JP3783977B2 - 3D image device and 3D image display method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はテレビ、ビデオ、コンピュータモニタ、ゲームマシンなどにおいて立体表示を行う立体映像装置と、左右の視差画像を撮影する立体カメラと、立体ディスプレイとコンピュータを接続したコンピュータシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
立体表示の表示部分に液晶やCRTやプロジェクタといった従来の2次元表示の技術を用いて表示する装置には、眼鏡を用いて左右像をそれぞれ分離して立体視するものや、左右像をストライプ画像合成してレンチキュラやパララックス・バリヤを通して立体像を観察するものが代表的である。以下、これら従来例の説明をする。また、立体ディスプレイはコンピュータと接続されて使用されることが多いので、コンピュータの使用環境についても説明を加える。
【0003】
(1)従来のめがね方式立体ディスプレイの説明:
従来、立体ディスプレイの方式として、右眼用と左眼用画像に対して偏光状態を異ならせ、偏光めがねを用いて左右の画像を分離するものがある。その偏光状態を異ならせるためにディスプレイ側に液晶シャッターを設け、ディスプレイの表示画像のフィールド信号に同期させて、偏光状態を切り替え、偏光めがねをかけた観察者は時分割で片目づつ左右画像を分離して立体視を可能にする方式が実用化されている。さらに、めがね側に液晶シャッタを設け、モニタの表示画像に同期させることで、左右画像の視差画像を生成して観察者に立体視させる等の幾つかの方式も提案・実用化されている。しかし、これらの方式では観察者は常に立体視用のめがねをかけねばならないという欠点があった。
【0004】
(2)レンチキュラーレンズ方式の説明:
それに対して、偏光めがねを用いない立体ディスプレイとして、ディスプレイの前面にレンチキュラーレンズを設け、空間的に左右の眼に入る画像を分離する方式がある。図18はレンチキュラーレンズを用いた方式の従来例の説明図である。151は液晶ディスプレイで、液晶の表示画素部153はガラス基板152,154の間に形成されている。液晶ディスプレイ151の表面には、断面が図示のように半円状で各々紙面に直角方向に延びるシリンドリカルレンズからなるレンチキュラーレンズ155が設けられており、その焦点面に液晶の表示画素部153が位置するようになっている。
【0005】
表示画素部153には図示のようにレンチキュラーレンズの一つのピッチに対応して右眼用画像(黒塗りの部分)、左眼用画像(白抜きの部分)がストライプ状に対となるよう交互に配置されており、レンチキュラーレンズ155により観察者の右眼ER 、左眼EL に光学的に分離して結像され、立体視が可能となる。図中にはディスプレイの両端と中央部分の右眼用、左眼用画像の各々を観察できる空間的領域を示してあり、画面全面にわたって観察者の目(両眼中心距離はe)に左右分離して見える共通領域が、図中の太線部分の立体視領域156である。さらに、この立体視領域156に隣接した領域(不図示)においても、左右分離して立体視できる領域が存在する。この方式は観察者が特殊な眼鏡を使用する必要がない上に、不特定多数の観察者がいる場合の手軽な立体ディスプレイとして使用できる。
【0006】
(3)パララックス・バリヤ方式の説明:
めがね無し立体表示手段としては、前述のレンチキュラーレンズ方式の他に、パララックス・バリヤ方式が代表的である。以下、このパララックス・バリヤ方式について説明する。
【0007】
パララックス・バリヤ方式については、S.H.Kaplan,“Theory of Parallax Barriers",J.SMPTE,Vol.59,No.7,pp.11-21(1952)に開示されており、複数視点からの複数の視差画像から左右画像が少なくとも交互に配列されたストライプ画像を、この画像から所定の距離だけ離れた位置に設けられた所定の開口部を有するスリット(パララックス・バリヤと呼ばれる)を介して、それぞれの眼でそれぞれの眼に対応した視差画像を観察することにより立体視を行うことができる。
【0008】
更に、2次元画像(一視点画像)表示装置との両立性を向上させるために、パララックス・バリヤを透過型液晶表示素子などにより、電子的に発生させバリヤ・ストライプの形状や位置などを電子的に可変制御するようにした立体表示装置が、特開平3−119889号公報、特開平5−122733号公報に開示されている。
【0009】
図19は特開平3−119889号公報に開示されている立体画像表示装置の基本構成図であり、画像表示を行う透過型液晶表示装置101に、厚さdのスペーサー102を介して透過型液晶表示素子から成る電子パララックス・バリヤ103を配置している。透過型液晶表示素子101には2方向または多方向から撮像した視差画像の縦ストライプ画像として表示し、電子式パララックス・バリヤ103には、XYアドレスをマイクロコンピュータ104等の制御手段で指定することにより、バリヤ面上の任意の位置にパララックス・バリヤパターンを形成し、前記パララックス・バリヤ方式の原理に従って立体視できる装置である。
【0010】
(4)立体視領域の拡大方法の説明:
上述で説明したレンチキュラ方式やパララックス・バリヤ方式のように、ストライプ画像を構成し立体視する装置では、その立体視できる領域の幅は狭く、観察者が立体視できる範囲は最大でも両眼中心距離約65mmの幅の半分しかない。そのため、観察者は頭の位置を固定するようにして観察する必要があり、非常に見にくいという欠点があった。それに対して、特開平2−44995号公報では、この立体視の領域を広くするために、観察者の両眼の位置を検出して、レンチキュラーレンズを水平方向に可動に支持して、表示素子との左右方向の相対位置を移動制御することで、立体視領域を広げる方式が提案されている。また、パララックス・バリヤ方式でも機械的或いは電子的に、バリヤを左右に移動させて立体視領域を追従させることも可能である。
【0011】
更に、特開平2−50145号公報には、観察者の両眼位置を検出し、その検出した信号により、レンチキュラに対応する右眼用画像と左眼用画像の表示画素部の左右の位置を入れ替えて、立体視領域を広くする方式が提案されている。
【0012】
(5)コンピュータの環境の説明:
コンピュータの発達は目覚ましい。近年のグラフィカル・ユーザ・インターフェース(GUI)は、コンピュータの操作性を向上させ、直感的な操作を行うことができるため、コンピュータの普及に貢献してきた。
【0013】
また、コンピュータの高速化・データの大容量化、多機能化等の進歩に伴い、コンピュータ上で3次元画像データを用いることが日常的となってきた。今まで説明してきた立体ディスプレイもコンピュータ環境で用いることが多くなってきた。特に、3次元のコンピュータグラフィックでは仮想的なカメラの位置を任意に変えることができるため、両眼視差の画像の生成に応用されることも多い。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の立体表示手段を用いた立体表示においては立体カメラやコンピュータグラフィックスの立体映像を表示するだけで、観察者は常に1方向からの像しか得られず、観察者自ら観察物を回り込んで観ることもできず、十分な臨場感が得られなかった。
【0015】
また、従来の立体視領域の拡大方法を用いると以下のような課題があった。
【0016】
(1)観察者の立体視領域は立体ディスプレイ自身が固定されるために限定される。
【0017】
(2)観察者の移動量が大きくなると立体ディスプレイを斜めから観るため観察しにくくなる。
【0018】
