JP2003087822A - 適応型自動立体表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】観察者に関したフィードバックデータに反応し
て左目の見る瞳孔及び右目の見る瞳孔の空間的位置の修
正が可能な自動立体画像表示装置を提供する。 【解決手段】 上記装置１０は、観察者１２の左右の目
の瞳孔１４１、１４ｒに別個の左右の目の画像をそれぞ
れ提供する、広い視野の瞳孔画像化を提供するためにボ
ールレンズ光学を使用する。少なくとも一つの観察者フ
ィードバックセンサー５２は、観察者１２に関してフィ
ードバックデータを提供するために配置される。フィー
ドバックデータは、左右の見る瞳孔形成装置３６ｌ、３
６ｒを調節するデータに基づく、コントロールロジック
プロセッサーによって使用される。感知されたフィード
バックデータに基づくコントロールロジックプロセッサ
ーはまた、画像内容を変化するか、若しくは、臭い、移
動、及び音のような他の刺激を提供するかもしれない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、画像を
見るための自動立体（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉ
ｃ）表示システムに関し、より詳細には、視聴者の特性
及び反応に適合することができる自動立体で見ることを
提供するための装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動立体表示システムの潜在的な価値
は、特に、エンターテイメント及びシミュレーション分
野で広く認識されている。自動立体表示システムは、非
常に広い視界を有する３Ｄ画像を伴い視覚的に観察者を
囲むことにより、観察者において現実的な見る体験を提
供するように企てられた“没入”システムを含んでい
る。前述のシステムを含む立体表示の大きなグループと
は異なり、自動立体表示は、例えば、ゴーグル、ヘッド
ギア、若しくは特別な眼鏡のような種類の着用アイテム
の必要性をなくすことを特徴とされる。すなわち、自動
立体表示は、観察者にとって、“自然”な見る状態を提
供することを目的とする。没入システムにおける定評あ
る設計目標は、最も現実的な見る環境を可能な限り提供
することである。これが視覚的な知覚に最も明白に関係
がある一方、さらに、それは聴覚、触覚、他の感覚的知
覚を同様に包含することができる。

【０００３】ＳＤＩ ９９ Ｄｉｇｅｓｔ、“Ａｕｔｏ
ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏ
ｆ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ｖｉｒ
ｔｕａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ”、Ｇ．Ｊ．Ｋｉｎｔｚの
記事において、広い視野を伴う自動立体表示を提供する
ための一つのアプローチが開示されている。Ｋｉｎｔｚ
のアプローチを用いると、眼鏡若しくはヘッドギアは必
要としない。しかしながら、観察者の頭は、視準を正さ
れた仮想画像を形成する、一動原体の鏡によって映し出
される、ＬＥＤエミッターの配列を有する急速に回転し
ている球状のシェル内に位置すべきである。Ｋｉｎｔｚ
の設計が広い視野を有する真の自動立体システムにおけ
る一つの解決策を提供する一方で、かかる設計は重大な
欠点を有している。Ｋｉｎｔｚの設計の欠点では、観察
者の頭を迅速に回転する表面に近接することを必要とす
ることである。かかるアプローチは、回転する表面上の
構成部分との接触からの事故及び傷害の見込みを最小限
にする手段を必要とする。保護遮蔽でさえ、急速に移動
している表面への接近は最小で、観察者を不安にさせる
かもしれない。加えて、かかるシステムの使用は、目的
である自然な現実の幻覚を危険にさらす頭の動きの考慮
すべき抑制を課す。

【０００４】自動立体システムの一つのクラスは、Ｓ．
Ａ． Ｂｅｎｔｏｎ， Ｔ．Ｅ．Ｓｌｏｗｅ， Ａ．
Ｂ． Ｋｒｏｐｐ， 及びＳ．Ｌ． Ｓｍｉｔｈ（１９
９９年１月、ＳＰＩＥ、Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｄ
ｉｓｐｌａｙｓ ａｎｄ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉ
ｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＶＩ、“Ｍｉｃｒｏｐｏｌａｒ
ｉｚｅｒ−ｂａｓｅｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｖｉｅｗｅ
ｒ ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａ
ｙ，”）によって記事が概説されるような、観察者の目
の上に１ペアの光学投影系の射出瞳の画像化により作動
する。Ｂｅｎｔｏｎにより概説されるような瞳孔画像化
は、大きなレンズ若しくは鏡を用いて実行される。観察
者の目が像を描かれた瞳孔と一致する観察者は、どんな
種類の眼鏡も着用せず、混信のない立体鏡の場面を見る
ことができる。

【０００５】瞳孔画像化を用いる自動立体表示システム
により提供される見る体験の価値及び現実的な質は、広
い視野と大きな射出瞳を伴う３Ｄ画像を表現することに
より増幅されることが容易く認識できる。観察者が頭の
動きを厳格に抑制せずに、及び観察者がゴーグル若しく
は他の装置を着用を要求されずに、快適に着席すること
を許容する場合、かかるシステムは没入的な見る機能に
は最も効果的である。完全に３Ｄ画像化を満足するため
に、かかるシステムは、個別の高解像度画像を左右の目
に提供する。かかるシステムが、実際の床面積及び容積
を可能な限りほとんど占めていない一方で、フィールド
の深度及び幅の幻覚を創成するために緊密さのために最
も都合よく設計されていることはまた、容易く認識でき
るであろう。

【０００６】フェルゲンツ（ｖｅｒｇｅｎｃｅ）に関連
した深度合図と適合動作の対立は逆に見る体験と衝突す
ることができることはまた、周知である。フェルゲンツ
は、視野内で物体の個別の画像を融合する目的で、観察
者の目が交差するべき角度を意味する。フェルゲンツが
減少すると、次いで、見ていた物体はより離れているよ
うになり消滅する。適合動作は、興味のある対象物のた
めに網膜の焦点を維持するため、観察者の目のレンズが
形を変更するという要求を意味する。また、観察者が、
フェルゲンツと適合動作のための誤って組合せられた深
度合図に一定の期間暴露される場合、観察者の深度知覚
の一時的低下がありえることは周知である。さらに、適
合動作合図が離れた画像位置に相当する場合、奥行き感
覚でこの負の効果は緩和することができることは周知で
ある。

【０００７】従来の自動立体表示ユニットの実施例は、
着席した観察者は、各々の目の個別の光学投影系から生
成された画像を使用して創成された明白な３Ｄ視覚的な
効果を体験し、また多くの平らな鏡からなる画像化シス
テムを使用して、観察者に導くことが米国特許出願番号
５６７１９９２（Ｒｉｃｈａｒｄｓ）に開示されてい
る。

【０００８】立体画像化における従来の解決策は、前述
で注意した挑戦のうちのいくつかに取り組んだが、しか
し、改良の余地がある。例えば、数多の初期の立体シス
テムは、３Ｄの見る体験を提供するために、特別なヘッ
ドウェア、ゴーグル、若しくは眼鏡を採用する。かかる
システムの一つの実施例のように、米国特許出願番号６
０３４７１７（Ｄｅｎｔｉｎｇ ｅｔ ａｌ．）は、３
Ｄ効果のために各目に適切な画像を選択的に導く目的
で、１セットの消極的な極性をもつ眼鏡を着用する観察
者を必要とする投影表示システムを開示している。

【０００９】確かに、シミュレーションの適用における
ように、ある種類のヘッドギアが立体鏡を見るのに適切
であると考えることができるいくつかの状況がある。か
かる適用において、米国特許出願番号５５７２２２９
（Ｆｉｓｈｅｒ）は、広い視野で立体的に見ることを提
供する、投影表示ヘッドギアを開示している。しかしな
がら、可能である場合には、米国特許出願番号５６７１
９９２の装置にて開示しているように、観察者が何れの
種類の装置の着用をも必要としないで自動立体を見るこ
との提供に利点がある。頭の移動の自由度を許容するこ
とがまた、利点である。対比して、米国特許出願番号５
９０８３００（Ｗａｌｋｅｒ ｅｔ ａｌ．）は、観察
者の頭が固定位置で維持されている、ハンググライダー
シミュレーションシステムを開示している。かかる解決
策がＷａｌｋｅｒらの特許に開示されている制限された
シミュレーション環境で耐えられ、装置の全体の光学的
設計を簡素化する一方で、頭の移動の抑制は没入システ
ムにおいて欠点となるであろう。特に、Ｗａｌｋｅｒら
の特許に開示されているシステムは、効果的に視野を制
限する、狭い見る口径を採用している。軸外配位に配置
されている複雑で、従来の投影レンズは、所望の出力瞳
孔サイズを獲得するために使用されるスケーリングを伴
う米国特許出願番号５９０８３００に開示されている装
置で採用される。

【００１０】観察者から離れた２つの異なる距離での２
つのスクリーンのビームスプリッターを介して組み合わ
された画像を観察者に表現することによって視覚的な深
度効力を提供するために、多くのシステムが開発され、
それによって、米国特許出願番号５２５５０２８（Ｂｉ
ｌｅｓ）に開示されているような立体画像化の幻影を創
成する。しかしながら、この種類のシステムはわずかな
見る角度にせいげんされて、したがって、没入する見る
体験を提供するためには適さない。加えて、かかるシス
テムを用いて表示された画像は実像であり、観察者に近
接して表現されて、このようにして、前述のフェルゲン
ツ／適合動作問題が導入される。

