JPH11289556A

JPH11289556A - 立体映像表示装置

Info

Publication number: JPH11289556A
Application number: JP10105686A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Hattori; 知彦服部
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】特殊な眼鏡無しで、広い範囲で多人数同時観
察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。【解決手段】立体映像出力すべく可動大型凸レンズＬ
が配設され、その後方に観察者Ｏの顔像が実質的に結像
する位置またはその近傍に、白黒テレビＤを配設せし
め、該観察者像を撮像するための該観察者Ｏまでの距離
に応じて角度が自動的に変化するカメラが該大型凸レン
ズＬの近傍に配設され、さらに、該観察者Ｏと該白黒テ
レビＤとの間に該観察者の観察すべきステレオ像を表示
可能なカラー液晶ディスプレイＪを備えたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、眼鏡等を利用する
必要がない立体テレビに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、眼鏡を利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６−１６
２６８４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。さらに、自
動焦点技術を用いたタイプでは、上記視差のみでなく、
画像の倍率までも変化することにより、実用化が困難で
あった。

【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】

【課題を解決するための手段】本発明は、第一に、透過
式光学変調素子群と、該透過式光学変調素子群の、光源
と結像手段とによりなるバックライトと、立体映像観察
者を撮影可能なカメラとでなり、該カメラの観察者像の
変調像を、該バックライトに表示する立体表示装置にお
いて、前記バックライト光源が、該結像手段を通り観察
者にバックライト配光を可能とする領域よりも、少なく
とも大きな領域を該カメラが撮像するべくなされたこと
を特徴とする立体映像表示装置とすることによる。

【０００５】第二に、第一の構成の立体映像表示装置で
あって、前記カメラにより得られた観察者像を含む画像
を、該観察者と前記立体表示装置との距離に応じて、該
画像または該画像の変調像から、領域の位置や大きさや
歪みを変化させ抽出した領域画像または該抽出領域画像
の変調像を該バックライト光源に表示するべくなされた
ことを特徴とすることによる。

【０００６】第三に、第一又は第二の構成の立体映像表
示装置であって、前記結像手段の光軸と前記カメラの光
軸が、平行またはおよそ平行であることを特徴とするこ
とによる。第四に、第一又は第二又は第三の構成の立体
映像表示装置であって、前記カメラの結像手段が、シフ
ト可能であることを特徴とすることによる。

【０００７】第五に、前記透過式光学変調素子群と、該
透過式光学変調素子群の、光源と結像手段とによりなる
バックライトと、前記立体映像観察者を撮影可能なカメ
ラとでなる立体表示装置において、該カメラの角度が該
立体映像表示装置と該観察者との距離に応じて最適化さ
れる自動パラッラクス補正機構を有することを特徴とす
る立体映像表示装置とすることによる。

【０００８】第六に、前記透過式光学変調素子群と、該
透過式光学変調素子群の、光源と結像手段とによりなる
バックライトと、前記立体映像観察者を撮影可能なカメ
ラとで構成され、該カメラの観察者像の変調像を、該バ
ックライトに表示する立体表示装置において、該カメラ
の結像手段がシフト可能になされていることを特徴とす
る立体映像表示装置とすることによる。

【０００９】第七に、第五又は第六の構成の立体映像表
示装置であって、前記透過式光学変調素子群と、該透過
式光学変調素子群の、光源と結像手段とによりなるバッ
クライトと、前記立体映像観察者を撮影可能なカメラと
で構成され、該カメラの観察者の変調像を、該バックラ
イトに表示する立体表示装置において、該カメラのシフ
ト可能な結像手段のシフト量が該立体映像表示装置と、
該観察者との距離に応じて最適化される自動パラッラク
ス補正機構を有するものとすることによる。