(3)また観察者が立体ディスプレイに表示される被写体を別の角度からの映像を見たいと欲した場合には、立体撮像装置又は、被写体を設置した台座等を回転させる必要があり、思い通りの角度からの立体映像を得ることが困難になる。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数の視差画像を用いて立体表示する立体映像装置において、被写体に対して複数の視差画像を撮影する立体カメラと、前記立体カメラの位置を前記被写体に近接する円周上で移動させるカメラ移動手段と、前記立体カメラにより得られた複数の視差画像を用いて立体表示する立体ディスプレイと、前記立体ディスプレイに対する観察者の視点位置を検知する検知手段と、前記検知手段により検知された観察者の視点位置をもとに立体ディスプレイを回転制御するディスプレイ回転手段と、を有し、前記カメラ移動手段は、前記ディスプレイ回転手段による前記立体ディスプレイの回転に連動し、前記立体ディスプレイの回転角度に対応する撮影方向から被写体を撮影できる位置まで、前記立体カメラの位置を前記円周上で移動させることを特徴とする。
【0020】
また、被写体に対して複数の視差画像を撮影する立体カメラの位置を前記被写体に近接する円周上で移動させ、前記立体カメラにより得られた複数の視差画像を用いて立体ディスプレイに立体表示する立体映像表示方法において、前記立体ディスプレイに対する観察者の視点位置を検知する検知工程と、前記検知工程により検知された観察者の視点位置をもとに立体ディスプレイを回転制御するディスプレイ回転工程と、前記ディスプレイ回転工程による前記立体ディスプレイの回転に連動し、前記立体ディスプレイの回転角度に対応する撮影方向から被写体を撮影できる位置まで、前記立体カメラの位置を前記円周上で移動させるカメラ移動工程と、を備えることを特徴とする。
【0021】
また、上記立体映像装置において、複数の視差画像を撮影する立体カメラを具備し、この立体カメラを観察者の視点位置或いは立体ディスプレイの回転角度に応じて、被観察物の外周を移動制御する手段を設けたことを特徴とする。また、立体映像装置において、立体ディスプレイとコンピュータを接続したシステムを組み、観察者の視点位置或いは立体ディスプレイの回転角度に応じコンピュータグラフィックスによって生成する視差画像の視点方向を制御することを特徴とする。また、立体ディスプレイとコンピュータを接続したシステムで、観察者の視点位置或いは立体ディスプレイの回転角度に応じ、予め用意した視差画像を選択的に表示することを特徴とする。
【0022】
また、複数の視差画像を用いて立体表示する立体ディスプレイと、ポインティングデバイスを用いたユーザインターフェースを実装したコンピュータと、機械的な制御手段により撮影方向を制御可能な撮影環境が接続されたコンピュータシステムにおいて、前記撮影方向を前記ポインティングデバイスを用いることにより操作することを特徴とする。また、該コンピュータシステムにおいて、その撮影手段が回転制御手段を備えた複数の視差画像を撮影する立体カメラからなり、前記ポインティングデバイスにより前記回転手段が回転制御されることを特徴とする。また、該コンピュータシステムにおいて、その撮影手段が複数の視差画像を撮影する立体カメラと、この立体カメラの撮影範囲に設けられた回転制御可能な回転台とからなり、前記ポインティングデバイスにより、前記回転が回転制御されることを特徴とする。さらに、上記コンピュータシステムにおいて、その撮影手段が複数の視差画像を撮影する立体カメラと前記立体カメラを移動制御する手段からなり、前記ポインティングデバイスにより前記移動手段が移動制御されることを特徴とする。
【0023】
また、コンピュータシステムにおいて、複数の視差画像を用いて立体表示する立体表示手段と、観察者の視点位置を検知する手段と、この観察者の視点位置に応じて立体表示領域を追従する手段を備えた立体ディスプレイと、ポインティングデバイスを用いたユーザインターフェースを実装したコンピュータを接続したステムにおいて、前記ポインティングデバイスと観察者の移動により前記視差画像の視点方向を制御・表示することを特徴とする。また、該コンピュータシステムにおいて、ポインティングデバイスによる観察方向の制御・表示量を観察者の移動による観察方向の制御・表示量よりも大きくしたことを特徴とする。
【0024】
さらに、上記コンピュータシステムにおいて、複数の視差画像を撮影する立体カメラを具備し、この立体カメラをポインティングデバイスを用いて回転制御する手段を設けたことを特徴とする。また、上記コンピュータシステムにおいて、複数の視差画像を撮影する立体カメラを具備し、この立体カメラの撮影範囲に前記ポインティングデバイスにより回転制御される回転台を設けたことを特徴とする。
【0025】
また、上記コンピュータシステムにおいて、複数の視差画像を撮影する立体カメラと、前記立体カメラを移動制御する手段を具備し、前記ポインティングデバイスにより前記移動制御が制御されることを特徴とする。
【0026】
さらに、レンチキュラレンズを画像表示部の前面に用いた立体ディスプレイ装置を使用する立体映像装置において、前記立体ディスプレイ装置をレンチキュラレンズのシリンドリカルレンズの長手方向を回転軸とするように支持する回転支持機構と、前記立体ディスプレイ装置を前記回転軸を中心として回動させる駆動手段と、観察者の頭部又は両眼位置を検出する手段と、検出した頭部又は両眼位置に基づき前記立体ディスプレイの角度を制御する制御手段と、被写体を撮像する左右の撮像装置と、前記撮像装置を回動させる駆動手段とを備え、前記撮像装置からの撮像情報を表示することを特徴とする。
【0027】
また、上記立体映像装置において、検出された観察者の頭部又は両眼位置に基づき前記撮像装置の角度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。また、該立体映像装置において、前記立体ディスプレイ装置の角度に基づき前記撮像装置の角度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【0028】
また更に、該立体映像装置に具備された台座において、検出された観察者の頭部又は両眼位置に基づいてその角度を制御される制御手段を備えたことを特徴とする。また、上記立体映像装置に具備された台座において、前記立体ディスプレイ装置の角度に基づいてその角度を制御される制御手段を備えたことを特徴とする。また、上記立体映像装置の台座において、前記撮像装置または被写体を回動できることを特徴とする。
【0029】
さらに、上記立体映像装置の台座の制御手段において、角度を前記立体ディスプレイを設置した場合と前記被写体を設置した場合とで異なる方向にすることを特徴とする。
【0030】
また、表示面方式の立体ディスプレイ装置を使用する立体映像装置において、前記立体ディスプレイ装置を回転するように支持する回転支持機構と、前記立体ディスプレイ装置を回転する回転軸を中心として回動させる駆動手段と、観察者の頭部又は両眼位置を検出する位置検出手段と、被写体を撮像する左右の撮像装置と、前記撮像装置を回動させる駆動手段と、前記検出した頭部又は両眼位置に基づき前記立体ディスプレイの角度及び前記撮像装置の角度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における各実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【0032】
[第1の実施形態]
図1と図2は本発明の第1の実施形態を示すものである。図1において、100は本実施形態を施した立体ディスプレイ装置本体で、1は例えばレンチキュラー方式やパララックス・バリヤ方式等によって立体表示される立体表示部、2は画像処理等の手段によって観察者の視点位置を検知する視点検出部、3は本立体ディスプレイを回転制御させるための回転台である。また、200は本立体ディスプレイを観察している観察者である。さらに、300は立体画像を撮影するための立体カメラ本体で、31と32は視差画像を撮影するために設けられたレンズ、33は立体カメラの回転台制御部である。また、400は立体カメラ300の映像信号を立体ディスプレイに送る、或いは立体ディスプレイ100からの回転角度情報等の制御信号を立体カメラ300へと送る等の双方向の通信を行うケーブルである。
