JP3469883B2 - 観察者頭部位置検出装置及びそれを用いた立体映像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、観察者の頭部位
置に追従して両眼視差を有する映像を観察者の左右の眼
にそれぞれ導く眼鏡なし立体映像表示装置に用いて好適
な観察者頭部位置検出装置に関し、特に、立体視可能範
囲を広げるための観察者位置を検知するための技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、パララックスバリアやレンチキ
ュラーレンズ等を用いた眼鏡なし立体映像表示装置の観
察領域を示す説明図である。

【０００３】図１に示すように、特殊な眼鏡なし立体映
像表示装置は、パララックスバリアやレンチキュラーレ
ンズ等の左右映像分離手段を用いて右眼用映像と左眼用
映像を分離させて表示する立体映像表示装置１、観察者
２の頭部位置を検出するための頭部位置検出装置３とを
備える。

【０００４】このような眼鏡なし立体映像表示装置にお
いては、図１の菱形の領域で示すように、立体視可能な
範囲は非常に限られている。図１において、ハッチング
を施した菱形部分が、分離された左右の映像のうち、右
眼映像が右眼に入り、左眼映像が左眼に入り、観察者２
が立体映像を観察することができる正視領域を示す。ま
た、空白の菱形部分が、分離された左右の映像のうち、
右眼映像が左眼に入り、左眼映像が右眼に入る逆視領域
を示している。上記した正視領域を示す菱形の領域内に
観察者の左右の眼が存在する場合にのみ立体視が可能で
ある。

【０００５】上記したように、立体視可能な範囲は非常
に限られるのは、通常、パララックバリアやレンチキュ
ラーレンズが固定されている為、正視領域と逆視領域が
適視距離付近で交互に出現するためである。

【０００６】一方、逆視領域に観察者２が存在する場
合、右眼用映像と左眼用映像とを入れ替えることで正視
領域とする方法が考えられている。このため、頭部位置
検出装置３を備え、観察者２の頭位置を検出し、観察者
２が、正視領域にいるか逆視領域に存在するかにより、
右眼用映像と左眼用映像とを入れ替えるか否か制御する
装置がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】観察者の頭部を検出す
る方法は、観察者の頭に反射用ベルトなどを装着する方
法など数多くなされているが、リアルタイム性、低コス
ト、高精度など全てを満足するものは開発されていない
のが現状である。

【０００８】この発明は、上記の事情に鑑み、リアルタ
イム性が良く、低コストで十分に精度の高い観察者頭部
位置検出装置、並びにこの装置を備えた立体映像表示装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の観察者頭部位
置検出装置は、観察者を発光手段で照射し、その光を観
察者後方に設けた反射部材で反射させ、観察者のシルエ
ット画像を入手し、このシルエット画像を用いて観察者
の眼の近傍の画像データを抽出し、この抽出した画像を
用いて観察者の眼間中心を検出するものであって、観察
者のシルエットより観察者の頭頂部を検出し、そこから
数ライン下は観察者の目の近傍であるとして、眼の近傍
付近だけのシルエットを抽出すると共に、前記観察者の
頭頂部から眼の近傍とする位置までのライン数は、観察
者の観察距離に基づいて決定されることを特徴とする。

【００１０】また、第２の発明の観察者頭部位置検出装
置は、観察者を発光手段で照射し、その光を観察者後方
に設けた反射部材で反射させ、観察者のシルエット画像
を入手し、このシルエット画像を用いて観察者の眼の近
傍の画像データを抽出し、この抽出した画像を用いて観
察者の眼間中心を検出するものであって、抽出した眼の
近傍のシルエットを垂直方向にプロジェクションして１
水平信号とし、該１水平信号を水平に順に足し合わせる
ことで該抽出シルエットの面積を求める手段と、その面
積の半分の値ともう一度該１水平信号を水平に順に足し
合わせたものとを比較する手段と、を備え、その値が等
しいもしくは大きくなった所を観察者の眼間中心である
決定することを特徴とする。

【００１１】前記反射部材として、再帰反射シート、発
光手段として赤外線ＬＥＤ装置を用い、この赤外線ＬＥ
Ｄ装置に近接して固体撮像素子を配置し、この固体撮像
素子からシルエット画像を入手するように構成すること
ができる。

