(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間光変調素子と、空間光変調素子の背面に近接して配置した投影用凸レンズ板と、空間光変調素子の前面に配置して空間光変調素子が表示する画像を拡大虚像として鑑賞できるようにする拡大用凸レンズ板と、空間光変調素子に鑑賞者の左眼用および右眼用の方向像に対応したステレオ画像を時間交互に切り換えて時分割表示する時分割手段と、発光面上の任意の部分領域で発光する分割光源と、ステレオ画像を鑑賞者の左右両眼に選択的に投影するように分割光源を左右２つの領域で交互に時分割発光させる発光制御手段で構成した立体映像表示装置において、鑑賞者の位置判定手段と、表示停止手段を備えるとともに、位置判定手段を、空間光変調素子の左右に配設されたビーム光源と、ビーム受光器で構成して、立体映像を鑑賞できる立体映像表示装置からの距離に鑑賞者がいる場合でのみ、ビーム光源から発したビーム光が拡大用凸レンズ板を通過し鑑賞者により反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板を通過してビーム受光器で受光される光路を有するようにしたことを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項２】
空間光変調素子と、空間光変調素子の背面に近接して配置した投影用凸レンズ板と、空間光変調素子の前面に配置して空間光変調素子が表示する画像を拡大虚像として鑑賞できるようにする拡大用凸レンズ板と、空間光変調素子に鑑賞者の左眼用および右眼用の方向像に対応したステレオ画像を時間交互に切り換えて時分割表示する時分割手段と、発光面上の任意の部分領域で発光する分割光源と、ステレオ画像を鑑賞者の左右両眼に選択的に投影するように分割光源を左右２つの領域で交互に時分割発光させる発光制御手段で構成した立体映像表示装置において、鑑賞者の位置判定手段と、表示停止手段を備えるとともに、位置判定手段を、空間光変調素子の左右に配設された2組のビーム光源とビーム受光器で構成して、立体映像を鑑賞できる立体映像表示装置からの距離および左右位置に鑑賞者がいる場合でのみ、ビーム光源から発したビーム光が拡大用凸レンズ板を通過し鑑賞者により反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板を通過してビーム受光器で受光される、2組の光路を有するようにしたことを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項３】
空間光変調素子と、空間光変調素子の背面に近接して配置した投影用凸レンズ板と、空間光変調素子の前面に配置して空間光変調素子が表示する画像を拡大虚像として鑑賞できるようにする拡大用凸レンズ板と、空間光変調素子に鑑賞者の左眼用および右眼用の方向像に対応したステレオ画像を時間交互に切り換えて時分割表示する時分割手段と、発光面上の任意の部分領域で発光する分割光源と、ステレオ画像を鑑賞者の左右両眼に選択的に投影するように分割光源を左右２つの領域で交互に時分割発光させる発光制御手段で構成した立体映像表示装置において、鑑賞者の位置検出手段と、鑑賞者の左右位置に追従してステレオ画像を鑑賞者の左右両眼に選択的に投影するように前記分割光源の左右２つの発光領域を移動させる発光位置移動手段を備えるとともに、位置検出手段を、鑑賞可能範囲内での鑑賞者の左右両眼への分離投影に必要な複数組のビーム光源およびビーム受光器により、ビーム光源から発したビーム光がそれぞれ拡大用凸レンズ板を通過し鑑賞者により反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板を通過してビーム受光器でそれぞれ受光されるように構成したことを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項４】
鑑賞者までの距離に追従して、分割光源の前後位置を移動させる投影距離移動手段を備えたことを特徴とする請求項３の立体映像表示装置。
【請求項５】
