JPH07159729A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高輝度で、左右の画像間にクロストークの無
い表示画面を持ち、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ことを目的とする。 【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２階調の点光源をバックライトとする観察者
像表示装置１２ａ，１２ｂにそれぞれ表示する。このバ
ックライトを右顔面像及び左顔面像の照明として、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せる。

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１１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１２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、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る立体画像表示
装置を提供することを目的とする。更に他の目的は、必
要な部分の画像が高輝度で表示され、左右の画像の間に
クロストークの無い立体画像表示装置を提供することに
ある。

【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光源を持つ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撮影装置とを備
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２階調表示さ
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、本発明の課題は、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
の撮影装置とを備え、前記空間変調素子は、左目用、右
目用のステレオ画像を時分割表示し、前記観察者像表示
装置は、前記撮影装置によって撮影された観察者の左顔
面に相当する位置および右顔面に相当する位置に前記空
間変調素子を照明させ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２階調で時分割表示すること
を特徴とする立体画像表示装置によっても達成される。

【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。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。

【００１２】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。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。

【００１３】

【作用】前記の構成により、前記空間変調素子の一方に
表示された右目用画像が、裏側から２階調でもって表示
されたその観察者の左右の右顔面像に一致する図形で照
明として照らし出されるので、空間変調素子には必要な
部分の画像が高輝度で表示され、しかも左右の画像の間
にクロストークの無い画像となる。

【００１４】具体的に、バックライトとして２階調のキ
ャラクタ表示用の白黒液晶デイスプレイを用いることに
より、顔面像の２値化が容易となり、バックライト光源
として用いる顔半面像の内、輝度の高い必要な部分のみ
が選択的に表示され、左右のクロストークの発生を抑え
られる。もちろん、本発明の立体画像表示装置空間変調
素子の一方に表示された右目用画像が、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か入射す
ることになるが、前記観察者像表示装置（右）の左顔面
に相当する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、裏側から前記観察者像
表示装置に表示されたその観察者の左顔面像に一致する
図形を照明として照らし出され、指向性を有するレンズ
によりその観察者の左目周辺にのみ入射するため、観察
者の左目は該観察者の左顔面像に一致する図形を虚像と
して見ることになり、観察者の右目は左目用画像を観察
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。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、または、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。

【００１７】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。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
容易に観察者の顔半面像を得ることができる。

【００１８】更に、本発明の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つの波長の赤外線で照
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事な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る。

【００１９】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。

【００２０】

【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。

【００２１】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。

【００２２】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に示した実施例にお
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。

【００２３】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。

【００２４】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１０
ａは右目で見た時の映像で駆動されている。同様にＣＲ
Ｔ１２ｂ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１０
ｂ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ＣＲＴ１２ｂ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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】（参考例２）図６は、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、１０ａ，１０ｂ
は空間変調素子として透過型の影響ディスプレイ、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より距離１
６０ｍｍに設置する。１３は照明装置として波長８５０
ｎｍ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、１６，１
７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ＣＲＴ１２ａに表
示された観察者１６，１７の右顔面像であり、白黒ＣＲ
Ｔ１２ａ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
逆に４４ａ，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、
ライトおよびカメラは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。１１２ａ，１１２ｂは発光
機能を有する観察者像表示装置としての２階調白黒液晶
ディスプレイであり、レンズ１１ａ，１１ｂを挟んでそ
れぞれ空間変調素子１０ａ，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８５０
ｎｍ、９５０ｎｍのＬＥＤ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１
０ａ，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
る観察者を示す。

【００３３】以下、本発明の参考例における２値化しき
い値を説明した図７を参照して、画像の２値化を説明す
る。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と同様であり、観
察者像表示装置としての白黒ＣＲＴが、２階調白黒液晶
ディスプレイに代わったものである。以下、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。

【００３４】２階調白黒液晶ディスプレイ１１２ａ，１
１２ｂには、常時点灯している高輝度のバックライトが
あり、これを液晶のシャッタ−でオンオフするものであ
る。ここで、使用するバックライトの代表的な例として
は、蛍光灯、メタルハイドランプなどがある。また、白
黒ＣＲＴのような多階調画像の表示が可能な表示装置で
は、図７の（ａ）に示すように、必要となる顔半面画像
以外の画像が表示されてしまう。

【００３５】しかし、２階調白黒液晶ディスプレイの場
合には、画面輝度に対して２値化に対するしきい値を基
準として、それ以下の画像は自動的にカットされる。従
って、図７の（ａ）における画像断面１に相当する部分
は全部消され、画像断面２に相当する部分はその辺縁部
分が消されて、図７の（ｂ）に示す画像断面３に示した
ような分布が形成される。すなわち、観察者像表示装置
として白黒ＣＲＴの代わりに、２階調のキャラクタ表示
用白黒液晶ディスプレイを用いることにより顔画像の２
値化が容易となり、バックライト用光源として用いる顔
半面画像の内、輝度の高い必要な部分のみが選択的に表
示され左右ストロ−クの発生が抑えられる。

