JPH08160356A

JPH08160356A - 立体映像表示装置

Info

Publication number: JPH08160356A
Application number: JP7201420A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Hattori; 知彦服部
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-08-05
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1996-06-21
Anticipated expiration: 2015-07-13
Also published as: JP3708174B2

Abstract

(57)【要約】【目的】特殊な眼鏡無しで多人数同時観察が可能なス
テレオ像表示による立体映像表示装置を実現することで
ある。【構成】立体映像出力すべく大型凸レンズＬa が配設
され、その後方に観察者Ｏの顔面像が実質的に結像する
位置またはその近傍に、白黒テレビＤを配設せしめ、該
大型凸レンズＬa を通して該観察者Ｏの映像を入力しう
べくビデオカメラを配設せしめ、さらに、該観察者Ｏと
該白黒テレビＤとの間に該観察者Ｏの観察すべきステレ
オ像を時分割で表示可能なカラー液晶板Ｊを備えたも
の。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は眼鏡等を使用する必要が
ない壁掛け立体テレビに関する。

【０００２】

【従来技術】従来、眼鏡を使用する必要がない多人数同
時観察可能なステレオ画像表示装置として本願出願人は
既に特願平4-303116号および特願平6-162684号に提案し
ている。以下にこの装置の原理について説明する。即
ち、１対のステレオ像の複数の観察者による同時観察が
可能とすべく、１対の、ステレオ像を時分割で表示可能
なカラー液晶板と、その映像を左右の眼に正しく選択的
に送ることが可能となる凸レンズ、または、凸レンズア
レイと、該観察者像が表示可能な白黒テレビとで構成さ
れたバックライトを備える時分割、または、空間分割立
体テレビであり、１対のステレオ像を眼鏡無しで多人数
同時観察が可能である。しかしながら凸レンズや凸レン
ズアレイが大型化するにしたがい、該レンズやレンズア
レイ近傍より得られる観察者の赤外映像と該レンズやレ
ンズアレイにより白黒テレビの画像出力面に結像する観
察者の映像は大きな視差を持ち、該立体テレビの特徴で
ある観察者に対するセルフトラッキングが困難になる欠
点を有していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みなされたものであって、特殊な眼鏡無しでステレオ立
体画像表示を時分割、空間分割または時間並行で行う立
体画像表示装置を使用した立体映像表示装置に関する。

【０００４】

【課題を解決する手段】そこで、本発明は、第一に、立
体映像出力すべく結像手段またはアレイ状に構成された
結像手段が配設され、その後方に観察者の顔面像が実質
的に結像する位置またはその近傍に、観察者の左右の目
にそれぞれ左目用、右目用ステレオ像を時分割に分配す
べく画像出力可能なバックライト光源を配設せしめ、該
観察者と該結像手段またはアレイ状に構成された該結像
手段との間に該観察者の観察すべきステレオ像を時分割
で表示可能な透明で電気光学的な空間変調素子群を配設
し、さらに該観察者の映像または赤外映像を該結像手段
またはアレイ状に構成された該結像手段を通して撮像
し、得られた該観察者像の変調像を該バックライト光源
に表示する立体映像表示装置とすることによる。第二
に、立体映像出力すべく結像手段またはアレイ状に構成
された結像手段が配設され、その後方に観察者の顔面像
が実質的に結像する位置またはその近傍に、観察者の左
右の目にそれぞれ左目用、右目用ステレオ像を空間分割
または時間並行に分配すべく画像出力可能なバックライ
ト光源を配設せしめ、該観察者と該結像手段またはアレ
イ状に構成された該結像手段との間に該観察者の観察す
べきステレオ像を空間分割または時間並行で表示可能な
透明で電気光学的な空間変調素子群を配設し、さらに該
観察者の映像または赤外映像を該結像手段またはアレイ
状に構成された該結像手段を通して撮像し、得られた該
観察者像の変調像を該バックライト光源に表示する立体
映像表示装置とすることによる。第三に、立体映像出力
すべく結像手段またはアレイ状に構成された結像手段が
配設され、その後方に観察者の顔面像が実質的に結像す
る位置またはその近傍に、観察者の左右の目にそれぞれ
左目用、右目用ステレオ像を時分割に分配すべく画像出
力可能な透明で電気光学的な空間変調素子群を配設せし
め、さらにその後方に該観察者の観察すべきステレオ像
を時分割で表示可能な画像出力面を配設し、さらに該観
察者の映像または赤外映像を該結像手段またはアレイ状
に構成された該結像手段を通して撮像し、得られた該観
察者像の変調像を該空間変調素子群に表示する立体映像
表示装置とすることによる。第四に、立体映像出力すべ
く結像手段またはアレイ状に構成された結像手段が配設
され、その後方に観察者の顔面像が実質的に結像する位
置またはその近傍に、観察者の左右の目にそれぞれ左目
用、右目用ステレオ像を空間分割または時間並行に分配
すべく画像出力可能な透明で電気光学的な空間変調素子
群を配設せしめ、さらにその後方に該観察者の観察すべ
きステレオ像を空間分割または時間並行で表示可能な画
像出力面を配設し、さらに該観察者の映像または赤外映
像を該結像手段またはアレイ状に構成された該結像手段
を通して撮像し、得られた該観察者像の変調像を該空間
変調素子群に表示する立体映像表示装置とすることによ
る。第五に、請求項１および２記載の変調像に対する電
気光学的空間変調素子群に表示される映像による影響を
該空間変調素子に入力される映像信号を用いて補正する
請求項１ないし４記載の立体映像表示装置とすることに
よる。第六に、請求項１ないし５記載の結像手段または
アレイ状に構成された結像手段を通して立体映像観察者
の赤外光照明を行う請求項１ないし５記載の立体映像表
示装置とすることによる。第七に、請求項１ないし５記
載の結像手段またはアレイ状に構成された結像手段を通
さずに立体映像観察者の赤外光照明を行う請求項１ない
し５記載の立体映像表示装置とすることによる。第八
に、前記結像手段またはアレイ状に構成された結像手段
が単数枚または複数枚より構成された凸レンズまたは凸
レンズアレイである請求項１ないし７記載の立体映像表
示装置とすることによる。第九に、前記結像手段または
アレイ状に構成された結像手段が単数枚または複数枚よ
り構成されたフレネル凸レンズまたはフレネル凸レンズ
アレイである請求項１ないし７記載の立体映像表示装置
とすることによる。第十に、前記結像手段またはアレイ
状に構成された結像手段が単数枚または複数枚より構成
された凹面鏡または凹面鏡アレイである請求項１ないし
７記載の立体映像表示装置とすることによる。第十一
に、前記結像手段またはアレイ状に構成された結像手段
が単数枚または複数枚より構成されたフレネル凹面鏡ま
たはフレネル凹面鏡アレイである請求項１ないし７記載
の立体映像表示装置とすることによる。第十二に、前記
結像手段またはアレイ状に構成された結像手段が単数枚
または複数枚より構成された回折格子レンズまたは回折
格子レンズアレイである請求項１ないし７記載の立体映
像表示装置とすることによる。第十三に、前記結像手段
が請求項８ないし１２記載の結像手段を任意に組み合わ
せて構成される結像手段である請求項１ないし７記載の
立体映像表示装置とすることによる。第十四に、請求項
１および２記載のバックライト光源から立体映像観察者
との間に、また請求項３記載および４記載の画像出力面
から立体映像観察者との光路間にミラーまたはハーフミ
ラーを用いることを特徴とする請求項１ないし１３記載
の立体映像表示装置とすることによる。第十五に、請求
項１ないし４記載の結像を自動焦点技術を用いて行う請
求項１ないし１４記載の立体映像表示装置とすることに
よる。第十六に、ディジタル画像のための表示装置とし
て用いられる請求項１ないし１５記載の立体映像表示装
置とすることによる。第十七に、アナログ画像のための
表示装置として用いられる請求項１ないし１５記載の立
体映像表示装置とすることによる。第十八に、双方向通
信に用いられる請求項１ないし１７記載の立体映像表示
装置とすることにより、上記目的を達成せんとするもの
である。

