JPH0862534A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊
な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板など
の光学系素子を主要な要素として使用することなく、観
視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画
像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体
画像を見せる。 【構成】 観視者の眼の近傍を含む左右の半顔を検出
し、この情報に基づき、点発光装置５の点発光位置を制
御して、画像表示装置４上に表示されている画像の光路
を制御することにより、左眼用画像の情報を観視者の左
眼に導き、右眼用画像の情報を観視者の右眼に導き、こ
れによって特殊な眼鏡を必要とすることなく、観視者に
立体画像を見せる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は立体テレビ放送などで使
用される立体画像表示装置に係わり、特に特殊な眼鏡無
しで、観視者に立体画像を見せる立体画像表示装置に関
する。

【０００２】［発明の概要］本発明は立体撮像された左
眼用画像と、右眼用画像とを用いた無眼鏡方式による立
体画像表示装置に関するもので、観視者の眼の近傍を含
む左右の半顔を検出し、この情報に基づき、画像の光路
を制御することにより、左眼用画像の情報を観視者の左
眼に導き、右眼用画像の情報を観視者の右眼に導き、こ
れによって特殊な眼鏡を必要とすることなく、観視者に
立体画像を見せるものである。

【０００３】

【従来の技術】立体テレビ放送などで使用される立体画
像表示装置として、従来、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡など
の特殊な眼鏡を使用させて、立体画像を見せる装置と、
レンティキュラースクリーンなどを用いて特殊な眼鏡無
しで、立体画像を見せる装置とが知られている。

【０００４】この場合、偏光眼鏡などの特殊な眼鏡を使
用させて、立体画像を見せる立体画像表示装置では、立
体撮像された左眼用画像の画素（左画素）と、右眼用画
像の画素（右画素）とを表示装置上に入れ子に表示させ
て、この表示装置上に配置された偏光板により、左画素
に所定偏光度（例えば、０度）の偏光を与えるととも
に、右画素に前記所定偏光度と直交する偏光度（例え
ば、９０度）の偏光を与え、これを左眼側レンズの偏光
度が前記所定偏光度にされ、右眼側レンズの偏光度が前
記所定偏光度と直交する偏光度にされた偏光眼鏡などの
特殊な眼鏡を掛けた観視者に立体画像を見せる。

【０００５】また、シャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使
用させて、立体画像を見せる立体画像表示装置では、立
体撮像された左眼用画像と、右眼用画像とを表示装置上
に交互に表示させながら、表示装置上に左眼用画像を表
示させているとき、シャッタ眼鏡の左眼レンズ部分を透
過状態にし、また表示装置上に右眼用画像を表示させて
いるとき、シャッタ眼鏡の右眼レンズ部分を透過状態に
し、このシャッタ眼鏡を掛けた観視者に立体画像を見せ
る。

【０００６】また、レンティキュラースクリーンなどを
用いて特殊な眼鏡無しで、立体画像を見せる立体画像表
示装置では、立体撮像された左眼用画像の画素（左画
素）と、右眼用画像の画素（右画素）とを表示装置上に
入れ子に表示させて、この表示装置上に配置されたレン
ティキュラースクリーンにより、左画素からの光を観視
者の左眼に導くとともに、右画素からの光を観視者の右
眼に導き、特殊な眼鏡無しで、観視者に立体画像を見せ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の立体画像表示装置においては、次に述べるよう
な問題があった。

【０００８】すなわち、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの
特殊な眼鏡を使用させて、立体画像を見せる立体画像表
示装置では、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡
を観視者に掛けさせることが前提条件となっているの
で、自然な状態で立体画像を観賞させることができない
という問題がある。

【０００９】また、レンティキュラースクリーンなどを
用いて特殊な眼鏡無しで、立体画像を見せる立体画像表
示装置では、細長いかまぼこ状のレンズを配置して形成
したレンティキュラースクリーンや１枚の板にスリット
を多数形成して作成したパララックスバリアなどによっ
て、左右画像を分離して観視者に立体画像を見せるよう
にしているので、立体視の可能な範囲（視域）が非常に
狭く、観視者の眼が移動したとき、左眼用画像が右眼
に、右眼用画像が左眼に反転入射してしまうなどの問題
があった。

【００１０】本発明は上記の事情に鑑み、偏光眼鏡やシ
ャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、か
つ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として
使用することなく、左右の画像の光路を各々制御するこ
とによって、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左
眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、
広い視域で立体画像を見せることができる立体画像表示
装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１の立体画像表示装置では、観視
者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を
検出する半顔検出装置と、表示対象となる左眼用画像信
号と右眼用画像信号と取り込み、これを交互に画面表示
する透過型表示装置と、前記透過型表示装置で左眼用画
像が透過表示されるとき、前記半顔検出装置の検出結果
に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の
各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出
射させ、また前記透過型表示装置で右眼用画像が透過表
示されるとき、前記半顔検出装置に検出結果に基づい
て、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素と
を結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させる
点発光装置とを備えたことを特徴としている。