【００１０】第八に、第五又は第六又は第七又は第八の
構成の立体映像表示装置であって、前記透過式光学変調
素子群と、該透過式光学変調素子群の、光源と結像手段
とによりなるバックライトと、前記映像観察者を撮影可
能なカメラとで構成され、該カメラの観察者像の変調像
を、該バックライトに表示する立体表示装置において、
該観察者の映像が該結像手段により自動的に該光源出力
面に焦立する機構を有し、該カメラの結像手段がズーム
機構を有し、ズーミングを該立体表示装置と該観察者と
の距離に応じて自動調節し最適化される機構を有するこ
とにより、上記目的を達成しようとするものである。

【００１１】

【作用】本発明では、備えられたカメラが観察者と立体
映像表示装置との距離に応じて、角度や該カメラのレン
ズのシフト量やズーミングを変化させたり、さもなく
ば、該カメラの撮影領域を大きくし得られた映像の領域
を、距離に応じて変化させ、立体映像観察者の顔面像の
変調像が、予め配設されたバックライト光源出力面にお
いて、備えられた該立体映像表示装置の結像手段により
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、該バックライト光源に出力することにより、時分
割、空間分割、または、時間並行でそれぞれのステレオ
像が左右の眼に正確に広い領域で分配される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下引き続き、本発明の要旨をさ
らに明解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、立体映像を出力すべく
大型凸レンズＬ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白黒テレビ
Ｄを配設せしめ、さらに、該観察者と、該光源との間に
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ディスプレイＪおよびそのドライ
ブ回路Ｆを備え、外部より時分割ステレオビデオ信号Ｎ
が該ドライブ回路Ｆに入力される。

【００１３】さらに、該大型凸レンズＬ上部に配設され
た赤外カメラＧにより、赤外線ライトＰにより赤外照明
された観察者像を少なくとも、該大型凸レンズＬが該白
黒テレビＤ画面に焦立させうる領域を全て含む広さで撮
影された映像信号を２値化半面画像回路Ｂを通った後、
図３で示すように該赤外カメラＧのオートフォーカス信
号Ｍにより得られた立体映像表示装置と観察者までの距
離に、該２値化半面像の立体映像表示最適領域Ｑを領域
抽出回路Ｃで自動抽出し、該ビデオ信号Ｎにより得られ
た同期信号Ｓに同期してフルスケールの該領域に相当す
る左右半面画像を該白黒テレビＤに表示する。ここで示
した、２値化半面画像回路Ｂと領域抽出回路Ｃは合成し
て一つの回路にしてもよい。

【００１４】また、該オートフォーカス信号Ｍにより該
大型凸レンズＬと該白黒テレビＤ画面間距離を該観察者
像が該白黒テレビＤ画面に焦立するよう自動調節を行う
ことにより観察者Ｏは広い範囲で立体映像が観察でき
る。ここでは、該立体映像表示装置と観察者Ｏまでの距
離を近距離と遠距離の２通りで示したが、中間の条件で
も同様に働くものである。また、該赤外カメラＧのレン
ズの光軸と、該大型凸レンズＬの光軸とは平行であるこ
とにより、該領域抽出画像と該白黒テレビＤに表示すべ
き画像との歪みが減じられる効果がある。さらに、該赤
外カメラＧのレンズがシフトレンズを使用することによ
り、より効果的に該最適領域抽出が行える。

【００１５】なお、本実施例では時分割方式で説明した
が、ハーフミラーを用いて右眼用機と左眼用機と合成し
た時並行方式でもよく、また、バックライト部に偏光領
域を発生させる時分割および空間分割方式でもよい。ま
た、該大型凸レンズＬと該白黒テレビＤ画面間距離を該
観察者像が該白黒テレビＤ画面に焦立するよう自動調節
を行ったが、該自動調節を行わない場合も同様である。

【００１６】また、本実施例では結像手段を大型凸レン
ズを用いたが、フルネル凸レンズや凹面鏡でもよく、そ
れぞれを任意に組み合わせたもの、鏡を組み合わせたも
の、また、複数枚で構成されたものやアレイ状に配設さ
れたものでもよい。

