(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出する半顔検出装置と、
表示対象となる左眼用画像信号と右眼用画像信号とを取り込み、これを交互に画面表示する透過型表示装置と、
前記透過型表示装置により左眼用画像が透過表示されるときには、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させ、また前記透過型表示装置により右眼用画像が透過表示されるときには、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させる点発光装置と、
を備えたことを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出する半顔検出装置と、
表示対象となる左眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する左眼用透過型表示装置と、
この左眼用透過型表示装置により左眼用画像が透過表示されるときには、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させる左眼用点発光装置と、
前記左眼用透過型表示装置の前面に配置され、前記左眼用透過型表示装置上に画面表示されている左眼用画像を透過させて観視者の左眼に導くハーフミラーと、  表示対象となる右眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する右眼用透過型表示装置と、
この右眼用透過型表示装置により右眼用画像が透過表示されるときには、前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させる右眼用点発光装置と、
を備えたことを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項３】
請求項１、２のいずれかに記載の立体画像表示装置において、
前記点発光装置、右眼用点発光装置または左眼用点発光装置を構成する光源用ＬＣＤ板は、複数の光源用ＬＣＤ板の各光源画素をずらすように、これら各光源用ＬＣＤ板を重ね合わせて構成されることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項４】
請求項１、２のいずれかに記載の立体画像表示装置において、
前記点発光装置、右眼用点発光装置または左眼用点発光装置は、発光位置を変更自在なＣＲＴ装置、ＰＤＰ装置、ＥＬ装置のいずれかによって構成されることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の立体画像表示装置において、
前記点発光装置と透過型表示装置との間、右眼用点発光装置と右眼用透過型表示装置との間、または左眼用点発光装置と左眼用透過型表示装置との間に、第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板によって構成される光路選択装置を配置し、前記第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板によって左画像用照明光または右画像用照明光の光路を決定することを特徴とする立体画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は立体テレビ放送などで使用される立体画像表示装置に係わり、特に特殊な眼鏡無しで、観視者に立体画像を見せる立体画像表示装置に関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は立体撮像された左眼用画像と、右眼用画像とを用いた無眼鏡方式による立体画像表示装置に関するもので、観視者の眼の近傍を含む左右の半顔を検出し、この情報に基づき、画像の光路を制御することにより、左眼用画像の情報を観視者の左眼に導き、右眼用画像の情報を観視者の右眼に導き、これによって特殊な眼鏡を必要とすることなく、観視者に立体画像を見せるものである。
【０００３】
【従来の技術】
立体テレビ放送などで使用される立体画像表示装置として、従来、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させて、立体画像を見せる装置と、レンティキュラースクリーンなどを用いて特殊な眼鏡無しで、立体画像を見せる装置とが知られている。
【０００４】
この場合、偏光眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させて、立体画像を見せる立体画像表示装置では、立体撮像された左眼用画像の画素（左画素）と、右眼用画像の画素（右画素）とを表示装置上に入れ子に表示させて、この表示装置上に配置された偏光板により、左画素に所定偏光度（例えば、０度）の偏光を与えるとともに、右画素に前記所定偏光度と直交する偏光度（例えば、９０度）の偏光を与え、これを左眼側レンズの偏光度が前記所定偏光度にされ、右眼側レンズの偏光度が前記所定偏光度と直交する偏光度にされた偏光眼鏡などの特殊な眼鏡を掛けた観視者に立体画像を見せる。
