JPH07159726A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 立体像を表示するために、左右の眼へそれぞ
れの画像を振り分ける作用を有する眼鏡を不要とし、か
つ時分割表示も行わないため、ちらつきが起こらず、撮
影装置が１台で済む観察者の負担が少ない立体画像表示
装置を提供することを目的とする。 【構成】 １台の撮影装置１４および１台の照明装置１
３によって照射される観察者１６、１７の顔面を撮影
し、撮影された観察者１６、１７の顔画像の位置を光点
座標検出器８２にて検出し、画像出力装置８１へ送り、
画像出力装置８１より送られた信号により、照明用図形
表示装置に光点座標検出器で検出された観察者の顔に空
間変調素子１０ａ，１０ｂを照明するために観察者１
６，１７にとり左右選別機能を有するバックライトと図
形を表示させるように構成。

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１０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１１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の例立体画像表示装置
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。

【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、観察者の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、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照明用図形表示装置と、前記
空間変調素子と前記照明用図形表示装置の間に位置し前
記照明用図形表示装置の表示部分を拡大するための指向
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、観察の位置を検出する位置検出手段と、検出された
位置に従い前記照明用図形表示装置の点灯位置を制御す
る制御手段と、この制御手段により前記照明用図形表示
装置の点灯位置を制御することにより、前記一対の照明
用図形表示装置に観察者の右顔面に相当する位置及び左
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、他の課題は、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
空間変調素子を裏面より照明するための照明用図形表示
装置と、前記空間変調素子と前記照明用図形表示装置の
間に位置し前記照明用図形表示装置の表示部分を拡大す
るための指向性を有するレンズと、観察者の顔面の位置
を検出する位置検出器と、前記位置検出器によって検出
された観察者の位置に基づいて左目用、右目用の照明図
形を時分割で表示するように前記照明用図形表示装置を
駆動する制御手段とを備え、前記制御手段による駆動は
前記空間変調素子の時分割表示に同期させることを特徴
とする立体画像表示装置によって達成される。

【００１１】ここで、位置検出手段は、前記撮影装置に
よって撮影された観察者像を表示するディスプレイと、
前記ディスプレイに表示された観察者の顔画像を光点と
して位置座標を検出するものであることが好ましい。ま
た、前記立体画像表示装置は、観察者の右顔面又は左顔
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。

【００１２】更に、前記立体画像表示装置は、観察者の
右顔面及び左顔面を異なる２つの波長で照明するための
一対の照明装置を備え、前記撮影装置は前記一対の照明
装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た一対の撮影装置とすることが好ま
しい。また、前記立体画像表示装置においては、前記照
明用図形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。

【００１３】更に、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。

【００１４】また、前記立体画像表示装置においては、
立体視すべき被写体像を導く２方向より撮影するための
一対の鏡筒と、得られた一対の被写体像をそれぞれ電気
信号に変換すための一対の撮像素子を備えた内視鏡とを
備え、前記撮像素子にて得られた像を前記立体画像表示
装置に表示させるものとすることが可能である。また、
前記立体画像表示装置において、観察者の位置を検出す
るための前記検出装置は、１つ若しくは２つ以上の異な
る周波数を有する超音波を用いて観察者の位置を検出
し、前記一対の照明用図形表示装置にはそれぞれ該観察
者の左右顔面に相当する位置に前記空間変調素子の照明
となる図形を表示するものとしても良い。

【００１５】

【作用】本発明は前記の構成により、１台の前記撮影装
置及び１台の照明装置によって照射される観察者の顔画
像を撮影することにより、顔面の位置情報を検出し、こ
の位置情報からを空間変調素子を照明するバックライト
を作り出せる立体画像表示装置を提供できる。

