JP2001066548A

JP2001066548A - 立体画像表示装置

Info

Publication number: JP2001066548A
Application number: JP24579399A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Takigawa; 智志瀧川; Hideki Morishima; 英樹森島; Toshiyuki Sudo; 敏行須藤; Takao Fujita; 崇夫藤田
Original assignee: Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Current assignee: Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】両眼視差方式立体画像表示の両眼の輻輳と眼
の焦点調節の不一致による、生理的不快感、疲れを軽減
することのできる立体画像表示装置を得ること。【解決手段】ディスプレイに表示した視差画像を、光
学系を用いて、観察者の左眼と右眼に導光して、該ディ
スプレイに表示した画像情報を立体的に観察する立体画
像表示装置において、該視差画像は該左右眼に対し複数
個の原視差画像から成り、該左右眼が複数個の原視差画
像を観察するようにしていること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、左右眼に独立した
画像を提示する画像表示部を有し、この画像表示部によ
り立体画像（視差画像）を表示可能とした立体画像表示
装置に関し、特にテレビ、ビデオ、コンピュータモニ
タ、ゲームマシン等のディスプレイデバイスにおいて画
像情報の立体観察を良好に行う際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の立体画像表示装置は、観
察者がこの表示装置に表示された画像（視差画像）を観
察し続けると、眼に疲労感を覚える人がいると言われて
いる。

【０００３】この疲労感を覚える原因の一つとして、立
体画像観察の際に両眼の輻輳と眼の焦点調節との関係
が、通常の生活における場合とは異なる点にあるといわ
れている。

【０００４】両眼の輻輳と眼の焦点調節作用との間には
密接な関係がある。すなわち両眼の輻輳に変化が生ずる
と、眼の焦点調節がこれに自動的に追従するという特性
を持っている。

【０００５】しかるに、一般に両眼視差画像方式の立体
画像表示装置においては、光学系と画像表示部との関係
が予め固定化され、画像表示部には左右の眼に対応する
それぞれ各１個の視差画像が独立に提示されていること
から、両眼の輻輳は変化するが、ある範囲を越えると眼
の焦点調節が輻輳とマッチングしなくなる。

【０００６】このように輻輳に合わせて自動的に行われ
る筈の眼の焦点調節が行われない状態が持続すると、観
察者が不自然さを感じ、これが疲労感につながる可能性
がある。

【０００７】従って上記の疲労感を軽減するには、両眼
の輻輳と眼の焦点調節との関係を通常の生活と同じ状態
にすることが望ましい。

【０００８】上記の問題を解決するものとして、発明者
等は先に、特願平１１−１０３６４７号において、観察
者に通常の観察状態に近い画像情報を提供し、観察者の
輻輳と眼の焦点調節に生理的な矛盾を軽減し、立体像観
察時に疲労感の少ないＨＭＤタイプの立体画像表示装置
を提案した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、本発
明が先に提案した立体画像表示装置を更に改良し、観察
者が離れた位置から画像表示部を観察する、いわゆるデ
ィスクトップ型の立体画像表示装置において観察者に通
常の観察状態に近い画像情報を提供し、観察者の輻輳と
眼の焦点調節に生理的な矛盾が生ぜず、立体画像観察時
に疲労感の少ない立体画像表示装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の立体画
像表示装置は、ディスプレイに表示した視差画像を、光
学系を用いて、観察者の左眼と右眼に導光して、該ディ
スプレイに表示した画像情報を立体的に観察する立体画
像表示装置において、該視差画像は該左右眼に対し複数
個の原視差画像から成り、該左右眼が複数個の原視差画
像をそれぞれ同時に観察するようにしていることを特徴
としている。

【００１１】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカ
ルレンズより成る縦シリンドリカルレンズアレイ，水平
方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズより成る横シ
リンドリカルレンズアレイ，そして、透光部と遮光部と
を複数個、所定のピッチで水平方向と垂直方向に配列し
たマスクパターン，とを有していることを特徴としてい
る。

【００１２】請求項３の発明は請求項１の発明におい
て、前記光学系は前記ディスプレイに表示した視差画像
を縦ストライプ状の光束として前記観察者の左眼と右眼
に導光しており、該縦ストライプ状の光束によって観察
者の観察位置に形成される視差画像領域は、その水平方
向の幅が観察者の瞳孔径の１／２以下の値に設定されて
いることを特徴としている。

【００１３】請求項４の発明は請求項１の発明におい
て、前記視差画像を構成するｎ（ｎは２以上の整数）個
の原視差画像は、観察者の瞳孔径の１／２以下の値に等
しい距離間隔に対応した視点位置から撮影した画像であ
ることを特徴としている。

【００１４】請求項５の発明の立体画像表示装置は、観
察者の瞳孔位置を検出する瞳孔位置検出機構と、ディス
プレイに表示した視差画像に基づく光束を、観察者の左
眼と右眼に導光して、該ディスプレイに表示した画像情
報を立体的に観察させる光学系とを有する立体画像表示
装置において、該視差画像は、該左右眼に対して、複数
個の原視差画像から構成し、該瞳孔位置検出機構から出
力される観察者の眼の瞳孔位置情報に応じて、該視差画
像に基づく光束の投射位置を制御して、観察者の左右の
眼の瞳孔を通して、それぞれ複数個の原視差画像を観察
せしめることを特徴としている。

【００１５】請求項６の発明は請求項５の発明におい
て、前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカ
ルレンズより成る縦シリンドリカルレンズアレイ，水平
方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズより成る横シ
リンドリカルレンズアレイ，そして、透光部と遮光部と
を複数個、所定のピッチで水平方向と垂直方向に配列し
たマスクパターン，とを有していることを特徴としてい
る。

【００１６】請求項７の発明は請求項６の発明におい
て、前記瞳孔位置検出手段からの情報に基づき、観察者
の眼間距離に応じて、前記マスクパターンのパターン形
状を変化させて、観察者の左右眼に対応した視差画像が
観察者の左右眼に投射されるよう制御することを特徴と
している。

【００１７】請求項８の発明は請求項６の発明におい
て、前記ｎ（ｎは２以上の整数）個の原視差画像が観察
位置においてｎ個の縦ストライプ状の領域に投射される
際、前記マスクパターンのパターン形状を周期的に切り
換え、これに同期して前記ディスプレイに表示される視
差画像を切り換え表示し、観察位置に投射される縦スト
ライプ状の視差画像の同一領域に投射される視差画像を
常に同一の視差画像とすることを特徴としている。

【００１８】請求項９の発明の立体画像表示装置は、デ
ィスプレイに表示した視差画像を、光学系を用いて、観
察者の左眼と右眼に導光して、該ディスプレイに表示し
た画像情報を立体的に観察する立体画像表示装置におい
て、該視差画像は、６以上の原視差画像の合成から構成
し、観察者の左右の眼の瞳孔を通して、それぞれ３個以
上の原視差画像を観察せしめることを特徴としている。

