JPH07218864A - 立体画像表示装置 - Google Patents

立体画像表示装置

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JPH07218864A
JPH07218864A JP6013844A JP1384494A JPH07218864A JP H07218864 A JPH07218864 A JP H07218864A JP 6013844 A JP6013844 A JP 6013844A JP 1384494 A JP1384494 A JP 1384494A JP H07218864 A JPH07218864 A JP H07218864A
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observer
crystal display
image
image display
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Shigeru Omori
繁 大森
Kunimasa Katayama
國正 片山
Tomohiko Hattori
知彦 服部
Sadayuki Sakuma
貞行 佐久間
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Terumo Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】画像表示装置１０ａ、１０ｂのそれぞれに右眼
用画像を上下反転させ、左眼用画像を上下左右反転させ
て表示し、前記右眼用画像と左眼用画像とに互いに直交
する偏光をもたせておき、撮影装置１４によって撮影さ
れた観察者の右顔半面像を液晶表示素子１１に表示し、
その右顔半面像を偏光透過マスクとして、指向性を有す
るレンズ１１を通して観察することにより、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、医療用もしく
は家庭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２０は、従来の第１の例における立体画
像表示装置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一の例に
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２１は、従来の第２の例における立体画
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二の例に
おける立体画像表示装置の動作を説明する。カラーＣＲ
Ｔ７２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り、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、画面のちらつきが生じ、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
の画像処理装置が必要になるため、装置が高価になると
いう課題を有していた。
【０００９】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。
【００１０】
【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
表示するための一対の画像表示装置と、前記一対の画像
表示装置に表示される画像を１つに合成するための合成
手段と、前記合成された画面と観察者との間に位置する
液晶表示素子と、前記液晶表示素子の表示部分を拡大す
るための指向性を有するレンズまたは凹面鏡と、観察者
を撮影するための撮影装置とを備え、前記一対の画像表
示装置のそれぞれは、互いに直交する偏光を有する発光
面を表示画面として有し、前記液晶表示素子は、前記直
交する偏光のいずれかと同一な偏光透過特性を有する偏
光板を片面に備えるとともに、前記液晶表示素子の表示
面上における前記撮影装置によって撮影された観察者の
右顔面もしくは左顔面に相当する位置に、特定偏光の光
を透過させ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。
【００１１】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射装置を備
え、前記撮影装置は前記照明装置の赤外線波長に対し選
択的に撮影できるものとすることが好ましい。
【００１２】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。
【００１３】前記立体画像表示装置において、前記合成
手段は、ハーフミラーであることが好ましい。
【００１４】前記立体画像表示装置において、前記合成
手段は、スクリーンであってもよい。
【００１５】また、前記立体画像表示装置においては、
前記液晶表示素子の表示面を、前記レンズもしくは凹面
鏡の焦点距離外に設置することが好ましい。
【００１６】更に、前記立体画像表示装置においては、
液晶表示素子として透過型モノクロ液晶ディスプレイ等
