JPH0898217A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】表示発光装置における表示のコントラストを向
上し、左右画像のクロストークを防止し、より良好な立
体画像の観察を可能とする。 【構成】透過型液晶ディスプレイ１０ａ，ｂに表示され
た立体画像は、液晶パネル１２１ａ，ｂ、バックライト
１２２ａ，ｂ、光ファイバプレート１２３ａ，ｂで構成
される液晶表示パネル１２０ａ，ｂに表示された画像に
よりレンズ１１ａ，ｂを介してバックライトされる。透
過型液晶ディスプレイ１０ａ，ｂに表示された画像はハ
ーフミラー１５により合成されて立体画像を形成する。
光ファイバプレート１２３ａ，ｂは、液晶パネル１２１
ａ，ｂと所定のギャップを隔てて配置されており、散乱
光等が光ファイバ内へ進入するのを効果的に防止し、結
果的に液晶表示パネル１２０ａ，ｂのコントラストを向
上する。

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、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、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２の例の
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
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。

【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
多人数が任意の位置で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、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、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、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
立体視できる立体画像表示装置を提供することを目的と
する。

【００１１】又、本発明の他の目的は、発光表示装置に
おける表示のコントラストを向上して、左右画像のクロ
ストークを防止し、より良好に立体画像を観察できる立
体画像表示装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による立体画像表示装置は以下の構成を備え
ている。即ち、観察者の左右の目に異なる画像を観察さ
せるための立体画像表示装置において、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
発光表示装置と、前記発光表示装置の表示面に配され、
該発光表示装置より発生する散乱光を除去するフィルタ
手段と、前記フィルタ手段を透過した像を拡大する、指
向性を有する光学素子とを具備し、前記フィルタ手段を
透過した像によって、前記空間変調素子に表示された像
を前記光学素子を介してバックライトすることを特徴と
する。また、好ましくは、前記空間変調素子および発光
表示装置を各２つずつ具備し、夫々に右目用、左目用の
立体画像を表示し、表示された立体画像を合成する合成
手段を更に備える。また、好ましくは、前記空間変調素
子は右目用、左目用の立体画像を時分割で交互に表示
し、前記発光表示装置は前記空間変調素子の時分割表示
に同期して像の表示を時分割で切り換える。

【００１３】また、好ましくは、前記発光表示装置によ
るバックライトのために、観察者を左右より照明する一
対の照明装置と、照明された観察者を撮影する撮影手段
を備える。

【００１４】また、前記立体画像表示装置における一対
の照明装置は、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であり、前記撮影手段は、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。赤外線が観察者に認識されないので観
察者に不快感を与えることなく、更に外乱光の影響を排
除して容易に観察者の顔半面像を得ることが可能となる
からである。

【００１５】更に、前記立体画像表示装置における一対
の照明装置は、観察者の右顔面及び左顔面を異なる２つ
の波長で照明するものであり、前記撮影手段は前記一対
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を有するこ
とが好ましい。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こと無く容易に観察者の右顔面像
及び左顔面像を得ることが可能となるからである。

【００１６】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。観察者の顔面以外の映像を除去することにより、周
辺の余分な情報が削除され、前記発光表示装置が空間変
調素子を照明する際の外乱光の影響等を排除することが
できるからである。又、好ましくは、前記合成手段は、
ハーフミラーもしくはプリズムにより構成される。

【００１７】更に、前記立体画像表示装置において、前
記撮影手段は、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、前記一対の発光表示装置の一
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のネガ・ポジ反転像を表示す
るものとすることができる。１台の撮影装置で２台分の
機能を実行することが可能となるからである。

【００１８】又、指向性を有する光学素子とは、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、もしくは凹面鏡である。

【００１９】また、前記立体画像表示装置においては、
前記発光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。

【００２０】更に、前記立体画像表示装置において、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。

【００２１】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。

【００２２】又、好ましくは、上記フィルタ手段は、発
光表示装置の表示面に所定のギャップを隔てて配された
光ファイバ束によるプレートである。所定のギャップが
設けてあるので、発光表示装置より発生した光ファイバ
への入射角が大きい散乱光は光ファイバの端面で反射さ
れ、光ファイバ内へ入射しない。このため、結果とし
て、発光表示装置の表示画像のコントラストが向上す
る。

