(57)【要約】【課題】  従来の２次元画像ＣＲＴ程度の明るさと解像力を保持しながらも、観察者が複数存在する場合にも夫々の観察者が同時に眼鏡を用いずに立体映像を観察できる立体映像表示装置を提供する。【解決手段】  互いに視差のある左右の画像の入力信号を表示する表示装置と、観察者の左右の瞳位置を区別して検出する瞳位置検出手段と、検出された観察者の左右の瞳位置と共役な光路のみを選択的に明るくするように調光する調光装置と、からなる立体映像表示装置において、前記瞳位置検出手段は、前記表示装置の前方の複数の観察者に向かってその斜め前方及び斜め後方より照明する夫々射出波長の異なる赤外線発光部と、観察者に当たった光の反射光を画像として検出する前記表示装置側に配置されたカメラと、前記斜め前方及び斜め後方への観察者からの反射光の明部の論理和の部分を演算して瞳位置として検出する検出装置と、により構成されている。【選択図】  図２
2005321778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに視差のある左右の画像の入力信号を表示する表示装置と、観察者の左右の瞳位置を区別して検出する瞳位置検出手段と、検出された観察者の左右の瞳位置と共役な光路のみを選択的に明るくするように調光する調光装置と、からなる立体映像表示装置において、
前記瞳位置検出手段は、前記表示装置の前方の複数の観察者に向かってその斜め前方及び斜め後方より照明する夫々射出波長の異なる赤外線発光部と、観察者に当たった光の反射光を画像として検出する前記表示装置側に配置されたカメラと、前記斜め前方及び斜め後方への観察者からの反射光の明部の論理和の部分を演算して瞳位置として検出する検出装置と、により構成されていることを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項２】
前記瞳位置検出手段は、前記表示装置の前方に左右で射出波長が異なり又観察者に対して夫々前後方向に配置された左右の２つずつの発光赤外光源と、該左右２つずつの発光光源からの光の波長を分離して受光する２台のカメラとを有し、前記左又は右からの２つの発光光源からの夫々の光の反射光はこれらが交わる点において加え合わされ、２値化処理されることにより論理和処理がなされることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示装置。
【請求項３】
前記瞳位置検出手段は、表示装置側に配置された赤外発光光源と、観察者側に配置された反射特性の異なる複数の瞳位置検出用指標と、前記光源と指標とから瞳位置を検出し調光信号を生成する調光信号制御部と、により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示装置。
【請求項４】
前記瞳位置検出手段は、観察者側に配置された発光波長特性の異なる複数の瞳位置検出用発光素子と、該発光素子により瞳位置を検出し調光信号を生成する調光信号制御部と、により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示装置。
【請求項５】
互いに視差のある左右の画像の入力信号を表示する透過型表示装置と、該透過型表示装置の近傍に配置された瞳結像レンズと、観察者の左右の瞳位置を検出する瞳位置検出手段と、観察者の瞳が前記瞳結像レンズにより結像される瞳の像位置にある場合に前記瞳位置検出手段により検出される瞳位置情報に基づき調光を行う選択的に調光可能な発光光源と、により構成されていることを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項６】
前記選択的に調光可能な発光光源は、平面板に配置された発光ＬＥＤアレイからなることを特徴とする請求項５に記載の立体映像表示装置。
【請求項７】
前記選択的に調光可能な発光光源は、プラズマディスプレイからなることを特徴とする請求項５に記載の立体映像表示装置。
【請求項８】
前記選択的に調光可能な発光光源は、高輝度ランプと透過型表示装置パネルとからなることを特徴とする請求項５に記載の立体映像表示装置。
【請求項９】
