JPH0898218A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】立体画像を拡大もしくは縮小するための光学素
子を、当該立体画像を収納する筐体と分離することによ
り、該筐体をコンパクト化し、装置の運搬、据え付け、
保守等が容易な立体画像表示装置を提供する。 【構成】透過型液晶ディスプレイ１０ａ，ｂに表示され
た立体画像は、液晶パネル１２１ａ，ｂ、バックライト
１２２ａ，ｂで構成される液晶表示パネル１２０ａ，ｂ
によりレンズ１１ａ，ｂを介してバックライトされる。
透過型液晶ディスプレイ１０ａ，ｂに表示されたステレ
オ画像はハーフミラー１５により合成されて立体画像を
形成する。以上の構成が筐体２００に収納され、得られ
た立体画像はレンズ群１８により拡大（もしくは縮小）
される。レンズ群１８はフード２０１により着脱可能と
なっており、筐体２００を小型化し、装置の運搬、据え
付け、及び保守を容易とする。

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１６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。

【０００４】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ＣＲ
Ｔ６３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、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、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。

【０００５】図１７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。

【０００６】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７１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。

【０００７】

【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。

【０００８】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
多人数が任意の位置で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。

【０００９】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、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。

【００１０】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、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
立体視できる立体画像表示装置を提供することを目的と
する。

【００１１】又、本発明の他の目的は、観察者に負担を
かけないで立体画像を表示ならしめるとともに、観察者
がその表示された立体画像を拡大もしくは縮小した状態
で観察することができる立体画像表示装置を提供するこ
とにある。

【００１２】更に、本発明の他の目的は、立体画像を拡
大もしくは縮小するための光学素子を、当該立体画像を
収納する筐体と分離することにより、該筐体をコンパク
ト化し、装置の運搬、据え付け、保守等が容易な立体画
像表示装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による立体画像表示装置は以下の構成を備え
ている。即ち、観察者の左右の目に異なる画像を観察さ
せるための筐体に収容された立体画像表示装置におい
て、表示対象である立体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
照明するための発光表示装置と、前記空間変調素子と観
察者との間に設けられ、前記空間変調素子に表示された
画像を拡大もしくは縮小するための第１の光学素子とを
具備し、少なくとも前記第１の光学素子は、前記筐体か
ら分離していることを特徴とする。又、好ましくは、前
記立体画像表示装置は、前記空間変調素子と発光表示装
置との間に、前記発光表示装置に表示される像を拡大す
る、指向性のある第２の光学素子を更に備える。又、好
ましくは、前記空間変調素子及び発光表示装置を各２つ
ずつ具備し、夫々に右目用、左目用の立体画像を表示
し、表示された立体画像を合成する合成手段を更に備え
る。又、好ましくは、前記空間変調素子は右目用、左目
用の立体画像を時分割で交互に表示し、前記発光表示装
置は前記空間変調素子の時分割表示に同期して像の表示
を時分割で切り替える。

【００１４】また、好ましくは、前記立体画像表示装置
のバックライト手段において、観察者を左右より照明す
る一対の照明装置と、照明された観察者を撮影する撮影
手段を備える。

【００１５】また、前記立体画像表示装置における一対
の照明装置は、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であり、前記撮影手段は、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。赤外線が観察者に認識されないので観
察者に不快感を与えることなく、更に外乱光の影響を排
除して容易に観察者の顔半面像を得ることが可能となる
からである。

【００１６】更に、前記立体画像表示装置における一対
の照明装置は、観察者の右顔面及び左顔面を異なる２つ
の波長で照明するものであり、前記撮影手段は前記一対
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を有するこ
とが好ましい。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
及び左顔面像を得ることが可能となるからである。

【００１７】また、前記立体画像表示装置において、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が好まし
い。観察者の顔面以外の映像を除去することにより、周
辺の余分な情報が削除され、前記発光表示装置が空間変
調素子を照明する際の外乱光の影響等を排除することが
できるからである。

【００１８】更に、前記立体画像表示装置において、前
記撮影手段は、撮影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、前記一対の発光表示装置の一
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のネガ・ポジ反転像を表示す
るものとすることができる。１台の撮影装置で２台分の
機能を実行することが可能となり、装置のコンパクト化
が可能となるからである。

【００１９】又、指向性を有する光学素子とは、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、もしくは凹面鏡である。