【００１２】また、請求項２の立体画像表示装置では、
観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位
置を検出する半顔検出装置と、表示対象となる左眼用画
像信号を取り込み、これを画面表示する左眼用透過型表
示装置と、この左眼用透過型表示装置で左眼用画像が透
過表示されるとき、前記半顔検出装置の検出結果に基づ
いて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素
とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させ
る左眼用点発光装置と、前記左眼用透過型表示装置の前
面に配置され、前記左眼用透過型表示装置上に画面表示
されている左眼用画像を透過させて観視者の左眼に導く
ハーフミラーと、表示対象となる右眼用画像信号を取り
込み、これを画面表示する右眼用透過型表示装置と、こ
の右眼用透過型表示装置で右眼用画像が透過表示される
とき、前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔
検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置
と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から
右画像用照明光を出射させる右眼用点発光装置とを備え
たことを特徴としている。

【００１３】また、請求項３では、請求項１、２のいず
れかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装
置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置を構成
する光源用ＬＣＤ板は複数の光源用ＬＣＤ板の各光源画
素をずらすように、これら各光源用ＬＣＤ板を重ね合わ
せて構成することを特徴としている。

【００１４】また、請求項４では、請求項１、２のいず
れかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装
置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置は発光
位置を変更自在なＣＲＴ装置、ＰＤＰ装置、ＥＬ装置の
いずれかによって構成されることを特徴としている。

【００１５】また、請求項５では、請求項１〜４のいず
れかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装
置と透過型表示装置との間、右眼用点発光装置と右眼用
透過型表示装置との間、または左眼用点発光装置と左眼
用透過型表示装置との間に、第１〜第ｎ光路選択用ＬＣ
Ｄ板によって構成される光路選択装置を配置し、前記第
１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板によって左画像用照明光ま
たは右画像用照明光の光路を決定することを特徴として
いる。

【００１６】

【作用】上記の構成において、請求項１の立体画像表示
装置では、半顔検出装置によって観視者の像を撮影し
て、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出しながら、
透過型表示装置によって表示対象となる左眼用画像信号
と右眼用画像信号と取り込み、これを交互に画面表示す
るとともに、前記透過型表示装置で左眼用画像が透過表
示されるとき、点発光装置により、前記半顔検出装置の
検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼
用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照
明光を出射させ、また前記透過型表示装置で右眼用画像
が透過表示されるとき、点発光装置により、前記半顔検
出の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記
右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像
用照明光を出射させることにより、偏光眼鏡やシャッタ
眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊
なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用す
ることなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の
眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右
眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を
見せる。

【００１７】また、請求項２の立体画像表示装置では、
半顔検出装置によって観視者の像を撮影して、前記観視
者の左顔位置、右顔位置を検出しながら、左眼用透過型
表示装置によって表示対象となる左眼用画像信号を取り
込み、これを画面表示するとともに、この左眼用透過型
表示装置で左眼用画像が透過表示されるとき、左眼用点
発光装置により前記半顔検出装置の検出結果に基づいて
前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結
ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させ、前記
左眼用透過型表示装置の前面に配置されたハーフミラー
によって前記左眼用透過型表示装置上に画面表示されて
いる左眼用画像を透過させて観視者の左眼に導き、さら
に右眼用透過型表示装置によって表示対象となる右眼用
画像信号を取り込み、これを画面表示するとともに、こ
の右眼用透過型表示装置で右眼用画像が透過表示される
とき、右眼用点発光装置により前記ハーフミラーを介在
させた状態で、前記半顔検出装置の検出結果に基づい
て、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素と
を結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させる
ことにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡
を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学
系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画
像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼
用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視
者に対し、広い視域で立体画像を見せる。

【００１８】また、請求項３では、請求項１、２のいず
れかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装
置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置を構成
する光源用ＬＣＤ板を、複数の光源用ＬＣＤ板の各光源
画素をずらすように、これら各光源用ＬＣＤ板を重ね合
わせて構成することにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡な
どの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレン
ズ板などの光学系素子を主要な要素として使用すること
なく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移
動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導
き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せ
る。

【００１９】また、請求項４では、請求項１、２のいず
れかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装
置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置を、発
光位置を変更自在なＣＲＴ装置、ＰＤＰ装置、ＥＬ装置
のいずれかによって構成することにより、偏光眼鏡やシ
ャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、か
つ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として
使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観
視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画
像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体
画像を見せる。

【００２０】また、請求項５では、請求項１〜４のいず
れかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装
置と透過型表示装置との間、右眼用点発光装置と右眼用
透過型表示装置との間、または左眼用点発光装置と左眼
用透過型表示装置との間に、第１〜第ｎ光路選択用ＬＣ
Ｄ板によって構成される光路選択装置を配置し、前記第
１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板によって左画像用照明光ま
たは右画像用照明光の光路を決定することにより、偏光
眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させること
なく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要
素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制
御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、
右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視
域で立体画像を見せる。

