JP2000295637A

JP2000295637A - 立体画像表示装置

Info

Publication number: JP2000295637A
Application number: JP11103647A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Takigawa; 智志瀧川; Hideki Morishima; 英樹森島; Toshiyuki Sudo; 敏行須藤
Original assignee: MR SYSTEM KENKYUSHO KK; MR System Kenkyusho KK
Current assignee: MR SYSTEM KENKYUSHO KK; MR System Kenkyusho KK
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】両眼視差方式で立体画像を観察するときの両
眼の輻輳と眼の焦点調節の不一致による観察・疲れを軽
減することのできる立体画像表示装置を得ること。【解決手段】観察者の観察位置を検出する観察位置検
出機構と、観察者の左右眼に対応した視差画像を観察位
置情報に追従制御して表示するディスプレイとを用い
て、該視差画像を立体的に観察する立体画像表示装置に
おいて、該観察位置検出機構は観察者の眼の瞳孔位置を
検出する瞳孔検出手段を有し、該視差画像は該左右眼に
対し複数個の原視差画像からなり、該左右眼が同時に複
数個の原視差画像を観察するようにしていること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、左右眼に独立した
画像表示部を有し、この画像表示部により立体画像（視
差画像）を表示可能とした立体画像表示装置に関し、特
にテレビ、ビデオ、コンピュータモニタ、ゲームマシン
等のディスプレイデバイスにおいて画像情報の立体観察
を良好に行う際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の立体画像表示装置は、観
察者が画像表示部に表示された画像（視差画像）を観察
し続けると、比較的短い観察時間で眼に疲労感を覚える
と言われている。

【０００３】この疲労感を覚える原因の一つとして、立
体画像観察の際に両眼の輻輳と眼の焦点調節との関係
が、通常の生活における場合とは異なる点が考えられ
る。両眼の輻輳と眼の焦点調節作用との間には密接な関
係がある。すなわち両眼の輻輳に変化が生ずると、眼の
焦点調節がこれに自動的に追従するという特性を持って
いる。

【０００４】しかるに、一般に両眼視差画像方式の立体
画像表示装置においては、光学系と画像表示部との関係
が予め固定化され、画像表示部には左右の眼に対応する
それぞれ各１ヶの視差画像が独立に提示されていること
から、両眼の輻輳は変化するが、眼の焦点調節は行われ
ず固定化された状態を呈する。

【０００５】このように輻輳に合わせて自動的に行われ
る筈の眼の焦点調節が行われない状態が持続すると、観
察者が不自然さを感じ、これが疲労感につながる可能性
がある。従って上記の疲労感を軽減するには、両眼の輻
輳と眼の焦点調節との関係を通常の生活と同じ状態にす
ることが望ましい。

【０００６】上記の問題を解決するものとして、特開平
３−２９２０９３号公報には、輻輳に合わせて光学系の
レンズを駆動し、眼の焦点調節が行われるようにした提
案が開示されている。

【０００７】また、特開平７−１６７６３３号公報に
は、両眼の輻輳が画像表示装置における光学系の視度に
合った角度となるように、左右の画像を画像表示部に与
えるようにした提案が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開平３−２９２０９
３号公報で提案されている方法は機械駆動系が必要で装
置が大型化する傾向があり、特開平７−１６７６３３号
公報で提案されている方法は左右の一画面分のデータを
一旦すべて取り込んでからでないと処理が行えず、加え
て演算量が多いことから、すべての画像フレームに対し
て連続的に処理することが難しい。

【０００９】本発明の目的は、観察者に通常の観察状態
に近い画像情報を提供し、観察者の輻輳と眼の焦点調節
に生理的な矛盾が生ぜず、立体像観察時に疲労感の少な
い立体画像表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の立体画
像形成装置は、観察者の観察位置を検出する観察位置検
出機構と、観察者の左右眼に対応した視差画像を観察位
置情報に追従制御して表示するディスプレイとを用い
て、該視差画像を立体的に観察する立体画像表示装置に
おいて、該観察位置検出機構は観察者の眼の瞳孔位置を
検出する瞳孔検出手段を有し、該視差画像は該左右眼に
対し複数個の原視差画像からなり、該左右眼が同時に複
数個の原視差画像を観察するようにしていることを特徴
としている。

【００１１】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記左右眼が同時に観察する複数個の原視差画像
は、複数の撮影装置で得ており、ｅを瞳孔径ｐの１／２
の近傍、または、１／２以下の値としたとき、該複数の
撮像装置間の間隔をｅに等しく設定して撮影された視差
画像であることを特徴としている。

【００１２】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記ディスプレイは、離散的な画素構造を有す
る光変調器の表示面に透光部と遮光部とを複数個、所定
のピッチで水平方向と垂直方向に配列したマスクパター
ンを形成し、該光変調器に光源手段からの光束を照射し
て、パターン化した光束とし、該パターン化した光束で
光学手段を介して離散的な画素構造を有し走査線を利用
して作成した合成視差画像を表示した画像表示器を照明
し、該画像表示器に表示した合成視差画像に基づく光束
を観察者の左右眼に導光して、画像情報を立体的に観察
することを特徴としている。

【００１３】請求項４の発明は請求項３の発明におい
て、前記光変調器のマスクパターンのパターン形状を、
前記瞳孔検出手段からの情報に基づき変化させることを
特徴としている。

【００１４】請求項５の発明は請求項３の発明におい
て、前記光変調器のマスクパターンの透光部の水平要素
を複数の画素から構成ししたことを特徴としている。

【００１５】請求項６の発明の立体画像表示装置は、観
察者の左右眼に対応した視差画像を表示するディスプレ
イを用いて、該視差画像を立体的に観察する立体画像表
示装置において、該左右眼の視差画像の少なくとも一方
は複数個の原視差画像からなっていることを特徴として
いる。

【００１６】請求項７の発明は請求項６の発明におい
て、前記複数個の原視差画像は、複数の撮影装置で得て
おり、ｅを瞳孔径ｐの１／２の近傍、または、１／２以
下の値としたとき、該複数の撮像装置間の間隔をｅに等
しく設定して撮影された視差画像であることを特徴とし
ている。

【００１７】請求項８の発明は請求項６又は７の発明に
おいて、前記ディスプレイは、離散的な画素構造を有す
る光変調器の表示面に透光部と遮光部とを複数個、所定
のピッチで水平方向と垂直方向に配列したマスクパター
ンを形成し、該光変調器に光源手段からの光束を照射し
て、パターン化した光束とし、該パターン化した光束で
光学手段を介して離散的な画素構造を有し走査線を利用
して作成した合成視差画像を表示した画像表示器を照明
し、該画像表示器に表示した合成視差画像に基づく光束
を観察者の左右眼に導光して、画像情報を立体的に観察
することを特徴としている。