【0033】
図2は、立体ディスプレイ100、及び立体カメラ300の内部の構成を示すブロック図である。
【0034】
図2を参照しつつ、立体カメラ本体300について説明する。30は立体画像を撮像するための左右2つの撮像系からなる撮像部、36は撮像部30より出力された左右の画像情報に相当する映像信号に対してそれぞれ所定の信号処理を施して立体ディスプレイ100へと供給可能な信号形態に変換する映像信号処理回路、33は撮像部30を回転するための回転台座を駆動するモータを含む回転台制御部、34は映像信号処理回路36より出力された映像信号を立体ディスプレイ100側に送信可能な形態に変換するとともに、ディスプレイ100側より送信されてきた制御信号に基づいて回転台制御部37を制御し、立体ディスプレイに送信するための撮像部30の姿勢を初めとするオートフォーカス等の各種制御情報を生成するコントローラで、マイクロコンピュータによって構成される。また、35は立体ディスプレイ100側との間で、映像信号及び各種制御情報を所定のフォーマットで通信するカメラ側通信部である。
【0035】
次に、立体ディスプレイ100について説明する。図2において、1は立体画像を表示するCRTや液晶等の立体ディスプレイ、2は観察者の視点を検出する視線検出部で、観察者に赤外線等を照射してその反射光から眼球位置を知る方法、観察者の頭部の映像から画像処理によって眼球像を検出する方法、あるいは頭部自体の画像認識を行う方法等、必要に応じて選択することができる。
【0036】
また、3は立体ディスプレイ100を回転するための回転台座を駆動するモータを含む回転台制御部、4は立体カメラ300から送信されてきた画像信号とカメラの姿勢、その他の関連する制御情報を受信し、あるいは立体カメラ300側へとカメラ制御情報等を送信するディスプレイ側通信部である。
【0037】
また、5は後述のコントローラ7の指令にしたがって、立体カメラ300側より送られてきた画像情報を左右の画像情報に分離し、所定の信号処理を施して映像ドライブ回路6へと供給し、立体ディスプレイ表示部1に表示させる映像信号処理回路である。
【0038】
また、7は、立体ディスプレイ100を統括して制御するとともに、通信部4を介して立体カメラ300を制御するマイクロコンピュータによって構成されたコントローラで、立体カメラ300から通信部4を介して受信した映像信号を映像信号処理回路5へと供給させてディスプレイ1に立体画像を表示させるとともに、視点検出部2によって検出された観察者の視線位置情報に基づいて、回転台制御部3を制御して立体ディスプレイ100の回転位置を制御するものである。またディスプレイ側から立体カメラ300を制御するための制御信号を立体カメラ300側へと出力する。
【0039】
また、立体ディスプレイ100と立体カメラ300との間における情報の通信路となるケーブル400は、このようなケーブル接続の形態をとることなく、電話回線でも無線、赤外線でも、その手段は特に限定されるものではなく、いかなる形態をとってもよい。
【0040】
次に上記のシステムの動作について、順を追って説明する。
【0041】
立体カメラ300によって立体画像が撮像され、その立体画像に相当する左右の映像信号は、各通信部4,35及びケーブル400からなる通信手段を介して立体ディスプレイ100の画面へと表示される。
【0042】
撮像された左右の映像信号が、立体ディスプレイ100の画面上に水平方向に形成されたレンチキュラーレンズ(シリンドリカルレンズ)によって、観察者の左右の眼に対して左右の異なる映像が映るようになっており、立体カメラ300の左右の映像信号出力を観察者の左右の眼に別々に伝達するように構成されている。
【0043】
この状態において、観察者が立体ディスプレイ100を観察している際に、観察者が立体ディスプレイ装置に対して位置を移動すると、視点位置検出部3によって視点位置の移動として検出され(頭部位置を検出するセンサであれば、その頭部位置の画像から頭部位置の移動として検出される)、立体ディスプレイ100と観察者との間の相対的な位置の変位としてコントローラ7へと供給される。
【0044】
コントローラ7は、この視点位置移動情報に基づいて、回転台制御部3を制御し、立体ディスプレイ100を回転させて観察者に正対する位置へと移動する。
【0045】
またこの視点位置移動情報は、通信部4、通信ケーブル400(あるいはワイヤレス通信)によって、立体カメラ300側にも伝達され、コントローラ34を介して回転台制御部33が駆動制御され、カメラの位置も、観察者の視点が移動した方向に回転する。
【0046】
すなわち、観察者がディスプレイ100の周囲を移動すると、カメラもその移動方向に移動するためディスプレイ1に写し出される映像が、被写体の正面から側面へと移動し、ディスプレイ1も観察者の移動した方向に向きを変えるので、観察者は、ディスプレイ1の周囲を移動することにより、あたかも被写体の周囲を移動しているかのような映像を見ることができる。
【0047】
尚、視点位置を移動して立体ディスプレイ100を回動させたとき、立体カメラ300側に、視点位置情報でなく、立体ディスプレイ100の回転角の情報を送信し、この情報に基づいて回転制御部33を制御するようにしてもよい。
【0048】
また立体カメラ300の回転量は、観察者の視点位置の移動量や立体ディスプレイ100の回転角に対して、1対1に対応している必要はなく、所定の比例又は非線形な関数で規定してもよい。
【0049】
これによって、観察者は、立体ディスプレイ装置を見る位置を変えるだけで、立体カメラ300も追従して表示されている立体画像が変化するので、その都度手動で立体カメラ300の向き等を調整する必要がなく、観察者の意志に基づいた好みの方向の映像を観察することができる。観察者が移動することにより、視差画像が変化する運動視差の効果もでるため、より現実的な立体感を感受し、その認識を増すことができる。
【0050】
[第2の実施形態]
図3と図4は本発明の第2の実施形態の説明図である。第1の実施形態との差異について特に説明する。
【0051】
図3において、100は本発明の第1の実施形態と同様に、視点検知手段と立体表示手段と回転制御手段を具備した立体ディスプレイ装置である。また、300′は第1の実施形態の立体カメラ300と同様に視差画像を撮影するための立体カメラ300’であるが、第1の実施形態と異なり立体カメラ300’が回転台制御部33を具備していない。600は本実施形態の特徴を示すもので、固定部601と被写体250を載置する回転部602から成る回転台である。410は立体ディスプレイ100と立体カメラ300’間の通信を行うためのケーブル、420は立体ディスプレイ100と回転台600間の通信を行うためのケーブルである。
【0052】
図4は第2の実施形態の信号の流れを説明するブロック図である。図中、61,62,63以外は上記第1実施形態の説明で既に述べたので、これらの説明は省略する。61は回転台600を制御するためのマイクロコンピュータによるコントローラ、62は立体ディスプレイ100と通信をして、主に回転台600の回転角度の情報を得るための通信部、63はモータ等の機構部を有して回転台600の回転角度を制御するための回転台制御部である。
【0053】
そして、その動作について説明すると、本発明の第2の実施形態の特徴である観察者に対しての立体ディスプレイ100と立体カメラ300’と回転台600の関係について説明する。立体ディスプレイ100の動作としては通信部5が立体カメラ300’と回転台600の両方に通信を行っている以外は、第1の実施形態と同様である。第2の実施形態の立体カメラ300’は第1の実施形態と異なり、回転台制御部33を具備しておらず、通信部35は立体映像や音声信号を司ることになる。
【0054】
回転台600は立体ディスプレイ100の視点検出部2で得た観察者の視点情報をケーブル420で通信部62を介してコントローラ61に送られる。コントローラ61はこの信号をもとに回転台制御部63を制御し、観察者の視点移動と共に回転させる。