【００２３】

【作用】上記の構成によれば、前記空間変調素子の一方
に表示された右目用画像が、発光表示装置（右）に表示
された当該観察者の右顔面像に一致する図形を照明とし
て裏側から照らし出される。照らし出された画像は、指
向性を有する光学素子によっ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
記発光表示装置（右）に表示された観察者像の左顔面部
分が入射することになるが、前記発光表示装置（右）の
左顔面に相当する部分は発光していないため、右目用画
像は観察者の左目では見えない。

【００２４】左目用画像の場合も同様である。空間変調
素子の他方に表示された左目用画像が、前記発光表示装
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
照明として裏側から照らし出される。照らし出された画
像は、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。このため、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。

【００２５】更に、上記の構成で、散乱光を除去するフ
ィルタ手段を設けることにより、発光表示装置における
表示のコントラストを結果的に向上させることができ
る。従って、発光表示装置に適用できる表示装置の範囲
が広がる。

【００２６】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
を有する光学素子の選別作用により、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照明さ
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。

【００２７】また、観察者が移動すると前記発光表示装
置に表示された観察者自身の顔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。

【００２８】また、本発明の他の構成の立体画像表示装
置によれば、右目用画像と左目用画像とを１つの空間変
調素子上に時分割で表示する。この時分割表示に同期し
て、観察者の右顔面、左顔面を１つの発光表示装置上に
時分割表示することにより、空間変調素子のバックライ
ト照明として使用でき、１つの空間変調素子と発光表示
素子により立体画像を観察することが可能となる。この
ため、立体表示装置をコンパクトにすることが可能とな
る。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明するが、この
説明に先立ち、同一出願人の先願に含まれるいくつかの
例を参考例として引用して説明する。

【００３０】（参考例１）図１の参考例において、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
それぞれの裏面に位置する指向性のある光学素子として
焦点距離１５０ｍｍのフレネルレンズである。１２ａ，
１２ｂは発光機能を有する発光表示装置として白黒ＣＲ
Ｔ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１１
ａ，１１ｂの焦点距離よりも遠い、レンズ１１ａ，１１
ｂより１６０ｍｍ離れた位置に設置する。１３ａ，１３
ｂは照明装置として、それぞれ波長８５０ｎｍ、９５０
ｎｍのＬＥＤ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、１６，１７はそれぞれ立体画像を観察する観察者を
示している。

【００３１】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。

【００３２】一対のＬＥＤ１３ａ、１３ｂを２つ左右に
離間した位置に配するのは、人の頭部は上方から見て楕
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ＬＥ
Ｄ１３ｂに照明された顔の部分２０ｂと、左側のＬＥＤ
１３ａ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２０ａ、２０ｂをレンズ１１ａ，１１ｂ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を互いに分離して取り
出すことができれば、画像領域２０ａは観察者の右目用
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は観察者の左目用バックライト
光源として利用できる。

【００３３】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の装
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。

【００３４】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。

【００３５】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つの発光表示装置（白黒ＣＲＴ１２ａ，１２ｂ）
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。

【００３６】図５において、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ＣＲＴ１２
ａ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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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の位置決めを
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。

【００４２】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±２０ｎｍ、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２６ａ，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ＣＲＴ１２ａに表示させ、ＣＣＤカメラ１
４ｂは、図２における領域２０ｂだけを撮影して白黒Ｃ
ＲＴ１２ｂに表示させることができる。白黒ＣＲＴ１２
ａ，１２ｂには、夫々ＣＣＤ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。

【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。そ
して、白黒ＣＲＴ１２ａとの距離をフレネルレンズ１１
ａ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。従っ
て、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ＣＲＴ１
２ｂ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、前記参考例においては、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】（参考例２）図６は、本発明の参考例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１５０ｍｍ
のフレネルレンズである。１２ａ，１２ｂは発光機能を
有する発光表示装置として白黒ＣＲＴであり、レンズ１
１ａ，１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素子１０ａ，１
０ｂ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ＬＥＤ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、１６，１７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。

【００４９】カメラ１４ａ，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，１２ｂ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１６，１７の背景等の本立体画像表
示装置の構成上必要な映像を除去することができる。

