JP2001078234A - 画像入力装置及び画像表示装置 - Google Patents
画像入力装置及び画像表示装置Info
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- JP2001078234A JP2001078234A JP25334099A JP25334099A JP2001078234A JP 2001078234 A JP2001078234 A JP 2001078234A JP 25334099 A JP25334099 A JP 25334099A JP 25334099 A JP25334099 A JP 25334099A JP 2001078234 A JP2001078234 A JP 2001078234A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 観察者の眼が疲れず自然な３次元画像を記録
再生する画像入力装置及び画像表示装置を得ること。 【解決手段】 視差画像を表示する画像表示手段と、該
画像表示手段からの光束を射出瞳位置へ導光する表示光
学系と、該射出瞳を複数の領域に空間的で、かつ時分割
し、各領域への通過光束を制御する射出瞳制御手段と、
該射出瞳の各領域の通過光束に対応して、該画像表示手
段の視差画像を切換制御する画像切換制御手段を有し、
観察者の単眼で複数の視差画像が認識されるようにした
こと。
再生する画像入力装置及び画像表示装置を得ること。 【解決手段】 視差画像を表示する画像表示手段と、該
画像表示手段からの光束を射出瞳位置へ導光する表示光
学系と、該射出瞳を複数の領域に空間的で、かつ時分割
し、各領域への通過光束を制御する射出瞳制御手段と、
該射出瞳の各領域の通過光束に対応して、該画像表示手
段の視差画像を切換制御する画像切換制御手段を有し、
観察者の単眼で複数の視差画像が認識されるようにした
こと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は３次元像（視差画
像）を記録・再生する画像入力装置及び画像表示装置に
関し、特に画像表示手段に表示した画像を観察者が疲れ
ず自然な状態で良好に観察することができるようにした
ものである。
像）を記録・再生する画像入力装置及び画像表示装置に
関し、特に画像表示手段に表示した画像を観察者が疲れ
ず自然な状態で良好に観察することができるようにした
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、立体物（３次元物体）の画像
情報を画像記録手段に記録し、該画像記録手段に記録し
た画像情報を立体的に再生するための方式が種々と試み
られている。
情報を画像記録手段に記録し、該画像記録手段に記録し
た画像情報を立体的に再生するための方式が種々と試み
られている。
【０００３】これらのうち両眼視差を用いて観察者に立
体視を行わせる方法（偏光メガネ方式、レンチキュラ方
式など）は広く利用されている。
体視を行わせる方法（偏光メガネ方式、レンチキュラ方
式など）は広く利用されている。
【０００４】この方式は眼の調節機能による立体認識と
両眼視差による立体認識との間に矛盾が生じるため、観
察者は疲労や違和感を覚えることが少なくない。
両眼視差による立体認識との間に矛盾が生じるため、観
察者は疲労や違和感を覚えることが少なくない。
【０００５】そこで両眼視差のみに頼らず、眼のその他
の立体認識機能を満足する３次元像再生の方法がいくつ
か試みられている。
の立体認識機能を満足する３次元像再生の方法がいくつ
か試みられている。
【０００６】このうち、平成９年，通信・放送機構が発
行した「高度立体動画像通信プロジェクト最終成果報告
書」の第３章８節「超多眼領域の立体視覚に関する研
究」によれば、観察者の瞳孔の空間周波数よりも高い周
波数で視点が標本化され実在の物体と同様に連続的な視
差が再現される「超多眼領域」の立体表示下において
は、観察者の単眼に複数の視差画像が入射しており、こ
の効果として観察者の眼の焦点調節が、両眼視差によっ
て誘導される擬似的な立体像の近傍に導かれ、観察者の
疲労や違和感が軽減される、とされている。
行した「高度立体動画像通信プロジェクト最終成果報告
書」の第３章８節「超多眼領域の立体視覚に関する研
究」によれば、観察者の瞳孔の空間周波数よりも高い周
波数で視点が標本化され実在の物体と同様に連続的な視
差が再現される「超多眼領域」の立体表示下において
は、観察者の単眼に複数の視差画像が入射しており、こ
の効果として観察者の眼の焦点調節が、両眼視差によっ
て誘導される擬似的な立体像の近傍に導かれ、観察者の
疲労や違和感が軽減される、とされている。
【０００７】つまり、従来から行われている２視点から
の視差画像を両眼に対して呈示する立体表示方法を、ｎ
視点からの視差画像をｎ視点に対して呈示する方法に拡
張し、なおかつｎ個の視点の隣り合う２点間距離を観察
者の瞳孔よりも小さくした場合、「単眼視差効果」によ
り目が疲れにくい立体表示となる、という見解が示され
ている。
の視差画像を両眼に対して呈示する立体表示方法を、ｎ
視点からの視差画像をｎ視点に対して呈示する方法に拡
張し、なおかつｎ個の視点の隣り合う２点間距離を観察
者の瞳孔よりも小さくした場合、「単眼視差効果」によ
り目が疲れにくい立体表示となる、という見解が示され
ている。
【０００８】さらに同報告書第３章６節「集束化光源列
（ＦＬＡ）による多眼立体ディスプレイの研究開発」で
は上記理論を実践する具体例が示されている。
（ＦＬＡ）による多眼立体ディスプレイの研究開発」で
は上記理論を実践する具体例が示されている。
【０００９】図２２はこの具体例の構成図である。図２
２中のＦＬＡは集束化光源列(Focused Light Array)の
略語であり、図２３に示すような構成を有する。
２中のＦＬＡは集束化光源列(Focused Light Array)の
略語であり、図２３に示すような構成を有する。
【００１０】ＦＬＡは図２３（ａ）のように半導体レー
ザーなどの光源(Light Source)の光を光学系(Beam Shap
ing Optics)により細い光束に整形したものを、図２３
（ｂ）のように円弧状に並べてすべての光束を円の中心
に集光させたものである。
ザーなどの光源(Light Source)の光を光学系(Beam Shap
ing Optics)により細い光束に整形したものを、図２３
（ｂ）のように円弧状に並べてすべての光束を円の中心
に集光させたものである。
【００１１】こうして形成された焦点(Focal Point)は
光学系(Objective lens,Imaging lens)により垂直拡散
板(Vertical Diffuser)に再結像し、走査系(Vertical S
canner,Horizontal Scanner)により２次元的に高速走査
され、２次元的な画像を形成する。走査の周期が観察者
の眼の残像許容時間内（約１／５０秒以内）であればフ
リッカーのない画像観察が可能となる。
光学系(Objective lens,Imaging lens)により垂直拡散
板(Vertical Diffuser)に再結像し、走査系(Vertical S
canner,Horizontal Scanner)により２次元的に高速走査
され、２次元的な画像を形成する。走査の周期が観察者
の眼の残像許容時間内（約１／５０秒以内）であればフ
リッカーのない画像観察が可能となる。
【００１２】ある瞬間における焦点は２次元画像の個々
の画素を構成しており、各画素は元の光源の数だけ異な
る方向に光線を出射する輝点と考えられる。
の画素を構成しており、各画素は元の光源の数だけ異な
る方向に光線を出射する輝点と考えられる。
【００１３】どの方向に光線を出射させるかは、発光さ
せる光源を選択することで決定することができる。この
光線の出射方向は非常に小さな角度だけ異なっているの