【００１６】また更に、時分割技術を用いて、空間変調
素子に左目、右目用の画像を交互に表示させ、この左右
の表示にタイミングを合わせて、バックライトの左右を
選択すれば、空間変調素子レンズ、照明用図形表示装置
も１個とすることができる立体画像表示装置を提供でき
る。この立体画像表示装置において、照明用図形表示装
置（右）に表示された図形は、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
右目は該図形を虚像として見ることになり、前記空間変
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照明用図形表示装
置（右）に表示された前記図形の左側の部分が入射する
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。 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照明用
図形表示装置（左）に表示された図形のみを照明として
照らし出され、観察者の左目は左目用画像のみを観察
し、これは右目では観察できない。

【００１７】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。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、照明用図形表示装置とレン
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、ハーフミラーを用いて
合成させる方法、又は、照明用図形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照明用図形表示装置に表
示された図形も追従するため、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。

【００１８】また本発明は、観察者の顔面を照明するた
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の顔面像を得ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一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、引用にして説明する。 （参考例１）同一出願人の先願に含まれる図１を参考例
として、引用にして説明する。

【００２０】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照
明用図形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。 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。

【００２１】図３は、ＬＥＤ１３ａ，１３ｂの発光波長
特性を示したもので、特性２５ａはＬＥＤ１３ａの、２
５ｂはＬＥＤ１３ｂの波長分布を示し、また２６ａ，２
６ｂ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。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。

【００２２】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、照明用図形表示装置（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台のレンズ及び照
明用図形表示装置は省略してある。１１ａはレンズ、１
２ａ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ＣＲ
Ｔ１２ａ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。

【００２３】以上の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１
５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、ＣＲＴ１２ａ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は右目で見るための映像で駆動
されている。同様にＣＲＴ１２ｂにも観察者１７の左顔
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は左目で見るため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。

【００２４】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は右目で見るための映像で駆動されてい
る。同様にＣＲＴ１２ｂにも観察者１６の左顔面の映像
がバックライトとして表示され、液晶ディスプレイ１０
ｂは左目で見るための像で駆動され、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。 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１
６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、９５１
ｎｍ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。

【００２５】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。このため、
領域４０及び４２が発光面である場合には、観察者１
６，１７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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】（実施例１）図６は、本発明の実施例４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
を有する照明用図形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１
０ａ，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、
８１は画像出力装置を示す。８２は光点座標検出器であ
り、前記白黒ＣＣＤカメラ１４により撮影された顔画像
が白黒液晶ディスプレイ８３に表示された画像より、該
画像を光点としてその位置座標を検出し、画像出力装置
８１へ送る。白黒ＣＲＴ１２ａに表示された図形４４
ａ，４４ｂは観察者１６，１７にとり右目用に働くバッ
クライトであり、白黒ＣＲＴ１２ａの発光部分である。

【００３０】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に示した本発明の参考例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１４で撮像さ
れた観察者１６および１７の顔面の映像は、前述のよう
に白黒液晶ディスプレイ８３に表示される。この顔画像
は光点として光点座標検出器８２で位置座標とその数を
検出され、画像出力装置８１に入力され、白黒ＣＲＴ１
２ａには観察者１６並びに１７の右目のバックライトに
対応する図形４４ａ，４４ｂが前記位置座標に従って表
示される。白黒ＣＲＴ１２ｂには観察者１６並びに１７
の左目のバックライトに対応する図形の鏡像が表示され
る。すなわち画像出力装置８１で右目用及び左目用のバ
ックライトとして用いるべき図形が作成され、白黒ＣＲ
Ｔ１２ａ、１２ｂにそれらの図形が光点座標検出器８２
で検出された観察者１６、１７の顔の位置座標に従って
表示される。この場合、ライトおよびカメラは１台づつ
あれば良い。

【００３１】（実施例２）図７は、本発明の実施例２に
おける立体画像表示装置の構成を示したもので、１０は
空間変調素子として透過型の液晶ディスプレイ、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１５０ｍｍのフレネルレンズである。１２は発光機能
を有する照明用図形表示装置として白黒ＣＲＴであり、
レンズ１１を挟んで空間変調素子１０反対側に位置し、
レンズ１１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、１６，１７はそれぞれ立
体画像を観察する観察者、８１は画像出力装置を示す。
８２は光点座標検出器であり、前記白黒ＣＣＤカメラ１
４により撮影された観察者１６、１７の顔画像が白黒液
晶ディスプレイ８３に表示された画像より、該画像を光
点としてその位置座標を検出し、画像出力装置８１へ送
る。この位置座標に従い、白黒ＣＲＴ１２には４４ａ、
４４ｂ、４５ａ、４５ｂで示す図形を表示させ、観察者
１６，１７にとり右目に対応するバックライトとして働
かせ、４５ａ、４５ｂで示す図形を表示させ、４４ａ、
４４ｂを発行させることで観察者１６、１７に取り、左
目に対応するバックライトとして働かせることができ
る。

