JP3563454B2 - 立体画像表示装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は立体テレビ放送などで使用される立体画像表示装置に係わり、特に特殊な眼鏡無しで、観視者に立体画像を見せる立体画像表示装置に関する。
【0002】
[発明の概要]
本発明は立体撮像された左眼用画像と、右眼用画像とを用いた無眼鏡方式による立体画像表示装置に関するもので、観視者の眼の近傍を含む左右の半顔を検出し、この情報に基づき、画像の光路を制御することにより、左眼用画像の情報を観視者の左眼に導き、右眼用画像の情報を観視者の右眼に導き、これによって特殊な眼鏡を必要とすることなく、観視者に立体画像を見せるものである。
【0003】
【従来の技術】
立体テレビ放送などで使用される立体画像表示装置として、従来、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させて、立体画像を見せる装置と、レンティキュラースクリーンなどを用いて特殊な眼鏡無しで、立体画像を見せる装置とが知られている。
【0004】
この場合、偏光眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させて、立体画像を見せる立体画像表示装置では、立体撮像された左眼用画像の画素(左画素)と、右眼用画像の画素(右画素)とを表示装置上に入れ子に表示させて、この表示装置上に配置された偏光板により、左画素に所定偏光度(例えば、0度)の偏光を与えるとともに、右画素に前記所定偏光度と直交する偏光度(例えば、90度)の偏光を与え、これを左眼側レンズの偏光度が前記所定偏光度にされ、右眼側レンズの偏光度が前記所定偏光度と直交する偏光度にされた偏光眼鏡などの特殊な眼鏡を掛けた観視者に立体画像を見せる。
【0005】
また、シャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させて、立体画像を見せる立体画像表示装置では、立体撮像された左眼用画像と、右眼用画像とを表示装置上に交互に表示させながら、表示装置上に左眼用画像を表示させているとき、シャッタ眼鏡の左眼レンズ部分を透過状態にし、また表示装置上に右眼用画像を表示させているとき、シャッタ眼鏡の右眼レンズ部分を透過状態にし、このシャッタ眼鏡を掛けた観視者に立体画像を見せる。
【0006】
また、レンティキュラースクリーンなどを用いて特殊な眼鏡無しで、立体画像を見せる立体画像表示装置では、立体撮像された左眼用画像の画素(左画素)と、右眼用画像の画素(右画素)とを表示装置上に入れ子に表示させて、この表示装置上に配置されたレンティキュラースクリーンにより、左画素からの光を観視者の左眼に導くとともに、右画素からの光を観視者の右眼に導き、特殊な眼鏡無しで、観視者に立体画像を見せる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の立体画像表示装置においては、次に述べるような問題があった。
【0008】
すなわち、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させて、立体画像を見せる立体画像表示装置では、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を観視者に掛けさせることが前提条件となっているので、自然な状態で立体画像を観賞させることができないという問題がある。
【0009】
また、レンティキュラースクリーンなどを用いて特殊な眼鏡無しで、立体画像を見せる立体画像表示装置では、細長いかまぼこ状のレンズを配置して形成したレンティキュラースクリーンや1枚の板にスリットを多数形成して作成したパララックスバリアなどによって、左右画像を分離して観視者に立体画像を見せるようにしているので、立体視の可能な範囲(視域)が非常に狭く、観視者の眼が移動したとき、左眼用画像が右眼に、右眼用画像が左眼に反転入射してしまうなどの問題があった。
【0010】
本発明は上記の事情に鑑み、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御することによって、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せることができる立体画像表示装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項1の立体画像表示装置では、観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出する半顔検出装置と、表示対象となる左眼用画像信号と右眼用画像信号と取り込み、これを交互に画面表示する透過型表示装置と、前記透過型表示装置で左眼用画像が透過表示されるとき、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させ、また前記透過型表示装置で右眼用画像が透過表示されるとき、前記半顔検出装置に検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させる点発光装置とを備えたことを特徴としている。
