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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige
von stereoskopischen Bildern, das bei stereoskopischen
Fernsehgeräten, stereoskopischen
Videoaufzeichnungs-/Wiedergabegeräten, stereoskopischen Videotelefonen zum Durchführen von
Kommunikationen an entfernten Stellen und Ähnliches
anwendbar ist.
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Verfahren zur Anzeige eines stereoskopischen Bildes
(dreidimensionales Bild) schließen eine Brillenmethode, die
besondere Brillen verwendet und eine Linsen-Methode ein, die
eine Linsenform-Linsenscheibe verwendet. Bei der
Brillenmethode ist ein Verfahren zum Anzeigen eines
stereoskopischen Bildes bekannt, das Polarisations-Brillen,
Flüssigkristall-Verschlußbriellen oder eine Anaglyph-Methode
verwendet. Bei der Brillenmethode fühlt sich ein Betrachter eines
stereoskopischen Bildes unnatürlich und unbequem, da er oder
sie eine Brillen tragen müssen. Insbesondere ist bei
stereoskopischen Videotelefonen, über die sich die Betrachter
unterhalten, während sie sich beobachten, die Natürlichkeit,
da Bilder mit Brillenträgern angezeigt werden, beträchtlich
beeinträchtigt.
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Andererseits enthält ein Verfahren zur Anzeige eines
stereoskopischen Bildes mit der Linsenform-Methode eine Art von
direkter Betrachtung, bei der eine Linsenform-Linsenscheibe
auf der Oberfläche einer Anzeige, wie einer
Kathodenstrahlröhre, einer Flüssigkristall-Anzeige oder ähnlichem und eine
Art Projektion angeordnet werden, um ein Bild auf eine
Linsenform-Linsenscheibe zu projizieren, wobei ein Projektor
verwendet wird.
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Bei der Linsenform-Methode kann ein Betrachter ein
stereoskopisches Bild betrachten, ohne eine Brille zu tragen.
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Jedoch werden, um eine stereoskopische Betrachtung über
einen weiten Bereich sicherzustellen, eine große Anzahl von
Bildern, die von 6 bis 8 Orten projiziert werden, benötigt,
und die Ausgestaltung einer Vorrichtung wird kompliziert und
die Vorrichtung wird kostspielig. Als eine Technik zum
Ausführen einer solchen Linsenform-Methode durch von zwei Orten
projizierten Bildern ist eine Technik zum mechanischen
Verfolgen eines Kopfbereiches bekannt (beispielsweise Alfred
Schwartz; "Head Tracking Display" IEEE Trans. ED-33, 8
(August 1986)). Jedoch kann die Verfolgungsgeschwindigkeit
wegen der mechanischen Verfolgung nicht erhöht werden.
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Es ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Anzeige von stereoskopischen Bildern zu
schaffen, daß eine elektronische, stereoskopische
Betrachtung innerhalb eines weiten Bereiches ohne die Verwendung
von Brillen sicherstellen kann.
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Es ist eine andere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zu schaffen, daß den Nachteil ausschließen
kann, daß ein nicht kontinuierliches, stereoskopisches Bild
gebildet wird, wenn der Betrachter/Betrachterin seinen oder
ihren Kopf bewegt, und das durchgehend und natürlich ein
stereoskopisches Bild anzeigen und einen Bereich zum
stereoskopischen Betrachten ausdehnen kann.
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Es ist noch eine andere Zielsetzung der vorliegenden
Erfindung, eine Technik zu schaffen, die stereoskopisches
Betrachten innerhalb eines weiten Bereiches unabhängig davon
herstellen kann, ob die Anzeige vom Typ direkter Betrachtung
oder der Projektion verwendet wird.
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Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung ein stereoskopisches
Bild betrachtet wird, wobei eine Linsenform-Linsenscheibe
zum Betrachten eines kombinierten Bildes verwendet wird, das
durch Kombinieren von Bildelementen von Bildern für das
rechte und das linke Auge erhalten wird, wobei jedes eine
binokulare Verschiedenheit hat, wird die binokulare Position
eines Betrachters durch eine Erfassungseinrichtung so
erfaßt, daß das Bildelement für das Bild des linken Auges
stets auf das linke Auge auffällt und das Bildelement für
das Bild des rechten Auges stets auf das rechte Auge
auffällt, und die Positionen der Bildelemente für die Bilder
des rechten und linken Auges auf dem kombinierten Bild auf
der Grundlage des Erfassungssignals gemäß der binokularen
Position des Betrachters geändert werden.
