JP5353770B2 - 立体映像観察装置、立体映像表示装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、立体映像の観察に際し、立体視用のメガネの着用を不要とする技術に関するものである。

従来、映像（静止画像や動画像）を奥行き感のある立体映像として知覚させる方式として、例えば偏光フィルタ方式がある。偏光フィルタ方式は、両眼視差（左右方向の視点のずれ）が確保された左右の映像を偏光方向が直交する異なる偏光で表示し、観察者に、左右の映像の偏光と対応する偏光透過軸が設定された左右の偏光フィルタからなる偏光メガネで表示映像を観察させる方式である。しかし、偏光フィルタ方式では、観察は偏光メガネを着用しなければ立体映像を見ることができないため、立体映像を提供する際には、観察者に偏光メガネを事前に配布する必要がある。

これを解決する技術として、例えば下記特許文献１には、立体映像（左右の映像）の表示画面と対向する仕切り板に、左目用及び右目用の一組の偏光フィルタを左右に並べて配置した覗き窓を設け、任意の観察者に覗き窓を通して立体映像を観察させる技術が記載されている。係る技術によれば、偏光メガネを事前に配布することなく、不特定多数の者に立体映像を提供することができる。

特開２００９−３１６８３号公報

しかしながら、上記技術における覗き窓は、言うなれば、偏光メガネを形を変えて特定位置に設置したものに他ならない。したがって、立体映像を観察可能な位置が、不可避的に覗き窓が設けられている位置に限定されてしまうという問題があった。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、立体視用のメガネを着用していない観察者に、観察位置を固定することなく立体映像を観察させることを目的とする。

前記目的を果たすため、本発明の立体映像観察装置の一態様は、左眼用の映像に対応した第１の制御領域と、右眼用の映像に対応した第２の制御領域と、が所定の領域に複数ずつ配置された制御パネルと、前記左眼用の映像と前記右眼用の映像とが表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、前記制御パネルにおける前記第１の制御領域及び前記第２の制御領域の状態を制御する制御手段と、を備え、前記第１の制御領域は、前記左眼用の映像としての第１の光と前記右眼用の映像としての第２の光をともに遮光する第１の状態と、前記第１の光を透過するとともに前記第２の光を遮光する第２の状態と、を切り換え可能に構成され、前記第２の制御領域は、前記第１の状態と、前記第１の光を遮光するとともに前記第２の光を透過する第３の状態と、を切り換え可能に構成され、前記制御手段は、前記位置特定手段により特定された前記左眼の位置に対応する領域のうちの前記第１の制御領域を前記第２の状態に制御するとともに前記第２の制御領域を前記第１の状態に制御し、且つ、前記位置特定手段により特定された前記右眼の位置に対応する領域のうちの前記第１の制御領域を前記第１の状態に制御するとともに前記第２の制御領域を前記第３の状態に制御することを特徴とする。

前記目的を果たすため、本発明の立体映像観察装置の一態様は、左眼用の映像に対応した第１の制御領域と、右眼用の映像に対応した第２の制御領域と、が所定の領域に複数ずつ配置された制御パネルと、左眼用の映像と右眼用の映像とが表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、前記制御パネルにおける前記第１の制御領域及び前記第２の制御領域の状態を制御する制御手段と、を備え、 前記第１の制御領域は、前記左眼用の映像としての第１の光と前記右眼用の映像としての第２の光をともに遮光する第１の状態と、前記第１の光を透過するとともに前記第２の光を遮光する第２の状態と、を切り換え可能に構成され、前記第２の制御領域は、前記第１の状態と、前記第１の光を遮光するとともに前記第２の光を透過する第３の状態と、を切り換え可能に構成され、前記制御手段は、前記第１の制御領域と前記第２の制御領域との前記状態を制御することにより、前記位置特定手段により特定された前記右眼及び前記左眼の位置に応じて前記ユーザに対応した立体映像観察用メガネ部を前記制御パネルに出現させることを特徴とする。

前記目的を果たすため、本発明の立体映像観察装置の一態様は、所定の領域に複数の制御領域が配置された制御パネルと、左眼用の映像と右眼用の映像とが表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段により特定された前記右眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記右眼用の映像としての光のみを透過するように、且つ、前記位置特定手段により特定された前記左眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記左眼用の映像としての光のみを透過するように、前記複数の制御領域の状態を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

前記目的を果たすため、本発明の立体映像観察装置の一態様は、複数の制御領域が所定の領域に配置された制御パネルと、左眼用の映像と右眼用の映像とが時分割的に表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段により特定された前記左眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域と前記右眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域との間で、前記制御領域による光の透過状態が異なるように、前記複数の制御領域の状態を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記表示画面に前記左眼用の映像が表示されているときに、前記左眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域を透光状態に制御するとともに前記右眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域を遮光状態に制御し、前記表示画面に前記右眼用の映像が表示されているときに、前記左眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域を遮光状態に制御するとともに前記左眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域を透光状態に制御することを特徴とする。

前記目的を果たすため、本発明の立体映像観察装置の一態様は、複数の制御領域が所定の領域に配置された制御パネルと、左眼用の映像と右眼用の映像とが時分割的に表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、 前記複数の制御領域を制御することにより、前記位置特定手段により特定された前記右眼及び前記左眼の位置に応じて前記ユーザに対応した立体映像観察用メガネ部を前記制御パネルに出現させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。

前記目的を果たすため、本発明の立体映像表示装置の一態様は、左眼用の映像と右眼用の映像とをスクリーンに投影するプロジェクターと、所定の領域に複数の制御領域が配置された制御パネルと、前記スクリーンと前記スクリーンを観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段により特定された前記右眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記右眼用の映像としての光のみを透過するように、且つ、前記位置特定手段により特定された前記左眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記左眼用の映像としての光のみを透過するように、前記複数の制御領域の状態を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

前記目的を果たすため、本発明のプログラムの一態様は、所定の領域に複数の制御領域が配置された制御パネルを備えた立体映像表示装置が有するコンピュータを、左眼用の映像と右眼用の映像とが表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段により特定された前記右眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記右眼用の映像としての光のみを透過するように、且つ、前記位置特定手段により特定された前記左眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記左眼用の映像としての光のみを透過するように、前記複数の制御領域の状態を制御する制御手段と、して機能させることを特徴とする。

本発明によれば、偏光メガネを着用していない観察者に、観察位置を固定することなく、偏光フィルタ方式による立体映像を観察させることが可能となる。

本発明に係る立体映像観察装置を含む立体映像表示装置の概略構成図である。 投影装置が発する投影光の偏光軸を示す説明図である。 制御パネルの構造を示す一部を破断した部分拡大斜視図である。 制御パネルの分解斜視図である。 液晶素子が非駆動状態にあるときの制御パネルの光学的作用を示す説明図である。 液晶素子が駆動状態にあるときの制御パネルの光学的作用を示す説明図である。 立体映像表示装置の要部における電気的構成を示すブロック図である。 ＣＰＵによる制御パネルの制御処理を示すフローチャートである。 （ａ）は観察者の両眼位置を示す図、（ｂ）は観察者に対応する制御パネルの左眼視界領域及び右眼視界領域を示す図である。 （ａ）は制御パネルの左眼視界領域及び右眼視界領域の駆動状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。 （ａ）は複数の観察者の両眼位置を示す図、（ｂ）は複数の観察者に対応する制御パネルの複数の偏光メガネ部を示す図である。 制御パネルにおける偏光メガネ部の生成位置変化の例を示した図である。 直視型の立体映像表示装置に使用される表示デバイスの例を示す説明図である。 制御パネルを時分割方式による立体映像表示装置に用いる場合のＣＰＵによる制御パネルの制御処理を示すフローチャートである。 制御パネルに生成されるシャッタグラス部を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態として例示する立体映像表示装置の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は、立体映像表示装置の斜視図、 図１（ｂ）は、立体映像表示装置の側面図である。

本実施形態の立体映像表示装置は、偏光フィルタ方式により立体映像を表示するものであり、スクリーン１、投影装置２、制御パネル３、カメラ４及び制御装置５から構成されている。なお、図示した立体映像表示装置においては、制御パネル３とカメラ４と制御装置５とによって本発明の立体映像観察装置が実現されている。