【0012】
また、請求項2の立体画像表示装置では、観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出する半顔検出装置と、表示対象となる左眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する左眼用透過型表示装置と、この左眼用透過型表示装置で左眼用画像が透過表示されるとき、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させる左眼用点発光装置と、前記左眼用透過型表示装置の前面に配置され、前記左眼用透過型表示装置上に画面表示されている左眼用画像を透過させて観視者の左眼に導くハーフミラーと、表示対象となる右眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する右眼用透過型表示装置と、この右眼用透過型表示装置で右眼用画像が透過表示されるとき、前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させる右眼用点発光装置とを備えたことを特徴としている。
【0013】
また、請求項3では、請求項1、2のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置を構成する光源用LCD板は複数の光源用LCD板の各光源画素をずらすように、これら各光源用LCD板を重ね合わせて構成することを特徴としている。
【0014】
また、請求項4では、請求項1、2のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置は発光位置を変更自在なCRT装置、PDP装置、EL装置のいずれかによって構成されることを特徴としている。
【0015】
また、請求項5では、請求項1〜4のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置と透過型表示装置との間、右眼用点発光装置と右眼用透過型表示装置との間、または左眼用点発光装置と左眼用透過型表示装置との間に、第1〜第n光路選択用LCD板によって構成される光路選択装置を配置し、前記第1〜第n光路選択用LCD板によって左画像用照明光または右画像用照明光の光路を決定することを特徴としている。
【0016】
【作用】
上記の構成において、請求項1の立体画像表示装置では、半顔検出装置によって観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出しながら、透過型表示装置によって表示対象となる左眼用画像信号と右眼用画像信号と取り込み、これを交互に画面表示するとともに、前記透過型表示装置で左眼用画像が透過表示されるとき、点発光装置により、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させ、また前記透過型表示装置で右眼用画像が透過表示されるとき、点発光装置により、前記半顔検出の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させることにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せる。
【0017】
また、請求項2の立体画像表示装置では、半顔検出装置によって観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出しながら、左眼用透過型表示装置によって表示対象となる左眼用画像信号を取り込み、これを画面表示するとともに、この左眼用透過型表示装置で左眼用画像が透過表示されるとき、左眼用点発光装置により前記半顔検出装置の検出結果に基づいて前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させ、前記左眼用透過型表示装置の前面に配置されたハーフミラーによって前記左眼用透過型表示装置上に画面表示されている左眼用画像を透過させて観視者の左眼に導き、さらに右眼用透過型表示装置によって表示対象となる右眼用画像信号を取り込み、これを画面表示するとともに、この右眼用透過型表示装置で右眼用画像が透過表示されるとき、右眼用点発光装置により前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させることにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せる。
