３Ｄ表示システム
【課題】３Ｄ表示システムにおいて、３Ｄ表示装置を見る観察者の位置の自由度を向上すること。
【解決手段】３Ｄ表示システム１は、複数のピクセルを備え、複数のピクセルの各ピクセルに複数視線の画像データに対応する複数の絵素が配列される３Ｄ表示装置本体１０と、３Ｄ表示装置本体１０と観察者との距離を検知する距離検知装置４０と、３Ｄ表示装置本体１０の前面に配置され、検知された距離に基づいて、焦点距離が変更可能な凸レンズが配列された凸レンズシート２０と、を有する。
【解決手段】３Ｄ表示システム１は、複数のピクセルを備え、複数のピクセルの各ピクセルに複数視線の画像データに対応する複数の絵素が配列される３Ｄ表示装置本体１０と、３Ｄ表示装置本体１０と観察者との距離を検知する距離検知装置４０と、３Ｄ表示装置本体１０の前面に配置され、検知された距離に基づいて、焦点距離が変更可能な凸レンズが配列された凸レンズシート２０と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様としての実施形態は、多視差画像を表示する３Ｄ（立体視）表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、複数視線に相当する複数の画像データを用いて３Ｄ表示を行なう技術が開発されている。３Ｄ表示を行なう３Ｄ表示装置は、観察者の両眼に互いに異なる複数視線に相当する複数の画像データを印加することによって画像を３Ｄ表示することができる。つまり、観察者は両眼を通じて一対の２次元画像を見ることになり、脳で前記２次元画像を融合して立体感を視認することになる。
【０００３】
３Ｄ表示装置は、観察者の特殊メガネの着用可否に応じて、裸眼式（パララックスバリア方式及びレンチキュラーレンズ方式等）や、眼鏡式（アナグリフ方式、フレームシーケンシャル方式、及び偏光方式等）に区分することができる。レンチキュラーレンズ方式は、レンズを利用して左側ピクセル及び右側ピクセルを通過する光を屈折させることによって、画像を３Ｄ表示することができる。レンチキュラーレンズ方式によると、レンズを通じて大部分通過するため、前記バリアー方式に比べて輝度の減少を最小化させることができる。
【０００４】
裸眼式では、レンチキュラーレンズ等の光線制御子を用いて、複数視点で撮影された多視差画像を裸眼にて立体視可能なシステムが実用化されている。眼鏡式では、立体視用眼鏡等の専用機器を用いて、２つの視点から撮影された２視差画像（両眼視差画像）を立体視可能なシステムが実用化されている。なお、立体視可能な３Ｄ表示装置にて表示される２視差画像や３視差画像は、１視点から撮影された画像の奥行き情報を推定し、推定した情報を用いた画像処理により生成される場合もある。
【０００５】
３Ｄ表示装置に関する従来技術として、表示パネルの解像度または視点数を増加させて表示品質を向上させる目的の３Ｄ表示装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
さらに、医療分野においても３Ｄ表示を行なう技術のニーズが高まってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−５３６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
レンチキュラーレンズ等のレンズ方式を採用する３Ｄ表示装置には、レンズに対応する適切な焦点距離があり、その焦点距離に対応する位置から観察者が離れると、観察者は立体視できない。しかしながら、医療分野、特にＩＶＲ（Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）等では、３Ｄ表示装置を備える手術室内で、３Ｄ表示装置を見る術者（観察者）が移動することが考えられる。従来技術によると、画像を立体視しようとすれば、術者の位置が制限されてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態の３Ｄ表示システムは、上述した課題を解決するために、複数のピクセルを備え、前記複数のピクセルの各ピクセルに前記複数視線の画像データに対応する複数の絵素が配列される３Ｄ表示手段と、前記３Ｄ表示手段の前面に配置され、前記３Ｄ表示手段と観察者との距離に基づいて、焦点距離が変更可能な凸レンズが配列された凸レンズアレイと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は、第１実施形態の３Ｄ表示システムの３Ｄ表示装置本体の構造を示す概略図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＩ−Ｉ断面図。
【図３】第１実施形態の３Ｄ表示システムの凸レンズシートの第１の構造例を示すｘｚ平面図及びｘｙ平面図。
【図４】第１実施形態の３Ｄ表示システムの凸レンズシートの第２の構造例を示すｘｚ平面図及びｘｙ平面図。
【図５】第１実施形態の３Ｄ表示システムの機能を示すブロック図。
【図６】（ａ）は、レンチキュラーレンズシートの巻き取り／送り出しを行なう前における、３Ｄ表示装置本体の前面のレンズシート要素を示す図であり、（ｂ）は、レンチキュラーレンズシートの巻き取り／送り出しを行なった後における、３Ｄ表示装置本体の前面のレンズシート要素を示す図。
【図７】第２実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図。
【図８】第２実施形態の３Ｄ表示システムのレンチキュラーレンズアレイ内の液体量の調整を説明するための図。
【図９】第２実施形態の３Ｄ表示システムの機能を示すブロック図。
【図１０】第３実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図。
【図１１】第３実施形態の３Ｄ表示システムの機能を示すブロック図。
【図１２】（ａ）は、レンチキュラーレンズアレイのｘ方向に外部圧力を掛ける前における、３Ｄ表示装置本体の前面のレンチキュラーレンズアレイを示す図であり、（ｂ）は、レンチキュラーレンズアレイのｘ方向に外部圧力を掛けた後における、３Ｄ表示装置本体の前面のレンチキュラーレンズアレイを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態の３Ｄ表示システムについて、添付図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
【００１２】
図１は、第１実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１は、第１実施形態の３Ｄ（立体視）表示システム１を示す。３Ｄ表示システム１は、多視差画像、例えば、３視差画像を観察者が裸眼にて立体視可能である構成である。３Ｄ表示システム１は、両眼視差による立体視を可能とし、さらに、観察者の視点移動に合わせて観察される映像も変化する運動視差による立体視も可能である。３Ｄ表示システム１は、３Ｄ表示装置本体１０、凸レンズシート２０、シート変換装置３０、距離検知装置４０、及び画像処理装置５０を備える。
【００１４】
３Ｄ表示装置本体１０は、バックライト１１、液晶パネル１２、穴センサ１３、バックライト駆動回路１４、液晶パネル駆動回路１５、センサ駆動回路１６、及び制御部１７を備える。
【００１５】
図２（ａ）は、第１実施形態の３Ｄ表示システム１の３Ｄ表示装置本体１０の構造を示す概略図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩ−Ｉ断面図である。
【００１６】
図２（ａ），（ｂ）に示す３Ｄ表示装置本体１０は、画像を表示することが可能なディスプレイ、例えば液晶ディスプレイである。３Ｄ表示装置本体１０は、バックライト１１と、水平方向（ｘ方向）の幅Ｗ及び上下方向（ｙ方向）の長さＬを有する液晶パネル（液晶シャッタ）１２とを備える。なお、３Ｄ表示装置本体１０は、液晶ディスプレイに限定されるものではなく、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイや、プラズマディスプレイ等であってもよい。
３Ｄ表示装置本体１０のバックライト１１は、複数の白色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を含んでおり、液晶パネル１２の背面に配置される。バックライト１１は、バックライト駆動回路（図示しない）から電源電圧が印加されると点灯し、液晶パネル１２に光を照明する。なお、バックライト１１は、白色ＬＥＤに限定されるものではなく、他の色のＬＥＤを含んでいてもよい。また、バックライト１１は、ＬＥＤに代えて、例えば、冷陰極管（ＣＣＦＬ：ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ）を含むものであってもよい。
【００１７】
液晶パネル１２は、液晶パネル１２のｘ方向及びｙ方向にマトリクス状に複数備えられるピクセルＰを有する。ピクセルＰは、偏光板Ｐａ、ガラス基板Ｐｂ、画素電極（透明導電膜）Ｐｃ、配向膜Ｐｄ、液晶Ｐｅ、対向電極（透明導電膜）Ｐｆ、及びカラーフィルタＰｇを備える。
【００１８】
ピクセルＰには、液晶パネル１２のｘ方向に、複数、例えば３種類の画像データ（３視差画像）を表示するための３個の絵素が配列される。絵素には、絵素の配列方向に垂直な方向であるｙ方向に、Ｒ（ｒｅｄ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）及びＢ（ｂｌｕｅ）の各カラーフィルタＰｇが配列されることで、ＲＧＢの各画素が形成される。なお、絵素の配列方向は、液晶パネル１２のｘ方向に限定されるものではない。また、ＲＧＢの表面（ｘｙ面）形状は、長方形に限定されるのもではない。例えば、ＲＢの表面形状が右（または左）に傾斜した平行四辺形であり、かつ、Ｇの表面形状が逆に左（または右）に傾斜した平行四辺形であってもよい。
【００１９】
偏光板Ｐａは、ガラス基板Ｐｂ上に設けられ、バックライト１１からの光のうち特定方向の光のみを通過させる機能を有する。
【００２０】
画素電極Ｐｃは、ガラス基板Ｐｂ上に設けられる。画素電極Ｐｃは、液晶Ｐｅを挟む電極のうちＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）側に設けている、画素を構成する電極である。
【００２１】
配向膜Ｐｄは、電極Ｐｃ，Ｐｆ上にそれぞれ設けられ、液晶分子を特定方向に整列させる機能を有する。
【００２２】
液晶Ｐｅは、外部電圧が印加されると、分子配列の並び方が変わる機能を有する。
【００２３】
対向電極Ｐｆは、ガラス基板Ｐｂ上に設けられる。対向電極Ｐｆは、液晶Ｐｅを挟む電極のうちＴＦＴに対向する側に設けている電極である。
【００２４】
カラーフィルタＰｇは、ＴＦＴに対向する側のガラス基板Ｐｂ上に設けられ、各画素に対して、各ＲＧＢが配列される。
【００２５】
穴センサ１３は、液晶パネル１２の横に装着され、凸レンズシート２０に設けた穴Ｈ（図３及び図４に図示）を検知する。ここで、凸レンズシート２０の各レンズと液晶パネル１２の各ピクセルＰとの位置関係は非常に重要である。したがって、精細な位置合わせを実現するために、穴センサ１３が液晶パネル１２の横に装着される。例えば、穴センサ１３は、液晶パネル１２の横からレーザ光をｚ方向の前面に照射し、レーザ光が穴Ｈを通過した時に制御部１７にセンサ出力信号を送信する。
【００２６】
図１に示すバックライト駆動回路１４は、制御部１７による制御に従ってバックライト１１に電圧を印加してバックライト１１を駆動させる。
【００２７】
液晶パネル駆動回路１５は、制御部１７による制御に従って液晶パネル１２のピクセルＰの画素回路を駆動させる。
【００２８】
センサ駆動回路１６は、制御部１７による制御に従って穴センサ１３に電圧を印加して穴センサ１３を駆動させる。
【００２９】
制御部１７は、画像処理装置５０の処理部５１からの指示に従ってバックライト駆動回路１４、液晶パネル駆動回路１５、及びセンサ駆動回路１６を制御する。また、制御部１７は、穴センサ１３から受信したセンサ出力信号に基づいてレンチキュラーシート２１の巻き取り／送り出しの動作を停止させるための停止信号を発生して、停止信号を処理部５１に送信する。
