JPH07159725A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 左右の眼へそれぞれの画像を振り分ける眼鏡
を不要とする。更に、複数の観察者の前後を含む移動が
可能であり、観察者の立つ場所的な制約が少ない立体画
像表示装置を提供する。 【構成】 空間変調素子１０ａ，１０ｂにそれぞれに右
目用画像及び左目用画像を表示し、左右の撮影装置１４
ａ，１４ｂ、１４ｃ、１４ｄよって撮影された観察者の
右顔半面像及び左顔半面像を観察者像表示装置１２ａ，
１２ｂにそれぞれ表示し、その右顔面像及び左顔面像を
照明として、指向性を有するレンズ１１ａ，１１ｂによ
り、ハーフミラー１５によって１つに合成された右目用
画像及び左目用画像をその観察者の右目及び左目のみに
観察されるよう働かせる。画像は観察者の場所に従って
表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用、家庭用もしく
は医療用に用いる立体画像表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の立体画像表示装置としては、左右
の振り分け機能を有する眼鏡を観察者が装着することに
より、画像表示面に時分割表示された右眼用および左眼
用のステレオ画像を前記観察者のそれぞれ右眼および左
眼のみで観察できるようにしたもの、もしくは、レンチ
キュラ板を画像表示面に貼り付け、前記レンチキュラ板
の画像振り分け機能により、右眼用および左眼用のステ
レオ画像を前記観察者のそれぞれ右眼および左眼のみで
観察できるようにしたものが一般的である。

【０００３】図１２は、前記従来の立体画像表示装置の
一例の構成を示したもので、６０は左右の振り分け機能
を有する眼鏡、６１ａ，６１ｂは液晶シャッター、６２
は同期回路、６３は画像表示装置としてカラーＣＲＴで
ある。以上のように構成された従来の第１の例における
立体画像表示装置の動作を説明する。カラーＣＲＴ６３
には、右眼用、左眼用のステレオ画像が時分割にて交互
に表示される。眼鏡６０の液晶シャッター６１ａは、前
記右眼用のステレオ画像が出画されたときのみ開いて透
過状態となり、液晶シャッター６１ｂは、前記左眼用の
ステレオ画像が出画されたときのみ開いて透過状態とな
るよう同期回路６２により開閉状態を制御することによ
り、眼鏡６０を装着した観察者は、右眼で右眼用のステ
レオ画像のみを観察し、左眼で左眼用のステレオ画像の
みを観察することで立体視を行う。

【０００４】図１３は、従来の第２の例における立体画
像表示装置の構成を示したもので、７１はシリンドリカ
ルレンズがストライプ状に多数形成されたレンチキュラ
板、７２は画像表示装置としてカラーＣＲＴである。以
上のように構成された従来の第２例の立体画像表示装置
の動作を説明する。カラーＣＲＴ７２には、右眼用、左
眼用のステレオ画像が、レンチキュラ板７１のストライ
プ幅のほぼ半分の幅を有するスリット状に、互い違いに
同時に表示される。観察者の右眼は、レンチキュラ板７
１のそれぞれのシリンドリカルレンズを通して、前記ス
リット状に表示されている右眼用のステレオ画像のみを
観察し、同様に左眼は前記スリット状に表示されている
左眼用のステレオ画像のみを観察することで立体視を行
う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら本発明者
等の検討によれば、上記のような第１の従来例における
立体画像表示装置では、ステレオ画像を観察者の右眼お
よび左眼に独立して観察させるために左右の振り分け機
能を有する眼鏡が不可欠となるため、観察者は煩わしさ
を感じ、また表示させるステレオ画像は右眼用と左眼用
の画像を時分割にて切り替える必要があるため、画像に
ちらつきが生じ、立体画像を観察する上での障害になる
という課題を有していた。

【０００６】また、第２の従来例における立体画像表示
装置では、ストライプ状のレンズ越しにステレオ像を観
察するため、立体視が可能となる観察者の位置的許容度
が狭く、観察者が移動した場合には画像が劣化し、また
多人数が同時に観察することが困難であるという著しい
制約が生じ、また画像をストライプ状に表示させるため
の画像処理が必要になるため、装置が高価になるという
課題を有していた。

【０００７】また、医療の分野では内視鏡下手術が行わ
れる際、通常手術は術者が内視鏡によって写し出された
患者の腹腔内の平面画像をモニターにて観察することに
よって行われているが、前記腹腔内のモニター画像は腹
腔内全体が単一色であるため特徴が少なく、患部の遠近
感の確認が困難となるため、手術時間が延びる傾向があ
り、患者や術者にかかる負担も大きかった。これに対
し、上記従来の第１、第２の例の立体画像表示装置を用
いた場合、左右の振り分け眼鏡、画像のちらつきや観察
者の移動の制限に伴う煩わしさ等が実用化の妨げとなっ
ているのが現状である。また、観察者が複数いて、観察
者の観察位置が前後している場合は、従来では一層実用
化の妨げとなっていた。

