JP2000347132A - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観察者に自然な立体感のある立体画像を表示
することができる画像表示装置および画像表示方法を得
ること。 【解決手段】 視差画像を表示する画像表示器と、該視
差画像と同期して該視差画像の表示指向性を偏向制御す
る偏向制御手段とにより横方向の単眼視差画像を表示す
るとともに、観察者の頭部または顔面に装着可能で縦方
向の単眼視差画像を該画像表示器と同期的に動作して表
示する画像分離手段を有していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像表示装置および
画像表示方法に関し、例えば観察者に対して右眼と左眼
のそれぞれに単眼視差画像を観察させることによって自
然な奥行きのある像（３次元像）を提供し、３次元画像
を観察する際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から奥行きのある物を奥行きの有る
ように再生する方法として様々な方式が試みられてい
る。このうち、右眼と左眼の視差を利用して立体感を表
現する立体画像表示装置（立体表示装置）は実現の容易
さから実用化されている。両眼視差を利用する立体表示
装置の構成としては、観察者に液晶シャッタ眼鏡や偏光
眼鏡を掛けさせる眼鏡方式と、パララックスバリア方式
のように眼鏡を必要としない方式がある。

【０００３】パララックス・バリヤ方式については、S.
H.Kalplan,”Theory of ParallaxBarriers”,J.SMPTE,V
ol.59,No.7,pp.11-21(1952)に開示されており、複数視
点からの複数の視差画像から左右画像が少なくとも交互
に配列されたストライプ画像を、この画像から所定の距
離だけ離れた位置に設けられた所定の開口部を有するス
リット（パララックス・バリヤと呼ばれる）を介して、
それぞれの眼でそれぞれの眼に対応した視差画像を観察
することにより立体視を行うことができる。

【０００４】更に、２次元画像（一視点画像）表示装置
との両立性を向上させるためにパララックス・バリヤを
透過型液晶表示装置を用いて電子的に発生させ、バリヤ
・ストライプの形状や位置などを電子的に可変制御する
ようにした立体表示装置が、特開平３−１１９８８９号
公報、特開平５−１２２７３３号公報等に開示されてい
る。

【０００５】図１０は特開平３−１１９８８９号公報に
開示されている立体画像表示装置の基本構成図である。
同図において画像表示を行う透過型液晶表示面２０１に
厚さｄのスペーサー２０２を介して透過型液晶表示素子
から成る電子的なパララック・バリヤ２０３を配置して
いる。

【０００６】透過型液晶表示面２０１には２方向または
多方向から撮像した視差を有する縦ストライプ画像を表
示し、電子式パララックス・バリヤ２０３にはＸＹアド
レスをマイクロコンピュータ２０４等の制御手段で指定
することにより、コントローラ２０５，Ｘドライバ２０
６，Ｙドライバー２０７を介してバリヤ面上の任意の位
置にパララックス・バリヤパターンを形成し、前記パラ
ラックス・バリヤ方式の原理に従って立体視している。

【０００７】図１１は特開平３−１１９８８９号公報に
開示されている液晶パネルディスプレイと電子式バリヤ
によって構成された立体画像表示装置の表示部の構成図
である。２枚の液晶層２１５、２２５をそれぞれ２枚の
偏光板２１１、２１８および偏光板２２１、２２８で挟
んだ構成になっている。

【０００８】この装置において、２次元画像表示を行う
際には、電子式パララックス・バリヤパターン（電子式
バリア）２０３の表示を停止し、画像表示領域の全域に
わたって無色透明な状態にすることで、従来のパララッ
クス・バリヤ方式を用いた立体画像表示装置とは異なっ
て２次元表示との両立性を実現している。

【０００９】特開平５−１２２７３３号公報には、図１
２に示すように透過型液晶表示素子から成る電子式パラ
ラックス・バリヤ２０３の一部領域のみにバリア・スト
ライプのパターンを発生させることが出来る構成とし、
立体画像と２次元画像とを同一面内で混在表示すること
を可能とした例が開示されている。

【００１０】眼鏡を必要としない立体画像表示方式では
レンチキュラを用いた方式も多く提案されている。レン
チキュラ方式はディスプレイの前面にかまぼこ状のレン
ズを多数ならべたレンチキュラレンズを設け、空間的に
左右の眼に入る画像を分離して、観察者に立体画像を観
察させるものである。

