(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光領域を有し各発光領域での発光と消灯を切り換えることができる光源と、各画素に互いに視差を有する三以上の映像を時間的に順次切り替えて表示させる画像表示手段と、前記光源の光を前記画素に導くとともに当該画素内でそれより狭い幅となる前記各発光領域に対応した光源光到達狭幅領域を形成する第１の光学手段と、前記第１の光学手段と前記画像表示手段の表示画面との間に設けられた拡散板と、前記画像表示手段の表示画面から所定の距離の位置に各光源光到達狭幅領域からの光を眼間距離又はこれよりも小さい幅の間隔を伴って集光させる第２の光学手段と、前記映像の表示タイミングに応じて前記発光領域を発光させていく発光制御手段と、を備えたことを特徴とする眼鏡無し立体映像表示装置。
【請求項２】
複数の発光領域を有し各発光領域での発光と消灯を切り換えることができる光源と、各画素に互いに視差を有する二つの映像を時間的に交互に表示させる画像表示手段と、前記光源の光を前記画素に導くとともに当該画素内でそれより狭い幅となる前記各発光領域に対応した光源光到達狭幅領域を形成する第１の光学手段と、前記第１の光学手段と前記画像表示手段の表示画面との間に設けられた拡散板と、前記画像表示手段の表示画面から所定の距離の位置に各光源光到達狭幅領域からの光を眼間距離に対応する間隔を伴って集光させる第２の光学手段と、前記映像の表示タイミングに応じて前記発光領域を発光させていく発光制御手段と、観察者の位置を検出するセンサの出力に基づいて前記二つの映像の表示を切り換える表示制御手段と、を備えたことを特徴とする眼鏡無し立体映像表示装置。
【請求項３】
複数の発光領域を有し各発光領域での発光と消灯を切り換えることができる光源と、各画素に互いに視差を有する三以上の映像を時間的に順次切り替えて表示させる画像表示手段と、前記光源の光を前記画素に導くとともに当該画素内でそれより狭い幅となる前記各発光領域に対応した光源光到達狭幅領域を形成する第１の光学手段と、前記画像表示手段の表示画面から所定の距離の位置に各光源光到達狭幅領域からの光を眼間距離又はこれよりも小さい幅の間隔を伴って集光させる第２の光学手段と、前記第２の光学手段と前記画像表示手段の表示画面との間に設けられ光源光到達狭幅領域が形成される拡散板と、前記映像の表示タイミングに応じて前記発光領域を発光させていく発光制御手段と、を備えたことを特徴とする眼鏡無し立体映像表示装置。
【請求項４】
複数の発光領域を有し各発光領域での発光と消灯を切り換えることができる光源と、各画素に互いに視差を有する二つの映像を時間的に交互に表示させる画像表示手段と、前記光源の光を前記画素に導くとともに当該画素内でそれより狭い幅となる前記各発光領域に対応した光源光到達狭幅領域を形成する第１の光学手段と、前記第１の光学手段と前記画像表示手段の表示画面との間に設けられた拡散板と、前記画像表示手段の表示画面から所定の距離の位置に各光源光到達狭幅領域からの光を眼間距離に対応する間隔を伴って集光させる第２の光学手段と、前記第２の光学手段と前記画像表示手段の表示画面との間に設けられ光源光到達狭幅領域が形成される拡散板と、前記映像の表示タイミングに応じて前記発光領域を発光させていく発光制御手段と、観察者の位置を検出するセンサの出力に基づいて前記二つの映像の表示を切り換える表示制御手段と、を備えたことを特徴とする眼鏡無し立体映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特殊な眼鏡を使用することなく立体映像を観察することができる眼鏡無し立体映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の多眼式の立体映像表示の原理を示した説明図である。画像表示面５０には、レンチキュラーレンズ５１における一つの縦方向ストライプ状かまぼこレンズ部５１ａに対応して８つの画素ａ〜ｈが形成される。画素ａには図５のカメラ１５ａで撮影した映像が表示され、画素ｂにはカメラ１５ｂで撮影した映像が表示される、という具合に、多方向から撮影した画像が各画素に表示される。