【0055】
以上説明したように、観察者が立体画像を観察中、その立体画像の側面を見ようとして、観察者自身の眼の位置をサイドにずらせた場合、それを視点検出部2の視点位置センサあるいは頭部位置センサによって検出し、観察物を載せた回転台600をそのズレに相当する分、回転するので、立体ディスプレイ100の前を回転移動することで、観察物も追従するので観察者の意志に基づいた方向の観察ができ、観察者が移動することにより視差画像が変化する運動視差の効果や、回り込み画像が得られることで、より立体感を増すことができる。
【0056】
[第3の実施形態]
図5と図6は本発明における第3の実施形態を示す説明図である。上述の実施形態との差異について説明する。
【0057】
図5において、100は第1の実施形態と同様に、視点検知手段と立体表示手段と回転制御手段を具備した立体ディスプレイ装置である。300”は第1の実施形態の立体カメラ300と同様に視差画像を撮影するための立体カメラであるが、上述と異なり立体カメラ300の回転台制御部33の替わりに、円周状に構成されたレール700上を移動する移動手段、例えばリニアモータやステップモータを用いた移動体を具備し、被観察物250の回りから撮影できる。
【0058】
図6は本実施形態の信号の流れを説明するブロック図である。上述以外で、430は立体ディスプレイ100と立体カメラ300”間の通信を行うためのケーブル、71はレール700を移動するためにモータ等を備えたレール移動手段である。
【0059】
本実施形態の特徴である観察者に対しての立体ディスプレイ100と立体カメラ300”の移動制御について説明する。立体ディスプレイ100の動作としては第1の実施形態と同様である。第3の実施形態の立体カメラ300”は第1の実施形態と異なり、回転台制御部33の替わりにレール700上を移動する。立体カメラ300”は立体ディスプレイ100の視点検出部2で得た情報をケーブル430で通信部35を介してコントローラ34に送られる。コントローラ34はこの信号をもとに自走的に移動制御し、観察者の視点又は頭部の移動と共に移動させる。
【0060】
被写体250の廻りに全周にわたってレールを配すれば、被写体を360°どの位置からも撮影することができ、観察者の視点に応じて画像をその動きに応じて表示することができる。
【0061】
以上説明したように、観察者が立体ディスプレイ100の前を回転移動することで、立体カメラ300”も追従するので観察者の意志に基づいた方向の観察ができ、観察者が移動することにより視差画像が変化する運動視差の効果や回り込み画像がディスプレイ上で観察されることで、より立体感を増すことができる。
【0062】
[第4の実施形態]
第4の実施形態では上述の実施形態の立体ディスプレイ100とコンピュータを接続したものについて述べる。図7は本実施形態のコンピュータ(不図示)の処理を説明する流れ図である。s1は立体ディスプレイ100の視点検知部2より所定の手段で観察者の視点位置をコンピュータに取り込むための視点位置取得部、s2は先述の視点位置情報に応じて視差画像をコンピュータグラフィックス(CG)で生成するための視差画像生成部である。s3は上述以外のコンピュータの一般的な処理を行うその他の処理部である。また、視差画像生成部s2では、コンピュータグラフィックスを用いたが、替わりに予め用意した視差画像を選択的に表示しても良い。
【0063】
この様に、立体カメラ300と接続しなくても、コンピュータグラフィックス機能を活用して、運動視差や回り込みの効果をコンピュータを接続したシステムで実現できる。
【0064】
[第5の実施形態]
図8、図9、図10は本発明の第5の実施形態による概略外観図と構成ブロック図とディスプレイ上に表現した概略表示画像である。
【0065】
図8において、100’は本実施形態で用いられる立体ディスプレイ装置本体で、上記実施形態と異なり、回転台制御部3を備えずに立体視領域の追従は従来の方法によってなされる。また、82は前記立体ディスプレイ100’と接続されたホストコンピュータであり、ポインティングデバイスであるマウス83やキーボード84によって入力操作される。図9は第5の実施形態のブロック図であり、追従制御手段81を有することが上述の実施形態と異なる。尚、マウス83の替わりにトラックボールやジョイスティク等の他のポインティングデバイスを用いても良い。
【0066】
図10は本実施形態の操作環境を示すもので、立体ディスプレイ100’の画面の図面で、85は画面の最も外側の外枠、86は画面のタイトルバー、87はプルダウンメニューで使用されるメニューバー、88aと88bと88cと88dはディスプレイファイルや入力デバイスを仮想的に表示するためのアイコン、89はマウス83によって操作されるポインタ、90は立体表示するためのウィウンドウであって、90aはウィンドウのタイトルやウィンドウアクティブか否かを示すウィンドウバー、90bは立体画像を表示する表示部、90cはウィンドウの表示部を制御するコントロールバーで、90Lと90Rは前記コントロールバーの中にあり、90Lをマウスでクリックすると立体表示されているオブジェクトが左回転する左回転ボタン、90Rは同様に右回転ボタンである。また、この立体表示環境は3次元表示と2次元表示を混在表示するものであるが、2次元と3次元の切り替える手段を設けたもので良い。
【0067】
次に本実施形態の特徴である視点方向の移動手段について説明する。図11は立体視領域の拡大方法での観察者の位置検知の範囲を示すもので上面より見た概略平面図で、αは観察者の位置検知範囲を示す。この位置検知の検出法として、例えば、1/2インチ固体撮像子(撮像画角は幅6.4mm、縦4.8mm)と焦点距離8mmのレンズを用いた結像光学系を採用した場合では、検知範囲αは、幾何学的に、α=2Atan(3.2/8)=43.6°になる。よって、このような検知方法で、観察者を追従し、視点位置に応じて画像を変える方法では、この検知範囲よりも広い範囲の視点画像の変更はできにくい。本実施形態では、ポインティングデバイスにより、(360−α)°以上の表示オブジェクトの視点移動とα以内の観察者の移動による視点移動を協調的に行うことで使い勝手のよい視点移動を可能としている。
【0068】
観察者は図10の左回転ボタン90Lと右回転ボタン90Rを用いオブジェクトを(360−α)°以上に回転させ観察可能であると同時に、視点検出部2からの検知手段からの信号をもとに視点方向も変えられる。また、右回転ボタン90Rや左回転ボタン90Lの替わりに表示オブジェクトをマウスでクリック及びドラッグし、視点方向を変えることも可能である。
【0069】
以上の第5の実施形態の視点方向の移動手段で用いられる視差画像は、第4の実施形態で説明したように、コンピュータ内部の処理によって生成されるが、以下のような方法でも可能である。
(回転制御部を備えた立体カメラを用いる方法)
図12と図13は視差画像の生成手段として視差のある画像を撮影するための立体カメラ300を備えたシステムの説明図で、図12はシステムの構成概略図、図13はシステムのブロック図であり、図中の記号に関しては既に説明しているので省略する。また、立体カメラ部300のブロック図の一部の図示を省略する。本構成では視差画像を生成するために回転制御可能な立体カメラ300をホストコンピュータを用いて、前述したポインティングデバイス或いは観察者の移動により、立体カメラ300を回転制御することが特徴である。
(立体カメラと回転台を用いる方法)
図14と図15は視差画像の生成手段として視差のある画像を撮影するための立体カメラ300’と回転制御可能な回転台600を備えたシステムの説明図で、図14はシステムの構成概略図、図15はシステムのブロック図で、図中の記号に関しては既に説明しているので省略する。本構成では視差画像を生成するために立体カメラ300’と回転制御可能な回転台600を備え、ホストコンピュータ82を用いて、前述したポインティングデバイス或いは観察者の移動により、回転台の回転制御することが特徴である。