を用いることが好ましい。
【００１７】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。
【００１８】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
るための一対の画像表示装置と、前記一対の画像表示装
置に表示される画像を１つに合成するための合成手段
と、前記合成された画面と観察者との間に位置する液晶
表示素子と、前記液晶表示素子の表示部分を拡大するた
めの指向性を有するレンズまたは凹面鏡と、観察者の位
置を検出するための検出装置とを備え、前記一対の画像
表示装置のそれぞれは、互いに直交する偏光を有する発
光面を表示画面として有し、前記液晶表示素子は、前記
直交する偏光のいずれかと同一の偏光透過特性を有する
偏光板を片面に備えるとともに、前記液晶表示素子の表
示面上における前記検出装置によって検出された観察者
の右顔面もしくは左顔面に相当する位置に、特定偏光の
光を透過させ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。
【００１９】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、前記液晶表示素子には観察者の左
右顔面に相当する位置に特定偏光の光を透過させるため
の図形を表示するものとしても良い。
【００２０】前記立体画像表示装置において、前記合成
手段は、ハーフミラーであることが好ましい。
【００２１】前記立体画像表示装置において、前記合成
手段は、スクリーンであってもよい。
【００２２】また、前記立体画像表示装置においては、
前記液晶表示素子の表示面を、前記レンズまたは凹面鏡
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、
液晶表示素子として透過型モノクロ液晶ディスプレイ等
を用いることが好ましい。
【００２４】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。
【００２５】
【作用】本発明の作用を説明するにおいて、ここでは液
晶表示素子に観察者の右顔面に相当する位置へ図形を表
示する場合について述べるが、左右の条件を入れ替えて
も同様の作用が生ずることは言うまでもない。
【００２６】本発明は、前記の構成により、観察者の右
目は液晶表示素子の表示面における観察者自身の右顔面
像に一致する図形をレンズの有効径まで拡大された虚像
として捉える。一方、前記構成による液晶表示素子は、
直交した異なる偏光を有する光を入射させたとき、図形
表示部分と非表示部分とが、その光透過特性において相
反する偏光依存性を示すことになり、液晶表示素子の背
後に、図形表示部分の偏光透過特性に一致した偏光を有
する光源もしくは発光面が存在するとき、観察者の右目
は液晶表示素子の背後を見ることができる。したがっ
て、画像表示装置の一方に表示された右目用画像に、図
形表示部分の偏光透過特性に一致した偏光を持たせるこ
とで、前記右目用画像は前記図形を透過し、指向性を有
するレンズを通して、倒立像として観察者の右目に映ず
ることになる。このとき、観察者の左目は、指向性を有
するレンズによって前記液晶表示素子に表示された観察
者の左顔面部分を見ることになるが、前記液晶表示素子
の左顔面に相当する部分は異なる偏光透過特性を有して
いるため、前記右目用画像は透過することなく、観察者
の左目では見えない。
【００２７】左目用画像については、前記液晶表示素子
の機能において、図形表示部分が透過できる偏光と直交
する偏光を有する光を入射させたとき、前記図形表示部
分は透過しないが、図形の非表示部分が光透過性を示す
ため、左目用画像を画像表示装置の他方に表示する際、
右目用画像とは直交した偏光をもたせることにより、液
晶表示素子の表示面における観察者の左顔面像に一致す
る部分を透過し、指向性を有するレンズを通して、倒立
像として観察者の左目に映ずることになり、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
目への選別作用を起こすものであれば良く、好ましくは
凸レンズまたはフレネルレンズであり、またレンズの代
わりに凹面鏡を用いることもできる。また、液晶表示素
子に表示される図形は、観察者の顔面像そのままでも良
いが、得られた顔面像を加工し、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別途設けられた合成手段により
一つに合成されるが、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
用画像のみが液晶表示素子を透過するため、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空間変調素子に表示された観察
者自身の顔半面像も追従するため、前述した立体視条件
は維持されることになる。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影するものとす
ることより、外乱光の影響を排除し、観察者に不快感を