これにより、視点を左右に動かすことで撮像物体を回り込んで見るといった感覚を得ることができる。なお、カメラ１５ａ〜１５ｈは、眼間距離Ｅに対応した間隔で配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の多眼式の立体映像表示技術では、８つの画素のそれぞれが一つの方向の映像の表示のみを担当するため、一人の観察者については上記８つの画素ａ〜ｈのうちの二つのみが観察（映像認識）に寄与しているに過ぎないことになる。別言すれば、視点の数を増加させるほど観察する映像の画素ピッチが水平方向に大きくなり、水平解像度が低下するという欠点があった。
【０００４】
この発明は、上記の事情に鑑み、水平解像度を低下させることなしに多眼式の立体映像表示が可能であり、また、二眼式の構成として多数の観察者に対して個別のヘッドトラッキングを可能にし得る眼鏡無し立体映像表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の眼鏡無し立体映像表示装置は、上記の課題を解決するために、複数の発光領域を有し各発光領域での発光と消灯を切り換えることができる光源と、各画素に互いに視差を有する三以上の映像を時間的に順次切り替えて表示させる画像表示手段と、前記光源の光を前記画素に導くとともに当該画素内でそれより狭い幅となる前記各発光領域に対応した光源光到達狭幅領域を形成する第１の光学手段と、前記第１の光学手段と前記画像表示手段の表示画面との間に設けられた拡散板と、前記画像表示手段の表示画面から所定の距離の位置に各光源光到達狭幅領域からの光を眼間距離又はこれよりも小さい幅の間隔を伴って集光させる第２の光学手段と、前記映像の表示タイミングに応じて前記発光領域を発光させていく発光制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記の構成であれば、各画素内でそれより狭い幅となる前記各発光領域に対応した光源光到達狭幅領域（発光ポイント）が形成される。そして、前記の発光制御手段によって各発光領域が例えば順繰りに発光することにより、各画素内で光源光到達狭幅領域（発光ポイント）が移動し、画像表示手段の表示画面から所定の距離の位置において、各光源光到達狭幅領域に対応する観察領域が眼間距離またはこれより狭い間隔で順繰りに形成されることになる。そして、画像表示手段の画面に表示される映像が多方向から撮像した映像、或いは、多方向から撮像した映像に相当するコンピュータ映像等であれば、多眼式の立体映像表示が行われる。ここで、各画素は各方向からの映像の表示を時分割で担当することになるから、水平解像度を低下させることなしに多眼式の立体映像表示が可能となる。なお、各画素内で形成される光源光到達狭幅領域の数を多くするほど、より多方向からの映像に対応することができる。
【０００７】
また、この発明の眼鏡無し立体映像表示装置は、複数の発光領域を有し各発光領域での発光と消灯を切り換えることができる光源と、各画素に互いに視差を有する二つの映像を時間的に交互に表示させる画像表示手段と、前記光源の光を前記画素に導くとともに当該画素内でそれより狭い幅となる前記各発光領域に対応した光源光到達狭幅領域を形成する第１の光学手段と、前記第１の光学手段と前記画像表示手段の表示画面との間に設けられた拡散板と、前記画像表示手段の表示画面から所定の距離の位置に各光源光到達狭幅領域からの光を眼間距離に対応する間隔を伴って集光させる第２の光学手段と、前記映像の表示タイミングに応じて前記発光領域を発光させていく発光制御手段と、観察者の位置を検出するセンサの出力に基づいて前記二つの映像の表示を切り換える表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成であれば、表示画面から所定の距離の位置に眼間距離に対応する間隔を伴って二つの映像領域が交互に形成される。右眼用の映像領域に観察者の左眼が、左眼用の映像領域に観察者の右眼が位置したとすると、このときの観察者の頭部位置をセンサが検出し、その観察者の位置に対応する光源光到達狭幅領域（発光ポイント）が形成されるときに、左右眼映像を切り換えることで、当該観察者に対して適正に立体視を行わせることができる。一方、このときの切り換え映像は他の観察者へは導かれないから、他の観察者の立体視に不具合を与えることはない。即ち、個別のヘッドトラッキングが可能になる。なお、各画素内で形成される光源光到達狭幅領域の数を多くするほど、より多くの観察者に対応することができる。