【００１７】また、本実施例では空間変調素子群にバッ
クライトを外した液晶テレビを用いたが、さらにバック
ライト光入力面側の偏光板を外したものや、偏光板の偏
光方位角を互いに直角の２種の領域平面に配置したもの
を用いてもよい。また、バックライト部も、白黒テレビ
が液晶白黒テレビでもよく、カラーテレビでもよい。

【００１８】液晶テレビの場合、出力面の偏光板を外し
てもよい。これら外した偏光板は、該バックライト光源
から該変調素子群のどの位置に存してもよい。また、バ
ックライト光源は、プラズマディスプレイや発光ダイオ
ードアレイやＣＲＴなど、如何なる発光領域を発生する
ものや、偏光領域を発生させるものを用いてもよい。請
求項１に示された構成において立体視可能であれば、如
何なる部材を用いてもよいことは言うまでもない。該立
体テレビと該観察者間距離情報は本実施例では該赤外カ
メラＧより得ているが、カメラ外部より、例えば、超音
波による距離測定法を用いたり、反射赤外光量を測定し
て該距離情報を得てもよい。また、観察者に特別な装着
物を使用しない方法であれば、如何なる方法を用いても
よい。

【００１９】前記実施例では電気的に該白黒テレビ画面
に該観察者像を最適表示したが、次に示す如く、歯車Ｈ
やカム機構Ｋ、アクチュエーター等を用いて機械的に行
ってもよい。図４は第二実施例における該赤外カメラＧ
およびその駆動部を示したものである。該赤外カメラよ
り得られた立体映像表示装置と観察者までの距離に応じ
て該大型凸レンズＬと該白黒テレビＤ画面間距離を該観
察者像が該白黒テレビＤ画面に焦立するよう自動調節を
行う。この際、該大型凸レンズＬまたは該白黒テレビＤ
のどちらかが、該凸レンズＬの光軸方向に駆動する。こ
の駆動を歯車およびカム等を用いて該赤外カメラＧに伝
達し、該白黒テレビＤ画面に該観察者像を最適表示され
るよう、該赤外カメラＧの傾き調節に用いる。

【００２０】なお、前記赤外カメラＧの傾きの代わり
に、該赤外カメラＧのレンズがシフトレンズの場合に
は、図５に示す如く、該レンズのシフト量を同様に調節
してもよい。また、図４に示す如く、該大型凸レンズＬ
が駆動し、該観察者Ｏの映像が自動的に該白黒テレビＤ
出力面に焦立する機構を有する場合、即ち、該立体映像
表示装置と該観察者Ｏとの距離が変化する場合、該赤外
カメラＧで得られる該観察者像の大きさの変化率が、該
白黒テレビＤに表示すべき該観察者Ｏの変調像の大きさ
の変化率と異なるため、該赤外カメラＧのレンズがズー
ムレンズであり、さらに、そのズーミングを、機械的に
行うことにより、前記変化率を同一にするよう調節が可
能となる。

【００２１】第二実施例においては、該赤外カメラＧで
撮像される領域と、該バックライトと、該大型凸レンズ
Ｌにより、配光される領域とは同じであることが望まし
い。なお、本実施例の駆動方式は、該大型凸レンズＬよ
り、歯車、カム等による伝達駆動であったが、それぞれ
独立にアクチュエーターを有していてもよいし、また、
どの部分にアクチュエーターがあっても本発明主旨に反
しない限りよいことは言うまでもない。

【００２２】さらに、第一および第二実施例では、観察
者撮影用カメラは赤外線カメラを用いたが、観察者照明
用赤外線波長が単一の場合、該カメラのレンズをホログ
ラフィックレンズやグレーティングレンズ等の回折格子
を利用した結像手段を用いてもよい。さらに、赤外線を
用いずに、通常の可視光を用いて、画像認識技術によ
り、観察者像を抽出して用いてもよい。