【００２０】また、前記立体画像表示装置においては、
前記発光表示装置の画像出力面を、前記光学素子として
用いるレンズの焦点距離外に設置することが好ましい。

【００２１】更に、前記立体画像表示装置において、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、好ましく
は、前記立体画像表示装置における合成手段はハーフミ
ラーもしくはプリズムである。

【００２２】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。

【００２３】

【作用】上記の構成によれば、前記空間変調素子の一方
に表示された右目用画像が、発光表示装置（右）に表示
された当該観察者の右顔面像に一致する図形を照明とし
て裏側から照らし出される。照らし出す照明は、指向性
を有する第２の光学素子によっ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光学素子によっ
て前記発光表示装置（右）に表示された観察者像の左顔
面部分が入射することになるが、前記発光表示装置
（右）の左顔面に相当する部分は発光していないため、
右目用画像は観察者の左目では見えない。

【００２４】左目用画像の場合も同様である。空間変調
素子の他方に表示された左目用画像が、前記発光表示装
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
照明として裏側から照らし出される。照らし出す照明
は、指向性を有する第２の光学素子によりその観察者の
左目周辺にのみ入射する。このため、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。

【００２５】更に、上記の構成で、空間変調素子に表示
された画像を第１の光学素子を介して拡大もしくは縮小
して観察することが可能となる。そして、この第１の光
学素子を、当該画像処理装置を収納する筐体と分離して
配置することにより、筐体の肥大化を防止する。又、第
１の光学素子の位置を考慮することにより、第１の光学
素子に第２の光学素子の役割を兼務させることができ
る。

【００２６】これらの右目用画像および左目用画像は、
ハーフミラー等の合成手段によって１つに合成される
が、前記指向性を有する第２の光学素子の選別作用によ
り、右目には右目用画像のみが、左目には左目用画像の
みが裏面より照明され、画像として認識されるため、観
察者はちらつきの無い立体画像を観察することができ
る。

【００２７】また、観察者が移動すると前記発光表示装
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。

【００２８】また、本発明の他の構成の立体画像表示装
置によれば、右目用画像と左目用画像とを１つの空間変
調素子上に時分割で表示する。この時分割表示に同期し
て、観察者の右顔面、左顔面像を１つの発光表示装置上
に時分割表示することにより、空間変調素子のバックラ
イト照明として使用でき、１つの空間変調素子と１つの
発光表示素子により立体画像を観察することが可能とな
る。このため、第２の光学素子を分離すること合わせ
て、立体表示装置を更にコンパクトにすることが可能と
なる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明するが、この
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。

【００３０】（参考例１）図１の参考例において、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
それぞれの裏面に位置するレンズとして焦点距離１５０
ｍｍのフレネルレンズである。１２ａ，１２ｂは発光機
能を有する表示装置として白黒ＣＲＴであり、レンズ１
１ａ，１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素子１０ａ，１
０ｂ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、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を示している。

【００３１】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。

【００３２】一対のＬＥＤ１３ａ、１３ｂを２つ左右に
離間した位置に配するのは、人の頭部は上方から見て楕
円形状をしていることに鑑みれば、人の顔に左右から２
つの照明光を当てると、図２に示すように、右側のＬＥ
Ｄ１３ｂに照明された顔の部分２０ｂと、左側のＬＥＤ
１３ａにより照明された顔の部分２０ａとが形成され、
それらの領域２０ａ、２０ｂをレンズ１１ａ，１１ｂを
通してみた場合における視線の交差を考慮し夫々観察者
の右目と左目に対応させる必要があるからである。換言
すれば、画像領域２０ａ，２０ｂを互いに分離して取り
出すことができれば、画像領域２０ａは観察者の右目用
のバックライト光源（液晶デイスプレイのバックライト
光源）、画像領域２０ｂは観察者の左目用バックライト
光源として利用できる。

【００３３】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。

【００３４】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。ここで、観察者を波長フィルタ３
１ａを装着したＣＣＤカメラ１４ａで撮影すれば、得ら
れる画像は波長帯域が２６ａに集中した領域２０ａだけ
となり、波長フィルタ３１ｂを装着したＣＣＤカメラ１
４ｂで撮影すれば、得られる画像は波長帯域が２６ｂに
集中した領域２０ｂだけとなる。

