JPH09101482A - 立体画像表示方法及びそれを用いた画像表示装置 - Google Patents

立体画像表示方法及びそれを用いた画像表示装置

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JPH09101482A
JPH09101482A JP7279813A JP27981395A JPH09101482A JP H09101482 A JPH09101482 A JP H09101482A JP 7279813 A JP7279813 A JP 7279813A JP 27981395 A JP27981395 A JP 27981395A JP H09101482 A JPH09101482 A JP H09101482A
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parallax
image
liquid crystal
observer
light
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JP7279813A
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English (en)
Inventor
Takasato Taniguchi
尚郷 谷口
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/349—Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking
    • H04N13/354—Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking for displaying sequentially

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パララックス・バリア法を用いて左右の視差
画像をそのまま時分割で表示することにより簡易な構成
で画像の表示輝度の高い、モアレを低減した立体画像表
示方法及びそれを用いた画像表示装置を得ること。 【解決手段】 ディスプレイに視差画像ソースが発生す
る立体画像を構成する右眼用の視差画像と左眼用の視差
画像とを時分割で表示し、該ディスプレイに表示した視
差画像の画像光を該視差画像の種類に応じて複数のスト
ライプ状の透光部の位置を調整可能とした液晶シャッタ
ーに導光して該透光部を通過させ、次いで該透光部と平
行な複数のストライプ状の開口部と遮光部を有するパラ
ラックス・バリアの開口部を透過させた後、該視差画像
の種類に応じて該パララックス・バリアの前方の所定の
位置上の観察者のそれぞれの眼に入射させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は立体画像表示方法及
びそれを用いた立体画像表示装置に関し、特にパララッ
クス・バリア法を用いて、複数の視差画像をそのままデ
ィスプレイに表示することにより立体画像を表示できる
立体画像表示方法及びそれを用いた画像表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】パララックス・バリア法を用いる立体画
像表示方式はS. H. Kaplanによってその技術が開示され
ている。（" Theory of Parallax Barriers" , J. SMPT
E, Vol.59, No.7, pp.11-21、1952）。該方式は複数の視
差画像の夫々をストライプ画素に分割し、１つの画面上
に左右の視差画像を構成するストライプ画素を交互に配
列してストライプ画像を形成して表示し、このストライ
プ画像から所定の距離だけ離れた位置に設けられた所定
の開口部を有するストライプ（パララックス・バリアと
呼ばれる）を介して、観察者の左右それぞれの眼でそれ
ぞれの目に対応した視差画像を観察することにより立体
視を得るものである。
【０００３】このような従来の装置では、これを通常の
テレビの如き２次元画像表示装置として使用することは
出来なかった。
【０００４】そこで特開平3-119889号公報、特開平5-12
2733号公報においては、パララックス・バリアを透過形
液晶素子などにより電子的に形成し、パララックス・バ
リアの形状や位置などを電子的に制御して変化するよう
にした立体画像表示装置が開示されている。
【０００５】図１８は特開平3-119889号公報に開示され
ている立体画像表示装置の要部概略図である。本装置で
は画像表示面１０１に厚さｄのスペーサー１０２を介し
て透過形液晶表示素子から成る電子式パララックス・バ
リア１０３を配置している。画像表示面１０１には２方
向または多方向から撮像した視差画像を縦のストライプ
画像として表示し、一方、電子式パララックス・バリア
１０３にはXYアドレスをマイクロコンピュータ１０４等
の制御手段で指定することによりパララックス・バリア
面上の任意の位置に縦長のバリア・ストライプを形成
し、前記パララックス・バリア法の原理に従って立体視
を可能としている。この装置において、２次元画像表示
を行う際には、電子式パララックス・バリア１０３にバ
リア・ストライプの形成を止めて、画像表示領域の全域
にわたって無色透明な状態にすることで２次元画像表示
を行う。これによって、従来のパララックス・バリア法
を用いた立体画像表示方式では出来なかった通常の２次
元画像表示装置との両立性を実現している。又、図１９
は特開平3-119889号公報に開示されている液晶パネルデ
ィスプレイと電子式バリアによる立体画像表示装置の構
成例を示す断面図である。この立体画像表示装置では２
枚の液晶層１１５、１２５をそれぞれ２枚の偏光板１１
１、１１８および１２１、１２８で挟み、液晶層１１５
は画像表示手段、液晶層１２５は電子式バリア形成手段
とした構成にしている。本装置においても、２次元画像
表示を行う際には、液晶層１２５にバリア・ストライプ
の形成を止めて、画像表示領域の全域にわたって無色透
明な状態にすることで２次元画像表示を行い、通常の２
次元画像表示装置との両立性を実現している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特開平3-119889号公報
に開示されている従来例では、画像表示面１０１には少
なくとも２枚の視差画像をストライプ画素に分け、２つ
の視差画像を構成するストライプ画素よりそれらを交互
に配列した１つのストライプ画像を合成し、表示してい
た。そのため画像表示装置の解像度はもとの視差画像に
対して少なくとも２分の１に低下してしまうという問題
があった。
【０００７】また、観察者の視点移動がなければバリア
・ストライプの表示位置は変化しないので、ストライプ
状にローカライズされた輝度の低下を生じてしまうとい
う問題があった。
【０００８】さらに、画像表示手段が液晶等の場合は、
画像表示面がストライプ状の画素構造を有し、この画像
を同様なストライプ状のバリア・ストライプを介して観
察することから、モアレ縞を生じ易いという問題があっ
た。
【０００９】さらに、特開平5-122733号公報に開示され
る従来例では、装置全体で４枚の偏光板を使用している
ために、この吸収により輝度が低下するという問題があ
った。
【００１０】加えてこれらの従来例では、観察者が両眼
間隔（基線長）だけ横方向に移動した場合、ストライプ
画像の右眼画像と左眼画像の表示位置を入れ換えること
で逆立体視を防いでいたが、前後の視点位置の変化には
対応できないという問題があった。更に従来例では、逆
立体視を防ぐために観察者の視点位置変化に応じて常に