【００１８】請求項９の発明は請求項８の発明におい
て、前記光変調器のマスクパターンの透光部の水平要素
を複数の画素から構成ししたことを特徴としている。

【００１９】請求項１０の発明の立体視情報撮影方法
は、第１の左視差画像と第１の右視差画像を標準眼間距
離Ｅのｋ倍の撮影光軸間距離で撮影する第１ステップ
と、第２の左視差画像と第２の右視差画像を標準眼間距
離Ｅのｋ倍の撮影光軸間距離で、かつ標準瞳孔径より小
さな距離ｅのｋ倍だけ変位した状態で撮影する第２ステ
ップを有することを特徴としている。

【００２０】請求項１１の発明の視差画像形成方法は、
左右眼の視差画像のうち少なくとも一方の視差画像を一
方の第１の視差部分画像と一方の第２の視差部分画像を
交互に配列して形成することを特徴としている。

【００２１】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の立体画像
表示装置の実施形態１を、図１から図１７を用いて説明
する。図１は、本実施形態１の機構全体図である。

【００２２】同図において、ＥＬ，ＥＲは、それぞれ観
察者の左眼、右眼であり、１００Ｌ、１００Ｒは左眼、
右眼に対応する表示部である。

【００２３】以降本明細書では、記述を簡単にするた
め、同一の作用をなす左右眼に対応する部材には番号の
末尾にＬ、Ｒを付加して、其の都度の左眼用、右眼用の
記述を省略する。

【００２４】１１０Ｌ、１１０Ｒは液晶等の透過型の画
像表示器であり、それぞれの眼ＥＬ，ＥＲに対し、画像
の表示を行う。

【００２５】１４０Ｌ、１４０Ｒは離散的画素構造を持
つ液晶などからなる光変調器、１５０Ｌ、１５０Ｒはバ
ックライト光源（光源手段）であり、画像表示器１１０
Ｌ、１１０Ｒと光変調器１４０Ｌ、１４０Ｒとの間には
母線方向が直交するそれぞれ２枚のレンチキュラーレン
ズ１２０Ｌ、１２０Ｒと，１３０Ｌ、１３０Ｒ（光学手
段）が配置されている。

【００２６】１６０Ｌ、１６０Ｒは拡大レンズで、これ
により、画像表示器１１０Ｌ、１１０Ｒに表示された画
像を所定の倍率で観察する。

【００２７】１７０Ｌ、１７０Ｒは結像レンズであり、
観察者の眼ＥＬ、ＥＲの像をイメージセンサー１０８
Ｌ、１０８Ｒの上に結像する。イメージセンサーは１０
８Ｌ、１０８Ｒは例えば２次元ＣＣＤより成っている。

【００２８】図２は実施形態１のシステムを説明するた
めのシステムブロック図である。同図において、画像表
示器１１０Ｌ、１１０Ｒには、後に説明する（立体画像
（３Ｄ）観察用）の合成視差画像や視差のない普通の２
次元画像が表示される。

【００２９】２４０は画像表示器駆動回路で、画像処理
手段２５０の信号に基づき画像表示器１１０Ｌ、１１０
Ｒに後に詳述する合成視差画像の表示を行う。画像処理
手段２５０からは合成視差画像の表示領域の情報が信号
合成回路２３０に出力される。

【００３０】２１０Ｌ、２１０Ｒはイメージセンサー１
０８Ｌ、１０８Ｒからの映像信号を処理して、観察者の
眼の瞳孔位置を算出する映像処理手段である。

【００３１】映像処理手段２１０Ｌ、２１０Ｒで得られ
た観察者の眼の瞳孔位置情報も信号合成回路２３０に出
力される。

【００３２】信号合成回路２３０は、画像処理手段２５
０と映像処理手段２１０Ｌ、２１０Ｒからの情報をもと
に光変調器１４０Ｌ、１４０Ｒを駆動するための情報を
生成し、光変調器駆動回路２２０に情報を出力する。

【００３３】光変調器１４０Ｌ、１４０Ｒは光変調器駆
動回路２２０によって駆動され、その表示面に画像表示
器１１０Ｌ、１１０Ｒに表示された合成視差画像の領域
に対応する領域には市松状のマスクパターン、２次元画
像表示部に対応する領域には一様濃度の表示を行う。

【００３４】図３は左眼ＥＬに対応する表示部１００Ｌ
の要部概略図である。右眼に対応する表示部１００Ｒも
同様な構成である。

【００３５】図３において、離散的な画素構造を有する
光変調器１４０Ｌは、その表示面に透光部１４２Ｌ、遮
光部１４３Ｌからなるマスクパターン１４１Ｌが形成さ
れている。

【００３６】１３０Ｌは水平方向Ｘに母線を有する横レ
ンチキュラーレンズ（横シリンドリカルレンズアレイ）
であり、多数の平凸の横シリンドリカルレンズを垂直方
向Ｙに並べて構成している。

【００３７】横レンチキュラーレンズ１３０Ｌは、マス
クパターン１４１Ｌの透光部１４２Ｌ、遮光部１４３Ｌ
が、画像表示器１１０Ｌの画像表示面に結像するように
レンズ曲率を設定している。また、横レンチキュラーレ
ンズ１３０Ｌのレンズピッチ（幅）Ｖｌは，マスクパタ
ーン１４１Ｌの透光部１４２Ｌと遮光部１４３Ｌの垂直
方向の幅Ｖｍの１倍、または２倍に対応するように設定
している。本実施形態では２倍の場合を示している。

【００３８】１２０Ｌは垂直方向Ｙに母線を有する縦レ
ンチキュラレンズ（縦シリンドリカルレンズアレイ）で
あり、多数の平凸の縦シリンドリカルレンズを水平方向
Ｘに並べて構成している。縦レンチキュラーレンズ１２
０Ｌを構成する各シリンドリカルレンズは、マスクパタ
ーン１４１Ｌが観察位置に結像するようにレンズ曲率を
設定している。

【００３９】マスクパターン１４１Ｌの透光部１４２Ｌ
と遮光部１４３Ｌの水平方向のピッチＨｍは縦レンチキ
ュラーレンズ１２０Ｌの縦シリンドリカルレンズの１ピ
ッチ（幅）Ｈｌに対応している。

【００４０】尚、図３では、画像表示器１１０Ｌ、光変
調器１４０Ｌのカバーガラスや、偏光板、そして電極な
どは省略して示し、表示面の表示画像、マスクパターン
形状は模式的に表示している。

【００４１】ここで、光変調器１４０Ｌに表示する透光
部１４２Ｌ、遮光部１４３Ｌからなるマスクパターン１
４１Ｌについて図４を用いて説明する。

【００４２】図４は、図３に示したマスクパターン１４
１Ｌの正面図を示している。

【００４３】同図に示すように、マスクパターン１４１
Ｌは水平方向のピッチＨｍ、垂直方向の幅Ｖｍの透光部
１４２Ｌと遮光部１４３Ｌから構成されている。透光部
１４２Ｌは３ヶの画素１４４Ｌ，１４５Ｌ，１４６Ｌか
ら構成され、遮光部１４３Ｌも同様に３ヶの画素から構
成されている。そして各々が独立に制御可能となってい
る。

