特許 6456558 立体像表示装置及び立体像表示方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6456558

(24)【登録日】2018年12月28日

(45)【発行日】2019年1月23日

(54)【発明の名称】立体像表示装置及び立体像表示方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/22 20060101AFI20190110BHJP

   H04N 13/315 20180101ALI20190110BHJP

   G03B 35/24 20060101ALI20190110BHJP

【ＦＩ】

   G02B27/22

   H04N13/315

   G03B35/24

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-525059(P2018-525059)

(86)(22)【出願日】2017年6月16日

(86)【国際出願番号】JP2017022360

(87)【国際公開番号】WO2018003555

(87)【国際公開日】20180104

【審査請求日】2018年7月9日

(31)【優先権主張番号】特願2016-127416(P2016-127416)

(32)【優先日】2016年6月28日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】598033848

【氏名又は名称】株式会社アスカネット

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(72)【発明者】

【氏名】大坪 誠

【審査官】 堀部 修平

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１９１８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２８７０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１０１４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０３３８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０５０３７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／２２ − ２７／２６

Ｇ０３Ｂ ３５／２４

Ｈ０４Ｎ １３／３０ − １３／３９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれ三次元表示データを備えた複数の小画像を並べて表示して、該各小画像から該三次元表示データを光線に変換して出力するディスプレイと、
前記ディスプレイの前面に当接され又は前記ディスプレイと一体化して該ディスプレイの前面に設置され、前記ディスプレイの画素と同等のサイズの第１の微小メカニカルシャッターが該ディスプレイの画素の配置に合わせて並べられた第１のメカニカルシャッターパネルと、
前記第１のメカニカルシャッターパネルの前方に所定の距離を置いて配置され、前記ディスプレイの画素と同等のサイズの第２の微小メカニカルシャッターが該ディスプレイの画素の配置に合わせて並べられた第２のメカニカルシャッターパネルとを有し、
前記第１のメカニカルシャッターパネルは、前記ディスプレイに表示される前記各小画像に設定された複数の部分領域の表示範囲にそれぞれ対応する範囲に位置する前記第１の微小メカニカルシャッターを第１のメカニカルシャッターとして機能させ、前記各小画像に対して前記第１のメカニカルシャッターは、時分割でオンオフして、前記光線を前記複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し前方に透過させ、
前記第２のメカニカルシャッターパネルは、前記ディスプレイに表示される前記各小画像の位置に対応する前記第２の微小メカニカルシャッターを第２のメカニカルシャッターとして機能させ、該第２のメカニカルシャッターは前記各小画像に設定された複数の前記部分領域の中から順次、選択される該部分領域の位置に対応する前記第１のメカニカルシャッターのオンタイム時にオンタイムとなり、前記小画像毎に時分割で取り出された前記部分光線を前方に透過させ前記光線として再構成させながら、再構成された該各光線を前方で集光させて三次元像を形成することを特徴とする立体像表示装置。

【請求項2】

請求項１記載の立体像表示装置において、前記各小画像に対応する前記第２のメカニカルシャッターは、対応する該小画像の中央部を通る光軸上に配置されることを特徴とする立体像表示装置。

【請求項3】

請求項１又は２記載の立体像表示装置において、前記各小画像に対応する前記第２のメカニカルシャッターのオンタイム時に、該各小画像に設定された前記複数の部分領域の中のいずれか一つの部分領域の位置に対応する前記第１のメカニカルシャッターがオンタイムとなることを特徴とする立体像表示装置。

【請求項4】

請求項１又は２記載の立体像表示装置において、前記各小画像に対応する前記第２のメカニカルシャッターのオンタイム時に、該各小画像に設定された前記複数の部分領域の中の離れた位置にある複数の部分領域の位置に対応する前記第１のメカニカルシャッターがオンタイムとなることを特徴とする立体像表示装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１記載の立体像表示装置において、前記第２のメカニカルシャッターはピンホール状であることを特徴とする立体像表示装置。

【請求項6】

請求項１〜４のいずれか１記載の立体像表示装置において、前記第２のメカニカルシャッターはスリット状であることを特徴とする立体像表示装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１記載の立体像表示装置において、前記第１、第２の微小メカニカルシャッターはそれぞれＭＥＭＳシャッターからなることを特徴とする立体像表示装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか１記載の立体像表示装置において、前記三次元表示データは撮像手段で得られた画像データから作成されることを特徴とする立体像表示装置。

