JP3578808B2 - 立体表示装置 - Google Patents
立体表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3578808B2 JP3578808B2 JP21346094A JP21346094A JP3578808B2 JP 3578808 B2 JP3578808 B2 JP 3578808B2 JP 21346094 A JP21346094 A JP 21346094A JP 21346094 A JP21346094 A JP 21346094A JP 3578808 B2 JP3578808 B2 JP 3578808B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- eye
- display device
- light
- viewer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Description
【０００１】
【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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せることができる立体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を取り込み、これを交互に画面表示する画像表示装置と、この画像表示装置の前方に配置され、光学画像光が入射したとき、これを受けて、この光学画像光の出射点と対応する位置に前記光学画像光を集光させる集光装置と、この集光装置と前記画像表示装置との間に配置され、前記画像表示装置で右眼用画像が表示されているとき、前記半顔検出装置で検出されている観視者の右眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記右眼用画像を前記集光装置に入射させ、また前記画像表示装置で左眼用画像が表示されているとき、前記半顔検出装置で検出されている観視者の左眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記左眼用画像を前記集光装置に入射させる光路選択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、表示対象となる右眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する右眼用画像表示装置と、この右眼用画像表示装置の前方に配置され、光学画像光が入射したとき、この光学画像光の出射点と対応する位置に前記光学画像光を集光させる集光装置と、この集光装置と前記右眼用画像表示装置との間に配置され、前記右眼用画像表示装置で右眼用画像が表示されているとき、前記半顔検出装置で検出されている観視者の右眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記右眼用画像を前方に出射させる右眼用光路選択装置と、この右眼用光路選択装置と前記集光装置との間に配置され、前記右眼用光路選択装置から出射される右眼用画像を透過させて前記集光装置に入射させるハーフミラーと、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画像表示装置と、この左眼用画像表示装置で左眼用画像が表示されるとき、前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置で検出されている観視者の左眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記左眼用画像を出射させて前記ハーフミラーで反射させ、前記集光装置に入射させる左眼用光路選択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表示装置において、前記集光装置を、スクリーン面を中心として光学画像の出射点と、この光学画像の集光点とが面対称になる二重ハエの眼レンズスクリーン装置によっ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表示装置において、前記集光装置を、レンズの中心点を中心として、光学画像の出射点と、この光学画像の集光点とが点対称になる凸レンズ、ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたはフレネルレンズによって構成することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項５では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、入射光の光路と、出射光の光路とが同一になる猫の眼レンズスクリーン装置またはトリプルミラースクリーン装置によって構成し、装置の表示特性を反射表示形にすることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項６では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、凹面鏡によって構成し、装置の表示特性を反射表示形にすることを特徴としている。
【００１７】
【作用】
上記の構成において、請求項１の立体表示装置では、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、右顔位置を検出するとともに、画像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を取り込み、これを交互に画面表示しながら、前記画像表示装置で右眼用画像が表示されているとき、この画像表示装置の前面側に配置された光路選択装置によって、前記半顔検出装置で検出されている観視者の右眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記右眼用画像を、前方に配置された集光装置に入射させて、前記出射点と対応する位置にある観視者の右眼に前記右眼用画像を導き、また前記画像表示装置で左眼用画像が表示されているとき、前記光路選択装置によって、前記半顔検出装置で検出されている観視者の左眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記左眼用画像を前記集光装置に入射させて、前記出射点と対応する位置にある観視者の左眼に前記左眼用画像を導くことにより、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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００１８】
また、請求項２の立体表示装置では、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、右顔位置を検出するとともに、右眼用画像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、これを画面表示しながら、この右眼用画像表示装置の前面側に配置された右眼用光路選択装置によって、前記半顔検出装置で検出されている観視者の右眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前方に配置されたハーフミラーを透過させて、前記右眼用画像を、さらに前方に配置された前記集光装置に入射させて、前記出射点と対応する位置にある観視者の右眼に導く一方、左眼用画像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、これを画面表示しながら、この左眼用画像表示装置の前面側に配置された左眼用光路選択装置によって、前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置で検出されている観視者の左眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記左眼用画像を出射させて前記ハーフミラーで反射させ、前記集光装置に入射させて、前記出射点と対応する位置にある観視者の左眼に導くことにより、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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００１９】