【００４４】次に、画像表示器１１０Ｌ、１１０Ｒに表
示する合成視差画像について図５、図６を用いて説明す
る。

【００４５】左眼ＥＬについては、図５のように、左眼
ＥＬ対応の２ヶの原視差画像ＧＬ（１），ＧＬ（２）を
図示するように多数の横ストライプ状のストライプ画像
に分割し、この要素ストライプ画像ＧＬ（１）ｉ、ＧＬ
（２）ｉを走査線ごとにならべ換えて合成視差画像ＧＬ
（１、２）を形成している。

【００４６】同様に、右眼ＥＲについては、図６のよう
に、右眼ＥＲ対応の２ヶの原視差画像ＧＲ（１），ＧＲ
（２）を図示するように多数の横ストライプ状のストラ
イプ画像に分割し、このストライプ画像ＧＲ（１）ｉ、
ＧＲ（２）ｉを走査線ごとにならべ換えて合成視差画像
ＧＲ（１、２）を形成している。尚、本発明では左右眼
の少なくとも一方において合成視差画像を形成しても良
い。

【００４７】次に、原視差画像ＧＬ（１），ＧＬ
（２）、ＧＲ（１），ＧＲ（２）の作成方法について、
図１８を用いて説明する。

【００４８】図１８は、例えば４つのビデオカメラＣＬ
（１），ＣＬ（２），ＣＲ（１），ＣＲ（２）を使用し
て原視差画像を作成方する法を説明する説明図である。
ＣＧによる原視差画像の作製もこれに準ずる。

【００４９】一般に両眼視差画像方式の立体表示装置に
使用する視差画像は図１８（Ａ）に示すように２台のカ
メラＣＬ、ＣＲの光軸を平行にして、人間の両眼の間隔
Ｅ（標準眼間距離）に相当する距離を離して撮影した画
像ＧＬ、ＧＲを視差画像として用いる。静止画像の場合
は１台のカメラを平行移動して撮影してもよい。

【００５０】ただし、表示スクリーンの大きさ、スクリ
ーンの観察者からの距離、実物と表示画像の倍率などの
条件によりカメラの光軸間距離、平行移動の距離を適宜
設定して視差画像を作成している。

【００５１】これに対し、本実施形態１で使用する原視
差画像は、Ｅを標準眼間距離、ｅを眼の標準瞳孔経ｐの
１／２の近傍の値（例えばｅ＝（Ｐ／２）±（Ｐ／１
０））として、図１８（Ｂ）に示すように配置したカメ
ラＣＬ（１）、ＣＬ（２）、ＣＲ（１）、ＣＲ（２）で
撮影を行い、カメラＧＬ（１）、ＧＬ（２）の画像を左
眼対応の原視差画像、カメラＧＲ（１）、ＧＲ（２）の
画像を右眼対応の原視差画像として使用する。

【００５２】ただし、一般の両眼視差画像方式の場合、
カメラの光軸間距離Ｅを適宜設定しているように、本実
施形態の場合もカメラの光軸間距離Ｅ，ｅの値は、その
比率をｅ／Ｅ保ったまま適宜に設定してよい。

【００５３】次に、図７〜図１０を用いて左眼について
の視差画像表示の内容を説明する。説明は省略するが、
右眼についても同様である図７は、図３に示した表示部の水平断面図（Ｘ−Ｚ断
面）である。

【００５４】同図において、バックライト光源１５０Ｌ
からの光は、光変調器１４０Ｌのマスクパターン１４１
Ｌの透光部１４２Ｌから射出され、横シリンドリカルレ
ンズ１３０Ｌを通過する（この断面方向では、横レンチ
キュラーレンズは特に作用しない。）。

【００５５】そして、縦レンチキュラレンズ１２０Ｌを
構成する各シリンドリカルレンズにより、透光部１４２
Ｌからの透過光束が観察者の左眼ＥＬ位置で照射視差画
像領域ＧＳＬＩに照射される。

【００５６】この照射視差画像領域ＧＳＬＩに照射され
る光束は、縦レンチキュラーレンズ１２０Ｌと観察者の
左眼ＥＬとの間に設けられた画像表示器１１０Ｌに表示
された合成視差画像で変調される。この断面では、例え
ば、図５で示した合成視差画像ＧＬ（１，２）を構成す
る原視差画像ＧＬ（１）の要素ストライプ画像ＧＬ
（１）１，ＧＬ（１）３，ＧＬ（１）５，…を通るた
め、照射視差画像領域ＧＳＬ１では原視差画像ＧＬ
（１）が観察される。

【００５７】ここで、マスクパターン１４１Ｌの透光部
１４２Ｌは３ヶの画素１４４Ｌ，１４５Ｌ，１４６Ｌか
ら構成されているため、各画素を通った光束はそれぞれ
領域１４７Ｌ，１４８Ｌ，１４９Ｌを照射することとな
る。

【００５８】同様に、図８に示すように、図７の画像表
示器１１０Ｌの１走査線下、あるいは上の走査線に相当
する断面の光束は照射視差画像領域ＧＳＬ２に照射され
る。この照射視差画像領域ＧＳＬ２に照射される光束
は、縦レンチキュラーレンズ１２０Ｌと観察者の左眼と
の間に設けた画像表示器１１０Ｌに表示された合成視差
画像で変調される。この断面では、図５で示した合成視
差画像ＧＬ（１，２）を構成する原視差画像ＧＬ（２）
の要素ストライプ画像ＧＬ（２）２、ＧＬ（２）４、Ｇ
Ｌ（２）６、…を通るため、照射視差画像領域ＧＳＬ２
では原視差画像ＧＬ（２）が観察される。この領域も３
ヶの部分領域から成っている。

【００５９】図９は、図３の表示部の垂直断面図（Ｙ−
Ｚ断面）である。この断面ではバックライト光源１５０
Ｌで照射されたマスクパターン１４１Ｌの透光部１４２
Ｌの像が横レンチキュラレンズ１３０Ｌの作用により画
像表示器１１０Ｌの画像表示面に結像するが、その際光
変調器１４０Ｌの透光部１４２Ｌの幅が画像表示器１１
０Ｌの画素幅になる倍率で結像する構成となっている。
そのため、光変調器１４０Ｌと画像表示器１１０Ｌと横
レンチキュラーレンズ１３０Ｌの位置を適切に設定する
ことにより、例えばＧＬ（１）の原視差画像の要素スト
ライプ画像のみが照射される。

【００６０】同様に、図１０に示すように、図９の１画
素横の画素列では原視差画像ＧＬ（２）の要素ストライ
プ画像のみが照射される。

【００６１】従って、それぞれ照射視差画像領域ＧＳＬ
１，ＧＳＬ２の境界に左眼ＥＬの瞳孔（瞳孔径ｐ）を置
くことにより、観察者の左眼は、瞳孔部分で分離独立し
て通過した原視差画像ＧＬ（１）、ＧＬ（２）を観察す
る事が可能となる。