【請求項9】

請求項１〜７のいずれか１記載の立体像表示装置において、前記三次元表示データはコンピュータグラフィックスを用いて作成されることを特徴とする立体像表示装置。

【請求項10】

それぞれ三次元表示データを備えた複数の小画像を並べてディスプレイに表示して、該各小画像から該三次元表示データを光線に変換して出力する工程と、
前記ディスプレイの前面に当接され又は前記ディスプレイと一体化して該ディスプレイの前面に設置された第１のメカニカルシャッターパネルに配置され、前記ディスプレイに表示される前記各小画像に設定された複数の部分領域に対応する位置にそれぞれ設けられた第１のメカニカルシャッターの１又は複数を時分割でオンオフして、前記光線を、前記各小画像に設定された複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し前方に透過させる工程と、
前記第１のメカニカルシャッターパネルの前方に所定の距離を置いて配置された第２のメカニカルシャッターパネルに配置され、前記ディスプレイに表示される前記各小画像の位置に対応して設けられた第２のメカニカルシャッターを、該各小画像に設定された複数の前記部分領域の中から順次、選択される該部分領域の位置に対応する前記第１のメカニカルシャッターのオンタイム時にオンタイムにして、前記小画像毎に時分割で取り出された前記部分光線を前方に透過させ前記光線として再構成させながら、再構成された該各光線を前方で集光させて三次元像を形成する工程とを有することを特徴とする立体像表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特殊な眼鏡を用いず、日常生活と同様の感覚で立体像（三次元像）を見ることが可能な立体像表示装置及び立体像表示方法に関する。

【背景技術】

【0002】

立体像表示方法は、両眼視差と輻輳を再現することにより立体視を実現する２眼方式を採用する方法、横に並んだ多視点の画像をレンチキュラーレンズ等を用いて左右の目に提示する多眼方式を採用する方法、及び対象物の光学的な空間像を記録したデータ（画像）を用いて空間に立体像を結像させる空間像再生方式を採用する方法に大別される（例えば、非特許文献１参照）。
これらの方法の中で、空間像再生方式を採用する方法は、人間が視覚機能に基づいて立体感を知覚する要因を全て満足する理想的な立体像の表示方法とされている（例えば、非特許文献２参照）。

【0003】

空間像再生方式を採用して広い視野角で鮮明な立体像を表示する方法として、例えば、特許文献１には、多数の微小透光部を有する表示制御パネルを設けてその背後に、それぞれの微小透光部の位置から見た対象物の多数の小画像を表示する複数の画像表示パネルを有する画像表示パネル群を配置し、微小透光部を高速度で逐次選択的に透光可能にして、それと同時に透光可能となった微小透光部に対応した画像表示パネル上の位置に小画像を表示する立体画像表示方法が提案されている。

【0004】

また、例えば、特許文献２には、各々は、立体像の基となる多数の小画像が非重複状態で並べて同時表示されていると共に、実質的に少しずつ異なる位置から対象物を見た複数の群画像をそれぞれ表示する複数の画像再生パネルと、複数の画像再生パネルにそれぞれ表示された群画像を、時分割で順次表示する画像表示パネルと、画像表示パネルの前側に配置され、時分割で画像表示パネルに表示された群画像の各小画像に同期して開閉する複数の群微小透光部を備えた表示制御パネルとを有し、群微小透光部はピンホール状又はスリット状の多数の微小透光部を有する三次元立体画像表示装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平９−３３８５８号公報

【特許文献2】特許第４７４４７４３号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】岩舘祐一、「３次元映像技術の概要」ＮＨＫ技研Ｒ＆Ｄ、２０１４年３月、第１４４巻、ｐ４−９

【非特許文献2】三科智之、「インテグラル方式の概要」ＮＨＫ技研Ｒ＆Ｄ、２０１４年３月、第１４４巻、ｐ１０−１７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載された立体画像表示方法では、高精細な立体像を形成するために、多数の小画像を眼の残像保持時間内に表示する必要がある。つまり、画像表示パネルに表示される小画像を短時間で切替えなければならないが、画像表示パネルの画像表示切替速度に制約が存在するため、表示制御パネルの背後に複数の画像表示パネルを有する画像表示パネル群を配置して、予め小画像をそれぞれ表示している画像表示パネルの中から表示制御パネルの微小透光部に対応する小画像を表示している画像表示パネルを選択するようにしている。
また、特許文献２に記載された三次元立体画像表示装置においても、特許文献１の場合と同様に群画像をそれぞれ表示する画像再生パネルを画像表示パネルの背面側に複数配置している。
このため、特許文献１に記載された立体画像表示装置では表示制御パネルの背面側が大型化し、特許文献２に記載された三次元立体画像表示装置では画像表示パネルの背面側が大型化するという問題が生じる。このため、装置の使用（利用）に関して、場所的及び時間的な制約が生じるという問題がある。