正しい視差画像が眼に入射する様に追従させているだけ
で、観察している立体画像は常に同じであり、なめらか
な立体感を得ることができる『回り込み効果』が得られ
ないという問題があった。さらに、この様な視点移動に
対して違和感のない画像表示を行う為には、画像の変更
を高速で応答させる必要があり、ディスプレイに表示す
る合成ストライプ画像の作成処理を高速で行わなければ
ならないという問題があった。
【００１１】本発明は、パララックス・バリア法を用い
て右眼用の視差画像及び左眼用の視差画像をそのまま時
分割で表示することにより簡易な構成で画像の表示輝度
の高い、モアレを低減した立体画像表示方法及びそれを
用いた画像表示装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の立体画像表示方
法は、 （１−１） ディスプレイに視差画像ソースが発生する
立体画像を構成する右眼用の視差画像と左眼用の視差画
像とを時分割で表示し、該ディスプレイに表示した視差
画像の画像光を該視差画像の種類に応じて複数のストラ
イプ状の透光部の位置を調整可能とした液晶シャッター
に導光して該透光部を通過させ、次いで該透光部と平行
な複数のストライプ状の開口部と遮光部を有するパララ
ックス・バリアの開口部を透過させた後、該視差画像の
種類に応じて該パララックス・バリアの前方の所定の位
置上の観察者のそれぞれの眼に入射させること等を特徴
としている。
【００１３】特に、 （１−１−１） 前記ディスプレイに表示する視差画像
の画像光は所定の直線偏光光からなり、前記液晶シャッ
ターは液晶パネルと１枚の偏光板とで構成している。 （１−１−２） 前記ディスプレイ及び前記液晶シャッ
ターの少なくとも１つは強誘電性液晶素子を有する。 （１−１−３） 前記視差画像ソースが発生する１対の
視差画像は該視差画像の観察者の視点位置に対応する視
差画像である。 （１−１−４） 前記ディスプレイに表示する１対の視
差画像は前記視差画像ソースが有する複数の原視差画像
から該視差画像の観察者の視点位置に応じて画像の補間
及び／又は画像の再構成により作成する。 （１−１−５） 前記液晶シャッターと前記パララック
ス・バリアとの間隔を前記視差画像の観察者の観察距離
に応じて変化させる。 （１−１−６） 前記液晶シャッターの透光部の幅を前
記視差画像を観察する観察者の観察距離に応じて変化さ
せる、又は／及び該透光部の形成位置を該観察者の視点
位置に応じて変化させる。 （１−１−７） 前記観察者の観察距離又は／及び視点
位置は観察条件検出手段により自動的に検出する、又は
／及び該観察者が視点位置入力手段により入力する。 （１−１−８） 前記パララックス・バリアは透過型の
空間光変調素子を有する。 （１−１−９） 前記パララックス・バリアは強誘電性
液晶素子を有する。 （１−１−１０） 前記１対の視差画像を夫々２回前記
ディスプレイに表示し、夫々の視差画像の２回目の表示
に際しては１回目の表示の際の前記液晶シャッターの透
光部と非透光部及び前記パララックス・バリアの開口部
と遮光部とを夫々切り換えて表示する。 （１−１−１１） 前記パララックス・バリアの開口部
の幅を前記視差画像を観察する観察者の観察距離に応じ
て変化させる、又は／及び該開口部の形成位置を該観察
者の視点位置に応じて変化させる。 （１−１−１２） 前記観察者の観察距離又は／及び視
点位置は観察条件検出手段により自動的に検出する、又
は／及び該観察者が視点位置入力手段により入力する。
こと等を特徴としている。
【００１４】又、本発明の立体画像表示装置は、 （１−２） 立体画像を構成する右眼用の視差画像と左
眼用の視差画像とを発生する視差画像ソースと、該２つ
の視差画像を時分割で表示するディスプレイと、該ディ
スプレイの近傍に位置して該視差画像の種類に応じて複
数のストライプ状の透光部を形成する液晶シャッター
と、該液晶シャッターの前方の所定の位置にあって該透
光部と平行な複数のストライプ状の開口部と遮光部を備
えたパララックス・バリアとを有し、該ディスプレイに
表示する視差画像の画像光を該視差画像の種類に応じて
該パララックス・バリアの前方の所定の位置上の観察者
のそれぞれの眼に入射させること等を特徴としている。
【００１５】特に、 （１−２−１） 前記ディスプレイに表示する視差画像
の画像光は所定の直線偏光光からなり、前記液晶シャッ
ターは液晶パネルと１枚の偏光板とで構成している。 （１−２−２） 前記ディスプレイは液晶ディスプレイ
又は自発光型ディスプレイと１枚の偏光板とで構成され
る。 （１−２−３） 前記ディスプレイ及び前記液晶シャッ
ターの少なくとも１つは強誘電性液晶素子を有する。 （１−２−４） 前記視差画像ソースが発生する１対の
視差画像は該視差画像の観察者の視点位置に対応する視
差画像である。 （１−２−５） 前記ディスプレイに表示する１対の視
差画像は前記視差画像ソースが有する複数の原視差画像
から該視差画像の観察者の視点位置に応じて画像の補間
及び／又は画像の再構成により作成する。 （１−２−６） 前記液晶シャッターと前記パララック
ス・バリアとの間隔を前記視差画像の観察者の観察距離
に応じて間隔制御手段により変化させる。 （１−２−７） 前記液晶シャッターの透光部の幅を前
記視差画像を観察する観察者の観察距離に応じて変化さ
せる、又は／及び該透光部の形成位置を該観察者の視点
位置に応じて変化させる。 （１−２−８） 前記観察者の観察距離又は／及び視点
位置を自動的に検出する観察条件検出手段、又は／及び
該観察者が該観察距離又は／及び視点位置を入力する視
点位置入力手段を有する。 （１−２−９） 前記パララックス・バリアは透過型の
空間光変調素子を有する。 （１−２−１０） 前記パララックス・バリアは液晶パ
ネルと１枚の偏光板を有する。 （１−２−１１） 前記パララックス・バリアは強誘電
性液晶素子を有する。 （１−２−１２） 前記１対の視差画像を夫々２回前記
ディスプレイに表示し、夫々の視差画像の２回目の表示
に際しては１回目の表示の際の前記液晶シャッターの透
光部と非透光部及び前記パララックス・バリアの開口部
と遮光部とを夫々切り換えて表示する。 （１−２−１３） 前記パララックス・バリアの開口部
の幅を前記視差画像を観察する観察者の観察距離に応じ
て変化させる、又は／及び該開口部の形成位置を該観察
者の視点位置に応じて変化させる。 （１−２−１４） 前記観察者の観察距離又は／及び視
点位置は観察条件検出手段により自動的に検出する、又
は／及び該観察者が視点位置入力手段により入力する。 （１−２−１５） 前記液晶シャッターは液晶パネルと
２枚の偏光板を有し、該液晶シャッターと前記パララッ
クス・バリアとがスペーサーを介して一体的に構成して
いる。 こと等を特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の立体画像表示装置
の実施形態１の要部概略図である。図中１はディスプレ
イであり、例えばCRT やバックライト光源を有する液晶
ディスプレイ（LCD パネル）などであり、立体画像を構
成する右眼用の視差画像Ｒ（右眼画像）及び左眼用の視
差画像Ｌ（左眼画像）を表示する。CRT を用いる場合は
後述する様にその表示面の前面に偏光板を設ける。ディ
スプレイ１に表示する視差画像からは直線偏光光から成
る画像光を射出する。
【００１７】２はディスプレイ１の前面に配置した液晶
シャッターであり、液晶パネルと１枚の偏光板とで構成
しており、視差画像の種類に応じて適切に制御してその
上の所定の位置や領域に所定の幅P 、開口比の形状を有
するストライプ状の透光部を所定の数だけ形成する。な
お、液晶シャッター２はディスプレイ１の表示面に可能