【０００５】

【作用】本発明では、時分割ステレオ像表示に同期して
立体映像観察者側の顔面像の変調像が備えられた結像手
段、または、アレイ状結像手段により焦立した該観察者
の映像と幾何学的におよそ一致するよう、該焦立面に予
め配設されたバックライト光源、または、透明で電気光
学的空間変調素子に入力されることにより、時分割、空
間分割、または、時間並行でそれぞれのステレオ像が左
右の目に分配され、また、該結像手段、または、アレイ
状結像手段を観察者の撮像と観察者へのバックライトの
配送を兼ねることにより、該変調像と、該結像手段また
は該アレイ状結像手段により焦立した該観察者の映像と
のずれが少なくなる。結果、装置の画面の大型化や装置
の薄型化に伴うアレイ状結像手段の複雑化にも対応でき
る。

【０００６】

【実施例】以下、引き続き、本発明の立体映像表示装置
の要旨をさらに明確にするため図面を利用して一実施例
の説明をする。図１は本実施例における立体映像表示装
置の概略構成図であり、また図２はこの立体映像表示装
置を側面から見た光学経路を示す図であり、立体映像出
力すべく大型凸レンズＬa が配設され、その後方に観察
者Ｏの顔面像が実質的に結像する位置またはその近傍
に、観察者の左右の眼にそれぞれ正しいステレオ像を時
分割に分配すべく画像出力可能なバックライト光源とし
て通常の白黒テレビＤを配設せしめ、さらに、該観察者
Ｏと該光源Ｈとの間に該観察者Ｏの観察すべきステレオ
像を時分割で表示可能な透明で電気光学的な空間変調素
子群としてバックライトを外したカラー液晶テレビＪお
よびそのマトリックス回路Ｆを備え、ビデオテープレコ
ーダＡから出力されるステレオビデオ信号Ｎは該マトリ
ックス回路Ｆに入力される。その際、該ビデオテープレ
コーダＡから出るステレオ映像信号Ｎからステレオ同期
信号Ｓを回路Ｃより取り出し、該ステレオ同期信号Ｓに
同期させながら該大型凸レンズＬａと該白黒テレビＤと
の間に主に赤外光を反射し可視光が透過可能な図１およ
び図２の如く配設されたミラーＲにより反射した該観察
者Ｏの赤外光像が焦立する位置またはその近傍に配設さ
れたディフューザーＴを通して赤外線カメラＧより得ら
れる観察者側の赤外光映像信号Ｍの二値化像を二値化回
路Ｂで変調合成しその該観察者の半面の映像およびその
輝度反転像信号である変調二値化映像信号Ｋを、該白黒
テレビＤに、該大型凸レンズＬa により焦立する該観察
者側の像と幾何学的に一致するよう交互に時分割に入力
させ、かつ、該大型凸レンズＬa 面の左右どちらか一方
向より観察者に対して照明する赤外光源Ｈを配設する。
また、該カラ−液晶テレビＪに入力される映像により該
観察者Ｏの赤外光像の光学的強度に変化が起こるので、
それを補正するため該ステレオ映像信号Ｓの輝度信号に
応じて該赤外カメラの光学絞りの口径を自動的に変化さ
せるよう該ステレオ同期信号Ｓを該赤外線カメラＧに入
力される。これらにより赤外光源Ｈが観察できる複数の
該観察者は該ステレオ像を立体映像として観察できる。
尚大型凸レンズＬa は、フレネル凸レンズや図３に示す
如く凹面鏡Ｗやフレネル凹面鏡Ｗあるいは回折格子レン
ズでも良く、該結像手段どうしや鏡を任意に組み合わせ
たものを用いても良く、赤外線カメラＧは可視光に感度
を有しているものを用いて赤外光照明を行わず画像認識
技術等を用いて観察者の変調像としての二値化像を得て
も良い。また、大型凸レンズＬa と白黒テレビＤの画像
出力面との距離を、自動焦点技術を用いて観察者Ｏの映
像が該白黒テレビＤの画像出力面に結像するように調節
する機能を有しても良く、バックライトとしての効率を
あげるために該白黒テレビＤの画像出力面に大型の凸レ
ンズやフレネル凸レンズや回折格子レンズを配設しても
良く、それぞれを任意に組み合わせて用いても良い。ま
た、該赤外線カメラの光学絞りを口径を変化させない場
合は、該ステレオ映像信号Ｓにより該観察者側の赤外光
映像信号Ｍを変調し、該カラ−液晶テレビＪに入力され
る映像により、該観察者Ｏの赤外光像の光学的強度の変
化の補正を行っても良い。さらに、ディフューザーＴか
ら該赤外線カメラＧへの該赤外、または、可視光像の集
光効率をあげるためディフューザーＴに大型の凸レンズ
やフレネル凸レンズや回折格子レンズを配設しても良
く、それぞれを任意に組み合わせて用いても、アレイ状
に用いても良い。尚本実施例では赤外線照明は該大型凸
レンズＬa の側方より行っているが、その方向は本方式
のセルフトラッキングの主旨に反しない限り任意であ
り、該大型凸レンズＬa を通して赤外光照明しても良
い。また、該ミラーＲや該ディフューザーＴや、該赤外
線カメラＧの代わりに白黒テレビＤの画像出力面または
その近傍に、大型の可視光が透過可能な赤外線に感度を
持ち、その強度を平面的な映像として感知できるものを
配設されるシステムでも良い。