【００１１】これらのうち、両眼視差を用いて観察者に
立体視を行わせる方法（眼鏡方式、パララックスバリア
方式、レンチキュラ方式など）は広く利用されている
が、眼の調節機能による３次元認識と、輻輳による立体
認識との間に矛盾が生じるため、観察者は疲労や違和感
を覚えることが少なくない。また、こうした両眼視差の
みに頼らず、眼の３次元認識機能の全てを満足する３次
元画像を再生する方法が数多く試みられている。

【００１２】特開昭６４−８４９９３号公報には、ホロ
グラフィ技術を用いて３次元物体を再生するための方法
が開示されている。上記特許公報では、液晶ドットマト
リクス表示素子を用いたリアルタイムホログラム再生装
置が開示されている。

【００１３】図１３はこの装置の構成を示した図であ
る。図中、マイクロプロセッサ３０１および映像制御装
置３０２によって所望の立体画像再生を可能にする干渉
縞パターンを生成し、ドライバ回路３０３にて上記干渉
縞パターンを液晶ドットマトリクス素子３０４上に明暗
のパターンとして描画する。

【００１４】これをレーザー発光回路３０５より発生す
るレーザー光にて照射し、方向Ａから観察すれば観察者
は立体画像を観察することが出来る。さらに、液晶ドッ
トマトリクス素子３０４上に描画する干渉縞パターンを
動的に変化させてゆけば立体動画像を得ることが出来
る。

【００１５】ホログラフィは実物と同じ波面を生成する
ので、理想的な立体表示手段と言うことができる。しか
しながら、必要な干渉縞パターンを記録再生するには極
めて高解像度のデバイスが必要であり、これが実用上の
問題となっている。

【００１６】両眼視差の疲労の問題とホログラフィの実
現性の問題等に対して、単眼に２像以上の像を表示する
超多眼方式を利用した立体画像表示装置が提案されてい
る。尚、これについては、本発明の実施形態を説明する
ときに詳述する。

【００１７】また、特開平１１−７２７４４号公報に
は、単一指向性光線放射光源列とこの光線制御手段を設
けた３次元再生装置が提案されている。特願平９−３６
１９５６号は前述の特開平１１−７２７４４号公報と同
様の原理であり、光線制御手段として表示パネルと微小
開口を走査すことで観察者の瞳に２本以上の光線、即ち
単眼視差を生成する構成について述べてある。特願平１
０−２１１０７６にも単眼視差を生成する構成と手段が
述べられている。

【００１８】さらに特願平９−３６８９６１号では、一
つの観察者の瞳に２像以上を表示させ、観察時の疲労を
軽減する目的で、微小開口が走査する観察メガネを用い
る系について述べられている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】２枚または複数の視差
画像を右眼と左眼にそれぞれ観察させる両眼視差を用い
た立体ディスプレイは表示条件によっては眼の焦点と輻
輳が合致せず、より表示条件に拘束されない立体表示方
式が望まれている。

【００２０】また、観察者に自然な立体像を提供するた
めに超多眼方式の直視型ディスプレイが提案されている
が、このディスプレイは以下の様な問題点がある。

【００２１】観察者の見る位置の自由度をある程度確保
し、観察者の瞳に複数の画像（単眼視差）を表示するに
は非常に多くの視差画像が必要となり、データの再生ま
たは記録に大容量の記憶容量が必要であり、信号処理も
高速で膨大となり、装置も複雑化する傾向にあった。

【００２２】また、上記ホログラフィを用いて３次元表
示する立体画像表示装置に於いては干渉縞パターンを表
示する空間変調素子の解像度が、従来の感光材料の解像
度に比べてかなり低く、再生光の回折角をあまり大きく
できない。よって再生像の観察域が狭くなってしまうと
いう問題点があった。

【００２３】本発明は、自然な３次元画像が観察できる
とともに、２次元画像と３次元画像（両眼視差又は単眼
視差）の表示又は双方を切り替えて観察することができ
る画像表示装置又は画像表示方法の提供を目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の画像表
示装置は、視差画像を表示する画像表示器と、該視差画
像と同期して該視差画像の表示指向性を偏向制御する偏
向制御手段とにより横方向の単眼視差画像を表示すると
ともに、観察者の頭部または顔面に装着可能で縦方向の
単眼視差画像を該画像表示器と同期的に動作して表示す
る画像分離手段を有していることを特徴としている。