３以上の方向像を鑑賞者の視点位置に応じた隣接２方向像に切り換える信号切換手段を備えたことを特徴とする請求項３または請求項４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、眼鏡を必要としない立体映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡を使用しないで立体映像を表示するには、なんらかの光学作用で、立体映像を構成する多方向像のうち各方向像に対応する表示光線を鑑賞者の目の位置で収束させ、それぞれの収束点が横方向に鑑賞者の左右両眼の間隔（瞳孔間隔）になるようにすることで、その鑑賞位置に両眼を置くと自律的に左右両眼にそれぞれ左右映像が分離投影され、立体映像として鑑賞できるようにする必要がある。このような光学作用を得るために、例えば、映像表示装置と鑑賞者の間にパララクス・バリヤやレンチキュラー板を配置したりしていた。
【０００３】
しかし、パララックス・バリヤやレンチキュラー板を使用して得られる各方向像は、映像表示装置の表示面の（１／方向数）の部分で表示されるので、水平方向の解像度の低下と水平と垂直の解像度にアンバランスを招くと同時に、パララクス・バリヤの場合には明るさの低下、レンチキュラー板の場合にはレンズ収差に起因するボケによる分離の限界も生ずる。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するものとして、カラーＬＣＤなどの空間光変調素子に鑑賞者の左眼用および右眼用の方向像に対応したステレオ画像を時分割で表示させ、時間切り換えに対応して異なる位置から光を照射できる二次元ディスプレイデバイスで、前記各方向像を左右両眼に選択的に投影することにより立体映像を表示する立体映像表示装置がある。
【０００５】
図１２は、例えば、特表平４ー５０４７８６号公報に示された従来の立体映像表示装置を上方から見た原理図であり、図において、１は空間光変調素子、２３は凸レンズ板、２４は二次元ディスプレイデバイス、２５は二次元ディスプレイデバイス２４のスクリーンで、スクリーン２５上の任意のスポット２５ａで発光する。２６は空間光変調素子１に表示されるステレオ画像の時分割の制御と二次元ディスプレイデバイス２４の発光の制御を行う時分割制御回路、ＥＹＥは鑑賞者の視点である。
【０００６】
このような、図１２に示す従来の立体映像表示装置では、スポット２５ａからの光は、凸レンズ板２３を通過するため視点ＥＹＥの位置でしか、空間光変調素子１に表示された映像の光源としては作用しない。そのため空間光変調素子１に表示されたステレオ画像とスポット２５ａの発光位置を時分割制御回路２６で時分割的に切り換えるように制御することで、空間光変調素子１に時分割表示されたステレオ画像は左眼用および右眼用の方向像として左右両眼に分離投影でき、立体映像として鑑賞できる。
【０００７】
また、空間光変調素子と二次元ディスプレイデバイスを２台ずつ設け、それぞれ独立に左眼用、右眼用とし、ハーフミラーを用いて合成することで立体映像を表示する立体映像表示装置がある。図１３は、例えば、特開平７ー１５９７２３号公報に示された別構成の従来の立体映像表示装置を前方から見た図であり、図において、２７は白黒ＣＲＴで、図１２の二次元ディスプレイデバイス２４に相当する。２８はハーフミラー、２９はＬＥＤ、３０は白黒ＣＣＤカメラ、３１は信号分配器、３２はネガポジ反転回路、３３は鑑賞者である。図１３に示すように、左眼用および右眼用のステレオ画像は、左眼用、右眼用に独立に構成された空間光変調素子１に表示され、白黒ＣＲＴ２７を光源として、ハーフミラー２８で合成後、左右両眼に分離投影され、立体映像として鑑賞できる。
【０００８】
さらに、ＬＥＤ２９で照明された鑑賞者３３の顔半分を白黒ＣＣＤカメラ３０で撮影して、信号分配器３１から一方はそのまま、もう一方はネガポジ反転回路３２を通して白黒ＣＲＴ２７に発光点として表示することで、鑑賞者の位置が移動しても鑑賞位置に光源が追従するので立体映像を鑑賞できる。
【０００９】
【特許文献１】
特表平４ー５０４７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の立体映像表示装置は、立体映像を表示できる大きさがカラーＬＣＤなどの空間光変調素子の大きさで決まるので、画面サイズを大きくすることが困難であるという問題点があった。
【００１１】
また、鑑賞者が、立体映像を投影可能な範囲内に移動する途中で、片眼だけへの投影などの自然界に存在しない不自然な視覚が生じるという問題点があった。
【００１２】
また、鑑賞者の位置検出に、鑑賞者を斜めから照明する必要があるので、立体映像表示装置の本体以外に照明装置を設置しなければならないという問題点があった。
【００１３】
また、凸レンズ板の光学作用によって、鑑賞者の左右両眼へのステレオ画像の分離投影を行うので、光学系として奥行きが必要となり、装置が大型化するという問題点があった。
【００１４】