【００６２】図１１〜図１３は、この作用をわかりやす
く模式的に示す説明図である。図１１において、左側の
図は水平断面図（Ｘ−Ｚ断面）の主要部であり、右側に
は光変調器１４０Ｌに表示されるマスクパターン１４１
Ｌ，画像表示器１１０Ｌに表示される合成視差画像１１
１Ｌ、観察者位置に照射される照射視差画像１９０Ｌが
示してある。

【００６３】照射視差画像１９０Ｌは原視差画像ＧＬ
（１），ＧＬ（２）からなっている。同図は観察者の左
眼ＥＬの瞳孔ＥＬｐが、原視差画像ＧＬ（１），ＧＬ
（２）の境界位置にあり、視差画像が正常な状態で観察
される順序、すなわち、例えば右からＧＬ（１）、ＧＬ
（２）の順序で瞳孔に視差画像の光束が照射される場合
を示している。

【００６４】この状態から、観察者が左方に移動し、図
１２の状態になった場合，或いは右方へ移動し図１３の
状態になった場合、すなわち左眼ＥＬの瞳孔ＥＬｐに原
視差画像が図１１とは逆の順序ＧＬ（２），ＧＬ（１）
で原視差画像が観察される場合には視差の方向が逆とな
り観察者が通常の実景を観察する場合と異なり異常状態
となる。

【００６５】次に、観察者の眼の瞳孔位置が変化した場
合にも、常に正常な順序で視差画像の観察を可能とする
機能について図２、及び、図１４〜図１７を用いて説明
する。

【００６６】この機能は、図２のシステムブロック図
に示す映像処理手段２１０Ｌにより得られる観察者の眼
の瞳孔位置の情報を受けて、光変調器駆動回路２２０に
より、光変調器１４０Ｌに表示するマスクパターン１４
１Ｌのパターン形状を視点に応じて変化することにより
達成される。

【００６７】眼の瞳孔位置を検出する方法には赤外光を
眼球に照射し、イメージセンサー１０８Ｌに生じた眼の
像から、白眼、黒眼の境界を検知して、瞳孔の中心位置
を算出する等の公知の方法が応用可能である。

【００６８】図１４は図１１の右側の図を再掲したもの
で、左眼は、原視差画像ＧＬ（１），ＧＬ（２）を観察
しており、正常な視差画像観察の状態を表示している。

【００６９】このとき瞳孔Ｅｌｐの中心は照射視差画像
１９０Ｌの領域９と１０の境界に位置している。この状
態から瞳孔ＥＬｐの位置が移動した場合、例えば図１５
に示すように瞳孔Ｅｌｐの中心が領域８と９の境界にな
った場合は画像表示器の合成視差画像１１１Ｌはそのま
まで、マスクパターン１４１Ｌの透光部１４２Ｌを図の
ように１画素左に移動する。これによって照射視差画像
１９０Ｌは一画素対応領域分だけ全体に左に移動する。

【００７０】このように制御することで、観察者の眼が
移動したのにもかかわらず、瞳孔中心が原視差画像ＧＬ
（１），ＧＬ（２）の境界に存在する状態が保持され
る。

【００７１】また、瞳孔ＥＬｐの位置が右へ移動し、図
１６のように瞳孔Ｅｌｐの中心が図示するように照射視
差画像１９０Ｌの領域１０，１１の境界に位置した状態
では、画像表示器の合成視差画像１１１Ｌはそのまま
で、マスクパターン１４１Ｌの透光部１４２Ｌを図のよ
うに１画素右へ移動することにより、照射視差画像１９
０Ｌは一画素対応領域分だけ右に移動する。

【００７２】この状態から、さらに、瞳孔ＥＬｐが右方
へ移動した図１７の状態では、合成視差画像１１１Ｌは
そのままで、マスクパターン１４１Ｌを図示のように更
に１画素移動することにより、照射視差画像１９０Ｌを
さらに一画素対応領域分右に移動できる。

【００７３】以下、観察者の瞳孔の移動に対して、同様
の制御を行うことにより、瞳孔中心が原視差画像ＧＬ
（１），ＧＬ（２）の境界に、同一の順序で存在する状
態が保持される。

【００７４】以上は左眼についての作用を説明したが右
眼についても同様である。

【００７５】上記のように、左右眼それぞれに２像、合
計４像の原視差画像を用い、左右眼の瞳孔位置に応じて
マスクパターンを順次切り換え表示し、左右眼に対応す
る照射視差画像領域を左右眼の瞳孔位置に対応するよう
制御して、左右眼の瞳孔を通して、それぞれ２ヶの視差
の異なる画像を独立に観察することにより、両眼視差画
像による輻輳機能と眼の焦点調節機能が同時に機能する
こととなり、眼の疲労の少ない立体画像表示装置の提供
を可能としている。

【００７６】尚本発明では左右眼の少なくとも一方に複
数の原視差画像を導光するようにしても良い。

【００７７】（実施形態２）本発明の実施形態１は、左
右眼にそれぞれ２ヶの視差画像が観察可能な立体画像表
示装置である。

【００７８】これに対し、実施形態２は、左右眼それぞ
れに３ヶ以上の視差画像を観察可能とするもので、両眼
視差画像による輻輳機能と両眼の焦点調節機能の矛盾を
より緩和した立体画像を観察可能とし、さらに、瞳孔位
置の追従制御に関する必要位置精度を緩和した立体画像
表示装置を提供している。

【００７９】実施形態２の立体画像表示装置を、図１９
から図３２を用いて、主に、実施形態１と相違点を中心
に説明する。図１の機構全体図，図２のシステムブロッ
ク図は実施形態２にも適用される。

【００８０】図１９は、実施形態１の図３に相当する左
眼に対応する表示部の要部概略図である。右眼に対する
表示部も同様な構成である。

【００８１】以下、実施形態１と同等の機能をなす部材
は同一番号で示す。実施形態１とは、画像表示器１１０
Ｌに表示される合成視差画像の内容、および、光変調器
１４０Ｌに表示されるマスクパターン１４１Ｌの内容が
異なり、それに対応して縦レンチキュラーレンズ１２０
Ｌ、横レンチキュラーレンズ１３０Ｌの仕様が異なって
いる。

【００８２】すなわち、実施形態２では、合成視差画像
は６ヶの原視差画像から構成されており、マスクパター
ン１４１Ｌの透光部、遮光部のパターンの１ピッチは６
ヶの画素から構成されている。

【００８３】縦、横のレンチキュラーレンズ１２０Ｌ，
１３０Ｌはそれぞれそのピッチが６画素に対応する値と
なっている。

【００８４】ここで、光変調器１４０Ｌの表示面に表示
する開口部、遮光部からなるマスクパターン１４１Ｌに
ついて図２０を用いて説明する。図２０は、図１９に示
したマスクパターン１４１Ｌの正面図を示している。