【００２５】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記横方向および縦方向の単眼視差画像は観察者の
瞳に２像以上表示されることを特徴としている。

【００２６】請求項３の発明は請求項１の発明におい
て、前記偏向制御手段は横方向にスリット状の開口が走
査する構成の開口パネルを有していることを特徴として
いる。

【００２７】請求項４の発明は請求項１の発明におい
て、前記偏向制御手段は横方向に振動するマイクロレン
ズアレイを有していることを特徴としている。

【００２８】請求項５の発明は請求項１の発明におい
て、前記偏向制御手段は前記画像表示器からの光束を反
射偏向するポリゴンミラーを有していることを特徴とし
ている。

【００２９】請求項６の発明は請求項１の発明におい
て、前記画像表示器のフレーム周波数は、前記横方向の
視差画像数と観察者の頭部または顔面に装着可能な画像
分離手段の分離数と残像時間の逆数の積となるように設
けられていることを特徴としている。

【００３０】請求項７の発明は請求項６の発明におい
て、前記残像時間内毎に表示する視差画像を同一の２次
元画像を表示して、２次元表示を行うことを特徴として
いる。

【００３１】請求項８の発明は請求項３の発明におい
て、前記横方向の視差画像を生成する偏向制御手段又は
観察者の頭部または顔面に装着可能な画像分離手段のど
ちらか一方を全て透過制御し、残像時間内毎に表示する
視差画像として同一の２次元画像を表示し、２次元画像
表示を行うことを特徴としている。

【００３２】請求項９の発明は請求項３の発明におい
て、前記横方向の視差画像を生成する偏向制御手段と観
察者の頭部または顔面に装着可能な画像分離手段の両方
を全て透過制御し、残像時間内毎に表示する視差画像と
して同一の２次元画像を表示して、２次元表示を行うこ
とを特徴としている。

【００３３】請求項１０の発明は請求項３の発明におい
て、前記観察者の頭部または顔面に装着可能な画像分離
手段の右眼と左眼を交互に全て遮光・透過の制御を行
い、横方向の視差画像を生成する偏向制御手段を全て透
過させる制御手段を有し、該画像分離手段の遮光・透過
と同期して前記画像表示器に右眼用と左眼用の視差画像
を交互に表示して、両眼視差画像を観察者に観察させる
ことで立体像を表示することを特徴としている。

【００３４】請求項１１の発明は請求項１の発明におい
て、前記画像表示器に表示する表示画像の種類に応じ
て、画像表示の輝度調整を行うことを特徴としている。

【００３５】請求項１２の発明は請求項１の発明におい
て、観察者の頭部または顔面に装着可能な画像分離手段
を観察者が装着しているか否かの検知手段を備え、その
検知結果に応じて前記画像表示器に２次元または３次元
画像表示を行うことを特徴としている。

【００３６】請求項１３の発明は請求項１２の発明にお
いて、前記３次元表示は両眼視差の３次元像または単眼
視差の３次元像を表示することを特徴としている。

【００３７】請求項１４の発明の画像表示方法は請求項
１から１３のいずれか１項の画像表示装置で画像情報を
表示することを特徴としている。

【００３８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態１，２につ
いて説明する。説明上用いる図面に付された符号の同じ
番号のものは、同一の機能を果たすものとして説明す
る。また、実施形態２の説明は実施形態１の差異につい
て説明し、実施形態１と同様な部分についての説明は割
愛する。

【００３９】（実施形態１）本発明の画像表示装置は左
右の眼に単眼視差画像を観察させる超多眼方式を利用し
ている。

【００４０】本実施形態は横方向の単眼視差を生成する
ために横方向に走査するスリット状の開口パネルと、視
差画像を表示する画像表示器とを利用している。又、縦
方向の単眼視差を生成するために観察者の近傍に設けら
れ縦方向に走査するスリット状の画像分離手段（スリッ
トメガネ）と先述の画像表示器とを利用している。

【００４１】次に本発明で用いている超多眼方式につい
て説明する。

【００４２】本発明の基礎となる超多眼方式の考え方
は、梶木（通信・放送機構）らによって、「３次元画像
コンファレンス'９７」において「超多眼領域の立体表
示における単眼視差の効果」（論文集Ｐ１６６−Ｐ１７
１）として述べられている。この論文中では単眼の瞳内
に複数の視差画像が入射する領域を超多眼領域と呼んで
いる。また、一つの眼に複数の視差画像があることを単
眼視差と呼ぶ。超多眼領域では単眼内に生じる視差、即
ち単眼視差の効果により、人に自然な立体像を提供でき
る可能性を提示している。