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Genauer gesagt, wenn die Anzeige vom direkten
Betrachtungstyp verwendet wird, werden die Bilder für das rechte und das
linke Auge, die von einer Anzeigeeinrichtung angezeigt
werden, wie einer Flüssigkristallanzeige, gesteuert, indem die
binokulare Position des Betrachters erfaßt wird. Wenn die
Anzeige vom Projektionstyp verwendet wird, wird ein Signal
für das Bild des rechten oder linken Auges, das einem
entsprechenden von zwei (oder einer Mehrzahl von
Projektorgeräten) Projektoren eingegeben wird, gesteuert, indem die
binokulare Position des Betrachters erfaßt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, um eine
stereoskopische Betrachtung des gesamten Anzeigeschirms zu ermöglichen,
die Schrittweite von jeder linsenförmigen Linse eingestellt,
damit sie etwas kleiner als die Wiederholungsschrittweite
eines Paares von Bildelementen für die Bilder für das rechte
und das linke Auge bei dem kombinierten Bild ist, so daß die
Mitten aller Paare von Bildelementen für die Bilder des
linken und des rechten Auges auf die Mitte der zwei Augen
projiziert werden.
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Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung jedes
Bildelement eines Paares von Bildelementen für die Bilder für das
linke und das rechte Auge, die einer Schrittweite der
Linsenform-Linse entsprechen, durch eine Mehrzahl von
Mikrobildelementen gebildet, und die Positionen der Bildelemente
für die Bilder des linken und rechten Auges bei dem
kombinierten
Bild werden in Einheiten von Mikrobildelementen
geändert, so daß der Bereich der stereoskopischen
Betrachtung ausgedehnt werden kann.
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Fig. 1 bis 4
zeigen das Prinzip der vorliegenden Erfindung, in
denen
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Fig. 1 eine Ansicht ist, die einen Zustand nahe bei einem
Anzeigeschirm zeigt,
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Fig. 2 eine Ansicht ist, die einen Zustand nahe bei einem
Betrachter zeigt,
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Fig. 3 eine Ansicht ist, die gleichzeitig einen Zustand
nahe bei dem Anzeigeschirm und den Betrachter
zeigt, wenn der Betrachter gerade vor dem
Anzeigeschirm ist, und
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Fig. 4 eine Ansicht ist, die gleichzeitig den Zustand
nahe dem Anzeigeschirm und dem Betrachter zeigt,
wenn sich der Betrachter nach rechts oder links
aus der vorderen Position bewegt;
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Fig. 5(A) und 5(B)
zeigen eine Anordnung und eine Grundidee einer
Anzeige vom Projektionstyp, wobei
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5(A) eine Projektionsanzeige mit einem
Projektionsschirm von vorne zeigt, und Fig. 5(B) eine
Projektionsanzeige mit einem Projektionsschirm von
rückwärts zeigt;
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Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung
einer Anzeige vom direkten Betrachtungstyp gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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Fig. 7 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausgestaltung
einer Anzeige vom Projektionstyp zeigt;
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Fig. 8 ist eine Ansicht zum Erläutern einer
Schwierigkeit, die sich ergibt, wenn die Schrittweite einer
Linsenform-Linse gleich der Schrittweite eines
Paares von Bildelementen für die Bilder des
rechten und des linken Auges ist;
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Fig. 9 ist eine Ansicht zum Erläutern der optischen
Eigenschaften einer Ausführungsform, die das
stereoskopische Betrachten des gesamten Anzeigeschirms
gemäß der vorliegenden Erfindung sicherstellt;
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Fig. 10(A) und 10(B)
sind Ansichten, die Bereiche zeigen, die
stereoskopisch betrachtet werden können, wenn ein Paar
von Bildelementen für die Bilder des rechten und
linken Auges einer Linsenform-Linse entsprechen;
und
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Fig. 11(A) bis 11(D)
sind Ansichten, die Bereiche zeigen, die
stereoskopisch betrachtet werden können, wenn jedes der
Bildelemente für die Bilder des rechten und linken
Auges von zwei Mikrobildelementen entsprechend
einer Linsenform-Linse gebildet werden, um die
Bereiche auszudehnen, die stereoskopisch
betrachtet werden können.
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Die vorliegende Erfindung wird nun im Einzelnen unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Die Fig. 1 bis 4 sind Ansichten zum Erläutern des Prinzips
der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt einen Zustand nahe
einem Anzeigeschirm (direkter Betrachtungstyp) oder eine
streuende Schicht (Projektionstyp). In Fig. 1 bezeichnet das
Bezugszeichen 1 ein kombiniertes Bild, das durch Kombinieren
der Bildelemente für das Bild eines linken Auges, (die
nachfolgend als L Bildelemente bezeichnet wird) und von
Bildelementen für ein Bild des rechten Auges (nachfolgend als R
Bildelemente bezeichnet) erhalten wird. Jedes Paar von R und
L Bildelementen entspricht jeweils Linsenform-Linsen 2A, die
eine Linsenform-Linsenscheibe 2 bildet. Das kombinierte Bild
1 wird in einer Brennebene der Linsenform-Linsen 2A
gebildet. Ein Lichtbündel, das durch die mittlere Linsenform-
Linse 2A hindurchgeht, wird unten erläutert. Licht, das aus
dem rechten Ende eines R Bildelements 1a austritt, das
unmittelbar unter der mittleren Linsenform-Linse 2A angeordnet
ist, fällt unter einen Winkel α&sub1; auf die Linsenform-Linse 2A.