【００３２】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１４で撮像された観
察者１６および１７の顔面像の映像は、前述のように白
黒液晶ディスプレイ８３に表示され、この画像より光点
座標検出器８２で顔を光点としてその位置座標を検出
し、画像出力装置８１に入力し、白黒ＣＲＴ１２には観
察者１６並びに１７の右目のバックライトに対応する図
形４４ａ，４４ｂとして表示される。更に観察者１６並
びに１７の左目のバックライトに対応する部分を発光
し、図形の鏡像、すなわち画像出力装置８１で右目、左
目の位置が判定され、白黒ＣＲＴ１２にそのバックライ
ト４５ａ４５ｂとして表示される。但し白黒ＣＲＴ１２
の左目用並びに右目用の図形の表示（バックライト）と
空間変調素子に表示するステレオ画像との同期は同期回
路８４にてとる。この場合、ライトおよびカメラは１台
づつあれば良い。

【００３３】また、実施例１に比べ白黒ＣＲＴ、フレネ
ルレンズ、空間変調素子が各１台で良く、画像を合成す
るためのハ−フミラ−を必要としない。すなわち、赤外
ＬＥＤ１３により観察者の正面より顔面全体を照らしＬ
ＥＤ１３の波長に対応した波長フィルタを装着した白黒
ＣＣＤカメラ１４で撮影し、白黒ＣＣＤカメラ１４の出
力を白黒液晶ディスプレイ８３に接続し、ここで観察者
の顔画像を光点として表示する。

【００３４】白黒液晶ディスプレイ８３のパネル前面に
は、光点の座標を検出可能な２次元ポジションセンサ−
（光点座標検出器８２）を取り付け、白黒液晶ディスプ
レイ８３に映し出された観察者の顔画面の位置座標をリ
アルタイムで検出して画像出力装置８１へ送る。画像出
力装置８１では２次元ポジションセンサ−（光点座標検
出器８２）で検出された顔画像の数と座標に従い、バッ
クライト光源用に特定図形を白黒ＣＴ１２に出力する。

【００３５】前記特定図形は観察者１６、１７にとり左
右選別機能を有するバックライトとして働くように、形
状および大きさを最適にする。なお、白黒液晶ディスプ
レイ８３は、ＣＲＴやプラズマディスプレイでもよく、
またＬＥＤをマトリックス状に配置したものでも良い。 （実施例３）図８は、本発明の第３実施例における立体
画像表示装置の構成を示す。この実施例の特徴は、超音
波を用いて観察者の位置を検出することにある。以下、
図８に従って、実施例３を説明する。

【００３６】１０は空間変調素子として透過型の液晶デ
ィスプレイ、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１５０ｍｍのフレネルレンズであ
る。１２は発光機能を有する照明用図形表示装置として
白黒ＣＲＴであり、レンズ１１を挟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１６
０ｍｍに設置する。２７ａ、２７ｂは超音波照射装置で
あり、それぞれ周波数１００ＫＨｚ、１２０ＫＨｚの超
音波を観察者１６、１７に向けて照射する。２８ａ、２
８ｂは前記超音波照射装置によって照射された超音波を
検知する超音波検知装置であり、それぞれ超音波照射装
置２７ａ、２７ｂで照射した周波数のみを選択的に検出
する。２９は超音波画像出力装置を示す。４４ａ、４４
ｂ、４５ａ、４５ｂは白黒ＣＲＴ１２に表示された観察
者１６、１７の右顔面及び左顔面に相当する部分に表示
した図形であり、白黒ＣＲＴ１２の発光部分である。