【００２１】

【実施例】図１は本発明による立体画像表示装置の第１
実施例を示す構成図である。

【００２２】この図に示す立体画像表示装置１は、半顔
検出装置２と、制御装置３と、画像表示装置４と、点発
光装置５と、光路選択装置６とを備えており、制御装置
３によって装置各部の動作を制御して、画像表示装置４
に左眼用画像と、右眼用画像とを交互に表示させなが
ら、半顔検出装置２によって観視者の左眼、右眼の位置
を検出させ、画像表示装置４に左眼用画像が表示されて
いるとき、点発光装置５上の前記観視者の左眼位置に応
じた位置を点発光させて、点光（左画像用照明光）を出
射させるとともに、光路選択装置６によって前記点光を
画像表示装置４の対応する画素の裏面に導き、観視者の
左眼に入射させ、また画像表示装置４に右眼用画像が表
示されているとき、点発光装置５上の前記観視者の右眼
位置に応じた位置を点発光させて、点光（右画像用照明
光）を出射させるとともに、光路選択装置６によって前
記点光を画像表示装置４の対応する画素の裏面に導き、
観視者の右眼に入射させて、この観視者に立体画像を見
せる。

【００２３】半顔検出装置２は、半顔撮影装置７と、半
顔位置測定回路８とを備えており、波長λ₁ ，λ₂ の赤
外光によって観視者の頭部を照明しながら、制御装置３
からの同期信号に基づいて、前記観視者の頭部を撮影す
るとともに、この撮影動作によって得られた各波長
λ₁ ，λ₂ の画像信号を処理して、前記観視者の左眼位
置と、右眼位置とを検出し、この検出結果を制御装置３
に供給する。

【００２４】半顔撮影装置７は、図２に示す如く波長λ
₁ の赤外光を発生して観視者の頭部左側を照明する左側
ＬＥＤ９と、前記観視者の頭部で反射された波長λ₁ の
赤外光を選択的に透過させる左側フィルタ板１０と、制
御装置３から同期信号が出力される毎に、左側フィルタ
板１０を透過した波長λ₁ の赤外光を左側画像信号に変
換する左側カメラ１１と、波長λ₂ の赤外光を発生して
観視者の頭部右側を照明する右側ＬＥＤ１２と、前記観
視者の頭部で反射された波長λ₂ の赤外光を選択的に透
過させる右側フィルタ板１３と、制御装置３から同期信
号が出力される毎に、右側フィルタ板１３を透過した波
長λ₂ の赤外光を右側画像信号に変換する右側カメラ１
４とを備えている。

【００２５】そして、左側ＬＥＤ９、右側ＬＥＤ１２に
よって波長λ₁ ，λ₂ の赤外光を発生して、観視者の頭
部左側、右側を各々照明しながら、左側フィルタ板１
０、右側フィルタ板１３によって観視者の頭部で反射さ
れた波長λ₁ ，λ₂ の赤外光を各々選択的に透過させ、
制御装置３から同期信号が出力される毎に、左側カメラ
１１、右側カメラ１４によって波長λ₁ ，λ₂ の赤外光
を左側画像信号、右側画像信号に各々変換して、これを
半顔位置測定回路８に供給する。

【００２６】半顔位置測定回路８は、左側カメラ１１か
ら出力される左側画像信号を取り込み、これをレベルを
調整して図３（ａ）に示す如く左眼部分にピークを持つ
左側画像信号にする左側レベル調整回路１５と、右側カ
メラ１４から出力される右側画像信号を取り込み、これ
をレベルを調整して図４（ａ）に示す如く右眼部分にピ
ークを持つ右側画像信号にする右側レベル調整回路１６
と、左側レベル調整回路１５から出力される左側画像信
号と右側レベル調整回路１６から出力される右側画像信
号との差を演算して図３（ｂ）に示す如く左眼部分に正
ピークを持つ左側差分信号を生成する左側減算回路１７
と、図５に示すしきい値特性を持ち、このしきい値特性
を用いて左側減算回路１７から出力される左側差分信号
を２値化し、図３（ｃ）に示す如く左眼部分を含む領域
が“１”になった左顔領域分割信号を生成する左側２値
化回路１８とを備えている。

【００２７】さらに、この半顔位置測定回路８は、右側
レベル調整回路１６から出力される右側画像信号と左側
レベル調整回路１５から出力される左側画像信号との差
を演算して図４（ｂ）に示す如く右眼部分に正ピークを
持つ右側差分信号を生成する右側減算回路１９と、図５
に示すしきい値特性を持ち、このしきい値特性を用いて
右側減算回路１９から出力される右側差分信号を２値化
し、図４（ｃ）に示す如く右眼部分を含む領域が“１”
になった右顔領域分割信号を生成する右側２値化回路２
０と、制御装置３から出力されるフィールド指定信号に
よって左側フィールドが指定されているとき、左側２値
化回路１８から出力される左顔領域分割信号を選択し、
また前記フィールド指定信号によって右側フィールドが
指定されているとき、右側２値化回路２０から出力され
る右顔領域分割信号を選択する切替器２１とを備えてい
る。

