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JPH0829725A - 複眼式画像表示装置 - Google Patents

複眼式画像表示装置

Info

Publication number
JPH0829725A
JPH0829725A JP7127162A JP12716295A JPH0829725A JP H0829725 A JPH0829725 A JP H0829725A JP 7127162 A JP7127162 A JP 7127162A JP 12716295 A JP12716295 A JP 12716295A JP H0829725 A JPH0829725 A JP H0829725A
Authority
JP
Japan
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image
display
eye
compound
virtual
Prior art date
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Pending
Application number
JP7127162A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Hoshi
宏明 星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP7127162A priority Critical patent/JPH0829725A/ja
Priority to US08/434,178 priority patent/US5825539A/en
Publication of JPH0829725A publication Critical patent/JPH0829725A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/34—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers
    • G02B30/35—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers using reflective optical elements in the optical path between the images and the observer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
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    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/344—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] with head-mounted left-right displays
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アスペクト比の変更が可能な複眼式画像表示
装置において、２Ｄ−３Ｄ混在画像表示やパノラマ２Ｄ
画像表示の場合、エッジ付近の画像の重なりがより自然
に見え、疲労が少なく、長時間の鑑賞が可能な複眼式画
像表示装置を達成する。 【構成】 観察者の左右眼に対して各々表示手段を設
け、該表示手段に表示した表示画像からの光束を光学系
を介して観察者の左右眼に各々を導光し、該表示画像を
虚像として観察する際、移動手段により該表示手段を変
位させて該左右眼の２つの虚像の水平方向の重なり状態
を調整すると共に、光路中に設けた光学フィルターによ
り該２つの虚像の重なった境界を含む所定領域でその水
平方向に透過率が漸減するようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複眼式画像表示装置に
関し、特に観察者の頭部に搭載・固定し、液晶表示素子
やＣＲＴ等の小型の表示素子に表示した表示画像を拡大
して虚像として観察者にパノラマ画像又は立体画像とし
て表示する機構を有する複眼式画像表示装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、立体画像や水平画角方向にワイド
な画像、いわゆるパノラマ画像を表示する複眼式画像表
示装置が提案されている。その中でも頭部に装着するゴ
ーグル状のヘッド・マウンテッド・ディスプレイ（以下