前記選択的に調光可能な発光光源は、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光源と、瞳位置を可変するためにレーザ光の光路を移動させる光学系と、前記瞳位置に基づき透過型表示装置全面の画像を表示するためのレーザ光を走査する走査光学系と、からなることを特徴とする請求項５に記載の立体映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡に用いられる立体映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、外科手術においては開腹せずに硬性鏡等の内視鏡にＴＶカメラを装着して、ＣＲＴに体内の映像を映し出し、これを見ながら作業を進める手法が広く実施されている。しかしながら、通常の硬性鏡にＣＲＴ等の表示装置を用いた場合、体内の奥行き方向の情報が得られないため作業性が悪く、手術時間が長くなってしまうことが問題となる。この問題を解決する手段として、立体視硬性鏡が開発され、更にこの立体視硬性鏡に接続して立体映像を表示するディスプレイシステムも開発されている。このような立体映像表示システムにおいては、互いに視差のある映像を観察者の左右の眼球へ導くことが必要となる。このため、観察者が専用の眼鏡をかけて立体像を観察するようにした方式が実現されている。
【０００３】
このような方式を採用した例としては、交互に開閉させることが可能な一対の液晶シャッタを備えた眼鏡をかけて、この眼鏡のシャッタに同期して左右の眼球に導くための画像を交互に表示するＣＲＴを観察するものや、両眼に表示する映像を互いに偏光方向が直交した光で表示し、これらの映像を互いに偏光方向が直交する偏光板が設けられた眼鏡で観察し、偏光素子の直交組み合わせによる遮光効果を利用して立体像を観察するものがある。
【０００４】
しかしながら、内視鏡下の手術の場合、眼鏡をかけることは煩雑となり、又、滅菌不可能な眼鏡を用いての手術は好ましくない。このような理由から、眼鏡を必要としない立体映像表示システムが考えられている。このシステムには、かまぼこ状の同筒レンズを多数配列したレンティキュラ板や、複眼状の微小レンズを配列したフライ・アイ・レンズ板等を利用した指向性のよいスクリーン等を用いたものがあるが、何れも解像力の点において不十分であり、実用には問題を含んでいる。
【０００５】
更に、近年、これに加えて眼鏡を必要としない新しい立体映像表示システムがテルモ社により開発され、「３次元画像コンファレンス'９４」において発表された（講演論文２１９頁参照）。
図９に、この立体映像表示システムの基本構成を示す。このシステムでは、複数の観察者各々の左右の眼球の位置を検出し、右眼には右眼用の映像を、左眼には左眼用の映像を選択的に投影することによって、立体視観察を可能にしている。従って、観察者の眼球の位置が移動しても、瞳が追随するように投影されるため観察者の姿勢の自由度は制約を受けないという利点を有している。
尚、右眼用の映像を投影するシステムと左眼用の映像を投影するシステムとは、基本的に同様な構成であるため、ここでは図１０に従って、右眼用の映像を表示する基本システムについて具体的に説明する。
【０００６】
図１０に示すように、この立体映像表示システムでは、まず、赤外ＬＥＤ光源１によって照明された観察者の顔の右半面は、観察者の正面に配置されているモノクロＣＣＤカメラ２によって撮像される。ＣＣＤカメラ２は信号処理系３を介してモノクロＣＲＴ４と接続され、ＣＲＴ４には２値化処理された観察者の顔の右半面が表示される。このＣＲＴ４とフレネルレンズ５とを組み合わせて使用することにより、観察者の右眼にのみ光を入射させ得る指向性を有する光源を実現できる。又、この光源をバックライト光源として、フレネルレンズ５の前方に立体視内視鏡６の右眼用の画像をカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）７を介して表示する透過型液晶パネル８を配置すれば、右眼用の映像を観察者の右眼にのみ投影することが可能になる。
又、これと同様のシステムを用いて、左眼用の映像のためのシステムも構成することが可能である。但し、この場合、図９に示すように、左眼用及び右眼用の映像を夫々観察者の左右の眼球に導くためのハーフミラーが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、テルモ社が開発した上記のようなシステムでは、図１１に示すように、ＣＲＴ４に映る観察者の像を液晶パネル８のバックライト光源として使用しているために、映像が暗いという問題がある。又、図１２に示すように、観察者の顔半面が赤外ＬＥＤ光源１によって正確に照明されない場合（特に観察者が複数存在している場合）には、観察者は正確な立体映像を見ることはできず、よって、複数の観察者が同時に立体映像を観察することはより困難となる。更には、現在、液晶パネルの解像力はＣＲＴのそれと比べて劣っており、又、このシステムでは液晶パネルを表示装置として用いているため、眼鏡を使用して立体映像を観察するＣＲＴ方式と比較して解像度が落ちる等の問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来技術の有する問題点に鑑み、従来の２次元画像ＣＲＴ程度の明るさを保持しながらも、観察者が複数存在する場合にも夫々の観察者が同時に眼鏡を用いずに立体映像を観察できる立体映像表示装置を提供することを目的とする。