【００３０】
凸レンズシート２０は、その一部（レンズシート要素）が液晶パネル１２の前面に配置されるように構成され、焦点距離（レンズと焦点位置との距離）が異なる複数のレンズシート要素をｘ方向に連ねた構成を有する。３Ｄ表示装置本体１０と、３Ｄ表示装置本体１０の液晶パネル１２の前面に配置されたレンズシート要素によって３Ｄ表示装置が形成される。凸レンズシート２０は、軟質の透明素材、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、及びスチレン樹脂等の透明樹脂材料によって成形される。
【００３１】
図３は、第１実施形態の３Ｄ表示システム１の凸レンズシート２０の第１の構造例を示すｘｚ平面図及びｘｙ平面図である。
【００３２】
図３は、凸レンズシート２０としてのレンチキュラーレンズシート２１を示す。レンチキュラーレンズシート２１は、曲面の曲率が異なる複数のレンズシート要素、例えば３個のレンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、継手２１ｄとを有する。レンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃのｘ方向の幅は、液晶パネル１２のｘ方向の幅Ｗに相当する。レンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃのｙ方向の長さは、液晶パネル１２のｙ方向の長さＬに相当する。
【００３３】
レンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、継手２１ｄによってそれぞれ接続されている。継手２１ｄには、液晶パネル１２の前面に所望のレンズシート要素がちょうど配置された時に穴センサ１３によって検知されるための、数μｍの穴Ｈが設けられる。
【００３４】
レンチキュラーレンズシート２１のレンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、絵素の配列方向に垂直なｙ方向を軸とするレンチキュラーレンズ（かまぼこ型レンズ）が、絵素の配列方向であるｘ方向に複数配置されるレンチキュラーレンズアレイである。
【００３５】
図４は、第１実施形態の３Ｄ表示システム１の凸レンズシート２０の第２の構造例を示すｘｚ平面図及びｘｙ平面図である。
【００３６】
図４は、凸レンズシート２０としてのフライアイ（蝿の目）レンズシート２２を示す。フライアイレンズシート２２は、曲面の曲率が異なる複数のレンズシート要素、例えば３個のレンズシート要素２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、継手２２ｄとを有する。レンズシート要素２２ａ，２２ｂ，２２ｃのｘ方向の幅は、液晶パネル１２のｘ方向の幅Ｗに相当する。レンズシート要素２２ａ，２２ｂ，２２ｃのｙ方向の長さは、液晶パネル１２のｙ方向の長さＬに相当する。
【００３７】
レンズシート要素２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、継手２２ｄによってそれぞれ接続されている。継手２２ｄには、液晶パネル１２の前面に所望のレンズシート要素がちょうど配置された時に穴センサ１３によって検知されるための、数μｍの穴Ｈが設けられる。
【００３８】
フライアイレンズシート２２のレンズシート要素２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、液晶パネル１２のピクセルＰ毎に割り当てられたフライアイレンズを複数のピクセルＰの分配列したフライアイレンズアレイである。
【００３９】
以下、図３に示すように、凸レンズシート２０として、レンチキュラーレンズシート２１を備える場合について説明する。
【００４０】
シート変換装置３０は、３Ｄ表示装置本体１０の横または後方に配置され、液晶パネル１２の前面を経由するレンチキュラーレンズシート２１を、そのｘ方向の両端で支持する。シート変換装置３０は、画像処理装置５０による制御によって、レンチキュラーレンズシート２１のうち液晶パネル１２の前面に配置されたレンズシート要素を、他のレンズシート要素に変更する（切り替える）。シート変換装置３０は、レンチキュラーレンズシート２１のｘ方向の左側（３Ｄ表示装置に向かって左側）を支持する左側支持回転部３１と、レンチキュラーレンズシート２１のｘ方向の右側（３Ｄ表示装置に向かって右側）を支持する右側支持回転部３２とを有する。左側支持回転部３１及び右側支持回転部３２は、回転駆動機構（モータ等）３１ａ，３２ａをそれぞれ備え、回転駆動機構３１ａ，３２ａを介して軸を回転させることで、レンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを行なう。
【００４１】
シート変換装置３０の左側支持回転部３１は、画像処理装置５０による制御に従って、レンチキュラーレンズシート２１を巻き取ると同時に、右側支持回転部３２は、巻き取られた分、レンチキュラーレンズシート２１を送り出す。または、画像処理装置５０による制御に従って、シート変換装置３０の左側支持回転部３１は、レンチキュラーレンズシート２１を送り出すと同時に、右側支持回転部３２は、送り出された分、レンチキュラーレンズシート２１を巻き取る。
【００４２】
距離検知装置４０は、例えば画像センサ４１を備える。距離検知装置４０は、ＧＰＳ（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）によって観察者位置を検知するものであってもよい。
【００４３】
画像センサ４１は、３Ｄ表示装置本体１０の前面を撮像して画像データを取得し、その画像データを、パターンマッチング等を利用して解析して３Ｄ表示装置本体１０の前面の観察者と３Ｄ表示装置本体１０との距離を観察者距離データとして検知する。観察者距離データは、画像処理装置５０に送信される。
【００４４】
画像処理装置５０は、処理部（ＣＰＵ）５１、メモリ５２、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）５３、ＩＦ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５４、及び入力部５５等の基本的なハードウェアから構成される。処理部５１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、画像処理装置５０を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、画像処理装置５０は、図示しない記憶媒体ドライブを具備する場合もある。
【００４５】
処理部５１は、半導体で構成された電子回路が複数の端子を持つパッケージに封入されている集積回路（ＬＳＩ）の構成をもつ制御装置である。観察者によって入力部５５が操作等されることにより指令が入力されると、処理部５１は、メモリ５２に記憶しているプログラムを実行する。または、処理部５１は、ＨＤＤ５３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラム、または記憶媒体ドライブに装着された記憶媒体から読み出されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラムを、メモリ５２にロードして実行する。
【００４６】
メモリ５２は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）等の要素を兼ね備える構成をもつ記憶装置である。メモリ５２は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ ｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、処理部５１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いられたりする。
【００４７】
ＨＤＤ５３は、磁性体を塗布または蒸着した金属のディスクが着脱不能で内蔵されている構成をもつ記憶装置である。ＨＤＤ５３は、画像処理装置５０にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や、データを記憶する記憶装置である。また、ＯＳに、観察者に対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力部５５によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。
【００４８】
ＩＦ５４は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成され、各規格に応じた通信制御を行なう。ＩＦ５４は、ネットワークＮに接続することができる機能を有しており、これにより、画像処理装置５０は、ＩＦ５４からネットワークＮ網に接続することができる。
【００４９】
入力部５５は、観察者によって操作が可能なポインティングデバイスであり、操作に従った入力信号が処理部５１に送られる。
【００５０】
図５は、第１実施形態の３Ｄ表示システム１の機能を示すブロック図である。
【００５１】
図１に示す処理部５１がプログラムを実行することによって、図５に示すように、３Ｄ表示システム１の画像処理装置５０は、シート記録部５１ａ、シート要素選択部５１ｂ、並び位置認識部５１ｃ、シート要素変更部５１ｄ、及び画像生成部５１ｅとして機能する。なお、画像処理装置５０は、各部５１ａ乃至５１ｅの全部または一部をハードウェアとして備えるものであってもよい。
【００５２】
シート記録部５１ａは、レンチキュラーレンズシート２１を構成する各レンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃの並び順データと、各レンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃの焦点距離データとを、ＨＤＤ５３等の記憶装置に記録する機能を有する。
【００５３】
シート要素選択部５１ｂは、画像生成部５１ｅによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、距離検知装置４０の画像センサ４１から観察者距離データを受信すると、その観察者距離データに対応する（近い）、シート記録部５１ａによって記録された焦点距離データを選択し、レンチキュラーレンズシート２１を構成するレンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうち、選択された焦点距離を有する１つのレンズシート要素を選択する機能を有する。または、シート要素選択部５１ｂは、画像生成部５１ｅによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、観察者が操作する入力部５５からの入力信号に従って、レンチキュラーレンズシート２１を構成するレンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうち１つのレンズシート要素を選択する機能を有する。
【００５４】
なお、距離検知装置４０は必須の構成要素ではなく、観察距離データは、予め設定された複数の観察距離データから観察者が任意に選択するものであってもよい。
【００５５】
並び位置認識部５１ｃは、シート記録部５１ａによって記録された並び順データに基づいて、レンチキュラーレンズシート２１を構成する、シート要素選択部５１ｂによって選択されたレンズシート要素の並び位置を認識する機能を有する。
【００５６】
シート要素変更部５１ｄは、並び位置認識部５１ｃによって認識された、選択されたレンズシート要素の並び位置と、液晶パネル１２の前面に現在配置されるレンズシート要素の並び位置とに基づいて、シート変換装置３０の回転駆動機構３１ａ，３２ａを回転させて、レンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを行なう機能を有する。シート要素変更部５１ｄは、制御部１７を介して穴センサ１３から送信される停止信号に基づいて、レンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを停止させ、液晶パネル１２の前面の、選択されたレンズシート要素の位置を微調整する。シート要素変更部５１ｄによって、シート要素選択部５１ｂによって選択されたレンズシート要素が精度よく液晶パネル１２の前面に配置される。