【0018】
また、請求項3では、請求項1、2のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置を構成する光源用LCD板を、複数の光源用LCD板の各光源画素をずらすように、これら各光源用LCD板を重ね合わせて構成することにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せる。
【0019】
また、請求項4では、請求項1、2のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置を、発光位置を変更自在なCRT装置、PDP装置、EL装置のいずれかによって構成することにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せる。
【0020】
また、請求項5では、請求項1〜4のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置と透過型表示装置との間、右眼用点発光装置と右眼用透過型表示装置との間、または左眼用点発光装置と左眼用透過型表示装置との間に、第1〜第n光路選択用LCD板によって構成される光路選択装置を配置し、前記第1〜第n光路選択用LCD板によって左画像用照明光または右画像用照明光の光路を決定することにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せる。
【0021】
【実施例】
図1は本発明による立体画像表示装置の第1実施例を示す構成図である。
【0022】
この図に示す立体画像表示装置1は、半顔検出装置2と、制御装置3と、画像表示装置4と、点発光装置5と、光路選択装置6とを備えており、制御装置3によって装置各部の動作を制御して、画像表示装置4に左眼用画像と、右眼用画像とを交互に表示させながら、半顔検出装置2によって観視者の左眼、右眼の位置を検出させ、画像表示装置4に左眼用画像が表示されているとき、点発光装置5上の前記観視者の左眼位置に応じた位置を点発光させて、点光(左画像用照明光)を出射させるとともに、光路選択装置6によって前記点光を画像表示装置4の対応する画素の裏面に導き、観視者の左眼に入射させ、また画像表示装置4に右眼用画像が表示されているとき、点発光装置5上の前記観視者の右眼位置に応じた位置を点発光させて、点光(右画像用照明光)を出射させるとともに、光路選択装置6によって前記点光を画像表示装置4の対応する画素の裏面に導き、観視者の右眼に入射させて、この観視者に立体画像を見せる。
【0023】
半顔検出装置2は、半顔撮影装置7と、半顔位置測定回路8とを備えており、波長λ1 ,λ2 の赤外光によって観視者の頭部を照明しながら、制御装置3からの同期信号に基づいて、前記観視者の頭部を撮影するとともに、この撮影動作によって得られた各波長λ1 ,λ2 の画像信号を処理して、前記観視者の左眼位置と、右眼位置とを検出し、この検出結果を制御装置3に供給する。
【0024】
半顔撮影装置7は、図2に示す如く波長λ1 の赤外光を発生して観視者の頭部左側を照明する左側LED9と、前記観視者の頭部で反射された波長λ1 の赤外光を選択的に透過させる左側フィルタ板10と、制御装置3から同期信号が出力される毎に、左側フィルタ板10を透過した波長λ1 の赤外光を左側画像信号に変換する左側カメラ11と、波長λ2 の赤外光を発生して観視者の頭部右側を照明する右側LED12と、前記観視者の頭部で反射された波長λ2 の赤外光を選択的に透過させる右側フィルタ板13と、制御装置3から同期信号が出力される毎に、右側フィルタ板13を透過した波長λ2 の赤外光を右側画像信号に変換する右側カメラ14とを備えている。
【0025】
そして、左側LED9、右側LED12によって波長λ1 ,λ2 の赤外光を発生して、観視者の頭部左側、右側を各々照明しながら、左側フィルタ板10、右側フィルタ板13によって観視者の頭部で反射された波長λ1 ,λ2 の赤外光を各々選択的に透過させ、制御装置3から同期信号が出力される毎に、左側カメラ11、右側カメラ14によって波長λ1 ,λ2 の赤外光を左側画像信号、右側画像信号に各々変換して、これを半顔位置測定回路8に供給する。
【0026】