【０００７】以下引き続き、本発明の請求項１に基づく
立体映像表示装置の要旨をさらに明確にするため、図面
を利用して一実施例を説明する。図４は立体映像表示装
置の概略構成図であり、また、図５は立体映像表示装置
を側面から視認した光学経路の要部を示す図であり、立
体映像出力すべく凸レンズアレイＬb が配設され、その
後方に観察者の顔面像が実質的に結像する位置またはそ
の近傍に、観察者の左右の眼にそれぞれ正しいステレオ
像を時分割に分配すべく画像出力可能な、後述するカラ
ー液晶テレビＪの検光子としての偏光板は後述する白黒
液晶テレビＤの偏光子としての偏光板と共有できるの
で、表面の偏光板を外した画像書換速度の速い白黒液晶
テレビＤを前記平面的な映像として赤外線を感知できる
部材Ｖを張り合わせ配設せしめ、さらに、該観察者Ｏと
該凸レンズアレイＬb との間に該観察者の観察すべきス
テレオ像を時分割で表示可能な透明で電気光学的な空間
変調素子群としてバックライトを外したカラー液晶テレ
ビＪ、および、そのマトリックス回路Ｆを備え、ビデオ
テープレコーダＡから出力されるステレオビデオ信号Ｎ
は該マトリックス回路Ｆに入力される。その際、該ビデ
オテープレコーダＡから出るステレオ映像信号Ｎからス
テレオ同期信号Ｓをステレオ同期信号抽出回路Ｃより取
り出し、該ステレオ同期信号Ｓに同期させながら観察者
Ｏ側の映像を連続的に撮影可能な該平面的な映像として
赤外線を感知できる部材Ｖより得られる観察者Ｏ側の赤
外光映像信号Ｍの左右どちらかの二値化像、および、そ
の輝度反転像を二値化回路Ｂで変調合成し、その該観察
者Ｏの左右半面の二値化像、および、その輝度反転像信
号Ｋを、該白黒液晶テレビＤに、該凸レンズアレイＬb
により焦立する該観察者Ｏ側の像と幾何学的に一致する
よう交互に時分割に入力させ、光源Ｈを該凸レンズアレ
イＬb 面の左右どちらか一方向より観察者Ｏに対して赤
外光照明する。その結果上述の如く該観察者Ｏの該半面
像群が得られることになる。よって、光源Ｈが観察でき
る複数の該観察者Ｏは該ステレオ像を立体映像として観
察できる。尚、該平面的な映像として赤外線を感知でき
る部材Ｖが、該白黒液晶テレビＤの偏光板より後方に配
設された場合は、ステレオ同期信号Ｓにより該観察者Ｏ
側の赤外光映像信号Ｍを変調し該カラ−液晶テレビＪに
入力される映像により該観察者Ｏの赤外光像の光学的強
度の変化の補正を行う必要がある。凸レンズアレイＬb
はフレネル凸レンズアレイや凹面鏡アレイやフレネル凹
面鏡アレイあるいは回折格子レンズアレイでも良く、該
結像手段どうしや鏡を任意に組み合わせたものを用いて
も良く、該平面的な映像として赤外線を感知できる部材
は可視光に感度を有しているものを用いて赤外光照明を
行わず画像認識技術等を用いて観察者の変調像としての
二値化像を得ても良い。また、凸レンズアレイＬb と、
白黒液晶テレビＤの画像出力面との距離を、自動焦点技
術を用いて観察者Ｏの映像が白黒液晶テレビＤの画像出
力面に結像するように調節する機能を有しても良く、さ
らに、バックライトとしての効率をあげるため白黒液晶
テレビＤの画像出力面に大型の凸レンズやフレネル凸レ
ンズや回折格子レンズを配設しても良く、それぞれを任
意に組み合わせて用いても良くフレネル化したものを用
いても良い。尚本実施例では赤外線照明は該凸レンズア
レイＬb の側方より行っているが、その方向は本方式の
セルフトラッキングの主旨に反しない限り任意であり、
該大型凸レンズＬa 、または凸レンズアレイＬb を通し
て赤外光照明しても良い。