【０００８】本発明は、左右の振り分け機能を有する眼
鏡を必要とせず、複数の観察者の前後を含む位置に依存
することなく同時に多人数が立体視でき、しかもちらつ
きの無い画面を有する立体画像表示装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の解決すべき課題
は、立体画像表示装置の構成において、ステレオ画像を
表示するための光透過性を有する一対の空間変調素子
と、前記空間変調素子をそれぞれ裏面より照明するため
の一対の観察者像表示装置と、前記空間変調素子と前記
観察者像表示装置の間に位置する指向性を有する一対の
レンズと、前記一対の空間変調素子に表示される画像を
１つに合成するためのハーフミラーと、観察者を撮影す
るための複数の感応特性を持つ撮影装置と、前記各撮影
装置の感応特性に対応した特性を持つ光源の対を観察者
の前後位置に応じて備え、前記一対の観察者像表示装置
のそれぞれには、前記撮影装置によって撮影された観察
者の前後位置に対応した右顔面に相当する位置および左
顔面に相当する位置に前記空間変調素子を照明するため
の図形を表示させることを特徴とする立体画像表示装置
によって達成される。

【００１０】また、ステレオ画像を時分割表示するため
の光透過性を有する空間変調素子と、前記空間素子を裏
面より証明するための観察者像表示装置と、前記空間変
調素子と前記観察者像表示装置の間に位置する指向性を
有するレンズと、観察者を撮影するための複数の感応特
性を持つ撮影装置と、前記撮影装置の感応特性に対応し
た特性を持つ光源の対を観察者の前後位置に応じて備
え、前記観察者像表示装置には前記撮影装置によって撮
影された観察者の前後位置に対応した右顔面に相当する
位置および左顔面に相当する位置に、前記空間変調素子
を照明するための図形を前記空間変調素子の時分割表示
に同期させて表示させることを特徴とする立体画像表示
装置によって達成される。

【００１１】また、前記立体画像表示装置は、観察者の
右顔面または左顔面を照明するための赤外線照明装置を
備え、前記撮影装置は前記照明装置の赤外線波長に対し
選択的に撮像できるものとすることが好ましい。また、
前記立体画像表示装置においては、前記観察者像表示装
置の画像出力面を、前記レンズの焦点距離外に設置する
ことが好ましい。

【００１２】さらに、前記立体画像表示装置において
は、空間変調素子として透過型液晶ディスプレイもしく
は光透過性フィルムを用いることが好ましい。また更
に、前記立体画像表示装置においては、照明装置として
赤外線を放射するランプユニットもしくは赤外域の発光
波長を有するＬＥＤを用いることが好ましい。

【００１３】

【作用】本発明は、本発明の立体画像表示手段装置は、
観察者の右顔面及び左顔面を異なる波長で照明するため
の対の照明装置と、撮影装置を前後（奥行き方向）に複
数対備えるので、前後に移動する観察者および奥行をも
って集まった複数の観察者の位置に影響されることなく
映像表示を行うことができる。

【００１４】更に、本発明の立体画像表示装置は、予想
する観察者の位置に順じて奥行き方向に照明装置を配列
したので、一列ではなく、奥行をもって集まった複数の
観察者に対応した映像表示をとることができる。この立
体画像表示装置において、観察者像表示装置（右）に表
示されたその観察者の右顔面像に一致する図形は、指向
性を有するレンズを通して観察者の右目周辺のみに入射
するため、観察者の右目は該観察者の右顔面像に一致す
る図形を虚像として見ることになり、空間変調素子の一
方に表示された右目用画像が裏側より照らし出されるこ
とになる。このとき、観察者の左目には、前記指向性を
有するレンズによって前記観察者像表示装置（右）に表
示された観察者像の左顔面部が入射することになるが、
この部分は発光していないため、前記右目用画像は観察
者の左目では見えない。

【００１５】左目用画像も同様に、前記空間変調素子の
他方に表示された左目用画像が、指向性を有するレンズ
により、裏側から前記観察者像表示装置（左）に表示さ
れたその観察者の左顔面像に一致する図形のみを照明と
して照らし出され、観察者の左目は、観察者の右目は左
目用画像のみを観察することになり、これを観察できな
い。