【００１２】

【００１３】

【００１４】上記のように構成することで、複雑な回路
構成は必要とせず単純なロジック回路とラインメモリに
より作製することができ、簡単な回路構成で観察者の頭
部を検出することができる。

【００１５】また、この発明の立体映像表示装置は、右
眼用映像と左眼用映像を分離させるため左右映像分離手
段を備えた立体映像分離装置と、前記に記載の観察者頭
部位置検出装置とを備え、前記観察者頭部位置検出装置
により検知した観察者の位置に応じて右眼用映像と左眼
用映像を切り替え、あるいは左右映像分離手段の位置を
変えることで立体視可能範囲を変更させる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につき
図面を参照して説明する。なお、図１に示した構成を同
じ部分には同一符号を付す。

【００１７】立体映像表示装置の概略構成は、図１に示
すものと同じである。眼鏡なし立体映像表示装置は、パ
ララックスバリアやレンチキュラーレンズ等を用いて右
眼用映像と左眼用映像を分離させて表示する立体映像表
示装置１、観察者２の頭部位置を検出するための頭部位
置検出装置３ａ、観察者の背面に接地される反射部材４
とを備える。

【００１８】この発明の特徴とする頭部位置検出装置３
ａは、図示しないが、固体撮像素子（ＣＣＤカメラ）、
赤外線ＬＥＤ、制御回路などから構成されている。

【００１９】観察者２の背面には再帰反射シートやカラ
ーパネル等、観察者２と背面との識別が容易なものが配
置されている。

【００２０】この実施形態では、再帰反射シートを用い
ている。一般の反射シートの場合、方向性があり、入射
角と出射角を制御する必要がある。一方、再帰反射シー
トは、入射してきた方向に光を反射させる機能を持って
いる。

【００２１】このとき頭部位置検出装置３ａにＣＣＤカ
メラと赤外線ＬＥＤを近接して配置しておけば、赤外Ｌ
ＥＤから出射した光は、再帰反射シートにより反射さ
れ、効率よくＣＣＤカメラによって検知することができ
る。このような状態で得られる観察者のシルエット像を
図３に示す。背面の再帰反射シート４を用い、この状態
で光を照射すれば、ＣＣＤカメラ映像５は、反射面は白
くなり、観察者の部分は黒いシルエット像６が得られ
る。

【００２２】このとき、ＣＣＤカメラによって得られた
映像を後の処理で全て計算するのではなく、計算エリア
を設定して、限られた範囲のみ計算するようにしても良
い。これは外部ノイズの低減や処理速度の向上などに有
効である。

【００２３】はじめに、後の計算をしやすくするため
に、映像を反転する。すなわち、図３中の白黒映像を反
転させると、カメラ映像５としては、観察者６の部分は
白くなり、背景が黒くなる。この結果を、図４に示す。
実際には、この時点で閾値を用いて２値化（黒色は０、
白色は１）しておけば、後の計算がしやすくなる。な
お、図４において、６ａは頭頂部を示している。

【００２４】次に、垂直方向のプロジェクションを行
う。垂直方向のプロジェクションとは、垂直方向のデー
タを足し合わせることであり、最終結果は１水平ライン
（１Ｈ）信号上に、垂直方向の輝度の積算結果がのって
いる状態となる。１番目の１Ｈ信号に２番目の１Ｈ信号
を足し合わせて、新規２番目の１Ｈ信号とし、その新規
２番目の１Ｈ信号に３番目の１Ｈ信号を足していく。こ
れを順次繰り返すことで、垂直方向のプロジェクション
が行われる。

【００２５】観察者６の頭頂部を検出するために、上述
した垂直方向のプロジェクションの結果を常にモニター
しておき、事前に設定した閾値を越えた時点で頭頂部と
判定する。これは図４を見れば判るように、理想的なシ
ルエットが得られた場合、観察者６の頭頂部６ａに達す
るまでは、信号はずっと０（黒色映像のため）であった
のが、頭頂部に達した時点で、積算結果が有限の値を持
ち始める。ここで、有限の値を持った瞬間に頭頂部とす
るのではなく、閾値を設けてある一定以上の数値になっ
た時に初めて頭頂部としている。

【００２６】これは、外部ノイズなどで、実際の頭頂部
よりも以前（図中では、観察者のシルエット６よりも上
側）の段階で、積算結果が有限の値を示すことが予想さ
れるためであり、閾値を設けて頭頂部と判断するに至る
ぐらい、ある一定の数値を示す積算結果が得られるまで
頭頂部に達したと判断しないようにしている。