【００３５】図５は、図１において、観察者が自己の顔
画像（ＣＣＤカメラ１４ａ，１４ｂで撮影された）を虚
像として観察する様子を示したもので、分かり易いよう
に、２つの照明用図形表示装置（白黒ＣＲＴ１２ａ，１
２ｂ）とレンズ（１１ａ，１１ｂ）のうちの１組のみを
示した。図１の実施例では、ＣＲＴ１２ａ，１２ｂに表
示される観察者の顔画像は、レンズ１１ａ，１１ｂによ
って虚像に変換されて液晶デイスプレイのバックライト
として作用するので、その虚像が観察者にどのように見
えるかの説明のためには、ハーフミラー、液晶ディスプ
レイは不要であるので、図５における図示を省略した。

【００３６】図５において、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ＣＲＴ１２
ａ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。

【００３７】また、図５において、４つの画像領域４
０，４１，４２，４３が１つのＣＲＴに表示されている
ように便宜上示されているが、図１のシステムでは、右
目用のバックライト光源と左目用のバックライト光源と
は波長に応じて区分けされているので、領域４０と４１
とが同時に、そして、領域４２と４３とが同時に同じ表
示装置に表示されることはない。

【００３８】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。

【００３９】図１における観察者１６および１７が観察
することになる立体表示対象の画像は、その右眼用画像
を液晶ディスプレイ１０ａに表示し、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に表
示させる。夫々のデイスプレイに表示された２つの画像
はハーフミラー１５により一つの画面として合成され
る。左目用画像をデイスプレイ１０ｂにおいて左右反転
させる理由は、右目用画像がミラー１５を透過するのに
対し、左目用画像はミラー１５によって反転されるの
で、観察者が左右を正しく目視するためには、前もって
デイスプレイ１０ｂにおいて左右反転させて表示する必
要があるからである。

【００４０】更に具体的に説明すれば、図１において、
例えば、ＣＲＴ１２ａに表示された顔面右側の像が液晶
ディスプレイ１０ａのバックライトとして作用すると共
に、この液晶ディスプレイ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。

【００４１】前述したように、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２０
ｂを照らすように、ＬＥＤ１３ａ，１３ｂの位置決めを
する必要がある。ＬＥＤ１３ａ，１３ｂの発光波長は図
３に示したように、夫々８５０ｎｍ、９５０ｎｍ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。

【００４２】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、夫々波長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。従って、前記した構成によれば、
ＣＣＤ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１
４ｂは、図２における領域２０ｂだけを撮影して白黒Ｃ
ＲＴ１２ｂに表示させることができる。白黒ＣＲＴ１２
ａ，１２ｂには、夫々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。

【００４３】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。そ
して、白黒ＣＲＴ１２ａとの距離をフレネルレンズ１１
ａ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４０，４１のみを、また観察者１７の右眼、左眼に
白黒ＣＲＴ１２ａ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ＣＲＴ１
２ｂからの光が左眼にのみ入光する。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】（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１５０ｍｍ
のフレネルレンズである。１２ａ，１２ｂは発光機能を
有する発光表示装置として白黒ＣＲＴであり、レンズ１
１ａ，１１ｂを挟んでそれぞれ空間変調素子１０ａ，１
０ｂ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、１８は差分処理装
置を示す。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】（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
を有する発光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。１３は照明装置として波長８
５０ｎｍのＬＥＤライト、１４は撮影装置として白黒Ｃ
ＣＤ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、１
６，１７はそれぞれ立体画像を観察する観察者、１９は
画像処理装置で、ＣＣＤカメラ１４より得られた右顔面
像より、ネガ・ポジを反転し、更に鏡像を得るネガ・ポ
ジ反転像作成部１１９と原右顔面像を白黒ＣＲＴ１２ａ
へ送り出し、ネガ・ポジ反転鏡像を白黒ＣＲＴ１２ｂへ
送出する部分からなる。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。

【００５１】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ＣＲＴ１２
ｂ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。

【００５２】＜第１実施例＞以下に本発明の第１実施例
を説明する。

【００５３】第１実施例は、２つの液晶の表示画面を後
方から一対のレンズを介して照明し、その各々の液晶表
示画面に表示された画像を合成し、その合成画像を観察
するものである。以下の実施例では、参考例１で説明し
た立体画像表示装置をもとにした装置を説明する。

【００５４】図８は本発明に係る第１実施例における立
体画像表示装置の構成図である。図８において、参考例
１（図１）と同様の構成には同じ参照番号を付しここで
は説明を省略することとする。