また、請求項３では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、スクリーン面を中心として光学画像の出射点と、この光学画像の集光点とが面対称になる二重ハエの眼レンズスクリーン装置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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００２０】
また、請求項４では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、レンズの中心点を中心として、光学画像の出射点と、この光学画像の集光点とが点対称になる凸レンズ、ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたはフレネルレンズ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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００２１】
また、請求項５では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、入射光の光路と、出射光の光路とが同一になる猫の眼レンズスクリーン装置またはトリプルミラースクリーン装置によって構成し、装置の表示特性を反射表示形にすることにより、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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００２２】
また、請求項６では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、凹面鏡によって構成し、装置の表示特性を反射表示形にすることにより、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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００２３】
【実施例】
図１は本発明による立体表示装置の第１実施例を示す構成図である。
【００２４】
この図に示す立体表示装置１は半顔検出装置２と、制御装置３と、画像表示装置４と、二重ハエの眼レンズスクリーン装置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、前記画像表示装置４に左眼用画像が表示されているとき、光路選択装置６の前記観視者の左眼位置に応じた点を通過状態させて、これを二重ハエの眼レンズスクリーン装置５で観視者の左眼に導き、また前記画像表示装置４に右眼用画像が表示されているとき、光路選択装置６の前記観視者の右眼位置に応じた点を通過状態させて、これを二重ハエの眼レンズスクリーン装置５で観視者の右眼に導き、この観視者に立体画像を見せる。
【００２５】
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、前記制御装置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、この検出結果を前記光路選択装置６に供給する。
【００２６】
前記半顔撮影装置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、前記制御装置３から同期信号が出力される毎に、前記左側フィルタ板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、前記制御装置３から同期信号が出力される毎に、前記右側フィルタ板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。
【００２７】
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、前記制御装置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によって前記波長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。
【００２８】
半顔位置測定回路８は前記左側カメラ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、前記右側カメラ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、前記左側レベル調整回路１５から出力される左側画像信号と前記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前記左側減算回路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。
【００２９】
さらに、この半顔位置測定回路８は前記右側レベル調整回路１６から出力される右側画像信号と前記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前記右側減算回路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、前記制御装置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、前記左側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、前記右側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。
【００３０】
そして、前記左側カメラか１１ら出力される左側画像信号と、前記右側カメラ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、前記制御装置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、これを前記光路選択装置６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、前記切替器２１によって前記右顔領域分割信号を選択して、これを前記光路選択装置６に供給する。
【００３１】
また、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）毎などに同期信号、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とを備えている。
【００３２】
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、これを前記半顔検出装置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前記画像表示装置４に供給する。
【００３３】
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を持つＣＲＴ装置、ＬＣＤ装置などの表示装置３５を備えており、前記制御装置３の同期発生回路２５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の表示同期信号が出力される毎に、前記制御装置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み、これを画面表示し、前記光路選択装置６に光学画像を供給する。
【００３４】
光路選択装置６は前記画像表示装置４の前面から所定距離だけ離れた位置に配置され、マトリックス状に配置された複数の透過画素を持つ強誘電体ＬＣＤなどの透過制御素子によって構成され、前記半顔検出装置２の半顔位置測定回路８から出力される右顔領域分割信号や左顔領域分割信号を構成する各画素信号の値に応じて前記各透過画素を選択的に透過状態にする光路選択用ＬＣＤ板３６と、この光路選択用ＬＣＤ板３６の前面に配置され、前記光路選択用ＬＣＤ板３６を透過した光学画像を前記前記二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に投影する凸レンズ３７とを備えている。