ＨＭＤと称す）は、小型の液晶表示器（以下ＬＣＤと称
す）に表示された画像をレンズ等の光学系により拡大
し、虚像として大画面ディスプレイを見せることが可能
であるため、近年、盛んに提案されている。
【０００３】例えば本出願人は特願平５−９２１１３号
において、ＨＭＤで作成される左右眼の表示手段に基づ
く表示虚像の相対位置を変更手段で変位させて、これに
より立体画像（以下３Ｄ画像と称す）を表示するのみで
はなく、左右眼の表示虚像を水平方向につないだ２次元
の大画角画像（以下パノラマ２Ｄ画像と称す）を表示し
たり、さらに２Ｄ−３Ｄ混在画像を表示したりできる、
即ち表示虚像のアスペクト比の変更が可能な複眼式画像
表示装置を提案している。また、上記提案ではコンバイ
ナ素子を使うことにより、ＬＣＤの表示画像と外景を重
ねて同時に見ることもできるようにしている。
【０００４】上記提案における、表示虚像のアスペクト
比の変更は、左右眼用の結像光学系の光軸交差角を変更
するか、結像光学系を固定し、ＬＣＤを横ずらしして左
右の虚像の重なり度を変更して実現していた。
【０００５】上記の提案においてはアスペクト比を変更
してパノラマ２Ｄ画像や２Ｄ−３Ｄ混在画像を表示する
際に、左右眼のそれぞれの虚像を水平方向にずらして重
ねている。この為各虚像の１つのエッジ（右眼用の虚像
の場合は左端エッジ、左眼用の虚像の場合は右端エッ
ジ）がお互いの虚像内に存在している。
【０００６】パノラマ２Ｄ画像の場合は、最も注視頻度
の高い画像の中心近傍に左右眼の虚像の境界が存在し、
また２Ｄ−３Ｄ混在画像の場合は２Ｄ画像と３Ｄ画像と
の間に境界が存在する。そして境界付近に像の乱れや、
ＬＣＤパネルの開口を形成する部分の有害反射光がある
場合には、視野中に異物感や煩わしい感覚が生じる場合
があった。
【０００７】一方、実像を使った３Ｄ表示装置において
は、特公平４−４３４７８号公報に示されるが如く、左
右の実像の二重像の表示位置の距離と、画像を３Ｄに融
像して認識する位置の距離が原理的に異なる。その為、
特に画面の左右端近くでは左右の画枠が同時に見えるの
で画像を融像して見ている場合は画枠が二重に見え、逆
に画枠を融像してしまうと画像が二重になってしまうと
いう欠点を有している。
【０００８】従って、特公平４−４３４７８号公報の実
像を用いる３Ｄ表示装置においては特願平５−９２１１
３号公報に示されるアスペクト比の変更という機能の達
成は装置が大型化するという欠点以外に上記の左右の実
像の表示位置と融像した画像を認識する位置の距離が異
なる為、人間の眼の輻輳と調節のバランスを大きく崩し
た構成となってしまうという本質的欠陥があり、略不可
能である。
【０００９】又、特公平４−４３４７８号公報の３Ｄ表
示装置においては、画枠の存在感を低減する為に左右の
画面の端部の情報を固定的に欠落させる手段が取られて
いる。つまり、常に画面の端部に対し、シェーディング
補正や信号レベルの補正、色相と彩度の補正、輝度の補
正、解像度の補正を行い、画枠に対し画面端部を目立た
なくしている。
【００１０】特公平４−４３４７８号公報に開示されて
いる補正手段によって、特願平５−９２１１３号公報の
虚像内の境界を目立たなくしようとすると、２Ｄ，３
Ｄ，２Ｄ−３Ｄ混在何れの場合も常に固定的に画像の情
報量の低下、即ち画質の劣化が必須となる。これは特公
平４−４３４７８号公報の表示装置の上記の欠点を解決
している特願平５−９２１１３号公報の表示装置に特公
平４−４３４７８号公報の補正手段を適用するという矛
盾に由来している。更に特公平４−４３４７８号公報の
補正手段では虚像の境界付近にＬＣＤパネルの開口を形
成する部分の有害反射光がある場合の対策にはなり得な
い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アスペクト
比の変更が容易な複眼式画像表示装置において、２Ｄ−
３Ｄ混在画像表示やパノラマ２Ｄ画像表示に表示を変更
する場合、相手方虚像に重なる境界付近の虚像の明るさ
もしくは鮮鋭度を漸減的に落とし、以て境界付近の画像
の重なりがより自然に見え、疲労が少なく、長時間の鑑
賞が可能な変更を行なう複眼式画像表示装置の提供を目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の複眼式画像表示
装置は、 （１−１）観察者の左右眼に対して各々表示手段を設
け、該表示手段に表示した表示画像からの光束を光学系
を介して観察者の左右眼に各々を導光し、該表示画像を
虚像として観察する際、移動手段により該表示手段を変
位させて該左右眼の２つの虚像の水平方向の重なり状態
を調整すると共に、光路中に設けた光学フィルターによ
り該２つの虚像の重なった境界を含む所定領域でその水