【０００８】次に、本発明の請求項２に基づく立体映像
表示装置の要旨をさらに明確にするため、図面を利用し
て一実施例につき説明する。図６は立体映像表示装置の
要部を示す概略構成図であり、また、図７はこの立体映
像表示装置を側面から視認した際の光学経路の要部を示
す光路図であり、立体映像出力すべく凸レンズアレイＬ
b が配設され、その後方に観察者の顔面像が実質的に結
像する位置またはその近傍に、観察者の左右の眼に各々
正しいステレオ像を空間分割に分配すべく画像出力可能
なバックライト光源として白黒液晶テレビＤを、前記平
面的な映像として赤外線を感知できる部材Ｖを張り合わ
せ配設せしめ、該白黒液晶テレビＤの表面の偏光板は、
該白黒液晶テレビＤのピクセルの横、または、縦列の位
置に相当する一列ごと交互に偏光方位角が各々直角であ
る偏光板または一枚の偏光板に透過光の偏光軸が９０度
回転する結晶や、液晶等で構成されたフィルムを、該白
黒液晶テレビＤのピクセルの横または縦列の位置に相当
する一列おきを用いる。さらに、該観察者Ｏと、該凸レ
ンズアレイＬb との間に、該観察者Ｏの観察すべきステ
レオ像を空間分割で表示可能であり、該ステレオ像各々
が偏光軸が直角である偏光のどちらか一方を選択的にバ
ックライトとして用いることが可能なバックライトを外
したカラー液晶テレビＪ、および、そのマトリックス回
路Ｆを備える。そのため、該カラー液晶テレビＪのバッ
クライト入射面側の偏光板は、該カラー液晶テレビのピ
クセルの横または縦列の位置に相当する一列ごと交互に
偏光方位角が直角である偏光板、または、偏光板と結晶
や、液晶等のフィルムで合成されたものである。ビデオ
テープレコーダＡから出力されるステレオビデオ信号Ｎ
は該マトリックス回路Ｆに入力される。その際、該ステ
レオビデオ信号Ｎはインターレース方式で右目用と左目
用映像を含んでいるため、その右目用映像は該右目用バ
ックライト光を選択できる偏光板が存する位置の該カラ
ー液晶テレビＪのピクセルを駆動させ、該左目用映像は
該左目用バックライト光を選択できる偏光板が存する位
置の該カラー液晶テレビＪのピクセルを、該右目用映像
を表示するピクセルと左目用映像を表示するピクセルに
入力される偏光バックライト光はその偏光軸が各々直角
であるので、＋−電極反転駆動させ、観察者Ｏ側の映像
を連続的に撮影可能な該平面的な映像として赤外線を感
知できる部材Ｖより得られる観察者Ｏ側の赤外光映像信
号Ｍの左右どちらかの二値化像およびその輝度反転像を
二値化回路Ｂで合成し、その該観察者Ｏの左右半面の二
値化像およびその輝度反転像信号Ｋを、該白黒液晶テレ
ビＤに、該凸レンズアレイＬb により焦立する該観察者
Ｏ側の像と、幾何学的に一致するよう上述の該白黒液晶
テレビのピクセルの横、または、縦列の一列ごと交互に
入力させ、光源Ｈを、該凸レンズアレイＬb 面の左右ど
ちらか一方向より観察者Ｏに対して赤外光照明する。そ
の結果上述の如く該観察者Ｏの該半面像群が得られるこ
とになる。よって、光源Ｈが観察できる複数の該観察者
Ｏは、該ステレオ像を立体映像として観察できる。尚、
該白黒液晶テレビＤを、通常の白黒液晶テレビで検光子
としての偏光板を外したものを用いた場合は、該二値化
像の左右どちらかを該白黒テレビに入力すれば良い。ま
た、該平面的な映像として赤外線を感知できる部材Ｖが
該白黒液晶テレビＤの偏光板より後方に配設された場合
は、ステレオ同期信号Ｓにより該観察者Ｏ側の赤外光映
像信号Ｍを変調し該カラ−液晶テレビＪに入力される映
像により該観察者Ｏの赤外光像の光学的強度の変化の補
正を行う必要がある。凸レンズアレイＬb はフレネル凸
レンズアレイや、凹面鏡アレイや、フレネル凹面鏡アレ
イ、あるいは、回折格子レンズアレイでも良く、該結像
手段どうしや鏡を任意に組み合わせたものを用いても良
く、該平面的な映像として赤外線を感知できる部材は、
可視光に感度を有しているものを用いて赤外光照明を行
わず画像認識技術等を用いて観察者の変調像としての二
値化像を得ても良い。また、凸レンズアレイＬbと、白
黒液晶テレビＤの画像出力面との距離を、自動焦点技術
を用いて観察者Ｏの映像が白黒液晶テレビＤの画像出力
面に結像するように調節する機能を有しても良く、バッ
クライトとしての効率をあげるため白黒液晶テレビＤの
画像出力面に大型の凸レンズやフレネル凸レンズや回折
格子レンズを配設しても良く、それぞれを任意に組み合
わせて用いても良くフレネル化したものを用いても良
い。尚本実施例では赤外線照明は、該凸レンズアレイＬ
b の側方より行っているが、その方向は本方式のセルフ
トラッキングの主旨に反しない限り任意であり、該凸レ
ンズアレイＬb を通して赤外光照明しても良い。

【０００９】また、白黒テレビＤや白黒液晶テレビＤに
入力する二値化像は必ずしも一方の輝度反転像を用いる
必要は無く、観察者の左右の眼にステレオ像分配に関し
て適切なバックライトとして働く二値化像であれば良
い。本実施例ではバックライト光源として白黒テレビや
白黒液晶テレビを用いたが、二次元画像出力が可能であ
り、かつ、その発色光が色の三原色は最低含んだもので
あれば良い。たとえば、プラズマディスプレイ、ネオン
管ディスプレイ、個体発光素子や、ＣＲＴや、アレイ状
ＣＲＴ等である。ただし、請求項２の空間分割方式に関
しては、該二次元画像出力面が空間分割に左右の眼用に
偏光軸が直角に偏光した２つの二値化像を表示できるよ
う、ストライプ状に交互に偏光方位角が各々直角の偏光
子でできた偏光板を、該二次元画像出力面に張り付ける
必要がある。尚、その際請求項２の要旨に反しない範囲
において偏光子の偏光板における張り付け形状は任意で
あり、また、該カラー液晶テレビのバックライト入射面
側の偏光板も同様である。さらに、請求項１に基づく本
実施例では、表面の偏光板を外した白黒液晶テレビをバ
ックライトとして用いたが、該偏光板を外さない場合
は、該カラー液晶テレビのバックライト入射面の偏光板
の偏光方位角と、該白黒液晶テレビの表面の該液晶板の
偏光方位角を一致させるか、該カラー液晶テレビのバッ
クライト入射面側の該偏光板は不要である。尚本実施例
ではアレイ状結像手段を用いた場合で空間分割方式を説
明したが、結像手段を用いた場合も同様である。請求項
２に基づく本実施例では、ステレオ映像を時分割でビデ
オテープレコーダより入力させたが、二つの映像信号よ
りなるステレオ映像信号を用いても良く、ステレオ映像
を発生させることができる如何なる映像信号を用いても
良い。また、請求項１および２に基づく本実施例では、
ステレオ像を発生させる機器としてビデオテープレコー
ダを用いたが、ステレオ像を発生するものであれば任意
である。