【0008】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高画質で高情報量を有する立体像（三次元像）を、特殊な眼鏡を用いず、日常生活と同様の感覚で見ることが可能な立体像表示装置及び立体像表示方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記目的に沿う第１の発明に係る立体像表示装置は、それぞれ三次元表示データを備えた複数の小画像を並べて表示して、該各小画像から該三次元表示データを光線に変換して出力するディスプレイと、
前記ディスプレイの前面に当接され又は前記ディスプレイと一体化して該ディスプレイの前面に設置され、前記ディスプレイの画素と同等のサイズの第１の微小メカニカルシャッターが該ディスプレイの画素の配置に合わせて並べられた第１のメカニカルシャッターパネルと、
前記第１のメカニカルシャッターパネルの前方に所定の距離を置いて配置され、前記ディスプレイの画素と同等のサイズの第２の微小メカニカルシャッターが該ディスプレイの画素の配置に合わせて並べられた第２のメカニカルシャッターパネルとを有し、
前記第１のメカニカルシャッターパネルは、前記ディスプレイに表示される前記各小画像に設定された複数の部分領域の表示範囲にそれぞれ対応する範囲に位置する前記第１の微小メカニカルシャッターを第１のメカニカルシャッターとして機能させ、前記各小画像に対して前記第１のメカニカルシャッターは、時分割でオンオフして、前記光線を前記複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し前方に透過させ、
前記第２のメカニカルシャッターパネルは、前記ディスプレイに表示される前記各小画像の位置に対応する前記第２の微小メカニカルシャッターを第２のメカニカルシャッターとして機能させ、該第２のメカニカルシャッターは前記各小画像に設定された複数の前記部分領域の中から順次、選択される該部分領域の位置に対応する前記第１のメカニカルシャッターのオンタイム時にオンタイムとなり、前記小画像毎に時分割で取り出された前記部分光線を前方に透過させ前記光線として再構成させながら、再構成された該各光線を前方で集光させて三次元像を形成する。
ここで、三次元表示データから変換された光線とは、三次元物体の表面上の１つの物点（三次元位置）から様々な方向に射出される光線として、空間内の通過位置及び方向に関する光線経路情報と、物点に関する色情報とを有する光線のことである。

【0010】

前記目的に沿う第２の発明に係る立体像表示方法は、それぞれ三次元表示データを備えた複数の小画像を並べてディスプレイに表示して、該各小画像から該三次元表示データを光線に変換して出力する工程と、
前記ディスプレイの前面に当接され又は前記ディスプレイと一体化して該ディスプレイの前面に設置された第１のメカニカルシャッターパネルに配置され、前記ディスプレイに表示される前記各小画像に設定された複数の部分領域に対応する位置にそれぞれ設けられた第１のメカニカルシャッターの１又は複数を時分割でオンオフして、前記光線を、前記各小画像に設定された複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し前方に透過させる工程と、
前記第１のメカニカルシャッターパネルの前方に所定の距離を置いて配置された第２のメカニカルシャッターパネルに、前記ディスプレイに表示される前記各小画像の位置に対応して設けられた第２のメカニカルシャッターを、該各小画像に設定された複数の前記部分領域の中から順次、選択される異なる該部分領域の位置に対応する前記第１のメカニカルシャッターのオンタイム時にオンタイムにして、前記小画像毎に時分割で取り出された前記部分光線を前方に透過させ前記光線として再構成させながら、再構成された該各光線を前方で集光させて三次元像を形成する工程とを有する。

【発明の効果】

【0011】

第１の発明に係る立体像表示装置及び第２の発明に係る立体像表示方法においては、小画像を表示するディスプレイは一つだけなので、立体像表示装置をコンパクトにすることができる。また、小画像から出力される光線を第１のメカニカルシャッターにより、複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線として時分割して高速で取り出すことができる。このため、立体像表示装置の使用において、また立体像表示方法の適用において、場所的及び時間的な制約を低減することが可能になる。