投影装置２は、左右一対のプロジェクター２ａ，２ｂにより構成されている。一対のプロジェクター２ａ，２ｂは、図２に示したように、それぞれが両眼視差（左右方向の視点のずれ）が確保された左眼用、及び右眼用の映像（以下、単に左右の映像という。）を、偏光軸（光の振動方向）が互いに直交する異なる偏光でスクリーン１上の同一領域にそれぞれ投影する。なお、スクリーン１の表面が、左右の映像の表示画面である。

本実施形態において、図２で左側に位置する一方のプロジェクター２ａは、偏光軸の傾き角度が９０度（縦方向）に設定された直線偏光である映像光ＭＬによる左眼用の映像をスクリーン１に投影する。また、図２で右側に位置する他方のプロジェクター２ｂは、偏光軸の傾き角度が０度（横方向）に設定された直線偏光である映像光ＭＲにより右眼用の映像をスクリーン１に投影する。

制御パネル３は、スクリーン１と任意の観察者Ｍとを隔てるようにスクリーン１と距離を置いて設置された透明なパネルである。任意の観察者Ｍは、制御パネル３を介してスクリーン１に投影された左右の映像を観察することができる。

カメラ４は、スクリーン１の上方で、かつ制御パネル３の左右方向の中心を通る鉛直線上に設置されており、制御パネル３を介して制御パネル３の外側に存在する被写体を撮影し、撮影画像を取得するためのデジタルカメラである。なお、カメラ４には制御パネル３の全体が入る画角が設定されている。

制御装置５は、制御パネル３及びカメラ４と電気的に接続されており、制御パネル３及びカメラ４の動作を制御する。

まず、制御パネル３の詳細について説明する。図３は、制御パネル３の構成を示す、一部を破断した部分拡大斜視図である。制御パネル３は、スクリーン１に対向する裏面側を構成する偏光方向制御素子３１と、任意の観察者Ｍに対向する表面側を構成する液晶素子３２と、から構成されている。

偏光方向制御素子３１は、透明基板３１１に位相差膜３１２がストライプ状の配置パターンで形成されることによって、全領域を多数の単位領域に区画されたものである。多数の単位領域の詳細については後述する。

位相差膜３１２は、入射光に１／２波長の位相差を生じさせる１／２波長位相差膜であり、入射光に対する光学軸（遅相軸）の傾きが４５度に設定されている。すなわち位相差膜３１２は、偏光方向制御素子３１の裏面に入射する偏光、つまりスクリーン１において反射された左右の映像の映像光ＭＬ，ＭＲの偏光軸を９０度回転する機能を有している。

以下の説明においてはスクリーン１において反射された左右の映像光ＭＬ，ＭＲを、単に左映像光ＭＬ、及び右映像光ＭＲという。

また、偏光方向制御素子３１において位相差膜３１２が形成された各々の単位領域を方向変換領域、位相差膜３１２が形成されていない他の各々の単位領域を非方向変換領域と呼ぶことにより両者を区別する。なお、本実施形態においては、方向変換領域が本発明の第２の単位領域であるとともに、非方向変換領域が本発明の第１の単位領域である。

液晶素子３２は、パッシブ型のＴＮ（Twisted Nematic）液晶素子である。図３に示したように液晶素子３２は、偏光方向制御素子３１側に位置する第１の透明基板３２１ａと、第１の透明基板３２１ａに対向する第２の透明基板３２１ｂとを有している。

第１の透明基板３２１ａには、第２の透明基板３２１ｂと対向する内側の面に、第１の透明電極３２２ａと第１の配向膜３２３ａとが順に積層されている。第２の透明基板３２１ｂには、第１の透明基板３２１ａと対向する内側の面に、第１の透明電極３２２ａと直交するように延設された第２の透明電極３２２ｂと、第２の配向膜３２３ｂとが順に積層されている。第１の透明基板３２１ａと第２の透明基板３２１ｂとの間には液晶層３２４が設けられており、液晶層３２４にはネマチック液晶が封入されている。

なお、図３には示さないが、ネマチック液晶を駆動するドライバ素子が、第１の透明電極３２２ａ及び第２の透明電極３２２ｂから引き出されたリード配線と接続された状態で、第１の透明基板３２１ａ又は第２の透明基板３２１ｂの一方側にＣＯＧ（Chip On Glass）方式で設けられている。また、ドライバ素子による液晶分子の駆動方法は、いわゆる単純マトリックス方式である。

左右の映像光ＭＬ，ＭＲの入射側に位置する第１の透明基板３２１ａ、及び左右の映像光ＭＬ，ＭＲの射出側に位置する第２の透明基板３２１ｂの外側には、第１の偏光板３２５ａと第２の偏光板３２５ｂとがそれぞれ配置されている。

第１の偏光板３２５ａの偏光透過軸は縦方向（傾き角度が９０度）に設定され、かつ第２の偏光板３２５ｂの偏光透過軸は、第１の偏光板３２５ａの偏光透過軸と９０度異なる横方向（傾き角度が０度）に設定されている。つまり液晶素子３２はノーマリーホワイトモードである。

また、液晶素子３２においては、第１の透明電極３２２ａと第２の透明電極３２２ｂとが交差する領域であって、ネマチック液晶の駆動単位である液晶セル（以下、単にセルという。）によって制御パネル３の制御領域が構成されている。

したがって、制御パネル３においては、液晶素子３２の各々のセルを個別に駆動状態または非駆動状態とすることにより、後述するように各々の制御領域を透光状態と遮光状態とに個別に制御可能となっている。

図４は、制御パネル３の分解斜視図であり、偏光方向制御素子３１における各々の単位領域と、液晶素子３２における各々のセル３２ａとを便宜的に示した説明図である。制御パネル３においては、液晶素子３２の各々のセル３２ａに対応するマトリックス状に区画された各々の領域が制御領域である。

図４に示したように、偏光方向制御素子３１においては、制御パネル３の各行の複数の制御領域（液晶素子３２の複数のセル３２ａ）に対応する横長の領域が単位領域であり、１行おきの単位領域に位相差膜３１２が設けられている。つまり偏光方向制御素子３１には、非方向変換領域３１ａと方向変換領域３１ｂとが縦方向に交互に設けられている。

以下の説明においては、制御パネル３における各々制御領域のうち、偏光方向制御素子３１の非方向変換領域と対応する制御領域を第１の制御領域、偏光方向制御素子３１の方向変換領域と対応する制御領域を第２の制御領域と呼ぶことにより両者を区別する。

図５は、液晶素子３２（全てのセル３２ａ）が非駆動状態にあるときの制御パネル３の光学的作用を示す説明図である。既説したように、偏光方向制御素子３１の方向変換領域３１ｂには、位相差膜３１２が形成されることにより、左右の映像光ＭＬ，ＭＲの偏光軸をそれぞれ９０度回転する機能が確保されている。

したがって、偏光方向制御素子３１を通過する左右の映像光ＭＬ，ＭＲは、各々の偏光軸の傾き角度を以下のように制御される。すなわち、方向変換領域３１ｂを透過する側の左右の映像光ＭＬ，ＭＲの各々の偏光軸の傾き角度と、非方向変換領域３１ａを透過する側の左右の映像光ＭＬ，ＭＲの各々の偏光軸の傾き角度とが、それぞれ９０度異なる角度に制御される。

つまり、方向変換領域３１ｂを透過する左映像光ＭＬが、偏光軸の傾き角度を０度に回転されるのに対し、非方向変換領域３１ａを透過する左映像光ＭＬは、偏光軸の傾き角度が９０度を維持される。また、方向変換領域３１ｂを透過する右映像光ＭＲが、偏光軸の傾き角度を９０度に回転されるのに対し、非方向変換領域３１ａを透過する右映像光ＭＲは、偏光軸の傾き角度が０度を維持される。