平方向に透過率が漸減するようにしたことを特徴として
いる。
【００１３】特に、 （１−１−１）前記光学フィルターは右眼用の虚像に対
してはその左端エッジを含む所定領域、そして左眼用の
虚像に対してはその右端エッジを含む所定領域の水平方
向の透過率を各々漸減している。 （１−１−２）前記光学フィルターを前記表示手段の一
要素の変位に同期させて水平方向に変位させて該光学フ
ィルターの透過率の漸減する領域が左右眼の虚像の重な
った境界を含むようにしている。 （１−１−３）前記光学フィルターはＮＤフィルターで
ある。 （１−１−４）前記光学フィルターは蒸着フィルターで
ある。 （１−１−５）前記光学フィルターは厚さが漸近的又は
段階的に変化する位相板と偏光板から成る。こと等を特
徴としている。
【００１４】更に、 （１−２）観察者の左右眼に対して各々表示手段を設
け、該表示手段に表示した表示画像からの光束を光学系
を介して観察者の左右眼に各々を導光し、該表示画像を
虚像として観察する際、移動手段により該表示手段を変
位させて該左右眼の２つの虚像の水平方向の重なり状態
を調整すると共に、光路中に設けた光学フィルターによ
り該２つの虚像の重なった境界を含む所定領域でその水
平方向に空間周波数特性が漸次変化するようにしたこと
を特徴としている。
【００１５】特に、 （１−２−１）前記光学フィルターは右眼用の虚像に対
してはその左端エッジを含む所定領域、そして左眼用の
虚像に対してはその右端エッジを含む所定領域の水平方
向の空間周波数特性が各々漸次変化している。 （１−２−２）前記光学フィルターは光学的ローパスフ
ィルターである。 （１−２−３）前記光学フィルターは水平方向に複像作
用を有する複像素子を複数個、積層したものである。 こと等を特徴としている。
【００１６】更に、 （１−３）観察者の左右眼に対して各々表示手段を設
け、該表示手段に表示した表示画像からの光束を光学系
を介して観察者の左右眼に各々を導光し、該表示画像を
虚像として観察する際、移動手段により該表示手段を変
位させて該左右眼の２つの虚像の水平方向の重なり状態
を調整すると共に、該表示画像に対して電子的減衰手段
を設け、該２つの虚像の重なりあった境界を含む所定領
域でその水平方向に該表示画像の強度が漸減するように
したことを特徴としている。
【００１７】特に、 （１−３−１）前記電子的減衰手段は右眼用の虚像に対
してはその左端エッジを含む所定領域、そして左眼用の
虚像に対してはその右端エッジを含む所定領域の水平方
向の強度が各々漸減していることを特徴としている。更
に、 （１−４）観察者の左右眼に対して各々表示手段を設
け、該表示手段に表示した表示画像からの光束を光学系
を介して観察者の左右眼に各々を導光し、該表示画像を
虚像として観察する際、移動手段により該表示手段を変
位させて該左右眼の２つの虚像の水平方向の重なり状態
を調整すると共に、該表示画像に対して電子的周波数フ
ィルターを設け、該２つの虚像の重なりあった境界を含
む所定領域でその水平方向に該表示画像の空間周波数特
性が漸次変化するようにしたことを特徴としている。
【００１８】特に、 （１−４−１）前記電子的周波数フィルターは右眼用の
虚像に対してはその左端エッジを含む所定領域、そして
左眼用の虚像に対してはその右端エッジを含む所定領域
の水平方向の空間周波数特性が各々漸次変化しているこ
とを特徴としている。
【００１９】
【実施例】図１〜図３は各々本発明をヘッド・マウンテ
ッド・ディスプレイ（ＨＭＤ）に適用したときの実施例
１の要部概略図である。
【００２０】これらの図において１L は観察者の左眼、
１R は観察者の右眼である。以下、下付字L,R の付いた
部番はそれぞれ左眼用、右眼用の部材を表す。２L ，２
R はミラー系もしくはハーフミラー系の接眼光学系、３
L ，３R はリレー光学系、４L ，４R は透明部４ａと透
過率減衰領域４ｂとを備えた光学フィルターである。接
眼光学系２L 、２R 、リレー光学系３L ，３R 及び光学
フィルター４L ，４Rは結像光学系の一要素を構成して
いる。
【００２１】５L ，５R は表示手段であり、本実施例で
はバックライトと一体化された小型液晶パネル（以下Ｌ
ＣＤと称す）を用いている。６L ，６R はＬＣＤ５L ，
５R上の表示画像、７L ，７R はリレー光学系３L ，３R
によって表示画像６L ，６R を１次結像した中間像、
８L ，８R はＬＣＤ５と光学フィルター４を移動させる
アクチュエータ、９L ，９R はアクチュエータ・ドライ
バー、１０はＨＭＤのコントローラー、１１はコマンダ
ーもしくはリモコン、１２L ，１２R はＬＣＤドライバ
ー（バックライト・ドライバーを含む）、１３は外部信