【0012】

また、第１の発明に係る立体像表示装置及び第２の発明に係る立体像表示方法においては、第１のメカニカルシャッターを用いて小画像から出力される光線を、小画像の部分領域から出力される部分光線として時分割で取り出すので、ディスプレイに表示される隣り合う小画像の部分領域からそれぞれ出力される部分光線同士が空間で重なり合うことを防止でき、ノイズ成分が含まれない部分光線を取り出すことができる。その結果、部分光線から再構成した光線にもノイズ成分が含まれないため、歪みのない立体像を形成することが可能になる。

【0013】

更に、第１のメカニカルシャッターを用いて部分光線を取り出すので、部分光線の色調変化を防止し、光量の減衰を抑制することができ、第２のメカニカルシャッターを用いて部分光線から光線を再構成するので光線の色調変化を防止し、光量の減衰を抑制することができ、正確な色調を有する明るい立体像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施例に係る立体像表示装置のブロック図である。

【図2】同立体像表示装置の構成を示す斜視図である。

【図3】同立体像表示装置の別の構成を示す斜視図である。

【図4】同立体像表示装置の更に別の構成を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施例に係る立体像表示装置１０は、それぞれ三次元表示データを備えた複数の小画像１１を並べて表示して、各小画像１１から三次元表示データを光線に変換して出力するディスプレイ１２を有している。各小画像１１には複数の部分領域１３が設定されており、ディスプレイ１２の前方には、ディスプレイ１２に表示される小画像１１の位置に対応させて配置された第１のメカニカルシャッター１４を備えた第１のメカニカルシャッターパネル１５が設置されている。第１のメカニカルシャッター１４は、各小画像１１から出力される光線を、複数の部分領域１３からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し前方に透過させる。また、第１のメカニカルシャッター１４の前方には、ディスプレイ１２に表示される小画像１１の位置に対応させて配置された第２のメカニカルシャッター１６を備えた第２のメカニカルシャッターパネル１７が設置されている。第２のメカニカルシャッター１６は、小画像１１毎に時分割で取り出された部分光線を前方に透過させ光線として再構成させながら、再構成された各光線を前方で集光させて立体像（三次元像）を形成する。

【0016】

更に、立体像表示装置１０は、三次元表示データを備えた小画像１１をディスプレイ１２に表示させる画像表示手段１８と、ディスプレイ１２に表示された小画像１１の位置に合わせて第１のメカニカルシャッター１４の位置決めを行うと共に、第１のメカニカルシャッター１４のオンオフ操作（開閉操作）を行う第１のメカニカルシャッター操作手段１９と、ディスプレイ１２に表示される小画像１１の中央部に光軸Ｌが存在するように第２のメカニカルシャッター１６の位置決めを行って、第２のメカニカルシャッター１６のオフタイム（閉時）が、第１のメカニカルシャッター１４のオフタイムに同期するように第２のメカニカルシャッター１６のオンオフ操作を行う第２のメカニカルシャッター操作手段２０と、三次元表示データを備えた小画像１１を作成する小画像作成手段２１とを備えた制御部２２を有している。以下、詳細に説明する。

【0017】

ディスプレイ１２の画素数は、横（水平）方向に４０００画素以上、縦（垂直）方向に２０００画素以上（即ち、４Ｋ以上、更に好ましくは８Ｋ以上の画素数を有するディスプレイ）であることが好ましい。これによって、一つのディスプレイ１２に、高精細な小画像（大きな三次元表示データを備えた小画像）を、数多く並べて表示することができ、解像度の高い三次元像を形成することが可能になる。

【0018】

第１のメカニカルシャッター１４は複数のＭＥＭＳシャッター（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ技術を応用した微小メカニカルシャッター）から構成されている。このため、第１のメカニカルシャッターパネル１５に、例えば、ディスプレイ１２の画素と同等のサイズのＭＥＭＳシャッターを、ディスプレイ１２の画素の配置に合わせて並べる（ディスプレイ１２の画素密度と同等密度で配置する）ことができる。従って、第１のメカニカルシャッターパネル１５内に配置された複数のＭＥＭＳシャッターの中から、小画像１１に設定された部分領域１３の位置と面積（形状）に合わせて、幾つかのＭＥＭＳシャッターを選択することにより、部分領域１３と同一形状の第１のメカニカルシャッター１４として機能させることができる。