【００２７】次に、図５に示すように、検出した頭頂部
６ａより数ライン下が観察者の眼の近傍であるとして、
眼のライン６ｂとして眼の近傍付近のシルエットを抽出
する。これは、人間の頭頂部から眼までの距離は多少の
個人差があるとしても、ある程度近い値を示しているの
で、それを利用して頭頂部より数ライン下の部分が眼の
近傍として判断している。そして、以下の処理を容易に
するため、数ライン下近傍のシルエット映像のみ抽出す
る。このように、眼のラインの近傍のみシルエット映像
を抽出することで、演算処理する画像データを限定して
いる。図６に示すように抽出したシルエットの一番上の
ラインをライン１、下のラインをライン２、更にそれよ
り下のラインをライン３という。

【００２８】この数ラインを算出するときには、人間の
頭頂部及び眼の平均的距離とＣＣＤカメラの垂直方向の
画角、画素数、そして観察距離によって決める必要があ
る。例えば、眼の近傍として判断される頭頂部からのラ
イン数Ｎは、人間の頭頂部及び眼の平均距離をｄ、ＣＣ
Ｄカメラの垂直方向の画角を２θ、画素数を２ｙ、そし
て観察距離をＬとすると、下記数式１により求められ
る。

【００２９】

【数１】Ｎ＝（ｙ・ｄ）／（Ｌ・ｔａｎθ）

【００３０】得られた眼の近傍のシルエットの面積を計
算する。これは、垂直方向のプロジェクションにより画
面の縦方向に積算し、同時に水平方向に１画素ずつ足し
合わせていくことで、リアルタイムに計算が可能とな
る。

【００３１】図６（ａ）に示すライン１では、同図
（ｂ）に示すように、まだ眼の近傍のシルエット部分に
達しておらず積算結果は“０”となっている。図６
（ａ）に示すライン２では、同図（ｂ）に示すように積
算結果がシルエット幅に応じて出力されている。図６
（ａ）のライン３ではライン２との間に信号がないの
で、変化がない。この求めた面積の結果は、抽出したシ
ルエット以外では、値が代わらない（ライン３）。そこ
で、眼の近傍のシルエット部分が終了した段階で以下の
操作を行う。

【００３２】求めた面積の半分の値を参照値として取り
上げ、それを比較器に入力する。仮にライン３のところ
で次のような計算をするとする。ライン３の段階で、比
較器には面積の半分の値が入力されており、一方の比較
する側には、ライン３での１Ｈ信号を水平方向に足し合
わせていった結果を入力する。

【００３３】このような状態で、比較器の出力が、等し
いもしくは両者の大小関係が逆転したところが、抽出し
た眼の近傍のシルエットの真ん中であると考えられる。
これはシルエットの重心を求めたことになり、これによ
り観察者の眼間の中心位置が検出できたことになる。

【００３４】このようにして、観察者２の眼間の中心位
置が検出でき、この検出した観察者の位置に応じて、眼
鏡なし立体映像表示装置１の左右の映像を切り替えた
り、パララックスバリアやレンチキュラーレンズを切り
替える。これにより観察者の位置に応じたヘッドトラッ
キングシステムが構築され、その結果、非常に広い範囲
で良好な立体映像を観察することができる。

【００３５】次に、上記した検出手法を用い頭部位置検
出装置の一例を図７に示す。図７は、この発明の頭部位
置検出装置の構成を示すブロック回路図である。図８
は、この頭部位置検出装置の動作を説明するフロー図で
ある。この図７及び図８に従い、この発明における頭部
位置検出装置につきさらに説明する。

【００３６】ＣＣＤカメラ（固体撮像素子）３１から得
られた映像が映像反転器３１ａで反転され、固体撮像素
子信号として出力される。この反転された映像が垂直方
向加算器３３及びラインメモリ３４に与えられる。

【００３７】ＣＣＤカメラ３１の映像信号より、同期分
離回路３２にて、垂直同期信号Ｖ、水平同期信号Ｈを算
出する。この垂直同期信号Ｖ、水平同期信号Ｈは、垂直
方向加算器３３及びラインメモリ３４に与えられ、垂直
同期信号Ｖでリセットされ、水平同期信号Ｈにより、Ｃ
ＣＤカメラ３１より与えられた映像信号を加算する。