Ähnlich fällt Licht, das aus dem linken Ende eines L
Bildelements 1b austritt, unter dem gleichen Winkel α&sub1; auf die
Linsenform-Linse 2A. Diese Lichtbündel genügen dem
Brechungsgesetz, das durch die folgende Gleichung ausgedrückt
wird, wenn sie von der Linsenform-Linse 2A austreten:
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n sin(α&sub1;) = sin(β&sub1;)
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worin β&sub1; der Austrittswinkel ist, und n der Brechungsindex
der Linsenform-Linse 2A ist. Wenn bei dieser Anordnung die
Position eines Betrachters so festgelegt wird, daß die
Fortsetzungslinie einer Senkrechten A des kombinierten
Bildes 1 durch die Mitte zwischen den zwei Augen des
Betrachters hindurchgeht, kann sich der Betrachter einer
stereoskopischen Sichtweise erfreuen. Da die R und L Bildelemente
nebeneinander angeordnet sind, befinden sich Lichtbündel,
die unter einem Winkel α&sub2; einfallen und unter einem Winkel β&sub2;
austreten, außerhalb der Lichtbündel, die von den R und L
Bildelementen 1a und 1b austreten, und Lichtbündel, die
unter einem Winkel α&sub3; einfallen und unter einem Winkel β&sub3;
austreten, sind in gleicher Weise außerhalb dieser
Lichtbündel.
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Fig. 2 zeigt den obengenannten Zustand sowie den Betrachter.
Wenn sich in Fig. 2 ein Betrachter 5 in der Mittelposition
befindet, die durch eine ausgezogene Linie angegeben ist,
kann er sich, da Lichtbündel, die unter einem Winkel β&sub1;
austreten, auf seine oder ihre beiden Augen auftreffen,
einer stereoskopischen Sicht erfreuen. Wenn sich jedoch der
Betrachter 5 nach rechts oder links bewegt und sich an einer
Position befindet, die durch eine unterbrochene Linie
angegeben ist, treffen Lichtanteile, die den L Bildelementen
entsprechen, auf das rechte Auge auf, und Lichtanteile, die
den R Bildelementen entsprechen, treffen auf das linke Auge
auf, so daß eine stereoskopische Sicht nicht sichergestellt
werden kann. Wenn sich somit der Betrachter 5 in die
Position bewegt, die durch die unterbrochene Linie angegeben
ist, wird, wenn die Positionen der R und L Bildelemente auf
dem kombinierten Bild 1 umgekehrt werden, eine
stereoskopische Sicht sichergestellt.
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Fig. 3 zeigt einen Zustand, bei dem sich der Betrachter 5
unmittelbar vor dem Anzeigeschirm befindet, und Fig. 4 zeigt
einen Zustand, bei dem sich der Betrachter 5 nach rechts
oder links bewegt. In Fig. 3 und 4 ist die Linsenform-Linse
2A maßstabsmäßig vergrößert und der Betrachter 5 ist
maßstabsmäßig aus Bequemlichkeitsgründen verkleinert. Fig. 3
zeigt gleichzeitig die Beziehung zwischen den Fig. 1 und 2.
Ein Lichtbündel für das rechte Auge, das von dem R
Bildelement 1a austritt, fällt auf das rechte Auge des Betrachters
5, und ein Lichtbündel für das linke Auge, das von dem L
Bildelement 1b austritt, fällt auf das linke Auge, so daß
eine stereoskopische Sichtweise erreicht wird. Wenn sich in
Fig. 4 der Betrachter 5 nach rechts oder links bewegt und
die unter den Winkel β&sub1; und β&sub2; austretenden Lichtbündel auf
die zwei Augen auftreffen, fallen, wenn die R und L
Bildelemente auf dem kombinierten Bild 1 gegenüber den in Fig. 3
gezeigten umgekehrt werden, Lichtanteile, die den R und L
Bildelementen entsprechen, jeweils auf das rechte und das
linke Auge des Betrachters 5, so daß eine stereoskopische
Sichtweise erzielt wird. Um die R und L Bildelemente auf dem
kombinierten Bild 1 umzukehren, können die Signale für das
rechte und das linke Auge, die den Anzeigeelementen einer
Anzeigeeinrichtung eingegeben werden, bei einer Anzeige vom
direkten Betrachtungstyp umgekehrt werden. Andererseits
werden bei einer Anzeige vom Projektionstyp der Eingang für
die Bildsignale für das rechte und das linke Auge zu den
Projektoren umgekehrt. Wenn sich der Betrachter 5 weiter
nach rechts oder links bewegt und Lichtbündel unter Winkeln
β&sub2; und β&sub3; auf die zwei Augen des Betrachters 5 auffallen,
kann das kombinierte Bild 1 so gesteuert werden, daß es die
gleiche Mehrfachanordnung von Bildelementen wie die in Fig.
