JP2003168136A - 立体画像システムおよび立体画像投影方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 コストと品質、大きさの課題を解決するため
に、各画面を表示する制御装置にパーソナルコンピュー
タを採用することで、小型化と低廉化とを行なう。 【解決手段】 観察者に仮想体画像を立体的に認識させ
る立体画像システムであって、正面左目用画像生成部４
と、正面右目用画像生成部１２と、これらの両映像生成
部と接続される画像合成部と、正面画像合成部６の出力
を描画する表示部８と、シャッタ４４と位置センサとを
備えた眼鏡と、両映像生成部と画像合成部とを駆動する
同期信号発生器と、位置センサからの情報を制御する位
置制御部とからなり、同期信号発生器が両映像生成部
と、画像合成部と、眼鏡とに同期信号を入力して左目用
画像と右目用画像とを合成して表示部８に同期させて表
示すると共に、シャッタ４４と位置センサとを備えた眼
鏡のシャッタ４４を同期信号に同期させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバーチャルリアリティと
いわれる仮想立体画像の表示分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】グラフィックコンピュータの急速な進歩
に伴って仮想現実：Virtual Reality(VR)に関する技術
も向上しつつある。特に観察者の視点の移動を立体映像
にフィードバックする技術については既に米国特許第
６，１５４，７２３号と、日本の特許出願特開平９−２
３７３５３号や特開平７−２２２０８７号が公開されて
いる。

【０００３】米国特許第６，１５４，７２３号は、米国
・シカゴのイリノイ大学電子視覚化研究所において開発
されたＣＡＶＥ（Cave Automatic Virtual Environmen
t）である。３ｍ立方程度の大きさの空間のうち、観察
者の前面、左右の壁面、及び底面の各々の画像表面へプ
ロジェクタを用いて２次元画像を表示することにより、
立体的に画像を知覚させるものである。このプロジェク
タは、立体画像を右目用と左目用と交替に投影する。一
方、観察者は液晶シャッタ付きの眼鏡をかけて右目用の
立体画像の投影時には、眼鏡の右目の液晶シャッタが開
放され、左目用の立体画像の投影時には、眼鏡の左目の
液晶シャッタが開放される仕組みを採用することで立体
感を持って観察者に視覚できるようになっている。つま
り、液晶シャッタとプロジェクタ画像が同期して開放さ
れる。場合によっては、眼鏡には位置センサが組込ま
れ、観察者の位置座標が画像合成装置にフィードバック
されて元画像データにマトリクス演算を施して、立体画
像を生成するものである。

【０００４】また、特開平９−２３７３５３号では、さ
らに眼鏡の位置座標に加えて観察者の手等の身体部位に
仮想体画像を表示することのできる立体画像システムお
よびゲーム装置について開示されている。

【０００５】続いて、特開平７−２２２０８７号は、複
数のチューナからの信号をタイミング発生器からの信号
を元にビデオセレクタで一つに選択して映像表示装置に
表示してシャッタつき眼鏡で視聴するシステムが開示さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の立体映像システ
ムでは、左目用の画像と右目用の画像信号をデジタル信
号化してそのデジタルデータをフレームデータに蓄積し
て投影管に表示していた。通常、立体映像の投影管で用
いられる垂直同期信号は１２０Ｈｚ程度ぐらいであるの
で１秒間に左目用画像を６０枚と右目用画像を６０枚づ
づ生成している。このために、１秒間に１２０枚の映像
を一旦、アナログ信号で生成し、その後デジタル化して
合成しながら一つのフレームバッファに記録するため、
高速なＡＤ回路を含む演算装置と膨大な記憶装置を必要
としている。例えば、特開平７−２２２０８７号では、
ビデオセレクタは、複数のアナログデジタル変換器（Ａ
ＤＣ）と、複数のビデオメモリとマルチプレクサとデジ
タルアナログ変換器（ＤＡＣ）とこれらを制御してい
る。この中で、フレームバッファとなるビデオメモリを
活用するためにＡＤＣとＤＡＣを備える必要が生じてい
る。さらに、ビデオメモリが複数個必要となるが、ビデ
オメモリは高額であり、複数となるとコストが嵩むとい
う課題が生じる。さらに、特開平７−２２２０８７号で
は、ビデオセレクタの前に設けられるのはチューナであ
るためこれ以上のフレームバッファを使用しないが、立
体映像装置の場合には、チューナに代わりコンピュータ
が配置される。このため、そもそもコンピュータの画面
出力用にビデオメモリが必要となり、ますます高額なビ
デオメモリを必要となる。

【０００７】また、従来の立体映像装置の構成では、例
えば位置情報を検出して、各面毎の立体映像を生成する
ため高性能な演算器を必要としている。さらに、前記の
通り表示装置のために高性能な演算器と大容量の記憶装
置を必要としている。このため、演算システムとして大
型コンピュータを複数台使用する必要があった。