【００５７】
画像生成部５１ｅは、複数視線で撮像を行なって複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。または、画像生成部５１ｅは、ボリュームデータに基づいて複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。液晶パネル１２のピクセルＰが、図２（ａ），（ｂ）に示すように３個の絵素によって構成される場合、画像生成部５１ｅによって生成された３個の視線の画像データのデータ信号は、液晶パネル駆動回路１５を介して、ピクセルＰを構成する３個の絵素に、視線の順にそれぞれ割り当てられて表示される。ピクセルＰを構成する絵素の数は、画像データの視線の数以上となるような構成であればよい。３Ｄ表示装置本体１０と観察者との距離に適した焦点距離を有するレンズシート要素を介して、観察者は、画像生成部５１ｅによって表示された複数視線の画像データに基づく画像を立体視することができる。
【００５８】
図６（ａ），（ｂ）は、レンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを行なう前後における、３Ｄ表示装置本体１０の前面のレンズシート要素を示す図である。
【００５９】
図６（ａ）は、シート要素変更部５１ｄによってレンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを行なう前における、３Ｄ表示装置本体１０の前面のレンズシート要素２１ａを示す。図６（ｂ）は、シート要素変更部５１ｄによってレンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを行なった後における、３Ｄ表示装置本体１０の前面のレンズシート要素２１ｃを示す。左側支持回転部３１が、レンチキュラーレンズシート２１を巻き取ると同時に、右側支持回転部３２が、巻き取られた分、レンチキュラーレンズシート２１を送り出すと、３Ｄ表示装置本体１０の前面は、図６（ａ）に示すレンズシート要素２１ａから図６（ｂ）に示すレンズシート要素２１ｃに切り替わる。
【００６０】
３Ｄ表示装置本体１０の前面に位置する観察者が移動して３Ｄ表示装置本体１０と観察者との距離が小さくなると、３Ｄ表示装置本体１０の前面のレンズシート要素が、図６（ａ）に示す、焦点距離が遠いレンズシート要素２１ａから、図６（ｂ）に示す、焦点距離が近いレンズシート要素２１ｃに変更される。
【００６１】
第１実施形態の３Ｄ表示システム１によると、３Ｄ表示装置本体１０と、３Ｄ表示装置本体１０を見る観察者の位置との距離に応じて適切な焦点距離のレンズシート要素を３Ｄ表示装置本体１０の前面に配置できるので、３Ｄ表示装置本体１０を見る観察者の位置の自由度を向上させることができる。
（第２実施形態）
【００６２】
第２実施形態の３Ｄ表示システムにおいて、図１乃至図６に示す３Ｄ表示システム１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図７は、第２実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図である。
【００６４】
図７は、第２実施形態の３Ｄ表示システム１Ａを示す。３Ｄ表示システム１Ａは、３Ｄ表示装置本体１０Ａ、距離検知装置４０、画像処理装置５０Ａ、レンチキュラーレンズアレイ６０、及び焦点距離調整装置７０を備える。
【００６５】
３Ｄ表示装置本体１０Ａは、バックライト１１、液晶パネル１２、バックライト駆動回路１４、液晶パネル駆動回路１５、及び制御部１７を備える。
【００６６】
画像処理装置５０Ａの処理部５１Ａは、処理部５１と同様の構成を有する。観察者によって入力部５５が操作等されることにより指令が入力されると、処理部５１Ａは、メモリ５２に記憶しているプログラムを実行する。または、処理部５１Ａは、ＨＤＤ５３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラム、または記憶媒体ドライブに装着された記憶媒体から読み出されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラムを、メモリ５２にロードして実行する。
【００６７】
レンチキュラーレンズアレイ６０は、液晶パネル１２の前面に配置されるように構成される。３Ｄ表示装置本体１０Ａ及びレンチキュラーレンズアレイ６０によって３Ｄ表示装置が形成される。レンチキュラーレンズアレイ６０は、軟質の透明素材で製造される可変焦点レンズである。レンチキュラーレンズアレイ６０は、内部に液体（ジェル状を含む）を収容可能である。
【００６８】
焦点距離調整装置７０は、画像処理装置５０Ａによる制御に従って、レンチキュラーレンズアレイ６０を構成するレンチキュラーレンズの焦点距離を調整する。例えば、焦点距離調整装置７０は、レンチキュラーレンズアレイ６０内の液体量を調整することでレンチキュラーレンズの焦点距離を調整する液体量調整装置７１である。また、例えば、焦点距離調整装置７０は、内部に液体がを封入されたレンチキュラーレンズアレイ６０内を加圧又は減圧してレンチキュラーレンズアレイ６０を変形させることでレンチキュラーレンズの焦点距離を調整する内部圧力調整装置７２である。以下、焦点距離調整装置７０として、液体量調整装置７１を備える場合について説明する。
【００６９】
図８は、第２実施形態の３Ｄ表示システム１Ａのレンチキュラーレンズアレイ６０内の液体量の調整を説明するための図である。
【００７０】
液体量調整装置７１は、レンチキュラーレンズアレイ６０を構成する複数のレンチキュラーレンズの各レンチキュラーレンズ内の液体量が同一となるように、各レンチキュラーレンズに液体を注入可能である。また、各レンチキュラーレンズ内の液体量が同一となるように、各レンチキュラーレンズから液体を注出可能である。
【００７１】
図９は、第２実施形態の３Ｄ表示システム１Ａの機能を示すブロック図である。
【００７２】
図７に示す処理部５１Ａがプログラムを実行することによって、図９に示すように、３Ｄ表示システム１Ａの画像処理装置５０Ａは、距離／液体量記録部５１ｆ、液体量設定部５１ｇ、液体量変更部５１ｈ、及び画像生成部５１ｅとして機能する。なお、画像処理装置５０Ａは、各部５１ｅ乃至５１ｈの全部または一部をハードウェアとして備えるものであってもよい。
【００７３】
距離／液体量記録部５１ｆは、３Ｄ表示装置本体１０Ａと観察者との距離である観察者距離データと、レンチキュラーレンズアレイ６０内の液体量（焦点距離）である液体量データとを対応付けたデータを、ＨＤＤ５３等の記憶装置に記録する機能を有する。
【００７４】
液体量設定部５１ｇは、画像生成部５１ｅによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、距離検知装置４０の画像センサ４１から観察者距離データを受信すると、その観察者距離データに対応する（近い）、距離／液体量記録部５１ｆによって記録された液体量データを抽出し、レンチキュラーレンズアレイ６０の液体量を設定する機能を有する。または、液体量設定部５１ｇは、画像生成部５１ｅによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、観察者が操作する入力部５５からの入力信号に従って、レンチキュラーレンズアレイ６０の液体量を設定する機能を有する。
【００７５】
液体量変更部５１ｈは、液体量調整装置７１を介して、レンチキュラーレンズアレイ６０内を、液体量設定部５１ｇによって設定された液体量に変更する機能を有する。
【００７６】
画像生成部５１ｅは、複数視線で撮像を行なって複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。または、画像生成部５１ｅは、ボリュームデータに基づいて複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。液晶パネル１２のピクセルＰが、図２（ａ），（ｂ）に示すように３個の絵素によって構成される場合、画像生成部５１ｅによって生成された３個の視線の画像データのデータ信号は、液晶パネル駆動回路１５を介して、ピクセルＰを構成する３個の絵素に、視線の順にそれぞれ割り当てられて表示される。ピクセルＰを構成する絵素の数は、画像データの視線の数以上となるような構成であればよい。３Ｄ表示装置本体１０Ａと観察者との距離に適した焦点距離を有する液体量のレンチキュラーレンズアレイ６０を介して、観察者は、画像生成部５１ｅによって表示された複数視線の画像データに基づく画像を立体視することができる。
【００７７】
なお、焦点距離調整装置７０が内部圧力調整装置７２である場合、３Ｄ表示装置本体１０Ａと観察者との距離と、レンチキュラーレンズアレイ６０の内部圧力（焦点距離）とを対応付けたデータを記憶装置に記録しておき、観察者距離データに応じた（近い）内部圧力を設定し、内部圧力調整装置７２を介してレンチキュラーレンズアレイ６０の内部圧力を、設定された内部圧力に変更する。
【００７８】
第２実施形態の３Ｄ表示システム１Ａによると、３Ｄ表示装置本体１０Ａと、３Ｄ表示装置本体１０Ａを見る観察者の位置との距離に応じてレンチキュラーレンズアレイ６０の焦点距離を調整できるので、３Ｄ表示装置本体１０Ａを見る観察者の位置の自由度を向上させることができる。
（第３実施形態）
【００７９】
第３実施形態の３Ｄ表示システムにおいて、図１乃至図６に示す３Ｄ表示システム１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００８０】
図１０は、第３実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図である。
【００８１】
図１０は、第３実施形態の３Ｄ表示システム１Ｂを示す。３Ｄ表示システム１Ｂは、３Ｄ表示装置本体１０Ｂ、距離検知装置４０、画像処理装置５０Ｂ、凸レンズアレイ８０、及び焦点距離調整装置９０を備える。
【００８２】
３Ｄ表示装置本体１０Ｂは、３Ｄ表示装置本体１０Ａと同様に、バックライト１１、液晶パネル１２、バックライト駆動回路１４、液晶パネル駆動回路１５、及び制御部１７を備える。
【００８３】
画像処理装置５０Ｂの処理部５１Ｂは、処理部５１，５１Ａと同様の構成を有する。観察者によって入力部５５が操作等されることにより指令が入力されると、処理部５１Ｂは、メモリ５２に記憶しているプログラムを実行する。または、処理部５１Ｂは、ＨＤＤ５３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラム、または記憶媒体ドライブに装着された記憶媒体から読み出されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラムを、メモリ５２にロードして実行する。
【００８４】
凸レンズアレイ８０は、液晶パネル１２の前面に配置されるように構成される。３Ｄ表示装置本体１０Ｂ及び凸レンズアレイ８０によって３Ｄ表示装置が形成される。凸レンズアレイ８０は、軟質の透明素材で製造される可変焦点レンズである。例えば、凸レンズアレイ８０は、絵素の配列方向に垂直なｙ方向を軸とするレンチキュラーレンズが、絵素の配列方向であるｘ方向に複数配置されるレンチキュラーレンズアレイ８１である。または、例えば、凸レンズアレイ８０は、液晶パネル１２のピクセルＰ毎に割り当てられたフライアイレンズを複数のピクセルＰの分配列したフライアイレンズアレイ８２である。以下、凸レンズアレイ８０として、レンチキュラーレンズアレイ８１を備える場合について説明する。
【００８５】