【００１１】フェルゲンツ／適合動作問題効果を最小化
する目的で、３Ｄ見るシステムが、観察者から比較的離
れた距離で、真若しくは仮想の何れかの立体画像のペア
を表示すべきであることが一般的に認識される。実像に
おいて、大きい表示スクリーンが、観察者から良好な距
離で好ましく位置されて、採用されるべきであることを
意味する。しかしながら、仮想画像において、米国特許
出願番号５９０８３００（Ｗａｌｋｅｒ）で開示されて
いるように、比較的小さい曲面鏡が使用され得る。曲面
鏡は、観察者から程遠く離れた距離で仮想画像を提供す
る、コリメーターとして作用する。立体画像化における
別のシステムは、伸縮可能なメンブラン鏡を使用する、
Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ
Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍ ＶＩ
Ｉ， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ ＳＰＩＥ， Ｖｏ
ｌｕｍｅ ３９５７の“Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｍｉｒｒｏ
ｒ Ｂａｓｅｄ Ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ
Ｄｉｓｐｌａｙ ｆｏｒＴｅｌｅ−Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
ａｎｄ Ｔｅｌｅｐｒｅｓｅｎｃｅ Ａｐｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎ”（ＭｃＫａｙ， Ｍａｉｒ， Ｍａｓｏｎ，
Ｒｅｖｉｅ）に開示されている。しかしながら、Ｍｃ
Ｋａｙの記事で開示されている装置は、従来の投影光学
の使用及びメンブラン鏡湾曲を制限する次元の抑制によ
り、制限された視野を有する。

【００１２】曲面鏡は、曲面鏡がコリメーターとして使
用されない場合に、立体システムで実像を提供するため
に使用される。かかるシステムは、例えば、米国特許出
願番号４６２３２２３（Ｋｅｍｐｆ）及び４７９９７６
３（Ｄａｖｉｓ ｅｔ ａｌ．）にて開示されている。
しかしながら、前述のようなシステムは、一般的には、
ほんのわずかな視野が必要な場合にのみ適している。

【００１３】特に、上記に注意した米国特許出願番号５
６７１９９２で開示しているシステムのような、立体投
影において存在する解決は、実像としての画像を投影す
る。しかしながら、実像の表現は、立体画像化において
固有の欠点を有している。実像の表示において、観察者
により見られた画像は、表示面上に形成されるか若しく
は投影される。かかる表示面の寸法は、投影された画像
のフィールドを必然的に制限する。これは、画像が曲面
に投影された場合でさえも真である。これは不適当なゆ
がみ及び他の画像異常に帰着することができ、視野を抑
制するだけでなく画質全体を制限する。スクリーンアー
ティファクトは、さらに表示された実像の画質を下げる
ことができる。

【００１４】実像の当社の代替として、光学システムは
仮想画像表示を生成することができる。実像を形成する
ための方法と比較して、仮想画像は表示面上には形成さ
れない。すなわち、表示面が仮想画像の知覚された場所
に位置する場合、表示面上に画像は全く形成されない。
仮想画像表示は、米国特許出願番号５６２５３７２（Ｈ
ｉｌｄｅｂｒａｎｄ ｅｔ ａｌ．）で概説されるよう
に、多くの固有の利点を有する。立体画像化における一
つの著しい利点のように、仮想画像のサイズは、表示面
のサイズ若しくは位置によって制限されない。加えて、
仮想画像における源の対象物は小さいかもしれないし、
簡素な実施例としての拡大眼鏡は、対象物の仮想画像を
提供する。このようにして、従来のシステムと比較した
場合に、より現実的な見る体験である、実像の投影は、
ある距離離れて現れて配置される仮想画像の形成により
提供される。さらに、仮想画像を提供することは、実像
を投影する場合に必要かもしれないように、スクリーン
アーティファクトを補う如何なる必要も排除する。

【００１５】光学的な知覚からすると、瞳孔画像化を用
いる自動立体設計に利点があることは分かる。瞳孔画像
化のために設計されたシステムは、左右の瞳孔に対応す
る、立体ペアとして、個別の画像を提供するべきで、及
びゴーグル若しくは特別なヘッドギアなしで自然な見る
状態を提供するべきである。加えて、移動のある程度の
自由を許容し、及び超広い視野を提供するように、かか
るシステムに、観察者にとって可能な限り大きい瞳孔を
提供することは利点であろう。システム自体で取られ
る、前述の要求の任意の単一のものが達成されることが
困難であることが光学技術において認識される。理想的
な自動立体画像化システムは、より完全な満足及び現実
的な見る体験を提供する目的で、両者の要求に立ち向か
うべきである。加えて、かかるシステムは、高い明るさ
及びコントラストを伴う、現実的な画像において充分な
解像度を提供するべきである。さらに、適合動作に小さ
な足跡があるという要求は、システムの設計に物理的な
抑制を課す。さらに、両眼間にある分離のために次元の
制約がある。その結果、見るために各目に向けられた個
別の画像を正確に間隔を置き正確に分離することができ
る。従来のレンズ設計技術を使用して、眼間距離制約
は、単に投射レンズを計測することにより与えられた極
めて広いフィールドでより大きな瞳孔直径を達成する能
力を制限することを注意することは有益である。

【００１６】一動原体の画像化システムは、ユニット倍
率のために設計された画像化システムでの一致する曲率
中心で整列された球面鏡の配置を教示する、米国特許出
願番号３７４８０１５（Ｏｆｆｎｅｒ）に開示されてい
るように、平らな対象物の高解像度の画像化のために極
めて有利な利点を提供するために示されている。Ｏｆｆ
ｎｅｒの特許に開示されている一動原体の配置は、画像
異常の多くの型を最小限にし、高解像度の反射光学の画
像化システムの単純化された光学の設計を容認して、概
念的に簡単である。さらに、鏡及びレンズの一動原体の
配置は、米国特許出願番号４３３１３９０（Ｓｈａｆｅ
ｒ）に開示されているように、広い視野を有する望遠鏡
システムにおける利点を提供することが周知である。し
かしながら、全面的な単純性及びゆがみと光学収差を最
小限にするための一動原体の設計の利点が評価すること
ができる一方で、かかる設計概念は、合理的に小さな全
面的な足跡を備えた、広い視野及び大きな射出瞳を要求
する没入システムで実施することが困難になりえる。さ
らに、完全な一動原体の設計は、左右の瞳孔のために個
別の画像を要求する、すべての立体画像化のための要求
に合わないであろう。

【００１７】米国特許出願番号５９０８３００で開示さ
れているように、従来の広いフィールドの投影レンズ
は、瞳孔画像化自動立体表示での投影レンズとして採用
される。しかしながら、瞳孔画像化光学において従来の
アプローチを伴う、多くの欠点がある。効果的な没入し
て見ることにおいて必要とされるように角度フィールド
が可能な広角レンズシステムは、非常に複雑でコストが
かかるであろう。例えば、ドイツ国、ジェナのカールツ
アイススティファンにより製造されたＢｉｏｇｏｎ（登
録商標）レンズのような大きいフォーマットのカメラに
おける一般的な広角レンズは、７５度の角度フィールド
が可能である。Ｂｉｏｇｏｎレンズは、７つの構成部分
のレンズから構成されて、直径が８０ｍｍ以上であり、
一方で１０ｍｍの瞳孔サイズのみを提供する。大きい瞳
孔サイズにおいては、大きさが計られたレンズが必要と
されるが、しかしながら、かかるレンズ本体の大きな直
径は、見る位置での眼間距離に比べて自動立体没入シス
テムにおいて際立った設計の困難さを表す。レンズの高
価な切断を行ない、その結果、右目及び左の目アセンブ
リーを並んで配置することができるかもしれない、それ
によって人間の両眼間にある分離と一致して、一定間隔
で配置した、１ペアのレンズ瞳孔を達成は困難な製造問
題を示す。眼間距離制限は、各目の投射装置の空間のポ
ジショニングを抑制し、レンズの簡素な計測によって瞳
孔サイズの計測を排除する。さらに、効果的な没入シス
テムは非常に広い視野を最も有利に許容し、好ましくは
９０度を越えて、２０ｍｍよりも大きいことが好ましい
大きな射出瞳直径を提供する。

【００１８】大きな視野の適用における代替として、ボ
ールレンズは、カップリング装置内の小型ボールレンズ
の有用な使用を開示している米国特許出願番号５９４０
５６４（Ｊｅｗｅｌｌ）で開示されているような、ファ
イバー光学カップリング及び伝達の適用で使用するため
の特異的な小型ボールレンズである、特殊な光学機能に
おいて採用される。大きなスケールにおいて、ボールレ
ンズは、米国特許出願番号５２０６４９９（Ｍａｎｔｒ
ａｖａｄｉ ｅｔ ａｌ．）にて開示されているよう
な、天文学のトラッキング装置内で活用される。Ｍａｎ
ｔｒａｖａｄｉらの特許において、最小のオフ軸の異常
若しくはゆがみを伴い、広い視野で、６０度よりも大き
いことを許容するため、ボールレンズは採用される。特
に、独特の光学軸の欠損が有利的に使用され、結果とし
て、ボールレンズを通過するすべての主要な光線は、光
線自身の光学軸を確定するように考慮できる。入射光の
角度の変更に関する光線の低い照明減少のために、この
適用において、単一のボールレンズは空間から複数のセ
ンサーに光を導くために都合よく使用される。特に、ボ
ールレンズの出力におけるフォトセンサーは、曲がった
焦面に沿って配置される。

【００１９】広角画像化における球状若しくはボールレ
ンズの利点はまた、米国特許出願番号５３１９９６８
（Ｂｉｌｌｉｎｇ−Ｒｏｓｓ ｅｔ ａｌ．）にて開示
されているように、宇宙船姿勢を決定するための装置に
おいて使用される。ここで、鏡の配列はボールレンズを
経由する光線を導く。レンズを通過する光線が画像面に
対して正常な入射であるため、このレンズの形状は有利
である。光線は、このようにしてレンズの中心に向かっ
て屈折し、結果として、広い視野を有する画像化システ
ムとなる。ボールレンズの他の専門の使用の特質が、米
国特許出願番号４８５４６８８（Ｈａｙｆｏｒｄ ｅｔ
ａｌ．）に開示されている。Ｈａｙｆｏｒｄらの特許
の光学配列において、パイロットにおいてヘッドギアに
付されているような、非線状径路に沿った二次元画像の
伝達に向けられた、ボールレンズは、パイロットの視野
において光学的に無限である、衝突された入力画像を導
く。

【００２０】ボールレンズの広角の見る可能性における
別の使用は、夜の視界において両眼の光学での対物レン
ズの一部分としてのボールレンズの使用を教示する、米
国特許出願番号４１２４９７８（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）に
て開示されている。