【０００８】さらに、映像表示装置も１２０Ｈｚと映像
表示装置にとって高速な垂直同期信号で動作させるため
高性能かつ大型のＲＧＢ装置とスクリーンが必要であっ
た。しかも、各コンピュータや観察用眼鏡のタイミング
制御が不均一で画像の品質としても課題が生じていた。
これらの課題があいまって、装置が大型化、高性能化し
て高価であった。

【０００９】そして、垂直同期信号にとって１２０Ｈｚ
は高速であるが、立体映像において垂直同期信号で左右
の映像を同期させて交互に表示させる場合に、左右の信
号同士の同期誤差は１００万分の１Ｈｚ以上の精度まで
高めて表示させる必要がある。すなわち、通常映像を表
示する際、頭だしは連続する映像では同期が不用である
が、異なる映像を交互に繰り返して表示するのに頭だし
が重要となる。この映像の頭だし信号が一致させるため
に１００万分の１Ｈｚ以上の精度が必要とされている。
この精度の同期回路を設計することにも課題が生じてい
た。

【００１０】従って、本発明の目的は、これらのコスト
と品質、大きさの課題を解決するために、各画面毎及び
左右の両眼用データ毎に表示する制御装置にパーソナル
コンピュータをそれぞれ採用することで、小型化と低廉
化とを行ない、装置全体の信号周期を正確に一致させる
ために、システム全体を同期させる同期部を設け、映像
のそれぞれ左目用信号と右目用信号毎に合成させるため
に独自の電気回路とプログラムをファームウェアとして
設けて、フレームバッファの数を必要最小限として制御
装置と組合わせるようにするものである。

【００１１】ここで、ファームウェアとは、ソフトウェ
アとハードウェアから構成され、特定の目的に添って作
成される電気回路とその制御プログラムから構成される
ものである。

【００１２】その上、従来のスクリーンと投影機からな
る構成の他にＣＲＴや薄型ディスプレイを採用し、コス
トダウンと装置の小型化を計る。そして、眼鏡の左目シ
ャッタと右目シャッタの閉じるタイミングが、反転した
場合のために、同期信号を反転させるハードスイッチを
設けることにより前記の課題解決を図る立体映像システ
ムと方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る立体画像システムは、観察者に仮想体
画像を立体的に認識させる立体画像システムであって、
左目用画像生成部と、右目用画像生成部と、これらの両
映像生成部と接続される画像合成部と、画像合成部の出
力を描画する表示部と、シャッタ装置とを備えた眼鏡
と、前記両映像生成部と前記画像合成部とを駆動する同
期信号発生器とからなり、前記同期信号発生器が前記両
映像生成部と、前記画像合成部と、前記眼鏡とに同期信
号を入力して左目用画像と右目用画像とを合成して前記
表示部に同期させて表示すると共に、シャッタ装置を備
えた眼鏡のシャッタ開閉動作を同期信号に同期させるこ
とを特徴とする。

【００１４】映像生成部は、立体映像データから立体映
像信号を演算する制御部と、立体映像信号からビデオ信
号を生成する画像生成部とから構成されてもよく、さら
に映像生成部は、左目用画像生成部と右目用画像生成部
とから構成されても良い。さらに、映像生成部は、一つ
の制御部と左目用画像生成部と右目用画像生成部とから
構成されても良い。

【００１５】また、画像生成部は、さらに位相比較回路
と前記位相比較回路に接続されるＶＣＯ回路とグラフィ
ックプロセッサ回路とを備えてもよく、画像生成部は、
位相比較回路とＶＣＯ回路とを結ぶ導線と接続される容
量が接地され、ＶＣＯ回路の出力が周波数分割回路と接
続され、周波数分割回路の出力が位相比較回路と接続さ
れてもよい。

【００１６】さらに、眼鏡は、さらに位置センサが備わ
り、前記位置センサからの情報を制御する位置制御部と
接続されてもよい。

【００１７】表示部は、更に複数設けてもよく、複数設
けられる表示部は、互いにその端部を隣接させて設けら
れても良く、また、複数設けられる表示部は、各表示部
の隣接する端部が互いに接合するよう配置されても良
く、また複数設けられる表示部は、同一直線状に並べて
設けられてもよい。

【００１８】そして、眼鏡のシャッタの開閉と映像生成
部の表示との設定が一致しない場合に、開閉モードの切
換えスイッチを設ける。また、表示部は、ＣＲＴまたは
プラズマディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイまた
はＬＥＤ集積型ディスプレイからなることもできる。

【００１９】画像生成部は、同期回路入力部を備えたフ
ァームウェアであってもよく、位置センサは、マニュピ
レータに付属されてマニュピレータの変化を検出するこ
ともできる。マニュピレータとして例えばジョイスティ
ックやマウス装置、３次元トラックボール等で操作する
ことができる。