で、観察位置では観察者の瞳に２本以上の異なる光線が
入射するような条件になっている。
せる光源を選択することで決定することができる。この
光線の出射方向は非常に小さな角度だけ異なっているの
で、観察位置では観察者の瞳に２本以上の異なる光線が
入射するような条件になっている。
【００１４】つまり、上記構成によれば観察者の単眼に
複数の視差画像が入射する「超多眼領域」の立体表示が
可能となり、観察者の眼の焦点調節が立体像近傍に導か
れ観察者の疲労や違和感が軽減される。
複数の視差画像が入射する「超多眼領域」の立体表示が
可能となり、観察者の眼の焦点調節が立体像近傍に導か
れ観察者の疲労や違和感が軽減される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術には次のよ
うな問題点が存在する。「超多眼領域」の立体表示を行
う場合きわめて微少な視差画像を観察者に呈示する必要
があるため、非常に膨大な量の画像情報を取り扱う必要
が生じる。しかも全視差画像を観察者の眼の残像許容時
間内にすべて表示しなければならないので、きわめて高
速な情報表示手段が必須となる。
うな問題点が存在する。「超多眼領域」の立体表示を行
う場合きわめて微少な視差画像を観察者に呈示する必要
があるため、非常に膨大な量の画像情報を取り扱う必要
が生じる。しかも全視差画像を観察者の眼の残像許容時
間内にすべて表示しなければならないので、きわめて高
速な情報表示手段が必須となる。
【００１６】前述の文献によると視差画像の刻みは０．
５度刻みとなっており、水平方向２２．５度の観察域に
対して４５個の視差画像を再生する構成をとっている。
５度刻みとなっており、水平方向２２．５度の観察域に
対して４５個の視差画像を再生する構成をとっている。
【００１７】このため通常の２次元の画像表示装置の４
５倍の画像情報処理と高速画像表示が必要となる。
５倍の画像情報処理と高速画像表示が必要となる。
【００１８】従来例においてはこうした高速描画性を満
足するために走査系と半導体レーザーを組み合わせてい
るが、いずれも画像情報表示手段としては一般的な手段
とはいえず、装置規模や製作コストの拡大、画像処理の
特殊性といった実施上好ましくない。
足するために走査系と半導体レーザーを組み合わせてい
るが、いずれも画像情報表示手段としては一般的な手段
とはいえず、装置規模や製作コストの拡大、画像処理の
特殊性といった実施上好ましくない。
【００１９】本発明は、立体画像の記録及び表示を容易
に行い、しかも観察者が疲労せずに良好に立体画像を観
察することができる画像入力装置及び画像表示装置の提
供を目的とする。
に行い、しかも観察者が疲労せずに良好に立体画像を観
察することができる画像入力装置及び画像表示装置の提
供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の画像表
示装置は、視差画像を表示する画像表示手段と、該画像
表示手段からの光束を射出瞳位置へ導光する表示光学系
と、該射出瞳を複数の領域に空間的で、かつ時分割し、
各領域への通過光束を制御する射出瞳制御手段と、該射
出瞳の各領域の通過光束に対応して、該画像表示手段の
視差画像を切換制御する画像切換制御手段を有し、観察
者の単眼で複数の視差画像が認識されるようにしたこと
を特徴としている。
示装置は、視差画像を表示する画像表示手段と、該画像
表示手段からの光束を射出瞳位置へ導光する表示光学系
と、該射出瞳を複数の領域に空間的で、かつ時分割し、
各領域への通過光束を制御する射出瞳制御手段と、該射
出瞳の各領域の通過光束に対応して、該画像表示手段の
視差画像を切換制御する画像切換制御手段を有し、観察
者の単眼で複数の視差画像が認識されるようにしたこと
を特徴としている。
【００２１】請求項２の発明の画像表示装置は、視差画
像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段からの光
束を射出瞳の位置に導光する表示光学系と、該射出瞳の
光軸と直交する方向の位置または大きさを制御するとと
もに、該射出瞳を複数の領域に分割し、かつ該射出瞳の
複数に分割された領域を重複することなく順次生成する
射出瞳制御手段とを有し、該画像表示手段は該生成され
た各領域を通過する光束に応じて対応する視差画像を順
次表示することを特徴としている。
像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段からの光
束を射出瞳の位置に導光する表示光学系と、該射出瞳の
光軸と直交する方向の位置または大きさを制御するとと
もに、該射出瞳を複数の領域に分割し、かつ該射出瞳の
複数に分割された領域を重複することなく順次生成する
射出瞳制御手段とを有し、該画像表示手段は該生成され
た各領域を通過する光束に応じて対応する視差画像を順
次表示することを特徴としている。
【００２２】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記射出瞳は前記画像表示装置を使用する観察
者の瞳孔径の２〜５倍の径を有することを特徴としてい
る。
おいて、前記射出瞳は前記画像表示装置を使用する観察
者の瞳孔径の２〜５倍の径を有することを特徴としてい
る。
【００２３】請求項４の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記射出瞳の複数の領域のうち任意の１つの領
域の大きさは、前記画像表示装置を使用する観察者の瞳
孔の１／２以下の大きさであることを特徴としている。
おいて、前記射出瞳の複数の領域のうち任意の１つの領
域の大きさは、前記画像表示装置を使用する観察者の瞳
孔の１／２以下の大きさであることを特徴としている。
【００２４】請求項５の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記画像表示装置は観察者の頭部に装着され、
前記射出瞳が観察者の瞳孔位置に固定されることを特徴
としている。
おいて、前記画像表示装置は観察者の頭部に装着され、
前記射出瞳が観察者の瞳孔位置に固定されることを特徴
としている。
【００２５】請求項６の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記射出瞳は水平方向にのみ複数の領域に分割
されていることを特徴としている。
おいて、前記射出瞳は水平方向にのみ複数の領域に分割
されていることを特徴としている。
【００２６】請求項７の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記画像表示手段は透過型の空間変調素子を、
前記射出瞳制御手段は自発光型の空間変調素子を含むこ
とを特徴としている。
おいて、前記画像表示手段は透過型の空間変調素子を、
前記射出瞳制御手段は自発光型の空間変調素子を含むこ
とを特徴としている。
【００２７】請求項８の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記画像表示手段は自発光型の空間変調素子
を、前記射出瞳制御手段は透過型の空間変調素子を含む
ことを特徴としている。
おいて、前記画像表示手段は自発光型の空間変調素子
を、前記射出瞳制御手段は透過型の空間変調素子を含む
ことを特徴としている。
【００２８】請求項９の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記画像表示手段と前記射出瞳制御手段はとも
に透過型の空間変調素子を含むことを特徴としている。
おいて、前記画像表示手段と前記射出瞳制御手段はとも
に透過型の空間変調素子を含むことを特徴としている。
【００２９】請求項１０の発明は請求項１又は２の発明
において、前記射出瞳制御手段はマイクロ・ミラー・デ
バイスを含むことを特徴としている。
において、前記射出瞳制御手段はマイクロ・ミラー・デ
バイスを含むことを特徴としている。
【００３０】請求項１１の発明の画像表示装置は、視差