な限り近く設置する。３はパララックス・バリアであ
り、液晶シャッター２から所定の距離だけ離れた位置に
設けており、所定の幅B'のストライプ状の開口部と遮光
部とを液晶シャッター２の透光部と平行に複数個備えて
いる。AR,AL は夫々観察者の右眼、左眼である。
【００１８】８は視差画像ソースであり、例えば多チャ
ンネルのVTR 、或は多チャンネルカメラを有する多チャ
ンネル撮像装置、或はコンピュータに記憶されている被
写体の３次元データなどから構成されている。以下これ
らからの複数の画像及び３次元データを視差画像情報と
呼ぶこととする。なお、多チャンネルのVTR 、多チャン
ネル撮像装置等では複数の画像を有する或は撮像してい
るが、これらの画像から１対の視差画像が選択されるの
で、これらの複数の画像を原視差画像と呼ぶこととす
る。
【００１９】１４は視点位置入力手段であり、観察者の
観察距離や視点位置及びディスプレイ１に表示する視差
画像の表示領域等の情報を入力する。７は画像処理手段
であり、視差画像ソース８が有する視差画像情報より１
対の視差画像Ｒ及びＬを取り込み、これらの視差画像Ｒ
及びＬを所定のタイミングでタイミングコントローラー
６へ送り込む。又、画像処理手段７はこの時同時に視差
画像に応じて右眼開口信号又は左眼開口信号をタイミン
グコントローラー６へ送り込む。
【００２０】４はディスプレイ駆動回路であり、タイミ
ングコントローラー６からの画像信号を受け取りディス
プレイ１の表示面に視差画像Ｒ又はＬを表示する。５は
液晶シャッター駆動回路であり、タイミングコントロー
ラー６からの開口信号を受けて表示する視差画像の種類
に応じて液晶シャッター２上に透光部を形成する。
【００２１】本実施形態の構成について図１、図２を用
いて説明する。図２は実施形態１の動作の説明図であ
る。図２(A) に示すように観察者の両眼間隔（基線長）
をO 、液晶シャッター２から観察者の眼までの観察距離
をC 、液晶シャッター２とパララックス・バリア３との
間隔をD 、パララックス・バリア３の開口部及び遮光部
の幅をB'、液晶シャッター２の透光部及び非透光部の画
素間隔（幅）をP （液晶シャッター２の透光部のピッチ
は2P）とすると、立体視を得る為にはこれらの間には以
下の関係を満足させる必要がある。
【００２２】 D ＝P・C/(O＋P) -----------------(1) B'＝P・(C−D)/C -----------------(2) この条件を満足すると、図２(A) においてディスプレイ
１に表示された右眼画像Ｒから射出する画像光は液晶シ
ャッター２の透光部2-R0及びパララックス・バリア３の
開口部を通ってARの位置に液晶シャッター２の透光部に
平行な線状領域に集光する。従ってここに観察者の右眼
ARがあれば観察者は右眼画像Ｒを視認する。なお、画像
光が集光する線状領域は複数個あり、その間隔は略2・O
である。そして左眼ALに対しては液晶シャッター２の透
光部を通る画像光はパララックス・バリア３の遮光部に
遮ぎられ、左眼ALは右眼画像Ｒを観察できない。
【００２３】なお、実際には観察位置において観察幅は
有限の広がりをもつので、これらの諸量は若干変更して
設定される。これらの関係については、S. H. Kaplanが
前記文献中で詳細に述べている。
【００２４】本実施形態においては、液晶シャッター２
に画素サイズ 0.110mm（横 )× 0.330mm（縦）の液晶パ
ネルを用い、その１画素を液晶シャッター２の透光部の
幅にしたので P ＝ 0.110mmとなる。一方、観察条件と
して基線長をO ＝65mm、観察距離をC ＝ 1000 mmと設定
しているので、 D＝1.69mm、B'＝0.1098mmとなる。な
お、観察幅の広がりを考慮し多少の微調整を行う。
【００２５】本実施形態の立体画像表示方法について図
１、図２を用いて説明する。画像処理手段７は複眼カメ
ラやステレオカメラやコンピュータ等の視差画像ソース
８が発生する右眼画像Ｒと左眼画像Ｌの２枚の画像信号
をタイミング・コントローラー６を介してディスプレイ
駆動回路４へ入力し、ディスプレイ１に時分割で交互に
表示する。そしてこの視差画像の表示に同期して、液晶
シャッター駆動回路５へ左眼開口信号と右眼開口信号を
タイミング・コントローラー６を介して交互に入力し、
液晶シャッター２に形成する透光部と非透光部とを時分
割で交互に切り替える。これらのタイミングはタイミン
グ・コントローラー６で制御する。
【００２６】つまり図２(A) に示す様にディスプレイ１
に右眼画像Ｒが表示されていて、液晶シャッター２では
右眼用透光部2-R0が形成された状態と、図２(B) に示す
様にディスプレイ１に左眼画像Ｌが表示されていて、液
晶シャッター２では左眼用透光部2-L0が形成された状態
との２つの状態が時系列的に交互に形成される。従って
右眼画像Ｒからの画像光が集光する線状領域と左眼画像
Ｌからの画像光が集光する線状領域が交互に形成され
る。このフレームレートとしては画像にフリッカーを生
じない 120 Hz 以上であることが望ましい。
【００２７】そこで、図２(A) の状態の時、観察距離C
の位置にいる観察者からは、パララックス・バリア３の
開口部・遮光部により、右眼ARからのみ右眼画像Ｒを観
察できる。一方、図２(B) の状態の時には、左眼ALから
のみ左眼画像Ｌを観察できる。この時も前述の様に、左
眼画像Ｌの画像光は線状に複数の領域に集光され、その
間隔は略２．０である。そして、前述した右眼画像Ｒの
画像光が集光される領域と、この左眼画像Ｌの画像光が
集光される領域との間隔は基線長０に等しい。従って、
この２つの状態が時間的に交互に形成されることで、観
察者は残像効果により立体画像を視認することができ
る。
【００２８】本実施形態はこれにより、２つの視差画像
Ｒ及びＬからストライプ画像を合成することなく、視差
画像Ｒ及びＬをそのまま交互に表示することで立体画像
を観察することができる立体画像表示方法及び立体画像
表示装置が実現できる。
【００２９】なお、本実施形態では表示する画像がスト
ライプ状の画素構造を有していないので、従来のパララ
ックス・バリア式の立体画像表示装置に比べてモアレ縞
が発生しにくい効果がある。
【００３０】ここでは、液晶シャッター２の１画素を透
光部・非透光部の幅P に等しい場合について示したが、
この幅P は複数の画素から形成されていても良く、例え
ばディスプレイ１にカラー表示を行う際のRGB の３画素
に相当する幅を透光部にしていても良い。
【００３１】また、本実施形態のディスプレイ１は右眼
画像Ｒと左眼画像Ｌとを交互に表示し、又液晶シャッタ
ー２は時分割でストライプ状の開口を表示するため、共
に120Hz 以上の高速のフレームレートが要求される。さ
らに、この液晶シャッター２は右眼画像Ｒと左眼画像Ｌ
との分離を行う為に、高コントラストのものが必要であ
る。これらの点からディスプレイ１及び液晶シャッター
２としては強誘電性液晶素子が好適である。
【００３２】さらに、本実施形態の液晶シャッター２は
鉛直方向に長い長方形の透光部を形成するから、液晶素
子としてマトリックス状の画素構造である必要は無く、
ライン状の画素構造でも良い。さらに、その駆動方法は
スタティック駆動で良いので、コントラストが良い、応
答速度が速い、消費電力が低い、駆動電圧が低くて良い
などの利点がある。
【００３３】図３は本発明の立体画像表示装置の実施形
態２の要部概略図である。本実施形態は実施形態１の構
成においてディスプレイ１及び液晶シャッター２として
特にTN液晶パネルを用いた実施形態である。その他の部
分は実施形態１と同じである。
【００３４】１は視差画像Ｒ又はＬを表示するディスプ
レイであり、２枚の偏光板２２、２４で挟まれたTN液晶