【００１６】ここで、指向性を有するレンズとは、左右
への選別作用を起こすものであれば良く、好ましくは凸
レンズ又はフレネルレンズである。また、観察者像表示
装置に表示される図形は、観察者の顔半面像そのままで
も良いが、得られた顔半面像を加工し、周辺の余分な情
報を削除した図形を用いるのがより好ましい。このよう
にして得られる右目用画像と左目用画像を合成する方法
としては、様々なものが考えられるが、観察者像表示措
置とレンズと空間変調素子とをそれぞれ２台づつ設け、
それぞれを独立して右目用、左目用とし、ハ−フミラー
を用いて合成させる方法、又は、観察者像表示装置の表
示と空間変調素子の表示とを同期させながら、時分割で
交互に表示する方法が好ましい。画像のちらつきが無い
という点では前者がより好ましく、部品点数が少なくて
済み装置が小型化できるという点では後者がより好まし
い。また、観察者が移動すると前記観察者像表示装置に
表示された観察者自身の半面像も追従するため、前述し
た立体視条件は維持されることとなる。同様の理由によ
り観察者が多人数である場合においてもそれぞれの観察
者において立体視が可能となる。

【００１７】また本発明は、観察者の右顔面又は左顔面
を照明するための照明装置を備え、前記照明装置の照明
を観察者に認識されない赤外線照明とし、前記撮影装置
は前記照明装置の赤外線波長に対し選択的に撮像できる
ものとすることにより、外乱光の影響を排除し、観察者
に不快感を与える事なく容易に観察者それぞれの顔半面
像を得ることができる。

【００１８】また、本発明の立体画像表示装置は、左右
一対の撮影装置で撮影した２つの観察者像を差分するこ
とで、観察者の顔面以外の映像を除去することにより、
前記観察者像表示装置が前記空間変調素子を照明する際
の外乱光の影響を排除することができる。また、本発明
の立体画像表示装置は、前記撮影装置および照明装置に
よって観察者の右顔面又は左顔面のいずれかを撮影し、
前記一対の観察者像表示装置の一方には前記撮影装置に
よって撮影した顔半面像を表示し、残る一方には該顔半
面像のネガ・ポジ反転像を表示することによって、１台
の撮影装置で２台分の機能を代用することが可能とな
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、説明に
先立ち、同一出願人の先願に含まれるいくつかの例を参
考例として引用して説明する。 （参考例１）図１の参考例において、１０ａ，１０ｂは
空間変調素子として透過型の液晶ディスプレイ、１１
ａ，１１ｂは空間変調素子１０ａ，１０ｂのそれぞれ裏
面に位置するレンズとして焦点距離１５０ｍｍのフレネ
ルレンズである。１２ａ，１２ｂは発光機能を有する観
察者像表示装置として白黒ＣＲＴであり、レンズ１１
ａ，１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素子１０ａ，１０
ｂと反対側に位置し、レンズ１１ａ，１１ｂの焦点距離
よりも遠い、レンズ１１ａ，１１ｂより１６０ｍｍ離れ
た位置に設置する。１３ａ，１３ｂは照明装置として、
それぞれ波長８５０ｎｍ、９５０ｎｍのＬＥＤライト、
１４ａ，１４ｂは撮影装置として白黒ＣＣＤカメラ、１
５は空間変調素子１０ａ，１０ｂに表示される画像を一
つに合成するためのハーフミラー、１６，１７はそれぞ
れ立体画像を観察する観察者を示している。

【００２０】図２は、ＬＥＤ１３ａ，１３ｂにより、観
察者１６，１７を正面より照明する様子を示したもの
で、２０ａ，２０ｂはそれぞれＬＥＤ１３ａ，１３ｂの
光が当たっている領域を示す。図３は、ＬＥＤ１３ａ，
１３ｂの発光波長特性を示したもので、特性２５ａはＬ
ＥＤ１３ａの、２５ｂはＬＥＤ１３ｂの波長分布を示
し、また２６ａ，２６ｂは、それぞれ白黒ＣＣＤカメラ
１４ａ，１４ｂの装着した波長フィルタにより選択的に
透過する領域を示す。