与えること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、前記の赤外線照明は、観察者の左ま
た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。
【００３１】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。
【００３２】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、前記液晶表示素子に表
示するのは観察者の左右顔半面像である必要は無く、前
記液晶表示素子において偏光選択性を有する図形であれ
ば良いため、前記検出装置で検出した観察者の左右いず
れかの顔面の相当する位置に予め設定された図形を表示
させれば良い。
【００３３】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。
【００３４】
【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は画像表示装置としてカラーＣＲＴ、１
８ａ、１８ｂは、カラーＣＲＴ１０ａ、１０ｂの画像表
示面に装着した偏光板であり、互いに直交した偏光特性
を有している。１５は、カラーＣＲＴ１０ａ、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、
１１は、液晶表示素子としてモノクロの透過型液晶ディ
スプレイ、１２はレンズとして焦点距離２４０ｍｍのフ
レネルレンズであり、透過型液晶ディスプレイ１１から
レンズ１２の焦点距離より遠い距離２８０ｍｍ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、１６、１
７はそれぞれ立体画像を観察する観察者を示している。
【００３５】図２は、ＬＥＤ１３により、観察者１６、
１７の右半面を照明する様子を示したもので、２０ａは
ＬＥＤ１３の光が当たっている領域、２０ｂはＬＥＤ１
３の光が当たっていない領域を示す。
【００３６】図３は、ＬＥＤ１３の発光波長特性を示し
たもので、特性２５は、ＬＥＤ１３の波長分布を示し、
また２６は、白黒ＣＣＤカメラ１４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。
【００３７】図４は、白黒ＣＣＤカメラ１４の断面図で
あり、３０は撮像レンズ、３１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。
【００３８】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、画像表示装置を１台と透過
型液晶ディスプレイ及びレンズのみ示しており、ハーフ
ミラーおよび画像表示装置の一方は省略してある。１０
はカラーＣＲＴ、１１は透過型液晶ディスプレイ、１２
はレンズ、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は透過型液晶ディス
プレイ１１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。
【００３９】図６は、透過型液晶ディスプレイ１１の断
面図を示したもので、１００はガラス基板、１０１は透
明電極、１０２は液晶、１０３は偏光板を示す。
【００４０】図７、図８は、図６に示した透過型液晶デ
ィスプレイ１１において、それぞれ液晶に電圧を印加し
ない状態と印加した状態での、偏光を有する光が通過す
る様子を示したもので、１０４、１０５は配向膜、１０
６は液晶分子、１０３は偏光板、１１０、１１１は互い
に直交する偏光を有する入射光を示す。
【００４１】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７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
右眼用を画像の上下を反転させてカラーＣＲＴ１０ａ
に、左眼用を画像の上下左右を反転させてカラーＣＲＴ
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。
【００４２】また、観察者１６および１７の斜め前方に
配置されたＬＥＤ１３は、図２に示したように、観察者
１６および１７の顔面における右半面の領域２０ａのみ
を照らすように位置決めする。ＬＥＤ１３発光波長は図
３に示したように、８５０ｎｍに中心をもつ分布２５を
有しており、また、ＣＣＤカメラ１４には、図４に示し
たように撮像素子３２と撮像レンズの間に、波長８５０
±２０ｎｍの透過特性を有する干渉フィルタ３１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１４は、図２における領域２０ａだけを撮
影して透過型液晶ディスプレイ１１に表示させることが
できる。透過型液晶ディスプレイ１１には、ＣＣＤカメ
ラ１４で撮影した観察者１６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とそれ以
外の部分が最大のコントラストを示すように、液晶ディ
スプレイ１１のコントラスト並びにＣＣＤカメラ１４の
レンズ絞り等を調整しておく。