【００３８】上記の映像反転器３１ａは、後の計算をし
やすくするために、映像を反転するものであり、閾値を
用いて２値化（黒色は０、白色は１）しておく。

【００３９】垂直方向加算器３３は、内部に１水平ライ
ン分の映像データを格納できる１Ｈディレイラインとラ
インメモリ３４からのデータを加算する加算器を備え
る。また、ラインメモリ３４は、１水平ライン分の映像
データを格納できる１Ｈディレイラインを備える。

【００４０】映像反転器３１ａにより反転されたシルエ
ット映像の画像データが上側から順次１水平ラインご
と、垂直方向加算器３３に与えられる。垂直加算器３３
は、映像反転器３１ａからの１水平ライン分の映像信号
（１Ｈ信号）とラインメモリ３４に格納された映像信号
とを加算する。そして、加算したデータをラインメモリ
３４に与え、ラインメモリ３４に格納するとともに、加
算結果を比較回路３５に与える。

【００４１】映像反転器３１ａにより反転されたシルエ
ット映像の１番目の１Ｈ信号が垂直方向加算器３３に与
えられる。垂直加算器３３は、この映像信号（１Ｈ信
号）とラインメモリ３４に格納された映像信号とを加算
する。シルエット映像の１番目の信号が与えられるとき
には、垂直同期信号Ｖでラインメモリ３４はリセットさ
れているので、データは何も格納されておらず、１Ｈ信
号が新規１番目の信号としてラインメモリ３４に格納さ
れる。そして、垂直方向加算器３３に２番目の１Ｈ信号
が映像反転器３１ａにより与えられると、ラインメモリ
３４に格納されている新規１番目の信号と足し合わせ
て、新規２番目の１Ｈ信号としラインメモリ３４に格納
する。続いて、垂直方向加算器３３に３番目の１Ｈ信号
が映像反転器３１ａにより与えられると、ラインメモリ
３４に格納されたその新規２番目の１Ｈ信号に３番目の
１Ｈ信号を足していく。これを順次繰り返すことで、垂
直方向のプロジェクションが行われる。

【００４２】この垂直方向加算器３３からの加算結果が
比較回路３５に与える。垂直方向加算器３３の加算結果
は、図４を見れば判るように、観察者６の頭頂部６ａに
達するまでは、信号はずっと”０”（黒色映像のため）
であったのが、頭頂部に達した時点で、積算結果が有限
の値を持ち始める。

【００４３】比較回路３５には、所定の閾値と垂直方向
加算器３３からの加算結果を比較する。ここで、比較回
路３５で有限の値を持った瞬間に頭頂部とするのではな
く、閾値を設けてある一定以上の数値になった時に初め
て頭頂部とするように判断している。

【００４４】これは、外部ノイズなどで、実際の頭頂部
よりも以前（図中では、観察者のシルエット６よりも上
側）の段階で、積算結果が有限の値を示すことが予想さ
れるためであり、閾値を設けて頭頂部と判断するに至る
ぐらい、ある一定の数値を示す積算結果が得られるまで
頭頂部に達したと判断しないようにしている。

【００４５】比較回路３５が所定の閾値と垂直方向加算
器３３からの加算結果を比較した結果、加算結果が閾値
を越えると頭頂部を検出したとして、タイミング制御回
路３６へ検出信号を送る。

【００４６】この垂直方向加算器３３，ラインメモリ３
４，比較回路３５からなる図中破線で囲んだで示す領
域で図４に示す動作を行う。

【００４７】タイミング制御回路３６は、比較回路３５
からの検出信号を受けて、垂直方向加算器３７，水平方
向加算器４０，比較回路４１に、タイミング制御信号を
与える。垂直方向加算器３７には、映像反転器３１ａか
らの映像信号が与えられている。また、水平方向加算器
４０は、ラインメモリ３８からのデータが与えられる。
タイミング制御回路３６は、垂直方向加算器３７に映像
反転器３１ａからの映像信号を取り込むタイミング、水
平方向加算器４０にラインメモリ３８に格納されたデー
タを取り込むタイミングを制御する。また、比較回路４
１の動作を行うタイミングも制御する。

【００４８】上記したタイミング制御回路３６、垂直方
向加算器３７、ラインメモリ３８を含む破線で囲んだ
の領域が図５，図６に対応し、この領域でライン１から
ライン２までの値を加算する。