【０００５】
また、シャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させて、立体画像を見せる立体画像表示装置では、立体撮像された左眼用画像と、右眼用画像とを表示装置上に交互に表示させながら、表示装置上に左眼用画像を表示させているとき、シャッタ眼鏡の左眼レンズ部分を透過状態にし、また表示装置上に右眼用画像を表示させているとき、シャッタ眼鏡の右眼レンズ部分を透過状態にし、このシャッタ眼鏡を掛けた観視者に立体画像を見せる。
【０００６】
また、レンティキュラースクリーンなどを用いて特殊な眼鏡無しで、立体画像を見せる立体画像表示装置では、立体撮像された左眼用画像の画素（左画素）と、右眼用画像の画素（右画素）とを表示装置上に入れ子に表示させて、この表示装置上に配置されたレンティキュラースクリーンにより、左画素からの光を観視者の左眼に導くとともに、右画素からの光を観視者の右眼に導き、特殊な眼鏡無しで、観視者に立体画像を見せる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の立体画像表示装置においては、次に述べるような問題があった。
【０００８】
すなわち、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させて、立体画像を見せる立体画像表示装置では、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を観視者に掛けさせることが前提条件となっているので、自然な状態で立体画像を観賞させることができないという問題がある。
【０００９】
また、レンティキュラースクリーンなどを用いて特殊な眼鏡無しで、立体画像を見せる立体画像表示装置では、細長いかまぼこ状のレンズを配置して形成したレンティキュラースクリーンや１枚の板にスリットを多数形成して作成したパララックスバリアなどによって、左右画像を分離して観視者に立体画像を見せるようにしているので、立体視の可能な範囲（視域）が非常に狭く、観視者の眼が移動したとき、左眼用画像が右眼に、右眼用画像が左眼に反転入射してしまうなどの問題があった。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑み、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御することによって、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せることができる立体画像表示装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１の立体画像表示装置では、観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出する半顔検出装置と、表示対象となる左眼用画像信号と右眼用画像信号と取り込み、これを交互に画面表示する透過型表示装置と、前記透過型表示装置で左眼用画像が透過表示されるとき、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させ、また前記透過型表示装置で右眼用画像が透過表示されるとき、前記半顔検出装置に検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させる点発光装置とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２の立体画像表示装置では、観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出する半顔検出装置と、表示対象となる左眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する左眼用透過型表示装置と、この左眼用透過型表示装置で左眼用画像が透過表示されるとき、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させる左眼用点発光装置と、前記左眼用透過型表示装置の前面に配置され、前記左眼用透過型表示装置上に画面表示されている左眼用画像を透過させて観視者の左眼に導くハーフミラーと、表示対象となる右眼用画像信号を取り込み、これを画面表示する右眼用透過型表示装置と、この右眼用透過型表示装置で右眼用画像が透過表示されるとき、前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させる右眼用点発光装置とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項３では、請求項１、２のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置を構成する光源用ＬＣＤ板は複数の光源用ＬＣＤ板の各光源画素をずらすように、これら各光源用ＬＣＤ板を重ね合わせて構成することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