【００２１】ボールレンズの使用を開示している前述の
各々の特許において、広い視野の画像化である、サポー
ト光学と共に、提供するボールレンズの全体の可能性の
示唆がある。しかしながら、特に、電子的に処理される
画像が投影される場合における、没入画像化装置におい
てかかる装置の効果的な活用の目的で、克服しなければ
ならない、実質的な問題が存在する。空間の光モジュレ
ーターのような装置を用いる従来の電子画像表示技術
は、平面上に画像を提供する。フラットフィールドイメ
ージングでのボールレンズの性能は、極めて低い。

【００２２】さらに、広い視野を提供する任意の種類の
光学投影でアドレスされるべき没入システムにおいて別
の基本的な光学限界がある。重要な限界は、ラグランジ
ュの不変式によって課される。どんな画像化システム
も、ラグランジュの不変式に一致して、それによって瞳
孔サイズ及びセミ−フィールド角度の製品は、画像サイ
ズ及び数で表した口径の製品と等しく、光学システムに
おいて不変である。また、装置と関連するラグランジェ
値が小さいために、比較的少ない数で表した口径にて作
動できる比較的小さな空間光モジュレーター若しくは同
様のピクセル配列である、画像ジェネレーターとして使
用する場合において限界である。しかしながら、大きな
視野に大きな瞳孔サイズ（すなわち、大きな数で表した
口径）を供給する一動原体の画像化システムは、本質的
に大きなラグランジュの値を有している。このようにし
て、一動原体の画像化システムが小さいラグランジュの
値を有する空間光モジュレーターを伴って使用される場
合、画像化システムのフィールド若しくは口径の何れ
か、又は両者はラグランジュの値のかかる誤った組合せ
により満たされないだろう。ラグランジュ不変式の詳細
な記載において、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ， Ｉｎ
ｃ．，によって出版されたＭｏｄｅｒｎ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，の４２乃至４５頁のＷａ
ｒｒｅｎ Ｊ． Ｓｍｉｔｈが記載したＴｈｅ Ｄｅｓ
ｉｇｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓが言及
される。

【００２３】立体画像化をより正確に提供する目的にお
いて、左目に対する画像が右目に対する画像とわずかに
異なる場合、従来の立体画像化システムの多くは、ハー
ドトラッキングを活用する。ハードトラッキングは、立
体画像化システムを、表示からの観察者の距離、頭の配
位、及び同様な要素などの感知されたデータに基づいて
表示の挙動を調節することを許容する。

【００２４】米国特許出願番号６１６２１９１（Ｆｏｘ
ｌｉｎ）にて注意されているように、ヘッドトラッキン
グ技術の４つの基本的な種類があり、光学的、機械的、
超音波的、及び磁気的と呼ばれている。従来の立体画像
表示システムに関して、光学的ヘッドトラッキング手段
が最も幅広く使用されている。一つの実施例として、米
国特許出願番号６０１１５８１（Ｓｗｉｆｔ ｅｔ ａ
ｌ．）は、頭の距離と角度を計算する目的で、観察者の
画像を解析するコンピューティングサブシステムの配位
に接続している、目と頭の画像化における小型カメラの
使用が開示している。立体表示システムにおけるヘッド
トラッキングの他の実施例は、下記を含んでいる：米国
特許出願番号６１６３３３６（Ｒｉｃｈａｒｄｓ）は、
赤外線及び反射技術を用いる三次元での目のトラッキン
グを追加して提供する立体を見るためのヘッドトラッキ
ングシステムを開示している。

【００２５】米国特許出願番号６０７５５５７（Ｈｏｌ
ｌｉｍａｎ ｅｔ ａｌ．）は、多くの異なる場所の何
れか一つに位置する観察者のための見る窓を調節するた
めに使用されるヘッドトラッキングシステムを開示して
いる。

【００２６】米国特許出願番号６０５５０１３（Ｗｏｏ
ｄｇａｔｅ ｅｔ ａｌ．）は、適切な三次元表示にお
いて個別の見る帯域を提供するシステムを開示してい
る。

【００２７】欧州特許出願番号０５７６１０６Ａ１（Ｅ
ｉｃｈｅｎｌａｕｂ）は、スクリーン表示を用いる立体
システムにおける観察者のヘッドトラッキングを開示し
ている。

【００２８】米国特許出願番号５７７７７２０（Ｓｈａ
ｐｉｒｏ ｅｔ ａｌ．）は、観察者のトラッキング及
びトラッキング精度を増大するための測定方法を開示し
ている。特に、Ｓｈａｐｉｒｏらの特許はまた、観察者
間で変化する眼間距離を感知する方法を開示している。

【００２９】欧州特許出願番号０６５６５５５Ａ１（Ｗ
ｏｏｄｇａｔｅ ｅｔ ａｌ．）は、三次元でのヘッド
トラッキング及び眼間距離の感知を伴う立体画像化表示
を開示している。Ｗｏｏｄｇａｔｅらの出願はまた、ト
ラッキング方法及び立体表示装置における眼間を補う方
法を開示している。

【００３０】欧州特許出願番号０３５０９５７（Ｔｏｍ
ｏｎｏ ｅｔ ａｌ．）は、瞳孔の位置及び熟視方向を
決定する２つの異なる波長において見る人の顔から反射
された光を検出する目のトラッキング方法を開示してい
る。

【００３１】米国特許出願番号６０６９６４９（Ｈａｔ
ｔｏｒｉ）は、ヘッドトラッキング及び時間がインター
レースされた表示スクリーンを用いるシステムでの補い
方法を開示している。

【００３２】前述の特許で開示されているような、正確
なヘッドトラッキングにおける能力は、立体画像化シス
テムに対して、画像の表示を適切に調節し、観察者の距
離、眼間距離、観察者の熟視点、姿勢、身振り等を含む
感知された性状に適するために集中することを可能にす
る。しかしながら、従来の立体画像化システムは頭の距
離、眼間距離、及び立体画像化に関する他の特質の検出
が可能であるが、かかるシステムは、感知された性状に
応対する性能に関して抑制される。例えば、米国特許出
願番号５７７７７２０で開示されているようなシステム
でさえも観察者間で異なる眼間距離を検出可能である
が、かかるシステムは、眼間距離の変化を補う性能が制
限されている。

【００３３】前述で引用された特許の立体表示により提
供されるように、実像においては、水平距離の変化の補
いは、ある手段によって投影された表示の垂直セグメン
トの幅及び位置の変化によって実行される。表示からの
頭の距離の補いは、スクリーン若しくは光源の傾斜角度
を調節することによって補われるか、又は個々の左右の
目の投影装置若しくは別の光学構成部分の移動によって
補われる。さらに、上記に列記した各特許に記載された
方法は、実像を投影する立体システムの種類において容
認できるように作動するかもしれない。しかしながら、
かかるシステムで記載されている従来の方法は不恰好
で、瞳孔画像化を用いて仮想画像を提供するシステムに
適合することは困難である。このようにして、適切なヘ
ッドトラッキング及びボールレンズを活用し、光学的な
一動原体の設計の利点を有用する自動立体表示装置の応
答機能の必要性があることが分かる。

【００３４】自動立体見るシステムでのヘッドトラッキ
ング及び補いにおける関連した適用は、一般に公開され
た出願である、Ｒｏｎａｌｄ Ｓ．Ｃｏｋ及びＭａｒｋ
Ｅ．Ｂｒｉｄｇｅｓの出願者で２００１年１月２２日
に出願された番号０９／７６６８９９の“Ａｎ Ｉｎａ
ｇｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｂｏ
ｄｙ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ”
である。かかる出願は、適切な瞳孔の位置を維持する目
的で、見る人の頭の移動を補うために設計された座席を
開示している。かかる出願で注意されているように、座
席の移動による補いは、観察者の初期の粗いポジショニ
ングには最適かもしれない。次いで、頭の動きに後の微
妙な変更がある場合、再度椅子の位置を決めるのではな
くシステム光学の位置を調節することはより効率的でよ
り迅速かもしれない。このようにして、制御された移動
の組み合わせは、自動立体画像化システムでの見る瞳孔
のポジショニングのための最適な応答の補いを達成する
ために、必要とされるかもしれない。

【００３５】視覚的な表示は効果的な没入体験のために
必要とされる主要な構成部分である一方、観察者の他の
感覚を使用して、補強を備えた視覚的な精度を補足する
際に、本質的な付加価値があることは仮想現実の当業者
においては周知である。聴衆、触覚、及び動作刺激の追
加が、聴衆に対してより現実的で強いる動画体験のため
に実施される一方で、自動立体見るシステムで追加的な
知覚刺激を提供することが必要とされる。さらに、かか
る追加的な刺激の使用は、観察者に関して感知されたフ
ィードバック情報を使用して最適化されるかもしれな
い。このようにして、立体画像化における数多の要求に
見合う従来の数多のアプローチが存在する一方で、解決
策が構造的に簡素な装置を提供し、異常及び画像のゆが
みを最小限にし、大きな瞳孔サイズの広い視野を提供す
るため、観察者の頭の移動及び眼間距離の差異を補うた
め、並びに追加的な知覚的な刺激を提供するために要求
される需要に見合う場合において、電子的に合成された
画像を見るために改良された自動立体画像化の解決策の
必要がある。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、観察
者に関したフィードバックデータに反応して左目の見る
瞳孔及び右目の見る瞳孔の空間的位置の修正が可能な自
動立体画像表示装置を提供し、かかる表示装置は、 （１）左目の画像及び右目の画像を画像源から合成する
ための画像ジェネレーターと； （２）観察者に関したフィードバックデータを受理する
ため及びフィードバックデータに反応して指令を提供す
るためのコントロールロジックプロセッサーと； （３）仮想画像としての左目の画像を、観察者によって
見るための左の見る瞳孔に提供するための左の見る瞳孔
形成装置と； （４）仮想画像としての右目の画像を、観察者によって
見るための右の見る瞳孔に提供するための右の見る瞳孔
形成装置からなる適合型自動立体画像伝達システムであ
って、前述のシステムにおいて、左の見る瞳孔形成装置
及び右の見る瞳孔形成装置は、コントロールロジックプ
ロセッサーからの指令に基づき、左の見る瞳孔及び右の
見る瞳孔のそれぞれの位置を調節することを特徴とする
適合型自動立体画像伝達システムと；並びに（ｂ）フィ
ードバックデータをコントロールロジックプロセッサー
に提供するための少なくとも一つの観察者フィードバッ
クセンサー；からなる。