【００３７】８４は、同期回路であり、白黒ＣＲＴに、
右顔面用の図形４４ａ、４４ｂが表示されたとき、空間
変調素子１０を右顔面の映像信号で駆動する。即ち、同
期回路は、白黒ＣＲＴによるバックライトが右顔面であ
る時は、右目像を空間変調素子１０上に表示し、バック
ライトを左顔面用の図形（４５ａ、４５ｂ）に切り替え
たとき、空間変調素子１０に左目像を表示するように、
切り替えを行う。

【００３８】本実施例では、超音波照射装置２７ａ、２
７ｂより照射された２つの波長の超音波が２人の観察者
で反射され、これを超音波検知装置２８ａ、２８ｂによ
って検知する。検知された信号から超音波画像出力装置
２９が白黒ＣＲＴ１２における観察者の左右画面に相当
する位置を算出することにより、予め定められた右顔用
図形４４ａ、４４ｂ及び左顔用図形４５ａ、４５ｂを、
白黒ＣＲＴ１２に出力、表示する。この場合、観察者の
顔に相当する部分以外は一切発光させないよう処理する
ことが容易にできるため、外乱光の影響により右（左）
用画像が左（右）目にわずかに認識できてしまう様な左
右の画像のクロストークを解消できる。

【００３９】（実施例４）図９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。

【００４０】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。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によれ
ば、本発明の立体画像装置は、１台の前記撮影装置およ
び１台の照明装置によって照射される観察者の顔画面を
撮影することにより、左右の顔面の位置情報を検出し、
この位置情報からを空間変調素子を照明するバックライ
トを作り出せるため、カメラが１つで済み、バックライ
トの明るさにバラツキが生じない。

【００４２】また更に、時分割技術を用いて、空間変調
素子を左右の画像で交互に駆動し、この左右の選択に合
わせて、バックライトの左右を選択すれば、空間変調素
子レンズ、照明用図形表示装置もそれぞれ１個とするこ
とができる。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】本発明の実施例１における立体画像表示装置の
構成図である。

【図７】本発明の実施例２における立体画像表示装置の
構成図である。

【図８】本発明の実施例３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４における立体画像表示装置の
構成図である。

【図１０】従来の第一の例の立体画像表示装置の構成図
である。

【図１１】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】

１６，１７ 観察者 １０，１０ａ，１０ｂ 透過型液晶ディスプレイ １１，１１ａ，１１ｂ レンズ １２，１２ａ，１２ｂ 白黒ＣＲＴ １３ ＬＥＤ １４ 白黒ＣＣＤカメラ １５ ハーフミラー ３６ 対物レンズ ５０ａ，５０ｂ 鏡筒 ５３ 立体画像表示装置 ８１ 画像出力装置 ８２ 光点座標検出器 ８３ 白黒液晶ディスプレイ ８４ 同期回路

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照明用図形表示装
   置と、前記空間変調素子と前記照明用図形表示装置の間
   に位置し前記照明用図形表示装置の表示部分を拡大する
   ための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、観察者の位置を検出する位置検出手段と、
   検出された位置に従い前記照明用図形表示装置の点灯位
   置を制御する制御手段と、この制御手段により前記照明
   用図形表示装置の点灯位置を制御することにより、前記
   一対の照明用図形表示装置に観察者の右顔面に相当する
   位置及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、前記空間変調素子を裏
   面より照明するための照明用図形表示装置と、前記空間
   変調素子と前記照明用図形表示装置の間に位置し前記照
   明用図形表示装置の表示部分を拡大するための指向性を
   有するレンズと、観察者の顔面の位置を検出する位置検
   出器と、前記位置検出器によって検出された観察者の位
   置に基づいて左目用、右目用の照明用図形を時分割で表
   示するように前記照明用図形表示装置を駆動する制御手
   段とを備え、前記制御手段による駆動は前記空間変調素
   子の時分割表示に同期させることを特徴とする立体画像
   表示装置。