半顔位置測定回路8は、左側カメラ11から出力される左側画像信号を取り込み、これをレベルを調整して図3(a)に示す如く左眼部分にピークを持つ左側画像信号にする左側レベル調整回路15と、右側カメラ14から出力される右側画像信号を取り込み、これをレベルを調整して図4(a)に示す如く右眼部分にピークを持つ右側画像信号にする右側レベル調整回路16と、左側レベル調整回路15から出力される左側画像信号と右側レベル調整回路16から出力される右側画像信号との差を演算して図3(b)に示す如く左眼部分に正ピークを持つ左側差分信号を生成する左側減算回路17と、図5に示すしきい値特性を持ち、このしきい値特性を用いて左側減算回路17から出力される左側差分信号を2値化し、図3(c)に示す如く左眼部分を含む領域が“1”になった左顔領域分割信号を生成する左側2値化回路18とを備えている。
【0027】
さらに、この半顔位置測定回路8は、右側レベル調整回路16から出力される右側画像信号と左側レベル調整回路15から出力される左側画像信号との差を演算して図4(b)に示す如く右眼部分に正ピークを持つ右側差分信号を生成する右側減算回路19と、図5に示すしきい値特性を持ち、このしきい値特性を用いて右側減算回路19から出力される右側差分信号を2値化し、図4(c)に示す如く右眼部分を含む領域が“1”になった右顔領域分割信号を生成する右側2値化回路20と、制御装置3から出力されるフィールド指定信号によって左側フィールドが指定されているとき、左側2値化回路18から出力される左顔領域分割信号を選択し、また前記フィールド指定信号によって右側フィールドが指定されているとき、右側2値化回路20から出力される右顔領域分割信号を選択する切替器21とを備えている。
【0028】
そして、左側カメラ11から出力される左側画像信号と、右側カメラ14から出力される右側画像信号とを取り込み、左側レベル調整回路15、右側レベル調整回路16によってこれら左側画像信号、右側画像信号のレベルを調整して正規化した後、左側減算回路17、右側減算回路19によってこれらの差を演算して左側差分信号と、右側差分信号とを演算するとともに、左側2値化回路18、右側2値化回路20によって前記左側差分信号、右側差分信号を2値化して、観視者の左顔が存在する領域を示す左顔領域分割信号と、前記観視者の右顔が存在する領域を示す右顔領域分割信号とを生成する。さらに、制御装置3から出力されるフィールド指定信号によって左側フィールドが指定されているとき、切替器21によって前記左顔領域分割信号を選択して、これを制御装置3に供給し、また前記フィールド指定信号によって右側フィールドが指定されているとき、切替器21によって前記右顔領域分割信号を選択して、これを制御装置3に供給する。
【0029】
制御装置3は、1/60秒毎に供給される左眼用画像、右眼用画像を交互に表示させるのに必要な周期(例えば、1/120秒)毎に同期信号、フィールド指定信号などを生成する同期発生回路25と、この同期発生回路25から出力される同期信号に基づき、図6(a)に示す如く1/60秒毎に供給される右眼用画像の奇数フィールド分、偶数フィールド分、図6(b)に示す如く1/60秒毎に供給される左眼用画像の奇数フィールド分、偶数フィールド分を取り込み、これを図6(c)に示す如くフィールド方向に入れ子にする順次化回路26と、同期発生回路25からフィールド指定信号が出力される毎に、半顔位置測定回路8から出力される左顔領域分割信号、右顔領域分割信号を取り込み、これら左顔領域分割信号、右顔領域分割信号に基づき、第0〜第n透過制御信号Oa,O1,O2,…,Onを生成する透過制御回路27とを備えている。
【0030】
そして、同期発生回路25によって同期信号、フィールド指定信号などを生成し、これを半顔検出装置2と、画像表示装置4とに供給するとともに、順次化回路26によって左眼用画像の奇数フィールド分、偶数フィールド分、右眼用画像の奇数フィールド分、偶数フィールド分を取り込み、これを入れ子にして画像表示装置4に供給し、さらに透過制御回路27によって半顔位置測定回路8から出力される左顔領域分割信号、右顔領域分割信号を取り込み、これら左顔領域分割信号、右顔領域分割信号に基づき、第0〜第n透過制御信号Oa,O1,O2,…,Onを生成するとともに、第0透過制御信号Oaを点発光装置5に供給し、第1〜第n透過制御信号O1,O2,…,Onを光路選択装置6に供給する。
【0031】
画像表示装置4は、マトリックス状に配置された複数の表示画素29を持ち、制御装置3の順次化回路26から出力される右眼用画像の奇数フィールド分、左眼用画像の奇数フィールド分、右眼用画像の偶数フィールド分、左眼用画像の偶数フィールド分を取り込んで、これらの各フィールド分を構成する各画素の強さに応じて各表示画素の透過率を変化させる表示用LCD板30と、この表示用LCD板30の裏面側に配置され、表示用LCD板30の各表示画素29と1対1に対応するとともに常時透過状態にある光路設定用のLCD板31を備えている。表示用LCD板30を駆動する信号は、順次化回路26の出力信号と同期発生回路25の同期信号である。
