JP2000019454A

JP2000019454A - 映像呈示装置

Info

Publication number: JP2000019454A
Application number: JP10188843A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sudo; 肇須藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】観察者の姿勢や撮影条件によらず、観察者に奥
行感の伴った映像を提供する映像呈示装置の提供を目的
とする。【解決手段】光源11から出射された光は導光手段13によ
って反射鏡14に導かれる。反射鏡14は光の光路長を変更
するもので、その内部で光を反復反射させることが可能
である。反射鏡14の端部には絞り手段16が設けられ、さ
らに出射角制御手段17が設けられる。観察者はこの出射
角制御手段17が形成する観察光軸18を逆行する格好で、
出射角制御手段17および絞り手段16で規定される画角の
範囲内の虚像位置19を観察することになるが、この時、
反復反射の分だけ光路が長いため、光源から離間した位
置の虚像として感得される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、観察者が奥行方向
の異なる位置に画像を感得できる画像呈示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】立体映像を観察者に提供する方式として
図８に示す様に、一つの観察対象10を異なる2 方向から
テレビカメラ21,22 等で撮影し、これらの撮影された像
31,32を適当な映像呈示装置上に映像41,42 として呈示
し、これらを当該映像のみを透過させる光学装置63で各
々観察者の両眼61,62 に独立に投じて立体虚像50を感得
させる両眼視差方式が広く利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この両眼視差方式で
は、撮影条件が以下に記す様な場合、立体映像の感得が
困難であった。即ち、好適には図８の左右眼用映像31,3
2 の様に、垂直方向の位置ずれがなく、水平方向には適
正な視差が設定され、両映像の大きさが等しい映像を観
察者に提供する必要がある。しかし実際には両映像の光
軸が成す角度（輻輳角）が適正でないために立体像とし
て融合せず図９（ａ）（ｂ）のように二重像71,72 に観
察されたり、また両映像の光路長の差やズームレンズの
個体差などで両映像のサイズが許容値をこえてしまって
図９（ｃ）（ｄ）のように立体融合しない像81,82 にな
ったり、或いは２台のカメラの設置誤差や各々のカメラ
に取着されるレンズのフォーカス・ズーム走査時の光軸
ズレに起因する垂直ずれにより図９（ｅ）（ｆ）のよう
に立体像の観察が困難な像91,92 となってしまう場合が
あった。

【０００４】これらの不具合の解消に当っては機器を精
度よく取り付けるか、あるいは十分に選定されたレンズ
を用いるしかなく、また両テレビカメラが観察対象を見
込む角度（輻輳角）を変える為の機構の配設を考慮する
と、機構的に非常に大型堅牢化を余儀なくされ、費用的
にも高価なものになってしまった。

【０００５】また観察者が、呈示される左右眼用の映像
が作る平面に垂直な軸周りに傾いた姿勢で観察すると、
立体像として融合しないため、観察者に特定の姿勢を強
いる事になり、健康上好ましくない。本発明は、上記実
状に鑑み為されたもので、観察者の姿勢や撮影条件によ
らず、観察者に奥行感の伴った映像呈示装置を提供する
事を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成する為
に本発明は、光源から出射された光を所定方向に導く導
光手段と、上記導光手段で導かれた光の光路長を変更す
る光路長変更手段と、上記光路長変更手段を経た光が形
成する像の一部を所定の方向に出射する出射角変更手段
とからなる映像呈示装置とした。

【０００７】なお、上記光路長変更手段は、互いに対向
する反射鏡あるいは一巡光路を形成する反射鏡から成る
反復反射手段であってもよい。また、上記光路長変更手
段を経た光が形成する像の明暗に応じて、上記光源の発
光状態を制御可能に構成されていてもよい。

【０００８】また、上記導光手段には上記反復反射手段
に入射する方向を変更する入射角用駆動手段を設けるこ
とができる。また、上記入射角用駆動手段には電子線に
よって発光する蛍光発光手段が装着されていてもよい。