【００１０】次に、図８および図９の如く、前記請求項
１および２に示されたバックライトと、ステレオ像を表
示可能な透明で電気光学的な空間変調素子群との間に、
時分割に同期した透過光の偏光軸を９０度回転可能とす
る電気光学的な空間変調素子Ｅを配設した場合、請求項
１に関して空間分割方式のバックライト光源を用いるこ
とができ、さらに、請求項２に関して時分割方式のバッ
クライト光源を用いることができる。

【００１１】図１０は請求項３に基づく実施例における
立体映像表示装置の概略構成図であり、また、図１１は
この立体映像表示装置を側面から見た光学経路を示す図
であり、立体映像出力すべく大型凸レンズＬa が配設さ
れ、その後方に観察者Ｏの顔面像が実質的に結像する位
置またはその近傍に、観察者の左右の眼にそれぞれ正し
いステレオ像を時分割に分配すべくバックライトを外し
た画像書換速度の速い白黒液晶テレビＱを配設せしめ、
さらに、その後方に該観察者Ｏの観察すべきステレオ像
を時分割で１８０度倒立した画像として表示可能なカラ
ーテレビＰを備え、ビデオテープレコーダＡから出力さ
れるステレオビデオ信号Ｎは該マトリックス回路Ｆに入
力される。その際、該ビデオテープレコーダＡから出る
ステレオ映像信号Ｎからステレオ同期信号Ｓを該回路Ｃ
より取り出し、そのステレオ同期信号Ｓに同期させなが
ら、該大型凸レンズＬa と該白黒液晶テレビＱとの間に
主に赤外光を反射し可視光が透過可能な図９および図１
０の如く配設されたミラーＲにより反射した該観察者Ｏ
の赤外光像が焦立する位置、または、その近傍に配設さ
れたディフューザーＴを通して赤外線カメラＧより得ら
れる観察者側の赤外光映像信号Ｍの二値化像を二値化回
路Ｂで変調合成し、その該観察者の半面の映像およびそ
の輝度反転像信号Ｋを、該白黒液晶テレビＱに、該大型
凸レンズＬaにより焦立する該観察者側の像と、幾何学
的に一致するよう交互に時分割に入力させ、かつ、該大
型凸レンズＬa 面の左右どちらか一方向より観察者に対
して照明する赤外光源Ｈを配設する。これらにより赤外
光源Ｈが観察できる複数の該観察者は該ステレオ像を立
体映像として観察できる。尚大型凸レンズＬa はフレネ
ル凸レンズや、図１２の如く凹面鏡Ｗやフレネル凹面鏡
Ｗあるいは回折格子レンズでも良く、該結像手段どうし
や鏡を意意に組み合わせたものを用いても良く、赤外線
カメラＧは、可視光に感度を有しているものを用いて赤
外光照明を行わず画像認識技術等を用いて観察者の変調
像としての二値化像を得ても良い。また、該大型凸レン
ズＬa と該白黒液晶テレビＱの画像出力面との距離を自
動焦点技術を用いて観察者Ｏの映像が白黒液晶テレビＱ
の画像出力面に結像するように調節する機能を有しても
良く、立体映像の輝度をあげるためカラーテレビＰの画
像出力面に大型の凸レンズやフレネル凸レンズや回折格
子レンズを配設しても良く、それぞれを任意に組み合わ
せて用いても良い。また、ディフューザーＴから該赤外
線カメラＧへの該赤外、または、可視光像の集光効率を
上げるためディフューザーＴに大型の凸レンズやフレネ
ル凸レンズや回折格子レンズを配設しても良く、それぞ
れを任意に組み合わせて用いても、アレイ状に用いても
良い。尚本実施例では赤外線照明は該大型凸レンズＬa
の側方より行っているが、その方向は本方式のセルフト
ラッキングの主旨に反しない限り任意であり、該大型凸
レンズＬa を通して赤外光照明しても良い。また、該ミ
ラーＲや、該ディフューザーＴや、該赤外線カメラＧの
代わりに白黒液晶テレビＱの画像出力面、または、その
近傍に大型の可視光が透過可能な赤外線に感度を持ち、
その強度を平面的な映像として感知できるものを配設さ
れるシステムでも良い。

【００１２】以下引き続き、本発明の請求項３に基づく
立体映像表示装置の要旨をさらに明確にするため、図面
を利用して一実施例を説明する。図１３は立体映像表示
装置の概略構成図であり、また、図１４は立体映像表示
装置を側面から視認した光学経路の要部を示す図であ
り、立体映像出力すべく凸レンズアレイＬb が配設さ
れ、その後方に観察者の顔面像が実質的に結像する位
置、または、その近傍に、観察者の左右の眼にそれぞれ
正しいステレオ像を時分割に分配すべく、後述するカラ
ー液晶テレビの検光子としての偏光板は後述する白黒液
晶テレビの偏光子としての偏光板と共有できるので、バ
ックライトと偏光板を外した画像書換速度の速い白黒液
晶テレビＱを前記平面的な映像として赤外線を感知でき
る部材Ｖを張り合わせ配設せしめ、さらに、その後方に
該観察者の観察すべきステレオ像を時分割で１８０度倒
立像として表示可能なカラー液晶テレビＰ、および、そ
のマトリックス回路Ｆを備え、ビデオテープレコーダＡ
から出力されるステレオビデオ信号Ｎは該マトリックス
回路Ｆに入力される。その際、該ビデオテープレコーダ
Ａから出るステレオ映像信号Ｎからステレオ同期信号Ｓ
を該回路Ｃより取り出し、そのステレオ同期信号Ｓに同
期させながら観察者Ｏ側の映像を連続的に撮影可能な該
平面的な映像として赤外線を感知できる部材Ｖより得ら
れる観察者Ｏ側の赤外光映像信号Ｍの左右どちらかの二
値化像およびその輝度反転像を二値化回路Ｂで変調合成
し、その該観察者Ｏの左右半面の二値化像およびその輝
度反転像信号Ｋを、該白黒液晶テレビＱに、該凸レンズ
アレイＬb により焦立する該観察者Ｏ側の像と幾何学的
に一致するよう交互に時分割に入力させ光源Ｈを該凸レ
ンズアレイＬb 面の左右どちらか一方向より観察者Ｏに
対して赤外光照明する。その結果上述の如く該観察者Ｏ
の該半面像群が得られることになる。よって、光源Ｈが
観察できる複数の該観察者Ｏは該ステレオ像を立体映像
として観察できる。尚凸レンズアレイＬb は、フレネル
凸レンズアレイや凹面鏡アレイやフレネル凹面鏡アレ
イ、あるいは、回折格子レンズアレイでも良く、該結像
手段どうしや鏡を任意に組み合わせたものを用いても良
く、該平面的な映像として赤外線を感知できる部材は可
視光に感度を有しているものを用いて赤外光照明を行わ
ず画像認識技術等を用いて観察者の変調像としての二値
化像を得ても良い。また、該凸レンズアレイＬb と、該
白黒液晶テレビＱの画像出力面との距離を自動焦点技術
を用いて該観察者Ｏの映像が該白黒液晶テレビＱの画像
出力面に結像するように調節する機能を有しても良く、
観察すべきステレオ像が明るく観察できるよう該カラー
液晶テレビＰの画像出力面に大型の凸レンズや、フレネ
ル凸レンズや、回折格子レンズを配設しても良く、それ
ぞれを任意に組み合わせて用いても良くフレネル化した
ものを用いても良い。尚本実施例では赤外線照明は該凸
レンズアレイＬb の側方より行っているが、その方向は
本方式のセルフトラッキングの主旨に反しない限り任意
であり、該凸レンズアレイを通して赤外光照明しても良
い。