【００３５】
そして、前記画像表示装置４に左眼用奇数フィールド画像や左眼用偶数フィールド画像が表示されているとき、前記半顔検出装置２の半顔位置測定回路８から出力される左顔領域分割信号を取り込み、この左顔領域分割信号が“１”になっている領域に対応する透過画素２７を透過状態にして、前記左眼用奇数フィールド画像や左眼用偶数フィールド画像を透過させるとともに、凸レンズ３７によって前記二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に投影し、また前記画像表示装置４に右眼用奇数フィールド画像や右眼用偶数フィールド画像が表示されているとき、前記半顔検出装置２の半顔位置測定回路８から出力される右顔領域分割信号を取り込み、この右顔領域分割信号が“１”になっている領域に対応する透過画素２７を透過状態にして、前記右眼用奇数フィールド画像や右眼用偶数フィールド画像を透過させるとともに、凸レンズ３７によって前記二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に投影する。
【００３６】
二重ハエの眼レンズスクリーン装置５は、図７に示す如く平面状に配置された複数のレンズ体４０によって構成されており、前記光路選択装置６を構成する光路選択用ＬＣＤ板３６の透過画素２７から左眼用奇数フィールド画像や左眼用偶数フィールド画像が出射されたとき、これを取り込み、各レンズ体４０によって構成される面（スクリーン面）を中心として、前記透過画素２７と面対称な位置に導き、また前記光路選択装置６を構成する光路選択用ＬＣＤ板３６の透過画素２７から右眼用奇数フィールド画像や右眼用偶数フィールド画像が出射されたとき、これを取り込み、前記スクリーン面を中心として、前記透過画素２７と面対称な位置に導く。
【００３７】
この際、画像表示装置４上に、左眼用奇数フィールド画像や左眼用偶数フィールド画像が表示されているときには、半顔検出装置２の半顔位置測定回路８から前記観視者の左眼位置を示す左顔領域分割信号が出力され、光路選択装置６を構成する光路選択用ＬＣＤ板３６の各透過画素２７のうち、前記二重ハエの眼レンズスクリーン装置５のスクリーン面を中心として、前記観視者の左眼と、面対称になっている位置の透過画素２７が透過状態になるので、前記画像表示装置４上に表示されている左眼用奇数フィールド画像や左眼用偶数フィールド画像が観視者の左眼に導かれる。
【００３８】
同様に、前記画像表示装置４上に、右眼用奇数フィールド画像や右眼用偶数フィールド画像が表示されているときには、半顔検出装置２の半顔位置測定回路８から前記観視者の右眼位置を示す左顔領域分割信号が出力され、光路選択装置６を構成する光路選択用ＬＣＤ板の各透過画素２７のうち、前記二重ハエの眼レンズスクリーン装置５のスクリーン面を中心として、前記観視者の右眼と、面対称になっている位置にある透過画素２７が透過状態になるので、前記画像表示装置４上に表示されている右眼用奇数フィールド画像や右眼用偶数フィールド画像が観視者の右眼に導かれる。
【００３９】
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、前記画像表示装置４に左眼用画像が表示されているとき、光路選択装置６の前記観視者の左眼位置に応じた点を通過状態させて、これを二重ハエの眼レンズスクリーン装置５で観視者の左眼に導き、また前記画像表示装置４に右眼用画像が表示されているとき、光路選択装置６の前記観視者の右眼位置に応じた点を通過状態させて、これを二重ハエの眼レンズスクリーン装置５で観視者の右眼に導き、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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せることができる。
【００４０】
図８は本発明による立体表示装置の第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。
【００４１】
この図に示す立体表示装置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に右眼用奇数フィールド画像と、右眼用偶数フィールド画像とを交互に、表示させ、これを半顔位置測定回路８で得られた右顔領域分割信号のみが供給される光路選択装置６で右眼用の光路にした後、この光路選択装置６の前面に配置されたハーフミラー５５を通して、二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に投影して、観視者の右眼に導くとともに、半顔位置測定回路８で得られた左顔領域分割信号を、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表示する画像表示装置（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、この画像表示装置および光路選択装置によって生成された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前記ハーフミラー５５で反射させて、二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に投影し、観視者の左眼に導くようにしたことである。この場合、図２に示した半顔位置測定回路８の出力（ｏ）は左眼の光路選択装置（図示せず）に供給され、出力（ｐ）は右眼の光路選択装置６に供給されている。
【００４２】
これによって、この立体表示装置１では、各画像表示装置４の表示切替速度と、各光路選択装置６の透過画素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、各光路選択装置６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。
【００４３】
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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せることができる。
【００４４】
図９は本発明による立体表示装置の第３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。
【００４５】
この図に示す立体表示装置１が図１に示す装置と異なる点は、二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に代えて、凸レンズ（ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたは、複数のリング状レンズを同心円状に配置して形成したフレネルレンズ）５６を使用し、この凸レンズ５６によって光選択装置６で投影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観視者の右眼に導き、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観視者の左眼に導くようにしたことである。
【００４６】
但し、このような凸レンズ５６では、左右画像の位置が逆転するので、半顔位置測定回路８から出力される左顔領域分割信号および右顔領域分割信号の特性を逆転させて、光路選択装置６の光路選択用ＬＣＤ板３６に供給する。
【００４７】
そして、この第３実施例においても、上述した第１、第２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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せることができる。
【００４８】
図１０は本発明による立体表示装置の第４実施例を示す構成図である。なお、この図において、図９の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００４９】