【００４３】次に、フレネルレンズ１２の作用について
図５を用いて説明する。フレネルレンズ１２は、透過型
液晶ディスプレイ１１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、液晶ディスプレイ１１との距離をフレネルレ
ンズ１２の焦点距離外に設定することにより、観察者１
６の右眼、左眼に液晶ディスプレイ１１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、左眼に液晶ディスプレイ１１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１２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および４２のみが光透過面
である場合には、観察者１６、１７にとりフレネルレン
ズ１２の有効径相当の大きさで右眼への選択性を有する
透過マスクとして作用させることができ、観察者１６、
１７はこの透過マスクを通して、液晶ディスプレイ１１
の背後にあるカラーＣＲＴ１０ａに表示された画像を倒
立像として観察することができる。前記倒立像はレンズ
１２とカラーＣＲＴ１０ａの表示面との距離を選ぶこと
により任意の倍率に設定することができる。前記した透
過マスクの効果は、領域４０については観察者１６の右
眼に対し有効となり、領域４２は観察者１７の右眼にと
り有効となる。この時、領域４１及び４３は光透過状態
にないため左眼ではカラーＣＲＴ１０ａに表示された画
像を観察できない。
【００４４】次に、透過型液晶ディスプレイ１１の構造
および動作につき図６〜図８を用いて説明する。図６に
示したように、ガラス基板１００で挟まれた液晶１０２
は、透明電極１０１に電圧を印加することにより液晶１
０２の配向が制御される。また、片側の面には偏光板１
０３が取り付けられている。電圧を印加しない状態にお
いては、図７に示したように、偏光方向１１０を有する
入射光は、液晶分子の配向に従い９０度偏光方向が回転
し、偏光板１０３の偏光透過特性と一致するためこれを
透過するが、直交した偏光１１１を有する入射光は、液
晶分子１０６の配向と直交するためこれを透過できな
い。また、電圧を印加した状態においては、図８に示し
たように、液晶分子１０６が電圧の印加方向に従って配
向するため、入射光は偏光に関わらず液晶層１０２を透
過するが、偏光１１０を有する入射光は、偏光板１０３
を透過できず、逆に偏光１１１を有する入射光は偏光板
１０３の偏光透過特性と一致するためこれを透過するこ
とができる。すなわち、以上説明した透過型液晶ディス
プレイ１１を用いれば、直交する２つの偏光を有する光
を用いることで、液晶ディスプレイ１１の表示面におい
て、電圧を印加した箇所は一方の偏光成分だけ透過さ
せ、電圧を印加しない箇所は残る片方の偏光成分だけを
透過させることが可能となる。
【００４５】したがって、前記したところの透過型液晶
ディスプレイ１１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、前記表示部分の偏光透過
特性とカラーＣＲＴ１０ａに取り付けた偏光板１８ａに
よる偏光方向とを適合させることで、観察者１６および
１７は右目だけでカラーＣＲＴ１０ａに表示された画像
を観察し、また、観察者１６および１７の顔面の左半面
領域２０ｂを、図５における４１、４３の領域に相当さ
せることで、カラーＣＲＴ１０ｂに取り付けた偏光板１
８ｂによる偏光方向と透過型液晶ディスプレイ１１に表
示される観察者１６および１７の顔面の右半面領域以外
の領域の偏光透過特性が適合し、観察者１６および１７
は左目だけでカラーＣＲＴ１０ｂに表示された画像を観
察することになる。ただし、カラーＣＲＴ１０ｂ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。
【００４６】以上説明した本装置の動作により、図１に
おけるカラーＣＲＴ１０ａに表示された右目用のステレ
オ画像は、観察者１６および１７の右目だけにとり液晶
ディスプレイ１１を透過して観察可能となり、カラーＣ
ＲＴ１０ｂに表示された左目用のステレオ画像は、観察
者１６および１７の左目だけにとり液晶ディスプレイ１
１を透過して観察可能となるため、観察者１６および１
７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ＬＥＤによる照明条件が維持される限
り立体視できることになる。
【００４７】なお、前記実施例においては、画像表示装
置としてカラーＣＲＴを用いたが、画像表示装置はステ
レオ画像を表示できるものであればよく、例えば液晶デ
ィスプレイであってもよく、画像を記録した平面もしく
は曲面であってもよい。また、ライトとして用いたＬＥ
Ｄは、赤外波長領域におけ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。また
更に、レンズとしてはフレネルレンズを用いたが、指向
性を有するものであればよく、凸レンズもしくはおお面
鏡であってもよい。
【００４８】また、本実施例１においては、液晶ディス
プレイ１１に表示される観察者の顔の半面に相当する図
形や、カラーＣＲＴ１０ａに表示される画像を、右目用