【００１９】請求項１０の発明は請求項９の発明におい
て、前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカ
ルレンズより成る縦シリンドリカルレンズアレイ，水平
方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズより成る横シ
リンドリカルレンズアレイ，そして、透光部と遮光部と
を複数個、所定のピッチで水平方向と垂直方向に配列し
たマスクパターン，とを有していることを特徴としてい
る。

【００２０】請求項１１の発明は請求項９の発明におい
て、前記光学系は前記ディスプレイに表示した視差画像
を縦ストライプ状の光束として前記観察者の左眼と右眼
に導光しており、該縦ストライプ状の光束によって観察
者の観察位置に形成される視差画像領域は、その水平方
向の幅が観察者の瞳孔径の１／２以下の値に設定されて
いることを特徴としている。

【００２１】請求項１２の発明は請求項９の発明におい
て、前記視差画像はｎを整数として６≦ｎの原視差画像
の合成から構成されており、該ｎ個の原視差画像は、観
察者の瞳孔径の１／２以下の値に等しい距離間隔に対応
した視点位置から撮影した画像であることを特徴として
いる。

【００２２】請求項１３の発明の立体画像表示装置は、
観察者の瞳孔位置を検出する瞳孔位置検出機構と、ディ
スプレイに表示した視差画像に基づく光束を観察者の左
眼と右眼に導光して、該ディスプレイに表示した画像情
報を立体的に観察させる光学系とを有する立体画像表示
装置において、該視差画像は６以上の原視差画像の合成
から構成し、該瞳孔位置検出機構から出力される観察者
の眼の瞳孔位置情報に応じて、該視差画像に基づく光束
の投射位置を制御して、観察者の左右の眼の瞳孔を通し
て、それぞれ３個以上の原視差画像を観察せしめること
を特徴としている。

【００２３】請求項１４の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シリンドリ
カルレンズより成る縦シリンドリカルレンズアレイ、水
平方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズより成る横
シリンドリカルレンズアレイ、透光部と遮光部とを複数
個、所定のピッチで水平方向と垂直方向に配列したマス
クパターン，とを有していることを特徴としている。

【００２４】請求項１５の発明は請求項１４の発明にお
いて、前記瞳孔位置検出手段からの情報に基づき、観察
者の眼間距離に応じて、前記マスクパターンのパターン
形状を変化させて、観察者の左右眼に対応した視差画像
が観察者の左右眼に投射されるよう制御することを特徴
としている。

【００２５】請求項１６の発明は請求項１４の発明にお
いて、前記視差画像はｎを整数として６≦ｎの原視差画
像の合成から構成されており、該ｎ個の原視差画像が観
察位置においてｎ個の縦ストライプ状の領域に投射され
る際、前記マスクパターンのパターン形状を周期的に切
り換え、これに同期して前記ディスプレイに表示される
視差画像を切り換え表示し、観察位置に投射される縦ス
トライプ状の視差画像の同一領域に投射される視差画像
を常に同一の視差画像とすることを特徴としている。

【００２６】

【発明の実施の形態】［実施形態１］本発明の立体画像
表示装置の実施形態１を、図１〜１５、および、図３２
〜３４を用いて説明する。

【００２７】図１は、本発明の実施形態１の外観図であ
る。

【００２８】同図において、１００は立体画像表示装置
全体を示す本体である。１１０は画像表示部である。１
１１は画像表示部１１０のなかで立体画像が表示される
立体画像表示部である。

【００２９】図２は、本発明の実施形態１のシステムを
説明するためのシステムブロック図である。

【００３０】同図において、画像表示部１１０は、液晶
等の透過型の画像表示器２１０、離散的画素構造を持つ
液晶などからなる光変調器２４０、光源手段２５０、お
よび、画像表示器２１０と光変調器２４０との間に配置
され、母線方向が直交する２枚のレンチキュラーレンズ
２２０，２３０を有している。

【００３１】画像表示器２１０には、視差のある立体像
（視差画像）や視差のない普通の２次元画像が表示され
る。視差画像の表示される領域が図１の立体画像表示部
１１１に相当する。

【００３２】画像表示器２１０は画像表示器駆動回路２
６０で駆動され、その表示面に画像処理手段２７０の信
号に基づく画像が表示される。

【００３３】光変調器２４０は光変調器駆動回路３２０
によって駆動され、その表示面に画像表示器２１０の立
体画像表示部１１１に対応する領域には後に説明するマ
スクパターンが表示され、２次元画像表示額域には一様
濃度の表示が行われる。

【００３４】光変調器駆動回路３２０は、画像処理手段
２７０から、画像表示器２１０に表示される立体画像表
示部１１１の大きさや位置情報、および、画像表示の同
期信号を受け、この情報に基づきマスクパターンのパタ
ーン形状とパターンの表示位置を制御する。

【００３５】２８０は立体画像表示装置（ディスプレ
イ）の観察者である。

【００３６】図３は立体画像表示部１１１の要部概略図
である。

【００３７】図３において、２５０は光源手段、２４０
は光変調器で、その表示面に光学的バリアの作用をなす
マスクパターン２４１が形成される。

【００３８】２３０は水平方向（Ｘ方向）に母線を有す
る横レンチキュラーレンズ（横シリンドリカルレンズア
レイ）であり、多数の平凸形状の横シリンドリカルレン
ズを垂直方向（Ｙ方向）に並べて構成している。横レン
チキュラーレンズ２３０は、マスクパターン２４１が、
画像表示器２１０の画像表示面に結像するようにレンズ
曲率を設定している。また、横レンチキュラーレンズ２
３０のレンズピッチ（幅）Ｖ１は，マスクパターン２４
１の複数の透光部、遮光部からなる１ユニットのパター
ンの垂直方向の幅Ｖｎに対応するように設定している。

【００３９】２２０は垂直方向に母線を有する縦レンチ
キュラーレンズ（縦シリンドリカルレンズアレイ）であ
り、多数の平凸形状の縦シリンドリカルレンズを水平方
向に並べて構成している。縦レンチキュラーレンズ２２
０を構成する各シリンドリカルレンズは、マスクパター
ン２４１が観察位置（２８０）に結像するようにレンズ
曲率を設定している。

【００４０】マスクパターン２４１の複数の透光部、遮
光部からなる１ユニットのパターンの水平方向の幅Ｈｍ
は縦レンチキュラーレンズ２２０の縦シリンドリカルレ
ンズの１ピッチ（幅）Ｈ１に対応している。

【００４１】画像表示器２１０には、ｎ個の原視差画像
から合成された画像を１ユニットとする複数のユニット
から構成された合成視差画像２１１が表示される。

【００４２】マスクパターン２４１の１ユニットが横レ
ンチキュラーレンズ２３０によって結像する領域に合わ
せて合成視差画像２１１の１ユニットパターンが対応
し、合成視差画像２１１の１ユニットの垂直方向の幅は
Ｐｖとなっている。