この図に示す立体表示装置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に右眼用奇数フィールド画像と、右眼用偶数フィールド画像とを交互に、表示させ、これを半顔位置測定回路８で得られた右顔領域分割信号のみが供給される光路選択装置６で右眼用の光路にした後、この光路選択装置６の前面に配置されたハーフミラー５５を通して、凸レンズ（ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたは、複数のリング状レンズを同心円状に配置して形成したフレネルレンズ）５６に投影して、観視者の右眼に導くとともに、半顔位置測定回路８で得られた左顔領域分割信号を、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表示する画像表示装置（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、この画像表示装置および光路選択装置によって生成された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前記ハーフミラー５５で反射させて、凸レンズ５６に投影し、観視者の左眼に導くようにしたことである。
【００５０】
これによって、この立体表示装置１では、各画像表示装置４の表示切替速度と、各光路選択装置６の透過画素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、各光路選択装置６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。
【００５１】
そして、この第４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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せることができる。
【００５２】
また、上述した第１、第２実施例においては、透過形スクリーン形式の二重ハエの眼レンズスクリーン装置５を使用するようにしているが、このような二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に代えて、猫の眼レンズスクリーン装置、トリプルミラースクリーン装置などのように、入射光と、反射光とが同一光路となる指向性を持つ、スクリーン装置を使用して、反射形の立体表示装置を構成するようにしても良い。
【００５３】
また、上述した第３、第４実施例においては、凸レンズ（ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたは、複数のリング状レンズを同心円状に配置して形成したフレネルレンズ）５６を使用するようにしているが、このような凸レンズ（フレネルレンズ等）５６に代えて、凹面鏡を使用して、反射形の立体表示装置を構成するようにしても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、請求項１〜６では、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、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、大画面で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に示す二重ハエの眼レンズスクリーン装置の詳細な構成例を示す模式図である。
【図８】本発明による立体表示装置の第２実施例を示す構成図である。
【図９】本発明による立体表示装置の第３実施例を示す構成図である。
【図１０】本発明による立体表示装置の第４実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 立体表示装置
２ 半顔検出装置
３ 制御装置
４ 画像表示装置（右眼用画像表示装置）
５ 二重ハエの眼レンズスクリーン装置（集光装置）
６ 光路選択装置（右眼用光路選択装置）
５５ ハーフミラー
５６ 凸レンズ（ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたはフレネルレンズ）
【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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せることができる立体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を取り込み、これを交互に画面表示する画像表示装置と、この画像表示装置の前方に配置され、光学画像光が入射したとき、これを受けて、この光学画像光の出射点と対応する位置に前記光学画像光を集光させる集光装置と、この集光装置と前記画像表示装置との間に配置され、前記画像表示装置で右眼用画像が表示されているとき、前記半顔検出装置で検出されている観視者の右眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記右眼用画像を前記集光装置に入射させ、また前記画像表示装置で左眼用画像が表示されているとき、前記半顔検出装置で検出されている観視者の左眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記左眼用画像を前記集光装置に入射させる光路選択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、表示対象となる右眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する右眼用画像表示装置と、この右眼用画像表示装置の前方に配置され、光学画像光が入射したとき、この光学画像光の出射点と対応する位置に前記光学画像光を集光させる集光装置と、この集光装置と前記右眼用画像表示装置との間に配置され、前記右眼用画像表示装置で右眼用画像が表示されているとき、前記半顔検出装置で検出されている観視者の右眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記右眼用画像を前方に出射させる右眼用光路選択装置と、この右眼用光路選択装置と前記集光装置との間に配置され、前記右眼用光路選択装置から出射される右眼用画像を透過させて前記集光装置に入射させるハーフミラーと、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画像表示装置と、この左眼用画像表示装置で左眼用画像が表示されるとき、前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置で検出されている観視者の左眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記左眼用画像を出射させて前記ハーフミラーで反射させ、前記集光装置に入射させる左眼用光路選択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表示装置において、前記集光装置を、スクリーン面を中心として光学画像の出射点と、この光学画像の集光点とが面対称になる二重ハエの眼レンズスクリーン装置によっ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表示装置において、前記集光装置を、レンズの中心点を中心として、光学画像の出射点と、この光学画像の集光点とが点対称になる凸レンズ、ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたはフレネルレンズによって構成することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項５では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、入射光の光路と、出射光の光路とが同一になる猫の眼レンズスクリーン装置またはトリプルミラースクリーン装置によって構成し、装置の表示特性を反射表示形にすることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項６では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、凹面鏡によって構成し、装置の表示特性を反射表示形にすることを特徴としている。
【００１７】
【作用】