【００２１】図４は、白黒ＣＣＤカメラ１４ａ，１４ｂ
の断面図であり、３０は撮像レンズ、３１ａ，３１ｂは
波長フィルタとして干渉フィルタであり、３２はＣＣＤ
チップを納めた撮像素子、３３は撮像素子の駆動回路、
３４は被写体を示す。図５は、図１に示した参考例にお
いて観察者が自己の顔画像を虚像として観察する様子を
示したもので、分かりやすいように、観察者像表示装置
（白黒ＣＲＴ）とレンズを１つづつのみ示しており、ハ
ーフミラー、液晶ディスプレイ、及びもう１台のレンズ
及び観察者像表示装置は省略してある。１１ａはレン
ズ、１２ａは白黒ＣＲＴ、１６，１７は立体画像を観察
する二人の観察者であり、４０，４１，４２，４３は白
黒ＣＲＴ１２ａの画面上に表示された観察者像の内、観
察者が実際に目視する領域を示す。

【００２２】以上のように構成された立体画像表示装置
の動作を図１から図５を用いて説明する。図１における
観察者１６および１７が観察するステレオ画像は、その
右眼用画像を液晶ディスプレイ１０ａに、左眼用画像を
左右を反転させた鏡像の状態で液晶ディスプレイ１０ｂ
にそれぞれ連続して表示させ、前記２つのステレオ画像
はハーフミラー１５により一つの画面に合成される。
更に具体的に説明すれば、図１において、例えば、ＣＲ
Ｔ１２ａの右側の像（実際は右顔面）と、観察者１７の
右側顔面が対応し、液晶ディスプレイ１０ａは右目で見
た時の映像で駆動されている。同様にＣＲＴ１２ｂにも
観察者１７の左側の目で見た左顔面の映像がバックライ
トとして表示され、液晶ディスプレイ１０ｂは左めで見
た時の像で駆動されている。この２つの像がハーフミラ
ーで合成されるので、立体像として観察者には映る。
また、ＣＲＴ１２ａの左側の像（実際は右顔面）と、観
察者１６の右側顔面が対応し、液晶ディスプレイ１０ａ
は右目で見た時の映像で駆動されている。同様にＣＲＴ
１２ｂにも観察者１６の左側の目で見た左顔面の映像が
バックライトとして表示され、液晶ディスプレイ１０ｂ
は左目で見た時の像で駆動され、２つの像がハーフミラ
ーで合成されるので、観察者１６、１７は立体像を観察
できる。

【００２３】また、観察者１６および１７の前方両わき
に配置されたＬＥＤ１３ａ，１３ｂは、図２に示したよ
うに、ＬＥＤ１３ａは観察者１６および１７の顔面にお
ける右半面の領域２０ａを、ＬＥＤ１３ｂは観察者１６
および１７の顔面における左半面の領域２０ｂを照らす
ように位置決めする。ＬＥＤ１３ａ，１３ｂの発光波長
は図３に示したように、それぞれ８５０ｎｍ、９５１ｎ
ｍに中心をもつ分布２５ａ，２５ｂを有しており、互い
に重なる領域における光強度は共に半値以下であるた
め、２つの異なる波長光源として用いることができる。
一方、ＣＣＤカメラ１４ａ，１４ｂには、図４に示した
ように撮像素子３２と撮像レンズ３０の間に、それぞれ
波長８５０±２０ｎｍ、９５０±２０ｎｍの透過特性を
有する干渉フィルタ３１ａ，３１ｂを挿入するため、被
写体３４が撮像素子３２に結像する際には、図３におけ
る波長領域２６ａ，２６ｂで照明された部分だけが画像
として残る。したがって、前記した構成によれば、ＣＣ
Ｄカメラ１４ａは、図２における領域２０ａだけを撮影
して白黒ＣＲＴ１２ａに表示させ、ＣＣＤカメラ１４ｂ
は、図２における領域２０ｂだけを撮影して白黒ＣＲＴ
１２ｂに表示させることができる。白黒ＣＲＴ１２ａ，
１２ｂには、それぞれＣＣＤカメラ１４ａ，１４ｂで撮
影した観察者１６および１７の画像を上下反転させて表
示させるがこの際、顔面領域２０ａ，２０ｂが白く高輝
度で表示されるよう白黒ＣＲＴ１２ａ，１２ｂの輝度お
よびコントラスト並びにＣＣＤカメラ１４ａ，１４ｂの
レンズ絞り等を調整しておく。