焦点距離調整装置９０は、画像処理装置５０Ｂによる制御に従って、レンチキュラーレンズアレイ８１を構成するレンチキュラーレンズの焦点距離を調整する。例えば、焦点距離調整装置９０は、レンチキュラーレンズアレイ８１に対するｘ方向（図１２に図示）の外部圧力を調整することでレンチキュラーレンズの焦点距離を調整する外部圧力調整装置９１である。ここで、レンチキュラーレンズアレイ８１の各レンズと液晶パネル１２の各ピクセルＰとの位置関係は非常に重要である。したがって、精細な位置合わせを実現するために、位置センサ（図１２に図示）が備えらる。例えば、位置センサは、液晶パネル１２のピクセルＰのｘ方向の端部にレンチキュラーレンズアレイ８１のｘ方向の端部がちょうど配置された状態を検知する。
【００８６】
図１１は、第３実施形態の３Ｄ表示システム１Ｂの機能を示すブロック図である。
【００８７】
図１０に示す処理部５１Ｂがプログラムを実行することによって、図１１に示すように、３Ｄ表示システム１Ｂの画像処理装置５０Ｂは、距離／外部圧力記録部５１ｉ、外部圧力設定部５１ｊ、外部圧力変更部５１ｋ、及び画像生成部５１ｌとして機能する。なお、画像処理装置５０Ｂは、各部５１ｉ乃至５１ｌの全部または一部をハードウェアとして備えるものであってもよい。
【００８８】
距離／外部圧力記録部５１ｉは、３Ｄ表示装置本体１０Ｂと観察者との距離と、レンチキュラーレンズアレイ８１に対するｘ方向の外部圧力（焦点距離）とを対応付けたデータを、ＨＤＤ５３等の記憶装置に記録する機能を有する。外部圧力は、レンチキュラーレンズアレイ８１の各レンチキュラーレンズのｘ方向の幅が、ピクセルＰのｘ方向の幅の２以上の整数倍の単位で設定される。すなわち、外部圧力は、ｘ方向において、レンチキュラーレンズアレイ８１の各レンチキュラーレンズに２以上の整数個のピクセルＰが含まれるように設定される。
【００８９】
外部圧力設定部５１ｊは、画像生成部５１ｌによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、距離検知装置４０の画像センサ４１から観察者距離データを受信すると、その観察者距離データに対応する（近い）、距離／外部圧力記録部５１ｉによって記録された外部圧力データを抽出して、レンチキュラーレンズアレイ６０に対するｘ方向の外部圧力を設定する機能を有する。または、外部圧力設定部５１ｊは、画像生成部５１ｌによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、観察者が操作する入力部５５からの入力信号に従って、レンチキュラーレンズアレイ６０に対するｘ方向の外部圧力を設定する機能を有する。
【００９０】
外部圧力変更部５１ｋは、外部圧力調整装置９１を介して、レンチキュラーレンズアレイ８１に対するｘ方向の外部圧力を、外部圧力設定部５１ｊによって設定された外部圧力に変更する機能を有する。外部圧力変更部５１ｋは、外部圧力調整装置９１のセンサ（図１２に図示）からのセンサ出力信号に基づいて、レンチキュラーレンズアレイ８１の各レンチキュラーレンズが、ｘ方向において、ピクセルＰ単位で伸縮するように外部圧力調整装置９１を制御する。
【００９１】
画像生成部５１ｌは、複数視線で撮像を行なって複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。または、画像生成部５１ｌは、ボリュームデータに基づいて複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。液晶パネル１２のピクセルＰが、図２（ａ），（ｂ）に示すように３個の絵素によって構成される場合、画像生成部５１ｌによって生成された３個の視線の画像データのデータ信号は、液晶パネル駆動回路１５を介して、ピクセルＰを構成する３個の絵素に、視線の順にそれぞれ割り当てられて表示される。ピクセルＰを構成する絵素の数は、画像データの視線の数以上となるような構成であればよい。３Ｄ表示装置本体１０Ｂと観察者との距離に適した焦点距離を有するような外部圧力のレンチキュラーレンズアレイ８１を介して、観察者は、画像生成部５１ｌによって表示された複数視線の画像データに基づく画像を立体視することができる。
【００９２】
図１２（ａ），（ｂ）は、レンチキュラーレンズアレイ８１のｘ方向に外部圧力を掛ける前後における、３Ｄ表示装置本体１０Ｂの前面のレンチキュラーレンズアレイ８１を示す図である。
【００９３】
図１２（ａ）は、外部圧力変更部５１ｋによってレンチキュラーレンズアレイ８１に対してｘ方向に外部圧力を掛ける前における、３Ｄ表示装置本体１０Ｂの前面のレンチキュラーレンズアレイ８１を示す。図１２（ｂ）は、外部圧力変更部５１ｋによってレンチキュラーレンズアレイ８１に対してｘ方向に外部圧力を掛けた後における、３Ｄ表示装置本体１０Ｂの前面のレンチキュラーレンズアレイ８１を示す。外部圧力調整装置９１が、レンチキュラーレンズアレイ８１のｘ方向の両側（または片側）から外部圧力を掛けると、図１２（ａ）に示すレンチキュラーレンズアレイ８１のｘ方向の幅Ｗは、図１２（ｂ）に示すように小さくなる。
【００９４】
３Ｄ表示装置本体１０Ｂの前面に位置する観察者が移動して３Ｄ表示装置本体１０Ｂと観察者との距離が小さくなると、３Ｄ表示装置本体１０Ｂの前面のレンチキュラーレンズアレイ８１が、図１２（ａ）に示す、焦点距離が遠い曲率から、図１２（ｂ）に示す、焦点距離が近い曲率に変更される。
【００９５】
図１２（ａ），（ｂ）に示すように、レンチキュラーレンズアレイ８１に対してｘ方向に外部圧力を掛けると、その前後で、レンチキュラーレンズアレイ８１を構成する各レンチキュラーレンズに対応するピクセルＰのｘ方向の数が変わる。例えば、図１２（ａ）では、ｘ方向において、１つのレンチキュラーレンズに対応するピクセルＰの数は４個であるが、図１２（ｂ）では、３個である。よって、画像生成部５１ｌは、複数視線で撮像を行なって複数視線の画像データを生成する場合、外部圧力の変更に従って表示ピッチを変更する。具体的には、立体視画像を表示するため、図１２（ａ）に示す例では、４方向の視差画像で表示していたが、図１２（ｂ）に示す例では、３方向の視差画像で表示することになる。
【００９６】
第３実施形態の３Ｄ表示システム１Ｂによると、３Ｄ表示装置本体１０Ｂと、３Ｄ表示装置本体１０Ｂを見る観察者の位置との距離に応じて凸レンズアレイ８０の焦点距離を調整できるので、３Ｄ表示装置本体１０Ｂを見る観察者の位置の自由度を向上させることができる。
【００９７】
画像を立体視しようとすれば、３Ｄ表示装置と観察者の位置との距離に応じて適切な焦点距離のレンズを配置する必要がある。すなわち、観察者は、３Ｄ表示装置に配置されたレンズの焦点距離で決まる位置に居ないと、画像を立体視できない。医療分野、特にＩＶＲ（Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）等では、３Ｄ表示装置を備える手術室内で、３Ｄ表示装置を見る術者（観察者）が移動することが考えられる。従来技術によると、画像を立体視しようとすれば、術者の位置が制限されてしまう。一方、本実施形態の３Ｄ表示システム１，１Ａ，１Ｂによれば、術者の位置に従ってレンズの焦点距離が変更できるので、観察者の位置の自由度を向上できるのである。
【００９８】
なお、本実施形態の３Ｄ表示システム１，１Ａ，１Ｂは、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、本実施形態の３Ｄ表示システム１，１Ａ，１Ｂに開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ，１Ｂ ３Ｄ表示システム
１０，１０Ａ，１０Ｂ ３Ｄ表示装置本体
１３ 穴センサ
２０ 凸レンズシート
２１ レンチキュラーレンズシート
２２ フライアイレンズシート
３０ シート変換装置
４０ 距離検知装置
４１ 画像センサ
５０，５０Ａ，５０Ｂ 画像処理装置
５１ａ シート記録部
５１ｂ シート要素選択部
５１ｃ 並び位置認識部
５１ｄ シート要素変更部
５１ｅ，５１ｌ 画像生成部
５１ｆ 距離／液体量記録部
５１ｇ 液体量設定部
５１ｈ 液体量変更部
５１ｉ 距離／外部圧力記録部
５１ｊ 外部圧力設定部
５１ｋ 外部圧力変更部
６０ レンチキュラーレンズアレイ
７０ 焦点距離調整装置
７１ 液体量調整装置
７２ 内部圧力調整装置
８０ 凸レンズアレイ
８１ レンチキュラーレンズアレイ
８２ フライアイレンズアレイ
９０ 焦点距離調整装置
９１ 外部圧力調整装置
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様としての実施形態は、多視差画像を表示する３Ｄ（立体視）表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、複数視線に相当する複数の画像データを用いて３Ｄ表示を行なう技術が開発されている。３Ｄ表示を行なう３Ｄ表示装置は、観察者の両眼に互いに異なる複数視線に相当する複数の画像データを印加することによって画像を３Ｄ表示することができる。つまり、観察者は両眼を通じて一対の２次元画像を見ることになり、脳で前記２次元画像を融合して立体感を視認することになる。
【０００３】
３Ｄ表示装置は、観察者の特殊メガネの着用可否に応じて、裸眼式（パララックスバリア方式及びレンチキュラーレンズ方式等）や、眼鏡式（アナグリフ方式、フレームシーケンシャル方式、及び偏光方式等）に区分することができる。レンチキュラーレンズ方式は、レンズを利用して左側ピクセル及び右側ピクセルを通過する光を屈折させることによって、画像を３Ｄ表示することができる。レンチキュラーレンズ方式によると、レンズを通じて大部分通過するため、前記バリアー方式に比べて輝度の減少を最小化させることができる。
【０００４】
裸眼式では、レンチキュラーレンズ等の光線制御子を用いて、複数視点で撮影された多視差画像を裸眼にて立体視可能なシステムが実用化されている。眼鏡式では、立体視用眼鏡等の専用機器を用いて、２つの視点から撮影された２視差画像（両眼視差画像）を立体視可能なシステムが実用化されている。なお、立体視可能な３Ｄ表示装置にて表示される２視差画像や３視差画像は、１視点から撮影された画像の奥行き情報を推定し、推定した情報を用いた画像処理により生成される場合もある。
【０００５】
３Ｄ表示装置に関する従来技術として、表示パネルの解像度または視点数を増加させて表示品質を向上させる目的の３Ｄ表示装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
さらに、医療分野においても３Ｄ表示を行なう技術のニーズが高まってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−５３６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
レンチキュラーレンズ等のレンズ方式を採用する３Ｄ表示装置には、レンズに対応する適切な焦点距離があり、その焦点距離に対応する位置から観察者が離れると、観察者は立体視できない。しかしながら、医療分野、特にＩＶＲ（Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）等では、３Ｄ表示装置を備える手術室内で、３Ｄ表示装置を見る術者（観察者）が移動することが考えられる。従来技術によると、画像を立体視しようとすれば、術者の位置が制限されてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態の３Ｄ表示システムは、上述した課題を解決するために、複数のピクセルを備え、前記複数のピクセルの各ピクセルに前記複数視線の画像データに対応する複数の絵素が配列される３Ｄ表示手段と、前記３Ｄ表示手段の前面に配置され、前記３Ｄ表示手段と観察者との距離に基づいて、焦点距離が変更可能な凸レンズが配列された凸レンズアレイと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は、第１実施形態の３Ｄ表示システムの３Ｄ表示装置本体の構造を示す概略図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＩ−Ｉ断面図。
【図３】第１実施形態の３Ｄ表示システムの凸レンズシートの第１の構造例を示すｘｚ平面図及びｘｙ平面図。
【図４】第１実施形態の３Ｄ表示システムの凸レンズシートの第２の構造例を示すｘｚ平面図及びｘｙ平面図。