【００４９】図５に示すように、検出した頭頂部６ａよ
り数ライン下が観察者の眼の近傍であるとして、眼のラ
イン６ｂとして眼の近傍付近のシルエットを抽出するた
めに、頭頂部６ａを検出した比較回路３５からの検出信
号に基づき、タイミング制御回路３６は、数ライン分に
相当する水平同期信号Ｈを得た後、垂直方向加算器３７
に映像反転器３１ａからの映像信号を取り込み、水平方
向加算器４０にラインメモリ３８に格納されたデータを
取り込むように制御する。即ち、図６に示すライン１及
びライン２の間のシルエット画像のみ抽出する。

【００５０】垂直方向加算器３７は、内部に１水平ライ
ン分の映像データを格納できる１Ｈディレイラインとラ
インメモリ３８からのデータを加算する加算器を備え
る。また、ラインメモリ３８は、１水平ライン分の映像
データを格納できる１Ｈディレイラインを備える。この
垂直同期信号Ｖ、水平同期信号Ｈは、垂直方向加算器３
７及びラインメモリ３８に与えられ、垂直同期信号Ｖで
リセットされ、水平同期信号Ｈにより、映像反転来３１
ａより与えられた映像信号を加算する。

【００５１】頭頂部から眼までの距離は多少の個人差が
あるとしても、ある程度近い値を示しているので、それ
を利用して頭頂部より数ライン下の部分が眼の近傍とし
て判断している。そして、タイミング制御回路３６は頭
頂部より数ライン下のライン１のときに映像反転器３１
ａにより反転されたシルエット映像の頭頂部より数ライ
ン下の目近傍の画像データが順次１水平ラインごと、垂
直方向加算器３３に与えられる。垂直加算器３７は、映
像反転器３１ａからの１水平ライン分の映像信号（１Ｈ
信号）とラインメモリ３８に格納された映像信号とを加
算する。そして、加算したデータをラインメモリ３８に
与え、ラインメモリ３８に格納する。頭頂部から眼まで
の距離は多少の個人差があるとしても、ある程度近い値
を示しているので、それを利用して頭頂部より数ライン
下の部分が眼の近傍として判断している。

【００５２】得られた眼近傍のシルエットの面積を計算
する。ラインメモリ３８からのデータを水平方向加算器
４０に与え、眼近傍のシルエットの面積を計算する。こ
れは、垂直方向のプロジェクションにより画面の縦方向
に積算し、同時に水平方向加算器４０で水平方向に１画
素ずつ足し合わせていくことで、リアルタイムに計算が
可能となる。

【００５３】図６（ａ）に示すライン１では、同図
（ｂ）に示すように、まだ眼の近傍のシルエット部分に
達しておらず積算結果は“０”となっている。図６
（ａ）に示すライン２では、同図（ｂ）に示すように積
算結果がシルエット幅に応じて出力されている。図６
（ａ）のライン３ではライン２との間に信号がないの
で、変化がない。この求めた面積の結果は、抽出したシ
ルエット以外では、値が代わらない。そこで、眼の近傍
のシルエット部分が終了した段階、即ち、ライン２のエ
ンドであると判断すると、以下の操作を行う。

【００５４】水平方向加算器４０からの出力が１／２回
路３９で求めた面積の半分の値を参照値として取り上
げ、それを比較回路４１に入力する。仮にライン３のと
ころで次のような計算をするとする。ライン３の段階
で、比較回路４１には面積の半分の値が入力されてお
り、一方の比較する側には、ライン３での１Ｈ信号を水
平方向に足し合わせていった水平方向加算器４０からの
加算結果を入力する。

【００５５】このような状態で、比較回路４１の出力
が、等しいもしくは両者の大小関係が逆転したところ
が、抽出した眼近傍のシルエットの真ん中であると考え
られる。これはシルエットの重心を求めたことになり、
これにより観察者の眼間の中心位置が検出できたことに
なる。

【００５６】上記した水平方向加算器４０，１／２回路
３９、比較回路４１を含む破線の領域が図６に示す動
作に対応する。ライン２のスタートとで水平方向加算器
４０を動作させ、ライン２のエンドで加算器４０の結果
を１／２回路で比較回路４１に引き込む。そして、ライ
ン３で比較を開始する。比較回路４１はライン２のスタ
ートでリセットされる。

