JPH11296158A - 立体表示方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観察者から見て前後の表示画像が互いに重な
り合って見えるというファントム現象を回避することが
可能な立体表示方法を提供する。 【解決手段】 ３次元立体像を奥行き標本化した個々の
２次元像を順次２次元表示装置に表示するステップを、
人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返すことにより３
次元立体像を表示する立体表示方法において、前記ステ
ップは、表示すべき個々の２次元像が観察者から見て最
前面の２次元像でない場合に、観察者から見て当該最前
面以外の個々の２次元像より手前にある２次元像中の物
体像で、当該最前面以外の個々の２次元像の隠される部
分をマスク像として生成する第１のステップと、前記マ
スク像と当該最前面以外の個々の２次元像とを合成処理
し、当該最前面以外の個々の２次元像の隠される部分の
表示情報を削除して前記２次元表示装置に表示させる第
２のステップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体表示方法およ
び装置に係わり、特に、可変焦点型立体表示装置を含
む、奥行き標本化型立体表示装置において、観察者から
見て隠れるべき画像部分を覆い隠すことによって、立体
視における実際の像と奥行き標本化型立体表示装置によ
る画像との矛盾を解決することが可能な立体表示方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、２次元画像表示装置の２次元像を
奥行き方向に展開して３次元像を再現する立体表示装置
としては、可変焦点型立体表示装置（特願平８−１８２
２２２号）、あるいは奥行き標本化型立体表示装置
（「三次元映像」稲田修一編著、（株）昭晃堂、1991.
7.5,p13-24)が良く知られている。図９は、前記可変焦
点型立体表示装置の一例として、可変焦点レンズ型装置
の表示動作原理を説明するための図である。ここで、可
変焦点レンズ８０２は、フレネルレンズ液晶の層を透明
電極によって挾み、それに電界をかけることによって液
晶の屈折率が変化するという機能により、焦点距離が変
化するレンズである。この可変焦点レンズ型装置におい
ては、まず、図１１に示すように、３次元物体１００６
を奥行き標本化して、２次元像である奥行き標本化像の
集合１００７に分解する。次に、図９に示すように、駆
動装置８１１により、この奥行き標本化像１００７を時
分割で、２次元表示装置８０１に表示し、また、同期装
置８１０により、この表示に同期させて可変焦点レンズ
８０２の焦点距離を変化させる。これにより、レンズの
原理から、可変焦点レンズ８０２の焦点距離に対応し
て、２次元表示装置８０１に表示された奥行き標本化像
１００７の像位置が奥行き方向に変化する。したがっ
て、これを人の眼の残像時間以内に高速に行えば、残像
効果により、図９に示す３次元画像８０３が観察でき
る。なお、図９（ａ）は、３次元像８０３が虚像の場合
（２次元表示装置８０１を可変焦点レンズ８０２の焦点
距離以内に配置）を、図９（ｂ）は、３次元像８０３が
実像の場合（２次元表示装置８０１を可変焦点レンズ８
０２の焦点距離より外に配置）を示す。

【０００３】図１０は、奥行き標本化型立体表示装置の
一例として、振動スクリーン型装置の表示動作原理を説
明するための図である。この振動スクリーン型装置にお
いても、まず、図１１に示すように、３次元物体１００
６を奥行き標本化して、２次元像である奥行き標本化像
の集合１００７に分解する。次に、図１０に示すよう
に、この奥行き標本化像１００７を時分割で２次元表示
装置９０１に表示し、この表示に同期させて、２次元表
示装置９０１を駆動装置９０２により奥行き方向に高速
で移動させる。これを人の眼の残像時間以内に高速に行
えば、残像効果により図１０に示す３次元像９０３が観
察できる。

【０００４】前記した従来の立体表示装置では、実際に
表示像が奥行き方向に変化して表示されるため、人の立
体視の生理的要因（両眼視差、輻輳、ピント調節、動的
視差など）をほぼ満足できる利点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の立体表示装置においては、奥行き方向を時分割
で表示し、残像現象により３次元像に統合するため、本
来ならば観察者（例えば、図９に示す８０４、あるいは
図１０に示す９０４）の位置からでは見えることのない
（または、隠されている）、物体の裏側や内部の点（例
えば、図９に示す８０５、あるいは、図１０に示す９０
５など）、あるいは後方の物体などが透けて見えるファ
ントム現象を回避することが困難であるという欠点を有
していた。これは、自然な像を再現する上で大きな障害
となり、前記した従来の立体表示装置が実質的にワイヤ
ーフレームの像の再現にしか使えない大きな原因となっ
ていた。

【０００６】一方、立体視の生理的要因をほとんど満た
し、かつファントム現象を回避できる立体表示方式とし
て、ホログラフィがよく知られている。しかし、ホログ
ラフィは、撮像にコヒーレント光が必要である他、必要
な情報量が膨大であるため、電気的な書き換えが困難で
あり、動的表示に適さないなどの欠点を有している。こ
のように、従来の立体表示装置では、立体視の生理的要
因をほぼ満足し、かつ、ファントム現象を回避して自然
な３次元像を動画再生することは困難であるという問題
点があった。

【０００７】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、立体表
示方法及び装置において、観察者から見て前後の表示画
像が互いに重なり合って見えるというファントム現象を
回避し、より自然に近い立体視を得ることが可能となる
技術を提供することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。

【００１０】即ち、本発明は、３次元立体像を奥行き標
本化した個々の２次元像を順次２次元表示装置に表示す
るステップを、人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返
すことにより３次元立体像を表示する立体表示方法にお
いて、前記ステップは、表示すべき個々の２次元像が観
察者から見て最前面の２次元像でない場合に、観察者か
ら見て当該最前面以外の個々の２次元像より手前にある
２次元像中の物体像で、当該最前面以外の個々の２次元
像の隠される部分をマスク像として生成する第１のステ
ップと、前記マスク像と当該最前面以外の個々の２次元
像とを合成処理し、当該最前面以外の個々の２次元像の
隠される部分の表示情報を削除して前記２次元表示装置
に表示させる第２のステップとを含むことを特徴とす
る。

【００１１】また、本発明は、前記２次元表示装置に表
示される２次元像の結像位置を変化させる焦点可変手段
を有し、前記焦点可変手段により焦点位置を変化させ
て、前記３次元立体像を奥行き標本化した個々の２次元
像を順次２次元表示装置に表示させることを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明は、前記２次元表示装置を複
数個用い、前記３次元立体像を奥行き標本化した個々の
２次元像を、前記複数の２次元表示装置の対応する２次
元表示装置に表示させることを特徴とする。