一方、液晶素子３２を構成する第１の偏光板３２５ａ（入射側の偏光板）の偏光透過軸は全ての制御領域において同一（縦方向）である。そのため、偏光方向制御素子３１の非方向変換領域３１ａを透過した左右の映像光ＭＬ，ＭＲにおいては、左映像光ＭＬのみが液晶素子３２を透過することができる。すなわち、右映像光ＭＲは第１の偏光板３２５ａにより進行を阻止されるが、左映像光ＭＬは第１の偏光板３２５ａを透過する。そして、第１の偏光板３２５ａを透過した左映像光ＭＬは、液晶素子３２の液晶層３２４において偏光軸の傾き角度を０度に回転されることによって、第２の偏光板３２５ｂ（射出側の偏光板）をも透過することができる。

逆に、偏光方向制御素子３１の方向変換領域３１ｂを通過した側の左右の映像光ＭＬ，ＭＲにおいては、右映像光ＭＲのみが液晶素子３２を透過することができる。すなわち、左映像光ＭＬは第１の偏光板３２５ａにより進行を阻止されるが、右映像光ＭＲは第１の偏光板３２５ａを透過する。そして、第１の偏光板３２５ａを透過した右映像光ＭＲは、液晶素子３２の液晶層３２４において偏光軸の傾き角度を０度に回転されることにより、第２の偏光板３２５ｂをも透過することができる。

図４に「ＭＬ」で示したセル３２ａが、非駆動状態において左映像光ＭＬのみが通過するセル３２ａであり、図４に「ＭＲ」で示したセル３２ａが、非駆動状態において右映像光ＭＲのみが通過するセル３２ａである。

つまり、制御パネル３においては、液晶素子３２（全てのセル３２ａ）が非駆動状態にあるときには、偏光方向制御素子３１の非方向変換領域３１ａと対応する第１の制御領域では左映像光ＭＬのみが透過可能である。逆に、偏光方向制御素子３１の方向変換領域３１ｂと対応する第２の制御領域では右映像光ＭＲのみが透過可能である。

一方、図６は、液晶素子３２（全てのセル３２ａ）が駆動状態にあるときの制御パネル３の光学的作用を示す説明図である。液晶素子３２が駆動状態にあるとき、液晶層３２４に入射した光は偏光軸の傾き角度を維持されたまま第２の偏光板３２５ｂへ直進する。そのため、偏光方向制御素子３１の非方向変換領域３１ａを透過した左映像光ＭＬと、偏光方向制御素子３１の方向変換領域３１ｂを通過した右映像光ＭＲとの双方が第２の偏光板３２５ｂにおいて進行を阻止される。

つまり、制御パネル３においては、液晶素子３２が駆動状態にあるときには、液晶素子３２が有する光シャッター機能によって、第１の制御領域と第２の制御領域との全ての領域において左右の映像光ＭＬ，ＭＲが透過不能となる。

したがって、制御パネル３においては、液晶素子３２の各セル３２ａを選択的に駆動することにより、全域内における任意の特定領域を透過する偏光を、必要に応じて左右の映像光ＭＬ，ＭＲのいずれか一方に制御することができる。すなわち、特定領域に該当する全ての第１の制御領域の各セル３２を駆動すれば、特定領域を透過する偏光を右映像光ＭＲのみとすることができる。逆に特定領域に該当する全ての第２の制御領域の各セル３２を駆動すれば、特定領域を透過する偏光を左映像光ＭＬのみとすることができる。

次に、投影装置２を除く立体映像表示装置の電気的構成について説明する。図７は、立体映像表示装置の要部における電気的構成の概略を示したブロック図である。既に述べたように立体映像表示装置においては、制御パネル３とカメラ４とが制御装置５と電気的に接続されている。

カメラ４は、主として撮像素子４１と信号処理部４２とから構成されている。撮像素子４１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＭＯＳ（Complementary Meta1 0xide Semiconductor）型の撮像素子である。撮像素子４１は、カメラ４が有する図示しない撮影レンズによって撮像面（感光面）に結像された被写体の光学像を光電変換により電気信号に変換し、変換した電気信号、つまり撮像信号を信号処理部４２へ供給する。

信号処理部４２には、撮像素子４１から供給された撮像信号を処理してデジタル信号に変換するためのＣＤＳ（Correlated Double Sampling）とＰＧＡ（Programmable Gain Amp）とＡＤＣ（Analog-to-Digital converter）とからなるＡＦＥ（Analog Front End）と、デジタル信号に変換された撮像信号に所定のデジタル信号処理を施すＤＳＰ（Digital Signal Processor）と、が含まれる。

カメラ４は、信号処理部４２によってデジタル信号処理を施した後の撮像信号、つまり撮影画像のデータを制御装置５へ供給することにより、本発明の撮影手段として機能する。

制御装置５は、主としてＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２、ＲＡＭ（Random Access memory）５３、駆動信号生成部５４及び顔検出部５５から構成されている。

ＲＯＭ５２は、ＣＰＵ５１にカメラ４と液晶素子３２との動作を制御させるための制御プログラム等を記憶するメモリである。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１がカメラ４や液晶素子３２の動作を制御する際、必要に応じて種々のデータを記憶する作業用の外部メモリである。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶されている制御プログラムに従い動作することにより、カメラ４と制御パネル３を構成している液晶素子３２との動作を制御するとともに、本発明の位置特定手段、領域決定手段、制御手段として機能する。

駆動信号生成部５４は、ＣＰＵ５１から供給される駆動制御データに応じた駆動信号であって、制御パネル３の液晶素子３２の任意のセルを選択的に駆動するための駆動信号を生成し、生成した駆動信号を液晶素子３２へ供給する。

顔検出部５５は、ＣＰＵ５１の命令に従い、カメラ４から制御装置５（ＣＰＵ５１）へ供給された画像データに対して顔検出処理を行う。顔検出処理は、画像データにより表される撮影画像から、予め用意（記憶）されている人物の顔に関する輪郭や色等のモデルパターンと特徴が近い画像内の特定領域を顔領域として検出する処理であり、顔検出処理には、画像の二値化や輪郭抽出、パターンマッチング等の各種の画像処理が含まれる。

顔検出部５５は、顔検出処理に必要な各種の画像処理を行うための画像処理回路や、パラメータを記憶する複数のレジスタ、作業用のメモリ等から構成される。

そして、顔検出部５５は、顔検出処理によって検出した顔領域を示す座標情報や、検出した顔領域における任意の人物の両眼の位置を示す両眼位置情報をＣＰＵ５１へ供給することにより本発明の顔検出手段として機能する。また、本実施形態においては、ＣＰＵ５１と顔検出部５５とによって本発明の観察者検出手段が実現されている。

そして、以上の構成からなる立体映像表示装置においては、投影装置２がスクリーン１に任意の立体映像（左右の映像）を投影している間、ＣＰＵ５１が、ＲＯＭ５２に記憶されている制御プログラムに従い制御パネル３を以下のように制御する。図８は、ＣＰＵ５１による制御パネル３の制御内容を示すフローチャートである。

図８に示したように、ＣＰＵ５１は、例えば制御装置５に電源が投入されることにより動作を開始し、直ちにカメラ４に撮影動作を行わせて、撮影画像のデータを取得する撮影処理を行う（ステップＳ１）。なお、ＣＰＵ５１は、取得したデータ（画像データ）をＲＡＭ５３に記憶する。

ステップＳ１の処理に際しカメラ４によって取得される撮影画像は、制御パネル３を介して制御パネル３の外側に存在する被写体を撮影した画像であるとともに、画像内に制御パネル３の全域が含まれる画像である。また、カメラ４によって取得される撮影画像は、スクリーン１の上方から撮影された画像であるため、制御パネル３が下辺よりも上辺が長い台形に変形している画像である。

次に、ＣＰＵ５１は顔検出処理を実施する（ステップＳ２）。すなわちＣＰＵ５１は、カメラ４から送られた撮影画像のデータを顔検出部５５へ供給し、顔検出部５５において撮影画像から顔領域を検出させる。

引き続き、ＣＰＵ５１は、顔検出部５５において１又は複数の顔領域が検出できたか否かを確認する（ステップＳ３）。顔領域が検出できなければ（ステップＳ３：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は液晶素子３２を駆動中であるか否か、つまり液晶素子３２のいずれかのセルを駆動中であるか否かをさらに確認する（ステップＳ９）。

