JPH1097013A

JPH1097013A - 立体表示装置

Info

Publication number: JPH1097013A
Application number: JP25009896A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Watanabe; 寛渡辺
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-14
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: JP3216796B2

Abstract

(57)【要約】【課題】自然な全周立体表示を裸眼で観察できる簡単
な構造の立体表示装置を提供する。【解決手段】表示ユニット１において、図の紙面に垂直
な方向に並んだLED の縦列は、紙面内に表現された円周
の一部に沿って複数列並ぶ。LED は円周面の中心に向
き、該中心には縦列に沿うスリット３がある。LED の縦
列から出た光束はスリット３から所定の視差の刻み角を
もって外方に放射される。立体表示装置６は、３つ一組
とされて円周状に配置された表示ユニット1(R,G,B)を４
組有する。各表示ユニット１は回転軸７を中心に回転駆
動される。観察者の左右両眼R,L に対し、立体表示装置
６を回転させ、これに同期して各表示ユニット１に表示
信号を与える。観察者の左右両眼R,L には、表示ユニッ
ト１からの光束が入射し、両眼の視差によって装置の手
前の空間に生理的に自然な状態でカラーの立体像が認識
される。立体像は装置６の全周から見ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アミューズメン
ト、医療・医療教育、博物館・美術館等の電子展示、電
子カタログ、立体テレビ等、種々の用途に有用な立体表
示装置に関する。本発明の立体表示装置は、観察者の単
眼の瞳内に複数の視差像が入射しうる程度に視差の間隔
を狭く設定した多数の表示単位を有する多眼表示ユニッ
トを用いている。

【０００２】

【従来の技術】従来の全周型の立体表示装置としては、
例えばマルチプレックスホログラムが知られている。マ
ルチプレックスホログラムは、回転テーブル上の被写体
を撮影したオリジナルフィルムにレーザ光を照射し、円
筒レンズによって水平方向に収光させてフィルム上に収
束させ、同時に参照光も照射する。この操作を、オリジ
ナルフィルムのコマ送りに同期させてフィルムを垂直方
向にずらしながら被写体一回転分について行う。このよ
うにして得たフィルムを円筒形にして該円筒の中心線上
に参照光源をおいて表示するものである。

【０００３】マルチプレーナー３次元ディスプレイも全
周型の立体表示装置であり、テキサス・インスツルメン
ツ社が提案している。この装置は、回転軸に対して角度
制御可能に取り付けられた半透明な表示ディスクと、こ
のディスクの上方からディスクのＺ方向の動きに同期さ
せながらＸＹスキャナを用いて下方にレーザ光を照射す
るレーザ装置を有している。

【０００４】この他、従来の全周型の立体表示装置とし
ては、特公平６−７７１８０号に記載されているように
２次元画面を回転させて立体表示を行う装置も提案され
ている。

【０００５】従来の平面型の立体表示装置としては、裸
眼で（眼鏡なしで）観察できる方法として、集束化光源
列による超多眼立体表示装置が知られている。この立体
表示装置は、観察者の単眼の瞳内に複数の視差像が入射
しうる程度に視差の間隔を狭く設定した多数の表示単位
を有する多眼表示ユニットを用いている。この多眼表示
ユニットによって表示面上をラスタスキャンしながら個
々の光源の強度を変調して、多眼の視差像を表示する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記マルチプレックス
ホログラムは、固定表示であり、リアルタイムな動画の
表示ができないという問題があった。また、前記マルチ
プレーナー３次元ディスプレイや特公平６−７７１８０
号に記載の表示装置では、隠線・隠面等の処理が困難で
あり、本来見えない裏側の表示が透き通って見えてしま
うという問題があった。さらに、前記超多眼立体表示装
置によれば、表示面上を点順次にスキャンするために、
回転するミラーで光を振る複雑な駆動構造や結像系が必
要であり、またカラー化や全周表示が困難であるという
問題があった。