セル２３（ガラス基板や電極等は不図示）を反射板や導
光板を有するバックライト２１で照明するように構成し
ている。従ってディスプレイ１に表示する画像からは直
線偏光光が射出する。２は液晶シャッターであり、ディ
スプレイ１の側にTN液晶セル２５を、観察者側に１枚の
偏光板２６を設けて構成しており、視差画像の表示に同
期してストライプ状の透光部を形成する。３はTN液晶セ
ル２５から所定の距離に設けたパララックス・バリアで
あり、所定の幅B'のストライプ状の開口部と遮光部とを
液晶シャッター２の透光部に平行に複数個備えている。
このパララックス・バリア３はガラス基板やプラスチッ
ク基板等の透明基板上に印刷やクロム・エッチング等の
手法を用いてパターニングして製作する。
【００３５】次に、実施形態２における偏光板の作用に
ついて説明する。
【００３６】図４は実施形態２の表示部分の作用の説明
図である。ディスプレイ１には右眼画像Ｒが表示されて
いるとする。例えば本実施形態のディスプレイ１として
ノーマリー・ホワイトモードの液晶ディスプレイを使用
し、図示する様に偏光板２２の偏光軸が紙面に垂直な方
向に向いている場合を考える。この時偏光板２２、２４
はクロスニコルの状態にしており、バックライト２１か
らの光のうちTN液晶セル２３に電圧が印加されていない
部分（OFF 部分）に入射した光のみが偏光軸が90°回転
し、偏光面が紙面に平行な光束となるので偏光板２４を
透過する。
【００３７】一方、ストライプ状の透光部を形成する液
晶シャッター２はやはりTN液晶セル２５と１枚の偏光板
２６から構成されており、液晶シャッター２の非透光部
を形成する部分にのみ電圧が印加される。従って、ディ
スプレイ１から透過してきた画像光（偏光軸は紙面に平
行である）は、この液晶シャッター２の透光部（OFF部
分）において偏光面に変調を受けて偏光面を90度回転
し、偏光面が紙面に対して垂直な光束になる。この光束
は偏光板２６（偏光軸は紙面に垂直である）をそのまま
透過し、パララックス・バリア３の開口部を透過して、
右眼ARへ入射する。一方、左眼ALに対しては液晶シャッ
ター２の透光部を透過する画像光はパララックス・バリ
ア３の遮光部により遮光され、左眼ALは視差画像Ｒを観
察できない。
【００３８】そして、ディスプレイ１に左眼画像Ｌを表
示した際には、TN液晶セル２５へ印加する電圧を逆に
し、図４に示す液晶シャッター２の透光部と非透光部と
を入れ換える。これによって今度は左眼でのみ左眼画像
Ｌが観察される。
【００３９】この様にして、時分割で右眼画像Ｒからの
画像光は右眼ARの位置上の線状領域に集光させ、左眼画
像Ｌからの画像光は左眼ALの位置上の線状領域に集光さ
せる。これにより観察者は右眼ARで右眼画像Ｒを、左眼
ALで左眼画像Ｌを視認し、残像効果でもって立体画像を
視認できる。以上が実施形態２の表示部分の作用の説明
である。
【００４０】図１９に示した従来の画像表示装置では４
枚の偏光板を使用しているために、この偏光板の吸収に
より表示画像の輝度が低下するという問題があった。こ
れに対し、本実施形態では偏光板を１枚削減しているの
で、表示画像の輝度を向上させている。
【００４１】なお、液晶シャッター２を構成する偏光板
の偏光軸の方向は上記以外にも設定可能である。例え
ば、図５に示す様に、偏光板２６’の偏光軸を紙面に平
行に設定しても良く、その時は液晶シャッター２の透光
部を形成する部分に電圧を印加すれば良い。
【００４２】従ってこの場合、ディスプレイ１から透過
してきた画像光（偏光軸は紙面に平行である）は、この
透光部（ON部分）で偏光面に変調を受けないので、偏光
軸が紙面に平行に設定された偏光板２６’をそのまま透
過し、右眼に入射する。つまり、それぞれの眼に入射す
る画像光の偏光方向は、前記図４の場合とは直交してい
る。
【００４３】同様のことがディスプレイ１に使用する液
晶パネルの表示モードによっても生じるが、それぞれの
状態に応じて、本実施形態に使用する３枚の偏光板の偏
光軸を設定すれば良い。
【００４４】図６は本発明の立体画像表示装置の実施形
態３の要部概略図である。本実施形態は実施形態２の構
成においてディスプレイ１として自発光型のディスプレ
イであるCRT と１枚の偏光板を用いた実施形態である。
その他の部分は実施形態２と同じである。
【００４５】本実施形態では実施形態２より偏光板が１
枚少ないので実施形態２より表示輝度を向上させる。
【００４６】更に、図７に示すようにこの偏光板を液晶
シャッター２と一体にし、液晶シャッター２’として構
成することも可能である。
【００４７】更に、この液晶シャッター２’をスペーサ
ー２７でパララックス・バリア３と一体的に構成するこ
とにより、CRT や液晶テレビなどの２次元ディスプレイ
を用いて簡易に立体画像を観察することができる " ３
Ｄアダプター" として用いることもできる。
【００４８】図８は本発明の立体画像表示装置の実施形
態４の要部概略図である。本実施形態は観察者の観察距
離や視点位置を自動的に検出し、それに応じて立体画像
表示装置の動作を制御することで広い観察範囲にわたっ
て良好な立体視を可能とする装置である。
【００４９】図中、１１は観察者映像入力手段であり、
本装置を観察する観察者の映像を取り込み、カメラコン
トローラー１２へ出力する。本実施形態の観察者映像入
力手段１１は１台のカメラで構成している。カメラコン
トローラー１２は、観察者映像入力手段１１を制御した
り、観察者の映像信号を出力したりする。１３は視点位
置・観察距離検出回路であり、観察者映像入力手段１１
からの信号から観察者の観察距離や視点位置等を画像処
理により自動的に検出する。観察者映像入力手段１１、
カメラコントローラー１２、視点位置・観察距離検出回
路１３等は観察条件検出手段３０の一要素を構成してい
る。
【００５０】１６は液晶シャッター２とパララックス・
バリア３の間隔D を制御する可変スぺーサーであり、信
号によってその長さが変化する。１５はスペーサー駆動
手段であり、画像処理手段７からの信号によって可変ス
ペーサー１６を制御する。可変スペーサー１６及びスペ
ーサー駆動手段１５等は間隔制御手段の一要素を構成し
ている。
【００５１】本実施形態の作用を説明する。観察者映像
入力手段１１で撮影された観察者の映像はカメラコント
ローラ１２を介して視点位置・観察距離検出回路１３に
入力される。視点位置・観察距離検出回路１３では、入
力された画像から画像処理により観察者の眼の画像を抽
出し、観察者の観察距離や視点位置等を検出し、画像処
理手段７へ出力する。
【００５２】画像処理手段７は観察条件検出手段３０が
検出した観察者の観察距離C に応じてスペーサー駆動手
段１５を介して可変スペーサー１６を制御して液晶シャ
ッター２とパララックス・バリア３の間隔D を変えて立
体画像を観察させる。
【００５３】その原理について以下に説明する。いま、
式(1)、(2) を次の様に書換える： C ＝D・(O＋P)/P≡k・D -----------------(3) B'＝P・(k−1)/k -----------------(4) ここで、 k ≡(O＋P)/Pである。
【００５４】この式により、液晶シャッター２の透光部
の幅P と基線長O とを決定すると、パララックス・バリ
アの開口部の幅B'は一意的に決定され、観察距離C は間
隔Dに比例することが分かる。従って、液晶シャッター
２とパララックス・バリア３との間隔D を制御すること
により、観察距離C で正しく立体視できるように調整す
ることができる。
【００５５】ここでは、液晶シャッター２に画素サイズ
0.110mm（横) ×0.330mm （縦）の液晶パネルを用い、
その３画素を透光部の幅にすると、透光部の幅はP ＝0.
