JPH07140418A

JPH07140418A - 立体画像表示装置

Info

Publication number: JPH07140418A
Application number: JP5290950A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Omori; 繁大森
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1993-11-19
Filing date: 1993-11-19
Publication date: 1995-06-02
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: JP3273678B2

Abstract

(57)【要約】【構成】空間変調素子１０ａ、１０ｂのそれぞれに右
目用画像及び左目用画像を表示し、撮影装置１４ａ、１
４ｂによって撮影された観察者の右顔半面像及び左顔半
面像を観察者像表示装置１２ａ、１２ｂにそれぞれ表示
し、その右顔面像及び左顔面像を照明として、指向性を
有するレンズ１１ａ、１１ｂにより、ハーフミラー１５
によって１つに合成された右目用画像及び左目用画像を
その観察者の右目及び左目のみに観察されるよう働かせ
る。【効果】左右の眼へそれぞれの画像を振り分ける作用
を有する眼鏡を不要とし、かつ時分割表示も行わないた
め、ちらつきが起こらず、観察者の移動が可能であり、
観察者の負担が少ない立体画像表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用、家庭用もしく
は医療用に用いる立体画像表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の立体画像表示装置としては、左右
の振り分け機能を有する眼鏡を観察者が装着することに
より、画像表示面に時分割表示された右眼用および左眼
用のステレオ画像を前記観察者のそれぞれ右眼および左
眼のみで観察できるようにしたもの、もしくは、レンチ
キュラ板を画像表示面に貼り付け、前記レンチキュラ板
の画像振り分け機能により、右眼用および左眼用のステ
レオ画像を前記観察者のそれぞれ右眼および左眼のみで
観察できるようにしたものが一般的である。

【０００３】図１１は、前記従来の立体画像表示装置の
一例の構成を示したもので、６０は左右の振り分け機能
を有する眼鏡、６１ａ、６１ｂは液晶シャッター、６２
は同期回路、６３は画像表示装置としてカラーＣＲＴで
ある。

【０００４】以上のように構成された従来の第１の例に
おける立体画像表示装置の動作を説明する。カラーＣＲ
Ｔ６３には、右眼用、左眼用のステレオ画像が時分割に
て交互に表示される。眼鏡６０の液晶シャッター６１ａ
は、前記右眼用のステレオ画像が出画されたときのみ開
いて透過状態となり、液晶シャッター６１ｂは、前記左
眼用のステレオ画像が出画されたときのみ開いて透過状
態となるよう同期回路６２により開閉状態を制御するこ
とにより、眼鏡６０を装着した観察者は、右眼で右眼用
のステレオ画像のみを観察し、左眼で左眼用のステレオ
画像のみを観察することで立体視を行う。

【０００５】図１２は、従来の第２の立体画像表示装置
の構成を示したもので、７１はシリンドリカルレンズが
ストライプ状に多数形成されたレンチキュラ板、７２は
画像表示装置としてカラーＣＲＴである。

【０００６】以上のように構成された従来の第２の立体
画像表示装置の動作を説明する。カラーＣＲＴ７２に
は、右眼用、左眼用のステレオ画像が、レンチキュラ板
７１のストライプ幅のほぼ半分の幅を有するスリット状
に、互い違いに同時に表示される。観察者の右眼は、レ
ンチキュラ板７１のそれぞれのシリンドリカルレンズを
通して、前記スリット状に表示されている右眼用のステ
レオ画像のみを観察し、同様に左眼は前記スリット状に
表示されている左眼用のステレオ画像のみを観察するこ
とで立体視を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら本発明者
らの検討によれば、上記のような第１の従来例における
立体画像表示装置では、ステレオ画像を観察者の右眼お
よび左眼に独立して観察させるために左右の振り分け機
能を有する眼鏡が不可欠となるため、観察者は煩わしさ
を感じ、また表示させるステレオ画像は右眼用と左眼用
の画像を時分割にて切り替える必要があるため、画像に
ちらつきが生じ、立体画像を観察する上での障害になる
という課題を有していた。

【０００８】また、第２の従来例における立体画像表示
装置では、ストライプ状のレンズ越しにステレオ像を観
察するため、立体視が可能となる観察者の位置的許容度
が狭く、観察者が移動した場合には画像が劣化し、また
多人数が同時に観察することが困難であるという著しい
制約が生じ、また画像をストライプ状に表示させるため
の画像処理が必要になるため、装置が高価になるという
課題を有していた。