また、本発明の立体映像表示装置は、従来装置と比較してより明るさの向上した立体映像を専用の眼鏡を必要とせず得られる立体映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明による立体映像表示装置は、互いに視差のある左右の画像の入力信号を表示する表示装置と、観察者の左右の瞳位置を区別して検出する瞳位置検出手段と、検出された観察者の左右の瞳位置と共役な光路のみを選択的に明るくするように調光する調光装置と、からなる立体映像表示装置において、前記瞳位置検出手段は、前記表示装置の前方の複数の観察者に向かってその斜め前方及び斜め後方より照明する夫々射出波長の異なる赤外線発光部と、観察者に当たった光の反射光を画像として検出する前記表示装置側に配置されたカメラと、前記斜め前方及び斜め後方への観察者からの反射光の明部の論理和の部分を演算して瞳位置として検出する検出装置と、により構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による立体映像表示装置は、好ましくは、前記瞳位置検出手段は、前記表示装置の前方に左右で射出波長が異なり又観察者に対して夫々前後方向に配置された左右の２つずつの発光赤外光源と、該左右２つずつの発光光源からの光の波長を分離して受光する２台のカメラとを有し、前記左又は右からの２つの発光光源からの夫々の光の反射光はこれらが交わる点において加え合わされ、２値化処理されることにより論理和処理がなされることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による立体映像表示装置は、好ましくは、前記瞳位置検出手段は、表示装置側に配置された赤外発光光源と、観察者側に配置された反射特性の異なる複数の瞳位置検出用指標と、前記光源と指標とから瞳位置を検出し調光信号を生成する調光信号制御部と、により構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による立体映像表示装置は、好ましくは、前記瞳位置検出手段は、観察者側に配置された発光波長特性の異なる複数の瞳位置検出用発光素子と、該発光素子により瞳位置を検出し調光信号を生成する調光信号制御部と、により構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による立体映像表示装置は、互いに視差のある左右の画像の入力信号を表示する透過型表示装置と、該透過型表示装置の近傍に配置された瞳結像レンズと、観察者の左右の瞳位置を検出する瞳位置検出手段と、観察者の瞳が前記瞳結像レンズにより結像される瞳の像位置にある場合に前記瞳位置検出手段により検出される瞳位置情報に基づき調光を行う選択的に調光可能な発光光源と、により構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による立体映像表示装置は、好ましくは、前記選択的に調光可能な発光光源は、平面板に配置された発光ＬＥＤアレイからなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による立体映像表示装置は、好ましくは、前記選択的に調光可能な発光光源は、プラズマディスプレイからなることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明による立体映像表示装置は、好ましくは、前記選択的に調光可能な発光光源は、高輝度ランプと透過型表示装置パネルとからなることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明による立体映像表示装置は、好ましくは、前記選択的に調光可能な発光光源は、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光源と、瞳位置を可変するためにレーザ光の光路を移動させる光学系と、前記瞳位置に基づき透過型表示装置全面の画像を表示するためのレーザ光を走査する走査光学系と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、広範囲の観察域を有し、複数の観察者が同時に眼鏡を用いずに立体映像を観察することができる。また、本発明の立体映像表示装置は、従来装置と比較してより明るさの向上した立体映像を得られ、専用の眼鏡を必要としない立体映像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