そして、ＣＰＵ５１は、液晶素子３２を駆動しているときには（ステップＳ９：ＹＥＳ）、液晶素子３２の駆動を停止した後（ステップＳ１０）、ステップＳ１へ戻る。また、ＣＰＵ５１は、液晶素子３２を駆動していないときには、直ちにステップＳ１へ戻り、新たに撮影画像を取得する。

処理開始当初において液晶素子３２は非駆動状態であり、ＣＰＵ５１は、顔領域が検出できなければ、直ちにステップＳ１へ戻り、新たに撮影画像を取得する。以後、ＣＰＵ５１は、撮影画像から顔領域が検出できるまで、ステップＳ１，Ｓ２の処理を繰り返す。

その後、ＣＰＵ５１は、撮影画像において顔領域が検出できると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、まず、検出した１又は複数の顔領域の撮影画像内での大きさを取得する（ステップＳ４）。

次に、ＣＰＵ５１は、１又は複数の顔領域に、撮影画像内での大きさが予め決められている閾値以上である顔領域が存在するか否かを確認する（ステップＳ５）。顔領域の大きさの閾値は、撮影画像に存在する任意の人物の顔が標準的な大きさである場合において、任意の人物の顔と制御パネル３との間の距離が一定の距離（例えば１５ｃｍ）であるときの、撮影画像内における顔領域の大きさである。

つまり、ステップＳ５の処理においてＣＰＵ５１は、撮影画像内に存在する１又は複数の人物の顔の中に、制御パネル３との間の距離が予め決められている距離以下である顔が存在するか否かを、顔領域の大きさによって簡易的に判断する。

すなわち、ＣＰＵ５１は、顔領域の大きさを、撮影画像内に存在する人物の顔と制御パネル３との間の距離を示す距離情報として使用して、制御パネル３から予め決められた距離範囲内に任意の観察者が存在するか否かを検出する。

ＣＰＵ５１は、大きさが閾値以上である顔領域が存在していないとき、つまり撮影画像内の全ての人物の顔と制御パネル３との間の距離が一定の距離以上離れているときには（ステップＳ５：ＮＯ）、液晶素子３２を駆動中であるか否かを確認する（ステップＳ６）。そして、ＣＰＵ５１は、処理開始当初のように液晶素子３２を駆動していないときには（ステップＳ６：ＮＯ）、先に説明したステップＳ９の処理へ進む。

一方、ＣＰＵ５１は、撮影画像から検出した１又は複数の顔領域のうちに大きさが閾値以上である顔領域が存在しているとき、つまり制御パネル３との間の距離が規定の距離以内に１又は複数の人物の顔が存在するときには（ステップＳ５：ＹＥＳ）、引き続き、以下の処理を行う。

まず、ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３に記憶してある顔領域の画像データに対して二値化や輪郭抽出処理、パターンマッチング等の画像処理を行うことによって、大きさが閾値以上である顔領域毎に、左右の眼の位置（以下、両眼位置ともいう。）を示す画像内での座標位置を取得する（ステップＳ６）。図９（ａ）は、撮影画像内に存在する任意の人物、つまり立体映像の観察者Ｍの両眼位置ＡＬ，ＡＲを例示した図である。

次に、ＣＰＵ５１は、取得した両眼位置ＡＬ，ＡＲの座標データに基づいて、制御パネル３における左眼視界領域、及び右眼視界領域を顔領域毎に決定する（ステップＳ７）。ここで、左眼視界領域とは、顔領域に対応する観察者Ｍの左眼の視界に含まれる制御パネル３の特定の領域である。同様に、右眼視界領域とは、顔領域に対応する観察者Ｍの右眼の視界に含まれる制御パネル３の特定の領域である。図９（ｂ）は、制御パネル３を外側（観察者側）から見たときの、制御パネル３における左眼視界領域ＸＬと右眼視界領域ＸＲとを示した図である。

ＣＰＵ５１による左眼視界領域ＸＬと右眼視界領域ＸＲとの具体的な決定手順は、以下の通りである。すなわち、ステップＳ７の処理においてＣＰＵ５１は、まず、撮影画像における観察者Ｍの左右の眼の位置ＡＬ，ＡＲを結ぶ直線の中点ＡＯの座標位置を取得する（図９（ａ）参照）。次に、ＣＰＵ５１は、中点ＡＯを通る制御パネル３の表面に垂直な仮想線と、制御パネル３の表面との交点Ｏの座標位置を演算する。

しかる後、ＣＰＵ５１は、演算した仮想線と制御パネル３の表面との交点Ｏにおいて互いに接するとともに、各々が予め決められている直径を有する左右に並ぶ２つの円を特定する。なお、左右２つの円の大きさ（直径）は、ステップＳ５の処理において使用される顔領域の大きさの閾値、つまり規定の距離と対応して決められている大きさである。

そして、ＣＰＵ５１は、左右２つの円のうちで、制御パネル３の左側に位置する一方の円で囲まれる領域を左眼視界領域ＸＬと決定し、右側に位置する他方の円で囲まれる領域を右眼視界領域ＸＲと決定する（図９（ｂ）参照）。より具体的には、ＣＰＵ５１は、左眼視界領域ＸＬに位置する制御パネル３の複数の制御領域と、右眼視界領域ＸＲに位置する制御パネル３の複数の制御領域とを特定する。

ここで、カメラ４によって取得される撮影画像は、既説したようにスクリーン１の上方から撮影された画像であり、制御パネル３が下辺よりも上辺が長い台形に変形している画像である。そのため、ステップＳ７の処理で観察者の左右の眼の位置ＡＬ，ＡＲを結ぶ直線の中点ＡＯを通る制御パネル３の表面に垂直な仮想線と、制御パネル３の表面との交点Ｏの座標位置を演算する際、ＣＰＵ５１はカメラ４の位置を勘案して交点Ｏの座標位置を演算する。

例えばＣＰＵ５１は、既知である制御パネル３からカメラ４までの水平距離、カメラ４の上下方向の撮影角度、前述した規定の距離等を含み、中点ＡＯの座標位置をパラメータとした所定の関数演算を用い、撮影画像の座標空間における交点Ｏの座標位置を演算する。しかる後、ＣＰＵ５１は、演算した交点Ｏの座標位置を、制御パネル３の表面上の位置を示す実空間での座標位置に変換し、変換後の座標位置を最終的な交点Ｏの座標位置として取得する。

左眼視界領域ＸＬ、及び右眼視界領域ＸＲを決定した後、ＣＰＵ５１は、駆動信号生成部５４に所定の駆動信号を生成させ、生成した駆動信号を液晶素子３２へ供給させることによって、液晶素子３２の各セルのうちで左眼視界領域ＸＬに位置する右眼用セル群と、右眼視界領域ＸＲに位置する左眼用セル群と、を駆動する（ステップＳ８）。

ここで、左眼用セル群とは、液晶素子３２の各々のセル３２ａのうちで、制御パネル３において左映像光ＭＬのみが通過可能な第１の制御領域を構成する複数のセル３２ａ（図４に「ＭＬ」で示したセル）である。また、右眼用セル群とは、制御パネル３において右映像光ＭＲのみが通過可能な第２の制御領域を構成する複数のセル３２ａ（図４に「ＭＲ」で示したセル）である。

これにより、制御パネル３においては、図１０（ａ）に示したように、左眼視界領域ＸＬでは、１行おきに配置されている横方向に並んだ複数の第２の制御領域３ｂのみが遮光状態（黒表示）に制御され、逆に右眼視界領域ＸＲでは、１行おきに配置されている横方向に並んだ複数の第１の制御領域３ａのみが遮光状態（黒表示）に制御される。

図１０（ｂ）は、左眼視界領域ＸＬ、及び右眼視界領域ＸＲの部分拡大図であり、図で左側が左眼視界領域ＸＬの部分拡大図、右側が右眼視界領域ＸＲの部分拡大図である。また、斜線で示した各領域が遮光状態にある制御領域（第１の制御領域３ａ又は第２の制御領域３ｂ）である。なお、図１０は、制御パネル３を外側（観察者側）から見たときの図である。