のものとして説明したが、これらの左右の条件をすべて
入れ替えても同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
【００４９】（実施例２）図９は、本発明の実施例２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は画像表示装置としてカラーＣＲＴ、１８
ａ、１８ｂは、カラーＣＲＴ１０ａ、１０ｂの画像表示
面に装着した偏光板であり、互いに直交した偏光特性を
有している。１５は、カラーＣＲＴ１０ａ、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
１は、液晶表示素子としてモノクロの透過型液晶ディス
プレイ、１２はレンズとして焦点距離２４０ｍｍのフレ
ネルレンズであり、透過型液晶ディスプレイ１１からレ
ンズ１２の焦点距離より遠い距離２８０ｍｍに設置す
る。１６、１７はそれぞれ立体画像を観察する観察者、
２７ａ、２７ｂは超音波照射装置であり、それぞれ周波
数１００ｋＨｚ、１２０ｋＨｚ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。２９は画像出
力装置、４５ａ、４５ｂは透過型液晶ディスプレイ１１
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に示した本発明の実施例１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２７
ａ、２７ｂにより照射された２つの波長の超音波は観察
者１６、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
から画像出力装置２９が透過型液晶ディスプレイ１１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
定められた右目用図形を、透過型液晶ディスプレイ１１
に出力、表示する。この場合、観察者の顔面に相当する
部分以外は一切表示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）目用画像が左
（右）目にわずかに認識できてしまうような左右画のク
ロストークを解消できる。
【００５１】（実施例３）図１０は、本発明の実施例３
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は画像表示装置としてカラーＣＲＴ、１０
ａ、１０ｂは画像表示装置としてカラーＣＲＴ、１８
ａ、１８ｂは、カラーＣＲＴ１０ａ、１０ｂの画像表示
面に装着した偏光板であり、互いに直交した偏光特性を
有している。１５は、カラーＣＲＴ１０ａ、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
１は、液晶表示素子としてモノクロの透過型液晶ディス
プレイ、１２はレンズとして焦点距離２４０ｍｍのフレ
ネルレンズであり、透過型液晶ディスプレイ１１からレ
ンズ１２の焦点距離より遠い距離２８０ｍｍに設置す
る。３５は照明装置として波長８５０ｎｍ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。１４は撮影装置として白黒ＣＣＤカメラ、１６、
１７はそれぞれ立体画像を観察する観察者を示す。
【００５２】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に示した本発明の実施例１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３５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を確実に照らし、前記第１
実施例の場合と比べてライトと観察者との相対位置に依
存しないため、該観察者の移動が自由に行える。遮光カ
バー３６は、隣の観察者に他の観察者の光が当たるのを
防ぐために設けられている。
【００５３】（実施例４）図１１は、本発明の実施例４
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１１において、６０ａ、６０ｂは画像表示装置として
プロジェクションテレビ、６１ａ、６１ｂは、プロジェ
クションテレビ６０ａ、６０ｂの画像出力部に装着した
偏光板であり、互いに直交した偏光特性を有している。
６５は、プロジェクションテレビ６０ａ、６０ｂより出
力された画像を投影するための透過型スクリーン、１１
は、液晶表示素子としてモノクロの透過型液晶ディスプ
レイ、１２はレンズとして焦点距離２４０ｍｍのフレネ
ルレンズであり、透過型液晶ディスプレイ１１からレン
ズ１２の焦点距離より遠い距離２８０ｍｍ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、１６、１７は
それぞれ立体画像を観察する観察者を示している。
【００５４】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に示した本発明の実施例１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。本実施例において