110×3 ＝ 0.330 mm となる。
【００５６】そして先ず第１の観察条件として基線長を
O ＝65mm、観察距離をC ＝1000mmと設定する。このとき
間隔D は D＝5.05mm、パララックス・バリアの開口部の
幅はB'＝0.3283mmと設定される。なお、観察幅の広がり
を考慮し多少の微調整を行うのが望ましい。
【００５７】この位置から観察者が観察距離約1500mmの
位置へ移動したとすると、観察条件中の観察距離がC ＝
1500mmと変わり、間隔D をD ＝ 7.58 mm にすればこの
観察距離で正しく立体視できる。
【００５８】このように本実施形態では観察条件検出手
段３０によって観察者の観察距離Cを自動的に検出し、
これに応じて間隔制御手段を介して液晶シャッター２と
パララックス・バリアパターン３の間隔D を適宜制御す
ることにより観察距離が変わっても観察者の視点位置に
追従して常に良好な立体画像を与える立体画像表示装置
が実現できる。
【００５９】なお、本実施形態では観察者映像入力手段
１１として１台のカメラを用いたが、この入力手段とし
て、２台のカメラを用いる方法や、観察者の周囲に磁場
を形成しておき、観察者の頭部に磁気センサーを装着さ
せ、このセンサーからの出力を用いることも可能であ
り、又従来から公知のアイマークカメラ等の視線検出手
段を用いることもできる。
【００６０】又、上記の様に観察者の視点位置や観察距
離を検出するカメラ等を設ける以外にも、図示するよう
に視点位置入力手段１４を設けて観察者が自ら視点位置
を入力しても良い。又、表示画像を観察しながら観察者
が調整スイッチ等を制御して良好な立体画像表示を得る
ようにしても良い。
【００６１】図９は本発明の立体画像表示装置の実施形
態５の要部概略図である。又、図１０〜１２は実施形態
５の作用説明図である。実施形態４では、ディスプレイ
１に時分割で表示する視差画像Ｒ，Ｌは常に同じであっ
た。その為観察者は視点位置を変えても、観察している
立体画像には何ら変化を生じない、常に同じ立体画像を
観察する立体画像表示方法／装置であった。
【００６２】これに対し、本実施形態では視差画像ソー
ス８として４台のカメラから成る複眼カメラを有してい
て、観察者の視点位置変化に応じた視差画像を表示し、
これによって画像の回り込み表示を与える表示方法を用
いている点が異なっており、その他の点は実施形態４と
同じである。つまり本実施形態は観察者の視点位置に応
じてディスプレイ１に表示する視差画像Ｒ，Ｌを変化さ
せる点が異なっている。
【００６３】図９においてKA〜KDは夫々カメラであり、
複眼カメラコントローラー９’を介して画像処理手段７
に視差画像を出力する。カメラKA〜KD及び複眼カメラコ
ントローラー９’は視差画像ソース８の一要素を構成し
ている。
【００６４】図１０は本実施形態においてディスプレイ
１に対して観察者が移動する状況の説明図である。図
中、３１は実施形態４の立体画像表示装置のうちのディ
スプレイ１と液晶シャッター２及びパララックス・バリ
ア３からなる部分のみをまとめて表示装置として示した
ものである。観察者は該表示装置３１から観察距離C だ
け離れた位置から画像を観察するものとする。なお、図
１０中、画像処理手段、観察条件検出手段等は省略して
いる。
【００６５】一方、図１１は本実施形態の視差画像ソー
ス８の要部概略図である。図中、３２は被写体である。
KA、KB、KC、KDは夫々カメラであり、被写体３２から距
離Cだけ離れた位置に夫々観察者の両眼間隔（基線長）O
に等しい間隔で横に並べて配置していて、夫々被写体
３２を撮像している。なお、HA〜HD は各カメラの光学
系の前側主点である。図１２は４台のカメラKA、KB、
KC、KDが撮像する画像の説明図である。従って本実施形
態の場合、視差画像ソース８は常に４つの原視差画像を
有している。
【００６６】本実施形態の作用を説明する。いま観察者
が図１０に示す様に、位置３６（右眼がAR，左眼がAL）
から位置３７（右眼AR' が位置３６における左眼ALの位
置，左眼がAL' ）を経て、位置３８（右眼AR" が位置３
７における左眼AL' の位置，左眼がAL" ）へ移動すると
する。
【００６７】観察者が位置３６にいるときは、表示装置
３１上に観察者の右眼ARが観察する画像Ｒとしてカメラ
KAにより点HAから撮像された原視差画像（図１２(A))を
表示装置３１に入力する。同時に観察者の左眼ALで観察
する画像ＬとしてカメラKBにより点HBから撮影された原
視差画像（図１２(B))を表示装置３１に入力する。
【００６８】そして、表示装置３１はディスプレイ１に
表示する視差画像として上記の図１２(A),(B) の２枚の
原視差画像を用い、右眼画像Ｒとしては図１２(A) の画
像を、左眼画像Ｌとしては図１２(B) の画像を表示す
る。このようにすれば観察者はカメラKA及びKBの位置か
ら被写体３２を見たときの立体画像を観察する。
【００６９】観察者が位置３７に移れば、表示装置３１
上に観察者の右眼AR' で観察する画像ＲとしてカメラKB
により点HBから撮像された原視差画像（図１２(B))を表
示装置３１に入力する。同時に観察者の左眼AL' で観察
する画像ＬとしてカメラKCにより点HCから撮影された原
視差画像（図１２(C))を表示装置３１に入力する。
【００７０】そして、表示装置３１はディスプレイ１に
表示する視差画像として上記の図１２(B),(C) の２枚の
原視差画像を用い、右眼画像Ｒとしては図１２(B) の画
像を、左眼画像Ｌとしては図１２(C) の画像を表示す
る。このようにすれば観察者はカメラKB及びKCの位置か
ら被写体３２を見たときの立体画像を観察する。
【００７１】観察者が位置３８に移れば、表示装置３１
上に観察者の右眼AR" で観察する画像ＲとしてカメラKC
により点HCから撮像された原視差画像（図１２(C))を表
示装置３１に入力する。同時に観察者の左眼AL" で観察
する画像ＬとしてカメラKDにより点HDから撮影された原
視差画像（図１２(D))を表示装置３１に入力する。
【００７２】そして、表示装置３１はディスプレイ１に
表示する視差画像として上記の図１２(C),(D) の２枚の
原視差画像を用い、右眼画像Ｒとしては図１２(C) の画
像を、左眼画像Ｌとしては図１２(D) の画像を表示す
る。このようにすれば観察者はカメラKC及びKDの位置か
ら被写体３２を見たときの立体画像を観察する。
【００７３】以上の動作により、観察者が移動し視点位
置を変えると、観察する立体画像は異なる方向から被写
体を見た視差画像を観察することになり、被写体３２
を”回り込んで”見る立体画像を観察することができ
る。
【００７４】本実施形態では視差画像ソース８は４つの
原視差画像より成る視差画像情報を有している。そして
観察条件検出手段３０が検出する観察者の視点位置に対
応して４つの原視差画像より２つの視差画像を選択して
ディスプレイ１に表示している。つまり視差画像ソース
８が発生する１対の視差画像は観察者の視点位置に対応
する視差画像である。
【００７５】本実施形態では視差画像ソース８を構成す
る各々のカメラの前側主点位置HA,HB,HC,HD と各観察位
置での各々の眼AR,AL(=AR') 、AL'(= AR")、AL" とを一
致させているが、例えば観察者の右眼が位置３６のARと
ALの間にあり、左眼が位置３７のAR' とAL' との間にあ
る時、右眼画像Ｒとして図１２(A) の原視差画像と図１
２(B) の原視差画像の２枚の原視差画像から画像の「補
間」を行って１つの右眼画像（視差画像）Ｒを合成し、
左眼画像Ｌとして図１２(B) の原視差画像と図１２(C)
の原視差画像の２枚の原視差画像から画像の補間を行っ
て１つの左眼画像（視差画像）Ｌを合成し、このように
新規に合成して作成した２枚の視差画像Ｒ，Ｌをディス
プレイ１に時分割で表示することにより、より滑らかな
連続した画像の回り込み効果を実現できる。
【００７６】この画像補間の方法としては、従来より公
知のエピ・ポーラ・プレーンイメージ（EPI)を用いる方
法、すなわち、EPI 上で対応点を探索し補間画像を作成
する方法（ 例えば、R.C.Bolles et.al : Int. J. Comp
uter Vision, Vol.1, No.1,pp.7-55,1987 に記載）等を
用いることができる。
【００７７】この画像補間の手法を用いると、図１１に
示す４台のカメラで被写体３２を撮影しなくても良く、
例えば点HAと点HDの位置のカメラで撮影した２枚の原視
差画像を用いて画像補間を繰り返し行い、所望の視差画
像を表示してやれば良い。（なお、補間によって作成し