号入力端子、１４L ，１４R はリレー光学系３L ，３R
の光軸、１６は仮想虚像表示面であり、１７L ，１７R
は１次結像した中間像７L ，７R の接眼光学系２L ，２
R による虚像、ＭL ，ＭR は虚像１７L ，１７R の虚像
中心、１５L ，１５R は虚像中心ＭL ，ＭR と眼球１
L ，１R を結ぶ虚像中心線、Ｑは左右眼球１L ，１R を
結ぶ直線の中点、Ｐは点Ｑから仮想虚像表示面１６に下
した垂線の交点である。θL，θR は直線ＰＱに対して
虚像中心線１５L ，１５R がなす角である。
【００２２】図１は通常の３Ｄ画像を表示している場合
を示している。同図において外部信号入力端子１３を通
して外部の複眼カメラもしくはテープやディスクといっ
た画像メモリ、もしくは放送や通信回線から、画像情
報、ここでは映像信号とそれに付随する制御情報信号が
入力され、それぞれＬＣＤドライバー１２L ，１２R と
コントローラー１０に伝達される。コントローラー１０
は入力された信号から制御情報信号及び画像情報信号の
ヘッダーに付いた左右画像の識別情報を用いて、ＬＣＤ
ドライバー１２L ，１２R に対して制御信号を送り、Ｌ
ＣＤドライバー１２L ，１２R の内部の画像処理回路に
より必要な処理を行わせる。またアクチュエータドライ
バー９L ，９R に対して虚像中心線１５L ，１５R がＰ
Ｑ線となす角θL ，θR の情報を送る。
【００２３】本実施例では３Ｄ画像表示から２Ｄ−３Ｄ
混在画像表示又はパノラマ２Ｄ画像表示への変更、即ち
アスペクト比の変更はＬＣＤ５L ，５R を表示面に沿っ
て水平移動させることにより行っている。このときコン
トローラー１０からアクチュエータドライバー９L ，９
R に送られるＬＣＤ５の移動情報は、リレー光学系３
L ，３R の光軸１４L ，１４R に対するＬＣＤ５L ，５
R の左右相対移動量と、後述するようにそれと連動する
光学フィルター４L ，４R の左右相対移動量である。
【００２４】アクチュエータドライバー９L ，９R はそ
の情報に基づき、ＬＣＤ５L ，５R、光学フィルター４L
，４R をそれぞれの所定量だけ移動する。尚、アクチ
ュエーター８、アクチュエータドライバー９及びコント
ローラー１０等は移動手段の一要素を構成している。
【００２５】図１は各要素が３Ｄ画像表示にセットされ
た場合を示しており、光軸１４L ，１４R に対しＬＣＤ
５L ，５R の表示面の中心ＯL ，ＯR が一致し、光学フ
ィルター４L ，４R の透明部分４ａがＬＣＤ５L ，５R
の表示画面を余裕を以てカバーしている。表示画像６
L ，６R の中間像７L ，７R は左右反転し、さらに接眼
光学系２L ，２R により反射されて観察者の左右の眼１
L ，１R に導かれる。左右眼の虚像１７L ，１７R はそ
の中心ＭL ，ＭR が一致して重なった状態で観察され
る。この実施例においては、接眼光学系２L ，２R は非
球面形状のハーフミラー１枚であるので虚像１７L ，１
７R が表示されると同時に、接眼光学系２L，２R を通
して外景を同時に観察できる（これをシースルー機能と
言う）。
【００２６】尚ネマティック液晶を用いたＬＣＤにおい
ては、コントラストの方位角分布（視覚特性）が不均一
なため、リレー光学系３はＬＣＤ５の表示面に対して図
のようにテレセントリック系にしておくことが望まし
い。
【００２７】図は摸式図であるので、各サイズの相対関
係は正確に描かれていないが、本実施例では対角０．７
インチのＬＣＤ５L ，５R を１ｍ先に３０インチ相当の
大画面として虚像表示している。
【００２８】図４は本発明の実施例１が３Ｄ画像表示を
している場合の左右眼の表示画像（Ａ）と観察される虚
像（Ｂ）を摸式的に表したもので、左右眼の視差をもっ
た表示画像の虚像が融像され、立体画像が観察されるこ
とを示している。
【００２９】図２は実施例１において２Ｄ−３Ｄ混在画
像を表示している場合の要部概略図である。外部信号入
力端子１３からの入力信号からコントローラー１０は２
Ｄ−３Ｄ混在画像であること、左右眼の表示画像の重な
り率とアスペクト比等の情報を識別し、この場合に必要
なＬＣＤ５L ，５R と光学フィルター４L ，４R の移動
量を計算し、アクチュエータ８L ，８R を介してＬＣＤ
５と光学フィルター４とを移動する。
【００３０】図５はその場合の左右眼の表示画像（Ａ）
と観察される虚像（Ｂ）の摸式図である。左右眼の表示
画像（Ａ）のうち領域Ｂと領域Ｃが重なり、重なった領
域ＢＣのみ３Ｄ画像表示となり、重なりのない領域ＡＤ
は２Ｄ画像表示である。このとき表示画像のエッジによ
って２Ｄと３Ｄの領域の境界が存在することになる。そ