【００２０】
本発明の立体映像表示装置では、観察者を照明する光源の数を増やして画像処理を行う（或いは観察者に反射板を装着させる）ことにより、観察者の瞳位置をより検出し易くし、複数の観察者が同時に使用することを可能としている。
また、本発明の立体映像表示装置では、観察画像を表示する液晶パネルのバックライト光源として、指向性を有しＣＲＴより明るい光源を使用することにより、眼鏡を必要としない本発明の立体映像表示装置において、従来のものより明るい立体映像を得ることができる。
【００２１】
以下、本発明を適用した立体映像表示装置を各別の実施例及び参考例に基づき、詳細に説明する。
本発明による立体映像表示装置は、基本的に、観察者の瞳位置検出手段，画像表示用光源及び画像表示装置により構成されている。以下説明する各実施例では、夫々この基本構成のうちの一例を示すものであり、各実施例及び参考例の構成同士又は従来例との組み合わせは自由に行えるようになっている。
【００２２】
なお、立体映像表示装置を、互いに視差のある左右の画像の入力信号を表示する発光型表示装置と、この発光型表示装置の前方に配置された観察者の瞳の像を表示する透過型表示装置と、前記発光型表示装置の表示画像をリレーして再結像し、前記透過型表示装置に表示された観察者の瞳像を観察者の眼球に投影結像する結像光学系とにより構成するようにすれば、解像力に高い立体映像を得ることができる。
この構成例を第１参考例に示す。
【００２３】
第１参考例
図１は、第１参考例の立体映像表示装置の右眼用のシステム構成を示す図である。図示のように、第１参考例の立体映像表示装置では、観察者の顔の右半面を照明する赤外ＬＥＤ光源が備えられ、照明された観察者の顔の右半面を撮像するモノクロＣＣＤカメラ１１が、信号処理系１２を介して透過型液晶パネル１３と接続されている。立体視内視鏡１４は、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）１５を介してＣＲＴ１６と接続されている。このＣＲＴ１６と透過型液晶パネル１３との間には結像レンズ１７系が配置されている。そして、ＣＲＴ１６は結像レンズ系１７の略前側焦点位置に配置され、液晶パネル１３は結像レンズ系１７の略後側焦点位置に配置される。又、透過型液晶パネル１３と観察者との間には、結像レンズ系１８及び１９が配置されている。そして、透過型液晶パネル１３は結像レンズ系１８の略前側焦点位置に配置され、結像レンズ系１９は結像レンズ系１８の略後側焦点位置に配置されている。このとき、ＣＲＴ１６上に表示される右眼用の映像が、透過型液晶パネル１３に映る観察者の顔の右半面部分のみ透過するように透過型液晶パネル１３を調整すると、右眼用の画像は観察者の右眼にのみ投影されるようになる。
【００２４】
従って、このように解像力の高いＣＲＴを使用することにより、従来の液晶パネルと比較してより良質な立体映像を得ることができる。
尚、図示しないが、左眼用の映像もこのような右眼用のシステムと同様に構成されている。又、本実施例において使用されるディスプレイは、ＣＲＴに限定されることはなく、プラズマディスプレイ等を用いても同様な効果を得ることができる。
【００２５】
本発明は、複数の観察者が同時に立体映像を観察できるようにすることを目的としている。このため、観察者を照明する赤外ＬＥＤ光源の数を増やし、その配置位置及び観察者を撮像するＣＣＤカメラからの画像の処理方法に夫々工夫を施した。
即ち、互いに視差のある左右の画像の入力信号を表示する表示装置と、観察者の左右の瞳位置を区別して検出する瞳位置検出手段と、検出された観察者の左右の瞳位置と共役な光路のみを選択的に明るくするように調光する調光装置と、からなる立体映像表示装置において、前記瞳位置検出手段を、前記表示装置の前方の複数の観察者の左側前方及び左側後方より照明する夫々射出波長の異なる赤外線発光部と、観察者に当たった光の反射光を画像として検出する表示装置側に配置されたカメラと、前記左側前方及び左側後方への観察者からの反射光の明部の論理和の部分を演算して瞳位置として検出する検出装置と、により装置を構成した。
この構成例を第１実施例に示す。
【００２６】
第１実施例
