JP5582958B2 - 3dポインター装置 - Google Patents
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Description
さらに、講演者や説明者は、ポインターを3D映像の実物像の表面に当てることが難しいため、ポインターで3D表示の対象位置を示すより、対象が存在する広い領域を示す道具として、ポインターを激しく動かしながら領域を指定しようとする場合が多く、3D映像の視聴者にいらつきや不快感を抱かせることがあった。
また、ポイント位置検出装置が撮影する画面内の3D表示面の部分をアドレス空間として画定することにより、ポイント位置をアドレス空間に係る座標系で表すだけで、3D表示面における位置座標を容易に求めることができるようになる。
また、本発明に係る3Dポインター装置では、元の映像に係る3D映像信号と3Dポインター映像信号を混合して映写するための映写用3D映像信号を合成して供給するので、3D表示する表示面を遠隔地に配置した場合でも、講演者等が実地に指定するポインター表示を再現することができる。
なお、2本の光線でポインターの立体視をする方法を使うことにより、2本の光線を交互に照射する時分割方式ばかりでなく、偏光フィルタ方式においても、偏光面の傾きを規制して実体像とポインター像を3D表示するようにすることができる。偏光フィルタ方式を使用する場合は、3D表示面が偏光面の傾きを保存したまま反射するものであることが求められる。
さらに、ポインター像の立体視化には2本の光線が左右両眼の並ぶ方向、普通は水平方向に、ずれる必要があるので、2本の光線のレーザ発生器が自動的に水平に並ぶように維持する機構を備えることが好ましい。
このような3Dポインター装置を使用すれば、講演者等は、3Dポインター装置から投射する2本の光線により指定することにより、ポインター像を3D映像中の選択する位置に所望の奥行きで表示させることができる。
本実施例の3Dポインター装置は、シルバースクリーンや液晶表示面などの3D表示面1を有する時分割方式や偏光フィルタ方式の3D表示装置と、3D表示面1に3D表示装置に適合する左右眼用3D映像3を映写するプロジェクターやディスプレーなどの3D映写装置4と、3D映写装置4に供給する映写用3D映像信号を生成する3D映像サーバ5と、3D表示面1内にポインター像10の表示位置を指定するポインターデバイス6と、3D表示面1におけるポインター像10の3D位置を検出するCCDカメラなどのポイント位置検出装置8と、を備える。
ポインターデバイス6には、ポインター像の奥行き位置を調整する奥行き指示装置あるいは機能を搭載しておくことができる。
3D映像サーバ5は、元の3D映像の3D映像信号にポインターデバイス6により3D位置が指定されたポインター像10の3D映像信号を加えて、ポインター像10を含む3D映像の3D映像信号を生成して、3D映写装置4に伝送する。
たとえば、交差法による3D表示方式を採用している場合は、物体やポインターの右眼用映像と左眼用映像が輻輳面上の同じ位置に投影されると、物体やポインターが輻輳面上にあるように観察される。
右眼用映像が左眼用映像より左側に離れているときに両眼観察すると、輻輳角が輻輳面上の点を観察するときより大きくなり、物体やポインターが輻輳面の手前にあるように感得される。また、右眼用映像が左眼用映像より右側に投影される場合は、輻輳角が小さくなり、物体やポインターが輻輳面より遠方にあるように感得される。
すると、3D眼鏡を介して右眼用画像と左眼用画像を見ることによりポインター像を観察することにより、ポインターが目標物の表面の位置に3D表示されることになる。
図2のポインターデバイス6は、先端に2個のレーザ発光器が設けられており、背中にはタッチパッドと指令ボタンが設けられて、使用者が片方の掌に抱え込んで空いた指でボタンやパッドを操作するようにしたものである。形状はマウスに似たものとなっている。
したがって、ポイント位置検出装置8の前面には、ポイント用レーザ光23と校正用レーザ光27以外を遮断するフィルタ12を設けて映像中のノイズを削減して、情報処理の簡易化を図ることが好ましい。
ポインター10の形状は、たとえばポインター10が点位置を指定するものであれば、矢印、クロス、星印、ドットなど、またポインター10が適宜な大きさを有する領域を指定するものであれば、雲形、円形、4角形など、予め準備された形状からボタン33のクリックにより選択して指定することができる。
なお、先に説明したポインター奥側位置指定ボタン28とポインター手前側位置指定ボタン29は、タッチパッド30の一部に同じ機能を持たせることにより代用することができる。