【００５５】図１に示された立体画像表示装置では、液
晶ディスプレイ１０ａ、１０ｂに表示された画像を観察
者が直接見ることとなるために、時には拡大表示が必要
とされる用途においては不向きなものとなるおそれがあ
る。そこで、第１実施例では、この画像を拡大もしくは
縮小するためのレンズ群１８を設けてある。

【００５６】図８において、１８は、液晶デイスプレイ
１０ａ，１０ｂの画像を拡大し若しくは縮小するための
レンズ群である。レンズ群１８の構成は、画像を拡大し
あるいは縮小することができるように、凸レンズ及びま
たは凹レンズの組み合わせからなる。収差を減少させる
目的では、組み合わせレンズが好ましい。また、拡大画
像が見るのが目的の場合、コストの面からも凸レンズの
みの組み合わせとするのが現実的であろう。

【００５７】又、本立体画像表示装置を収納するための
筐体をコンパクト化するために、発光表示装置としてバ
ックライト付きの液晶表示パネル１２０ａ及び１２０ｂ
を用いる。液晶表示パネル１２０ａ、１２０ｂは夫々液
晶パネル１２１ａ、１２１ｂとバックライト１２２ａ、
１２２ｂからなり、その機能は参考例で説明したＣＲＴ
による発光表示装置と同じである。

【００５８】図９は本実施例において、観察者が自己の
顔画像（ＣＣＤカメラ１４ａ，１４ｂで撮影された）を
虚像として観察する様子を示したもので、参考例１の図
５に対応するものである。

【００５９】図９において、４０，４１，４２，４３
は、バックライトとして作用する画像領域である。これ
らの領域は、レンズ１１ａ（１１ｂ）及びレンズ群１８
によって虚像に変換されてバックライトとして作用す
る。この際、レンズ１１ａ（１１ｂ）とレンズ群１８は
１つの組み合わせレンズとして作用するため、仮想レン
ズ１１’を想定し、その焦点距離や左右の分別作用を考
慮して、各要素の位置を設定する必要がある。

【００６０】次に、フレネルレンズ１１ａ，１１ｂの作
用について図９及び図１０を用いて説明する。フレネル
レンズ１１ａは、液晶表示パネル１２０ａ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、液晶表示パネル１２０ａとの距離をフ
レネルレンズ１１ａとレンズ群１８が組レンズであると
見做したときの焦点距離外に設定することにより、観察
者１６の右眼、左眼に液晶表示パネル１２０ａの画面上
における夫々領域４０，４１のみを、また観察者１７の
右眼、左眼に液晶表示パネル１２０ａの画面上における
夫々領域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。

【００６１】このため、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１
１ａ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、左眼には液晶表示パネル１２
０ａ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、液晶表示パネル１２０ｂからの光が左眼にの
み入光する。

【００６２】フレネルレンズ１１ａ，１１ｂ、及びレン
ズ群１８と液晶表示パネル１２０ａ（１２０ｂ）の位置
関係は、図１０に示すように、液晶表示パネル１２０ａ
（１２０ｂ）が、レンズ１１ａ（１１ｂ）や及びレンズ
群１８を組レンズと見做したときの仮想レンズ１１’の
焦点外にあれば、液晶表示パネル１２０ａ（１２０ｂ）
に表示された観察者の顔面像はバックライトとして作用
する。一方、レンズ１８は、その焦点距離内に液晶デイ
スプレイ１０ａ（１０ｂ）が来るように位置決めする。
実際には、倍率を変えるために、レンズ群１８をズーム
レンズとし、その焦点距離を外部から変更できるように
する。また、フレネルレンズを用いることにより厚さを
薄くし、装置全体をコンパクト化することができる。

【００６３】上述の各光学系部品は、その光経路内への
外乱光の侵入を防止したり、上述したような光学的位置
関係を安定に保つために、筐体に収納されることが好ま
しい。図１１は立体画像表示装置を１つの筐体内へ収納
した状態を表わす図である。レンズ群１８が立体画像の
拡大を目的とするものである場合、大画面が要求される
ほどレンズ群１８の大きさが大きくなり、それにつれて
筐体の大きさも大きくなることがわかる。第１実施例で
は、このような立体画像表示装置における筐体の肥大化
を防止すべく、レンズ群１８を筐体と分離する。

