JPH07333555A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 左右の目に独立してバックライトした立体画
像を表示すると共に、その画像を拡大することのできる
立体画像表示装置を提案する。 【構成】 表示対象である立体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（１０ａ，１０ｂ）
と、前記空間変調素子を夫々裏面より照明するための一
対の表示発光装置（１２ａ，１２ｂ）と、前記一対の空
間変調素子に表示される画像を１つに合成するために、
前記一対の空間変調素子の前方に配置されたハーフミラ
ー（１５）と、前記ハーフミラーの光路と観察者との間
に設けられ、前記ハーフミラーによって合成された画像
を拡大若しくは縮小するための第１の光学素子（１８）
とを具備し、前記空間変調素子に表示された像を、前記
発光表示装置に表示された像によりバックライトしつ
つ、前記第１の光学素子によって拡大若しくは縮小する
ことを特徴とする。

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夫々右眼および左眼の
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夫々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１３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。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ＣＲＴ６３
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。

【０００４】図１４は、従来の第２の例の立体画像表示
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、７
２は画像表示装置としてカラーＣＲＴである。以上のよ
うに構成された従来の第２の例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の夫
々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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら本発明者
等の検討によれば、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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】上述の問題点に鑑み、本出願人は、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特願平
５−２９０９５０号等において提案した。この先行出願
における立体画像表示装置は、ちらつきの無い画面を、
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る
ことを目指したものである。

【０００９】このために上記特願平５−２９０９５０号
に開示された立体画像表示装置は、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
置の間に位置する指向性を有する一対のレンズと、観察
者を撮影するための撮影装置とを備え、前記一対の空間
変調素子の夫々は、右目用、左目用のステレオ画像を同
時に表示し、前記一対の観察者像表示装置の夫々は、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
る位置及び左顔面に相当する位置に前記空間変調素子を
照明させるための図形を表示させるものであった。

【００１０】しかしながら、この出願に提案された表示
装置は、液晶表示装置に表示された画像を観察者が直接
見ることとなるために、時には拡大表示が必要とされる
用途においては不向きなものとなるおそれがあった。そ
こで、本発明は、観察者に負担をかけないで立体表示を
可能ならしめると共に、観察者がその表示された画像を
拡大若しくは縮小した状態で観察することができる立体
画像表示装置を提案するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の立体画像表示装置の構成は、表示対象である
立体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夫々裏面より照明する
ための一対の表示発光装置と、前記一対の空間変調素子
に表示される画像を１つに合成するために、前記一対の
空間変調素子の前方に配置されたハーフミラーと、前記
ハーフミラーの光路と観察者との間に設けられ、前記ハ
ーフミラーによって合成された画像を拡大若しくは縮小
するための第１の光学素子とを具備し、前記空間変調素
子に表示された像を、前記発光表示装置に表示された像
によりバックライトしつつ、前記第１の光学素子によっ
て拡大若しくは縮小することを特徴とする。 本発明の
他の構成を有する立体画像表示装置は、表示対象である
立体画像を時分割で交互に表示するための光透過性を有
する空間変調素子と、前記空間変調素子を裏面より照明
するための光透過性を有する空間変調素子と、前記空間
変調素子に表示された画像を拡大若しくは縮小するため
の第１の光学素子とを具備し、前記空間変調素子に表示
された像を、前記発光表示装置に表示された像によりバ
ックライトしつつ、前記第１の光学素子によって拡大若
しくは縮小することを特徴とする。

【００１２】上記課題は、次の構成を有する立体画像表
示装置によっても達成される。即ち、表示対象である立
体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夫々裏面より照明するた
めの一対の表示発光装置と、前記一対の空間変調素子の
夫々と前記一対の表示発光装置の夫々との間に位置し、
前記一対の表示発光装置の各々の表示面に表示された像
を各々拡大するための第１の一対の光学素子と、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
めに、前記第１の一対の光学素子の光軸の交差位置に配
されたハーフミラーと、前記ハーフミラーの光路と観察
者との間に設けられ、前記ハーフミラーによって合成さ
れた画像を拡大若しくは縮小するための第２の光学素子
とを具備する。

【００１３】表示対象である立体画像は前記空間変調素
子に表示される。この変調素子に表示された像は、前記
表示発光装置に表示された像によりバックライトされ
る。前記第１の光学素子は、バックライトされた空間変
調素子の面上に表示された像を拡大若しくは縮小する。
そして、第２の光学素子は、発光装置に表示された画像
を、空間変調素子上においてバックライト機能を果たす
ように結像させると共に、前記空間変調素子上の画像を
拡大若しくは縮小する。