【0032】
そして、制御装置3から右眼用画像の奇数フィールド分、左眼用画像の奇数フィールド分、右眼用画像の偶数フィールド分、左眼用画像の偶数フィールド分が出力される毎に、これを取り込み、表示用LCD板30の各表示画素29の透過率を変化させて、右眼用奇数フィールド画像、左眼用奇数フィールド画像、右眼用偶数フィールド画像、左眼用偶数フィールド画像を透過表示する。
【0033】
また、点発光装置5は、白色光を発生する平面状のバックライト35と、このバックライト35の前面側に配置され、バックライト35から出射される白色光を拡散して均一化させる拡散板36と、この拡散板36の前面に配置される強誘電体LCDによって構成され、制御装置3の透過制御回路27から出力される第0透過制御信号Oaを取り込んで、この第0透過制御信号Oaを構成する各画素信号の強さに応じて各光源画素37の透過率を変化させる光源用LCD板38とを備えており、バックライト35を点灯させて白色光を発生させ、拡散板36によってこれを拡散させながら、制御装置3の透過制御回路27から第0透過制御信号Oaが出力される毎に、これを取り込み、光源用LCD板38の各光源画素37のうち、指定された各光源画素37を透過状態にして、拡散板36によって拡散された白色光を前面側に出射し、光路選択装置6に供給する。
【0034】
光路選択装置6は、点発光装置5の前面に配置される強誘電体LCDによって構成され、制御装置3の透過制御回路27から出力される第1〜第n透過制御信号O1,O2,…,Onを取り込んで、この第1〜第n透過制御信号O1,O2,…,Onを構成する各画素信号の強さに応じて各光路選択画素40の透過率を変化させる第1〜第n光路選択用LCD板41−1〜41−nを備えており、制御装置3の透過制御回路27から出力される第1〜第n透過制御信号O1,O2,…,Onを取り込むとともに,この第1〜第n透過制御信号O1,O2,…,Onを構成する各画素信号の強さに応じて、第1〜第n光路選択用LCD板41−1〜41−nの各光路選択画素40の透過率を変化させ、点発光装置5の各光源画素37から出射される白色光を、LCD板31の常時透過状態にある画素に導き、観視者が複数居ても、各観視者に立体画像を見せる。
【0035】
次に、図7、図8を参照しながら、観視者の右眼位置および左眼位置と、点発光装置5の各発光点位置との関係について説明する。
【0036】
まず、点発光装置5は、図7に示す如く仮想の光源装置45と、仮想のピンホール板46と、拡散板36とによって構成される仮想的な発光装置48で、等価的に表すことができる。
【0037】
そして、この図7に示す仮想的な発光装置48において、図8に示す如く仮想の光源装置45の発光面49をx軸の原点とし、発光面49の広がり方向をy軸とし、原点座標(0,0)から左画像用照明光が出射され、座標(0,D)から右画像用照明光が出射されれば、これが仮想的なピンホール板46に形成された各ホール50のうち、第nホール50を通過してx軸上の位置X0 に立てられた拡散板36上に導かれると、この拡散板36上の各座標(X0 ,Rn )から右画像用照明光が出射され、各座標(X0 ,Ln )から左画像用照明光が出射されることになる。
【0038】
この場合、仮想の光源装置45の発光面49上にある左画像用照明光の発光点座標(0,0)に対する拡散板36上の左画像用照明光の発光点座標(X,Y)との間に、次式が成り立ち、
【数1】
X/(X0 −A)=Y/{B(n−1/2)} …(1)
但し、A:仮想のピンホール板46と拡散板36との距離
B:仮想のピンホール板46上に形成される各ホール50間の距離
n:仮想のピンホール板46上に形成されたホール50の番号
これを発光点座標(X,Y)のy座標値Yについて、整理すれば、次式が得られ、
【数2】
Y=X{B(n−1/2)}/(X0 −A) …(2)
この(2)式のx座標値Xとして、X=X0 を代入すれば、次式が得られる。
【0039】
【数3】
Y=X0 {B(n−1/2)}/(X0 −A) …(3)
したがって、仮想の光源装置45の発光面49上にある左画像用照明光の発光点座標(0,0)から左画像用照明光を出射させれば、拡散板36上の左画像用照明光の発光点座標(X0 ,X0 {B(n−1/2)}/(X0 −A))から左画像用照明光が出射され、これが光路選択装置6の第1〜第n光路選択用LCD板41−1〜41−nの各光路選択画素40によって指定された光路にされた後、画像表示装置4のLCD板31を透過して、表示用LCD板30の対応する表示画素29の裏面に入射し、この表示画素29が透過状態にされているとき、前記光路の線上にある観視者の左眼に入射する。