【０００９】また、上記光源から照射される光のうち所
定の部分を選択して導入する光路選択手段が設けられて
いてもよい。また、上記光源は平面的な映像の呈示が可
能な平面映像呈示装置であってもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は本発明に係る映像呈示
装置の第一の実施形態であり、特に光路変更手段の機序
と構造を示す模式図である。

【００１１】発光源11a 及び放射状に広がる光を選択的
に集光する集光手段11b から構成される光源11から照射
される光の投光光軸12は、反射鏡等の好適な光学系から
なる導光手段13により、対向配置された反射鏡14(14a,1
4b) に導かれる。なおここでは反射鏡14は光路長変更手
段を構成している。

【００１２】反射鏡14に導かれた光は、この反射鏡14の
内部で、前記導光手段13と前記反射鏡14の光学的および
幾何学的関係で規定される反射角をもって反復反射す
る。そして、反射鏡の端部に設けられた光吸収材料15で
反射が遮られる。

【００１３】この光吸収材料15の近傍には適当な画角を
もつ絞り手段16が形成され、更にその図面上方には反射
角度を調整可能な光学要素( 本例では反射鏡17a 、反射
要素17b)で構成される出射角制御手段17が配設される。

【００１４】観察者はこの出射角制御手段17が形成する
観察光軸18を逆行する格好で、上記出射角制御手段17お
よび前記絞り手段16で規定される画角の範囲内の虚像位
置19を観察する事になるが、この時、反復反射の分だけ
光路が長いため、光源から離間した位置の虚像として感
得される。

【００１５】図２に異なる光路長の虚像を感得する手段
の変形例を示す。本変形例では出射角制御手段17の反射
鏡17a を、図１の場合と比べて紙面時計方向に傾けるこ
とにより、観察する虚像位置20を変えている。この場合
は図１よりも光源に近い映像として感得される。

【００１６】図３には異なる光路長の虚像を感得する手
段の更なる変形例を示す。本変形例では光源11周辺に配
設された導光手段13の角度を紙面反時計回りに傾けるこ
とにより、投光光軸12の反復回数を変えている。この場
合は、出射角制御手段17を傾ける事なく、図１とほぼ同
じ虚像位置21でより光源に近い映像を感得できる。

【００１７】以上の場合、光源から光路長が遠くなるほ
ど光量の低下が懸念されるが、この時は距離に応じて光
源の光量を増加させれば良い。観察される光路長の分解
能は、上記絞り手段16および出射角制御手段17によって
形成される画角で規定されるが、十分に狭い画角を選定
しておけばそれだけ奥行分解能を向上させることができ
る。

【００１８】図４に本発明に係る第二の実施形態を示
す。なお図１乃至図３に示した実施形態と同一構成要素
には同一符号を付して重複する説明を省略する。本例は
第一の実施形態に示した単体の映像呈示装置を複数台配
設したもの(41)である。光源は電子線43の照射により発
光する蛍光発光手段42が取着されている。個々の出射角
制御手段17により任意の映像位置を選択し、観察方向44
a,44b,44c を概ね平行に設定すれば、二次元的な配設に
より奥行感のある映像の感得が可能となる。

【００１９】本実施形態では発光源として個別の蛍光発
光手段42を配設しているが、既存の液晶あるいはブラウ
ン管式ディスプレイを用いても良い。また、本実施形態
では光源側の入射角を調整する導光手段の記載を省略し
てあるが、図１乃至図３に示したものと同一または類似
の導光記手段を併用しても構わない。

【００２０】図５に本発明に係る第三の実施形態を示
す。本実施形態では反復反射を行う光路長変更手段51a,
51b,51c,51d は隣接するもの同志が表裏を共用する構成
を採用している。そして、光路長変更手段51a,51b,51c
の一方の面には光吸収材料53a,53b,53c が配設され、他
方の面には静電力あるいは電磁力等で傾きを変えられる
出射角変更手段)52a,52b,52cが設けられている。

【００２１】本実施形態では光源)54a,54b,54c,54dから
の光は導光手段55a,55b,55c,55c を制御することによ
り、より細かな反復光軸56a,56b,56c を形成できる。な
お、図５において導光手段55a,55b,55c,55c は、光源54
a,54b,54c,54d に立設した圧電材料などの可動支柱の上
に屈折光学系を配した構成からなっている。