たとえば、左眼用と右眼用のそれぞれの映像について、画像解析によりポイント位置近傍の特徴点を抽出し、特徴点の運動を監視しておいて、特徴点の移動に従ってポインター像を移動させることにより、ポインターを自動追従させることができる。
目標物の奥行き位置は、左右一方の眼用の映像における画素単位または小領域の画素について、他方の眼用の映像における左右方向近傍の画素と比較して、画像マッチングで目標物上の同じ位置を示す部分を見いだし、相互の間の視差量を算出して、判定する。なお、この手法では正確に判定できない場合は、さらに大きな範囲を含む判定ブロックを設定し、算出した奥行き量の平均値を用いて判定するようにしても良い。
手動モードでは、ポインターデバイス6を使い、ポイント用レーザ発光器21から放射されるポイント用レーザ光23により目標物にポインター10の像を合わせ、ポインター奥側位置指定ボタン28とポインター手前側位置指定ボタン29により、ポインター10の奥行き位置を決めることにより、新しいポイント位置を決めることができる。
3D映像サーバ5は、ポイント位置検出装置8から画像信号を入力し、ポインターデバイス6から制御信号を入力して、ポインターの3D映像信号を生成し、3D映写装置4に伝送して、3D表示面1にポインターを3D表示させる。
講演者や説明者など、本実施例の3Dポインター装置の利用者は、3D表示面1に表示されたポインター10を、3D眼鏡9を介して観察しながら、ポインターデバイス6を操作して、ポインター10をより的確な位置に導くことができる。
次に、入力したレーザ光照射位置の座標を、アドレス空間2の座標系に関する座標に換算することにより、3D映写装置4が映像を投影する3D表示面1を基準とする座標系で表された3D表示面1内のレーザ光照射位置の座標を得る(S12)。
アドレス空間2は、3D表示面1に映し出された3D映像の枠内に限定される。そこで、3D映像面の4隅の点11を校正用レーザ光27で順次照射することにより指定し、この光点11で区画された3D表示面1をポイント位置検出装置8の撮像面に投影して撮像し、撮像面に対応するカメラ映像出力面16に設定された座標系における光点11の座標を得ることにより画定される。
なお、アドレス空間2は、カメラ映像出力面16に撮影された3D表示面1の範囲に対応するものであり、3D表示面1とポイント位置検出装置8の配置が決まった時点で画定すれば、配置状態が変化しない限り同じ情報を使用することができる。
CCDカメラなどのポイント位置検出装置8で撮影して、3D表示面1を含む映像を撮像面に形成し、校正用レーザ光27を映像中の3D表示面1の4隅の点11に照射すると、ポイント位置検出装置8の撮像面の出力映像16中にアドレス空間2が画定される。使用者がポインターデバイス6を使って3D表示面1の適宜な位置にポイント用レーザ光23を照射すると、レーザ光が反射して光点7が形成され、ポイント位置検出装置8の撮像面の出力映像16中のアドレス空間2内に光点7が映し込まれる。光点7の座標は、最終的にアドレス空間2に関する座標系に変換されて表示される。
また、3Dディスプレーを視聴者の視線の邪魔にならないように側方から撮影するような場合は、アドレス空間2の映像は大きく歪むが、隅の4点を測定することにより、アドレス空間2を画定して、内部の光点について、アドレス空間2を基準とする座標系で表現することができる。
こうして生成した3D映像信号を3D映写装置4に伝送して、元の映像とポインター像を合成した映像を3D表示面1に表示させる(S17)。
図7では、下段にポインターを含む表示映像の右眼用映像(R映像)と左眼用映像(L映像)のそれぞれが示されている。人物像の顔の横に領域表示型のポインターが表示されている。従来のポインター装置ではポイント指示が普通で、このような領域表示をさせることは難しかったが、本実施例ではポインター像を3D映像サーバ5で形成するので、任意に生成することができる。
上段の図は、3D眼鏡を装着した観察者により観察されるポインターの位置を表すもので、3D表示面の位置に表された立木より後ろに立っている人物像と同じ奥行き位置に位置することが分かる。
また、3D位置を検出するCCDカメラなどのポイント位置検出装置のモニターを活用し、3D映写装置4における表示面の4隅位置をレーザで指定する代わりに、モニター画面上でアドレス空間2を画定する表示枠を指定するようにしてもよい。
さらに、図1に示されているように、3D映像サーバ5で形成された3D映像信号は、分配器13を介してネットワーク14を経由させ、遠隔の表示装置15に送信して、いろいろな場所にいる多数の受講者が同じ3D映像を観察できるようにすることができる。
3D映像サーバ5およびこれに付帯する装置は、各要素毎に電子回路により構成しても良いが、マイクロコンピュータで構成することもできる。また、汎用のパソコンでソフトウエアにより構成しても良い。
なお、ポインターデバイス6により指定するポインター像10の表示は、極端な立体視により視聴者に衛生上の危険を与えたり不快感を与えたりしないように、視差制限を行って適度な立体表示をするように制限することができる。
本実施例の3Dポインター装置は、タッチパネル式3D表示面41を備えた携帯用パソコンを利用してポインターの位置や形状を指示するもので、元の映像についてポインター像を合成した3D映像は、別途大型の3D表示面に表示して大勢の視聴者が観察できるようになっている。
領域制御パッドは、ポインター像の形状の大きさを指定する機能を有する。奥行きパッドは、ポイント位置の奥行きを指定する。機能ボタンは、ポインター表示モード指定や、領域図形選択や、ポイント位置設定などの機能を果たすいくつかのボタンで構成される。
また、文字入力が必要な場合は、キーボード46を使って入力することができる。
本実施例の3Dポインター装置を使用する場合は、使用者は大型表示装置の前で視聴者に背中を向けて操作している必要が無く、携帯用パソコンを操作することにより、適正なポインター像を大型表示装置に表示させることができるので、視聴者と対面して円滑に講演などを行うことができる。
本実施例の3Dポインター装置は、スクリーンやディスプレー上に3D表示されている映像に対して、任意の3D位置にポインター像を3D表示させる簡便なポインターデバイスである。
2本のレーザ光線52,53は、左右両眼の視線角度差に基づいてポインターの立体視ができるように、左右の眼に適合する1対の映像信号のそれぞれと共にポインターの映像信号を供給して、ポインター像を立体表示させるためのものである。
本実施例では、ポインターデバイス51から放射される2本のレーザ光52,53が3D表示面1の上に形成する光点をそれぞれの眼で見た像を脳内で立体像に合成することにより、ポインターの3D位置を観察することができる。
また、本実施例の3Dポインター装置は、適応する機構を有するフィルタ54を使用することによって、時分割方式の3D表示装置についても適用することができる。
図11は、水平維持機構の例を含み、3Dポインター装置に組み込む調整機構の例を説明する概念図である。
左眼用レーザ発生器55と右眼用レーザ発生器56の一方または両方のレーザ光路上に、プリズム57がボイスコイル61により並動可能に設置され、左眼用レーザ光52と右眼用レーザ光53の照射方向を調整することができるようになっている。ボイスコイル61には、直流電源62と駆動信号源63が接続されていて、プリズム57に固定された鉄心の移動量を調整できるようになっている。
さらに、左眼用レーザ発生器55と右眼用レーザ発生器56とプリズム57を搭載した基板66は、ポインターデバイス51に固定された円形をしたガイドレール67の内縁に嵌合して、回転可能に設置されている。基板66には、常に重力方向に垂れ下がる錘68が固定されていて、左眼用レーザ発生器55と右眼用レーザ発生器56が常に水平方向に並ぶように基板66の姿勢を一定に保つようになっている。
図13は、このような水平維持機構の1例について説明する平面図である。ポインターデバイス80は、ジャイロスコープ81と平行リンク機構82を備える。
ジャイロスコープ81は、ジャイロの姿勢維持軸を水平かつ3D表示面1と平行に維持させ、これと左眼用レーザ発生器55と右眼用レーザ発生器56を結ぶ線が平行になるように構成する。なお、ジャイロスコープは、機械式、振動式、光学式など各種あるが、いずれを使用してもよい。
なお、ジャイロスコープ81に代えて、水平かつ3D表示面1と平行にスライド軸を設置して利用してもよい。このスライド軸に左眼用レーザ発生器55と右眼用レーザ発生器56を結ぶ線が平行になるように支持される平行リンク機構82を備えて、レーザ光52,53の3D表示面1上の投影位置を平行を維持することができる。
なお、本発明の3Dポインター装置を用いることにより、映像中の領域を指示する場合にポインターをせわしなく動かして意思を表現する代わりに、指示したい領域を表示するポインターを使用して、安定した表示をすることができる。
2 アドレス空間
3 左右眼用3D映像
4 3D映写装置
5 3D映像サーバ
6 ポインターデバイス
7 レーザ光照射位置
8 ポイント位置検出装置
9 3D眼鏡