上記の構成において、請求項１の立体表示装置では、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、右顔位置を検出するとともに、画像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を取り込み、これを交互に画面表示しながら、前記画像表示装置で右眼用画像が表示されているとき、この画像表示装置の前面側に配置された光路選択装置によって、前記半顔検出装置で検出されている観視者の右眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記右眼用画像を、前方に配置された集光装置に入射させて、前記出射点と対応する位置にある観視者の右眼に前記右眼用画像を導き、また前記画像表示装置で左眼用画像が表示されているとき、前記光路選択装置によって、前記半顔検出装置で検出されている観視者の左眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記左眼用画像を前記集光装置に入射させて、前記出射点と対応する位置にある観視者の左眼に前記左眼用画像を導くことにより、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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００１８】
また、請求項２の立体表示装置では、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、右顔位置を検出するとともに、右眼用画像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、これを画面表示しながら、この右眼用画像表示装置の前面側に配置された右眼用光路選択装置によって、前記半顔検出装置で検出されている観視者の右眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前方に配置されたハーフミラーを透過させて、前記右眼用画像を、さらに前方に配置された前記集光装置に入射させて、前記出射点と対応する位置にある観視者の右眼に導く一方、左眼用画像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、これを画面表示しながら、この左眼用画像表示装置の前面側に配置された左眼用光路選択装置によって、前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置で検出されている観視者の左眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記左眼用画像を出射させて前記ハーフミラーで反射させ、前記集光装置に入射させて、前記出射点と対応する位置にある観視者の左眼に導くことにより、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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００１９】
また、請求項３では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、スクリーン面を中心として光学画像の出射点と、この光学画像の集光点とが面対称になる二重ハエの眼レンズスクリーン装置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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００２０】
また、請求項４では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、レンズの中心点を中心として、光学画像の出射点と、この光学画像の集光点とが点対称になる凸レンズ、ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたはフレネルレンズ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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００２１】
また、請求項５では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、入射光の光路と、出射光の光路とが同一になる猫の眼レンズスクリーン装置またはトリプルミラースクリーン装置によって構成し、装置の表示特性を反射表示形にすることにより、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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００２２】
また、請求項６では、請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、前記集光装置を、凹面鏡によって構成し、装置の表示特性を反射表示形にすることにより、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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せる。
【００２３】
【実施例】
図１は本発明による立体表示装置の第１実施例を示す構成図である。
【００２４】
この図に示す立体表示装置１は半顔検出装置２と、制御装置３と、画像表示装置４と、二重ハエの眼レンズスクリーン装置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、前記画像表示装置４に左眼用画像が表示されているとき、光路選択装置６の前記観視者の左眼位置に応じた点を通過状態させて、これを二重ハエの眼レンズスクリーン装置５で観視者の左眼に導き、また前記画像表示装置４に右眼用画像が表示されているとき、光路選択装置６の前記観視者の右眼位置に応じた点を通過状態させて、これを二重ハエの眼レンズスクリーン装置５で観視者の右眼に導き、この観視者に立体画像を見せる。
【００２５】
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、前記制御装置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、この検出結果を前記光路選択装置６に供給する。
【００２６】
前記半顔撮影装置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、前記制御装置３から同期信号が出力される毎に、前記左側フィルタ板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、前記制御装置３から同期信号が出力される毎に、前記右側フィルタ板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。
【００２７】
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、前記制御装置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によって前記波長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。
【００２８】
半顔位置測定回路８は前記左側カメラ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、前記右側カメラ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、前記左側レベル調整回路１５から出力される左側画像信号と前記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前記左側減算回路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。
【００２９】