項４では、請求項１、２のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置は発光位置を変更自在なＣＲＴ装置、ＰＤＰ装置、ＥＬ装置のいずれかによって構成されることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項５では、請求項１〜４のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置と透過型表示装置との間、右眼用点発光装置と右眼用透過型表示装置との間、または左眼用点発光装置と左眼用透過型表示装置との間に、第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板によって構成される光路選択装置を配置し、前記第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板によって左画像用照明光または右画像用照明光の光路を決定することを特徴としている。
【００１６】
【作用】
上記の構成において、請求項１の立体画像表示装置では、半顔検出装置によって観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出しながら、透過型表示装置によって表示対象となる左眼用画像信号と右眼用画像信号と取り込み、これを交互に画面表示するとともに、前記透過型表示装置で左眼用画像が透過表示されるとき、点発光装置により、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させ、また前記透過型表示装置で右眼用画像が透過表示されるとき、点発光装置により、前記半顔検出の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させることにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せる。
【００１７】
また、請求項２の立体画像表示装置では、半顔検出装置によって観視者の像を撮影して、前記観視者の左顔位置、右顔位置を検出しながら、左眼用透過型表示装置によって表示対象となる左眼用画像信号を取り込み、これを画面表示するとともに、この左眼用透過型表示装置で左眼用画像が透過表示されるとき、左眼用点発光装置により前記半顔検出装置の検出結果に基づいて前記観視者の左眼位置と前記左眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から左画像用照明光を出射させ、前記左眼用透過型表示装置の前面に配置されたハーフミラーによって前記左眼用透過型表示装置上に画面表示されている左眼用画像を透過させて観視者の左眼に導き、さらに右眼用透過型表示装置によって表示対象となる右眼用画像信号を取り込み、これを画面表示するとともに、この右眼用透過型表示装置で右眼用画像が透過表示されるとき、右眼用点発光装置により前記ハーフミラーを介在させた状態で、前記半顔検出装置の検出結果に基づいて、前記観視者の右眼位置と前記右眼用画像の各画素とを結ぶ直線上にある点から右画像用照明光を出射させることにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せる。
【００１８】
また、請求項３では、請求項１、２のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置を構成する光源用ＬＣＤ板を、複数の光源用ＬＣＤ板の各光源画素をずらすように、これら各光源用ＬＣＤ板を重ね合わせて構成することにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せる。
【００１９】
また、請求項４では、請求項１、２のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置、右眼用点発光装置、または左眼用点発光装置を、発光位置を変更自在なＣＲＴ装置、ＰＤＰ装置、ＥＬ装置のいずれかによって構成することにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せる。
【００２０】
また、請求項５では、請求項１〜４のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記点発光装置と透過型表示装置との間、右眼用点発光装置と右眼用透過型表示装置との間、または左眼用点発光装置と左眼用透過型表示装置との間に、第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板によって構成される光路選択装置を配置し、前記第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板によって左画像用照明光または右画像用照明光の光路を決定することにより、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御し、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せる。