図２は、本発明の第１実施例の立体映像表示装置の右眼用のシステム構成を示す図である。図示のように、本実施例の装置では、赤外ＬＥＤ光源２１（波長λ１）を表示装置側から観察者群に向かってその左斜め後方に配置し、赤外ＬＥＤ光源２２（波長λ２）を観察者群に向かってその左斜め前方に配置している。この赤外ＬＥＤ光源２１から射出される波長λ１の光と赤外ＬＥＤ光源２２から射出される波長λ２の光とは、波長分離を実現するのに十分な波長間隔を有している。又、光源２１及び２２によって照明された観察者の顔の右半面を撮像するモノクロＣＣＤカメラ２３及び２４は観察者群の正面に配置されている。このとき、モノクロＣＣＤカメラ２３には光源２１からの波長λ１の光のみ、モノクロＣＣＤカメラ２４には光源２２からの波長λ２の光のみを透過し得る波長フィルタが夫々装着されている。モノクロＣＣＤカメラ２３及び２４は、信号処理系２５を介してモノクロＣＲＴ２６と接続されている。このモノクロＣＲＴ２６とフレネルレンズ２７とにより、指向性を有する画像表示用光源が構成される。又、立体視内視鏡２８は、ＣＣＵ２９を介して透過型液晶パネル３０と接続されている。
【００２７】
本発明の第１実施例の立体映像表示装置は上記のように構成されているので、まず、(1)赤外ＬＥＤ光源２１により照明された観察者の顔の右半面は、波長フィルタによってモノクロＣＣＤカメラ２３のみにより撮像される。同様にして、(2)赤外ＬＥＤ光源２２に照明された観察者の顔の右半面はモノクロＣＣＤカメラ２４のみによって撮像される。次に、これらにより得られた画像情報は、夫々モノクロＣＣＤカメラ２３及び２４から信号処理系２５へ送出され、ここにおいて前記(1)と(2)とにより得られた画像情報が２値化され、更に図３（ａ）に示す表に従うような明部の論理和部分の合成処理がなされる。この結果、モノクロＣＲＴ２６上に、図３（ｂ）に示すように、殆ど全ての観察者の顔の右半面を映し出すことが可能になる。
従って、従来例と同様に、モノクロＣＲＴ２６とフレネルレンズ２７とを組み合わせることにより、透過型液晶パネル３０のバックライト光源として使用することが可能になって、殆どの観察者の右眼にのみ右眼用映像を投影できる。
尚、図示されていないが、左眼用の映像も右眼用のものと同様なシステム構成により、観察者の顔の左半面を照明することによって、観察者の左眼にのみ左眼用の映像を投影できるようになっている。
従って、従来、立体像を投影することが困難であった、観察者の前方に他の観察者がいるような場合においても、本発明の第１実施例の立体映像表示装置を用いることにより容易に立体映像を投影することができる。
【００２８】
又、複数の観察者が同時に立体映像を観察できるようにするために、以下説明する本発明の第２実施例及び第３実施例の装置では、観察者夫々の瞳位置を検出するための瞳位置検出手段が設けられている。即ち、表示装置側に配置された赤外発光光源と、観察者側に配置された反射特性の異なる複数の瞳位置検出用指標と、前記光源と指標とにより瞳位置を検出し調光信号を生成する調光信号制御部と、からなる瞳位置検出手段が装置に設けられている。
【００２９】
第２実施例
図４（ａ）は、本発明の第２実施例の立体映像表示装置の構成を示す図である。まず、本発明の第２実施例の立体映像表示装置を使用する場合には、観察者は裏面が粘着テープになっている右眼用反射板３１，左眼用反射板３２を夫々左右の眼の下に貼る。反射板３１が反射する光の波長λ１と反射板３２が反射する光の波長λ２とは波長を異にしており、波長分離を実現するのに十分な波長間隔が形成されている。波長λ１の光を発する赤外ＬＥＤ光源３３，波長λ２の光を発する赤外ＬＥＤ光源３４は夫々観察者の正面に配置され、波長λ１の光のみ透過させ得る波長フィルタが装着されているモノクロカメラＣＣＤ３５及び波長λ２の光のみ透過させ得る波長フィルタが装着されているモノクロＣＣＤカメラ３６が、夫々観察者の正面に配置されている。そして、モノクロＣＣＤカメラ３５は右眼用モノクロＣＲＴ３７と接続され、更にフレネルレンズ３８と組み合わされて右眼画像用の透過型液晶パネル３９のための光源となる。又、図示されていないが、モノクロＣＣＤカメラ３６は前記と同様に左眼用モノクロＣＲＴと接続され、フレネルレンズと組み合わされて左眼用画像のための光源となる。
【００３０】
このように、本発明の第２実施例の立体映像表示装置では、反射する光の波長が互いに異なる反射板を２枚使用することにより、観察者を照明する２つの光源３３及び３４を夫々観察者の正面に配置することが可能となって、従来よりも正確に観察者の瞳位置を検出することができるようになる。
【００３１】
第３実施例
本発明の第３実施例の立体映像表示装置の構成は本発明の第２実施例の立体映像表示装置に示したものと同様であるが、本発明の第２実施例において使用される粘着テープ付の反射板に代えて、図４（ｂ）に示すような、レンズのない素通しの眼鏡フレーム４０を使用する点が異なる。
