JPH07101259B2 - 立体映像表示装置 - Google Patents

立体映像表示装置

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JPH07101259B2
JPH07101259B2 JP63113806A JP11380688A JPH07101259B2 JP H07101259 B2 JPH07101259 B2 JP H07101259B2 JP 63113806 A JP63113806 A JP 63113806A JP 11380688 A JP11380688 A JP 11380688A JP H07101259 B2 JPH07101259 B2 JP H07101259B2
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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 従来から開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表示装置には、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、観察対象が運動する場合に、観察者の近傍の観察対
象ほど速く運動するように感じられ、遠くにある観察対
象ほ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奥行きがあ
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。
両眼視差を利用する方式は、人間が観察対象を目視する
ときに、左眼と右眼とでそれぞれ異なった態様で観察対
象を視認し、これによって観察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する方式
では、左眼と右眼とで視認される映像が相互に異なる必
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、表示装置と観
察者との間に赤−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、一般に２眼式立体映像装置と呼ばれてい
る。たとえば液晶シャッタを用いるものでは、CRT（陰
極線管）などの表示装置に、たとえば１フィールド毎に
左眼用映像と右眼用映像とを相互に切換えて表示するよ
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、１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、パララックスバ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（「『立体テレビについて』、
NHK技研月報Vol.3、No.6（1960）、および同Vol.4、No.
5（1961）」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の光が遮られるため、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（「放送文化基金第
12回研究報告会、『三次元映像と三次元テレビジョ
ン』、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2a,2b,2c,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台の映像再生装置3a〜3e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,4c,4d,4eにそれぞれ与えられ
る。投写装置4a〜4eからの光はフレネルレンズ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
ート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。このフレネルレンズ５の働き
によって投写装置4a〜4eとレンチキュラーシート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,4
c,4d,4eから発生した光は、レンチキュラーシート６の
働きによってそれぞれ光経路la,lb,lc,ld,leを通って進
む。したがって観察者７は、レンチキュラーシート６か
ら５つの光経路la〜leを介する映像のうち、隣合う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
よって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 しかしながら複数の投写装置4a〜4eからの映像をレンチ
キュラーシート６上に結像させるあめに、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が比較的大型であるため、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、生産性および信頼性など
の点から実用化は難しかった。
本発明の目的は、簡単な構成でしか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、観察者側の透明な第１基板と、観察者とは反
対側の第２基板との間に電気的に光学特性が変化される
物質が挟持され、 第１基板の第２基板側の表面には、 複数組の対を成す透明な長手の左眼用映像表示電極と、
その左眼用映像表示電極の一側方に配置されかつ左眼用
映像表示電極の長手方向に沿って延びる透明な長手の右
眼用映像表示電極とが形成されるとともに、 これらの各対毎に、左眼用映像表示電極と右眼用映像表
示電極とよりも観察者側で、前記長手方向に延びる柱状
レンズが設けられ、この柱状レンズによって観察者の左
眼および右眼に、左眼用映像表示電極の像および右眼用
映像表示電極の像がそれぞれ集束され、 第２基板の第１基板側の表面には、左眼用映像表示電極
と右眼用映像表示電極とに対向して共通電極が形成さ
れ、 左眼用映像表示電極と共通電極とに左眼用映像信号を与
え、右眼用映像表示電極と共通電極とに右眼用映像信号
を与える手段が設けられることを特徴とする立体映像表
示装置である。
作用 本発明に従えば、観察者側の透明な第１基板に形成され
ている左眼用映像表示電極と、観察者とは反対側の第２
基板に形成されている共通電極との間に左眼用映像信号
を与え、これによって第１および第２基板間の物質の光
学特性が変化され、その像が柱状レンズを介して観察者
の左眼に導かれる。また左眼用映像表示電極の長手方向
に沿って一側方に配列される透明な右眼用映像表示電極
と前記共通電極とには、右眼用映像信号が与えられ、こ
れによって光学特性が変化された物質の像は、その右眼
用映像表示電極と対を成す左眼用映像表示電極に関連し
て設けられている前記柱状レンズを介して観察者の右眼
に導くことができる。
このようにして観察者の左眼と右眼とには、両眼視差を
有する異なる映像が入射され、これによって観察者は観
察用眼鏡を必要とすることなく、立体的な映像を見るこ
とができる。
実施例 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である。表示装置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ITO
（Indium-Tin-Oxide）膜などによって共通電極14が形成
され、されにこの共通電極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および透明電極16の透
明基板12側に臨む表面を被覆して配向膜17が形成され
る。このようにして配向膜15,17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12,13の液晶層18とは反対側の表面にそ
れぞれ偏光板19,20が配設される。このようにしてTN
（ツイステッドネマティック）型の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（planer techology）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他の
イオンで置換することによって、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13を浸
漬し、この透明基板13と溶液との間に電圧を印加するよ
うにして行なわれる。
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131aは、たとえば焦点距離ｆを有してお
り、この柱状レンズ131aに、透明起案13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
との所望の位置関係に応じて、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変化することによって、
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は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。
このようなレンズ群131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の右眼22Rに集束する。透明基
板13のレンズ群131が形成された表面は、前記表示装置1
1の液晶層18側に配置される。
走査電極16はレンズ群131の各柱状レンズ毎に走査電極1
6R,16Lの各一対が対応するようにして形成される。この
ような走査電極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,16Lは対応するレンズ群131の各柱状レ
ンズにおいて、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の光学特性は、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。液晶層18
の走査電極16Rに対応する部分ではしたがって、右眼用
映像信号に対応する液晶層18の駆動が行われているけれ
ども、そのような液晶層18の走査電極16R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。また走査電極16Lに関しても同様であって、し
たがって観察者22は右眼22Rと左眼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、表示装置11の表示駆動を行うための電気的構
成を示すブロック図である。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、この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フィ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。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33
R,33Lに与えられる。すなわち駆動回路33R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32から与
えられる右眼映像信号に対応する信号電圧を供給し、駆
動回路33Lは左眼用映像信号に対応して複数の走査電極1
6Lに、対応す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電極16R,16Lを配置する。こ
の走査電極16R,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22R、左眼22Lに入射する。したが
って観察者22の各眼にはそれぞれ異なる映像信号が入る
ことになるため、観察者22は立体感のある映像を知覚す
ることができる。
また、レンズ群131は透明基板13の液晶層18側に形成さ
れ、当該レンズ群131と走査電極16とは比較的近接して
設けられる。したがって、走査電極16を透過した光とレ
ンズ群131を透過した光とによる視差が比較的小さく、
たとえば走査電極16Rを透過し、右眼22Rに与えられた映
像のずれが少なくなる。左眼22Lについても同様であ
る。これによって、優れた表示品位の立体映像が得られ
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が観察
用眼鏡を使用することなく、表示品位の優れた立体映像
を観察することができる。したがってこの表示装置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。構成をさら
に述べると、第１図から明らかなように、複数組の対を
成す透明な長手の左眼用映像表示電極16Lが、基板13の
基板12側の表面に形成されており、さらにこの左眼用映
像表示電極16Lの一側方に透明な長手の右眼用映像表示
電極16Rが形成され、この右眼用映像表示電極16Rは、左
眼用映像表示電極16Lの長手方向に沿って延びる。柱状
レンズ131は、これらの電極16L,16Rよりも観察者22側
で、電極16L,16Rの長手方向に延びており、この柱状レ
ンズ131によって、観察者22の左眼22Lおよび右眼22Rに
左眼用映像表示電極16Lの像および右眼用映像表示電極1
6Rの像がそれぞれ集束される。
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
場合には、偏光板19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、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
いられる場合について説明したけれども、本発明は、た
とえばEL（Electro Luminescence）表示装置およびプラ
ズマ表示装置などの、いわゆるフラットディスプレイパ
ネルなどに対して広く実施することができる。
発明の効果 本発明によれば、観察者側の透明な第１基板に複数組の
対を成す長手の左眼用および右眼用の映像表示電極を形
成し、これらの左眼用および右眼用映像表示電極の各像
が、各対毎にそれらの左眼用および右眼用の映像表示電
極よりも観察者側に配置されている柱状レンズによっ
て、観察者の左眼および右眼に像が集束されるように構
成されているので、その点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。
また本発明によれば、第１基板の第２基板側の表面に、
上述の左眼用および右眼用の映像表示電極が形成される
とともに、柱状レンズが設けられ、したがってこれらの
左眼用および右眼用の映像表示電極と柱状レンズとは接
近して設けられることになるので、視差が小さくなり、
したがって観察者の左眼および右眼に与えられる映像の
ずれが小さくなって、優れた表示品位の立体像が得られ
る。
また本発明によれば、生産コストを低減することができ
るとともに、装置の信頼性を向上することでき、また携
帯が可能な程度に小形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
ブロック図、第４図はレンチキュラーシート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図で
ある。 11……表示装置、12,13……透明基板、14……共通電
極、16,16R,16L……走査電極、31……再生装置、32……
分離回路、33R,33L……駆動回路、131……レンズ群

