JP2735907B2 - 立体表示用レンズ板の光学特性測定方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は偏光眼鏡などを使用しない多方向立体映像
表示装置に用いられるレンズ板の光学特性を測定する方
法、およびその方法を実施するための装置に関するもの
である。

（発明の概要） この発明は多方向立体映像表示装置に用いられるレン
ズ板の光学特性を測定する方法および装置に関するもの
で、立体映像表示装置の映像表示器または映像投映器の
映像を被測定レンズ板により透過光または反射光とな
し、その光を投射スクリーンに投射し、投射された投射
像をテレビジョンカメラで撮影し、該テレビジョンカメ
ラの出力信号を計算機に取込みレンズ板の光学特性を計
算機により算出している。

かくて測定用光源に映像表示器または映像投映器の映
像をそのまま用い、放射角度の１点１点の測定をするの
ではなく、連続した放射角に対するレンズ板の光学特性
の同時測定ができ、立体表示用レンズ板の光学特性の簡
便な測定方法および装置を提供している。

（従来の技術） 偏光などの眼鏡を使用しない多方向立体映像表示装置
は特別な光学特性のレンズ板を必要とする。例えば、万
線状の微細半円柱レンズからなるレンチキュラー板、半
円状レンズからなる縄の目レンズ板、やはり万線状のス
リットからなるグリッドバリヤ板、あるいは微小鏡素か
らなる自己回帰型スクリーンなどである。これらはそれ
ら光学的性質が共通していることからレンズ板、またそ
の構成単位をレンズ素と呼ぶことにする。

いま、立体視に必要なレンズ板としての光学特性を対
象をレンチキュラー板として考察してみよう。

第２図に直視型多方向立体映像表示装置のレンズ板に
レンチキュラー板を用いた場合の画素からの放射光路の
平面図を示し、同図にはレンズ素の拡大図も同時に表示
してある。この場合このレンズ板は透過型として使用さ
れ、映像表示器２の前面にレンチキュラー板１が取付け
られる形態をなしている。映像表示器２の各表示画素L
1,L2,L3,L4の光はレンチキュラー板１を透過し、図面上
で右方に示す白域のそれぞれの光路51,52,53,54に透過
光を放射する。これらの光路に人間の両眼の瞳が所定の
条件で位置するとき、例えば同図に参照番号55,56で記
載した位置に人間の頭部が位置して、それらの瞳が２種
の光路にそれぞれ対応するよう位置するとき両眼立体像
が観察される。すなわち第２図頭部の位置55で左眼が光
路52、右眼が光路54に、頭部の位置56では左眼が光路5
1、右眼が光路52にそれぞれ対応している。同図にはさ
らに左眼が位置すべき部分を左下り斜線57で、右眼が位
置すべき部分を右下り斜線58で示してある。

これらの光路をさえぎって投射スクリーンをおき、そ
の投射スクリーンに映し出された投射像を模型的に示し
たのが第３図で、主光路からの投射像を中心に左右にそ
れぞれ副光路からの投射像が示されている。これらは第
２図で着目するレンズ素11による光路が主光路、隣接レ
ンズ素12,13による光路が副光路で、それぞれの投射像
は画素L1からL4までの投射像に明白に分離している。こ
のように光路が１画素分づつ、同図の場合には４光路に
明白に分離するように、指向性が鋭い放射光学特性を示
すものでなければ明瞭な立体像は観察できず、レンズ板
１がこのような作用をする。

第４図は投映型立体映像表示装置の例を示したもの
で、反射型レンズ板スクリーン９に対して映像投映器８
からの左右像をそれぞれ投映し、これら投影像の光は再
び投影器と同じ方向に回帰し、この回帰光路に透過型立
体映像表示装置で説明したと同じ所定の条件で両眼瞳を
位置させて両眼立体視を実現している。この場合も前述
と同様に明白に分離するように、指向性が鋭い放射光学
特性が得られるものでなければ、明瞭な立体像は観察で
きない。この放射光学特性の１例を第５図に示すが、横
軸は第４図示の放射各θ、縦軸は相対輝度比を示す。な
お前述のいずれの場合にも紙面に垂直方向には観察域程
度に拡散した光学特性を有することが必要である。