【００４３】尚、図３では、画像表示器２１０、光変調
器２４０のカバーガラスや、偏光板、そして電極などは
省略して表示している。

【００４４】ＥＬ、ＥＲは、それぞれ画像観察者２８０
の左眼、右眼を示す。ここで、光変調器２４０に表示す
るマスクパターン２４１について図４を用いて説明す
る。

【００４５】図４は、図３に示したマスクパターン２４
１の正面拡大図を示している。

【００４６】同図に示すように、マスクパターン２４１
は、光変調器２４０の画素が形成する透光部２４２と遮
光部２４３からなる水平方向の幅Ｈｍ、垂直方向の幅Ｖ
ｎで１ユニットを形成する複数のユニットパターン２４
１ａから構成されている。

【００４７】各ユニットパターン２４１ａは縦横それぞ
れｎ個、ｍ個の画素から構成されており、透光部２４２
は各ユニットの対角線方向に配置されている。ただし、
実施形態１ではｍ＝ｎである。

【００４８】次に、画像表示器２１０に表示する合成視
差画像２１１について、図５，図６を用いて説明する。

【００４９】図５は、例えば複数のビデオカメラを使用
して視差画像を作成する方法を説明する説明図である。
ＣＧによる視差画像の作成もこれに準ずる。

【００５０】一般に、両眼視差画像方式の立体画像表示
装置に使用する視差画像は、図５（Ａ）に示すように観
察者の左右眼に対応する２台のカメラＣＬ、ＣＲを用い
て、人間の両眼の間隔Ｅ（眼間距離）に相当する距離を
離して撮影した左眼用画像ＧＬ、右眼用画像ＧＲを視差
画像として用いる。

【００５１】静止画像の場合は１台のカメラを平行移動
して撮影してもよい。

【００５２】ただし、表示スクリーンの大きさ、スクリ
ーンの観察者からの距離、実物体と表示画像の倍率など
の条件によりカメラの光軸間距離（あるいは、平行移動
の距離）を適宜設定して視差画像を作成している。

【００５３】これに対し、本実施形態１で使用する視差
画像は、ｅを眼の瞳孔径ｐの１／２以下の値として、図
５（Ｂ）に示すように配置したカメラＣ（１）、Ｃ
（２）、・・Ｃ（ｎ）で撮影した画像Ｇ（１）、Ｇ
（２）、・・Ｇ（ｎ）を原視差画像として使用する。

【００５４】ただし、一般の両眼視差画像方式の場合、
カメラの光軸間距離Ｅを適宜設定しているように、本実
施形態の場合もカメラの光軸間距離ｅの値は観察条件に
応じて、適宜に設定してよい。

【００５５】又、ＣＧ(Computer Graphics)等におい
て、ソフトウェア内に仮想カメラを設定し、ＣＧデータ
から各カメラ位置からの視点ＣＧ画像を原視差画像とし
て用いることもできる。

【００５６】次に、上記原視差画像Ｇ（１）、Ｇ
（２）、・・Ｇ（ｎ）から画像表示器２１０に表示する
合成視差画像２１１の作成方法について図６を用いて説
明する。

【００５７】ｎ個の原視差画像Ｇ（１），Ｇ（２）、・
・Ｇ（ｎ）を図示するように横ストライプ状のストラ
イプ画像に分割し、原視差画像Ｇ（１），Ｇ（２）、・
・Ｇ（ｎ）の要素であるストライプ画像Ｇ（１）ｉ，Ｇ
（２）ｉ、・・Ｇ（ｎ）ｉを走査線ごとにならべ換え
て、ｎ個の横ストライプ画像を１ユニットとして、複数
個のユニットで構成した画像Ｇｉ（１〜ｎ）を作成す
る。

【００５８】このようにして得た画像を合成視差画像２
１１として画像表示器２１０に表示する。以下、図中の
Ｇ１（１〜ｎ）の画像を表示している場合を想定して説
明を続ける。

【００５９】次に、図７〜図１２を用いて立体画像の表
示の内容を説明する。

【００６０】図７〜図９は、図３の立体画像表示部１１
１の水平断面図（Ｘ−Ｚ断面）である。

【００６１】図７において、光源手段２５０からの光
は、光変調器２４０のマスクパターン２４１の透光部２
４２（幅Ｈｍｗ）から射出され、横シリンドリカルレン
ズ２３０を通過する（この断面方向では、横レンチキュ
ラーレンズは特に光学的な作用をしない。）。

【００６２】そして、縦レンチキュラーレンズ２２０を
構成する各シリンドリカルレンズにより、マスクパター
ン２４１の透過光束が観察者の観察位置では、幅ｅのス
トライプ光束として領域ｅ１に照射される。

【００６３】この領域ｅ１に照射される光束は、縦レン
チキュラーレンズ２２０と観察者との間に設けた画像表
示器２１０に表示された合成視差画像２１１で変調され
る。

【００６４】この断面では、例えば、図６で示した原視
差画像Ｇ（１）の要素ストライプ視差画像Ｇ（１）１，
Ｇ（１）ｎ＋１，Ｇ（１）２＊ｎ＋１，・・・・を通
り、観察位置では幅ｅの照射ストライプ光束となり、領
域ｅ１に照射される。

【００６５】同様に、図８に示すように、図７の１走査
線下の走査線に相当する断面の光束は領域ｅ２に照射さ
れる。この領域ｅ２に照射される光束は、縦レンチキュ
ラーレンズ２２０と観察者との間に設けた画像表示器２
１０に表示された合成視差画像２１１で変調される。こ
の断面では、図６で示した原視差画像Ｇ（２）の要素ス
トライプ視差画像Ｇ（２）２，Ｇ（２）ｎ＋２，Ｇ
（２）２＊ｎ＋２，・・・・を通り、観察位置では幅ｅ
の照射ストライプ光束となり、領域ｅ２に照射される。

【００６６】以下同様にして、図９に示すように領域ｅ
ｎに照射される光束はＧ（ｎ）の要素ストライプ視差画
像Ｇ（ｎ）ｎ，Ｇ（ｎ）２＊ｎ，Ｇ（ｎ）３＊ｎ，・・
・・を通った光束となる。

【００６７】図１０〜図１２は、図３の立体画像表示部
１１１の垂直断面図（Ｙ−Ｚ断面）である。

【００６８】図１０において、光源手段２５０で照射さ
れたマスクパターン２４１の透光部２４２は横レンチキ
ュラーレンズ２３０の作用により、画像表示器２１０の
画像表示面に投射される。（この断面方向では、縦レン
チキュラーレンズ２２０は特に光学的な作用をしな
い。）その際、横レンチキュラーレンズによりマスクパ
ターン２４１の１ユニットのパターンの幅Ｖｎが表示画
像の１ユニットの幅Ｐｖに対応し、マスクパターン２４
１の透光部（幅Ｖｎｗ）が表示画像の画素幅に結像する
ため、光変調器２４０と画像表示器２１０と横レンチキ
ュラーレンズ２３０の位置を適切に設定することによ
り、例えば、Ｇ（１）の原視差画像の要素ストライプ画
像のみが照射される。