【０００９】
また、この発明は、複数の発光領域を有し各発光領域での発光と消灯を切り換えることができる光源と、各画素に互いに視差を有する三以上の映像を時間的に順次切り替えて表示させる画像表示手段と、前記光源の光を前記画素に導くとともに当該画素内でそれより狭い幅となる前記各発光領域に対応した光源光到達狭幅領域を形成する第１の光学手段と、前記画像表示手段の表示画面から所定の距離の位置に各光源光到達狭幅領域からの光を眼間距離又はこれよりも小さい幅の間隔を伴って集光させる第２の光学手段と、前記第２の光学手段と前記画像表示手段の表示画面との間に設けられ光源光到達狭幅領域が形成される拡散板と、前記映像の表示タイミングに応じて前記発光領域を発光させていく発光制御手段と、を備えた眼鏡無し立体映像表示装置もしくは、複数の発光領域を有し各発光領域での発光と消灯を切り換えることができる光源と、各画素に互いに視差を有する二つの映像を時間的に交互に表示させる画像表示手段と、前記光源の光を前記画素に導くとともに当該画素内でそれより狭い幅となる前記各発光領域に対応した光源光到達狭幅領域を形成する第１の光学手段と、前記第１の光学手段と前記画像表示手段の表示画面との間に設けられた拡散板と、前記画像表示手段の表示画面から所定の距離の位置に各光源光到達狭幅領域からの光を眼間距離に対応する間隔を伴って集光させる第２の光学手段と、前記第２の光学手段と前記画像表示手段の表示画面との間に設けられ光源光到達狭幅領域が形成される拡散板と、前記映像の表示タイミングに応じて前記発光領域を発光させていく発光制御手段と、観察者の位置を検出するセンサの出力に基づいて前記二つの映像の表示を切り換える表示制御手段と、を備えたことを特徴とする眼鏡無し立体映像表示装置に構成することもできる。かかる構成であれば、光源光到達狭幅領域を第２の光学手段に近接させることができるので、適視距離を短くすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、この実施の形態の眼鏡無し立体映像表示装置を示した説明図である。
【００１１】
この実施の形態の眼鏡無し立体映像表示装置は、光源１と、画像表示手段（液晶表示パネル１１及び映像信号供給部１２）と、第１の光学手段である入射側レンチキュラーレンズ２１と、第２の光学手段である出射側レンチキュラーレンズ２２と、発光制御部９と、拡散板１３を備えて成る。
【００１２】
光源１は、８個の発光領域１ａ〜１ｈを有し各発光領域での発光と消灯を切り換えることができる。このような光源１は、例えば８本の蛍光管を各々縦長に配置することで構成してもよいし、或いは複数個のＬＥＤやＥＬ素子を縦方向に配列してこれを一つの発光領域とし、これを８つ分設けることで構成してもよいものである。勿論、８個には限らないものである。
【００１３】
液晶表示パネル１１は、液晶層と、この液晶層を挟むように設けられた一対の透明ガラス板と、一方の透明電極をなすＩＴＯ画素電極部と、他方の透明電極を成すＩＴＯベタパターンと、出射側／入射側偏光板とを備えてなる。映像信号供給部１２は、８つのカメラ（従来の図５参照）からの各々の映像信号を処理して前記液晶パネル１１に供給する。具体的には、カメラ１５ａの映像→カメラ１５ｂの映像→カメラ１５ｃの映像→カメラ１５ｄの映像→カメラ１５ｅの映像→カメラ１５ｆの映像→カメラ１５ｇの映像→カメラ１５ｈの映像の順で時間的に順繰りに表示していく。
【００１４】
発光制御部９は、光源１の発光領域１ａ〜１ｈを一つずつ順繰りに発光させていく制御を行う。発光位置の移動方向は、この例では図において右方向としている。発光／消灯の周期は、前記液晶表示パネル１１における映像の表示周期に対応している。即ち、カメラ１５ａの映像が表示されるときには、図において最も左の発光領域１ａが発光し、カメラ１５ｂの映像が表示されるときには、左から二番目の発光領域１ｂが発光するというようになっている。
