JPH0898220A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】より広範囲な観察位置での立体画像の観察を可
能とす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透過
型液晶ディスプレイ１０ａ、１０ｂと、これらを夫々裏
面より照明するＣＲＴ装置１２ａ、１２ｂと、これらの
間にあって、該ＣＲＴ装置に表示された像を拡大する、
指向性のある１対のレンズ１１ａ、１１ｂ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
のハーフミラー１５とを備える。そして、観察者に左右
の方向から照射光を照射する一対の照射装置を複数の観
察位置に対応させて複数組配し（１３１ａ、ｂ、１３２
ａ、ｂ）、照射装置の夫々の方向からの照射光により照
らし出される観察者像を選択的に撮像してＣＲＴ装置１
２ａ、１２ｂの夫々に表示し、夫々透過型液晶ディスプ
レイ１０ａ、１０ｂのバックライトとする。

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１４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のカラー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１５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、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。

【００１１】又、本発明の他の目的は、より広範囲な観
察位置での立体画像の観察を可能とする立体画像表示装
置を提案するものである。

【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、該発光表示装置に表示された像を拡大
する、指向性のある光学素子と、観察者に照明光を照射
するための照明手段と、前記照明手段からの照明光によ
り照らし出される観察者像を選択的に撮像し、前記発光
表示装置に表示する撮影手段とを具備し、前記発光表示
装置に表示された観察者像により前記光学素子を介して
前記空間変調素子に表示された像をバックライトし、前
記照明手段は、照明光に指向性を持たせるための集光手
段を具備していることを特徴とする。又、好ましくは、
前記空間変調素子及び発光表示装置を、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手段により合成する。又、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。
又、前記立体画像表示装置における照明手段は、観察者
の顔面を左右から照明する一対のものが好ましい。

【００１３】又、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。

【００１４】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であること
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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】又、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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】又、好ましくは、前記照明装置は発散光を
反射面（例えばパラボラ鏡）によって反射させて、照明
光に指向性を持たせる。複数組の照明装置による照明光
の重複を防止でき、観察者像を適切に得られるからであ
る。

【００２２】又、好ましくは、前記照明装置の反射面に
波長選択性のコーティングを施すことで、左右の照明光
の波長を異ならせる。左右の照明装置に共通の光源を用
いることが可能となるからである。好ましくは、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
もしくはプリズムである。

【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ため、観察者の右目は右目用
画像を見ることができる。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を見ること
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。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た
め、左目用画像が明るく見えるが、一方、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、前記発光表示装置に
表示される像は、照射装置によって照らし出された照射
像であるが、この照明装置を複数の観察位置に対応させ
て複数組配し、各観察位置における観察者への照射が適
切に行われるようにしている。このため、より広範な観
察位置において立体画像を正しく観察することができる
ようになる。

【００２６】ここで、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。

【００２７】これらの右目用画像および左目用画像は、
ハーフミラー等の合成手段によって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。

【００２８】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。

【００２９】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
時分割表示し、指向性を有するレンズによって夫々右目
用のバックライト、左目用のバックライトとすること
で、空間変調素子のバックライト照明として使用でき
る。このため、１つの空間変調素子と表示発光素子によ
り立体画像を観察することが可能となり、立体表示装置
をコンパクトにすることが可能となる。

【００３０】

【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。

【００３１】（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光学素子として焦点距離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１０
ａ，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１６０
ｍｍ離れた位置に設置する。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を示している。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】（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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】（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影響ディスプ
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１１９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ＣＲＴ１
２ａに表示された観察者１６，１７の右顔面像であり、
白黒ＣＲＴ１２ａの発光部分である。

【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。

【００５３】〈第１実施例〉以下に本発明の第１実施例
を説明する。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】第１実施例では、観察者を照明するための
照明装置として、観察者１７、観察者１６の夫々の観察
位置に対応する２組のＬＥＤライト１３１ａ、１３１ｂ
及び１３２ａ、１３２ｂが設けられている。ここで、図
９に示されるようにＬＥＤライト１３１ａ・１３１ｂは
観察者１７を左右から、ＬＥＤライト１３２ａ・１３２
ｂは観察者１６を左右から夫々照射するものである。

【００５７】図９は、照明用のＬＥＤ１３１ａ，１３１
ｂ，１３２ａ，１３２ｂにより、観察者１７，１６を左
右斜め前方より照明する様子を示したもので、１６ａ，
１６ｂは観察者１６に夫々ＬＥＤライト１３２ａ，１３
２ｂの光が当たっている領域を示す。又、同様にして、
１７ａ，１７ｂは観察者１７に夫々ＬＥＤライト１３１
ａ，１３１ｂの光があたっている領域を示す。図９に示
されているように、観察者１６、１７の夫々の観察位置
に専用の１組のＬＥＤライトが配されるので、各観察者
に対して正しく光が照射され、両観察者とも正しく立体
画像を観察することができる。

【００５８】次に、第１実施例の照明装置を更に詳細に
説明する。尚、本例では、２つの観察位置に対応するべ
く２組のＬＥＤライトが用いられているが、ＬＥＤライ
トの組数はこれに限られるものではない。