【００１３】また、本発明は、前記各２次元表示装置
に、それぞれ異なる結像位置の２次元像を表示させるこ
とを特徴とする。

【００１４】また、本発明は、前記第１ステップによ
り、観察者から見て当該最前面以外の個々の２次元像よ
り手前にある２次元像中の物体像で、当該最前面以外の
個々の２次元像の隠される部分をそれぞれマスク像とし
て生成し、また、前記第２のステップにより、前記マス
ク像と当該最前面以外の個々の２次元像とを合成処理
し、当該最前面以外の個々の２次元像の隠される部分の
表示情報を削除して、前記最前面の２次元像以外の２次
元像を表示する２次元表示装置に表示させることを特徴
とする。

【００１５】また、本発明は、観察者の視点位置移動に
よる前記手前にある２次元像の物体の上下左右の移動に
対して、その移動量に比例した平行移動処理を、また、
観察者の視点位置移動による前記手前にある２次元像の
物体の前後の移動に対して、その移動量に比例した拡大
・縮小処理を施すことを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、前記マスク像と重なった
当該２次元像の隠される部分を、所望の輝度、あるいは
所望の色調で表示させることを特徴とする。

【００１７】また、本発明は、３次元立体像を奥行き標
本化した個々の２次元像中の表示すべき２次元像が、立
体表示装置において、観察者から見て最前面の２次元像
でない場合に、観察者から見て当該最前面以外の個々の
２次元像より手前にある２次元像中の物体像で、当該最
前面以外の個々の２次元像の隠される部分をマスク像と
して生成するマスク像生成装置と、前記マスク像生成装
置で生成されたマスク像を観察者の視点位置の移動に応
じて移動・変形させる移動装置と、前記移動装置で生成
されたマスク像と当該最前面以外の個々の２次元像とを
合成処理し、当該最前面以外の個々の２次元像の隠され
る部分の表示情報を、削除、所望の輝度、あるいは所望
の色調に変化させる合成装置と、前記最前面の２次元像
および前記合成装置から出力される２次元像を表示する
２次元表示装置とを具備することを特徴とする。

【００１８】また、本発明は、前記２次元表示装置の表
示像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示される
表示像の結像位置を変化させる焦点可変手段と、前記焦
点可変手段の焦点位置の変化に同期して前記２次元表示
装置の表示像を表示あるいは遮断するシャッター装置と
を、さらに具備することを特徴とする。

【００１９】また、本発明は、３次元立体像を奥行き標
本化した個々の２次元像を表示する複数の２次元表示装
置と、前記複数の２次元表示装置の各表示像を表示する
表示手段と、前記表示手段に表示される表示像の結像位
置を変化させる焦点可変手段と、前記焦点可変手段の焦
点位置の変化に同期して前記複数の２次元表示装置の表
示像の中の該当する表示像を選択するシャッター装置と
を具備する立体表示装置であって、前記最前面の２次元
像以外の２次元像を表示する各２次元表示装置は、当該
各２次元表示装置で表示すべき２次元像より観察者から
見て手前にある各２次元像中の物体像で、当該各２次元
表示装置で表示すべき２次元像の隠される部分をマスク
像として生成する前記表示すべき２次元像より手前にあ
る２次元像と同数のマスク像生成装置と、前記各マスク
像生成装置で生成されたマスク像を、観察者の視点位置
の移動に応じて移動・変形させる前記マスク像生成装置
と同数の移動装置と、前記各移動装置で生成されたマス
ク像と、当該各２次元表示装置で表示すべき２次元像を
合成処理し、当該各２次元表示装置で表示すべき２次元
像の隠される部分の表示情報を、削除、所望の輝度、あ
るいは所望の色調に変化させる合成装置とを具備し、前
記最前面の２次元像以外の２次元像を表示する各２次元
表示装置は、前記合成装置から出力される２次元像を表
示することを特徴とする。

【００２０】また、本発明は、前記表示手段が、投影用
スクリーンと、前記各２次元表示装置毎に設けられ、前
記各２次元表示装置に表示される表示像を前記投影用ス
クリーンに投射する投影光学系とで構成されることを特
徴とする。

【００２１】また、本発明は、前記表示手段が、投影用
スクリーンと、同一光軸上に並べられ、前記各２次元表
示装置から投射される像を前面に反射し、後面の像はそ
のまま透過させる複数の反射装置と、前記各２次元表示
装置毎に設けられ、前記各２次元表示装置に表示される
表示像を前記反射装置に反射させて前記投影用スクリー
ンに投射する投影光学系とで構成されることを特徴とす
る。

【００２２】また、本発明は、前記表示手段が、同一光
軸上に並べられ、前記２次元表示装置から投射される像
を前面に反射し、後面の像はそのまま透過させる複数の
反射装置からなることを特徴とする。

【００２３】また、本発明は、３次元立体像を奥行き標
本化した個々の２次元像を表示する複数の透過型２次元
表示装置と、前記各透過型２次元表示装置の背面に設置
され、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射
させ、また背面からの光を透過させる複数の反射装置
と、前記複数の透過型２次元表示装置と同一光軸上に配
置され、前記各透過型２次元表示装置に表示される表示
像の結像位置を変化させる焦点可変手段とを具備する立
体表示装置であって、前記最前面の２次元像以外の２次
元像を表示する各透過型２次元表示装置は、当該各透過
型２次元表示装置で表示すべき２次元像より観察者から
見て手前にある各２次元像中の物体像で、当該各透過型
２次元表示装置で表示すべき２次元像の隠される部分を
マスク像として生成する前記表示すべき２次元像より手
前にある２次元像と同数のマスク像生成装置と、前記各
マスク像生成装置で生成されたマスク像を、観察者の視
点位置の移動に応じて移動・変形させる前記マスク像生
成装置と同数の移動装置と、前記各移動装置で生成され
たマスク像と、当該各透過型２次元表示装置で表示すべ
き２次元像とを合成処理し、当該各透過型２次元表示装
置で表示すべき２次元像の隠される部分の表示情報を、
削除、所望の輝度あるいは所望の色調に変化させる合成
装置とを具備し、前記最前面の２次元像以外の２次元像
を表示する各透過型２次元表示装置は、前記合成装置か
ら出力される２次元像を表示することを特徴とする。