画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段からの光
束を分割開口に導光する表示光学系と、該分割開口は複
数の開口を有し、該複数の開口のうち任意の１つの開口
を光束の通過領域としており、該分割開口の光軸の通過
開口の位置及び該画像表示手段に表示する視差画像を制
御する制御手段とを有していることを特徴としている。
画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段からの光
束を分割開口に導光する表示光学系と、該分割開口は複
数の開口を有し、該複数の開口のうち任意の１つの開口
を光束の通過領域としており、該分割開口の光軸の通過
開口の位置及び該画像表示手段に表示する視差画像を制
御する制御手段とを有していることを特徴としている。
【００３１】請求項１２の発明は請求項１１の発明にお
いて、前記分割開口は前記画像表示装置を使用する観察
者の瞳孔径の２〜５倍の径を有すること特徴としてい
る。
いて、前記分割開口は前記画像表示装置を使用する観察
者の瞳孔径の２〜５倍の径を有すること特徴としてい
る。
【００３２】請求項１３の発明は請求項１１の発明にお
いて、前記分割開口の複数の開口のうち任意の１つの開
口の大きさは、前記画像表示装置を使用する観察者の瞳
孔の１／２以下の大きさであることを特徴としている。
いて、前記分割開口の複数の開口のうち任意の１つの開
口の大きさは、前記画像表示装置を使用する観察者の瞳
孔の１／２以下の大きさであることを特徴としている。
【００３３】請求項１４の発明は請求項１１の発明にお
いて、前記画像表示装置は観察者の頭部に装着され、前
記分割開口が観察者の瞳孔位置に固定されることを特徴
としている。
いて、前記画像表示装置は観察者の頭部に装着され、前
記分割開口が観察者の瞳孔位置に固定されることを特徴
としている。
【００３４】請求項１５の発明は請求項１１の発明にお
いて、前記分割開口は水平方向にのみ複数の開口に分割
されていることを特徴としている。
いて、前記分割開口は水平方向にのみ複数の開口に分割
されていることを特徴としている。
【００３５】請求項１６の発明は請求項１１の発明にお
いて、前記画像表示手段は透過型の空間変調素子を、前
記分割開口は自発光型の空間変調素子を含むことを特徴
としている。
いて、前記画像表示手段は透過型の空間変調素子を、前
記分割開口は自発光型の空間変調素子を含むことを特徴
としている。
【００３６】請求項１７の発明は請求項１１の発明にお
いて、前記画像表示手段は自発光型の空間変調素子を、
前記分割開口は透過型の空間変調素子を含むことを特徴
としている。
いて、前記画像表示手段は自発光型の空間変調素子を、
前記分割開口は透過型の空間変調素子を含むことを特徴
としている。
【００３７】請求項１８の発明は請求項１１の発明にお
いて、前記画像表示手段と前記分割開口はともに透過型
の空間変調素子を含むことを特徴としている。
いて、前記画像表示手段と前記分割開口はともに透過型
の空間変調素子を含むことを特徴としている。
【００３８】請求項１９の画像入力装置は、被写体を撮
像する撮像手段と、該撮像手段へ被写体からの光束を導
光する撮像光学系と、該撮像光学系の瞳を複数の領域に
空間的でかつ時分割し、各領域への通過光束を制御する
開口生成手段と、該瞳の各領域に対応して該撮像手段で
撮像される視差画像を切換入力する制御手段を有するこ
とを特徴としている。
像する撮像手段と、該撮像手段へ被写体からの光束を導
光する撮像光学系と、該撮像光学系の瞳を複数の領域に
空間的でかつ時分割し、各領域への通過光束を制御する
開口生成手段と、該瞳の各領域に対応して該撮像手段で
撮像される視差画像を切換入力する制御手段を有するこ
とを特徴としている。
【００３９】請求項２０の画像入力装置は、被写体情報
を撮像する撮像手段と、被写体からの光束を該撮像手段
に導光する撮像光学系と、該撮像光学系の瞳の位置また
は大きさを制御するとともに、該瞳を複数の領域に分割
し、かつ光束が通過する領域を制限する開口生成手段
と、瞳の開口位置に応じて対応する視差画像を、該撮像
手段に順次撮像する制御手段とを有していることを特徴
としている。
を撮像する撮像手段と、被写体からの光束を該撮像手段
に導光する撮像光学系と、該撮像光学系の瞳の位置また
は大きさを制御するとともに、該瞳を複数の領域に分割
し、かつ光束が通過する領域を制限する開口生成手段
と、瞳の開口位置に応じて対応する視差画像を、該撮像
手段に順次撮像する制御手段とを有していることを特徴
としている。
【００４０】請求項２１の発明は請求項１９又は２０の
発明において、前記瞳は水平方向にのみ複数の領域に分
割されていることを特徴としている。
発明において、前記瞳は水平方向にのみ複数の領域に分
割されていることを特徴としている。
【００４１】請求項２２の発明は請求項１９又は２０の
発明において、前記開口生成手段は透過型の空間変調素
子を含むことを特徴としている。
発明において、前記開口生成手段は透過型の空間変調素
子を含むことを特徴としている。
【００４２】請求項２３の立体表示システムは、請求項
１から１８のいずれか１項の画像表示装置と、請求項１
９から２２のいずれか１項の画像入力装置とを有してい
ることを特徴としている。
１から１８のいずれか１項の画像表示装置と、請求項１
９から２２のいずれか１項の画像入力装置とを有してい
ることを特徴としている。
【００４３】請求項２４の立体表示システムは、被写体
を撮像する撮像手段と、該撮像手段へ被写体からの光束
を導光する撮像光学系と、該撮像光学系の瞳を複数の領
域に空間的でかつ時分割し、各領域への通過光束を制御
する開口生成手段と、該瞳の各領域に対応して該撮像手
段で撮像される視差画像を切換入力する制御手段と、視
差画像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段から
の光束を射出瞳位置へ導光する表示光学系と、該射出瞳
を複数の領域に空間的でかつ時分割し、各領域への通過
光束を制御する射出瞳制御手段と、該各領域の通過光束
に対応して該撮像手段で撮像された視差画像を該画像表
示手段に視差画像として切換制御する画像切換制御手段
を有し、観察者の単眼で複数の視差画像が認識されるよ
うにしたことを特徴としている。
を撮像する撮像手段と、該撮像手段へ被写体からの光束
を導光する撮像光学系と、該撮像光学系の瞳を複数の領
域に空間的でかつ時分割し、各領域への通過光束を制御
する開口生成手段と、該瞳の各領域に対応して該撮像手
段で撮像される視差画像を切換入力する制御手段と、視
差画像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段から
の光束を射出瞳位置へ導光する表示光学系と、該射出瞳
を複数の領域に空間的でかつ時分割し、各領域への通過
光束を制御する射出瞳制御手段と、該各領域の通過光束
に対応して該撮像手段で撮像された視差画像を該画像表
示手段に視差画像として切換制御する画像切換制御手段
を有し、観察者の単眼で複数の視差画像が認識されるよ
うにしたことを特徴としている。
【００４４】請求項２５の発明は請求項２３の発明にお
いて、前記撮像光学系の瞳の位置と大きさは前記射出瞳
の位置と大きさに略一致していることを特徴としてい
る。
いて、前記撮像光学系の瞳の位置と大きさは前記射出瞳
の位置と大きさに略一致していることを特徴としてい
る。
【００４５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の画像表示装置の基
本概念の説明図（平面図）である。図１において２は光
学系であって、表示光学系８，画像情報生成手段（画像
表示手段）５と射出瞳制御手段６とを有している。
本概念の説明図（平面図）である。図１において２は光
学系であって、表示光学系８，画像情報生成手段（画像
表示手段）５と射出瞳制御手段６とを有している。