してＬＣＤ５L の表示領域の左端エッジは２Ｄ−３Ｄ混
在画像の虚像中で線分ＬＬに表示される。同様にＬＣＤ
５R の右端エッジは、２Ｄ−３Ｄ混在画像の虚像中で線
分ＲＲに表示される。
【００３１】そこで、そのエッジの悪影響を少なくする
ために本実施例においては、光学フィルター４L ，４R
をその透過率減衰領域４ｂ（図１〜３中の斜線領域）が
表示画像のエッジを含むようにＬＣＤ５との相対位置を
変更している。そして境界線が明瞭に観察されないよう
にしている。
【００３２】図１に示す３Ｄ画像表示の場合、リレー光
学系３の光軸１４とＬＣＤ５の中心Ｏが一致し、従って
表示画像６、中間像７、虚像１７の中心も同一直線上に
並んでおり、この場合は２つの虚像の境界は生じない。
この為ＬＣＤ５の表示面に近接して配置した光学フィル
ター４はＬＣＤ５からの光束に対して何の効果も与えな
いように、光学フィルター４の透明部４ａが表示画像の
光束透過範囲をカバーするように配置している。
【００３３】図２に示す２Ｄ−３Ｄ画像表示の場合、Ｌ
ＣＤ５は光軸１４に垂直な面内で移動している。従って
表示画像６もそれに応じて移動し、リレー光学系３に入
る光束も移動する。
【００３４】中間像７は光軸１４に対し、表示画像６と
逆方向に移動し、虚像１７も同じ方向に移動する。２Ｄ
−３Ｄ混在画像表示の場合、図２の虚像１７の相互の虚
像内にあるエッジが問題となる。この場合は表示画像６
に現れるエッジ部を光学フィルター４の透過率減衰領域
４ｂ部（斜線部）が含むように、光学フィルター４を移
動している。即ち透過率減衰領域４ｂでエッジを覆い、
エッジ付近の画像の乱れや、ＬＣＤ５の開口を形成する
部分の有害反射光による画像をカットしている。
【００３５】図３は本発明の実施例１に於いてパノラマ
２Ｄ画像表示の場合の要部概略図である。この場合はさ
らにアスペクト比が大きくなり、左右像の重なりがほと
んどない。図６はその場合の左右眼の表示画像（Ａ）と
観察される虚像（Ｂ）の摸式図である。両虚像の繋がっ
た部分にエッジが重なる境界ＬＬ，ＲＲが存在する。本
実施例ではこの場合も光学フィルター４をその透過率減
衰領域４ｂがエッジＬＬ，ＲＲを含むように移動させ
て、エッジが邪魔にならぬようにしている。
【００３６】図７は本実施例におけるＬＣＤ５と光学フ
ィルター４の位置関係の斜視図である。（但し、本図で
はＬＣＤ５の表示面の大きさをＬＣＤ５の大きさと等し
く描いてある）。同図ではリレー光学系３の光軸１４に
対するＬＣＤ５と光学フィルター４の相対位置を示して
いる。
【００３７】図７（Ａ）は図１の３Ｄ画像表示の場合を
示し、図７（Ｂ）は図３のパノラマ２Ｄ画像表示の場合
を示している。２Ｄ−３Ｄ混在画像表示の場合は基本的
にパノラマ２Ｄ画像表示の場合と同じである。
【００３８】光軸１４方向をｚ，ＬＣＤ５の表示面内を
図の如くｘｙ面とする座標を考える。図７（Ａ）ではＬ
ＣＤ５の表示面中心Ｏと光軸１４は一致し、光学フィル
ター４の透明部４ａがＬＣＤ５の表示面全面をカバーし
ている。図７（Ｂ）のパノラマ２Ｄ画像表示の場合では
ＬＣＤ５はｘｙ面内をｘ方向に動き、中心Ｏは光軸１４
からずれている。さらに光学フィルター４はｘｙ面内を
ｘ方向により大きく動き、ＬＣＤ５の光軸１４側のｙ方
向の画像エッジをフィルター４の振幅減衰領域４ｂが覆
う。
【００３９】図８は本発明に係る光学フィルター４の実
施例１の説明図である。光学フィルター４は光学的に透
明な領域４ａと透過率が水平方向（ｘ方向）に減衰する
領域４ｂからなり、透明部４ａはＬＣＤ５上の表示画像
６からの光束が透過する領域を十分カバーするサイズを
持つ。
【００４０】図８（Ｂ）は本実施例の光学フィルター４
のｘ方向の透過率Ｔの分布を示した摸式図である。ここ
では光学フィルター４の端を原点にとった座標ｘを考え
る。図においてｘ座標で０〜ｘ3 まではＴ＝０％、ｘ3
〜ｘ4 の間は透過率が０％から１００％にＳ字状に変化
し、ｘ4 〜ｘ1 〜ｘ2 の間はＴ＝１００％、そしてｘ2
を越える部分ではＴ＝０％となっている。この内ｘ＝０
からｘ＝ｘ1 までの範囲が透過率減衰領域４ｂである。
ｘ＝ ０〜ｘ3 の部分でＴ＝０％、ｘ＝ｘ4 〜ｘ1 の部
分でＴ＝１００％としたのはｘ方向の位置合わせのトレ
ランスを緩くするためである。
【００４１】図８（Ｂ）の直線ａ，ｂ，ｃはＬＣＤ５の
表示面の左右寸法を表しており、色々な場合におけるＬ
ＣＤ５と光学フィルター４の相対位置を示すものであ
る。そのうち線分ａは３Ｄ画像表示の場合のＬＣＤ５の
表示面位置で、ＬＣＤ５が完全に透過率１００％の内に
ある。
【００４２】線分ｃは２Ｄ−３Ｄ混在画像表示もしくは
パノラマ２Ｄ画像表示の場合で、エッジを消すためにＬ
ＣＤ５の左端エッジは透過率０％のｘ＝０にある。しか
