JPH0990276A - 画像表示装置および立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 左右の振り分け機能を有する眼鏡を必要とせ
ず、且つ小型化の可能な画像表示装置を得る。 【解決手段】 空間変調素子２に表示された画像を、視
野選択ガラス４を備えたバックライト装置３によって観
察者の特定の目だけに観察させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用、家庭用も
しくは医療用に用いる画像表示装置および立体画像表示
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７は、従来の第１の例における立体画像
表示装置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ＣＲ
Ｔである。

【０００４】以上のように構成された従来の例における
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。

【０００５】また、本出願人は特開平７−１４０４１８
号等により、凸レンズを用いて観察者の左右の目に選択
的に画像を観察させる装置を提案しているが、この装置
は装置の奥行きがレンズの焦点距離以上にならざるを得
ないため、装置が大型化してしまうという問題があっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら本発明者
らの検討によれば、上記のような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っていた。

【０００７】本発明は、左右の振り分け機能を有する眼
鏡を必要としない立体画像表示装置を提供することを目
的とする。

【０００８】また、本発明は小型化の可能な画像表示装
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】前述した目的を達成する
ために、本発明の内請求項１記載の発明は、画像を表示
する空間変調素子と、該空間変調素子を裏側より照明す
るためのバックライト装置とを備えた画像表示装置にお
いて、前記バックライト装置が発光手段と該発光手段の
発する光に指向性を与えるための視野選択ガラスを有す
ることを特徴としたものである。

【００１０】ここで、空間変調素子としては、光透過性
を有する表示デバイスとしてカラー液晶装置等が挙げら
れる。

【００１１】また、本発明の内請求項２記載の発明は、
前記視野選択ガラスが、観察者の左右いずれかの目に選
択的に前記発光手段の発する光を入射させることを特徴
としたものである。

【００１２】ここで、視野選択ガラスが観察者の左右い
ずれかの目に選択的に発光手段の発する光を入射させる
手段としては、発光手段の発する光の内、予め規定した
観察位置における観察者の一方の目の方向に向かう光の
みを透過するように視野選択ガラスを設計することによ
って行うことができる。

【００１３】また、本発明の内請求項３記載の発明は、
請求項２に記載の画像表示装置を２組有し、該２組の画
像表示装置の表示画像を合成するための合成手段をさら
に有し、該２組の画像表示装置のそれぞれが、観察者の
左右の目のそれぞれに選択的に前記発光手段の発する光
を入射させることを特徴としたものである。

【００１４】ここで、２組の画像表示装置の表示画像を
合成するための合成手段としては、ハーフミラー等のビ
ームスプリッタが挙げられる。

【００１５】また、本発明の内請求項４記載の発明は、
前記視野選択ガラスが観察者の右目および左目にそれぞ
れ異なる偏光を入射させるものであり、前記空間変調素
子が右目用画像と左目用画像をそれぞれ異なる画素に表
示し、前記空間変調素子における該画素のそれぞれが前
記バックライト装置の発する右目用および左目用の偏光
に合致した偏光透過特性を有するものであることを特徴
とするものである。

【００１６】ここで、視野選択ガラスが観察者の右目お
よび左目にそれぞれ異なる偏光を入射させるための手段
としては、視野選択ガラスを鋸歯状の表面形状を有する
ように設置し、該鋸歯の一方の斜面の表面にＸ方向の偏
光透過特性を有する偏光フィルタを張り付け、他方の斜
面にはＹ方向の偏光透過特性を有する偏光フィルタを張
り付けることが考えられる。また、空間変調素子の画素
のそれぞれに右目用および左目用の偏光に合致した偏光
透過特性を付与するには、同様にＸ方向、Ｙ方向の偏光
透過特性を有する偏光フィルタを空間変調素子の表面に
張り付け、Ｘ方向の偏光フィルタが張り付けられた画素
には右目用画像を表示し、Ｙ方向の偏光フィルタが張り
付けられた画素には左目用画像を表示することによって
行われる。

【００１７】また、本発明の内請求項５記載の発明は、
前記発光手段が、観察者の右目または左目に光を入射さ
せる視野選択ガラスの背後にそれぞれ独立して設けられ
ており、前記発光手段の内、右目用のものと左目用のも
のとを時分割で交互に発光させ、該時分割に同期して前
記空間変調素子が右目用画像と左目用画像を時分割で交
互に表示するものであることを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００１９】（実施例１）図１は本発明の実施例１の画
像表示装置１の構成を示す透視図であり、図２は図１の
装置を観察する様子を示す図である。図１および図２に
おいて、２は空間変調素子として透過型のカラー液晶デ
ィスプレイ、３はバックライト装置であり、視野選択ガ
ラス４と発光手段５と光反射部６とからなる。