【００５７】この検出結果を映像切り替え回路やバリア
切り替え回路を制御する回路４２に与え、検出した観察
者の位置に応じて、眼鏡なし立体ディスプレイの映像を
切り替えたり、パララックスバリアやレンチキュラーレ
ンズを切り替える。これにより観察者の位置に応じたヘ
ッドトラッキングシステムが構築され、その結果、非常
に広い範囲で良好な立体映像を観察することができる。

【００５８】尚、この方法の特徴は、複雑な回路構成は
必要とせず単純なロジック回路とラインメモリにより作
製することができる。計算に難解なアルゴリズムを採用
していないので、マイコンやＰＣなどが必要なく、ハー
ド側への要求も少ない。

【００５９】次に、図８のフロー図に従い、図７の回路
の動作につき説明する。ＣＣＤカメラ（固体撮像素子）
３１から得られた映像が映像反転器３１ａで反転され、
固体撮像素子信号として出力される（ステップＳ１参
照）。この反転された映像が垂直方向加算器３３及びラ
インメモリ３４に与えられる（ステップＳ２，Ｓ３参
照）。

【００６０】映像反転器３１ａにより反転されたシルエ
ット映像の画像データが上側順次１水平ラインごと、垂
直方向加算器３３に与えられる。垂直加算器３３は、映
像反転器３１ａからの１水平ライン分の映像信号（１Ｈ
信号）とラインメモリ３４に格納された映像信号とを加
算する（ステップＳ２参照）。そして、加算したデータ
をラインメモリ３４に与え、ラインメモリ３４に格納す
るとともに、加算結果を比較回路３５に与える（ステッ
プＳ３参照）。

【００６１】この垂直方向加算器３３からの加算結果が
比較回路３５に与える。そして、比較回路３５には、所
定の閾値と垂直方向加算器３３からの加算結果を比較す
る（ステップＳ４）。

【００６２】比較回路３５が所定の閾値と垂直方向加算
器３３からの加算結果を比較した結果、加算結果が閾値
を越えると頭頂部を検出したとして、タイミング制御回
路３６へ検出信号を送る。また、閾値より小さい場合に
は、１Ｈずつ足し合わせるためにステップＳ２に戻り、
前述の動作が繰り返される（ステップＳ５参照）。

【００６３】図６に示す、ライン１とライン２の間にあ
るか否か判断され、ライン１とライン２の間でないと判
断されると、ステップＳ２に戻り、ライン１と２の間に
なるまで待機する（ステップＳ６）。また、ステップＳ
５にて、閾値より大きいと判断されると、ステップＳ８
において、ライン２のエンドに来ているか否か判断され
る。そして、ライン２のエンドに達していない場合に
は、ステップＳ２に戻る。

【００６４】ライン１とラインの２の間にデータがある
と判断されると、映像反転器３１ａにより反転されたシ
ルエット映像の頭頂部より数ライン下の目の近傍の画像
データが順次１水平ラインごと、垂直方向加算器３３に
与えられる（ステップＳ６，S1０、S1１参照）。垂直方
向加算器３７は、映像反転器３１ａからの１水平ライン
分の映像信号（１Ｈ信号）とラインメモリ３８に格納さ
れた映像信号とを加算する。そして、加算したデータを
ラインメモリ３８に与え、ラインメモリ３８に格納する
（ステップＳ１２）。

【００６５】ライン２のスタートであると判断された時
点より得られた眼近傍のシルエットの面積を計算する。
ラインメモリ３８からのデータを水平方向加算器４０に
与え、眼近傍のシルエットの面積を計算する（ステップ
Ｓ１３）。これは、垂直方向のプロジェクションにより
画面の縦方向に積算し、同時に水平方向加算器４０で水
平方向に１画素ずつ足し合わせていくことで、リアルタ
イムに計算が可能となる。

【００６６】眼の近傍のシルエット部分が終了した段
階、即ち、ライン２のエンドであると判断すると、ステ
ップＳ１４に進み、以下の操作を行う。

【００６７】求めた面積の半分の値を参照値として取り
上げ、それを比較回路４１に入力する。仮にライン３の
ところで次のような計算をするとする。ライン３の段階
で、比較回路４１には面積の半分の値が入力されてお
り、一方の比較する側には、ライン３での１Ｈ信号を水
平方向に足し合わせていった結果を入力する。

