JPH11136703A - 画像抽出装置およびこれを用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 リアルタイム処理可能で、特殊な撮像条件や
煩雑な設定を必要とせず、背景の影響を受けない画像抽
出装置と、これを用いて観察者の両目に第一と第二の画
像を排他的に観察させる画像表示装置を提供する。 【解決手段】 観察対象を任意の特定された狭い波長域
の光で照明する照明装置２と、第１の撮像素子３と、ハ
ーフミラー７により第１の撮像素子３と同一光路上の観
察対象を撮像する第２の撮像素子４と、観察対象と第２
の撮像素子の間に配設し、照明装置２の放射する照明光
に依存して観察対象が放射する特定波長の光を実質的に
遮断可能な光学フィルタ６と、第１の撮像素子による特
定波長域の光成分を含む放射光による画像と、第２の撮
像素子により撮影された特定波長域の光成分を含まない
放射光による画像を作製する信号処理回路８によって得
られた複数画像の減算処理を行う減算回路９を有する画
像抽出装置１と、これを用いた表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外乱光や背景の影
響を除き、撮影したい観察対象のみを抽出可能な画像抽
出装置と、これを利用した画像表示装置、特に立体画像
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤカメラなどの一般的な撮像装置を
用いて観察対象を撮像した場合、本来撮像したい観察対
象以外の背景像も同じ画像内に像を結んでしまう。背景
を削除し、観察対象のみを抽出したい場合、ブルーバッ
クスクリーンのように単調な背景を用いて撮影するなど
撮像条件を限定する方法がある。しかし、この方法はス
タジオのような特殊な環境であれば可能だが、背景を特
定できない環境下では使えない。背景に依存せず観察対
象を抽出する方法に、パターン認識等の手法を用いてソ
フト的に処理する方法もあるが、処理に時間を要するた
め一般にリアルタイム処理が難しく、高速化するために
は大がかりな処理装置が必要となる。また、観察対象が
人のように複雑で一定しない形状をしている場合、観察
対象の最初の位置・状態を指定する必要があるなど初期
の設定が煩雑であることが多く、解決しなければならな
い問題は多い。

【０００３】リアルタイムで観察対象を抽出する方法
に、観察対象に十分な照明を当て、背景との輝度差を用
いる方法がある。観察者の略半面像を用いて観察者の両
目に第一の画像と第二の画像を排他的に観察させる立体
画像表示装置において、観察者の略半面像の抽出に、こ
の輝度差を用いた抽出法を応用したものが報告されてい
るが、この方法では、背景に観察対象の輝度と同程度の
明るさの発光体、反射体等があった場合に誤認してしま
うといった問題があり、上記の立体画像表示装置の応用
例においては、この誤認が観察者両目の排他的画像観察
の障害となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
課題に鑑みてなされたもので、比較的小規模な構成によ
り、外乱光や背景の影響を除き、撮影したい観察対象の
みを抽出可能な画像抽出装置と、これを利用した画像表
示装置を提案することを目的とするものである。

【０００５】すなわち、本発明は、特殊な撮像条件を必
要とせず、リアルタイム処理可能で、初期の煩雑な設定
も必要なく、背景に存在する明るい発光体や反射体等の
影響を受けない画像抽出装置の提供を目的とするもので
ある。

【０００６】また、本発明は、背景の状態に影響される
ことなく、観察者の両目に第一の画像と第二の画像を排
他的に観察させる画像表示装置の供給を目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の解決すべき課題
は、以下に示す（１）ないし（６）の本発明により達成
される。

【０００８】（１） 観察対象を照明し、任意の特定さ
れた狭い波長域の光を放射する照明装置と、該観察対象
を撮像するための第１の撮像素子と、該第１の撮像素子
と同一光路上に設置される該観察対象を撮像するための
第２の撮像素子と、観察対象と前記第２の撮像素子の間
に配設され、該照明装置の放射する照明光に依存して観
察対象が放射する特定波長の光を実質的に遮断可能な光
学フィルタと、前記第１の撮像素子により撮影された該
特定波長域の光成分を含む放射光による画像と、前記光
学フィルタにより波長選択的に分離された前記第２の撮
像素子により撮影された該特定波長域の光成分を含まな
い放射光による画像を作製する信号処理回路と、該信号
処理回路によって得られた複数の画像の減算処理を行う
減算回路を有することを特徴とする画像抽出装置。

【０００９】本発明の好適な一様態によれば、前記第１
の撮像素子と前記第２の撮像素子とがビームスプリッタ
により同一光路上に設置されるものであってもよい。

【００１０】また、前記第１の撮像素子と前記第２の撮
像素子とが１台の撮像装置における画素群として均一に
分布され、前記光学フィルタが一枚のフィルタ内に前記
特定波長の光を実質的に遮断可能な遮断領域と非遮断領
域とを該画素群の分布に合わせて光路的に一致するよう
に分布するものであってもよい。

【００１１】また、本発明の好適な一様態によれば、前
記照明装置が放射する照明光は、前記撮像装置の撮像素
子を露光するに十分な時間点灯するパルス光であること
が望ましい。

【００１２】本発明の好適な一様態によれば、前記照明
は、観察対象の正面、あるいは斜方や側方に配置されて
もよい。

【００１３】本発明の画像表示装置は、以下の構成とす
ることができる。

【００１４】（２）第一の画像と第二の画像を表示する
透過型の画像表示手段と、該画像表示手段の後方に配設
され、夫々少なくとも一つの像よりなる該第一の画像の
バックライトとして機能する第一の制御画像と、該第二
の画像のバックライトとして機能する第二の制御画像と
を、該画像表示手段の方向に出力するバックライト出力
手段と、該第一の制御画像と該第二の制御画像を用い
て、該第一の画像と該第二の画像に、夫々観察者の左ま
たは右の目のどちらか一方へ向かう排他的な指向性を与
える指向性付与手段を備え、該第一の制御画像と該第二
の制御画像が、（１）記載の前記画像抽出装置により抽
出された観察者自身の画像、すなわち観察者像であるこ
とを特徴とする画像表示装置。

【００１５】本発明の好適な一様態によれば、（２）の
画像表示装置は、前記画像表示手段が、前記第一の画像
と前記第二の画像を時分割に交互に表示可能とし、前記
バックライト出力手段が、前記第一の画像と前記第二の
画像の切替タイミングに同期して、前記第一の制御画像
と前記第二の制御画像を時分割に交互に表示可能なよう
に構成される。

【００１６】また、本発明の好適な一様態によれば、画
像表示装置は、前記第一の画像と前記第二の画像を夫々
独立して表示する一組の前記画像表示手段と、前記第一
の制御画像と前記第二の制御画像を夫々独立して表示す
る一組の前記バックライト出力手段と、前記第一の制御
画像と前記第二の制御画像を用いて、前記第一の画像と
前記第二の画像に、夫々観察者の左または右の目のどち
らか一方へ向かう排他的な指向性を与える、夫々独立し
た一組の指向性付与手段とにより構成される、２系列の
独立した光学系と、該２系列の独立した光学系を合成す
る合成手段を有することを特徴とする。

【００１７】また、本発明の好適な一様態によれば、画
像表示装置は、前記バックライト出力手段が前記第一の
制御画像と前記第二の制御画像を互いに直交した第一の
偏光と第二の偏光として出力するものであり、前記画像
表示手段が前記第一の画像を表示する第一の領域と第二
の画像を表示する第二の領域を一枚の表示面内に均一に
配置する表示面を有するものであり、該第一の領域は該
第一の偏光によるバックライト光を透過し且つ該第二の
偏光によるバックライト光を実質的に遮断し、該第二の
領域は該第一の偏光によるバックライト光を実質的に遮
断し且つ該第二の偏光によるバックライト光を透過する
ように構成される。

【００１８】更に、本発明の画像表示装置は、以下の構
成とすることができる。

【００１９】（３）第一の画像と第二の画像を表示する
画像表示手段と、該画像表示手段の前方に配設され、夫
々少なくとも一つの像よりなる該第一の画像の透過ある
いは遮断を制御する第一の制御画像と、該第二の画像の
透過あるいは遮断を制御する第二の制御画像を表示する
透過領域選択手段と、該第一の制御画像と該第二の制御
画像を用いて、該第一の画像と該第二の画像に、夫々観
察者の左または右の目のどちらか一方へ向かう排他的な
指向性を与える指向性付与手段を備える画像表示装置に
おいて、該第一の制御画像と該第二の制御画像が、
（１）に記載の前記画像抽出装置により抽出された観察
者像であることを特徴とする画像表示装置。