【００２８】そして、左側カメラ１１から出力される左
側画像信号と、右側カメラ１４から出力される右側画像
信号とを取り込み、左側レベル調整回路１５、右側レベ
ル調整回路１６によってこれら左側画像信号、右側画像
信号のレベルを調整して正規化した後、左側減算回路１
７、右側減算回路１９によってこれらの差を演算して左
側差分信号と、右側差分信号とを演算するとともに、左
側２値化回路１８、右側２値化回路２０によって前記左
側差分信号、右側差分信号を２値化して、観視者の左顔
が存在する領域を示す左顔領域分割信号と、前記観視者
の右顔が存在する領域を示す右顔領域分割信号とを生成
する。さらに、制御装置３から出力されるフィールド指
定信号によって左側フィールドが指定されているとき、
切替器２１によって前記左顔領域分割信号を選択して、
これを制御装置３に供給し、また前記フィールド指定信
号によって右側フィールドが指定されているとき、切替
器２１によって前記右顔領域分割信号を選択して、これ
を制御装置３に供給する。

【００２９】制御装置３は、１／６０秒毎に供給される
左眼用画像、右眼用画像を交互に表示させるのに必要な
周期（例えば、１／１２０秒）毎に同期信号、フィール
ド指定信号などを生成する同期発生回路２５と、この同
期発生回路２５から出力される同期信号に基づき、図６
（ａ）に示す如く１／６０秒毎に供給される右眼用画像
の奇数フィールド分、偶数フィールド分、図６（ｂ）に
示す如く１／６０秒毎に供給される左眼用画像の奇数フ
ィールド分、偶数フィールド分を取り込み、これを図６
（ｃ）に示す如くフィールド方向に入れ子にする順次化
回路２６と、同期発生回路２５からフィールド指定信号
が出力される毎に、半顔位置測定回路８から出力される
左顔領域分割信号、右顔領域分割信号を取り込み、これ
ら左顔領域分割信号、右顔領域分割信号に基づき、第０
〜第ｎ透過制御信号Ｏａ，Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを生成
する透過制御回路２７とを備えている。

【００３０】そして、同期発生回路２５によって同期信
号、フィールド指定信号などを生成し、これを半顔検出
装置２と、画像表示装置４とに供給するとともに、順次
化回路２６によって左眼用画像の奇数フィールド分、偶
数フィールド分、右眼用画像の奇数フィールド分、偶数
フィールド分を取り込み、これを入れ子にして画像表示
装置４に供給し、さらに透過制御回路２７によって半顔
位置測定回路８から出力される左顔領域分割信号、右顔
領域分割信号を取り込み、これら左顔領域分割信号、右
顔領域分割信号に基づき、第０〜第ｎ透過制御信号Ｏ
ａ，Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを生成するとともに、第０透
過制御信号Ｏａを点発光装置５に供給し、第１〜第ｎ透
過制御信号Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを光路選択装置６に供
給する。

【００３１】画像表示装置４は、マトリックス状に配置
された複数の表示画素２９を持ち、制御装置３の順次化
回路２６から出力される右眼用画像の奇数フィールド
分、左眼用画像の奇数フィールド分、右眼用画像の偶数
フィールド分、左眼用画像の偶数フィールド分を取り込
んで、これらの各フィールド分を構成する各画素の強さ
に応じて各表示画素の透過率を変化させる表示用ＬＣＤ
板３０と、この表示用ＬＣＤ板３０の裏面側に配置さ
れ、表示用ＬＣＤ板３０の各表示画素２９と１対１に対
応するとともに常時透過状態にある光路設定用のＬＣＤ
板３１を備えている。表示用ＬＣＤ板３０を駆動する信
号は、順次化回路２６の出力信号と同期発生回路２５の
同期信号である。

【００３２】そして、制御装置３から右眼用画像の奇数
フィールド分、左眼用画像の奇数フィールド分、右眼用
画像の偶数フィールド分、左眼用画像の偶数フィールド
分が出力される毎に、これを取り込み、表示用ＬＣＤ板
３０の各表示画素２９の透過率を変化させて、右眼用奇
数フィールド画像、左眼用奇数フィールド画像、右眼用
偶数フィールド画像、左眼用偶数フィールド画像を透過
表示する。