3 gezeigten hat. Wenn sich der Betrachter weiter in eine
Position bewegt, wo er oder sie noch äußere Lichtbündel
empfängt, kann das kombinierte Bild 1 gesteuert werden, daß
es die gleiche Mehrfachanordnung von Bildelementen hat, wie
die in Fig. 4 gezeigte, so daß eine stereoskopische
Sichtweise sichergestellt wird. Genauer gesagt wird eine
binokulare oder Kopfposition des Betrachters 5 erfaßt, um die
Mehrfachanordnung von Bildelementen auf dem kombinierten
Bild 1 zu steuern, so daß das stereoskopische Betrachten
sogar erreicht werden kann, wenn sich der Betrachter 5
bewegt.
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Man beachte, daß ein Verfahren zum Erfassen der binokularen
oder Kopfposition des Betrachters dem Durchschnittsfachmann
bekannt ist (vergleiche: Proc. of SPIE, Visual Communication
and Image Processing, 1988, Vo. 1001, K. OHMURA u. a.), und
ein Erfassungsgerät für eine binokulare oder Kopfposition
ist im Handel erhältlich (beispielsweise Infrarotsensor E&sub3;SA-
DS50C&sub4;&sub3;A erhältlich von OMRON TATEISHI ELECTRONICS CO.,
Ultraschallsensor: PS&sub1;-D&sub1;MN erhältlich von FUJI ELECTRIC CO.,
LTD., und ähnliche.)
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Die Ausgestaltung und das Prinzip der Anzeige vom
Projektionstyp werden unten beschrieben.
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Die Fig. 5(A) und 5(B) zeigen Draufsichten auf die
Ausgestaltung
der Anzeige vom Projektionstyp. Genauer gesagt
zeigt Fig. 5(A) eine Anordnung einer Projektionsanzeige mit
einem Projektionsschirm von vorne, und Fig. 5(B) zeigt eine
Anordnung einer Projektionsanzeige mit einem
Projektionsschirm von rückwärts. In den Fig. 5(A) und 5(B) bezeichnet
das Bezugszeichen 11 eine Linsenform-Linsenscheibe; 12 eine
Streuschicht, die auf der rückwärtigen Oberfläche der
Linsenform-Linsenscheibe angeordnet ist; 13 einen Projektor, um
ein Bild für das rechte Auge in Richtung zu der Linsenform-
Linsenscheibe zu projizieren; 14 einen Projektor um ein Bild
für das linke Auge zu projizieren; und 15 einen Betrachter.
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Bei der Projektionsanzeige mit Projektionsschirm von vorne,
die in Fig. 5(A) gezeigt ist, haben die Projektoren 13 und
14 und der Betrachter 15 die folgende Beziehung. Das heißt,
die Projektoren 13 und 14 sind unmittelbar oberhalb oder
unterhalb der zwei Augen des Betrachters 15 angeordnet. Wenn
der Projektor 13 bzw. 14 ein Bild für das rechte und das
linke Auge auf die Linsenform-Linsenscheibe 11 projiziert,
werden Lichtbündel, die von den Projektoren 13 und 14
austreten, von der Streuschicht 12 auf der rückwärtigen
Oberfläche der Linsenform-Linsenscheibe 11 reflektiert und
entlang der Senkrechten einschließlich der Projektoren
zurückgeführt. Somit erreicht, wie es durch die unterbrochene
Linie angegeben ist, das von dem Projektor 13 projizierte
Lichtbündel das rechte Auge des Betrachters 15, und das
Lichtbündel, das von dem Projektor 14 projiziert worden ist,
erreicht das linke Auge des Betrachters 15. Als ein Ergebnis
kann der Betrachter ein stereoskopisches Bild auf der
Linsenform-Linsenscheibe sehen. Genauer gesagt wird ein Bild,
das von den Projektoren projiziert worden ist, auf die
Streuschicht fokussiert, die auf der rückwärtigen Oberfläche
der Linsenform-Linsenscheibe angeordnet ist, als ein
kombiniertes Bild, das aus R und L Bildelementen besteht, und
der Betrachter sieht stereoskopisch das fokussierte Bild
durch die Linsenform-Linsenscheibe hindurch, wie es in Fig.