【００１４】上記課題は、次の構成を有する立体画像表
示装置によっても達成される。即ち、表示対象である立
体画像を表示するための光透過性を有する一対の第１と
第２の空間変調素子と、前記第１と第２の空間変調素子
を夫々裏面より照明するために設けられた一対の第１と
第２の表示発光装置であって、観察者の右目に対応する
位置に配置された発光領域と左目に対応する位置に配置
された非発光領域とを設けられた前記第１の表示発光装
置と、観察者の右目に対応する位置に配置された非発光
領域と左目に対応する位置に配置された発光領域とを設
けられた前記第２の表示発光装置と、前記一対の空間変
調素子に表示される画像を１つに合成するために、前記
第１と第２の表示発光装置の前方に配置されたハーフミ
ラーと、前記ハーフミラーの光路と観察者との間に設け
られ、前記ハーフミラーによって合成された画像を拡大
若しくは縮小するための光学素子とを具備する。

【００１５】前記第１の表示発光装置の観察者の右目に
対応する位置に配置された発光領域と、前記第２の表示
発光装置の左目に対応する位置に配置された発光領域と
が、前記一対の空間変調素子の夫々に対してバックライ
トとして作用する。更に、前記第１の光学素子は前記一
対の空間変調素子の夫々に表示された画像を拡大若しく
は縮小する。

【００１６】好ましくは、前記一対の空間変調素子は空
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
過性フィルムである。好ましくは、前記光学素子は、フ
レネルレンズなどの凸レンズ、若しくは凹面鏡である。
好ましくは、前記一対の表示発光装置に表示される画像
の夫々は、２つの異なる波長を有する光源（好ましくは
赤外光光源）によって照射された観察者の顔面の像を波
長によって分離した少なくとも２つの画像である。

【００１７】好ましくは、前記非発光領域は遮蔽物で覆
われている。また、好ましくは、前記表示発光装置の画
像出力面を、前記第１の光学素子の焦点距離外に設置す
る。また、好ましくは、本発明の立体画像表示装置は、
表示対象である立体画像を時分割で交互に表示するため
の光透過性を有する空間変調素子と、前記空間変調素子
を裏面より照明するための光透過性を有する空間変調素
子と、前記空間変調素子に表示された画像を拡大若しく
は縮小するための第１の光学素子とを具備し、前記空間
変調素子に表示された像を、前記発光表示装置に表示さ
れた像によりバックライトしつつ、前記第１の光学素子
によって拡大若しくは縮小することを特徴とする。時分
割表示制御を用いることによって装置を小型化する。

【００１８】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の好
適な実施例を２つ挙げて説明する。第１の実施例は、２
つの液晶の表示画面を後方から一対の第１のレンズを介
して照明し、その各々の液晶表示画面に表示された画像
を合成し、その合成画像を第２のレンズで拡大して観察
するものである。第２の実施例は、後方照明光を発生す
る一対の発光装置の発光面の夫々に、右目用と左目用の
発光領域と遮光領域とを設けるものである。

【００１９】〈第１実施例〉図１において、１０ａ，１
０ｂは空間変調素子としての透過型の液晶ディスプレイ
である。１１ａ，１１ｂは液晶デイスプレイ１０ａ，１
０ｂの夫々裏面に位置するレンズとしての焦点距離１５
０ｍｍのフレネルレンズである。１２ａ，１２ｂは発光
機能を有する照明用図形表示装置としての白黒ＣＲＴで
あり、レンズ１１ａ，１１ｂを挟んで夫々液晶デイスプ
レイ１０ａ，１０ｂと反対側に位置し、レンズ１１ａ，
１１ｂ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、夫々波長８５０ｎｍ、９５０ｎｍ
のＬＥＤライト、１４ａ，１４ｂは撮影装置としての白
黒ＣＣＤカメラ、１５は液晶デイスプレイ１０ａ，１０
ｂ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は夫々立体画像を観察する観察者を示し
ている。