【００２０】また、本発明に係る立体画像投影方法は、
観察者に仮想体画像を立体的に認識させる立体画像投影
方法であって、同期信号発生器が両映像生成部と画像合
成部と眼鏡とに同期信号を入力して左目用画像と右目用
画像とを合成して前記表示部に同期させて表示すると共
に、シャッタ装置と位置センサとを備えた眼鏡のシャッ
タを同期信号に同期させる。

【００２１】さらに、本発明に係る立体画像投影プログ
ラムは、観察者に仮想体画像を立体的に認識させる立体
画像投影プログラムであって、同期信号発生器が両映像
生成部と画像合成部と眼鏡とに同期信号を入力して左目
用画像と右目用画像とを合成して前記表示部に同期させ
て表示すると共に、シャッタ装置と位置センサとを備え
た眼鏡のシャッタを同期信号に同期させる。

【００２２】その上、本発明に係る同期信号発生器は、
左目用画像生成部と右目用画像生成部と画像合成部とを
駆動し、前記同期信号発生器が前記両映像生成部と、前
記画像合成部と、前記眼鏡とに同期信号を入力して左目
用画像と右目用画像とを合成して前記表示部に同期させ
て表示すると共に、シャッタ装置と位置センサとを備え
た眼鏡のシャッタを同期信号に同期させる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１乃至図８を参照して説明する。

【００２４】図１は、本発明に係る立体画像システムの
構成を説明するものであり、図２は実際に立体画像を観
察者が観察する様子を示すものである。

【００２５】観察者Ａの正面が正面ディスプレイ８であ
り、観察者Ａの上面が上面ディスプレイ２０であり、観
察者Ａの側面が側面ディスプレイ３２である。各ディス
プレイと電気的に接続されて映像信号を生成するのが画
像合成部であり、正面画像合成部６と、上面画像合成部
１８と、側面画像合成部３０がそれぞれ正面ディスプレ
イ８と、上面ディスプレイ２０と、側面ディスプレイ３
２とにそれぞれ導線７、１９、３１で接続される。

【００２６】画像合成部は、さらにそれぞれ左目用画像
生成部と右目用画像生成部とに接続される。すなわち、
正面左目用画像生成部４とが導線５により、正面右目用
画像生成部１２とが導線１３により、正面画像合成部６
と接続され、上面左目用画像生成部１６とが導線１７に
より、上面右目用画像生成部２４とが導線２５により上
面画像合成部１８に接続され、側面左目用画像生成部２
８とが導線２９により側面右目用画像生成部３６とが導
線３７により側面画像合成部３０に接続される。画像合
成部３０には、左目用シャッタ４４ｌと右目用シャッタ
４４ｒとへ送出する同期信号の位相を切換えるスイッチ
が備えられ、観察者Ａが、立体映像を視聴する際に、位
相ずれにより立体感を得られない場合に位相を反転させ
る機能を備える。

【００２７】画像生成部は、さらに制御部と接続され
る。すなわち、正面左目用画像生成部４は導線３を介し
て正面左目用制御部２と接続され、正面右目用画像生成
部１２は導線１１を介して正面右目用制御部１０と接続
される。また、上面左目用画像生成部１６は導線１５を
介して上面左目用制御部１４と接続され、上面右目用画
像生成部２４は導線２３を介して上面右目用制御部２２
と接続される。さらに、側面左目用画像生成部２８は導
線２７を介して側面左目用制御部２６と接続され、側面
右目用画像生成部３６は導線３５を介して側面右目用制
御部３４と接続される。

【００２８】これらの各制御部２、１０、１４、２２、
２６、３４と位置制御部４０は、互いにネットワークケ
ーブル４１で接続される。

【００２９】位置制御部４０は、また、観察者Ａのかけ
る眼鏡４２に設けられる位置センサ４６と導線４７で接
続される。さらに、位置制御部４０は、立体映像データ
記憶装置４８と導線４９で接続される。

【００３０】観察者Ａのかける眼鏡４２は、また、各レ
ンズにシャッタ４４が設けられており、このシャッタ４
４を導線４５を介して駆動するのが同期信号発生器３８
である。シャッタは同期信号を入力するが、図１に示す
ように画像合成部３０に別に駆動部４４ｓを設け、駆動
部４４ｓから導線４５で左目用シャッタ４４ｌ、右目用
シャッタ４４ｒに接続される。また、図２のように、駆
動部４４ｓを設けず、同期信号発生器３８から直接駆動
させても良い。

【００３１】同期信号器３８は、さらに、画像生成部
４、１２、１６、２４、２８、３６および画像合成部
６、１８、３０と導線３９で接続される。

【００３２】制御部２、１０、１４、２２、２６、３４
は、パーソナルコンピュータから構成され、位置制御部
４０とネットワーク４１を介して立体映像データを受信
する機能と、位置センサ座標データを受信する機能と、
この立体映像データと位置センサ座標データから各面に
おける観察者の目の視差分を含んだ映像を算出して描画
信号送出する機能を備える。