【００６４】図１２は、レンズ群１８を分離して立体画
像表示装置を収納する筐体を表わす図である。図１２
は、レンズ群１８をその周囲を覆うフード２０１を介し
て装着するものである。レンズ群１８と他の光学部品と
の光学的位置関係はフード２０１によって保たれる。
又、フード１８１は光経路への外乱光の侵入を防止する
役割も担っている。

【００６５】ここで、フード２０１とレンズ群１８で構
成される部分は、筐体２００に対して脱着が可能であ
り、フード２０１を取り外すことで筐体２００はコンパ
クトなものとなり、運搬や据え付け作業が容易となる。
又、共通の筐体２００を用いて種々のレンズ群を装着で
きるようになり、例えばレンズ群１８を拡大率等に応じ
て適切なものを装着するということが可能となる。

【００６６】又、図１３は更に拡大率を高めるべく、レ
ンズ群１８を部屋の間仕切り（壁など）に装着したもの
である。尚、このとき、筐体２００とレンズ群１８との
間に外乱光が進入するのを防止するために、筐体２００
を設置する部屋を暗室とするのが好ましい。又、上記実
施例において、ＬＥＤ１３ａ，ｂと、ＣＣＤカメラ１４
ａ，ｂは筐体外に設置するものとしているが、筐体内に
納めるようにしてもよい。更に、上記実施例では、筐体
のコンパクト化のために発光表示装置として液晶表示パ
ネルを用いたが上述の参考例のようにＣＲＴを用いても
よい。

【００６７】以上の構成を有する第１実施例の立体画像
表示装置によれば、 ：観察者を煩わせることなく立体視が可能となる． ：更に、液晶デイスプレイに表示されたステレオ画像
を観察者の目的に合わせて拡大し若しくは縮小して観察
することができる． ：拡大、縮小のためのレンズが分離されているので、
共通の筐体２００を用いて、観察者の目的に合わせてレ
ンズを交換すればよく、画像の拡大・縮小に対して柔軟
に対応できる． ：立体画像表示装置を表示駆動系（筐体２００に納め
られている部分）と画像拡大系（拡大レンズとフード）
の２つに分離することにより、種々の精密部品で構成さ
れる表示駆動系の筐体をコンパクト化できる。このた
め、運搬や設置等、装置の取り扱いが容易となる． ：バックライト光源は、カメラ１４ａ（１４ｂ）によ
って撮影された観察者の顔面画像であるので、観察者の
位置が移動しても、その顔面画像も観察者の移動に合わ
せて移動する。換言すれば、観察者が移動しても、バッ
クライト光源の位置も対応して移動するので、継続して
正常に立体画像として観察することができる． という効果がえられる。

【００６８】〈第１実施例の変形〉なお、前記第１実施
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。

【００６９】また、レンズ１１ａ（１１ｂ）及びレンズ
群１８は、凹面鏡によっても代用することができる。

【００７０】尚、上記実施例では参考例１の立体画像表
示装置に基づいて説明したが、上記の照明装置を前述の
参考例２或は参考例３に適用可能であることは明らかで
ある。

【００７１】〈第２実施例〉上記実施例は、共に、左右
目のための画像を表示する手段を２つ有していたため
に、コスト的に嵩むものとなる。そこで第３実施例とし
て、時分割表示制御を導入して、ステレオ画像を表示す
るための液晶デイスプレイとバックライト光源としての
発光表示装置（液晶表示パネル）を共に１つとしたもの
である。

【００７２】図１４は、この第２実施例を示す。同図に
おいて、１２０は液晶表示パネル、１１はフレネルレン
ズ、１０はカラー液晶デイスプレである。９０は、左目
用のバックライト画像を液晶表示パネル１２０に表示し
ながら左目用のステレオ画像をカラー液晶デイスプレイ
１０に表示する動作と、右目用のバックライト画像を液
晶表示パネル１２０に表示しながら右目用のステレオ画
像をカラー液晶デイスプレイ１０に表示する動作とを、
時分割で切り替え制御するためのコントローラである。
尚、液晶表示パネル１２０は、第１実施例の液晶表示パ
ネルと同様に、液晶パネル１２１とバックライト１２２
とで構成される。