【００４６】１は画像情報生成手段５によって生成され
る画像情報（視差画像）の虚像である。
る画像情報（視差画像）の虚像である。
【００４７】３は光学系２で形成される射出瞳であっ
て、光学系２はこの射出瞳３が観察者の眼４の瞳孔位置
に一致するよう設計されている。観察者の眼４はこの射
出瞳３を通して画像情報１の全体を観察している。
て、光学系２はこの射出瞳３が観察者の眼４の瞳孔位置
に一致するよう設計されている。観察者の眼４はこの射
出瞳３を通して画像情報１の全体を観察している。
【００４８】図２は図１の構成を斜めから見て表現した
斜視図である。図２は射出瞳３が水平方向に４分割、鉛
直方向に３分割されている場合を示している。
斜視図である。図２は射出瞳３が水平方向に４分割、鉛
直方向に３分割されている場合を示している。
【００４９】本実施形態では上記のような構成の画像表
示装置を観察者の左右眼に対して配置しており、装置と
観察者の瞳の関係が固定されるように装置自体を図３の
ようにベルトなどで観察者の頭部に装着させる構成とし
ている。
示装置を観察者の左右眼に対して配置しており、装置と
観察者の瞳の関係が固定されるように装置自体を図３の
ようにベルトなどで観察者の頭部に装着させる構成とし
ている。
【００５０】左右の画像表示装置の画像情報生成手段５
は互いに同期をとって画像情報の生成を行っている。左
右の画像情報として両眼視差画像を独立に表示しても良
く、これによれば、観察者は立体像を観察することがで
きる。
は互いに同期をとって画像情報の生成を行っている。左
右の画像情報として両眼視差画像を独立に表示しても良
く、これによれば、観察者は立体像を観察することがで
きる。
【００５１】本実施形態では射出瞳３が複数の領域に分
割されており、射出瞳３中の、どの領域を通して観察者
の眼４に画像表示手段５に表示する画像情報１を呈示す
るかを射出瞳制御手段６によって高速に切り替えてい
る。
割されており、射出瞳３中の、どの領域を通して観察者
の眼４に画像表示手段５に表示する画像情報１を呈示す
るかを射出瞳制御手段６によって高速に切り替えてい
る。
【００５２】このとき、上記射出瞳３の領域の切り替え
に対応して画像表示手段５に表示する画像情報を制御手
段１００によって制御している。
に対応して画像表示手段５に表示する画像情報を制御手
段１００によって制御している。
【００５３】図４〜図７は本実施形態におけるこのこと
の説明図である。図４において射出瞳制御手段６は射出
瞳３−１を形成している。このとき画像情報生成手段５
は対応する画像として画像情報（視差画像）１−１を選
択して表示している。
の説明図である。図４において射出瞳制御手段６は射出
瞳３−１を形成している。このとき画像情報生成手段５
は対応する画像として画像情報（視差画像）１−１を選
択して表示している。
【００５４】微小時間経過後、射出瞳制御手段６は図５
のように射出瞳３−２を形成する。このとき画像情報生
成手段５は対応する画像として画像情報１−２を切り替
えて表示する。
のように射出瞳３−２を形成する。このとき画像情報生
成手段５は対応する画像として画像情報１−２を切り替
えて表示する。
【００５５】同様にして、射出瞳３−３形成時は画像情
報１−３を（図６）、射出瞳３−４形成時は画像情報１
−４を（図７）切り替えて表示する。
報１−３を（図６）、射出瞳３−４形成時は画像情報１
−４を（図７）切り替えて表示する。
【００５６】図８は画像情報表示と射出瞳の複数の領域
のうちの１つの領域の開口のタイミングチャートであ
る。
のうちの１つの領域の開口のタイミングチャートであ
る。
【００５７】このように、射出瞳３の開口する領域の位
置と画像表示手段５に表示される画像情報の種類とは一
対一で対応している。なお、こうした切り替え動作は観
察者の眼の残像許容時間より短い周期で繰り返している
ため、すべて観察者に意識されることがない。
置と画像表示手段５に表示される画像情報の種類とは一
対一で対応している。なお、こうした切り替え動作は観
察者の眼の残像許容時間より短い周期で繰り返している
ため、すべて観察者に意識されることがない。
【００５８】本実施形態では分割された射出瞳の個々の
領域の大きさが観察者の瞳孔の１／２以下の大きさとな
るように設定している。
領域の大きさが観察者の瞳孔の１／２以下の大きさとな
るように設定している。
【００５９】本実施形態の装置は観察者の単眼で複数の
視差画像を認識することができる「超多眼領域」の立体
表示を可能としている。そのような立体表示を行う為に
画像情報の表示と射出瞳の各領域の形成の同期におい
て、射出瞳の各領域の位置に応じた視差画像を表示して
いる。
視差画像を認識することができる「超多眼領域」の立体
表示を可能としている。そのような立体表示を行う為に
画像情報の表示と射出瞳の各領域の形成の同期におい
て、射出瞳の各領域の位置に応じた視差画像を表示して
いる。
【００６０】この場合、表示すべき視差画像は図９に示
したように物体７を上記射出瞳の各領域３−１〜４の中
心位置３−１’〜４’を視点として得られる一連の視差
画像として得られる。
したように物体７を上記射出瞳の各領域３−１〜４の中
心位置３−１’〜４’を視点として得られる一連の視差
画像として得られる。
【００６１】この視差画像は後述する撮像系を用いた画
像入力装置で実写映像として得てもよいし、コンピュー
ター演算により仮想的に生成してもよい。
像入力装置で実写映像として得てもよいし、コンピュー
ター演算により仮想的に生成してもよい。
【００６２】また、射出瞳３の分割数は必要に応じて使
い分けることができる。画像情報の表示と射出瞳の形成
をきわめて高速に行える場合は射出瞳の分割数を大きく
する方が、「超多眼領域」の立体表示において単眼内で
認識される視差数が増加して再生される立体像がより自
然な像となる。
い分けることができる。画像情報の表示と射出瞳の形成
をきわめて高速に行える場合は射出瞳の分割数を大きく
する方が、「超多眼領域」の立体表示において単眼内で
認識される視差数が増加して再生される立体像がより自
然な像となる。
【００６３】例えば、図１０のように縦方向に３分割、
横方向に４分割すれば単眼内で１２の視差画像を呈示す
ることができ、自然な立体像再生が行える。
横方向に４分割すれば単眼内で１２の視差画像を呈示す
ることができ、自然な立体像再生が行える。
【００６４】しかし、分割数が多いと１枚の視差画像情
報の表示時間が短くなり、画像情報生成手段５の描画能
力や画像情報処理能力、射出瞳制御手段６の制御能力が
不足するという問題も発生しやすくなる。
報の表示時間が短くなり、画像情報生成手段５の描画能
力や画像情報処理能力、射出瞳制御手段６の制御能力が
不足するという問題も発生しやすくなる。
【００６５】上記の例では少なくとも一般の２次元画像
表示手段の１２倍の画像描画能力や画像情報処理能力が
必要となる。
表示手段の１２倍の画像描画能力や画像情報処理能力が
必要となる。
【００６６】よって本実施形態では射出瞳分割数をでき
るだけ小さくするようにしている。立体視においては水
平方向の視差の影響力が、鉛直方向の視差の影響力より
も大きいので、図１１のように射出瞳３を水平方向で複
数の領域に分割する。
るだけ小さくするようにしている。立体視においては水
平方向の視差の影響力が、鉛直方向の視差の影響力より
も大きいので、図１１のように射出瞳３を水平方向で複
数の領域に分割する。
【００６７】これにより表示すべき視差画像数は４とな
り、縦視差のある場合に比べて大幅に画像情報量を減ら
すことができ、画像情報生成手段５に求められる画像描
画能力や画像情報処理能力を通常２次元画像表示時の４
倍程度に抑えている。
り、縦視差のある場合に比べて大幅に画像情報量を減ら
すことができ、画像情報生成手段５に求められる画像描
画能力や画像情報処理能力を通常２次元画像表示時の４
倍程度に抑えている。
【００６８】なお、射出瞳３および分割された個々の射