4 gezeigt ist.
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Bei der Projektionsanzeige mit dem Projektionsschirm von
rückwärts, die in Fig. 5(B) gezeigt ist, sind zwei
Linsenform-Linsenscheiben in enger Berührung miteinander, um
dazwischen die Streuschicht 12 einzuschließen. Die Projektoren
13 und 14 und der Betrachter 15 sind symmetrisch in bezug
auf die Linsenform-Linsenscheiben angeordnet. Wenn bei
dieser Anordnung der Projektor 13 ein Bild für das rechte Auge
projiziert und der Projektor 14 ein Bild für das linke Auge
projiziert, geht das Lichtbündel, das von dem Projektor 13
austritt, durch die Linsenform-Linsenscheibe 11 hindurch und
erreicht dann das rechte Auge des Betrachters 15, wie es
durch die unterbrochenen Linien angegeben ist, und das
Lichtbündel, das von dem Projektor 14 austritt, erreicht das
linke Auge des Betrachters, wie es durch die ausgezogenen
Linien angegeben ist. Somit kann der Betrachter ein
stereoskopisches Bild in der gleichen Weise wie bei der
Projektionsanzeige betrachten, die in Fig. 5(A) gezeigt ist.
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Die obige Beschreibung wurde für den Fall gemacht, bei dem
zwei Projektoren verwendet werden. Natürlich können mehr als
zwei Projektoren verwendet werden, um Bilder zu projizieren.
Man beachte, daß das Prinzip dieser Projektoren dem
Durchschnittsfachmann bekannt ist, und eine ins einzelne gehende
Beschreibung davon wird unterlassen (vgl. "Three-Dimensional
Image Optics", T. OHKOSHI, Sangyo Tosho Shuppan, Co.)
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Die Anordnung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die das Prinzip verwendet, das in Fig. 1 bis 5(B)
gezeigt ist, wird unten beschrieben.
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Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung einer
Anzeige vom unmittelbaren Betrachtungstyp zeigt. In Fig. 6
bezeichnen die Bezugszeichen 21 und 22 Signalquellen für
eine binokulare Verschiedenheitssignalquelle für das linke
und das rechte Auge; 23 eine Multiplexer-Schaltung der
binokularen Signale; 24 eine Erfassungsschaltung für eine
binokulare Position, um die binokulare Position des Betrachters
5 zu erfassen, der in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist; 25 eine
Steuerschaltung für eine linke und eine rechte
Bildmehrfachanordnung, um eine Mehrfachanordnung eines kombinierten
Bildes zu steuern, das auf einer stereoskopischen
Anzeigeeinrichtung gebildet wird; und 26 eine stereoskopische
Anzeigeeinrichtung. Die Anzeigeeinrichtung 26 entspricht einer
Kombination aus einer Linsenform-Linsenscheibe und einer im
wesentlichen flachen Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung.
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Die Arbeitsweise des Systems mit der obigen Anordnung wird
unten beschrieben. Signale von der rechten und der linken
Signalquelle 21 und 22 der Signalquelle für eine binokulare
Verschiedenheit, wie eine Fernsehkamera, eine
Videoplattenspielervorrichtung, einen Videobandrekorder (VTR) oder
ähnliches werden durch die Multiplexer-Schaltung 23 kombiniert.
In diesem Fall bildet die Steuerschaltung 25 für die rechte
und linke Bildmehrfachanordnung ein Signal zum Steuern einer
Mehrfachanordnung eines kombinierten Bildes auf der
Anzeigeeinrichtung auf der Grundlage eines binokularen
Positionssignals, wie es von der Erfassungsschaltung 24 für die
binokulare oder Kopfposition ausgegeben wird, die die binokulare
oder Kopfposition des Betrachters erfaßt und das Signal an
die Multiplexerschaltung 23 ausgibt, um eine Kombination der
binokularen Signale zu steuern. Das sich ergebende Signal
wird auf die stereoskopische Anzeigeeinrichtung 26
angewendet, um eine Mehrfachanordnung von R und L Bildelementen auf
dem kombinierten Bild 1 zu steuern, wie es in Fig. 3 oder 4
gezeigt ist. Deshalb kann sich der Betrachter einer
stereoskopischen Sichtweise erfreuen, selbst wenn er sich nach
rechts oder links bewegt.
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Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Anzeige vom
Projektionstyp zeigt. In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 31
einen Projektor, um ein Signal für das rechte Auge zu
projizieren; 32 einen Projektor, um ein Signal für das linke
Auge zu projizieren; 33 eine Schalteinheit, um die
Signalquellen für das rechte und das linke Auge umzuschalten; 34
eine Erfassungsschaltung für eine binokulare oder
Kopfposition; 35 eine Auswähleinrichtung zum Steuern des
Schaltvorgangs der Schalteinheit 33; R eine Signaleingangsklemme für
das rechte Auge; und L eine Signaleingangsklemme für das
linke Auge.