【００２１】
【実施例】
図１は本発明による立体画像表示装置の第１実施例を示す構成図である。
【００２２】
この図に示す立体画像表示装置１は、半顔検出装置２と、制御装置３と、画像表示装置４と、点発光装置５と、光路選択装置６とを備えており、制御装置３によって装置各部の動作を制御して、画像表示装置４に左眼用画像と、右眼用画像とを交互に表示させながら、半顔検出装置２によって観視者の左眼、右眼の位置を検出させ、画像表示装置４に左眼用画像が表示されているとき、点発光装置５上の前記観視者の左眼位置に応じた位置を点発光させて、点光（左画像用照明光）を出射させるとともに、光路選択装置６によって前記点光を画像表示装置４の対応する画素の裏面に導き、観視者の左眼に入射させ、また画像表示装置４に右眼用画像が表示されているとき、点発光装置５上の前記観視者の右眼位置に応じた位置を点発光させて、点光（右画像用照明光）を出射させるとともに、光路選択装置６によって前記点光を画像表示装置４の対応する画素の裏面に導き、観視者の右眼に入射させて、この観視者に立体画像を見せる。
【００２３】
半顔検出装置２は、半顔撮影装置７と、半顔位置測定回路８とを備えており、波長λ１  ，λ２  の赤外光によって観視者の頭部を照明しながら、制御装置３からの同期信号に基づいて、前記観視者の頭部を撮影するとともに、この撮影動作によって得られた各波長λ１  ，λ２  の画像信号を処理して、前記観視者の左眼位置と、右眼位置とを検出し、この検出結果を制御装置３に供給する。
【００２４】
半顔撮影装置７は、図２に示す如く波長λ１  の赤外光を発生して観視者の頭部左側を照明する左側ＬＥＤ９と、前記観視者の頭部で反射された波長λ１  の赤外光を選択的に透過させる左側フィルタ板１０と、制御装置３から同期信号が出力される毎に、左側フィルタ板１０を透過した波長λ１  の赤外光を左側画像信号に変換する左側カメラ１１と、波長λ２  の赤外光を発生して観視者の頭部右側を照明する右側ＬＥＤ１２と、前記観視者の頭部で反射された波長λ２  の赤外光を選択的に透過させる右側フィルタ板１３と、制御装置３から同期信号が出力される毎に、右側フィルタ板１３を透過した波長λ２  の赤外光を右側画像信号に変換する右側カメラ１４とを備えている。
【００２５】
そして、左側ＬＥＤ９、右側ＬＥＤ１２によって波長λ１  ，λ２  の赤外光を発生して、観視者の頭部左側、右側を各々照明しながら、左側フィルタ板１０、右側フィルタ板１３によって観視者の頭部で反射された波長λ１  ，λ２  の赤外光を各々選択的に透過させ、制御装置３から同期信号が出力される毎に、左側カメラ１１、右側カメラ１４によって波長λ１  ，λ２  の赤外光を左側画像信号、右側画像信号に各々変換して、これを半顔位置測定回路８に供給する。
【００２６】
半顔位置測定回路８は、左側カメラ１１から出力される左側画像信号を取り込み、これをレベルを調整して図３（ａ）に示す如く左眼部分にピークを持つ左側画像信号にする左側レベル調整回路１５と、右側カメラ１４から出力される右側画像信号を取り込み、これをレベルを調整して図４（ａ）に示す如く右眼部分にピークを持つ右側画像信号にする右側レベル調整回路１６と、左側レベル調整回路１５から出力される左側画像信号と右側レベル調整回路１６から出力される右側画像信号との差を演算して図３（ｂ）に示す如く左眼部分に正ピークを持つ左側差分信号を生成する左側減算回路１７と、図５に示すしきい値特性を持ち、このしきい値特性を用いて左側減算回路１７から出力される左側差分信号を２値化し、図３（ｃ）に示す如く左眼部分を含む領域が“１”になった左顔領域分割信号を生成する左側２値化回路１８とを備えている。
【００２７】
さらに、この半顔位置測定回路８は、右側レベル調整回路１６から出力される右側画像信号と左側レベル調整回路１５から出力される左側画像信号との差を演算して図４（ｂ）に示す如く右眼部分に正ピークを持つ右側差分信号を生成する右側減算回路１９と、図５に示すしきい値特性を持ち、このしきい値特性を用いて右側減算回路１９から出力される右側差分信号を２値化し、図４（ｃ）に示す如く右眼部分を含む領域が“１”になった右顔領域分割信号を生成する右側２値化回路２０と、制御装置３から出力されるフィールド指定信号によって左側フィールドが指定されているとき、左側２値化回路１８から出力される左顔領域分割信号を選択し、また前記フィールド指定信号によって右側フィールドが指定されているとき、右側２値化回路２０から出力される右顔領域分割信号を選択する切替器２１とを備えている。
【００２８】