【００２０】また、１８は、液晶デイスプレイ１０ａ，
１０ｂの画像を拡大し若しくは縮小するためのレンズ群
である。レンズ群１８の構成は、画像を拡大しあるいは
縮小することができるように、凸レンズ及びまたは凹レ
ンズの組み合わせからなる。収差を減少させる目的で
は、組み合わせレンズが好ましい。また、拡大画像が見
るのが目的の場合、コストの面からも凸レンズのみの組
み合わせでもよい。

【００２１】図２は、照明用の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は夫々ＬＥＤ１３ａ，１３ｂ
の光が当たっている領域を示す。照明としてのＬＥＤ１
３ａ，１３ｂを２つ左右に離間した位置に配されて必要
とするのは、人の頭部は情報から見て楕円形状をしてい
ることに鑑みれば、人の顔に左右から２つの照明光を当
てると、図２に示すように、右側のＬＥＤ１３ｂに照明
された顔の部分２０ｂと、左側のＬＥＤ１３ａにより照
明された顔の部分２０ａとが形成され、それらの領域２
０ａ，２０ｂをレンズ１１ａ，１ｂを通してみた場合に
おける視線の交差を考慮し夫々観察者の右目と左目に対
応させる必要があるからである。換言すれば、画像領域
２０ａ，２０ｂは互いに分離して取り出すことができれ
ば、画像領域２０ａは右目用のバックライト光源（液晶
デイスプレイのバックライト光源）、画像領域２０ｂは
左目用バックライト光源として利用できる。

【００２２】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、夫々白黒ＣＣＤカメラ１４ａ，１４ｂに装着し
た波長フィルタ３１ａ，３１ｂにより選択的に透過する
領域を示す。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。ここで、観察者を波長フィルタ３
１ａを装着したＣＣＤカメラ１４ａで撮影すれば、得ら
れる画像は波長帯域が２６ａに集中した領域２０ａだけ
となり、波長フィルタ３１ｂを装着したＣＣＤカメラ１
４ｂで撮影すれば、得られる画像は波長帯域が２６ｂに
集中した領域２０ｂだけとなる。

【００２３】図５は、図１において、観察者が自己の顔
画像（ＣＣＤカメラ１４ａ，１４ｂで撮影された）を虚
像として観察する様子を示したもので、分かり易いよう
に、２つの照明用図形表示装置（白黒ＣＲＴ１２ａ，１
２ｂ）とレンズ（１１ａ，１１ｂ）のうちの１組のみを
示した。図１の実施例では、ＣＲＴ１２ａ，１２ｂに表
示される観察者の顔画像は、レンズ１１ａ，１１ｂによ
って虚像に変換されて液晶デイスプレイのバックライト
として作用するので、その虚像が観察者にどのように見
えるかの説明のためには、ハーフミラー、液晶ディスプ
レイは不要であるので、図５における図示を省略した。

【００２４】図５において、４０，４１，４２，４３
は、バックライトとして作用する画像領域である。これ
らの領域は、レンズ１１ａ（１１ｂ）及びレンズ群１８
によって虚像に変換されてバックライトとして作用す
る。この際、レンズ１１ａ（１１ｂ）とレンズ群１８は
１つの組み合わせレンズとして作用するため、仮想レン
ズ１１’を想定し、その焦点距離や左右の分別作用を考
慮して、各要素の位置を設定する必要がある。

【００２５】また、図５において、４つの画像領域４
０，４１，４２，４３が１つのＣＲＴに表示されている
ように便宜上示されているが、図１のシステムでは、右
目用のバックライト光源と左目用のバックライト光源と
は波長に応じて区分けされているので、領域４０と４１
とが同時に、そして、領域４２と４３とが同時に同じ表
示装置に表示されることはない。

【００２６】以上の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が観察することになる立体表示対象の画像は、その
右眼用画像を液晶ディスプレイ１０ａに表示し、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に表示させる。夫々のデイスプレイに表示された
２つの画像はハーフミラー１５により一つの画面上に合
成される。左目用画像をデイスプレイ１０ｂにおいて左
右反転させる理由は、右目用画像がミラー１５を透過す
るのに対し、左目用画像はミラー１５によって反転され
るので、観察者が左右を正しく目視するためには、前も
ってデイスプレイ１０ｂにおいて左右反転させて表示す
る必要があるからである。