【０００９】また、医療の分野では内視鏡下手術が行わ
れる際、通常手術は術者が内視鏡によって写し出された
患者の腹腔内の平面画像をモニターにて観察することに
よって行われているが、前記腹腔内のモニター画像は腹
腔内全体が単一色であるため特徴が少なく、患部の遠近
感の確認が困難となるため、手術時間が延びる傾向があ
り、患者や術者にかかる負担も大きかった。これに対
し、上記従来の第１、第２の立体画像表示装置を用いた
場合、左右の振り分け眼鏡、画像のちらつきや観察者の
移動の制限に伴う煩わしさ等が実用化の妨げとなってい
るのが現状である。

【００１０】本発明は、左右の振り分け機能を有する眼
鏡を必要とせず、観察者の位置に依存することなく同時
に多人数が立体視でき、しかもちらつきの無い画面を有
する立体画像表示装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の解決すべき課題
は、立体画像表示装置の構成において、ステレオ画像を
表示するための光透過性を有する一対の空間変調素子
と、前記空間変調素子をそれぞれ裏面より照明するため
の一対の観察者像表示装置と、前記空間変調素子と前記
観察者像表示装置の間に位置し前記観察者像表示装置の
表示部分を拡大するための指向性を有する一対のレンズ
と、前記一対の空間変調素子に表示される画像を１つに
合成するためのハーフミラーと、観察者を撮影するため
の撮影装置とを備え、前記一対の観察者像表示装置のそ
れぞれは、前記撮影装置によって撮影された観察者の右
顔面に相当する位置および左顔面に相当する位置に前記
空間変調素子を裏面より照明するための図形を表示させ
ることを特徴とする立体画像表示装置によって達成され
る。

【００１２】また、前記立体画像表示装置は、観察者の
右顔面又は左顔面を照明するための赤外線照明装置を備
え、前記撮影装置は前記照明装置の赤外線波長に対し選
択的に撮像できるものとすることが好ましい。

【００１３】更に、前記立体画像表示装置は、観察者の
右顔面及び左顔面を異なる２つの波長で照明するための
一対の照明装置を備え、前記撮影装置は前記一対の照明
装置の赤外線波長のそれぞれに対し選択的に透過できる
波長フィルタを設けた一対の撮影装置とすることが好ま
しい。

【００１４】また、前記立体画像表示装置において、一
対の撮影装置で撮影した２つの観察者像を差分すること
で、観察者の顔面以外の映像を除去することが好まし
い。

【００１５】前記立体画像表示装置は、前記撮影装置に
よって観察者の右顔面又は左顔面のいずれかを撮影し、
前記一対の観察者像表示装置の一方には前記撮影装置に
よって撮影した顔半面像を表示し、残る一方には該顔半
面像のネガ・ポジ反転像を表示するものとすることがで
きる。

【００１６】また、前記立体画像表示装置においては、
前記観察者像表示装置の画像出力面を、前記レンズの焦
点距離外に設置することが好ましい。

【００１７】更に、前記立体画像表示装置においては、
空間変調素子として透過型液晶ディスプレイもしくは光
透過性フィルムを用いることが好ましい。

【００１８】また更に、前記立体画像表示装置において
は、照明装置として赤外線を放射するランプユニットも
しくは赤外域の発光波長を有するＬＥＤを用いることが
好ましい。

【００１９】また、前記立体画像表示装置においては、
立体視すべき被写体像を導く２方向より撮影するための
一対の鏡筒と、得られた一対の被写体像をそれぞれ電気
信号に変換するための一対の撮像素子を備えた内視鏡と
を備え、前記撮像素子にて得られた像を前記立体画像表
示装置に表示させるものとすることが可能である。

【００２０】また更に、本発明の解決すべき課題は、立
体画像表示装置の構成において、ステレオ画像を表示す
るための光透過性を有する一対の空間変調素子と、前記
空間変調素子をそれぞれ裏面より照明するための一対の
観察者像表示装置と、前記空間変調素子と前記観察者像
表示装置の間に位置し前記観察者像表示装置の表示部分
を拡大するための指向性を有する一対のレンズと、前記
一対の空間変調素子に表示される画像を１つに合成する
ためのハーフミラーと、観察者の位置を検出するための
検出装置とを備え、前記一対の観察者像表示装置のそれ
ぞれは、前記検出装置によって検出された観察者の右顔
面に相当する位置および左顔面に相当する位置に前記空
間変調素子を照明するための図形を表示させることを特
徴とする立体画像表示装置によって達成される。