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】観察者側の透明な第１基板と、観察者とは
    反対側の第２基板との間に電気的に光学特性が変化され
    る物質が挟持され、 第１基板の第２基板側の表面には、 複数組の対を成す透明な長手の左眼用映像表示電極と、
    その左眼用映像表示電極の一側方に配置されかつ左眼用
    映像表示電極の長手方向に沿って延びる透明な長手の右
    眼用映像表示電極とが形成されるとともに、 これらの各対毎に、左眼用映像表示電極と右眼用映像表
    示電極とよりも観察者側で、前記長手方向に延びる柱状
    レンズが設けられ、この柱状レンズによって観察者の左
    眼および右眼に、左眼用映像表示電極の像および右眼用
    映像表示電極の像がそれぞれ集束され、 第２基板の第１基板側の表面には、左眼用映像表示電極
    と右眼用映像表示電極とに対向して共通電極が形成さ
    れ、 左眼用映像表示電極と共通電極とに左眼用映像信号を与
    え、右眼用映像表示電極と共通電極とに右眼用映像信号
    を与える手段が設けられることを特徴とする立体映像表
    示装置。
JP63113806A 1988-05-10 1988-05-10 立体映像表示装置 Expired - Lifetime JPH07101259B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63113806A JPH07101259B2 (ja) 1988-05-10 1988-05-10 立体映像表示装置
US07/347,764 US4957351A (en) 1988-05-10 1989-05-05 Stereo image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63113806A JPH07101259B2 (ja) 1988-05-10 1988-05-10 立体映像表示装置

Publications (2)

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