【００２７】更に具体的に説明すれば、図１において、
例えば、ＣＲＴ１２ａに表示された顔面右側の像が液晶
ディスプレイ１０ａのバックライトとして作用すると共
に、この液晶ディスプレイ１０ａには右目で見るための
映像で駆動されている。同様に、ＣＲＴ１２ｂにも観察
者１７の左顔面の映像がバックライトとして表示され、
液晶ディスプレイ１０ｂは左目で見るための像で駆動さ
れている。この２つの像がハーフミラーで合成されるの
で、立体像として観察者には映る。

【００２８】前述したように、観察者１６および１７の
前方両わきに配置されたＬＥＤ１３ａ，１３ｂは、図２
に示したように、ＬＥＤ１３ａ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２０
ｂを照らすように、ＬＥＤ１３ａ，１３ｂの位置決めす
る必要がある。ＬＥＤ１３ａ，１３ｂの発光波長は図３
に示したように、夫々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３２と撮像レンズ３０の間に、夫々波長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。従
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ＣＲＴ１２
ａ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、夫々Ｃ
ＣＤカメラ１４ａ，１４ｂ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，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。

【００２９】次に、フレネルレンズ１１ａ，１１ｂの作
用について図５及び図６を用いて説明する。フレネルレ
ンズ１１ａは、白黒ＣＲＴ１２ａに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１
１ａとレンズ群１８が組レンズであると見做したときの
焦点距離外に設定することにより、観察者１６の右眼、
左眼に白黒ＣＲＴ１２ａの画面上における夫々領域４
０，４１のみを、また観察者１７の右眼、左眼に白黒Ｃ
ＲＴ１２ａの画面上における夫々領域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１６，１
７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
きる。この時、領域４１及び４３は発光しないため、左
眼には白黒ＣＲＴ１２ａ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。

【００３０】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
右を反転させておく。

【００３１】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。

【００３２】フレネルレンズ１１ａ，１１ｂ、及びレン
ズ群１８と白黒ＣＲＴ１２ａ（１２ｂ）の位置関係は、
図６に示すように、白黒ＣＲＴ１２ａ（１２ｂ）が、レ
ンズ１１ａ（１１ｂ）や及びレンズ群１８を組レンズと
見做したときの仮想レンズ１１’の焦点外にあれば、Ｃ
ＲＴ１２ａ（１２ｂ）に表示された観察者の顔面像はバ
ックライトとして作用する。一方、レンズ１８は、その
焦点距離内に液晶デイスプレイ１０ａ（１０ｂ）が来る
ように位置決めする。実際には、倍率を変えるために、
レンズ群１８をズームレンズとし、その焦点距離を外部
から変更できるようにする。また、フレネルレンズを用
いることにより厚さを薄くし、装置全体をコンパクト化
することができる。

【００３３】以上の構成を有する第１実施例の表示装置
システムによれば、 ：観察者を煩わせることなく立体視が可能となり、 ：更に、液晶デイスプレイに表示された対象画像を観
察者の目的に合わせて拡大し若しくは縮小して観察する
ことができる。 ：バックライト光源は、カメラ１４によって撮影され
た観察者の顔面画像であるので、観察者の位置が移動し
ても、その顔面画像も観察者の移動に合わせて移動す
る。換言すれば、観察者が移動しても、バックライト光
源の位置も対応して移動するので、継続して正常に立体
画像として観察することができる。

【００３４】〈第１実施例の変形〉変形例１ なお、前記第１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。

【００３５】また、レンズ１１ａ（１１ｂ）及びレンズ
群１８は、凹面鏡によっても代用することができる。変形例２ また、第１実施例では、観察者の移動があっても、バッ
クライト光源も一緒に移動するので、立体画表示は継続
してなされることは前述したとおりである。バックライ
ト光源の表示位置を観察者の移動に追従させることの変
形例として図７のシステムを提案する。

【００３６】図７において、８１は画像出力装置を示
す。８２は光点座標検出器であり、前記白黒ＣＣＤカメ
ラ１４により撮影された顔画像が白黒液晶ディスプレイ
８３に表示された画像より、該画像を光点としてその位
置座標を検出し、画像出力装置８１へ送る。白黒ＣＲＴ
１２ａに表示された図形４４ａ，４４ｂは観察者１６，
１７にとり右目用に働くバックライトであり、白黒ＣＲ
Ｔ１２ａの発光部分である。カメラ１４で撮像された観
察者１６および１７の顔面の映像は、前述のように白黒
液晶ディスプレイ８３に表示される。この顔画像は光点
として光点座標検出器８２で位置座標とその数を検出さ
れ、画像出力装置８１に入力され、白黒ＣＲＴ１２ａに
は観察者１６並びに１７の右目のバックライトに対応す
る図形４４ａ，４４ｂが前記位置座標に従って表示され
る。白黒ＣＲＴ１２ｂには観察者１６並びに１７の左目
のバックライトに対応する図形の鏡像が表示される。す
なわち画像出力装置８１で右目用及び左目用のバックラ
イトとして用いるべき図形が作成され、白黒ＣＲＴ１２
ａ、１２ｂにそれらの図形が光点座標検出器８２で検出
された観察者１６、１７の顔の位置座標に従って表示さ
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。