【００２１】また、前記立体画像表示装置において、観
察者の位置を検出するための前記検出装置は、１つ若し
くは２つ以上の異なる周波数を有する超音波を用いて観
察者の位置を検出し、前記一対の観察者像表示装置には
それぞれ該観察者の左右顔面に相当する位置に前記空間
変調素子の照明となる図形を表示するものとしても良
い。

【００２２】また、前記立体画像表示装置においては、
前記観察者像表示装置の画像出力面を、前記レンズの焦
点距離外に設置することが好ましい。

【００２３】更に、前記立体画像表示装置においては、
空間変調素子として透過型液晶ディスプレイもしくは光
透過性フィルムを用いることが好ましい。

【００２４】また更に、前記立体画像表示装置において
は、照明装置として赤外線を放射するランプユニットも
しくは赤外域の発光波長を有するＬＥＤを用いることが
好ましい。

【００２５】また、前記立体画像表示装置においては、
立体視すべき被写体像を導く２方向より撮影するための
一対の鏡筒と、得られた一対の被写体像をそれぞれ電気
信号に変換するための一対の撮像素子を備えた内視鏡と
を備え、前記撮像素子にて得られた像を前記立体画像表
示装置に表示させるものとすることが可能である。

【００２６】

【作用】本発明は、前記の構成により、前記空間変調素
子の一方に表示された右目用画像が、裏側から観察者像
表示装置（右）に表示されたその観察者の右顔面像に一
致する図形を照明として照らし出され、指向性を有する
レンズを通して観察者の右目周辺のみに入射するため、
観察者の右目は該観察者の右顔面像に一致する図形を虚
像として見ることになる。このとき、観察者の左目に
は、前記指向性を有するレンズによって前記観察者像表
示装置（右）に表示された観察者像の左顔面部が入射す
ることになるが、前記観察者像表示装置（右）の左顔面
に相当する部分は発光していないため、前記右目用画像
は観察者の左目では見えない。

【００２７】左目用画像も同様に、前記空間変調素子の
他方に表示された左目用画像が、裏側から前記観察者像
表示装置に表示されたその観察者の左顔面像に一致する
図形を照明として照らし出され、指向性を有するレンズ
によりその観察者の左目周辺にのみ入射するため、観察
者の左目は該観察者の左顔面像に一致する図形を虚像と
して見ることになり、観察者の右目は左目用画像を観察
できない。

【００２８】ここで、指向性を有するレンズとは、左右
への選別作用を起こすものであれば良く、好ましくは凸
レンズ又はフレネルレンズである。また、観察者像表示
装置に表示される図形は、観察者の顔半面像そのままで
も良いが、得られた顔半面像を加工し、周辺の余分な情
報を削除した図形を用いるのがより好ましい。これらの
右目用画像および左目用画像は、ハーフミラーによって
１つに合成されるが、前記指向性を有するレンズの選別
作用により、右目には右目用画像のみが、左目には左目
用画像のみが裏面より証明され、画像として認識される
ため、観察者はちらつきの無い立体画像を観察すること
ができる。また、観察者が移動すると前記観察者像表示
装置に表示された観察者自身の半面像も追従するため、
前述した立体視条件は維持されることとなる。同様の理
由により観察者が多人数である場合においてもそれぞれ
の観察者において立体視が可能となる。

【００２９】また本発明は、観察者の右顔面又は左顔面
を照明するための照明装置を備え、前記照明装置の照明
を観察者に認識されない赤外線照明とし、前記撮影装置
は前記照明装置の赤外線波長に対し選択的に撮像できる
ものとすることにより、外乱光の影響を排除し、観察者
に不快感を与える事なく容易に観察者の顔半面像を得る
ことができる。

【００３０】更に、本発明の立体画像表示装置は、観察
者の右顔面及び左顔面を異なる２つの波長の赤外線で照
明するための一対の照明装置を備え、前記撮影装置は前
記一対の照明装置の赤外線波長のそれぞれに対し選択的
に透過できる波長フィルタを設けた一対の撮影装置とす
ることにより、他方側の光や外乱光の影響を排除し、観
察者に不快感を与える事なく容易に観察者の右顔面像お
よび左顔面像を得ることができる。

【００３１】また、本発明の立体画像表示装置は、一対
の撮影装置で撮影した２つの観察者像を差分すること
で、観察者の顔面以外の映像を除去することにより、前
記観察者像表示装置が前記空間変調素子を照明する際の
外乱光の影響を排除することができる。

【００３２】また、本発明の立体画像表示装置は、前記
撮影装置および照明装置によって観察者の右顔面又は左
顔面のいずれかを撮影し、前記一対の観察者像表示装置
の一方には前記撮影装置によって撮影した顔半面像を表
示し、残る一方には該顔半面像のネガ・ポジ反転像を表
示することによって、１台の撮影装置で２台分の機能を
代用することが可能となる。

