JPH07226957A

JPH07226957A - 立体画像通信装置

Info

Publication number: JPH07226957A
Application number: JP6015580A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Omori; 繁大森; Kunimasa Katayama; 國正片山; Tomohiko Hattori; 知彦服部; Sadayuki Sakuma; 貞行佐久間; Haruhiko Kamijo; 治彦上條
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1994-02-09
Publication date: 1995-08-22
Also published as: EP0667721B1; DE69527381T2; EP0667721A2; EP0667721A3; DE69527381D1; US5818399A; ATE220841T1

Abstract

(57)【要約】【構成】空間変調素子５に右目用画像および左目用画
像を表示し、撮影装置３によって撮影された観察者の顔
画像を通信相手側に出力し、またその顔画像から得られ
た顔半面像を照明用図形表示装置７に表示し、その顔半
面像を照明として、レンズ６により、前記右目用画像ま
たは左目用画像をその観察者の右目または左目のみに観
察されるよう働かせる。【効果】左右の眼へそれぞれの画像を振り分ける作用
を有する眼鏡を不要とし、観察者の移動が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用、もしくは家庭
用に用いる立体画像通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビ電話やテレビ会議等のテレ
コミュニケーションに用いられる画像通信装置として
は、離れた２カ所の観察者が互いに自分の姿を撮影・送
信し、相手の姿を見ながら会話を行うものが実用化され
ているが、互いの姿を立体画像として再現するものにつ
いては実用化されていない。

【０００３】また、従来の立体画像表示装置としては、
一定の輻輳角を視差として与えられた２つのカメラによ
って撮影された、右眼用および左眼用のステレオ画像
を、画像表示面に時分割表示し、それを左右の振り分け
機能を有する眼鏡を装着した観察者により、該観察者の
それぞれ右眼および左眼のみで観察できるようにしたも
の、もしくは、特開平５−２２７２２号によって提案さ
れるように、レンチキュラ板を画像表示面に貼り付け、
前記レンチキュラ板の画像振り分け機能により、右眼用
および左眼用のステレオ画像を前記観察者のそれぞれ右
眼および左眼のみで観察できるようにしたものが一般的
である。

【０００４】図１３は、前記従来の立体画像通信装置の
表示部の一例の構成を示したもので、６０は左右の振り
分け機能を有する眼鏡、６１ａ、６１ｂは液晶シャッタ
ー、６２は同期回路、６３は画像表示装置としてカラー
ＣＲＴである。

【０００５】以上のように構成された従来の第１の例に
おける立体画像通信装置の表示部の動作を説明する。カ
ラーＣＲＴ６３には、右眼用、左眼用のステレオ画像が
時分割にて交互に表示される。眼鏡６０の液晶シャッタ
ー６１ａは、前記右眼用のステレオ画像が出画されたと
きのみ開いて透過状態となり、液晶シャッター６１ｂ
は、前記左眼用のステレオ画像が出画されたときのみ開
いて透過状態となるよう同期回路６２により開閉状態を
制御することにより、眼鏡６０を装着した観察者は、右
眼で右眼用のステレオ画像のみを観察し、左眼で左眼用
のステレオ画像のみを観察することで立体視を行う。

【０００６】図１４は、従来の第２の立体画像通信装置
の表示部の構成を示したもので、７１はシリンドリカル
レンズがストライプ状に多数形成されたレンチキュラ
板、７２は画像表示装置としてカラーＣＲＴである。

【０００７】以上のように構成された従来の第２の立体
画像通信装置の表示部の動作を説明する。カラーＣＲＴ
７２には、右眼用、左眼用のステレオ画像が、レンチキ
ュラ板７１のストライプ幅のほぼ半分の幅を有するスリ
ット状に、互い違いに同時に表示される。観察者の右眼
は、レンチキュラ板７１のそれぞれのシリンドリカルレ
ンズを通して、前記スリット状に表示されている右眼用
のステレオ画像のみを観察し、同様に左眼は前記スリッ
ト状に表示されている左眼用のステレオ画像のみを観察
することで立体視を行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら本発明者
らの検討によれば、上記のような第１の従来例における
立体画像通信装置では、ステレオ画像を観察者の右眼お
よび左眼に独立して観察させるために左右の振り分け機
能を有する眼鏡が不可欠となり、該眼鏡は観察者にとっ
て煩わしいものとなっていた。

【０００９】また表示させるステレオ画像は右眼用と左
眼用の画像を時分割にて切り替える必要があるため、画
像にちらつきが生じ、立体画像を観察する上での障害に
なるという課題を有していた。

【００１０】また、第２の従来例における立体画像通信
装置では、ストライプ状のレンズ越しにステレオ像を観
察するため、立体視が可能となる観察者の位置的許容度
が狭く、観察者が移動した場合には画像が劣化し、また
多人数が同時に観察することが困難であるという著しい
制約が生じ、また画像をストライプ状に表示させるため
の画像処理が必要になるため、装置が高価になるという
課題を有していた。

【００１１】これに対し、上記従来の第１、第２の立体
画像表示装置を用いた場合、左右の振り分け眼鏡、画像
のちらつきや観察者の移動の制限に伴う煩わしさ等が実
用化の妨げとなっているのが現状である。