本発明は上述のような問題点を解消するためになされたもので、第１の目的は、空間光変調素子の大きさより、画面サイズの大きい立体映像を表示できる立体映像表示装置を得るものである。
【００１５】
また、第２の目的は、空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を表示できる立体映像表示装置において、片眼だけへの投影などの自然界に存在しない不自然な視覚が生じない立体映像表示装置を得るものである。
【００１６】
また、第３の目的は、空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を表示できる立体映像表示装置において、立体映像表示装置の本体だけで、立体映像を鑑賞できる立体映像装置からの距離に鑑賞者がいるかどうかを判定できる位置判定手段を備えた立体映像表示装置を得るものである。
【００１７】
また、第４の目的は、空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を表示できる立体映像表示装置において、立体映像表示装置の本体だけで、立体映像を鑑賞可能な立体映像装置からの距離と左右位置に鑑賞者がいるかどうかを判定できる位置判定手段を備えた立体映像表示装置を得るものである。
【００１８】
また、第５の目的は、空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を表示できる立体映像表示装置において、鑑賞者が左右に位置を移動してもステレオ画像を鑑賞者の視点へ追従させることができる立体映像表示装置を得るものである。
【００１９】
また、第６の目的は、空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を表示できる立体映像表示装置において、鑑賞者が前後に位置を移動してもステレオ画像を鑑賞者の視点へ追従させることができる立体映像表示装置を得るものである。
【００２０】
また、第７の目的は、空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を表示できる立体映像表示装置において、鑑賞者の視点が移動することによって生じる立体像の変化（以下、運動視差）を鑑賞できる立体映像表示装置を得るものである。
【００２１】
また、第８の目的は、空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を表示できる立体映像表示装置において、立体映像表示装置の本体だけで、鑑賞者の立体映像装置からの距離と左右位置を検出できる位置検出手段を備えた立体映像表示装置を得るものである。
【００２２】
また、第９の目的は、空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を表示できる立体映像表示装置において、奥行きの短い立体映像表示装置を得るものである。
【００２３】
また、第１０の目的は、空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を表示できる立体映像表示装置において、フリッカのない立体映像を表示可能な立体映像表示装置を得るものである。
【００２４】
また、第１１の目的は、奥行きの短い立体映像表示装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この発明の立体映像表示装置は、空間光変調素子と、空間光変調素子の背面に近接して配置した投影用凸レンズ板と、空間光変調素子の前面に配置した拡大用凸レンズ板と、空間光変調素子にステレオ画像を時間交互に切り換えて時分割表示する時分割手段と、発光面上の任意の部分領域で発光する分割光源と、分割光源を左右２つの領域で交互に時分割発光させる発光制御手段で構成した立体映像表示装置において、鑑賞者の位置判定手段と、表示停止手段を備えるとともに、位置判定手段を、空間光変調素子の左右に配設されたビーム光源と、ビーム受光器で構成したものである。
【００２６】
この発明の立体映像表示装置は、空間光変調素子と、空間光変調素子の背面に近接して配置した投影用凸レンズ板と、空間光変調素子の前面に配置した拡大用凸レンズ板と、空間光変調素子にステレオ画像を時間交互に切り換えて時分割表示する時分割手段と、発光面上の任意の部分領域で発光する分割光源と、分割光源を左右２つの領域で交互に時分割発光させる発光制御手段で構成した立体映像表示装置において、鑑賞者の位置判定手段と、表示停止手段を備えるとともに、位置判定手段を、空間光変調素子の左右に配設された2組のビーム光源とビーム受光器で構成したものである。