【００２４】次に、フレネルレンズ１１ａ，１１ｂの作
用について図５を用いて説明する。フレネルレンズ１１
ａは、白黒ＣＲＴ１２ａに表示された観察者像を、観察
者１６，１７が虚像として観察できるよう設置するが、
白黒ＣＲＴ１２ａとの距離をフレネルレンズ１１ａの焦
点距離外に設定することにより、観察者１６の右眼、左
眼に白黒ＣＲＴ１２ａの画面上におけるそれぞれ領域４
０，４１のみを、また観察者１７の右眼、左眼に白黒Ｃ
ＲＴ１２ａの画面上におけるそれぞれ領域４２，４３の
みを独立してしかもフレネルレンズ１１ａの有効径を限
度として拡大して観察させることができる。従って、領
域４０及び４２が発光面である場合には、観察者１６，
１７にとりフレネルレンズ１１ａの有効径相当の大きさ
の右眼への選択性を有する照明として作用させることが
できる。この時、領域４１及び４３は発光しないため、
左眼には白黒ＣＲＴ１２ａからの光は入光しない。前記
説明したフレネルレンズ１１ａの作用は、フレネルレン
ズ１１ｂについても同様であり、白黒ＣＲＴ１２ｂから
の光が左眼にのみ入光する。

【００２５】したがって、前記したところの白黒ＣＲＴ
１２ａに表示される図２における観察者１６および１７
の顔面の右半面領域２０ａを、図５における４０，４２
の領域に相当させることで、観察者１６および１７は右
眼だけに明るい虚像を観察し、白黒ＣＲＴ１２ｂに表示
される図２における左半面領域２０ｂを、図５における
４１，４３の領域に相当させることで、観察者１６およ
び１７は左眼だけに明るい虚像を観察することになる。
ただし、白黒ＣＲＴ１２ｂに表示する画像は、図１に示
したようにハーフミラー１５を介して観察するため、左
右を反転させておく。

【００２６】以上説明した本装置の動作により、図１に
おける液晶ディスプレイ１０ａに表示された右眼用のス
テレオ画像は、観察者１６および１７の右眼だけにとり
裏面より照明されて観察可能となり、液晶ディスプレイ
１０ｂに表示された左眼用のステレオ画像は、観察者１
６および１７の左眼だけにとり裏面より照明されて観察
可能となるため、観察者１６および１７は一対のステレ
オ画像を同時に観察でき、共に立体視が可能となる。ま
た観察者１６および１７が移動しても図２に示したＬＥ
Ｄによる照明条件が維持される限り立体視ができること
になる。

【００２７】なお、前記参考例においては、空間変調素
子として透過型の液晶ディスプレイを用いたが、空間変
調素子は光透過性を有し、ステレオ画像を表示できるも
のであればよく、例えば画像を記録したフィルムであっ
てもよい。また、ライトとして用いたＬＥＤは、赤外波
長領域において２つの異なる波長を放射できるものであ
ればよく、例えばハロゲンランプに波長フィルタを装着
し、放射波長帯域を制限したものであってもよい。

【００２８】（参考例２）図６は、本発明の参考例２に
おける立体画像表示装置の構成を示したもので、１０
ａ，１０ｂは空間変調素子として透過型の影響ディスプ
レイ、１１ａ，１１ｂは空間変調素子１０ａ，１０ｂの
それぞれ裏面に位置するレンズとして焦点距離１５０ｍ
ｍのフレネルレンズである。１２ａ，１２ｂは発光機能
を有する観察者像表示装置として白黒ＣＲＴであり、レ
ンズ１１ａ，１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素子１０
ａ，１０ｂと反対側に位置し、レンズ１１ａ，１１ｂよ
り距離１６０ｍｍに設置する。１３ａ，１３ｂは照明装
置として、それぞれ波長８５０ｎｍ、９５０ｎｍのＬＥ
Ｄライト、１４ａ，１４ｂは撮影装置として白黒ＣＣＤ
カメラ、１５は空間変調素子１０ａ，１０ｂに表示され
る画像を一つに合成するためのハーフミラー、１６，１
７はそれぞれ立体画像を観察する観察者、１８は差分処
理装置を示す。

【００２９】以上のように構成された立体画像表示装置
の動作は、基本的には図１に示した参考例１と同様であ
るため、同一箇所には同一番号を付与して説明を省略
し、異なる点のみ説明する。カメラ１４ａ，１４ｂで別
々に撮像された観察者１６および１７の顔面像の映像信
号は、差分処理装置１８に入力されて互いに差分された
後、それぞれが白黒ＣＲＴ１２ａ，１２ｂへ出力され
る。前記した差分処理により、前記２つの映像における
共通部分が打ち消されるため、観察者１６，１７の背景
等の本立体画像表示装置の構成上必要な映像を除去する
ことができる。