【００１２】本発明は、左右の振り分け機能を有する眼
鏡を必要とせず、観察者の位置に依存することなく同時
に多人数が立体視できる立体画像通信装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】また、本発明は、上記の目的に加え、ちら
つきの無い画面を有する立体画像通信装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決すべき課題
は、ステレオ画像を表示するための少なくとも１つの光
透過性を有する空間変調素子と、前記空間変調素子を裏
面より照明するための少なくとも１つの照明用図形表示
装置と、前記空間変調素子と前記照明用図形表示装置の
間に位置し前記照明用図形表示装置の表示部分を拡大す
るためのレンズ又は凹面鏡と、観察者の顔画像を撮影す
るための一対の撮影装置とを備え、該撮影装置によって
撮影された顔画像は通信先へステレオ画像として出力さ
れ、前記照明用図形表示装置は、前記撮影装置によって
撮影された顔画像から得た一対の図形を表示することに
より、前記空間変調素子を照明することを特徴とする立
体画像通信装置によって達成される。

【００１５】前記立体画像通信装置は、ステレオ画像を
時分割表示するための光透過性を有する空間変調素子
と、前記空間変調素子を裏面より照明するための照明用
図形表示装置と、前記空間変調素子と前記照明用図形表
示装置の間に位置し前記照明用図形表示装置の表示部分
を拡大するためのレンズ又は凹面鏡と、観察者の顔画像
を撮影するための一対の撮影装置とを備え、該撮影装置
によって撮影された顔画像は通信先へステレオ画像とし
て出力され、前記照明用図形表示装置は、前記撮影装置
によって撮影された観察者の顔画像から得た一対の図形
を、前記空間変調素子の時分割表示に同期させて表示す
ることにより、前記空間変調素子を照明することを特徴
とするものであることが好ましい。

【００１６】また、前記立体画像通信装置は、ステレオ
画像を表示するための光透過性を有する一対の空間変調
素子と、前記空間変調素子をそれぞれ裏面より照明する
ための一対の照明用図形表示装置と、前記空間変調素子
と前記照明用図形表示装置の間に位置し前記照明用図形
表示装置の表示部分を拡大するための一対のレンズ又は
凹面鏡と、前記一対の空間変調素子に表示される画像を
１つに合成するためのハーフミラーと、観察者の顔画像
を撮影するための一対の撮影装置とを備え、該撮影装置
によって撮影された顔画像は通信先へステレオ画像とし
て出力され、前記一対の照明用図形表示装置のそれぞれ
は、前記撮影装置によって撮影された観察者の顔画像か
ら得た一対の図形を表示することにより、前記空間変調
素子を照明することを特徴とするものであることが好ま
しい。

【００１７】前記立体画像通信装置においては、前記照
明用図形表示装置の画像出力面を、前記レンズ又は凹面
鏡の焦点距離外に設置することが好ましい。

【００１８】前記立体画像通信装置においては、空間変
調素子として透過型液晶ディスプレイを用いることが好
ましい。

【００１９】前記立体画像通信装置は、ステレオ画像を
表示するための少なくとも１つの画像表示装置と、前記
画像表示装置と観察者との間に位置する空間変調素子
と、前記空間変調素子と観察者との間に位置する少なく
とも１つのレンズ又は凹面鏡と、観察者の顔画像を撮影
するための一対の撮影装置とを備え、該撮影装置によっ
て撮影された顔画像は通信先へステレオ画像として出力
され、前記空間変調素子は、前記撮影装置によって撮影
された顔画像から得た光透過図形、もしくは光遮断図形
を表示することにより、前記画像表示装置に表示された
画像を選別して観察可能とすることを特徴とする立体画
像通信装置によっても達成される。

【００２０】また、前記立体画像通信装置は、ステレオ
画像を時分割表示するための画像表示装置と、前記画像
表示装置と観察者との間に位置する空間変調素子と、前
記空間変調素子と観察者との間に位置するレンズ又は凹
面鏡と、観察者の顔画像を撮影するための一対の撮影装
置とを備え、該撮影装置によって撮影された顔画像は通
信先へステレオ画像として出力され、前記空間変調素子
は、前記撮影装置によって撮影された顔画像から得た光
透過図形、もしくは光遮断図形を、前記空間変調素子の
時分割表示に同期させて表示することにより、前記画像
表示装置に表示された画像を選別して観察可能とするこ
とを特徴とするものであることが好ましい。

【００２１】また、前記立体画像通信装置は、ステレオ
画像を表示するための一対の画像表示装置と、前記画像
表示装置のそれぞれと観察者との間に位置する一対の空
間変調素子と、前記空間変調素子と観察者との間に位置
する一対のレンズ又は凹面鏡と、前記一対の画像表示装
置に表示される画像を１つに合成するためのハーフミラ
ーと、観察者の顔画像を撮影するための一対の撮影装置
とを備え、該撮影装置によって撮影された顔画像は通信
先へステレオ画像として出力され、前記空間変調素子
は、前記撮影装置によって撮影された顔画像から得た光
透過図形、もしくは光遮断図形を表示することにより、
前記画像表示装置に表示された画像を選別して観察可能
とすることを特徴とするものであることが好ましい。

【００２２】前記立体画像通信装置においては、前記空
間変調素子の画像出力面を、前記レンズ又は凹面鏡の焦
点距離外に設置することが好ましい。

【００２３】前記立体画像通信装置においては、空間変
調素子として透過型液晶ディスプレイを用いることが好
ましい。

【００２４】前記立体画像通信装置は、ステレオ画像を
表示するための一対の画像表示装置と、前記一対の画像
表示装置に表示される画像を１つに合成するための合成
手段と、前記合成された画面と観察者との間に位置する
液晶表示素子と、前記液晶表示素子の表示部分を拡大す
るための指向性を有するレンズまたは凹面鏡と、観察者
を撮影するための一対の撮影装置とを備え、該撮影装置
によって撮影された顔画像は通信先へステレオ画像とし
て出力され、前記一対の画像表示装置のそれぞれは、互
いに直交する偏光を有する発光面を表示画面として有
し、前記液晶表示素子は、前記直交する偏光のいずれか
と平行な偏光透過特性を有する偏光板を片面に備えると
ともに、前記液晶表示素子の表示面上における前記撮影
装置によって撮影された観察者の右顔面もしくは左顔面
に相当する位置に、特定偏光の光を透過させるための図
形を表示させることを特徴とするものであることが好ま
しい。