【００２０】以上の画像表示装置の動作を図１および図
２を用いて説明する。本実施例１における画像表示装置
は、観察者の片目のみに画像を観察させることを目的と
した装置であり、視力検査装置等としての用途が考えら
れる。図１において観察者が片目（本実施例１において
は、右目）のみで観察する画像は、カラー液晶ディスプ
レイ２に表示される。

【００２１】視野選択ガラス４は、光の入射角（光線と
ガラスの表面とのなす角）が、特定の角度以上となる光
は透過させ、それ以下の角度の光は、反射する、もしく
は不透過となるよう機能するものであり、本実施例１に
おいては、観察者の右目側に向かう光のみを透過するよ
う、観察者の右目側と結ぶ線と垂直になるよう角度を調
整して鋸歯状に形成する。

【００２２】発光手段５は蛍光ランプからなり、鏡面板
からなる光反射部６によって視野選択ガラス４の全体に
様々な角度の光が行き渡ることとなる。

【００２３】ここで、カラー液晶ディスプレイ２に表示
された画像は、それ自体は発光していないため、バック
ライトによって照らされない限り、観察者には見ること
ができない。従って、上記のような構成により、バック
ライト装置３は観察者の右目のみに見えるよう光を照射
するため、観察者は右目のみでカラー液晶ディスプレイ
２に表示された画像を観察し、左目では画像が観察でき
ないこととなる。

【００２４】（実施例２）図３は本発明の実施例２の立
体画像表示装置の構成を示す透視図である。本実施例２
は、上述した実施例１の装置を左右用に２組用意し、合
成手段を用いて合成し、左右の目のそれぞれに異なる画
像（視差のあるステレオ画像）を観察させるものであ
る。図３において、７は立体画像表示装置本体、８は合
成手段としてハーフミラーである。１ａは実施例１と同
様の右目用画像表示装置、１ｂは左目用画像表示装置で
あり、両者の構成は基本的に同一である。

【００２５】以上の立体画像表示装置の動作を図３を用
いて説明する。右目用画像表示装置１ａは上述したよう
に実施例１のものと同一の装置であり、カラー液晶ディ
スプレイ２ａに観察者の右目に観察させるべき画像（図
３においては「右」）を表示する。右目用画像表示装置
１ａのバックライト装置３ａは実施例１と同様、観察者
の右目にのみ光を入射させるので、観察者の右目のみが
右目用画像を観察することとなる。

【００２６】左目用画像表示装置１ｂは、立体画像表示
装置７の下側に上を向けて設置され、カラー液晶ディス
プレイ２ｂに観察者の左目に観察させるべき画像（図３
においては「左」）を、ハーフミラー８で反射されるこ
とを考慮して表示する。従って、その際画像の下側が観
察者にとっての前方側になるようにし、画像は鏡像で表
示する。バックライト装置３ｂは、右目用画像表示装置
１ａのバックライト装置３ａと全く同一のものを、左右
の向きを変えて設置すれば良い。

【００２７】以上の通りであるから、観察者はその右目
で右目用画像を観察し、その左目で左目用画像を観察す
るため、眼鏡無しでステレオ画像を観察することができ
る。

【００２８】（実施例３）図４は本発明の実施例３の立
体画像表示装置９を観察する様子を示す図である。図４
において、１０は空間変調素子として透過型のカラー液
晶ディスプレイ、１１はバックライト装置であり、視野
選択ガラス１２と発光手段１３ａ，１３ｂと光反射部１
４とからなる。カラー液晶ディスプレイ１０の裏面およ
びバックライト装置１１の表面には、それぞれ偏光フィ
ルタ１５，１６が張り付けられている。図５は偏向フィ
ルタ１５の状態を模式的に示すための、カラー液晶ディ
スプレイ１０を裏面から見た様子を示す図である。

【００２９】以上の画像表示装置の動作を図４および図
５を用いて説明する。カラー液晶ディスプレイ１０は、
画素１列毎に交互に右目用画像と左目用画像を表示す
る。偏光フィルタ１５は、右目用画像を表示する画素５
０ａの裏面にはＸ方向の偏光方位角を有するフィルタ素
子５１ａが、左目用画像を表示する画素５０ｂの裏面に
はＹ方向（Ｘ方向と９０度異なるもの）の偏光方位角を
有するフィルタ素子５１ｂが配置されるように設けられ
ている。

【００３０】バックライト装置１１は、視野選択ガラス
１２の鋸歯状の各歯の右斜面と左斜面とのそれぞれが、
観察者の右目と左目とに向かう光のみを透過するように
角度を設定されている。また、視野選択ガラス１２の鋸
歯状の各歯の右斜面と左斜面とのそれぞれの表面には、
偏光フィルタ１６が張り付けられている。偏光フィルタ
１６は、右目用のバックライト光を透過する斜面にはＸ
方向の偏光方位角を有し、左目用のバックライト光を透
過する斜面にはＹ方向の偏光方位角を有するように設置
されている。また、実施例１，２では一つのバックライ
ト装置に備えられた発光手段は一つであったが、本実施
例３においては、一つのバックライト装置１１で左右の
目のためのバックライトを賄う必要があるため、光量の
増加を目的として２つの発光手段１３ａ，１３ｂが備え
られている。視野選択ガラス１２には光の入射角が特定
の角度以上となる光は透過させ、それ以下の角度の光は
反射するものを用いることによって、散乱光の発生を防
ぎ、光量の増加を得ることができる。