【００４３】次に本発明の本実施形態の装置の構成につ
いて説明する。

【００４４】図１は本発明の実施形態１の構成の概略を
示す構成図である。本実施形態では横方向と縦方向でこ
となる手段で単眼視差画像を観察者に提示している。

【００４５】まず、横方向の単眼視差生成手段について
述べる。横方向の視差画像の生成は基本的に特願平９−
３６１９５６号公報の実施例で述べられているスリット
開口をスキャンする方式と同様である。１は画像表示器
で、たとえばＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤマトリ
クスアレイパネル等の電子ディスプレイがこれに相当す
る。画像表示器１の表示面上には所定の視差を有する画
像７が表示される。この画像７は適当な視野角を有して
おり、上下左右の広い範囲から観察することができる。
画像表示器１は画像情報を表示可能なデバイスであれ
ば、その他の画像生成手段を用いてもかまわない。プロ
ジェクタのスクリーン部やレーザービーム等のスキャン
による画像生成面をこれにあててもよい。

【００４６】２は光学系、３は偏向制御手段としての開
口パネルである。図１の構成では光学系２には凸レンズ
を用いている。開口パネル３は透過型の空間光変調器で
構成されており、任意の位置の透過率を電子的に切り替
え、光学的なスリット１９を形成している。偏向制御手
段としては、例えば液晶ディスプレイなどがこれに相当
する。光学系２と開口パネル３は近接して配置してい
る。画像表示器１と開口パネル３はコントローラ（制御
手段）５０によって駆動・制御している。

【００４７】スリット１９は一定周期Ｔで開口パネル３
の全域を高速に水平方向（横方向）に移動している。ス
リット移動の順序としては開口パネル３の右端から走査
する方法や左端から走査する方法等が考えられるが、全
域を一定周期Ｔ内に重複なく走査すればどのような順序
であってもかまわない。

【００４８】次に開口パネル３に発生したスリット１９
と画像表示器１によって三次元像を再生する方法を図２
〜図５を用いて説明する。

【００４９】尚、図２〜図５は本装置の平面図を示して
いる。この平面図を用いて、３次元空間内の点像ａ〜ｃ
を再生する方法を説明する。図２はある時刻ｔ１におけ
る本装置の状態を示している。スリット４は図中の位置
に存在している。画像表示器１上の視差画像に基づく画
像形成光は様々な方向に発散するが、このうち観察者の
眼に到達するのはスリット４を通過した光線のみとな
る。

【００５０】画像表示器１と光学系２は光学系の焦点距
離ｆまたはそれ以上の微小距離だけ離れており、スリッ
ト４を通過する光は平行光もしくはそれに準ずる収束光
のビームとなる。時刻ｔ１において再生したい点像ａ〜
ｃの位置とスリット４、光学系２の位置は一意的に決定
しているので、スリット４通過後の光がどの方向に向か
うかは画像表示器１上の画像情報によって制御してい
る。

【００５１】たとえば、点像ａを再生する光線を発生さ
せるためには、点像ａから放射されスリット４を通り光
学系２で屈折するような光線を逆トレースし、その光線
と画像表示器１の表示面との交点１ａ'に点像ａに対応
する輝度を与えれば、しかるべき光線を生成することが
できる。同様に、空間内の他の点ｂ、ｃの再生について
も表示すべき情報の交点１ｂ'、１ｃ'の位置が一意的に
決定する。