以上のような所定の条件を満足させる光路の光を放射
させるために用いるレンズ板の光学特性を測定する為に
は、従来、レーザ光をレンズ板の正面または背面から照
射して、その各角度に対する透過光あるいは反射光を微
小開口を有する輝度計10で測定していた。第４図示の例
で説明すると、レーザ光をレンズ板スクリーン９に投映
し、輝度計10は常にレンズ板スクリーンの１点を狙いな
がら横に移動させ１点１点を測定していた。

（発明が解決しようとする課題） 従来の測定方法では、まず、測定用光源具体的には例
えばレーザ光源が別に必要で、さらに、測定に必要な被
測定板面を任意の軸を中心に回転させる方法は割合い容
易であるが、輝度計10を横に移動させながら、レンズ板
上の狙う１点への調整を速やかに実施させる駆動にはや
や操作の複雑なもの、例えば円弧レールとか自律ねらい
雲台（実願昭63−29834号「立体撮像機操作装置」参
照）が必要であった。

さらに、放射角度の１点１点の測定をすることは時間
がかかり、放射角度全体の連続した特性を１時に１目で
すなわちマクロ的に認識することは容易でなかった。

そこで本発明の目的は前述の問題点を排除し、測定用
光源に表示画像をそのまま流用でき、特別の駆動機構を
必要とせず、しかも簡便に使用レンズ板の光学特性の測
定のできる立体表示用レンズ板の光学特性測定方法およ
び装置を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明に係る第１の立体表
示用レンズ板の光学特性測定方法は、直視型多方向立体
映像表示装置に用いられる透過型レンズ板の光学特性を
測定するにあたり、立体映像表示装置の映像表示器の映
像をその前面に取付けた被測定透過型レンズ板を透過せ
しめて透過光となし、その透過光を投射スクリーンに投
射し、投射された投射像をテレビジョンカメラで撮影
し、該テレビジョンカメラの出力信号より前記被測定透
過型レンズ板の光学特性を求めることを特徴とするもの
である。

また本発明に係る第２の立体表示用レンズ板の光学特
性測定方法は、投映型多方向立体映像表示装置に用いら
れる反射型レンズ板の光学特性を測定するにあたり、立
体映像表示装置の映像投映器の映像を所定距離はなれた
被測定反射型レンズ板により反射せしめて反射光とな
し、その反射光を投射スクリーンに投射し、投射された
投射像をテレビジョンカメラで撮影し、該テレビジョン
カメラの出力信号より前記被測定反射型レンズ板の光学
特性を求めることを特徴とするものである。

また、上記本発明に係る第１の立体表示用レンズ板の
光学特性測定方法を実施するための、本発明に係る第１
の立体表示用レンズ板の光学特性測定装置は、立体映像
表示装置の映像表示器の前面に取付けられた被測定透過
型レンズ板を透過した透過光が投射される投射スクリー
ンと、その投射された投射像を撮影するテレビジョンカ
メラとを少なくとも具えて、前記テレビジョンカメラの
出力信号より前記被測定透過型レンズ板の光学特性を求
め得るように構成したことを特徴とするものである。

また、上記本発明に係る第２の立体表示用レンズ板の
光学特性測定方法を実施するための、本発明に係る第２
の立体表示用レンズ板の光学特性測定装置は、立体映像
表示装置の映像投映器から所定距離はなして配置された
被測定反射型レンズ板により反射された反射光が投射さ
れる投射スクリーンと、その投射された投射像を撮影す
るテレビジョンカメラとを少なくとも具えて、前記テレ
ビジョンカメラの出力信号より前記被測定反射型レンズ
板の光学特性を求め得るように構成したことを特徴とす
るものである。