た視差画像を用いて、更に補間によって視差画像を作成
することを本発明では「画像の再構成」と呼ぶことにす
る。） また、観察者が前後方向に移動した時にも、同様の画像
補間を行い、それぞれの視点位置に応じた視差画像を形
成して表示することも可能であり、これらの画像処理の
方法としては本出願人が 特願平5-271698号で提案して
いる方法を用いるとより効果的である。
【００７８】又、実施形態５では、表示する画像として
４台のカメラで撮影する自然画像を用いているが、CAD
などのコンピュータで作成された所謂CG画像などの３次
元画像を利用することもできる。この場合は被写体の
「データ」が既に３次元データであるので、任意の位置
から見た視差画像を自由に「生成」することができ、そ
れぞれの視点位置に対応した複数の視差画像を生成して
表示すれば良い。
【００７９】図１３は本発明の立体画像表示装置の実施
形態６の要部概略図である。本実施形態は実施形態４の
構成においてパララックス・バリア３としてTN液晶パネ
ルを用いた実施形態である。その他の部分は実施形態４
と同じである。
【００８０】これまでの実施形態のパララックス・バリ
ア３はすべて固定パターンのものであった。これに対し
て本実施形態のパララックス・バリア３は液晶素子等の
透過型の空間光変調素子で構成し、その開口部を電気的
に制御する点が異なっている。
【００８１】図中、２８はTN液晶セルであり、電気信号
によりその上にストライプ状の開口部及び遮光部を形成
してパララックス・バリアとして作用する。２９は偏光
板である。TN液晶では前記のように電圧を印加した部分
を透過する光はその偏光軸の変調は受けず、電圧を印加
しない部分を透過する光は偏光軸が90度回転するので偏
光板２９の偏光軸はこれを考慮して適切に設定する。TN
液晶セル２８及び偏光板２９はパララックス・バリア３
の一要素を構成している。
【００８２】本実施形態では観察条件検出手段３０が検
出する観察者の観察距離C に応じて液晶シャッター２の
透光部の幅P を変えるとともに、パララックス・バリア
３の開口部の幅B'を変える。
【００８３】例えば、液晶シャッター２にに画素サイズ
0.110mm（横) ×0.330mm （縦）の液晶パネルを用い、
パララックス・バリア３として横方向の画素サイズ0.11
0mmの空間光変調素子を用いるものとする。
【００８４】先ず、観察距離 C＝ 1000 mmの位置では、
液晶シャッター２の３画素を透光部の幅にすると、透光
部の幅はP ＝0.110 ×3 ＝ 0.330 mm である。基線長 O
＝65mm 、 D＝ 5.05 mmとすると、パララックス・バリ
ア３の開口部の幅はB'＝0.3283 mm となる。
【００８５】この位置から観察者が観察距離約1500mmの
位置へ移動したとすると、液晶シャッター２の開口幅 P
を P＝ 0.220 mm 、パララックス・バリアの開口部の幅
B'をB'＝0.2192 mm にすれば良く、液晶シャッター２の
透光部を液晶パネルの２画素で表示し、パララックス・
バリア３の開口部を空間光変調素子の２画素で形成すれ
ば良い。
【００８６】本実施形態ではこの様に、観察者の観察距
離に応じて液晶シャッター２の透光部の幅 Pやパララッ
クス・バリア３の開口部の幅B'の表示画素を適宜制御す
ることにより広い範囲にわたって立体視することができ
る立体画像表示装置が実現できる。
【００８７】また、本実施形態において、観察者の横方
向への移動に対しては、観察者の視点位置に応じてパラ
ラックス・バリア３の開口部の形成位置を横方向へずら
せば立体画像を正しく観察できる。
【００８８】または、パララックス・バリア３の開口部
の位置はそのままで、液晶シャッター２の透光部の形成
位置を横方向へずらせば立体画像を正しく観察できる。
【００８９】図１４、１５は本発明の立体画像表示装置
の実施形態７の画像表示説明図である。本実施形態は実
施形態６と同じくパララックス・バリア３を液晶素子等
の空間光変調素子と偏光板とを用いて構成しており、全
体の構成要素は同じであるが、表示装置の各要素の駆動
方法が異なっている。本実施形態はディスプレイ１に表
示する視差画像と液晶シャッター２の透光部とパララッ
クス・バリア３の開口部とを同期させて表示・駆動する
ことにより、表示画像の解像度も向上させることができ
る立体画像表示装置である。
【００９０】本実施形態の立体画像表示方法について図
１４、図１５を用いて説明する。実施形態１の図２(A),
(B) と図１４(A),(B) とをそれぞれ比較すると、全く同
じ表示状態になっている。従って、この２つの状態を時
系列的に交互に表示すれば、観察者は残像効果により立
体画像を観察することができることは実施形態１と同じ
である。但し、このままでは観察者が観察する視差画像
Ｒ1 ，Ｌ1 は液晶シャッター２の非透光部で半分遮光さ
れた画像であり、解像度が半分になっている。
【００９１】本実施形態においてはパララックス・バリ
ア３を空間光変調素子を用いて構成しているので、その
開口部と遮光部とを入れ換えたり、開口部の幅や開口比
などの形状や表示位置・領域などを変えたり、自由に制
御することができる。そこで本実施形態ではパララック
ス・バリア３は２つの開口パターン（開口部）3-10（図
１４）と3-20（図１５）を形成できるようにしている。
このパララックス・バリア３の開口部3-10と3-20とは互
いに相補的なパターンとなっている。
【００９２】更に、液晶シャッター２はこれ迄の実施形
態と同じく図１４に示すように２つの透光パターン（透
光部）2-10と2-20を交互に形成する。液晶シャッター２
の透光部2-10と2-20とは互いに相補的なパターンとなっ
ている。
【００９３】そして、視差画像Ｒ1 ，Ｌ1 で１回立体画
像を視認させた後、パララックス・バリア３の開口部を
相補開口部に切り替えて再び同じ視差画像Ｒ1 ，Ｌ1 を
時分割で表示するのであるが、この時液晶シャッター２
の透光部として１回目に各視差画像を表示した際の透光
部と相補的な透光部を用いる。
【００９４】図によって説明する。図１４(A) の表示状
態ではディスプレイ１には右眼画像Ｒ1 を表示してお
り、液晶シャッター２には透光部2-10が形成されてお
り、パララックス・バリア３には開口部3-10が形成され
ている。これによって右眼ARは透光部2-10及び開口部3-
10を介して右眼画像Ｒ1 を観察できる。そして左眼ALは
液晶シャッター２及びパララックス・バリア３の遮光部
で遮られて右眼画像Ｒ1 を観察することはできない。
【００９５】次いで図１４(B) の表示状態に移る。この
状態ではディスプレイ１には左眼画像Ｌ1 を表示してお
り、液晶シャッター２には透光部2-20が切り替わって形
成されており、パララックス・バリア３には開口部3-10
が形成されている。これによって左眼ALは透光部2-20及
び開口部3-10を介して左眼画像Ｌ1 を観察できる。そし
て右眼ARは液晶シャッター２及びパララックス・バリア
３の遮光部で遮られて左眼画像Ｌ1 を観察することはで
きない。
【００９６】次いで図１５(A) の表示状態に移る。この
状態ではディスプレイ１に再び先の右眼画像Ｒ1 を表示
する。液晶シャッター２には図１４(A) の透光部と相補
的な透光部2-20が形成され、パララックス・バリア３に
はやはり図１４(A) の開口部と相補的な開口部3-20が形
成されている。これによって右眼ARは透光部2-20及び開
口部3-20を介して右眼画像Ｒ1 （但し図１４(A) で観察
した画像を補完する画像）を観察できる。そして左眼AL
は液晶シャッター２の非透光部及びパララックス・バリ
ア３の遮光部で遮られて右眼画像Ｒ1 を観察することは
できない。
【００９７】次いで図１５(B) の表示状態に移る。この
状態ではディスプレイ１に再び先の左眼画像Ｌ1 を表示
する。液晶シャッター２には図１４(B) の透光部と相補
的な透光部2-10が形成され、パララックス・バリア３に
はやはり図１４(B) の開口部と相補的な開口部3-20が形
成されている。これによって左眼ALは透光部2-10及び開
口部3-20を介して左眼画像Ｌ1 （但し図１４(B) で観察
した画像を補完する画像）を観察できる。そして右眼AR
は液晶シャッター２の非透光部及びパララックス・バリ
ア３の遮光部で遮られて左眼画像Ｌ1 を観察することは
できない。
【００９８】ここで、液晶シャッター２の透光部2-10と
2-20とは互いに相補的な画像であるので、図１４(A) と
図１５(A) に示す状態を時分割で観察すると、ディスプ
レイ１に表示する右眼画像Ｒ1 を全て見ることになり、
ディスプレイ１の解像度の低下を生じること無く、右眼