【0040】
同様に、仮想の光源装置45の発光面49上にある右画像用照明光の発光点座標(0,D)に対する拡散板36上の右画像用照明光の発光点座標(X,Y)との間に、次式が成り立ち、
【数4】
X/(X0 −A)=(Y−D)/{B(n−1/2)−D} …(4)
但し、A:仮想のピンホール板46と拡散板36との距離
B:仮想のピンホール板46上に形成される各ホール50間の距離
n:仮想のピンホール46上に形成されたホール50の番号
これを発光点座標(X,Y)のy座標値Yについて、整理すれば、次式が得られ、
【数5】
Y={B(n−1/2)X−A・D}/(X0 −A) …(5)
この(5)式のx座標値Xとして、X=X0 を代入すれば、次式が得られる。
【0041】
【数6】
Y={B(n−1/2)X0 −A・D}/(X0 −A) …(6)
したがって、仮想の光源装置45の発光面49上にある右画像用照明光の発光点座標(0,D)から右画像用照明光を出射させれば、拡散板36上の右画像用照明光の発光点座標(X0 ,{B(n−1/2)X0 −A・D}/(X0 −A))から右画像用照明光が出射され、これが光路選択装置6の第1〜第n光路選択用LCD板41−1〜41−nの各光路選択画素40によって指定された光路にされた後、画像表示装置4のLCD板31を透過して、表示用LCD板30の対応する表示画素29の裏面に入射し、この表示画素29が透過状態にされているとき、前記光路の線上にある観視者の右眼に入射する。
【0042】
この際、図7から分かるように、拡散板36の面を中心として、観視者の左眼位置と、左画像用照明光の発光点座標(0,0)とが面対称となり、前記観視者の右眼位置と、右画像用照明光の発光点座標(0,D)とが面対称となることから、観視者の左眼位置と、左画像用照明光の発光点座標(0,0)とを1対1で対応させ、観視者の右眼位置と、右画像用照明光の発光点座標(0,D)とを1対1で対応させれば、画像表示装置4上に表示されている左眼用奇数フィールド画像の各画素像や左眼用偶数フィールド画像の各画素像を観視者の左眼に導くことができ、画像表示装置4上に表示されている右眼用奇数フィールド画像の各画素像や右眼用偶数フィールド画像の各画素像を観視者の右眼に導くことができる。
【0043】
そして、図1に示す実際の立体画像表示装置1では、画像表示装置4の光路設定用のLCD板31および表示用LCD板30によって右眼用奇数フィールド画像、右眼用偶数フィールド画像を透過表示しているとき、半顔検出装置2によって観視者の右顔の位置を検出し、この検出結果に基づいて、点発光装置5を構成する光源用LCD板38の各光源画素37のうち、前記観視者の右眼に対応する位置にある光源画素37を透過状態にして、この光源画素37から右画像用照明光を出射させるとともに、光路選択装置6を構成する第1〜第n光路選択用LCD板41−1〜41−nの、前記観視者の右眼に対応する位置にある各光路選択画素40を透過状態にして、前記右画像用照明光を指定された光路にし、前記右眼用奇数フィールド画像の各画素像や右眼用偶数フィールド画像の各画素像を前記観視者の右眼に導いている。
【0044】
このとき、光路選択装置6の各光路選択用LCD板41−1〜41−nの各光路選択画素は、上記求められた(0,Ln )点、(0,Rn )点と図1に示したLCD板31のp点(このp点は、図8に示す仮想のピンホール板46の第nホールと拡散板36に関して鏡像対称となる位置にある)とを結ぶ直線と、各光路選択用LCD板41−1〜41−nとの各交点として決定される。
【0045】
同様に、画像表示装置4の光路設定用のLCD板31および表示用LCD板30によって左眼用奇数フィールド画像、左眼用偶数フィールド画像を透過表示しているとき、半顔検出装置2によって観視者の左顔の位置を検出し、この検出結果に基づいて、点発光装置5を構成する光源用LCD板38の光源画素37のうち、前記観視者の左眼に対応する位置にある光源画素37を透過状態にして、この光源画素37から左画像用照明光を出射させるとともに、光路選択装置6を構成する第1〜第n光路選択用LCD板41−1〜41−nの、前記観視者の左眼に対応する位置にある各光路選択画素40を透過状態にして、前記左画像用照明光を、指定された光路にし、前記左眼用奇数フィールド画像の各画素像や左眼用偶数フィールド画像の各画素像を前記観視者の左眼に導いている。
【0046】