【００６９】同様に、図１１に示すように、図１１の１
画素横の画素列断面では原視差画像Ｇ（２）の要素スト
ライプ画像のみが照射される。

【００７０】以下同様にして、図１２では原視差画像Ｇ
（ｎ）の要素ストライプ画像のみが照射される。

【００７１】ここで、本発明の立体画像表示装置の光学
系の構成を図７を用いて説明する。

【００７２】同図に示すように、縦レンチキュラーレン
ズ２２０とマスクパターン２４１との距離（縦レンチキ
ュラーレンズ２２０のマスク側の主点とマスクパターン
２４１との距離を空気中の値に換算した光学的間隔）を
Ｌｈ２、予め定められた観察位置２８０から縦レンチキ
ュラーレンズ２２０までの距離（観察位置２８０と縦レ
ンチキュラーレンズ２２０の観察者側の主点との空気中
の値に換算した光学的間隔）をＬｈ１，マスクパターン
２４１の透光部の水平方向の幅をＨｍｗ、隣り合う透光
部の水平方向の幅をＨｍ，縦レンチキュラーレンズ２２
０を構成している縦シリンドリカルレンズのピッチ
（幅）をＨ１、眼間距離Ｅ、観察位置での照射ストライ
プ光束の幅をｅとするとき、下記の条件を満たすように
構成している。

【００７３】ただし、ｅは眼の瞳孔径をｐとして、ｐ／
２以下の値である。

【００７４】ｅ／Ｈｍｗ＝Ｌｈ１／Ｌｈ２・・・・・・・・・・・・式１Ｌｈ１／（Ｌｈ１＋Ｌｈ２）＝Ｈ１／Ｈｍ・・・・・・・・・式２Ｈｍｗ＝Ｈｍ／ｍ・・・・・・・・・・・・・・・・・式３ｅ×ｎ＞Ｅ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式４従って、瞳孔径ｐの観察者の左右眼ＥＬ，ＥＲを、図７
〜９に示す位置におけば、観察者の左右眼ＥＬ，ＥＲの
瞳孔には、それぞれ３個以上の複数のストライプ照射画
像が同時に入射することになる。

【００７５】図１３〜図１５はこの構成で立体視の行わ
れる様子を説明する説明図である。

【００７６】図１３において、左側の図（Ａ）は立体画
像表示部１１１の水平断面図（Ｘ−Ｚ断面）の縦レンチ
キュラーレンズ２２０の１ピッチ分の拡大図であり、右
側の図（Ｂ）には光変調器２４０に表示されたマスクパ
ターン２４１，画像表示器２１０に表示された合成視差
画像２１１、観察者位置に照射される照射視差画像２９
０が示してある。

【００７７】照射視差画像２９０は視差画像Ｇ（１）〜
Ｇ（ｎ）が縦ストライプ状に投射された画像となる。

【００７８】観察者の左眼ＥＬ、右眼ＥＲの、それぞれ
の瞳孔ＥＬｐ、ＥＲｐが図１３に示す位置にあれば、観
察者は左右両眼でそれぞれ複数の視差画像を同時に観察
でき、立体視が可能である。

【００７９】この状態から、観察者が左右方向に移動し
た場合、右方に移動した図１４の状態から，左方に移動
した図１５の状態の範囲で正常な立体視が可能である。

【００８０】上記の構成、作用により、左右眼はそれぞ
れ同時に３個以上の視差画像を観察することとなり、両
眼視差画像による輻輳機能と眼の焦点調節機能が同時に
機能し、眼の疲労の少ない立体画像表示装置の提供が可
能となる。

【００８１】以上の説明では、合成視差画像２１１を構
成する原視差画像の数ｎが多いほど立体視のできる領域
は広がるが表示画像の垂直方向の解像度が劣化する。そ
のために合成視差画像２１１の画像表示の表示内容を切
り替えることに同期して、光変調機２４０のマスクパタ
ーン２４１のパターン形状を切り換え表示することによ
り解像度の向上をはかっている。尚、原視差画像の数ｎ
は複数であれば良い。

【００８２】以下にその内容を図３２〜３４を用いて説
明する。

【００８３】図３２は、図１３の再掲である。この状態
を第１の状態としたとき時系列に第２の状態では図３３
に示すようにマスクパターン２４１の開口部を１画素分
垂直方向に移動すると同時に、合成視差画像２１１の要
素ストライプ画像Ｇ（１）ｉ，Ｇ（２）ｉ，……Ｇ
（ｎ）ｉを垂直方向に１画素分移動する。

【００８４】すなわち合成視差画像を図６のＧ２（１〜
ｎ）に切り替えて表示する。

【００８５】この操作を行っても照射視差画像２９０の
視差画像の配列、および、位置は図示のように第１の状
態のままである。

【００８６】同様に第３の状態では図３４のようにマス
クパターン２４１、合成視差画像２１１の表示を更に１
画素分移動する。すなわち、マスクパターン２４１の開
口部を１画素分垂直方向に移動すると同時に合成視差画
像を図６のＧ３（１〜ｎ）に切り替えて表示する。

【００８７】この場合も照射視差画像２９０の視差画像
の配列、および、位置は図示のように第１の状態のまま
である。

【００８８】以下順次同様の操作を第ｎの状態まで行う
ことにより観察位置での照射視差画像の配列、および、
位置を変えずに画像表示器上の全面に渡り同一の要素視
差画像を表示することが可能となる。

【００８９】第１〜第ｎの状態を１サイクルとして眼の
残像効果内の時間に表示することにより、解像度の向上
した立体画像表示が可能となる。

【００９０】[実施形態２]次に本発明の立体画像表示装
置の実施形態２について説明する。先の本発明の実施形
態１は多数の原視差画像を必要とする。これに対し、実
施形態２は、左右眼それぞれに必要最小限の視差画像を
提示することにより、使用する原視差画像の数を少なく
して、且つ、両眼視差画像による輻輳機能と焦点調節機
能の矛盾を緩和して、立体画像を観察可能とした立体画
像表示装置を提供するものである。

【００９１】実施形態２の立体画像表示装置を、図１６
から図３１を用いて、主に、実施形態１と相違点を中心
に説明する。

【００９２】図１６は、本発明の実施形態２の立体画像
表示装置の外観図である。

【００９３】同図において、実施形態１との相違点は、
本装置が観察者の左右眼の瞳孔位置を検出するための瞳
孔位置検出機構１２０を有する点である。１２１は瞳孔
位置検出機構の構成要素であるビデオカメラである。

【００９４】図１７は、本発明の実施形態２のシステム
ブロック図である。

【００９５】同図において、画像処理手段２７０から
は、画像表示器駆動回路２６０を通して画像表示器２１
０に表示する画像の信号とともに、立体画像表示部の大
きさ、位置情報、および、画像表示器２１０に表示され
る画像の同期信号が信号合成回路３３０に出力される。

【００９６】瞳孔位置検出機構１２０からは観察者の瞳
孔位置情報が信号合成回路３３０に出力される。

【００９７】信号合成回路３３０は、これらの情報をも
とに光変調器２４０を駆動するための情報を生成し、光
変調器駆動回路３２０に情報を出力する。

【００９８】光変調器２４０は光変調器駆動向路３２０
によって駆動され、その表示面に立体画像表示部に対応
する領域にはマスクパターン、２次元画像表示部に対応
する領域には一様濃度の表示を行うことは実施形態１と
同様であるが、実施形態２では同時にマスクパターン２
４１のパターン形状を瞳孔位置情報に基づき変化させ
る。