【００５２】前述したとおり、スリット４はパネル３全
面にわたって高速に移動し、それに伴って画像表示器1
に表示する視差画像を変化させている。

【００５３】図３は別の時刻ｔ２における本装置の状態
を示している。スリット４は図中の位置に移動している
ので、画像表示器１に表示すべき他の視差画像の情報の
交点１ａ'、１ｂ'、１ｃ'もそれにあわせて変化する。
ただし、交点１ａ'、１ｂ'、１ｃ'の位置の決定方法は
時刻ｔ１の場合に準じて行えばよく、スリット４がどの
位置に存在していても画像表示器１に表示すべき情報を
一意的に決定することができる。本装置ではスリット４
が開口パネル３の全域を移動する周期Ｔは人間の眼の残
像許容時間（１／３０〜１／５０秒）以下に設定されて
おり、観察者は開口（スリット）４の移動を認識するこ
とはできない。よって、周期Ｔ以上の時間が経過した場
合、観察者は図４のように開口パネル３の全面から３次
元的な点像ａ、ｂ、ｃを再生する光が放射されているか
のように認識する。点像ａ〜ｃをより多数の点像の集合
に拡張すれば（画像表示器１上でより多数の点像を表示
すれば）、３次元的な面の表現が可能となるので、本装
置によって一般的な３次元像８の再生が可能となる。
尚、本平面図での説明は３次元像の水平方向の結像位置
についての説明であり、垂直方向に関してはある程度光
線を集束させるような光学的手段を有する。

【００５４】ただし、上記の方法で実際の３次元物体の
観察に近い自然な状態を再現するためには再生する光線
が一定の条件を満たしていなくてはならない。本発明の
原理によれば、再生される点像はすべて複数の光線（ビ
ーム）の交点として表現されている。よってこれを認識
するには少なくとも二本以上のビームが観察者の瞳の中
に入射する必要がある。人間の眼の瞳孔径は２ｍｍ〜７
ｍｍ程度であるので、まず第一に上記のビーム径は直径
２ｍｍ以下でなくてはならない。

【００５５】また、観察者の瞳孔に少なくとも二本のビ
ームが入射するためには、隣り合うビーム間距離がある
程度小さくなくてはならない。これを幾何学的に考察す
ると、図５のような位置関係を考慮する必要がある。つ
まり、ピンホールパネル３上での隣り合うビーム間距離
をΔ、ピンホールパネル３から点像Ｐまでの距離をＬ
ａ、点像Ｐから観察者の瞳位置までの距離をＬとする
と、観察者の瞳位置でのビーム間距離ｐは ｐ＝Δ＊Ｌ
／Ｌａと表され、距離ｐが２ｍｍ以内であれば、観察者
の瞳孔に二本以上のビームが入射する状態となる。

【００５６】よって、ピンホールの大きさ、ピンホール
パネル３の分解能、再生される点像位置、想定される観
察者の観察位置等のパラメータが上記条件に基づいて設
定されていれば、観察者は本装置の再生像を自然な３次
元像として認識している。

【００５７】例えば開口パネル３から再生像Ｐまでの距
離Ｌａが３００ｍｍ、再生像Ｐから観察者の瞳位置１１
１までの距離Ｌが６００ｍｍの時、Δ≦＝２Ｌａ／Ｌ＝
１（ｍｍ）より開口パネル３の分解能は１ｍｍ以下にす
ればよい。

【００５８】また、画像表示器１に表示する画像情報
（視差画像）を適切に制御することによって再生像を形
成する光に指向性を与えている。

【００５９】今まで説明した構成は、スリット４の位置
に対応した視差画像を画像表示器１に順次表示してい
る。これによって観察者に横方向の視差画像を提供して
いる。

【００６０】本実施形態において、より自然な立体像を
生成するのは縦方向の視差画像が必要である。縦方向の
視差画像を表示するための方法として、例えば特願平９
−３６１９５号公報ではピンホール状の開口を走査する
方法を開示している。

【００６１】この方法では画像表示器のフレームレート
が非常に高速となるが、縦方向も超多眼状態を生成で
き、より自然な立体表示装置が提供できる。本実施形態
では、若干の画像表示装置のフレームレートの上昇で縦
視差画像も表示できるよう構成している。

【００６２】次に、本実施例の特徴である縦の視差画像
の生成手段について図１を用いて説明する。視差画像生
成手段の原理は基本的に特願平９−３６８９６１号公報
で開示されている方法と同様であるが、スリットの走査
方向が異なる。図１において１００は縦視差を発生させ
るためのスリットメガネである。１０１は観察者がスリ
ットを通して観察できる観察枠、１０２と１０３（斜線
部）は観察枠１０１の中で光が遮断されている遮光部、
１０４は光が透過可能なスリット部である。１０５は立
体観察眼鏡の筐体で電気回路等も納められている。この
スリット１０４はコントローラ５０によって観察枠１０
１の所定位置に発生させている。このスリット１０４は
液晶（ＬＣＤ）などの光変調素子によって水平方向にス
リットの長手方向が構成され、光の遮断或いは透過の制
御を行っている。