【0019】

第２のメカニカルシャッター１６は複数のＭＥＭＳシャッターから形成されている。これによって、第２のメカニカルシャッターパネル１７に、例えば、ディスプレイ１２の画素と同等のサイズのＭＥＭＳシャッターをディスプレイ１２の画素の配置に合わせて並べることができる。従って、第２のメカニカルシャッターパネル１７内に配置された複数のＭＥＭＳシャッターの中から、ディスプレイ１２に表示された小画像１１の中央部に位置する幾つかのＭＥＭＳシャッターを選択することにより、小画像１１の中央部を光軸Ｌが通過するように位置決めされた第２のメカニカルシャッター１６として機能させることができる。

【0020】

第１のメカニカルシャッター１４を光シャッターとして用いることで、小画像１１から出力される光線から、色調変化が防止され、光量減衰が抑制された部分光線を取り出すことができる。また、第２のメカニカルシャッター１６を光シャッターとして用いることで、部分光線を、色調変化を防止し、光量減衰を抑制して第２のメカニカルシャッターパネル１７の前方に透過させることができる。これにより、各小画像１１から取り出した部分光線を用いて、各小画像１１から出力される光線と比較して、色調変化がなく、しかも光量減衰の抑制された光線を再構成すると共に、それぞれ集光させることができる。

【0021】

小画像１１に設定された部分領域１３から出力される部分光線を時分割で正確に取り出すために、ディスプレイ１２に対して第１のメカニカルシャッターパネル１５は当接、あるいはディスプレイ１２に対して５００μｍ以下の隙間となるように近接配置することが好ましい。

【0022】

また、ディスプレイ１２と第２のメカニカルシャッターパネル１７との距離は、各小画像１１の有する三次元表示データの中の光線光路情報に基づいて（各小画像１１の部分領域１３から出力される部分光線が、第２のメカニカルシャッター１６を介して第２のメカニカルシャッターパネル１７の前方に一様に透過できるように）決定される。

【0023】

ここで、図２に示すように、第２のメカニカルシャッター１６のオンタイム時（開状態時）に、小画像１１に設定された複数の部分領域１３の中から選択された１つの部分領域１３の位置に対応する一つの第１のメカニカルシャッター１４がオンタイムとなるようにする。つまり、第２のメカニカルシャッター１６のオンオフが切り替わる度に、小画像１１に設定された複数の部分領域１３の中から、順次、異なる部分領域１３を選択し、それに対応した一つの第１のメカニカルシャッター１４が、第２のメカニカルシャッター１６のオンタイムに同期してオンタイムとなるようにする。これにより、小画像１１に設定された複数の部分領域１３の中から選択された１つの部分領域１３の部分光線だけを時分割で取り出すようにすることができる。

【0024】

あるいは、図３に示すように、第２のメカニカルシャッター１６のオンタイム時に、離れた位置（例えば、少なくとも隣接していない位置）にある複数（図３では４つ）の部分領域１３ａの位置に対応する第１のメカニカルシャッター１４ａがオンタイムとなるようにして、上記と同様に第２のメカニカルシャッター１６のオンオフが切り替わる度に、順次、異なる位置で離れた位置にある複数の第１のメカニカルシャッター１４ａを選択し、第２のメカニカルシャッター１６と同期してオンタイムとなるようにしてもよい。この場合、小画像１１ａに設定された複数の部分領域１３ａから同時選択されたそれぞれ離れた位置にある２つ以上（図３では４つ）の部分領域１３ａの部分光線を時分割で取り出すことができる。このように第２のメカニカルシャッター１６のオンタイム時に、離れた位置にある複数の第１のメカニカルシャッター１４ａをオンタイムとすることにより、小画像１１ａに多くの部分領域１３ａを設定しても、眼の残像保持時間（例えば、１／６０〜１／３０秒）内に全ての部分領域１３ａからの部分光線を取り出すことが可能になる。

【0025】

図２、図３に示すように、第２のメカニカルシャッター１６をピンホール状とすることも、あるいは、図４に示すように、第２のメカニカルシャッター１６ａをスリット状（光軸Ｌは小画像１１の中央部を通過する）とすることもできる。