そして、左側カメラ１１から出力される左側画像信号と、右側カメラ１４から出力される右側画像信号とを取り込み、左側レベル調整回路１５、右側レベル調整回路１６によってこれら左側画像信号、右側画像信号のレベルを調整して正規化した後、左側減算回路１７、右側減算回路１９によってこれらの差を演算して左側差分信号と、右側差分信号とを演算するとともに、左側２値化回路１８、右側２値化回路２０によって前記左側差分信号、右側差分信号を２値化して、観視者の左顔が存在する領域を示す左顔領域分割信号と、前記観視者の右顔が存在する領域を示す右顔領域分割信号とを生成する。さらに、制御装置３から出力されるフィールド指定信号によって左側フィールドが指定されているとき、切替器２１によって前記左顔領域分割信号を選択して、これを制御装置３に供給し、また前記フィールド指定信号によって右側フィールドが指定されているとき、切替器２１によって前記右顔領域分割信号を選択して、これを制御装置３に供給する。
【００２９】
制御装置３は、１／６０秒毎に供給される左眼用画像、右眼用画像を交互に表示させるのに必要な周期（例えば、１／１２０秒）毎に同期信号、フィールド指定信号などを生成する同期発生回路２５と、この同期発生回路２５から出力される同期信号に基づき、図６（ａ）に示す如く１／６０秒毎に供給される右眼用画像の奇数フィールド分、偶数フィールド分、図６（ｂ）に示す如く１／６０秒毎に供給される左眼用画像の奇数フィールド分、偶数フィールド分を取り込み、これを図６（ｃ）に示す如くフィールド方向に入れ子にする順次化回路２６と、同期発生回路２５からフィールド指定信号が出力される毎に、半顔位置測定回路８から出力される左顔領域分割信号、右顔領域分割信号を取り込み、これら左顔領域分割信号、右顔領域分割信号に基づき、第０〜第ｎ透過制御信号Ｏａ，Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを生成する透過制御回路２７とを備えている。
【００３０】
そして、同期発生回路２５によって同期信号、フィールド指定信号などを生成し、これを半顔検出装置２と、画像表示装置４とに供給するとともに、順次化回路２６によって左眼用画像の奇数フィールド分、偶数フィールド分、右眼用画像の奇数フィールド分、偶数フィールド分を取り込み、これを入れ子にして画像表示装置４に供給し、さらに透過制御回路２７によって半顔位置測定回路８から出力される左顔領域分割信号、右顔領域分割信号を取り込み、これら左顔領域分割信号、右顔領域分割信号に基づき、第０〜第ｎ透過制御信号Ｏａ，Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを生成するとともに、第０透過制御信号Ｏａを点発光装置５に供給し、第１〜第ｎ透過制御信号Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを光路選択装置６に供給する。
【００３１】
画像表示装置４は、マトリックス状に配置された複数の表示画素２９を持ち、制御装置３の順次化回路２６から出力される右眼用画像の奇数フィールド分、左眼用画像の奇数フィールド分、右眼用画像の偶数フィールド分、左眼用画像の偶数フィールド分を取り込んで、これらの各フィールド分を構成する各画素の強さに応じて各表示画素の透過率を変化させる表示用ＬＣＤ板３０と、この表示用ＬＣＤ板３０の裏面側に配置され、表示用ＬＣＤ板３０の各表示画素２９と１対１に対応するとともに常時透過状態にある光路設定用のＬＣＤ板３１を備えている。表示用ＬＣＤ板３０を駆動する信号は、順次化回路２６の出力信号と同期発生回路２５の同期信号である。
【００３２】
そして、制御装置３から右眼用画像の奇数フィールド分、左眼用画像の奇数フィールド分、右眼用画像の偶数フィールド分、左眼用画像の偶数フィールド分が出力される毎に、これを取り込み、表示用ＬＣＤ板３０の各表示画素２９の透過率を変化させて、右眼用奇数フィールド画像、左眼用奇数フィールド画像、右眼用偶数フィールド画像、左眼用偶数フィールド画像を透過表示する。
【００３３】
また、点発光装置５は、白色光を発生する平面状のバックライト３５と、このバックライト３５の前面側に配置され、バックライト３５から出射される白色光を拡散して均一化させる拡散板３６と、この拡散板３６の前面に配置される強誘電体ＬＣＤによって構成され、制御装置３の透過制御回路２７から出力される第０透過制御信号Ｏａを取り込んで、この第０透過制御信号Ｏａを構成する各画素信号の強さに応じて各光源画素３７の透過率を変化させる光源用ＬＣＤ板３８とを備えており、バックライト３５を点灯させて白色光を発生させ、拡散板３６によってこれを拡散させながら、制御装置３の透過制御回路２７から第０透過制御信号Ｏａが出力される毎に、これを取り込み、光源用ＬＣＤ板３８の各光源画素３７のうち、指定された各光源画素３７を透過状態にして、拡散板３６によって拡散された白色光を前面側に出射し、光路選択装置６に供給する。
【００３４】