画像Ｒ1 を観察していることになる。同様に図１４(B)
と図１５(B) に示す状態を時分割で観察すると、解像度
の低下無く左眼画像Ｌ1 を観察していることになる。
【００９９】つまり、本実施形態では、これらの４つの
状態を時間的に分割表示することで、表示画像の解像度
を向上させている。
【０１００】図１６は、本実施形態における各画像の表
示状態を示すタイミング・チャートであり、ディスプレ
イ１、液晶シャッター２、およびパララックス・バリア
３の表示画像を模式的に示している。前記４つの状態は
フリッカーの問題を考慮して、フレームレートを適宜選
んでやれば、その表示の順番は何ら問題はない。しか
し、120Hz 程度のフレームレートの時は図１４(A) の状
態（D1と呼ぶ）、図１４(B) の状態（D2と呼ぶ）、図１
５(A) の状態（D3と呼ぶ）、図１５(B) の状態（D4と呼
ぶ）をD1、D2・・・の順番に時間的に表示することが望
ましく、図１６はこの状態を示している。
【０１０１】さらに、この場合液晶シャッター２、およ
びパララックス・バリア３は各フレーム毎にリフレッシ
ュする必要はなく、例えば、図１７に示す様にディスプ
レイ１の２フレーム毎に、それぞれの表示状態にすれば
良い。この時、ディスプレイ１は120Hz のフレームレー
トで表示し、液晶シャッター２、およびパララックス・
バリア３は 60Hz のフレームレートで表示することにな
る。
【０１０２】本実施形態では１対の視差画像を夫々２回
ディスプレイ１に表示し、夫々の２回目の表示に際して
は１回目の表示の際の液晶シャッターの透光部と非透光
部及びパララックス・バリア３の開口部と遮光部とを切
り換えて表示することによって各視差画像のすべてを観
察者に視認させて解像度を向上させている。
【０１０３】また、本実施形態の液晶シャッター２やパ
ララックス・バリア３に用いる液晶素子は右眼画像Ｒと
左眼画像Ｌとの分離を行う為に、高コントラストのもの
が必要であり、この点から強誘電性液晶素子が好適であ
る。さらに、これらは鉛直方向に長い長方形の開口部で
あるから、マトリックス状の画素構造ではなくライン状
の構造でも良い。さらに、その駆動方法としてスタティ
ック駆動で良く、コントラストが良い、応答速度が速
い、消費電力が低い、駆動電圧が低いなどの利点があ
る。
【０１０４】又、本実施形態では画像表示をD1,D2,D3,D
4,・・・ の順番で行ったが、順番はこれに限られるもので
は無く、例えばD1,D3,D2,D4,・・・ の順番で行っても良
い。なお、D1,D3 と表示するときは、この２つの状態の
間右眼画像Ｒ1 を通して表示すれば良いが、ここではこ
の表示状態も右眼画像を２回表示しているとして取り扱
う。
【０１０５】また、前記実施形態４、５の表示方法・装
置においても本実施形態の方法・手段を用いることがで
きるが、その時は視域を広くした”回り込み効果”を有
する解像度の低下を抑えた立体画像表示方法及び装置を
実現できる。
【０１０６】以上説明したように、本発明の立体画像表
示方法によれば、ディスプレイの前方に液晶シャッター
を設け、該液晶シャッターの前方に所定の開口を有する
パララックス・バリアを設け、該ディスプレイに右眼の
視差画像Ｒ及び左眼の視差画像を時分割で表示するとと
もに、該視差画像に同期して該液晶シャッターの所定の
部分を時分割で透光状態にし、それぞれの視差画像を該
パララックス・バリアを介してそれぞれの眼で観察する
ことにより、２つの視差画像をそのままディスプレイに
表示することにより立体画像を観察することができる立
体画像表示装置を実現できる。
【０１０７】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、パララック
ス・バリア法を用いて右眼用の視差画像及び左眼用の視
差画像をそのまま時分割で表示することにより簡易な構
成で画像の表示輝度の高い、モアレを低減した立体画像
表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置を達成す
る。
【０１０８】その他、 （２−１） パララックス・バリアを液晶素子等の空間
光変調素子を用いて構成し、視差画像と液晶シャッター
の表示に同期してパララックス・バリアの開口部と遮光
部とを時分割で切り換えることにより、高解像度が得ら
れる。 （２−２） 従来の装置では４枚の偏光板を使用してい
るために、この偏光板の吸収により輝度が低下するとい
う問題があったのに対し、本発明の立体画像表示装置で
は偏光板を１〜２枚削減することができ、表示輝度を向
上させる。 （２−３） 観察者の視点位置に対応して視差画像ソー
スが１対の視差画像を発生させ、これをディスプレイに
表示することにより、なめらかな立体感を与える『回り
込み効果』を与える。 （２−４） 観察者の視点位置に対応して視差画像ソー
スが有する少なくとも２枚以上の原視差画像から画像の
補間及び／又は画像の再構成により１対の視差画像を形
成することにより、なめらかな立体感を与える『回り込
み効果』を与える。等の少なくとも１つの効果の得られ
る立体画像表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置
を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の立体画像表示装置の実施形態１の要
部概略図
【図２】 実施形態１の動作の説明図
【図３】 本発明の立体画像表示装置の実施形態２の要
部概略図
【図４】 実施形態２の表示部分の作用の説明図
【図５】 液晶シャッターの別の構成例
【図６】 本発明の立体画像表示装置の実施形態３の要
部概略図
【図７】 実施形態３の派生例の要部概略図
【図８】 本発明の立体画像表示装置の実施形態４の要
部概略図
【図９】 本発明の立体画像表示装置の実施形態５の要
部概略図
【図１０】 実施形態５においてディスプレイに対して
観察者が移動する状況の説明図
【図１１】 実施形態５の視差画像ソースの要部概略図
【図１２】 実施形態５の４台のカメラが撮像する画像
の説明図
【図１３】 本発明の立体画像表示装置の実施形態６の
要部概略図
【図１４】 本発明の立体画像表示装置の実施形態７の
画像表示説明図
【図１５】 実施形態７の画像表示説明図
【図１６】 実施形態７におけるタイミング・チャート
【図１７】 実施形態７におけるタイミング・チャート
の別例
【図１８】 従来の立体画像表示装置の要部概略図
【図１９】 従来の液晶パネルディスプレイと電子式バ
リアによる立体画像表示装置の構成例を示す断面図
【符号の説明】
１ ディスプレイ ２ 液晶シャッター ３ パララックス・バリア ４ ディスプレイ駆動回路 ５ 液晶シャッター駆動回路 ６ タイミングコントローラー ７ 画像処理手段 ８ 視差画像ソース ９ ステレオカメラコントローラー ９’ 複眼カメラコントローラー １０ ステレオカメラ １１ 観察者映像入力手段 １２ カメラコントローラー １３ 視点位置・観察距離検出回路 １４ 視点位置入力手段（観察条件入力手段） １５ スペーサー駆動手段 １６ 可変スぺーサー ２１ バックライト ２２、２４、２６、２９ 偏光板 ２３、２５、２８ TN液晶セル ２７ スペーサー ３０ 観察条件検出手段 ３１ 表示装置 ３２ 被写体 ３６〜３８ 両眼の位置 AR,AL 観察者の右眼、左眼 B' パララックス・バリアの開口部・遮光部の幅 C 観察距離 D 液晶シャッターとパララックス・バリアとの間隔 HA〜HD 光学系の前側主点 KA〜KD カメラ O 両眼間隔 P 液晶シャッターの開口部・遮光部の幅 Ｒ 右眼用の視差画像（右眼画像） Ｌ 左眼用の視差画像（左眼画像）

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディスプレイに視差画像ソースが発生す
    る立体画像を構成する右眼用の視差画像と左眼用の視差
    画像とを時分割で表示し、該ディスプレイに表示した視
    差画像の画像光を該視差画像の種類に応じて複数のスト
    ライプ状の透光部の位置を調整可能とした液晶シャッタ
    ーに導光して該透光部を通過させ、次いで該透光部と平
    行な複数のストライプ状の開口部と遮光部を有するパラ
    ラックス・バリアの開口部を透過させた後、 該視差画像の種類に応じて該パララックス・バリアの前
    方の所定の位置上の観察者のそれぞれの眼に入射させる
    ことを特徴とする立体画像表示方法。
  2. 【請求項２】 前記ディスプレイに表示する視差画像の
    画像光は所定の直線偏光光からなり、前記液晶シャッタ