【0026】

第２のメカニカルシャッター１６がピンホール状の場合、第２のメカニカルシャッター１６の入口側（第１のメカニカルシャッターパネル１５側）から入射した部分光線は、第２のメカニカルシャッター１６の出口側から（第２のメカニカルシャッターパネル１７の前方に）出る際に光円錐状に広がる。このため、部分光線から再構成される光線も光円錐状に広がるので、水平、垂直、斜め方向と全方位にわたって視差情報を持つ立体像が形成される。

【0027】

一方、第２のメカニカルシャッター１６ａがスリット状の場合、第２のメカニカルシャッター１６ａの入口側から入射した部分光線は、第２のメカニカルシャッター１６ａの出口側から出る際に、スリットの幅方向に平行な面内で第２のメカニカルシャッター１６ａの出口側を基部とする扇形状に広がる。
このため、部分光線から再構成される光線も第２のメカニカルシャッター１６ａの長手方向に沿って扇形状に広がるので、第２のメカニカルシャッター１６ａの幅方向だけに視差情報を持つ立体像が形成される。従って、立体像を観察するためには、第２のメカニカルシャッター１６ａの幅方向に沿って両眼が並ぶように観察者が位置しなければならず、立体像の観察において制約が生じる。

【0028】

制御部２２の画像表示手段１８は、複数の三次元表示データを読み込み、それぞれ小画像表示用信号に変換してディスプレイ１２に入力する小画像表示機能を備えたプログラムをコンピュータに搭載することにより構成される。なお、プログラムをコンピュータに搭載する代わりに、三次元表示データを小画像表示用信号に変換する専用回路をディスプレイ１２の信号入力側に接続してもよい。専用回路を用いることで、小画像表示速度を高めることができる。

【0029】

制御部２２の第１のメカニカルシャッター操作手段１９は、画像表示手段１８からディスプレイ１２に表示された各小画像１１の表示に使用されている画素の位置情報を入手して、第１のメカニカルシャッターパネル１５内の各ＭＥＭＳシャッターに対して、小画像１１毎に設定された複数の部分領域１３の表示範囲とそれぞれ対応する範囲に位置する複数のＭＥＭＳシャッターを第１のメカニカルシャッター１４として時分割でオンすると共に、残りのＭＥＭＳシャッターを全てオフとする駆動信号を入力するＭＥＭＳシャッター操作機能を備えたプログラムをコンピュータに搭載することにより構成される。

【0030】

制御部２２の第２のメカニカルシャッター操作手段２０は、画像表示手段１８からディスプレイ１２に表示された各小画像１１の表示に使用されている画素の位置情報を入手して、第２のメカニカルシャッターパネル１７内の各ＭＥＭＳシャッターに対して、各小画像１１の中央部に対応する範囲に位置する複数のＭＥＭＳシャッターを、第１のメカニカルシャッター１４を構成している複数のＭＥＭＳシャッターのオンオフに同期してオンオフするＭＥＭＳシャッター操作機能を備えたプログラムをコンピュータに搭載することにより構成される。

【0031】

制御部２２の小画像作成手段２１は、例えば、三次元空間内で仮想的なカメラを移動させて三次元物体の画像を作成して三次元表示データとするコンピュータグラフィックス機能をコンピュータに搭載することにより構成される。
なお、表示しようとする立体像の基となる物体を撮像手段（例えば、ステレオカメラ）で撮像して画像データを求め、画像データからステレオカメラの視点から見た物体の表面を構成する多角形を抽出し、抽出した多角形の頂点座標、隣り合う多角形の頂点の接続情報、各多角形の色情報を求めて三次元表示データとする機能をコンピュータに搭載することにより構成することもできる。

【0032】

続いて、本発明の一実施例に係る立体像表示装置１０を適用した立体像表示方法について説明する。
図２に示すように、立体像表示方法は、それぞれ三次元表示データを備えた複数の小画像１１を並べてディスプレイ１２に表示して、各小画像１１から三次元表示データを光線に変換して出力する工程と、ディスプレイ１２に表示される小画像１１の位置に対応させてディスプレイ１２の前方に配置された第１のメカニカルシャッター１４を用いて、光線を、小画像１１に設定された複数の部分領域１３からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し第１のメカニカルシャッターパネル１５の前方に透過させる工程と、ディスプレイ１２に表示される小画像１１の位置に対応させて第１のメカニカルシャッター１４の前方に配置される第２のメカニカルシャッター１６を用いて、小画像１１毎に時分割で取り出された部分光線を第２のメカニカルシャッターパネル１７の前方に透過させ光線として再構成させながら、再構成された各光線を集光させて立体像を形成する工程とを有している。