【００６３】次に本実施形態の視差画像の表示タイミン
グを説明する。ここでは視差画像の表示と縦および横ス
リットの発生タイミングについて説明する。図６，図７
はスリットのスキャンを説明する図で図６は開口パネル
の正面図であり、スリットＳ _nがｎ番目にあることを示
す。

【００６４】図７はメガネ１００の観察部を示す図であ
る。説明の都合上、横方向のスリット位置（視差画像の
数）は７０、縦方向のスリット位置（視差画像の数）は
５として説明する。図６のＳ_H1，Ｓ_H2，Ｓ_H3，‥‥
Ｓ_Hn、、Ｓ_H70は開口パネル３のスリット位置を示し、
これに対応して画像表示器１に各々、異なった７０の示
唆画像を表示している。又、図７のＳ_V1，Ｓ_V2，Ｓ_V3，
Ｓ_V4、Ｓ_V5はスリットメガネ１００のスリット部の開口
位置を表し、これに対応して画像表示器１に各々異なっ
た５つの視差画像を表示している。

【００６５】本図では開口パネル３のスリット１９の走
査順序をＳ_H1からＳ_H70の方向に走査し、スリットメガ
ネでは位置Ｓ_V1から位置Ｓ_V5の方向へ走査している。

【００６６】図８はスリットメガネ１００と開口パネル
３のスリット１９のタイミングを説明したタイミングチ
ャートである。スリットメガネ１００のスリット部１０
４の開口が位置Ｓ_V1のとき、開口パネル３は位置Ｓ_H1か
ら位置Ｓ_H70までスリットが走査される。

【００６７】この時に表示される視差画像はスリットメ
ガネ１００のスリット１０４が位置Ｓ_V1の時の７０個の
視差画像を有し、且つ横方向の視差を持つものである。

【００６８】同様にスリットメガネの開口が位置Ｓ_V2、
Ｓ_V3、Ｓ_V4、Ｓ_V5のとき、横視差と縦視差の異なる各々
の７０の視差画素を表示し、これを繰り返すことにな
る。この繰り返し周期Ｔは人間の残像がある時間で、１
／５０〜１／６０秒程度に設定される。また、この１周
期Ｔに必要な視差画像数は、５×７０＝３５０枚 とな
る。また、Ｔを１／６０秒とすれば、フレーム周波数
は、 ３５０×６０ ＝ ２１０００Ｈｚ となる。

【００６９】尚、参考までに特願平９−３６１９５６号
公報で述べられているピンホール状の開口を走査する方
式において縦視差を横方向と同様に生成しようとすれ
ば、フレームレートは以下のようになる。

【００７０】７０×７０×６０ ＝ ２９４０００Ｈｚ また、必要な視差画像は ７０×７０＝４，９００枚 となって、本実施形態に比べ遙かに高速となる。

【００７１】次に制御信号と画像信号について説明す
る。

【００７２】図９は本実施形態の信号の流れを説明する
ブロック図で、コントローラ５０を中心に示してある。
図中、５１は本装置を制御するためのシステムコントロ
ーラでコントローラ５０内部の各要素や外部からのコン
トロール信号の状態によって、システム全体の動作の最
適化を図っている。

【００７３】５２は装置外部からの立体画像の映像ソー
スを受け取るインターフェースであり、この映像ソース
としてはコンピュータからの映像データ等がある。５３
は、画像表示器１と開口パネル３とスリットメガネ１０
０の同期をとる同期制御部であり、図８で説明したよう
なタイミングで画像表示器１の視差画像表示とスリット
メガネ１００のスリット位置と開口パネル３のスリット
位置を制御する。５４は画像表示器の表示を制御する画
像表示器駆動部、５５は開口パネルの表示（スリット位
置）を表示制御する開口パネル駆動部、５６はスリット
メガネのスリットを表示制御するスリットメガネ駆動部
である。

【００７４】以上述べてきた実施形態１の特徴をまとめ
ると以下の様になる。 ・縦方向と横方向の単眼視差画像があって、自然な立体
感がある。 ・横方向への運動視差があり、回り込み効果もあり、観
察位置が変わっても立体視ができる。 ・本実施形態のスリットメガネを用意すれば２人以上で
の立体画像の観察が可能である。