【００５９】まず、複数組のＬＥＤライトを用いた場合
の効果をわかりやすくするために、１組のＬＥＤライト
を用いた場合を説明する。

【００６０】図１０は右顔面を照射するためのＬＥＤラ
イト１３ａによる観察者の顔面の照射状態を表す図であ
る。観察者１６と観察者１７が図示の様な位置関係で立
体画像の観察を行った場合、観察者１７には正しく光が
照射されているものの、観察者１６における光の照射状
態は適切でない。即ち、観察者１６においては顔面の半
分以上が照射され、右顔面を照射すべき照射光が左顔面
に侵入している。このように顔面が照射されると、上記
の説明からも理解され得るように、観察者１６の右目用
のバックライトが不当に大きくなり、左目に右目用の画
像が見えてしまうおそれがある。又、照射が不適切な場
合、この逆のケース、即ち、照射範囲が極端に小さくな
って、例えば右目用の画像が見えなくなってしまうよう
なことも起こりうる。又、一人の観察者が観察者１７の
位置から観察者１６の位置へ移動した場合も、上述の２
人の観察者の場合と等価であり、同様の問題が生じるお
それがある。

【００６１】そこで本実施例では、夫々の位置の観察者
が正しく照射されるように、個別の照明装置を用いる。
図１１は本実施例による観察者の照明状態を説明する図
である。各観察位置に対応するＬＥＤライトを用いたこ
とにより、同図に示されるように、両観察者１６、１７
の右顔面に正しく照明光が照射される。

【００６２】さて、図９や図１１からも明らかである
が、一方のＬＥＤライトからの照射光は他方のＬＥＤラ
イトの照射範囲に侵入しないことが望ましいことは言う
までもないことである。即ち、観察者１６の右顔面を照
射するＬＥＤライト１３ａは観察者１７を照射しないよ
うに、ある程度の指向性を持たせる必要がある。

【００６３】図１２は本実施例の照明装置の構成を表す
図である。パラボラ鏡１２００を配設することにより照
射光に指向性を持たせている。このような照明装置を夫
々照射範囲を異ならせて複数配設することにより、広範
囲にわたって各観察位置で適切な照射光を得ることが可
能となる。尚、１２０１は光源としてランプを示してい
る。

【００６４】以上の構成を有する第１実施例の立体表示
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． ：バックライト光源は、カメラ１４ａ，ｂ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． ：更に、観察者が広範囲に移動しても、或は複数の観
察者が広い範囲に散在しても、各観察者の顔面への照射
が適切に行われるので、バックライトとしての顔面画像
を常に正しく得ることが可能となる。このため、より広
範囲な観察位置において正しく立体画像を観察すること
を可能とする。

【００６５】また、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に、観察者とハーフ
ミラーとの間に画像拡大用のレンズ群を設けてもよい。
このレンズ群の構成は、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。

【００６６】〈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。

【００６７】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。

【００６８】変形例２ 上記照明装置のパラボラ鏡の反射面に、波長選択性を有
するコーティングを施すことで、照明装置の光源として
共通のランプを用いることが可能となり、保守が容易と
なる。ここで、波長選択性を有するコーティングは、例
えば図３に示すような反射特性を有するものとする。

【００６９】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に適用可能であることは明らかで
ある。

【００７０】〈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（ＣＲＴ）を共に１つとしたものである。

【００７１】図１３は、この第２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ＣＲＴ１２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。

【００７２】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、ＣＲＴ装置１２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、ＣＲＴ装置１２に右目用のバックライト画像
（カメラ１３ｂ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。

【００７３】観察者を照射するための照明装置は、各観
察位置に対応して個別に照明装置を配してあり、その構
成、作用及び効果は第１実施例で説明した通りである。

【００７４】

【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、広
範囲の観察位置において、立体画像を観察することが可
能となる。

【００７５】

【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実施例において、２組の照明により２人の
観察者を左右斜め前方より照明する様子を示した図であ
る。

【図１０】右顔面を照射するためのＬＥＤライトによる
複数の観察者の顔面の照射状態を表す図である。

【図１１】第１実施例による複数の観察者の照射状態を
説明する図である。

【図１２】第１実施例の照射装置の構成を表す図であ
る。

【図１３】本発明に係る第２実施例における立体画像表
示装置の構成図である。

【図１４】従来の立体画像表示装置の第１の例の構成を
示した図である。

【図１５】従来の第２の例における立体画像表示装置の
構成を示した図である。

【符号の説明】

１０，１０ａ，１０ｂ 透過型液晶ディスプレイ １１，１１ａ，１１ｂ レンズ １２，１２ａ，１２ｂ 白黒ＣＲＴ １３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂ ＬＥＤラ
イト １４ａ，１４ｂ 白黒ＣＣＤカメラ １５ ハーフミラー １６，１７ 観察者

Claims (5)

【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、 該発光表示装置に表示された像を拡大する、指向性のあ
   る光学素子と、 観察者に照明光を照射するための照明手段と、 前記照明手段からの照明光により照らし出される観察者
   像を選択的に撮像し、前記発光表示装置に表示する撮影
   手段とを具備し、 前記発光表示装置に表示された観察者像により前記光学
   素子を介して前記空間変調素子に表示された像をバック
   ライトし、 前記照明手段は、照明光に指向性を持たせるための集光
   手段を具備していることを特徴とする立体画像表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記集光手段パラボラ鏡であることを特
   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】 前記パラボラ鏡は波長選択性を有し、特
   定波長のみを集光・反射することを特徴とする請求項２
   に記載の立体画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記空間変調素子及び発光表示装置を、
   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手段により合成する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立
   体画像表示装置。
5. 【請求項５】 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乃至３のいずれかに
   記載の立体画像表示装置。