(移動制御部を備えた立体カメラを用いる方法)
図16と図17は視差画像の生成手段として視差のある画像を撮影するための移動制御可能な立体カメラ300”を備えたシステムの説明図で、図16はシステムの構成概略図、図17はシステムのブロック図で、図中の記号に関しては既に説明しているので省略する。本構成では視差画像を生成するために移動制御可能な立体カメラ300”を、ホストコンピュータ82を用いて、前述したポインティングデバイス或いは観察者の移動に従って、立体カメラ300を移動制御することが特徴である。
【0070】
上記実施形態では、立体視のためにレンチキュラーレンズを用いた例を示したが、これに限るものではなく、微小レンズを上下左右に配列し、角レンズ毎に視差のある映像を後部に提示するフライズ・アイ・レンズ板方式であっても、短冊状の左右眼用映像(L,R)を縦格子(アパーチャ・グリル)を通して観察するパララックス・バリヤ方式であっても、微小三面鏡素子を配列し、投射方向に反射光を戻すオートコリメート・スクリーンを形成し、2眼用プロジェクタからの映像を両眼分離提示するコーナ・キューブ板方式であっても、本発明を適用できる。
【0071】
また、上記実施形態では、左右方向に撮影対象やオブジェクトの視点方向を変える実施形態について述べてきたが、これらは上下方向や斜め方向の視点方向の制御でも転用可能であり、また、立体表示方法として主に左右の2像を用いる手段を述べたが、2像以上の複数枚の視差画像を用いても良い。
【0072】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、立体ディスプレイに表示される映像を立体ディスプレイを観る位置と連動させることで、より立体的な臨場感のある映像を観察者の提供できる。
【0073】
また観察者が立体ディスプレイを観る位置をより広くすることができ、任意の角度からの立体像が観察できる。
【0074】
またポインティングデバイスと観察者の移動による協調的な視点方向変更手段により、使い勝手のよい操作環境が得られる。
【0075】
レンチキュラーレンズを画像表示部の前面に用いた立体ディスプレイ装置を使用する立体映像装置において、立体ディスプレイをレンチキュラーレンズのシリンドリカルレンズの長手方向を回転軸とするように支持する回転支持機構と、上記立体ディスプレイを上記回転軸を中心として回動させる駆動手段と、観察者の頭部又は両眼位置を検出する手段と、検出した頭部又は両眼位置に基づき上記立体ディスプレイの角度を制御する制御手段と、被写体を撮像する左右の撮像装置と、上記撮像装置を回動させる駆動手段と、上記撮像装置からの撮像情報を表示するような立体映像装置を構成することにより、以下のような効果が得られる。
(a)立体ディスプレイに表示される映像を、立体ディスプレイを見る位置と同期させて変化させることにより、平面上ではあるがより立体的な映像をあたえられる。
(b)観察者が立体ディスプレイを見る角度を変えることにより被写体の映像の角度を変化させるので、非常に簡単で自然な方法で、別の角度から見た立体画像を得ることを可能にしている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施形態の概略図である。
【図2】本発明による第1の実施形態のブロック図である。
【図3】本発明による第2の実施形態の概略図である。
【図4】本発明による第2の実施形態ののブロック図である。
【図5】本発明による第3の実施形態の概略図である。
【図6】本発明による第3の実施形態のブロック図である。
【図7】本発明による第4の実施形態の動作流れ図的説明図である。
【図8】本発明による第5の実施形態の概略図である。
【図9】本発明による第5の実施形態のブロック図である。
【図10】本発明による第5の実施形態の画面図である。
【図11】視点検知範囲の説明図である。
【図12】本発明による第5の実施形態の他の方式の概略図である。
【図13】本発明による第5の実施形態の他の方式のブロック図である。
【図14】本発明による第5の実施形態の他の方式の概略図である。
【図15】本発明による第5の実施形態の他の方式のブロック図である。
【図16】本発明による第5の実施形態の他の方式の概略図である。
【図17】本発明による第5の実施形態の他の方式のブロック図である。
【図18】従来のレンチキュラーレンズ方式の説明図である。
【図19】従来のパララックス・バリヤ方式の説明図である。
【符号の説明】
1 立体表示部
2 視点検出部
3 回転台
4 コントローラ
5 通信部
31,32 レンズ
33 回転台制御部
34 コントローラ
35 通信部
61 コントローラ
62 通信部
63 回転台制御部
71 レール移動手段
81 追従制御部
82 ホストコンピュータ
83 マウス
84 キーボード
85 外枠
86 タイトルバー
87 メニューバー
88a,88b,88c,88d アイコン
89 ポインタ
90 ウィンドウ
90a ウィウンドウバー
90b 表示部
90c コントロールバー
90L 左回転ボタン
90R 右回転ボタン
100 立体ディスプレイ装置本体
101 透過型液晶表示装置
102 スペーサー
103 電子パララックス・バリヤ
104 マイクロコンピュータ
115,125 液晶層
111,118,121,128 偏光板
151 液晶ディスプレイ
152,154 ガラス基板
153 表示画素部
155 レンチキュラレンズ
156 立体視領域
200 観察者
300 立体カメラ本体
400,410,420,430 ケーブル
600 回転台
601 固定部
602 回転部
700 レール
s1 視点位置取得部
s2 視差画像生成部
s3 上その他の処理部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stereoscopic video apparatus that performs stereoscopic display on a television, video, computer monitor, game machine, etc., a stereoscopic camera that captures left and right parallax images, and a computer system in which a stereoscopic display and a computer are connected.
[0002]
[Prior art]
For a device for displaying on a stereoscopic display portion using a conventional two-dimensional display technology such as liquid crystal, CRT, or projector, the left and right images are separated separately using glasses, and the left and right images are striped images. A typical example is a composition in which a three-dimensional image is observed through a lenticular or parallax barrier. Hereinafter, these conventional examples will be described. In addition, since the stereoscopic display is often connected to a computer and used, a description of the use environment of the computer will be added.
