(57)【要約】　　　（修正有）【課題】高画質の３次元映像を専用眼鏡を使用せず観察でき、かつ余裕ある視域とする。【解決手段】液晶表示素子の背面に回帰反射スクリーンを密着設置した表示デバイスを使用、時分割方式ではハーフミラーを手前に斜めに傾けて設置し、上方に両眼間隔離した照明２灯を設ける。時分割３次元映像を表示デバイスに入力し、左眼用画像表示時間は左の照明を点灯、右眼用画像表示時間は右を点灯する。偏光方式では、斜めのハーフミラーの下にもう１式の表示デバイスを設置、１式を左眼用画像に、もう１式を右に割当てる。２式の表示デバイスはハーフミラーから見て互いに異なった偏光方向に配置するか、偏光フィルターを加え異なった偏光方向とする。左照明には左表示デバイスが可視となる方向に偏光フィルターを取付け、右照明も同じ考えで設定。照明は連続点灯し、左右チャネル独立の３次元映像を左、右、表示デバイスに入力する。【選択図】　　　　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子１の背面に隣接して回帰反射スクリーン２を設けたものを表示デバイス３とし、その正面に斜めにハーフミラー４を設け、ハーフミラーを通して表示デバイス３を見ることができる位置に、通常のヒトの両眼間隔に合わせた仮想の、左眼観察視点位置７Ｌおよび右眼観察視点位置７Ｒを設定し、両視点位置のハーフミラー４に関して対称の位置に左眼画像用照明光源５および右眼画像用照明光源６を設け、表示デバイス３に時分割方式３次元映像信号を入力すると共に、左眼用画像が表示デバイス３に表示されている時間には、左眼画像用照明光源５を点灯しハーフミラー４に反射させ表示デバイス３を照明し、右眼用画像が表示されている時間には、右眼画像用照明光源６を点灯し同様に照明し、左眼視点位置に左眼を、右眼視点位置に右眼を合わせて３次元映像を観察する３次元映像表示装置。
【請求項２】
液晶表示素子１の背面に隣接して回帰反射スクリーン２を設けた表示デバイス２式を用い、うち１式を左眼画像用表示デバイス１１、もう１式を右眼画像用表示デバイス１２とし、両者の間にハーフミラー４を斜めに設け、ハーフミラー４に関して２式の表示デバイス１１、１２の位置が対称でかつ、ハーフミラー４から見たとき、その偏光特性の方向が相互に異なった向きとなるように配置し、偏光特性の差異が不充分なときは、必要に応じて偏光フィルター１４を追加し、ハーフミラー４を見て透過および反射にて表示デバイス１１、１２が見える位置に、通常のヒト両眼間隔に合わせた、仮想の左眼観察視点位置７Ｌおよび右眼観察視点位置７Ｒを設定し、両視点位置のハーフミラー４に関して対称の位置に左眼画像用照明光源５および右眼画像用照明光源６を設け、各々に偏光フィルター１３を設け、光源を点灯したとき左眼画像用照明光源５においては左眼画像用表示デバイス１１が、右眼画像用照明光源６においては右眼画像用表示デバイス１２がそれぞれ可視となる方向に偏光フィルター１３の向きを設定し、左眼画像用表示デバイス１１には左眼用映像信号を、右眼画像用表示デバイス１２には右眼用映像信号を、それぞれ視点位置から見て上下左右正像となるように入力し、光源５、６を点灯した状態で、左眼を左眼観察視点位置７Ｌ、右眼を右眼観察視点位置７Ｒにそれぞれ合わせて３次元映像を観察する３次元映像表示装置。
【請求項３】
請求項１および２の装置において、左眼画像用照明光源５と右眼画像用照明光源６のペアを複数組設置し、複数人の観察を可能にした３次元映像表示装置。
【請求項４】
請求項１から３の装置において、照明光源の発光部形状を長方形、楕円形、もしくは任意の形状で、任意の大きさとし視域の拡大を図った３次元映像表示装置。
【請求項５】
請求項１から４の装置において一組あるいは複数組の照明光源５、６のペアの位置を自動もしくは手動の方法で移動し、観察者の視点位置の変化に対応可能とした３次元映像表示装置。
【請求項６】
