向上される。

前述の実施例では、透過型の液晶表示装置を例にとって
説明したけれども、反射型であってもよく、そのような
場きには、偏光板１つの透明基板１２とは反対側に反射
板が配設される。

また、たとえば、レンズ群１３１の各柱状レンズの走査
電極１６Ｒ，１６Ｌに関連して、赤色５緑色、青色のカ
ラーフィルタを配設するなどして、いわゆるフルカラー
表示を行うようにしてもよい。

さらにまた前述の実施例においては、液晶表示装置が用
いられる場きについて説明したけれども、本発明は、た
とえばＥ　Ｌ　（ＥｌｅｃＬｒｏ　１．ｕｍｉｎｅｓｃ
ｅｎｃｅ）表示装置およびプラズマ表示装置などの、い
わゆるフラノ■・ディスグレイパ冬ルなどに対して広〈
実施することができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、簡単な構成で観察用眼鏡
などを必要とすることなく立体映像の観察を行うことが
できるようになる。したがって生産コスト・を格段に低
減することができるとともに、装置の信頼性を格段に向
上することができる。しかむ本発明の立体映像表示装置
は、携帯が可能な程度に小型に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である表示装置１１の基本的
な構成を示す断面図、第２図は透明基板１３の斜視図、
第３図は表示装置１１を表示駆動するための電気的構成
を示すブロックｌ、第４図はレンチキュラーシー１・６
を用いた従来の立体映像表示装置の原理的な構成を示す
系統口である。 １１・・・表示装置、１２．１３・・・透明基板、１４
・・・共通１缶、１６　、　１６　Ｒ，１６Ｌ・・・走
査電極、３１・・・再生装置、３２・・・分離回路、３
３Ｒ，３３Ｌ・・・駆動回路、１３１・・・レンズ群代
理人　　弁理士　画数　圭一部 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 それぞれに電極がパターン形成された一対の基板間に、
   電気的に光学特性が変化される物質が挟持され、各基板
   に形成される電極に選択的に電圧が印加されて表示が行
   われ、少なくとも観察者側の基板は透明基板である表示
   装置と、 上記透明基板に形成され、光の入射位置に応じて入射光
   を異なる方向に屈折させる複数の光学手段とを含み、 前記透明基板には、各光学手段毎に左眼用映像表示電極
   と右眼用映像表示電極とが形成されるようにしたことを
   特徴とする立体映像表示装置。