【００３０】（参考例３）図７は、本発明の参考例３に
おける立体画像表示装置の構成を示したもので、１０
ａ，１０ｂは空間変調素子として透過型の影響ディスプ
レイ、１１ａ，１１ｂは空間変調素子１０ａ，１０ｂの
それぞれ裏面に位置するレンズとして焦点距離１５０ｍ
ｍのフレネルレンズである。１２ａ，１２ｂは発光機能
を有する観察者像表示装置として白黒ＣＲＴであり、レ
ンズ１１ａ，１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素子１０
ａ，１０ｂと反対側に位置し、レンズ１１ａ，１１ｂよ
り距離１６０ｍｍに設置する。１３は照明装置として波
長８５０ｎｍのＬＥＤライト、１４は撮影装置として白
黒ＣＣＤカメラ、１５は空間変調素子１０ａ，１０ｂに
表示される画像を一つに合成するためのハーフミラー、
１６，１７はそれぞれ立体画像を観察する観察者、１９
は画像処理装置を示す。４４ａ，４４ｂは白黒ＣＲＴ１
２ａに表示された観察者１６，１７の右顔面像であり、
白黒ＣＲＴ１２ａの発光部分である。

【００３１】以上のように構成された立体画像表示装置
の動作は、基本的には図１に示した参考例と同様である
ため、同一箇所には同一番号を付与して説明を省略し、
異なる点のみ説明する。カメラ１４で撮像された観察者
１６および１７の右顔面像の映像信号は、画像処理装置
１９に入力され、白黒ＣＲＴ１２ａにはそのままの映像
４４ａ，４４ｂが表示され、白黒ＣＲＴ１２ｂには４４
ａ，４４ｂ以外の部分が発光部分に相当する図形の鏡
像、すなわち画像処理装置１９でネガ・ポジ反転された
前記の右顔面像の鏡像が表示される。この場合、ＬＥＤ
ライトおよびＣＣＤカメラは１台づつあれば良い。

【００３２】（実施例１）図８は、本発明の実施例１に
おける立体画像表示装置の構成を示したもので、１０
ａ，１０ｂは空間変調素子として透過型の液晶ディスプ
レイ、１１ａ，１１ｂは空間変調素子１０ａ，１０ｂの
それぞれ裏面に位置するレンズとして焦点距離１５０ｍ
ｍのフレネルレンズである。１２ａ，１２ｂは発光機能
を有する観察者像表示装置として白黒ＣＲＴであり、レ
ンズ１１ａ、１１ｂを狭んでそれぞれ空間変調素子１０
ａ、１０ｂと反対側に位置し、レンズ１１ａ、１１ｂよ
り距離１６０ｍｍに設置する。１３ａ、１３ｂ、１３
ｃ、１３ｄは照明装置としてそれぞれ波長９００ｎｍ、
８５０ｎｍ、９５０ｎｍ、８００ｎｍのＬＥＤライト、
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは撮影装置として白黒
ＣＣＤカメラ、１５は空間変調素子１０ａ、１０ｂに表
示手段される画像を一つに合成するためハーフミラー、
１、２、３はそれぞれ立体画像を観察する観察者、８０
ａ、８０ｂは信号処理回路を示す。

【００３３】ここで、ＬＥＤ１３ａとＬＥＤ１３ｂは主
として前方に位置する観察者１と２を照合し、ＬＥＤ１
３ｃとＬＥＤ１３ｄは主として後方に位置する観察者３
を照らす様に設置する。白黒ＣＣＤカメラ１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ、１４ｄには、それぞれ透過波長９００±１
０ｎｍ、８５０±１０ｎｍ、９５０±１０ｎｍ、８００
±１０ｎｍの波長フィルタを装着し、それぞれＬＥＤ１
３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから照らされた観察者の
顔面像のみ撮影する。撮像された観察者１、２または３
の顔面像の映像信号は、信号処理回路８０ａまたは８０
ｂに入る。信号処理緒回路８０ａ（または８０ｂ）は、
白黒ＣＣＤカメラ１４ａ（または１４ｂ）で撮影した観
察者像（ここでは１と２）と、白黒ＣＣＤカメラ１４ａ
（または１４ｂ）で撮影した観察者像（ここでは３）と
を、白黒ＣＲＴ１２ａ（または１２ｂ）画面上に重ね
て、もしくは区分けして映すための処理を行う。ここ
で、区分けの方法は、観察者の前後位置（奥行き、方
向）に応じて右（または左）顔面のみが選択的に照明さ
れるために必要となるＬＥＤの照射区域に対応させる。

【００３４】すなわち、ＬＥＤライト１３ａにより照射
された観察者１、２の右顔面がＣＣＤカメラ１４ａで撮
影される。ＬＥＤライト１３ｂにより照射された観察者
１、２の左顔面がＣＣＤカメラ１４ｂで撮影される。ま
た、ＬＥＤライト１３ｃで照射観察者３の右顔面がＣＣ
Ｄカメラ１４ｃにより撮影される。同様に、ＬＥＤライ
ト１３ｄで照射される観察者３の左顔面がＣＣＤカメラ
１４ｄにより撮影される。したがって、観察者の右顔面
の撮影像は信号処理回路８０ａ，観察者の左顔面の撮影
像は信号処理回路８０ｂに与えられる。