【００３７】

【課題を解決するための手段】代替となる実施態様にお
いて、本発明は、実質的に逆反射のスクリーンに投影さ
れる、実像としての左右の目の画像を提供する。

【００３８】本発明の特徴は、光学的な構成部分の一動
原体の配置の使用であり、このようにして設計を簡素化
し、異常を最低限に抑え、大きな射出瞳を伴う広い視野
を提供する。

【００３９】本発明の特徴は、左右の目の投影装置にお
けるボールレンズの使用であり、ここでボールレンズは
広い視野を有する画像を投影するために使用される。

【００４０】本発明の追加的なものは、観察者の頭の感
知された位置に対応する目的で、フィードバックループ
内に配置されるヘッドトラッキングサブシステムであ
る。

【００４１】観察者の位置と移動の変化に適合可能な自
動立体表示システムを提供することは本発明の利点であ
る。加えて、さらに本発明は、眼間距離の差異、各観察
者による最適に見るための表示の状態を適合する。

【００４２】ヘルメット、眼鏡若しくは他の物体の着用
を必要性を有しない自然な三次元表示を提供する、瞳孔
画像化を伴い立体表示を見ることを許容することは、本
発明のさらなる利点である。

【００４３】従来の投影レンズシステムでの費用と比較
した場合において、安価である、広いフィールドの立体
投影のためのシステムを提供することは本発明の利点で
ある。

【００４４】表示に関しての観察者の重大でない配列の
ために容認するべき十分なサイズの射出瞳を提供するこ
とは本発明のさらなる利点である。

【００４５】本発明の前述及び他の目的、特質及び利点
は、本発明を例証する実施態様を示し及び記載している
図を伴う下記に続く詳細な記載により、当業者により明
らかとなるであろう。

【００４６】明細書が、特に指摘し、明確に本発明の主
題を請求する請求項で結論づけられている一方、本発明
は、添付の図面を伴って、続く記載からより一層理解さ
れるであろうと信じられている。

【００４７】

【発明の実施の形態】本記載は、本発明と一致する装置
の部分を形成する特異的な要素を導き、若しくは、より
直接的に組み込んで導く。特に示されないか若しくは記
載されない要素が様々な形態を取るであろうことは、当
業者にとって理解されるであろう。

【００４８】図１を参照するに、適応型自動立体表示シ
ステム１０が示されている。観察者１２は、左の見る瞳
孔１４ｌ及び右の見る瞳孔１４ｒへ自動立体画像像伝達
システム１８によって投影された画像を見るために調整
可能な椅子３２に座っている。画像伝達システム１８
は、左の見る瞳孔１４ｌを形成し位置するための左の見
る瞳孔形成装置３６ｌ及び右の見る瞳孔１４ｒを形成し
位置するための右の見る瞳孔形成装置３６ｒからなる。
ハウジング５８は、自動立体画像伝達システム１８及び
関連する構成の様々な構成部分を設置するための構成を
提供する。

【００４９】図２を参照するに、適応型自動立体表示シ
ステム１０の重要な構成部分のための重要なコントロー
ル及び信号径路のブロック図形が示されている。画像源
４２は、画像伝達システム１８の一部分である、画像ジ
ェネレーター４０に画像内容を提供する。画像ジェネレ
ーター４０は、コントロールロジックプロセッサー５０
で制御されるデジタル画像コンディショニング装置から
なり、次いで、左目投影装置２０ｌに左目画像を提供
し、右目投影装置２０ｒに右目画像を提供する左右の見
る瞳孔形成装置３６ｌ／３６ｒ（図２で示されている構
成部分を含んでいるが、図３ｂにてより詳細に示されて
いる）を組み込んでいる。

【００５０】画像源４２は、制限しないが、下記のよう
な画像の多くの型のうちの任意の画像を提供するかもし
れない： （ａ）局所的に若しくは遠隔に位置したカメラからの生
の画像。

【００５１】（ｂ）従来の動画のようなフィルムからの
画像。

【００５２】（ｃ）デジタル映画画像のようなデジタル
処理された画像。これは、コンピュータのハードディス
ク若しくは取り外し可能な保存装置のような保存媒体に
保存された画像を含む。

【００５３】（ｄ）コンピューターシミュレーションの
ようなデジタル的に生成された画像。これは、コンピュ
ータのハードディスク若しくは取り外し可能な保存装置
のような保存媒体に保存された画像を含む。

【００５４】図１及び２の記載から、自動立体画像伝達
システム１８内の同様の光構成部分は、観察者１２の各
目に分離した左右の画像を表現するために使用される。
続く記載で、一般的に、左若しくは右の構成部分の何れ
かに当てはまる場合、もし他の方法で必要でなかったな
らば、追加された“ｌ”及び“ｒ”の指示するものは省
略される。

【００５５】図２を再度参照するに、コントロールロジ
ックプロセッサー５０は、自動立体画像伝達システム１
８内の画像ジェネレーター４０の操作、投影装置２０の
位置、及び投影平行移動及びポジショニング装置６０の
全体の操作を制御する。コントロールロジックプロセッ
サー５０はまた、椅子のサーボ機構６６を制御し、カメ
ラ５４のような観察者のフィードバックセンサー５２か
らの観察者１２に関するフィードバックデータを受け取
る。コントロールロジックプロセッサー５０はまた、下
記に記載のような振動、温度、送風、若しくは他の装置
を制御するための別の任意の出力装置を制御する。ま
た、コントロールロジックプロセッサー５０で制御され
る音源７０からの任意の音の内容物はスピーカーシステ
ム６２に直接導かれて、一つ以上のスピーカー６４に導
かれる。コントロールロジックプロセッサー５０は、可
能であれば、供されたＣＰＵ若しくはマイクロプロセッ
サーからなり、プログラムの指示に基づき、感知された
入力フィードバック・データによって条件付けられた出
力命令を生成するようにプログラムされた、ある型のコ
ンピューターである。

【００５６】光径路 図１、２、３ａ及び３ｂを参照するに、画像伝達システ
ム１８の及び見る瞳孔形成装置３６の光学構成部分が示
されている。

【００５７】好ましい実施態様によると、左の見る瞳孔
形成装置３６ｌは、画像装置、好ましい実施態様におけ
る空間光モジュレーター４４及び下記に記載する： （１）左のボールレンズアセンブリ３０ｌを含み、コン
トロールロジックプロセッサー５０で制御される関連し
た左目投影平行移動装置６０ｌを任意で有する左目投影
装置２０ｌと； （２）コントロールロジックプロセッサー５０で制御さ
れる関連した鏡ポジショニング装置６０ｍを任意で有す
る曲面鏡２４と；及び （３）コントロールロジックプロセッサー５０で制御さ
れるビームスプリッターポジショニング装置６０ｂを任
意で有するビームスプリッター１６からなる。

【００５８】対応するように、好ましい実施態様におい
て、右の見る瞳孔形成装置３６ｒは、画像装置、好まし
い実施態様における空間光モジュレーター４４及び下記
に記載する： （１）右のボールレンズアセンブリ３０ｒを含み、コン
トロールロジックプロセッサー５０で制御される関連し
た右目投影平行移動装置６０ｒを任意で有する右目投影
装置２０ｒと； （２）コントロールロジックプロセッサー５０で制御さ
れる関連した鏡のポジショニング装置６０ｍを任意で有
する曲面鏡２４と；及び （３）コントロールロジックプロセッサー５０で制御さ
れるビームスプリッターポジショニング装置６０ｂを任
意で有するビームスプリッター１６からなる。

【００５９】左右の見る瞳孔形成装置３６ｌ／３６ｒが
上記に列記された（１）乃至（３）のすべての要素を含
有する必要がないことは注意すべきである。代替とし
て、本発明の簡素な実施態様において、各々の見る瞳孔
形成装置３６は、各々の見る瞳孔形成装置３６と関連し
た平行移動装置６０ｌ／６０ｒを伴う投影装置２０から
なる。本発明の範囲内において、見る瞳孔形成装置は、
見る瞳孔形成装置と関連した平行移動構成部分を伴う
（１）乃至（３）からの任意の一つの要素からなること
ができるか、若しくは見る瞳孔形成装置と関連した平行
移動構成部分を伴う（１）乃至（３）からの２つの要素
の任意の組み合わせからなることができるかもしれな
い。

【００６０】図３ｂは、好ましい実施態様において自動
立体画像伝達システム１８内で各見る瞳孔形成装置３６
を構築する、重要な光学的構成部分を示している。曲面
鏡２４及びビームスプリッター１６が、左右の見る瞳孔
形成装置３６ｌ／３６ｒの両構成部分に共通であること
は強調すべきである。各々の見る瞳孔形成装置３６にお
いて、空間光モジュレーター４４は、適切な左右の画像
の立体画像ペアを生成する画像ジェネレーター４０（図
２で示されているような）によって制御されている。空
間光モジュレーター４４は、液晶装置（ＬＣＤ）、デジ
タル多重鏡装置（ＤＭＤ）、回折格子光バルブ（ＧＬ
Ｖ）及び同様のような装置からなるかもしれない。好ま
しい実施態様における各々の見る瞳孔形成装置３６にお
いて、光源３４は、表示される画像を生成するために、
空間光モジュレーター４４によって修正される。投影装
置２０は、画像をビームスプリッター１６に向かって導
く。本当の画像である、中間体の、曲面画像８０は、こ
のようにしてビームスプリッター１６と曲面鏡２４との
間に形成される。次いで、曲面鏡２４は、見る瞳孔１４
から可視可能である仮想画像を形成する。