【００６８】このような状態で、比較回路４１の出力
が、等しいもしくは両者の大小関係が逆転したところ
が、抽出した眼近傍のシルエットの真ん中であると考え
られる。ステップＳ１５において、比較値より大きいか
否か判断され、等しいもしくは両者の大小関係が逆転す
るまで動作を繰り返す。これはシルエットの重心を求め
たことになり、これにより観察者の眼間の中心位置が検
出できたことになる（ステップＳ1６）。

【００６９】この検出結果を映像切り替え回路やバリア
切り替え回路を制御する回路４２に与え、検出した観察
者の位置に応じて、眼鏡なし立体ディスプレイの映像を
切り替えたり、パララックスバリアやレンチキュラーレ
ンズを切り替える。これにより観察者の位置に応じたヘ
ッドトラッキングシステムが構築され、その結果、非常
に広い範囲で良好な立体映像を観察することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、複雑な回路構成は必要とせず単純なロジック回路と
ラインメモリにより作製することができ、簡単な回路構
成で観察者の頭部を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パララックスバリアやレンチキュラーレンズ等
を用いた眼鏡なし立体映像表示装置の観察領域を示す説
明図である。

【図２】この発明が適用される眼鏡なし立体映像表示装
置の観察領域を示す説明図である。

【図３】観察者のシルエット像を示す模式図である。

【図４】図３中の白黒映像を反転させた場合の観察者の
シルエット像を示す模式図である。

【図５】検出した頭頂部より数ライン下が観察者の眼の
近傍として抽出した状態を示す模式図である。

【図６】抽出した領域と積算結果を示し、（ａ）は抽出
した領域のシルエットを示す模式図、（ｂ）は対応する
ラインの積算結果を示す図である。

【図７】この発明の頭部位置検出装置の構成を示すブロ
ック回路図である。

【図８】この発明の動作を示すフロー図である。

【符号の説明】

１ 立体映像表示装置 ２ 観察者 ３ａ 頭部位置検出装置 ４ 再帰反射シート ６ シルエット像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 13/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者を発光手段で照射し、その光を観
   察者後方に設けた反射部材で反射させ、観察者のシルエ
   ット画像を入手し、このシルエット画像を用いて観察者
   の眼の近傍の画像データを抽出し、この抽出した画像を
   用いて観察者の眼間中心を検出する観察者頭部位置検出
   装置であって、 観察者のシルエットより観察者の頭頂部を検出し、そこ
   から数ライン下は観察者の目の近傍であるとして、眼の
   近傍付近だけのシルエットを抽出すると共に、前記観察
   者の頭頂部から眼の近傍とする位置までのライン数は、
   観察者の観察距離に基づいて決定される ことを特徴とす
   る観察者頭部位置検出装置。
2. 【請求項２】 観察者を発光手段で照射し、その光を観
   察者後方に設けた反射部材で反射させ、観察者のシルエ
   ット画像を入手し、このシルエット画像を用いて観察者
   の眼の近傍の画像データを抽出し、この抽出した画像を
   用いて観察者の眼間中心を検出する観察者頭部位置検出
   装置であって、 抽出した眼の近傍のシルエットを垂直方向にプロジェク
   ションして１水平信号とし、該１水平信号を水平に順に
   足し合わせることで該抽出シルエットの面積を求める手
   段と、 その面積の半分の値ともう一度該１水平信号を水平に順
   に足し合わせたものとを比較する手段と、を備え、 その値が等しいもしくは大きくなった所を観察者の眼間
   中心である決定することを特徴とする 観察者頭部位置検
   出装置。
3. 【請求項３】 前記反射部材として、再帰反射シート、
   発光手段として赤外線ＬＥＤ装置を用い、この赤外線Ｌ
   ＥＤ装置に近接して固体撮像素子を配置し、この固体撮
   像素子からシルエット画像を入手することを特徴とする
   請求項１または２に記載の観察者頭部位置検出装置。
4. 【請求項４】 右眼用映像と左眼用映像を分離させるた
   め左右映像分離手段を備えた立体映像分離装置と、前記
   請求項１ないし３のいずれかに記載の観察者頭位置検出
   装置とを備え、前記観察者頭部位置検出装置により検知
   した観察者の位置に応じて右眼用映像と左眼用映像を切
   り替え、あるいは左右映像分離手段の位置を変えること
   で立体視可能範囲を変更させる立体映像表示表示装置。