【００２３】

【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、バックライト光源が、結像手段を通って観察者
へ正確にバックライト配光を可能とするので、広い観察
領域で多人数同時観察が可能なステレオ表示による立体
映像表示装置を実現することが可能となる。以上、本発
明は、独特の効果を奏し、まことに優れた発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１ないし４に基づく発明の一実施例にお
ける立体テレビの概略図である。

【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３】請求項２に基づく発明の画面抽出の一例を示
す。

【図４】請求項５、８に基づく発明の一実施例における
立体テレビの概略図である。

【図５】請求項６ないし８に基づく発明の一実施例にお
ける立体テレビの概略図である。

【符号の説明】

Ｂ２値化半面像回路Ｃ領域抽出回路Ｄ白黒テレビＦカラー液晶ディスプレイ用ドライブ回路Ｇ赤外カメラＨ歯車Ｊカラー液晶ディスプレイＫカム機構Ｌ大型凸レンズＭオートフォーカス信号Ｎ時分割ステレオビデオ信号Ｏ観察者Ｐ赤外線ライトＱ最適領域Ｓ同期信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透過式光学変調素子群と、該透過式光学
変調素子群の、光源と結像手段とによりなるバックライ
トと、立体映像観察者を撮影可能なカメラとでなり、該
カメラの観察者像の変調像を、該バックライトに表示す
る立体表示装置において、前記バックライト光源が、該
結像手段を通り観察者にバックライト配光を可能とする
領域よりも、少なくとも大きな領域を該カメラが撮像す
るべくなされたことを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項２】前記カメラより得られた観察者像を含む
画像を、該観察者と前記立体表示装置との距離に応じ
て、該画像または該画像の変調像から、領域の位置や大
きさや歪みを変化させ抽出した領域画像または該抽出領
域画像の変調像を該バックライト光源に表示するべくな
されたことを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装
置。
【請求項３】前記結像手段の光軸と前記カメラの光軸
が、平行またはおよそ平行であることを特徴とする請求
項１又は２記載の立体映像表示装置。
【請求項４】前記カメラの結像手段が、シフト可能で
あることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の立
体映像表示装置。
【請求項５】前記透過式光学変調素子群と、該透過式
光学変調素子群の、光源と結像手段とによりなるバック
ライトと、前記立体映像観察者を撮影可能なカメラとで
なる立体表示装置において、該カメラの角度が該立体映
像表示装置と該観察者との距離に応じて最適化される自
動パラッラクス補正機構を有することを特徴とする立体
映像表示装置。
【請求項６】前記透過式光学変調素子群と、該透過式
光学変調素子群の、光源と結像手段とによりなるバック
ライトと、前記立体映像観察者を撮影可能なカメラとで
構成され、該カメラの観察者像の変調像を、該バックラ
イトに表示する立体表示装置において、該カメラの結像
手段がシフト可能になされていることを特徴とする立体
映像表示装置。
【請求項７】前記透過式光学変調素子群と、該透過式
光学変調素子群の、光源と結像手段とによりなるバック
ライトと、前記立体映像観察者を撮影可能なカメラとで
構成され、該カメラの観察者の変調像を、該バックライ
トに表示する立体表示装置において、該カメラのシフト
可能な結像手段のシフト量が該立体映像表示装置と、該
観察者との距離に応じて最適化される自動パラッラクス
補正機構を有する請求項５又は６に記載の立体映像表示
装置。
【請求項８】前記透過式光学変調素子群と、該透過式
光学変調素子群の、光源と結像手段とによりなるバック
ライトと、前記映像観察者を撮影可能なカメラとで構成
され、該カメラの観察者像の変調像を、該バックライト
に表示する立体表示装置において、該観察者の映像が該
結像手段により自動的に該光源出力面に焦立する機構を
有し、該カメラの結像手段がズーム機構を有し、ズーミ
ングを該立体表示装置と該観察者との距離に応じて自動
調節し最適化される機構を有することを特徴とする請求
項５又は６又は７又は８記載の立体映像表示装置。