は、画像表示装置としてプロジェクションテレビ６０
ａ、６０ｂを用いることにより、それぞれの出力画像を
同一のスクリーン６５の上に重ねて表示できるため、ハ
ーフミラーが不要となる。このとき、プロジェクション
テレビ６０ａ、６０ｂの画像出力面には、それぞれ互い
に直交した偏光特性を有する偏光板６１ａ、６１ｂを装
着することで、投影される出力画像には、互いに直交し
た偏光特性をもたせることができる。
【００５５】なお、本実施例においては、画像表示装置
としてプロジェクションテレビを用いたが、画像表示装
置としては、透過型スクリーンに投影できる表示手段で
あればよく、スライドプロジェクターもしくはオーバー
ヘッドプロジェクターもしくは映写機であってもよい。
【００５６】また、本実施例においては、透過型スクリ
ーンの裏面より投影したものを観察する構成としたが、
正面から投影することももちろん可能である。
【００５７】（実施例５）図１２は、本発明の実施例５
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１２において、６０ａ、６０ｂは画像表示装置として
プロジェクションテレビ、６１ａ、６１ｂは、プロジェ
クションテレビ６０ａ、６０ｂの画像出力部に装着した
偏光板であり、互いに直交した偏光特性を有している。
６５は、プロジェクションテレビ６０ａ、６０ｂより出
力された画像を投影するための透過型スクリーン、１１
は、液晶表示素子としてモノクロの透過型液晶ディスプ
レイ、１２はレンズとして焦点距離２４０ｍｍのフレネ
ルレンズであり、透過型液晶ディスプレイ１１からレン
ズ１２の焦点距離より遠い距離２８０ｍｍに設置する。
１６、１７はそれぞれ立体画像を観察する観察者、２７
ａ、２７ｂは超音波照射装置であり、それぞれ周波数１
００ｋＨｚ、１２０ｋＨｚ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。２９は画像出力装
置、４５ａ、４５ｂは透過型液晶ディスプレイ１１に表
示された観察者１６、１７の右顔面に相当する部分に表
示した図形である。
【００５８】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１１に示した本発明の実施例４
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２
７ａ、２７ｂにより照射された２つの波長の超音波は観
察者１６、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
号から画像出力装置２９が透過型液晶ディスプレイ１１
における観察者の左右顔面に相当する位置を算出し、予
め定められた右目用図形を、透過型液晶ディスプレイ１
１に出力、表示する。この場合、観察者の顔面に相当す
る部分以外は一切表示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）目用画像が
左（右）目にわずかに認識できてしまうような左右画の
クロストークを解消できる。
【００５９】（実施例６）図１３は、本発明の実施例６
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１３において、６０ａ、６０ｂは画像表示装置として
プロジェクションテレビ、６１ａ、６１ｂは、プロジェ
クションテレビ６０ａ、６０ｂの画像出力部に装着した
偏光板であり、互いに直交した偏光特性を有している。
６５は、プロジェクションテレビ６０ａ、６０ｂより出
力された画像を投影するための透過型スクリーン、１１
は、液晶表示素子としてモノクロの透過型液晶ディスプ
レイ、１２はレンズとして焦点距離２４０ｍｍのフレネ
ルレンズであり、透過型液晶ディスプレイ１１からレン
ズ１２の焦点距離より遠い距離２８０ｍｍに設置する。
３５は照明装置として波長８５０ｎｍ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。１４は撮影装置として白黒ＣＣＤカメラ、１６、１
７はそれぞれ立体画像を観察する観察者を示す。
【００６０】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１１に示した本発明の実施例４
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３５
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を確実に照らし、前記
第１実施例の場合と比べてライトと観察者との相対位置
に依存しないため、該観察者の移動が自由に行える。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。
【００６１】（実施例７）図１４は、本発明の実施例７
における、立体画像表示装置の構成を示したもので、１
０ａ、１０ｂは画像表示装置としてカラーＣＲＴ、１８
ａ、１８ｂは、カラーＣＲＴ１０ａ、１０ｂの画像表示
面に装着した偏光板であり、互いに直交した偏光特性を
有している。１５は、カラーＣＲＴ１０ａ、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