【００２５】前記立体画像通信装置において、前記合成
手段は、ハーフミラーもしくはスクリーンであることが
好ましい。

【００２６】前記立体画像通信装置は、観察者の右顔面
及び／又は左顔面を所定の波長の赤外線で照明するため
の照明装置を備え、前記撮影装置は前記照明装置の赤外
線波長に対し選択的に透過できる波長フィルタを設けた
ものであることが好ましい。

【００２７】前記立体画像通信装置においては、前記液
晶表示素子の画像出力面を、前記レンズ又は凹面鏡の焦
点距離外に設置することが好ましい。

【００２８】前記立体画像通信装置においては、照明装
置として赤外線を放射するランプユニットもしくは赤外
域の発光波長を有するＬＥＤを用いることが好ましい。

【００２９】前記レンズは指向性を有するものが好まし
く、具体的には凸レンズまたはフレネルレンズが好まし
い。

【００３０】

【作用】本第１発明は、前記の構成により、照明用図形
表示装置には、撮影装置によって撮影された観察者の顔
画像から得た右顔、左顔に相当する図形を表示する。観
察者はレンズ又は凹面鏡を通して、前記照明用図形表示
装置に表示された図形によって照明された空間変調素子
のステレオ画像を観察することが可能となる。

【００３１】ここで、レンズ又は凹面鏡は、その拡大作
用によって、前記右顔又は左顔に相当する図形をレンズ
（又は凹面鏡）いっぱいに拡大して観察者に見せる。す
なわち、観察者の右目には、前記照明用図形表示装置に
表示された観察者像の右顔の図形がレンズいっぱいに拡
大されて見え、左目には、前記照明用図形表示装置にお
ける観察者像の左顔の図形がレンズいっぱいに拡大され
て見えるのであるが、この時、前記照明用図形表示装置
における観察者像の左顔の図形を、発光していないもの
とすると、右目には前記空間変調素子の表示は見える
が、左目には前記空間変調素子の表示は見えない。ま
た、逆に右顔の図形を発光させず、左顔の図形のみを発
光させると、左目には前記空間変調素子の表示は見える
が、右目には前記空間変調素子の表示は見えない。した
がって、右目用ステレオ画像は右目だけに、左目用ステ
レオ画像は左目だけに観察させることが可能となる。

【００３２】これら右目用、左目用のステレオ画像を同
時に観察者に観察させる方法としては、空間変調素子と
照明用図形表示装置との表示を同期させて、時分割に表
示する方法と、空間変調素子と照明用図形表示装置とレ
ンズまたは凹面鏡をそれぞれ２つづつ設けて、これらの
表示をハーフミラーによって合成する方法とが考えられ
る。前者は部品点数が少なくて済み、装置の小型化がは
かれる点で優れており、後者は画像が連続的に得られる
ため、チラツキが生じない点で優れている。

【００３３】ここで、上述のステレオ画像とは、テレビ
電話やテレビ会議などにおいて送られて来た相手側の立
体画像であり、これは前記一対の撮影装置で撮影された
画像がそのまま用いることができるため、新たに撮影装
置を準備する必要がなく、装置を安価に製造することが
可能となる。

【００３４】また、観察者が移動すると前記照明用図形
表示装置に表示された観察者自身の顔半面像も追従する
ため、前述した立体視条件は維持されることとなる。同
様の理由により観察者が多人数である場合においてもそ
れぞれの観察者において立体視が可能となる。

【００３５】本願第２発明は、前記の構成により、空間
変調素子には、撮影装置によって撮影された観察者の顔
画像から得た右顔、左顔に相当する図形を光透過図形も
しくは光遮断図形として表示する。観察者はレンズ又は
凹面鏡を通して、前記空間変調素子に表示された図形に
よって光が透過する部分における画像表示装置のステレ
オ画像を観察することが可能となる。

【００３６】ここで、レンズ又は凹面鏡は、その拡大作
用によって、前記右顔又は左顔に相当する図形をレンズ
（又は凹面鏡）いっぱいに拡大して観察者に見せる。す
なわち、観察者の右目には、前記空間変調素子に表示さ
れた観察者像の右顔の図形がレンズいっぱいに拡大され
て見え、左目には、前記空間変調素子における観察者像
の左顔の図形がレンズいっぱいに拡大されて見えるので
あるが、この時、前記空間変調素子における観察者像の
左顔の図形を、光遮断図形とすると、右目には前記空間
変調素子を通して前記画像表示装置の表示は見えるが、
前記空間変調素子によって遮断されるため左目には前記
画像表示装置の表示は見えない。また、逆に右顔の図形
を光遮断図形とし、左顔の図形のみを光透過図形とする
と、左目には前記画像表示装置の表示は見えるが、右目
には前記画像表示装置の表示は見えない。したがって、
右目用ステレオ画像は右目だけに、左目用ステレオ画像
は左目だけに観察させることが可能となる。

【００３７】これら右目用、左目用のステレオ画像を同
時に観察者に観察させる方法としては、空間変調素子と
画像表示装置との表示を同期させて、時分割に表示する
方法と、空間変調素子と画像表示装置とレンズまたは凹
面鏡をそれぞれ２つづつ設けて、これらの表示をハーフ
ミラーによって合成する方法とが考えられる。前者は部
品点数が少なくて済み、装置の小型化がはかれる点で優
れており、後者は画像が連続的に得られるため、チラツ
キが生じない点で優れている。

