JP2002049004A

JP2002049004A - 表示制御装置及び方法

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Publication number: JP2002049004A
Application number: JP2000231913A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ozaka; 勉尾坂; Yutaka Nishihara; 裕西原
Original assignee: Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Current assignee: Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-07-31
Also published as: JP3554257B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表示画面中の任意の位置に任意のサイズで表示
することが可能なウインドウ内に３次元画像を表示する
場合に、適切な視点追従制御を行うことを可能とする。【解決手段】視差画像を左右の夫々の眼によって観察さ
せるための光指向性を生成して３次元画像を観察可能と
する表示制御装置において、検出された観察者の視点位
置と、表示中の３次元表示ウインドウの重心位置に基づ
いて視点追従のための基準位置を取得する（Ｓ２０１〜
Ｓ２０３、Ｓ２０８）。そして、検出された視点位置と
取得された基準位置とに基づいて光指向性を制御し、視
点追従制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、右眼と左眼の視差
を利用してユーザに立体像を観察させる表示装置の表示
制御装置及びその方法に関する。特に、通常の２次元画
像と３次元画像とを切換えて表示することができる、或
いは２次元画像と３次元画像とを混在させて表示するこ
とができる表示装置の表示制御装置と方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、２次元表示と３次元表示の切
り換えや混在表示を行うことが可能な３次元表示装置が
提案されている。ディスプレイ上に立体視表示を行う方
式としては、パララックス・バリヤを用いた立体画像表
示方式（以下、パララックス・バリヤ方式と呼ぶ）やレ
ンチキュラ方式が広く知られている。

【０００３】パララックス・バリヤ方式については、S.
H.Kaplan,“Theory of Parallax Barriers",J.SMPTE,Vo
l.59,No.7,pp.11-21(1952)に開示されており、この方式
によれば、複数視点からの複数の視差画像のうちの、少
なくとも左右視差画像を交互に配列されたストライプ画
像を、この画像から所定の距離だけ離れた位置に設けら
れた所定の開口部を有するスリット（パララックス・バ
リヤと呼ばれる）を介して、左右それぞれの眼でそれぞ
れの眼に対応した視差画像を観察することにより立体視
を行うことができる。

【０００４】一方、レンチキュラ方式も右眼と左眼の両
眼視差を用いて立体画像を表示するものであり、ディス
プレイの前面にかまぼこ状のレンズを多数ならべたレン
チキュラを設け、空間的に左右の眼に入る画像を分離し
て、ユーザに立体像を観察させるものである。

【０００５】しかしながら、これらの方式では、観察者
が立体視できる範囲が両眼中心距離約６５ｍｍの幅でし
かない。そのため、観察者は頭の位置を固定するように
して観察する必要があり、非常に使いづらいという問題
があった。

【０００６】このような問題に対処すべく、特開平２−
４４９９５号では、観察者の両眼の位置を検出して、レ
ンチキュラレンズを水平方向に可動に支持して表示素子
との左右方向の相対位置を移動制御することで、立体視
領域を広げる方式が提案されている。また、特開平２−
５０１４５号では、観察者の両眼位置を検出して画像の
表示を観察者位置に応じて入れ換えて、立体視領域を広
くする方式が提案されている。更に特開平１０−２３２
３６７号では、観察者と立体画像表示装置との距離の変
化によるクロストークの発生を防止する立体画像表示装
置が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
視点追従を行ういずれの方式においても、視点の移動量
は常に表示画面に固定された座標系によって算出され、
表示画面全体に３次元画像が表示されている場合しか考
慮されていない。例えば、表示画面中を任意に移動可能
なウインドウ内に３次元が像を表示し、このウインドウ
を移動すると、相対的に視点が移動することになるもの
の、そのような場合についての考慮はなされていない。

【０００８】すなわち、表示画面中の任意の位置に開か
れたウインドウの中に３次元画像が表示されている場合
の視点追従については何等考慮されていない。また、一
画面中に一つまたは複数のウインドウが表示され、この
一つ又は複数のウインドウの夫々に３次元表示がなされ
ているような場合に、どのように視点追従を制御するか
についての考慮はなされていない。

【０００９】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、表示画面中の任意の位置に任意のサイズで表示
することが可能なウインドウ内に３次元画像を表示する
場合に、適切に視点追従制御を行うことを可能とするこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による表示制御装置は例えば以下の構成を備
える。すなわち、視差画像を左右の夫々の眼によって観
察させるための光指向性を生成して３次元画像を観察可
能とする表示制御装置であって、観察者の視点位置を検
出する検出手段と、表示中の３次元表示ウインドウの位
置に基づいて視点追従のための基準位置を取得する取得
手段と、前記検出手段で検出された視点位置と前記取得
手段で取得した基準位置とに基づいて、視点追従を行う
べく前記光指向性の生成状態を制御する制御手段とを備
える。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態を説明する。