【００７３】上記の構成において、カラー液晶ディスプ
レイ１０上に左目用のステレオ画像が表示されている間
は、液晶表示パネル１２０に左目用のバックライト画像
（カメラ１４ｂで撮像した画像）が表示され、カラー液
晶ディスプレイ１０上に右目用のステレオ画像が表示さ
れている間は、液晶表示パネル１２０に右目用のバック
ライト画像（カメラ１４ａで撮像した画像）が表示され
る。そして、バックライト画像の切替えにより、観察者
の右目には右目用のステレオ画像が、左目には左目用の
ステレオ画像だけが見えるように光学系を設定すること
で、立体画像の観察が可能となる。

【００７４】上記第１実施例と同様に、立体画像を拡大
もしくは縮小するためのレンズ群１８が光路に挿入され
ている。

【００７５】図１５は第２実施例による光学系部品の収
納状態を説明する図である。同図に示されるように、第
２実施例の立体画像表示装置は１組の光学系ですむの
で、筐体２００’は非常にコンパクトとなる。尚、図１
５ではレンズ群１８をフード２０１’を介して装着する
が、図１３で説明したように、レンズ群１８を間仕切り
などに設置するようにしてもよいことはいうまでもな
い。又、第１実施例と同様に、発光表示装置として液晶
表示パネル１２０の代わりにＣＲＴを用いてもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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
る。

【００７７】又、観察者に負担をかけないで立体画像を
表示ならしめるとともに、観察者がその表示された立体
画像を拡大もしくは縮小した状態で観察することが可能
となる。

【００７８】更に、立体画像を拡大もしくは縮小するた
めの光学素子を、当該立体画像を収納する筐体と分離し
たので、該筐体をコンパクト化し、装置の運搬、据え付
け、保守等が容易となる。また、共通の筐体を用いて、
拡大・縮小のための光学素子を交換することで、所望の
大きさの立体画像を観察できるようになる。

【００７９】

【図面の簡単な説明】 【符号の説明】

【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】本発明に係る第１実施例における立体画像表示
装置の構成図である。

【図９】第１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図である。

【図１０】第１実施例における、光学部品と液晶表示パ
ネルの位置関係を表わす図である。

【図１１】第１実施例における、立体画像表示装置を１
つの筐体内へ収納した状態を表わす図である。

【図１２】第１実施例における、レンズ群１８を分離し
て立体画像表示装置を収納する筐体を表わす図である。

【図１３】第１実施例における、拡大率を高めるべく、
レンズ群１８を部屋の間仕切り（壁など）に装着した状
態を表わす図である。

【図１４】本発明に係る第２実施例における立体画像表
示装置の構成図である。

【図１５】第２実施例による光学系部品の収納状態を説
明する図である。

【図１６】従来の第１の例の立体画像表示装置の構成図
である。

【図１７】従来の第２の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 １２０，１２０ａ，１２０ｂ 液晶表示パネル １２１，１２１ａ，１２１ｂ 液晶パネル １２２，１２２ａ，１２２ｂ バックライト １３ａ，１３ｂ ＬＥＤライト １４ａ，１４ｂ 白黒ＣＣＤカメラ １５ ハーフミラー １６，１７ 観察者 １８ レンズ群 ９０ コントローラ ２００，２００’ 筐体 ２０１，２０１’ フード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者の左右の目に異なる画像を観察さ
   せるための筐体に収容された立体画像表示装置におい
   て、 表示対象である立体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発光表示装
   置と、 前記空間変調素子と観察者との間に設けられ、前記空間
   変調素子に表示された画像を拡大もしくは縮小するため
   の第１の光学素子とを具備し、 少なくとも前記第１の光学素子は、前記筐体から分離し
   ていることを特徴とする立体画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記立体画像表示装置は、前記空間変調
   素子と発光表示装置との間に、前記発光表示装置に表示
   される像を拡大する、指向性のある第２の光学素子を更
   に備えることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表
   示装置。
3. 【請求項３】 前記空間変調素子及び発光表示装置を各
   ２つずつ具備し、夫々に右目用、左目用の立体画像を表
   示し、表示された立体画像を合成する合成手段を更に備
   えることを特徴とする請求項１又は２に記載の立体画像
   表示装置。
4. 【請求項４】 前記空間変調素子は右目用、左目用の立
   体画像を時分割で交互に表示し、前記発光表示装置は前
   記空間変調素子の時分割表示に同期して像の表示を時分
   割で切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の立体画像表示装置。