【００３７】図７において、レンズ群１８は、液晶デイ
スプレイ１０ａ（１０ｂ）に表示された画像を拡大し、
縮小するために用いるのは前述の第１実施例と同じであ
る。変形例３ 上記第１実施例及び第１，第２変形例は全てバックライ
トを形成させるために、フレネルレンズ１１ａ（１１
ｂ）が必要であった。これから説明する第３変形例は、
レンズの量を減らすために、バックライトを形成させる
ためのレンズ１１ａ（１１ｂ）の機能をレンズ群１８に
兼用させるものである。その構成を図８に示す。図６と
図８を比較すれば分かるように、第３変形例ではレンズ
１１ａ（１１ｂ）が不要となっている。

【００３８】レンズ群１８，液晶デイスプレイ１０ａ
（１０ｂ），ＣＲＴ表示装置１２ａ（１２ｂ）の位置関
係は次のようにする。ＣＲＴ上に表示された像が光源と
して機能するために、ＣＲＴはレンズ群１８の焦点より
外側に離れた位置に置く。また、観察者がレンズ群１８
を介してデイスプレイ１０ａ（１０ｂ）上の画像を見る
ことができることを容易ならしめるために、レンズ群１
８の位置を、デイスプレイ１０ａ（１０ｂ）上の画像が
観察者にとって虚像としてみえるように決定する。

【００３９】〈第２実施例〉前述の第１実施例、そして
その３つの変形例は、いずれもバックライト光源が観察
者の移動に合わせて移動するように構成することによ
り、操作性の向上を狙ったものである。しかしながら、
そのために、観察者の顔面を撮影するカメラ１４や光を
照射するためＬＥＤ光源１３等が必要となりコスト的に
高価になる。そこで、観察者の移動に対する追従性は低
下して操作性が若干低下するものの、コスト的に廉価な
システムを第２実施例として図９に提案する。

【００４０】図９のシステムでは、図１のシステムか
ら、夫々が高価な、カメラ１４ａ（１４ｂ），光源１３
ａ（１３ｂ）、そしてＣＲＴ１２ａ（１２ｂ）を不要に
した。その代わりに、平面型発光素子板（例えば、蛍光
板やＥＬやプラズマデイスプレイ等）４０ａ（４０ｂ）
と、その発光板の発光面上を覆ったマスク板１９ａ（１
９ｂ）とが付加されている。

【００４１】図９において、発光素子板４０ａ（４０
ｂ）は全面から光を発光するようになっている。マスク
１９ａは図９においてＸ方向から見て右側の発光領域を
マスク（遮光）する。マスク１９ｂは図９においてＹ方
向から見て右側の発光領域をマスク（遮光）する。

【００４２】図１０は、発光面４０ａの左側が右目のた
めの光源になることを説明する。即ち、マスク１９ａは
発光面４０ａの左側を遮光しないので、発光面４０ａの
左側から発した光はレンズ１１ａ、ミラー１５及びレン
ズ群１８を透過して観察者の右目のみに入る。即ち、４
０ａの左側の領域は右目のためのバックライトとして機
能する。ここで、レンズはレンズ１１ａとレンズ群１８
とで構成される組レンズを仮想的に１つのレンズで表し
たものである。

【００４３】また図１０は、マスク１９ａの構成と両目
の位置関係をも示している。マスクの分割点５０ａは右
目と左目の略中央に一致する。換言すれば、観察者がそ
のような位置に顔を置けば、デイスプレイ１０ａ上の２
つの画像を立体画像として観測できることとなる。左目
のための光源についても、ハーフミラー１５による鏡像
効果が関連することを除けば図１０に示した光学系と同
様であるので詳細な説明を省略する。