【００２４】また、本発明は、３次元立体像を奥行き標
本化した個々の２次元像を表示する複数の透過型２次元
表示装置と、前記複数の透過型２次元表示装置と同一光
軸上に配置され、前記各透過型２次元表示装置に表示さ
れる表示像の結像位置を変化させる焦点可変手段とを具
備する立体表示装置であって、前記最前面の２次元像以
外の２次元像を表示する各透過型２次元表示装置は、当
該各透過型２次元表示装置で表示すべき２次元像より観
察者から見て手前にある各２次元像中の物体像で、当該
各透過型２次元表示装置で表示すべき２次元像の隠され
る部分をマスク像として生成する前記表示すべき２次元
像より手前にある２次元像と同数のマスク像生成装置
と、前記各マスク像生成装置で生成されたマスク像を、
観察者の視点位置の移動に応じて移動・変形させる前記
マスク像生成装置と同数の移動装置と、前記各移動装置
で生成されたマスク像と、当該各透過型２次元表示装置
に表示すべき２次元像とを合成処理し、当該各透過型２
次元表示装置で表示すべき２次元像の隠される部分の表
示情報を、削除、所望の輝度、あるいは所望の色調に変
化させる合成装置とを具備し、前記最前面の２次元像以
外の２次元像を表示する各透過型２次元表示装置は、前
記合成装置から出力される２次元像を表示することを特
徴とする。

【００２５】また、本発明は、観察者の移動を検出して
前記移動装置に検出した移動量の情報を送る手段を、さ
らに有することを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００２７】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００２８】［実施の形態１］図１は、本発明の実施の
形態１の立体表示装置の概略システム構成を示す図であ
る。本実施の形態の立体表示装置は、２次元表示装置
（１０１〜１０４）、投影用スクリーン１０５、可変焦
点レンズ１０６、シャッター装置（１０７〜１１０）、
投影光学系（１１１〜１１４）、マスク像生成装置（１
２０〜１２２，１３３〜１３５）、移動装置（１２３〜
１２５，１３６〜１３８）、および合成装置（１２６，
１３１，１３２）から構成される。この２次元表示装置
（１０１〜１０４）としては、ＣＲＴ、プロジェクタ
ー、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬデ
ィスプレイ等を用いることができる。

【００２９】シャッター装置（１０７〜１１０）は、可
変焦点レンズ１０６の焦点位置（即ち、像（１１５〜１
１８）の結像位置）の変化と同期して奥行き画像を順番
に時分割で投影用スクリーン１０５に表示させるための
装置であり、機械的なメカニカルシャッターや液晶を用
いたシャッターを用いることができる。また、２次元表
示装置が透過型あるいは反射型の場合には、このシャッ
ター装置（１０７〜１１０）の代わりに、光源自体を画
像に同期し点滅させてもよく、さらに、光源の光を透過
／遮断させるシャッター装置を光源の前面に配置し、当
該シャッター装置を時分割で制御するようにしてもよ
い。可変焦点レンズ１０６は、焦点位置（即ち、像（１
１５〜１１８）の結像位置）を周期的に変化させるもの
であり、高周波と低周波の切り替えにて駆動する二周波
液晶を用いているので、この周波数は毎秒６０Ｈｚ以上
と高速である。

【００３０】本実施の形態では、２次元表示装置（１０
１〜１０４）に、それぞれ所望の標本化２次元像を表示
させておき、シャッター装置（１０７〜１１０）は初め
は閉じておく。可変焦点レンズ１０６の焦点位置を周期
的に変化させたとき、標本化２次元像の結像位置が１１
５の位置になるタイミングと同期してシャッター装置１
０７を開け、２次元表示装置１０１より投影用スクリー
ン１０５に像を投射して像１１５を表示し、直ちにシャ
ッター装置１０７を閉じる。次に、標本化２次元像の結
像位置が１１６の位置になるタイミングと同期してシャ
ッター装置１０８を開け、２次元表示装置１０２より投
影用スクリーン１０５に像を投射して像１１６を表示
し、直ちにシャッター装置１０８を閉じる。この手順
を、可変焦点レンズ１０６の周期的な焦点位置の変化に
同期して、２次元表示装置（１０３，１０４）において
も同様に行う。このとき可変焦点レンズの１周期の速度
は６０Ｈｚ以上であるので、人間の眼の残像時間以内で
あり、観察者には結像位置の異なる像（１１５〜１１
８）がほぼ同時に観察され、空間上にある立体として認
識される。

【００３１】しかし、このままでは観察者から像１１５
の陰になって見えるはずのない像（１１６，１１７，１
１８）の一部分が透けて見えてしまう。そこで、前面の
像に隠れて見えないはずの部分を覆い隠すためのマスク
像を生成するマスク像生成装置（１２０〜１２２，１３
３〜１３５）と合成装置（１２６，１３１，１３２）と
を配置し、例えば、合成装置１２６において、マスク像
生成装置（１２０〜１２２）により生成されたマスク像
を、２次元表示装置１０３に表示される２次元画像１１
９に重ね合わせ、２次元表示装置（１０１，１０２，１
０３）から表示される像（１１５，１１６，１１７）に
隠されていなければないない部分を、マスク像により消
去あるいは透過率を変化させる。

【００３２】これにより、２次元表示装置１０３より像
を投影して投影用スクリーン１０５に表示される像（後
ろの像）１１８のうち、像（１１５，１１６，１１７）
に隠れていなければならない部分が透けて見えることが
なくなる。この場合に、表示する物体がガラス製品のよ
うに半透明なものの場合、マスク像の透過率を高く変化
させたものを合成装置１２６で重ね合わせることによ
り、半透明な物質を再現することができる。また、合成
装置１２６において、マスク像生成装置（１２０〜１２
２）により生成されたマスク像の色調を変化させるよう
にしてもよい。ここで、マスク像生成装置（１２０〜１
２２，１３３〜１３５）で生成されるマスク像は、より
前面に表示される像の画像信号を単純に２値化あるいは
階調表現に変換されたものである。このマスク像生成装
置（１２０〜１２２，１３３〜１３５）、移動装置（１
２３〜１２５，１３６〜１３８）、および合成装置（１
２６，１３１，１３２）は、専用の電子回路あるいはコ
ンピュータ上の処理で実現することができる。