【００３３】また、点発光装置５は、白色光を発生する
平面状のバックライト３５と、このバックライト３５の
前面側に配置され、バックライト３５から出射される白
色光を拡散して均一化させる拡散板３６と、この拡散板
３６の前面に配置される強誘電体ＬＣＤによって構成さ
れ、制御装置３の透過制御回路２７から出力される第０
透過制御信号Ｏａを取り込んで、この第０透過制御信号
Ｏａを構成する各画素信号の強さに応じて各光源画素３
７の透過率を変化させる光源用ＬＣＤ板３８とを備えて
おり、バックライト３５を点灯させて白色光を発生さ
せ、拡散板３６によってこれを拡散させながら、制御装
置３の透過制御回路２７から第０透過制御信号Ｏａが出
力される毎に、これを取り込み、光源用ＬＣＤ板３８の
各光源画素３７のうち、指定された各光源画素３７を透
過状態にして、拡散板３６によって拡散された白色光を
前面側に出射し、光路選択装置６に供給する。

【００３４】光路選択装置６は、点発光装置５の前面に
配置される強誘電体ＬＣＤによって構成され、制御装置
３の透過制御回路２７から出力される第１〜第ｎ透過制
御信号Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを取り込んで、この第１〜
第ｎ透過制御信号Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを構成する各画
素信号の強さに応じて各光路選択画素４０の透過率を変
化させる第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１_-1〜４１_-n
を備えており、制御装置３の透過制御回路２７から出力
される第１〜第ｎ透過制御信号Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを
取り込むとともに，この第１〜第ｎ透過制御信号Ｏ１，
Ｏ２，…，Ｏｎを構成する各画素信号の強さに応じて、
第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１_-1〜４１_-nの各光路
選択画素４０の透過率を変化させ、点発光装置５の各光
源画素３７から出射される白色光を、ＬＣＤ板３１の常
時透過状態にある画素に導き、観視者が複数居ても、各
観視者に立体画像を見せる。

【００３５】次に、図７、図８を参照しながら、観視者
の右眼位置および左眼位置と、点発光装置５の各発光点
位置との関係について説明する。

【００３６】まず、点発光装置５は、図７に示す如く仮
想の光源装置４５と、仮想のピンホール板４６と、拡散
板３６とによって構成される仮想的な発光装置４８で、
等価的に表すことができる。

【００３７】そして、この図７に示す仮想的な発光装置
４８において、図８に示す如く仮想の光源装置４５の発
光面４９をｘ軸の原点とし、発光面４９の広がり方向を
ｙ軸とし、原点座標（０，０）から左画像用照明光が出
射され、座標（０，Ｄ）から右画像用照明光が出射され
れば、これが仮想的なピンホール板４６に形成された各
ホール５０のうち、第ｎホール５０を通過してｘ軸上の
位置Ｘ₀ に立てられた拡散板３６上に導かれると、この
拡散板３６上の各座標（Ｘ₀ ，Ｒ_n ）から右画像用照明
光が出射され、各座標（Ｘ₀ ，Ｌ_n ）から左画像用照明
光が出射されることになる。

【００３８】この場合、仮想の光源装置４５の発光面４
９上にある左画像用照明光の発光点座標（０，０）に対
する拡散板３６上の左画像用照明光の発光点座標（Ｘ，
Ｙ）との間に、次式が成り立ち、

【数１】 Ｘ／（Ｘ₀ −Ａ）＝Ｙ／｛Ｂ（ｎ−１／２）｝ …（１） 但し、Ａ：仮想のピンホール板４６と拡散板３６との距
離 Ｂ：仮想のピンホール板４６上に形成される各ホール５
０間の距離 ｎ：仮想のピンホール板４６上に形成されたホール５０
の番号 これを発光点座標（Ｘ，Ｙ）のｙ座標値Ｙについて、整
理すれば、次式が得られ、

【数２】 Ｙ＝Ｘ｛Ｂ（ｎ−１／２）｝／（Ｘ₀ −Ａ） …（２） この（２）式のｘ座標値Ｘとして、Ｘ＝Ｘ₀ を代入すれ
ば、次式が得られる。

【００３９】

【数３】 Ｙ＝Ｘ₀ ｛Ｂ（ｎ−１／２）｝／（Ｘ₀ −Ａ） …（３） したがって、仮想の光源装置４５の発光面４９上にある
左画像用照明光の発光点座標（０，０）から左画像用照
明光を出射させれば、拡散板３６上の左画像用照明光の
発光点座標（Ｘ₀ ，Ｘ₀ ｛Ｂ（ｎ−１／２）｝／（Ｘ₀
−Ａ））から左画像用照明光が出射され、これが光路選
択装置６の第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１_-1〜４１
_-nの各光路選択画素４０によって指定された光路にされ
た後、画像表示装置４のＬＣＤ板３１を透過して、表示
用ＬＣＤ板３０の対応する表示画素２９の裏面に入射
し、この表示画素２９が透過状態にされているとき、前
記光路の線上にある観視者の左眼に入射する。