しエッジの影響を減少させるために、エッジ部分のフィ
ルター透過率がＴ＝０％までいかなくとも、例えば１／
ｅ2 程度でよければ、ＬＣＤ５の表示面と光学フィルタ
ー４の相対的位置関係が線分ｂのようでもよい。
【００４３】本実施例ではこのような透過率曲線を有す
る光学フィルター４を例えばＡｌやＣｒの反射膜の蒸着
によって製作しており、また吸収によるＮＤフィルター
のように濃度を変えることにより作製している。
【００４４】図９は本発明に係る光学フィルター４の実
施例２の説明図である。本実施例では０≦ｘ≦ｘ1 の範
囲の透過率曲線をlog 状にした例であり、図８の光学フ
ィルターの実施例１に対しトレランスは厳しくなるが、
エッジを消す効果としては画像上で、より自然になる。
【００４５】図１０は本発明に係る光学フィルター４の
実施例３の説明図である。本実施例では光学フィルター
４の透過率を下げて光の強度分布を変調するのではな
く、光学フィルター４の４ｂ部分にスリガラス状のデフ
ューザにより空間周波数領域でローパスフィルター（以
下ＬＰＦと称す）をかけ、エッジ付近の空間周波数特性
をなまらし、エッジの悪影響を除去するものである。図
中、光学的ＬＰＦの領域４ｂは、機械的に砥粒で粗す方
法もしくは、化学的エッチングで粗す方法、微小球を付
着する方法、微小球をノズル先端から高速で吹きつけ、
傷付ける方法等で加工している。
【００４６】図１０（Ｂ）は微小球を付着させてＬＰＦ
を形成したときの微小球の密度分布ｐを示したものであ
り、ｘ＝０でＬＰＦの効果が最も大きくなる。尚特に図
を用いて説明しないが、光学的ＬＰＦとしては、ホログ
ラム及び回折格子を用いて製作しても良く、これによれ
ば光学特性の制御がし易いので、良好な特性が得られ
る。
【００４７】図１１は本発明に係る光学フィルター４の
実施例４の説明図である。これも光学フィルター４の４
ｂ部分を光学的ＬＰＦとした例で、複屈折を用いた複像
素子を重ねてＬＰＦを構成したものである。この例では
水晶の複屈折性を利用しｘ方向に複像する板状素子を階
段状に重ね合わせた複像ＬＰＦ２８と、これとインデク
ス・マッチングする光学部材２７を組み合わせたもので
ある。複像素子を積層し、ｘ方向の複像を繰り返すこと
によりｘ方向のみにＬＰＦとして働く。
【００４８】図１２は本発明に係る光学フィルター４の
実施例５の説明図である。この例では、水晶の複屈折を
利用した位相板のｚ方向の厚みをｘ座標に応じて変化さ
せた位相素子２９と、これとインデクス・マッチングし
た光学部材３０、そして光学フィルター４全面を覆う偏
光板３１から構成している。ＬＣＤ５からの光束は直線
偏光であるため、位相素子２９の厚みに従って偏光が変
換される。位相素子２９の最大厚の領域はいわゆる１／
２波長板となっており、この部分では光の偏光方向を９
０度回転させる。透明部４ａを透過した直線偏光はその
まま透過する平行ニコルの方向に偏光板３１の軸が構成
されている。このため、位相素子２９を通過する直線偏
光は光学フィルター４を透過した後ｘ方向に図９で示し
た実施例２とほぼ同様の透過率曲線を持つ。
【００４９】図１３及び図１４は本発明の実施例２の要
部概略図である。実施例１とは光学フィルター４の配置
が異なっている。そして図１３は３Ｄ画像表示の場合
を、図１４は２Ｄ−３Ｄ混在画像表示の場合を示してい
る。なお、図には光学系のみを図示しているが、この他
に実施例１で説明したのと同様のアスペクト比の変更を
行なう各要素等がある。
【００５０】本実施例は光学フィルター４を中間像７の
近傍に配置した例であり、この実施例では光学フィルタ
ー４を中間像７に対してリレー光学系側に置いている
が、これは中間像７上でも、瞳側でも同様の効果が得ら
れる。そして、この実施例では実施例１に対して光学フ
ィルター４の左右方向が反転し、光学フィルター４の大
きさもリレー光学系３の結像倍率分だけ大きくなるが、
位置合わせ精度のトレランスは緩くなり制御がし易くな
る。実施例２に使用する光学フィルター４としては実施
例１で説明した物がすべて使用出来る。
【００５１】以上の実施例では虚像の境界に対する光学
的処理手段の例を示してきた。しかし本発明は光学的処
理手段に限定されるものではなく、電気的処理手段によ
っても実施可能である。
【００５２】図１５は本発明の実施例３の回路構成図で
ある。図１５においては図１に示された部番と同じ部番
の部品は同じ部品を示す。又、回路構成のみを示してあ
り、光学部品の図示を省略している。
【００５３】図１５において外部信号入力端子１３を通
して画像情報、ここでは映像信号と制御情報信号が入力
され、左右の映像信号は左右の境界処理回路４０R ，４
０Lを介し、ＬＣＤドライバー１２R ，１２Lに入力され