【００１３】次に、本発明の請求項４に基づく立体映像
表示装置の要旨をさらに明確にするため、図面を利用し
て一実施例につき説明する。図１５は立体映像表示装置
の要部を示す概略構成図であり、また、図１６はこの立
体映像表示装置を側面から視認した際の光学経路の要部
を示す光路図であり、立体映像出力すべく凸レンズアレ
イＬb が配設され、その後方に観察者の顔面像が実質的
に結像する位置またはその近傍に、観察者の左右の眼に
各々正しいステレオ像を空間分配すべく画像出力可能な
バックライトを外した白黒液晶テレビＱを前記平面的な
映像として赤外線を感知できる部材Ｖを張り合わせ配設
せしめ、該白黒液晶テレビＱの表面の偏光板は該白黒液
晶テレビのピクセルの横、または、縦列の位置に相当す
る一列ごと交互に偏光方位角が各々直角である偏光板、
または、一枚の偏光板に透過光の偏光軸が９０度回転す
る結晶や、液晶等で構成されたフィルムを、該白黒液晶
テレビＤのピクセルの横、または、縦列の位置に相当す
る一列おきを用いる。さらに、その後方に該観察者Ｏの
観察すべきステレオ像を空間分割で表示可能であり、該
ステレオ像各々が偏光軸が直角である偏光を発するカラ
ー液晶テレビＰ、および、そのマトリックス回路Ｆを備
える。そのため、該カラー液晶テレビＰの出力面側の偏
光板は、該カラー液晶テレビのピクセルの横列の位置に
相当する一列ごと交互に偏光方位角が直角である偏光板
である。ビデオテープレコーダＡから出力されるステレ
オビデオ信号Ｎは、該マトリックス回路Ｆに入力され
る。その際、該ステレオビデオ信号Ｎはインターレース
方式で右目用と左目用映像を含んでいるため、前記一列
ごと交互に偏光方位角の変化に合わせて右目用映像と左
目用映像を交互に空間分割入力する。該右目用映像と左
目用映像はその偏光軸が各々直角であるので、該白黒液
晶テレビＱに該観察者Ｏの左右の二値化半面像をピクセ
ルの横、または、縦列に対して一列ごとに＋−電極反転
駆動させ、交互に空間分割入力し、観察者Ｏ側の映像を
連続的に撮影可能な該平面的な映像として赤外線を感知
できる部材Ｖより得られる観察者Ｏ側の赤外光映像信号
Ｍの左右どちらかの二値化像およびその輝度反転像を二
値化回路Ｂで合成し、その該観察者Ｏの左右半面の二値
化像およびその輝度反転像信号Ｋを、該白黒液晶テレビ
Ｑに、該凸レンズアレイＬb により焦立する該観察者Ｏ
側の像と幾何学的に一致するように、上述の該白黒液晶
テレビＱのピクセルの横、または、縦列の一列ごと交互
に入力させ光源Ｈを該凸レンズアレイＬb 面の左右どち
らか一方向より観察者Ｏに対して赤外光照明する。その
結果上述の如く該観察者Ｏの該半面像群が得られること
になる。よって、光源Ｈが観察できる複数の該観察者Ｏ
は該ステレオ像を立体映像として観察できる。尚凸レン
ズアレイＬb は、フレネル凸レンズアレイや凹面鏡アレ
イやフレネル凹面鏡アレイ、あるいは、回折格子レンズ
アレイでも良く、該結像手段どうしや鏡を任意に組み合
わせたものを用いても良く、該平面的な映像として赤外
線を感知できる部材は可視光に感度を有しているものを
用いて赤外光照明を行わず画像認識技術等を用いて観察
者の変調像としての二値化像を得ても良い。また、凸レ
ンズアレイＬb と、該白黒液晶テレビＱの画像出力面と
の距離を自動焦点技術を用いて観察者Ｏの映像が該白黒
液晶テレビＱの画像出力面に結像するように調節する機
能を有しても良く、観察すべきステレオ像が明るく観察
できるよう該カラー液晶テレビＰの画像出力面に大型の
凸レンズや、フレネル凸レンズや、回折格子レンズを配
設しても良く、それぞれを任意に組み合わせて用いても
良くフレネル化したものを用いても良い。本実施例では
赤外線照明は該凸レンズアレイＬb の側方より行ってい
るが、その方向は本方式のセルフトラッキングの主旨に
反しない限り任意であり、該凸レンズアレイを通して赤
外光照明しても良い。