さらに、この半顔位置測定回路８は前記右側レベル調整回路１６から出力される右側画像信号と前記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前記右側減算回路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、前記制御装置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、前記左側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、前記右側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。
【００３０】
そして、前記左側カメラか１１ら出力される左側画像信号と、前記右側カメラ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、前記制御装置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、これを前記光路選択装置６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、前記切替器２１によって前記右顔領域分割信号を選択して、これを前記光路選択装置６に供給する。
【００３１】
また、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）毎などに同期信号、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とを備えている。
【００３２】
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、これを前記半顔検出装置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前記画像表示装置４に供給する。
【００３３】
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を持つＣＲＴ装置、ＬＣＤ装置などの表示装置３５を備えており、前記制御装置３の同期発生回路２５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の表示同期信号が出力される毎に、前記制御装置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み、これを画面表示し、前記光路選択装置６に光学画像を供給する。
【００３４】
光路選択装置６は前記画像表示装置４の前面から所定距離だけ離れた位置に配置され、マトリックス状に配置された複数の透過画素を持つ強誘電体ＬＣＤなどの透過制御素子によって構成され、前記半顔検出装置２の半顔位置測定回路８から出力される右顔領域分割信号や左顔領域分割信号を構成する各画素信号の値に応じて前記各透過画素を選択的に透過状態にする光路選択用ＬＣＤ板３６と、この光路選択用ＬＣＤ板３６の前面に配置され、前記光路選択用ＬＣＤ板３６を透過した光学画像を前記前記二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に投影する凸レンズ３７とを備えている。
【００３５】
そして、前記画像表示装置４に左眼用奇数フィールド画像や左眼用偶数フィールド画像が表示されているとき、前記半顔検出装置２の半顔位置測定回路８から出力される左顔領域分割信号を取り込み、この左顔領域分割信号が“１”になっている領域に対応する透過画素２７を透過状態にして、前記左眼用奇数フィールド画像や左眼用偶数フィールド画像を透過させるとともに、凸レンズ３７によって前記二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に投影し、また前記画像表示装置４に右眼用奇数フィールド画像や右眼用偶数フィールド画像が表示されているとき、前記半顔検出装置２の半顔位置測定回路８から出力される右顔領域分割信号を取り込み、この右顔領域分割信号が“１”になっている領域に対応する透過画素２７を透過状態にして、前記右眼用奇数フィールド画像や右眼用偶数フィールド画像を透過させるとともに、凸レンズ３７によって前記二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に投影する。
【００３６】
二重ハエの眼レンズスクリーン装置５は、図７に示す如く平面状に配置された複数のレンズ体４０によって構成されており、前記光路選択装置６を構成する光路選択用ＬＣＤ板３６の透過画素２７から左眼用奇数フィールド画像や左眼用偶数フィールド画像が出射されたとき、これを取り込み、各レンズ体４０によって構成される面（スクリーン面）を中心として、前記透過画素２７と面対称な位置に導き、また前記光路選択装置６を構成する光路選択用ＬＣＤ板３６の透過画素２７から右眼用奇数フィールド画像や右眼用偶数フィールド画像が出射されたとき、これを取り込み、前記スクリーン面を中心として、前記透過画素２７と面対称な位置に導く。
【００３７】
この際、画像表示装置４上に、左眼用奇数フィールド画像や左眼用偶数フィールド画像が表示されているときには、半顔検出装置２の半顔位置測定回路８から前記観視者の左眼位置を示す左顔領域分割信号が出力され、光路選択装置６を構成する光路選択用ＬＣＤ板３６の各透過画素２７のうち、前記二重ハエの眼レンズスクリーン装置５のスクリーン面を中心として、前記観視者の左眼と、面対称になっている位置の透過画素２７が透過状態になるので、前記画像表示装置４上に表示されている左眼用奇数フィールド画像や左眼用偶数フィールド画像が観視者の左眼に導かれる。
【００３８】
同様に、前記画像表示装置４上に、右眼用奇数フィールド画像や右眼用偶数フィールド画像が表示されているときには、半顔検出装置２の半顔位置測定回路８から前記観視者の右眼位置を示す左顔領域分割信号が出力され、光路選択装置６を構成する光路選択用ＬＣＤ板の各透過画素２７のうち、前記二重ハエの眼レンズスクリーン装置５のスクリーン面を中心として、前記観視者の右眼と、面対称になっている位置にある透過画素２７が透過状態になるので、前記画像表示装置４上に表示されている右眼用奇数フィールド画像や右眼用偶数フィールド画像が観視者の右眼に導かれる。
【００３９】
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、前記画像表示装置４に左眼用画像が表示されているとき、光路選択装置６の前記観視者の左眼位置に応じた点を通過状態させて、これを二重ハエの眼レンズスクリーン装置５で観視者の左眼に導き、また前記画像表示装置４に右眼用画像が表示されているとき、光路選択装置６の前記観視者の右眼位置に応じた点を通過状態させて、これを二重ハエの眼レンズスクリーン装置５で観視者の右眼に導き、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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せることができる。
【００４０】
図８は本発明による立体表示装置の第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。
【００４１】
この図に示す立体表示装置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に右眼用奇数フィールド画像と、右眼用偶数フィールド画像とを交互に、表示させ、これを半顔位置測定回路８で得られた右顔領域分割信号のみが供給される光路選択装置６で右眼用の光路にした後、この光路選択装置６の前面に配置されたハーフミラー５５を通して、二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に投影して、観視者の右眼に導くとともに、半顔位置測定回路８で得られた左顔領域分割信号を、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表示する画像表示装置（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、この画像表示装置および光路選択装置によって生成された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前記ハーフミラー５５で反射させて、二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に投影し、観視者の左眼に導くようにしたことである。この場合、図２に示した半顔位置測定回路８の出力（ｏ）は左眼の光路選択装置（図示せず）に供給され、出力（ｐ）は右眼の光路選択装置６に供給されている。