[0003]
(1) Description of conventional glasses-type stereoscopic display:
2. Description of the Related Art Conventionally, as a stereoscopic display system, there is one that separates right and left images using polarized glasses by changing the polarization state for right-eye and left-eye images. In order to change the polarization state, a liquid crystal shutter is provided on the display side, the polarization state is switched in synchronization with the field signal of the display image on the display, and the observer wearing polarized glasses separates the left and right images one eye at a time division. Thus, a method that enables stereoscopic viewing has been put into practical use. Furthermore, several methods have been proposed and put to practical use, such as providing a liquid crystal shutter on the eyeglass side and generating parallax images of the left and right images to cause the observer to stereoscopically view by synchronizing with the display image on the monitor. However, these methods have the disadvantage that the observer must always wear stereoscopic glasses.
[0004]
(2) Explanation of lenticular lens system:
On the other hand, as a stereoscopic display that does not use polarized glasses, there is a system in which a lenticular lens is provided in front of the display to spatially separate images that enter the left and right eyes. FIG. 18 is an explanatory diagram of a conventional example of a system using a lenticular lens.
[0005]
In the
[0006]
(3) Explanation of the parallax barrier method:
As the 3D display means without glasses, a parallax barrier system is typical in addition to the above-described lenticular lens system. Hereinafter, the parallax barrier method will be described.
[0007]
The parallax barrier method is disclosed in SHKaplan, “Theory of Parallax Barriers”, J. SMPTE, Vol. 59, No. 7, pp. 11-21 (1952). A stripe image in which left and right images are alternately arranged from a parallax image is respectively passed through a slit (called a parallax barrier) having a predetermined opening provided at a predetermined distance from the image. Stereoscopic viewing can be performed by observing a parallax image corresponding to each eye.
[0008]
Furthermore, in order to improve compatibility with a two-dimensional image (one-viewpoint image) display device, a parallax barrier is generated electronically by a transmissive liquid crystal display element and the shape and position of the barrier stripe is electronically A three-dimensional display device that is variably controlled is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-119889 and 5-122733.
[0009]
FIG. 19 is a basic configuration diagram of a stereoscopic image display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-119888. A transmissive liquid crystal display device 101 for displaying an image is connected to a transmissive liquid crystal through a spacer 102 having a thickness d. An electronic parallax barrier 103 composed of display elements is arranged. Displayed on the transmissive liquid crystal display element 101 as a vertical stripe image of parallax images taken from two or more directions, and for the electronic parallax barrier 103, an XY address is designated by a control means such as the
[0010]
(4) Description of the method for enlarging the stereoscopic region:
In a device that forms a three-dimensional image by forming a stripe image, such as the lenticular method and the parallax barrier method described above, the width of the region that can be viewed stereoscopically is narrow, and the maximum range that can be viewed stereoscopically by the observer is the center of both eyes. It is only half the width of about 65mm. Therefore, it is necessary for the observer to observe the head while fixing the position of the head, which is disadvantageous in that it is very difficult to see. On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-44995, in order to widen this stereoscopic vision region, the position of both eyes of the observer is detected, and the lenticular lens is movably supported in the horizontal direction to display the display element. A method has been proposed in which the stereoscopic view area is expanded by controlling the movement of the relative position in the left-right direction. In addition, the parallax barrier method can also move the barrier left and right mechanically or electronically to follow the stereoscopic region.
[0011]
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2-50145 detects the positions of both eyes of an observer, and the left and right positions of the display pixel portions of the right-eye image and the left-eye image corresponding to the lenticular are detected based on the detected signal. A method has been proposed in which the stereoscopic viewing area is widened by switching.
[0012]
(5) Computer environment description:
The development of computers is remarkable. Recent graphical user interfaces (GUIs) have improved computer operability and can be operated intuitively, and thus have contributed to the spread of computers.
[0013]
In addition, with the progress of computer speedup, large data capacity, and multi-functionality, it has become routine to use three-dimensional image data on a computer. The three-dimensional display described so far has been increasingly used in a computer environment. In particular, in three-dimensional computer graphics, the position of a virtual camera can be arbitrarily changed, so that it is often applied to the generation of binocular parallax images.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In stereoscopic display using the above-described conventional stereoscopic display means, a stereoscopic camera or computer graphics stereoscopic image is only displayed, and the observer can always obtain an image from only one direction, and the observer himself or herself can go around the observation object. I couldn't watch it, and I couldn't get enough realism.
[0015]
Further, when the conventional method for enlarging the stereoscopic region is used, there are the following problems.
[0016]
(1) The stereoscopic viewing area of the observer is limited because the stereoscopic display itself is fixed.
[0017]
(2) When the amount of movement of the observer increases, it becomes difficult to observe because the stereoscopic display is viewed obliquely.
[0018]
(3) If the observer wants to view the subject displayed on the stereoscopic display from a different angle, it is necessary to rotate the stereoscopic imaging device or the pedestal on which the subject is installed. It is difficult to obtain a 3D image from the angle.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above problems, and in a stereoscopic video apparatus that performs stereoscopic display using a plurality of parallax images,Using a stereoscopic camera that captures a plurality of parallax images with respect to a subject, camera moving means for moving the position of the stereoscopic camera on a circumference close to the subject, and a plurality of parallax images obtained by the
[0020]
Also,A stereoscopic image that stereoscopically displays on a stereoscopic display using a plurality of parallax images obtained by the stereoscopic camera by moving the position of a stereoscopic camera that captures a plurality of parallax images with respect to the subject on a circumference close to the subject. In the display method, a detection step of detecting an observer's viewpoint position with respect to the stereoscopic display, a display rotation step of controlling rotation of the stereoscopic display based on the observer's viewpoint position detected by the detection step, and the display rotation A camera moving step of moving the position of the stereoscopic camera on the circumference from a shooting direction corresponding to a rotation angle of the stereoscopic display to a position where a subject can be shot, in conjunction with the rotation of the stereoscopic display by the step. It is characterized by that.
[0021]
The stereoscopic image apparatus further includes a stereoscopic camera that captures a plurality of parallax images, and the stereoscopic camera controls movement of the outer periphery of the object to be observed according to the viewpoint position of the observer or the rotation angle of the stereoscopic display. Is provided. In a stereoscopic video apparatus, a system in which a stereoscopic display and a computer are connected is assembled, and the viewpoint direction of a parallax image generated by computer graphics is controlled according to the viewpoint position of the observer or the rotation angle of the stereoscopic display. . Further, a system in which a stereoscopic display and a computer are connected is characterized in that a parallax image prepared in advance is selectively displayed according to the viewpoint position of the observer or the rotation angle of the stereoscopic display.
[0022]
Further, in a computer system in which a stereoscopic display that displays stereoscopically using a plurality of parallax images, a computer that implements a user interface using a pointing device, and a shooting environment in which the shooting direction can be controlled by mechanical control means are connected. The shooting direction is operated by using the pointing device. In the computer system, the photographing unit includes a stereoscopic camera that photographs a plurality of parallax images provided with a rotation control unit, and the rotation unit is rotationally controlled by the pointing device. In the computer system, the imaging unit includes a stereoscopic camera that captures a plurality of parallax images, and a turntable that can be rotated and provided in the imaging range of the stereoscopic camera, and the rotation is performed by the pointing device. The rotation is controlled. Further, in the above computer system, the photographing unit includes a stereoscopic camera that captures a plurality of parallax images and a unit that controls movement of the stereoscopic camera, and the moving unit is controlled to move by the pointing device.