この眼鏡フレーム４０の右眼に対応する部分には波長λ１の光のみを反射し得る反射体４１が貼り付けられており、眼鏡フレーム４０の左眼に対応する部分には波長λ２の光のみ反射し得る反射板４２が貼り付けられている。そして、眼鏡フレーム４０を使用して、第３実施例に示した装置を用いることにより、観察者の瞳位置を正確に検出することが可能になる。
尚、反射板４１，４２の代わりに、この反射板と同様の性質を備えた塗料を眼鏡フレーム４０の該当部分に塗布することによっても、前記と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
また、本発明では、形成される立体映像の明るさをより向上させることも目的としている。この目的を達成するためには、互いに視差のある左右の画像の入力信号を表示する透過型表示装置と、この透過型表示装置の近傍に配置された瞳結像レンズと、観察者の左右の瞳位置を検出する瞳位置検出手段と、観察者の瞳が前記瞳結像レンズにより結像される瞳の像位置にある場合に前記瞳位置検出手段により検出される瞳位置情報に基づき調光を行う選択的に調光可能な発光光源と、により装置を構成している。
この構成例を第４実施例に示す。
【００３３】
第４実施例
図５は、本発明の第４実施例の立体映像表示装置の構成を示す図である。本実施例の装置では、ＴＶカメラを用いて検出した観察者の瞳位置をＸ−Ｙ平面上における位置情報に変換した場合に、その位置にレーザ光源を用いて明るい画像が得られるように投影系に工夫がなされている。
本発明の第４実施例の立体映像表示装置は、図５に示すように、まず、Ｒ，Ｇ，Ｂのレーザ光源５１と、互いの位置関係を変えることによりレーザ光源５１からの光の光路を水平方向に平行移動させ得る２個のくさび型のプリズムからなるプリズム５２と、更にプリズム５２からの光の光路を垂直方向に平行移動させ得る２個のくさび型のプリズムからなるプリズム５３と、が配置されている。そして、プリズム５３から射出されるレーザ光の光路上の瞳位置に、この光の光路を垂直方向（図では下側）に変換するミラー５４が配置されている。更に、ミラー５４からの光を反射して、この光が瞳結像レンズであるフレネルレンズ５６を介して透過型液晶パネル５７上を水平方向に走査できるような位置に、ポリゴンミラー５５が配置されている。
【００３４】
次に、図６（ａ）及び（ｂ）に基づき、レーザ光源５１から射出される光のミラー５４上における反射点を、垂直及び水平方向に移動させる方法について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、レーザ光源側から順に、プリズム５２，５３及びミラー５４が配置されている。プリズム５２は、互いの位置関係を変えることによりレーザ光源５１からの光の光路を水平方向に平行移動させ得る２個のくさび型プリズムからなっている。又、プリズム５３は、プリズム５２からの光の光路を垂直方向に平行移動させ得る２個のくさび型プリズムからなっている。
そして、図６（ｂ）に示すように、プリズム５２を構成する２つのプリズムの相対位置を変化させること、即ち、プリズム５２を構成する２つのプリズムのうちの一方を垂直方向若しくは水平方向に移動させることによって、プリズム５３へ入射する光の入射点を水平方向に平行移動させることが可能になる。又、これと同様に、プリズム５３を構成する２つのプリズムのうちの一方を垂直方向若しくは水平方向に移動させることによって、ミラー５４への光の入射点を垂直方向に移動させることが可能になる。従って、ミラー５４上における光の反射点を垂直若しくは水平方向に移動させることができる。
【００３５】
このようにして、瞳位置に配置されたミラー５４上におけるレーザ光源３１からの光の反射点を移動させて、更にフレネルレンズ５６を介することにより、任意の観察者の眼球にレーザ光源５１からの光を導くことが可能な指向性を有する光源を実現することができる。本発明の第４実施例の立体映像表示装置では、これを透過型液晶パネル５７用のバックライト光源として使用している。
更に、レーザ光源５１からの光を任意の観察者の眼球に導くことが可能な状態を保持したまま、ミラー５４を垂直方向に傾けることで、透過型液晶パネル５７上における垂直方向の走査を行うことが可能になる。又、ポリゴンミラー５５を回転させることで、透過型液晶パネル５７上における水平方向の走査を行うことができる。
以上のように、本発明の第４実施例の立体映像表示装置では、任意の観察者の眼球に映像を正確に投影でき、映像の明るさもより明るくすることが可能となる。
【００３６】
第５実施例