（実施例） 以下添付図面を参照し実施例により本発明を詳細に説
明する。

第１図を用いて本発明測定方法に係る第１の実施例を
説明する。この例は直視型多方向立体映像表示装置でレ
ンズ板は透過型である。第１図において、被測定レンズ
板１は液晶などのドット型画像表示器２の前面に取付け
られる。取付けの位置などは実際に立体映像表示装置と
して使用する場合に準拠して行なう。次にそこから特定
の距離の位置（所定の立体像観察位置）に背面投射用ス
クリーン３をおき、レンズ板１より放射された透過光を
スクリーン３に投射して投射像を抽出する。この投射ス
クリーンは拡散光学特性のもので、横長で縦幅の狭いも
のでよい。このスクリーン３のさらに手前にTVカメラ４
を設置し、スクリーンに映る光路の投射像５を撮影して
被測定レンズ板の光学特性を求めるための輝度データを
得る。カメラ４の出力信号６はデータ解析のためコンピ
ュータ（計算機）７などに導入され、リアルタイムでレ
ンズ板の光学特性が解析される。TVカメラは好適には幾
何学歪の少ない電荷転送素子型（CCD型）カメラが望ま
しい。

第１の実施例で投射スクリーン３が背面投射スクリー
ンでなく反射型のスクリーンの場合は、カメラを映像表
示器２側に置き投射像を撮影する。

撮影された投射像のTVカメラ４による出力信号６は計
算機７に取込まれ、投射スクリーン上の投射像の各位置
の信号レベルを求める。画像位置は予め表示画像位置に
対する放射角度を求めておき放射角度に換算し、また、
信号レベルも輝度に換算して放射角度と輝度の関係とし
て求める。

また、光学特性測定のときは映像表示器２の映像の特
定の位置に１ドットの縦線を表示する。この１ドット縦
線の光は被測定レンズ板のレンズ素を透過し、第１図の
ように投射用スクリーン３に投射される。この投射像が
この被測定レンズ板の求めようとするレンズ素の光学特
性を示していることになる。それ故、計算機７で得た特
性が測定しようとするレンズ素の光学特性となる。

本発明測定方法に係る第２の実施例を投映型立体映像
表示に適用した例として第６図を参照して説明する。第
６図において立体表示用には複数の方向像を投映する立
体画像用投映器８の１つを被測定レンズ板９の正面に置
く。次に投射スクリーン３をレンズ板９に対向して投映
器側で、投映器の開口部を覗かせるように配置する。TV
カメラ４を被測定レンズ板９側の上から下に置き、投射
スクリーン３の投射像を撮影する。しかして第１図示と
同様に撮影出力信号のレベルを計算機７に取込み、画像
位置と信号レベルから放射角度と輝度との関係を求め
る。

また第１の実施例と同様測定のとき、映像投映器８の
映像として特定の位置に１ドットの縦線を表示する。こ
の１ドット縦線の光は被測定レンズ板９のレンズ素を経
て反射し、第１の実施例の場合と同様に投射スクリーン
３に投射される。するとこの投射像がこのレンズ板の求
めようとするレンズ素の光学特性を示すことになる。そ
れ故計算機７で求めた特性が測定しようとする光学特性
である。

以上述べてきた実施例でレンズ板の上下方向の拡散光
学特性を求めるときは、これらの実施例で投射スクリー
ン３の縦幅を所定の範囲（立体像観察範囲）に広げて、
撮影した投射像の上下方向での変化を計測することによ
り光学特性を求めることができる。

またレンズ板が第４図に示した映像投映器のレンズ板
に対する入射角φによりその光学特性が大きく変化する
と、画面の有効サイズに大きく影響するようになるの
で、このようなことを考慮して入射角φを可変にしてそ
の光学特性を逐次測定する必要もある。

またさらにレンズ板全体の光学特性すなわちマクロな
測定を実施するときには、表示映像を一様な明るさにし
て測定することができる。ただし投射スクリーンの位置
は所定の観察距離としなければならない。このときはそ
の投射像は瞳間隔の整数分の１の帯状として観察され
る。

なお、投射スクリーンの測定用TV投射像の横位置と放
射角度との関係は例えば次のようにして較正する。はじ
めに、黒の面に一定の間隔の縦の白線を数本画いた較正
図像を投射スクリーン上に置き、通常の投射像と同じ条
件で撮影する。このとき白線の間隔と被測定レンズ板ま
での距離とから各白線の放射角度は定まる。こうしてTV
画像の位置はこの白線の位置、すなわち放射角度で予め
較正される。