【００４４】図９に示された第２実施例は、コスト的に
は有利になるものの、立体視が保証される観測位置が限
定される。そのために、観察者にどの位置ならば立体視
が可能であるかを示す工夫が必要となる。図１１はその
ような工夫を示す。図１１において、筺体１００は図９
のシステムの全ての構成要素を含む。１０１は観測窓で
あり、この観測窓から観察者はレンズ群１８を介してデ
イスプレイ１０ａ（１０ｂ）の画像を観測することにな
る。１０２はサイトであり、観察者が円１０３の中心が
筺体１００に設けられた交差線１０４の中心と一致する
位置に自分の顔を置けば、図１０，図１１に示された関
係は満足され、立体視が得られることになる。

【００４５】〈第３実施例〉上記２つの実施例は、共
に、左右目のための画像を表示する手段を２つ有してい
たために、コスト的に嵩むものとなる。そこで第３実施
例として、時分割表示制御を導入して、ステレオ画像を
表示するための液晶デイスプレイとバックライト光源と
しての発光表示装置（ＣＲＴ）を共に１つとしたもので
ある。

【００４６】図１２は、この第３実施例を示す。同図に
おいて、１２はＣＲＴ装置、１１はフレネルレンズ、１
０は白黒液晶デイスプレイ、１８はレンズ群である。９
０は、左目用のバックライト画像をＣＲＴ１２に表示し
ながら左目用のステレオ画像を液晶デイスプレイ１０に
表示する動作と、右目用のバックライト画像をＣＲＴ１
２に表示しながら右目用のステレオ画像を液晶デイスプ
レイ１０に表示する動作とを、時分割で切り替え制御す
るためのコントローラである。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の立体画像表
示装置によれば、左右目用に独立して作用するバックラ
イトを用いることにより立体画像が得られるともに、そ
の立体画像を拡大若しくは縮小することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例における立体画像表示
装置の構成図である。

【図２】本発明に係る第１実施例における立体画像表示
装置の動作説明図である。

【図３】本発明に係る第１実施例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】本発明に係る第１実施例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】本発明に係る第１実施例における立体画像表示
装置の動作説明図である。

【図６】第１実施例におけるレンズやＣＲＴ、液晶デイ
スプレイの位置関係を説明する図である。

【図７】第１実施例の変形例にかかる立体画像表示装置
の構成図である。

【図８】第１実施例の他の変形例における、レンズやＣ
ＲＴ、液晶デイスプレイの位置関係を説明する図であ
る。

【図９】本発明の第２実施例にかかる立体画像表示装置
の構成図である。

【図１０】第２実施例の動作原理を説明する図である。

【図１１】第２実施例の外観を説明する図である。

【図１２】時分割制御に係る変形例を説明する図であ
る。

【図１３】従来例を説明する図である。

【図１４】従来例を説明する図である。

【符号の説明】

１６，１７ 観察者 １０ａ，１０ｂ 透過型液晶ディスプレイ １１ａ，１１ｂ レンズ １２ａ，１２ｂ 白黒ＣＲＴ １３ａ，１３ｂ ＬＥＤ １４ａ，１４ｂ 白黒ＣＣＤカメラ １５ ハーフミラー １８ レンズ群 ８１ 画像出力装置 ８２ 光点座標検出器 ８３ 白黒液晶ディスプレイ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示対象である立体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夫々裏面より照明するための一対の
   表示発光装置と、 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
   するために、前記一対の空間変調素子の前方に配置され
   たハーフミラーと、 前記ハーフミラーの光路と観察者との間に設けられ、前
   記ハーフミラーによって合成された画像を拡大若しくは
   縮小するための第１の光学素子とを具備し、 前記空間変調素子に表示された像を、前記発光表示装置
   に表示された像によりバックライトしつつ、前記第１の
   光学素子によって拡大若しくは縮小することを特徴とす
   る立体画像表示装置。
2. 【請求項２】 表示対象である立体画像を時分割で交互
   に表示するための光透過性を有する空間変調素子と、 前記空間変調素子を裏面より照明するための発光表示装
   置と、 前記空間変調素子に表示された画像を拡大若しくは縮小
   するための第１の光学素子とを具備し、 前記空間変調素子に表示された像を、前記発光表示装置
   に表示された像によりバックライトしつつ、前記第１の
   光学素子によって拡大若しくは縮小することを特徴とす
   る立体画像表示装置。