【００３３】なお、図１では、像１１７に対応するマス
ク像生成装置１２０により生成されたマスク像、像１１
６に対応するマスク像生成装置１２１により生成された
マスク像、像１１５に対応するマスク像生成装置１２２
により生成されたマスク像を、観察者の位置を検出する
センサ１２７からの観察者の視点の移動に応じて、移動
装置（１２３，１２４，１２５）によって移動させ、そ
れを合成装置１２６によって２次元表示装置１０３に表
示する２次元画像１１９に重ね合わせ、重なった部分の
画像を消去あるいは透過率を変化させ、２次元表示装置
１０３によって投影される。また、合成装置（１２６，
１３１，１３２）として、例えば、元になる２次元画像
１１９に、他の画像（マスク像生成装置（１２０，１２
１，１２２）で生成される画像）が重なる画素だけを消
去する装置、コンピュータによる画像処理によって他の
画像が重なった画素だけを消去する装置などを用いてい
る。

【００３４】なお、本実施の形態において、２次元画像
より前面にある標本化２次元画像数と同数の移動装置と
マスク像生成装置が必要であり、また、合成装置は、
（全標本化２次元画像数−１）（図１の場合では３個）
必要となる。例えば、図１の２次元画像１１９の場合に
は、３組のマスク像生成装置（１２０〜１２２）と移動
装置（１２３〜１２５）とが、また、２次元画像１３０
の場合には、２組のマスク像生成装置（１３４，１３
５）と移動装置（１３７，１３８）とが必要となる。

【００３５】ここで、図１に示すように、投影用スクリ
ーン１０５に対して直角でない角度で投影すると投影像
に台形ひずみができることが予想されるが、これが問題
にならないくらい２次元表示装置（１０１〜１０４）と
投影用スクリーン１０５との距離を大きくとり、投影す
る角度は小さいものとする、または２次元表示装置（１
０１〜１０４）の表示画像を台形歪みを考慮し変形した
ものを表示する、あるいはレンズ系によって変形させる
などの方法により、この台形ひずみの問題を解決するこ
とができる。

【００３６】前記マスク像生成装置（１２０〜１２２，
１３３〜１３５）により生成されるマスク像の概念を、
図６を用いて説明する。図６（ａ）に示すように、例え
ば、表示画像５０１は最前面に表示されるので、前面に
画像がないためマスク像なしでそのまま投影像５１０と
して投影される。また、図６（ｂ）に示すように、次の
表示画像５０２は、その前面にある表示画像５０１に隠
れる部分を隠すためにマスク像５０７を重ねることによ
り、マスク像５０７に隠されない部分のみの投影像５１
１が投影される。同様に、図６（ｃ）に示すように、次
の表示画像５０３は、すぐ前面の表示画像を隠すマスク
像５０８を重ね、また最前面の表示画像を覆い隠すマス
ク像５０７を重ねることにより、投影像５１２が投影さ
れる。同様に、図６（ｄ）に示すように、次の表示画像
５０４は、すぐ前面の表示画面を隠すマスク像５０９を
重ね、またもう１つの前面の表示画像を覆い隠すマスク
像５０８を重ね、さらに、最前面の表示画像を覆い隠す
マスク像５０７を重ねることにより、投影像５１３が投
影される。従来の立体表示装置で４枚の奥行きをもった
立体表示画像を表示したものは、図６に示す表示画像５
０５のように後ろが透けて見えるが、本実施の形態によ
り表示されたものは、図６に示す投影像５１４のよう
に、各標本化２次元画像が重なる（または、後ろが透け
て見える）ことなく表示することが可能となる。

【００３７】そして観察者が移動した時には、その動き
に追従してマスク像を移動装置（１２３〜１２５，１３
６〜１３８）によって移動させることによって、観察者
からは前面の画像によって隠されていなければならない
後方の画像の一部分は観察者の位置に応じて隠される。
この移動装置（１２３〜１２５，１３６〜１３８）の概
念を、図７を用いて説明する。図７は、正面の像６０５
から各方向へ動かしたときの像（像６０１から像６０
９）を示すものである。例えば、左右方向の場合、観察
者が立体表示装置に向かって正面から右に移動したとき
には、マスク像６１０を正面の像６０５から右の像６０
６のように左方向へ移動することにより、２次元画像６
１１の観察者の位置から見える必要のある部分は見るこ
とができ、隠れていなければないない部分は、マスク像
６１０によって隠されている。上下方向の場合は正面の
像６０５から上の像６０２へ、あるいは下の像６０８へ
移動させる。さらに、上下左右方向を同時に動かすこと
により、右上の像６０３や右下の像６０９などにも移動
することができる。

【００３８】移動量は観察者の上下左右の移動量に比例
した量を移動し、前後方向に対しても、観察者の前後位
置の移動量に比例して、表示するマスク像の大きさを拡
大、縮小する。観察者の移動による位置の検出方法とし
て、センサ類によって移動位置を検出する方法を図８に
示す。本実施の形態においては、図８（ａ）に示すよう
な、複数の赤外線センサ７０２をある角度毎に観察者７
１０を検出できるように並べ、観察者７１０の前方ある
いは後方からどのセンサの範囲に観察者７１０がいるの
かを検知する赤外線センサ方式、図８（ｂ）に示すよう
な、観察者７１０の側方あるいは前方、あるいは後方、
あるいはその両方に距離センサ（超音波距離センサまた
はレーザ距離センサ）７０３を配置し、距離センサ７０
３から観察者７１０までの距離を計測し観察者７１０の
位置を検出する距離計測方式、図８（ｃ）に示すよう
な、床面、あるいは観察者７１０の前後、左右に光セン
サ７０４を配置し、観察者７１０によって光が遮られた
場所を検知する光センサ方式、図８（ｄ）に示すよう
な、固定されたカメラ７０５の画像から画像処理により
観察者７１０の位置を計算する、あるいはマーカーを付
けた観察者７１０のマーカーの位置を画像から検出する
カメラ方式のいずれかを採用することができる。なお、
本実施の形態は、従来の立体表示装置にマスク像生成装
置（１２０〜１２２，１３３〜１３５）、移動装置（１
２３〜１２５，１３６〜１３８）、および合成装置（１
２６，１３１，１３２）を追加するのみであり、かつ、
画像の複雑な加工が必要ないという利点を有している。
このため、本実施の形態は、動画のような表示の高速性
を要求するものに対しても適用が可能であるという利点
を有する。