【００１２】＜第１の実施形態＞図１は、第１の実施形
態による立体画像表示装置の概略構成を示す図である。
図１において、１０１はＣＲＴ等の自発光型表示素子で
あり、その表面には発光部１０２と非発光部１０３を有
する市松状の発光パターン１０４が表示される。１０５
はレンチキュラレンズであり、発光部１０２よりの射出
光に指向性を与える。レンチキュラレンズ１０５は透明
樹脂又はガラス製のシリンドリカルレンズアレイであ
り、垂直方向に長い縦シリンドリカルレンズを左右方向
に並べて構成されている。１０６はディスプレイデバイ
スであり、本例では２枚のガラス基板の間に表示画素部
（表示面）を形成した透過型の液晶素子を用いる。

【００１３】なお、自発光型表示素子１０１とディスプ
レイデバイス１０６とは１画素毎又は１走査線毎に同期
して発光パターン及びストライプ画像を表示することが
望ましい。

【００１４】１１０はディスプレイ駆動回路、１１２は
観察者１１３の位置を検知する位置センサ、１１１は制
御ユニットである。位置センサ１１２は、観察者の水平
方向の位置と光軸方向（前後方向）の位置を検知する。
また、制御ユニット１１１は自発光型表示素子１０１の
発光パターンの制御も行う。なお、位置センサ１１２が
観察者１１３の光軸方向の位置を検知する方法として
は、周知の、銀塩カメラやビデオカメラ等で用いられて
いるオートフォーカスの手法を適用することができる。

【００１５】図２は第１の実施形態による立体画像表示
装置の立体観察を説明する図である。図は水平の断面図
であり、図１中の線Ａ−Ａを含む水平面に沿った断面図
が（Ａ）に、図１中の線Ｂ−Ｂを含む水平面に沿った断
面図が（Ｂ）にそれぞれ示されている。

【００１６】制御ユニット１１１は右目用の視差画像と
左目用の視差画像を入力し、入力された２つの視差画像
をそれぞれ多数の横ストライプ状のストライプ画像Ｒ_i
とＬ_iに分割し、図１に示すように画面上端から１走査
線毎にＲ₁Ｌ₂Ｒ₃Ｌ₄Ｒ₅Ｌ₆…と交互に並べて１枚の横ス
トライプ画像を合成する。このように合成された横スト
ライプ画像はディスプレイ駆動回路１１０に入力され、
図１に示す如く表示される。

【００１７】このとき、Ｒ₁、Ｒ₃…に表示された右視差
画像のストライプ（Ｒ_i）は、本立体画像表示装置の光
指向性により図２の（Ａ）に示すごとく観察者の右眼に
到達する。すなわち、市松パターン１０４の発光部１０
２から射出された光は、レンチキュラレンズ１０５のシ
リンドリカルレンズにより観察者の右眼Ｅ_Rに向かうよ
うに指向性が与えられる。この右眼Ｅ_Rに向かう光束
は、レンチキュラレンズ３と観察者との間に設けられた
ディスプレイデバイス１０６に表示された横長のストラ
イプ画像（ここでは画像Ｒ_i）で変調されて右眼Ｅ_Rに入
射する。

【００１８】同様に、Ｌ₂、Ｌ₄…に表示された左視差画
像のストライプ（Ｌ_i）は、本立体画像表示装置の光指
向性により図２の（Ｂ）に示すごとく観察者の左眼Ｅ_L
に到達する。

【００１９】こうして観察者は、左右の眼のそれぞれで
対応する視差画像を観察することになり、立体視が可能
となる。

【００２０】図３は第１の実施形態による立体表示シス
テムの構成を示すブロック図である。図３において３０
０はホストコンピュータであり、２次元画像と３次元画
像の取り扱いが可能である。ホストコンピュータ３００
において、３０１はＣＰＵでありメモリ３０２に格納さ
れた制御プログラムに従って各種処理を実行する。ホス
トコンピュータ３００は、描画用のデータがアップデー
トされる毎にデバイスドライバ３１０への信号を更新す
る。なおメモリ３０２は、ＲＯＭやＲＡＭ、あるいは磁
気ディスクドライバを含む。

【００２１】３１０は本実施形態の立体ディスプレイの
描画全体を制御するディスプレイドライバであり、図１
の制御ユニット１１１に相当する。３１１はオブジェク
ト解析部であり、描画用のデータの種類を判別・解析す
る。３１２はシステムコントローラであり、各種制御の
中枢を担う。システムコントローラ３１２は、ＣＰＵや
メモリを備え、以下に説明する視点追従制御等の各種処
理を実行する。３１３は２Ｄ３Ｄ描画部であり、立体デ
ィスプレイ上に実際に描画されるデータ、即ち従来より
取り扱われてきた２次元画像やストライプ合成された３
次元画像を描画制御する。

【００２２】３１４は切換駆動部であり、３次元表示と
２次元表示を切換えるために上述の自発光型表示素子１
０１を制御する。すなわち、図１に示すように市松状の
パターン１０４を表示すれば３次元表示が可能となり、
全面を発光状態とすれば通常のバックライトとなり、２
次元表示が可能となる。３１５は追従制御部であり、視
点検出部３２０から入力される視点位置に基づいて市松
状パターン１０４を変更し、検出された視点位置で正し
く立体視が行えるようにする。この視点追従制御につい
ては、詳細を後述する。