【００１４】また、白黒液晶テレビＱに入力する二値化
像は必ずしも一方の輝度反転像を用いる必要は無く、観
察者の左右の眼にステレオ像分配に関して適切なバック
ライトとして働く二値化像であれば良い。本実施例で用
いられたカラーテレビＰは本発明の主旨に反しない限り
如何なるタイプのものでも良い。たとえば液晶ディスプ
レイ、プラズマディスプレイ、ネオン管ディスプレイ、
個体発光素子や、ＣＲＴやアレイ状ＣＲＴ等である。た
だし、請求項４の空間分割方式に関しては該カラーディ
スプレイ画像出力面が空間分割に左右の眼用に偏光軸が
直角に偏光した２つの二値化像を表示できるよう、スト
ライプ状に交互に偏光方位角が各々直角の偏光子ででき
た偏光板を、該二次元画像出力面に張り付ける必要があ
る。さらに、その際請求項４の要旨に反しない範囲にお
いて偏光子の偏光板における張り付け形状は任意であ
り、また、該カラー液晶テレビのバックライト入射面側
の偏光板も同様である。また、請求項３に基づく本実施
例では表面の偏光板を外した白黒液晶テレビを用いた
が、該偏光板を外さない場合は、該カラーテレビの偏光
板の偏光方位角と該白黒液晶テレビの表面の該液晶板の
偏光方位角を一致させるか、該カラーテレビＰの出力面
側の偏光板は不要である。本実施例ではアレイ状結像手
段を用いた場合で空間分割方式を説明したが、結像手段
を用いた場合も同様である。また、請求項４に基づく本
実施例では、ステレオ映像を時分割でビデオテープレコ
ーダより入力させたが、二つの映像信号よりなるステレ
オ映像信号を用いても良く、ステレオ映像を発生させる
ことができる如何なる映像信号を用いても良い。また、
請求項３および４に基づく本実施例では、ステレオ像を
発生させる機器としてビデオテープレコーダを用いた
が、ステレオ像を発生するものであれば任意である。

【００１５】次に、図１７および図１８の如く、前記請
求項３および４に示された画像出力可能な透明で電気光
学的な空間変調素子群と、観察者の観察すべきステレオ
像を表示可能な画像出力面との間に、時分割に同期した
透過光の偏光軸を９０度回転可能とする電気光学的な空
間変調素子Ｅを配設した場合、請求項３に関して空間分
割方式の画像出力可能な透明で電気光学的な空間変調素
子群を用いることができ、請求項４に関して時分割方式
の画像出力可能な透明で電気光学的な空間変調素子群を
用いることができる。

【００１６】前記実施例群で表わされた装置を右目専用
機、左目専用機としてそれぞれ２台をハーフミラーで図
１９の如く合成し、時間並行方式の立体映像表示装置と
して用いても良い。ただし、該図１９では水平方向に合
成されているが、垂直方向に合成されたものでも良い。
さらに、図２０の如く偏光子を外した白黒液晶テレビと
各々が発生する画像の偏光光軸が直角である液晶カラー
プロジェクター、および、偏光を保持できるディフュー
ザーを用いる等のステレオ像を、各々その偏光の光軸が
直角であるようなカラーテレビＰを用いたときは、時間
並行方式の立体映像表示装置として用いても良い。ま
た、前記実施例群で表わされた立体映像表示装置に用い
られる結像手段またはアレイ状に構成された結像手段
と、バックライト光源または画像出力可能な透明で電気
光学的な空間変調素子群は請求項１ないし４に反しない
範囲において必ずしも平行に配設する必要はない。さら
に、本実施例では、ビデオテープレコーダからの一方向
通信である立体映像表示装置として用いているが、テレ
ビ、家庭用および工業用立体映像表示装置や、医用画像
立体映像表示装置、双方向通信として、たとえばマルテ
ィメディア、ゲーム機、テレビ電話や、バーチャルリア
リティ等に用いても良い。

【００１７】またさらに、本実施例に用いた立体映像観
察者に、バックライトを分配すべく配設された凸レンズ
アレイの代わりに、図２１および図２２に示した如くの
二重ハエの眼レンズスクリーンＬc を用いた場合には、
観察者の映像を取り込むためのテレビカメラの映像レン
ズをアレイ状にする必要はない。また、バックライト光
源に表示する観察者の二値化像もマルチフレームにする
必要もない。

【００１８】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、特殊な眼鏡
無しで、多人数同時観察が可能なステレオ像表示による
立体映像表示装置を実現することができる。さらに、装
置の画面の大型化や、装置の薄型化に伴うアレイ状結像
手段の複雑化にも対応できる等の独特の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に基づく発明の一実施例における立体
テレビ装置の概略図である。