【００３３】更に、前記の赤外線照明は、観察者の左お
よび／又は右顔面を照らすように観察者の頭部にヘッド
バンド等により固定することによって、観察者の顔半面
を容易に照明することができる。

【００３４】また、赤外線照明を用いる代わりに、蛍光
を発する加工を施したマスク若しくは帽子を観察者に身
に付けさせることにより、蛍光を発光させる光源で照明
し、左右何れか半面に相当するエリアを発光させること
ができる。

【００３５】本発明の立体画像表示装置は、前記撮影装
置を用いる代わりに、観察者の位置を検出する検出装置
を用いることができる。ここで、前記一対の観察者像表
示装置に表示するのは観察者の左右顔半面像である必要
は無く、前記一対の空間変調素子の照明となる図形であ
れば良いため、前記検出装置で検出した観察者の左右顔
面の相当する位置に予め設定された照明用図形を表示す
れば良い。

【００３６】前記検出装置としては、超音波によるも
の、観察者の頭部に電波または磁気等の発信装置を取り
付け、それらを検出するもの等が考えられる。

【００３７】

【実施例】

（実施例１）図１は、本発明の一実施例における立体画
像表示装置の構成を示したものである。図１において、
１０ａ、１０ｂは空間変調素子として透過型の液晶ディ
スプレイ、１１ａ、１１ｂは空間変調素子１０ａ、１０
ｂのそれぞれ裏面に位置するレンズとして焦点距離１５
０ｍｍのフレネルレンズである。１２ａ、１２ｂは発光
機能を有する観察者像表示装置として白黒ＣＲＴであ
り、レンズ１１ａ、１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素
子１０ａ、１０ｂと反対側に位置し、レンズ１１ａ、１
１ｂの焦点距離よりも遠い、レンズ１１ａ、１１ｂより
１６０ｍｍ離れた位置に設置する。１３ａ、１３ｂは照
明装置としてそれぞれ波長８５０ｎｍ、９５０ｎｍの
ＬＥＤライト、１４ａ、１４ｂは撮影装置として白黒Ｃ
ＣＤカメラ、１５は空間変調素子１０ａ、１０ｂに表示
される画像を一つに合成するためのハーフミラー、１
６、１７はそれぞれ立体画像を観察する観察者を示して
いる。

【００３８】図２は、ＬＥＤ１３ａ、１３ｂにより、観
察者１６、１７を正面より照明する様子を示したもの
で、２０ａ、２０ｂはそれぞれＬＥＤ１３ａ、１３ｂの
光が当たっている領域を示す。

【００３９】図３は、ＬＥＤ１３ａ、１３ｂの発光波長
特性を示したもので、特性２５ａはＬＥＤ１３ａの、２
５ｂはＬＥＤ１３ｂの波長分布を示し、また２６ａ、２
６ｂは、それぞれ白黒ＣＣＤカメラ１４ａ、１４ｂに装
着した波長フィルタにより選択的に透過する領域を示
す。

【００４０】図４は、白黒ＣＣＤカメラ１４ａ、１４ｂ
の断面図であり、３０は撮像レンズ、３１ａ、３１ｂは
波長フィルタとして干渉フィルタであり、３２はＣＣＤ
チップを納めた撮像素子、３３は撮像素子の駆動回路、
３４は被写体を示す。

【００４１】図５は、図１に示した実施例において観察
者が自己の顔画像を虚像として観察する様子を示したも
ので、分かりやすいように、観察者像表示装置（白黒Ｃ
ＲＴ）とレンズを１つづつのみ示しており、ハーフミラ
ー、液晶ディスプレイ、及びもう１台のレンズ及び観察
者像表示装置は省略してある。１１ａはレンズ、１２ａ
は白黒ＣＲＴ、１６、１７は立体画像を観察する二人の
観察者であり、４０、４１、４２、４３は白黒ＣＲＴ１
２ａの画面上に表示された観察者像の内、観察者が実際
に目視する領域を示す。