【００６１】図３ａは、図３ｂに関して前述された光学
構成部分の相互作用を用いて立体画像のペアがどのよう
にして形成されるかを示している。図３ａに例証される
ように、右の曲面画像８０ｒは、右のボールレンズアセ
ンブリ３０ｒと曲面鏡２４との間に位置するように、曲
面鏡２４の正面の焦点面２２に近接して本当の画像を中
間体として形成される。左目投影装置２０ｌは、曲面鏡
２４の正面の焦点面２２に近接して、対応する中間体の
左の曲面画像８０ｌを形成するために同様の方法で作動
する。

【００６２】図３ａを再度参照するに、観察者１２によ
り見られる立体画像は、仮想画像として曲面画像８０か
ら形成される。すなわち、画像は、あたかも曲面鏡２４
の表面に投影されるように観察者１２に現れないで、代
わりに、画像は曲面鏡２４の背後にあるように現れ、曲
面鏡２４の背部と無限大との間に制御されて位置する。
観察者１２により見られる立体画像は、左の見る瞳孔１
４ｌから見られる左の画像及び右の見る瞳孔１４ｒから
見られる右の画像からなる。図３に表現されているよう
に、曲面鏡２４による画像化により、左右の光径路はシ
ステム１０で交差する。

【００６３】図１に再度戻って参照するに、一般的に、
観察者１２は、左右の見る瞳孔１４ｌ及び１４ｒから仮
想の立体画像を見るために、調節可能な椅子３２に着席
して位置している。図３ａを再度参照するに、適切な見
る状態は、観察者１２の左目瞳孔６８ｌ（図３ａでは標
識づけされていない）及び右目瞳孔６８ｒが、左右の見
る瞳孔１４ｌ及び１４ｒの位置と実質的に一致している
場合に獲得される。

【００６４】コントロールフィードバックループ 自動立体画像伝達システム１８内の光学構成部分の相互
作用の上記記載を考慮して、左右の見る瞳孔１４ｌ及び
１４ｒの位置の調節を可能にして適応するように、左右
両部の見る瞳孔形成装置３６ｌ及び３６ｒが形態化され
る方法が開示される。

【００６５】上記の図３ａ及び３ｂに関して記載される
ような仮想の画像を提供する瞳孔画像化は、小型表示装
置を用いて、広い視野を伴う効果的な没入体験を提供す
る。しかしながら、瞳孔画像化を維持するために、最初
の観察者１２の頭の位置（観察者１２が最初にシステム
１０に着席する場合にような）を調節するため及び観察
者１２の頭の位置の変化を補うために柔軟に移動可能で
ある左右の見る瞳孔形成装置３６ｌ及び３６ｒ内の光径
路構成部分が必要とされる。頭の移動調節の特性を有す
ることは、適応型自動立体表示システム１０を見る瞳孔
１４位置に調節して頭の移動を適応することを可能に
し、前述によって、見る体験をより自然なものとする。
適応型自動立体表示システム１０はまた、観察者１２の
動きを補うために左右の画像において微妙な調節を行う
のに有能である。

【００６６】本発明の装置は、観察者１２による頭の位
置の変化を補う見る瞳孔１４ｌ／１４ｒを再度位置決め
するための多くの方法を可能にする。これらは主として
単独に若しくは組み合わせで使用される下記である： （ａ）装置に関連する投影装置２０ｌ／２０ｒの移動に
よる一つ若しくは両ボールレンズアセンブリ３０ｌ／３
０ｒの移動； （ｂ）ビームスプリッター１６の移動； （ｃ）曲面鏡２４の移動； （ｄ）調節可能な椅子３２の移動。

【００６７】光径路（図３ａ）の記載で注意したよう
に、前述の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）で列記された機能
は、見る瞳孔形成装置３６ｌ及び３６ｒの各部分であ
る。上記に列記された（ａ）乃至（ｄ）の任意の機能を
用いる移動は、図４で示されるように、コントロールフ
ィードバックループ１００内で制御される。また、引き
続き記載されるように、必要な場合は、空間光モジュレ
ーター４４の位置及び角度配位を制御することが可能で
ある。

【００６８】図４を参照するに、コントロールフィード
バックループ１００内のコントロールロジックプロセッ
サー５０への入力は、カメラ５４のような観察者フィー
ドバックセンサー５２を含んでいる。ジョイスティッ
ク、マウス若しくは他の操作可能な装置のような一つ以
上のマニュアルコントロール１０４はまた、観察者フィ
ードバックセンサー５２として形態化するかもしれな
い。

【００６９】観察者１２の頭の移動の補い 図４のコントロールループの出力が、左右の見る瞳孔１
４ｌ及び１４ｒのポジショニングの調節をもたらすため
に、図３ａ及び３ｂの左右の見る瞳孔形成装置３６ｌ及
び３６ｒ内の様々な光学構成部分を移動するように制御
され得る方法がより詳細に開示される。

【００７０】好ましい実施態様において、コントロール
フィードバックループ１００内のコントロールロジック
プロセッサー５０からの制御された出力は、観察者１２
のヒトの目の瞳孔６８ｌ及び６８ｒ（図４では示されて
いない）の位置での検出された変化を補う目的で、左の
ボールレンズアセンブリ３０ｌ及び右のボールレンズア
センブリ３０ｒの位置をそれぞれダイナミックに調節す
るために使用される、投影平行移動装置６０ｌ／６０ｒ
を含んでいる。上記で注意したように、正確な見る瞳孔
１４のポジショニングを維持するための光径路をダイナ
ミックに適応するために使用される別の制御された出力
は、ビームスプリッター１６のポジショニング及び傾斜
を制御するためのビームスプリッターのポジショニング
装置６０ｂ並びに曲面鏡２４のポジショニング及び傾斜
を制御するための鏡のポジショニング装置６０ｍを含ん
でいる。

【００７１】図５を参照するに、ボールレンズアセンブ
リ３０ｌ／３０ｒのポジショニングを制御する左目投影
平行移動装置６０ｌ及び右目投影平行移動装置６０ｒを
使用する場合において、観察者１２の各々のヒトの目の
瞳孔６８ｌ／６８ｒの位置での検出される変化に基づく
各々の見る瞳孔１４ｌ／及び１４ｒの位置を調節する目
的で、コントロールフィードバックループ１００で使用
される座標マッピング配置が示されている。各々のヒト
の目の瞳孔６８ｌ／６８ｒにおいて、ｘ、ｙ及びｚ座標
内の移動が示され、対応する投影装置２０ｌ／２０ｒが
示されているｘ´、ｙ´及びｚ´座標内のボールレンズ
アセンブリ３０ｌ／３０ｒを移動する。次いで、好まし
い実施態様において出力投影レンズとして作用するボー
ルレンズアセンブリ３０は、示されている座標マッピン
グを用いて各々のヒトの目の瞳孔６８において、空間的
に再度位置決めされる。

【００７２】例えば、図５に関して、＋ｘ方向での観察
者１２の移動を検討する。同一の＋ｘ方向での見る瞳孔
１４ｌ／１４ｒ位置の対応する調節をしないと、オペレ
ーター１２のヒトの目の瞳孔６８ｌ／６８ｒは、立体画
像化において適切な中心とはならないであろう。したが
って、この移動を補うことは、投影平行移動装置６０ｌ
／６０ｒにおいて図５で示唆されている＋ｘ´方向での
ボールレンズアセンブリ３０を移動することが必要であ
る。この座標において、対応する＋ｘ´の移動は、オペ
レーター１２の＋ｘの移動に相対する方向とは反対であ
る。

【００７３】図５はまた、好ましい実施態様において使
用されるような、ユニット倍率瞳孔画像化の一つの利点
を示している。すなわち、ボールレンズアセンブリ３０
の要求される補う＋ｘ´の移動が、＋ｘの移動距離の大
きさ（反対方向であるけれども）において等しい。

【００７４】図５に示された移動変化をもたらす目的
で、投影平行移動装置６０ｌ／６０ｒは、しめされてい
る各々の３軸（すなわち、ｘ´、ｙ´及びｚ´軸）に沿
ったボールレンズアセンブリ３０の滑らかな移動を提供
するべきである。例えば、リードスクリュー、ベルト、
若しくはギアのような様々な機械的なアクチュエーター
装置を活用する、平行移動装置６０ｌ／６０ｒにおいて
システム１０内で使用可能である、正確な３軸の移動に
おける多くの既知の解決策がある。

【００７５】瞳孔１４のポジショニングを調節するため
の一つの代替となる方法として、曲面鏡２４の傾き角度
が変化できる。この目的において、鏡ポジショニング装
置６０ｍは、例えば、一つ以上のサーボモーター、一つ
以上のリードスクリューメカニズム、水力のアクチュエ
ーター、バネ、滑車、若しくは機械的なアクチュエータ
ーとしての他の発動メカニズム構造からなるかもしれな
い。図６ａは、水平軸に関して傾いている曲面鏡２４に
よる補いを可能にする、コントロールフィードバックル
ープ１００の操作で使用される座標マッピング配置を示
している。図６ｂは、垂直軸に関して傾いている曲面鏡
２４における座標マッピング配置を示している。図６ｃ
は、水平軸で前後に移動する曲面鏡２４における座標マ
ッピング配置を示している。

【００７６】図６ａから６ｃで提供される解決策を検討
すると、曲面鏡２４が制限のある距離以上のみ回転され
ることを注意すべきである。しかしながら、この方法
は、見る環境で着席している観察者１２の合理的な移動
の場合になるであろうような、特に、ほんの僅かな調節
が必要である、見る瞳孔１４の位置の調節において数多
の柔軟性を可能にする。さらに、曲面鏡２４の移動が、
上記の図５に関して記載されたように、ボールレンズア
センブリ３０の移動を伴う接続で使用されるであろう。