【００２０】本発明の好適な一様態によれば、（３）の
画像表示装置は、前記画像表示手段が、前記第一の画像
と前記第二の画像を時分割に交互に表示可能とし、前記
透過領域選択手段が、前記第一の画像と前記第二の画像
の切替タイミングに同期して、前記第一の制御画像と第
二の制御画像を時分割に交互に表示可能なように構成さ
れる。

【００２１】また、本発明の好適な一様態によれば、
（３）の画像表示装置は、前記第一の画像と前記第二の
画像を夫々独立して表示する一組の前記画像表示手段
と、前記第一の制御画像と前記第二の制御画像を夫々独
立して表示する一組の透過領域選択手段と、前記第一の
制御画像と前記第二の制御画像を用いて、前記第一の画
像と第二の画像に、夫々観察者の左または右の目のどち
らか一方へ向かう排他的な指向性を与える、夫々独立し
た一組の、あるいは一つの指向性付与手段とにより構成
される、２系列の光学系と、該２系列の光学系を合成す
る合成手段を有することを特徴とする。

【００２２】また、本発明の好適な一様態によれば、
（３）の画像表示装置は、前記画像表示手段が前記第一
の画像を第一の偏光として表示し、前記第二の画像を前
記第一の偏光と直交する第二の偏光として表示するもの
であり、前記透過領域選択手段が前記第一の制御画像が
該第一の偏光を透過し且つ該第二の偏光を実質的に遮断
し、前記第二の制御画像が該第一の偏光を実質的に遮断
し且つ該第二の偏光を透過するものであり、かつ前記第
一の制御画像と前記第二の制御画像が一枚の表示面内に
均一に配置される表示面を有することを特徴とすること
によって達成される。

【００２３】本発明の好適な一様態によれば、（２）又
は（３）記載の前記画像表示装置は、前記画像抽出装置
により抽出された観察者像から観察者の半面像を作成す
る、半面像化手段を有する。該半面像化手段はさらに画
像を２値化できることが望ましい。

【００２４】また、前記半面像化手段は、前記観察者像
の輪郭が水平方向の線と交わる２点の中央位置を該観察
者像の略中央位置として同定し、該２点と該中央位置か
ら該観察者像の左右半面像を得るものとすることができ
る。

【００２５】更に、本発明の画像表示装置は、以下の構
成とすることもできる。

【００２６】（４）第一の画像と第二の画像を表示する
透過型の画像表示手段と、該画像表示手段の後方に配設
され、少なくとも一つ以上の移動可能な光源を持つ、該
第一の画像のバックライトとして機能する第一の光源
と、該第二の画像のバックライトとして機能する第二の
光源とからなるバックライト出力手段、あるいは該画像
表示手段の後方に配設され、平面光源と少なくとも一つ
以上の移動可能な遮光板を持つ、該第一の画像のバック
ライトとして機能する第一の光源と、該第二の画像のバ
ックライトとして機能する第二の光源とからなるバック
ライト出力手段と、該第一の光源あるいは遮光板と該第
二の光源あるいは遮光板を用いて、該第一の画像と該第
二の画像に、夫々観察者の左または右の目のどちらか一
方へ向かう排他的な指向性を与える指向性付与手段を備
える画像表示装置において、該第一の光源あるいは遮光
板と該第二の光源あるいは遮光板の位置が、（１）に記
載の画像抽出装置により抽出された観察者自身の位置情
報により決定されることを特徴とする立体画像表示装
置。

【００２７】本発明の好適な一様態によれば、（４）の
画像表示装置は、前記画像表示手段が、前記第一の画像
と前記第二の画像を時分割に交互に表示可能であり、前
記バックライト出力手段が、前記第一の画像と前記第二
の画像の切替タイミングに同期して、前記第一の光源と
前記第二の光源を時分割に交互に点灯可能なように構成
される。

【００２８】また、本発明の好適な一様態によれば、
（４）の画像表示装置は、前記第一の画像と前記第二の
画像を夫々独立して表示する一組の前記画像表示手段
と、夫々独立した前記第一の光源と前記第二の光源から
成る一組の前記バックライト出力手段と、前記第一の光
源と前記第二の光源を用いて、前記第一の画像と前記第
二の画像に、夫々観察者の左または右の目のどちらか一
方へ向かう排他的な指向性を与える、夫々独立した一組
の指向性付与手段とにより構成される、２系列の独立し
た光学系と、該２系列の独立した光学系を合成する合成
手段を有することを特徴とする。

【００２９】また、本発明の好適な一様態によれば、
（４）の画像表示装置は、前記バックライト出力手段が
互いに直交した第一の偏光と第二の偏光を出力する前記
第一の光源と前記第二の光源からなり、前記画像表示手
段が前記第一の画像を表示する第一の領域と第二の画像
を表示する第二の領域に分割され、且つ該第一の領域と
第二の領域が一枚の表示面内に均一に配置される表示面
を有し、該第一の領域は該第一の偏光によるバックライ
ト光を透過し且つ該第二の偏光によるバックライト光を
実質的に遮断し、該第二の領域は該第一の偏光によるバ
ックライト光を実質的に遮断し且つ該第二の偏光による
バックライト光を透過するように構成される。

【００３０】更に、本発明の別の画像表示装置は、以下
の構成をとることが出来る。

【００３１】（５）第一の画像と第二の画像を表示する
画像表示手段と、該画像表示手段の前方に配設され、少
なくとも一つ以上の移動可能な反射板を持ち、該第一の
画像の透過あるいは遮断を制御する第一の選択手段と、
該第二の画像の透過あるいは遮断を制御する第二の選択
手段から成る透過領域選択手段、あるいは該画像表示手
段の前方に配設され、少なくとも一つ以上の移動可能な
遮光板を持ち、該第一の画像の透過あるいは遮断を制御
する第一の選択手段と、該第二の画像の透過あるいは遮
断を制御する第二の選択手段から成る透過領域選択手段
と、該第一の選択手段と該第二の選択手段を用いて、該
第一の画像と該第二の画像に、夫々観察者の左または右
の目のどちらか一方へ向かう排他的な指向性を与える指
向性付与手段を備え、該第一の選択手段と該第二の選択
手段の位置が、（１）記載の前記画像抽出装置により抽
出された観察者自身の位置情報により決定されることを
特徴とする画像表示装置。

【００３２】本発明の好適な一様態によれば、（５）の
画像表示装置は、前記画像表示手段が、前記第一の画像
と前記第二の画像を時分割に交互に表示可能であり、前
記透過領域選択手段が、前記第一の画像と前記第二の画
像の切替タイミングに同期して、前記第一の選択手段と
第二の選択手段を時分割に交互に制御可能なように構成
される。

【００３３】また、本発明の好適な一様態によれば、
（５）の画像表示装置は、前記第一の画像と前記第二の
画像を夫々独立して表示する一組の前記画像表示手段
と、夫々独立した前記第一の選択手段と前記第二の選択
手段から成る一組の透過領域選択手段と、前記第一の選
択手段と前記第二の選択手段制御画像を用いて、前記第
一の画像と第二の画像に、夫々観察者の左または右の目
のどちらか一方へ向かう排他的な指向性を与える、夫々
独立した一組の、あるいは一つの指向性付与手段とによ
り構成される、２系列の光学系と、該２系列の光学系を
合成する合成手段を有することを特徴とする。

【００３４】また、本発明の好適な一様態によれば、
（５）の画像表示装置は、前記画像表示手段が前記第一
の画像を第一の偏光として表示し前記第二の画像を第二
の偏光と直交する第二の偏光として表示し、前記第一の
選択手段が該第一の偏光を透過し且つ該第二の偏光を実
質的に遮断し、前記第二の選択手段が該第一の偏光を実
質的に遮断し且つ該第二の偏光を透過するよう構成され
た前記透過領域選択手段を有し、前記第一の制御画像と
前記第二の制御画像が一枚の表示面内に均一に配置され
ることを特徴とする。

【００３５】また、本発明の好適な一様態によれば、
（４）又は（５）の画像表示装置は、前記画像抽出装置
が、観察者中心検出手段を有することを特徴とする。ま
た、前記観察者中心検出手段が、該観察者自身の顔面画
像の輪郭が水平方向の線と交わる２点の中央位置情報
を、該観察者像の略中央位置として同定するものである
ことが望ましい。