光路選択装置６は、点発光装置５の前面に配置される強誘電体ＬＣＤによって構成され、制御装置３の透過制御回路２７から出力される第１〜第ｎ透過制御信号Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを取り込んで、この第１〜第ｎ透過制御信号Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを構成する各画素信号の強さに応じて各光路選択画素４０の透過率を変化させる第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１−１〜４１−ｎを備えており、制御装置３の透過制御回路２７から出力される第１〜第ｎ透過制御信号Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを取り込むとともに，この第１〜第ｎ透過制御信号Ｏ１，Ｏ２，…，Ｏｎを構成する各画素信号の強さに応じて、第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１−１〜４１−ｎの各光路選択画素４０の透過率を変化させ、点発光装置５の各光源画素３７から出射される白色光を、ＬＣＤ板３１の常時透過状態にある画素に導き、観視者が複数居ても、各観視者に立体画像を見せる。
【００３５】
次に、図７、図８を参照しながら、観視者の右眼位置および左眼位置と、点発光装置５の各発光点位置との関係について説明する。
【００３６】
まず、点発光装置５は、図７に示す如く仮想の光源装置４５と、仮想のピンホール板４６と、拡散板３６とによって構成される仮想的な発光装置４８で、等価的に表すことができる。
【００３７】
そして、この図７に示す仮想的な発光装置４８において、図８に示す如く仮想の光源装置４５の発光面４９をｘ軸の原点とし、発光面４９の広がり方向をｙ軸とし、原点座標（０，０）から左画像用照明光が出射され、座標（０，Ｄ）から右画像用照明光が出射されれば、これが仮想的なピンホール板４６に形成された各ホール５０のうち、第ｎホール５０を通過してｘ軸上の位置Ｘ０  に立てられた拡散板３６上に導かれると、この拡散板３６上の各座標（Ｘ０  ，Ｒｎ  ）から右画像用照明光が出射され、各座標（Ｘ０  ，Ｌｎ  ）から左画像用照明光が出射されることになる。
【００３８】
この場合、仮想の光源装置４５の発光面４９上にある左画像用照明光の発光点座標（０，０）に対する拡散板３６上の左画像用照明光の発光点座標（Ｘ，Ｙ）との間に、次式が成り立ち、
【数１】
Ｘ／（Ｘ０  −Ａ）＝Ｙ／｛Ｂ（ｎ−１／２）｝        …（１）
但し、Ａ：仮想のピンホール板４６と拡散板３６との距離
Ｂ：仮想のピンホール板４６上に形成される各ホール５０間の距離
ｎ：仮想のピンホール板４６上に形成されたホール５０の番号
これを発光点座標（Ｘ，Ｙ）のｙ座標値Ｙについて、整理すれば、次式が得られ、
【数２】
Ｙ＝Ｘ｛Ｂ（ｎ−１／２）｝／（Ｘ０  −Ａ）          …（２）
この（２）式のｘ座標値Ｘとして、Ｘ＝Ｘ０  を代入すれば、次式が得られる。
【００３９】
【数３】
Ｙ＝Ｘ０  ｛Ｂ（ｎ−１／２）｝／（Ｘ０  −Ａ）        …（３）
したがって、仮想の光源装置４５の発光面４９上にある左画像用照明光の発光点座標（０，０）から左画像用照明光を出射させれば、拡散板３６上の左画像用照明光の発光点座標（Ｘ０  ，Ｘ０  ｛Ｂ（ｎ−１／２）｝／（Ｘ０  −Ａ））から左画像用照明光が出射され、これが光路選択装置６の第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１−１〜４１−ｎの各光路選択画素４０によって指定された光路にされた後、画像表示装置４のＬＣＤ板３１を透過して、表示用ＬＣＤ板３０の対応する表示画素２９の裏面に入射し、この表示画素２９が透過状態にされているとき、前記光路の線上にある観視者の左眼に入射する。
【００４０】
同様に、仮想の光源装置４５の発光面４９上にある右画像用照明光の発光点座標（０，Ｄ）に対する拡散板３６上の右画像用照明光の発光点座標（Ｘ，Ｙ）との間に、次式が成り立ち、
【数４】
Ｘ／（Ｘ０  −Ａ）＝（Ｙ−Ｄ）／｛Ｂ（ｎ−１／２）−Ｄ｝  …（４）
但し、Ａ：仮想のピンホール板４６と拡散板３６との距離
Ｂ：仮想のピンホール板４６上に形成される各ホール５０間の距離
ｎ：仮想のピンホール４６上に形成されたホール５０の番号
これを発光点座標（Ｘ，Ｙ）のｙ座標値Ｙについて、整理すれば、次式が得られ、
【数５】
Ｙ＝｛Ｂ（ｎ−１／２）Ｘ−Ａ・Ｄ｝／（Ｘ０  −Ａ）        …（５）
この（５）式のｘ座標値Ｘとして、Ｘ＝Ｘ０  を代入すれば、次式が得られる。
【００４１】
【数６】
Ｙ＝｛Ｂ（ｎ−１／２）Ｘ０  −Ａ・Ｄ｝／（Ｘ０  −Ａ）      …（６）
したがって、仮想の光源装置４５の発光面４９上にある右画像用照明光の発光点座標（０，Ｄ）から右画像用照明光を出射させれば、拡散板３６上の右画像用照明光の発光点座標（Ｘ０  ，｛Ｂ（ｎ−１／２）Ｘ０  −Ａ・Ｄ｝／（Ｘ０  −Ａ））から右画像用照明光が出射され、これが光路選択装置６の第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１−１〜４１−ｎの各光路選択画素４０によって指定された光路にされた後、画像表示装置４のＬＣＤ板３１を透過して、表示用ＬＣＤ板３０の対応する表示画素２９の裏面に入射し、この表示画素２９が透過状態にされているとき、前記光路の線上にある観視者の右眼に入射する。
【００４２】