【００３６】（実施例２）図９は、第２の実施例の立体
画像表示装置の構成を示し、図中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１
０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。１１２は発光機能を有する観察
者像表示装置として前記の２階調白黒ディスプレイであ
り、レンズ１１を挟んで空間変調素子１０と反対側に位
置し、レンズ１１より距離１６０ｍｍに設置する。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カメラである。１６，１７
はそれぞれ立体画像を観察する観察者、１９’は画像処
理装置を示し、ネガ、ポジ反転鏡像作成部１１９を有す
る。また、４４ａ，４４ｂは２階調白黒液晶ディスプレ
イ１１２に表示された観察者１６，１７の右顔面像であ
り、２階調白黒液晶ディスプレイの発光部分である。

【００３７】この実施例の立体画像表示装置の動作は、
基本的には図６に示した参考例２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、右目の画像として２階調白黒液晶ディスプレ
イにはそのままの映像４４ａ，４４ｂとして表示され
る。時を別にして２階調白黒ディスプレイには逆に４４
ａ，４４ｂ以外の部分が発光部分に相当する図形、すな
わち画像処理装置１９のネガ・ポジ反転像作成部１１９
でネガ・ポジ反転された前記の右顔面像のネガ・ポジ反
転像が左目で見る画像（バックライト）として表示され
る。この場合、ライトおよびカメラは１台づつあれば良
い。

【００３８】なお、右目の画像を液晶ディスプレイ１０
に表示し、これに同期させて、２階調ディスプレイ１１
２へ右目の画像（バックライト）を表示する。左目の画
像を液晶ディスプレイ１０に表示し、これに同期して、
２階調ディスプレイ１１２へ左目の画像（バックライ
ト）を表示する。この同期の制御は同期回路８４にて行
う。

【００３９】（実施例３）図１０は、本発明の第３実施
例における立体画像標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１０に従って、実施例３を説明する。
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、２８ｂ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、４４ｂ、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。

【００４０】超音波画像出力装置２９は、白黒ＣＲＴ
に、右顔面用の図形４４ａ、４４ｂが表示された時、空
間変調素子１０を右顔面の映像信号で駆動する様に制御
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、４５
ｂ）に切り替えた時、空間変調素子１０に左目像を表示
する様に、切り替えを行う。

【００４１】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、これを超音波検出装置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面
用図形及び左顔面用図形を、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ような左右の画像のクロストーク
を解消できる。

【００４２】本実施例１に対し、実施例２で示したよう
なＣＣＤカメラを１台にして観察者の顔半面を撮影し、
一方に該顔半面像、他方に該半面像のネガポジ反転像を
表示することが可能であり、本実施例２に対し、撮像装
置を２台用いる方法が適用可能であり、本実施例３に対
し、これらのいずれをも適用可能であることは言うまで
もない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によれ
ば、前記空間変調素子の一方に表示された右目用画像
が、裏側から２階調でもって表示されたその観察者の左
右の右顔面像に一致する図形で照明として照らし出され
るので、空間変調素子には必要な部分の画像が高輝度で
表示され、しかも左右の画像の間にクロストークの無い
画像となる立体画像表示装置を提供できる。

【００４４】実施例のようにバックライトに、２階調の
キャラクタ表示用の白黒液晶ディスプレイを用いること
により、顔面像の２値化が容易となり、バックライト光
源として用いる顔半面像の内、輝度の高い必要な部分の
みが選択的に表示され、左右のクロストークの発生を抑
えられる。したがって、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。

【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】本発明の実施例１における２値化しきい値を説
明するための図である。

【図８】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】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１１】従来の立体画像表示装置の一例の構成図であ
る。

【図１２】従来例の立体画像表示装置の構成図である。

【符号の説明】

１０，１０ａ，１０ｂ 透過型液晶ディスプレイ １１，１１ａ，１１ｂ レンズ １２ａ，１２ｂ 白黒ＣＲＴ １３，１３ａ，１３ｂ ＬＥＤ １４，１４ａ，１４ｂ 白黒ＣＣＤカメラ １５ ハーフミラー １６，１７ 観察者 １８ 差分処理装置 １９，１９’ 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 ８４ 同期回路 １１９ ネガポジ反転鏡像作成部

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光
   源を持つ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撮影装置とを備え、 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２階調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撮影装置とを備え、 前記空間変調素子は、左目用、右目用のステレオ画像を
   時分割表示し、 前記観察者像表示装置は、前記撮影装置によって撮影さ
   れた観察者の左顔面に相当する位置および右顔面に相当
   する位置に前記空間変調素子を照明させるための図形を
   前記空間変調素子の時分割表示に同期させて２階調で時
   分割表示することを特徴とする立体画像表示装置。