【００４０】同様に、仮想の光源装置４５の発光面４９
上にある右画像用照明光の発光点座標（０，Ｄ）に対す
る拡散板３６上の右画像用照明光の発光点座標（Ｘ，
Ｙ）との間に、次式が成り立ち、

【数４】 Ｘ／（Ｘ₀ −Ａ）＝（Ｙ−Ｄ）／｛Ｂ（ｎ−１／２）−Ｄ｝ …（４） 但し、Ａ：仮想のピンホール板４６と拡散板３６との距
離 Ｂ：仮想のピンホール板４６上に形成される各ホール５
０間の距離 ｎ：仮想のピンホール４６上に形成されたホール５０の
番号 これを発光点座標（Ｘ，Ｙ）のｙ座標値Ｙについて、整
理すれば、次式が得られ、

【数５】 Ｙ＝｛Ｂ（ｎ−１／２）Ｘ−Ａ・Ｄ｝／（Ｘ₀ −Ａ） …（５） この（５）式のｘ座標値Ｘとして、Ｘ＝Ｘ₀ を代入すれ
ば、次式が得られる。

【００４１】

【数６】 Ｙ＝｛Ｂ（ｎ−１／２）Ｘ₀ −Ａ・Ｄ｝／（Ｘ₀ −Ａ） …（６） したがって、仮想の光源装置４５の発光面４９上にある
右画像用照明光の発光点座標（０，Ｄ）から右画像用照
明光を出射させれば、拡散板３６上の右画像用照明光の
発光点座標（Ｘ₀ ，｛Ｂ（ｎ−１／２）Ｘ₀ −Ａ・Ｄ｝
／（Ｘ₀ −Ａ））から右画像用照明光が出射され、これ
が光路選択装置６の第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１
_-1〜４１_-nの各光路選択画素４０によって指定された光
路にされた後、画像表示装置４のＬＣＤ板３１を透過し
て、表示用ＬＣＤ板３０の対応する表示画素２９の裏面
に入射し、この表示画素２９が透過状態にされていると
き、前記光路の線上にある観視者の右眼に入射する。

【００４２】この際、図７から分かるように、拡散板３
６の面を中心として、観視者の左眼位置と、左画像用照
明光の発光点座標（０，０）とが面対称となり、前記観
視者の右眼位置と、右画像用照明光の発光点座標（０，
Ｄ）とが面対称となることから、観視者の左眼位置と、
左画像用照明光の発光点座標（０，０）とを１対１で対
応させ、観視者の右眼位置と、右画像用照明光の発光点
座標（０，Ｄ）とを１対１で対応させれば、画像表示装
置４上に表示されている左眼用奇数フィールド画像の各
画素像や左眼用偶数フィールド画像の各画素像を観視者
の左眼に導くことができ、画像表示装置４上に表示され
ている右眼用奇数フィールド画像の各画素像や右眼用偶
数フィールド画像の各画素像を観視者の右眼に導くこと
ができる。

【００４３】そして、図１に示す実際の立体画像表示装
置１では、画像表示装置４の光路設定用のＬＣＤ板３１
および表示用ＬＣＤ板３０によって右眼用奇数フィール
ド画像、右眼用偶数フィールド画像を透過表示している
とき、半顔検出装置２によって観視者の右顔の位置を検
出し、この検出結果に基づいて、点発光装置５を構成す
る光源用ＬＣＤ板３８の各光源画素３７のうち、前記観
視者の右眼に対応する位置にある光源画素３７を透過状
態にして、この光源画素３７から右画像用照明光を出射
させるとともに、光路選択装置６を構成する第１〜第ｎ
光路選択用ＬＣＤ板４１_-1〜４１_-nの、前記観視者の右
眼に対応する位置にある各光路選択画素４０を透過状態
にして、前記右画像用照明光を指定された光路にし、前
記右眼用奇数フィールド画像の各画素像や右眼用偶数フ
ィールド画像の各画素像を前記観視者の右眼に導いてい
る。

【００４４】このとき、光路選択装置６の各光路選択用
ＬＣＤ板４１_-1〜４１_-nの各光路選択画素は、上記求め
られた（０，Ｌ_n ）点、（０，Ｒ_n ）点と図１に示した
ＬＣＤ板３１のｐ点（このｐ点は、図８に示す仮想のピ
ンホール板４６の第ｎホールと拡散板３６に関して鏡像
対称となる位置にある）とを結ぶ直線と、各光路選択用
ＬＣＤ板４１_-1〜４１_-nとの各交点として決定される。