【００２３】視点検出部３２０は、位置センサ１１２を
含み、観察者１１３の視点位置を検出して、その情報を
デバイスドライバ３１０に出力する。

【００２４】立体ディスプレイ３３０は、２Ｄ３Ｄ描画
部３１３より出力された描画データに従って、２次元画
像や３次元画像をディスプレイデバイス１０６上に表示
する。なお、本例では、表示部３３０が、ディスプレイ
駆動回路１１０とディスプレイデバイス１０６を含むも
のとする。

【００２５】２Ｄ３Ｄ切換部３３２は切換駆動部３１４
からの信号に応じて自発光型表示素子１０１の市松状パ
ターン１０４の表示のオンオフを行う。また、視点追従
部３３３は、追従制御部３１５の信号に応じて、市松状
パターン１０４の表示位置制御や、発光部及び非発光部
の表示ピッチの制御を行う。

【００２６】なお、デバイスドライバ３１０は、ホスト
コンピュータ３００の外部装置として接続されてもよい
し、ホストコンピュータ３００内のスロットルに実装さ
れてもよい。また、ホストコンピュータの一つのソフト
ウェア或いはソフトウェアと電子回路が混在する構成と
して実装されてもよい。即ち、ホストコンピュータ３０
０はＣＰＵ３０１と、添付のフローチャートを参照して
説明する処理手順を実現する制御プログラムを格納した
メモリ３０２を備え、ディスプレイドライバ３１０が実
現する各種機能をホストコンピュータ３００のＣＰＵ３
０１が実現するようにしてもよい。

【００２７】以上の様な構造による立体画像表示装置に
おける、本実施形態の視点追従制御について、以下に説
明する。本実施形態によれば、観察者の水平方向の位置
ずれに起因するクロストークの補正は、自発光型表示素
子１０１の表示面上に形成される市松状パターン１０４
の移動によりなされる。また、観察者とディスプレイデ
バイスの距離が変化することにより発生するクロストー
クは、自発光型表示素子１０１乗の市松状パターン１０
４における発光部と非発光部のピッチを変更することに
よりなされる。

【００２８】図４は本実施形態による光学系の諸元を説
明する図である。図４においては、ディスプレイデバイ
ス１０６の右ストライプ画素を表示する水平方向の１ラ
インと、レンチキュラレンズ１０５と、市松状パターン
１０４を表示する自発光型表示素子１０１の画面が簡略
的に示されている。

【００２９】市松状パターン１０４の表示画面とレンチ
キュラレンズ１０５との換算距離（ガラスなどの部材の
厚みを空気換算して求めた距離）をｔ₁、レンチキュラ
レンズ１０５とディスプレイデバイス１０６との換算距
離をｔ₂、ディスプレイデバイス１０６と観察者との換
算距離をＬ₀とし、レンチキュラレンズ１０５のピッチ
をＰ₁、市松状パターンの発光部・非発光部のピッチを
Ｐ_mとすると、三角形の相似条件より本実施形態の光学
系は以下の式を満足する。

【００３０】

【数１】

【００３１】更に、観察者の右眼がディスプレイデバイ
ス１０６の中心Ｃ₀から水平方向にｘずれた位置にある
場合、画像表示面中央のレンチキュラレンズの光軸に対
して市松状パターン１０４の対応する発光部１０２の中
心Ｄがその基準位置Ｄ₀から水平方向に以下のｄ₀だけず
らすことにより、適切な立体視が行える。

【００３２】

【数２】

【００３３】なお、本実施形態では、以上の様な視点位
置に対応した光指向性の制御を視点追従制御と称する。

【００３４】図５は、本実施形態による視点追従制御を
説明するフローチャートである。本処理は、デバイスド
ライバ３１０内のシステムコントローラ３１２に実装さ
れた不図示のＣＰＵが、不図示のメモリに格納された制
御プログラムを実行することにより実現されるものとす
る。

【００３５】まずステップＳ１０１において、基準位置
Ｘ₀を決定する。この基準位置Ｘ₀とは、視点検出部３２
０によって検出された視点位置とのずれ量ｘを求めるた
めの基準となる位置である。以下、ステップＳ１０１に
よる処理について図６を参照して説明する。

【００３６】図６は、本実施形態による基準位置Ｘ₀の
決定処理を説明するフローチャートである。ステップＳ
２０１では、３次元画像表示を行うウインドウ（以下、
３次元表示ウインドウ）を抽出する。図７は本実施形態
による３次元表示ウインドウの表示状態を説明する図で
ある。図７において、ウインドウ３３ａ、３３ｂ、３３
ｃはそれぞれ３次元画像を表示するウインドウである。
なお、各ウインドウが３次元表示を行うか否かは、ウイ
ンドウ内に表示される画像ファイルを調べることにより
（例えば拡張子等を参照する）判断することができる。
ステップＳ２０１では、これらウインドウ３３ａ、３３
ｂ、３３ｃが抽出されることになる。

【００３７】ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１
で抽出されたウインドウに関して重心位置を算出する。
そして、算出された重心位置に対して視点検出部３２０
で検出された視点位置が追従範囲にあるか否かを判断
し、追従範囲内にあればステップＳ２０８へ進み、その
重心位置を基準位置Ｘ₀に決定する。

【００３８】以上の処理により、複数の３次元表示ウイ
ンドウが表示されている場合には、それらの重心位置が
基準位置Ｘ₀に設定されることになる。なお、図８に示
すように、３次元表示用ウインドウが１つだけ表示され
ているような場合は、ステップＳ２０２で算出される重
心位置がその３次元表示用ウインドウの中心と一致する
ことになる。また、アクティブな３次元表示用ウインド
ウにおいてのみ３次元表示を行い、非アクティブな３次
元表示用ウインドウにおいては２次元表示が行われるよ
うな場合は、アクティブな３次元表示用ウインドウの中
心を基準位置Ｘ ₀とするようにしてもよい（この場合、
ステップＳ２０１で３次元表示を実行している３次元表
示ウインドウを抽出するようにすればよい）。

【００３９】一方、ステップＳ２０３において、算出さ
れた重心位置と検出された視点位置との関係により、視
点位置が追従範囲にないと判定された場合は、ステップ
Ｓ２０４へ進み、３次元表示ウインドウの表示内容を２
次元表示とする。このとき、２次元表示が行われている
旨を明示するように、ウインドウ枠等を変化させてもよ
い。なお、このとき、自発光型表示素子１０１の表示を
市松パターンから全面発光状態に切換て、２次元表示装
置として動作するようにしてもよい。そして、ステップ
Ｓ２０５、Ｓ２０６において、視点位置が追従範囲内に
戻るのを監視する。視点位置が追従範囲内に戻った場合
は、ステップＳ２０７において、ステップＳ２０４で２
次元表示に変更したウインドウを３次元表示に戻す。そ
の後、ステップＳ２０１へ戻り、上述のようにして基準
位置Ｘ₀を決定する。

【００４０】なお、ステップＳ２０５における視点位置
が追従範囲には行ったか否かの判定は例えば次のように
行える。すなわち、ステップＳ２０４で２次元表示に変
更したウインドウによる重心位置と視点位置の相対位置
関係を監視する。ここで、ウインドウの重心位置は、ド
ラッグ操作によるウインドウの移動により変化する可能
性があるので、少なくとも該当するウインドウに対する
ドラッグ操作が行われた場合には重心位置を計算しなお
す。このようにして、視点位置の移動及び／或いはウイ
ンドウの移動によって視点位置が追従範囲に入ったなら
ば、ステップＳ２０６からステップＳ２０７へ処理を進
めることになる。

【００４１】再び図５に戻り、ステップＳ１０２におい
て観察者の視点位置とディスプレイとの距離Ｌ₀を取得
する。また、ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１
で決定された基準位置Ｘ₀からの視点位置の水平方向の
ずれ量ｘを算出する。

【００４２】ステップＳ１０４では、観察者の光軸方向
の移動により生じるクロストークの補正を行う。すなわ
ち、ステップＳ１０２で得られた距離Ｌ₀を用いて自発
光型表示素子１０１上の市松状パターン１０４の水平方
向のピッチＰ_mを上述の式（１）によって計算しなお
し、そのピッチＰ_mによって自発光型表示素子１０１上
の市松上パターン表示を行う。

【００４３】続いて、ステップＳ１０５以降において、
ステップＳ１０３で算出されたずれ量ｘを用いて水平方
向の位置ずれに起因するクロストークの補正を行う。

【００４４】まず、ステップＳ１０５において、水平方
向のずれ量ｘを予め設定されている基準の眼間距離Ｅ
（たとえば６５ｍｍ）で除算し、整数である商Ｎと、そ
の絶対値がＥ以下である余りｓを得る。すなわち、ｘ、
Ｅ、Ｎ、ｓは、ｘ＝Ｎ・Ｅ＋ｓ（ただし、Ｎは整数、|ｓ|＜Ｅ）なる関係を有する。

【００４５】ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５
で得られたＮが奇数か偶数かを判断し、偶数ならばステ
ップＳ１０７へ、奇数ならばステップＳ１０８へそれぞ
れ進む。ステップＳ１０７において、デバイスドライバ
３１０は、第１の横ストライプ画像をディスプレイデバ
イス１０６に表示し、ステップＳ１０８においてデバイ
スドライバ３１０は第２の横ストライプ画像をディスプ
レイデバイス１０６に表示する。第１と第２の横ストラ
イプ画像の関係は、図１において左目用のストライプ画
像と右目用ストライプ画像の表示位置を入れ換えた関係
にあり、左右の眼の夫々に左右の視差画像が正しく観察
されるようにする。

【００４６】ステップＳ１０９では、ｓの絶対値が予め
定められた値、例えばＥ／１０より大きいか小さいかを
判別する。もし、小さければステップＳ１１０へ進み、
発光パターンを基準位置に戻す。また、ｓがＥ／１０よ
りも大きければ、ステップＳ１１１へ進み、発光パター
ンを基準位置より、数式（２）で与えられる分移動す
る。すなわち、ｓ・ｔ₁／（Ｌ₀＋ｔ₂）だけ移動する。なお、本実施形態はＥ／１０をしきい値
としたが、このしきい値は左右像の光学的分離状況等を
加味して決定される。

【００４７】以上のように第１の実施形態によれば、任
意の位置に表示された３次元表示ウインドウに関して、
適切な視点追従制御を行うことが可能となる。また、複
数の３次元表示ウインドウが表示されていても、それら
のウインドウに関して適切な視点追従制御を行うことが
可能となる。

【００４８】なお、上記実施形態では、３次元表示ウイ
ンドウについて算出された重心位置に対して視点位置が
視点追従範囲外となった場合に、３次元表示ウインドウ
を２次元表示として、視点位置が追従範囲に戻るの待つ
が、これに限らない。例えば複数の３次元表示ウインド
ウのうち、検出された視点位置から遠いものから順に一
つずつ２次元表示し、重心計算の対象から外すようにし
てもよい。このようにすれば、例えば図７のような表示
において、ウインドウ３３ａ、３３ｂ、３３ｃの重心位
置を用いると視点位置が追従範囲を越える場合に、例え
ばウインドウ３３ｃを２次元表示として、ウインドウ３
３ａと３３ｂの重心位置と視点位置の関係を調べ、視点
位置が追従範囲に入った場合は、その重心位置を基準位
置とするようにしてもよい。

【００４９】なお、本実施形態では、視点追従制御にお
いて光指向性の制御を行うが、これに加えて運動視差制
御を行うようにしてもよい。運動視差とは、検出された
視点位置に応じて、徐々に物体の側面が見えてくるとい
ったように、物体の表示状態を変えていくものである。
この場合、検出された視点位置のずれ量に応じて立体像
を更新していくので、図５、図６のフローチャートで説
明した手法によって検出された視点位置のずれ量ｘに基
づいて立体像の更新、描画を行う。

【００５０】この結果、以下の運動視差制御を実現でき
る。（１）観察者の移動にともなってウインドウの立体像が
更新、描画される。（２）ウインドウの移動（ドラッグ）に伴って、ウイン
ドウの立体像が更新、描画される。

【００５１】なお、例えばウインドウの移動中には２次
元の運動視差画像を表示するようにしてもよい。この場
合、ウインドウの移動終了後には、３次元表示に戻すこ
とになる。

【００５２】また、上記実施形態の光学系は、図１３に
示すように、特開平１０−７８５６３号等に開示されて
いるような、シリンドリカルレンズを水平方向に並べた
レンチキュラ１３０１を用いた構成でもよい。

【００５３】＜第２の実施形態＞上記第１の実施形態で
は、自発光型表示素子１０１に市松状パターン１０４を
表示して立体視を可能とした。本実施形態では、市松状
に光透過部と非透過部を設けたマスクパターンを用いる
場合を説明する。

【００５４】図９は第２の実施形態による立体表示装置
の構成を示す図である。同図において、第１の実施形態
（図１）と同様の構成には同一の参照番号を付してあ
る。

【００５５】図９において、９０１はバックライト光源
（面光源）であり、９０２は市松状の開口部９０３と遮
光部９０４を有するマスク基板である。第２の実施形態
では、第１の実施形態における市松状パターン１０４を
表示した自発光型表示素子１０１とを、バックライト光
源９０１とマスク基板９０２で置き換えた構成となって
いる。また、９１０は、アクチュエータであり、マスク
基板９０２を水平方向に移動する。第１の実施形態で
は、マスクパターン１０４の表示を移動することにより
水平方向の補正を行ったが、第２の実施形態では、マス
ク基板９０２をアクチュエータ９１０によって移動する
ことにより水平方向の視点追従を行う。

【００５６】以上のように、第２の実施形態では、視点
追従制御を行うに際して、マスク基板９０２の移動とい
う機械的な動作が必要となる。このような移動を視点追
従のための動作を行っている最中は、光指向性が刻々と
変化し、観察者にとって見苦しいものとなってしまう。
第２の実施形態では、このような問題に対処する。

【００５７】図１０は第２の実施形態による視点追従制
御を説明するフローチャートである。図１０において、
ステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５〜Ｓ１０９は上
述の第１の実施形態（図５）と同様の処理である。ただ
し、マスク基板９０２では、開口部と遮光部のピッチＰ
_mを変更することが容易ではないので、第２の実施形態
では光軸方向の観察者の移動に対するクロストークの補
正は実行しないものとする（すなわち、ステップＳ１０
２とＳ１０４は省略される）。

【００５８】ステップＳ１０９において、ｓ≦Ｅ／１０
の場合は、ステップＳ３０１へ進み、マスク基板９０２
を基準位置へ移動する。また、ｓ＞Ｅ／１０となった場
合はステップＳ３０２へ進み、数式（２）で与えられる
分移動する。すなわち、ｓ・ｔ₁／（Ｌ₀＋ｔ₂）だけ移動する。

【００５９】その後、ステップＳ３０３へ進み、マスク
基板９０２が上記ステップＳ３０１及びＳ３０２によっ
て移動中か否かを判断し、移動中であればステップＳ３
０４で遅延処理を行う。遅延処理としては、（１）マスク基板９０２の移動中はディスプレイデバイ
ス１０６上に何も表示しない。（２）マスク基板９０２の移動中は、３次元ウインドウ
内の表示を禁止する。（３）マスク基板９０２の移動中は、ディスプレイデバ
イス１０６上の表示を全て２次元表示とすること等が挙
げられる。

【００６０】また、図６のフローチャートで説明した処
理により、観察者が追従範囲外に出てしまった場合は、（１）３次元表示ウインドウの表示を２次元表示とし、
２次元表示であることを明示するウインドウ枠に変更す
る。（２）視点位置が追従範囲に戻るまで視点追従制御を中
止する。という処理が行われることになる。

【００６１】また、第２の実施形態において、ウインド
ウのドラッグ操作による移動速度が、視点追従制御の追
従速度を越えた場合に、すべての３次元表示ウインドウ
を２次元表示とするように制御してもよい。

【００６２】なお、図９に示した構成において、光の拡
散状態と透過状態の２状態の制御ができる、高分子分散
型液晶で構成された光指向制御素子（ＰＤＬＣ）等をデ
ィスプレイデバイス１０６とレンチキュラレンズ１０５
の間、或いはレンチキュラレンズ１０５とマスク基板９
０２の間に設けて、２次元表示と３次元表示の切り換え
を行えるようにしてもよい。すなわち、ＰＤＬＣを拡散
状態として光指向性を打ち消すことにより２次元表示装
置となり、透過状態とすることにより３次元表示装置と
なる。なお、ＰＤＬＣの代わりに拡散シートの挿入状態
と非挿入状態を切換えるようにしてもよい。

【００６３】また、上記のように２次元表示と３次元表
示の切換を行える装置において、２次元表示状態となっ
ている場合、マスク基板９０２の移動は表示状態に影響
を及ぼさない。従って、２次元表示となっている間は、
３次元表示状態に切り換わったときにマスク基板の追従
遅れが少なくなるような位置にマスク基板９０２を移動
しておく（以下、マスク基板のバックグランド処理とい
う）ようにしてもよい。以下、この処理を説明する。

【００６４】図１１は第２の実施形態によるマスク基板
９０２のバックグランド処理について説明するフローチ
ャートである。図１１に示されるフローチャートは、図
１０のステップＳ１０３とステップＳ１０５の間に挿入
される。

【００６５】まず、ステップＳ４０１において、当該表
示装置が３次元表示状態にあるかどうかを判断する。す
なわち、ＰＤＬＣが透過状態にある場合、或いは拡散シ
ートが挿入されていない場合は３次元表示状態であり、
この場合はそのままステップＳ１０５へ進み、上述した
視点追従制御を実行する。

【００６６】一方、ＰＤＬＣが拡散状態にある場合、或
いは拡散シートが挿入された状態にある場合は、２次元
表示状態であり、処理はステップＳ４０２へ進む。ステ
ップＳ４０２では、３次元表示ウインドウ（３次元表示
される可能性のあるウインドウ）を抽出する。そして、
ステップＳ４０３において、ステップＳ４０２で抽出さ
れたウインドウの重心位置を求め、この重心位置と視点
位置とに基づいてマスク基板を最適な位置に移動する。

【００６７】以上のように処理することにより、２次元
表示状態から３次元表示状態に切り換わった際に、マス
ク基板９０２が既に適切な位置に移動しているので、ス
ムースな表示切換が可能となる。

【００６８】なお、上記実施形態ではマスク基板９０２
を移動したが、例えばレンチキュラレンズのような他の
光学部材を移動するようにしてもよい。

【００６９】＜第３の実施形態＞上述した第１の実施形
態では、光軸方向の観察者の移動に対して、市松パター
ンのピッチＰ_mを制御することで対応した。しかしなが
ら、第２の実施形態のようなマスク基板を用いた場合
は、市松パターンのピッチを変更することは困難であ
り、このため第２の実施形態では光軸方向の補正を行っ
ていない。第３の実施形態では、市松パターンのピッチ
を制御せずに、３次元表示ウインドウの表示サイズを制
御することにより、観察者の光軸方向の移動に対する画
質の維持を行う。

【００７０】図１２は第３の実施形態による３次元表示
ウインドウのサイズ決定処理を説明するフローチャート
である。なお、図１２に示されるフローチャートは、図
１０に示されるフローチャートのステップＳ１０１とス
テップＳ１０３の間に挿入されるものとする。

【００７１】まず、ステップＳ５０１において、ディス
プレイデバイス１０６と視点位置との距離Ｌ₀を取得す
る。次に、ステップＳ５０２では、３次元表示ウインド
ウの幅に基づいて、立体視可能な距離範囲を算出する。
ウインドウの幅と、立体視可能な距離範囲は、例えば文
献「３Ｄ映像 Vol.7 No.2, 1993/March、４〜７ペー
ジ」に記載されている立体視領域に基づいて算出され
る。上述の文献では、レンチキュラ方式について言及し
ているが、他の直視型立体ディスプレイにも適用でき
る。設計上の立体視最適距離をＤ0、立体視できる最近
距離をＤF、立体視できる最遠距離をＤS、ウインドウの
横幅をＡ（ｍｍ）、眼間距離をＫ（通常６５ｍｍ）、ｎ
を画像数とした場合に以下のように表わされる。