【００３１】以上の構成により、バックライト装置１１
は、観察者の右目側にＸ方向の偏光を照射し、観察者の
左目側にＹ方向の偏光を照射する。カラー液晶ディスプ
レイ１０はＸ方向の偏光によるバックライトで照らされ
ることによって、右目用画像のみが観察可能となり、Ｙ
方向の偏光によるバックライトで照らされることによっ
て、左目用画像のみが観察可能となる。従って、観察者
は、右目で右目用画像を観察し、左目で左目用画像を観
察するため、眼鏡無しでステレオ画像を観察することが
できる。

【００３２】（実施例４）図６は本発明の実施例４の立
体画像表示装置１７を観察する様子を示す図である。図
６において、１８は空間変調素子として透過型のカラー
液晶ディスプレイ、１９はバックライト装置であり、視
野選択ガラス２０ａ，２０ｂと発光手段２１ａ，２１ｂ
とがそれぞれ交互に配列されている。

【００３３】以上の立体画像表示装置の動作を図６を用
いて説明する。カラー液晶ディスプレイ１８にはステレ
オ画像（右目用画像，左目用画像）を時分割で交互に表
示する。バックライト装置１９はこの時分割に同期する
ように、右目用画像が表示された時には発光手段２１ａ
を発光させ、左目用画像が表示された時には発光手段２
１ｂを発光させて、交互に点滅を繰り返す。複数の発光
手段２１ａ，２１ｂは、それぞれ隣の視野選択レンズに
影響を及ぼさなように仕切られており、発光手段２１ａ
のそれぞれが発光すると、視野選択レンズ２１ａはこの
光の内の観察者の右目に向かう光のみを透過させる。ま
た、発光手段２１ｂのそれぞれが発光すると、視野選択
レンズ２１ｂはこの光の内の観察者の左目に向かう光の
みを透過させる。

【００３４】従って、バックライト装置は、カラー液晶
ディスプレイ１８に右目用画像が表示された時には、観
察者の右目にのみ見えるように発光し、カラー液晶ディ
スプレイ１８に左目用画像が表示された時には、観察者
の左目にのみ見えるように発光するため、観察者はステ
レオ画像を観察することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によれ
ば、眼鏡無しで立体画像を観察することが可能な装置を
得ることが可能となり、更に、レンズ光学系を用いない
ため、薄型の立体画像表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における画像表示装置の透視
図である。

【図２】本発明の実施例１における画像表示装置の構成
図である。

【図３】本発明の実施例２における立体画像表示装置の
透視図である。

【図４】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５】本発明の実施例３における立体画像表示装置の
カラー液晶ディスプレイ１０を裏面から見た様子を示す
図である。

【図６】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７】従来例の立体画像表示装置を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１：画像表示装置 ２：カラー液晶ディスプレイ ３：バックライト装置 ４：視野選択ガラス ５：発光手段 ６：光反射部 ７：立体画像表示装置 ８：ハーフミラー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を表示する空間変調素子と、該空間
   変調素子を裏側より照明するためのバックライト装置と
   を備えた画像表示装置において、前記バックライト装置
   が発光手段と該発光手段の発する光に指向性を与えるた
   めの視野選択ガラスを有することを特徴とする画像表示
   装置。
2. 【請求項２】 前記視野選択ガラスが、観察者の左右い
   ずれかの目に選択的に前記発光手段の発する光を入射さ
   せることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の画像表示装置を２組有
   し、該２組の画像表示装置の表示画像を合成するための
   合成手段をさらに有し、該２組の画像表示装置のそれぞ
   れが、観察者の左右の目のそれぞれに選択的に前記発光
   手段の発する光を入射させることを特徴とする立体画像
   表示装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の画像表示装置における前
   記視野選択ガラスが観察者の右目および左目にそれぞれ
   異なる偏光を入射させるものであり、前記空間変調素子
   が右目用画像と左目用画像をそれぞれ異なる画素に表示
   し、前記空間変調素子における該画素のそれぞれが前記
   バックライト装置の発する右目用および左目用の偏光に
   合致した偏光透過特性を有するものであることを特徴と
   する立体画像表示装置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の画像表示装置における前
   記発光手段が、観察者の右目または左目に光を入射させ
   る視野選択ガラスの背後にそれぞれ独立して設けられて
   おり、前記発光手段の内、右目用のものと左目用のもの
   とを時分割で交互に発光させ、該時分割に同期して前記
   空間変調素子が右目用画像と左目用画像を時分割で交互
   に表示するものであることを特徴とする立体画像表示装
   置。