【００４２】
これによって、この立体表示装置１では、各画像表示装置４の表示切替速度と、各光路選択装置６の透過画素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、各光路選択装置６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。
【００４３】
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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せることができる。
【００４４】
図９は本発明による立体表示装置の第３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。
【００４５】
この図に示す立体表示装置１が図１に示す装置と異なる点は、二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に代えて、凸レンズ（ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたは、複数のリング状レンズを同心円状に配置して形成したフレネルレンズ）５６を使用し、この凸レンズ５６によって光選択装置６で投影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観視者の右眼に導き、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観視者の左眼に導くようにしたことである。
【００４６】
但し、このような凸レンズ５６では、左右画像の位置が逆転するので、半顔位置測定回路８から出力される左顔領域分割信号および右顔領域分割信号の特性を逆転させて、光路選択装置６の光路選択用ＬＣＤ板３６に供給する。
【００４７】
そして、この第３実施例においても、上述した第１、第２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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せることができる。
【００４８】
図１０は本発明による立体表示装置の第４実施例を示す構成図である。なお、この図において、図９の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００４９】
この図に示す立体表示装置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に右眼用奇数フィールド画像と、右眼用偶数フィールド画像とを交互に、表示させ、これを半顔位置測定回路８で得られた右顔領域分割信号のみが供給される光路選択装置６で右眼用の光路にした後、この光路選択装置６の前面に配置されたハーフミラー５５を通して、凸レンズ（ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたは、複数のリング状レンズを同心円状に配置して形成したフレネルレンズ）５６に投影して、観視者の右眼に導くとともに、半顔位置測定回路８で得られた左顔領域分割信号を、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表示する画像表示装置（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、この画像表示装置および光路選択装置によって生成された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前記ハーフミラー５５で反射させて、凸レンズ５６に投影し、観視者の左眼に導くようにしたことである。
【００５０】
これによって、この立体表示装置１では、各画像表示装置４の表示切替速度と、各光路選択装置６の透過画素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、各光路選択装置６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。
【００５１】
そして、この第４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、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、大画面で広い視域で立体画像を見せることができる。
【００５２】
また、上述した第１、第２実施例においては、透過形スクリーン形式の二重ハエの眼レンズスクリーン装置５を使用するようにしているが、このような二重ハエの眼レンズスクリーン装置５に代えて、猫の眼レンズスクリーン装置、トリプルミラースクリーン装置などのように、入射光と、反射光とが同一光路となる指向性を持つ、スクリーン装置を使用して、反射形の立体表示装置を構成するようにしても良い。
【００５３】
また、上述した第３、第４実施例においては、凸レンズ（ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたは、複数のリング状レンズを同心円状に配置して形成したフレネルレンズ）５６を使用するようにしているが、このような凸レンズ（フレネルレンズ等）５６に代えて、凹面鏡を使用して、反射形の立体表示装置を構成するようにしても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、請求項１〜６では、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、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、大画面で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に示す二重ハエの眼レンズスクリーン装置の詳細な構成例を示す模式図である。
【図８】本発明による立体表示装置の第２実施例を示す構成図である。
【図９】本発明による立体表示装置の第３実施例を示す構成図である。
【図１０】本発明による立体表示装置の第４実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 立体表示装置
２ 半顔検出装置
３ 制御装置
４ 画像表示装置（右眼用画像表示装置）
５ 二重ハエの眼レンズスクリーン装置（集光装置）
６ 光路選択装置（右眼用光路選択装置）
５５ ハーフミラー
５６ 凸レンズ（ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたはフレネルレンズ）
Claims (6)
- 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画像表示装置と、
この画像表示装置の前方に配置され、光学画像光が入射したとき、これを受けて、この光学画像光の出射点と対応する位置に前記光学画像光を集光させる集光装置と、
この集光装置と前記画像表示装置との間に配置され、前記画像表示装置で右眼用画像が表示されているとき、前記半顔検出装置で検出されている観視者の右眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記右眼用画像を前記集光装置に入射させ、また前記画像表示装置で左眼用画像が表示されているとき、前記半顔検出装置で検出されている観視者の左眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記左眼用画像を前記集光装置に入射させる光路選択装置と、
を備えたことを特徴とする立体表示装置。 - 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、
表示対象となる右眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する右眼用画像表示装置と、
この右眼用画像表示装置の前方に配置され、光学画像光が入射したとき、この光学画像光の出射点と対応する位置に前記光学画像光を集光させる集光装置と、