【００３３】画像生成部４、１２、１６、２４、２８、
３６は、制御部２、１０、１４、２２、２６、３４で生
成した描画データをさらにＲＧＢ信号に変換する機能を
備え、垂直同期信号として同期信号を導線３９から得
て、このＲＧＢ信号を画像合成部に送出する。画像生成
部は、通常グラフィックカードと呼ばれるものである
が、特に外部から垂直同期信号を取り込むよう構成され
たものである。

【００３４】画像合成部６、１８、３０は、左目用の画
像生成部と右目用の画像生成部とからそれぞれ送出され
るＲＧＢ信号を受信して、導線３９より受信する同期信
号に同期させて交互にディスプレイに送出する機能を備
える。すなわち、画像を変換するＤＡＣやＡＤＣ、画像
データを蓄積するビデオメモリは必要としない。

【００３５】ディスプレイ８、２０、３２は、画像合成
部６、１８、３０から送出されるＲＧＢ信号を描画する
ものである。このディスプレイ８、２０、３２は、ＣＲ
Ｔまたはプラズマディスプレイまたは有機ＥＬディスプ
レイまたはＬＥＤ集積型ディスプレイまたは投影装置等
の何れの表示装置で構成しても良い。

【００３６】位置制御部４０は、位置センサから観察者
Ａの眼鏡の位置情報を受け位置座標を演算して、各制御
部２、１０、１４、２２、２６、３４に送出する機能を
有するものである。この位置制御部もパーソナルコンピ
ュータから構成される。

【００３７】立体映像データ記憶装置４８は、位置制御
部４０と接続され映像データである３次元データが記録
され、映像再生前に予め位置制御部４０を介して各制御
部２、１０、１４、２２、２６、３４に送出される。

【００３８】眼鏡４２は、その側部に位置センサ４６を
設けられ、レンズが左目用液晶シャッタ４４ｌと右目用
液晶シャッタ４４ｒとから構成される。この位置センサ
４６は、空間中における３次元座標をリアルタイムに算
出してその結果を逐次位置制御部４０に送出する。

【００３９】ここで、液晶シャッタは、眼鏡のレンズ部
を遮蔽するように配置され、信号受信部と液晶駆動部か
ら構成される。特定の信号を受信すると液晶に特定信号
が印可されて特定偏光また自然光を遮蔽して通過させな
いシャッタ装置である。本装置においては、例えば、右
目にのみが見るべき右目用画像と左目のみが見るべき左
目用画像が存在するため見せたくない目に対して液晶シ
ャッタで遮蔽することにより特定の目のみが映像を見ら
れるように制御する装置である。

【００４０】左目用液晶シャッタ４４ｌは、同期信号発
生器３８から送出される同期信号に同期して左のレンズ
を開放する。右目用液晶シャッタ４４ｒは、同期信号発
生器３８から送出される同期信号に同期して右のレンズ
を開放する。左目用液晶シャッタ４４ｌと右目用液晶シ
ャッタ４４ｒとは交互に開放される。ここで、左目用シ
ャッタと右目用シャッタの開閉と映像生成部の表示との
設定が一致しない場合に、開閉モードの切換えスイッチ
を設けることもできる。切換えスイッチで駆動部４４ｓ
または同期信号発生器３８からの位相を反転することで
用意に切り替わり、駆動部４４ｓまたは同期信号発生器
３８に隣接して設ければ良い。

【００４１】同期信号器３８は、１２０Ｈｚまたは、１
００Ｈｚ程度の垂直同期信号を発生させる装置であり、
画像生成部と画像合成部とシャッタに同期信号を送出す
る機能を備える。

【００４２】上記の構成において、視差分だけずれた左
目用画像と右目用画像をディスプレイに交互に表示し
て、左目用画像は眼鏡に設けられたシャッタにより左目
のみが見ることができ、右目用画像は右目のみが見るこ
とができる。このように視聴すると表示された画像が立
体的に浮き上がっているかのように見ることができるも
のが本発明による画像である。さらに、図２のように前
面、側面、上面に映像が表示されるため視野角が広がる
とともに、視聴者の位置によって立体の見え方が異なる
様子も再現可能となる。

【００４３】図３は、本発明に係る立体画像システムの
第２の実施例の構成を説明するものである。第２の実施
例は、各制御部が、左目用と右目用に分割されずに単体
で左目用画像生成部と右目用生成部とを駆動するように
構成される。このように構成されることで、制御部当た
りの演算量は増大するが、制御部の数を削減もしくは兼
用することで、さらにコストを低減できる。

【００４４】図４は、本発明に係る立体画像システムの
第３の実施例の構成を説明するものである。

【００４５】第３の実施例は、同期信号を画像生成部１
２上で発生させてさらにその同期信号を画像生成部４に
入力する構成である。このように構成することで、同期
信号発生器３８を外部に設けずとも同期信号による制御
が可能となる。

【００４６】図５は、本発明に係る立体画像システムの
第４の実施例における画像生成部４の構成を説明するも
のである。

【００４７】第４の実施例の画像生成部４は、同期信号
が導線３９により位相比較器７２に入力され、位相比較
器７２の出力がＶＣＯ回路７６に入力され、ＶＣＯ回路
７６の出力がグラフィックプロセッサ８０に入力されグ
ラフィックプロセッサ８０からは映像信号が出力される
と共にクロック信号が比較パルス８２として再び位相比
較器７２に入力される。このように構成することで、同
期信号をグラフィックプロセッサからの信号と位相比較
して其の位相差をＶＣＯで修正してグラフィックプロセ
ッサに入力し、再びグラフィックプロセッサから同期信
号を位相比較器に入力することで、目的の同期信号に同
期してグラフィックプロセッサが作動するようよう構成
される。

【００４８】位相比較器７２は、ＰＬＬ回路Phase Lock
ed Loopで使用され２つの信号間の位相差をＤＣ電圧で
出力する位相差を検出するための回路である。

【００４９】ＶＣＯ７６は、Voltage-controlled Oscil
latorであり電圧変化に応じて発振周波数を変化させて
検出された位相差を減少させるために周波数を変更する
回路である。

【００５０】グラフィックプロセッサ８０は、画像デジ
タルデータよりＲＧＢ信号を生成するＬＳＩ装置であ
る。同期信号は、ＲＧＢ信号を生成するトリガーとして
使用される。

【００５１】図６は、本発明に係る立体画像システムの
第４の実施例における画像生成部４の詳細な構成を説明
するものである。

【００５２】位相比較器７２には同期信号である基準パ
ルス３９と比較パルス９０とが入力され出力信号７４
が、ＶＣＯ７６とコンデンサ７５と接続される。コンデ
ンサ７５は、もう一方の電極は接地される。一方、ＶＣ
Ｏ７６は図示されないがその出力をグラフィックプロセ
ッサ８０へ出力すると共にクロック信号８６を周波数分
割回路８８へ出力される。周波数分割回路８８の出力
は、比較パルス９０であり位相比較器７２に入力され
る。位相比較器７２は、ＰＮＰ型トランジスタ９２が電
源側にＮＰＮトランジスタ９４がＧＮＤ側に接続され
る。ここでは、通常のＰＬＬ回路と異なり位相差を削減
させるためＬＰＦが削除され、コンデンサ７５のみが配
置される。

【００５３】周波数分割回路８８は、入力された信号の
周波数を整数分の１の値に変化させる回路であり、画像
生成部４での必要な周波数を生成するための回路であ
る。

【００５４】次に図７は、本発明に係る立体画像システ
ムの第４の実施例の画像生成部４における動作波形図を
示す。図７（ａ）は、横軸が時間軸で縦軸が電圧を示
し、pulse39が基準パルスであり、pulse90が比較パルス
であり、PLL(+)74は基準パルスの位相が比較パルスの位
相より進んだ時にＰＮＰ型トランジスタ９２がＯＮして
電源から位相比較器７２の出力へ電流が流れるパルスで
あり、PLL(-)74は基準パルスの位相が比較パルスの位相
より遅れた時にＮＰＮ型トランジスタ９４がＯＮして位
相比較器７２の出力からＧＮＤへ電流が流れるパルスで
ある。

【００５５】時刻ｔ２で基準パルス３９のpulse39が立
ちあがり、その後時刻ｔ４で比較パルスpulse90が立ち
あがる場合は、PLL(+)がｔ２で立ち上がり、ｔ４で立ち
下がる。

【００５６】一方、時刻ｔ６では比較パルス９０pulse9
0が先に立下り、時刻ｔ８で基準パルス３９のpulse39が
立ち下がる場合は、PLL(-)がｔ６で立ち上がりｔ８で立
ち下がる。

【００５７】このように位相差がある場合は、ＰＬＬ
（＋）およびＰＬＬ（−）が信号を発生するが、時刻ｔ
１０や時刻ｔ１２のように基準パルスのpulse39と比較
パルスpulse90との位相差が存在しない場合は、ＰＬＬ
（＋）およびＰＬＬ（−）はハイインピーダンスとなる
のみで立下りと立下りが発生しない。

【００５８】そこで、時刻ｔ１０についてさらに時間軸
を拡大した図が（ｂ）である。図（ａ）同様時刻ｔ１０
において基準パルスのpulse39と比較パルスpulse90とが
同時に立ち上がりの場合、ｔ９でＰＬＬ（−）がｔ１０
までの間ハイインピーダンスとなり、時刻ｔ１０からｔ
１１までの間はＰＬＬ（＋）がハイインピーダンスとな
る。

【００５９】図６に示される回路は、ＶＣＯ７６と周波
数分割回路８８によって位相差が小さくなるように収束
するよう構成されており、図７（ｃ）に示されるように
縦軸である位相差は、特定の位相差ｐ０とｐ１の間に収
束される。図６の回路ではローパスフィルタが存在しな
いため位相差は小さくてすみ、この位相差ｐ０とｐ１の
間である不感帯内に周波数はロックされて同期信号に同
期する。この回路を使用することで、垂直同期信号が１
２０Ｈｚ程度であっても位相差の精度が１００万分の１
Ｈｚにロックすることができる。

【００６０】続いて、図２および図８を用いて本発明に
係る立体映像投影方法について示す。立体映像として飛
行機模型５０が観察者Ａの前をあたかも実際に飛んでい
るかのような映像を本発明に係る立体映像投影方法で投
影するものとして説明する。

【００６１】この飛行機５０の飛行映像データは、各質
点の３次元座標データと３つの質点を結ぶ３角形の面デ
ータの組合わせから構成される。この飛行映像データ
は、当初は立体映像データ記憶装置４８に記録され、３
Ｄデータ取込工程７０で、位置制御部４０とネットワー
ク４１を介して各制御部２、１０、１４、２２、２６、
３４に配信される。

【００６２】一方、観察者Ａが眼鏡４２をかけ電源をＯ
Ｎすると、まず、位置センサが眼鏡の位置座標を取込み
最初に原点としてこの位置情報が登録される。これが位
置信号検出工程５８である。

【００６３】次に、この装置の電源ＯＮと共に基準同期
信号を同期信号発生器３８が発生させ、画像生成部と画
像合成部とシャッタとに同期信号の送出を開始する。こ
の工程が基準同期信号６０である。

【００６４】また、飛行機模型５０の各ディスプレイへ
の投影位置を算出するのが個別画像演算生成工程６２で
ある。すなわち、観察者Ａの視点である位置センサの位
置座標と飛行機模型５０を存在させる位置座標が決定さ
れると正面ディスプレイ８への投影位置５２と、上面デ
ィスプレイ２０への投影位置５４と、側面ディスプレイ
３２への投影位置５６が決定される。ここで、飛行機模
型５０を存在させる位置座標は、立体映像データから決
定される。これらの投影位置５２、５４、５６は、それ
ぞれ右目の視差で補正した座標と左目の視差で補正した
座標が求められる。これらの座標を、演算して画像デー
タを生成するのが各制御部２、１０、１４、２２、２
６、３４である。つまり、これらの制御部の演算により
正面左目用画像と、正面右目用画像と、上面左目用画像
と、上面右目用画像と、側面左目用画像と、側面右目用
画像とが生成される。

【００６５】さらに、上記の映像を統合して各ディスプ
レイに表示する工程が、各面画像同期送出工程６４であ
る。この工程では、上記映像が各画像生成部４、１２、
１６、２４、２８、３６でＲＧＢ信号に変換される。さ
らに、画像合成部６、１８、３０で同一面の左目用画像
と右目用画像とが統合される。この統合は、同期信号発
生器３８からの信号１２０Ｈｚに同期して１秒間に交互
に左目用画像６０枚と右目用画像６０枚とがディスプレ
イへ送出される。このため、映像信号を不必要にデジタ
ルアナログ変換とアナログデジタル変換をせずに送出で
きる。さらには、ビデオメモリは画像生成部に用いられ
るのみであり、画像合成部には一切ビデオメモリを使用
しないで製造可能なために、コストが大幅に削減でき
る。

【００６６】その上、上記同期信号に同期して観察者Ａ
の眼鏡に備えられたシャッタの開閉を駆動させるのが眼
鏡同期シャッタ駆動工程６６である。すなわち、工程６
４のままでは左右の目の映像が交互に描画されているだ
けであるため、両目で同時に観察したのでは、視差分ず
れた二重の映像が観察されるのみである。そこで、左目
用の映像が投影される際は、眼鏡４２のシャッタ４４の
左目部が開放され、逆に右目用の映像が投影される際
は、眼鏡４２のシャッタ４４の右目部が開放される。こ
れによって、観察者Ａは立体として浮き上がった映像を
観察できる。

【００６７】そこで、更にその映像の観察に伴って、観
察者Ａが移動する工程が観察者移動工程６８である。こ
の位置検出工程は、再び位置信号検出工程５８に戻る。
この工程が、映像データが終了するまでくり返される。
すなわち、観察者Ａが移動すると其の移動によって変化
する立体像の位置を制御部で演算して描画する。このた
め、観察者Ａは、画像に表示された立体像を上下左右更
には裏に回ったり、下から見あげる等の自らの視点を移
動させて見ることができる。

【００６８】以上の構成と方法により、従来の大型で高
価で、複雑な装置を使用することなく立体映像を観察可
能となるが、本構成は一実施例を示したものに過ぎず適
宜変更することが可能である。

【００６９】例えば、制御部と画像生成部と画像構成部
の数を変更することで、ディスプレイの数は、１面から
６面まで変更可能である。１面とすることで携帯可能な
立体映像装置とすることも可能であり、一方６面とする
ことで全方位に関する立体映像が表現可能となる。