【００７５】次に実施形態１の他の構成について説明す
る。

【００７６】以上の実施形態１では、横方向の単眼視差
を生成するために横方向に走査するスリット状の開口パ
ネル３と視差画像を表示する画像表示器１とを用い、縦
方向の単眼視差を生成するために観察者近傍に設けられ
縦方向に走査するスリット状の開口制御手段（スリット
メガネ）を用いている。

【００７７】この他、横視画像差を発生する手段として
は、特願平１０−２１１０７６号公報の中で述べられて
いる以下のような手段でもよい。 ・マイクロレンズアレイを機械的に振動させると共に視
差画像表示する。 ・ポリゴンミラーで表示画像を偏向し、表示デバイスを
同期させる手段。

【００７８】また、非常に高精細な表示デバイスとそれ
に対応したマイクレンズアレイ等で構成しても良い。

【００７９】次に本発明の実施形態２について説明す
る。

【００８０】実施形態１では映像ソースとしては単眼視
差を有する視差画像を前提に述べてきたが、通常の２次
元画像や右眼と左眼の両眼視差画像の映像ソースに対応
することは画像表示装置として望ましい。

【００８１】本実施形態ではスリットメガネ１００のス
リット部と開口パネル３のスリット１９および画像表示
器１の画像表示制御を適度に施すことで、従来の２次元
表示ソースや両眼表示ソースに対応している。

【００８２】次に２次元表示を行う場合を説明する。

【００８３】実施形態１の構成で２次元表示する為に以
下のような３通りの制御を行っている。

【００８４】 図８で示しいる開口パネル３のタイミ
ングで位置Ｓ_H1から位置Ｓ_H70までのスリット移動の
際、画像表示器１に全て同じ画像表示すれば視差のない
画像、つまり２次元表示が可能になる。

【００８５】 画像表示器１は従来の２次元表示と同
様に行い、開口パネル３またはスリットメガネ１００の
一方を全て透過にする。

【００８６】 画像表示器１は従来の２次元表示と同
様に行い、開口パネル３とスリットメガネ１００の両方
を全て透過にする。

【００８７】上述したからまでの場合では観察者に
届く光量、即ち輝度が異なるので、それぞれの場合にお
いてシステムコントローラ５１で画像表示器の輝度を調
整している。

【００８８】尚、２次元表示される位置は本実施例の光
学系によって、画像表示器１と結像関係にある３次元空
間の１平面となる。また、２次元画像のひずみを除去す
る目的で画像表示器の表示画像に変換を加えても良い。

【００８９】次にスリットメガネに装着検知を設けた場
合について説明する。

【００９０】スリットメガネに観察者が装着しているか
否かの検知器を設けることにより、２次元表示と３次元
表示の切換えを行うことが可能になり、本実施形態の使
い勝手が向上する。例えば、スリットメガネの観察者の
装着側に投光用の発光素子と、その発光素子の観察者か
らの反射・戻り光を受光する受光素子があれば、簡便に
観察者がスリットメガネを装着したか否かが検知でき
る。観察者がスリットメガネを装着していないと判断し
たときに、２次元表示することで操作性の良い装置が提
供できる。

【００９１】次に両眼視差の立体像を再生する場合につ
いて説明する。

【００９２】映像ソースとして、右眼用と左眼用の両眼
視差画像信号が入力された時にはスリッとメガネの左右
をそれぞれ透過と遮光の切り替えを行い、開口パネルは
透過にし、画像表示器１にそれぞれ交互に視差画像を表
示することでシャッタメガネ方式と同様に両眼視差によ
る立体像が表示できる。

【００９３】次に画像の種類を検知する場合について説
明する。

【００９４】本実施形態の扱う映像ソースは、単眼視差
を生成する視差画像、２次元画像、両眼視差画像であ
る。これらの画像の種類を検知し、自動的に表示方法を
切り替えることによって使い勝手の良い装置となる。

【００９５】本実施形態によれば画像表示器１と開口パ
ネル３とスリットメガネ１００に所定の制御を行うこと
で、２次元表示や両眼視差による立体像を表示できるよ
うになる。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、自然な３次元画像が観
察できるとともに、２次元画像と３次元画像（両眼視差
又は単眼視差）の表示又は双方を切り替えて観察するこ
とができる画像表示装置又は画像表示方法を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】本発明における三次元再生の説明図