【００３８】ここで、上述のステレオ画像とは、テレビ
電話やテレビ会議などにおいて送られて来た相手側の立
体画像であり、これは前記一対の撮影装置で撮影された
画像がそのまま用いることができるため、新たに撮影装
置を準備する必要がなく、装置を安価に製造することが
可能となる。

【００３９】また、観察者が移動すると前記空間変調素
子に表示された観察者自身の顔半面像も追従するため、
前述した立体視条件は維持されることとなる。同様の理
由により観察者が多人数である場合においてもそれぞれ
の観察者において立体視が可能となる。

【００４０】本願第３発明は、前記の構成により、液晶
表示素子には、撮影装置によって撮影された観察者の顔
画像から得た右顔又は左顔に相当する図形を特定偏光の
光透過図形として表示する。観察者はレンズ又は凹面鏡
を通して、前記液晶表示素子に表示された図形によって
特定偏光の光が透過する部分における画像表示装置のス
テレオ画像を観察することが可能となる。

【００４１】前記液晶表示素子は偏光透過特性を有する
偏光板を片面に備えているため、前記図形の表示された
箇所と、表示の無い箇所とは、互いに直交する異なる偏
光の光をそれぞれ透過する。すなわち、前記構成による
液晶表示素子は、直交した異なる偏光を有する光を入射
させたとき、図形表示部分と非表示部分とが、その光透
過特性において相反する偏光依存性を示すことになり、
液晶表示素子の背後に、図形表示部分の偏光透過特性に
一致した偏光を有する光源もしくは発光面が存在すると
き、観察者の右目は液晶表示素子の背後を見ることがで
きる。したがって、画像表示装置の一方に表示された右
目用画像に、図形表示部分の偏光透過特性に一致した偏
光を持たせることで、前記右目用画像は前記図形を透過
し、指向性を有するレンズ又は凹面鏡を通して、倒立像
として観察者の右目に映ずることになる。このとき、観
察者の左目は、指向性を有するレンズ又は凹面鏡によっ
て前記液晶表示素子に表示された観察者の左顔面部分を
見ることになるが、前記液晶表示素子の左顔面に相当す
る部分は異なる偏光透過特性を有しているため、前記右
目用画像は透過することなく、観察者の左目では見えな
い。

【００４２】左目用画像については、前記液晶表示素子
の機能において、図形表示部分が透過できる偏光と直交
する偏光を有する光を入射させたとき、前記図形表示部
分は透過しないが、図形の非表示部分が光透過性を示す
ため、左目用画像を画像表示装置の他方に表示する際、
右目用画像とは直交した偏光をもたせることにより、液
晶表示素子の表示面における観察者の左顔面像に一致す
る部分を透過し、指向性を有するレンズ又は凹面鏡を通
して、倒立像として観察者の左目に映ずることになり、
観察者の右目は左目用画像を観察できない。

【００４３】ここで、レンズ又は凹面鏡は、その拡大作
用によって、前記右顔又は左顔に相当する図形をレンズ
（又は凹面鏡）いっぱいに拡大して観察者に見せる。す
なわち、右顔に相当する図形を表示したときを例にして
説明すると、観察者の右目には、前記液晶表示素子に表
示された観察者像の右顔の図形がレンズいっぱいに拡大
されて見え、左目には、前記液晶表示素子における右顔
の図形の隣（左顔に相当する箇所）がレンズいっぱいに
拡大されて見える。この時、前記画像表示装置のそれぞ
れは互いに直交する偏光を有する発光面を表示画面とし
て有するために、前記液晶表示素子における観察者像の
右顔に相当する図形は右目用のステレオ画像と平行な偏
光のみを透過し、その他の部分は左目用のステレオ画像
と平行な偏光のみを透過する。従って、右目には右目用
のステレオ画像のみが、左目には左目用のステレオ画像
のみが観察されることとなる。左右の条件をすべて入れ
替えることも無論可能である。

【００４４】これら右目用、左目用のステレオ画像を合
成する方法としては、前記一対の画像表示装置の表示を
ハーフミラーによって合成する方法と、前記一対の画像
表示装置を映写型のプロジェクタータイプとし、両者を
同一のスクリーンに投影する方法とが考えられる。前者
は発光強度の高い画像が得られる点で優れており、後者
は大型の画像が得られる点で優れている。

【００４５】ここで、上述のステレオ画像とは、テレビ
電話やテレビ会議などにおいて送られて来た相手側の立
体画像であり、これは前記一対の撮影装置で撮影された
画像がそのまま用いることができるため、新たに撮影装
置を準備する必要がなく、装置を安価に製造することが
可能となる。

【００４６】また、観察者が移動すると前記液晶表示素
子に表示された観察者自身の顔半面像も追従するため、
前述した立体視条件は維持されることとなる。同様の理
由により観察者が多人数である場合においてもそれぞれ
の観察者において立体視が可能となる。

【００４７】

【実施例】図１は、本発明の実施例として、本発明の立
体画像通信装置をテレビ電話に適用した装置外観を示し
たものである。図１において、１は通信相手の立体画像
を表示する表示画面、２は通話のための受話器、３は撮
影装置としてＣＣＤカメラ、４は照明装置としてＬＥＤ
ライトを示している。