つまり、ステップＳ８の処理に伴い制御パネル３には、従来、偏光フィルタ方式で表示される立体映像の観察に使用されている偏光メガネと同様の機能を有する、左眼視界領域ＸＬと右眼視界領域ＸＲとからなる偏光メガネ部Ｘが、任意の観察者Ｍの眼の位置に対応する位置に自動的に生成される。

したがって、制御パネル３の前に居る任意の観察者Ｍは、スクリーン１に投影されている左眼用の映像を左眼視界領域ＸＬを介して左眼のみで観察し、同時にスクリーン１に投影されている右眼用の映像を右眼視界領域ＸＲを介して右眼のみで観察することができる。

また、ＣＰＵ５１は、撮影画像内での大きさが閾値以上である顔領域が複数存在しているときには、前述したステップＳ６〜Ｓ８の処理を顔領域毎に行う。したがって、制御パネル３のすぐ近くに複数の観察者が居る場合には、ステップＳ８の処理に伴い制御パネル３には、各々の観察者の両眼位置に対応する異なる位置に偏光メガネ部Ｘが個別に生成される。

図１１は、制御パネル３のすぐ近くに４人の観察者Ｍ１〜Ｍ４が居た場合の例を示した図９に対応する図である。図１１（ａ）に示したように、制御パネル３のすぐ近くに４人の観察者Ｍ１〜Ｍ４が居た場合、図１１（ｂ）に示したように、制御パネル３には、各々の観察者Ｍ１〜Ｍ４に対応した偏光メガネ部Ｘ１〜Ｘ４が、観察者Ｍ１〜Ｍ４に対応した異なる位置に個別に生成される。

以後、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１の処理へ戻り新たな撮影画像のデータを取得した後、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。したがって、制御パネル３に任意の観察者によって使用される偏光メガネ部Ｘが生成されている間、任意の観察者の顔（両眼位置）が上下左右に移動すると、図１２に示したように、制御パネル３に生成された偏光メガネ部Ｘの位置も、任意の観察者Ｍの顔（両眼位置）に追随して移動する。

また、ＣＰＵ５１は、制御パネル３に偏光メガネ部Ｘを生成している間に、例えば観察者がカメラ４の画角外へ移動することによって、撮影画像から顔領域が検出できなくなると（ステップＳ３：ＮＯ）、液晶素子３２の駆動を停止する（ステップＳ１０）。つまり、それまで制御パネル３に生成していた偏光メガネ部Ｘを消失させる。

また、ＣＰＵ５１は、制御パネル３に偏光メガネ部を生成している間に、例えば観察者が制御パネル３から遠ざかることによって、撮影画像において検出している顔領域の大きさが閾値よりも小さな大きさとなると（ステップＳ５：ＮＯ）、液晶素子３２の駆動を停止する（ステップＳ１０）。つまり、それまで制御パネル３に生成していた偏光メガネ部Ｘを消失させる。

以上説明したように、本実施形態の立体映像表示装置においては、制御パネル３の特定領域であって、制御パネル３から規定の距離以内に位置する観察者の両眼位置に対応した任意の領域に偏光メガネ部Ｘを自動的に生成する。しかも、生成した偏光メガネ部Ｘの生成位置を、制御パネル３内において観察者の顔の両眼位置の変化に追随して移動される。よって、偏光メガネを着用していない観察者に、観察位置を固定することなく、偏光フィルタ方式による立体映像を観察させることができる。

しかも、本実施形態では、偏光メガネ部Ｘが生成されていない制御パネル３の一般部が透明状態であり、一般部においては、右の映像の映像光ＭＬ，ＭＲが各々の制御領域（第１の制御領域３ａ、及び第２の制御領域３ｂ）を透過する。

したがって、制御パネル３から規定の距離以内に位置する観察者Ｍ以外の不特定多数の者には、スクリーン１の表面（表示画面）に表示されている左右の映像を２次元映像として視認させることができる。さらに、例えばスクリーン１と制御パネル３との間に商品見本等を陳列する場合には、観察者Ｍ以外の不特定多数の者にも、制御パネル３を介して商品見本等を支障なく視認させることができる。

また、本実施形態の立体映像表示装置においては、制御パネル３から規定の距離以内の位置に任意の人物が居ることを条件に、当該人物を観察者Ｍとして制御パネル３に偏光メガネ部Ｘを自動的に生成する。したがって、事前に決めておいた距離まで制御パネル３に近付いた人物のみを対象として立体映像を提供することができる。

（変形例等）

以下、本実施形態の変形例等について説明する。本実施形態において説明した左眼視界領域ＸＬと右眼視界領域ＸＲとの決定方法は一例であり、本発明の実施に際しては、左眼視界領域ＸＬと右眼視界領域ＸＲとの決定に際しては任意の方法を採用することができる。

また、本実施形態においては、左眼視界領域ＸＬと右眼視界領域ＸＲと（以下、左右の視界領域ＸＬ，ＸＲと略す。）を、それぞれが予め決められている大きさを有し、かつ左右に並び互いに接する２つの円形領域とした。しかし、左右の視界領域ＸＬ，ＸＲの大きさや、形状、位置関係は適宜変更することができる。

すなわち左右の視界領域ＸＬ，ＸＲの大きさは、例えば制御パネル３から任意の観察者の顔までの距離を本実施形態とは異なり細かく判断することにより、距離に応じて変化させるようにしてもよい。つまり左右の視界領域ＸＬ，ＸＲの大きさは、制御パネル３から任意の観察者の顔までの距離が近くなるに従い小さくし、かつ制御パネル３から任意の観察者の顔までの距離が遠くなるに従い大きくするようにしてもよい。

また、左右の視界領域ＸＬ，ＸＲの形状は円形以外の形状であってもよく、左右の視界領域ＸＬ，ＸＲの形状は、例えば楕円形や多角形としても構わない。また、左右の視界領域ＸＬ，ＸＲは必ずしも互いに接するものでなくともよく、左右の視界領域ＸＬ，ＸＲは互いに離間するものであっても構わない。

また、本実施形態においては、偏光メガネ部Ｘを生成していない制御パネル３の一般部を透明状態としたが、本発明の実施に際しては、制御パネル３の一般部を非透明状態（黒表示）としてもよい。制御パネル３の一般部を非透明状態（黒表示）とする場合には、通常は液晶素子３２の全てのセル３２ａを駆動状態とするとともに、偏光メガネ部Ｘの生成に際しては、左眼視界領域ＸＬに位置する右眼用セル群のみを駆動状態とし、かつ右眼視界領域ＸＲに位置する左眼用セル群のみを駆動状態とすれはよい。

また、本実施形態においては、偏光メガネ部Ｘを生成していない制御パネル３の一般部における第１の制御領域３ａと第２の制御領域３ｂとの全てを透光状態に制御することによって、制御パネル３の一般部を透明状態とした。しかし、制御パネル３の一般部については、第１の制御領域３ａ、又は第２の制御領域３ｂの一方のみを透光状態に制御することによって透明状態を確保してもよい。

第１の制御領域３ａ、又は第２の制御領域３ｂの一方のみを透光状態に制御して、制御パネル３の一般部を透明状態とする場合、観察者Ｍ以外の不特定多数の者には、スクリーン１の表面に表示されている左右の映像の一方のみからなる２次元映像を視認させることができる。また、本実施形態と同様、スクリーン１と制御パネル３との間に商品見本等を陳列する場合には、観察者Ｍ以外の不特定多数の者にも、制御パネル３を介して商品見本等を支障なく視認させることができる。

また、本実施形態においては、制御パネル３から予め決められた距離範囲内に任意の観察者が存在するか否かを定常的に検出するようにした。しかし、観察者が存在するか否かは、予め決められた一定時間毎に検出するようにしてもよい。観察者が存在するか否かを一定時間毎に検出する場合、制御パネル３に生成した偏光メガネ部Ｘは、次に観察者が存在するか否かを検出するまで同一位置に継続して生成し、次に観察者が存在するか否かを検出する前に、予め決められた一定時間の経過後に消失させてもよい。