【００２２】単体の映像呈示装置を二次元的に配設し
て、観察者に向かってほぼ同一方向の出力角を設定でき
れば、観察者は奥行感を伴った映像の感得が可能とな
る。本実施形態は図４に比べ開口効率を向上させ、一体
形成に適した構造となっている。

【００２３】なお、本実施形態においても光源、導光手
段、出射角変更手段は、先の実施形態で説明した構造の
ものを採用できる事は言うまでもない。図６に本発明に
係る第四の実施形態を示す。本実施形態では複数の映像
呈示装置62が、観察者61の前方に配置されている。この
時、個々の映像呈示装置が互いに微小角度を成すように
放射状に配設されれば、観察者に対し良好な映像を呈示
できる。

【００２４】本図では各映像呈示装置から出射する光軸
が、概ね観察者の眼の位置に収束(63)する様に設定して
いる。このように設定した場合、一人の観察者に全ての
映像呈示装置の画像を呈示可能となる。

【００２５】一方、図７に示す様に映像呈示装置62と観
察者の間に拡大光学系74を配設して観察者の位置に応じ
た収束位置の調整を行うこともできる。また、ここでは
図示は省略したが、個々の映像呈示装置62の傾きを逆に
すれば、即ち映像呈示装置62の放射の向きを逆にして後
ろ側で収束するように配設すれば、多人数に良好な映像
を呈示する事が可能となる。更に上記拡大光学系の代り
に縮小光学系を配設すれば、多量の映像呈示装置を観察
者の視野内に呈示する事ができるので、より緻密な映像
の提供が可能となる。

【００２６】以上第1 乃至第４の実施形態では光路長変
更手段は平行な2 枚の反射鏡として記載してあるが、反
復反射が可能であれば必ずしも平行である必要はなく、
また３枚以上の反射鏡あるいは屈折光学系を適用しても
構わない。以上、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できることは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば観察
者の姿勢や撮影条件によらず、観察者に奥行感の伴った
映像を提供する事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による映像呈示装置の第一の実施形態を
示す模式図。

【図２】異なる光路長の虚像を感得する手段の変形例を
示す模式図。

【図３】異なる光路長の虚像を感得する手段の更なる変
形例を示す模式図。

【図４】本発明による映像呈示装置の第二の実施形態を
示す模式図。

【図５】本発明による映像呈示装置の第三の実施形態を
示す模式図。

【図６】本発明による映像呈示装置の第四の実施形態を
示す模式図。

【図７】図６の変形例を示す図。

【図８】従来の両眼立体視の原理を説明する図。

【図９】立体像の不具合の状態を示す図。

【符号の説明】

11 光源 12 投光手段 13 導光手段 14 反射鏡（光路長変更手段） 17 出射角制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射された光を所定方向に導く導
光手段と、上記導光手段で導かれた光の光路長を変更する光路長変
更手段と、上記光路長変更手段を経た光が形成する像の一部を所定
の方向に出射する出射角変更手段と、からなることを特
徴とする映像呈示装置。
【請求項２】上記光路長変更手段は、互いに対向する反
射鏡あるいは一巡光路を形成する反射鏡から成る反復反
射手段であることを特徴とする請求項１記載の映像呈示
装置。
【請求項３】上記光路長変更手段を経た光が形成する像
の明暗に応じて、上記光源の発光状態を制御可能に構成
されていることを特徴とする請求項１記載の映像呈示装
置。
【請求項４】上記導光手段には上記反復反射手段に入射
する方向を変更する入射角用駆動手段が設けられること
を特徴とする請求項２記載の映像呈示装置。
【請求項５】上記入射角用駆動手段には電子線によって
発光する蛍光発光手段が装着されていることを特徴とす
る請求項４記載の映像呈示装置。
【請求項６】上記光源から照射される光のうち所定の部
分を選択して導入する光路選択手段が設けられているこ
とを特徴とする請求項１記載の映像呈示装置。
【請求項７】上記光源は平面的な映像の呈示が可能な平
面映像呈示装置であることを特徴とする請求項１記載の
映像呈示装置。