【００７０】また、これらの構成要素を結合する導線
は、必ずしも有線結合にする必要は無く、例えば、位置
センサと位置制御部とを無線で結合することも可能であ
る。

【００７１】更に、位置センサで観察者Ａの視点情報を
検出するが、位置情報を視点と変更しても良い場合は、
ジョイスティック等のマニュピレータで自由に入力して
も良い。

【００７２】その上、ディスプレイはプラズマディスプ
レイや、ＣＲＴ、有機ＥＬや、プロジェクション等の投
影装置のいずれの構成を利用することも可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上、本発明に係る立体画像システムお
よび立体画像投影方法によれば、各画面を表示する制御
装置にパーソナルコンピュータを採用することで、小型
化と低廉化が図れ、システム全体を同期させる同期部を
設けることで、装置全体の信号周期を正確に一致させる
ことができる。また、独自の電気回路とプログラムをフ
ァームウェアとして設けて制御装置と組合わせること
で、映像のそれぞれ左目用信号と右目用信号を生成させ
ることができる。

【００７４】また、効果なビデオメモリを必要以上使用
することなく左目用画像と右目用画像を合成でき、制御
部としてもパーソナルコンピュータを使用することで装
置全体のコストが削減される。

【００７５】その上、従来のスクリーンと投影機からな
る構成の他にＣＲＴからなる薄型ディスプレイを採用
し、コストダウンと装置の小型化を計ることもできる。
そして、同期信号を反転させるハードスイッチを設ける
ことにより、眼鏡の左目シャッタと右目シャッタの閉じ
るタイミングが、反転していても直すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る立体映像システムを示す構成図で
ある。

【図２】本発明に係る立体映像投影方法を示す実施図で
ある。

【図３】本発明に係る立体画像システムの第２の実施例
の構成図である。

【図４】本発明に係る立体画像システムの第３の実施例
の構成図である。

【図５】本発明に係る立体画像システムの第４の実施例
における画像生成部４の構成図である。

【図６】本発明に係る立体画像システムの第４の実施例
における画像生成部４の詳細な構成図である。

【図７】本発明に係る立体画像システムの第４の実施例
の画像生成部４における動作波形図である。

【図８】本発明に係る立体映像投影方法を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

Ａ 観察者 ２ 正面左目用制御部 ３ 導線 ４ 正面左目用画像生成部 ５ 導線 ６ 正面画像合成部 ７、１９、３１ 導線 ８ 正面ディスプレイ １０ 正面右目用制御部 １１ 導線 １２ 正面右目用画像生成部 １３ 導線 １４ 上面左目用制御部 １５ 導線 １６ 上面左目用画像生成部 １７ 導線 １８ 上面画像合成部 ２０ 上面ディスプレイ ２２ 上面右目用制御部 ２３ 導線 ２４ 上面右目用画像生成部 ２５ 導線 ２６ 側面左目用制御部 ２７ 導線 ２８ 側面左目用画像生成部 ２９ 導線 ３０ 側面画像合成部 ３２ 側面ディスプレイ ３４ 側面右目用制御部 ３５ 導線 ３６ 側面右目用画像生成部 ３７ 導線 ３８ 同期信号発生器 ３９ 導線 ４０ 位置制御部 ４１ ネットワークケーブル ４２ 眼鏡 ４４ シャッタ ４５ 導線 ４６ 位置センサ ４７ 導線 ４８ 立体映像データ記憶装置 ４９ 導線 ５０ 飛行機模型 ５２ 投影位置 ５４ 投影位置 ５６ 投影位置 ５８ 位置信号検出工程 ６０ 基準同期信号 ６２ 個別画像演算生成工程 ６４ 各面画像同期送出工程 ６６ 眼鏡同期シャッタ駆動工程 ６８ 観察者移動工程 ７０ ３Ｄデータ取込工程 ７２ 位相比較器 ７５ コンデンサ ７６ ＶＣＯ回路 ８０ グラフィックプロセッサ ８２ 比較パルス ８６ クロック信号 ８８ 周波数分割回路 ９０ 比較パルス ９２ ＰＮＰ型トランジスタ ９４ ＮＰＮトランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B050 BA04 BA08 BA09 CA07 DA02 DA04 EA09 EA19 EA24 EA28 FA02 FA05 FA06 FA08 5C061 AA03 AA13 AA14 AA25 AB12 AB14 AB18 AB20 AB21