【００３９】［実施の形態２］図２は、本発明の実施の
形態２の立体表示装置の概略システム構成を示す図であ
る。本実施の形態の立体表示装置は、投影用スクリーン
２０５に対して前面から投影するようにした点で、前記
実施の形態１と相違する。なお、本実施の形態において
も、マスク像生成装置、移動装置、合成装置は、前記実
施の形態１と同じものを使用するが、図２では省略して
いる。即ち、各像（２１５〜２１８）より前に結像され
る像によって隠される部分を覆い隠すために、各２次元
表示装置（２０１〜２０４）に観察者から見てその像よ
り前面に表示される画像と重なる部分を隠すためのマス
ク像を生成するマスク像生成装置と、そのマスク像を移
動させるための移動装置とを、その表示画像より前面に
ある画像の数だけ各々配し、各２次元表示装置（２０１
〜２０４）の画像に、各マスク像生成装置で生成された
マスク像を重ね合わせることにより、複数枚の奥行きが
ある場合でも透けて見えるという問題を解決する。

【００４０】本実施の形態において、例えば、２次元表
示装置２０１から投影用スクリーン２０５に投影された
画像は、可変焦点レンズ２０６によって像２１５として
結像される。次の２次元表示装置２０２からの像は、２
次元表示装置２０１からの像２１５によって隠される部
分を覆い隠すためのマスク像を重ね合わせた後、像２１
６として結像される。次の２次元表示装置２０３からの
像は、２次元表示装置（２０１，２０２）からの像（２
１５，２１６）によって隠される部分を覆い隠すための
マスク像を重ね合わせた後、像２１７として結像され
る。このように、本実施の形態も、前記実施の形態と同
様、表示したい２次元表示装置（２０１〜２０４）に、
観察者から見て前面に表示される画像によって隠される
部分を覆い隠すマスク像を必要な数だけ重ね合わせる構
成である。

【００４１】２次元表示装置（２０１〜２０４）が透過
型あるいは反射型（例えば、液晶ディスプレイなどでバ
ックライトを必要とするものや反射を利用したもの）の
場合に限り、バックライトなどの照明（ＥＬ，ＬＥＤ，
蛍光管，放電管，電球を含む）の前面にシャッター装置
を配し、バックライトの光源からの光を透過／遮断す
る、あるいはシャッター装置の変わりにバックライトの
光源を直接点滅させることによって時分割を行うことが
できる。

【００４２】［実施の形態３］図３は、本発明の実施の
形態３の立体表示装置の概略システム構成を示す図であ
る。前記各実施の形態において、２次元表示装置を複数
台用いた理由は、立体の動画表示には、毎秒の表示枚数
が「フレーム数×奥行標本化数」を満たすだけの高速な
表示の切り換えが必要で、現実の２次元表示装置では難
しいためである。しかし、表示／消去の速度が非常に高
速にできるものを用いる場合には、この複数台の２次元
表示装置に代えて、１台の２次元表示装置を使用し、当
該１台の２次元表示装置に時分割で各２次元画像を表示
することにより、複数台の２次元表示装置の役割を１台
の２次元表示装置で行うことが可能である。本実施の形
態は、前記した１台の２次元表示装置を使用する立体表
示装置である。なお、図３に示すマスク像生成装置（１
２０〜１２２，１３３〜１３５）、移動装置（１２３〜
１２５，１３６〜１３８）、および合成装置（１２６，
１３１，１３２）は、図１と同じである。

【００４３】また、可変焦点レンズ１１０５は、焦点位
置（即ち、結像位置）を周期的に変化させるものであ
り、高周波と低周波の切り替えにて駆動する二周波液晶
を用いているので、この周波数は毎秒６０Ｈｚ以上と高
速である。

【００４４】本実施の形態では、切り替え装置１１１０
により所望の標本化２次元像、例えば、１１０６の像を
表示するための表示信号を選択し、２次元表示装置１１
０１に１１０６の像を表示させておき、シャッター装置
１１０２は初めは閉じておく。可変焦点レンズ１１０５
の焦点位置を周期的に変化させたとき、結像位置が１１
０６の位置になるタイミングと同期してシャッター装置
１１０２を開け、２次元表示装置１１０１より投影用ス
クリーン１１０４に像を投射して像１１０６を表示し、
直ちにシャッター装置１１０２を閉じる。次に、切り替
え装置１１１０により所望の標本化２次元像、例えば、
１１０７の像を表示するための表示信号を選択し、２次
元表示装置１１０１に１１０７の像を表示させておき、
シャッター装置１１０２は閉じておく。結像位置が１１
０７の位置になるタイミングと同期してシャッター装置
１１０２を開け、２次元表示装置１１０１より投影用ス
クリーン１１０４に像を投射して像１１０７を表示、直
ちにシャッター装置１１０２を閉じる。可変焦点レンズ
１１０５の周期的な焦点位置の変化に同期して、像１１
０８，１１０９に対しても、これと同様の手順を行う。
このとき可変焦点レンズ１１０５の１周期の速度は６０
Ｈｚ以上であるので、人間の眼の残像時間以内であり、
観察者には結像位置の異なる像（１１０６，１１０７，
１１０８，１１０９）がほぼ同時に観察され、空間上に
ある立体として認識される。なお、２次元表示装置１１
０１に表示する像へのマスク像の合成などの処理は実施
の形態１と同様である。

【００４５】［実施の形態４］図４は、本発明の実施の
形態４の立体表示装置の概略システム構成を示す図であ
る。本実施の形態の立体表示装置は、投影あるいは透過
する全ての画像の光束の中心を同じにするように構成し
たものである。なお、本実施の形態においても、マスク
像生成装置、移動装置、合成装置は、前記実施の形態１
と同じものを使用するが、図４では省略している。図４
に示す可変焦点レンズ３０６は、焦点位置（即ち、結像
位置）を周期的に変化させるものであり、高周波と低周
波の切り替えにて駆動する二周波液晶を用いているの
で、この周波数は毎秒６０Ｈｚ以上と高速である。