【００８５】図に示すように、マスクパターン１４１Ｌ
は水平方向のピッチＨｍ、垂直方向の幅Ｖｍの開口部１
４２Ｌと遮光部１４３Ｌから構成されている。

【００８６】水平方向のピッチＨｍは、ｍを整数とし
て、２×ｍの画素から構成され、垂直方向の幅Ｖｍは１
画素から構成されている。図ではｍ＝３の場合を示して
いる。

【００８７】次に、画像表示器１１０Ｌに表示する合成
視差画像について図２１，図２２を用いて説明する。

【００８８】左眼については、図２１のように、左眼対
応の６ヶの原視差画像ＧＬ（１）〜ＧＬ（６）を図示す
るように多数の横ストライプ状のストライプ画像に分割
し、要素ストライプ画像ＧＬ（１）ｉ〜ＧＬ（６）ｉを
走査線ごとにならべ換えて合成視差画像ＧＬ（１〜６）
とする。

【００８９】同様に、右眼については、図２２のよう
に、右眼対応の６ヶの原視差画像ＧＲ（１）〜ＧＲ
（６）を図示するように多数の横ストライプ状のストラ
イプ画像に分割し、要素ストライプ画像ＧＲ（１）ｉ〜
ＧＲ（６）ｉを走査線ごとにならべ換えて合成視差画像
ＧＲ（１〜６）とする。

【００９０】次に、これらの原視差画像の作成方法につ
いて、図３２を用いて説明する。

【００９１】Ｅを標準眼間距離、ｅを眼の標準瞳孔径ｐ
の１／２以下の値として、左眼対応のカメラＣＬ（１）
〜ＣＬ（６）及び右眼対応のカメラＣＲ（１）〜ＣＲ
（６）を、図に示すように配置して撮影した画像を原視
差画像として使用する。ただし、Ｅ，ｅの値は実施形態
１と同様に撮影条件や観察条件に応じて、その比率ｅ／
Ｅを保ったまま、適宜設定してよい。

【００９２】また、これらの原視差画像は、勿論、ＣＧ
を使った画像でもよい。

【００９３】次に、図２３，図２４を用いて合成視差画
像表示の内容を説明する。図２３は、図１９の画像表示
部の水平断面図（Ｘ−Ｚ断面）である。右眼についても
表示する合成視差画像が異なるだけで構成、作用は同様
であり、説明は省く。

【００９４】同図において、バックライト光源１５０Ｌ
からの光は、光変調器１４０Ｌのマスクパターン１４１
Ｌの開口部１４２Ｌから射出され、横シリンドリカルレ
ンズ１３０Ｌを通過する（この断面方向では、横レンチ
キュラーレンズ１３０Ｌは特に作用しない。）。

【００９５】そして、縦レンチキュラレンズ１３０Ｌを
構成する各シリンドリカルレンズにより、マスクパター
ン１４１Ｌの透過光束が観察者の観察位置では、幅ｅの
ストライプ光束として、ｅＬ１に照射される。

【００９６】このｅＬ１に照射される光束は、縦レンチ
キュラーレンズ１２０Ｌと観察者との間に設けた画像表
示器１１０Ｌに表示された合成視差画像で変調される。
この断面では、例えば、図２１で示した原視差画像ＧＬ
（１）の要素ストライプ視差画像ＧＬ（１）１，ＧＬ
（１）７，ＧＬ（１）１３，…を通り、観察位置では幅
ｅの照射ストライプ光束となる。

【００９７】同様に、図２３（Ｂ）に示すように、図２
３（Ａ）の１走査線下の走査線に相当する断面の光束は
領域ｅＬ２に照射される。この領域ｅＬ２用に照射され
る光束は、縦レンチキュラーレンズ１２０Ｌと観察者と
の間に設けた画像表示器１１０Ｌに表示された合成視差
画像で変調される。この断面では、図２１で示した原視
差画像ＧＬ（２）の要素ストライプ視差画像ＧＬ（２）
２，ＧＬ（２）８，ＧＬ（２）１４，…を通り、観察位
置では幅ｅの照射ストライプ光束となる。

【００９８】以下同様にして、図２３（Ｃ）に示すよう
にこの領域ｅ６に照射される光束はＧＬ（６）の要素ス
トライプ視差画像ＧＬ（６）６，ＧＬ（６）１２，ＧＬ
（６）１８，…を通った光束となる。

【００９９】図２４は図１９の表示部の垂直断面図（Ｙ
−Ｚ断面）である。

【０１００】この断面ではバックライト光源１５０Ｌで
照射されたマスクパターン１４０Ｌの開口部１４２Ｌは
横レンチキュラレンズ１３０Ｌの作用により画像表示器
１１０Ｌの画像表示面に光変調器１４０Ｌの画素幅が画
像表示器１１０Ｌの画素幅になる倍率で結像する構成と
なっているため、光変調器１４０Ｌと画像表示器１１０
Ｌと横レンチキュラーレンズ１３０Ｌの位置を適切に設
定することにより、例えば、ＧＬ（１）の原視差画像の
要素ストライプ画像のみが照射される。

【０１０１】同様に、図２４（Ｂ）に示すように、図２
４（Ａ）の１画素横の画素列では原視差画像ＧＬ（２）
の要素ストライプ画像のみが照射される。

【０１０２】以下同様にして、図２４（Ｃ）では原視差
画像ＧＬ（６）の要素ストライプ画像のみが照射され
る。

【０１０３】従って、観察者の左眼の瞳孔径をｐとし
て、図２３（Ａ）〜（Ｃ）に示す位置におけば、観察者
の瞳孔には３ヶ以上複数のストライプ照射画像が入射す
ることになる。図２５〜図２７はこの作用を、わかりや
すく示す説明図である。

【０１０４】図２５において、左側の図は表示部の水平
断面図（Ｘ−Ｚ断面）の主要部であり、右側には光変調
器１４０Ｌのマスクパターン１４１Ｌ，画像表示器１１
０Ｌに表示される合成視差画像１１１Ｌ、観察者位置に
照射される照射視差画像１９０Ｌが示してある。

【０１０５】照射視差画像１９０Ｌは原視差画像ＧＬ
（１）〜ＧＬ（６）からなっており、同図は観察者の左
眼ＥＬの瞳孔ＥＬｐの中心が、原視差画像ＧＬ（３）と
ＧＬ（４）の境界位置にあり、瞳孔にはＧＬ（２）〜Ｇ
Ｌ（５）の原視差画像が順序正しく入射している正常な
観察状態の場合を示している。

【０１０６】この状態から、観察者が左方に移動し、例
えば、図２６の状態になった場合，或いは右方へ移動
し、例えば、図２７の状態になった場合は、瞳孔に入射
する原視差画像の視差の順序が逆の部分が生じ、観察者
が通常の実景を観察する場合とことなり異常状態とな
る。

【０１０７】次に、観察者の眼の瞳孔位置が変化した場
合にも、常に正常な順序で視差画像の観察を可能とする
機能について図２８〜図３１を用いて説明する。

【０１０８】本実施形態２の場合も実施形態１と同様
に、システムブロック図２の映像処理手段２１０Ｌによ
り得られる観察者の眼の瞳孔位置の情報を受けて、光変
調器駆動回路２２０により、光変調器１４０Ｌに表示す
るマスクパターン１４１Ｌのパターン形状を視点に応じ
て変化する構成となっている。