【００４８】ＣＣＤカメラ３は通話する観察者の顔をス
テレオ画像として得るために一定の輻輳角を与えられ、
視差を生じるように設置されている。

【００４９】（実施例１）図２は本第１発明の実施例１
として、図１の内部構造を説明した透視図である。図２
において、５は空間変調素子として透過型の液晶ディス
プレイ、６は空間変調素子５の裏面に位置するレンズと
して焦点距離１５０ｍｍのフレネルレンズである。７は
発光機能を有する照明用図形表示装置として白黒ＬＣＤ
であり、レンズ６を挟んで空間変調素子５と反対側に位
置し、レンズ６の焦点距離よりも遠い、レンズ６より１
６０ｍｍ離れた位置に設置する。８は白黒ＬＣＤ７のバ
ックライト、９は画像処理装置を示している。

【００５０】以上のように構成された立体画像通信装置
の動作を図２を用いて説明する。観察者が観察するステ
レオ画像は、その右眼用画像と左眼用画像とが、通信回
線で結ばれた同様の装置の前に座った通信相手を撮影し
た一対のカメラから送信され、液晶ディスプレイ５に時
分割で交互に表示されることにより発生する。ここで、
時分割の表示は１秒間に１０〜２５コマの画像を交互に
表示するのが好ましい。分割が１０コマより少ないと画
像のちらつきが激しすぎるため観察に適さず、２５コマ
より多いと液晶ディスプレイ１０の応答が間に合わず、
右（左）用画像が左（右）目に認識できてしまうような
左右の画像のクロストークが起きる虞れがある。

【００５１】一対のＣＣＤカメラ３によって得られた観
察者の顔画像は、通信相手が観察する立体画像として出
力されると共に、画像処理装置９にて自身の装置の照明
用図形を作成するのに使われる。画像処理装置９は得ら
れた顔画像を内部の小型液晶に表示し、光点座標を検出
し、観察者の左右の顔半面に相当する図形をそれぞれ作
成し、白黒ＬＣＤ７に時分割で表示する。この時の時分
割表示は液晶ディスプレイ５の時分割表示に同期させ
る。すなわち、液晶ディスプレイ５に右眼用画像が表示
されたときは白黒ＬＣＤ７に右顔半面像を上下逆さまに
表示させ、液晶ディスプレイ５に左眼用画像が表示され
たときは白黒ＬＣＤ７に左顔半面像を上下逆さまに表示
させる。ここで、白黒ＬＣＤ７には、フレネルレンズ６
の作用を考慮して、前述の右顔半面像および左顔半面像
を上下反転させて表示させる。また、この際、顔面領域
が白く高輝度で表示されるよう白黒ＬＣＤ７の輝度およ
びコントラストを調整しておく。

【００５２】次に、フレネルレンズ６の作用について説
明する。フレネルレンズ６は、白黒ＬＣＤ７に上下反転
して表示された観察者像を、観察者が虚像として観察で
きるよう設置するが、白黒ＬＣＤ７との距離をフレネル
レンズ６の焦点距離外に設定することにより、各観察者
の右眼、左眼に白黒ＬＣＤ７の画面上におけるそれぞれ
右顔、左顔に当たる領域のみを、独立してしかもフレネ
ルレンズ６の有効径を限度として拡大して観察させるこ
とができる。このため、観察者の右顔半面像が表示され
た場合には、観察者にとって自分自身の右顔半面像が、
フレネルレンズ６の有効径相当の大きさの右眼への選択
性を有する照明として作用するものとすることができ
る。この時、観察者の左顔面に相当する領域は発光しな
いため、左眼には白黒ＬＣＤ７からの光は入光しない。
同様に該左顔半面像が表示された場合には、右顔半面像
が表示されたときには無発光部分だった左顔半面部が発
光部となるため、該発光部がフレネルレンズ６の有効径
相当の大きさの左眼への選択性を有する照明として作用
する。この時、該右顔半面像における発光部であった領
域は発光しないため、右眼には白黒ＬＣＤ７からの光は
入光しない。

【００５３】以上説明した本装置の動作により、図１に
おける表示画面１に表示された右眼用のステレオ画像
は、観察者の右眼だけにとり裏面より照明されて観察可
能となり、表示画面１に表示された左眼用のステレオ画
像は、観察者の左眼だけにとり裏面より照明されて観察
可能となるため、観察者は前記一対のステレオ画像を観
察でき、共に立体視が可能となる。また観察者が移動し
ても、白黒ＬＣＤ７に表示された顔半面像が移動するた
め、立体視が継続できることになる。

【００５４】なお、本実施例では撮影装置３で撮影した
観察者像から左右の半面像を得るのに画像処理装置９内
の小型液晶から光点座標を検出する方法を用いたが、照
明装置４をそれぞれ２種類の波長で発光するものとし、
それぞれの波長に対し選択的に撮影、表示できるものと
することもできる。

【００５５】（実施例２）図３は、本第１発明の実施例
２における立体画像通信装置の内部構造を示したもの
で、外観は図１に示す実施例１と同様である。

【００５６】図３において、５ａ、５ｂは空間変調素子
として透過型の液晶ディスプレイ、６ａ、６ｂは空間変
調素子５ａ、５ｂの裏面に位置するレンズとして焦点距
離１５０ｍｍのフレネルレンズである。７ａ、７ｂは発
光機能を有する照明用図形表示装置として白黒ＬＣＤで
あり、レンズ６ａ、６ｂを挟んで空間変調素子５ａ、５
ｂと反対側に位置し、レンズ６ａ、６ｂの焦点距離より
も遠い、レンズ６ａ、６ｂより１６０ｍｍ離れた位置に
設置する。８ａ、８ｂは白黒ＬＣＤ７ａ、７ｂのバック
ライト、９ａ、９ｂは画像処理装置、１０は空間変調素
子５ａ、５ｂに表示される画像を一つに合成するための
ハーフミラーを示している。

【００５７】以上のように構成された立体画像通信装置
の動作は、基本的には図２に示した本発明の実施例１と
同様であるため、同一箇所には同一番号を付与して説明
を省略し、異なる点のみ説明する。