【０００７】本発明は、リアルタイムでフルカラーの自
然な全周立体表示を裸眼で観察でき、複雑な駆動部分の
少ない簡単な構造の立体表示装置を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された立
体表示装置は、複数のパララックス数に対応する個数の
表示単位から所定の視差の刻み角をもって光束を照射す
る表示ユニットを、観察者に対して相対的に移動させな
がら発光させるものである。

【０００９】請求項２に記載された立体表示装置は、複
数のパララックス数に対応する個数の表示単位から所定
の視差の刻み角をもって光束を照射する表示ユニット
を、観察者の両眼を結ぶ方向と平行に移動させながら発
光させるものである。

【００１０】請求項３に記載された立体表示装置は、複
数のパララックス数に対応する個数の表示単位から所定
の視差の刻み角をもって光束を照射する表示ユニット
を、観察者に対して回転させながら発光させることによ
り立体表示を行うものである。

【００１１】請求項４に記載された立体表示装置は、請
求項１又は２又は３記載の立体表示装置において、前記
各表示単位からの光束が通過するスリットを備えている
ことを特徴としている。

【００１２】請求項５に記載された立体表示装置は、請
求項４記載の立体表示装置において、前記スリットが、
上下方向に所定間隔をおいて並んだ複数個の透孔から構
成されていることを特徴としている。

【００１３】請求項６に記載された立体表示装置は、請
求項１又は２又は３記載の立体表示装置において、前記
各表示単位に指向性バリアが設けられていることを特徴
としている。

【００１４】請求項７に記載された立体表示装置は表示
ユニットを有している。この表示ユニットは、所定方向
に一列に並んだ複数個の表示単位の組を複数のパララッ
クス数に対応する組数だけ有している、この組は、連続
した面を構成するように互いに平行に配置されており、
前記所定方向に直交する平面内において、各表示単位か
らの各光束は所定の視差の刻み各をもって照射される。
そして、この表示ユニットは、前記所定方向に直交する
平面内において、観察者に対して相対的に移動しながら
発光し、立体表示を行う。

【００１５】請求項８に記載された立体表示装置は、請
求項７記載の立体表示装置において、前記連続した面が
円周面であり、前記表示ユニットが、表示単位の発光色
が赤である第１の表示ユニットと、表示単位の発光色が
緑である第２の表示ユニットと、表示単位の発光色が青
である第３の表示ユニットを有しており、前記第１の表
示ユニットと前記第２の表示ユニットと前記第３の表示
ユニットが円周状に配置され、該円周の中心を回転の中
心として回転駆動されるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図５
を参照して説明する。

【００１７】この表示ユニット１はＬＥＤ２を発光ドッ
トとしている。このＬＥＤ２は、図示はしないが、図の
紙面に垂直な方向（縦方向）に一列に４８０個並んでい
る。縦方向のドットピッチは２ｍｍである。この縦方向
に並んだＬＥＤ２の組みが３９組、互いに平行となるよ
うに等間隔で円周面を構成するように配置されている。
横方向（円周方向）のドットピッチは４ｍｍである。各
ＬＥＤ２は円周面の中心に向けて光を照射する向きで並
んでいる。なお、円周状に並んだＬＥＤ２の組数である
３９が本例におけるパララックス数であり、隣接するＬ
ＥＤ２の光束の角度、即ちパララックスインタバルは２
°である。

【００１８】前記表示ユニット１において、前記各ＬＥ
Ｄ２の組が構成する前記円周面の中心軸の位置には、縦
方向に沿って（即ちＬＥＤ２の縦の列に平行に）スリッ
ト３が設けられている。スリット３の横方向の開口幅は
２ｍｍである。前記ＬＥＤ２は前記スリット３が一体化
された適当な構造の筐体内に収められている。

【００１９】以上の構成になる表示ユニット１によれ
ば、ＬＥＤ２の各組（縦方向の各列）から出た各光束は
スリット３の開口部にて交差し、所定の視差の刻み角を
もってスリット３から外方に放射される。