請求項１から４の装置において、照明光源として任意のパターンに発光可能な面状発光ユニット２０を、請求項１の装置に用いるときはそのまま、請求項２の装置に用いるときは偏光フィルターを組み合わせて、照明光源５、６の代わりに用い、面状発光ユニット２０の発光位置、発光パターンを変更することにより、請求項３の複数人対応と同等の効果を実現し、請求項４の任意の発光部形状を実現し、また、請求項５における照明光源の移動と同様の効果を機械的移動なしに実現する３次元映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
専用眼鏡なしに３次元映像を観察できる表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３次元映像を観察するには専用眼鏡を必要とし煩わしかった。また眼鏡なし方式の場合は、画質が劣化するレンチキュラーレンズ等を使用するか、あるいは視域の非常に狭いものしかなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
専用眼鏡を使用せず高画質の３次元映像を観察できるようにし、かつその視域を余裕のあるものとすること。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
１．左右眼に時分割で映像を提示する場合
（イ）液晶表示素子などの透過形非発光表示素子の背面に隣接して回帰反射スクリーンを設ける。
（ロ）表示素子の手前に斜めにハーフミラーを設ける。
（ハ）ハーフミラーを通して表示素子を見られる位置に通常のヒトの両眼の間隔だけ離した仮想の、左眼観察視点位置、右眼観察視点位置を設定する。
（ニ）左眼画像用、右眼画像用の照明光源を、ハーフミラーに関して左眼および右眼観察視点位置と対称になる位置に設置する。
（ホ）照明光源をハーフミラーに反射させて液晶面を照明する。光源の点灯は、時分割で左眼用画像が表示されている時間は左眼画像用照明を点灯し、右眼用画像が表示されている時間は右眼画像用照明を点灯する。
（ヘ）観察点と照明光源の位置は相互に交換しても同じ機能が得られる。
２．左右眼に同時に映像を提示する場合
（イ）液晶表示素子などの透過形非発光表示素子の背面に隣接して回帰反射スクリーンを設けた表示デバイス２式を、間にハーフミラーを斜めに設け、ハーフミラーに関して２式の表示デバイスが対称の位置となるように配置する。このとき２式の表示デバイスは、ハーフミラーから見たときその偏光特性の方向が相互に異なった向きとなるようにする。無偏光の場合あるいは偏光特性が弱い場合には表示素子の前面または後面に偏光フィルターを追加する。
（ロ）ハーフミラーの透過および反射で２式の表示デバイスが見える位置に通常のヒトの両眼の間隔だけ離した仮想の、左眼観察視点位置、右眼観察視点位置を設定する。
（ハ）左眼画像用、右眼画像用の照明光源をハーフミラーに関して左眼および右眼観察視点位置と対称になる位置に設置する。
（ニ）左眼画像用照明と右眼画像用照明の各々に偏光フィルターを設ける。偏光フィルターの取り付け方向は左眼画像用照明の偏光フィルターは、照明を点灯したとき左眼画像用表示デバイスが可視となる偏光方向に、右眼画像用照明の偏光フィルターは右眼画像用表示デバイスが可視となる偏光方向にそれぞれ設定する。
（ホ）左眼画像用および右眼画像用の表示デバイスに表示する映像は、観察視点位置から見たときに上下左右が正像となるように向きを合わせる。
（ヘ）以下のように構成された装置の左眼画像用表示デバイスに左眼用映像を、右眼画像用表示デバイスに右眼用映像をそれぞれ同時に入力し、左眼画像用照明、右眼画像用照明を連続点灯し、左眼視点位置、右目視点位置にそれぞれ左右眼を合わせて３次元映像を観察する。
（ト）なお、観察視点位置と照明光源の位置は相互に交換しても同じ機能が得られる。
３．複数人観察に対応する場合
左眼画像用照明光源、右眼画像用照明光源の対をヒトの頭部の寸法以上離して複数組設ける。
４．観察者の移動に対応する場合
（イ）左眼画像用照明光源、右眼画像用照明光源の対を自動ステージ等により移動する。
（ロ）任意のパターンに発光可能な面状発光ユニットを照明光源として用い、その発光位置を変えることによって上記（イ）と同じ効果を持たせる。
【０００５】
【発明の実施形態】