【００２７】
この発明の立体映像表示装置は、空間光変調素子と、空間光変調素子の背面に近接して配置した投影用凸レンズ板と、空間光変調素子の前面に配置した拡大用凸レンズ板と、空間光変調素子にステレオ画像を時間交互に切り換えて時分割表示する時分割手段と、発光面上の任意の部分領域で発光する分割光源と、分割光源を左右２つの領域で交互に時分割発光させる発光制御手段で構成した立体映像表示装置において、鑑賞者の位置検出手段と、前記分割光源の左右２つの発光領域を移動させる発光位置移動手段を備えるとともに、位置検出手段を、複数組のビーム光源およびビーム受光器で構成したものである。
【００２８】
また、分割光源の前後位置を移動させる投影距離移動手段を備えたものである。
【００２９】
また、３以上の方向像を鑑賞者の視点位置に応じた隣接２方向像に切り換える信号切換手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００３０】
空間光変調素子と、投影用凸レンズ板と、拡大用凸レンズ板と、時分割手段と、分割光源と、発光制御手段で構成した立体映像表示装置において、鑑賞者の位置判定手段と、表示停止手段を備えるとともに、位置判定手段を、空間光変調素子の左右に配設されたビーム光源と、ビーム受光器で構成したので、立体映像を鑑賞できる立体映像表示装置からの距離でのみ、ビーム光源から発したビーム光が拡大用凸レンズ板を通過し鑑賞者により反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板を通過してビーム受光器で受光される光路を有するようにすることができ、このため立体映像表示装置の本体だけで、鑑賞者が立体映像を鑑賞できる立体映像装置からの距離にいるかどうかを判定することができる。
【００３１】
空間光変調素子と、投影用凸レンズ板と、拡大用凸レンズ板と、時分割手段と、分割光源と、発光制御手段で構成した立体映像表示装置において、鑑賞者の位置判定手段と、表示停止手段を備えるとともに、位置判定手段を、空間光変調素子の左右に配設された2組のビーム光源とビーム受光器で構成したので、立体映像を鑑賞できる立体映像表示装置からの距離および左右位置でのみ、ビーム光源から発したビーム光が拡大用凸レンズ板を通過し鑑賞者により反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板を通過してビーム受光器で受光される光路を有するようにすることができ、このため立体映像表示装置の本体だけで、鑑賞者が立体映像を鑑賞できる立体映像装置からの距離および左右位置にいるかどうかを判定することができる。
【００３２】
空間光変調素子と、投影用凸レンズ板と、拡大用凸レンズ板と、時分割手段と、分割光源と、発光制御手段で構成した立体映像表示装置において、鑑賞者の位置検出手段と、前記分割光源の左右２つの発光領域を移動させる発光位置移動手段を備えるとともに、位置検出手段を、複数組のビーム光源およびビーム受光器で構成したので、ビーム光源から発したビーム光がそれぞれ拡大用凸レンズ板を通過し鑑賞者により反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板を通過してビーム受光器でそれぞれ受光されるように立体映像を鑑賞できる立体映像表示装置からの距離および左右位置で分割された各領域でのみ、ビーム光源から発したビーム光が拡大用凸レンズ板を通過し鑑賞者により反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板を通過してビーム受光器で受光される光路を有するようにすることができ、このため立体映像表示装置の本体だけで、鑑賞者の視点位置が立体映像装置からの距離および左右位置で分割された各領域のいずれの位置にいるかどうかを検出することができる。
【００３３】
また、分割光源の前後位置を移動させる投影距離移動手段を備えたので、鑑賞者が前後に位置を移動してもステレオ画像を鑑賞者の視点へ追従させることができ、このため鑑賞者の前後位置に関わらず空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を鑑賞できる。
【００３４】