１は、液晶表示素子としてモノクロの透過型液晶ディス
プレイ、１９は凹面鏡であり、その光軸上において、透
過型液晶ディスプレイ１１から焦点距離より遠い距離２
８０ｍｍに設置する。
【００６２】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１〜１３に示した本発明の実施
例１〜７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。また、撮
影装置、検出装置、照明装置等は、前述の実施例１〜７
のいずれも適用可能であるため、あえて図示を省略して
ある。
【００６３】本実施例においては、カラーＣＲＴ１０
ａ、１０ｂに表示された一対のステレオ画像は、ハーフ
ミラー１５で合成された後、凹面鏡１９を通して観察者
の目に映ずる。また、ここでは凹面鏡１９が透過型液晶
ディスプレイ１１の表示を拡大し、左右の振り分け作用
を行うため、レンズは不要である。凹面鏡はレンズに比
べ、大型のものを製造することが容易であるため、大画
面の映像を得るのに適している。
【００６４】（実施例８）図１５は、本発明の実施例８
における、立体画像表示装置の構成を示したもので、６
０ａ、６０ｂは画像表示装置としてプロジェクションテ
レビ、６１ａ、６１ｂは、プロジェクションテレビ６０
ａ、６０ｂの画像出力部に装着した偏光板であり、互い
に直交した偏光特性を有している。６５は、プロジェク
ションテレビ６０ａ、６０ｂより出力された画像を投影
するための透過型スクリーン、１１は、液晶表示素子と
してモノクロの透過型液晶ディスプレイ、１９は凹面鏡
であり、その光軸上において、透過型液晶ディスプレイ
１１からその焦点距離より遠い距離に設置する。
【００６５】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１〜１４に示した本発明の実施
例１〜７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。また、撮
影装置、検出装置、照明装置等は、前述の実施例１〜６
のいずれも適用可能であるため、あえて図示を省略して
ある。
【００６６】本実施例においては、プロジェクションテ
レビ６０ａ、６０ｂに表示された一対のステレオ画像
は、透過型スクリーン６５で合成された後、凹面鏡１９
を通して観察者の目に映ずる。この場合、凹面鏡１９が
透過型液晶ディスプレイ１１の表示を拡大し、左右の振
り分け作用を行うため、レンズは不要である。凹面鏡は
レンズに比べ、大型のものを製造することが容易である
ため、大画面の映像を得るのに適している。
【００６７】（実施例９）図１６、図１７は本発明の実
施例９として、本発明の立体画像表示装置を映画館等の
ような大人数の観客が同時に立体画像を観察するための
構成を示したもので、基本的な構成は図１５に示す実施
例８と同様である。
【００６８】図１６において、１３は観客の顔半面を照
らすための照明装置、１４は照明装置１３で照らされた
観客の顔半面のそれぞれを撮影するためのカメラ、１９
は立体画像を表示する大型の凹面鏡である。
【００６９】図１７は、図１６の装置の構成を説明する
ための内部図であり、６０ａ、６０ｂは画像表示装置と
してプロジェクションテレビ、６１ａ、６１ｂは、プロ
ジェクションテレビ６０ａ、６０ｂの画像出力部に装着
した偏光板であり、互いに直交した偏光特性を有してい
る。６５は、プロジェクションテレビ６０ａ、６０ｂよ
り出力された画像を投影するための透過型スクリーン、
１１は、液晶表示素子としてモノクロの透過型液晶ディ
スプレイ、１９は焦点距離１２００ｍｍの凹面鏡であ
り、その光軸上において、透過型液晶ディスプレイ１１
からその焦点距離より遠い距離１４００ｍｍに設置す
る。
【００７０】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１５に示した本発明の実施例８
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。
【００７１】本実施例においては、大人数の観客に照明
を当てるために大型のライト１３が壁に設置されてお
り、観客が実際に観察する凹面鏡の下に設置された、カ
メラ１４がそれぞれの観客の顔半面を撮影し、液晶表示
素子１１に表示し、左右の振分用の偏光フィルターとな
る。プロジェクションテレビ６０ａ、６０ｂに表示され
た一対のステレオ画像は、透過型スクリーン６５で合成
された後、大型の凹面鏡１９を通して観客の目に映ず
る。この場合、凹面鏡１９が透過型液晶ディスプレイ１
１の表示を拡大し、左右の振り分け作用を行うため、レ
ンズは不要である。凹面鏡はレンズに比べ、大型のもの
を製造することが容易であるため、大画面の映像を得る
のに適している。
【００７２】（実施例１０）図１８、図１９は、本発明
の実施例９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。５２ａ、５２ｂはＣＣＤカメラ、５３、５４は本
発明の実施例１、実施例４として記載し、図１、図１１
により説明した立体画像表示装置である。