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者に仮想体画像を立体的に認識させ
   る立体画像システムであって、 左目用画像生成部と、右目用画像生成部と、これらの両
   映像生成部と接続される画像合成部と、画像合成部の出
   力を描画する表示部と、シャッタ装置とを備えた眼鏡
   と、前記両映像生成部と前記画像合成部とを駆動する同
   期信号発生器とからなり、前記同期信号発生器が前記両
   映像生成部と、前記画像合成部と、前記眼鏡とに同期信
   号を入力して左目用画像と右目用画像とを合成して前記
   表示部に同期させて表示すると共に、シャッタ装置を備
   えた眼鏡のシャッタ開閉動作を同期信号に同期させるこ
   とを特徴とする立体画像システム。
2. 【請求項２】 映像生成部は、立体映像データから立体
   映像信号を演算する制御部と、立体映像信号からビデオ
   信号を生成する画像生成部とから構成されることを特徴
   とする請求項１記載の立体画像システム。
3. 【請求項３】 映像生成部は、左目用画像生成部と右目
   用画像生成部とから構成されることを特徴とする請求項
   １乃至２いずれかに記載の立体画像システム。
4. 【請求項４】 映像生成部は、一つの制御部と左目用画
   像生成部と右目用画像生成部とから構成されることを特
   徴とする請求項１乃至２いずれかに記載の立体画像シス
   テム。
5. 【請求項５】 画像生成部は、さらに位相比較回路と前
   記位相比較回路に接続されるＶＣＯ回路とグラフィック
   プロセッサ回路とを備えることを特徴とする請求項２記
   載の立体画像システム。
6. 【請求項６】 画像生成部は、位相比較回路とＶＣＯ回
   路とを結ぶ導線と接続される容量が接地され、ＶＣＯ回
   路の出力が周波数分割回路と接続され、周波数分割回路
   の出力が位相比較回路と接続されることを特徴とする請
   求項５記載の立体画像システム。
7. 【請求項７】 眼鏡は、さらに位置センサが備わり、前
   記位置センサからの情報を制御する位置制御部と接続さ
   れることを特徴とする請求項１記載の立体画像システ
   ム。
8. 【請求項８】 表示部は、更に複数設けることを特徴と
   する請求項１記載の立体画像システム。
9. 【請求項９】 複数設けられる表示部は、互いにその端
   部を隣接させて設けられることを特徴とする請求項８記
   載の立体画像システム。
10. 【請求項１０】 複数設けられる表示部は、各表示部の
    隣接する端部が互いに接合するよう配置される３面の表
    示部からなることを特徴とする請求項９記載の立体画像
    システム。
11. 【請求項１１】 複数設けられる表示部は、同一直線状
    に並べて設けられることを特徴とする請求項８記載の立
    体画像システム。
12. 【請求項１２】 眼鏡のシャッタの開閉と映像生成部の
    表示との設定が一致しない場合に、開閉モードの切換え
    スイッチを設けることを特徴とする請求項１記載の立体
    画像システム。
13. 【請求項１３】 表示部は、ＣＲＴまたはプラズマディ
    スプレイまたは有機ＥＬディスプレイまたはＬＥＤ集積
    型ディスプレイからなることを特徴とする請求項１また
    は請求項８乃至１２いずれか記載の立体画像システム。
14. 【請求項１４】 画像生成部は、同期回路入力部を備え
    たファームウェアであることを特徴とする請求項１記載
    の立体画像システム。
15. 【請求項１５】 位置センサは、マニュピレータに付属
    されてマニュピレータの変化を検出することを特徴とす
    る請求項１記載の立体画像システム。
16. 【請求項１６】 観察者に仮想体画像を立体的に認識さ
    せる立体画像投影方法であって、 同期信号発生器が両映像生成部と画像合成部と眼鏡とに
    同期信号を入力して左目用画像と右目用画像とを合成し
    て前記表示部に同期させて表示すると共に、シャッタ装
    置を備えた眼鏡のシャッタを同期信号に同期させること
    を特徴とする立体画像投影方法。
17. 【請求項１７】 眼鏡の左目シャッタの開放と左目用画
    像生成部の表示と、眼鏡の右目シャッタの開放と右目用
    画像生成部の表示との同期対応がとれない場合に、正逆
    の反転切換えることを特徴とする請求項１６記載の立体
    画像投影方法。
18. 【請求項１８】 観察者に仮想体画像を立体的に認識さ
    せる立体画像投影プログラムであって、 同期信号発生器が両映像生成部と画像合成部と眼鏡とに
    同期信号を入力して左目用画像と右目用画像とを合成し
    て前記表示部に同期させて表示すると共に、シャッタ装
    置と位置センサとを備えた眼鏡のシャッタを同期信号に
    同期させることを特徴とする立体画像投影プログラム。
19. 【請求項１９】 眼鏡の左目シャッタの開放と左目用画
    像生成部の表示と、眼鏡の右目シャッタの開放と右目用
    画像生成部の表示との同期対応がとれない場合に、正逆
    の反転切換えることを特徴とする請求項１８記載の立体
    画像投影プログラム。
20. 【請求項２０】 左目用画像生成部と右目用画像生成部
    と画像合成部とを駆動し、前記同期信号発生器が前記両
    映像生成部と、前記画像合成部と、前記眼鏡とに同期信
    号を入力して左目用画像と右目用画像とを合成して前記
    表示部に同期させて表示すると共に、シャッタ装置と位
    置センサとを備えた眼鏡のシャッタを同期信号に同期さ
    せることを特徴とする同期信号発生器。