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Die Arbeitsweise des Systems mit der obigen Anordnung wird
unten beschrieben. Signale für das rechte und das linke Auge
von der Signalquelle für eine binokulare Verschiedenheit,
wie eine Fernsehkamera, ein Videoplattenspieler, ein
Videobandrekorder (VTR) oder ähnliches werden der Klemme R bzw. L
eingegeben. In diesem Fall wählt die Auswähleinrichtung 35
die Signale, die den zwei Projektoren 31 und 32 eingegeben
werden sollen, auf der Grundlage des binokularen
Positionssignals von der Erfassungsschaltung 34 für die binokulare
oder Kopfposition aus, die die binokulare oder Kopfposition
des Betrachters erfaßt, und steuert die Schalteinheit 33.
Wenn sich beispielsweise der Betrachter 5 in der
Mittelposition befindet, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Signal
der Klemme R dem Projektor 31 eingegeben, und das Signal der
Klemme L wird dem Projektor 32 eingegeben, so daß R und L
Bildelemente auf dem kombinierten Bild 1 in der in Fig. 3
gezeigten Reihenfolge angeordnet werden. Wenn sich der
Betrachter 5 nach rechts oder links bewegt und sich dort, wie
es in Fig. 4 gezeigt ist, befindet, steuert die
Auswähleinrichtung 35 die Schalteinheit 33, damit die Eingangssignale
auf die Projektoren 31 und 32 geschaltet werden, so daß R
und L Bildelemente auf dem kombinierten Bild in der in Fig.
4 gezeigten Reihenfolge angeordnet sind. Deshalb kann sich
der Betrachter einer stereoskopischen Sichtweise selbst dann
erfreuen, wenn er sich nach rechts oder links bewegt.
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Ein Verfahren zum Sicherstellen einer stereoskopischen
Sichtweise auf der gesamten Oberfläche einer Anzeige über
den Betrachtungsabstand eines stereoskopischen Bildes wird
unten beschrieben, wobei eine Linsenform-Linsenscheibe auf
einer im wesentlichen flachen Oberfläche der Anzeige
angebracht
wird.
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Fig. 8 ist eine Ansicht zum Erläutern der obengenannten
Schwierigkeiten der vorliegenden Erfindung. Aus Gründen der
Bequemlichkeit für die Darstellung sind die
Linsenform-Linsen als konvexe Linsen dargestellt. Die Dicke jeder
Linsenform-Linse entspricht einem Produkt des Brechungsindex der
Linsenform-Linse und einer Brennweite f' einer konvexen
Linse. In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 51 ein
kombiniertes Bild, das aus den Bildelementen 51-a für das Bild
des rechten Auges (R Bildelemente) und den Bildelementen 51-
b für das Bild des linken Auges (L Bildelemente) besteht, um
ein stereoskopisches Bild mit der zweiaugigen Methode
anzuzeigen. Die Länge von jedem R (L) Bildelement wird durch l
dargestellt, und eine sich wiederholende Schrittweite von
Paaren von R und L Bildelementen ist durch 2l dargestellt.
Das Bezugszeichen 52 bezeichnet eine konvexe Linsenscheibe,
die von einer großen Anzahl konvexer Linsen 52a gebildet
wird. Die Schrittweite der konvexen Linsen 52a ist durch P
dargestellt, und die Brennweite ist durch f dargestellt. Das
Bezugszeichen 53 bezeichnet einen Betrachter, der sich genau
vor einem Anzeigeschirm befindet und ein Bild in einem
Abstand D von den konvexen Linsen 52A betrachtet (obgleich
sich die zwei Augen weiter als die Position, die dem Abstand
D entspricht, aus den Gründen der darstellenden
Bequemlichkeit befinden, befinden sie sich in der Position des
Abstandes D im praktischen Fall.) Das R (L) Bildelement wird
projiziert, damit es eine Größe e bei dem stereoskopischen
Betrachtungsabstand D hat. In Fig. 8 ist die Schrittweite 21
der Paare von R und L Bildelementen gleich der Schrittweise
P der konvexen Linsen. In diesem Fall wird ein R Bildelement
51-a&sub1; eines Paares von mittleren R und L Bildelementen (51-a&sub1;
und 51b&sub1;) auf ein rechtes Auges 53a des Betrachters 53 an der
Stelle des Abstandes D projiziert, und das L Bildelement 51-
b&sub1; wird auf ein linkes Auge 53b projiziert, so daß eine
stereoskopische Betrachtungsweise erlaubt wird. Andererseits
wird von einem von Paar R und L Bildelementen (51-am und 51-
bm) an dem rechten Endbereich des Schirms projiziert, wobei
das R Bildelement 51-am auf das linke Auge 53b des
Betrachters 53 projiziert wird und das L Bildelement 51-bm wird auf
keines der Augen projiziert, so daß die stereoskopische
Sichtweise gestört ist. Das gleiche gilt für ein Paar von R
und L Bildelementen (51-an und 51-bn) an dem linken
Randbereich des Schirmes, und eine stereoskopische Sichtweise ist
gestört. Das heißt, wenn die Schrittweite 21 der von Paare R
und L Bildelementen gleich der Schrittweite P der konvexen
Linsen 52A gesetzt wird, kann sich der Betrachter 53 nicht
einer stereoskopischen Sichtweise über den gesamten
Anzeigeschirm erfreuen.