【００４２】以上のように構成された立体画像表示装置
の動作を図１から図５を用いて説明する。図１における
観察者１６および１７が観察するステレオ画像は、その
右眼用画像を液晶ディスプレイ１０ａに、左眼用画像を
左右を反転させた鏡像の状態で液晶ディスプレイ１０ｂ
にそれぞれ連続して表示させ、前記２つのステレオ画像
はハーフミラー１５により一つの画面に合成される。ま
た、観察者１６および１７の前方両わきに配置されたＬ
ＥＤ１３ａ、１３ｂは、図２に示したように、ＬＥＤ１
３ａは観察者１６および１７の顔面における右半面の領
域２０ａを、ＬＥＤ１３ｂは観察者１６および１７の顔
面における左半面の領域２０ｂを照らすように位置決め
する。ＬＥＤ１３ａ、１３ｂの発光波長は図３に示した
ように、それぞれ８５０ｎｍ、９５０ｎｍに中心をもつ
分布２５ａ、２５ｂを有しており、互いに重なる領域に
おける光強度は共に半値以下であるため、２つの異なる
波長光源として用いることができる。一方、ＣＣＤカメ
ラ１４ａ、１４ｂには、図４に示したように撮像素子３
２と撮像レンズ３０の間に、それぞれ波長８５０±２０
ｎｍ、９５０±２０ｎｍの透過特性を有する干渉フィル
タ３１ａ、３１ｂを挿入するため、被写体３４が撮像素
子３２に結像する際には、図３における波長領域２６
ａ、２６ｂで照明された部分だけが画像として残る。し
たがって、前記した構成によれば、ＣＣＤカメラ１４ａ
は、図２における領域２０ａだけを撮影して白黒ＣＲＴ
１２ａに表示させ、ＣＣＤカメラ１４ｂは、図２におけ
る領域２０ｂだけを撮影して白黒ＣＲＴ１２ｂに表示さ
せることができる。白黒ＣＲＴ１２ａ、１２ｂには、そ
れぞれＣＣＤカメラ１４ａ、１４ｂで撮影した観察者１
６および１７の画像を上下反転させて表示させるがこの
際、顔面領域２０ａ、２０ｂが白く高輝度で表示される
よう白黒ＣＲＴ１２ａ、１２ｂの輝度およびコントラス
ト並びにＣＣＤカメラ１４ａ、１４ｂのレンズ絞り等を
調整しておく。

【００４３】次に、フレネルレンズ１１ａ、１１ｂの作
用について図５を用いて説明する。フレネルレンズ１１
ａは、白黒ＣＲＴ１２ａに上下反転して表示された観察
者像を、観察者１６、１７が虚像として観察できるよう
設置するが、白黒ＣＲＴ１２ａとの距離をフレネルレン
ズ１１ａの焦点距離外に設定することにより、観察者１
６の右眼、左眼に白黒ＣＲＴ１２ａの画面上におけるそ
れぞれ領域４０、４１のみを、また観察者１７の右眼、
左眼に白黒ＣＲＴ１２ａの画面上におけるそれぞれ領域
４２、４３のみを独立してしかもフレネルレンズ１１ａ
の有効径を限度として拡大して観察させることができ
る。このため、領域４０及び４２が発光面である場合に
は、観察者１６、１７にとりフレネルレンズ１１ａの有
効径相当の大きさの右眼への選択性を有する照明として
作用させることができ、領域４０は観察者１６の右眼
へ、領域４２は観察者１７の右眼へ作用する。この時、
領域４１及び４３は発光しないため、左眼には白黒ＣＲ
Ｔ１２ａからの光は入光しない。前記説明したフレネル
レンズ１１ａの作用は、フレネルレンズ１１ｂについて
も同様であり、白黒ＣＲＴ１２ｂからの光が左眼にのみ
入光する。

【００４４】したがって、前記したところの白黒ＣＲＴ
１２ａに表示される図２における観察者１６および１７
の顔面の右半面領域２０ａを、図５における４０、４２
の領域に相当させることで、観察者１６および１７は右
眼だけに明るい虚像を観察し、白黒ＣＲＴ１２ｂに表示
される図２における左半面領域２０ｂを、図５における
４１、４３の領域に相当させることで、観察者１６およ
び１７は左眼だけに明るい虚像を観察することになる。
ただし、白黒ＣＲＴ１２ｂに表示する画像は、図１に示
したようにハーフミラー１５を介して観察するため、左
右を反転させ、鏡像にしておく。

【００４５】以上説明した本装置の動作により、図１に
おける液晶ディスプレイ１０ａに表示された右眼用のス
テレオ画像は、観察者１６および１７の右眼だけにとり
裏面より照明されて観察可能となり、液晶ディスプレイ
１０ｂに表示された左眼用のステレオ画像は、観察者１
６および１７の左眼だけにとり裏面より照明されて観察
可能となるため、観察者１６および１７は一対のステレ
オ画像を同時に観察でき、共に立体視が可能となる。ま
た観察者１６および１７が移動しても図２に示したＬＥ
Ｄによる照明条件が維持される限り立体視ができること
になる。