【００９９】実施形態１の図３の要部概略図は実施形態
２にも適用される。

【０１００】相違点は、画像表示器２１０に表示される
合成視差画像２１１の内容、および、光変調器２４０に
表示されるマスクパターン２４１の内容が異なる点であ
る。

【０１０１】実施形態２の光変調器２４０に表示する透
光部、遮光部からなるマスクパターン２４１について図
１８を用いて説明する。

【０１０２】同図に示すように、マスクパターン２４１
は、光変調器２４０の画素が形成する透光部２４２と遮
光部２４３からなる水平方向の幅Ｈｍ、垂直方向の幅Ｖ
ｎで１ユニット２４１ａを形成する複数のユニットパタ
ーンから構成されている。

【０１０３】各ユニットパターンは縦横それぞれｎ個、
ｍ個の画素から構成されている。

【０１０４】実施形態２では、透光部２４２は図示のよ
うに観察者の左右眼に対応する部分のみで他は遮光部と
なっており、左右眼の対応にそれぞれ各３画素のみが透
光部となっている。

【０１０５】ｎは左右眼に各々対応する視差画像の数の
２倍に等しく、実施形態２ではｎ＝６の場合を示してい
るが、必要におうじて、ｎは６以上の複数個で有っても
よい。

【０１０６】ここで、実施形態２の画像表示器２１０に
表示する合成視差画像２１１について、図１９、図２０
を用いて説明する。

【０１０７】図１９は、例えばビデオカメラを使用して
原視差画像を作成する方法を説明する説明図である。Ｃ
Ｇによる視差画像の作成もこれに準ずる。

【０１０８】本実施形態２で使用する視差画像は、Ｅを
眼間距離、ｅを眼の瞳孔径ｐの１／２以下の値として、
図に示すように配置した左眼用のカメラＣＬ（−１）、
ＣＬ（０）、ＣＬ（１）、及び右眼用のカメラＣＲ（−
１）、ＣＲ（０）、ＣＲ（１）で撮影した画像ＧＬ（−
１）、ＧＬ（０）、ＧＬ（１）、ＧＲ（−１）、ＧＲ
（０）、ＧＲ（１）を原視差画像として使用する。

【０１０９】ただし、カメラの光軸間距離はｅ／Ｅの値
を一定に保った状態で、実施形態１と同様に適宜に設定
してよい。

【０１１０】次に、上記原視差画像から画像表示器２１
０に表示する合成視差画像２１１の作成方法について図
２０を用いて説明する。

【０１１１】左右眼用の各３個の原視差画像ＧＬ（−
１）〜ＧＬ（１）、ＧＲ（−１）〜ＧＲ（１）を図示す
るように横ストライプ状のストライプ画像に分割し、原
視差画像ＧＬ（−１）〜ＧＬ（１）、ＧＲ（−１）〜Ｇ
Ｒ（１）の要素であるストライプ画像ＧＬ（−１）ｉ〜
ＧＬ（１）ｉ、ＧＲ（−１）ｉ〜ＧＲ（１）ｉを走査線
ごとにならべ換えて合成視差画像Ｇｉ（−１〜１）とす
る。

【０１１２】このようにして作成した合成視差画像２１
１を画像表示器２１０に表示する。

【０１１３】次に、図２１〜図２６を用いて合成視差画
像２１１の表示の内容を説明する。

【０１１４】まず、合成視差画像２１１として、Ｇ１
（−１〜１）を表示した場合について説明する。

【０１１５】図２１〜図２３は、図３の立体画像表示部
１１１の水平断面図（Ｘ−Ｚ断面）である。

【０１１６】図２１において、光源手段２５０からの光
は、光変調器２４０のマスクパターン２４１の透光部２
４２から射出され、横シリンドリカルレンズ２３０を通
過する（この断面方向では、横レンチキュラーレンズは
特に作用しない。）。

【０１１７】そして、縦レンチキュラーレンズ２２０を
構成する各シリンドリカルレンズにより、マスクパター
ン２４１の透過光束が観察者の観察位置では、幅ｅのス
トライプ光束として、領域ｅＬ（−１）に照射される。

【０１１８】この領域ｅＬ（−１）に照射される光束
は、縦レンチキュラーレンズ２２０と観察者との間に設
けた画像表示器２１０に表示された合成視差画像２１１
で変調される。この断面では、例えば、図２０で示した
合成視差画像Ｇ１（−１〜１）の要素ストライプ視差画
像ＧＬ（−１）１，ＧＬ（−１）７，ＧＬ（−１）１
３，・・・を通り、観察位置では幅ｅの照射ストライプ
光束となり、領域ｅＬ（−１）に照射される。すなわ
ち、領域ｅＬ（−１）は原視差画像ＧＬ（−１）によっ
て照射されることになる。

【０１１９】同様に、図２２に示すように、図２１の１
走査線下の走査線に相当する断面の光束は領域ｅＬ
（０）に照射される。この領域ｅＬ（０）に照射される
光束は、縦レンチキュラーレンズ２２０と観察者との間
に設けた画像表示器２１０に表示された合成視差画像２
１１で変調される。この断面では、図２０で示した合成
視差画像Ｇ１（−１〜１）の要素ストライプ視差画像Ｇ
Ｌ（０）２，ＧＬ（０）８，ＧＬ（０）１４，・・・・
を通り、観察位置では幅ｅの照射ストライプ光束とな
り、領域ｅＬ（０）に照射される。すなわち、領域ｅＬ
（０）は原視差画像ＧＬ（０）によって照射されること
になる。

【０１２０】同様にして、領域ｅＬ（１）は原視差画像
ＧＬ（１）によって照射される。

【０１２１】更に、図２３に示すように領域ｅＲ（−
１）は原視差画像ＧＲ（−１）によって照射されること
になる。

【０１２２】以下同様にして、ｅＲ（０）、ｅＲ（１）
は原視差画像ＧＲ（０）、ＧＲ（１）によって照射され
る。

【０１２３】図２４〜図２６は、図３の立体画像表示部
１１１の垂直断面図（Ｙ−Ｚ断面）である。

【０１２４】図２４において、光源手段２５０で照射さ
れたマスクパターン２４１の透光部２４２は横レンチキ
ュラーレンズ２３０の作用により、画像表示器２１０の
画像表示面に投射される（この断面方向では、縦レンチ
キュラーレンズは特に作用しない。）。

【０１２５】その際、横レンチキュラーレンズ２３０に
よりマスクパターン２４１の１ユニットの幅Ｖｎが表示
画像の１ユニットの幅Ｐｖに対応し、マスクパターンの
透光部（幅Ｖｎｗ）が表示画像の画素幅に結像するた
め、光変調器２４０と画像表示器２１０と横レンチキュ
ラーレンズ２３０の位置を適切に設定することにより、
例えば、Ｇ１（−１）の原視差画像の要素ストライプ画
像のみが照射される。