る。境界処理回路４０R ，４０Lはコントローラー１０
からの制御信号に従い、３Ｄ画像表示から２Ｄ−３Ｄ混
在画像表示、又はパノラマ２Ｄ画像表示への変更に伴
い、映像信号に対し、境界領域の画像に必要な信号処理
を変更して施す。
【００５４】つまり、前述の光学的処理手段の場合と同
じように３Ｄ画像表示の場合は左右虚像内に境界がない
ので、境界領域の画像だけに処理を施すことはない。２
Ｄ−３Ｄ混在画像表示又はパノラマ２Ｄ画像表示の場合
は、境界領域の画像に対して図７，図８，図９の実施例
と同様に虚像の画像表示に表われるエッジ部の輝度を電
子的，電気的減衰フィルターにより滑らかに落とすこと
によりエッジの影響を低減する。
【００５５】もしくは図１０，図１１，図１２の実施例
と同様にエッジ部の画像を空間周波数特性を落とす為に
電子的，電気的ＬＰＦにより周波数帯域を制限し、エッ
ジの悪影響を低減する。この場合の電気的ＬＰＦの特性
は、前述の光学的ＬＰＦの特性同様、連続的もしくは段
階的に変化する方が効果が大きい。
【００５６】又、減衰フィルター，ＬＰＦ共にアナログ
的に回路で構成することもできるし、デジタル的に回路
で構成することも可能である。又一度デジタル化した画
像信号に対し、ソフトウエア的処理により同じ機能を達
成することも可能である。それらは、システム的に見て
最適な手段を選ぶことが可能である。
【００５７】尚、以上の実施例の説明においてはアスペ
クト比変更をＬＣＤの移動により行ったが、この他に例
えば頂角可変プリズムによって、或は２つの頂角固定プ
リズムを光軸の回りに互いに逆に回転することによっ
て、２つの虚像を横ずらしする場合についても本発明が
同様に実施可能である。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、アスペク
ト比の変更が可能な複眼式画像表示装置において、２Ｄ
−３Ｄ混在画像表示やパノラマ２Ｄ画像表示に表示を変
更する場合、相手方虚像に重なるエッジ付近の虚像の明
るさもしくは鮮鋭度を漸減的に落とすので、以てエッジ
付近の画像の重なりがより自然に見え、疲労が少なく、
長時間の鑑賞が可能な変更を行なう複眼式画像表示装置
を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の３Ｄ画像表示の場合の要
部概略図
【図２】 本発明の実施例１の２Ｄ−３Ｄ混在画像表示
の場合の要部概略図
【図３】 本発明の実施例１のパノラマ２Ｄ画像表示の
場合の要部概略図
【図４】 ３Ｄ画像表示の説明図 （Ａ）左右眼の表示画像 （Ｂ）観察される虚像
【図５】 ２Ｄ−３Ｄ混在画像表示の説明図 （Ａ）左右眼の表示画像 （Ｂ）観察される虚像
【図６】 パノラマ２Ｄ画像表示の説明図 （Ａ）左右眼の表示画像 （Ｂ）観察される虚像
【図７】 ＬＣＤと光学フィルターの位置関係の斜視図 （Ａ） ３Ｄ画像表示の場合 （Ｂ） パノラマ２Ｄ画像表示の場合
【図８】 本発明に係る光学フィルター実施例１ （Ａ） 形状 （Ｂ） 透過率
【図９】 本発明に係る光学フィルター実施例２
【図１０】 本発明に係る光学フィルター実施例３ （Ａ） 形状 （Ｂ） 微小球の密度分布
【図１１】 本発明に係る光学フィルター実施例４
【図１２】 本発明に係る光学フィルター実施例５
【図１３】 本発明の実施例２の３Ｄ画像表示の場合の
要部概略図
【図１４】 本発明の実施例２の２Ｄ−３Ｄ混在画像表
示の場合の要部概略図
【図１５】 本発明の実施例３の回路構成図
【符号の説明】
符号に付すL 、R はそれぞれ左眼用要素及び右眼用要素
を示す。 １ 眼。１L は左眼、１R は右眼。 ２ 接眼光学系 ３ リレー光学系 ４ 光学フィルター ４ａ 透明部 ４ｂ 透過率減衰領域、又は空間周波数特性減衰領域 ５ 表示手段（ＬＣＤ） ６ 表示画像 ７ 中間像 ８ アクチュエ−ター ９ アクチュエ−タードライバー １０ コントローラー １１ コマンダー １２ ＬＣＤドライバー １３ 外部信号入力端子 １４ リレー光学系の光軸 １５ 虚像中心線 １６ 仮想虚像表示面 １７ 虚像 Ｏ ＬＣＤの表示面の中心 Ｍ 虚像の中心

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 観察者の左右眼に対して各々表示手段を
    設け、該表示手段に表示した表示画像からの光束を光学
    系を介して観察者の左右眼に各々を導光し、該表示画像
    を虚像として観察する際、移動手段により該表示手段を
    変位させて該左右眼の２つの虚像の水平方向の重なり状
    態を調整すると共に、光路中に設けた光学フィルターに
    より該２つの虚像の重なった境界を含む所定領域でその