【００４６】本実施の形態の立体表示装置において、２
次元表示装置（３０１，３０２，３０３，３０４）に
は、それぞれ所望の標本化２次元像を表示させておき、
シャッター装置（３０７，３０８，３０９，３１０）は
初めは閉じておく。可変焦点レンズ３０６の焦点位置を
周期的に変化させたとき、結像位置が３１８の位置にな
るタイミングと同期してシャッター装置３０７を開け、
２次元表示装置３０１から反射装置３１５により、投影
用スクリーン３０５に像を投射して像３１８を表示し、
直ちにシャッター装置３０７を閉じる。次に、結像位置
が３１９の位置になるタイミングと同期してシャッター
装置３０８を開け、２次元表示装置３０２から反射装置
３１６により、投影用スクリーン３０５に像を投射して
像３１９を表示し、直ちにシャッター装置３０８を閉じ
る。可変焦点レンズ３０６の周期的な焦点位置の変化に
同期して、２次元表示装置（３０３，３０４）に対して
も、前記した手順を同様に行う。このとき可変焦点レン
ズ３０６の１周期の速度は６０Ｈｚ以上であるので、人
間の眼の残像時間以内であり、観察者には結像位置の異
なる像（３１８，３１９，３２０，３２１）がほぼ同時
に観察され、空間上にある立体として認識される。そし
て例えば、２次元表示装置３０３に表示する像は、像
（３１８，３１９）と重なる部分を隠すためのマスク像
を重ね合わせたものを表示し、像３２０として結像され
る。このように観察者から見て後方の像は、その像より
も前面の像を隠すマスク像生成装置からのマスク像を重
ね合わせることにより再現される。

【００４７】本実施の形態の構成方法としては、図４
（ａ）に示すように、２次元画像を投影用スクリーン３
０５に投影し、その投影像を可変焦点レンズ３０６によ
って結像する方式と、図４（ｂ）に示すように、直接、
２次元表示装置からの画像を可変焦点レンズ３０６によ
って結像する方式とがある。例えば、２次元表示装置３
０１に表示された画像はシャッター装置３０７と投影光
学系３１１を通過し、反射装置３１５によって投影用ス
クリーン３０５に投射される。その投射された像を可変
焦点レンズ３０６によって像３１８として結像させる。
マスク像生成装置によってマスクされ、２次元表示装置
３０２に表示される画像は、シャッター装置３０８と投
影光学系３１２を通過し、反射装置３１６によって投影
用スクリーン３０５に投射される。その投射された像を
可変焦点レンズ３０６によって像３１９として結像され
る。同様に、マスク像生成装置によってマスクされ、２
次元表示装置３０３に表示される画像は像３２０とし
て、また、マスク像生成装置によってマスクされ、２次
元表示装置３０４に表示される画像は像３２１として結
像される。

【００４８】ここで、各２次元表示装置（３０１〜３０
４）からの像の光軸を一致させるために、背面からの光
は透過し前面から光を反射する反射装置（３１５，３１
６，３１７）として、ハーフミラー、ＨＯＥ（ホログラ
フィック・オプティカル・エレメント：ある一方向から
の光だけを反射させ、それ以外の方向の光は透過させる
もの）等が使用可能である。なお、反射装置（３１５，
３１６，３１７）として、ＨＰＤＬＣ（ホログラフィッ
ク高分子分散型液晶：高速で反射／透過あるいは遮断／
透過の動作を駆動できる液晶）を利用することにより、
反射装置とシャッター装置の機能を１つの反射装置で共
用化することが可能である。

【００４９】［実施の形態５］図５は、本発明の実施の
形態５の立体表示装置の概略システム構成を示す図であ
る。本実施の形態の立体表示装置は、２次元表示装置
（４０１〜４０４）として、透過性のある装置（例え
ば、液晶ディスプレイ等）を用いて、複数の２次元表示
装置を積層させたものである。なお、本実施の形態にお
いても、マスク像生成装置、移動装置、合成装置は、前
記実施の形態１と同じものを使用するが、図５では省略
している。本実施の形態の構成方法としては、図５
（ａ）に示すように、反射装置（４０５〜４０８）を使
用する方式と、図５（ｂ）に示すように、反射装置を使
用しない方式とがある。図５（ａ）に示す方式は、ＨＯ
Ｅ等で構成される反射装置（４０５〜４０８）を配置
し、この反射装置（４０５〜４０８）で前方や側方から
の光源４１０の光を観察者の方向へ反射させ、また、背
面からの光を透過させるようにしている。図５（ｂ）に
示す方式は、各２次元表示装置（４０１〜４０４）の後
ろに光源４１０を配置するようにしたものである。ここ
で、各２次元表示装置（４０１〜４０４）は、像を表示
しないときは透過性を有し、可変焦点レンズ４０９に同
期して各２次元表示装置（４０１〜４０４）に像を表示
させる。また、各２次元表示装置（４０１〜４０４）に
表示される画像は、前面の２次元表示装置の画像と重な
る部分を覆い隠すマスク像生成装置からのマスク像を後
面の２次元表示装置に重ね合わせることにより、前面の
２次元表示装置の画像に隠れていなければならない、後
側になる２次元表示装置の画像の一部分が隠されたもの
である。

【００５０】本実施の形態の可変焦点レンズ４０９は、
焦点位置すなわち結像位置を周期的に変化させるもので
あり、高周波と低周波の切り替えにて駆動する二周波液
晶を用いているので、この周波数は毎秒６０Ｈｚ以上と
高速である。

【００５１】本実施の形態では、可変焦点レンズ４０９
の焦点位置を周期的に変化させたとき、結像位置が４１
４の位置になるタイミングと同期して２次元表示装置４
０１を表示し、直ちに２次元表示装置４０１を消去す
る。次に、結像位置が４１３の位置になるタイミングと
同期して２次元表示装置４０２を表示し、直ちに２次元
表示装置４０２を消去する。可変焦点レンズ４０９の周
期的な焦点位置の変化に同期して、２次元表示装置（４
０３，４０４）に対しても、前記と同様の手順を行う。
このとき可変焦点レンズ４０９の１周期の速度は６０Ｈ
ｚ以上であるので、人間の眼の残像時間以内であり、観
察者には結像位置の異なる像（４１１，４１２，４１
３，４１４）がほぼ同時に観察され、空間上にある立体
として認識される。例えば、２次元表示装置４０１から
投影された画像は、可変焦点レンズ４０９によって像４
１４として結像する。次の２次元表示装置４０２からの
画像は、２次元表示装置４０１からの像４１４を覆い隠
すためのマスク像を重ね合わせた後、像４１３として結
像する。この次の２次元表示装置４０３からの像４１２
は、２次元表示装置（４０１，４０２）からの像（４１
３，４１４）を覆い隠すためのマスク像を重ね合わせた
後、像４１２として結像する。

【００５２】このように、本実施の形態においても、表
示したい２次元表示装置に、観察者から見て前面に表示
される画像を隠すマスク像を必要な数だけ重ね合わせる
ようにしたものである。