また、３以上の方向像を鑑賞者の視点位置に応じた隣接２方向像に切り換える信号切換手段を備えたので、鑑賞者の視点位置の移動に対応したステレオ画像を鑑賞者へ投影することができ、このため運動視差のある空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を鑑賞できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１である立体映像表示装置を上方から見た原理図である。図において、１は空間光変調素子、２は投影用凸レンズ板、３は分割光源で、ＣＲＴなどの二次元表示ディスプレイ、または面光源と光シャッタの組み合わせなどで構成され、３Ｌ、３Ｒはそれぞれ交互に時分割して発光する発光領域である。４は拡大用凸レンズ板、５は空間光変調素子１に表示するステレオ画像の信号を出力する左右映像信号源で、５Ｌ、５Ｒはそれぞれ映像Ｌ、Ｒを出力する左眼映像、右眼映像信号源である。６は空間光変調素子１に表示するステレオ画像を時間交互に切り換える時分割回路、７は空間光変調素子１に表示するステレオ画像の時間交互の切り換えに対応して分割光源３を領域３Ｌ、３Ｒで交互に発光するように制御する分割制御回路、８は空間光変調素子１に表示するステレオ画像が拡大用凸レンズ板４によって拡大された拡大虚像である。Ｌ、Ｒはそれぞれ分割光源３の領域３Ｌ、３Ｒの発光により拡大虚像８が鑑賞できる領域である。
【００３６】
次に、図１を参照して動作について説明する。図１に示すように、分割光源３の発光領域３Ｌから発した光は、投影用凸レンズ板３、および拡大用凸レンズ板４によって領域Ｌ内に結像される。逆に、領域Ｌ内から分割光源３を見ると、発光領域３Ｌが空間光変調素子１全面に拡大される。すなわち、領域Ｌ内では、分割光源３の発光領域３Ｌだけが空間光変調素子１のバックライトとして作用する。同様に、領域Ｒ内では、発光領域３Ｒだけが空間光変調素子１のバックライトとして作用する。空間光変調素子１はそれ自体発光せず透過光を制御して映像を表示するので、バックライトがない状態では画像は見えない。
【００３７】
そのため、発光領域３Ｌが発光しているときは領域Ｌ内から見た場合だけ、また発光領域３Ｒが発光しているときは領域Ｒ内から見た場合だけ空間光変調素子１が表示する映像を鑑賞することができる。その結果、映像Ｌ、Ｒを時分割回路６で高速に切り換えて空間光変調素子１に表示して、それに対応して分割制御回路７で分割光源３の発光領域３Ｒ、３Ｌを高速に切り換えることで、左眼を領域Ｌ内に、右眼を領域Ｒ内に持っていき空間光変調素子１を見れば、映像Ｌ、Ｒは左右眼に分離投影され、別々に視差角の異なる方向像として見ることができる。
【００３８】
次に、空間光変調素子１に表示された映像Ｌ、Ｒが拡大虚像として鑑賞できることについて説明する。分割光源３の発光領域３Ｌ、３Ｒから発した光は空間光変調素子１で変調されて、空間光変調素子１面上に映像が表示されたことと等価になる。そこで、空間光変調素子１に表示された映像は、拡大用凸レンズ板４によって、拡大された拡大虚像８として鑑賞できる。
【００３９】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２である立体映像表示装置を上方から見た原理図であり、上記実施の形態１に鑑賞者の位置判定手段と表示停止手段を備えたものである。図において、９は位置判定器で、鑑賞者がステレオ画像を分離投影できる位置にいるかどうかを判定する。１０は表示停止回路で、位置判定器９の判定信号により分割光源３の発光を停止する。
【００４０】
次に、図２を参照して動作について説明する。図２に示すように、位置判定器９は、分割光源３の発光領域３Ｌ、３Ｒの発光によりステレオ画像を分離投影できる領域Ｌ、Ｒの位置に、鑑賞者がいるかどうかを判定する。そして、表示停止回路１０は、位置判定器９の判定信号によって、分割光源３の発光、または発光停止を切り換えて制御する。この結果、領域Ｌ、Ｒの位置に鑑賞者が左右両眼を持っていく途中で片眼だけへの投影など自然界に存在しない不自然な視覚が生じることなく、直接に空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を鑑賞することができる。
【００４１】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３である立体映像表示装置を上方から見た原理図であり、上記実施の形態２の鑑賞者の位置判定手段の一例を示したものである。図において、１１はビーム光源、１２はビーム受光器である。ｄ０は拡大用凸レンズ板４から鑑賞者にステレオ画像を分離投影できる領域Ｌ、Ｒまでの距離、ｄ１はｄ０より近い距離、ｄ２はｄ０より遠い距離である。
【００４２】