この際、図７から分かるように、拡散板３６の面を中心として、観視者の左眼位置と、左画像用照明光の発光点座標（０，０）とが面対称となり、前記観視者の右眼位置と、右画像用照明光の発光点座標（０，Ｄ）とが面対称となることから、観視者の左眼位置と、左画像用照明光の発光点座標（０，０）とを１対１で対応させ、観視者の右眼位置と、右画像用照明光の発光点座標（０，Ｄ）とを１対１で対応させれば、画像表示装置４上に表示されている左眼用奇数フィールド画像の各画素像や左眼用偶数フィールド画像の各画素像を観視者の左眼に導くことができ、画像表示装置４上に表示されている右眼用奇数フィールド画像の各画素像や右眼用偶数フィールド画像の各画素像を観視者の右眼に導くことができる。
【００４３】
そして、図１に示す実際の立体画像表示装置１では、画像表示装置４の光路設定用のＬＣＤ板３１および表示用ＬＣＤ板３０によって右眼用奇数フィールド画像、右眼用偶数フィールド画像を透過表示しているとき、半顔検出装置２によって観視者の右顔の位置を検出し、この検出結果に基づいて、点発光装置５を構成する光源用ＬＣＤ板３８の各光源画素３７のうち、前記観視者の右眼に対応する位置にある光源画素３７を透過状態にして、この光源画素３７から右画像用照明光を出射させるとともに、光路選択装置６を構成する第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１−１〜４１−ｎの、前記観視者の右眼に対応する位置にある各光路選択画素４０を透過状態にして、前記右画像用照明光を指定された光路にし、前記右眼用奇数フィールド画像の各画素像や右眼用偶数フィールド画像の各画素像を前記観視者の右眼に導いている。
【００４４】
このとき、光路選択装置６の各光路選択用ＬＣＤ板４１−１〜４１−ｎの各光路選択画素は、上記求められた（０，Ｌｎ  ）点、（０，Ｒｎ  ）点と図１に示したＬＣＤ板３１のｐ点（このｐ点は、図８に示す仮想のピンホール板４６の第ｎホールと拡散板３６に関して鏡像対称となる位置にある）とを結ぶ直線と、各光路選択用ＬＣＤ板４１−１〜４１−ｎとの各交点として決定される。
【００４５】
同様に、画像表示装置４の光路設定用のＬＣＤ板３１および表示用ＬＣＤ板３０によって左眼用奇数フィールド画像、左眼用偶数フィールド画像を透過表示しているとき、半顔検出装置２によって観視者の左顔の位置を検出し、この検出結果に基づいて、点発光装置５を構成する光源用ＬＣＤ板３８の光源画素３７のうち、前記観視者の左眼に対応する位置にある光源画素３７を透過状態にして、この光源画素３７から左画像用照明光を出射させるとともに、光路選択装置６を構成する第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板４１−１〜４１−ｎの、前記観視者の左眼に対応する位置にある各光路選択画素４０を透過状態にして、前記左画像用照明光を、指定された光路にし、前記左眼用奇数フィールド画像の各画素像や左眼用偶数フィールド画像の各画素像を前記観視者の左眼に導いている。
【００４６】
このように、この第１実施例においては、制御装置３によって装置各部の動作を制御して、画像表示装置４に左眼用画像と、右眼用画像とを交互に表示させながら、半顔検出装置２によって観視者の左眼、右眼の位置を検出させ、画像表示装置４に左眼用画像が表示されているとき、点発光装置５上の前記観視者の左眼位置に応じた位置を点発光させて、点光を出射させるとともに、光路選択装置６によって前記点光を画像表示装置４の対応する画素の裏面に導き、観視者の左眼に入射させ、また画像表示装置４に右眼用画像が表示されているとき、点発光装置５上の前記観視者の右眼位置に応じた位置を点発光させて、点光を出射させるとともに、光路選択装置６によって前記点光を画像表示装置４の対応する画素の裏面に導き、観視者の右眼に入射させて、この観視者に立体画像を見せるようにしているので、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御することによって、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せることができる。
【００４７】
図９は本発明による立体画像表示装置の第２実施例を示す構成図である。なお、この図において、図１の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００４８】
この図に示す立体画像表示装置１が図１に示す装置と異なる点は、制御装置３の順次化回路２６を削除して、画像表示装置４に左眼用奇数フィールド画像と、左眼用偶数フィールド画像とを交互に表示させ、これを画像表示装置４の前面に配置されたハーフミラー５５を通して、観視者の左眼に導くとともに、制御装置３を構成する透過制御回路２７から右眼用画像の奇数フィールド分、右眼用画像の偶数フィールド分の表示を制御する第０〜第ｎ透過制御信号Ｏｒａ，Ｏｒ１，Ｏｒ２，…，Ｏｒｎを生成させて、これを右眼用奇数フィールド画像、右眼用偶数フィールド画像を表示する画像表示装置（図示は省略する）と、点発光装置（図示は省略する）と、光路選択装置（図示は省略する）とに供給し、この画像表示装置によって生成された右眼用奇数フィールド画像、右眼用偶数フィールド画像をハーフミラー５５で反射させて、観視者の右眼に導くようにしたことである。この場合、図２に示した半眼位置測定回路８の出力ｑと出力ｏは左画像用の制御装置３の透過制御回路２７に供給され、出力ｐは右画像用の制御装置（図示せず）に供給される。