【００５０】（参考例３）図７は、本発明の参考例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
を有する発光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，１１ｂより距
離１６０ｍｍに設置する。１３は照明装置として波長８
５０ｎｍのＬＥＤライト、１４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、１９は
画像処理装置で、ＣＣＤカメラ１４より得られた右顔面
像より、ネガ・ポジを反転し、更に鏡像を得るネガ・ポ
ジ反転像作成部と原右顔面像を白黒ＣＲＴ１２ａへ送り
出し、ネガ・ポジ反転鏡像を白黒ＣＲＴ１２ｂへ送出す
る部分からなる。４４ａ，４４ｂは白黒ＣＲＴ１２ａに
表示された観察者１６，１７の右顔面像であり、白黒Ｃ
ＲＴ１２ａの発光部分である。

【００５１】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に示した本発明の参考例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。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ＣＲＴ１２
ｂ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。

【００５２】＜第１実施例＞以下に本発明の第１実施例
を説明する。

【００５３】第１実施例は、２つの液晶の表示画面を後
方から一対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、その合成画像を観察
するものである。以下の実施例では、参考例１で説明し
た立体画像表示装置をもとにした装置を説明する。

【００５４】図８は本発明に係る第１実施例における立
体画像表示装置の構成図である。図８において、参考例
１（図１）と同様の構成には同じ参照番号を付しここで
は説明を省略することとする。

【００５５】第１実施例では、立体画像表示装置をコン
パクト化するために、発光表示装置としてバックライト
付きの液晶表示パネル１２０ａ及び１２０ｂを用いる。
液晶表示パネル１２０ａ、１２０ｂは夫々液晶パネル１
２１ａ、１２１ｂとバックライト１２２ａ、１２２ｂを
有し、その機能は参考例で説明したＣＲＴによる発光表
示装置と同じである。又、液晶パネル１２１ａ、１２１
ｂの前面には、夫々光ファイバ束で形成された光ファイ
バプレート１２３ａ、１２３ｂが、所定のギャップを隔
てて配されている。以上のように、液晶表示パネル１２
０ａ、１２０ｂは、液晶パネル１２１ａ，ｂと、バック
ライト１２２ａ，ｂと、光ファイバプレート１２３ａ，
ｂとを備えている。

【００５６】発光表示装置として液晶表示装置を用いた
場合はそのコントラストが問題となる。上述したよう
に、発光表示装置に表示される画像は観察者の片方の目
に画像を正確に入射させるとともに、他方の目には入射
しないようにするために、表示画像に良好なコントラス
トとシャープさが要求される。

【００５７】ところが、例えば液晶とバックライトの組
み合わせによる表示装置を発光表示装置として採用した
場合、液晶パネル１２１ａを透過したバックライト１２
２ａの光が散乱光を含むため、液晶パネルの非透過領域
における黒レベルが低く、十分なコントラストとシャー
プさが得られず、一方の目にのみ見せるべき画像が他方
の目にも若干ながら見えてしまうおそれがある。このた
め、片側の目のための画像が他方の目にもうっすらと見
えてしまうという現象、即ち、クロストークが発生す
る。光ファイバプレート１２３ａ、１２３ｂは上記の問
題を解決するために設けられたものである。

【００５８】図９は、第１実施例における発光表示装置
としての液晶表示パネル１２０ａ（１２０ｂ）の詳細構
成を説明する図である。液晶パネル１２１ａ（１２１
ｂ）とバックライト１２２ａ（１２２ｂ）からなる表示
装置の前面に光ファイバプレート１２３ａ（１２３ｂ）
が、所定のギャップ１２４ａ（１２４ｂ）を隔てて配置
されている。

【００５９】ここで、所定のギャップ１２４ａ（１２４
ｂ）は不要な散乱光を効果的に除去するためのもので、
ギャップの大きさは好ましくは０．２ｍｍ〜３ｍｍ程度
である。所定の入射角より大きい入射光は光ファイバの
端面で反射される。このため、不要な散乱光等は光ファ
イバプレートを通過することができず、結果として発光
表示装置の画像のシャープさ及びコントラストを向上す
ることができる。

【００６０】以上の構成を有する第１実施例の立体画像
表示装置によれば、 ：観察者を煩わせることなく立体視が可能となる． ：発光表示装置の前面に所定のギャップを隔てて光フ
ァイバプレートを配置したので、該発光表示装置より生
じる散乱光が光ファイバ内に進入できず、散乱光を効果
的に除去することができる。このため、発光表示装置と
して液晶表示器を用いた場合でも、良好なコントラスト
を得ることが可能となり、クロストークの無い立体画像
を観察できる． ：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．という効果がえられ
る。