【0033】

第１のメカニカルシャッター１４を用いて各小画像１１から出力される光線を、各小画像１１の部分領域１３から出力される部分光線として取り出すので、部分光線の色調変化が防止でき、更に、光量減衰を抑制することができる。そして、隣り合う小画像１１が近接されてディスプレイ１２に表示されていても、隣り合う小画像１１の各部分領域１３からそれぞれ出力される部分光線は光路が異なるため、空間で交差する（重なり合う）ことはなく、取り出した部分光線にはノイズ成分が含まれない。
そして、各小画像１１から取り出した部分光線は、第２のメカニカルシャッター１６を介して第２のメカニカルシャッターパネル１７の前方に透過するので、第２のメカニカルシャッターパネル１７の前方に透過した部分光線は、色調変化が防止され、光量減衰が抑制されている。

【0034】

小画像１１に設定された複数の部分領域１３からそれぞれ出力される部分光線を時分割で取り出す場合、全ての部分領域１３からの部分光線が眼の残像保持時間内に取り出されるように、第１のメカニカルシャッター１４の開閉速度を考慮して時分割数、即ち、部分領域１３の個数を設定する。また、第２のメカニカルシャッター１６のオフタイムを、第１のメカニカルシャッター１４のオフタイムに同期させる。

【0035】

これにより、第２のメカニカルシャッターパネル１７の前方に、ディスプレイ１２に表示された全ての小画像１１からの部分光線を眼の残像保持時間内に全て取り出すことが可能になり、取り出した部分光線を用いて、各小画像１１から出力される光線と同品質の光線（色調変化がなく、光量減衰が抑制され、ノイズ成分が含まれない光線）を再構成することができ、図２に示すように、再構成された光線を第２のメカニカルシャッターパネル１７の前方の位置Ｓで集光させることができる。そして、各光線は位置Ｓで集光した後に前方に向けて拡散するので、拡散する各光線を正面から観察すると、各光線が集光した位置Ｓに拡散する各光線を射出する仮想物点が認められる。その結果、第２のメカニカルシャッターパネル１７の前方に、仮想物点の集合体として立体像が観察できる。なお、仮想物点の集合体から拡散する光線は、各小画像１１から出力される光線と同品質なので、観察される三次元像は明るく、歪みのない高精細なものとなる。

【0036】

以上、本発明を、実施例を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施例に記載の構成に限定されるものではなく、請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施例や変形例も含むものである。
例えば、ディスプレイと第１のメカニカルシャッターパネルを当接させる代わりに、ディスプレイと第１のメカニカルシャッターパネルを一体化して、即ち、ディスプレイの各画素の上にＭＥＭＳシャッターを設けて第１のメカニカルシャッターとして動作させる構成とすることもできる。これにより、小画像に設定された複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線を、精度よく時分割で取り出すことができる。

【0037】

また、以上の発明においては、第１、第２のメカニカルシャッター（例えば、ＭＥＭＳシャッター）を用いて立体像表示装置及び立体像表示方法を構成しているが、第１、第２のメカニカルシャッターとして、液晶シャッターを用いることも考えられる（この場合は、
「メカニカルシャッター」を「液晶シャッター」と読み替える）が、現技術では、液晶シャッターに比較してメカニカルシャッターは応答性が早いので、より鮮明でより正確な立体像が得られる。

【産業上の利用可能性】

【0038】

静止画表示から動画表示まで適用の幅を広げ、立体テレビや立体映像提供サービスの実現に貢献することができ、ゲーム機用や医療用の立体像表示装置及びゲームセンター、アミューズメントパーク、映画館、医療現場等における立体像表示方法として利用可能性がある。

【符号の説明】

【0039】

１０：立体像表示装置、１１、１１ａ：小画像、１２：ディスプレイ、１３、１３ａ：部分領域、１４、１４ａ：第１のメカニカルシャッター、１５：第１のメカニカルシャッターパネル、１６、１６ａ：第２のメカニカルシャッター、１７：第２のメカニカルシャッターパネル、１８：画像表示手段、１９：第１のメカニカルシャッター操作手段、２０：第２のメカニカルシャッター操作手段、２１：小画像作成手段、２２：制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】