本発明の実施形態を例をあげて説明する。なお本発明の実施形態は以下の例に限定されない。
＜実施形態１＞
図１のように液晶表示素子１の背面に、バックライトの代わりに回帰反射スクリーン２を密着設置して表示デバイス３とする。図２のように表示素子の手前に観察視点側に斜めに傾けたハーフミラー４を設ける。ハーフミラー４を通して表示デバイス３を見られる位置に、ヒトの左眼右眼の間隔６５ｍｍ程度離した仮想の左眼観察視点位置７Ｌおよび右眼観察視点位置７Ｒを設定する。左眼画像用照明光源５、右眼画像用照明光源６をハーフミラー４に関して観察視点位置７Ｌおよび７Ｒと対称になる位置に設置する。照明の点灯タイミングは、時分割による左眼用画像、右眼用画像の表示と同期させ、左眼用画像表示時間には左眼画像用照明光源５を、右眼用画像表示時間には右眼画像用照明光源６を点灯する。以上のように構成された装置に時分割方式の３次元映像を入力し、表示デバイス３に映像表示すると共に照明ドライバー８にて左右照明を画像に同期して点灯する。作動としては、図３のように左眼画像用照明光源５から出た照明光９はハーフミラー４にて反射し、表示デバイス３を照明し、表示素子１を透過した後、回帰反射スクリーン２に反射し回帰して、一部がハーフミラー４を透過して左眼観察視点位置７Ｌに至る。右眼画像用照明光源６から出た照明光１０も同様にして右眼観察視点位置７Ｒに至る。いま、左眼観察視点位置７Ｌに左眼を、右眼観察視点位置７Ｒに右眼をそれぞれ合わせて表示デバイス３を見ると、映像の時分割タイミングに合わせて左眼には左眼用画像が、右眼には右眼用画像が交互に見えるため、専用眼鏡なしで３次元映像を観察できる。
＜実施形態２＞
実施形態１と同様に図１のように回帰反射スクリーン２を組み合わせた表示デバイスを２式用い、図４のように１式を左眼画像用表示デバイス１１、もう１式を右眼画像用表示デバイス１２とし、両者の間にハーフミラー４を斜めに設け、ハーフミラー４に関して２式の表示デバイス１１、１２が対称の位置となるように配置する。このとき２式の表示デバイス１１、１２はハーフミラー４から見たとき、その偏光特性の方向が相互に異なった向きとなるように配置する。無偏光の場合や、偏光特性が弱い場合、あるいは配置上偏光特性が同じ向きになる場合には、必要に応じて、表示デバイス１１、１２の一方または両方の表示素子の前面または後面に偏光フィルター１４を追加する。ハーフミラー４の透過および反射で表示デバイス１１、１２が見られる位置に、ヒトの左眼右眼の間隔６５ｍｍ程度離した、仮想の、左眼観察視点位置７Ｌおよび右眼観察視点位置７Ｒを設定する。左眼画像用照明光源５と右眼画像用照明光源６を、ハーフミラー４に関して左眼観察視点位置７Ｌおよび右眼観察視点位置７Ｒとそれぞれ対称になる位置に設置する。左眼画像用照明光源５と右眼画像用照明光源６の各々には偏光フィルター１３を設ける。偏光フィルター１３の取り付け方向は、左眼画像用照明光源５では照明を点灯したとき左眼画像用表示デバイス１１が可視となる偏光方向に、右眼画像用照明光源６では点灯したとき右眼画像用表示デバイス１２が可視となる方向にそれぞれ設定する。以上のように構成された装置の左眼画像用表示デバイス１１に左眼用映像を、右眼画像用表示デバイス１２に右眼用映像を、左右映像同期させて入力する。また、照明光源５、６は連続点灯する。作動としては、図５のように左眼画像用照明光源５からでた照明光９は偏光フィルター１３にて偏光を与えられ、ハーフミラー４にて反射し、偏光方向が合わせてある左眼画像用表示デバイス１１を照明し、その表示素子１を透過した後、回帰反射スクリーン２にて反射し回帰して、一部がハーフミラー４を透過し、左眼観察視点位置７Ｌに至る。なお、ハーフミラー４を透過し右目画像を表示デバイス１２に向かった光は偏光特性によりブロックされ回帰反射スクリーンに届かない。右眼画像用照明光源６から出た照明光１０も同様にしてハーフミラー４を透過、表示デバイス１２で回帰反射し、ハーフミラー４で反射し、右眼観察視点位置７Ｒに至る。ハーフミラー反射で表示デバイス１１に届いた光はこの場合も偏光特性でブロックされ回帰反射しない。いま、左眼観察視点位置７Ｌに左眼を、右眼観察視点位置７Ｒに右眼をそれぞれ合わせて観察すると、左眼には左眼用画像が、右眼には右眼用画像がそれぞれ見えるので、専用眼鏡なしに３次元映像を観察できる。なお、観察視点から見たとき、左眼用画像、右眼用画像とも上下左右正像となるよう、あらかじめ表示デバイスあるいは入力信号の設定を行なっておくことが必要である。