【００７７】瞳孔１４のポジショニングを調節するため
の他の代替となる方法として、ビームスプリッター１６
の角度位置が変化可能である。この目的において、ビー
ムスプリッターポジショニング装置６０ｂは、サーボモ
ーター、リードスクリュー、水力のアクチュエーター、
バネ、滑車、及び別の機械的なアクチュエーターからな
る。図７ａ、７ｂ及び７ｃは、ビームスプリッターポジ
ショニング装置６０ｂを使用する場合に、観察者１２の
各々のヒトの目の動向６８ｌ／６８ｒの位置で検出され
る変化に基づく各々の見る瞳孔１４ｌ／１４ｒの位置を
調節する目的で、コントロールフィードバックループ１
００の操作における様々な座標マッピング関係が示され
ている。図７ａ及び７ｂは、ビームスプリッター１６自
身が含んでいる平面内の直交軸に関して傾いているビー
ムスプリッター１６による補いを可能にする、コントロ
ールフィードバックループ１００で使用される座標マッ
ピング配置が示されている。図７ｃは、ｚ軸の変化をも
たらす目的で、同一時間においてビームスプリッター１
６が傾く必要な動きに沿った、観察者１２に関して前後
するビームスプリッター１６の移動における座標マッピ
ング配置が示されている。図７ｃで表されるような３点
支持メカニズムが、図７ａ及び７ｂに示されている任意
の移動をもたらすように代替として採用されるであろう
ことは、注意すべきである。

【００７８】図７ａ、７ｂ及び７ｃで提供される解決策
の検討において、ビームスプリッター１６の角度移動に
対する実際的な限界があることは注意すべきである。ビ
ームスプリッター１６の過度の角度調節は、画像の異常
とゆがみを導入する、軸外での画像化となるであろう。
しかしながら、この方法は、見る環境で着席している観
察者１２の合理的な移動の場合になるであろうような、
特に、ほんの僅かな調節が必要である、見る瞳孔１４の
位置の調節において数多の柔軟性を可能にする。さら
に、ビームスプリッター１６の移動が、上記の図６ａ乃
至６ｃに関して記載されたように曲面鏡２４の移動を伴
い、及び／若しくは上記の図５に関して記載されたよう
にボールレンズアセンブリ３０の移動を伴う接続で使用
されるであろう。図５、６ａ乃至６ｃ及び７ａ乃至７ｃ
に提供される座標マッピングに続いて、瞳孔１４の移動
をもたらす目的で、見る瞳孔形成装置３６内の構成部分
の任意の組み合わせの座標移動を可能にするであろう。

【００７９】再度図７ａを参照するに、示されているよ
うな図７ａの軸に関して傾いているビームスプリッター
１６は、ストレートな軸に沿うよりも、弧に沿って瞳孔
１４の位置をシフトする。加えて、この移動はまた、画
像内容に関して観察者１２の見る関係を変化する。これ
は、現実的な立体画像内容を保存する目的で、ビームス
プリッター１６が前述の方法で回転する場合に、見る瞳
孔形成装置３６が補われるべきであることを意味する。
この自然な補いを例証する目的で、図８は、画像が適応
型自動立体表示システム１０内で投影されるような画像
の配位を示している。図８において、文字“Ｐ”のパタ
ーンは、画像配位を示すために使用される。空間光モジ
ュレーター４４は、左目及び右目投影装置２０ｌ／２０
ｒに画像を提供する。図８に示されている全体像から、
画像自身は反射性空間光モジュレーター４４の見えない
表面上にあり、したがって、このオリジナル画像は、点
線で表される文字“Ｐ”によって表現される。ビームス
プリッター１６に向かうボールレンズアセンブリ３０に
より投影される、本当の画像は曲線画像８０として形成
される。曲線鏡２４は、瞳孔１４で観察者１２によって
知覚される、曲線画像８０の仮想の画像を提供する。

【００８０】図９は、ビームスプリッター１６が回転し
ない場合における、基準線位置Ｑでの画像の相対位置を
示している。基準線位置Ｑは、図７ａ、７ｂ及び７ｃの
座標の協定を用いてα及びβ位置の両位置がゼロ位置に
おいて画像配置における正確な位置である。図７ａでの
瞳孔１４の調節の検討に戻ると、軸Ａ７ａに関したビー
ムスプリッター１６の回転は、知覚された画像が傾いて
いる結果となる。補うために、投影装置２０における空
間光モジュレーター４４の傾き角度は、図９ｂで示され
るように、β＞０の場合において、基準線位置Ｑから調
節された位置Ｑ´にしたがって変化されるべきである。
反対の回転は、β＜０の場合において使用されるかもし
れない。

【００８１】再度図７ｂの瞳孔１４調節の検討を参照す
るに、示されている軸に関するビームスプリッター１６
の回転は、知覚された画像を上げる結果となるであろ
う。補うために、投影装置２０における空間光モジュレ
ーター４４の上昇は、図９に示されているように、α＞
０の場合、基準線位置Ｑから調整された位置Ｑ´にした
がって変化すべきである。反対移動は、図７ｂにおいて
においてにおいてα＜０の場合に使用される。

【００８２】図９ｂ及び９ｃで示される必要に再度位置
を変えることを達成する空間光モジュレーター４４から
の画像の調節は、多くの方法で達成される。一つの解決
策は、画像データを調節することであり、その結果、空
間光モジュレーター４４は静止しているままである。若
しくは、空間光モジュレーター４４は、必要な調節をも
たらすためにモーターのような小さな機械的なアクチュ
エーター装置を使用して移動されることができた。ま
た、必要な画像調節をもたらすために投影装置２０の構
成部分の位置をシフトすることが好ましいかもしれな
い。

【００８３】また、コントロールロジックプロセッサー
５０からの指令を受けている画像ジェネレーター４０
が、観察者１２の頭の移動に対応して画像場面の内容を
制御することができる。上記の注意のように、平行移動
装置６０ｌ／６０ｒ及び見る瞳孔形成装置３６内のポジ
ショニング装置６０ｂ／６０ｍの制御によりシステム１
０の光径路を最適化することは、加えて、コントロール
ロジックプロセッサー５０により制御されて補うことで
ある。観察者１２の頭が傾いている場合に、例えば、画
像場面内容は、現実的な垂直視差情報を提供するために
修正されるであろう。このようにして、軸が交差する左
のヒトの目の瞳孔６８ｌ及び右のヒトの目の瞳孔６８ｒ
は、見る瞳孔１４ｌ及び１４ｒに対応して位置すること
によるだけでなく、頭部傾斜のために提供するべき場面
内容物の変更によって効果的に適合される。

【００８４】椅子自動制御装置６６を用いる粗いポジシ
ョニングの補い 図４のブロック図形を再度参照するに、コントロールフ
ィードバックループ１００内のコントロールロジックプ
ロセッサー５０からの制御された出力はまた、移動プラ
ットフォーム１０２、椅子自動制御装置６６、ファン１
０６、若しくは別の出力装置を含んでいるかもしれな
い。観察者１２の位置において、コントロールロジック
プロセッサー５０は、椅子自動制御装置６６若しくは移
動プラットフォーム１０２を制御できる。好ましい実施
態様において、椅子自動制御装置６６は、観察者１２が
システム１０に最初に着席した場合、観察者１２の“大
まかな”位置を獲得するために使用される。次いで、表
示システム１０の操作中に、平行移動装置６０ｌ、６０
ｒ並びにポジショニング装置６０ｂ及び６０ｍは、位置
の変更をダイナミックに調節するために単一で若しくは
任意の組み合わせにおいて使用されることができる。一
旦、観察者１２が快適に着席すると、操作中の頭の位置
の変化は非常に小さいと仮定される。したがって、好ま
しい実施態様は、椅子３２の移動と比較した場合に、こ
の移動がより効果的で正確に達成されるため、平行移動
装置６０ｌ、６０ｒ並びにポジショニング装置６０ｂ及
び６０ｍを用いてわずかな変化を適合するために試みら
れる。

【００８５】眼間距離差のための調節 図５で示されるｘ、ｙ及びｚ軸内の見る瞳孔１４ｌ及び
１４ｒの位置の調節だけでなく、観察者１２における眼
間距離差を補うための利点があることはまた注意するべ
きである。図１０ａを参照するに、成人の観察者１２に
おける眼間距離Ａ１が示されている。図１０ｂは、子供
の眼間距離Ａ２を表している。図１０ａ及び１０ｂで示
唆しているように、投影装置２０内のボールレンズアセ
ンブリ３０の使用は、左目及び右目投影装置２０ｌ及び
２０ｒの接近間隔を与える。（曲面鏡画像化の使用によ
る、左目及び右目投影装置２０ｌ及び２０ｒの相対的な
位置が反転している、好ましい実施態様の実際の適合型
自動立体表示システム１０において、図１０ａ及び１０
ｂは、光学感覚においてのみ起こることを注意すべきで
ある。左目及び右目投影装置２０ｌ及び２０ｒの相対的
な位置における図３で示されている光径路を参照のこ
と。） この方法において、本発明の新奇な装置は、目の移動だ
けでなく、観察者１２の眼間距離を補うことが可能であ
る。

【００８６】図５、６ｃ及び７ｃで標識されているよう
に、ｚ方向における観察者１２の移動はまた、見る瞳孔
１４の大きさでのわずかな変更となることに注意すべき
ことは重要である。この理由において、ｚの機能であ
る、瞬間の瞳孔の大きさに基づいて図５に標識されるよ
うな、観察者１２における実際のｘ及びｙ移動の補いを
計ることが好ましい。図５で例証されている移動の実行
中の投影平行移動装置６０の反応では、ｚ´位置の機能
としてのボールレンズアセンブリ３０の任意のｘ´及び
ｙ´平行移動を計ることを意味する。また、図１０ａ及
び１０ｂで示されているように、眼間距離Ａ１／Ａ２に
関して、ｚ´位置での任意の変化は、左右の見る瞳孔１
４ｌ及び１４ｒの中心間の距離に衝突する。補うために
は、したがって、左右の見る瞳孔１４ｌ及び１４ｒ間の
距離が、観察者１２の検出された眼間距離あ１／Ａ２に
瞬間的に対応するように、左右のボールレンズアセンブ
リ３０ｌ及び３０ｒ間の距離を調節することが好まし
い。

【００８７】他の知覚の入力 カメラ５４を用いるヒトの目の瞳孔６８の位置の検出に
加えて、適合型自動立体表示システム１０はまた、他の
タイプの観察者フィードバックセンサー５２を用いて観
察者１２からのフィードバックデータの獲得が可能であ
る。ヘッドのトラッキングにおいて、例えば、欧州特許
出願番号０３５０９５７にて開示されているような反射
された赤外線の使用は、コスト及び実行における利点を
有する。ゲーズトラッキング技術は、観察者１２から命
令の入り口において、若しくは観察者１２の関心に適合
するための何れかのフィードバックデータを獲得するた
めに使用することができる。

【００８８】観察者１２からの入力は、マウス、トラッ
クボール、フォースボール、ジョイスティック若しくは
他の操作装置のようなマニュアルフィードバック制御１
０４を含んでいるかもしれない。２つの方向（すなわ
ち、よく知られているデカルトのｘ及びｙ方向）でカー
ソル・ポジショニングを制御するために元来使用され
る、かかるタイプの装置は、追加の方向及び平行移動を
備えた制御のために大いに使用され（例えば、ｚ方向及
び回転の追加）、内容物に基づいた移動に対する変化の
度合い及び抵抗を伴う触覚型の相互作用の反応に適応さ
れた。例えば、余分なボタン、ハンドル、及び制御を含
んでいるハードウェア増強は、従来のｘ、ｙカーソル方
向にｚ方向を加えることができ、３つのｘ、ｙ、及びｚ
軸に沿った回転を加えることができる。かかる装置の一
つの実施例において、グローバルデバイス（Ｇｌｏｖａ
ｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ）（ｗｗｗ．ｇｌｏｂａｌｄｅｖｉ
ｃｅｓ．ｃｏｍ）からの６Ｄコントローラーは、ジョイ
スティック装置と組み合わされるボールを提供する。ボ
ールは、標準のジョイスティックの左右前後の機能に加
えて、追加的な入力データを提供するために引くか若し
くは捻ることができる。他の実施例は、ｘ、ｙ及びｚ座
標、ピッチ、回転及び片揺れ移動のような情報を入力す
るために使用される、ＬｏｇｉＣａｄ ３Ｄ Ｉｎ
ｃ．， ＵｎｉｏｎＣｉｔｙ， ＣＡのＭａｇｅｌｌａ
ｎ／ＳｐａｃｅＭｏｕｓｅ Ｃｌａｓｓｉｃである。

【００８９】別の典型的な仮想現実入力装置は、機器を
備えたグローブである。かかる装置の一つは、カリフォ
ルニア、パロアルト、グリーンリーフメディカルシステ
ムのＶＰＬ ＤａｔａＧｌｏｖｅである。に使用される
別の装置は、カリフォルニア、ロスアンゼルス、ゼネラ
ルリアリティカンパニーのＷｉｒｅｌｅｓｓ Ｄａｔａ
Ｇｌｏｖｅ（登録商標）である。

【００９０】また、別の入力装置は、ニューヨーク、ロ
チェスター、インターアクティブイメージングシステム
から入手可能なＣｙｂｅｒＰｕｃｋ ＶＲＣのようなＶ
Ｒｐｕｃｋである。この装置は、標準的なジョイスティ
ック入力機能に加えて、ピッチ、回転、及び他の入力を
感知する。

【００９１】かかるシステムに適切な他の入力装置は、
下記を含んでいる： （ａ）カルズウェイルアプライドインテリジェンスのＶ
ｅｒｂｅｘ Ｖｏｉｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ若しくはＶｏｉ
ｃｅＲｅｐｏｒｔのような音声認識システム。

【００９２】（ｂ）米国特許出願番号６１４８２８０
（Ｋｒａｍｅｒ）で開示されているような光トラッキン
グを使用するか、複数のセンサーを併用して使用する本
体の配位トラッキング。

【００９３】センサーの広い幅は、観察者１２からフィ
ードバック情報を獲得する目的で使用され得る。これ
は、生理学行動の反応データを集めるセンサー、計画的
な命令若しくは指示入力を得るセンサー、及び別の種類
のセンサーを含むことができる。観察者フィードバック
センサー５２は、ハウジング５８の可動式座席３２か、
又は適応型自動立体表示システム１０のある別の部分に
設置されるか若しくは組み込まれる。代替として、一つ
以上の観察者フィードバックセンサー５２は、観察者１
２によって持たれるか若しくは運ばれて、米国特許出願
番号５７１２７３２（Ｓｔｒｅｅｔ）でのヘッドトラッ
キングにおいて開示されているような逆反射マーカーに
付されるかもしれない。米国特許出願番号６１６２１９
１（Ｆｏｘｌｉｎ）で開示されているようなヘッドトラ
ッキング装置はまた採用されるであろう。

【００９４】他の知覚刺激 好ましい実施態様で上記に記載の立体表示及びオプショ
ンの音の刺激に加えて、観察者１２における他の種類の
刺激は、下記を含むかもしれない： （ａ）モーションプラットホーム１０２により提供され
る移動。シミュレーション及びエンターテイメントのよ
うな適用に提供されるようなモーションプラットホーム
は、自動立体表示システム１０の一部分として採用され
るであろう。モーションプラットホームの一例は、ニュ
ーヨーク、イーストオーロラのモーグインクのＳｅｒｉ
ｅｓ６ＤＯＦ２０００Ｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｏｔｉ
ｏｎ Ｐｌａｔｆｏｒｍである。

【００９５】（ｂ）例えば、Ｅｘｏｓ ＴｏｕｃｈＭａ
ｓｔｅｒのような装置によって提供される触覚の出力。

【００９６】（ｃ）低周波数の音の出力。これは、イリ
ノイ、シカゴのセンサフォニックスヒアリングコンサベ
ーションのＢａｓｓ Ｓｈａｋｅｒのような振動変換器
装置を含んでいる。例えば、かかる装置は調節可能な座
席３２に設置されている。

【００９７】（ｄ）ファンを用いるような空気の移動。
温風若しくは冷風が提供されるであろう。

【００９８】（ｅ）表示画像内容物を増強するためのに
おいの導入である、嗅覚の刺激。嗅覚の刺激を提供する
装置の実施例は、以前はカリフォルニア、オークランド
に存在したジジセント（ＤｉｇｉＳｃｅｎｔ）からの装
置を含んでいる。

【００９９】前述の知覚刺激は、、観察者のサイズ（大
人対子供）、活性レベル（恐らく心配若しくは退屈を検
知すること）又は他の得られるか若しくは推論された情
報についての検知されたフィードバック情報と同様に表
示画像内容物に応じて変わるために製造することができ
る。

【０１００】適応型自動立体表示システム１０は、動画
若しくは静止画の何れか、又はスライド又は静止物体の
画像を左目及び右目画像の一方若しくは両者において活
用可能である。

【０１０１】本発明の好ましい実施態様は、２０ｍｍほ
どの大きさの見る動向１４を伴う９０度より大きい立体
画像化における例外的な広い視野を提供する。さらに、
ボールレンズアセンブリ３０は、優れた軸外の動作を提
供し、可能であれば１８０度までの広い視野を許容す
る。これは、ヘッドセット、ゴーグル若しくは他の装置
を着用を必要とせずに観察者１２において増大した見る
体験を提供する。

【０１０２】オプション及び代替となる実施態様本発明
の範囲内で許容可能な多くの可能な変化があることは容
易く認識できる。例えば、可動座席３２に利点がある一
方で、適応型自動立体表示システム１０が、システム１
０によって制御されない、通常の座席で起立しているか
若しくは着席している観察者１２と操作できるであろ
う。可動座席３２は、投影平行移動装置６０からの反応
の最適化を許容する、観察者１２の“粗い”ポジショニ
ングの提供において著しい利点を提供する。

【０１０３】適応型自動立体表示システム１０の好まし
い実施態様が、観察者１２に仮想画像を表示する一方
で、代替の光学配置が可能である。例えば、自動立体画
像伝達システム１８は、曲面鏡２４若しくはビームスプ
リッター１６を用いる好ましい実施態様の準備に取って
代わって、逆反射若しくは実質的に逆反射のスクリーン
面を採用するであろう。図１１を参照するに、逆反射面
１８０を用いる適応型自動立体表示システム１０の実施
態様が示されている。図１１で示されているシステムに
おいて、観察者１２は、見る瞳孔１４ｌ及び１４ｒに
て、逆反射面１０８に投影される画像を見る。仮想画像
を提供する曲面鏡２４を用いる図３ａの形態と比較する
と、図１１の形態は実像を提供する。好ましい実施態様
の投影装置２０を用いると、適応型自動立体表示システ
ム１０は、逆反射面１８０に曲面画像８０を投影する。

【０１０４】逆反射面１８０を用いる代替となる実施態
様の好ましい配置において、図１１で示されているよう
に、湾曲は逆反射面１８０のために使用される。球状の
弯曲は、この適用において最適であり、したがって、ボ
ールレンズアセンブリ３０の表面の形状に適応している
ために、最高の焦点を提供する。この形状はまた、角度
を伴う逆反射面１８０の強度減少を最小化するために役
立つ。

【０１０５】逆反射面１８０（図１１）を用いる場合の
システム１０を経由する光径路は、曲面鏡２４（図３）
を用いる場合のシステム１０を経由する光径路とは異な
る。左右の見る瞳孔１４ｌ／１４ｒにおける光径路は、
逆反射面１８０を用いる場合は、お互いに交差しない。
逆反射面１８０を用いる場合の光学構成物の配置は、実
質的に一動原体である。

【０１０６】左右の見る瞳孔１４ｌ／１４ｒの空間的な
位置を調節する目的で、図１１のアレンジメントがま
た、ビームスプリッター１６及び／若しくは左右のボー
ルレンズアセンブリ３０ｌ／３０ｒの移動のために許容
することは注意すべきである。図１１のアレンジメント
のために図５に示されている座標マッピングを用いる
と、＋ｘ方向の観察者１２の移動は、−ｘ´方向のボー
ルレンズアセンブリ３０ｌ／３０ｒの動作を要求し、；
ビームスプリッター１６に向かう−ｚ方向の観察者１２
の移動は、＋ｚ´方向のボールレンズアセンブリ３０ｌ
／３０ｒの動作を要求し；＋ｙ方向の観察者１２の移動
は、−ｙ´方向のボールレンズアセンブリ３０ｌ／３０
ｒの動作を要求する。

【０１０７】図１２を参照するに、適応型自動立体表示
システム１０の別の代替となる実施態様は、曲面鏡２４
の代わりに円筒状の曲面状の反射性フレネル鏡１１０を
利用する。図１２での構成部分のアレンジメントは、左
のボールレンズアセンブリ３０ｌと右のボールレンズア
センブリ３０ｒとの中間にある湾曲点Ｃｍの中心によっ
て一つの末端が確定され、見る瞳孔１４ｌ及び１４ｒと
の中間にある湾曲点Ｃｍ´によってもう一方の末端が確
定される、軸Ｅに関して一動原体である。反射性フレネ
ル鏡１１０は、有効に両方向に力を持っている。一つの
方向の力は、フレネル構造自体からのものであり、直角
方向の力は、反射性フレネル鏡１１０の湾曲からの結果
である。例えば、反射性フレネル鏡１１０は、ニューヨ
ーク、ロチェスターのフレネルオプティックスによって
製造されたフレネル光学構成部分と同様に、柔軟な基板
上で組み立てられる平面の構成部分である。フレネル鏡
１１０は、ビームスプリッター１６を必要とせずに、見
る瞳孔１４ｌ／１４ｒにボールレンズアセンブリ３０ｌ
／３０ｒの瞳孔を映し出すであろう。投影装置２０は、
フレネル鏡実行特性を適合するために最適化されるだろ
う。

【０１０８】図１３を参照するに、曲面鏡２４は投射が
近接軸若しくはオフ軸かどうかに基づく形状を備えた弯
曲を有するために組み立てられる、また別の代替となる
実施態様が示されている。曲面鏡２４軸のほぼ６度以内
の近接軸投影において、球状は曲面鏡２４に適切である
だろう。曲面鏡２４軸からほぼ６度を越えるのオフ軸投
影において、曲面鏡２４は、扁平回転楕円面の形状のよ
うに、実質上環状体だろう。図１３のアレンジメント
は、他の実施態様が必要とするような如何なるビームス
プリッターを必要とせず、少ない構成部分を必要とす
る。湾曲点Ｃｍ´の中心は、見る瞳孔１４ｌと１４ｒと
の中間で選択されている。図１３での湾曲点Ｃｍの中心
は、ボールレンズアセンブリ３０ｌ／３０ｒの中心点と
の中間にである。非球面の設計は、点Ｃｍ及びＣｍ´を
通過する軸Ｅに関して環状体で一動原体になりえた。断
面において、この方法で組み立てられた曲面鏡２４は、
楕円の焦点がＣｍ及びＣｍ´で提供される楕円状になり
えた。

【０１０９】本発明は、本発明のある好ましい実施態様
に対して特異的に言及されて詳細に記述された。しか
し、上記に記述され、追加された請求項で注意されるよ
うな発明の範囲内で発明の範囲を逸脱することなく、当
業者が変化と修正をもたらすことができることが理解さ
れるだろう。例えば、上記に示唆されているような見る
瞳孔１４のポジショニングにおいて、見る瞳孔形成装置
３６は単に、可動な投影装置２０、若しくは可動なビー
ムスプリッター１６、若しくは可動な曲面鏡２４、若し
くは前述に列記した装置の２つの組み合わせ、若しくは
本発明の範囲内の前述に列記した３つ、からなる。好ま
しい実施態様における画像ジェネレーター４０、制御す
る空間光モジュレーター４４は、例えば、ニューヨー
ク、ホープウェルジャンクションのイーマジンコーポレ
ーションから入手可能なＯｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ
Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＯＬＥＤ）のような陰
極線管（ＣＲＴ）若しくは放射表示装置を含んでいる、
見る瞳孔形成装置３６の一部として画像を提供する装置
の多型のうちの何かを交互に制御することができた。

【０１１０】このようにして、見る瞳孔の位置を調節す
る目的で提供されるものは、観察者に関するフィードバ
ック・データに適合することができる、非常に広い視野
及び大きな見る瞳孔を提供する、自動立体表示である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適応型自動立体表示システムの透視図
である。

【図２】自動立体表示システムの重要な構成部分の関係
を示しているブロック図形である。

【図３ａ】適応型自動立体表示システムの好ましい実施
態様における光径路を示している図形である。

【図３ｂ】見る瞳孔形成装置の一部分である構成部分を
確定している、一つの見る瞳孔における光径路を示して
いる図形である。

【図４】観察者の感知、ヘッドトラッキング及び補い、
並びに知覚の出力のために使用されるコントロールルー
プの重要な構成部分を示している透視図である。

【図５】観察者の頭の移動に対応して、投影装置内のボ
ールレンズアセンブリの移動が、観察者の頭の移動を補
うために使用される方法を示したシステムの座標マッピ
ングを示している透視図である。

【図６ａ】異なる代替軸に沿って曲面鏡の移動が、観察
者の頭の移動を補うために使用される方法を示した透視
図である。

【図６ｂ】異なる代替軸に沿って曲面鏡の移動が、観察
者の頭の移動を補うために使用される方法を示した透視
図である。

【図６ｃ】異なる代替軸に沿って曲面鏡の移動が、観察
者の頭の移動を補うために使用される方法を示した透視
図である。

【図７ａ】異なる代替軸に沿ってビームスプリッターの
移動が、装置に関して観察者の頭の移動を補うために使
用される方法を示した透視図である。

【図７ｂ】異なる代替軸に沿ってビームスプリッターの
移動が、装置に関して観察者の頭の移動を補うために使
用される方法を示した透視図である。

【図７ｃ】異なる代替軸に沿ってビームスプリッターの
移動が、装置に関して観察者の頭の移動を補うために使
用される方法を示した透視図である。

【図８】適応型自動立体表示システム内の異なる位置で
の画像の配位を示している透視図である。

【図９ａ】画像化光径路での空間光モジュレーターが、
観察者の頭の移動の変化の対応及びビームスプリッター
の配位を調節している場合の見る関係に基づいて表示さ
れた画像場面内容を調節するために移動できる方法を示
している平面図である。

【図９ｂ】画像化光径路での空間光モジュレーターが、
観察者の頭の移動の変化の対応及びビームスプリッター
の配位を調節している場合の見る関係に基づいて表示さ
れた画像場面内容を調節するために移動できる方法を示
している平面図である。

【図９ｃ】画像化光径路での空間光モジュレーターが、
観察者の頭の移動の変化の対応及びビームスプリッター
の配位を調節している場合の見る関係に基づいて表示さ
れた画像場面内容を調節するために移動できる方法を示
している平面図である。

【図１０ａ】眼間距離の差異を補うシステムを示してい
る概要図である。

【図１０ｂ】眼間距離の差異を補うシステムを示してい
る概要図である。

【図１１】逆反射スクリーンを伴うボールレンズ光学を
用いた構成部分の配置を示している透視図である。

【図１２】投影装置の一部分としてのフレネル鏡を用い
た構成部分の配置を示している透視図である。

【図１３】曲面鏡及び軸に近い画像化を用いた構成部分
の代替となる配置を示している透視図である。

【符号の説明】

１０ 適応型自動立体表示システム １２ 観察者 １４ｌ 左の見る瞳孔 １４ｒ 右の見る瞳孔 １６ ビームスプリッター １８ 自動立体画像像伝達システム ２０ｌ 左目投影装置 ２０ｒ 右目投影装置 ２４ 曲面鏡 ３０ｌ 左のボールレンズアセンブリ ３０ｒ 右のボールレンズアセンブリ ３２ 調整可能な椅子 ３６ｌ 左の見る瞳孔形成装置 ３６ｒ 右の見る瞳孔形成装置 ５２ フィードバックセンサー ５４ カメラ ５８ ハウジング ６０ｌ 投影平行移動装置 ６０ｒ 投影平行移動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョシュア エム コッブ アメリカ合衆国 ニューヨーク 14564 ヴィクター チェリー・ストリート 6704 (72)発明者 マイケル イー ミラー アメリカ合衆国 ニューヨーク 14624 ロチェスター モナコ・ドライヴ 19 (72)発明者 デイヴィッド ケスラー アメリカ合衆国 ニューヨーク 14618 ロチェスター ノース・カントリー・クラ ブ・ドライヴ 20 Ｆターム(参考） 2C001 BC08 CC00 CC01 5B050 AA09 BA09 BA15 EA26 FA02 FA06 5C061 AA06 AA21 AB02 AB14 AB18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者に関したフィードバックデータに
   反応して左目の見る瞳孔及び右目の見る瞳孔の空間的位
   置の修正をするための自動立体画像表示装置であって、
   該表示装置は、 （ａ）下記（１）乃至（４）からなる適合型自動立体画
   像伝達システムであって、 （１）左目の画像及び右目の画像を画像源から合成する
   ための画像ジェネレーターと； （２）前記観察者に関したフィードバックデータを受理
   するため及び該フィードバックデータに反応して指令を
   提供するためのコントロールロジックプロセッサーと； （３）仮想画像としての前記左目の画像を、前記観察者
   によって見るための前記左の見る瞳孔に提供するための
   左の見る瞳孔形成装置と； （４）仮想画像としての前記右目の画像を、前記観察者
   によって見るための前記右の見る瞳孔に提供するための
   右の見る瞳孔形成装置； 前記システムにおいて、前記左の見る瞳孔形成装置及び
   前記右の見る瞳孔形成装置は、前記コントロールロジッ
   クプロセッサーからの前記指令に基づき、前記左の見る
   瞳孔及び前記右の見る瞳孔のそれぞれの位置を調節する
   ことを特徴とする前記適合型自動立体画像伝達システム
   と；並びに（ｂ）前記フィードバックデータを前記コン
   トロールロジックプロセッサーに提供するための少なく
   とも一つの観察者フィードバックセンサー；からなるこ
   とを特徴とする自動立体画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記画像源がフィルムであることを特徴
   とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記画像源がビデオであることを特徴と
   する請求項１に記載の画像表示装置。