【００３６】また、本発明の好適な一様態によれば、
（２）ないし（５）の画像表示装置における前記第一の
画像と第二の画像は、夫々所定の視差を有して撮影され
た立体画像である。

【００３７】また、本発明の好適な一様態によれば、
（２）ないし（５）の画像表示装置における前記指向性
付与手段は、凸レンズもしくはフレネルレンズを有して
いる。

【００３８】また、前記凸レンズもしくはフレネルレン
ズは、複数のレンズがアレイ状に構成されるものであっ
てもよい。

【００３９】更に、本発明の別の画像表示装置は、以下
の構成をとることもできる。

【００４０】（６）パララックスバリア方式、あるいは
レンティキュラー方式の立体画像表示装置において、観
察者自身の顔面画像を取得するための、画像抽出装置、
二値化手段ないし観察者中心検出手段により構成される
撮像装置と、該観察者中心検出手段により求めた中央位
置情報から、観察者が正立体視領域と逆立体視領域のど
の位置に存在しているかを判定する判定手段とを有し、
該判定に基づいて、左右目用の画像表示位置を入れ替え
る、あるいはバリアやレンチキュラーレンズの位置を変
更することで逆立体視領域を正立体視領域に換え、実質
的に正立体視域を拡大するように構成される。

【００４１】本発明の好適な一様態によれば、前記観察
者中心検出手段は、該観察者自身の顔面画像の輪郭が水
平方向の線と交わる２点の中央位置情報を、該観察者像
の略中央位置として同定するように構成される。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好適な実
施形態に係わる画像抽出装置、および画像表示装置につ
いて説明する。

【００４３】＜第一実施形態・・・画像抽出装置＞図１
は、本発明の第一の実施形態である画像抽出装置１のブ
ロック図である。照明２は観察対象物に対して、赤外線
領域等のある波長域の光を照射しており、これにより照
明された観察対象物は、照明光に依存した特定波長の光
を強く含む光を反射する。

【００４４】本装置は、撮像素子としてＣＣＤ素子３と
４とを有し、両ＣＣＤ素子はビームスプリッタであるハ
ーフミラー７によって光路を一致させてある。ＣＣＤ素
子３の前方には、素子に入射する光を上記特定波長の光
を含む放射光とするような光学フィルタ５が配設されて
いる。ＣＣＤ素子３で得られる画像は、図４（ａ）の如
く、明るく照らされた観察対象と、照明に依存しない背
景としての発光体、反射体等が共に映し出されたものと
なる。また他方のＣＣＤ素子４は、その前方に、素子に
入射する光から上記特定波長の光を実質的に除去可能な
光学フィルタ６を配設している。この光学フィルタ６の
効果によりＣＣＤ素子４で得られる画像は、図４（ｂ）
の如く、観察対象は暗く、照明に依存しない背景として
の発光体、反射体等については照明点灯時とほぼ同様の
明るさの画像となる。

【００４５】上記ＣＣＤ素子３、４により撮像された画
像は、信号処理回路８にて通常ＣＣＤカメラで行われる
ような信号処理を施された後に減算回路９にて減算処理
される。減算処理により得られる画像は、上記両映像で
ほぼ同じ輝度分布として得られる背景像部分がその輝度
の明るさによらずフラットとなり、逆に輝度差の大きい
観察対象の像が照明された画像の輝度をほぼ反映したも
のとなる。即ち、図４（ｃ）の如く、背景の影響が除か
れ、観察対象部分のみが明るく抽出された像となり、映
像信号合成回路１０より同期信号を付加され、出力され
る。

【００４６】このように構成された本画像抽出装置は、
構成がシンプルであるためリアルタイム処理が可能であ
る。また、特殊な撮像条件や、初期の煩雑な設定も必要
ない。また、照明の波長帯域を含む画像と照明の波長帯
域を含まない画像は１フレーム毎に更新される。よっ
て、背景画像を予め取得しこの背景画像との減算を行う
ような方式で問題となっていた背景の明るさに変化があ
った場合においても、背景画像が１フレーム毎に自動更
新される格好になり、新たな設定を行うことなく観察対
象の抽出が可能となる。更に、両映像は並行して撮影さ
れるため、減算結果は遅延無く得ることができる。

【００４７】なお、本発明の画像抽出装置は上記実施形
態に限られるものではなく、その他種々の態様の変更が
可能である。例えば、画像抽出装置は、図２の如く、光
学フィルタおよびＣＣＤ素子を画素群として扱うことに
より、夫々１組だけ用いることでも構成可能である。こ
の場合、光学フィルタ１２は、上記特定波長を透過する
領域と実質的に遮断する領域の２領域から構成される。
またこの２領域は、ＣＣＤ素子１１の各画素に対応し、
ＣＣＤ素子１１内で均一に分布される。

【００４８】また、画像抽出装置は、図３の如く、一般
的なＣＣＤカメラ１３、１４をハーフミラー１５により
組み合わせても構成することができる。尚、この場合
も、一方のＣＣＤカメラ１３には上記特定波長を透過す
るフィルタが、他方のＣＣＤカメラ１４には上記特定波
長を実質的に遮断するフィルタが取り付けられている
が、図では省略されている。その他の構成は図１のもの
と共通である。

【００４９】また、照明の点灯は、ＣＣＤ素子の露光期
間を十分カバーできる期間とすることで、効率的な照明
が可能となる。また、照明は、観察対象が人であるよう
な場合には、赤外光を用いることで観察者に不快感を与
えることなく照明が可能となる。もちろん、観察対象に
よっては紫外光を用いることも可能であり、これにより
励起された観察対象から発せられる別の波長の光を撮像
素子で記録するといった形態でも良い。更に、前記照明
は、異なる波長帯域を持つ複数の照明を用いることも可
能であり、照明の波長帯域に合わせて光学フィルタの特
性や撮像素子の数あるいは設置条件を設定することで、
異なる角度、異なる波長特性の画像を取得可能となる。

【００５０】また、本装置は波長特性を利用して背景の
除去を行っているため観察対象物や背景の色の影響はあ
る程度避けられない。これを解決するため、上述の複数
のフィルタや撮像素子により得られた画像を使用するこ
とで、減算により得られた画像の波長特性を改善するこ
とも可能である。更に、減算処理により得られた画像
を、二値化処理等の適当な処理の後にマスクとしてのみ
使用し、そのマスクで原画像を切り取ることで、より色
再現良く画像の抽出を行うことも可能である。

【００５１】また、図１や図３のように、複数のＣＣＤ
素子やカメラをハーフミラー等のビームスプリッタを使
って組み合わせるような構成の場合は、フィルタを個別
に設けず、ビームスプリッタにフィルタ特性を持たせて
も良い。

【００５２】上記構成により、特殊な撮像条件を必要と
せず、リアルタイム処理可能で、初期の煩雑な設定も必
要なく、背景にある明るい発光体・反射体・あるいは散
乱体の影響を受けない画像抽出装置を実現できる。

【００５３】＜第二実施形態・・・立体画像表示装置＞
図５は、本発明の第二の実施形態である立体画像を表示
可能な画像表示装置の原理を示しており、観察者の目の
位置を含む水平平面を表している。図５(a)において、
観察者とバックライト光源（以下、バックライト光源）
は、凸レンズを介して共役な位置関係にある。このと
き、バックライト光源上の点Ａを発光させると、点Ａか
ら出射された光は凸レンズに達した後にレンズ作用を受
け、観察者の右目にのみ入射する。つまり、点Ａから出
射された光は、観察者の右目のみにレンズ径大の照明と
して作用する。言い換えれば、右目にのみ指向性を持つ
バックライト光源として作用する。また、図５(b)のよ
うに、この位置から観察者を前後に移動させた場合に
も、観察者右目と共役な関係にある点Ａと等価なバック
ライト平面内の領域Ｂを発光させることで、同様に指向
性バックライトを構成することができる。

【００５４】このように、観察者の目と共役な関係を有
するバックライト平面内の発光領域を作成する方法とし
て、本発明においては上述した第一実施形態の画像抽出
装置を用いる。すなわち、観察者の顔画像を観察対象と
して撮影、抽出し、得られた顔画像を発光領域を形成す
る図形として用いるのである。

【００５５】図６は、上述した指向性バックライトの実
用的な構成例を示す第二実施形態に係わる画像表示装置
の構成図であり、観察者が右目用観察画像を観察してい
る瞬間の様子を表している。観察者１００の右脇にはＬ
ＥＤ等による赤外照明１０１Ｒ、左脇には１０１Ｒとは
波長の異なる赤外照明１０１Ｌを設置しており、図のよ
うに観察者１００の顔の右半面、左半面をそれぞれ照明
している。これにより観察者１００の右半面だけ明るく
なった顔画像を１０１Ｒの赤外光に感度を有するカメラ
１０２Ｒで撮影し、観察者１００の左半面だけ明るくな
った顔画像を１０１Ｌの赤外光に感度を有するカメラ１
０２Ｌで撮影する。カメラ１０２Ｒで撮影された画像を
二値化後にモノクロ画像表示装置１０３に映し出すと、
右顔半面が発光領域となったバックライト制御画像１０
４が得られる。この発光領域からの光に、凸レンズ１０
６を用いて指向性を付与することで、指向性バックライ
トを構成できる。このように構成された指向性バックラ
イトは、凸レンズ１０６近傍に設けられ凸レンズ１０６
より小径のカラー液晶などの空間変調素子１０５に表示
された右目用のカラー視差画像を、観察者１００の右目
のみへ観察させるための照明として作用する。左目用の
カラー視差画像は空間変調素子１０５に時分割で交互に
表示され、それに同期させてモノクロ画像表示装置１０
３は左顔半面領域１０７を発光させる。左顔半面領域１
０７はカメラ１０２Ｌで撮影された顔画像を二値化した
ものを用いればよい。

【００５６】上述したような観察者の顔画像の抽出に画
像抽出装置１０８が用いられる。カメラ１０２で撮影し
た映像をそのまま二値化してモノクロ画像表示装置１０
３に映した場合、観察者の背後に例えば窓や室内灯等が
入り、それが発光領域として、領域１０４や１０７に悪
影響を及ぼし、クロストークの原因となることがある。
その際、画像抽出装置１０８によって領域１０４以外を
完全に非発光とすれば、そのような悪影響の虞を排除す
ることが出来る。

【００５７】このような構成によれば、バックライト制
御画像１０４が観察者自身の撮影像であるため、観察者
が左右に移動した場合でも、その移動距離に応じて発光
領域も右左に移動することになり、指向性バックライト
を構成する光学条件を常に維持することが可能となる。
また、モノクロ画像表示装置上の像を上下反転した像に
すると、観察者の上下の移動にも追従が可能となる。更
に、観察位置が立体視域内であれば、複数の観察者が同
時に同一の立体画像を認識することも可能となる。尚、
上述したような観察者追従性を持つ指向性バックライト
を成立させるためには、バックライト制御画像の大ささ
および表示位置を予め調整しておくことが必要である。
このため、バックライトの大きさとバックライト−凸レ
ンズ間距離とにより決まる上下左右方向の立体視域と、
カメラの観察範囲が略等しくなるように、カメラの設置
位置、焦点距離等を調整する必要がある。

【００５８】尚、本実施形態においては、指向性バック
ライトは時分割で左目用と右目用が交互に切り替わり、
これと同期して観察画像も左目用と右目用が切り替わる
ことになり、観察者の左目は常に左目用観察画像を、観
察者の右目は常に右目用観察画像を観察可能となる。従
って、例えばバックライト光源に左目用制御画像が表示
されている際には、観察画像表示デバイスには常に左目
用観察画像のみが表示されていなければならず、バック
ライト光源として用いる画像表示デバイスや観察画像表
示デバイスは十分な応答速度を持っていなくてはならな
い。

【００５９】本発明の画像表示装置は上記実施形態に限
られるものではなく、その他種々の態様の変更が可能で
ある。例えば、バックライト光源は、時分割に切り替え
可能であれば、液晶、ＣＲＴ、プラスマディスプレイな
ど様々なディスプレイを用いることが可能である。ま
た、固体発光素子などのディスプレイ以外の種々の光源
をアレイ状にすることでバックライト光源として使用す
ることも可能である。

【００６０】＜第二実施形態の変形例１＞図７に本発明
の第二実施形態の変形例１である画像表示装置の他の例
の外観図を示す。本実施形態においては、バックライト
用画像表示装置２０３Ｒ、２０３Ｌ、凸レンズ２０５
Ｒ、２０５Ｌ、カラー液晶パネル２０４Ｒ、２０４Ｌを
それぞれ２つずつ設置しており、これらの光学系は互い
に垂直に配置され、それぞれの光学系をハーフミラー２
１０で合成することで、左右目用の視差画像を、それぞ
れ独立かつ同時に観察者に提示可能となっている。尚、
２００Ｒ、２００Ｌは視差画像を得るためのカメラを示
すものであるが、これは例えばビデオテープレコーダ等
の画像出力装置で代替することができる。上述した図６
に示した例は時分割で表示するものであったため、観察
者にちらつきを感じさせないためには応答速度の速い表
示デバイスを用いる必要があったが、本方式であれば標
準的な応答速度の表示デバイスを用いることが出来る。
また、図６に示した例では観察者側方に赤外照明を配置
したが、図７に示した本実施形態においては観察者を正
面から照明するように赤外照明２０１を配置している。
これは、観察位置の前後方向の移動に伴って照明条件を
変化させないためであり、これにより観察者の顔面全体
が明るく照明される。このように照明された観察者の像
は、赤外照明２０１の赤外線波長のみに感度を持つ１台
のＣＣＤカメラ２０２により撮影され、画像抽出装置２
１１により処理された後にモノクロＣＲＴ２０３Ｒ、２
０３Ｌにバックライト制御画像として表示される。ここ
で、赤外照明２０１は、不図示の点灯回路によりＣＣＤ
カメラ２０２の露光タイミングに同期して交互に点灯／
消灯を繰り返しているため、ＣＣＤカメラ２０２により
得られる画像は、１フレーム毎に赤外照明された画像と
赤外照明されない画像が交互に得られる。また、ここで
用いられる画像抽出装置２１１は、第一実施形態に記載
した画像抽出装置であり、ＣＣＤカメラ２０２により撮
影された画像から、外光の影響を受けない観察者像を得
ることができる。画像抽出装置２１１の動作原理につい
ては、第一実施形態と同様であるので省略する。更に画
像抽出装置２１１は、二値化回路と半面像回路を有して
おり、得られた外光の影響を受けない観察者の正面像
を、後述する手順により、左右の観察者二値化半面像に
加工し出力する。

【００６１】観察者二値化半面像を求める手順を図８を
用いて説明する。まず、観察者像を適当な閾値により二
値化して観察者二値化像を求め、その輪郭を決定する。
次に、各走査線毎に、画面左端から観察者二値化像の輪
郭の右端迄の時間および輪郭の右端から左端迄の時間、
即ち水平同期信号ＨＳＹＮＣから輝度信号のリーディン
グエッジ迄の時間ｔ１とリーディングエッジからトレー
リングエッジ迄の時間ｔ２を求める。このｔ２の半分の
時間を計算し、各走査線のｔ１〜ｔ１＋ｔ２／２の領域
を発光させることで図９の如き観察者二値化右半面像
を、ｔ１＋ｔ２／２〜ｔ１＋ｔ２の領域を発光させるこ
とで図１０の如き観察者二値化左半面像を得ることがで
きる。

【００６２】なお、本発明の画像表示装置は上記実施形
態に限られるものではなく、その他種々の態様の変更が
可能である。

【００６３】例えば、凸レンズは、軽薄化・低価格化す
るためにフレネルレンズを用いることも可能である。更
に、凸レンズは、周辺部のケラレの影響を受けることな
く焦点距離を短くするため、あるいは収差の影響を低減
するために、複数の組レンズで構成することも可能であ
る。また、凸レンズは、図１１、図１２のように複数の
凸レンズユニットから成る凸レンズアレイにより構成
し、各凸レンズユニットの焦点距離を短く設定すること
で小型化をはかることも可能である。その場合、凸レン
ズユニット数と同じ数だけバックライト上の表示領域を
分割し、それぞれの表示領域毎に観察者像を表示せねば
ならない。なお、それぞれの表示領域に表示される観察
者像は、観察者を物点として凸レンズアレイによりバッ
クライト平面に結像する像とほぼ同じ位置・大きさとな
るように表示せねばならない。また、この際の凸レンズ
ユニットの数、形状は任意である。

【００６４】更に、上述したＣＣＤカメラは、ハーフミ
ラー等を用いて、上述の凸レンズの光軸上に配設しても
よい。観察者像を、凸レンズを用いて、凸レンズからバ
ックライト光源と等距離の位置に設置したディフューザ
ー上に結像させ、その後にこの像を撮影するような構成
を取ることもできる。この時、凸レンズとディフューザ
ーによる結像系の被写界深度を広くとるため、可視光を
透過し光軸近傍を除く領域の赤外光を遮断するフィル
タ、即ち赤外光についてのみ作用する絞りを光路中に設
置してもよい。さらには、照明光源は赤外線発光のもの
に限られず、可視光や紫外線発光のものでもよく、赤外
ＣＣＤカメラもＭＯＳ型カメラや他の撮像管に置き換え
ることも可能である。所定の画像後処理を施す場合に
は、カメラの代わりにそれらの画像が得られるシステム
を用いることにより、マイクロウエーブや超音波を媒体
とすることも可能である。

【００６５】また、本実施形態ではバックライト光源と
してモノクロＣＲＴを用いたが、これに代えて、たとえ
ば液晶ディスプレイ、液晶プロジェクタ、プラスマディ
スプレイ、ネオン管ディスプレイ、薄型ＣＲＴあるいは
アレイ状ＣＲＴ等を用いることが可能である。また、固
体発光素子などのディスプレイ以外の種々の光源をアレ
イ状にすることでバックライト光源として使用すること
も可能である。

【００６６】また、本実施形態では画像描出可能なバッ
クライト光源の代わりに平面均一光源を用いることも可
能である。この場合、観察者追従性を持たせるために
は、画像抽出装置により求められた観察者中心位置情報
を利用して光源位置を機械的に制御する必要がある。あ
るいは、観察者追従性は、光源と観察画像表示デバイス
の間に設置したミラーの設置条件を制御することでも実
現可能である。

【００６７】また、バックライト光源および観察画像表
示デバイスの設置位置、大きさは、上述した指向性バッ
クライトを成立させる条件を満たす限り任意である。例
えば、立体視域を広げるために、バックライト光源の中
心位置と凸レンズ光軸をずらしたり、バックライト光源
を観察画像表示デバイスに比べて大きく設定したりする
ことも可能である。

【００６８】＜第二実施形態の変形例２＞上記第二実施
形態の変形例１においては、２枚の表示液晶パネルの夫
々に映った右目用画像と左目用画像をハーフミラーで合
成して同一視野内に共存させている。このため、第一実
施形態の画像表示装置は、１枚のハーフミラーと、バッ
クライト光源、凸レンズ、観察画像表示デバイスが夫々
２枚ずつ必要となる。

【００６９】本変形例２における立体画像表示装置は、
１組のバックライト制御画像を夫々第一の偏光とそれと
直交する第二の偏光として出射可能なバックライト光源
と、画面内を左目用観察画像と右目用観察画像を表示す
る２領域に分割し、夫々の領域を第一の偏光あるいは第
二の偏光のみを透過するように構成した透過型表示デバ
イスを用いることで、装置を小型化可能にしたことを特
徴とする。

【００７０】図１３は、第二実施形態の変形例２に係わ
る画像表示装置の構成を示している。本変形例において
も、凸レンズ、バックライト光源、赤外照明、赤外ＣＣ
Ｄカメラおよび画像抽出装置により成る指向性バックラ
イトを用いて、左右の目への画像の振り分けを行ってお
り、その原理、設定は第二実施形態の画像表示装置にお
けるそれと同様であるため、ここでは説明を省略する。
また、バックライト制御画像を作成する画像抽出装置の
動作説明も同様に省略する。

【００７１】図１３に示す本実施形態に係わる画像表示
装置では、バックライト光源として陰極管を用いた平面
光源と検光子を除去した液晶パネル３０１を用いてい
る。このように検光子を除去した液晶パネルにバックラ
イト制御画像としての観察者二値化左半面像を表示する
と、観察者二値化左半面像の表示されている領域３０２
は第一の偏光を出射し、同様に、観察者二値化左半面像
以外の領域３０３は、第一の偏光と直交する第二の偏光
を出射する。即ち、これにより、直交する２偏光を出力
可能な複数の領域を持つバックライト光源を構成するこ
とが可能となる。観察者二値化左半顔面像を発した偏光
は凸レンズ３０４により観察者の左目のみにとってレン
ズ径大のバックライトとして機能し、また、観察者二値
化左半顔面像以外の領域を発した偏光は観察者の右目の
みにとってレンズ径大のバックライトとして機能する。

【００７２】また、凸レンズ３０４近傍に設置される観
察画像表示デバイス３０５には、偏光子および検光子の
代わりに特殊な偏光制御フィルム３０６を設置した液晶
パネルを使用しており、加えて、この液晶パネルは、１
ラインおきに左目用の観察画像と右目用の観察画像を交
互に表示可能なように構成されている。たとえば、観察
画像表示デバイスは、図１４(a)のように、偏光子の代
わりに、上述したバックライト光源より発せられる第一
の偏光のみを透過し第二の偏光を実質的に遮断する第一
の偏光板と、第二の偏光のみを透過し第一の偏光を実質
的に遮断する第二の偏光板とが交互に配された入射偏光
制御フィルム３０６が貼付されている。このとき、入射
偏光制御フィルム３０６は、液晶パネルの左目用観察画
像を表示するラインに第一の偏光板が、右目用観察画像
を表示するラインに第二の偏光板が位置するよう貼付さ
れる。同様に、検光子の代わりに、第一の偏光板と第二
の偏光板とが１ラインおきに交互に配された出射偏光制
御フィルム３０７が貼付され、液晶パネルの左目用観察
画像を表示するラインに第二の偏光板が、右目用観察画
像を表示するラインに第一の偏光板が位置するよう貼付
される。これにより、バックライトを発した第一の偏光
は、入射偏光制御フィルム３０６の内、第一の偏光板が
貼付された領域のみを透過することになり、液晶パネル
の左目用観察画像表示領域のみを選択的に照明する。同
様に、第二の偏光は、入射偏光制御フィルム３０６の
内、第二の偏光板が貼付された領域のみを透過すること
になり、液晶パネルの右目用観察画像表示領域のみを選
択的に照明する。バックライト制御画像から射出された
第一の偏光と第二の偏光は、凸レンズの作用により観察
者の左右の目へ選択的な指向性を持つため、左目用観察
画像を左目に、右目用観察画像を右目に分配可能とな
る。偏光透過の様子を図１４（ｂ）に示す。図１４
（ｂ）は左目用観察画像表示領域と右目用観察画像表示
領域を夫々１画素分だけ代表して記載している。尚、本
実施形態における液晶パネルは、無電界時に透過光の減
衰が小さくなるノーマリーホワイトモードで駆動され
る。

【００７３】本発明の画像表示装置は上記実施形態に限
られるものではなく、その他種々の態様の変更が可能で
ある。例えば、観察画像表示デバイスは、図１５〜図１
９それぞれの（ａ）に記載した形態であってもよい。
尚、図１５〜図１９各図における（ｂ）は、それぞれの
形態における偏光透過の様子を説明するものである。

【００７４】図１５に記載した観察画像表示デバイスで
は、左目用観察画像表示領域に第一の偏光板が、右目用
観察画像表示領域に第二の偏光板が位置するように出射
偏光制御フィルムを貼付している点で図１４の場合と異
なる。この変更に伴い、図１５に記載の液晶パネルは、
無電界時に透過光の減衰が大きくなるノーマリーブラッ
クモードで駆動される。

【００７５】図１６に記載した観察画像表示デバイスで
は、出射偏光制御フィルムが第一の偏光板である点で図
１４の場合と異なる。この変更に伴い、図１６に記載の
液晶パネルは、左目用観察画像表示領域においてはノー
マリーホワイトモードで、右目用観察画像表示領域にお
いてはノーマリーブラックモードで駆動される。

【００７６】図１７に記載した観察画像表示デバイスで
は、出射偏光制御フィルムが第二の偏光板である点で図
１６の場合と異なる。この変更に伴い、図１７に記載の
液晶パネルは、左目用観察画像表示領域においてはノー
マリーブブラックモードで、右目用観察画像表示領域に
おいてはノーマリーホワイトモードで駆動される。

【００７７】図１８に記載した観察画像表示デバイスで
は、ノーマリーホワイトモードで駆動される液晶パネル
の偏光子の上に９０度位相差板を貼付けた構造をとって
おり、９０度位相差板は液晶パネルの右目用観察画像表
示位置に対応して貼付される。ここで９０度位相差板と
は、透過光の位相を入射光の位相から９０度回転させる
働きをする。このため、９０度位相差板に入射した第一
の偏光および第二の偏光は、図１８（ｂ）に示されるよ
うに、夫々第二の偏光および第一の偏光に変換されて出
射される。液晶パネルの偏光子は第一の偏光板であるた
め第一の偏光のみを透過させることから、９０度位相差
板が貼付された左目用観察画像表示領域においては、第
二の偏光のみが９０度位相差板において第一の偏光に変
換された後に偏光子を透過することになる。一方、９０
度位相差板が貼付されていない左目用観察画像表示領域
においては、バックライト光源を発した第一の偏光のみ
がそのまま偏光子を透過する。以上の効果により、第一
の偏光は左目用観察画像表示領域のみの、第二の偏光は
右目用観察画像表示領域のみのバックライト光として機
能し、凸レンズにより両偏光に与えられる指向性によ
り、両観察画像の左右の目への排他的分配が可能とな
る。

【００７８】図１９に記載した観察画像表示デバイスで
は、ノーマリーブラックモードで駆動される液晶パネル
を用いた点で図１８の場合と異なる。液晶パネルの偏光
子に第一の偏光板を用いているため、液晶のパネルの駆
動モードを除き、その動作は図１８の場合と同様であ
る。例えば、第一の偏光を左目用観察画像表示領域のバ
ックライト光として利用するとしたままで、液晶パネル
の偏光子に第二の偏光板を用いた場合には、９０度位相
差板の貼付位置は左目用観察画像表示領域にしなければ
ならない。

【００７９】以上の実施形態において、観察画像表示デ
バイスとして液晶パネルと特殊な偏光制御フィルムより
なるデバイスを用いてきたが、この代わりに、偏光軸が
互いに直交する短冊状の第一の偏光板と第二の偏光板を
交互に配列してなる偏光制御フィルムと、第一の偏光板
と対応する位置に左目用観察画像を、第二の偏光板と対
応する位置に右目用観察画像を各々記録されてなる印画
フィルム貼り合わせたものを用いても良い。

【００８０】また、液晶パネルや印画フィルムに表示す
る左目用観察画像と右目用観察画像の表示位置は必ずし
も一ラインおきである必要はなく、画面内に均等に分布
する限り、垂直ライン毎、あるいは市松模様といった種
々の形態をとることが可能である。その際にも、偏光制
御フィルムを構成する第一の偏光板と第二の偏光板は、
液晶パネルや印画フィルムの左目用観察画像表示領域お
よび右目用観察画像表示領域に位置するように貼付しな
ければならない。また、偏光制御フィルムに９０度位相
差板を用いる場合においても、その９０度位相差板の貼
付位置は、液晶パネルの偏光子の偏光軸方向を考慮し
て、その左目用観察画像表示領域あるいは右目用観察画
像表示領域に位置するように設定せねばならない。

【００８１】上記変形例２においては、互いに直交する
２偏光を出力可能なバックライト光源として、検光子を
除去した液晶パネルを用いたが、このバックライト光源
を図２０ないし図２４に示す形態としてもよい。尚、液
晶パネル自体は発光デバイスでないため、図２０ないし
図２２に示した図には、本来、陰極管、ＬＥＤ、ＥＬ、
メタルハライドランプ等により構成された面発光光源も
あわせて記載されるべきであるが、本図からは省略され
ている。

【００８２】図２０に記載したバックライト光源は、図
１５に示したカラー液晶と構造、動作ともに同様である
ため説明は省略する。このような形態をとることによ
り、バックライト光出射面を左目用バックライト制御画
像表示領域と右目用バックライト制御画像表示領域の２
領域に分割し、前者の領域においては第一の偏光を、後
者の領域においては第一の偏光と直交する偏光軸を持つ
第二の偏光を出射するバックライト光源を実現できる。

【００８３】図２１に記載したバックライト光源は、図
１７に示したカラー液晶の入射偏光制御フィルムと出射
偏光制御フィルムを入れ替えた構造をしている。液晶パ
ネルの動作モード設定は、図１７の場合と同様である。

【００８４】図２２に記載したバックライト光源は、ノ
ーマリーホワイトモードで駆動される液晶パネルの偏光
子の上に９０度位相差板を貼付た構造をとっており、９
０度位相差板は液晶パネルの左目用バックライト制御画
像表示位置に対応して貼付される。液晶パネルを通過し
た透過光は、検光子が第二の偏光板であるため一様に第
二の偏光となるが、９０度位相差板を貼付された左目用
バックライト制御画像表示領域においては、第二の偏光
の位相が９０度回転させられるため、最終的に第一の偏
光に変換されて出射される。以上の効果により、左目用
バックライト制御画像表示領域においては第一の偏光
が、右目用バックライト制御画像表示領域においては第
二の偏光が出射されるバックライト光源が実現できる。

【００８５】図２０ないし図２２に記載したバックライ
ト光源はモノクロ液晶パネルを用いているが、これら
は、液晶の駆動モードを変更することで、入射偏光制御
フィルムを構成する第一の偏光板と第二の偏光板を入れ
替えることも可能である。また、図２２に記載したバッ
クライト光源において、検光子を第一の偏光板に変更し
た場合は、９０度位相差板を右目用バックライト制御画
像表示領域に対応させて貼付させねばならない。このと
き、液晶パネルの駆動モードは、偏光子と検光子の偏光
軸が直交する場合はノーマリーホワイトモードに、偏光
子と検光子が同一偏光軸を持つ場合はノーマリーブラッ
クモードにする。

【００８６】図２３に記載したバックライト光源は、Ｌ
ＥＤマトリクス光源の出射面に、偏光軸が互いに直交す
る短冊状の第一の偏光板と第二の偏光板を交互に配列し
てなる偏光制御フィルムを貼付したものであり、第一の
偏光板は左目用バックライト制御画像表示領域に対応さ
せて、第二の偏光板は右目用バックライト制御画像表示
領域に対応させて貼付される。ここで、この偏光制御フ
ィルムを貼付する自発光マトリクス光源は、必ずしもＬ
ＥＤマトリクス光源である必要はなく、プラズマディス
プレイ、ネオン管ディスプレイ、ＣＲＴ等を用いること
も可能である。また、ＬＥＤ以外の光源をアレイ状にし
たものを使用することも可能である。

【００８７】図２０ないし図２３に記載のバックライト
光源では、液晶パネルやＬＥＤマトリクス光源に表示す
る左目用バックライト制御画像と右目用バックライト制
御画像の表示位置は必ずしも一ラインおきである必要は
なく、画面内に均等に分布する限り、垂直ライン毎、あ
るいは市松模様といった種々の形態をとることが可能で
ある。その際にも、偏光制御フィルムを構成する第一の
偏光板と第二の偏光板は、液晶パネルやＬＥＤマトリク
ス光源の左目用バックライト制御画像表示領域および右
目用バックライト制御画像表示領域に位置するように貼
付しなければならない。また、偏光制御フィルムに９０
度位相差板を用いる場合においても、その９０度位相差
板の貼付位置は、液晶パネルの偏光子の偏光軸方向を考
慮して、その左目用バックライト制御画像表示領域ある
いは右目用バックライト制御画像表示領域に位置するよ
うに設定せねばならない。

【００８８】図２４に記載したバックライト光源は、Ｌ
ＥＤマトリクス光源の出射面に第一の偏光板を貼付した
左目用ＬＥＤマトリクス光源と、第二の偏光板を貼付し
た右目用ＬＥＤマトリクス光源をハーフミラーで合成し
た構造をしている。ここで、この偏光制御フィルムを貼
付する自発光マトリクス光源は、必ずしもＬＥＤマトリ
クス光源である必要はなく、プラズマディスプレイ、ネ
オン管ディスプレイ、ＣＲＴ等を用いることも可能であ
る。また、ＬＥＤ以外の光源をアレイ状にしたものや、
検光子が第一の偏光板および第二の偏光板からなる２枚
の液晶ディスプレイをを使用することも可能である。な
お、上述の液晶ディスプレイ用いる場合は、出射面に新
たに第一の偏光板と第二の偏光板を貼付する必要はな
い。

【００８９】また、本実施形態では画像描出可能なバッ
クライト光源の代わりに、図２５のような第一の偏光板
及び第二の偏光板を貼付して２領域に分割した平面均一
光源を用いることも可能である。この場合、観察者追従
性を持たせるためには、画像抽出装置により求められた
観察者中心位置情報を利用して光源位置を機械的に制御
する必要がある。あるいは、観察者追従性は、光源と観
察画像表示デバイスの間に設置したミラーの設置条件を
制御することでも実現可能である。

【００９０】＜第三実施形態・・・立体画像表示装置＞
第二実施形態の画像表示装置は、指向性バックライトを
用いて左右目用の観察画像を観察者の左右の目に夫々排
他的に分配することで立体画像の観察を可能としていた
が、他の方式でも特殊な眼鏡を必要としない立体視画像
観察が可能である。

【００９１】図２６を用いて第三実施形態の立体画像を
表示可能な画像表示装置の原理を説明する。図２６にお
いて、観察者と透過光制御デバイスであるモノクロ液晶
パネル４０１とは、凸レンズ４０２を介して共役な位置
関係にある。また、モノクロ液晶パネル４０１の後方
に、観察画像を表示するＣＲＴ４０３が配設されてい
る。ここで、モノクロ液晶パネル４０１が存在しない場
合、観察者の左目はＣＲＴ上に表示された観察画像中の
観察画像領域（１）を凸レンズ４０２の径大に拡大した
倒立像として観察し、同様に観察者の右目は観察画像領
域（２）を凸レンズ４０２の径大に拡大した倒立像とし
て観察する。しかし、上述の位置にモノクロ液晶パネル
４０１を配設し、左目用透過光制御画像の表示された領
域においては光を透過し、他の領域においては光を遮断
するような性質を持たせた場合においては、観察画像領
域（１）の画像は左目に到達するが、右目には到達でき
ない。つまり、左目にのみ選択的に画像を観察させるこ
とが可能となる。この左目のみによる選択的な画像観察
は、観察者の位置が上述の設定位置から前後に移動した
場合でも、モノクロ液晶パネル上で、左目に入射する画
像の光線（実線）と右目に入射する画像の光線（破線）
が交わらない範囲において維持することができる。ま
た、透過光制御画像の設定に観察者自身の画像を用いる
と、観察位置の移動時においても、これに伴い透過光制
御画像表示位置も移動することとなり、この結果、左目
のみによる選択的な画像観察は維持される。

【００９２】ここで、モノクロ液晶パネル４０１に左目
用透過光制御画像を表示した時にはＣＲＴ４０３の観察
画像領域（１）に左目用の観察画像を表示し、右目用透
過光制御画像を表示した時にはＣＲＴ４０３の観察画像
領域（２）に右目用の観察画像を表示する作業を時分割
に交互に行えば、観察者には立体画像を観察させること
が可能となる。

【００９３】左目用透過光制御画像と右目用透過光制御
画像の作成には上述した各実施形態で述べたものと同様
の画像抽出装置で抽出される観察者の顔画像が用いられ
る。

【００９４】＜第三実施形態の変形例１＞図２７に第三
実施形態の変形例１の立体画像表示装置を示す。本変形
例では、図２６に示したものと同様の光学系を右目用と
左目用の２系列持っている。両光学系は互いに垂直に配
置され、夫々をハーフミラー５０１で合成することで、
左右目用の観察画像を、それぞれ独立かつ同時に観察者
に提示可能となっている。なお、凸レンズ５０２につい
ては両光学系で共用している。ここで、左目用ＣＲＴ５
０３Ｌと右目用ＣＲＴ５０３Ｒに表示される観察画像
は、凸レンズ５０２の作用により観察者には倒立像とし
て観察されるため、これを予め倒立像として表示するこ
とで観察者に正立像として観察させている。また、左右
のモノクロ液晶パネル５０４Ｌ、５０４Ｒに表示する夫
々の透過光制御画像は、図示しない赤外照明、赤外ＣＣ
Ｄカメラを有する画像抽出装置により生成された観察者
二値化半面像を用いている。一方の目による選択的観察
に、上述の如き観察者追従性を持たせるためには、この
透過光制御画像の大ささおよび表示位置を予め調整して
おくことが必要であり、モノクロ液晶パネルの大きさと
モノクロ液晶パネル−凸レンズ間距離とにより決まる上
下左右方向の立体視域と、カメラの観察範囲が略等しく
なるように、カメラの設置位置、焦点距離等を調整して
いる。透過光制御画像を作成する画像抽出装置の動作説
明は、第一実施形態の画像抽出装置、あるいは第二実施
形態および各変形例の画像表示装置における画像抽出装
置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【００９５】＜第三実施形態の変形例２＞本発明の画像
表示装置は上記実施形態に限られるものではなく、その
他種々の態様の変更が可能である。例えば、画面内を左
目用観察画像と左目用観察画像を表示する２領域に分割
し、夫々の画像を第一の偏光とそれと直交する第二の偏
光として出力可能な観察画像表示デバイスと、第一の偏
光のみを透過可能なを左目用透過光制御画像と第二の偏
光のみを透過可能なを右目用透過光制御画像を表示可能
な透過光制御デバイスを用いることで、装置を小型化す
ることも可能である。

【００９６】このような態様による画像表示装置を図２
８に示す。図２８において、観察画像表示デバイスは、
走査線毎に交互に左目用観察画像と右目用観察画像を表
示可能なＣＲＴ６０１と、その表面に貼付され偏光フィ
ルタ６０２からなる。ここで偏光フィルタ６０２は、左
目用観察画像を表示する走査線上には第一の偏光板が、
右目用観察画像を表示する走査線上には第二の偏光板が
位置するように構成されている。また、観察画像表示デ
バイスは、直交する２偏光で左右の観察画像を表示でき
さえすれば良く、図２０ないし図２４に示したような構
成の液晶ディスプレイやＬＥＤディスプレイを用いても
良い。夫々の動作については、第二実施形態（変形例
２）での記述と同様であるので、ここでは省略する。更
に、透過光制御デバイスは、図１４ないし図１９に示し
たような構成のモノクロ液晶パネルを使用している。こ
れについても、夫々の動作については第二実施形態（変
形例２）での記述と同様であるので、ここでは省略す
る。

【００９７】また、本実施形態では透過光制御デバイス
として種々の形態の液晶パネルを用いたが、遮光板や、
図１７のような直交する２偏光軸を持つ偏光板を用いる
こともできる。この場合、観察者追従性を持たせるため
には、画像抽出装置により求められた観察者中心位置情
報を利用して光源位置を機械的に制御する必要がある。

【００９８】＜第四実施形態・・・立体画像表示装置＞
第一実施形態の画像抽出装置、あるいは第二ないし第三
実施形態の画像表示装置における画像抽出装置を、パラ
ラックスバリア方式、あるいはレンチキュラ方式の立体
画像表示装置に応用することも可能である。

【００９９】通常、パララックスバリア方式、あるいは
レンチキュラ方式の立体画像表示装置は、図２９に示す
ように、正しく立体視できる正視領域と、左右の観察画
像が入れ替わる逆視領域が交互に出現する。ここで、観
察者の位置を検知し、観察者が逆視領域に入った場合は
左右の観察画像の表示位置を入れ替える、あるいはパラ
ラックスバリア方式の場合はバリアの位置を切り替える
ことで、逆視領域を正視の状態に変わり、立体視域が広
がる。この観察者の位置情報の検知に、画像抽出装置に
より求められた観察者中心位置情報を利用することで、
容易に観察者追従性を付加可能となる。画像抽出装置の
動作説明は、第一実施形態の画像抽出装置、あるいは第
二ないし第三実施形態の画像表示装置における画像抽出
装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【０１００】

【発明の効果】本発明は、上述した構成により、特殊な
撮像条件を必要とせず、リアルタイム処理可能で、初期
の煩雑な設定も必要なく、背景にある明るい発光体・反
射体・あるいは散乱体の影響を受けない画像抽出装置を
実現できる。

【０１０１】また、この画像抽出装置を、観察者の略半
面像を用いて観察者の両目に第一の画像と第二の画像を
排他的に観察させる画像表示装置に用いた場合、外光、
背景の影響を受けることなく容易かつ確実に、観察者の
両目に第一の画像と第二の画像を排他的に観察させるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第一実施形態の画像抽出装置のブロック図。