【００３５】以上のように構成された立体画像表示装置
の動作は、基本的には図１に示した参考例と同様である
ため、同一箇所には同一番号を付与して説明を省略し、
異なる点のみ説明する。この例では、観察者１−３のう
ち、前側の観察者１及び２は、ＬＥＤ１３ａとＬＥＤ１
３ｂにより照射される。後ろ側の観察者は、ＬＥＤ１３
ｃ、ＬＥＤ１３ｄにより照射される。この例で示す様
に、観察者の奥行の拡がりに応じて、広範囲に照射でき
るようＬＥＤが奥行きをもって設置されているので、深
さごとに光量がほぼ等しくなるので、観察者の移動範囲
が広がり、多くの観察者が参加できる。

【００３６】この実施例では、４つの特性を持つＬＥＤ
を使用し、これらの特性に対応させるために４つの撮影
装置を設けたが、１台のカメラで複数の周波数帯域を分
解して撮影できるカメラを使用できる場合は撮影装置は
１台でたりる。本実施例に対し、参考例２で示したよう
な観察者像表示装置に表示される左右の顔半面像の差分
処理を行うものや、参考例３で示したようなＣＣＤカメ
ラを１台にして観察者の顔半面のみを撮影し、一方に該
顔半面像、他方にエガ・ポジ反転像を表示するものを適
用することが可能であることは言うまでもない。

【００３７】（実施例２）図９は、本発明の第２実施例
の立体画像表示装置を示したものである。この実施例の
特徴は、図８の観察者撮影部２００によって観察者を撮
影する。観察者１〜３の右顔面の画像、左顔面の画像を
交互に白黒ＣＲＴ１２に表示し、これと同期した時分割
をもって空間変調素子１０を右目画像、左目画像で駆動
し、観察者にステレオ画像を観察させるところにある。
次に、上述した実施例１との相違点を中心にこの実施例
の構成、動作を説明する。

【００３８】図９において、１０は空間変調素子として
の透過型の液晶ディスプレイであり、この実施例では、
１個の空間変調素子のみを使用する。１１は空間変調素
子１０の裏面に位置するレンズとして焦点距離１５０ｍ
ｍのフレネルレンズである。１２は発光機能を有する観
察者像表示装置としての１台の白黒ＣＲＴであり、レン
ズ１１を狭んでそれぞれ空間変調素子１０と反対側に位
置し、レンズ１１より距離１６０ｍｍに設置する。２１
０は同期及び画像処理回路であり、２２０はステレオ画
像出力装置である。

【００３９】同期及び画像処理回路２１０の機能ブロッ
ク図を示す図１０において、撮影部２００から出力され
る右顔面画像１４ａ，１４ｃと左顔面画像１４ｂ，１４
ｄより、観察者像を信号処理回路８０ａ，８０ｂから得
る。また、ステレオ画像出力装置２２０から右目画像２
２２、左目画像２２４を時分割回路２１２に与える。時
分割回路２１２には、信号処理回路８０ａ，８０ｂの出
力も与えられている。時分割回路２１２は、右顔面像８
０ａ側を選択して、これをバックライトとして白黒ＣＲ
Ｔ１２に表示する。このとき、右目画像２２２を選択し
て空間変調素子１０に出力する。一方、左顔面像８０ｂ
側を選択して、これをバックライトとして白黒ＣＲＴ１
２に表示し、左目画像２２４を選択して空間変調素子１
０に出力する。したがって、各観察者には立体画像が提
供される。

【００４０】（実施例４）図１１は、図６に示す本発明
の第１実施例における、立体画像表示装置の内視鏡への
応用構成を示したもので、５０ａ、５０ｂは被写体を撮
影するための対物レンズ、５１ａ、５１ｂは前記撮影さ
れた画像を導くための光学系が内蔵された鏡筒であり、
観察者の目の輻輳角に相当する角度をもたせて設置され
ている。５２ａ、５２ｂはＣＣＤカメラ、５３は本発明
の第１実施例として記載し、図６により説明した立体画
像表示装置である。