【図５】第１実施形態の３Ｄ表示システムの機能を示すブロック図。
【図６】（ａ）は、レンチキュラーレンズシートの巻き取り／送り出しを行なう前における、３Ｄ表示装置本体の前面のレンズシート要素を示す図であり、（ｂ）は、レンチキュラーレンズシートの巻き取り／送り出しを行なった後における、３Ｄ表示装置本体の前面のレンズシート要素を示す図。
【図７】第２実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図。
【図８】第２実施形態の３Ｄ表示システムのレンチキュラーレンズアレイ内の液体量の調整を説明するための図。
【図９】第２実施形態の３Ｄ表示システムの機能を示すブロック図。
【図１０】第３実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図。
【図１１】第３実施形態の３Ｄ表示システムの機能を示すブロック図。
【図１２】（ａ）は、レンチキュラーレンズアレイのｘ方向に外部圧力を掛ける前における、３Ｄ表示装置本体の前面のレンチキュラーレンズアレイを示す図であり、（ｂ）は、レンチキュラーレンズアレイのｘ方向に外部圧力を掛けた後における、３Ｄ表示装置本体の前面のレンチキュラーレンズアレイを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態の３Ｄ表示システムについて、添付図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
【００１２】
図１は、第１実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１は、第１実施形態の３Ｄ（立体視）表示システム１を示す。３Ｄ表示システム１は、多視差画像、例えば、３視差画像を観察者が裸眼にて立体視可能である構成である。３Ｄ表示システム１は、両眼視差による立体視を可能とし、さらに、観察者の視点移動に合わせて観察される映像も変化する運動視差による立体視も可能である。３Ｄ表示システム１は、３Ｄ表示装置本体１０、凸レンズシート２０、シート変換装置３０、距離検知装置４０、及び画像処理装置５０を備える。
【００１４】
３Ｄ表示装置本体１０は、バックライト１１、液晶パネル１２、穴センサ１３、バックライト駆動回路１４、液晶パネル駆動回路１５、センサ駆動回路１６、及び制御部１７を備える。
【００１５】
図２（ａ）は、第１実施形態の３Ｄ表示システム１の３Ｄ表示装置本体１０の構造を示す概略図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩ−Ｉ断面図である。
【００１６】
図２（ａ），（ｂ）に示す３Ｄ表示装置本体１０は、画像を表示することが可能なディスプレイ、例えば液晶ディスプレイである。３Ｄ表示装置本体１０は、バックライト１１と、水平方向（ｘ方向）の幅Ｗ及び上下方向（ｙ方向）の長さＬを有する液晶パネル（液晶シャッタ）１２とを備える。なお、３Ｄ表示装置本体１０は、液晶ディスプレイに限定されるものではなく、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイや、プラズマディスプレイ等であってもよい。
３Ｄ表示装置本体１０のバックライト１１は、複数の白色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を含んでおり、液晶パネル１２の背面に配置される。バックライト１１は、バックライト駆動回路（図示しない）から電源電圧が印加されると点灯し、液晶パネル１２に光を照明する。なお、バックライト１１は、白色ＬＥＤに限定されるものではなく、他の色のＬＥＤを含んでいてもよい。また、バックライト１１は、ＬＥＤに代えて、例えば、冷陰極管（ＣＣＦＬ：ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ）を含むものであってもよい。
【００１７】
液晶パネル１２は、液晶パネル１２のｘ方向及びｙ方向にマトリクス状に複数備えられるピクセルＰを有する。ピクセルＰは、偏光板Ｐａ、ガラス基板Ｐｂ、画素電極（透明導電膜）Ｐｃ、配向膜Ｐｄ、液晶Ｐｅ、対向電極（透明導電膜）Ｐｆ、及びカラーフィルタＰｇを備える。
【００１８】
ピクセルＰには、液晶パネル１２のｘ方向に、複数、例えば３種類の画像データ（３視差画像）を表示するための３個の絵素が配列される。絵素には、絵素の配列方向に垂直な方向であるｙ方向に、Ｒ（ｒｅｄ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）及びＢ（ｂｌｕｅ）の各カラーフィルタＰｇが配列されることで、ＲＧＢの各画素が形成される。なお、絵素の配列方向は、液晶パネル１２のｘ方向に限定されるものではない。また、ＲＧＢの表面（ｘｙ面）形状は、長方形に限定されるのもではない。例えば、ＲＢの表面形状が右（または左）に傾斜した平行四辺形であり、かつ、Ｇの表面形状が逆に左（または右）に傾斜した平行四辺形であってもよい。
【００１９】
偏光板Ｐａは、ガラス基板Ｐｂ上に設けられ、バックライト１１からの光のうち特定方向の光のみを通過させる機能を有する。
【００２０】
画素電極Ｐｃは、ガラス基板Ｐｂ上に設けられる。画素電極Ｐｃは、液晶Ｐｅを挟む電極のうちＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）側に設けている、画素を構成する電極である。
【００２１】
配向膜Ｐｄは、電極Ｐｃ，Ｐｆ上にそれぞれ設けられ、液晶分子を特定方向に整列させる機能を有する。
【００２２】
液晶Ｐｅは、外部電圧が印加されると、分子配列の並び方が変わる機能を有する。
【００２３】
対向電極Ｐｆは、ガラス基板Ｐｂ上に設けられる。対向電極Ｐｆは、液晶Ｐｅを挟む電極のうちＴＦＴに対向する側に設けている電極である。
【００２４】
カラーフィルタＰｇは、ＴＦＴに対向する側のガラス基板Ｐｂ上に設けられ、各画素に対して、各ＲＧＢが配列される。
【００２５】
穴センサ１３は、液晶パネル１２の横に装着され、凸レンズシート２０に設けた穴Ｈ（図３及び図４に図示）を検知する。ここで、凸レンズシート２０の各レンズと液晶パネル１２の各ピクセルＰとの位置関係は非常に重要である。したがって、精細な位置合わせを実現するために、穴センサ１３が液晶パネル１２の横に装着される。例えば、穴センサ１３は、液晶パネル１２の横からレーザ光をｚ方向の前面に照射し、レーザ光が穴Ｈを通過した時に制御部１７にセンサ出力信号を送信する。
【００２６】
図１に示すバックライト駆動回路１４は、制御部１７による制御に従ってバックライト１１に電圧を印加してバックライト１１を駆動させる。
【００２７】
液晶パネル駆動回路１５は、制御部１７による制御に従って液晶パネル１２のピクセルＰの画素回路を駆動させる。
【００２８】
センサ駆動回路１６は、制御部１７による制御に従って穴センサ１３に電圧を印加して穴センサ１３を駆動させる。
【００２９】
制御部１７は、画像処理装置５０の処理部５１からの指示に従ってバックライト駆動回路１４、液晶パネル駆動回路１５、及びセンサ駆動回路１６を制御する。また、制御部１７は、穴センサ１３から受信したセンサ出力信号に基づいてレンチキュラーシート２１の巻き取り／送り出しの動作を停止させるための停止信号を発生して、停止信号を処理部５１に送信する。
【００３０】
凸レンズシート２０は、その一部（レンズシート要素）が液晶パネル１２の前面に配置されるように構成され、焦点距離（レンズと焦点位置との距離）が異なる複数のレンズシート要素をｘ方向に連ねた構成を有する。３Ｄ表示装置本体１０と、３Ｄ表示装置本体１０の液晶パネル１２の前面に配置されたレンズシート要素によって３Ｄ表示装置が形成される。凸レンズシート２０は、軟質の透明素材、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、及びスチレン樹脂等の透明樹脂材料によって成形される。
【００３１】
図３は、第１実施形態の３Ｄ表示システム１の凸レンズシート２０の第１の構造例を示すｘｚ平面図及びｘｙ平面図である。
【００３２】
図３は、凸レンズシート２０としてのレンチキュラーレンズシート２１を示す。レンチキュラーレンズシート２１は、曲面の曲率が異なる複数のレンズシート要素、例えば３個のレンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、継手２１ｄとを有する。レンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃのｘ方向の幅は、液晶パネル１２のｘ方向の幅Ｗに相当する。レンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃのｙ方向の長さは、液晶パネル１２のｙ方向の長さＬに相当する。
【００３３】
レンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、継手２１ｄによってそれぞれ接続されている。継手２１ｄには、液晶パネル１２の前面に所望のレンズシート要素がちょうど配置された時に穴センサ１３によって検知されるための、数μｍの穴Ｈが設けられる。
【００３４】
レンチキュラーレンズシート２１のレンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、絵素の配列方向に垂直なｙ方向を軸とするレンチキュラーレンズ（かまぼこ型レンズ）が、絵素の配列方向であるｘ方向に複数配置されるレンチキュラーレンズアレイである。
【００３５】
図４は、第１実施形態の３Ｄ表示システム１の凸レンズシート２０の第２の構造例を示すｘｚ平面図及びｘｙ平面図である。
【００３６】
図４は、凸レンズシート２０としてのフライアイ（蝿の目）レンズシート２２を示す。フライアイレンズシート２２は、曲面の曲率が異なる複数のレンズシート要素、例えば３個のレンズシート要素２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、継手２２ｄとを有する。レンズシート要素２２ａ，２２ｂ，２２ｃのｘ方向の幅は、液晶パネル１２のｘ方向の幅Ｗに相当する。レンズシート要素２２ａ，２２ｂ，２２ｃのｙ方向の長さは、液晶パネル１２のｙ方向の長さＬに相当する。
【００３７】
レンズシート要素２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、継手２２ｄによってそれぞれ接続されている。継手２２ｄには、液晶パネル１２の前面に所望のレンズシート要素がちょうど配置された時に穴センサ１３によって検知されるための、数μｍの穴Ｈが設けられる。
【００３８】
フライアイレンズシート２２のレンズシート要素２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、液晶パネル１２のピクセルＰ毎に割り当てられたフライアイレンズを複数のピクセルＰの分配列したフライアイレンズアレイである。
【００３９】
以下、図３に示すように、凸レンズシート２０として、レンチキュラーレンズシート２１を備える場合について説明する。
【００４０】
シート変換装置３０は、３Ｄ表示装置本体１０の横または後方に配置され、液晶パネル１２の前面を経由するレンチキュラーレンズシート２１を、そのｘ方向の両端で支持する。シート変換装置３０は、画像処理装置５０による制御によって、レンチキュラーレンズシート２１のうち液晶パネル１２の前面に配置されたレンズシート要素を、他のレンズシート要素に変更する（切り替える）。シート変換装置３０は、レンチキュラーレンズシート２１のｘ方向の左側（３Ｄ表示装置に向かって左側）を支持する左側支持回転部３１と、レンチキュラーレンズシート２１のｘ方向の右側（３Ｄ表示装置に向かって右側）を支持する右側支持回転部３２とを有する。左側支持回転部３１及び右側支持回転部３２は、回転駆動機構（モータ等）３１ａ，３２ａをそれぞれ備え、回転駆動機構３１ａ，３２ａを介して軸を回転させることで、レンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを行なう。
【００４１】