【００４５】同様に、画像表示装置４の光路設定用のＬ
ＣＤ板３１および表示用ＬＣＤ板３０によって左眼用奇
数フィールド画像、左眼用偶数フィールド画像を透過表
示しているとき、半顔検出装置２によって観視者の左顔
の位置を検出し、この検出結果に基づいて、点発光装置
５を構成する光源用ＬＣＤ板３８の光源画素３７のう
ち、前記観視者の左眼に対応する位置にある光源画素３
７を透過状態にして、この光源画素３７から左画像用照
明光を出射させるとともに、光路選択装置６を構成する
第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１_-1〜４１_-nの、前記
観視者の左眼に対応する位置にある各光路選択画素４０
を透過状態にして、前記左画像用照明光を、指定された
光路にし、前記左眼用奇数フィールド画像の各画素像や
左眼用偶数フィールド画像の各画素像を前記観視者の左
眼に導いている。

【００４６】このように、この第１実施例においては、
制御装置３によって装置各部の動作を制御して、画像表
示装置４に左眼用画像と、右眼用画像とを交互に表示さ
せながら、半顔検出装置２によって観視者の左眼、右眼
の位置を検出させ、画像表示装置４に左眼用画像が表示
されているとき、点発光装置５上の前記観視者の左眼位
置に応じた位置を点発光させて、点光を出射させるとと
もに、光路選択装置６によって前記点光を画像表示装置
４の対応する画素の裏面に導き、観視者の左眼に入射さ
せ、また画像表示装置４に右眼用画像が表示されている
とき、点発光装置５上の前記観視者の右眼位置に応じた
位置を点発光させて、点光を出射させるとともに、光路
選択装置６によって前記点光を画像表示装置４の対応す
る画素の裏面に導き、観視者の右眼に入射させて、この
観視者に立体画像を見せるようにしているので、偏光眼
鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることな
く、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素
として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御
することによって、観視者の眼が移動しても、左眼用画
像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に
対し、広い視域で立体画像を見せることができる。

【００４７】図９は本発明による立体画像表示装置の第
２実施例を示す構成図である。なお、この図において、
図１の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。

【００４８】この図に示す立体画像表示装置１が図１に
示す装置と異なる点は、制御装置３の順次化回路２６を
削除して、画像表示装置４に左眼用奇数フィールド画像
と、左眼用偶数フィールド画像とを交互に表示させ、こ
れを画像表示装置４の前面に配置されたハーフミラー５
５を通して、観視者の左眼に導くとともに、制御装置３
を構成する透過制御回路２７から右眼用画像の奇数フィ
ールド分、右眼用画像の偶数フィールド分の表示を制御
する第０〜第ｎ透過制御信号Ｏｒａ，Ｏｒ１，Ｏｒ２，
…，Ｏｒｎを生成させて、これを右眼用奇数フィールド
画像、右眼用偶数フィールド画像を表示する画像表示装
置（図示は省略する）と、点発光装置（図示は省略す
る）と、光路選択装置（図示は省略する）とに供給し、
この画像表示装置によって生成された右眼用奇数フィー
ルド画像、右眼用偶数フィールド画像をハーフミラー５
５で反射させて、観視者の右眼に導くようにしたことで
ある。この場合、図２に示した半眼位置測定回路８の出
力ｑと出力ｏは左画像用の制御装置３の透過制御回路２
７に供給され、出力ｐは右画像用の制御装置（図示せ
ず）に供給される。

【００４９】これによって、この立体画像表示装置１で
は、各画像表示装置４の表示切替速度と、各点発光装置
５の発光切替速度とを大幅に低下させて、これら各画像
表示装置４、各点発光装置５の製造コストを低下させ、
装置全体のコストを大幅に低下させることができる。

【００５０】そして、この第２実施例においても、上述
した第１実施例と同様に、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡など
の特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ
板などの光学系素子を主要な要素として使用することな
く、左右の画像の光路を各々制御することによって、観
視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画
像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体
画像を見せることができる。

【００５１】また、上述した第１、第２実施例において
は、点発光装置５に１枚の光源用ＬＣＤ板３８を配置し
て、この光源用ＬＣＤ板３８に形成されている各光源画
素３７を選択的に透過状態にして、拡散板３６から出射
される白色光から、右画像用照明光と、左画像用照明光
とを選択的に発生させるようにしているが、図１０に示
す如く２枚の光源用ＬＣＤ板３８ａ，３８ｂの各光源画
素３７をずらすように、これら各光源用ＬＣＤ板３８
ａ，３８ｂを重ね合わせ、これを１枚の光源用ＬＣＤ板
５６として使用するようにしても良い。

【００５２】このようにすることにより、各光源用ＬＣ
Ｄ板３８ａ，３８ｂに形成される各光源画素３７の密度
が低くても、これら各光源用ＬＣＤ板３８ａ，３８ｂを
重ね合わせて作成した光源用ＬＣＤ板５６の各光源画素
の密度を高くして、画素の分解能を高くすることができ
る。なお、重ね合わせる枚数は、３枚以上にしても良
い。