＜実施形態３＞
実施形態１および２の装置において、表示デバイスの両面を大型にし、左眼画像用照明光源５と右眼画像用照明光源６のペアを実施形態１ではそのまま、実施形態２の場合には偏光フィルター１３を加えて、少なくともヒトの頭部寸法以上の間隔を持って複数組設置した装置。こうすることによって、１台の装置で同時に照明光源ペア数に相当する人数が３次元映像を見ることができる。
＜実施形態４＞
実施形態１から３の装置において、照明光源５、６の発光パターンを相互に重なり合わない範囲で長方形、楕円形その他任意の形状で余裕を持った大きさとすることにより視域を拡大したもの。
＜実施形態５＞
実施形態１から４の装置において、一組あるいは複数組の照明光源５、６のペアの位置を自動あるいは手動にて移動可能とした装置。応用例として、図７のように観察者１５の頭部位置を計測装置１６にて計測し、その結果により、自動ステージ１８を制御し、取り付けられた照明光源５、６を自動的に最適位置に移動すると、観察者１５が頭部を移動しても常に最適の画像を見ることができる。
＜実施形態６＞
実施形態１から４の装置において、照明光源５、６のペアの代わりに、白色発光ダイオードのマトリクス配置などにより製作した、任意のパターンに発光可能な面状発光ユニット２０を用い、実施の形態２に用いるときは偏光フィルターを組み合わせて構成された装置。図８の例のようなパターンにて面状発光ユニット２０を発光させると、発光パターンに応じた観察視点範囲パターン７Ｌ、７Ｒが得られる。また、発光位置を変えることにより、ステージなどの機械的移動なしに視点位置のアジャストができ、複数パターンの発光を行なうことにより、複数人で観察することもできる。この方法により実施形態４の実現も容易になる。
＜実施形態７＞
実施形態１から６の装置において、照明光源と観察視点の位置を相互に交換したもの。交換前のものと同等の機能が得られる。
【０００６】
【発明の効果】
本発明により、専用眼鏡を使用せず、高画質の３次元映像を容易に観察することが可能になる。また、従来の方式では困難だった視域の拡大や複数人の観察も容易にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示デバイスの構成要素を表す見取図
【図２】実施形態１の構成を説明する見取図
【図３】実施形態１の光路を説明する見取図
【図４】実施形態２の構成を説明する見取図
【図５】実施形態２の光路を説明する見取図
【図６】実施形態３の構成を説明する見取図
【図７】実施形態５の構成を説明する見取図
【図８】実施形態６の構成を説明する見取図
【符号の説明】
１．液晶表示素子
２．回帰反射スクリーン
３．表示デバイス
４．ハーフミラー
５．左眼画像用照明光源
６．右眼画像用照明光源
７Ｌ．左眼観察視点位置
７Ｒ．右眼観察視点位置
８．照明ドライバー
９．左眼画像用照明光源から出た照明光
１０．右眼画像用照明光源から出た照明光
１１．左眼画像用表示デバイス
１２．右眼画像用表示デバイス
１３．照明光源に設ける偏光フィルター
１４．表示素子に必要に応じて追加する偏光フィルター
１５．観察者
１６．計測装置
１７．制御装置
１８．自動ステージ
１９．発光パターンドライバー
２０．面状発光ユニット
【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】
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【図７】
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【図８】
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