【０１２６】同様に、図２５に示すように、図２４の１
画素横の画素列断面では原視差画像ＧＬ（０）の要素ス
トライプ画像のみが照射される。

【０１２７】以下同様にして、図２６では原視差画像Ｇ
Ｒ（−１）の要素ストライプ画像のみが照射される。

【０１２８】従って、観察位置２８０では、左右眼に対
応する視差画像はそれぞれ独立したストライプ状の照射
視差画像となる。

【０１２９】その際、図２１〜図２３に示すように、左
眼に対応するｅＬ（−１）〜ｅＬ（１）、及び右眼に対
応するｅＲ（−１）〜ｅＲ（１）の間隔は、瞳孔位置検
出手段１２０の出力に基づき観察者の瞳孔間距離Ｅに等
しくなるよう制御する。

【０１３０】瞳孔間距離の個人差、或いは観察距離によ
る変化に対する対処方法については後に述べる。

【０１３１】以上の構成により、瞳孔径ｐの観察者の左
右眼ＥＬ，ＥＲが、図２１〜２３に示す位置にあれば、
観察者の左右の瞳孔には、それぞれ２個以上、複数個の
ストライプ照射画像が入射することになる。

【０１３２】図２７はこの構成で立体視の行われる様子
を説明する説明図である。

【０１３３】図２７において、左側の図（Ａ）は立体画
像表示部１１１の水平断面図（Ｘ−Ｚ断面）で、縦レン
チキュラーレンズの１ピッチ分の拡大図であり、右側の
図（Ｂ）には光変調器２４０に表示されるマスクパター
ン２４１，画像表示器２１０に表示される合成視差画像
２１１、観察者位置２８０に投射される照射視差画像２
９０が示してある。

【０１３４】照射視差画像２９０は原視差画像ＧＬ（−
１）〜ＧＬ（１）、ＧＲ（−１）〜ＧＲ（１）がストラ
イプ状に投射された画像である。

【０１３５】同図は観察者の左眼ＥＬ、右眼ＥＲの、そ
れぞれの瞳孔ＥＬｐ、ＥＲｐがそれぞれ左眼、右眼に対
応する照射視差画像領域に存在する正常な立体視の観察
状態を示している。

【０１３６】同図の場合は、左右眼はそれぞれ同時に３
個の視差画像を観察している場合を示している。

【０１３７】次に、観察者が移動し、観察者の眼の瞳孔
位置が変化した場合にも、常に正常な立体観察を可能と
する機能について説明する。

【０１３８】図１６，１７で説明したように、本実施形
態２の場合は、観察者の眼の瞳孔位置を検出する瞳孔位
置検出手段１２０を有している。

【０１３９】非接触タイプの瞳孔位置検出手段１２０
は、先に本発明者等が特願平１０−３２２１３９号公報
において提案した方法などが利用可能である。

【０１４０】瞳孔位置検出手段１２０によって得られた
情報に基づき、光変調器２４０に表示するマスクパター
ン２４１のパターン形状、及び画像表示器２１０に表示
する合成視差画像２１１の内容を次のように制御する。

【０１４１】図２７の状態を基準として、この基準状態
から観察者が左右方向（Ｘ方向）に移動した場合には、
合成視差画像２１１はそのままのでマスクパターン２４
１の透過部、遮光部を水平方向（Ｘ方向）に移動する。

【０１４２】移動量は、マスクパターン２４１の移動に
よる照射視差画像２９０の移動が観察者の瞳孔位置の移
動距離に等しくなるようにする。

【０１４３】また、基準状態から観察者が前後方向（Ｚ
方向）に移動した場合には、合成視差画像２１１はその
ままでマスクパターン２４１の透過部２４２の水平方向
（Ｘ方向）の間隔Ｈｅを変化させることにより、照射視
差画像２９０の左右両眼に対応するストライプの間隔を
変化させる。

【０１４４】以上の制御により、観察位置での照射視差
画像２９０は左右眼に対してそれぞれ左右眼対応の視差
画像となり常時適正な立体観察が可能となる。

【０１４５】これまでの説明では、垂直方向の解像度の
劣化が生じているが、これに対しては実施形態１と同様
に、以下に説明するように、マスクパターン２４１の内
容と合成視差画像画像２１１の内容を同期して変化させ
ることにより解像度の向上を図っている。

【０１４６】以下にその内容を図２８〜図３１を用いて
説明する。

【０１４７】図２８は、図２７（Ｂ）の再掲である。こ
の状態を第１の状態としたとき時系列に、第２の状態で
は図２９に示すように、マスクパターン２４１の開口部
を１画素分，垂直方向に移動すると同時に、合成視差画
像２１１の要素ストライプ画像を１画素分垂直方向に移
動する。

【０１４８】すなわち、図２０に示した合成視差画像Ｇ
２（−１〜１）に切り替えて表示する。

【０１４９】この操作を行っても照射視差画像２９０の
視差画像の配列、および、位置は図示のように第１の状
態のままである。

【０１５０】同様に第３の状態では図３０のようにマス
クパターン２４１、合成視差画像２１１の表示を更に１
画素分移動する。

【０１５１】すなわち、図２０に示した合成視差画像Ｇ
３（−１〜１）に切り替えて表示する。

【０１５２】この操作を行っても照射視差画像２９０の
視差画像の配列、および、位置は図示のように第１の状
態のままである。

【０１５３】以下順次同様の操作を図３１の第６の状態
まで行うことにより観察位置での照射視差画像の順序、
及び位置を変えずに、画像表示器上の全面に渡り同一の
要素視差画像を表示することが可能となる。

【０１５４】第１〜第６の状態を１サイクルとして眼の
残像効果内の時間に表示することにより、解像度の向上
した立体画像表示が可能となる。

【０１５５】上述のように、左右眼それぞれに３像、合
計６像の限られた原視差画像を用い、左右眼の瞳孔位置
に応じて合成視差画像を切り換え表示し、且つ、左右眼
に対応する照射視差画像領域を左右眼の瞳孔位置に対応
するよう制御して、観察者が左右眼の瞳孔を通して、そ
れぞれ３個の視差の異なる画像を観察するようにして、
両眼視差画像による輻輳機能と眼の焦点調節機能が機能
同時に機能し、眼の疲労の少ない立体画像表示装置が提
供が可能となる。

【０１５６】本実施形態では左右眼それぞれ３像の場合
を説明したが、同様の構成により左右眼それぞれ２像以
上複数像での構成が可能である。

【０１５７】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することによって、観察者に通常の観察状態に近い画
像情報を提供し、観察者の輻輳と眼の焦点調節に生理的
な矛盾が生ぜず、立体画像観察時に疲労感の少ない立体
画像表示装置を達成することができる。