出瞳の各領域は必ずしも図示したような矩形である必要
はなく、円形、だ円形、多角形などであってもかまわな
い。
出瞳の各領域は必ずしも図示したような矩形である必要
はなく、円形、だ円形、多角形などであってもかまわな
い。
【００６９】また、一般的にこのような頭部装着型の画
像表示装置では、装着ずれや眼の眼球運動に対応するた
め射出瞳を瞳孔径に比してやや大きめに設定する。
像表示装置では、装着ずれや眼の眼球運動に対応するた
め射出瞳を瞳孔径に比してやや大きめに設定する。
【００７０】本実施形態においても射出瞳を瞳孔径より
も大きめに設定し、観察者の瞳位置が微妙にずれても画
像情報１の全貌を観察することを可能としている。
も大きめに設定し、観察者の瞳位置が微妙にずれても画
像情報１の全貌を観察することを可能としている。
【００７１】以上のように本実施形態によれば従来より
少ない視差画像数で「超多眼領域」の立体表示を実現し
ている。
少ない視差画像数で「超多眼領域」の立体表示を実現し
ている。
【００７２】例えば、図２４に示すように画像観察が可
能な画像情報１の範囲を画面中心１ａを中心としてＷ
（度）、視差画像を表示する刻みをΔ（度）とすると、
視差画像数はＷ／Δとなる。「超多眼領域」の立体表示
とするには単眼内に複数の視差画像を呈示しなくてはな
らないので、Δを相当小さい値にしなくてはならない。
能な画像情報１の範囲を画面中心１ａを中心としてＷ
（度）、視差画像を表示する刻みをΔ（度）とすると、
視差画像数はＷ／Δとなる。「超多眼領域」の立体表示
とするには単眼内に複数の視差画像を呈示しなくてはな
らないので、Δを相当小さい値にしなくてはならない。
【００７３】例えば画像情報１から観察者までの観察距
離５００ｍｍ、観察者の瞳孔径４ｍｍ、観察域Ｗ＝３０
度とすると、刻み角Δは０．２３度以下、視差画像数は
１３０以上必要となる。これら全視差像を観察者の眼の
残像許容時間内にすべて表示しなければならないので、
きわめて高速な情報表示手段が必須となる。
離５００ｍｍ、観察者の瞳孔径４ｍｍ、観察域Ｗ＝３０
度とすると、刻み角Δは０．２３度以下、視差画像数は
１３０以上必要となる。これら全視差像を観察者の眼の
残像許容時間内にすべて表示しなければならないので、
きわめて高速な情報表示手段が必須となる。
【００７４】そのため、従来例のように特殊な画像情報
表示手段を使用せざるを得ず、装置規模や製作コストの
拡大、画像処理の特殊性といった実施上好ましくない特
徴が発生してしまう。
表示手段を使用せざるを得ず、装置規模や製作コストの
拡大、画像処理の特殊性といった実施上好ましくない特
徴が発生してしまう。
【００７５】これに対し、本実施形態によれば射出瞳が
観察者の瞳孔位置に固定されているため、呈示すべき視
差画像数は飛躍的に減少する。
観察者の瞳孔位置に固定されているため、呈示すべき視
差画像数は飛躍的に減少する。
【００７６】その結果、一般的な画像表示装置を使用し
て「超多眼領域」の立体表示装置を構成できる可能性が
高くなり、装置規模や製作コストを抑制することができ
る。
て「超多眼領域」の立体表示装置を構成できる可能性が
高くなり、装置規模や製作コストを抑制することができ
る。
【００７７】前述したように本実施形態では装着ずれや
眼の眼球運動に対応するため、射出瞳を観察者の瞳孔に
比してやや大きめに設定しているが、上記のような発明
の効果を保つため、射出瞳の大きさを観察者の瞳孔の２
〜５倍の大きさ程度に設定している。
眼の眼球運動に対応するため、射出瞳を観察者の瞳孔に
比してやや大きめに設定しているが、上記のような発明
の効果を保つため、射出瞳の大きさを観察者の瞳孔の２
〜５倍の大きさ程度に設定している。
【００７８】次に、本発明の具体的な実施形態を示す。
図１２は本発明の実施形態１の平面図である。装置は両
眼に対して装着されるが、図は片眼の装置のみを示して
いる。図１２において、８は凸レンズ（表示光学系）、
９は透過型の画像表示手段、１０は分割照明手段（射出
瞳制御手段）である。凸レンズ８は必ずしも単レンズと
は限らず、複数のレンズによって構成される場合もあ
る。
図１２は本発明の実施形態１の平面図である。装置は両
眼に対して装着されるが、図は片眼の装置のみを示して
いる。図１２において、８は凸レンズ（表示光学系）、
９は透過型の画像表示手段、１０は分割照明手段（射出
瞳制御手段）である。凸レンズ８は必ずしも単レンズと
は限らず、複数のレンズによって構成される場合もあ
る。
【００７９】画像表示手段９には液晶ディスプレイなど
が用いられる。分割照明手段１０は領域１０−１〜４の
４つの領域に分割された面光源より成り、例えばＥＬ素
子や拡散板をもうけたＬＥＤ光源などを用いている。
が用いられる。分割照明手段１０は領域１０−１〜４の
４つの領域に分割された面光源より成り、例えばＥＬ素
子や拡散板をもうけたＬＥＤ光源などを用いている。
【００８０】画像表示手段９上では空間的な光の透過率
分布として画像情報（視差画像）が表現され、分割照明
手段１０がこれを背後から照明することで画像の可視化
を行っている。
分布として画像情報（視差画像）が表現され、分割照明
手段１０がこれを背後から照明することで画像の可視化
を行っている。
【００８１】画像表示手段９と凸レンズ８は凸レンズ８
の焦点距離ｆだけ離れているので、画像表示手段９上に
表示された画像は無限遠に虚像９’として拡大結像す
る。
の焦点距離ｆだけ離れているので、画像表示手段９上に
表示された画像は無限遠に虚像９’として拡大結像す
る。
【００８２】虚像９’の結像位置は画像表示手段９と凸
レンズ８の距離を調整することで、無限遠に限らず任意
の位置に調節しても良い。
レンズ８の距離を調整することで、無限遠に限らず任意
の位置に調節しても良い。
【００８３】一方、分割照明手段１０は凸レンズ８によ
り図中、位置（瞳位置）３に結像するが、分割照明手段
１０が画像表示手段９の光源となっているので位置３は
この光学系の実質的な射出瞳となる。
り図中、位置（瞳位置）３に結像するが、分割照明手段
１０が画像表示手段９の光源となっているので位置３は
この光学系の実質的な射出瞳となる。
【００８４】この射出瞳３は観察者の眼４の瞳孔位置に
ほぼ一致するように設計されている。したがって、観察
者は射出瞳３を通して虚像９’の全貌を観察している。
分割照明手段１０は図１１に示すのと同様に水平方向に
４分割された面光源で構成されており、どの領域をどの
タイミングで発光させるかは制御手段１００で制御して
いる。
ほぼ一致するように設計されている。したがって、観察
者は射出瞳３を通して虚像９’の全貌を観察している。
分割照明手段１０は図１１に示すのと同様に水平方向に
４分割された面光源で構成されており、どの領域をどの
タイミングで発光させるかは制御手段１００で制御して
いる。
【００８５】前述したとおり、分割照明手段１０と射出
瞳３とは共役関係にあるので、分割照明手段１０上の領
域選択は射出瞳３側に反映される。
瞳３とは共役関係にあるので、分割照明手段１０上の領
域選択は射出瞳３側に反映される。
【００８６】例えば、図１２のように光源として領域１
０−１が選択されているときは画像情報光は射出瞳３の
各領域のうち領域３−１のみから射出し、図１３のよう
に光源として領域１０−２が選択されているときは画像
情報光は射出瞳３のうち領域３−２のみから射出する。
０−１が選択されているときは画像情報光は射出瞳３の
各領域のうち領域３−１のみから射出し、図１３のよう
に光源として領域１０−２が選択されているときは画像
情報光は射出瞳３のうち領域３−２のみから射出する。
【００８７】このような要領で分割照明手段１０の各領
域が独立に発光するとき、射出瞳３もまた４分割され独
立に存在することになる。
域が独立に発光するとき、射出瞳３もまた４分割され独
立に存在することになる。
【００８８】本実施形態ではこれらの分割された面光源
１０を、制御手段１００で高速に順次切り替えて発光さ
せている。このとき画像表示手段９上に表示する画像を