【図２】本実施例の立体テレビ装置の側面から見た光学
経路を示す図である。

【図３】請求項１に基づく発明の凹面鏡を用いた場合の
一実施例を示す図である。

【図４】請求項１に基づく発明の一実施例における立体
テレビ装置の概略図である。

【図５】本実施例の立体テレビ装置の側面から見た光学
経路を示す図である。

【図６】請求項２に基づく発明の一実施例における立体
テレビ装置の概略図である。

【図７】本実施例の立体テレビ装置の側面から見た光学
経路を示す図である。

【図８】請求項１に基づく立体テレビ装置の側面から見
た光学経路を示す図である。

【図９】請求項２に基づく立体テレビ装置の側面から見
た光学経路を示す図である。

【図１０】請求項３に基づく発明の一実施例における立
体テレビ装置の概略図である。

【図１１】本実施例の立体テレビ装置の側面から見た光
学経路を示す図である。

【図１２】請求項３に基づく発明の凹面鏡を用いた場合
の一実施例を示す図である。

【図１３】請求項３に基づく発明の一実施例における立
体テレビ装置の概略図である。

【図１４】本実施例の立体テレビ装置の側面から見た光
学経路を示す図である。

【図１５】請求項４に基づく発明の一実施例における立
体テレビ装置の概略図である。

【図１６】本実施例の立体テレビ装置の側面から見た光
学経路を示す図である。

【図１７】請求項３に基づく立体テレビ装置の側面から
見た光学経路を示す図である。

【図１８】請求項４に基づく立体テレビ装置の側面から
見た光学経路を示す図である。

【図１９】ハーフミラーを用いて合成された時間並行方
式立体映像表示装置の一実施例である。

【図２０】ステレオ像を各々その偏光の光軸が直角であ
るようなカラーテレビを用いた時間並行方式立体映像表
示装置の一実施例である。

【図２１】二重ハエの眼レンズスクリーンの要部を側面
から視認した光学経路を示す図である。

【図２２】二重ハエの眼レンズスクリーンを視認した光
学経路を示す図である。

【符号の説明】

０観察者Ｇ赤外線カメラＤ白黒（液晶）テレビＬa 大型凸レンズＬb 凸レンズアレイＬc 二重ハエの眼レンズスクリーンＡビデオテープレコーダＢ二値化回路Ｃステレオ同期信号抽出回路Ｅ時分割に同期した透過光の偏光軸を９０度回転可能
とする電気光学的な空間変調素子Ｆマトリックス回路Ｈ赤外光源Ｊカラー液晶板Ｋ観察者の変調二値化映像信号Ｍ観察者の映像信号Ｎステレオビデオ信号Ｓステレオ同期信号ＴディフューザーＲミラーＶ平面的な映像として赤外線を感知できる部材ＰカラーテレビＱ白黒液晶板Ｗ凹面鏡Ｒh ハーフミラーＰr 〜Ｐl 各々が発生する画像の偏光光軸が直角であ
る液晶カラープロジェクター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】立体映像出力すべく結像手段またはアレ
イ状に構成された結像手段が配設され、その後方に観察
者の顔面像が実質的に結像する位置またはその近傍に、
観察者の左右の目にそれぞれ左目用、右目用ステレオ像
を時分割に分配すべく画像出力可能なバックライト光源
を配設せしめ、該観察者と該結像手段またはアレイ状に
構成された該結像手段との間に該観察者の観察すべきス
テレオ像を時分割で表示可能な透明で電気光学的な空間
変調素子群を配設し、さらに該観察者の映像または赤外
映像を該結像手段またはアレイ状に構成された該結像手
段を通して撮像し、得られた該観察者像の変調像を該バ
ックライト光源に表示することを特徴とする立体映像表
示装置。
【請求項２】立体映像出力すべく結像手段またはアレ
イ状に構成された結像手段が配設され、その後方に観察
者の顔面像が実質的に結像する位置またはその近傍に、
観察者の左右の目にそれぞれ左目用、右目用ステレオ像
を空間分割または時間並行に分配すべく画像出力可能な
バックライト光源を配設せしめ、該観察者と該結像手段
またはアレイ状に構成された該結像手段との間に該観察
者の観察すべきステレオ像を空間分割または時間並行で
表示可能な透明で電気光学的な空間変調素子群を配設
し、さらに該観察者の映像または赤外映像を該結像手段
またはアレイ状に構成された該結像手段を通して撮像
し、得られた該観察者像の変調像を該バックライト光源
に表示することを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項３】立体映像出力すべく結像手段またはアレ
イ状に構成された結像手段が配設され、その後方に観察
者の顔面像が実質的に結像する位置またはその近傍に、
観察者の左右の目にそれぞれ左目用、右目用ステレオ像
を時分割に分配すべく画像出力可能な透明で電気光学的
な空間変調素子群を配設せしめ、さらにその後方に該観
察者の観察すべきステレオ像を時分割で表示可能な画像
出力面を配設し、さらに該観察者の映像または赤外映像
を該結像手段またはアレイ状に構成された該結像手段を
通して撮像し、得られた該観察者像の変調像を該空間変
調素子群に表示することを特徴とする立体映像表示装
置。
【請求項４】立体映像出力すべく結像手段またはアレ
イ状に構成された結像手段が配設され、その後方に観察
者の顔面像が実質的に結像する位置またはその近傍に、
観察者の左右の目にそれぞれ左目用、右目用ステレオ像
を空間分割または時間並行に分配すべく画像出力可能な
透明で電気光学的な空間変調素子群を配設せしめ、さら
にその後方に該観察者の観察すべきステレオ像を空間分
割または時間並行で表示可能な画像出力面を配設し、さ
らに該観察者の映像または赤外映像を該結像手段または
アレイ状に構成された該結像手段を通して撮像し、得ら
れた該観察者像の変調像を該空間変調素子群に表示する
ことを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項５】請求項１および２記載の変調像に対する
電気光学的空間変調素子群に表示される映像による影響
を該空間変調素子に入力される映像信号を用いて補正す
ることを特徴とする請求項１ないし４記載の立体映像表
示装置。
【請求項６】請求項１ないし５記載の結像手段または
アレイ状に構成された結像手段を通して立体映像観察者
の赤外光照明を行うことを特徴とする請求項１ないし５
記載の立体映像表示装置。
【請求項７】請求項１ないし５記載の結像手段または
アレイ状に構成された結像手段を通さずに立体映像観察
者の赤外光照明を行うことを特徴とする請求項１ないし
５記載の立体映像表示装置。
【請求項８】前記結像手段またはアレイ状に構成され
た結像手段が単数枚または複数枚より構成された凸レン
ズまたは凸レンズアレイである請求項１ないし７記載の
立体映像表示装置。
【請求項９】前記結像手段またはアレイ状に構成され
た結像手段が単数枚または複数枚より構成されたフレネ
ル凸レンズまたはフレネル凸レンズアレイである請求項
１ないし７記載の立体映像表示装置。
【請求項１０】前記結像手段またはアレイ状に構成さ
れた結像手段が単数枚または複数枚より構成された凹面
鏡または凹面鏡アレイである請求項１ないし７記載の立
体映像表示装置。
【請求項１１】前記結像手段またはアレイ状に構成さ
れた結像手段が単数枚または複数枚より構成されたフレ
ネル凹面鏡またはフレネル凹面鏡アレイである請求項１
ないし７記載の立体映像表示装置。
【請求項１２】前記結像手段またはアレイ状に構成さ
れた結像手段が単数枚または複数枚より構成された回折
格子レンズまたは回折格子レンズアレイである請求項１
ないし７記載の立体映像表示装置。
【請求項１３】前記結像手段が請求項８ないし１２記
載の結像手段を任意に組み合わせて構成される結像手段
である請求項１ないし７記載の立体映像表示装置。
【請求項１４】請求項１および２記載のバックライト
光源から立体映像観察者との間に、また請求項３記載お
よび４記載の画像出力面から立体映像観察者との光路間
にミラーまたはハーフミラーを用いることを特徴とする
請求項１ないし１３記載の立体映像表示装置。
【請求項１５】請求項１ないし４記載の結像を自動焦
点技術を用いて行う請求項１ないし１４記載の立体映像
表示装置。
【請求項１６】ディジタル画像のための表示装置とし
て用いられる請求項１ないし１５記載の立体映像表示装
置。
【請求項１７】アナログ画像のための表示装置として
用いられる請求項１ないし１５記載の立体映像表示装
置。
【請求項１８】双方向通信に用いられる請求項１ない
し１７記載の立体映像表示装置。