また、本実施形態においては、制御パネル３における第１の制御領域と第２の制御領域とを行を単位として縦方向に交互に配置した。つまり偏光方向制御素子３１における非方向変換領域３１ａと方向変換領域３１ｂとを行を単位として縦方向に交互に配置した。

しかし、制御パネル３における第１の制御領域と第２の制御領域との配置パターンは必要に応じて変更することができる。例えば第１の制御領域と第２の制御領域とは、列を単位として横方向に交互に配置したり、市松模様となるように配置したりしてもよい。なお、配置パターンとしては、第１の制御領域と第２の制御領域とが一方向に交互に並ぶものが好ましい。

また、本実施形態においては、偏光方向制御素子３１が、透明基板３１１に位相差膜３１２がストライプ状の配置パターンで形成されることによって、単位領域として非方向変換領域３１ａと方向変換領域３１ｂとが確保されたものである場合について説明した（図４参照）。

しかし、偏光方向制御素子３１の方向変換領域３１ｂは、位相差膜３１２と同様の機能を有するものであれば、他の光学材料（例えば複屈折結晶）により構成しても構わない。また、偏光方向制御素子３１の非方向変換領域３１ａには、方向変換領域３１ｂを形成する位相差膜３１２と入射光に対する光学軸の傾きが９０度異なる位相差膜を別途形成するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、液晶素子３２が、単純マトリックス方式により駆動されるものである場合について説明した。しかし、液晶素子３２は、各セルに薄膜トランジスタ等の能動素子が設けられ、アクティブマトリックス方式により駆動されるものに代えることもできる。

また、本実施形態においては、液晶素子３２がノーマリーホワイトモードのものである場合について説明したが、液晶素子３２はノーマリーブラックモードのものに代えることもできる。先に述べたように、偏光メガネ部Ｘを生成していない制御パネル３の一般部を全て非透明状態（黒表示）とする場合には、ノーマリーブラックモードの液晶素子を採用すれば、制御パネル３の消費電力を削減することができる。

例えば液晶素子３２としてノーマリーブラックモードの液晶素子を採用し、制御パネル３の一般部を全て非透明状態（黒表示）とする場合には、カメラ４を制御パネル３の外側に配置すればよい。

また、本実施形態においては、カメラ４によって取得された撮影画像内での顔領域の大きさを、任意の人物の顔と制御パネル３との間の距離を示す距離情報として使用することにより、制御パネル３から予め決められた距離範囲内に任意の観察者が存在するか否かを検出するようにした。

しかし、本発明の実施に際しては、制御パネル３から予め決められた距離範囲内に任意の観察者が存在するか否かを、以下の方法により検出してもよい。例えば制御パネル３の表面側等に赤外線、超音波、可視光などを用いた人感センサを１又は複数設け、人感センサによる人物の検出範囲を制御パネル３から予め決められた距離範囲内に設定しておくことにより、決められた距離範囲内における任意の観察者の有無を判断してもよい。

また、例えば制御パネル３の表面側等に複数の測距センサを多数設置し、複数位置で、制御パネル３の表面側に存在する人物等までの距離を検出することにより、各測距センサの検出結果に基づいて、決められた距離範囲内における任意の観察者の有無を検出するようにしても構わない。

また、本実施形態において立体映像表示装置を構成しているカメラ４は、立体映像表示装置に専用のものである必要はない。すなわちカメラ４は、制御パネル３に対する任意の観察者の相対的な両眼位置の特定に利用可能な撮影画像を取得することができるものであれば、他の任意の用途に使用されている既存のカメラであっても構わない。さらに、既存のカメラを使用する場合、既存のカメラは制御パネル３の外側に設置されているものであっても構わない。

また、カメラ４は静止画を撮影するものでなく動画を撮影するものであってもよい。カメラ４が動画を撮影するものである場合、ＣＰＵ５１には、例えばカメラ４から逐次取得した動画における所定のタイミングのフレーム画像を処理対象として顔検出処理等を行わせればよい。

さらに、ＣＰＵ５１が顔検出処理等の処理対象とする画像は、単一のカメラにより撮影された単一の撮影画像なくともよく、複数台のカメラによって撮影された複数の撮影画像であっても構わない。但し、顔検出処理等の処理対象となる画像が複数の撮影画像である場合は、複数台のカメラが、制御パネル３に対向する全ての被写体を同時に撮影できる位置にそれぞれ設置されている必要がある。

また、本実施形態においては、任意の観察者に立体映像として観察させる左右の映像が、投影装置２（左右一対のプロジェクター２ａ，２ｂ）によってスクリーン１に投影される立体映像表示装置について説明した。しかし、本発明の立体映像観察装置は、任意の観察者に立体映像として観察させる左右の映像が以下に述べるような表示デバイスにより表示される直視型の立体映像表示装置にも採用することができる。

図１３は、直視型の立体映像表示装置に使用される表示デバイスの一例を示した図であり、表示デバイス５０１の要部の構成を模式的に示した分解斜視図である。表示デバイス５０１は、表示素子５０２と、表示素子５０２の前面側に順に配置された偏光板５０３と、偏光方向制御素子５０４とから構成される。

表示素子５０２は、例えば液晶素子、ＥＬ（Electro Luminescence）素子、プラズマ素子等のドットマトリックスの構造を有するものである。表示素子５０２には、マトリックス状に配置された各画素５０２ａに、１画素おきに左眼用の映像と右眼用の映像とが表示される。

偏光板５０３は、例えば図１３に示したように偏光透過軸が縦方向（傾き角度が９０度）に設定されたものである。偏光板５０３は、各画素が発する左眼用、又は右眼用の映像光ＭＬ，ＭＲに含まれる偏光軸が９０度の偏光成分のみを通過させる。

偏光方向制御素子５０４は、表示素子５０２における各画素と１対１の関係で配置された多数の単位領域を有し、各々の単位領域が、所定の配置パターンで一定方向（図では、縦方向）に交互に配置された非方向変換領域５０４ａと方向変換領域５０４ｂとからなるものである。

非方向変換領域５０４ａと方向変換領域５０４ｂとは、本実施形態において説明した偏光方向制御素子３１に確保されたものと同様の機能を有するものである。すなわち、非方向変換領域５０４ａは、入射した偏光（図では、左眼用の映像光ＭＬ）をそのまま透過させ、方向変換領域５０４ｂは、入射した偏光（図では、右眼用の映像光ＭＲ）の偏光軸を９０度回転させる。

したがって、表示デバイス５０１においては、偏光方向制御素子５０４により構成される表示画面上において１画素おきに表示される左眼用、及び右眼用の映像の映像光ＭＬ，ＭＲが、偏光軸が互いに直交する異なる偏光により構成される。

図１３に示したような表示デバイス５０１を含む直視型の立体映像表示装置においても、本発明の立体映像観察装置を適用すれば、偏光メガネを着用していない観察者に、観察位置を固定することなく、偏光フィルタ方式による立体映像を観察させることができる。

一方、以上の説明においては、偏光フィルタ方式による立体映像表示装置について説明したが、本実施形態で説明した制御パネル３は時分割方式による立体映像表示装置にも使用することができる。時分割方式は、左右の映像（左眼用、及び右眼用の映像）を表示画面に時分割で（一定周期で）交互に表示する方式である。

制御パネル３を時分割方式の立体映像表示装置に用いる場合には、以下のようにすればよい。まず、例えば図７に示した構成に加え、左右の映像を表示する任意の表示装置（投影装置を含む。）を有線又は無線によりＣＰＵ５１と電気的に接続した構成を確保する。また、表示装置が、左右の映像の表示タイミングを示すタイミング信号をＣＰＵ５１へ供給する構成とする。また、ＲＯＭ５２には、表示装置が任意の立体映像（左右の映像）を表示している間、ＣＰＵ５１に図１４に示した処理を行わせるための制御プログラムを格納しておく。