面光源１０の切り替えに同期して高速に切り替え表示す
る。画像の表示と照明のタイミングは表示・照明制御手
段１００によって制御している。
１０を、制御手段１００で高速に順次切り替えて発光さ
せている。このとき画像表示手段９上に表示する画像を
面光源１０の切り替えに同期して高速に切り替え表示す
る。画像の表示と照明のタイミングは表示・照明制御手
段１００によって制御している。
【００８９】このような動作により画像表示手段９上に
表示した４種類の異なる視差画像が、順次４つの異なる
射出瞳より観察される状況が発生する。表示される画像
と射出瞳の選択については、前述した本発明の概念にし
たがって図８のような組み合わせで行われる。
表示した４種類の異なる視差画像が、順次４つの異なる
射出瞳より観察される状況が発生する。表示される画像
と射出瞳の選択については、前述した本発明の概念にし
たがって図８のような組み合わせで行われる。
【００９０】このときの画像１−１〜４は図９に示した
ように射出瞳位置３−１〜４に対応する視差画像として
いる。
ように射出瞳位置３−１〜４に対応する視差画像として
いる。
【００９１】したがって、本実施形態によれば水平方向
に４つの単眼視差を観察者に呈示することができ、これ
を両眼に対して行うことで眼の疲れない自然な３次元像
表示が可能としている。
に４つの単眼視差を観察者に呈示することができ、これ
を両眼に対して行うことで眼の疲れない自然な３次元像
表示が可能としている。
【００９２】なお、表示・照明の切り替え周波数は人間
の眼の残像許容周波数よりも高く設定している。そのた
め観察者は画像観察に関してフリッカーを感ずることが
ない。
の眼の残像許容周波数よりも高く設定している。そのた
め観察者は画像観察に関してフリッカーを感ずることが
ない。
【００９３】次に、本実施形態において上記視差画像を
得るための撮像装置（画像入力装置）の実施例を図１
４，図１５に示す。
得るための撮像装置（画像入力装置）の実施例を図１
４，図１５に示す。
【００９４】図１４において、撮像装置（画像入力装
置）１３は次のような部材で構成されている。１４は撮
像レンズ（撮像光学系）で、物体７を撮像素子（撮像手
段）１７上に結像している。
置）１３は次のような部材で構成されている。１４は撮
像レンズ（撮像光学系）で、物体７を撮像素子（撮像手
段）１７上に結像している。
【００９５】撮像レンズ１４の光学的な瞳位置には開口
生成手段１５を配置している。開口生成手段１５は液晶
ディスプレイなどの透過型の空間変調素子で構成され、
光の透過率分布を発生させて、光学的な開口部と遮光部
を形成している。開口生成手段１５と撮像素子１７はと
もに制御手段１６によって制御している。
生成手段１５を配置している。開口生成手段１５は液晶
ディスプレイなどの透過型の空間変調素子で構成され、
光の透過率分布を発生させて、光学的な開口部と遮光部
を形成している。開口生成手段１５と撮像素子１７はと
もに制御手段１６によって制御している。
【００９６】制御手段１６は開口生成手段１５の開口位
置を制御しており、開口位置を３−１’’→３−２’’
→‥‥‥というように高速で切り替え、これに同期して
撮像素子１７での画像撮像のタイミングを制御してい
る。
置を制御しており、開口位置を３−１’’→３−２’’
→‥‥‥というように高速で切り替え、これに同期して
撮像素子１７での画像撮像のタイミングを制御してい
る。
【００９７】開口位置３−１’’〜４’’は画像再生時
の射出瞳３−１〜４（図１２，図１３）に対応してお
り、それぞれの開口を通して撮像した画像は「超多眼領
域」の立体再生に適した微小な視差画像となっている。
の射出瞳３−１〜４（図１２，図１３）に対応してお
り、それぞれの開口を通して撮像した画像は「超多眼領
域」の立体再生に適した微小な視差画像となっている。
【００９８】例えば図１４のように開口３−１’’を通
して撮像した画像（視差画像）は図４における視差画像
１−１に相当し、図１５のように開口３−２’’を通し
て撮像した画像は図５における視差画像１−２に相当す
る。
して撮像した画像（視差画像）は図４における視差画像
１−１に相当し、図１５のように開口３−２’’を通し
て撮像した画像は図５における視差画像１−２に相当す
る。
【００９９】同様にして開口３−３’’、３−４’’を
形成し、視差画像１−３、１−４を得ることができる。
形成し、視差画像１−３、１−４を得ることができる。
【０１００】こうして得られた微小な視差画像は撮像時
の開口位置との対応を定義づけるような信号とともに画
像伝送部または記録部（不図示）に送られ、「超多眼領
域」の立体表示装置用に伝送または記録される。
の開口位置との対応を定義づけるような信号とともに画
像伝送部または記録部（不図示）に送られ、「超多眼領
域」の立体表示装置用に伝送または記録される。
【０１０１】このような撮像装置を用いて「超多眼領
域」の立体表示装置用の実写データを得ている。このよ
うなデータを、前述した通りコンピューター演算により
仮想的に求めてもよく、この場合は図９の概念に従って
複数視点からの視差画像をコンピューター演算で求めれ
ばよい。
域」の立体表示装置用の実写データを得ている。このよ
うなデータを、前述した通りコンピューター演算により
仮想的に求めてもよく、この場合は図９の概念に従って
複数視点からの視差画像をコンピューター演算で求めれ
ばよい。
【０１０２】図１６は本発明の画像表示装置の実施形態
２の平面図である。本実施形態は図１２の実施形態１に
比べて光学系中に第二の凸レンズ８’をもうけている点
が異なっている。
２の平面図である。本実施形態は図１２の実施形態１に
比べて光学系中に第二の凸レンズ８’をもうけている点
が異なっている。
【０１０３】凸レンズ８’は分割照明手段１０からの照
明光をほぼ垂直に透過型の画像表示手段９に入射させる
役割を持っている。
明光をほぼ垂直に透過型の画像表示手段９に入射させる
役割を持っている。
【０１０４】これにより液晶などの視野角特性を有する
透過型の画像表示デバイスを画像表示手段として用いた
場合にも、画像情報が画面全体にわたって輝度ムラなく
表現されるようにしている。
透過型の画像表示デバイスを画像表示手段として用いた
場合にも、画像情報が画面全体にわたって輝度ムラなく
表現されるようにしている。
【０１０５】同様の目的で、図１７のように画像表示手
段９の近傍にコンデンサーレンズ１１を配した構成をと
ってもよい。
段９の近傍にコンデンサーレンズ１１を配した構成をと
ってもよい。
【０１０６】図１８は本発明の実施形態３の平面図であ
る。本実施形態では画像表示手段９上に形成された画像
は第２の凸レンズ８’’によって像１’として空中結像
する。像１’の結像位置は実施形態１における画像表示
手段９の位置に一致している。これにより像１’を第１
の凸レンズ８によって虚像として拡大結像している。
る。本実施形態では画像表示手段９上に形成された画像
は第２の凸レンズ８’’によって像１’として空中結像
する。像１’の結像位置は実施形態１における画像表示
手段９の位置に一致している。これにより像１’を第１
の凸レンズ８によって虚像として拡大結像している。
【０１０７】また、実施形態１における分割照明手段１
０の位置には透過型の分割開口１２を配置している。分
割開口１２の開口位置は実施形態１における光源１０の
選択と同様に制御されるので、分割開口１２の開口位置
の変化は射出瞳３内の分割射出瞳位置に反映される。
０の位置には透過型の分割開口１２を配置している。分
割開口１２の開口位置は実施形態１における光源１０の
選択と同様に制御されるので、分割開口１２の開口位置
の変化は射出瞳３内の分割射出瞳位置に反映される。
【０１０８】よって、本実施形態では実施形態１と全く
同様の画像表示を可能としている。本実施形態において
は、画像表示手段９が必ずしも透過型の画像表示手段で
ある必要がないため、画像表示手段の選択の自由度が高
くなる。