【００２０】図２は前記表示ユニット１を用いた立体表
示装置５の第１の例である。同図に示すように、観察者
の左右両眼Ｒ，Ｌに対して前記表示ユニット１をＡ、
Ｂ、Ｃと相対的に移動させていき、これに同期して表示
ユニット１のＬＥＤ２に適当な表示信号を与える。観察
者の左右両眼Ｒ，Ｌには、ＬＥＤ２の各組からの光束が
それぞれ入射し、左右両眼Ｒ，Ｌの視差によって表示装
置の前後の空間に立体像が認識される。

【００２１】なお、表示ユニット１を所定位置に固定し
ておき、観察者が前記ＣＢＡの方向に移動しても同様に
立体表示を観察することができる。例えば、立体表示装
置を電車の線路沿いに設置しておけば、そこを通過する
際、電車の乗客が窓外に立体像を認識するという利用態
様が考えられる。

【００２２】図３は前記表示ユニット１を用いた立体表
示装置６の第２の例である。同図に示すように、この立
体表示装置６は、３つ一組とされた表示ユニット１
（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を４組有している。各組の３つの表示ユ
ニット１は、構造は同一でＬＥＤ２の発光色が赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）と異なり、所定の順序で並
んでいる。各表示ユニット１は図示しない回転駆動機構
の回転軸７を中心に円周状に配置されており、所望の回
転数（本例では例えば４５０ｒｐｍ）で回転駆動するこ
とができる。この立体表示装置６において、各表示ユニ
ット１のスリット３の回転半径は４０１ｍｍである。

【００２３】図３に示すように、立体表示装置６の外側
には、本装置を取り囲む円周状に最大観察距離８が設定
される。この最大観察距離８は、観察者の両眼の間隔
が、隣接する表示単位（ＬＥＤ２）から来る２本の光束
の間隔と同じになる限界の位置を示す。即ち、これより
も内側ならば、隣接する表示単位（ＬＥＤ２）から来る
２本の光束の間隔よりも、観察者の両眼の間隔の方が大
きくなるので、立体表示装置６からの光による像を立体
視することができる。

【００２４】この位置よりも内側にある観察者の左右両
眼Ｒ，Ｌに対し、立体表示装置６を適当な回転数で回転
させ、これに同期して各表示ユニット１のＬＥＤ２に適
当な表示信号を与える。この表示信号は、例えば本例の
パララックスインタバルに相当する２°おきに１８０台
のビデオカメラを周状に設置して被写体を撮影した映像
から得られる。従って動画も表示可能である。

【００２５】なお、円周方向の画素数は１２６０であ
り、表示ユニット１の縦方向の画素数が４８０、表示ユ
ニット１のパララックス数が３９で、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色
でフルカラー表示を行うから、本例の立体表示装置にお
ける表示信号のデータの総数は、次式の計算のようにな
る。 1260×39×480 ×(R,G,B) ＝23587200×(R,G,B)

【００２６】観察者の左右両眼Ｒ，Ｌには、ＬＥＤ２の
組からの光束がそれぞれ入射し、両眼の視差によって表
示単位の前後の空間にカラーの立体像が認識される。観
察者が立体表示装置６の回りを移動すれば、この立体像
は略円筒形の本立体表示装置６の全周から見ることがで
きる。

【００２７】本立体表示装置の第３の例を図４を参照し
て説明する。この立体表示装置は、前記表示ユニット１
と構造の異なる表示ユニット１１を有している。前記２
つの例においては、表示単位としての発光ドットにＬＥ
Ｄを採用したが、本例では蛍光表示管を使用する。一般
的な蛍光表示管は、高真空雰囲気に保持された箱型の外
囲器の内部に各種表示用の電極類等を収納した自発光型
の表示素子である。外囲器の一部を構成する絶縁性の陽
極基板の内面には、導電膜からなるドット状の陽極導体
が形成され、その上に蛍光体層が被着されて発光表示部
としての陽極が構成されている。外囲器内において、前
記陽極の上方には制御電極が必要に応じて配設され、さ
らにその上には電子源であるフィラメント状の陰極が張
設されている。陰極から放出された電子は、制御電極に
よって加速・制御され、陽極に射突してこれを発光させ
る。

【００２８】即ち、上述したような一般的な構成の蛍光
表示管では、平板状の陽極基板の表面に発光部が構成さ
れるので、第１及び第２の例のように、表示単位となる
ドット状の複数の陽極を等間隔で円周状に配置すること
は困難である。そこで本例では、図４に示すように、観
察者の両眼を結ぶ線に平行な平面内において、表示単位
としてのドット状の陽極１２が陽極基板１３上で不等間
隔に並び、スリット３から各陽極１２を見た際の視差の
刻み角が一定になるようにした。即ち、図４において、
各陽極１２は、複数個づつ紙面に垂直な方向に所定間隔
で並ぶ組を構成している。この組は複数のパララックス
数（本例では３９）に対応する数だけある。そしてこれ
らの組は、陽極基板１３上の平面に互いに平行となるよ
うに、かつ紙面内で各陽極１２からの各光束が所定の視
差の刻み各をもってスリット３から照射されるように、
スリット３に近い中央部に接近するほど狭い間隔で配置
されている。

【００２９】なお、陽極の蛍光体を発光スペクトルが比
較的広いＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体とし、蛍光表示管の表示面
側にＲＧＢのカラーフィルタを設ければ、フルカラー化
することもできる。

【００３０】本発明の立体表示装置の光源としては、以
上説明したＬＥＤや蛍光表示管の他、ＰＤＰやＥＬ等も
利用できる。液晶表示装置でも強誘電液晶等のように応
答の早いものであれば使用可能である。また、異なる発
光原理の表示単位を組み合わせて使用することもでき
る。例えば、蛍光表示管とＬＥＤを組み合わせて使用す
ることもできる。

【００３１】本立体表示装置の第４の例を説明する。第
２の例では、略円筒状に構成した立体表示装置を回転さ
せて表示し、観察者は外側から円筒の外部から観察し
た。本例では、内向きの円周状に配置した複数の表示ユ
ニット１を回転させながら表示し、観察者は円周の内側
に居て周状に外側を観察する。さらに、表示ユニット１
をドーム状に配置してもよい。

【００３２】本立体表示装置の第５の例を図５を参照し
て説明する。以上説明した各例では、左右方向について
立体視が得られたが、本例では左右方向に加えて上下方
向の立体視も同時に得られるものである。図４（ａ）は
図１に示した表示ユニット１のスリット３であるが、こ
れを図４（ｂ）に示すように、前記縦方向に所定間隔を
おいて並んだ複数個の透孔９から構成し、上下方向につ
いても視差が生じるようにする。さらに、図示はしない
が、表示ユニット１の縦方向のＬＥＤ２の数を増やす。
例えば、上下方向について上向き・水平・下向きの３つ
の見え方を設定するとすれば、表示ユニット１の縦方向
のＬＥＤ２の数を３倍に増やす。表示ユニット１を以上
のように構成し、上下方向の映像の情報も含む表示信号
を与えれば、前述したような両眼の視差による立体視を
保ちながら、上下方向の立体感もある立体表示を実現で
きる。

【００３３】以上説明した各例の表示ユニット１では、
図１に示すように照射方向を内向きとして円周状に配置
された縦のＬＥＤ列が、該円周の縦の中心軸の方向に向
けて光束を照射し、光束は当該中心軸の位置にある縦の
スリット３から所定の視差の刻み角をもって外方に拡散
して照射された。しかしながら、ＬＥＤのような微小な
発光単位を多数個並べて多重光源列の表示ユニットを構
成するには、前記の例の他にも種々の構造が考えられ
る。例えば、図６（ａ）は本発明における他の構造の表
示ユニット２１を示すものであり、前述した図１と同様
の方向から表現した図である。同図に示すように、縦に
並べた多数のＬＥＤ２を照射方向を外向きとして円周状
に配置し、円周の中心軸の位置から円周の外側に向けて
各ＬＥＤ列が所定の視差の刻み角をもって光束を外方に
拡散して照射するようにしてもよい。この場合、各ＬＥ
Ｄ２から照射される光束の指向性を高めるために、図６
（ｂ）に示すような指向性バリア２０を各ＬＥＤ２に設
ける。この指向性バリア２０は、ＬＥＤ２の光照射方向
の中心軸に沿って長い筒状の部材である。ＬＥＤ等の表
示単位の指向性を向上させる機能があれば、他の形状・
構造・原理の部材や装置等も採用できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、多重光源列を備えた表
示ユニットを観察者に対して相対的に移動させながら発
光させて表示を行うので、複雑な駆動部分の少ない簡単
な構造でありながら、次のような効果が得られる。

【００３５】１．十分な輝度が確保できる。２．画素ピッチに対してドットピッチを小さくしなくて
も全周型立体ディスプレイが可能である。３．パララックス数を大きくとれる。４．リアルタイムでフルカラーの自然な全周立体表示を
裸眼で観察できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である立体表示装置を構成
する表示ユニットの構造を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態の第１の例である立体表示
装置を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態の第２の例である立体表示
装置を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態の第３の例である立体表示
装置を構成する表示ユニットの構造を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態の第５の例である立体表示
装置を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態である立体表示装置を構成
する表示ユニットの他の構造例を示す図である。

【符号の説明】

１，１１，２１…表示ユニット、２…表示単位としての
ＬＥＤ、３…スリット、１２…表示単位としての陽極、
２０…指向性バリア、５，６…立体表示装置、９…スリ
ットを構成する透孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のパララックス数に対応する個数の
表示単位から所定の視差の刻み角をもって光束を照射す
る表示ユニットを、観察者に対して相対的に移動させな
がら発光させる立体表示装置。
【請求項２】複数のパララックス数に対応する個数の
表示単位から所定の視差の刻み角をもって光束を照射す
る表示ユニットを、観察者の両眼を結ぶ方向と平行に移
動させながら発光させる立体表示装置。
【請求項３】複数のパララックス数に対応する個数の
表示単位から所定の視差の刻み角をもって光束を照射す
る表示ユニットを、観察者に対して回転させながら発光
させることにより立体表示を行う立体表示装置。
【請求項４】前記各表示単位からの光束が通過するス
リットを備えている請求項１又は２又は３記載の立体表
示装置。
【請求項５】前記スリットが、上下方向に所定間隔を
おいて並んだ複数個の透孔から構成される請求項４記載
の立体表示装置。
【請求項６】前記各表示単位には指向性バリアが設け
られている請求項１又は２又は３記載の立体表示装置。
【請求項７】所定方向に一列に並んだ複数個の表示単
位の組が、複数のパララックス数に対応する組数だけ、
連続した面を構成するように互いに平行に配置され、前
記所定方向に直交する平面内において各表示単位からの
各光束が所定の視差の刻み各をもって照射される構成と
された表示ユニットを、前記所定方向に直交する平面内
において、観察者に対して相対的に移動させながら発光
させる立体表示装置。
【請求項８】前記連続した面が円周面であり、前記表
示ユニットが、表示単位の発光色が赤である第１の表示
ユニットと、表示単位の発光色が緑である第２の表示ユ
ニットと、表示単位の発光色が青である第３の表示ユニ
ットを有し、前記第１の表示ユニットと前記第２の表示
ユニットと前記第３の表示ユニットが円周状に配置され
るとともに、これらが該円周の中心を回転の中心として
回転駆動される請求項７記載の立体表示装置。