【００７３】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によりそれぞれ右目用、左目用の画像と
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のそれぞれカラーＣＲＴ１０ａ、１０
ｂ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５
３の機能により、多数の観察者により前記立体内視鏡で
撮影された画像の立体視が可能となる。
【００７４】なお、本発明における撮像素子５２ａ、５
２ｂは、対物レンズ５０ａ、５０ｂに隣接して配置し、
撮影した観察部の像をこの撮像素子で電気信号に変換し
てから鏡筒５１ａ、５１ｂ内を導くことにより、鏡筒の
形状を任意に選ぶことができ、本発明の目的に対しより
効果的な構成とすることができる。
【００７５】また、本実施例の立体画像表示装置５３、
５４については、これら以外のすべての実施態様につい
て適用可能であることは言うまでもない。
【００７６】
【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１における立体画像表示装置に
用いる液晶表示素子の要部断面図である。
【図７】本発明の実施例１における立体画像表示装置に
用いる液晶表示素子の動作説明である。
【図８】本発明の実施例１における立体画像表示装置に
用いる液晶表示素子の動作説明である。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】本発明の実施例７における立体画像表示装置
の構成図である。
【図１５】本発明の実施例８における立体画像表示装置
の構成図である。
【図１６】本発明の実施例９における立体画像表示装置
の構成図である。
【図１７】本発明の実施例９における立体画像表示装置
の構成図である。
【図１８】本発明の実施例１０における立体画像表示装
置の構成図である。
【図１９】本発明の実施例１０における立体画像表示装
置の構成図である。
【図２０】従来の第一の例における立体画像表示装置の
構成図である。
【図２１】従来の第二の例における立体画像表示装置の
構成図である。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ カラーＣＲＴ １１ 透過型液晶ディスプレイ １２ レンズ １３ ＬＥＤ １４ 白黒ＣＣＤカメラ １５ ハーフミラー １６、１７ 観察者 １８ａ、１８ｂ 偏光板 １９ 凹面鏡 ２７ａ、２７ｂ 超音波照射装置 ２８ａ、２８ｂ 超音波検出装置 ２９ 画像出力装置 ３０ 撮像レンズ ３１ 干渉フィルタ ３２ 撮像素子 ３３ 駆動回路 ３５ ＬＥＤ ３６ 遮光カバー ５０ａ、５０ｂ 対物レンズ ５１ａ、５１ｂ 鏡筒 ５２ａ、５２ｂ ＣＣＤカメラ ５３、５４ 立体画像表示装置 ６０ａ、６０ｂ プロジェクションテレビ ６１ａ、６１ｂ 偏光板 ６５ 透過型スクリーン １００ ガラス基板 １０１ 透明電極 １０２ 液晶 １０３ 偏光板 １０４、１０５ 配向膜 １０６ 液晶分子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステレオ画像を表示するための一対の画
    像表示装置と、前記一対の画像表示装置に表示される画
    像を１つに合成するための合成手段と、前記合成された
    画面と観察者との間に位置する液晶表示素子と、前記液
    晶表示素子の表示部分を拡大するための指向性を有する
    レンズまたは凹面鏡と、観察者を撮影するための撮影装
    置とを備え、前記一対の画像表示装置のそれぞれは、互
    いに直交する偏光を有する発光面を表示画面として有
    し、前記液晶表示素子は、前記直交する偏光のいずれか
    と平行な偏光透過特性を有する偏光板を片面に備えると
    ともに、前記液晶表示素子の表示面上における前記撮影
    装置によって撮影された観察者の右顔面もしくは左顔面
    に相当する位置に、特定偏光の光を透過させるための図
    形を表示させることを特徴とする立体画像表示装置。
  2. 【請求項２】 ステレオ画像を表示するための一対の画
    像表示装置と、前記一対の画像表示装置に表示される画
    像を１つに合成するための合成手段と、前記合成された
    画面と観察者との間に位置する液晶表示素子と、前記液
    晶表示素子の表示部分を拡大するための指向性を有する
    レンズまたは凹面鏡と、観察者の位置を検出するための
    検出装置とを備え、前記一対の画像表示装置のそれぞれ
    は、互いに直交する偏光を有する発光面を表示画面とし
    て有し、前記液晶表示素子は、前記直交する偏光のいず
    れかと平行な偏光透過特性を有する偏光板を片面に備え
    るとともに、前記液晶表示素子の表示面上における前記
    検出装置によって検出された観察者の右顔面もしくは左
    顔面に相当する位置に、特定偏光の光を透過させるため
    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。
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