この集光装置と前記右眼用画像表示装置との間に配置され、前記右眼用画像表示装置で右眼用画像が表示されているとき、前記半顔検出装置で検出されている観視者の右眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記右眼用画像を前方に出射させる右眼用光路選択装置と、
この右眼用光路選択装置と前記集光装置との間に配置され、前記右眼用光路選択装置から出射される右眼用画像を透過させて前記集光装置に入射させるハーフミラーと、
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画像表示装置と、
この左眼用画像表示装置で左眼用画像が表示されるとき、前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置で検出されている観視者の左眼位置と対応する部分を透過状態にするとともに、この部分を出射点として、前記左眼用画像を出射させて前記ハーフミラーで反射させ、前記集光装置に入射させる左眼用光路選択装置と、
を備えたことを特徴とする立体表示装置。 - 請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、
前記集光装置は、スクリーン面を中心として光学画像の出射点とこの光学画像の集光点とが面対称になる二重ハエの眼レンズスクリーン装置によって構成されることを特徴とする立体表示装置。 - 請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、
前記集光装置は、レンズの中心点に対して、光学画像の出射点とこの光学画像の集光点とが点対称になる凸レンズ、ホログラフィックレンズ、回折格子レンズまたはフレネルレンズによって構成されることを特徴とする立体表示装置。 - 請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、
前記集光装置は、入射光の光路と出射光の光路とが同一になる猫の眼レンズスクリーン装置またはトリプルミラースクリーン装置によって構成され、装置の表示特性を反射表示形にすることを特徴とする立体表示装置。 - 請求項１、２のいずれかに記載の立体表示装置において、
前記集光装置は、凹面鏡によって構成され、装置の表示特性を反射表示形にすることを特徴とする立体表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21346094A JP3578808B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | 立体表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21346094A JP3578808B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | 立体表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0876057A JPH0876057A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3578808B2 true JP3578808B2 (ja) | 2004-10-20 |
Family
ID=16639583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21346094A Expired - Fee Related JP3578808B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | 立体表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3578808B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7604348B2 (en) * | 2001-01-23 | 2009-10-20 | Kenneth Martin Jacobs | Continuous adjustable 3deeps filter spectacles for optimized 3deeps stereoscopic viewing and its control method and means |
| GB0709134D0 (en) * | 2007-05-11 | 2007-06-20 | Surman Philip | Multi-user autostereoscopic Display |
-
1994
- 1994-09-07 JP JP21346094A patent/JP3578808B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0876057A (ja) | 1996-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR930010620B1 (ko) | 입체 화상 표시 방법 | |
| KR100754202B1 (ko) | 눈동자 검출 정보를 이용하는 입체 영상 표시 장치 및 방법 | |
| US5546120A (en) | Autostereoscopic display system using shutter and back-to-back lenticular screen | |
| EP0654951B1 (en) | Stereoscopic image display system | |
| EP0744036B1 (en) | Image display apparatus | |
| JPH0954376A (ja) | 立体表示装置 | |
| JPH1063199A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JP2000152285A (ja) | 立体画像表示装置 | |
| JPH0980354A (ja) | 立体映像装置 | |
| JP2662252B2 (ja) | 立体像表示装置 | |
| EP1102106A2 (en) | Stereoscopic image display apparatus | |
| JPH0244995A (ja) | ３次元画像表示装置の光指向制御方法 | |
| JPWO2004046788A1 (ja) | 画像表示装置用光源装置 | |
| JP3578808B2 (ja) | 立体表示装置 | |
| JP3544171B2 (ja) | 立体画像表示装置 | |
| JP3500083B2 (ja) | 眼鏡無し立体映像表示装置 | |
| JP3064992B2 (ja) | 立体画像表示方法及び装置 | |
| JP2001056212A (ja) | 位置検出装置およびこれを用いた頭部位置追従型立体表示装置 | |
| JP2000078612A (ja) | 立体映像表示装置 | |
| JP2001095014A (ja) | 位置検出装置およびこれを用いた頭部位置追従型立体表示装置 | |
| JP2001356298A (ja) | 立体映像表示装置 | |
| JP3563454B2 (ja) | 立体画像表示装置 | |
| JP2002182154A (ja) | 立体画像表示装置 | |
| JP2951287B2 (ja) | 頭部位置検出装置およびこれを備えた頭部位置追従型立体表示装置 | |
| JP3361205B2 (ja) | 立体画像表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040507 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040706 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040714 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090723 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100723 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |