JP4155416B2 - 視線指示方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、視線指示方法及び装置に関し、特に、3次元画像表示装置等において視線の向きを所定範囲内に指示するための方法と装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、3次元画像表示装置が普及し出している。その方式には、レンチキュラー方式、パララックスバリア方式等種々の方式のものがあるが、これらにおいては、観察者の視点を正しい位置に固定することが必要である。
【0003】
これら3次元画像表示装置中の代表的なものとして、パララックスバリア方式とレンチキュラー方式の原理を簡単に説明する。図6はパララックスバリア方式の原理を説明するための図であり、短冊状の左右眼に対応するパララックスのある画像L,R,L,R,・・・・の前に配置した縦格子状のアパーチャ(パララックスバリア)を通してこの画像L,R,L,R,・・・・を左右に分離して立体視可能にする方式である。また、図7はレンチキュラー方式の原理を説明するための図であり、パララックスバリア方式のパララックスバリアの代わりに、レンチキュラーレンズ板を使用して、パララックスバリア方式と同様に画像L,R,L,R,・・・・を左右に分離して立体視可能にする方式である。何れの方式もメガネを使用しないでパララックスのある左右画像を分離して立体視可能にする方式である(増田千尋著「3次元ディスプレイ」(平成2年5月25日,産業図書(株)発行)。
【0004】
このような3次元画像表示装置において正しく立体視可能にするには、表示装置に対して観察者の視線を所定の範囲の正しい位置に指示する必要がある。このためには、従来、図8の示すように、上記のような3次元画像表示装置の上部に、例えば真中にG色の点光源(LED)、その両側のR色の点光源(LED)を配置し、その前方にスリットを配置して、図示のように、3次元画像表示装置の正しい立体視ができる範囲に左右眼が位置するとき、スリットを通してG色のLEDからG色のみが見え、その範囲を左右にずれると、左右眼の少なくとも一方にスリットを通してR色のLEDからR色が見えるようにした視線指示装置が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のスリットと点光源の組み合わせからなる視線指示装置においては、図8の構成からも明らかなように、指定できる視域は単純なものにならざるを得ない。また、最適位置(G色のみが見える位置)からのずれの表現は困難である。さらに、スリットと点光源の精密な位置合わせを要し、これは装置毎に行う必要がある。
【0006】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホログラムを用いて多様な視域の表示が可能であり、位置合わせも容易な視線指示方法及び装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の視線指示方法は、空間的に開口像を再生するように記録されたホログラムを用い、前記開口像中に光を回折させる表示により観察者若しくは観察者の視点を正しい位置に導くことを特徴とする方法である。
【0008】
この場合、3次元画像表示装置に対する観察者の視点を所定の立体視可能視域に導くこと、ステレオ音響再生装置に対する聴取者の位置を所定のステレオ音聴取可能音域に導くこと、移動体の運転者に対して所定の移動領域に導くこと等が可能である。
【0009】
また、観察者若しくは観察者の視点が所定の領域から外れるに従い、連続的若しくは段階的に表示を変化させるようにしてもよく、その場合、表示の変化が色の変化であるようにすることもできる。
【0010】
また、本発明の視線指示装置は、空間的に開口像を再生するように記録されたホログラムが設けられ、かつ、そのホログラムを表示する照明光源が設けられていることを特徴とするものである。
【0011】
この場合、そのホログラムが3次元画像表示装置に対して相対的に固定されているか、ステレオ音響再生装置に対して相対的に固定されているか、又は、移動体の移動領域近傍に配置されているようにすることができる。
【0012】
そして、観察者若しくは観察者の視点が所定の領域から外れるに従い、連続的若しくは段階的に表示を変化させるようにしてもよく、その場合、表示の変化が色の変化であるようにしてもよい。
【0013】
本発明においては、ホログラムに対して所定の領域に光を回折するホログラムの表示により観察者若しくは観察者の視点を正しい位置に導くようにしたので、ホログラムの記録時のスマクの形状、位置、組み合わせ等により、どんなに複雑な視域でも表示可能になる。また、視線指示装置の量産時の位置合わせが容易なものである。また、最適位置からのずれ表示も、多重露光等により簡単に実現できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の視線指示方法及び装置の原理と実施例について説明する。
体積型ホログラム等のホログラムは、自身の分散効果、視域の限定、多重露光等により、それを見る方向により表示パターン、色、明るさ等の観察情報を変えられることは公知である。
【0015】
本発明は、ホログラムのこの性質を利用して、視線をホログラムにより正しい領域に導くことにより、上記した従来技術の問題点を解決したものである。
【0016】
すなわち、ホログラムの記録時のスマクの形状、位置、組み合わせ等により、どんなに複雑な視域でも表示可能になる。また、視域は光源とホログラムの相対位置ではなく、ホログラム自身で決まるため(特に、体積型ホログラムの場合)、視線指示装置の量産時の位置合わせは容易なものである。また、最適位置からのずれ表示も、多重露光等により簡単に実現できる。本発明の視線指示方法及び装置は、このようなホログラムを用いたものである。
【0017】
以下、本発明の視線指示装置のいくつかの実施例を説明する。
第1の実施例として、図1に示す配置で、ホログラム感材1にマスク2の反射型ホログラムを撮影する。すなわち、視線指示装置の視域に相当する形状の開口3を有するマスク2をホログラム感材1から観察距離だけ離間して対向配置し、マスク2のホログラム感材1側とは反対側に散乱板4を配置し、照明光5で散乱板4を介してマスク2を照明することにより、その開口3を通過した物体光6を生じさせ、その物体光6をホログラム感材1の表面に入射させると共に、ホログラム感材1の裏面から点Pに向かう物体光6と同じ光源ら分岐した参照光7を入射させることにより、図2のホログラム10を撮影する。
【0018】
このようなホログラム10を、図2に示すように、例えばレンチキュラー方式の3次元画像表示装置11(図12)の上側の所定位置に配置する。そして、ホログラム10の撮影時の点Pの位置に照明光源11を配置してホログラム10を表面側から照明すると、ホログラム10の表面側に回折光12が生じる。この回折光12は、元のマスク2の開口3が相当する視域13内にのみ入射して開口3の像を結像することになる。したがって、3次元画像表示装置11の立体像観察のための正しい観察位置が対応する視域13内に観察者の両眼Eが位置するときにはホログラム10が見え、観察者眼球が図のE’の位置のときには一方の眼にのみホログラム10が見え、また、E”の位置のときにはホログラム10は全く見えない。したがって、両眼でホログラム10が見える位置に観察者を導くことができ、簡単な構造で精度の良い視点指示が実現できる。
【0019】
第2の実施例は、3次元画像表示装置の立体像観察のための正しい観察位置では緑色(G色)に見え、それより左右に少しずれた位置では赤色(R色)に見えるようにして、図2の単色の場合よりも視点固定のしやすい視点指示装置に関するものである。この場合は、まず、図3(a)の配置で、視線指示装置の視域に相当する縦長矩形の開口23を有するマスク22を多色ホログラム感材21から観察距離だけ離間して対向配置し、図1の場合と同様に第1のホログラムを多色ホログラム感材21に記録する。この際の参照光24、照明光25、物体光26としては、波長649nm(R色)のKrレーザー光を用いる。次いで、図3(b)に示すように、マスク22の代わりにマスク22の開口23を取り囲む形状の開口33を有するマスク32を用い、同様にして第2のホログラムを同じ多色ホログラム感材21に多重記録する。この際の参照光34、照明光35、物体光36としては、波長514nm(G色)のArレーザー光を用いる。
【0020】
このようにしてR色のホログラムとG色のホログラムが二重記録されたホログラム40を、図4に示すように、例えばレンチキュラー方式の3次元画像表示装置11(図7)の上側の所定位置に配置する。そして、ホログラム40の前方に白色照明光源41を配置してホログラム40を表面側から照明すると、ホログラム40の表面側に回折光42が生じる。この回折光42は、元のマスク22の開口23が相当する視域43内に入射するR色の光と、元のマスク32の開口33に相当する視域44であって視域43を取り囲む領域内に入射するG色の光とからなる。したがって、3次元画像表示装置11の立体像観察のための正しい観察位置が対応する視域13内に観察者の両眼Eが位置するときにはホログラム40が赤色に見え、それから少しずれた観察者眼球が図のE’の位置のときには一方の眼にホログラム40が赤色に見え、他方の眼には緑色に見える。また、図のE”の位置のときにはホログラム40は緑色に見える。したがって、両眼でホログラム40が赤色に見える位置に観察者を導くことができ、簡単な構造で精度が良く、視点固定のしやすい視点指示が実現できる。
【0021】
第3の実施例は、図5に示すように、上記のようなホログラム10又は40(図5の場合はホログラム10)をステレオ音響再生装置50に取り付け、ステレオ音を聴取するのに音響的に最適な位置を指示するようにした例である。その詳細は上記の説明から明らかであるので省く。なお、図5中、51はステレオチューナー、52はCD再生装置、53はカセットテープ録音再生装置、54は左右のスピーカーである。
【0022】
以上、本発明の視線指示方法及び装置をいくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。また、適用分野も3次元画像表示装置、ステレオ音響再生装置に限定されず、所定の位置に利用者を導く必要のあるあらゆる装置に適用できる。例えば、移動体の運転者に対してその移動体を所定の経路等の移動領域に導くために用いることができる。その場合、視域を指示するホログラムは移動体の移動領域近傍に配置する。
【0023】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の視線指示方法及び装置によると、ホログラムに対して所定の領域に光を回折するホログラムの表示により観察者若しくは観察者の視点を正しい位置に導くように構成されているので、ホログラムの記録時のスマクの形状、位置、組み合わせ等により、どんなに複雑な視域でも表示可能になる。また、視線指示装置の量産時の位置合わせが容易なものである。また、最適位置からのずれ表示も、多重露光等により簡単に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の視線指示装置に用いるホログラムを撮影する配置を示す図である。
【図2】本発明の第1実施例の視線指示装置を3次元画像表示装置に用いた場合の配置を示す斜視図である。
【図3】本発明の第2実施例の視線指示装置に用いるホログラムを撮影する配置を示す図である。
【図4】本発明の第2実施例の視線指示装置を3次元画像表示装置に用いた場合の配置を示す斜視図である。
【図5】本発明の第3実施例の視線指示装置をステレオ音響再生装置に用いた場合の配置を示す斜視図である。
【図6】パララックスバリア方式の3次元画像表示装置の原理を説明するための図である。
【図7】レンチキュラー方式の3次元画像表示装置の原理を説明するための図である。
【図8】従来の視線指示装置を3次元画像表示装置に用いた場合の配置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…ホログラム感材
2…マスク
3…開口
4…散乱板
5…照明光
6…物体光
7…参照光
10…ホログラム
11…3次元画像表示装置
12…回折光
13…視域
21…多色ホログラム感材
22…マスク
23…開口
24…参照光
25…照明光
26…物体光
32…マスク
33…開口
34…参照光
35…照明光
36…物体光
40…ホログラム
41…白色照明光源
42…回折光
43…視域
44…視域
50…ステレオ音響再生装置
51…ステレオチューナー
52…CD再生装置
53…カセットテープ録音再生装置
54…スピーカー
E、E’、E”…両眼位置
Claims (12)
- 空間的に開口像を再生結像するように記録されたホログラムを用い、前記開口像中に光を回折させる表示により観察者若しくは観察者の視点を正しい位置に導くことを特徴とする視線指示方法。
- 3次元画像表示装置に対する観察者の視点を所定の立体視可能視域に導くことを特徴とする請求項1記載の視線指示方法。
- ステレオ音響再生装置に対する聴取者の位置を所定のステレオ音聴取可能音域に導くことを特徴とする請求項1記載の視線指示方法。
- 移動体の運転者に対して所定の移動領域に導くことを特徴とする請求項1記載の視線指示方法。
- 観察者若しくは観察者の視点が所定の領域から外れるに従い、連続的若しくは段階的に表示を変化させることを特徴とする請求項1から4の何れか1項記載の視線指示方法。
- 表示の変化が色の変化であることを特徴とする請求項5記載の視線指示方法。
- 空間的に開口像を再生結像するように記録されたホログラムが設けられ、かつ、そのホログラムを表示する照明光源が設けられていることを特徴とする視線指示装置。
- 前記ホログラムが3次元画像表示装置に対して相対的に固定されていることを特徴とする請求項7記載の視線指示装置。
- 前記ホログラムがステレオ音響再生装置に対して相対的に固定されていることを特徴とする請求項7記載の視線指示装置。
- 前記ホログラムが移動体の移動領域近傍に配置されていることを特徴とする請求項7記載の視線指示装置。
- 前記ホログラムには、中心領域から周辺領域に向かうにつれて連続的若しくは段階的に表示が変化するパターンが記録されていることを特徴とする請求項7から10の何れか1項記載の視線指示装置。
- 表示の変化が色の変化であることを特徴とする請求項11記載の視線指示装置。
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