【００７２】

【数３】

【００７３】ステップＳ５０３では、上記の式のＡに処
理対象の３次元表示ウインドウの幅を代入し、当該ウイ
ンドウの立体視可能範囲を求める。そして、この求まっ
た立体視可能範囲に、ステップＳ５０１で得られた距離
Ｌ₀が入っているかを判断する。距離Ｌ₀が立体視可能範
囲に入らない場合は、この距離Ｌ₀が立体視可能範囲に
収まるように当該ウインドウの幅を変更する。以上の処
理をすべての３次元表示ウインドウに対して行う（ステ
ップＳ５０５）。

【００７４】以上のように、第３の実施形態によれば、
ディスプレイデバイス１０６と視点位置との距離が、立
体視可能となるように３次元表示ウインドウ幅が調整さ
れるので、観察者は多様な視点位置で、高品位な立体視
を行うことができる。

【００７５】なお、本実施形態の目的は、前述した実施
形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコード
を記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給
し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（または
ＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコ
ードを読出し実行することによっても、達成されること
は言うまでもない。

【００７６】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本実施形態を構成することになる。

【００７７】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００７８】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００７９】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表示画面中の任意の位置に任意のサイズで表示すること
が可能なウインドウ内に３次元画像を表示する場合に、
適切な視点追従制御を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による立体画像表示装置の概略
構成を示す図である。