【００５８】カメラ３で撮像された観察者の顔画像の映
像信号は、実施例１と同様に通信相手にステレオ画像と
して送られ、画像処理装置９ａ、９ｂにて左右顔半面の
照明用図形が作成され、白黒ＬＣＤ７ａ、７ｂに表示さ
れる。液晶ディスプレイ５ａ、５ｂは通信相手から送ら
れて来たステレオ画像をそれぞれ表示し、これら２つの
画像はハーフミラー１０によって１つに合成され、観察
可能となる。この時、液晶ディスプレイ５ｂおよび白黒
ＬＣＤ７ｂに表示される画像および図形は、ハーフミラ
ー１０によって反射されることを考慮し、あらかじめ鏡
像としておく必要がある。

【００５９】（実施例３）図４は、本第２発明の実施例
３における、立体画像通信装置の内部構造を示したもの
で、外観は図１に示す実施例１と同様である。

【００６０】図４において、３は一対の撮影装置として
ＣＣＤカメラ、１１は空間変調素子として透過型の液晶
ディスプレイ、６は空間変調素子１１と観察者との間に
位置するレンズとして焦点距離１５０ｍｍのフレネルレ
ンズである。９は画像処理装置、１２はステレオ画像を
表示するカラーＣＲＴ等の画像表示装置を示している。

【００６１】以上のように構成された立体画像通信装置
の動作は、基本的には図２に示した本発明の実施例１と
同様であるため、同一箇所には同一番号を付与して説明
を省略し、異なる点のみ説明する。

【００６２】カメラ３で撮像された観察者の顔画像の映
像信号は、実施例１と同様に通信相手にステレオ画像と
して送られ、画像処理装置９にて左右顔半面に基づく光
透過図形が作成され、液晶ディスプレイ１１に時分割表
示される。画像表示装置１２は通信相手から送られて来
たステレオ画像を液晶ディスプレイ１１の時分割表示に
同期させて時分割表示する。

【００６３】観察者の右目は、右顔半面が光透過図形と
して表示されたとき該図形を通して画像表示装置１２に
表示された右目用ステレオ画像を観察し、このとき左目
には液晶ディスプレイ１１が光を遮断するために、画像
表示装置１２の表示は見えない。左顔半面が光透過図形
として表示されたときは逆に左目のみが左目用ステレオ
画像を観察することとなる。

【００６４】（実施例４）図５は、本第２発明の実施例
４における、立体画像通信装置の内部構造を示したもの
で、外観は図１に示す実施例１と同様である。

【００６５】図５において、３は一対の撮影装置として
ＣＣＤカメラ、１０は２つの画像を合成するためのハー
フミラー、１１ａ、１１ｂは空間変調素子として透過型
の液晶ディスプレイ、６は空間変調素子１１ａ、１１ｂ
と観察者との間に位置するレンズとして焦点距離１５０
ｍｍのフレネルレンズである。９ａ、９ｂは画像処理装
置、１２ａ、１２ｂはステレオ画像を表示するカラーＣ
ＲＴ等の画像表示装置を示している。

【００６６】以上のように構成された立体画像通信装置
の動作は、基本的には図４に示した本発明の実施例３と
同様であるため、同一箇所には同一番号を付与して説明
を省略し、異なる点のみ説明する。

【００６７】カメラ３で撮像された観察者の顔画像の映
像信号は、実施例３と同様に通信相手にステレオ画像と
して送られ、画像処理装置９ａ、９ｂにて左右顔半面に
基づく光透過図形が作成され、液晶ディスプレイ１１
ａ、１１ｂにそれぞれ表示される。画像表示装置１２
ａ、１２ｂは通信相手から送られて来たステレオ画像を
それぞれ表示し、これら２つの画像はハーフミラー１０
によって１つに合成され、観察可能となる。この時、液
晶ディスプレイ１１ｂおよび画像表示装置１２ｂに表示
される画像および図形は、ハーフミラー１０によって反
射されることを考慮し、あらかじめ鏡像としておく必要
がある。

【００６８】（実施例５）図６は、本第３発明の実施例
５における、立体画像通信装置の内部構造を示したもの
で、外観は図１に示す実施例１と同様である。

【００６９】図６において、３は一対の撮影装置として
ＣＣＤカメラ、１０は２つの画像を合成するためのハー
フミラー、１３は液晶表示素子としてモノクロの透過型
液晶ディスプレイ、６はレンズとして焦点距離１５０ｍ
ｍのフレネルレンズである。９は画像処理装置、１５
ａ、１５ｂはステレオ画像を表示するカラーＣＲＴ等の
画像表示装置を示しており、１４ａ、１４ｂは画像表示
装置１５ａ、１５ｂの画像表示面に装着した偏光板であ
り、互いに直交した偏光特性を有している。

【００７０】以上のように構成された立体画像通信装置
の動作は、基本的には図５に示した本発明の実施例４と
同様であるため、同一箇所には同一番号を付与して説明
を省略し、異なる点のみ説明する。

【００７１】カメラ３で撮像された観察者の顔画像の映
像信号は、実施例４と同様に通信相手にステレオ画像と
して送られ、画像処理装置９にて左右いずれかの顔半面
に基づく図形が作成され、液晶ディスプレイ１３に偏光
透過図形として表示される。