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Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
und wird verwendet, um die optischen Eigenschaften der
konvexen Linsen 52A und des kombinierten Bildes 51 zu
erläutern, das stereoskopisch über dem gesamten Anzeigeschirm
betrachtet werden kann. Fig. 9 stellt Linsenform-Linsen als
konvexe Linsen wie in Fig. 8 dar. In Fig. 9 befindet sich
der Betrachter 53 gerade vor dem Anzeigeschirm und
betrachtet ein Bild im Abstand D von den konvexen Linsen 52A.
Obgleich sich die zwei Augen 53A und 53B weiter von der
Position, als die, die dem Abstand D entspricht, wegen der
Erleichterung bei der Darstellung in Fig. 9 wie in Fig. 8
entfernt befinden, befinden sich in der Praxis die zwei Augen
in der Position des Abstandes D. Die Schrittweite B der
konvexen Linsen 52A wird so festgelegt, daß sie etwas
kleiner als die Schrittweite 2l des Paares von R und L
Bildelementen ist, so daß die Mitten 50 aller Paare von R
und L Bildelementen auf eine Mitte 55 zwischen den zwei
Augen bei dem Abstand D projiziert werden. Die Bedingung,
diesen Zustand zu erhalten, wird durch die folgende
Gleichung dargestellt:
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P = 2l D/(D + f') ...(1)
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Wenn die Schrittweite 2l der Paare von R und L Bildelementen
0,4 Millimeter ist, der stereoskopische Sichtabstand D 500
mm ist, und die Brennweite f' der konvexen Linse 1,56 mm
ist, ist die Schrittweite P der konvexen Linsen, die das
stereoskopische Betrachten des gesamten Schirmes ermöglicht,
ist ungefähr 0,3988 mm. Der stereoskopisch sichtbare Bereich
e im Abstand D, die Brennweite f' der konvexen Linse und die
Länge l des R oder L Bildelements erfüllen die folgende
Gleichung:
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f' = l D/e ...(2)
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Wenn in Gleichung (2) f' = 1,56 mm, d = 500 mm und l = 0,2
mm ist, ist der stereoskopisch sichtbare Bereich e ungefähr
64 mm.
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Der mittlere Abstand zwischen zwei Augen einer Person ist
ungefähr 64 mm. Wenn deshalb das R oder L Bildelement
vergrößert und mit einer Größe nahe dem Abstand zwischen den
zwei Augen einer Person projiziert wird, kann ein maximal
sichtbarer Bereich erhalten werden und der Betrachter kann
sich einer stereoskopischen Sichtweise über den gesamten
Schirm der Anzeige erfreuen.
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Diese Methode kann sowohl bei der Anzeige mit direkter
Betrachtung als auch bei der vom Projektionstyp angewendet
werden.
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Bei der obigen Ausführungsform wird jedes L und R
Bildelement, das einer Linsenform-Linse entspricht, von einem
Bildelement gebildet. Wenn sich in diesem Fall der
Betrachter nach rechts oder links bewegt, während der Abstand
zwischen dem Betrachter und der Linsenform-Linsenscheibe der
gleiche bleibt, wird die binokulare Position des Betrachters
erfaßt, um die Positionen der R und L Bildelemente auf dem
kombinierten Bild umzuschalten, so daß durchgehend eine
stereoskopische Sichtweise ermöglicht wird. Wenn sich jedoch
der Betrachter nach rechts oder links mit einer vorderen
oder hinteren Verschiebung bewegt, wird ein Bereich
gebildet, der für eine stereoskopische Sichtweise unfähig ist.
Wenn jede der L und R Bildelemente, die einer Linsenform-
Linse entsprechen, von einer Mehrzahl von Mikrobildelementen
gebildet wird (beispielsweise 2 Mikrobildelemente für jedes
R und L Bildelement; insgesamt 4 Mikrobildelemente), kann
der Bereich, der stereoskopisch betrachtet werden kann,
erweitert werden.