【０１５８】請求項１又は９の発明によれば、観察者が
左右眼それぞれの瞳孔を通して、同時に複数の視差画像
を観察することが出来るため、眼の輻輳機能と焦点調節
機能が作用し、疲労の少ない立体画像表示装置が提供出
来るという効果があり、請求項２又は１０の発明によれ
ば、２個のシリンドリカルレンズアレイと１個のマスク
パターンという簡単な構成により、左右眼それぞれの瞳
孔を通して、同時に複数個の視差画像を観察者に観察せ
しめるという効果があり、請求項３又は１１の発明によ
れば、縦ストライプ状の視差画像領域の水平方向の巾が
瞳孔径の１／２以下であるため、複数の視差画像が同時
に左右眼の瞳孔を同時に通過するという効果があり、請
求項４又は１２の発明によれば、左右眼それぞれの瞳孔
を同時に通過する複数の視差画像により、眼の焦点調節
機能が作用する効果があり、請求項５又は１３の発明に
よれば、眼の輻輳機能と焦点調節機能が作用し、疲労の
少ない立体画像表示装置が提供出来るとともに、観察者
の眼の瞳孔位置に視差画像の投射位置を追従制御するこ
とにより立体観察領域を広げることが可能となるという
効果があり、請求項６又は１４の発明によれば、２個の
シリンドリカルレンズアレイと１個のマスクパターンと
いう簡単な構成により、左右眼それぞれの瞳孔を通し
て、同時に複数個の視差画像を観察者に観察せしめると
いう効果があり、請求項７又は１５の発明によれば、マ
スクパターンの形状を変化させ、観察者の眼間距離に応
じて視差画像の投射位置を制御することにより観察者の
眼間のばらつき、或いはディスプレイからの観察距離の
変化に関わらず、正常な立体観察を可能とする効果があ
り、請求項８又は１６の発明によればマスクパターン
と、ディスプレイデバイスに表示される視差画像を同期
して切り替えることにより、観察画像の解像度を向上さ
せる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の機構全体図

【図２】本発明の実施形態１のシステムブロック図

【図３】本発明の実施形態１の立体画像表示部の要部概
略図

【図４】本発明の実施形態１のマスクパターンの説明図

【図５】本発明の実施形態１の原視差画像の作成方法の
説明図

【図６】本発明の実施形態１の視差画像合成の説明図

【図７】本発明の実施形態１の光学作用の説明図

【図８】本発明の実施形態１の光学作用の説明図

【図９】本発明の実施形態１の光学作用の説明図

【図１０】本発明の実施形態１の光学作用の説明図

【図１１】本発明の実施形態１の光学作用の説明図

【図１２】本発明の実施形態１の光学作用の説明図

【図１３】本発明の実施形態１の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図１４】本発明の実施形態１の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図１５】本発明の実施形態１の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図１６】本発明の実施形態２の機構全体図

【図１７】本発明の実施形態２のシステムブロック図

【図１８】本発明の実施形態２のマスクパターンの説明
図

【図１９】本発明の実施形態２の原視差画像の作成方法
の説明図

【図２０】本発明の実施形態２の視差画像合成の説明図

【図２１】本発明の実施形態２の光学作用の説明図

【図２２】本発明の実施形態２の光学作用の説明図

【図２３】本発明の実施形態２の光学作用の説明図

【図２４】本発明の実施形態２の光学作用の説明図

【図２５】本発明の実施形態２の光学作用の説明図

【図２６】本発明の実施形態２の光学作用の説明図

【図２７】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図２８】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図２９】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図３０】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図３１】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図３２】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図３３】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図３４】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【符号の説明】

１００画像表示装置本体１１０画像表示部１１１立体画像表示部１２０瞳孔位置検出手段１２１瞳孔位置検出手段のレンズ２１０画像表示器２１１合成視差画像２２０縦レンチキュラーレンズ２３０横レンチキュラーレンズ２４０光変調器２４１マスクパターン２４２透光部２４３遮光部２５０光源手段２６０画像表示器駆動回路２７０画像処理手段２８０観察者２９０照射視差画像３２０光変調器駆動回路３３０信号合成回路Ｅ眼間距離ｅ瞳孔径の１／２以下の値ＥＬ観察者の左眼ｅ１，ｅ２，ｅ３，…ｅｎストライプ状の照射視差
画像位置ｅＬ（−１），ｅＬ（０），ｅＬ（１）左眼対応の
ストライプ状の照射視差画像位置ＥＬｐ左眼の瞳孔ＥＲ観察者の右眼ｅＲ（−１），ｅＲ（０），ｅＲ（１）左眼対応の
ストライプ状の照射視差画像位置ＥＲｐ右眼の瞳孔Ｃ（１）〜Ｃ（ｎ）原視差画像撮影カメラＣＬ、ＣＬ（−１）〜ＣＬ（１）左眼用原視差画像
撮影カメラＣＲ、ＣＲ（−１）〜ＣＲ（１）右眼用原視差画像
撮影カメラＧ（１）〜Ｇ（ｎ）原視差画像ＧＬ（−１）〜ＧＬ（１）左眼用原視差画像ＧＲ（−１）〜ＧＲ（１）右眼用原視差画像Ｇｉ（１〜ｎ）合成視差画像Ｇｉ（−１〜１）合成視差画像Ｈｅ眼間距離に対応するマスクパターンの投光部の
間隔Ｈ１縦レンチキュラーレンズを構成する縦シリンド
リカルレンズのピッチ幅Ｈｍマスクパターンの透光部、遮光部の１ユニット
の水平方向の幅Ｈｍｗマスクパターンの透光部の水平方向の幅Ｌｈ１観察者と縦レンチキュラーレンズとの換算距離Ｌｈ２縦レンチキュラーレンズとマスクパターンとの
換算距離Ｌｖ１画像表示器と横レンチキュラーレンズとの換算
距離Ｌｖ２横レンチキュラーレンズとマスクパターンとの
換算距離ｐ眼の瞳孔径Ｐｖ表示画像の１ユニットの垂直方向の幅Ｘ，Ｙ，Ｚ座標Ｖ１横レンチキュラーレンズを構成する横シリンド
リカルレンズのピッチ幅Ｖｎマスクパターンの透光部、遮光部の１ユニット
の垂直方向の幅Ｖｎｗマスクパターンの透光部の水平方向の幅