次に、図３を参照して動作について説明する。図３に示すように、ビーム光源１１を発したビーム光は、拡大用凸レンズ板４を通過して、距離ｄ０の位置にいる鑑賞者により反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板４を通過してビーム受光器１２で受光される光路を有する。また、鑑賞者が距離ｄ１、またはｄ２にいる場合はビーム受光器１２にはビーム光源１１を発したビーム光は受光できない。そのため、ビーム光源１１とビーム受光器１２によって、ステレオ画像を分離投影できる領域Ｌ、Ｒまでの距離ｄ０に、鑑賞者がいるかどうかを判定することができる。この結果、立体映像表示装置の正面から、領域Ｌ、Ｒの位置に鑑賞者が左右両眼を持っていく途中で片眼だけへの投影など自然界に存在しない不自然な視覚が生じることなく、直接に空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を鑑賞することができる。また、立体映像表示装置の本体以外に照明装置などを設置することなく、本体だけで鑑賞者までの距離を判定することができる。
【００４３】
実施の形態４．
図４は本発明の実施の形態４である立体映像表示装置を上方から見た原理図であり、上記実施の形態２の鑑賞者の位置判定手段の他の一例を示したものである。図において、１１Ｌ、１１Ｒはビーム光源、１２Ｌ、１２Ｒはビーム受光器、１３は判定演算回路で、ビーム受光器１２Ｌ、１２Ｒの両方で同時にビーム光が受光した場合、鑑賞者の左右眼が領域Ｌ、Ｒにいると判定する。ｗ０は立体映像表示装置の光軸中心からの距離である。
【００４４】
次に、図４を参照して動作について説明する。図４に示すように、ビーム光源１１Ｒを発したビーム光は、拡大用凸レンズ板４を通過して、距離ｄ０、かつ光軸中心から領域Ｒ側に距離ｗ０の鑑賞者上の点で反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板４を通過してビーム受光器１２Ｒで受光される光路を有する。同様にまた、ビーム光源１１Ｌを発したビーム光は、拡大用凸レンズ板４を通過して、距離ｄ０、かつ光軸中心から領域Ｌ側に距離ｗ０の鑑賞者上の点で反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板４を通過してビーム受光器１２Ｌで受光される光路を有する。そして、判定演算回路１３は、ビーム受光器１２Ｌ、１２Ｒの両方で同時にビーム光が受光されない場合には、表示停止回路１０により、分割光源３の発光を停止するように制御する。そのため、鑑賞者が距離ｄ０にいるかどうかだけでなく、光軸中心上にいるかどうかも判定することができる。この結果、領域Ｌ、Ｒの位置に鑑賞者が左右両眼を持っていく途中で片眼だけへの投影など自然界に存在しない不自然な視覚が生じることなく、直接に空間光変調素子の大きさより画面サイズの大きい立体映像を鑑賞することができる。また、立体映像表示装置の本体以外に照明装置などを設置することなく、本体だけで鑑賞者の位置を判定することができる。
【００４５】
実施の形態５．
図５は本発明の実施の形態５である立体映像表示装置を上方から見た原理図であり、鑑賞者が左右に位置を移動してもステレオ画像を鑑賞者の視点へ追従させるようにしたものである。図において、１４は鑑賞者の左右位置を検出する左右位置検出器、１５は発光位置制御回路で、分割光源３の発光領域３Ｌ、３Ｒを移動させてステレオ画像を鑑賞者の視点の左右の動きに追従して投影するように制御する。
【００４６】
次に動作について説明する。図５に示すように、分割光源３の発光面上で、発光領域３Ｌ、３Ｒの位置が左右に移動すると、立体映像を鑑賞可能な視点の領域Ｌ、領域Ｒも左右に移動する。そこで、鑑賞者が左右に移動する場合、左右位置検出器１４で検出した鑑賞者の左右位置に対応して、分割光源３の発光領域３Ｌ、３Ｒを発光位置制御回路１５により制御して、領域Ｌ、Ｒを鑑賞者に追従させることで、鑑賞者が左右に動いても常に立体映像を鑑賞することができる。
【００４７】
ところで、図５の例では視点の左右の動きだけを説明したが、左右位置検出器１４を上下位置検出器として、分割光源３の発光領域３Ｌ、３Ｒを上下に制御することで、鑑賞者が上下に動いても常に立体映像を鑑賞できることは言うまでもない。また、鑑賞者が複数の場合、左右位置検出器１４で検出した複数の鑑賞者の左右位置に対応して、分割光源３に発光領域３Ｌ、３Ｒを複数発光させて、複数の領域Ｌ、Ｒを複数の鑑賞者に追従させることで、複数の鑑賞者が左右に動いても常に立体映像を鑑賞することができることは言うまでもない。
【００４８】
実施の形態６．
図６は本発明の実施の形態６である立体映像表示装置を上方から見た原理図であり、鑑賞者が前後に位置を移動してもステレオ画像を鑑賞者の視点へ追従させるようにしたものである。図において、１６は鑑賞者までの距離を検出する距離検出器、１７は光源移動装置で、分割光源３を前後に移動させてステレオ画像を鑑賞者の視点の前後の動きに追従して投影するように制御する。
【００４９】
次に動作について説明する。図６に示すように、分割光源３が前後に移動すると、立体映像を鑑賞可能な視点の領域Ｌ、領域Ｒも前後に移動する。そこで、鑑賞者が前後に移動する場合、距離検出器１６で検出した鑑賞者までの距離に対応して、分割光源３の前後位置を光源移動装置１７により制御して、領域Ｌ、Ｒを鑑賞者に追従させることで、鑑賞者が前後に動いても常に立体映像を鑑賞することができる。
【００５０】
実施の形態７．
図７は本発明の実施の形態７の一例である左右方向の運動視差が鑑賞可能な立体映像表示装置を上方から見た原理図である。図において、１８は３以上の方向像の隣接方向像に対応したステレオ画像の信号を鑑賞者の左右位置に応じて選択する信号左右切換回路である。また、左右映像信号源５は視点位置に応じた映像Ａ〜Ｈの信号を出力する。また、Ａ〜Ｈは、左右眼の視点の位置である。
【００５１】
次に動作について説明する。鑑賞者の左右眼が位置Ａ、Ｂにあるとき、左右位置検出器１４は、位置Ａ、Ｂに投影するように発光位置制御回路１５で分割光源３の発光領域３Ｌ、３Ｒを移動させて発光すると同時に、映像Ａ、Ｂを空間光変調素子１に表示するように信号左右切換回路１８で選択する。同様に、位置Ａ〜Ｈ内の領域で、鑑賞者の左右眼の位置に対応した映像を選択する。そのため、図６に示した８つの映像で、７つの立体映像を表示できる。この結果、鑑賞者が左右に移動すると視点位置の移動に応じた運動視差を鑑賞することができる。
【００５２】
ところで、図７の例では８つの映像の場合を示したが、任意の数の映像でもよいことは言うまでもない。また、運動視差として、左右方向の視点の移動だけを説明したが、分割光源３の発光領域３Ｌ、３Ｒを上下方向に、およびの分割光源３を前後に動かすと同時に、位置視点に応じたステレオ画像を選択することで、上下、および前後の移動視点位置の移動に応じた運動視差を鑑賞できることは言うまでもない。また、映像の数で分割光源３の発光領域を分割して、順次発光に応じて映像を切り換えてもよいことは言うまでもない。
【００５３】
実施の形態８．
図８は本発明の実施の形態８である立体映像表示装置を上方から見た原理図であり、上記実施の形態７の鑑賞者の位置検出手段の一例を示したものである。図において、１１ａ〜１１ｅはビーム光源、１２ａ〜１２ｅはビーム受光器、１９は左右位置演算回路で、ビーム受光器１２ａ〜１２ｅの信号から鑑賞者の位置を検出する。ａ〜ｅは、それぞれビーム光源１１ａ〜１１ｅのビーム光がビーム受光器１２ａ〜１２ｅに検出される反射点である。
【００５４】
次に、図８を参照して動作について説明する。図８に示すように、ビーム光源１１ａ〜１１ｅを発したビーム光は、それぞれ拡大用凸レンズ板４を通過して、反射点ａ〜ｅで反射、反射ビーム光が再び拡大用凸レンズ板４を通過してビーム受光器１２ａ〜１２ｅで受光される光路を有する。そして、左右位置演算回路１９は、鑑賞者の左右眼の視点位置を、視点位置Ａ、Ｂは反射点ａ、ｂでの反射で検出、視点位置Ｂ、Ｃは反射点ｂだけの反射で検出、視点位置Ｃ、Ｄは反射点ｂ、ｃでの反射で検出、視点位置Ｄ、Ｅは反射点ｃだけの反射で検出、視点位置Ｅ、Ｆは反射点ｃ、ｄの反射で検出、視点位置Ｆ、Ｇでは反射点ｄだけの反射で検出、視点位置Ｇ、Ｈは反射点ｄ、ｅの反射で検出、の関係で検出することができる。すなわち、ｎ個の視点位置を検出するために、（ｎ／２）＋１以上の整数個のビーム光源およびビーム受光器を備えればよい。
【００５５】
ところで、図８の例では８つの視点位置を検出するために場合を示したが、任意の数の映像でもよいことは言うまでもない。また、運動視差として、左右方向の視点の移動だけを説明したが、上下、および前後にも反射点を設けるようにビーム光源およびビーム受光器を備えることで、上下、および前後の移動視点位置を検出できることは言うまでもない。
【００５６】
実施の形態９．