このように、この第1実施例においては、制御装置3によって装置各部の動作を制御して、画像表示装置4に左眼用画像と、右眼用画像とを交互に表示させながら、半顔検出装置2によって観視者の左眼、右眼の位置を検出させ、画像表示装置4に左眼用画像が表示されているとき、点発光装置5上の前記観視者の左眼位置に応じた位置を点発光させて、点光を出射させるとともに、光路選択装置6によって前記点光を画像表示装置4の対応する画素の裏面に導き、観視者の左眼に入射させ、また画像表示装置4に右眼用画像が表示されているとき、点発光装置5上の前記観視者の右眼位置に応じた位置を点発光させて、点光を出射させるとともに、光路選択装置6によって前記点光を画像表示装置4の対応する画素の裏面に導き、観視者の右眼に入射させて、この観視者に立体画像を見せるようにしているので、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御することによって、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せることができる。
【0047】
図9は本発明による立体画像表示装置の第2実施例を示す構成図である。なお、この図において、図1の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【0048】
この図に示す立体画像表示装置1が図1に示す装置と異なる点は、制御装置3の順次化回路26を削除して、画像表示装置4に左眼用奇数フィールド画像と、左眼用偶数フィールド画像とを交互に表示させ、これを画像表示装置4の前面に配置されたハーフミラー55を通して、観視者の左眼に導くとともに、制御装置3を構成する透過制御回路27から右眼用画像の奇数フィールド分、右眼用画像の偶数フィールド分の表示を制御する第0〜第n透過制御信号Ora,Or1,Or2,…,Ornを生成させて、これを右眼用奇数フィールド画像、右眼用偶数フィールド画像を表示する画像表示装置(図示は省略する)と、点発光装置(図示は省略する)と、光路選択装置(図示は省略する)とに供給し、この画像表示装置によって生成された右眼用奇数フィールド画像、右眼用偶数フィールド画像をハーフミラー55で反射させて、観視者の右眼に導くようにしたことである。この場合、図2に示した半眼位置測定回路8の出力qと出力oは左画像用の制御装置3の透過制御回路27に供給され、出力pは右画像用の制御装置(図示せず)に供給される。
【0049】
これによって、この立体画像表示装置1では、各画像表示装置4の表示切替速度と、各点発光装置5の発光切替速度とを大幅に低下させて、これら各画像表示装置4、各点発光装置5の製造コストを低下させ、装置全体のコストを大幅に低下させることができる。
【0050】
そして、この第2実施例においても、上述した第1実施例と同様に、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御することによって、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せることができる。
【0051】
また、上述した第1、第2実施例においては、点発光装置5に1枚の光源用LCD板38を配置して、この光源用LCD板38に形成されている各光源画素37を選択的に透過状態にして、拡散板36から出射される白色光から、右画像用照明光と、左画像用照明光とを選択的に発生させるようにしているが、図10に示す如く2枚の光源用LCD板38a,38bの各光源画素37をずらすように、これら各光源用LCD板38a,38bを重ね合わせ、これを1枚の光源用LCD板56として使用するようにしても良い。
【0052】
このようにすることにより、各光源用LCD板38a,38bに形成される各光源画素37の密度が低くても、これら各光源用LCD板38a,38bを重ね合わせて作成した光源用LCD板56の各光源画素の密度を高くして、画素の分解能を高くすることができる。なお、重ね合わせる枚数は、3枚以上にしても良い。
【0053】
また、上述した各実施例においては、点発光装置5を構成するバックライト35と、光源用LCD板38,56との間に、拡散板36を配置して、バックライト35によって得られた白色光を拡散板36によって拡散させた後、これを光源用LCD板38,56の裏面に入射させるようにしているが、バックライト35と、光源用LCD板38,56との間から、拡散板36を外して、これを光源用LCD板38,56の右側に、隣接して配置するようにしても良い。
【0054】
さらに、上述した各実施例においては、バックライト35と、拡散板36と、光源用LCD板38(または、光源用LCD板56)とによって点発光装置5を構成するようにしているが、このような点発光装置5に代えて、CRT装置、PDP装置、またはEL装置などのように発光レベルと、発光位置とを制御できる発光装置を、点発光装置5として使用するようにしても良い。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載された発明によれば、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御することによって、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による立体画像表示装置の第1実施例を示す構成図である。