同様の画像表示を可能としている。本実施形態において
は、画像表示手段９が必ずしも透過型の画像表示手段で
ある必要がないため、画像表示手段の選択の自由度が高
くなる。
【０１０９】特に、画像描画の速度については一般的に
透過型の画像表示デバイスよりも反射型、自発光型の画
像表示デバイスの方が高速であることが多いので、本実
施形態の方が実施上有利な場合がある。
透過型の画像表示デバイスよりも反射型、自発光型の画
像表示デバイスの方が高速であることが多いので、本実
施形態の方が実施上有利な場合がある。
【０１１０】図１９は本発明の実施形態４の平面図であ
る。上記実施形態３では射出瞳の分割のために透過型の
分割開口１２を使用しているが、本実施形態ではこの分
割開口１２を射出瞳の位置３近傍に直接配置している。
る。上記実施形態３では射出瞳の分割のために透過型の
分割開口１２を使用しているが、本実施形態ではこの分
割開口１２を射出瞳の位置３近傍に直接配置している。
【０１１１】分割開口の開口位置の制御、即ち射出瞳位
置の制御とし、画像表示手段９上に表示する画像の制御
を制御手段１０１で同期させている。これにより他の実
施形態と同様の効果を発生させている。
置の制御とし、画像表示手段９上に表示する画像の制御
を制御手段１０１で同期させている。これにより他の実
施形態と同様の効果を発生させている。
【０１１２】本実施形態によれば、図に示すように装置
構成が非常に簡素なものになる。
構成が非常に簡素なものになる。
【０１１３】このように本発明の実施形態としては多く
の装置が存在するが、観察者の瞳と同程度の大きさの射
出瞳を持ち、かつその射出瞳を複数に分割し順次切り替
える射出瞳制御手段と、それに同期して呈示画像を順次
切り替える画像情報生成手段を同時に行いうる制御手段
を用いれば、その他のどのような装置にも採用すること
ができる。
の装置が存在するが、観察者の瞳と同程度の大きさの射
出瞳を持ち、かつその射出瞳を複数に分割し順次切り替
える射出瞳制御手段と、それに同期して呈示画像を順次
切り替える画像情報生成手段を同時に行いうる制御手段
を用いれば、その他のどのような装置にも採用すること
ができる。
【０１１４】例えば特開平７−２３９４５０号公報には
図２０に示す装置が開示されている。図２０においては
基板上に微小なミラーをマトリクス状に複数個配置して
なるマイクロ・ミラー・デバイスと照明光を空間的に変
調し、当該変調された照明光がマイクロ・ミラー・デバ
イスの各々のミラーに入射するように配置された空間変
調素子と、複数の視差画像を入力する画像入力手段と前
記画像入力手段により入力された視差画像に基づいて所
定の視差画像を前記空間変調素子に表示するとともに、
当該視差画像の方向に反射光が反射する角度に前記マイ
クロ・ミラー・デバイスの各々のミラーの方向を制御す
る手段とを備えてなる立体画像表示装置が開示されてい
るが、この装置を本発明の画像表示手段と射出瞳位置制
御手段として用いれば、「超多眼領域」の立体視可能な
画像表示装置を構成することができる。
図２０に示す装置が開示されている。図２０においては
基板上に微小なミラーをマトリクス状に複数個配置して
なるマイクロ・ミラー・デバイスと照明光を空間的に変
調し、当該変調された照明光がマイクロ・ミラー・デバ
イスの各々のミラーに入射するように配置された空間変
調素子と、複数の視差画像を入力する画像入力手段と前
記画像入力手段により入力された視差画像に基づいて所
定の視差画像を前記空間変調素子に表示するとともに、
当該視差画像の方向に反射光が反射する角度に前記マイ
クロ・ミラー・デバイスの各々のミラーの方向を制御す
る手段とを備えてなる立体画像表示装置が開示されてい
るが、この装置を本発明の画像表示手段と射出瞳位置制
御手段として用いれば、「超多眼領域」の立体視可能な
画像表示装置を構成することができる。
【０１１５】例えば図２１のように画像表示デバイス上
に表示した画像をレンズなどによってマイクロ・ミラー
・デバイス上に結像させ、これを観察者に呈示する画像
情報１とする。マイクロ・ミラー・デバイスの個々のミ
ラーの角度をうまく制御すれば、図中のように画像情報
１を形成する光が観察者４の瞳近傍の射出瞳３から射出
するよう調整することができる。
に表示した画像をレンズなどによってマイクロ・ミラー
・デバイス上に結像させ、これを観察者に呈示する画像
情報１とする。マイクロ・ミラー・デバイスの個々のミ
ラーの角度をうまく制御すれば、図中のように画像情報
１を形成する光が観察者４の瞳近傍の射出瞳３から射出
するよう調整することができる。
【０１１６】射出瞳３の位置はミラーの角度を変化させ
ることで図４〜７のように移動可能で、これに同期して
画像表示デバイス上で適当な視差画像表示を行えば、本
発明の目的である「超多眼領域」の立体表示が可能とな
る。
ることで図４〜７のように移動可能で、これに同期して
画像表示デバイス上で適当な視差画像表示を行えば、本
発明の目的である「超多眼領域」の立体表示が可能とな
る。
【０１１７】
【発明の効果】本発明によれば、立体画像の記録及び表
示を容易に行い、しかも観察者が疲労せずに良好に立体
画像を観察することができる画像入力装置及び画像表示
装置を達成することができる。
示を容易に行い、しかも観察者が疲労せずに良好に立体
画像を観察することができる画像入力装置及び画像表示
装置を達成することができる。
【図１】 本発明の画像表示装置の基本概念の説明図
【図２】 本発明の画像表示装置の基本概念の斜視図
【図３】 本発明の画像表示装置をＨＭＤに適用した
ときの概略図
ときの概略図
【図４】 本発明の画像表示装置の表示方法の説明図
【図５】 本発明の画像表示装置の表示方法の説明図
【図６】 本発明の画像表示装置の表示方法の説明図
【図７】 本発明の画像表示装置の表示方法の説明図
【図８】 本発明の画像表示装置の表示タイミングの
説明図
説明図
【図９】 本発明の画像表示装置の立体視の説明図
【図１０】 本発明の画像表示装置における瞳分割の説
明図
明図
【図１１】 本発明の画像表示装置における瞳分割の説
明図
明図
【図１２】 本発明の画像表示装置の実施形態１の要部
概略図
概略図
【図１３】 本発明の画像表示装置の実施形態１の要部
概略図
概略図
【図１４】 本発明の画像入力装置の実施形態１の要部
概略図
概略図
【図１５】 本発明の画像入力装置の実施形態１の要部
概略図
概略図
【図１６】 本発明の画像表示装置の実施形態２の要部
概略図
概略図
【図１７】 本発明の画像表示装置の実施形態２の要部
概略図
概略図
【図１８】 本発明の画像表示装置の実施形態３の要部
概略図
概略図
【図１９】 本発明の画像表示装置の実施形態４の要部
概略図
概略図
【図２０】 本発明の画像表示装置の適用可能な装置の
説明図
説明図
【図２１】 本発明の画像表示装置の適用可能な装置の
説明図
説明図
【図２２】 従来の画像表示装置の要部概略図
【図２３】 従来の画像表示装置の要部概略図
【図２４】 超多眼領域での立体表示の説明図
１ 画像情報 ２ 光学系 ３ 射出瞳 ４ 眼 ５ 画像情報生成手段 ６ 射出瞳制御手段 ７ 被写体 ８ 表示光学系 ９ 画像表示手段 １０ 分割照明手段（射出瞳制御手段） １１ コンデンサーレンズ １２ 分割開口 １３ 撮像装置 １４ 撮影レンズ １５ 開口生成手段 １６ 制御手段 １７ 撮像手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１０月１３日（２０００．１０．
１３）
１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８８】 本実施形態ではこれらの分割された面光
源を、制御手段１００で高速に順次切り替えて発光させ
ている。このとき画像表示手段９上に表示する画像を面
光源の切り替えに同期して高速に切り替え表示する。画
像の表示と照明のタイミングは表示・照明制御手段１０
０によって制御している。