【００４９】
これによって、この立体画像表示装置１では、各画像表示装置４の表示切替速度と、各点発光装置５の発光切替速度とを大幅に低下させて、これら各画像表示装置４、各点発光装置５の製造コストを低下させ、装置全体のコストを大幅に低下させることができる。
【００５０】
そして、この第２実施例においても、上述した第１実施例と同様に、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御することによって、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せることができる。
【００５１】
また、上述した第１、第２実施例においては、点発光装置５に１枚の光源用ＬＣＤ板３８を配置して、この光源用ＬＣＤ板３８に形成されている各光源画素３７を選択的に透過状態にして、拡散板３６から出射される白色光から、右画像用照明光と、左画像用照明光とを選択的に発生させるようにしているが、図１０に示す如く２枚の光源用ＬＣＤ板３８ａ，３８ｂの各光源画素３７をずらすように、これら各光源用ＬＣＤ板３８ａ，３８ｂを重ね合わせ、これを１枚の光源用ＬＣＤ板５６として使用するようにしても良い。
【００５２】
このようにすることにより、各光源用ＬＣＤ板３８ａ，３８ｂに形成される各光源画素３７の密度が低くても、これら各光源用ＬＣＤ板３８ａ，３８ｂを重ね合わせて作成した光源用ＬＣＤ板５６の各光源画素の密度を高くして、画素の分解能を高くすることができる。なお、重ね合わせる枚数は、３枚以上にしても良い。
【００５３】
また、上述した各実施例においては、点発光装置５を構成するバックライト３５と、光源用ＬＣＤ板３８，５６との間に、拡散板３６を配置して、バックライト３５によって得られた白色光を拡散板３６によって拡散させた後、これを光源用ＬＣＤ板３８，５６の裏面に入射させるようにしているが、バックライト３５と、光源用ＬＣＤ板３８，５６との間から、拡散板３６を外して、これを光源用ＬＣＤ板３８，５６の右側に、隣接して配置するようにしても良い。
【００５４】
さらに、上述した各実施例においては、バックライト３５と、拡散板３６と、光源用ＬＣＤ板３８（または、光源用ＬＣＤ板５６）とによって点発光装置５を構成するようにしているが、このような点発光装置５に代えて、ＣＲＴ装置、ＰＤＰ装置、またはＥＬ装置などのように発光レベルと、発光位置とを制御できる発光装置を、点発光装置５として使用するようにしても良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載された発明によれば、偏光眼鏡やシャッタ眼鏡などの特殊な眼鏡を使用させることなく、かつ特殊なレンズ板などの光学系素子を主要な要素として使用することなく、左右の画像の光路を各々制御することによって、観視者の眼が移動しても、左眼用画像を左眼に、右眼用画像を右眼に導き、複数の観視者に対し、広い視域で立体画像を見せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による立体画像表示装置の第１実施例を示す構成図である。
【図２】図１に示す半顔検出装置の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示す半顔位置測定回路の動作例を示す波形図である。
【図４】図２に示す半顔位置測定回路の動作例を示す波形図である。
【図５】図２に示す各２値化回路の２値化特性例を示す特性図である。
【図６】図１に示す順次化回路の動作例を示す模式図である。
【図７】図１に示す点発光装置の動作例を説明するための模式図である。
【図８】図１に示す点発光装置の動作例を説明するための模式図である。
【図９】本発明による立体画像表示装置の第２実施例を示す構成図である。
【図１０】本発明による立体画像表示装置の第３実施例で使用される光源用ＬＣＤ板の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１  立体画像表示装置
２  半顔検出装置
３  制御装置
４  画像表示装置（透過型表示装置、左眼用透過型表示装置）
５  点発光装置（左眼用点発光装置）
６  光路選択装置
３５  バックライト
３６  拡散板
３８，３８ａ，３８ｂ  光源用ＬＣＤ板
４１−１〜４１−ｎ  第１〜第ｎ光路選択用ＬＣＤ板
５５  ハーフミラー
５６  光源用ＬＣＤ板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003563454.tif 000007
【図７】
0003563454.tif 000008
【図８】
0003563454.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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