【図３】本発明における三次元再生の説明図

【図４】本発明における三次元再生の説明図

【図５】本発明における三次元再生の説明図

【図６】本発明における開口パネルの画像の表示タイミ
ングの説明図

【図７】本発明におけるスリットカメラの画像の表示タ
イミングの説明図

【図８】本発明における開口パネルとスリットカメラの
画像の表示タイミングの説明図

【図９】本発明における各機能を説明したブロック図

【図１０】従来の立体画像表示装置の要部概略図

【図１１】従来の立体画像表示装置の表示部の要部概略
図

【図１２】従来の立体画像表示装置の一部分の要部概略
図

【図１３】従来の立体画像表示装置の要部概略図

【符号の説明】 １ 画像表示器 ２ 光学系 ３ 開口パネル ７ 視差画像 ８ ３次元像 １９ 光学的なスリット ５０ コントローラ ５１ システムコントローラ ５２ インターフェース ５３ 同期制御部 ５４ 画像表示器駆動部 ５５ 開口パネル駆動部 ５６ スリットメガネ駆動部 １００ スリットメガネ １０１ 観察枠 １０２，１０３ 遮光部 １０４ スリット部 １０５ 筐体

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 視差画像を表示する画像表示器と、該視
   差画像と同期して該視差画像の表示指向性を偏向制御す
   る偏向制御手段とにより横方向の単眼視差画像を表示す
   るとともに、観察者の頭部または顔面に装着可能で縦方
   向の単眼視差画像を該画像表示器と同期的に動作して表
   示する画像分離手段を有していることを特徴とする画像
   表示装置。
2. 【請求項２】 前記横方向および縦方向の単眼視差画像
   は観察者の瞳に２像以上表示されることを特徴とする請
   求項１の画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記偏向制御手段は横方向にスリット状
   の開口が走査する構成の開口パネルを有していることを
   特徴とする請求項１の画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記偏向制御手段は横方向に振動するマ
   イクロレンズアレイを有していることを特徴とする請求
   項１の画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記偏向制御手段は前記画像表示器から
   の光束を反射偏向するポリゴンミラーを有していること
   を特徴とする請求項１の画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記画像表示器のフレーム周波数は、前
   記横方向の視差画像数と観察者の頭部または顔面に装着
   可能な画像分離手段の分離数と残像時間の逆数の積とな
   るように設けられていることを特徴とする請求項１の画
   像表示装置。
7. 【請求項７】 前記残像時間内毎に表示する視差画像を
   同一の２次元画像を表示して、２次元表示を行うことを
   特徴とする請求項６の画像表示装置。
8. 【請求項８】 前記横方向の視差画像を生成する偏向制
   御手段又は観察者の頭部または顔面に装着可能な画像分
   離手段のどちらか一方を全て透過制御し、残像時間内毎
   に表示する視差画像として同一の２次元画像を表示し、
   ２次元画像表示を行うことを特徴とする請求項３の画像
   表示装置。
9. 【請求項９】 前記横方向の視差画像を生成する偏向制
   御手段と観察者の頭部または顔面に装着可能な画像分離
   手段の両方を全て透過制御し、残像時間内毎に表示する
   視差画像として同一の２次元画像を表示して、２次元表
   示を行うことを特徴とする請求項３の画像表示装置。
10. 【請求項１０】 前記観察者の頭部または顔面に装着可
    能な画像分離手段の右眼と左眼を交互に全て遮光・透過
    の制御を行い、横方向の視差画像を生成する偏向制御手
    段を全て透過させる制御手段を有し、該画像分離手段の
    遮光・透過と同期して前記画像表示器に右眼用と左眼用
    の視差画像を交互に表示して、両眼視差画像を観察者に
    観察させることで立体像を表示することを特徴とする請
    求項３の画像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記画像表示器に表示する表示画像の
    種類に応じて、画像表示の輝度調整を行うことを特徴と
    する請求項１の画像表示装置。
12. 【請求項１２】 観察者の頭部または顔面に装着可能な
    画像分離手段を観察者が装着しているか否かの検知手段
    を備え、その検知結果に応じて前記画像表示器に２次元
    または３次元画像表示を行うことを特徴とする請求項１
    の画像表示装置。
13. 【請求項１３】 前記３次元表示は両眼視差の３次元像
    または単眼視差の３次元像を表示することを特徴とする
    請求項１２の画像表示装置。
14. 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれか１項の画
    像表示装置で画像情報を表示することを特徴とする画像
    表示方法。