源を、制御手段１００で高速に順次切り替えて発光させ
ている。このとき画像表示手段９上に表示する画像を面
光源の切り替えに同期して高速に切り替え表示する。画
像の表示と照明のタイミングは表示・照明制御手段１０
０によって制御している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１１】 分割開口の開口位置の制御、即ち射出瞳
位置の制御とし、画像表示手段９上に表示する画像の制
御を制御手段１００で同期させている。これにより他の
実施形態と同様の効果を発生させている。
位置の制御とし、画像表示手段９上に表示する画像の制
御を制御手段１００で同期させている。これにより他の
実施形態と同様の効果を発生させている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 5/00 ５１０ Ｇ０９Ｇ 5/00 ５１０Ｍ Ｈ０４Ｎ 5/64 ５１１ Ｈ０４Ｎ 5/64 ５１１Ａ 13/02 13/02 (72)発明者 高木 章成 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 AA35 AA38 5C061 AA01 AA11 AB03 AB14 AB17 AB20 5C082 AA27 AA36 AA37 BA14 BA20 BA42 BA43 BA47 BD02 CA42 CA73 CA74 CB01 MM10 5G435 AA00 AA01 BB12 BB15 CC11 DD02 DD04 GG02 GG10 GG23 GG26
Claims (25)
- 【請求項１】 視差画像を表示する画像表示手段と、該
画像表示手段からの光束を射出瞳位置へ導光する表示光
学系と、該射出瞳を複数の領域に空間的で、かつ時分割
し、各領域への通過光束を制御する射出瞳制御手段と、
該射出瞳の各領域の通過光束に対応して、該画像表示手
段の視差画像を切換制御する画像切換制御手段を有し、
観察者の単眼で複数の視差画像が認識されるようにした
ことを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項２】 視差画像を表示する画像表示手段と、該
画像表示手段からの光束を射出瞳の位置に導光する表示
光学系と、該射出瞳の光軸と直交する方向の位置または
大きさを制御するとともに、該射出瞳を複数の領域に分
割し、かつ該射出瞳の複数に分割された領域を重複する
ことなく順次生成する射出瞳制御手段とを有し、該画像
表示手段は該生成された各領域を通過する光束に応じて
対応する視差画像を順次表示することを特徴とする画像
表示装置。 - 【請求項３】 前記射出瞳は前記画像表示装置を使用す
る観察者の瞳孔径の２〜５倍の径を有することを特徴と
する請求項１又は２の画像表示装置。 - 【請求項４】 前記射出瞳の複数の領域のうち任意の１
つの領域の大きさは、前記画像表示装置を使用する観察
者の瞳孔の１／２以下の大きさであることを特徴とする
請求項１又は２の画像表示装置。 - 【請求項５】 前記画像表示装置は観察者の頭部に装着
され、前記射出瞳が観察者の瞳孔位置に固定されること
を特徴とする請求項１又は２の画像表示装置。 - 【請求項６】 前記射出瞳は水平方向にのみ複数の領域
に分割されていることを特徴とする請求項１又は２の画
像表示装置。 - 【請求項７】 前記画像表示手段は透過型の空間変調素
子を、前記射出瞳制御手段は自発光型の空間変調素子を
含むことを特徴とする請求項１又は２の画像表示装置。 - 【請求項８】 前記画像表示手段は自発光型の空間変調
素子を、前記射出瞳制御手段は透過型の空間変調素子を
含むことを特徴とする請求項１又は２の画像表示装置。 - 【請求項９】 前記画像表示手段と前記射出瞳制御手段
はともに透過型の空間変調素子を含むことを特徴とする
請求項１又は２の画像表示装置。 - 【請求項１０】 前記射出瞳制御手段はマイクロ・ミラ
ー・デバイスを含むことを特徴とする請求項１又は２の
画像表示装置。 - 【請求項１１】 視差画像を表示する画像表示手段と、
画像表示手段からの光束を分割開口に導光する表示光学
系と、該分割開口は複数の開口を有し、該複数の開口の
うち任意の１つの開口を光束の通過領域としており、該
分割開口の光軸の通過開口の位置及び該画像表示手段に
表示する視差画像を制御する制御手段とを有しているこ
とを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項１２】 前記分割開口は前記画像表示装置を使
用する観察者の瞳孔径の２〜５倍の径を有すること特徴
とする請求項１１の画像表示装置。 - 【請求項１３】 前記分割開口の複数の開口のうち任意
の１つの開口の大きさは、前記画像表示装置を使用する
観察者の瞳孔の１／２以下の大きさであることを特徴と
する請求項１１の画像表示装置。 - 【請求項１４】 前記画像表示装置は観察者の頭部に装
着され、前記分割開口が観察者の瞳孔位置に固定される
ことを特徴とする請求項１１の画像表示装置。 - 【請求項１５】 前記分割開口は水平方向にのみ複数の
開口に分割されていることを特徴とする請求項１１の画
像表示装置。 - 【請求項１６】 前記画像表示手段は透過型の空間変調
素子を、前記分割開口は自発光型の空間変調素子を含む
ことを特徴とする請求項１１の画像表示装置。 - 【請求項１７】 前記画像表示手段は自発光型の空間変
調素子を、前記分割開口は透過型の空間変調素子を含む
ことを特徴とする請求項１１の画像表示装置。 - 【請求項１８】 前記画像表示手段と前記分割開口はと
もに透過型の空間変調素子を含むことを特徴とする請求
項１１の画像表示装置。 - 【請求項１９】 被写体を撮像する撮像手段と、該撮像
手段へ被写体からの光束を導光する撮像光学系と、該撮
像光学系の瞳を複数の領域に空間的でかつ時分割し、各
領域への通過光束を制御する開口生成手段と、該瞳の各
領域に対応して該撮像手段で撮像される視差画像を切換
入力する制御手段を有することを特徴とする画像入力装
置。 - 【請求項２０】 被写体情報を撮像する撮像手段と、被
写体からの光束を該撮像手段に導光する撮像光学系と、
該撮像光学系の瞳の位置または大きさを制御するととも
に、該瞳を複数の領域に分割し、かつ光束が通過する領
域を制限する開口生成手段と、瞳の開口位置に応じて対
応する視差画像を、該撮像手段に順次撮像する制御手段
とを有していることを特徴とする画像入力装置。 - 【請求項２１】 前記瞳は水平方向にのみ複数の領域に
分割されていることを特徴とする請求項１９又は２０の
画像入力装置。 - 【請求項２２】 前記開口生成手段は透過型の空間変調
素子を含むことを特徴とする請求項１９又は２０の画像
入力装置。 - 【請求項２３】 請求項１から１８のいずれか１項の画
像表示装置と、請求項１９から２２のいずれか１項の画
像入力装置とを有していることを特徴とする立体表示シ
ステム。 - 【請求項２４】 被写体を撮像する撮像手段と、該撮像
手段へ被写体からの光束を導光する撮像光学系と、該撮
像光学系の瞳を複数の領域に空間的でかつ時分割し、各
領域への通過光束を制御する開口生成手段と、該瞳の各
領域に対応して該撮像手段で撮像される視差画像を切換
入力する制御手段と、視差画像を表示する画像表示手段
と、該画像表示手段からの光束を射出瞳位置へ導光する
表示光学系と、該射出瞳を複数の領域に空間的でかつ時
分割し、各領域への通過光束を制御する射出瞳制御手段
と、該各領域の通過光束に対応して該撮像手段で撮像さ
れた視差画像を該画像表示手段に視差画像として切換制
御する画像切換制御手段を有し、観察者の単眼で複数の
視差画像が認識されるようにしたことを特徴とする立体
表示システム。 - 【請求項２５】 前記撮像光学系の瞳の位置と大きさは
前記射出瞳の位置と大きさに略一致していることを特徴
とする請求項２３の立体表示システム。
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