【００５３】なお、前記各実施の形態では、２次元表示
装置として、可変焦点型立体表示装置を使用した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、本
発明は、奥行き標本化型立体表示装置にも適用可能であ
ることはいうまでもない。以上、本発明者によってなさ
れた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明した
が、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。

【００５４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【００５５】本発明によれば、マスク像を生成するマス
ク像装置と、２次元画像と複数枚のマスク像を重ね合わ
せる合成装置とを設け、観察者から見て本来隠されてい
なければならない部分を隠し、かつ、移動装置を設け、
観察者の移動にともなってマスク像を移動させるように
したので、観察者の位置を特定せず、自然な３次元像、
あるいは３次元動画像を表示することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の立体表示装置の概略シ
ステム構成を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態２の立体表示装置の概略シ
ステム構成を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態３の立体表示装置の概略シ
ステム構成を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態４の立体表示装置の概略シ
ステム構成を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態５の立体表示装置の概略シ
ステム構成を示す図である。

【図６】本発明の各実施の形態のマスク像生成装置で生
成されるマスク像の概念を説明するための図である。

【図７】本発明の各実施の形態の移動装置の概念を説明
するための図である。

【図８】本発明の各実施の形態における、視点移動検出
方法を説明するための図である。

【図９】従来の可変焦点レンズを用いた立体表示装置の
表示動作原理を説明するための図である。

【図１０】従来の奥行き標本化型立体表示装置の表示動
作原理を説明するための図である。

【図１１】２次元像である奥行き標本化像を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１０１〜１０４，２０１〜２０４，３０１〜３０４，４
０１〜４０４，８０１，９０１，１１０１…２次元表示
装置、１０５，２０５，３０５，１１０４…投影用スク
リーン、１０６，２０６，３０６，４０９，８０２，１
１０５…可変焦点レンズ、１０７〜１１０，２０７〜２
１０，３０７〜３１０，１１０２…シャッター装置、１
１１〜１１４，２１１〜２１４，３１１〜３１４，１１
０３…投影光学系、１２０〜１２２，１３３〜１３５…
マスク像生成装置、１２３〜１２５，１３６〜１３８…
移動装置、１２６，１３１，１３２…合成装置、１２７
…センサ、３１５〜３１７，４０５〜４０８…反射装
置、４１０…光源、７０１…立体表示装置、７０２…赤
外線センサ、７０３…距離センサ、７０４…光センサ、
７０５…カメラ、７１０，８０４，９０４…観察者、８
１０…同期装置、８１１，９０２…駆動装置、１１１０
…切り替え装置。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元立体像を奥行き標本化した個々の
   ２次元像を順次２次元表示装置に表示するステップを、
   人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返すことにより３
   次元立体像を表示する立体表示方法において、 前記ステップは、表示すべき個々の２次元像が観察者か
   ら見て最前面の２次元像でない場合に、観察者から見て
   当該最前面以外の個々の２次元像より手前にある２次元
   像中の物体像で、当該最前面以外の個々の２次元像の隠
   される部分をマスク像として生成する第１のステップ
   と、 前記マスク像と当該最前面以外の個々の２次元像とを合
   成処理し、当該最前面以外の個々の２次元像の隠される
   部分の表示情報を削除して前記２次元表示装置に表示さ
   せる第２のステップとを含むことを特徴とする立体表示
   方法。
2. 【請求項２】 前記２次元表示装置に表示される２次元
   像の結像位置を変化させる焦点可変手段を有し、 前記焦点可変手段により焦点位置を変化させて、前記３
   次元立体像を奥行き標本化した個々の２次元像を順次２
   次元表示装置に表示させることを特徴とする請求項１に
   記載の立体表示方法。
3. 【請求項３】 前記２次元表示装置を複数個用い、 前記３次元立体像を奥行き標本化した個々の２次元像
   を、前記複数の２次元表示装置の対応する２次元表示装
   置に表示させることを特徴とする請求項２に記載の立体
   表示方法。
4. 【請求項４】 前記各２次元表示装置に、それぞれ異な
   る結像位置の２次元像を表示させることを特徴とする請
   求項３に記載の立体表示方法。
5. 【請求項５】 前記第１ステップにより、観察者から見
   て当該最前面以外の個々の２次元像より手前にある２次
   元像中の物体像で、当該最前面以外の個々の２次元像の
   隠される部分をそれぞれマスク像として生成し、 また、前記第２のステップにより、前記マスク像と当該
   最前面以外の個々の２次元像とを合成処理し、当該最前
   面以外の個々の２次元像の隠される部分の表示情報を削
   除して、前記最前面の２次元像以外の２次元像を表示す
   る２次元表示装置に表示させることを特徴とする請求項
   ３または請求項４に記載の立体表示方法。
6. 【請求項６】 観察者の視点位置移動による前記手前に
   ある２次元像の物体の上下左右の移動に対して、その移
   動量に比例した平行移動処理を、また、観察者の視点位
   置移動による前記手前にある２次元像の物体の前後の移
   動に対して、その移動量に比例した拡大・縮小処理を施
   すことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
   １項に記載の立体表示方法。
7. 【請求項７】 前記マスク像と重なった当該２次元像の
   隠される部分を、所望の輝度、あるいは所望の色調で表
   示させることを特徴とする請求項１ないし請求項６のい
   ずれか１項に記載の立体表示方法。
8. 【請求項８】 ３次元立体像を奥行き標本化した個々の
   ２次元像中の表示すべき２次元像が、観察者から見て最
   前面の２次元像でない場合に、観察者から見て当該最前
   面以外の個々の２次元像より手前にある２次元像中の物
   体像で、当該最前面以外の個々の２次元像の隠される部
   分をマスク像として生成するマスク像生成装置と、 前記マスク像生成装置で生成されたマスク像を観察者の
   視点位置の移動に応じて移動・変形させる移動装置と、 前記移動装置で生成されたマスク像と当該最前面以外の
   個々の２次元像とを合成処理し、当該最前面以外の個々
   の２次元像の隠される部分の表示情報を、削除、所望の
   輝度、あるいは所望の色調に変化させる合成装置と、 前記最前面の２次元像および前記合成装置から出力され
   る２次元像を表示する２次元表示装置とを具備すること
   を特徴とする立体表示装置。
9. 【請求項９】 前記２次元表示装置の表示像を表示する
   表示手段と、 前記表示手段に表示される表示像の結像位置を変化させ
   る焦点可変手段と、 前記焦点可変手段の焦点位置の変化に同期して前記２次
   元表示装置の表示像を表示あるいは遮断するシャッター
   装置とを、さらに具備することを特徴とする請求項８に
   記載の立体表示装置。
10. 【請求項１０】 ３次元立体像を奥行き標本化した個々
    の２次元像を表示する複数の２次元表示装置と、 前記複数の２次元表示装置の各表示像を表示する表示手
    段と、 前記表示手段に表示される表示像の結像位置を変化させ
    る焦点可変手段と、 前記焦点可変手段の焦点位置の変化に同期して前記複数
    の２次元表示装置の表示像の中の該当する表示像を選択
    するシャッター装置とを具備する立体表示装置であっ
    て、 前記最前面の２次元像以外の２次元像を表示する各２次
    元表示装置は、当該各２次元表示装置で表示すべき２次
    元像より観察者から見て手前にある各２次元像中の物体
    像で、当該各２次元表示装置で表示すべき２次元像の隠
    される部分をマスク像として生成する前記表示すべき２
    次元像より手前にある２次元像と同数のマスク像生成装
    置と、 前記各マスク像生成装置で生成されたマスク像を、観察
    者の視点位置の移動に応じて移動・変形させる前記マス
    ク像生成装置と同数の移動装置と、 前記各移動装置で生成されたマスク像と、当該各２次元
    表示装置で表示すべき２次元像を合成処理し、当該各２
    次元表示装置で表示すべき２次元像の隠される部分の表
    示情報を、削除、所望の輝度、あるいは所望の色調に変
    化させる合成装置とを具備し、 前記最前面の２次元像以外の２次元像を表示する各２次
    元表示装置は、前記合成装置から出力される２次元像を
    表示することを特徴とする立体表示装置。
11. 【請求項１１】 前記表示手段は、投影用スクリーン
    と、 前記各２次元表示装置毎に設けられ、前記各２次元表示
    装置に表示される表示像を前記投影用スクリーンに投射
    する投影光学系とで構成されることを特徴とする請求項
    １０に記載の立体表示装置。
12. 【請求項１２】 前記表示手段は、投影用スクリーン
    と、 同一光軸上に並べられ、前記各２次元表示装置から投射
    される像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過させ
    る複数の反射装置と、 前記各２次元表示装置毎に設けられ、前記各２次元表示
    装置に表示される表示像を前記反射装置に反射させて前
    記投影用スクリーンに投射する投影光学系とで構成され
    ることを特徴とする請求項１０に記載の立体表示装置。
13. 【請求項１３】 前記表示手段は、同一光軸上に並べら
    れ、前記２次元表示装置から投射される像を前面に反射
    し、後面の像はそのまま透過させる複数の反射装置から
    なることを特徴とする請求項１０に記載の立体表示装
    置。
14. 【請求項１４】 ３次元立体像を奥行き標本化した個々
    の２次元像を表示する複数の透過型２次元表示装置と、 前記各透過型２次元表示装置の背面に設置され、前方や
    側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、また背
    面からの光を透過させる複数の反射装置と、 前記複数の透過型２次元表示装置と同一光軸上に配置さ
    れ、前記各透過型２次元表示装置に表示される表示像の
    結像位置を変化させる焦点可変手段とを具備する立体表
    示装置であって、 前記最前面の２次元像以外の２次元像を表示する各透過
    型２次元表示装置は、当該各透過型２次元表示装置で表
    示すべき２次元像より観察者から見て手前にある各２次
    元像中の物体像で、当該各透過型２次元表示装置で表示
    すべき２次元像の隠される部分をマスク像として生成す
    る前記表示すべき２次元像より手前にある２次元像と同
    数のマスク像生成装置と、 前記各マスク像生成装置で生成されたマスク像を、観察
    者の視点位置の移動に応じて移動・変形させる前記マス
    ク像生成装置と同数の移動装置と、 前記各移動装置で生成されたマスク像と、当該各透過型
    ２次元表示装置で表示すべき２次元像とを合成処理し、
    当該各透過型２次元表示装置で表示すべき２次元像の隠
    される部分の表示情報を、削除、所望の輝度あるいは所
    望の色調に変化させる合成装置とを具備し、 前記最前面の２次元像以外の２次元像を表示する各透過
    型２次元表示装置は、前記合成装置から出力される２次
    元像を表示することを特徴とする立体表示装置。
15. 【請求項１５】 前記反射装置は、ホログラフィック・
    オプティカル・エレメントからなることを特徴とする請
    求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載の立体
    表示装置。
16. 【請求項１６】 ３次元立体像を奥行き標本化した個々
    の２次元像を表示する複数の透過型２次元表示装置と、 前記複数の透過型２次元表示装置と同一光軸上に配置さ
    れ、前記各透過型２次元表示装置に表示される表示像の
    結像位置を変化させる焦点可変手段とを具備する立体表
    示装置であって、 前記最前面の２次元像以外の２次元像を表示する各透過
    型２次元表示装置は、当該各透過型２次元表示装置で表
    示すべき２次元像より観察者から見て手前にある各２次
    元像中の物体像で、当該各透過型２次元表示装置で表示
    すべき２次元像の隠される部分をマスク像として生成す
    る前記表示すべき２次元像より手前にある２次元像と同
    数のマスク像生成装置と、 前記各マスク像生成装置で生成されたマスク像を、観察
    者の視点位置の移動に応じて移動・変形させる前記マス
    ク像生成装置と同数の移動装置と、 前記各移動装置で生成されたマスク像と、当該各透過型
    ２次元表示装置に表示すべき２次元像とを合成処理し、
    当該各透過型２次元表示装置で表示すべき２次元像の隠
    される部分の表示情報を、削除、所望の輝度、あるいは
    所望の色調に変化させる合成装置とを具備し、 前記最前面の２次元像以外の２次元像を表示する各透過
    型２次元表示装置は、前記合成装置から出力される２次
    元像を表示することを特徴とする立体表示装置。
17. 【請求項１７】 観察者の移動を検出して前記移動装置
    に検出した移動量の情報を送る手段を、さらに有するこ
    とを特徴とする請求項８ないし請求項１６のいずれか１
    項に記載の立体表示装置。
18. 【請求項１８】 前記焦点可変手段が、可変焦点レンズ
    であることを特徴とする請求項９ないし請求項１７のい
    ずれか１項に記載の立体表示装置。