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Fig. 10 zeigt einen Fall, bei dem die Schrittweite der
Linsenform-Linse einem Paar von R und L Bildelementen
entspricht, von denen jedes ein Bildelement einschließt, und
gleich dem Fall der Fig. 9 ist. In Fig. 10 bezeichnet das
Bezugszeichen P die Schrittweite der Linsenform-Linsen; f
eine Brennweite der Linsenform-Linse; D einen
stereoskopischem Betrachtungsabstand; und 2l eine Schrittweite von
Paaren von R und L Bildelementen, die etwas größer als die
Schrittweite P der Linsenform-Linsen ist. Das Bezugszeichen
e bezeichnet einen stereoskopisch sichtbaren Bereich, der
ziemlich dem Abstand zwischen den zwei Augen des Betrachters
entspricht. Das Bezugszeichen 101 bezeichnet Bereiche, in
denen R Bildelemente betrachtet werden können; und 102
Bereiche, in denen L Bildelemente betrachtet werden können.
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Wenn sich das rechte Auge des Betrachters in dem Bereich 101
und gleichzeitig sein linkes Auge in dem Bereich 102
befindet, kann er sich einer stereoskopischen Sichtweise über den
gesamten Anzeigeschirm erfreuen. Deshalb kann
beispielsweise, wenn der Betrachter in der Mitte von Fig. 10(A) (entlang
einer abwechselnd lang und kurz gestrichelten Linie)
vorhanden ist und sich etwas vorwärts oder rückwärts aus der
dem Abstand D entsprechenden Position bewegt, das
stereoskopische Betrachten über den gesamten Anzeigeschirm
sichergestellt werden. Wenn sich die binokulare Position des
Betrachters im Abstand D befindet und sich der Betrachter nach
rechts oder links bewegt, wird die Mehrfachanordnung von R
und L Bildelementen gemäß der binokularen Position des
Betrachters geschaltet, so daß fortlaufend eine
stereoskopische Sichtweise sichergestellt wird. Wenn sich jedoch der
Betrachter nach rechts oder links mit einer Versetzung nach
vorne oder rückwärts aus der Position des stereoskopischen
Betrachtungsabstandes D bewegt, fällt, selbst wenn die
Mehrfachanordnung eines kombinierten Bildes 100 umgeschaltet
wird, das rechte oder linke Auge oder beide außerhalb der
Bereiche 101 und 102, und es wird ein für eine
stereoskopische Sichtweise unfähiger Bereich gebildet.
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Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform um einen Bereich, der
stereoskopisch betrachtet werden kann, auszudehnen, und
zeigt einen Fall, bei dem eine Schrittweite der Linsenform-
Linsen einem Paar von R und L Bildelementen entspricht, von
denen jedes von zwei Bildelementen gebildet wird. Wenn zwei
R Bildelemente durch R&sub1; und R&sub2; dargestellt werden und zwei L
Bildelemente durch L&sub1; und L&sub2; dargestellt werden, können vier
Kombinationen von Mehrfachanordnungen erreicht werden, das
heißt R&sub1;-R&sub2;-L&sub1;-L&sub2;, L&sub1;-L&sub2;-R&sub1;-R&sub2;, L&sub2;-R&sub1;-R&sub2;-L&sub1; und R&sub2;-L&sub1;-L&sub2;-R&sub1;.
Die vier Kombinationen von Mehrfachanordnungen sind in den
Fig. 11(A), 11(B), 11(C) und 11(D) gezeigt. Die Reichweite
der Bereiche 101 und 102 unterscheidet sich in Abhängigkeit
von den vier Kombinationen der Mehrfachanordnungen. Deshalb
werden beim Umschalten der vier Kombinationen die
Reichweiten der Bereiche 101 und 102 bis zu den Reichweiten
ausgedehnt, die mit den Reichweiten hinzugefügt werden, die in
den Fig. 11(A), 11(B), 11(C) und 11(D) gezeigt sind. Genauer
gesagt wird, selbst wenn sich der Betrachter nach rechts
oder links bewegt, während seine Augen gegenüber der
Position des stereoskopischen Sichtabstandes D nach vorne oder
rückwärts versetzt sind, die binokulare Position des
Betrachters erfaßt, um die vier Kombinationen der
Mehrfachanordnungen umzuschalten, so daß eine fortlaufende,
stereoskopische Betrachtungsweise sichergestellt wird.
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Wenn die Anzahl der Mikrobildelemente, die jedes R und L
Bildelement bilden, einer Linsenform-Linse entsprechen,
erhöht wird, kann die Reichweite der stereoskopischen
Betrachtungsweise weiter über den gesamten Anzeigeschirm
ausgedehnt werden.