【００４１】以上の様に構成された内視鏡装置の動作を
説明する。対物レンズ５０ａ、５０ｂにより撮像された
２つの被写体の画像は、立体視用に輻輳角を備えた鏡筒
５１ａ、５１ｂによりそれぞれ右目用、左目用の画像と
してＣＣＤカメラ５２ａ、５２ｂに結像され、立体内視
鏡として機能する。前記結像された２つの画像は、立体
画像表示装置５３のそれぞれ液晶ディスプレイ１０ａ、
１０ｂに入力されて一対のステレオ画像として表示さ
れ、本発明の第１実施例において説明した立体画像表示
装置５３の機能により、多数の観察者により前記立体内
視鏡で撮像された画像の立体視が可能となる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によれ
ば、観察者の右顔面及び左顔面を異なる２つの波長の赤
外線で照明するための対の照明装置をさらに異なる波長
を用い前後に複数対を備え、各照明に対応する撮影装置
は前記各照明措置の赤外線波長のそれぞれに対し選択的
に透過できる波長フィルタを設けることにより、他方側
の光や外乱光の影響を排除し、観察者に不快感を与える
こと無く容易に観察者の右顔面像および左顔面像を得る
ことができ、前後に位置する複数の観察者に対して対応
する映像表示手段が可能となる。

【００４３】従って、左右の振り分け機能を有する眼鏡
を必要とせず、多数の観察者が同時にしかも前記観察者
が移動しても同一の条件で立体視が可能であり、提供さ
れる画像は連続的であるためちらつきが無い装置が実現
できるため、立体画像表示装置および立体内視鏡装置の
実用化並びに用途拡大に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例１における立体画像表示装置の
構成図である。

【図２】本発明の参考例１における立体画像表示装置の
動作説明図である。

【図３】本発明の参考例１における立体画像表示装置に
使用するライトの発光波長分布を示す特性図である。

【図４】本発明の参考例１における立体画像表示装置に
使用する撮影装置の断面図である。

【図５】本発明の参考例１における立体画像表示装置の
動作説明図である。

【図６】本発明の参考例２における立体画像表示装置の
構成図である。

【図７】本発明の参考例３における立体画像表示装置の
構成図である。

【図８】本発明の参考例４における立体画像表示装置の
構成図である。

【図９】本発明の実施例２における立体画像表示装置の
構成図である。

【図１０】同期及び画像処理回路の機能ブロック図であ
る。

【図１１】本発明の実施例３における立体画像表示装置
の構成図である。

【図１２】従来の第一の例の立体画像表示装置の構成図
である。

【図１３】従来の第二の例の立体画像表示装置の構成図
である。

【符号の説明】

１，２，３，１６，１７ 観察者 １０ａ，１０ｂ 透過型液晶ディスプレイ １１ａ，１１ｂ レンズ １２ａ，１２ｂ 白黒ＣＲＴ １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，ＬＥＤ １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，白黒ＣＣＤカメラ １５ ハーフミラー １８ 差分処理装置 １９ 画像処理装置 ３０ 撮像レンズ ３１ａ，３１ｂ 干渉フィルタ ３２ 撮像素子 ３３ 駆動回路 ８０ａ，８０ｂ 信号処理回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステレオ画像を表示するための光透過性
   を有する一対の空間変調素子と、前記空間変調素子をそ
   れぞれ裏面より照明するための一対の観察者像表示装置
   と、前記空間変調素子と前記観察者像表示装置の間に位
   置する指向性を有する一対のレンズと、前記一対の空間
   変調素子に表示される画像を１つに合成するためのハー
   フミラーと、観察者を撮影するための複数の感応特性を
   持つ撮影装置と、前記各撮影装置の感応特性に対応した
   特性を持つ光源の対を観察者の前後位置に応じて備え、
   前記一対の観察者像表示装置のそれぞれには、前記撮影
   装置によって撮影された観察者の前後位置に対応した右
   顔面に相当する位置および左顔面に相当する位置に前記
   空間変調素子を照明するための図形を表示させることを
   特徴とする立体画像表示装置。
2. 【請求項２】 ステレオ画像を時分割表示するための光
   透過性を有する空間変調素子と、前記空間素子を裏面よ
   り証明するための観察者像表示装置と、前記空間変調素
   子と前記観察者像表示装置の間に位置する指向性を有す
   るレンズと、観察者を撮影するための複数の感応特性を
   持つ撮影装置と、前記撮影装置の感応特性に対応した特
   性を持つ光源の対を観察者の前後位置に応じて備え、前
   記観察者像表示装置には前記撮影装置によって撮影され
   た観察者の前後位置に対応した右顔面に相当する位置お
   よび左顔面に相当する位置に、前記空間変調素子を照明
   するための図形を前記空間変調素子の時分割表示に同期
   させて表示させることを特徴とする立体画像表示装置。