【００４６】なお、前記実施例においては、空間変調素
子として透過型の液晶ディスプレイを用いたが、空間変
調素子は光透過性を有し、ステレオ画像を表示できるも
のであればよく、例えば画像を記録したフィルムであっ
てもよい。また、ライトとして用いたＬＥＤは、赤外波
長領域において２つの異なる波長を放射できるものであ
ればよく、例えばハロゲンランプに波長フィルタを装着
し、放射波長帯域を制限したものであってもよい。

【００４７】（実施例２）図６は、本発明の第２実施例
における立体画像表示装置の構成を示したもので、１０
ａ、１０ｂは空間変調素子として透過型の液晶ディスプ
レイ、１１ａ、１１ｂは空間変調素子１０ａ、１０ｂの
それぞれ裏面に位置するレンズとして焦点距離１５０ｍ
ｍのフレネルレンズである。１２ａ、１２ｂは発光機能
を有する観察者像表示装置として白黒ＣＲＴであり、レ
ンズ１１ａ、１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素子１０
ａ、１０ｂと反対側に位置し、レンズ１１ａ、１１ｂよ
り距離１６０ｍｍに設置する。１３ａ、１３ｂは照明装
置としてそれぞれ波長８５０ｎｍ、９５０ｎｍのＬＥ
Ｄライト、１４ａ、１４ｂは撮影装置として白黒ＣＣＤ
カメラ、１５は空間変調素子１０ａ、１０ｂに表示され
る画像を一つに合成するためのハーフミラー、１６、１
７はそれぞれ立体画像を観察する観察者、１８は差分処
理装置を示す。

【００４８】以上のように構成された立体画像表示装置
の動作は、基本的には図１に示した本発明請求項１の一
実施例と同様であるため、同一箇所には同一番号を付与
して説明を省略し、異なる点のみ説明する。カメラ１４
ａ、１４ｂで別々に撮像された観察者１６および１７の
顔面像の映像信号は、差分処理装置１８に入力されて互
いに差分された後、それぞれが白黒ＣＲＴ１２ａ、１２
ｂへ出力される。前記した差分処理により、前記２つの
映像における共通部分が打ち消されるため、観察者１
６、１７の背景等の本立体画像表示装置の構成上不要な
映像を除去することができる。

【００４９】（実施例３）図７は、本発明の第３実施例
における立体画像表示装置の構成を示したもので、１０
ａ、１０ｂは空間変調素子として透過型の液晶ディスプ
レイ、１１ａ、１１ｂは空間変調素子１０ａ、１０ｂの
それぞれ裏面に位置するレンズとして焦点距離１５０ｍ
ｍのフレネルレンズである。１２ａ、１２ｂは発光機能
を有する観察者像表示装置として白黒ＣＲＴであり、レ
ンズ１１ａ、１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素子１０
ａ、１０ｂと反対側に位置し、レンズ１１ａ、１１ｂよ
り距離１６０ｍｍに設置する。１３は照明装置として波
長８５０ｎｍのＬＥＤライト、１４は撮影装置として白
黒ＣＣＤカメラ、１５は空間変調素子１０ａ、１０ｂに
表示される画像を一つに合成するためのハーフミラー、
１６、１７はそれぞれ立体画像を観察する観察者、１９
は画像処理装置を示す。４４ａ、４４ｂは白黒ＣＲＴ１
２ａに表示された観察者１６、１７の右顔面像であり、
白黒ＣＲＴ１２ａの発光部分である。

【００５０】以上のように構成された立体画像表示装置
の動作は、基本的には図１に示した本発明の第１実施例
と同様であるため、同一箇所には同一番号を付与して説
明を省略し、異なる点のみ説明する。カメラ１４で撮像
された観察者１６および１７の右顔面像の映像信号は、
画像処理装置１９に入力され、白黒ＣＲＴ１２ａにはそ
のままの映像４４ａ、４４ｂが表示され、白黒ＣＲＴ１
２ｂには逆に４４ａ、４４ｂ以外の部分が発光部分に相
当する図形の鏡像、すなわち画像処理装置１９でネガ・
ポジ反転された前記の右顔面像の鏡像が表示される。こ
の場合、ライトおよびカメラは１台づつあれば良い。