【図2】図1に示す半顔検出装置の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図3】図2に示す半顔位置測定回路の動作例を示す波形図である。
【図4】図2に示す半顔位置測定回路の動作例を示す波形図である。
【図5】図2に示す各2値化回路の2値化特性例を示す特性図である。
【図6】図1に示す順次化回路の動作例を示す模式図である。
【図7】図1に示す点発光装置の動作例を説明するための模式図である。
【図8】図1に示す点発光装置の動作例を説明するための模式図である。
【図9】本発明による立体画像表示装置の第2実施例を示す構成図である。
【図10】本発明による立体画像表示装置の第3実施例で使用される光源用LCD板の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 立体画像表示装置
2 半顔検出装置
3 制御装置
4 画像表示装置(透過型表示装置、左眼用透過型表示装置)
5 点発光装置(左眼用点発光装置)
6 光路選択装置
35 バックライト
36 拡散板
38,38a,38b 光源用LCD板
41−1〜41−n 第1〜第n光路選択用LCD板
55 ハーフミラー
56 光源用LCD板
Claims (5)
- 観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出する半顔検出装置と、
表示対象となる左眼用画像信号と右眼用画像信号とを取り込み、これを交互に画面表示する透過型表示装置と、
前記透過型表示装置により左眼用画像が透過表示されるときには、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させ、また前記透過型表示装置により右眼用画像が透過表示されるときには、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させる点発光装置と、
を備えたことを特徴とする立体画像表示装置。 - 観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出する半顔検出装置と、
表示対象となる左眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する左眼用透過型表示装置と、
この左眼用透過型表示装置により左眼用画像が透過表示されるときには、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させる左眼用点発光装置と、
前記左眼用透過型表示装置の前面に配置され、前記左眼用透過型表示装置上に画面表示されている左眼用画像を透過させて観視者の左眼に導くハーフミラーと、 表示対象となる右眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する右眼用透過型表示装置と、
この右眼用透過型表示装置により右眼用画像が透過表示されるときには、前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させる右眼用点発光装置と、
を備えたことを特徴とする立体画像表示装置。 - 請求項1、2のいずれかに記載の立体画像表示装置において、
前記点発光装置、右眼用点発光装置または左眼用点発光装置を構成する光源用LCD板は、複数の光源用LCD板の各光源画素をずらすように、これら各光源用LCD板を重ね合わせて構成されることを特徴とする立体画像表示装置。 - 請求項1、2のいずれかに記載の立体画像表示装置において、
前記点発光装置、右眼用点発光装置または左眼用点発光装置は、発光位置を変更自在なCRT装置、PDP装置、EL装置のいずれかによって構成されることを特徴とする立体画像表示装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の立体画像表示装置において、
前記点発光装置と透過型表示装置との間、右眼用点発光装置と右眼用透過型表示装置との間、または左眼用点発光装置と左眼用透過型表示装置との間に、第1〜第n光路選択用LCD板によって構成される光路選択装置を配置し、前記第1〜第n光路選択用LCD板によって左画像用照明光または右画像用照明光の光路を決定することを特徴とする立体画像表示装置。
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