[0023]
Further, the computer system includes a stereoscopic display unit that performs stereoscopic display using a plurality of parallax images, a unit that detects the viewpoint position of the observer, and a unit that follows the stereoscopic display area according to the viewpoint position of the observer. In a stem in which a stereoscopic display and a computer equipped with a user interface using a pointing device are connected, the viewpoint direction of the parallax image is controlled and displayed by the movement of the pointing device and the observer. In the computer system, the control / display amount of the observation direction by the pointing device is larger than the control / display amount of the observation direction by the movement of the observer.
[0024]
Further, the computer system includes a stereoscopic camera that captures a plurality of parallax images, and is provided with means for controlling rotation of the stereoscopic camera using a pointing device. Further, the computer system includes a stereoscopic camera that captures a plurality of parallax images, and a rotating base that is rotationally controlled by the pointing device is provided in an imaging range of the stereoscopic camera.
[0025]
The computer system further includes a stereoscopic camera that captures a plurality of parallax images, and means for controlling movement of the stereoscopic camera, and the movement control is controlled by the pointing device.
[0026]
Furthermore, in a stereoscopic video apparatus using a stereoscopic display device using a lenticular lens on the front surface of the image display unit, a rotation support mechanism that supports the stereoscopic display device so that the longitudinal direction of the cylindrical lens of the lenticular lens is set as the rotation axis; Driving means for rotating the stereoscopic display device around the rotation axis; means for detecting the head or binocular position of the observer; and the angle of the stereoscopic display based on the detected head or binocular position. Control means for controlling, left and right imaging devices for imaging a subject, and driving means for rotating the imaging device are provided, and imaging information from the imaging device is displayed.
[0027]
The stereoscopic image device may further include control means for controlling the angle of the imaging device based on the detected observer's head or binocular position. Further, the stereoscopic video apparatus is characterized by comprising control means for controlling the angle of the imaging device based on the angle of the stereoscopic display device.
[0028]
Still further, the pedestal provided in the stereoscopic video apparatus further comprises control means for controlling the angle based on the detected observer's head or binocular position. Further, the pedestal provided in the stereoscopic video apparatus further comprises a control means for controlling the angle based on the angle of the stereoscopic display apparatus. The imaging device or the subject can be rotated on the pedestal of the stereoscopic image device.
[0029]
Furthermore, in the pedestal control means of the stereoscopic video apparatus, the angle is set to be different between when the stereoscopic display is installed and when the subject is installed.
[0030]
In addition, in a stereoscopic video apparatus using a display surface type stereoscopic display device, a rotation support mechanism that supports the stereoscopic display device to rotate, and a driving unit that rotates the stereoscopic display device around a rotation axis. Position detecting means for detecting the head or binocular position of the observer, left and right imaging devices for imaging the subject, driving means for rotating the imaging device, and the detected head or binocular position. And a control means for controlling the angle of the stereoscopic display and the angle of the imaging device.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, each embodiment in the present invention is described in detail using a drawing.
[0032]
[First Embodiment]
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0033]
FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of the
[0034]
The
[0035]
Next, the three-
[0036]
Reference numeral 3 denotes a rotary base control unit including a motor for driving a rotary base for rotating the three-
[0037]
In addition, in accordance with a command from the controller 7 described later, 5 separates image information sent from the
[0038]
Reference numeral 7 denotes a controller constituted by a microcomputer that controls the
[0039]
Further, the
[0040]
Next, the operation of the above system will be described step by step.
[0041]
A stereoscopic image is picked up by the
[0042]
The captured left and right video signals are displayed in different images on the left and right eyes of the observer by a lenticular lens (cylindrical lens) formed horizontally on the screen of the
[0043]
In this state, when the observer is observing the
[0044]
Based on this viewpoint position movement information, the controller 7 controls the turntable control unit 3 to rotate the three-
[0045]
This viewpoint position movement information is also transmitted to the
[0046]
That is, when the observer moves around the
[0047]
When the
[0048]
The rotation amount of the
[0049]
As a result, the viewer can change the stereoscopic image displayed following the
[0050]
[Second Embodiment]
3 and 4 are explanatory diagrams of the second embodiment of the present invention. Differences from the first embodiment will be particularly described.
[0051]
In FIG. 3,
[0052]
FIG. 4 is a block diagram illustrating the signal flow of the second embodiment. In the figure, since the parts other than 61, 62 and 63 have already been described in the description of the first embodiment, their description will be omitted. 61 is a microcomputer controller for controlling the
[0053]
Then, the operation will be described. The relationship among the
[0054]
The
[0055]
As described above, when the observer is observing a stereoscopic image, if the observer's own eye position is shifted to the side in order to look at the side of the stereoscopic image, the viewpoint position sensor or the head of the
[0056]
[Third Embodiment]
5 and 6 are explanatory views showing a third embodiment of the present invention. Differences from the above-described embodiment will be described.
[0057]
In FIG. 5,
[0058]
FIG. 6 is a block diagram for explaining the signal flow of this embodiment. Other than the above, 430 is a cable for performing communication between the
[0059]
The movement control of the
[0060]
If a rail is arranged around the subject 250 over the entire circumference, the subject can be photographed from any position of 360 °, and an image can be displayed according to the movement according to the viewpoint of the observer.
[0061]
As described above, when the observer rotates in front of the
[0062]
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, a connection between the
[0063]
In this way, even if the
[0064]
[Fifth Embodiment]
8, FIG. 9, and FIG. 10 are a schematic external view, a configuration block diagram, and a schematic display image expressed on a display according to the fifth embodiment of the present invention.
[0065]
In FIG. 8,
[0066]
FIG. 10 shows the operating environment of the present embodiment, which is a drawing of the screen of the
[0067]
Next, the viewpoint direction moving means, which is a feature of the present embodiment, will be described. FIG. 11 is a schematic plan view of an observer's position detection range in the method of enlarging the stereoscopic region, as viewed from above, and α indicates the observer's position detection range. As a detection method of this position detection, for example, when an imaging optical system using a 1/2 inch solid-state image pickup device (imaging field angle is 6.4 mm wide and 4.8 mm long) and a lens having a focal length of 8 mm is employed. The detection range α is geometrically α = 2Atan (3.2 / 8) = 43.6 °. Therefore, in the method of following the observer with such a detection method and changing the image according to the viewpoint position, it is difficult to change the viewpoint image in a range wider than the detection range. In this embodiment, it is possible to perform a viewpoint movement that is easy to use by cooperatively performing a viewpoint movement of a display object of (360-α) ° or more and a movement of an observer within α by using a pointing device.
[0068]
The observer can observe the object by rotating it to (360-α) ° or more by using the
[0069]
The parallax images used in the viewpoint direction moving means of the fifth embodiment described above are generated by the internal processing of the computer as described in the fourth embodiment. However, the following method is also possible. .
(Method using a stereoscopic camera provided with a rotation control unit)
FIGS. 12 and 13 are explanatory diagrams of a system including a
(Method using stereo camera and turntable)
14 and 15 are explanatory diagrams of a system including a
(Method using a stereoscopic camera provided with a movement control unit)
FIGS. 16 and 17 are explanatory diagrams of a system including a
[0070]
In the above-described embodiment, an example in which a lenticular lens is used for stereoscopic viewing is shown. However, the present invention is not limited to this, and microlenses are arranged vertically and horizontally, and an image with parallax is presented at the rear for each angular lens. Even if it is a fly's eye lens plate method, even if it is a parallax barrier method that observes strip-shaped images for left and right eyes (L, R) through a vertical grid (aperture grill), a micro trihedral mirror element is used. The present invention can also be applied to a corner-cube plate system that arranges and forms an autocollimating screen that returns reflected light in the projection direction and separates and presents images from a binocular projector.