【０１０９】図２８は図２５の左側の図の再掲であり、
瞳孔ＥＬｐには原視差画像ＧＬ（２）〜ＧＬ（５）が照
射されており、正常な視差画像観察の状態を表示してい
る。

【０１１０】このとき瞳孔中心は照射視差画像１９０Ｌ
の領域９，１０の境界に位置しているが、この状態から
瞳孔ＥＬｐの位置が移動した場合、例えば図２９に示す
ように瞳孔中心が一つ左隣の領域８，９の境界になった
場合は画像表示器の合成視差画像１１１Ｌはそのまま
で、マスクパターン１４１Ｌの透光部１４２Ｌを図のよ
うに１画素左に移動する。これによって照射視差画像１
９０Ｌは一画素対応領域分だけ左に移動する。

【０１１１】このように制御することで、観察者の眼が
移動したのにもかかわらず、瞳孔には原視差画像（２）
〜ＧＬ（５）が入射する状態が保持される。

【０１１２】また、瞳孔Ｅｌｐの位置が右へ移動し、図
３０のように瞳孔中心が照射視差画像１９０Ｌの領域１
０，１１の境界に位置した状態では図示するように、画
像表示器１１０Ｌの合成視差画像１１１Ｌはそのまま
で、マスクパターン１４１Ｌの透光部１４２Ｌを図のよ
うに１画素右へ移動することにより、照射視差画像１９
０Ｌは一画素対応領域分だけ右に移動する。この状態か
ら、さらに、観察者が右方へ移動した図３１の状態で
は、合成視差画像１１１Ｌはそのままで、マスクパター
ン１４１Ｌを図示のように、更に１画素移動することに
より、照射視差画像１９０Ｌを、更に一画素対応領域分
右に移動できる。

【０１１３】以下、観察者の左右の移動に対しては同様
の制御を行うことにより、瞳孔位置が移動したのにもか
かわらず、瞳孔には原視差画像（２）〜ＧＬ（５）が入
射する状態が保持される。

【０１１４】上述のように、左右眼それぞれに６像、合
計１２像の原視差画像を用い、左右眼の瞳孔位置に応じ
て合成視差画像を切り換え表示することにより、左右眼
に対応する照射視差画像領域を左右眼の瞳孔位置に対応
するよう制御して、観察者が左右眼の瞳孔を通して、そ
れぞれ複数ヶの視差の異なる画像を観察することとな
り、両眼視差画像による輻輳機能と眼の焦点調節機能が
機能同時に機能し、眼の疲労の少ない立体画像表示装置
が提供が可能となる。

【０１１５】以上はｍ＝３の場合について説明したが、
ｍを増大することにより、瞳孔に入射する原視差画像の
個数を増大することが可能であり、また、瞳孔に入射す
る原視差画像の個数を一定にすれば瞳孔位置の追従精度
に余裕が出来る。

【０１１６】また、使用する視差画像数が多い場合に
は、上記の構成では縦方向の解像度劣化が生じた画像を
観察することになるが、この解像度の劣化を回避するに
は、マスクパターンと合成視差画像の表示を同期して時
分割表示する方法が有効である。

【０１１７】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、（ア−１）観察者の左右眼の瞳孔にそれぞれ複数個の視
差画像を照射することにより、両眼の輻輳と焦点調節機
能の矛盾を軽減した、疲労の少ない立体観察を可能とす
ること。

【０１１８】（ア−２）観察者の眼と表示装置の位置ず
れが生じた場合にも、眼の瞳孔位置に視差画像の照射位
置を追従制御することにより、瞳孔に照射される視差画
像の照射順序を正常に保つことが出来ること。

【０１１９】（ア−３）照射する視差画像の個数を増加
することにより、両眼の輻輳と焦点調節機能の矛盾をよ
り軽減することが出来ること。

【０１２０】（ア−４）照射する視差画像の個数を増加
することにより、眼の瞳孔位置追従制御に余裕が生じ、
作りやすくなること。などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の機構全体図

【図２】実施形態１のシステムブロック図

【図３】実施形態１の表示部の要部概略図

【図４】本発明の実施形態１のマスクパターンの説明図

【図５】本発明の実施形態１の視差画像合成の説明図

【図６】本発明の実施形態１の視差画像合成の説明図

【図７】本発明の実施形態１の光学作用の説明図

【図８】本発明の実施形態１の光学作用の説明図

【図９】本発明の実施形態１の光学作用の説明図

【図１０】本発明の実施形態１の光学作用の説明図

【図１１】本発明の実施形態１の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図１２】本発明の実施形態１の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図１３】本発明の実施形態１の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図１４】本発明の実施形態１の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図１５】本発明の実施形態１の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図１６】本発明の実施形態１の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図１７】本発明の実施形態１の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図１８】本発明の実施形態１の原視差画像の作成方法
の説明図

【図１９】本発明の実施形態２の表示部の要部概略図

【図２０】本発明の実施形態２マスクパターンの説明図

【図２１】本発明の実施形態２の視差画像合成の説明図

【図２２】本発明の実施形態２の視差画像合成の説明図

【図２３】本発明の実施形態２の光学作用の説明図

【図２４】本発明の実施形態２の光学作用の説明図

【図２５】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図２６】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図２７】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図２８】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図２９】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図３０】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図３１】本発明の実施形態２の合成視差画像とマスク
パターンの表示方法の説明図

【図３２】本発明の実施形態２の原視差画像の作成方法
の説明図

【符号の説明】

１００Ｌ、１００Ｒ表示部１１０Ｌ、１１０Ｒ画像表示器１１１Ｌ合成視差画像１２０Ｌ、１２０Ｒ縦レンチ
キュラーレンズ（縦シリンドリカルレンズアレイ）１３０Ｌ、１３０Ｒ横レンチキュラーレンズ（横シリ
ンドリカルレンズアレイ）１４０Ｌ、１４０Ｒ光変調器１４１Ｌマスクパターン１４２Ｌ透光部１４３Ｌ遮光部１４４Ｌ、１４５Ｌ、１４６Ｌ透光部を構成する画素１５０Ｌ、１５０Ｒバックライト光源（光源手段）１７０Ｌ、１７０Ｒ結像レンズ１０８Ｌ、１０８Ｒイメージセンサー１９０Ｌ照射視差画像２１０Ｌ、２１０Ｒ映像処理手段２２０光変調器駆動回路２３０信号合成回路２４０画像表示器駆動回路２５０画像処理手段２６０画像表示器駆動回路２７０画像処理手段Ｅ観察者の標準眼間距離ｅ瞳孔径の１／２の近傍、または１／２以下の値ＥＬ観察者の左眼ｅＬ１，ｅＬ２，ｅＬ３照射視差画像位置Ｅｌｐ左眼の瞳孔ＥＲ観察者の右眼ＧＬ（１）〜ＧＬ（６）原視差画像ＧＬ（１，２）、ＧＬ（１〜６）合成視差画像ＧＳＬ１、ＧＳＬ２照射視差画像領域Ｈｌ縦レンチキュラーレンズを構成する縦シリ
ンドリカルレンズのピッチ幅Ｈｍマスクパターンの透光部、遮光部の水平方向
のピッチ幅Ｈｍｗマスクパターンの透光部の水平方向の幅Ｌｈ１観察者と縦レンチキュラーレンズとの換算
距離Ｌｈ２縦レンチキュラーレンズとマスクパターン
との換算距離Ｌｖ１画像表示器と横レンチキュラーレンズとの換算
距離Ｌｖ２横レンチキュラーレンズとマスクパターンとの
換算距離ｐ観察者の眼の標準瞳孔径Ｐｖ画像表示器上のストライプ画素のＹ方向の
幅Ｘ，Ｙ，Ｚ座標ＶＬ横レンチキュラーレンズを構成する横シリン
ドリカルレンズのピッチ幅Ｖｍマスクパターンの透光部、遮光部の垂直方向
の幅