図９は本発明の実施の形態９である立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図であり、空間光変調素子１と拡大用凸レンズ板４の間に平面ミラーを備えたものである。図において、２０は平面ミラーである。拡大用凸レンズ板４で、空間光変調素子１に表示されたステレオ画像を拡大するには光路を得るための間隔が必要であり、そのため、立体映像表示装置の奥行きは長くなっていた。そこで、図９に示すように、空間光変調素子１と拡大用凸レンズ板４の間に、平面ミラー２０を備えることで、空間光変調素子１と、投影用凸レンズ板２と、分割光源３を立体映像表示装置の底面に配置することができ、この結果、立体映像表示装置の奥行きを短くすることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００５７】
実施の形態１０．
図１０は本発明の実施の形態１０である立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図であり、空間光変調素子と、投影用凸レンズ板と、分割光源を、鑑賞者の左右両眼用にそれぞれ独立して備え、ハーフミラーで合成後に拡大用凸レンズ板で拡大虚像として鑑賞できるように構成したものである。図において、２１は平面ハーフミラーである。図１０に示すように、空間光変調素子１と、投影用凸レンズ板２と、分割光源３を、鑑賞者の左右両眼用にそれぞれ独立して備え、平面ハーフミラー２１で合成後に、拡大用凸レンズ板で拡大虚像として鑑賞できるようにすることで、時分割表示することによるフリッカを生じることなく、空間光変調素子１の大きさより画面サイズの立体映像を鑑賞することができる。
【００５８】
実施の形態１１．
図１１は本発明の実施の形態１１である立体映像表示装置を上方から見た原理図であり、拡大用凸レンズ板を、投影距離短縮用凸レンズ板としたものである。図において、２２は投影距離短縮用凸レンズ板で、空間光変調素子１の前面に近接して配置している。図１１に示すように、空間光変調素子１の前面に投影距離短縮用凸レンズ板２２を配置しているので、投影用凸レンズ板２だけで、分割光源３の発光を、鑑賞者の左右両眼に投影する場合より、投影用凸レンズ板２と分割光源３の間の距離を短縮できる。この結果、立体映像表示装置の奥行きを短くすることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】 本発明の実施の形態１である立体映像表示装置を上方から見た原理図である。
【図２】 本発明の実施の形態２である立体映像表示装置を上方から見た原理図である。
【図３】 本発明の実施の形態３である立体映像表示装置を上方から見た原理図である。
【図４】 本発明の実施の形態４である立体映像表示装置を上方から見た原理図である。
【図５】 本発明の実施の形態５である立体映像表示装置を上方から見た原理図である。
【図６】 本発明の実施の形態６である立体映像表示装置を上方から見た原理図である。
【図７】 本発明の実施の形態７の一例である左右方向の運動視差が鑑賞可能な立体映像表示装置を上方から見た原理図である。
【図８】 本発明の実施の形態８である立体映像表示装置を上方から見た原理図である。
【図９】 本発明の実施の形態９である立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１０】 本発明の実施の形態１０である立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１１】 本発明の実施の形態１１である立体映像表示装置を上方から見た原理図である。
【図１２】 従来の立体映像表示装置を上方から見た原理図である。
【図１３】 別構成の従来の立体映像表示装置を前方から見た図である。
【符号の説明】
１ 空間光変調素子、２ 投影用凸レンズ板、３ 分割光源、４ 拡大用凸レンズ板、５ 左右映像信号源、６ 時分割回路、７ 分割制御回路、８ 拡大虚像、９ 位置判定器、１０ 発光停止回路、１１ ビーム光源、１２ ビーム受光器、１３ 判定演算回路、１４ 左右位置検出器、１５ 発光位置制御回路、１６ 距離検出器、１７ 光源移動装置、１８ 信号左右切換回路、投影距離短縮用凸レンズ板。
【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】
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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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【図１３】
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