以下、図１４に示したＣＰＵ５１の処理について説明する。ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理は、図８に示したステップＳ１〜Ｓ７の処理と同一である。すなわち、ＣＰＵ５１は、制御パネル３から予め決められた距離範囲内に任意の観察者が存在するときには、制御パネル３における左眼視界領域ＸＬ、及び右眼視界領域ＸＲを観察者毎（顔領域毎）に決定する（ステップＳ１０７）。

また、ＣＰＵ５１は、決定した左眼視界領域ＸＬに位置する液晶素子３２の全てのセルを示すセル情報と、右眼視界領域ＸＲに位置する液晶素子３２の全てのセルを示すセル情報とを内部メモリに記憶する（ステップＳ１０８）。しかる後、ＣＰＵ５１は、その時点で表示装置から供給されているタイミング信号によって示される表示タイミングが左眼用映像の表示タイミングであるか否かを確認する（ステップＳ１０９）。

そして、ＣＰＵ５１は、表示タイミングが左眼用映像の表示タイミングであるときには（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、右眼視界領域ＸＲに位置する液晶素子３２の全てのセルを駆動状態とし、かつ左眼視界領域ＸＬに位置する液晶素子３２の全てのセルの駆動を停止する（ステップＳ１１０）。なお、処理開始当初においては、液晶素子３２の全てのセルは非駆動状態であるため、ステップＳ１１０の処理に際してＣＰＵ５１は、単に右眼視界領域ＸＲに位置する液晶素子３２の全てのセルを駆動状態とする。

ステップＳ１１０の処理に伴い、制御パネル３においては、図１５（ａ）に示したように、左眼視界領域ＸＬの全域が透光状態に制御され、逆に右眼視界領域ＸＲの全域が遮光状態（黒表示）に制御される。

その後、ＣＰＵ５１は、予め決められている一定間隔の顔検出タイミングが到来するまでは（ステップＳ１１２：ＮＯ）、逐次、表示タイミングが左眼用映像の表示タイミングであるか否かを確認する（ステップＳ１０９）。そして、ＣＰＵ５１は、表示タイミングが右眼用映像の表示タイミングとなった時点で（ステップＳ１０９：ＮＯ）、左眼視界領域ＸＬに位置する液晶素子３２の全てのセルを駆動状態とし、かつ右眼視界領域ＸＲに位置する液晶素子３２の全てのセルの駆動を停止する（ステップＳ１１１）。

ステップＳ１１１の処理に伴い、制御パネル３においては、図１５（ｂ）に示したように、左眼視界領域ＸＬの全域が遮光状態（黒表示）に制御され、逆に右眼視界領域ＸＲの全域が透光状態に制御される。

また、ＣＰＵ５１は、顔検出タイミングが到来するまでは（ステップＳ１１２：ＮＯ）、ステップＳ１０９〜Ｓ１１１の処理を繰り返し実行する。すなわち制御パネル３においては、左右の映像の表示タイミングと同期して、左眼視界領域ＸＬと右眼視界領域ＸＲとが透光状態と遮光状態とに交互に制御される。

つまりステップＳ１０９〜Ｓ１１１の処理に伴い制御パネル３には、従来、時分割方式で表示される立体映像の観察に使用されている液晶シャッタグラスと同様の機能を有する、左眼視界領域ＸＬと右眼視界領域ＸＲとからなるシャッタグラス部Ｙが、任意の観察者Ｍの眼の位置に対応する位置に自動的に生成される。

したがって、制御パネル３の前に居る任意の観察者Ｍは、左眼用の映像の表示期間内には、左眼用の映像を左眼視界領域ＸＬを介して左眼のみで観察し、かつ右眼用の映像の表示期間内には、右眼用の映像を右眼視界領域ＸＲを介して右眼のみで観察することができる。

その後、ＣＰＵ５１は、顔検出タイミングが到来した時点で（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、再びステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理を実行し、左眼視界領域ＸＬ、及び右眼視界領域ＸＲ、及び双方の位置する全てのセルの情報を更新する。そして、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１０９〜Ｓ１１１の処理を繰り返す。したがって、制御パネル３に、任意の観察者によって使用されるシャッタグラス部Ｙが生成されている間、任意の観察者の顔（両眼位置）が上下左右に移動すると、シャッタグラス部Ｙの位置も、任意の観察者Ｍの顔（両眼位置）に追随して移動する。

また、ＣＰＵ５１は、制御パネル３から予め決められた距離範囲内に任意の観察者が存在しないと判断できる状況となると（ステップＳ１０３：ＮＯ、又はステップＳ１０５：ＮＯ）、以下の処理を行う。ＣＰＵ５１は、液晶素子３２が駆動中であれば（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、液晶素子３２の駆動を停止する（ステップＳ１１５）。つまり制御パネル３にシャッタグラス部Ｙを生成中であれば、生成中のシャッタグラス部Ｙを消失させる。しかる後、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１０１の処理へ戻る。また、ＣＰＵ５１は、液晶素子３２が駆動中でなければ、つまりシャッタグラス部Ｙを生成していなければ（ステップＳ１１４：ＮＯ）、そのままステップＳ１０１の処理へ戻る。

以上のように、制御パネル３を時分割方式の立体映像表示装置に用いる場合においては、制御パネル３における、任意の観察者Ｍの眼の位置に対応する位置にシャッタグラス部Ｙを自動的に生成し、かつ生成したシャッタグラス部Ｙを任意の観察者Ｍの顔（両眼位置）に追随して移動させることができる。よって、立体視用のメガネである液晶シャッタグラスを着用していない観察者に、観察位置を固定することなく立体映像を観察させることができる。

さらに、制御パネル３を時分割方式の立体映像表示装置に用いる場合は、制御パネル３には、液晶素子３２が有する光シャッター機能のみが確保されていればよい。したがって、時分割方式の立体映像表示装置に用いる場合においては、制御パネル３を、偏光方向制御素子３１を有していない液晶素子３２のみからなる構成とすることができる。

なお、制御パネル３を時分割方式の立体映像表示装置に用いて、制御パネル３にシャッタグラス部Ｙを生成する場合においても、左右の視界領域ＸＬ，ＸＲの大きさや、形状、配置は適宜変更することができる。また、シャッタグラス部Ｙを生成していない制御パネル３の一般部の制御や、シャッタグラス部Ｙの生成時間等については、制御パネル３に偏光メガネ部Ｘを生成する場合と同様に適宜変更することができる。また、制御パネル３を時分割方式の立体映像表示装置に用いる場合においても、液晶素子３２の構成等については、制御パネル３を偏光フィルタ方式の立体映像表示装置に用いる場合と同様、適宜変更することができる。

１ スクリーン
２ 投影装置
２ａ プロジェクター
２ｂ プロジェクター
３ 制御パネル
３ａ 第１の制御領域
３ｂ 第２の制御領域
３１ 偏光方向制御素子
３１ａ 非方向変換領域
３１ｂ 方向変換領域
３１１ 透明基板
３１２ 位相差膜
３２ 液晶素子
３２３ａ 第１の配向膜
３２３ｂ 第２の配向膜
３２４ 液晶層
３２５ａ 第１の偏光板
３２５ｂ 第２の偏光板
４ カメラ
５ 制御装置
５１ ＣＰＵ
５５ 顔検出部
ＭＬ 左映像光
ＭＲ 右映像光
Ｍ，Ｍ１〜Ｍ４ 観察者
Ｘ，Ｘ１〜Ｘ４ 偏光メガネ部
ＸＬ 左眼視界領域
ＸＲ 右眼視界領域
Ｙ シャッタグラス部

Claims (19)