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月１４日（２０００．３．１
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項３】前記左右眼が同時に観察する複数個の原
視差画像は、複数の撮影装置で得ており、ｅを瞳孔径ｐ
の１／２の近傍、または、１／２以下の値としたとき、
該複数の撮像装置間の間隔をｅに等しく設定して撮影さ
れた視差画像であることを特徴とする請求項２の立体画
像表示装置。

【請求項４】前記ディスプレイは、離散的な画素構造
を有する光変調器の表示面に透光部と遮光部とを複数
個、所定のピッチで水平方向と垂直方向に配列したマス
クパターンを形成し、該光変調器に光源手段からの光束
を照射して、パターン化した光束とし、該パターン化し
た光束で光学手段を介して離散的な画素構造を有し走査
線を利用して作成した合成視差画像を表示した画像表示
器を照明し、該画像表示器に表示した合成視差画像に基
づく光束を観察者の左右眼に導光して、画像情報を立体
的に観察することを特徴とする請求項１，２又は３の立
体画像表示装置。

【請求項５】前記光変調器のマスクパターンのパター
ン形状を、前記瞳孔検出手段からの情報に基づき変化さ
せることを特徴とする請求項４の立体画像表示装置。

【請求項６】前記光変調器のマスクパターンの透光部
の水平要素を複数の画素から構成ししたことを特徴とす
る請求項４の立体画像表示装置。

【請求項７】観察者の左右眼に各々対応した視差画像
を表示する２つのディスプレイを用いて、該視差画像を
立体的に観察する立体画像表示装置において、該左右眼の視差画像の少なくとも一方は複数個の原視差
画像からなっていることを特徴とする立体画像表示装
置。

【請求項８】前記複数個の原視差画像は、複数の撮影
装置で得ており、ｅを瞳孔径ｐの１／２の近傍、また
は、１／２以下の値としたとき、該複数の撮像装置間の
間隔をｅに等しく設定して撮影された視差画像であるこ
とを特徴とする請求項７の立体画像表示装置。

【請求項９】前記ディスプレイは、離散的な画素構造
を有する光変調器の表示面に透光部と遮光部とを複数
個、所定のピッチで水平方向と垂直方向に配列したマス
クパターンを形成し、該光変調器に光源手段からの光束
を照射して、パターン化した光束とし、該パターン化し
た光束で光学手段を介して離散的な画素構造を有し走査
線を利用して作成した合成視差画像を表示した画像表示
器を照明し、該画像表示器に表示した合成視差画像に基
づく光束を観察者の左右眼に導光して、画像情報を立体
的に観察することを特徴とする請求項７又は８の立体画
像表示装置。

【請求項１０】前記光変調器のマスクパターンの透光
部の水平要素を複数の画素から構成ししたことを特徴と
する請求項９の立体画像表示装置。

【請求項１１】第１の左視差画像と第１の右視差画像
を標準眼間距離Ｅのｋ倍の撮影光軸間距離で撮影する第
１ステップと、第２の左視差画像と第２の右視差画像を標準眼間距離Ｅ
のｋ倍の撮影光軸間距離で、かつ標準瞳孔径より小さな
距離ｅのｋ倍だけ変位した状態で撮影する第２ステップ
を有することを特徴とする立体視情報撮影方法。

【請求項１２】左右眼の視差画像のうち少なくとも一
方の視差画像を一方の第１の視差部分画像と一方の第２
の視差部分画像を交互に配列して形成することを特徴と
する視差画像形成方法。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の立体画
像表示装置は、観察者の観察位置を検出する観察位置検
出機構と、観察者の左右眼に各々対応した視差画像を観
察位置情報に追従制御して表示する２つのディスプレイ
とを用いて、該視差画像を立体的に観察する立体画像表
示装置において、該観察位置検出機構は観察者の眼の瞳
孔位置を検出する瞳孔検出手段を有し、該視差画像は該
左右眼に対し複数個の原視差画像からなり、該左右眼が
複数個の原視差画像を観察するようにしていることを特
徴としている。請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記左右眼は同時に複数個の原視差画像を観察する
ようにしていることを特徴としている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】請求項３の発明は請求項２の発明におい
て、前記左右眼が同時に観察する複数個の原視差画像
は、複数の撮影装置で得ており、ｅを瞳孔径ｐの１／２
の近傍、または、１／２以下の値としたとき、該複数の
撮像装置間の間隔をｅに等しく設定して撮影された視差
画像であることを特徴としている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】請求項４の発明は請求項１，２又は３の発
明において、前記ディスプレイは、離散的な画素構造を
有する光変調器の表示面に透光部と遮光部とを複数個、
所定のピッチで水平方向と垂直方向に配列したマスクパ
ターンを形成し、該光変調器に光源手段からの光束を照
射して、パターン化した光束とし、該パターン化した光
束で光学手段を介して離散的な画素構造を有し走査線を
利用して作成した合成視差画像を表示した画像表示器を
照明し、該画像表示器に表示した合成視差画像に基づく
光束を観察者の左右眼に導光して、画像情報を立体的に
観察することを特徴としている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】請求項５の発明は請求項４の発明におい
て、前記光変調器のマスクパターンのパターン形状を、
前記瞳孔検出手段からの情報に基づき変化させることを
特徴としている。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】請求項６の発明は請求項４の発明におい
て、前記光変調器のマスクパターンの透光部の水平要素
を複数の画素から構成ししたことを特徴としている。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】請求項７の立体画像表示装置は、観察者の
左右眼に各々対応した視差画像を表示する２つのディス
プレイを用いて、該視差画像を立体的に観察する立体画
像表示装置において、該左右眼の視差画像の少なくとも
一方は複数個の原視差画像からなっていることを特徴と
している。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】請求項８の発明は請求項７の発明におい
て、前記複数個の原視差画像は、複数の撮影装置で得て
おり、ｅを瞳孔径ｐの１／２の近傍、または、１／２以
下の値としたとき、該複数の撮像装置間の間隔をｅに等
しく設定して撮影された視差画像であることを特徴とし
ている。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】請求項９の発明は請求項７又は８の発明に
おいて、前記ディスプレイは、離散的な画素構造を有す
る光変調器の表示面に透光部と遮光部とを複数個、所定
のピッチで水平方向と垂直方向に配列したマスクパター
ンを形成し、該光変調器に光源手段からの光束を照射し
て、パターン化した光束とし、該パターン化した光束で
光学手段を介して離散的な画素構造を有し走査線を利用
して作成した合成視差画像を表示した画像表示器を照明
し、該画像表示器に表示した合成視差画像に基づく光束
を観察者の左右眼に導光して、画像情報を立体的に観察
することを特徴としている。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】請求項１０の発明は請求項９の発明におい
て、前記光変調器のマスクパターンの透光部の水平要素
を複数の画素から構成ししたことを特徴としている。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】請求項１１の発明の立体視情報撮影方法
は、第１の左視差画像と第１の右視差画像を標準眼間距
離Ｅのｋ倍の撮影光軸間距離で撮影する第１ステップ
と、第２の左視差画像と第２の右視差画像を標準眼間距
離Ｅのｋ倍の撮影光軸間距離で、かつ標準瞳孔径より小
さな距離ｅのｋ倍だけ変位した状態で撮影する第２ステ
ップを有することを特徴としている。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】請求項１２の発明の視差画像形成方法は、
左右眼の視差画像のうち少なくとも一方の視差画像を一
方の第１の視差部分画像と一方の第２の視差部分画像を
交互に配列して形成することを特徴としている。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】１０７Ｌ、１０７Ｒは結像レンズであり、
観察者の眼ＥＬ、ＥＲの像をイメージセンサー１０８
Ｌ、１０８Ｒの上に結像する。イメージセンサーは１０
８Ｌ、１０８Ｒは例えば２次元ＣＣＤより成っている。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】これに対し、本実施形態１で使用する原視
差画像は、Ｅを標準眼間距離、ｅを眼の標準瞳孔経ｐの
１／２の近傍の値（例えばｅ＝（Ｐ／２）±（Ｐ／１
０））として、図１８（Ｂ）に示すように配置したカメ
ラＣＬ（１）、ＣＬ（２）、ＣＲ（１）、ＣＲ（２）で
撮影を行い、カメラＣＬ（１）、ＣＬ（２）の画像を左
眼対応の原視差画像、カメラＣＲ（１）、ＣＲ（２）の
画像を右眼対応の原視差画像として使用する。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１３】以下、観察者の左右の移動に対しては同様
の制御を行うことにより、瞳孔位置が移動したのにもか
かわらず、瞳孔には原視差画像ＧＬ（２）〜ＧＬ（５）
が入射する状態が保持される。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