【図２】第１の実施形態による立体画像表示装置の立体
観察を説明する図である。

【図３】第１の実施形態による立体表示システムの構成
を示すブロック図である。

【図４】本実施形態による光学系の諸元を説明する図で
ある。

【図５】本実施形態による視点追従制御を説明するフロ
ーチャートである。

【図６】本実施形態による基準位置Ｘ₀の決定処理を説
明するフローチャートである。

【図７】本実施形態による３次元表示ウインドウの表示
状態を説明する図である。

【図８】本実施形態による３次元表示ウインドウの表示
状態を説明する図である。

【図９】第２の実施形態による立体表示装置の構成を示
す図である。

【図１０】第２の実施形態による視点追従制御を説明す
るフローチャートである。

【図１１】第２の実施形態によるマスク基板９０２のバ
ックグランド処理について説明するフローチャートであ
る。

【図１２】第３の実施形態による３次元表示ウインドウ
のサイズ決定処理を説明するフローチャートである。

【図１３】水平方向にシリンドリカルレンズを配置した
レンチキュラを用いた光学系を示す図である。

フロントページの続きＦターム(参考） 5C025 AA30 CA09 DA10 5C061 AA07 AA13 AA20 AA27 AB14 AB17 5C080 AA10 BB05 CC04 DD21 EE17 JJ01 JJ02 JJ05 JJ06 JJ07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】視差画像を左右の夫々の眼によって観察
させるための光指向性を生成して３次元画像を観察可能
とする表示制御装置であって、観察者の視点位置を検出する検出手段と、表示中の３次元表示ウインドウの位置に基づいて視点追
従のための基準位置を取得する取得手段と、前記検出手段で検出された視点位置と前記取得手段で取
得した基準位置とに基づいて、視点追従を行うべく前記
光指向性の生成状態を制御する制御手段とを備えること
を特徴とする表示制御装置。
【請求項２】前記取得手段は、アクティブな３次元表
示ウインドウの中心位置を基準位置として取得すること
を特徴とする請求項１に記載の表示制御装置。
【請求項３】前記取得手段は、表示中の３次元表示ウ
インドウの重心位置を算出し、これを基準位置とするこ
とを特徴とする請求項１に記載の表示制御装置。
【請求項４】前記基準位置に対する前記視点位置が追
従範囲を出た場合に、表示内容を全て２次元表示とする
表示変更手段を更に備えることを特徴とする請求項１に
記載の表示制御装置。
【請求項５】前記表示変更手段によって２次元表示が
なされている状態で、視点位置が追従範囲に入った場合
に、３次元表示ウインドウを２次元表示から３次元表示
へ戻すことを特徴とする請求項４に記載の表示制御装
置。
【請求項６】前記取得手段で取得された基準位置と前
記検出手段で検出された視点位置とに基づいて運動視差
表示を実行する手段を更に備えることを特徴とする請求
項１に記載の表示制御装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記基準位置に対する
前記視点位置が追従範囲を出た場合に、重心位置の計算
対象とする３次元表示ウインドウの組み合わせを変更し
て視点追従を試みることを特徴とする請求項３に記載の
表示制御装置。
【請求項８】前記検出手段は、更に視点位置と画像表
示面との距離を検出し、前記距離に基づいて光指向性を制御する第２制御手段を
更に備えることを特徴とする請求項１に記載の表示制御
装置。
【請求項９】前記制御手段は、光学部材を移動制御す
ることにより視点追従を行うことを特徴とする請求項１
に記載の表示制御装置。
【請求項１０】前記視点追従のために前記光学部材を
移動している間は３次元の表示を禁止することを特徴と
する請求項９に記載の表示制御装置。
【請求項１１】前記視点追従のために前記光学部材を
移動している間は、表示画面における画像表示を禁止す
ることを特徴とする請求項９に記載の表示制御装置。
【請求項１２】前記光指向性を除去して２次元画像表
示装置として機能させる切換手段と、前記切換手段によって２次元画像表示装置として機能し
ている場合に、前記光学部材を待機位置へ移動する移動
手段を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の表
示制御装置。
【請求項１３】前記移動手段は、３次元表示が可能な
ウインドウを抽出し、それらの重心位置に基づいて前記
待機位置を決定することを特徴とする請求項１２に記載
の表示制御装置。
【請求項１４】前記制御手段は、前記３次元ウインド
ウの移動速度を検出し、該移動速度が前記制御手段によ
る視点追従の速度を越えた場合には、該３次元ウインド
ウを２次元表示に切換えることを特徴とする請求項９に
記載の表示制御装置。
【請求項１５】前記検出手段は、更に視点位置と画像
表示面との距離を検出し、前記距離に基づいて３次元ウインドウの表示幅を制限す
ることを特徴とする請求項９に記載の表示制御装置。
【請求項１６】前記３次元ウインドウの表示幅の制限
は、前記距離と観察者の眼間距離とに基づいてなされる
ことを特徴とする請求項１５に記載の表示制御装置。
【請求項１７】グラフィカルユーザインタフェースと
して、前記３次元表示ウインドウを含むオブジェクトを
表示する手段を更に備えることを特徴とする請求項１に
記載の表示制御装置。
【請求項１８】視差画像を左右の夫々の眼によって観
察させるための光指向性を生成して３次元画像を観察可
能とする表示制御装置の制御方法であって、観察者の視点位置を検出する検出工程と、表示中の３次元表示ウインドウの位置に基づいて視点追
従のための基準位置を取得する取得工程と、前記検出工程で検出された視点位置と前記取得工程で取
得した基準位置とに基づいて、視点追従を行うべく前記
光指向性の生成状態を制御する制御工程とを備えること
を特徴とする表示制御方法。
【請求項１９】前記取得工程は、アクティブな３次元
表示ウインドウの中心位置を基準位置として取得するこ
とを特徴とする請求項１８に記載の表示制御方法。
【請求項２０】前記取得工程は、表示中の３次元表示
ウインドウの重心位置を算出し、これを基準位置とする
ことを特徴とする請求項１８に記載の表示制御方法。
【請求項２１】前記基準位置に対する前記視点位置が
追従範囲を出た場合に、表示内容を全て２次元表示とす
る表示変更工程を更に備えることを特徴とする請求項１
８に記載の表示制御方法。
【請求項２２】前記表示変更工程によって２次元表示
がなされている状態で、視点位置が追従範囲に入った場
合に、３次元表示ウインドウを２次元表示から３次元表
示へ戻すことを特徴とする請求項２１に記載の表示制御
方法。
【請求項２３】前記取得工程で取得された基準位置と
前記検出工程で検出された視点位置とに基づいて運動視
差表示を実行する工程を更に備えることを特徴とする請
求項１８に記載の表示制御方法。
【請求項２４】前記制御工程は、前記基準位置に対す
る前記視点位置が追従範囲を出た場合に、重心位置の計
算対象とする３次元表示ウインドウの組み合わせを変更
して視点追従を試みることを特徴とする請求項２０に記
載の表示制御方法。
【請求項２５】前記検出工程は、更に視点位置と画像
表示面との距離を検出し、前記距離に基づいて光指向性を制御する第２制御工程を
更に備えることを特徴とする請求項１８に記載の表示制
御方法。
【請求項２６】前記制御工程は、光学部材を移動制御
することにより視点追従を行うことを特徴とする請求項
１８に記載の表示制御方法。
【請求項２７】前記視点追従のために前記光学部材を
移動している間は３次元の表示を禁止することを特徴と
する請求項２６に記載の表示制御方法。
【請求項２８】前記視点追従のために前記光学部材を
移動している間は、表示画面における画像表示を禁止す
ることを特徴とする請求項２６に記載の表示制御方法。
【請求項２９】前記光指向性を除去して２次元画像表
示装置として機能させる切換手段によって２次元画像表
示装置として機能させている間に、前記光学部材を待機
位置へ移動する移動工程を更に備えることを特徴とする
請求項２６に記載の表示制御方法。
【請求項３０】前記移動工程は、３次元表示が可能な
ウインドウを抽出し、それらの重心位置に基づいて前記
待機位置を決定することを特徴とする請求項２９に記載
の表示制御方法。
【請求項３１】前記制御工程は、前記３次元ウインド
ウの移動速度を検出し、該移動速度が前記制御工程によ
る視点追従の速度を越えた場合には、該３次元ウインド
ウを２次元表示に切換えることを特徴とする請求項２６
に記載の表示制御方法。
【請求項３２】前記検出工程は、更に視点位置と画像
表示面との距離を検出し、前記距離に基づいて３次元ウ
インドウの表示幅を制限することを特徴とする請求項２
６に記載の表示制御方法。
【請求項３３】前記３次元ウインドウの表示幅の制限
は、前記距離と観察者の眼間距離とに基づいてなされる
ことを特徴とする請求項３２に記載の表示制御方法。
【請求項３４】グラフィカルユーザインタフェースと
して、前記３次元表示ウインドウを含むオブジェクトを
表示する工程を更に備えることを特徴とする請求項１８
に記載の表示制御方法。
【請求項３５】請求項１８乃至３４のいずれかに記載
の表示制御方法をコンピュータによって実現するための
制御プログラムを格納する記憶媒体。