【００７２】次に、透過型液晶ディスプレイ１３の構造
および動作について図７〜９を用いて説明する。図７に
示したように、ガラス基板１００で挟まれた液晶１０２
は、透明電極１０１に電圧を印加することにより液晶１
０２の配向が制御される。また、片側の面には偏光板１
０３が取り付けられている。電圧を印加しない状態にお
いては、図８に示したように、偏光方向１１０を有する
入射光は、液晶分子の配向に従い９０度偏光方向が回転
し、偏光板１０３の偏光透過特性と一致するためこれを
透過するが、直交した偏光１１１を有する入射光は、液
晶分子１０６の配向と直交するためこれを透過できな
い。また、電圧を印加した状態においては、図９に示し
たように、液晶分子１０６が電圧の印加方向に従って配
向するため、入射光は偏光に関わらず液晶層１０２を透
過するが、偏光１１０を有する入射光は、偏光板１０３
を透過できず、逆に偏光１１１を有する入射光は偏光板
１０３の偏光透過特性と一致するためこれを透過するこ
とができる。すなわち、以上説明した透過型液晶ディス
プレイ１３を用いれば、直交する２つの偏光を有する光
を用いることで、液晶ディスプレイ１３の表示面におい
て、電圧を印加した箇所は一方の偏光成分だけ透過さ
せ、電圧を印加しない箇所は残る片方の偏光成分だけを
透過させることが可能となる。

【００７３】したがって、例えば前記したところの透過
型液晶ディスプレイ１３に表示される観察者の顔面の右
半面領域の偏光透過特性と、画像表示装置１５ａに取り
付けた偏光板１４ａによる偏光方向とを適合させること
で、観察者は右目だけで画像表示装置１５ａに表示され
た画像を観察することができる。また、観察者の顔面の
左半面領域、すなわち透過型液晶ディスプレイ１３に表
示される観察者の顔面の右半面領域以外の領域の偏光透
過特性と、画像表示装置１５ｂに取り付けた偏光板１４
ｂによる偏光方向とを適合させることで、観察者は左目
だけで画像表示装置１５ｂに表示された画像を観察する
ことができる。ただし、画像表示装置１５ｂに表示する
画像は、ハーフミラー１０を介して観察するため、左右
を反転させ、鏡像にしておく。

【００７４】（実施例６）図１０は、本第３発明の実施
例６における、立体画像通信装置の内部構造を示したも
ので、外観は図１に示す実施例１と同様である。

【００７５】図１０において、３は一対の撮影装置とし
てＣＣＤカメラ、１８は２つの画像を合成するためのス
クリーン、１３は液晶表示素子としてモノクロの透過型
液晶ディスプレイ、６はレンズとして焦点距離１５０ｍ
ｍのフレネルレンズである。９は画像処理装置、１７
ａ、１７ｂはステレオ画像を表示する画像表示装置とし
てプロジェクションテレビを示しており、１６ａ、１６
ｂはプロジェクションテレビ１７ａ、１７ｂの画像表示
面に装着した偏光板であり、互いに直交した偏光特性を
有している。

【００７６】以上のように構成された立体画像通信装置
の動作は、基本的には図６に示した本発明の実施例５と
同様であるため、同一箇所には同一番号を付与して説明
を省略し、異なる点のみ説明する。

【００７７】カメラ３で撮像された観察者の顔画像の映
像信号は、実施例５と同様に通信相手にステレオ画像と
して送られ、画像処理装置９にて左右いずれかの顔半面
に基づく図形が作成され、液晶ディスプレイ１３に偏光
透過図形として表示される。

【００７８】透過型液晶ディスプレイ１３の構造および
動作については実施例５と同一である。プロジェクショ
ンテレビ１７ａ、１７ｂに装着された偏光板１６ａ、１
６ｂによって互いに直交した偏光特性を有するステレオ
画像は、スクリーン１８上に投影され、透過型液晶ディ
スプレイ１３とレンズ６の作用によって、左右の目に振
り分けられる。

【００７９】（実施例７）図１１は、本発明の実施例７
として、本発明の立体画像通信装置をテレビ会議に適用
した装置外観を示したものである。図１１において、１
は通信相手グループの立体画像を表示する表示画面、３
は撮影装置としてＣＣＤカメラ、１８は通信相手グルー
プの声を出すスピーカー、１９は観察者グループの声を
拾うマイクを示している。

【００８０】ＣＣＤカメラ３は観察者グループの顔をス
テレオ画像として得るために一定の輻輳角を与えられ、
視差を生じるように設置されている。

【００８１】図１２は実施例７における立体画像通信装
置の内部構造を示したもので、５ａ、５ｂは空間変調素
子として透過型の液晶ディスプレイ、６ａ、６ｂは空間
変調素子５ａ、５ｂの裏面に位置するレンズとして焦点
距離１５０ｍｍのフレネルレンズである。７ａ、７ｂは
発光機能を有する照明用図形表示装置として白黒ＬＣＤ
であり、レンズ６ａ、６ｂを挟んで空間変調素子５ａ、
５ｂと反対側に位置し、レンズ６ａ、６ｂの焦点距離よ
りも遠い、レンズ６ａ、６ｂより１６０ｍｍ離れた位置
に設置する。８ａ、８ｂは白黒ＬＣＤ７ａ、７ｂのバッ
クライト、１０は空間変調素子５ａ、５ｂに表示される
画像を一つに合成するためのハーフミラー、２０はカメ
ラ３からの信号を分配するための信号分配器、２１は画
像処理装置を示している。

【００８２】以上のように構成された立体画像通信装置
の動作は、基本的には図２に示した本発明の実施例１と
同様であるため、同一箇所には同一番号を付与して説明
を省略し、異なる点のみ説明する。