シート変換装置３０の左側支持回転部３１は、画像処理装置５０による制御に従って、レンチキュラーレンズシート２１を巻き取ると同時に、右側支持回転部３２は、巻き取られた分、レンチキュラーレンズシート２１を送り出す。または、画像処理装置５０による制御に従って、シート変換装置３０の左側支持回転部３１は、レンチキュラーレンズシート２１を送り出すと同時に、右側支持回転部３２は、送り出された分、レンチキュラーレンズシート２１を巻き取る。
【００４２】
距離検知装置４０は、例えば画像センサ４１を備える。距離検知装置４０は、ＧＰＳ（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）によって観察者位置を検知するものであってもよい。
【００４３】
画像センサ４１は、３Ｄ表示装置本体１０の前面を撮像して画像データを取得し、その画像データを、パターンマッチング等を利用して解析して３Ｄ表示装置本体１０の前面の観察者と３Ｄ表示装置本体１０との距離を観察者距離データとして検知する。観察者距離データは、画像処理装置５０に送信される。
【００４４】
画像処理装置５０は、処理部（ＣＰＵ）５１、メモリ５２、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）５３、ＩＦ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５４、及び入力部５５等の基本的なハードウェアから構成される。処理部５１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、画像処理装置５０を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、画像処理装置５０は、図示しない記憶媒体ドライブを具備する場合もある。
【００４５】
処理部５１は、半導体で構成された電子回路が複数の端子を持つパッケージに封入されている集積回路（ＬＳＩ）の構成をもつ制御装置である。観察者によって入力部５５が操作等されることにより指令が入力されると、処理部５１は、メモリ５２に記憶しているプログラムを実行する。または、処理部５１は、ＨＤＤ５３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラム、または記憶媒体ドライブに装着された記憶媒体から読み出されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラムを、メモリ５２にロードして実行する。
【００４６】
メモリ５２は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）等の要素を兼ね備える構成をもつ記憶装置である。メモリ５２は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ ｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、処理部５１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いられたりする。
【００４７】
ＨＤＤ５３は、磁性体を塗布または蒸着した金属のディスクが着脱不能で内蔵されている構成をもつ記憶装置である。ＨＤＤ５３は、画像処理装置５０にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や、データを記憶する記憶装置である。また、ＯＳに、観察者に対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力部５５によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。
【００４８】
ＩＦ５４は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成され、各規格に応じた通信制御を行なう。ＩＦ５４は、ネットワークＮに接続することができる機能を有しており、これにより、画像処理装置５０は、ＩＦ５４からネットワークＮ網に接続することができる。
【００４９】
入力部５５は、観察者によって操作が可能なポインティングデバイスであり、操作に従った入力信号が処理部５１に送られる。
【００５０】
図５は、第１実施形態の３Ｄ表示システム１の機能を示すブロック図である。
【００５１】
図１に示す処理部５１がプログラムを実行することによって、図５に示すように、３Ｄ表示システム１の画像処理装置５０は、シート記録部５１ａ、シート要素選択部５１ｂ、並び位置認識部５１ｃ、シート要素変更部５１ｄ、及び画像生成部５１ｅとして機能する。なお、画像処理装置５０は、各部５１ａ乃至５１ｅの全部または一部をハードウェアとして備えるものであってもよい。
【００５２】
シート記録部５１ａは、レンチキュラーレンズシート２１を構成する各レンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃの並び順データと、各レンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃの焦点距離データとを、ＨＤＤ５３等の記憶装置に記録する機能を有する。
【００５３】
シート要素選択部５１ｂは、画像生成部５１ｅによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、距離検知装置４０の画像センサ４１から観察者距離データを受信すると、その観察者距離データに対応する（近い）、シート記録部５１ａによって記録された焦点距離データを選択し、レンチキュラーレンズシート２１を構成するレンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうち、選択された焦点距離を有する１つのレンズシート要素を選択する機能を有する。または、シート要素選択部５１ｂは、画像生成部５１ｅによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、観察者が操作する入力部５５からの入力信号に従って、レンチキュラーレンズシート２１を構成するレンズシート要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうち１つのレンズシート要素を選択する機能を有する。
【００５４】
なお、距離検知装置４０は必須の構成要素ではなく、観察距離データは、予め設定された複数の観察距離データから観察者が任意に選択するものであってもよい。
【００５５】
並び位置認識部５１ｃは、シート記録部５１ａによって記録された並び順データに基づいて、レンチキュラーレンズシート２１を構成する、シート要素選択部５１ｂによって選択されたレンズシート要素の並び位置を認識する機能を有する。
【００５６】
シート要素変更部５１ｄは、並び位置認識部５１ｃによって認識された、選択されたレンズシート要素の並び位置と、液晶パネル１２の前面に現在配置されるレンズシート要素の並び位置とに基づいて、シート変換装置３０の回転駆動機構３１ａ，３２ａを回転させて、レンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを行なう機能を有する。シート要素変更部５１ｄは、制御部１７を介して穴センサ１３から送信される停止信号に基づいて、レンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを停止させ、液晶パネル１２の前面の、選択されたレンズシート要素の位置を微調整する。シート要素変更部５１ｄによって、シート要素選択部５１ｂによって選択されたレンズシート要素が精度よく液晶パネル１２の前面に配置される。
【００５７】
画像生成部５１ｅは、複数視線で撮像を行なって複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。または、画像生成部５１ｅは、ボリュームデータに基づいて複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。液晶パネル１２のピクセルＰが、図２（ａ），（ｂ）に示すように３個の絵素によって構成される場合、画像生成部５１ｅによって生成された３個の視線の画像データのデータ信号は、液晶パネル駆動回路１５を介して、ピクセルＰを構成する３個の絵素に、視線の順にそれぞれ割り当てられて表示される。ピクセルＰを構成する絵素の数は、画像データの視線の数以上となるような構成であればよい。３Ｄ表示装置本体１０と観察者との距離に適した焦点距離を有するレンズシート要素を介して、観察者は、画像生成部５１ｅによって表示された複数視線の画像データに基づく画像を立体視することができる。
【００５８】
図６（ａ），（ｂ）は、レンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを行なう前後における、３Ｄ表示装置本体１０の前面のレンズシート要素を示す図である。
【００５９】
図６（ａ）は、シート要素変更部５１ｄによってレンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを行なう前における、３Ｄ表示装置本体１０の前面のレンズシート要素２１ａを示す。図６（ｂ）は、シート要素変更部５１ｄによってレンチキュラーレンズシート２１の巻き取り／送り出しを行なった後における、３Ｄ表示装置本体１０の前面のレンズシート要素２１ｃを示す。左側支持回転部３１が、レンチキュラーレンズシート２１を巻き取ると同時に、右側支持回転部３２が、巻き取られた分、レンチキュラーレンズシート２１を送り出すと、３Ｄ表示装置本体１０の前面は、図６（ａ）に示すレンズシート要素２１ａから図６（ｂ）に示すレンズシート要素２１ｃに切り替わる。
【００６０】
３Ｄ表示装置本体１０の前面に位置する観察者が移動して３Ｄ表示装置本体１０と観察者との距離が小さくなると、３Ｄ表示装置本体１０の前面のレンズシート要素が、図６（ａ）に示す、焦点距離が遠いレンズシート要素２１ａから、図６（ｂ）に示す、焦点距離が近いレンズシート要素２１ｃに変更される。
【００６１】
第１実施形態の３Ｄ表示システム１によると、３Ｄ表示装置本体１０と、３Ｄ表示装置本体１０を見る観察者の位置との距離に応じて適切な焦点距離のレンズシート要素を３Ｄ表示装置本体１０の前面に配置できるので、３Ｄ表示装置本体１０を見る観察者の位置の自由度を向上させることができる。
（第２実施形態）
【００６２】
第２実施形態の３Ｄ表示システムにおいて、図１乃至図６に示す３Ｄ表示システム１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図７は、第２実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図である。
【００６４】
図７は、第２実施形態の３Ｄ表示システム１Ａを示す。３Ｄ表示システム１Ａは、３Ｄ表示装置本体１０Ａ、距離検知装置４０、画像処理装置５０Ａ、レンチキュラーレンズアレイ６０、及び焦点距離調整装置７０を備える。
【００６５】
３Ｄ表示装置本体１０Ａは、バックライト１１、液晶パネル１２、バックライト駆動回路１４、液晶パネル駆動回路１５、及び制御部１７を備える。
【００６６】
画像処理装置５０Ａの処理部５１Ａは、処理部５１と同様の構成を有する。観察者によって入力部５５が操作等されることにより指令が入力されると、処理部５１Ａは、メモリ５２に記憶しているプログラムを実行する。または、処理部５１Ａは、ＨＤＤ５３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラム、または記憶媒体ドライブに装着された記憶媒体から読み出されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラムを、メモリ５２にロードして実行する。
【００６７】
レンチキュラーレンズアレイ６０は、液晶パネル１２の前面に配置されるように構成される。３Ｄ表示装置本体１０Ａ及びレンチキュラーレンズアレイ６０によって３Ｄ表示装置が形成される。レンチキュラーレンズアレイ６０は、軟質の透明素材で製造される可変焦点レンズである。レンチキュラーレンズアレイ６０は、内部に液体（ジェル状を含む）を収容可能である。