    水平方向に透過率が漸減するようにしたことを特徴とす
    る複眼式画像表示装置。
  2. 【請求項２】 前記光学フィルターは右眼用の虚像に対
    してはその左端エッジを含む所定領域、そして左眼用の
    虚像に対してはその右端エッジを含む所定領域の水平方
    向の透過率を各々漸減していることを特徴とする請求項
    １の複眼式画像表示装置。
  3. 【請求項３】 前記光学フィルターを前記表示手段の一
    要素の変位に同期させて水平方向に変位させて該光学フ
    ィルターの透過率の漸減する領域が左右眼の虚像の重な
    った境界を含むようにしていることを特徴とする請求項
    １の複眼式画像表示装置。
  4. 【請求項４】 前記光学フィルターはＮＤフィルターで
    あることを特徴とする請求項２の複眼式画像表示装置。
  5. 【請求項５】 前記光学フィルターは蒸着フィルターで
    あることを特徴とする請求項２の複眼式画像表示装置。
  6. 【請求項６】 前記光学フィルターは厚さが漸近的又は
    段階的に変化する位相板と偏光板から成ることを特徴と
    する請求項２の複眼式画像表示装置。
  7. 【請求項７】 観察者の左右眼に対して各々表示手段を
    設け、該表示手段に表示した表示画像からの光束を光学
    系を介して観察者の左右眼に各々を導光し、該表示画像
    を虚像として観察する際、移動手段により該表示手段を
    変位させて該左右眼の２つの虚像の水平方向の重なり状
    態を調整すると共に、光路中に設けた光学フィルターに
    より該２つの虚像の重なった境界を含む所定領域でその
    水平方向に空間周波数特性が漸次変化するようにしたこ
    とを特徴とする複眼式画像表示装置。
  8. 【請求項８】 前記光学フィルターは右眼用の虚像に対
    してはその左端エッジを含む所定領域、そして左眼用の
    虚像に対してはその右端エッジを含む所定領域の水平方
    向の空間周波数特性が各々漸次変化していることを特徴
    とする請求項７の複眼式画像表示装置。
  9. 【請求項９】 前記光学フィルターは光学的ローパスフ
    ィルターであることを特徴とする請求項７の複眼式画像
    表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記光学フィルターは水平方向に複像
    作用を有する複像素子を複数個、積層したものであるこ
    とを特徴とする請求項７の複眼式画像表示装置。
  11. 【請求項１１】 観察者の左右眼に対して各々表示手段
    を設け、該表示手段に表示した表示画像からの光束を光
    学系を介して観察者の左右眼に各々を導光し、該表示画
    像を虚像として観察する際、移動手段により該表示手段
    を変位させて該左右眼の２つの虚像の水平方向の重なり
    状態を調整すると共に、該表示画像に対して電子的減衰
    手段を設け、該２つの虚像の重なりあった境界を含む所
    定領域でその水平方向に該表示画像の強度が漸減するよ
    うにしたことを特徴とする複眼式画像表示装置。
  12. 【請求項１２】 前記電子的減衰手段は右眼用の虚像に
    対してはその左端エッジを含む所定領域、そして左眼用
    の虚像に対してはその右端エッジを含む所定領域の水平
    方向の強度が各々漸減していることを特徴とする請求項
    １１の複眼式画像表示装置。
  13. 【請求項１３】 観察者の左右眼に対して各々表示手段
    を設け、該表示手段に表示した表示画像からの光束を光
    学系を介して観察者の左右眼に各々を導光し、該表示画
    像を虚像として観察する際、移動手段により該表示手段
    を変位させて該左右眼の２つの虚像の水平方向の重なり
    状態を調整すると共に、該表示画像に対して電子的周波
    数フィルターを設け、該２つの虚像の重なりあった境界
    を含む所定領域でその水平方向に該表示画像の空間周波
    数特性が漸次変化するようにしたことを特徴とする複眼
    式画像表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記電子的周波数フィルターは右眼用
    の虚像に対してはその左端エッジを含む所定領域、そし
    て左眼用の虚像に対してはその右端エッジを含む所定領
    域の水平方向の空間周波数特性が各々漸次変化している
    ことを特徴とする請求項１３の複眼式画像表示装置。
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