JP2731254B2 - 多方向立体映像制御方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、広い範囲で立体像を観察できる機能を有す
る眼追従式の多方向立体映像制御方法およびその装置に
関する。

本発明は、レンチキュラーシートあるいはスリット格
子・パララックスバリアシート（以後、あわせてレンズ
板という）式多方向立体映像装置で観察者の眼の位置に
追従して、表示する多方向画像の配列を制御する多方向
立体映像制御方法およびその装置に関するものである。

さらに詳述すれば、ここでいう多方向立体映像装置と
は、レンズ板の光学作用により、多方向の画像を左右眼
に分離投影することをもって立体映像を観察させるもの
である。

［発明の概要］ 本発明は、レンズ板式多方向立体映像装置で観察者の
眼の位置に追従して、表示する多方向画像の配列を制御
する多方向立体映像制御方法およびその装置に関するも
のである。このレンズ板式の立体映像は広い観察域を持
たせるためには撮影方向数が多く必要で、それだけ、表
示画素数が多く必要となり、画素数が同じときは映像解
像度が低くなる。

この問題を解決するため、観察者を一人と限定して、
観察者の眼の位置に追従して、表示する画像配列を制御
する方法がある（本出願人による特願昭63−149540
号）。本発明はこの方法を実施するにあたり機能を改善
した多方向立体映像制御方法およびその装置である。

すなわち本発明では、光電素子を観察者の眼の上部あ
るいはレンズ板の後焦点位置に設置し、位相検出回路
で、その光電素子の出力が最大となる位相を、表示画像
の位相を基準にして検出し、その位相に応じて、画像配
列制御回路で、表示する多方向画像の配列を制御するこ
とによって、映像装置の操作性・簡便性を高めたもので
ある。

［従来の技術］ まず、第２図および第３図を参照して、多方向立体映
像について述べる。この多方向立体映像とは、対象を横
並びの視点から撮影した多方向の画像を再生して得る立
体映像で、その表示方法を第２図に示してある。

第２図は、レンズ板を含めた画像表示器の一部の断面
図と観察眼の平面配置図である。表示器の画素を画面右
（図では上）からA,B…E,Fとする。さらに、レンズ板の
各レンズ素ピッチを２画素相当とする。画素Ａの光路は
眼の位置の視距離でＣ（実線）とＥ（図略）、Ｂの光路
はＢ（破線）とＤ（図略）、Ｃの光路はＣ（実線）とＥ
（図略）、Ｄの光路はＢ（図略）とＤ（破線）、Ｅの光
路はＣ（実線）とＥ（破線）となる。画素の位置と光路
位置が１つおきに対応する。すなわち、光路ＢにはB,D,
Fの画素比が、光路ＣにはA,C,Eの画素光が集束して入射
することになる。ここで、位置のことを画像信号系にあ
わせて位相ともよぶ。この光路間隔を瞳間隔とする。

第２図において、撮影方向画像数は２となり、撮影方
向を左から番号をつける。この方向１と２の画像を縦配
列に分割し、画素Ａ−Ｆに、図示左端のごとく方向2,1,
2,1の順で分割画像を配列した合成画像を表示する。

左眼の位置を光路Ｂ中の１にすると上記の光路の関係
で、左眼に方向１の像が、右眼に方向２の像が投影され
立体視ができる。眼が光路Ｄ中の３の位置でも同様であ
る。ところが眼の位置が2,4では左右像が逆になり、正
常な立体視ができない。このとき、画像の位相をずらし
て1,2,1,2とすると正常な立体視ができる。

第３図（図中光電素子は無視）では第２図の表示画素
とレンズ板は変えないで、眼の位置がさらに細かく、１
−８と設定され、画像の方向はそれに合わせて１−８ま
である場合を説明する。左眼の位置が１のときには画素
A,B,…に上から方向3,1,3,1の画像を表示する。する
と、左眼（１）に方向１の画像が、右眼（３）に方向３
の画像が投影され、立体視ができる。次に、左眼が２の
位置では各画素に方向4,2,4,2の像を表示すると、左眼
（２）に方向２の画像が、右眼（４）に方向４の画像が
投影され立体視ができる。同様に、左眼が位置６のとき
方向8,6,8,6の画像を表示すると方向6,8の立体像が観察
できる。

このように、本来なら観察域が所々と制限されたり、
方向数が少ない欠点を、眼の位置に合わせて、表示する
画像の配列すなわち方向画像の選択と位相の制御を行っ
て、解決するのが眼追従式多方向立体映像制御方式であ
る。

この眼追従式の制御を行うにおいて、眼の移動位置を
計測する方法は、頭・顔の側面の適当に離れた固定位置
に超音波送受信器を取り付け、反射波の伝播時間を、も
しくは頭側面に送受信器を取り付け、直接波の伝播時間
を計測し、伝播距離に直し、これをもって眼の位置と定
めていた。

他の方法では、顔をテレビカメラで撮影して、その眼
（かわりに近くにおいて光点、もしくは反射片）の映像
から輝度レベルの画像処理をし、眼の位置を計測してい
た。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の超音波による眼の位置測定はそ
の音波の指向性のため、頭を動かしたときの傾きによっ
て、音波が送受信器からはずれやすく、頭の姿勢保持が
かなり必要であった。

また、顔の映像から光点の位置を検出する方法では、
頭の姿勢は自然の範囲でよいが、テレビカメラを必要と
した。

上記の方法はいずれも位置測定器を立体画像表示器と
は別個に配置するため、その設置のつど、レンズ板の光
路位置を考慮の上、測定器の計測値を表示器の画像位相
にあわせる校正作業が必要であった。

よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、多方向立体
画像表示器のレンズ板自体を活用して、テレビカメラを
必要とせず、眼の位置に応じた画像配列の制御信号を得
ることにより、操作性・簡便性の高い多方向立体映像制
御方法およびその装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、光電素子を観察者の眼の上部あるいはレン
ズ板の後焦点位置に設置し、当該光電素子の出力が最大
となる位相を、表示画像の位相を基準にして検出し、前
記位相に応じて、表示すべき多方向画像の配列を制御す
るものである。

［作 用］ 本発明を上記手順に従って実施することにより、レン
ズ板式多方向立体映像装置の操作性・簡便性を高めるこ
とができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

実施例１ 第１図は、本発明の第１の実施例の構成を示す。本実
施例は、表示条件が第２図の方向数２の場合の実施例で
ある。

まず、額の左眼の真上に光電素子１を装着する。その
光電素子１は各画素の光路の光に対して出力するので、
第１図の上方に示した信号波形のように、立体映像信号
の表示駆動（クロック）信号と同期して増減している。
この出力を位相検出回路２に入力する。位相検出回路２
は、増幅整波器３と２個のゲイト回路4,5と比較器６と
ゲイト信号回路７と位相器８からなり、光電素子出力の
位相を求める。増幅整波器３は光電素子出力から増幅整
波した検出信号を得る。ゲイト信号は、ゲイト信号回路
７でクロック信号から得た逓減周期の矩形波信号であ
る。第２図の画素B,D,Fと同じ位相の第１ゲイト信号で
検出信号をゲイトし、また、第１ゲイト信号の位相を位
相器で１クロック期間ずらした第２ゲイト信号で検出信
号をゲイトし、先の第１ゲイト出力と比較し、その結果
を画像配列制御回路９に入力する。比較器６は各入力信
号を適当な時定数で積分した信号を比較する。

ここで画像配列制御回路９は多方向画像信号と先のク
ロック信号を入力し、方向画像信号の選択と位相制御す
ることにより表示する画像配列を制御して、その出力を
レンズ板式立体画像表示器10に入力し表示する。

第１ゲイト出力が大きいときは、第２図で左眼が1,3
の位置にあり、画像配列はそのままで、第３図の例のよ
うに第２ゲイトのとき光電素子出力が大きいときは、左
眼が2,4の位置にあり、画像配列の方向番号1,2を逆にす
るように画像の位相をずらし、第２図で示した眼の位置
２に対応する画像配列になるように制御する。

画像の方向数２がｎのときは、位相検出回路２のゲイ
ト信号の位相を１クロック周期ずつずらしたｎ個のゲイ
ト信号でゲイトした各出力を比較して、ゲイト出力が最
大のゲイト信号の位相にあわせて画像配列を制御する。

本実施例では、画像の輝度レベルの低い場合にも安定
して光電素子出力を得るために、多方向立体映像信号
に、画面上端の適当な水平走査期間に白レベルを付加す
る。

実施例２ 第４図は、本発明の第２の実施例の構成を示す。本実
施例は表示条件が第３図の場合の実施例である。

本実施例では、左眼の上には赤外線発光素子11もしく
は赤外線反射片を取り付ける。光電素子11は、立体画像
表示器に装着してあるレンズ板12を表示部分より上部に
延長した中央部のレンズ板焦点位置に取り付ける。光電
素子１の長さは画素ピッチの整数分の１、図例では瞳間
に１方向像を得るように1/2とする。光電素子１の配置
数は希望する方向像の数により、図例では８方向で、４
画素内に８素子を配置する。そして、第３図で示すよう
に光電素子１をレンズ板のレンズ素１個の光路の位相位
置に配置する。そのほかのレンズ素は遮光する。この４
画素分（対応するレンズ素は２個）を１組として横に複
数取り付けてもよい。その場合の間隔は対応するレンズ
素の数となる。

この各光電素子出力を位相検出回路２に入力する。こ
こで、各入力（複数の組の素子を取り付けた場合は同じ
位相の光電素子の出力同志を加算した入力）を相互に比
較し、最大出力の素子の位相を求める。

最大出力位置が１の位置のとき、すなわち左眼が１の
位置のときには位相検出回路２の出力信号で、第３図の
画素A,B,…に上から方向3,1,3,1の画像を表示するよう
に画像配列制御回路９を制御する。すると、左眼（１）
に方向１の画像が、右眼（３）に方向３の画像が投影さ
れ、立体視ができる。次に、最大出力位置が２のとき
は、各画素に方向4,2,4,2の像を表示するようにする。
すると、左眼に方向２の画像が、右眼（４）の方向４の
画像が投影され立体視ができる。同様に、最大出力位置
が位置６のとき方向8,6,8,6の画像を表示すると方向6,8
の立体像が観察できる。

なお、第２実施例で光電素子の替わりに、光位置に対
応してアナログ出力が得られる光位置検出素子（PSD）
を用い、そのアナログ値でもって、画像配列の制御を行
う場合にも同様の機能を果たすことができる。

また、第２実施例の光電素子群を発光素子群に、発光
素子を光電素子に替えて、発光素子の発光時刻をクロッ
ク信号を基準に周期的にずらして、発光素子の出力から
最大出力を得る位相を検出し、その位相に合わせて画像
配列を制御することもできる。これは第１の実施例の方
向数２を８に拡張した場合である。

上記２つの実施例では表示器として直接観察視するも
のを説明したが、各多方向画像をレンズ板スクリーンに
投影し、観察眼の位置に応じて、その画像の配列を制御
する場合でも同様に用いることができる。

［発明の効果］ 本発明を実施することにより、以下に列挙する効果が
得られる。

（１）頭の姿勢について、従来の超音波より光電検出器
の指向性の方が広くとれるため、本発明の方式の方が自
然な範囲を制御できる。

（２）本発明は画像表示装置に装着したレンズ板自体を
眼の位置の検出のための光学系に用いているため、顔の
映像から光点の位置を検出するためのテレビカメラなど
の特別の光学測定系を必要としていない。

（３）さらに、眼の位置を検出する光電素子はレンズ板
の光路すなわち画像の位相系に直接に組み込まれている
ため、従来のように眼の位置測定器を設置する度に位置
測定器の計測値と表示器の画像位相との校正をとる必要
がなく、直ちに眼の位置に応じた画像位相制御信号が得
られる。

以上述べたように本発明によれば、操作性・簡便性の
高い多方向立体映像制御方法およびその装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す図、 第２図はレンズ板を含めた画像表示器の一部の断面図と
観察眼の平面配置図並びに方向数２の場合の画像位相，
その光路と眼の位置を示す図、 第３図はレンズ板を含めた画像表示器の一部の断面図と
観察眼の平面配置図並びに方向数８の場合の画像位相，
その光路と眼の位置を示す図、 第４図は本発明の第２の実施例の構成を示す図である。 １……光電素子、 ２……位相検出回路、 ３……増幅整波器、 4,5……ゲイト、 ６……比較器、 ７……ゲイト信号回路、 ８……位相器、 ９……画像配列制御回路、 10……レンズ板式立体画像表示器。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光電素子を観察者の眼の上部あるいはレン
   ズ板の後焦点位置に設置し、 当該光電素子の出力が最大となる位相を、表示画像の位
   相を基準にして検出し、 前記位相に応じて、表示すべき多方向画像の配列を制御
   する ことを特徴とする多方向立体映像制御方法。
2. 【請求項２】観察者の眼の上部あるいはレンズ板の後焦
   点位置に設置した光電素子と、 当該光電素子の出力が最大となる位相を、表示画像の位
   相を基準にして検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された位相に応じて、表示すべ
   き多方向画像の配列を制御する制御手段と を具備したことを特徴とする多方向立体映像制御装置。