【００６８】
焦点距離調整装置７０は、画像処理装置５０Ａによる制御に従って、レンチキュラーレンズアレイ６０を構成するレンチキュラーレンズの焦点距離を調整する。例えば、焦点距離調整装置７０は、レンチキュラーレンズアレイ６０内の液体量を調整することでレンチキュラーレンズの焦点距離を調整する液体量調整装置７１である。また、例えば、焦点距離調整装置７０は、内部に液体がを封入されたレンチキュラーレンズアレイ６０内を加圧又は減圧してレンチキュラーレンズアレイ６０を変形させることでレンチキュラーレンズの焦点距離を調整する内部圧力調整装置７２である。以下、焦点距離調整装置７０として、液体量調整装置７１を備える場合について説明する。
【００６９】
図８は、第２実施形態の３Ｄ表示システム１Ａのレンチキュラーレンズアレイ６０内の液体量の調整を説明するための図である。
【００７０】
液体量調整装置７１は、レンチキュラーレンズアレイ６０を構成する複数のレンチキュラーレンズの各レンチキュラーレンズ内の液体量が同一となるように、各レンチキュラーレンズに液体を注入可能である。また、各レンチキュラーレンズ内の液体量が同一となるように、各レンチキュラーレンズから液体を注出可能である。
【００７１】
図９は、第２実施形態の３Ｄ表示システム１Ａの機能を示すブロック図である。
【００７２】
図７に示す処理部５１Ａがプログラムを実行することによって、図９に示すように、３Ｄ表示システム１Ａの画像処理装置５０Ａは、距離／液体量記録部５１ｆ、液体量設定部５１ｇ、液体量変更部５１ｈ、及び画像生成部５１ｅとして機能する。なお、画像処理装置５０Ａは、各部５１ｅ乃至５１ｈの全部または一部をハードウェアとして備えるものであってもよい。
【００７３】
距離／液体量記録部５１ｆは、３Ｄ表示装置本体１０Ａと観察者との距離である観察者距離データと、レンチキュラーレンズアレイ６０内の液体量（焦点距離）である液体量データとを対応付けたデータを、ＨＤＤ５３等の記憶装置に記録する機能を有する。
【００７４】
液体量設定部５１ｇは、画像生成部５１ｅによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、距離検知装置４０の画像センサ４１から観察者距離データを受信すると、その観察者距離データに対応する（近い）、距離／液体量記録部５１ｆによって記録された液体量データを抽出し、レンチキュラーレンズアレイ６０の液体量を設定する機能を有する。または、液体量設定部５１ｇは、画像生成部５１ｅによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、観察者が操作する入力部５５からの入力信号に従って、レンチキュラーレンズアレイ６０の液体量を設定する機能を有する。
【００７５】
液体量変更部５１ｈは、液体量調整装置７１を介して、レンチキュラーレンズアレイ６０内を、液体量設定部５１ｇによって設定された液体量に変更する機能を有する。
【００７６】
画像生成部５１ｅは、複数視線で撮像を行なって複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。または、画像生成部５１ｅは、ボリュームデータに基づいて複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。液晶パネル１２のピクセルＰが、図２（ａ），（ｂ）に示すように３個の絵素によって構成される場合、画像生成部５１ｅによって生成された３個の視線の画像データのデータ信号は、液晶パネル駆動回路１５を介して、ピクセルＰを構成する３個の絵素に、視線の順にそれぞれ割り当てられて表示される。ピクセルＰを構成する絵素の数は、画像データの視線の数以上となるような構成であればよい。３Ｄ表示装置本体１０Ａと観察者との距離に適した焦点距離を有する液体量のレンチキュラーレンズアレイ６０を介して、観察者は、画像生成部５１ｅによって表示された複数視線の画像データに基づく画像を立体視することができる。
【００７７】
なお、焦点距離調整装置７０が内部圧力調整装置７２である場合、３Ｄ表示装置本体１０Ａと観察者との距離と、レンチキュラーレンズアレイ６０の内部圧力（焦点距離）とを対応付けたデータを記憶装置に記録しておき、観察者距離データに応じた（近い）内部圧力を設定し、内部圧力調整装置７２を介してレンチキュラーレンズアレイ６０の内部圧力を、設定された内部圧力に変更する。
【００７８】
第２実施形態の３Ｄ表示システム１Ａによると、３Ｄ表示装置本体１０Ａと、３Ｄ表示装置本体１０Ａを見る観察者の位置との距離に応じてレンチキュラーレンズアレイ６０の焦点距離を調整できるので、３Ｄ表示装置本体１０Ａを見る観察者の位置の自由度を向上させることができる。
（第３実施形態）
【００７９】
第３実施形態の３Ｄ表示システムにおいて、図１乃至図６に示す３Ｄ表示システム１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００８０】
図１０は、第３実施形態の３Ｄ表示システムの構成を示すブロック図である。
【００８１】
図１０は、第３実施形態の３Ｄ表示システム１Ｂを示す。３Ｄ表示システム１Ｂは、３Ｄ表示装置本体１０Ｂ、距離検知装置４０、画像処理装置５０Ｂ、凸レンズアレイ８０、及び焦点距離調整装置９０を備える。
【００８２】
３Ｄ表示装置本体１０Ｂは、３Ｄ表示装置本体１０Ａと同様に、バックライト１１、液晶パネル１２、バックライト駆動回路１４、液晶パネル駆動回路１５、及び制御部１７を備える。
【００８３】
画像処理装置５０Ｂの処理部５１Ｂは、処理部５１，５１Ａと同様の構成を有する。観察者によって入力部５５が操作等されることにより指令が入力されると、処理部５１Ｂは、メモリ５２に記憶しているプログラムを実行する。または、処理部５１Ｂは、ＨＤＤ５３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラム、または記憶媒体ドライブに装着された記憶媒体から読み出されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラムを、メモリ５２にロードして実行する。
【００８４】
凸レンズアレイ８０は、液晶パネル１２の前面に配置されるように構成される。３Ｄ表示装置本体１０Ｂ及び凸レンズアレイ８０によって３Ｄ表示装置が形成される。凸レンズアレイ８０は、軟質の透明素材で製造される可変焦点レンズである。例えば、凸レンズアレイ８０は、絵素の配列方向に垂直なｙ方向を軸とするレンチキュラーレンズが、絵素の配列方向であるｘ方向に複数配置されるレンチキュラーレンズアレイ８１である。または、例えば、凸レンズアレイ８０は、液晶パネル１２のピクセルＰ毎に割り当てられたフライアイレンズを複数のピクセルＰの分配列したフライアイレンズアレイ８２である。以下、凸レンズアレイ８０として、レンチキュラーレンズアレイ８１を備える場合について説明する。
【００８５】
焦点距離調整装置９０は、画像処理装置５０Ｂによる制御に従って、レンチキュラーレンズアレイ８１を構成するレンチキュラーレンズの焦点距離を調整する。例えば、焦点距離調整装置９０は、レンチキュラーレンズアレイ８１に対するｘ方向（図１２に図示）の外部圧力を調整することでレンチキュラーレンズの焦点距離を調整する外部圧力調整装置９１である。ここで、レンチキュラーレンズアレイ８１の各レンズと液晶パネル１２の各ピクセルＰとの位置関係は非常に重要である。したがって、精細な位置合わせを実現するために、位置センサ（図１２に図示）が備えらる。例えば、位置センサは、液晶パネル１２のピクセルＰのｘ方向の端部にレンチキュラーレンズアレイ８１のｘ方向の端部がちょうど配置された状態を検知する。
【００８６】
図１１は、第３実施形態の３Ｄ表示システム１Ｂの機能を示すブロック図である。
【００８７】
図１０に示す処理部５１Ｂがプログラムを実行することによって、図１１に示すように、３Ｄ表示システム１Ｂの画像処理装置５０Ｂは、距離／外部圧力記録部５１ｉ、外部圧力設定部５１ｊ、外部圧力変更部５１ｋ、及び画像生成部５１ｌとして機能する。なお、画像処理装置５０Ｂは、各部５１ｉ乃至５１ｌの全部または一部をハードウェアとして備えるものであってもよい。
【００８８】
距離／外部圧力記録部５１ｉは、３Ｄ表示装置本体１０Ｂと観察者との距離と、レンチキュラーレンズアレイ８１に対するｘ方向の外部圧力（焦点距離）とを対応付けたデータを、ＨＤＤ５３等の記憶装置に記録する機能を有する。外部圧力は、レンチキュラーレンズアレイ８１の各レンチキュラーレンズのｘ方向の幅が、ピクセルＰのｘ方向の幅の２以上の整数倍の単位で設定される。すなわち、外部圧力は、ｘ方向において、レンチキュラーレンズアレイ８１の各レンチキュラーレンズに２以上の整数個のピクセルＰが含まれるように設定される。
【００８９】
外部圧力設定部５１ｊは、画像生成部５１ｌによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、距離検知装置４０の画像センサ４１から観察者距離データを受信すると、その観察者距離データに対応する（近い）、距離／外部圧力記録部５１ｉによって記録された外部圧力データを抽出して、レンチキュラーレンズアレイ６０に対するｘ方向の外部圧力を設定する機能を有する。または、外部圧力設定部５１ｊは、画像生成部５１ｌによって生成された複数視線の画像データが表示されている間、または、画像データが表示される前に、観察者が操作する入力部５５からの入力信号に従って、レンチキュラーレンズアレイ６０に対するｘ方向の外部圧力を設定する機能を有する。
【００９０】
外部圧力変更部５１ｋは、外部圧力調整装置９１を介して、レンチキュラーレンズアレイ８１に対するｘ方向の外部圧力を、外部圧力設定部５１ｊによって設定された外部圧力に変更する機能を有する。外部圧力変更部５１ｋは、外部圧力調整装置９１のセンサ（図１２に図示）からのセンサ出力信号に基づいて、レンチキュラーレンズアレイ８１の各レンチキュラーレンズが、ｘ方向において、ピクセルＰ単位で伸縮するように外部圧力調整装置９１を制御する。
【００９１】
画像生成部５１ｌは、複数視線で撮像を行なって複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。または、画像生成部５１ｌは、ボリュームデータに基づいて複数視線の画像データを生成し、制御部１７を介して液晶パネル１２に複数視線の画像データを表示させる。液晶パネル１２のピクセルＰが、図２（ａ），（ｂ）に示すように３個の絵素によって構成される場合、画像生成部５１ｌによって生成された３個の視線の画像データのデータ信号は、液晶パネル駆動回路１５を介して、ピクセルＰを構成する３個の絵素に、視線の順にそれぞれ割り当てられて表示される。ピクセルＰを構成する絵素の数は、画像データの視線の数以上となるような構成であればよい。３Ｄ表示装置本体１０Ｂと観察者との距離に適した焦点距離を有するような外部圧力のレンチキュラーレンズアレイ８１を介して、観察者は、画像生成部５１ｌによって表示された複数視線の画像データに基づく画像を立体視することができる。
【００９２】
図１２（ａ），（ｂ）は、レンチキュラーレンズアレイ８１のｘ方向に外部圧力を掛ける前後における、３Ｄ表示装置本体１０Ｂの前面のレンチキュラーレンズアレイ８１を示す図である。
【００９３】
図１２（ａ）は、外部圧力変更部５１ｋによってレンチキュラーレンズアレイ８１に対してｘ方向に外部圧力を掛ける前における、３Ｄ表示装置本体１０Ｂの前面のレンチキュラーレンズアレイ８１を示す。図１２（ｂ）は、外部圧力変更部５１ｋによってレンチキュラーレンズアレイ８１に対してｘ方向に外部圧力を掛けた後における、３Ｄ表示装置本体１０Ｂの前面のレンチキュラーレンズアレイ８１を示す。外部圧力調整装置９１が、レンチキュラーレンズアレイ８１のｘ方向の両側（または片側）から外部圧力を掛けると、図１２（ａ）に示すレンチキュラーレンズアレイ８１のｘ方向の幅Ｗは、図１２（ｂ）に示すように小さくなる。
【００９４】
３Ｄ表示装置本体１０Ｂの前面に位置する観察者が移動して３Ｄ表示装置本体１０Ｂと観察者との距離が小さくなると、３Ｄ表示装置本体１０Ｂの前面のレンチキュラーレンズアレイ８１が、図１２（ａ）に示す、焦点距離が遠い曲率から、図１２（ｂ）に示す、焦点距離が近い曲率に変更される。