【００１５】
入射側レンチキュラーレンズ２１は、レンズ部２１ａ…を有し、光源１の光を液晶表示パネル１１の各画素部分に集光させ、各画素縦列内で画素幅より狭い幅となる前記各発光領域１ａ〜１ｈに対応した光源光到達狭幅領域（発光ポイント）を形成する。なお、図において液晶表示パネル１１の光入射面側に描いている■と□は、物体として存在しているのではなく、光源１における発光している発光領域に対応する液晶画素上での集光点（発光ポイント）を□で示し、光源１における発光していない発光領域に対応して光が到達していない部分を■で示しているにすぎない。
【００１６】
出射側レンチキュラーレンズ２２は、液晶表示パネル１１の画素ピッチに対応したピッチで配列されたレンズ部２２ａ…を有している。ここで、光源１の発光領域の全てを発光させた場合においては、各画素の全体に光源からの光が到達することになり、各画素の観察位置での像は、眼間距離よりも遙かに大きなものとなり、両眼において同一の像を観察するため、観察者は立体像を認識することはできない。一方、光源１の一つ発光領域が発光した場合には、各画素の一部分（光源光到達狭幅領域）が発光ポイントとなり、この一部分についての観察位置での像は、この実施の形態では眼間距離に相当する大きさとなる。上記の一部分（光源光到達狭幅領域）の位置が一つ分ずれると、上記一部分についての観察位置での像は眼間距離に相当する距離だけ移動する。
【００１７】
図１に示している状態では、前記光源１において左から二番目の発光領域１ｂが発光しており、この１つの発光領域１ｂに対応して形成された液晶表示パネル１１における各画素の１つの光源光到達狭幅領域（発光ポイント）からの光は、観察者３の右眼（図１のｂ領域）に導かれる。このとき、液晶表示パネル１１においてはカメラ１５ｂの映像が表示される。そして、次に発光領域１ｃが発光すると、液晶表示パネル１１ではカメラ１５ｃの映像が表示され、この映像が観察者３の左眼（図１のｃ領域）に導かれることになる。更に、その後も、カメラ１５ｄの映像がｄ領域に、カメラ１５ｅの映像がｅ領域に、という具合に、映像が順次導かれていくことになる。観察者３は、左右方向の移動に応じてその位置に対応した映像を見ることができる。勿論、複数人での観察も可能である。
【００１８】
そして、かかる構成においては、各画素に一つの方向からの映像の表示を担当させるのではなく、各画素が各映像の表示を時分割で担当することになるから、水平解像度を低下させることなしに多眼式の立体映像表示が可能となる。なお、各画素内で形成される光源光到達狭幅領域の数を多くするほど、より多くの映像に対応することができる。更に、狭幅の発光ポイントの各レンズ部２２ａによる観察位置での像の幅は、眼間距離より小さければよく、幅が狭い程、観察者の移動に対し映像がなめらかに変化する。
【００１９】
（実施の形態２）
図２は、この実施の形態の眼鏡無し立体映像表示装置を示した説明図である。
冗長を避けるため、図１と同一の構成要素には同一の符号を付記してその説明を省略し、相違点を中心に説明していく。
【００２０】
映像信号供給部１２′は、二つのカメラ、例えば、カメラ１５ｂ，１５ｃ（図５参照）から得られる二つの映像のみを用い、液晶表示パネル１１の画面上に映像（ｂ）と映像（ｃ）を時間的に交互に形成するとともに、表示制御手段１４から切り換え指示を受けたときには、前記二つの映像（ｂ）（ｃ）を切り換える。
表示制御手段１４は、観察者３の頭部位置を検出するセンサ１０の出力に基づいて前記切り換え指示を映像信号供給部１２′に与える。
【００２１】