1. 左眼用の映像に対応した第１の制御領域と、右眼用の映像に対応した第２の制御領域と、が所定の領域に複数ずつ配置された制御パネルと、
   前記左眼用の映像と前記右眼用の映像とが表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、
   前記制御パネルにおける前記第１の制御領域及び前記第２の制御領域の状態を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記第１の制御領域は、前記左眼用の映像としての第１の光と前記右眼用の映像としての第２の光をともに遮光する第１の状態と、前記第１の光を透過するとともに前記第２の光を遮光する第２の状態と、を切り換え可能に構成され、
   前記第２の制御領域は、前記第１の状態と、前記第１の光を遮光するとともに前記第２の光を透過する第３の状態と、を切り換え可能に構成され、
   前記制御手段は、前記位置特定手段により特定された前記左眼の位置に対応する領域のうちの前記第１の制御領域を前記第２の状態に制御するとともに前記第２の制御領域を前記第１の状態に制御し、且つ、前記位置特定手段により特定された前記右眼の位置に対応する領域のうちの前記第１の制御領域を前記第１の状態に制御するとともに前記第２の制御領域を前記第３の状態に制御することを特徴とする立体映像観察装置。
2. 前記第１の光と前記第２の光とは、前記表示画面上において互いの偏光状態が異なるように偏光した光であることを特徴とする請求項１記載の立体映像観察装置。
3. 前記制御パネルは、所定の波長の光に対して１／２波長の位相差を生じさせる位相差膜が所定の間隔でストライプ状に設けられた偏光方向制御素子と、
   ノーマリーホワイトモードに設定され、前記複数の制御領域を有する液晶素子と、
   を有していることを特徴とする請求項２記載の立体映像観察装置。
4. 前記位相差膜は、前記第１の制御領域と前記第２の制御領域とのうち前記第２の制御領域のみに対応するように設けられていることを特徴とする請求項３記載の立体映像観察装置。
5. 前記第１の光は、前記表示画面上において第１の方向に偏光した直線偏光であり、
   前記第２の光は、前記表示画面上において前記第１の方向に対して直交する第２の方向に偏光した直線偏光であることを特徴とする請求項４記載の立体映像観察装置。
6. 前記液晶素子は、互いの透過軸が直交するように配置された一対の偏光板を有し、
   前記一対の偏光板のうち前記表示画面に近い側に配置された偏光板は、該偏光板の透過軸が前記第１の方向に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項５記載の立体映像観察装置。
7. 前記液晶素子は、前記一対の偏光板の間に液晶層が設けられ、
   前記液晶層は、該液晶層を通過する前記所定の波長の光に対して、該液晶層にオフ電圧が印加されているときに偏光方向を９０度回転させるように、且つ、該液晶層にオン電圧が印加されているときに偏光方向を変化させないように、液晶分子が配向していることを特徴とする請求項６記載の立体映像観察装置。
8. 前記制御手段は、前記位置特定手段により特定された前記右眼の位置に対応する領域とは異なる領域であって且つ前記左眼の位置に対応する領域とは異なる領域における、前記第１の制御領域を前記第２の状態に制御するとともに前記第２の制御領域を前記第３の状態に制御することを特徴とする請求項１乃至７の何れか記載の立体映像観察装置。
9. 左眼用の映像に対応した第１の制御領域と、右眼用の映像に対応した第２の制御領域と、が所定の領域に複数ずつ配置された制御パネルと、
   前記左眼用の映像と前記右眼用の映像とが表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、
   前記制御パネルにおける前記第１の制御領域及び前記第２の制御領域の状態を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記第１の制御領域は、前記左眼用の映像としての第１の光と前記右眼用の映像としての第２の光をともに遮光する第１の状態と、前記第１の光を透過するとともに前記第２の光を遮光する第２の状態と、を切り換え可能に構成され、
   前記第２の制御領域は、前記第１の状態と、前記第１の光を遮光するとともに前記第２の光を透過する第３の状態と、を切り換え可能に構成され、
   前記制御手段は、前記第１の制御領域と前記第２の制御領域との前記状態を制御することにより、前記位置特定手段により特定された前記右眼及び前記左眼の位置に応じて前記ユーザに対応した立体映像観察用メガネ部を前記制御パネルに出現させることを特徴とする立体映像観察装置。
10. 前記制御手段は、前記立体映像観察用メガネ部を偏光メガネ部として出現させることを特徴とする請求項９記載の立体映像観察装置。
11. 前記制御手段は、前記制御パネルに前記立体映像観察用メガネ部を出現させた後、所定の時間が経過したときに、前記立体映像観察用メガネ部を消失させることを特徴とする請求項９または１０記載の立体映像観察装置。
12. 前記制御手段は、前記位置特定手段により特定される前記右眼及び前記左眼の位置の変化に応じて前記立体映像観察用メガネ部の出現位置を変化させることを特徴とする請求項９及至１１いずれか記載の立体映像観察装置。
13. 前記立体映像観察用メガネ部は、左眼視界領域と右眼視界領域とからなり、
    前記制御手段は、前記左眼視界領域のうちの前記第１の制御領域を前記第２の状態に制御するとともに前記第２の制御領域を前記第１の状態に制御し、且つ、前記右眼視界領域のうちの前記第１の制御領域を前記第１の状態に制御するとともに前記第２の制御領域を前記第３の状態に制御することを特徴とする請求項９及至１２いずれか記載の立体映像観察装置。
14. 所定の領域に複数の制御領域が配置された制御パネルと、
    左眼用の映像と右眼用の映像とが表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、
    前記位置特定手段により特定された前記右眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記右眼用の映像としての光のみを透過するように、且つ、前記位置特定手段により特定された前記左眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記左眼用の映像としての光のみを透過するように、前記複数の制御領域の状態を制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする立体映像観察装置。
15. 複数の制御領域が所定の領域に配置された制御パネルと、
    左眼用の映像と右眼用の映像とが時分割的に表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、
    前記位置特定手段により特定された前記左眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域と前記右眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域との間で、前記制御領域による光の透過状態が異なるように、前記複数の制御領域の状態を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    前記表示画面に前記左眼用の映像が表示されているときに、前記左眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域を透光状態に制御するとともに前記右眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域を遮光状態に制御し、
    前記表示画面に前記右眼用の映像が表示されているときに、前記左眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域を遮光状態に制御するとともに前記左眼の位置に対応する領域に配置されている前記制御領域を透光状態に制御することを特徴とする立体映像観察装置。
16. 複数の制御領域が所定の領域に配置された制御パネルと、
    左眼用の映像と右眼用の映像とが時分割的に表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、
    前記複数の制御領域を制御することにより、前記位置特定手段により特定された前記右眼及び前記左眼の位置に応じて前記ユーザに対応した立体映像観察用メガネ部を前記制御パネルに出現させる制御手段と、
    を備えたことを特徴とする立体映像観察装置。
17. 前記立体映像観察用メガネ部は、左眼視界領域と右眼視界領域とからなり、
    前記制御手段は、
    前記表示画面に前記左眼用の映像が表示されているときに、前記左眼視界領域の前記制御領域を透過状態に制御するとともに前記右眼視界領域の前記制御領域を遮光状態に制御し、
    前記表示画面に前記右眼用の映像が表示されているときに、前記左眼視界領域の前記制御領域を遮光状態に制御するとともに前記右眼視界領域の前記制御領域を透過状態に制御することを特徴とする請求項１６記載の立体映像観察装置。
18. 左眼用の映像と右眼用の映像とをスクリーンに投影するプロジェクターと、
    所定の領域に複数の制御領域が配置された制御パネルと、
    前記スクリーンと前記スクリーンを観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、
    前記位置特定手段により特定された前記右眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記右眼用の映像としての光のみを透過するように、且つ、前記位置特定手段により特定された前記左眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記左眼用の映像としての光のみを透過するように、前記複数の制御領域の状態を制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする立体映像表示装置。
19. 所定の領域に複数の制御領域が配置された制御パネルを備えた立体映像表示装置が有するコンピュータを、
    左眼用の映像と右眼用の映像とが表示される表示画面と前記表示画面を観察するユーザとの間に前記制御パネルにおける前記所定の領域を介在させて前記ユーザの右眼及び左眼の位置を特定する位置特定手段と、
    前記位置特定手段により特定された前記右眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記右眼用の映像としての光のみを透過するように、且つ、前記位置特定手段により特定された前記左眼の位置に対応する領域に配置されている少なくとも一部の前記制御領域が前記左眼用の映像としての光と前記右眼用の映像としての光とのうち前記左眼用の映像としての光のみを透過するように、前記複数の制御領域の状態を制御する制御手段と、
    して機能させることを特徴とするプログラム。

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