フロントページの続き (72)発明者須藤敏行神奈川県横浜市西区花咲町６丁目145番地株式会社エム・アール・システム研究所内Ｆターム(参考） 2H059 AA24 AA35 AA38 5C061 AA01 AA07 AA08 AB14 AB18 5C080 AA10 BB05 CC04 DD01 DD30 EE17 EE29 FF09 GG02 GG09 JJ01 JJ02 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察者の観察位置を検出する観察位置検
出機構と、観察者の左右眼に対応した視差画像を観察位
置情報に追従制御して表示するディスプレイとを用い
て、該視差画像を立体的に観察する立体画像表示装置に
おいて、該観察位置検出機構は観察者の眼の瞳孔位置を検出する
瞳孔検出手段を有し、該視差画像は該左右眼に対し複数個の原視差画像からな
り、該左右眼が同時に複数個の原視差画像を観察するよ
うにしていることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】前記左右眼が同時に観察する複数個の原
視差画像は、複数の撮影装置で得ており、ｅを瞳孔径ｐ
の１／２の近傍、または、１／２以下の値としたとき、
該複数の撮像装置間の間隔をｅに等しく設定して撮影さ
れた視差画像であることを特徴とする請求項１の立体画
像表示装置。
【請求項３】前記ディスプレイは、離散的な画素構造
を有する光変調器の表示面に透光部と遮光部とを複数
個、所定のピッチで水平方向と垂直方向に配列したマス
クパターンを形成し、該光変調器に光源手段からの光束
を照射して、パターン化した光束とし、該パターン化し
た光束で光学手段を介して離散的な画素構造を有し走査
線を利用して作成した合成視差画像を表示した画像表示
器を照明し、該画像表示器に表示した合成視差画像に基
づく光束を観察者の左右眼に導光して、画像情報を立体
的に観察することを特徴とする請求項１又は２の立体画
像表示装置。
【請求項４】前記光変調器のマスクパターンのパター
ン形状を、前記瞳孔検出手段からの情報に基づき変化さ
せることを特徴とする請求項３の立体画像表示装置。
【請求項５】前記光変調器のマスクパターンの透光部
の水平要素を複数の画素から構成ししたことを特徴とす
る請求項３の立体画像表示装置。
【請求項６】観察者の左右眼に対応した視差画像を表
示するディスプレイを用いて、該視差画像を立体的に観
察する立体画像表示装置において、該左右眼の視差画像の少なくとも一方は複数個の原視差
画像からなっていることを特徴とする立体画像表示装
置。
【請求項７】前記複数個の原視差画像は、複数の撮影
装置で得ており、ｅを瞳孔径ｐの１／２の近傍、また
は、１／２以下の値としたとき、該複数の撮像装置間の
間隔をｅに等しく設定して撮影された視差画像であるこ
とを特徴とする請求項６の立体画像表示装置。
【請求項８】前記ディスプレイは、離散的な画素構造
を有する光変調器の表示面に透光部と遮光部とを複数
個、所定のピッチで水平方向と垂直方向に配列したマス
クパターンを形成し、該光変調器に光源手段からの光束
を照射して、パターン化した光束とし、該パターン化し
た光束で光学手段を介して離散的な画素構造を有し走査
線を利用して作成した合成視差画像を表示した画像表示
器を照明し、該画像表示器に表示した合成視差画像に基
づく光束を観察者の左右眼に導光して、画像情報を立体
的に観察することを特徴とする請求項６又は７の立体画
像表示装置。
【請求項９】前記光変調器のマスクパターンの透光部
の水平要素を複数の画素から構成ししたことを特徴とす
る請求項８の立体画像表示装置。
【請求項１０】第１の左視差画像と第１の右視差画像
を標準眼間距離Ｅのｋ倍の撮影光軸間距離で撮影する第
１ステップと、第２の左視差画像と第２の右視差画像を標準眼間距離Ｅ
のｋ倍の撮影光軸間距離で、かつ標準瞳孔径より小さな
距離ｅのｋ倍だけ変位した状態で撮影する第２ステップ
を有することを特徴とする立体視情報撮影方法。
【請求項１１】左右眼の視差画像のうち少なくとも一
方の視差画像を一方の第１の視差部分画像と一方の第２
の視差部分画像を交互に配列して形成することを特徴と
する視差画像形成方法。