【００５１】（実施例４）図８は、本発明の第４実施例
における立体画像表示装置の構成を示したもので、１０
ａ、１０ｂは空間変調素子として透過型の液晶ディスプ
レイ、１１ａ、１１ｂは空間変調素子１０ａ、１０ｂの
それぞれ裏面に位置するレンズとして焦点距離１５０ｍ
ｍのフレネルレンズである。１２ａ、１２ｂは発光機能
を有する観察者像表示装置として白黒ＣＲＴであり、レ
ンズ１１ａ、１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素子１０
ａ、１０ｂと反対側に位置し、レンズ１１ａ、１１ｂよ
り距離１６０ｍｍに設置する。２７ａ、２７ｂは超音波
照射装置であり、それぞれ周波数１００ＫＨ_Z、１２０
ＫＨ_Zの超音波を観察者１６、１７に向けて照射する。
２８ａ、２８ｂは前記超音波照射装置によって照射され
た超音波を検知する超音波検知装置であり、それぞれ超
音波照射装置２７ａ、２７ｂで照射した周波数のみを選
択的に検出する。１５は空間変調素子１０ａ、１０ｂに
表示される画像を一つに合成するためのハーフミラー、
２９は超音波画像出力装置を示す。４５ａ、４５ｂは白
黒ＣＲＴ１２ａに表示された観察者１６、１７の右顔面
に相当する部分に表示した図形であり、白黒ＣＲＴ１２
ａの発光部分である。

【００５２】以上のように構成されたの立体画像表示装
置の動作は、基本的には図１に示した本発明の第１実施
例と同様であるため、同一箇所には同一番号を付与して
説明を省略し、異なる点のみ説明する。超音波照射装置
２７ａ、２７ｂより照射された２つの波長の超音波は観
察者１６および１７によって反射され、それぞれ超音波
検知装置２８ａ、２８ｂによって検知される。検知され
た信号から超音波画像出力装置２９が白黒ＣＲＴ１２
ａ、１２ｂにおける観察者の左右顔面に相当する位置を
算出し、予め定められた右用図形及び左用図形を、白黒
ＣＲＴ１２ａ、１２ｂのそれぞれに出力、表示する。こ
の場合、観察者の顔に相当する部分以外は一切発光させ
ないよう処理することが容易にできるため、外乱光の影
響により右（左）用画像が左（右）目にわずかに認識で
きてしまうような左右の画像のクロストーフを解消でき
る。

【００５３】（実施例５）図９は、本発明の第５実施例
における立体画像表示装置の構成を示したもので、１０
ａ、１０ｂは空間変調素子として透過型の液晶ディスプ
レイ、１１ａ、１１ｂは空間変調素子１０ａ、１０ｂの
それぞれ裏面に位置するレンズとして焦点距離１５０ｍ
ｍのフレネルレンズである。１２ａ、１２ｂは発光機能
を有する観察者像表示装置として白黒ＣＲＴであり、レ
ンズ１１ａ、１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素子１０
ａ、１０ｂと反対側に位置し、レンズ１１ａ、１１ｂよ
り距離１６０ｍｍに設置する。３５ａ、３５ｂは照明装
置として波長８５０ｎｍ、９５０ｎｍのＬＥＤライトで
あり、ヘッドバンドにより観察者の頭部に取り付けられ
ており、それぞれには遮光カバー３６が設けられてい
る。１４ａ、１４ｂは撮影装置として白黒ＣＣＤカメ
ラ、１５は空間変調素子１０ａ、１０ｂに表示される画
像を一つに合成するためのハーフミラー、１６、１７は
それぞれ立体画像を観察する観察者を示す。

【００５４】以上のように構成されたの立体画像表示装
置の動作は、基本的には図１に示した本発明の第１実施
例と同様であるため、同一箇所には同一番号を付与して
説明を省略し、異なる点のみ説明する。ＬＥＤライト３
５ａ、３５ｂは観察者１６、１７のそれぞれの頭部に設
けられるため、それぞれの光は観察者の右顔、左顔を確
実に照らし、前記第１実施例の場合と比べて有効な照明
条件の許容範囲が広いので、観察者の移動可能領域が広
く取れる。遮光カバー３６は、隣の観察者の光が他の観
察者に当たるのを防ぐために設けられている。

【００５５】（実施例６）図１０は、本発明の第６実施
例における、立体画像表示装置の内視鏡への応用構成を
示したもので、５０ａ、５０ｂは被写体を撮影するため
の対物レンズ、５１ａ、５１ｂは前記撮影された画像を
導くための光学系が内蔵された鏡筒であり、観察者の眼
の輻輳角に相当する角度をもたせて設置されている。５
２ａ、５２ｂはＣＣＤカメラ、５３は本発明の第１実施
例にとして記載し図１により説明した立体画像表示装置
である。