    ーは液晶パネルと１枚の偏光板とで構成していることを
    特徴とする請求項１の立体画像表示方法。
  3. 【請求項３】 前記ディスプレイ及び前記液晶シャッタ
    ーの少なくとも１つは強誘電性液晶素子を有することを
    特徴とする請求項１又は２の立体画像表示方法。
  4. 【請求項４】 前記視差画像ソースが発生する１対の視
    差画像は該視差画像の観察者の視点位置に対応する視差
    画像であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
    項に記載の立体画像表示方法。
  5. 【請求項５】 前記ディスプレイに表示する１対の視差
    画像は前記視差画像ソースが有する複数の原視差画像か
    ら該視差画像の観察者の視点位置に応じて画像の補間及
    び／又は画像の再構成により作成することを特徴とする
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体画像表示方
    法。
  6. 【請求項６】 前記液晶シャッターと前記パララックス
    ・バリアとの間隔を前記視差画像の観察者の観察距離に
    応じて変化させることを特徴とする請求項１〜５のいず
    れか１項に記載の立体画像表示方法。
  7. 【請求項７】 前記液晶シャッターの透光部の幅を前記
    視差画像を観察する観察者の観察距離に応じて変化させ
    る、 又は／及び該透光部の形成位置を該観察者の視点位置に
    応じて変化させることを特徴とする請求項１〜６のいず
    れか１項に記載の立体画像表示方法。
  8. 【請求項８】 前記観察者の観察距離又は／及び視点位
    置は観察条件検出手段により自動的に検出する、 又は／及び該観察者が視点位置入力手段により入力する
    ことを特徴とする請求項７の立体画像表示方法。
  9. 【請求項９】 前記パララックス・バリアは透過型の空
    間光変調素子を有することを特徴とする請求項１〜８の
    いずれか１項に記載の立体画像表示方法。
  10. 【請求項１０】 前記パララックス・バリアは強誘電性
    液晶素子を有することを特徴とする請求項９の立体画像
    表示方法。
  11. 【請求項１１】 前記１対の視差画像を夫々２回前記デ
    ィスプレイに表示し、夫々の視差画像の２回目の表示に
    際しては１回目の表示の際の前記液晶シャッターの透光
    部と非透光部及び前記パララックス・バリアの開口部と
    遮光部とを夫々切り換えて表示することを特徴とする請
    求項９又は１０の立体画像表示方法。
  12. 【請求項１２】 前記パララックス・バリアの開口部の
    幅を前記視差画像を観察する観察者の観察距離に応じて
    変化させる、 又は／及び該開口部の形成位置を該観察者の視点位置に
    応じて変化させることを特徴とする請求項９〜１１のい
    ずれか１項に記載の立体画像表示方法。
  13. 【請求項１３】 前記観察者の観察距離又は／及び視点
    位置は観察条件検出手段により自動的に検出する、 又は／及び該観察者が視点位置入力手段により入力する
    ことを特徴とする請求項１２の立体画像表示方法。
  14. 【請求項１４】 立体画像を構成する右眼用の視差画像
    と左眼用の視差画像とを発生する視差画像ソースと、該
    ２つの視差画像を時分割で表示するディスプレイと、該
    ディスプレイの近傍に位置して該視差画像の種類に応じ
    て複数のストライプ状の透光部を形成する液晶シャッタ
    ーと、該液晶シャッターの前方の所定の位置にあって該
    透光部と平行な複数のストライプ状の開口部と遮光部を
    備えたパララックス・バリアとを有し、 該ディスプレイに表示する視差画像の画像光を該視差画
    像の種類に応じて該パララックス・バリアの前方の所定
    の位置上の観察者のそれぞれの眼に入射させることを特
    徴とする立体画像表示装置。
  15. 【請求項１５】 前記ディスプレイに表示する視差画像
    の画像光は所定の直線偏光光からなり、前記液晶シャッ
    ターは液晶パネルと１枚の偏光板とで構成していること
    を特徴とする請求項１４の立体画像表示装置。
  16. 【請求項１６】 前記ディスプレイは液晶ディスプレイ
    又は自発光型ディスプレイと１枚の偏光板とで構成され
    ることを特徴とする請求項１４又は１５の立体画像表示
    装置。
  17. 【請求項１７】 前記ディスプレイ及び前記液晶シャッ
    ターの少なくとも１つは強誘電性液晶素子を有すること
    を特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の
    立体画像表示装置。
  18. 【請求項１８】 前記視差画像ソースが発生する１対の
    視差画像は該視差画像の観察者の視点位置に対応する視
    差画像であることを特徴とする請求項１４〜１７のいず
    れか１項に記載の立体画像表示装置。
  19. 【請求項１９】 前記ディスプレイに表示する１対の視
    差画像は前記視差画像ソースが有する複数の原視差画像
    から該視差画像の観察者の視点位置に応じて画像の補間
    及び／又は画像の再構成により作成することを特徴とす
    る請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の立体画像表
    示装置。
  20. 【請求項２０】 前記液晶シャッターと前記パララック
    ス・バリアとの間隔を前記視差画像の観察者の観察距離
    に応じて間隔制御手段により変化させることを特徴とす
    る請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の立体画像表
    示装置。
  21. 【請求項２１】 前記液晶シャッターの透光部の幅を前
    記視差画像を観察する観察者の観察距離に応じて変化さ
    せる、 又は／及び該透光部の形成位置を該観察者の視点位置に
    応じて変化させることを特徴とする請求項１４〜２０の
    いずれか１項に記載の立体画像表示装置。
  22. 【請求項２２】 前記観察者の観察距離又は／及び視点
    位置を自動的に検出する観察条件検出手段、 又は／及び該観察者が該観察距離又は／及び視点位置を
    入力する視点位置入力手段を有することを特徴とする請
    求項２１の立体画像表示装置。
  23. 【請求項２３】 前記パララックス・バリアは透過型の
    空間光変調素子を有することを特徴とする請求項１４〜
    ２２のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
  24. 【請求項２４】 前記パララックス・バリアは液晶パネ
    ルと１枚の偏光板を有することを特徴とする請求項２３
    の立体画像表示装置。
  25. 【請求項２５】 前記パララックス・バリアは強誘電性
    液晶素子を有することを特徴とする請求項２３又は２４
    の立体画像表示装置。
  26. 【請求項２６】 前記１対の視差画像を夫々２回前記デ
    ィスプレイに表示し、夫々の視差画像の２回目の表示に
    際しては１回目の表示の際の前記液晶シャッターの透光
    部と非透光部及び前記パララックス・バリアの開口部と
    遮光部とを夫々切り換えて表示することを特徴とする請
    求項２３〜２５のいずれか１項に記載の立体画像表示装
    置。
  27. 【請求項２７】 前記パララックス・バリアの開口部の
    幅を前記視差画像を観察する観察者の観察距離に応じて
    変化させる、 又は／及び該開口部の形成位置を該観察者の視点位置に
    応じて変化させることを特徴とする請求項２３〜２６の
    いずれか１項に記載の立体画像表示装置。
  28. 【請求項２８】 前記観察者の観察距離又は／及び視点
    位置は観察条件検出手段により自動的に検出する、 又は／及び該観察者が視点位置入力手段により入力する
    ことを特徴とする請求項２７の立体画像表示装置。
  29. 【請求項２９】 前記液晶シャッターは液晶パネルと２
    枚の偏光板を有し、該液晶シャッターと前記パララック
    ス・バリアとがスペーサーを介して一体的に構成してい
    ることを特徴とする請求項１４の立体画像表示装置。
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