【００５３】また、上述した各実施例においては、点発
光装置５を構成するバックライト３５と、光源用ＬＣＤ
板３８，５６との間に、拡散板３６を配置して、バック
ライト３５によって得られた白色光を拡散板３６によっ
て拡散させた後、これを光源用ＬＣＤ板３８，５６の裏
面に入射させるようにしているが、バックライト３５
と、光源用ＬＣＤ板３８，５６との間から、拡散板３６
を外して、これを光源用ＬＣＤ板３８，５６の右側に、
隣接して配置するようにしても良い。

【００５４】さらに、上述した各実施例においては、バ
ックライト３５と、拡散板３６と、光源用ＬＣＤ板３８
（または、光源用ＬＣＤ板５６）とによって点発光装置
５を構成するようにしているが、このような点発光装置
５に代えて、ＣＲＴ装置、ＰＤＰ装置、またはＥＬ装置
などのように発光レベルと、発光位置とを制御できる発
光装置を、点発光装置５として使用するようにしても良
い。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載され
た発明によれば、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な
眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの
光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右
の画像の光路を各々制御することによって、観視者の眼
が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼
に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による立体画像表示装置の第１実施例を
示す構成図である。

【図２】図１に示す半顔検出装置の詳細な構成例を示す
ブロック図である。

【図３】図２に示す半顔位置測定回路の動作例を示す波
形図である。

【図４】図２に示す半顔位置測定回路の動作例を示す波
形図である。

【図５】図２に示す各２値化回路の２値化特性例を示す
特性図である。

【図６】図１に示す順次化回路の動作例を示す模式図で
ある。

【図７】図１に示す点発光装置の動作例を説明するため
の模式図である。

【図８】図１に示す点発光装置の動作例を説明するため
の模式図である。

【図９】本発明による立体画像表示装置の第２実施例を
示す構成図である。

【図１０】本発明による立体画像表示装置の第３実施例
で使用される光源用ＬＣＤ板の一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 立体画像表示装置 ２ 半顔検出装置 ３ 制御装置 ４ 画像表示装置（透過型表示装置、左眼用透過型表示
装置） ５ 点発光装置（左眼用点発光装置） ６ 光路選択装置 ３５ バックライト ３６ 拡散板 ３８，３８ａ，３８ｂ 光源用ＬＣＤ板 ４１_-1〜４１_-n 第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板 ５５ ハーフミラー ５６ 光源用ＬＣＤ板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観視者の像を撮影して、前記観視者の左
   顔位置、右顔位置を検出する半顔検出装置と、 表示対象となる左眼用画像信号と右眼用画像信号とを取
   り込み、これを交互に画面表示する透過型表示装置と、 前記透過型表示装置により左眼用画像が透過表示される
   ときには、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前
   記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ
   直線上にある点から左画像用照明光を出射させ、また前
   記透過型表示装置により右眼用画像が透過表示されると
   きには、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記
   観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直
   線上にある点から右画像用照明光を出射させる点発光装
   置と、 を備えたことを特徴とする立体画像表示装置。
2. 【請求項２】 観視者の像を撮影して、前記観視者の左
   顔位置、右顔位置を検出する半顔検出装置と、 表示対象となる左眼用画像信号を取り込み、これを画面
   表示する左眼用透過型表示装置と、 この左眼用透過型表示装置により左眼用画像が透過表示
   されるときには、前記半顔検出装置の検出結果に基づい
   て、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素と
   を結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させる
   左眼用点発光装置と、 前記左眼用透過型表示装置の前面に配置され、前記左眼
   用透過型表示装置上に画面表示されている左眼用画像を
   透過させて観視者の左眼に導くハーフミラーと、 表示
   対象となる右眼用画像信号を取り込み、これを画面表示
   する右眼用透過型表示装置と、 この右眼用透過型表示装置により右眼用画像が透過表示
   されるときには、前記ハーフミラーを介在させた状態
   で、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視
   者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上
   にある点から右画像用照明光を出射させる右眼用点発光
   装置と、 を備えたことを特徴とする立体画像表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかに記載の立体画
   像表示装置において、 前記点発光装置、右眼用点発光装置または左眼用点発光
   装置を構成する光源用ＬＣＤ板は、複数の光源用ＬＣＤ
   板の各光源画素をずらすように、これら各光源用ＬＣＤ
   板を重ね合わせて構成されることを特徴とする立体画像
   表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２のいずれかに記載の立体画
   像表示装置において、 前記点発光装置、右眼用点発光装置または左眼用点発光
   装置は、発光位置を変更自在なＣＲＴ装置、ＰＤＰ装
   置、ＥＬ装置のいずれかによって構成されることを特徴
   とする立体画像表示装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の立体画
   像表示装置において、 前記点発光装置と透過型表示装置との間、右眼用点発光
   装置と右眼用透過型表示装置との間、または左眼用点発
   光装置と左眼用透過型表示装置との間に、第１〜第ｎ光
   路選択用ＬＣＤ板によって構成される光路選択装置を配
   置し、前記第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板によって左画
   像用照明光または右画像用照明光の光路を決定すること
   を特徴とする立体画像表示装置。