【００８３】信号分配器２０はカメラ３から得た左目用
画像信号を通信相手グループの空間変調素子へ送り、さ
らに画像処理装置２１へも同様の信号を送る。画像処理
装置２１は観察者グループの各メンバーの右顔半面像を
作成し、白黒ＬＣＤ７ａに表示する。白黒ＬＣＤ７ｂに
は該右顔半面像のネガポジ反転像を表示する。ネガポジ
反転像は通常通り左顔反転像を表示するのと同様に、観
察者グループの各メンバーの左顔部分が発光し、右顔部
分が発光しないという条件を満たしているので、実施例
１の如く一対のカメラ３で撮影したそれぞれの像を白黒
ＬＣＤ７ａ、７ｂのそれぞれに表示するのと全く同様の
効果を得ることができ、これをテレビ電話に適用するこ
とも勿論可能である。

【００８４】また、テレビ会議において、実施例２〜６
までの装置を適用することも勿論可能である。

【００８５】また、図示してはいないが、実施例１〜７
においてレンズの代わりに凹面鏡を用いた場合でも同様
の効果を得ることができる。この場合、凹面鏡に入射す
る光は凹面鏡の前後で光軸が９０度程度変化するため、
各要素の配置をそれに併せて変化させる必要がある。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によれ
ば、一対のステレオ画像を用いる立体画像通信装置にお
いて、左右の振り分け機能を有する眼鏡を必要とせず、
多数の観察者が同時にしかも前記観察者が移動しても同
一の条件で立体視が可能であり、しかも通信相手へ送る
ステレオ画像と、自身の装置の左右の振り分け用の図形
とが兼用できるため、撮影装置が兼用でき、立体画像通
信装置の実用化並びに用途拡大に大きく寄与するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１〜６における立体画像通信装
置の外観図である。

【図２】本発明の実施例１における立体画像通信装置の
内部構成図である。

【図３】本発明の実施例２における立体画像通信装置の
内部構成図である。

【図４】本発明の実施例３における立体画像通信装置の
内部構成図である。

【図５】本発明の実施例４における立体画像通信装置の
内部構成図である。

【図６】本発明の実施例５における立体画像通信装置の
内部構成図である。

【図７】本発明の実施例５における立体画像通信装置に
使用する液晶表示素子の要部断面図である。

【図８】本発明の実施例５における立体画像通信装置に
使用する液晶表示素子の動作説明図である。

【図９】本発明の実施例５における立体画像通信装置に
使用する液晶表示素子の動作説明図である。

【図１０】本発明の実施例６における立体画像通信装置
の内部構成図である。

【図１１】本発明の実施例７における立体画像通信装置
の外観図である。

【図１２】本発明の実施例７における立体画像通信装置
の内部構成図である。

【図１３】従来の第一の例の立体画像通信装置の構成図
である。

【図１４】従来の第二の例の立体画像通信装置の構成図
である。

【符号の説明】

１画像表示画面２受話器３カメラ４ＬＥＤライト５、５ａ、５ｂ透過型液晶ディスプレイ６、６ａ、６ｂレンズ７、７ａ、７ｂ白黒ＬＣＤ９、９ａ、９ｂ画像処理装置１０ハーフミラー１１、１３液晶ディスプレイ１４ａ、１４ｂ偏光板１６ａ、１６ｂ偏光板１７ａ、１７ｂプロジェクションテレビ１８スピーカー１９マイク２０信号分配器２１画像処理装置１００ガラス基板１０１透明電極１０２液晶１０３偏光板１０４、１０５配向膜１０６液晶分子

フロントページの続き (72)発明者佐久間貞行神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地テルモ株式会社内 (72)発明者上條治彦神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地テルモ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステレオ画像を表示するための少なくと
も１つの光透過性を有する空間変調素子と、前記空間変
調素子を裏面より照明するための少なくとも１つの照明
用図形表示装置と、前記空間変調素子と前記照明用図形
表示装置の間に位置し前記照明用図形表示装置の表示部
分を拡大するためのレンズ又は凹面鏡と、観察者の顔画
像を撮影するための一対の撮影装置とを備え、該撮影装
置によって撮影された顔画像は通信先へステレオ画像と
して出力され、前記照明用図形表示装置は、前記撮影装
置によって撮影された顔画像から得た図形を表示するこ
とにより、前記空間変調素子を照明することを特徴とす
る立体画像通信装置。
【請求項２】ステレオ画像を表示するための少なくと
も１つの画像表示装置と、前記画像表示装置と観察者と
の間に位置する空間変調素子と、前記空間変調素子と観
察者との間に位置する少なくとも１つのレンズ又は凹面
鏡と、観察者の顔画像を撮影するための一対の撮影装置
とを備え、該撮影装置によって撮影された顔画像は通信
先へステレオ画像として出力され、前記空間変調素子
は、前記撮影装置によって撮影された顔画像から得た光
透過図形、もしくは光遮断図形を表示することにより、
前記画像表示装置に表示された画像を選別して観察可能
とすることを特徴とする立体画像通信装置。
【請求項３】ステレオ画像を表示するための一対の画
像表示装置と、前記一対の画像表示装置に表示される画
像を１つに合成するための合成手段と、前記合成された
画面と観察者との間に位置する液晶表示素子と、前記液
晶表示素子の表示部分を拡大するための指向性を有する
レンズまたは凹面鏡と、観察者を撮影するための一対の
撮影装置とを備え、該撮影装置によって撮影された顔画
像は通信先へステレオ画像として出力され、前記一対の
画像表示装置のそれぞれは、互いに直交する偏光を有す
る発光面を表示画面として有し、前記液晶表示素子は、
前記直交する偏光のいずれかと平行な偏光透過特性を有
する偏光板を片面に備えるとともに、前記液晶表示素子
の表示面上における前記撮影装置によって撮影された観
察者の右顔面もしくは左顔面に相当する位置に、特定偏
光の光を透過させるための図形を表示させることを特徴
とする立体画像通信装置。