【００５６】以上のように構成された内視鏡装置の動作
を説明する。対物レンズ５０ａ、５０ｂにより撮像され
た２つの被写体の画像は、立体視用に輻輳角を備えた鏡
筒５１ａ、５１ｂによりそれぞれ右眼用、左眼用の画像
としてＣＣＤカメラ５２ａ、５２ｂに結像され、立体内
視鏡として機能する。前記結像された２つの画像は、立
体画像表示装置５３のそれぞれ液晶ディスプレイ１０
ａ、１０ｂに入力されて一対のステレオ画像として表示
され、本発明の第１実施例において説明した立体画像表
示装置５３の機能により、多数の観察者により前記立体
内視鏡で撮像された画像の立体視が可能となる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によれ
ば、一対のステレオ画像を用いる立体画像表示装置にお
いて、左右の振り分け機能を有する眼鏡を必要とせず、
多数の観察者が同時にしかも前記観察者が移動しても同
一の条件で立体視が可能であり、提供される画像は連続
的であるためちらつきが無い装置が実現できるため、立
体画像表示装置および立体内視鏡装置の実用化並びに用
途拡大に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における立体画像表示装置の
構成図である。

【図２】本発明の実施例１における立体画像表示装置の
動作説明図である。

【図３】本発明の実施例１における立体画像表示装置に
使用するライトの発光波長分布を示す特性図である。

【図４】本発明の実施例１における立体画像表示装置に
使用する撮影装置の断面図である。

【図５】本発明の実施例１における立体画像表示装置の
動作説明図である。

【図６】本発明の実施例２における立体画像表示装置の
構成図である。

【図７】本発明の実施例３における立体画像表示装置の
構成図である。

【図８】本発明の実施例４における立体画像表示装置の
構成図である。

【図９】本発明の実施例５における立体画像表示装置の
構成図である。

【図１０】本発明の実施例６における立体画像表示装置
の構成図である。

【図１１】従来の第一の例の立体画像表示装置の構成図
である。

【図１２】従来の第二の例の立体画像表示装置の構成図
である。

【符号の説明】

１０ａ、１０ｂ透過型液晶ディスプレイ１１ａ、１１ｂレンズ１２ａ、１２ｂ白黒ＣＲＴ１３ａ、１３ｂＬＥＤ１４ａ、１４ｂ白黒ＣＣＤカメラ１５ハーフミラー１６、１７観察者１８差分処理装置１９画像処理装置２７ａ、２７ｂ超音波照射装置２８ａ、２８ｂ超音波検出装置２９超音波画像出力装置３０撮像レンズ３１ａ、３１ｂ干渉フィルタ３２撮像素子３３駆動回路３５ａ、３５ｂＬＥＤ３６遮光カバー５０ａ、５０ｂ対物レンズ５１ａ、５１ｂ鏡筒５２ａ、５２ｂＣＣＤカメラ５３立体画像表示装置

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【手続補正書】

【提出日】平成６年５月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【図３】

【図１】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステレオ画像を表示するための光透過性
を有する一対の空間変調素子と、前記空間変調素子をそ
れぞれ裏面より照明するための一対の観察者像表示装置
と、前記空間変調素子と前記観察者像表示装置の間に位
置し前記観察者像表示装置の表示部分を拡大するための
指向性を有する一対のレンズと、前記一対の空間変調素
子に表示される画像を１つに合成するためのハーフミラ
ーと、観察者を撮影するための撮影装置とを備え、前記
一対の観察者像表示装置のそれぞれは、前記撮影装置に
よって撮影された観察者の右顔面に相当する位置および
左顔面に相当する位置に前記空間変調素子を照明するた
めの図形を表示させることを特徴とする立体画像表示装
置。
【請求項２】ステレオ画像を表示するための光透過性
を有する一対の空間変調素子と、前記空間変調素子をそ
れぞれ裏面より照明するための一対の観察者像表示装置
と、前記空間変調素子と前記観察者像表示装置の間に位
置し前記観察者像表示装置の表示部分を拡大するための
指向性を有する一対のレンズと、前記一対の空間変調素
子に表示される画像を１つに合成するためのハーフミラ
ーと、観察者の位置を検出するための検出装置とを備
え、前記一対の観察者像表示装置のそれぞれは、前記検
出装置によって検出された観察者の右顔面に相当する位
置および左顔面に相当する位置に前記空間変調素子を照
明するための図形を表示させることを特徴とする立体画
像表示装置。