【００９５】
図１２（ａ），（ｂ）に示すように、レンチキュラーレンズアレイ８１に対してｘ方向に外部圧力を掛けると、その前後で、レンチキュラーレンズアレイ８１を構成する各レンチキュラーレンズに対応するピクセルＰのｘ方向の数が変わる。例えば、図１２（ａ）では、ｘ方向において、１つのレンチキュラーレンズに対応するピクセルＰの数は４個であるが、図１２（ｂ）では、３個である。よって、画像生成部５１ｌは、複数視線で撮像を行なって複数視線の画像データを生成する場合、外部圧力の変更に従って表示ピッチを変更する。具体的には、立体視画像を表示するため、図１２（ａ）に示す例では、４方向の視差画像で表示していたが、図１２（ｂ）に示す例では、３方向の視差画像で表示することになる。
【００９６】
第３実施形態の３Ｄ表示システム１Ｂによると、３Ｄ表示装置本体１０Ｂと、３Ｄ表示装置本体１０Ｂを見る観察者の位置との距離に応じて凸レンズアレイ８０の焦点距離を調整できるので、３Ｄ表示装置本体１０Ｂを見る観察者の位置の自由度を向上させることができる。
【００９７】
画像を立体視しようとすれば、３Ｄ表示装置と観察者の位置との距離に応じて適切な焦点距離のレンズを配置する必要がある。すなわち、観察者は、３Ｄ表示装置に配置されたレンズの焦点距離で決まる位置に居ないと、画像を立体視できない。医療分野、特にＩＶＲ（Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）等では、３Ｄ表示装置を備える手術室内で、３Ｄ表示装置を見る術者（観察者）が移動することが考えられる。従来技術によると、画像を立体視しようとすれば、術者の位置が制限されてしまう。一方、本実施形態の３Ｄ表示システム１，１Ａ，１Ｂによれば、術者の位置に従ってレンズの焦点距離が変更できるので、観察者の位置の自由度を向上できるのである。
【００９８】
なお、本実施形態の３Ｄ表示システム１，１Ａ，１Ｂは、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、本実施形態の３Ｄ表示システム１，１Ａ，１Ｂに開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ，１Ｂ ３Ｄ表示システム
１０，１０Ａ，１０Ｂ ３Ｄ表示装置本体
１３ 穴センサ
２０ 凸レンズシート
２１ レンチキュラーレンズシート
２２ フライアイレンズシート
３０ シート変換装置
４０ 距離検知装置
４１ 画像センサ
５０，５０Ａ，５０Ｂ 画像処理装置
５１ａ シート記録部
５１ｂ シート要素選択部
５１ｃ 並び位置認識部
５１ｄ シート要素変更部
５１ｅ，５１ｌ 画像生成部
５１ｆ 距離／液体量記録部
５１ｇ 液体量設定部
５１ｈ 液体量変更部
５１ｉ 距離／外部圧力記録部
５１ｊ 外部圧力設定部
５１ｋ 外部圧力変更部
６０ レンチキュラーレンズアレイ
７０ 焦点距離調整装置
７１ 液体量調整装置
７２ 内部圧力調整装置
８０ 凸レンズアレイ
８１ レンチキュラーレンズアレイ
８２ フライアイレンズアレイ
９０ 焦点距離調整装置
９１ 外部圧力調整装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のピクセルを備え、前記複数のピクセルの各ピクセルに前記複数視線の画像データに対応する複数の絵素が配列される３Ｄ表示手段と、
前記３Ｄ表示手段の前面に配置され、前記３Ｄ表示手段と観察者との距離に基づいて、焦点距離が変更可能な凸レンズが配列された凸レンズアレイと、
を有する３Ｄ表示システム。
【請求項２】
前記３Ｄ表示手段と前記観察者との距離を検知する検知手段をさらに有し、
前記凸レンズアレイは、前記検知された距離に基づいて、前記焦点距離が変更可能な凸レンズが配列される構成とする請求項１に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項３】
前記凸レンズアレイは、複数の焦点距離を有する複数の凸レンズアレイが連なり前記３Ｄ表示手段の前面を経由するように配置される凸レンズシートの一部分であり、
前記距離に基づいて、前記凸レンズシートを巻き取り／送り出しを行なう回転手段をさらに有する請求項１または２に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項４】
前記凸レンズシートは、前記複数の凸レンズアレイの各凸レンズアレイ間に穴が設けられ、
前記穴を検知する穴センサをさらに有し、
前記回転手段は、前記穴センサが前記穴を検知した位置で、前記凸レンズシートの巻き取り／送り出しを停止する請求項３に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項５】
前記凸レンズアレイ及び前記複数の凸レンズアレイは、前記複数の絵素の配列方向に直交する方向に軸をもつレンチキュラーレンズによって構成されるレンチキュラーレンズアレイか、又は、前記複数のピクセルのピクセル毎のフライアイレンズによって構成されるフライアイレンズアレイである請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項６】
前記凸レンズアレイは、内部に液体又はジェルを収容可能であり、前記複数の絵素の配列方向に直交する方向に軸をもつレンチキュラーレンズによって構成されるレンチキュラーレンズアレイであり、
前記焦点距離が変更されるように、前記距離に基づいて、前記レンチキュラーレンズアレイ内の前記液体又はジェルの量を調整する調整手段をさらに有する請求項１または２に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項７】
前記凸レンズアレイは、内部に液体又はジェルが封入され、前記複数の絵素の配列方向に直交する方向に軸をもつレンチキュラーレンズによって構成されるレンチキュラーレンズアレイであり、
前記焦点距離が変更されるように、前記距離に基づいて、前記レンチキュラーレンズアレイ内の圧力を調整する調整手段をさらに有する請求項１または２に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項８】
前記焦点距離が変更されるように、前記距離に基づいて、前記凸レンズアレイに対する、前記複数の絵素の配列方向からの外部圧力を調整する調整手段をさらに有する請求項１または２に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項９】
前記凸レンズアレイは、前記複数の絵素の配列方向に直交する方向に軸をもつレンチキュラーレンズによって構成されるレンチキュラーレンズアレイか、又は、前記複数のピクセルのピクセル毎のフライアイレンズによって構成されるフライアイレンズアレイである請求項８に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項１０】
複数視線で撮像を行なって前記複数視線の画像データを生成する場合、前記外部圧力の変更に従って表示ピッチを変更する請求項８または９に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項１１】
前記検知手段は、前記３Ｄ表示手段の前面を撮像して画像データを取得し、その画像データを解析して前記距離を検知する画像センサである請求項２に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項１】
複数のピクセルを備え、前記複数のピクセルの各ピクセルに前記複数視線の画像データに対応する複数の絵素が配列される３Ｄ表示手段と、
前記３Ｄ表示手段の前面に配置され、前記３Ｄ表示手段と観察者との距離に基づいて、焦点距離が変更可能な凸レンズが配列された凸レンズアレイと、
を有する３Ｄ表示システム。
【請求項２】
前記３Ｄ表示手段と前記観察者との距離を検知する検知手段をさらに有し、
前記凸レンズアレイは、前記検知された距離に基づいて、前記焦点距離が変更可能な凸レンズが配列される構成とする請求項１に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項３】
前記凸レンズアレイは、複数の焦点距離を有する複数の凸レンズアレイが連なり前記３Ｄ表示手段の前面を経由するように配置される凸レンズシートの一部分であり、
前記距離に基づいて、前記凸レンズシートを巻き取り／送り出しを行なう回転手段をさらに有する請求項１または２に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項４】
前記凸レンズシートは、前記複数の凸レンズアレイの各凸レンズアレイ間に穴が設けられ、
前記穴を検知する穴センサをさらに有し、
前記回転手段は、前記穴センサが前記穴を検知した位置で、前記凸レンズシートの巻き取り／送り出しを停止する請求項３に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項５】
前記凸レンズアレイ及び前記複数の凸レンズアレイは、前記複数の絵素の配列方向に直交する方向に軸をもつレンチキュラーレンズによって構成されるレンチキュラーレンズアレイか、又は、前記複数のピクセルのピクセル毎のフライアイレンズによって構成されるフライアイレンズアレイである請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項６】
前記凸レンズアレイは、内部に液体又はジェルを収容可能であり、前記複数の絵素の配列方向に直交する方向に軸をもつレンチキュラーレンズによって構成されるレンチキュラーレンズアレイであり、
前記焦点距離が変更されるように、前記距離に基づいて、前記レンチキュラーレンズアレイ内の前記液体又はジェルの量を調整する調整手段をさらに有する請求項１または２に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項７】
前記凸レンズアレイは、内部に液体又はジェルが封入され、前記複数の絵素の配列方向に直交する方向に軸をもつレンチキュラーレンズによって構成されるレンチキュラーレンズアレイであり、
前記焦点距離が変更されるように、前記距離に基づいて、前記レンチキュラーレンズアレイ内の圧力を調整する調整手段をさらに有する請求項１または２に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項８】
前記焦点距離が変更されるように、前記距離に基づいて、前記凸レンズアレイに対する、前記複数の絵素の配列方向からの外部圧力を調整する調整手段をさらに有する請求項１または２に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項９】
前記凸レンズアレイは、前記複数の絵素の配列方向に直交する方向に軸をもつレンチキュラーレンズによって構成されるレンチキュラーレンズアレイか、又は、前記複数のピクセルのピクセル毎のフライアイレンズによって構成されるフライアイレンズアレイである請求項８に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項１０】
複数視線で撮像を行なって前記複数視線の画像データを生成する場合、前記外部圧力の変更に従って表示ピッチを変更する請求項８または９に記載の３Ｄ表示システム。
【請求項１１】
前記検知手段は、前記３Ｄ表示手段の前面を撮像して画像データを取得し、その画像データを解析して前記距離を検知する画像センサである請求項２に記載の３Ｄ表示システム。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２５２２７６（Ｐ２０１２−２５２２７６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６６５５（Ｐ２０１１−１２６６５５）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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