上記の構成であれば、表示画面から所定の距離の位置に例えば眼間距離に対応する間隔を伴って二つの映像領域（右眼映像領域，左眼映像領域）が交互に形成される。ここで、図２に示すごとく右眼用の映像領域に観察者３Ｂの左眼が、左眼用の映像領域に観察者３Ｂの右眼が位置したとすると、これをセンサ１０が検出し、この観察者３Ｂの位置に対応する光源光到達狭幅領域（発光ポイント）が形成されるとき（発光領域１ｅ，１ｆが発光するとき）に、左右眼映像が切り換えられることになり、当該観察者３Ｂに対して適正に立体視を行わせることができる。一方、このとき、即ち、発光領域１ｅ，１ｆが発光するときには、観察者３Ａへは映像は導かれていないから、観察者３Ａの観察に不具合を与えることはない。即ち、個別のヘッドトラッキングが可能になる。なお、センサ１０の出力に基づき、観察者が位置していない映像領域に対する発光領域の発光を停止する等の制御を行ってもよいものであり、また、左右映像領域の間隔が眼間距離に対応すればよく、各映像領域の幅は眼間距離に等しくなくてもよい。
【００２２】
（実施の形態３）
以下、この発明の第３の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２３】
図３は、この第３の実施の形態の眼鏡無し立体映像表示装置を示した説明図である。説明の便宜上、実施の形態１の構成における部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付記してその説明を省略している。実施の形態１との相違点は、液晶表示パネル１１と出射側レンチキュラーレンズ２２との間に、拡散板１３を配置するとともに、この拡散板１３に結像するように入射側レンチキュラーレンズ２１や光源１の配置等を設定したことである。前記拡散板１３を配置し、液晶表示パネル１１の各画素の一部分（光源光到達狭幅領域）を通過した光を拡散板１１上に結像させると、実施の形態１よりも出射側レンチキュラーレンズ２２に近い位置に像（発光ポイント）が形成されることになる。
【００２４】
即ち、拡散板１３を備えない場合には、液晶表示パネルの液晶層に光が集光されてこの部分が発光ポイントとなり、液晶表示パネルにおける出射側ガラス板（図示せず）の厚みの分だけ、発光ポイントが出射側レンチキュラーレンズ２２から遠くなってしまうが、上記拡散板１３を備えてこれに光を集光（結像）させることで、発光ポイントを出射側レンチキュラーレンズ２２に密着させることができ、適視距離（適正に立体視できる出射側レンチキュラーレンズと観察者との間の距離）を短くすることができる。
【００２５】
なお、この拡散板１３を備える構成は、前述した実施の形態２においても適用できることは勿論である。また、図３に示しているように、観察可能領域は一つではなく、複数形成されるものである（実施の形態１，２においても同様）。また、以上の実施の形態では、第１光学手段及び第２光学手段としてレンチキュラーレンズを用いたが、これに代えてパララックスバリアを用いることも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、水平解像度を低下させることなく多眼式の立体映像表示が可能になる。また、二眼式の構成とし、複数の観察者が居る場合でも個別のヘッドトラッキングが行える。また、拡散板を備えた構成であれば、適視距離を短くできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の眼鏡無し立体映像表示装置を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態２の眼鏡無し立体映像表示装置を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態３の眼鏡無し立体映像表示装置を示す説明図である。
【図４】従来の多眼式の眼鏡無し立体映像表示装置の原理図である。
【図５】多眼用の映像を得るための複数のカメラを示した説明図である。
【符号の説明】
１      光源
３      観察者
９      発光制御部
１０    センサ
１１    液晶表示パネル
１２    映像信号供給部
１３    拡散板
１４    表示制御手段
２１    入射側レンチキュラーレンズ
２２    出射側レンチキュラーレンズ
【図１】
0003710934.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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