【図２】 第一実施形態の画像抽出装置の変形例を示す
ブロック図。

【図３】 第一実施形態の画像抽出装置の他の変形例を
示すブロック図。

【図４】 第一実施形態の画像抽出装置の原理を説明す
るために用いられる各撮影装置で得られた像と、抽出さ
れた像を示す図

【図５】 第二実施形態の画像表示装置の原理を説明す
る図。

【図６】 第二実施形態の画像表示装置を示す図。

【図７】 第二実施形態の変形例１の画像表示装置の構
成を示す図。

【図８】 本発明の画像抽出装置において、顔面画像の
エッジを検出する原理を説明する図。

【図９】 本発明の実施形態で用いられている画像抽出
装置において、得られた右目用制御画像を示す図。

【図１０】 本発明の実施形態で用いられている画像抽
出装置において、得られた左目用制御画像を示す図。

【図１１】 凸レンズの変形例の構成を示す図。

【図１２】 凸レンズの変形例の構成を示す図。

【図１３】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置の
構成を示す図。

【図１４】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられる観察画像表示デバイスの構成の一例を示す
図。

【図１５】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられる観察画像表示デバイスの構成の一例を示す
図。

【図１６】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられる観察画像表示デバイスの構成の一例を示す
図。

【図１７】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられる観察画像表示デバイスの構成の一例を示す
図。

【図１８】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられる観察画像表示デバイスの構成の一例を示す
図。

【図１９】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられる観察画像表示デバイスの構成の一例を示す
図。

【図２０】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられるバックライト光源の構成の一例を示す図。

【図２１】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられるバックライト光源の構成の一例を示す図。

【図２２】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられるバックライト光源の構成の一例を示す図。

【図２３】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられるバックライト光源の構成の一例を示す図。

【図２４】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられるバックライト光源の構成の一例を示す図。

【図２５】 第二実施形態の変形例２の画像表示装置に
用いられるバックライト光源の構成の一例を示す図。

【図２６】 第三実施形態の画像表示装置の構成を示す
図。

【図２７】 第三実施形態の変形例１の画像表示装置の
構成を示す図。

【図２８】 第三実施形態の変形例２の画像表示装置の
構成を示す図。

【図２９】 第四実施形態の画像表示装置の構成を示す
図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/268 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４１５

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察対象を照明し、任意の特定された狭
   い波長域の光を放射する照明装置と、該観察対象を撮像
   するための第１の撮像素子と、該第１の撮像素子と同一
   光路上に設置される該観察対象を撮像するための第２の
   撮像素子と、観察対象と前記第２の撮像素子の間に配設
   され、該照明装置の放射する照明光に依存して観察対象
   が放射する特定波長の光を実質的に遮断可能な光学フィ
   ルタと、前記第１の撮像素子により撮影された該特定波
   長域の光成分を含む放射光による画像と、前記光学フィ
   ルタにより波長選択的に分離された前記第２の撮像素子
   により撮影された該特定波長域の光成分を含まない放射
   光による画像を作製する信号処理回路と、該信号処理回
   路によって得られた複数の画像の減算処理を行う減算回
   路を有することを特徴とする画像抽出装置。
2. 【請求項２】 前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素
   子とがビームスプリッタにより同一光路上に設置される
   ことを特徴とする請求項１記載の画像抽出装置。
3. 【請求項３】 前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素
   子とが１台の撮像装置における画素群として均一に分布
   され、前記光学フィルタが一枚のフィルタ内に前記特定
   波長の光を実質的に遮断可能な遮断領域と非遮断領域と
   を該画素群の分布に合わせて光路的に一致するように分
   布することを特徴とする請求項１記載の画像抽出装置。
4. 【請求項４】 第一の画像と第二の画像を表示する透過
   型の画像表示手段と、該画像表示手段の後方に配設さ
   れ、夫々少なくとも一つの像よりなる該第一の画像のバ
   ックライトとして機能する第一の制御画像と、該第二の
   画像のバックライトとして機能する第二の制御画像と
   を、該画像表示手段の方向に出力するバックライト出力
   手段と、該第一の制御画像と該第二の制御画像を用い
   て、該第一の画像と該第二の画像に夫々観察者の左また
   は右の目のどちらか一方へ向かう排他的な指向性を与え
   る指向性付与手段を備える画像表示装置において、該第
   一の制御画像と該第二の制御画像が、請求項１に記載の
   前記画像抽出装置によって抽出された観察者像であるこ
   とを特徴とする画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記画像表示手段が前記第一の画像と前
   記第二の画像を時分割に交互に表示可能であり、前記バ
   ックライト出力手段が前記第一の画像と前記第二の画像
   の切替タイミングに同期して、前記第一の制御画像と前
   記第二の制御画像を時分割に交互に表示可能な請求項４
   に記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記第一の画像と前記第二の画像を夫々
   独立して表示する一組の前記画像表示手段と、前記第一
   の制御画像と前記第二の制御画像を夫々独立して表示す
   る一組の前記バックライト出力手段と、前記第一の制御
   画像と前記第二の制御画像を用いて、前記第一の画像と
   前記第二の画像に、夫々観察者の左または右の目のどち
   らか一方へ向かう排他的な指向性を与える、夫々独立し
   た一組の指向性付与手段とにより構成される、２系列の
   独立した光学系と、該２系列の独立した光学系を合成す
   る合成手段を有することを特徴とする請求項４に記載の
   画像表示装置。
7. 【請求項７】 前記バックライト出力手段が前記第一の
   制御画像と前記第二の制御画像を互いに直交した第一の
   偏光と第二の偏光として出力するものであり、前記画像
   表示手段が前記第一の画像を表示する第一の領域と第二
   の画像を表示する第二の領域を一枚の表示面内に均一に
   配置する表示面を有するものであり、該第一の領域は該
   第一の偏光によるバックライト光を透過し且つ該第二の
   偏光によるバックライト光を実質的に遮断し、該第二の
   領域は該第一の偏光によるバックライト光を実質的に遮
   断し且つ該第二の偏光によるバックライト光を透過する
   ように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の画
   像表示装置。
8. 【請求項８】 第一の画像と第二の画像を表示する画像
   表示手段と、該画像表示手段の前方に配設され、夫々少
   なくとも一つの像よりなる該第一の画像の透過あるいは
   遮断を制御する第一の制御画像と、該第二の画像の透過
   あるいは遮断を制御する第二の制御画像を表示する透過
   領域選択手段と、該第一の制御画像と該第二の制御画像
   を用いて、該第一の画像と該第二の画像に、夫々観察者
   の左または右の目のどちらか一方へ向かう排他的な指向
   性を与える指向性付与手段を備える画像表示装置におい
   て、該第一の制御画像と該第二の制御画像が、請求項１
   に記載の前記画像抽出装置により抽出された観察者像で
   あることを特徴とする画像表示装置。
9. 【請求項９】 前記画像表示手段が前記第一の画像と前
   記第二の画像を時分割に交互に表示可能であり、前記透
   過領域選択手段が前記第一の画像と前記第二の画像の切
   替タイミングに同期して、前記第一の制御画像と第二の
   制御画像を時分割に交互に表示可能な請求項８に記載の
   画像表示装置。
10. 【請求項１０】 前記第一の画像と前記第二の画像を夫
    々独立して表示する一組の前記画像表示手段と、前記第
    一の制御画像と前記第二の制御画像を夫々独立して表示
    する一組の透過領域選択手段と、前記第一の制御画像と
    前記第二の制御画像を用いて前記第一の画像と第二の画
    像に夫々観察者の左または右の目のどちらか一方へ向か
    う排他的な指向性を与える、夫々独立した一組の、ある
    いは一つの指向性付与手段とにより構成される、２系列
    の光学系と、該２系列の光学系を合成する合成手段を有
    することを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記画像表示手段が前記第一の画像を
    第一の偏光として表示し、前記第二の画像を前記第一の
    偏光と直交する第二の偏光として表示するものであり、
    前記透過領域選択手段が前記第一の制御画像が該第一の
    偏光を透過し且つ該第二の偏光を実質的に遮断し、前記
    第二の制御画像が該第一の偏光を実質的に遮断し且つ該
    第二の偏光を透過するものであり、かつ前記第一の制御
    画像と前記第二の制御画像が一枚の表示面内に均一に配
    置される表示面を有することを特徴とする請求項８に記
    載の画像表示装置。
12. 【請求項１２】 前記画像抽出装置により抽出された観
    察者像から観察者の半面像を作成する、半面像化手段を
    有することを特徴とする請求項４ないし１１に記載の画
    像表示装置。
13. 【請求項１３】 前記半面像化手段が、前記観察者像の
    輪郭が水平方向の線と交わる２点の中央位置を該観察者
    像の略中央位置として同定し、該２点と該中央位置から
    該観察者像の左右半面像を得ることを特徴とする請求項
    １２に記載の画像表示装置。