10 ポインター像
11 画面枠隅点
12 フィルタ
13 分配器
14 ネットワーク
15 遠隔地表示装置
16 カメラ撮像出力面
17 3D映像再生機
21 ポイント用レーザ
22 ポイント用ボタン
23 ポイント用レーザ光
24 校正用レーザ
25 校正用ボタン
27 校正用レーザ光
28 ポインター奥側位置指定ボタン
29 ポインター手前側位置指定ボタン
30 タッチパッド
31 ポイント領域大きさ指定方向
32 ポインター表示モード指定ボタン
33 領域図形選択ボタン
34 ポイント位置設定ボタン
41 タッチパネル式3D表示面
42 領域制御パッド
43 奥行きパッド
44 機能ボタン
45 タッチパネル用ペン
46 キーボード
51 ポインターデバイス
52 左眼用レーザ光
53 右眼用レーザ光
54 フィルタ
55 左眼用レーザ発生器
56 右眼用レーザ発生器
57 プリズム
58 ポインター像
61 ボイスコイル
62 直流電源
63 駆動信号源
64,65 ボイスコイル
66 基板
67 ガイドレール
68 錘
71 遠隔操作器
72 ポインター像の左眼用表示点
73 ポインター像の右眼用表示点
80 ポインターデバイス
81 ジャイロスコープ
82 平行リンク機構
83 リンク
84,85 レーザ発生器の器軸
83 リンク
Claims (8)
- 3D表示面を有する3D表示器と前記3D表示面に3D映像を映写する3D映写装置とを含んで構成される3D映像表示装置に適用する3Dポインター装置であって、
対象とする映像を表示するタッチパネル式表示面と演算部とを備え、
該表示面が、ポインター像の形状の大きさを指定する領域制御パッドの部分と、ポイント位置の奥行きを指定する奥行きパッドの部分と、ポインター表示モード指定、領域図形選択、ポイント位置設定を含む機能を有する機能ボタンの部分とを備え、
前記演算部が、前記領域制御パッド、奥行きパッド、機能ボタンを介して指令されたポインター像を前記3D表示面に前記対象とする映像と重ねて表示させると共に、前記ポインター像と前記対象とする映像を混合した3D映像の映写用3D映像信号を合成し前記3D映写装置に供給する3Dポインター装置。 - 前記タッチパネル式表示面は3D映像を表示することを特徴とする請求項1記載の3Dポインター装置。
- 前記タッチパネル式表示面は2D映像を表示することを特徴とする請求項1記載の3Dポインター装置。
- さらに、前記映写用3D映像信号を通信ネットワークに分岐する分配器を備えて、該通信ネットワークに接続された前記3D映像表示装置に前記ポインター像と前記3D表示面に映写する元の映像とを合成した映像を表示させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の3Dポインター装置。
- 3D映像を表示する3D表示装置の3D表示面において左右眼立体視用にそれぞれ表示される2個の光線を使って3D表示面に光点を3D投映する3Dポインター装置であって、2個の光放射装置と少なくとも1個の光偏向器を備え、該光偏向器が少なくとも一方の光線の光路を偏向させて前記3D表示面に現れる該光線による光点と他方の光線による光点との距離を調整することにより、前記3D画面上のポインター像に当たる光点の奥行き位置を調整して、左右眼立体視したときの該光点の3D位置を指定できるようにすると共に、さらに、姿勢維持機構を備え、該姿勢維持機構により前記2個の光照射装置の光線放射位置が水平に並ぶようにする、3Dポインター装置。
- 前記3D表示装置は時分割方式で前記3D表示面に3D映像を表示するものであり、前記2個の光照射装置は前記3D表示装置と同期した駆動信号に従って前記2個の光線を交互に放射する、請求項5記載の3Dポインター装置。
- 前記3D表示装置は偏光フィルタ方式で前記3D表示面に3D映像を表示するものであり、前記2個の光照射装置はその放射光路中に前記3D表示装置と同じ偏光面を備えた偏光フィルタを備えて、前記2個の光線を該偏光フィルタを透過させる、請求項5記載の3Dポインター装置。
- 前記姿勢維持機構は、左眼用レーザ発生器と右眼用レーザ発生器を結ぶ線分を水平かつ前記3D表示面と平行に維持させるために用いるジャイロスコープと、該線分を軸として回動し前記左眼用レーザ発生器の器軸の端部と前記右眼用レーザ発生器の器軸の端部を結合したリンクを前記線分に対して水平方向に振ることができる平行リンク機構を備える、請求項5から7のいずれか1項に記載の3Dポインター装置。
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