以上のべてきた実施例ではレンズ板をレンチキュラー
板として説明してきたが、レンズ板はこれに限定される
ことはなく、他の立体表示用レンズ板であってもよい。
また本発明は上述の実施例に限定されることはなく、本
発明の要旨を逸脱することのない各種の変形偏光が可能
なことは自明である。

（発明の効果） 以上詳細にのべてきたように本発明測定方法および装
置によれば、従来の方法が測定用光源として映像表示器
とは別にレーザ光源を必要とし、また輝度計が常にレン
ズ板上の１点を狙いながら移動し放射角の１点１点の測
定をしなければならなかったのに対し、測定用光源に映
像表示器をそのまま流用でき、さらに特別に移動する輝
度計を用いないで、連続した放射角度の同時測定が簡便
にできる測定方法を提供することができる。

また本発明方法および装置によればレンズ板を実際に
映像立体視の状態で測定できるのでこの点も大きな利点
である。なお映像装置はTV系でなくとも、他の印写表示
系でも同様に測定ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明測定方法の第１の実施例を説明するため
の図、 第２図は直視型立体映像表示におけるレンズ板による画
素からの放射光路と両眼瞳の位置関係を示す図、 第３図は第２図示レンズ板による画素からの投射像の１
例を模型的に示す図、 第４図は投映型立体映像表示を説明するための図、 第５図は第４図示の方法での放射光学特性の１例を示す
図、 第６図は本発明測定方法の第２の実施例を説明するため
の図である。 １……レンズ板、２……映像表示器 ３……投射スクリーン、４……TVカメラ ５……投射像、６……出力信号 ７……計算機、８……映像投映器 ９……反射型レンズ板、10……輝度計 11,12,13……レンズ素、51,52,53,54……光路 55,56……人間頭部の位置 57……左眼が位置すへき部分 58……右眼が位置すべき部分

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直視型多方向立体映像表示装置に用いられ
   る透過型レンズ板の光学特性を測定するにあたり、立体
   映像表示装置の映像表示器の映像をその前面に取付けた
   被測定透過型レンズ板を透過せしめて透過光となし、そ
   の透過光を投射スクリーンに投射し、投射された投射像
   をテレビジョンカメラで撮影し、該テレビジョンカメラ
   の出力信号より前記被測定透過型レンズ板の光学特性を
   求めることを特徴とする立体表示用レンズ板の光学特性
   測定方法。
2. 【請求項２】投映型多方向立体映像表示装置に用いられ
   る反射型レンズ板の光学特性を測定するにあたり、立体
   映像表示装置の映像投映器の映像を所定距離はなれた被
   測定反射型レンズ板により反射せしめて反射光となし、
   その反射光を投射スクリーンに投射し、投射された投射
   像をテレビジョンカメラで撮影し、該テレビジョンカメ
   ラの出力信号より前記被測定反射型レンズ板の光学特性
   を求めることを特徴とする立体表示用レンズ板の光学特
   性測定方法。
3. 【請求項３】立体映像表示装置の映像表示器の前面に取
   付けられた被測定透過型レンズ板を透過した透過光が投
   射される投射スクリーンと、その投射された投射像を撮
   影するテレビジョンカメラとを少なくとも具えて、前記
   テレビジョンカメラの出力信号より前記被測定透過型レ
   ンズ板の光学特性を求め得るように構成したことを特徴
   とする立体表示用レンズ板の光学特性測定装置。
4. 【請求項４】立体映像表示装置の映像投映器から所定距
   離はなして配置された被測定反射型レンズ板により反射
   された反射光が投射される投射スクリーンと、その投射
   された投射像を撮影するテレビジョンカメラとを少なく
   とも具えて、前記テレビジョンカメラの出力信号より前
   記被測定反射型レンズ板の光学特性を求め得るように構
   成したことを特徴とする立体表示用レンズ板の光学特性
   測定装置。