【００６１】〈第１実施例の変形〉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。

【００６２】また、レンズ１１ａ（１１ｂ）は、凹面鏡
によっても代用することができる。

【００６３】尚、上記実施例では参考例１の立体画像表
示装置に基づいて説明したが、上記の照明装置を前述の
参考例２或は参考例３の構成にも適用可能であることは
明らかである。

【００６４】〈第２実施例〉上記実施例は、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（液晶表示装置＋光ファイバプレート）を
共に１つとしたものである。

【００６５】図１０は、この第２実施例を示す。同図に
おいて、１２０は発光表示装置であり、上述の第１実施
例と同様に、液晶パネル１２１、バックライト１２２、
光ファイバプレート１２３から構成されている。１１は
フレネルレンズ、１０はカラー液晶デイスプレである。
９０は、左目用のバックライト画像を発光表示装置１２
０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
を発光表示装置１２０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。

【００６６】上記の構成において、カラー液晶ディスプ
レイ１０上に左目用のステレオ画像が表示されている間
は、発光表示装置１２０の液晶パネル１２１に左目用の
バックライト画像（カメラ１４ｂで撮像した画像）が表
示され、カラー液晶ディスプレイ１０上に右目用のステ
レオ画像が表示されている間は、該液晶パネル１２１に
右目用のバックライト画像（カメラ１４ａで撮像した画
像）が表示される。そして、バックライト画像の切替え
により、観察者の右目には右目用のステレオ画像が、左
目には左目用のステレオ画像が見えるように光学系を設
定することで、立体画像の観察が可能となる。

【００６７】以上のような時分割駆動による立体画像表
示装置においても、液晶表示装置と光ファイバプレート
を組み合わせた構成を備えることで、立体画像をより良
好に観察することが可能となる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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
立体画像表示装置を提供することができる。

【００６９】又、画像表示のためのバックライトとして
用いられる発光表示装置における表示のコントラストが
向上されるので、左右画像のクロストークが防止され、
より良好な立体画像の観察が可能となる。

【００７０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例１における立体画像表示装置の
構成図である。

【図２】本発明の参考例１における立体画像表示装置の
動作説明図である。

【図３】本発明の参考例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】本発明の参考例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】本発明の参考例１における立体画像表示装置の
動作説明図である。

【図６】本発明の参考例２における立体画像表示装置の
構成図である。

【図７】本発明の参考例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９】第１実施例における発光表示装置の詳細構成を
説明する図である。

【図１０】第２実施例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１の例の立体画像表示装置の構成図
である。

【図１２】従来の第２の例の立体画像表示装置の構成図
である。

【符号の説明】

１６，１７ 観察者 １０，１０ａ，１０ｂ 透過型液晶ディスプレイ １１，１１ａ，１１ｂ レンズ １２０，１２０ａ，１２０ｂ 発光表示装置 １２１，１２１ａ，１２１ｂ 液晶パネル １２２，１２２ａ，１２２ｂ バックライト １２３，１２３ａ，１２３ｂ 光ファイバプレート １３ａ，１３ｂ ＬＥＤライト １４ａ，１４ｂ 白黒ＣＣＤカメラ １５ ハーフミラー ９０ コントローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者の左右の目に異なる画像を観察さ
   せるための立体画像表示装置において、 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発光表
   示装置と、 前記発光表示装置の表示面に配され、該発光表示装置よ
   り発生する散乱光を除去するフィルタ手段と、 前記フィルタ手段を透過した像を拡大する、指向性を有
   する光学素子とを具備し、 前記フィルタ手段を透過した像によって、前記空間変調
   素子に表示された像を前記光学素子を介してバックライ
   トすることを特徴とする立体画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記空間変調素子および発光表示装置を
   各２つずつ具備し、夫々に右目用、左目用の立体画像を
   表示し、表示された立体画像を合成する合成手段を更に
   備えることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示
   装置。
3. 【請求項３】 前記空間変調素子は右目用、左目用の立
   体画像を時分割で交互に表示し、前記発光表示装置は前
   記空間変調素子の時分割表示に同期して像の表示を時分
   割で切り換えることを特徴とする請求項１に記載の立体
   画像表示装置。