図７は、本発明の第５実施例の立体映像表示装置の構成を示す図である。本発明の第５実施例の立体映像表示装置では、赤外ＬＥＤ光源６１で照明された観察者の顔の半面を撮影するために、モノクロＣＣＤカメラ６２が観察者の正面の位置に配置されている。モノクロＣＣＤカメラ６２は信号処理系６３を介して透過型液晶パネル６４と接続されている。このとき、キセノンランプ等からなる明るい光源６５からの光を光学系６６を介して平行光とし、不必要に光束径を拡げずに液晶パネル６４の全面を投影し得る程度の適切な指向性を有するすりガラス６７によって前記光を分散させ、液晶パネル６４へ入射させるようになっている。
このように構成された本発明の第５実施例の立体映像表示装置では、撮像された観察者の顔の半面部分のみ光源６５からの光が透過するように液晶パネル６４を調整することによって、瞳結像レンズであるフレネルレンズ６８と組み合わせて、指向性を備えた明るい光源を実現している。
【００３７】
第６実施例
図８（ａ）は、本発明の第６実施例の立体映像表示装置の構成を示す図である。本発明の第６実施例の立体映像表示装置では、従来例における透過型液晶パネル用のバックライト光源であるモノクロＣＲＴに代えて、図８（ｂ）に示すようなアレイ状に配置されたＬＥＤ７１を使用している。
図８（ａ）に示すように、本発明の第６実施例の立体映像表示装置では、信号処理系７２を介して、アレイ状のＬＥＤ７１と観察者の顔の半面を撮像するモノクロＣＣＤカメラ７３とが接続され、観察者の顔の半面部分の像にだけ対応してＬＥＤ７１が点灯するようになっている。このとき、観察者の瞳に必ず１つ以上のＬＥＤの光が入射するように構成すれば、より明るい光源となる。
【００３８】
又、従来例における透過型液晶パネル用のバックライト光源であるモノクロＣＲＴの代わりに、プラズマディスプレイ等の明るい平板ディスプレイを光源として使用しても、上記と同様の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１参考例にかかる立体映像表示装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかる立体映像表示装置の構成図である。
【図３】（ａ）は第１実施例の装置における画像信号の処理方法を説明するための表であり、（ｂ）は第１実施例の装置により得られる観察者の顔の右半面の画像を説明するための図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施例にかかる立体映像表示装置の構成図であり、（ｂ）は本発明の第３実施例において使用される眼鏡フレームを示す図である。
【図５】本発明の第４実施例にかかる立体映像表示装置の構成図である。
【図６】図５に示した装置に備えられたプリズム及びミラーの具体的な構成を説明するための図であり、（ｂ）はそのプリズムにより光路の進行方向を移動させる方法を説明するための図である。
【図７】本発明の第５実施例にかかる立体映像表示装置の構成図である。
【図８】（ａ）は本発明の第６実施例にかかる立体映像表示装置の構成図であり、（ｂ）は（ａ）に示した装置に備えられているアレイ状のＬＥＤ光源の構成を示す正面図である。
【図９】従来の立体映像表示装置の構成図である。
【図１０】従来の立体映像表示装置の左眼用の映像を投影するシステム構成図である。
【図１１】図８に示した装置によりＣＲＴ上に表示される画像の様子を示す図である。
【図１２】図８に示した装置における照明される観察者と光源との位置関係と、その装置により得られる画像を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０，２１，２２，３３，３４，６１         赤外ＬＥＤ光源
１１，２３，２４，３５，３６，６２，７３   モノクロＣＣＤカメラ
１２，２５，６３，７２         信号処理系
１３，３０，３９，５７，６４   透過型液晶パネル
１４，２８         立体視内視鏡
１５，２９         ＣＣＵ
１６，２６，３７   ＣＲＴ
１７，１８，１９   結像レンズ系
２７，３８，５６，６８   フレネルレンズ
３１，３２         反射板
４０               眼鏡フレーム
４１，４２         反射体
５１               レーザ光源
５２，５３         プリズム
５４               ミラー
５５               ポリゴンミラー
６５               光源
６６               光学系
６７               すりガラス
７１               アレイ状ＬＥＤ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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