[0071]
Further, in the above-described embodiment, the embodiment has been described in which the viewpoint direction of the object to be photographed or the object is changed in the left-right direction. However, these can be diverted even in the control of the viewpoint direction in the up-down direction or the oblique direction. As described above, the means using mainly the left and right images has been described, but a plurality of parallax images of two or more images may be used.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the viewer can provide a more stereoscopic video by linking the video displayed on the stereoscopic display with the position where the stereoscopic display is viewed.
[0073]
In addition, the position where the observer views the stereoscopic display can be made wider, and a stereoscopic image from an arbitrary angle can be observed.
[0074]
In addition, an easy-to-use operating environment can be obtained by cooperative viewpoint direction changing means by movement of the pointing device and the observer.
[0075]
In a stereoscopic image device using a stereoscopic display device using a lenticular lens on the front surface of the image display unit, a rotation support mechanism for supporting the stereoscopic display so that the longitudinal direction of the cylindrical lens of the lenticular lens is a rotation axis, and the stereoscopic display Driving means for rotating the camera around the rotation axis, means for detecting the head or binocular position of the observer, and control means for controlling the angle of the stereoscopic display based on the detected head or binocular position. The following effects can be obtained by configuring a left and right imaging device that images a subject, a driving unit that rotates the imaging device, and a stereoscopic video device that displays imaging information from the imaging device. It is done.
(A) By changing the image displayed on the 3D display in synchronization with the position where the 3D display is viewed, a 3D image can be provided on a plane.
(B) Since the angle of the image of the subject is changed by changing the angle at which the observer views the stereoscopic display, it is possible to obtain a stereoscopic image viewed from another angle in a very simple and natural manner. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a first embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a second embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view of a third embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of a third embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory flowchart of the operation of the fourth embodiment according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic view of a fifth embodiment according to the present invention.
FIG. 9 is a block diagram of a fifth embodiment according to the present invention.
FIG. 10 is a screen view of a fifth embodiment according to the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a viewpoint detection range.
FIG. 12 is a schematic diagram of another scheme of the fifth embodiment according to the present invention.
FIG. 13 is a block diagram of another scheme of the fifth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic diagram of another scheme of the fifth embodiment according to the present invention;
FIG. 15 is a block diagram of another scheme of the fifth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic view of another scheme of the fifth embodiment according to the present invention.
FIG. 17 is a block diagram of another scheme of the fifth exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 18 is an explanatory diagram of a conventional lenticular lens system.
FIG. 19 is an explanatory diagram of a conventional parallax barrier method.
[Explanation of symbols]
1 3D display
2 Viewpoint detector
3 Turntable
4 Controller
5 Communication Department
31, 32 lenses
33 Turntable control unit
34 Controller
35 Communication Department
61 controller
62 Communication Department
63 Turntable controller
71 Rail moving means
81 Tracking control unit
82 Host computer
83 mice
84 keyboard
85 Outer frame
86 Title bar
87 Menu bar
88a, 88b, 88c, 88d icon
89 Pointer
90 windows
90a Windup Bar
90b display section
90c control bar
90L Left rotation button
90R right turn button
100 3D display device body
101 Transmission type liquid crystal display device
102 Spacer
103 electronic parallax barrier
104 Microcomputer
115,125 Liquid crystal layer
111, 118, 121, 128 Polarizing plate
151 Liquid crystal display
152,154 glass substrate
153 Display pixel section
155 Lenticular Lens
156 Stereoscopic region
200 observers
300 Stereo camera body
400, 410, 420, 430 cable
600 turntable
601 Fixed part
602 Rotating part
700 rails
s1 Viewpoint acquisition unit
s2 parallax image generation unit
Other processing section on s3
Claims (4)
被写体に対して複数の視差画像を撮影する立体カメラと、
前記立体カメラの位置を前記被写体に近接する円周上で移動させるカメラ移動手段と、
前記立体カメラにより得られた複数の視差画像を用いて立体表示する立体ディスプレイと、
前記立体ディスプレイに対する観察者の視点位置を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された観察者の視点位置をもとに立体ディスプレイを回転制御するディスプレイ回転手段と、を有し、
前記カメラ移動手段は、前記ディスプレイ回転手段による前記立体ディスプレイの回転に連動し、前記立体ディスプレイの回転角度に対応する撮影方向から被写体を撮影できる位置まで、前記立体カメラの位置を前記円周上で移動させることを特徴とする立体映像装置。In a stereoscopic video apparatus that performs stereoscopic display using a plurality of parallax images,
A stereoscopic camera that captures a plurality of parallax images of a subject;
Camera moving means for moving the position of the stereoscopic camera on a circumference close to the subject;
A stereoscopic display for stereoscopic display using a plurality of parallax images obtained by the stereoscopic camera;
Detecting means for detecting an observer's viewpoint position with respect to the stereoscopic display ;
Display rotation means for controlling the rotation of the three-dimensional display based on the viewpoint position of the observer detected by the detection means ,
The camera moving means moves the position of the stereoscopic camera on the circumference from the shooting direction corresponding to the rotation angle of the stereoscopic display to a position where the subject can be shot in conjunction with the rotation of the stereoscopic display by the display rotating means. A stereoscopic video apparatus characterized by being moved .
前記カメラ移動手段は、前記回転角度の情報に基づき、前記立体カメラの円周上の位置を決めることを特徴とする請求項1に記載の立体映像装置。 Further comprising communication means for transmitting information on the rotation angle of the stereoscopic display from the stereoscopic display to the camera moving means;
The stereoscopic image apparatus according to claim 1, wherein the camera moving unit determines a position on a circumference of the stereoscopic camera based on the rotation angle information .
前記カメラ移動手段は、前記立体カメラは前記レール上の移動を制御することを特徴とする請求項2に記載の立体映像装置。 The circumferential trajectory is preset by a circular rail,
The stereoscopic image apparatus according to claim 2 , wherein the camera moving unit controls movement of the stereoscopic camera on the rail .
前記立体ディスプレイに対する観察者の視点位置を検知する検知工程と、 A detection step of detecting an observer's viewpoint position with respect to the stereoscopic display;
前記検知工程により検知された観察者の視点位置をもとに立体ディスプレイを回転制御するディスプレイ回転工程と、 A display rotation step for controlling rotation of the stereoscopic display based on the viewpoint position of the observer detected by the detection step;
前記ディスプレイ回転工程による前記立体ディスプレイの回転に連動し、前記立体ディスプレイの回転角度に対応する撮影方向から被写体を撮影できる位置まで、前記立体カメラの位置を前記円周上で移動させるカメラ移動工程と、を備えることを特徴とする立体映像表示方法。 A camera moving step of moving the position of the stereoscopic camera on the circumference from a shooting direction corresponding to a rotation angle of the stereoscopic display to a position where a subject can be shot in conjunction with the rotation of the stereoscopic display by the display rotating step. A stereoscopic image display method comprising:
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