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月１４日（２０００．３．１
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の立体画
像表示装置は、ディスプレイに表示した視差画像を、光
学系を用いて、観察者の左眼と右眼に導光して、該ディ
スプレイに表示した画像情報を立体的に観察する立体画
像表示装置において、該視差画像は該左右眼に対し複数
個の原視差画像から成り、該左右眼が複数個の原視差画
像を観察するようにしていることを特徴としている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】請求項１６の発明は請求項１４の発明にお
いて、前記視差画像はｎを整数として６≦ｎの原視差画
像の合成から構成されており、該ｎ個の原視差画像が観
察位置においてｎ個の縦ストライプ状の領域に投射され
る際、前記マスクパターンのパターン形状を周期的に切
り換え、これに同期して前記ディスプレイに表示される
視差画像を切り換え表示し、観察位置に投射される縦ス
トライプ状の視差画像の同一領域に投射される視差画像
を常に同一の視差画像とすることを特徴としている。請
求項１７の発明は請求項１から１６のいずれか１項の発
明において、前記左右眼が前記複数個の原視差画像をそ
れぞれ同時に観察するようにしていることを特徴として
いる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須藤敏行神奈川県横浜市西区花咲町６丁目145番地株式会社エム・アール・システム研究所内 (72)発明者藤田崇夫神奈川県横浜市西区花咲町６丁目145番地株式会社エム・アール・システム研究所内Ｆターム(参考） 5C061 AA06 AA07 AB11 AB12 AB14 AB16 AB17 AB24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスプレイに表示した視差画像を、光
学系を用いて、観察者の左眼と右眼に導光して、該ディ
スプレイに表示した画像情報を立体的に観察する立体画
像表示装置において、該視差画像は該左右眼に対し複数
個の原視差画像から成り、該左右眼が複数個の原視差画
像をそれぞれ同時に観察するようにしていることを特徴
とする立体画像表示装置。
【請求項２】前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シ
リンドリカルレンズより成る縦シリンドリカルレンズア
レイ，水平方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズよ
り成る横シリンドリカルレンズアレイ，そして、透光部
と遮光部とを複数個、所定のピッチで水平方向と垂直方
向に配列したマスクパターン，とを有していることを特
徴とする請求項１の立体画像表示装置。
【請求項３】前記光学系は前記ディスプレイに表示し
た視差画像を縦ストライプ状の光束として前記観察者の
左眼と右眼に導光しており、該縦ストライプ状の光束に
よって観察者の観察位置に形成される視差画像領域は、
その水平方向の幅が観察者の瞳孔径の１／２以下の値に
設定されていることを特徴とする請求項１の立体画像表
示装置。
【請求項４】前記視差画像を構成するｎ（ｎは２以上
の整数）個の原視差画像は、観察者の瞳孔径の１／２以
下の値に等しい距離間隔に対応した視点位置から撮影し
た画像であることを特徴とする請求項１の立体画像表示
装置。
【請求項５】観察者の瞳孔位置を検出する瞳孔位置検
出機構と、ディスプレイに表示した視差画像に基づく光
束を、観察者の左眼と右眼に導光して、該ディスプレイ
に表示した画像情報を立体的に観察させる光学系とを有
する立体画像表示装置において、該視差画像は、該左右
眼に対して、複数個の原視差画像から構成し、該瞳孔位
置検出機構から出力される観察者の眼の瞳孔位置情報に
応じて、該視差画像に基づく光束の投射位置を制御し
て、観察者の左右の眼の瞳孔を通して、それぞれ複数個
の原視差画像を観察せしめることを特徴とする立体画像
表示装置。
【請求項６】前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シ
リンドリカルレンズより成る縦シリンドリカルレンズア
レイ，水平方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズよ
り成る横シリンドリカルレンズアレイ，そして、透光部
と遮光部とを複数個、所定のピッチで水平方向と垂直方
向に配列したマスクパターン，とを有していることを特
徴とする請求項５の立体画像表示装置。
【請求項７】前記瞳孔位置検出手段からの情報に基づ
き、観察者の眼間距離に応じて、前記マスクパターンの
パターン形状を変化させて、観察者の左右眼に対応した
視差画像が観察者の左右眼に投射されるよう制御するこ
とを特徴とする請求項６の立体画像表示装置。
【請求項８】前記ｎ（ｎは２以上の整数）個の原視差
画像が観察位置においてｎ個の縦ストライプ状の領域に
投射される際、前記マスクパターンのパターン形状を周
期的に切り換え、これに同期して前記ディスプレイに表
示される視差画像を切り換え表示し、観察位置に投射さ
れる縦ストライプ状の視差画像の同一領域に投射される
視差画像を常に同一の視差画像とすることを特徴とする
請求項６の立体画像表示装置。
【請求項９】ディスプレイに表示した視差画像を、光
学系を用いて、観察者の左眼と右眼に導光して、該ディ
スプレイに表示した画像情報を立体的に観察する立体画
像表示装置において、該視差画像は、６以上の原視差画
像の合成から構成し、観察者の左右の眼の瞳孔を通し
て、それぞれ３個以上の原視差画像を観察せしめること
を特徴とする立体画像表示装置。
【請求項１０】前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦
シリンドリカルレンズより成る縦シリンドリカルレンズ
アレイ，水平方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズ
より成る横シリンドリカルレンズアレイ，そして、透光
部と遮光部とを複数個、所定のピッチで水平方向と垂直
方向に配列したマスクパターン，とを有していることを
特徴とする請求項９の立体画像表示装置。
【請求項１１】前記光学系は前記ディスプレイに表示
した視差画像を縦ストライプ状の光束として前記観察者
の左眼と右眼に導光しており、該縦ストライプ状の光束
によって観察者の観察位置に形成される視差画像領域
は、その水平方向の幅が観察者の瞳孔径の１／２以下の
値に設定されていることを特徴とする請求項９の立体画
像表示装置。
【請求項１２】前記視差画像はｎを整数として６≦ｎ
の原視差画像の合成から構成されており、該ｎ個の原視
差画像は、観察者の瞳孔径の１／２以下の値に等しい距
離間隔に対応した視点位置から撮影した画像であること
を特徴とする請求項９の立体画像表示装置。
【請求項１３】観察者の瞳孔位置を検出する瞳孔位置
検出機構と、ディスプレイに表示した視差画像に基づく
光束を観察者の左眼と右眼に導光して、該ディスプレイ
に表示した画像情報を立体的に観察させる光学系とを有
する立体画像表示装置において、該視差画像は６以上の
原視差画像の合成から構成し、該瞳孔位置検出機構から
出力される観察者の眼の瞳孔位置情報に応じて、該視差
画像に基づく光束の投射位置を制御して、観察者の左右
の眼の瞳孔を通して、それぞれ３個以上の原視差画像を
観察せしめることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項１４】前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦
シリンドリカルレンズより成る縦シリンドリカルレンズ
アレイ、水平方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズ
より成る横シリンドリカルレンズアレイ、透光部と遮光
部とを複数個、所定のピッチで水平方向と垂直方向に配
列したマスクパターン，とを有していることを特徴とす
る請求項１３の立体画像表示装置。
【請求項１５】前記瞳孔位置検出手段からの情報に基
づき、観察者の眼間距離に応じて、前記マスクパターン
のパターン形状を変化させて、観察者の左右眼に対応し
た視差画像が観察者の左右眼に投射されるよう制御する
ことを特徴とする請求項１４の立体画像表示装置。
【請求項１６】前記視差画像はｎを整数として６≦ｎ
の原視差画像の合成から構成されており、該ｎ個の原視
差画像が観察位置においてｎ個の縦ストライプ状の領域
に投射される際、前記マスクパターンのパターン形状を
周期的に切り換え、これに同期して前記ディスプレイに
表示される視差画像を切り換え表示し、観察位置に投射
される縦ストライプ状の視差画像の同一領域に投射され
る視差画像を常に同一の視差画像とすることを特徴とす
る請求項１４の立体画像表示装置。