JPH0244995A - ３次元画像表示装置の光指向制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レンティキュラーシートを用いて、表示画像
を立体視できるようにした３次元画像表示装置の光指向
制御方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、眼鏡を使用しないで表示画像の立体視を行う方法
として、レンティキュラーシ−１・を用いる方法が知ら
れている。

第２図はレンティキュラーシートを用いた従来の３次元
画像表示装置の概念図である。

同図において、１はレンティキュラーシ−１・で、縦方
向に長い多数条のかまほこレンス２−１〜２ｎを横方向
に並設することによって構成している。３はレンティキ
ュラーシート１の裏面側に配設されたデイスプレィで、
レンティキュラーシート］の裏面側に多数の表示素子（
図示せず）を配設していて、複数のビデオカメラで撮影
した左目用画像と右目用画像との各画素情報を該各表示
素子に表示する。その表示手段としては、テレビジョン
学会技術報告−８８ＶＶＩ６９−３に記載されたＣＲＴ
による方法とか、液晶テレビ或はプラズマデイスプレィ
による方法等がある。そして各表示素子の画素情報をレ
ンティキュラーシート１によって屈折させて、左目用画
素情報は、レンティキュラーシート１の中央の前方に設
定した予定の観察位置における左目可視領域に光指向さ
せ、右目用画素情報は同様に右目可視領域に光指向させ
て、左目には左目用画像が、そして右目には右目用画像
が見えるようにして、画像が立体視できるようにしてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の方法では、観察者の観察位置が左
右に移動して、左目可視領域に右目か位置し、或は右目
可視領域に左目が位置するなどて各可視領域からはずれ
ると立体視か出来なくなる。

これに対処するために、かまほこレンズ１個当りの左右
方向の表示画素数を３個以」二にして多眼情報（３個以
上のカメラによる３個以」二の画素情報）を表示するこ
とによって視域を拡げることも考えられるが、現状では
そのための高分解能のデイスプレィを得ることは困難で
あり、また、高分解能のデイスプレィが得られたとして
も、その画像情報を得るためのビデオカメラの台数が増
加し、そして画像のミキシングも複雑になって回路規模
が大きくなるなどでコスト高になるという問題点かあっ
た。更にまた、画像情報を伝送する場合においても、左
目と右目とで同時に見る各画像情報とともに、同時には
使用されない画像情報をも伝送することになるので、伝
送コストが高くなるという問題点があった。

本発明の１」的は、レンティキュラーシ−１・を使用し
た３次元画像表示装置において、表示素子の左目用画素
情報の表示光と右１」用画素情報の表示光とを、観察位
置の移動に応じて該位置に対する左目可視領域と右目可
視領域とにそれぞれ光指向させて、広範囲の観察位置で
立体視できるようにした光指向制御方法を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、複数のカメラで
撮影した左目用画像と右目用画像との各画素情報を画面
の各表示素子に表示し、該画面の表面にレンティキュラ
ーシートを配設して、左目用画素情報と右目用画素情報
の各表示光を予定の観察位置における左目可視領域と右
目可視領域とにそれぞれ光指向させる３次元画像表示装
置の光指向制御方法において、観察者の観察位置を検出
し、前記検出位置から、観察者の左目及び右目間の中心
位置の左右方向の移動に伴って前記表示素子とレンティ
キュラーシ−１・の左右相対位置を移動させて、前記左
目可視領域と右目可視領域との境界線の位置を前記左目
と右目との中心位置に追従させるべく光指向を制御する
光指向制御方法とした。

（作　用） 本発明によれば、画面に対して、観察者の左目と右目と
の中心位置が検出され、該中心位置の左右の移動に応じ
て表示素子とレンティキュラーシトとの左右相対位置が
移動制御されて、レンティキュラーンートの光指向によ
る左目可視領域と右目可視領域とが移動し、該各領域の
境界線の位置が前記中心位置と合致するように制御され
る。

（実施例） 第１図は本発明をテレビ電話に応用したときの一実施例
を示す３次元画像表示装置の概念図である。

同図において、１，３はそれぞれ第２図におけると同様
なレンティキュラーシートとデイスプレィであり、デイ
スプレィ３は固定され、レンティキュラーシート１は図
示しないガイドにより左右方向にのみ移動可能にしてい
る。レンティキュラシート１は縦方向に長い多数条のか
まほこレンズ２−１〜２−ｎを横方向に並設することに
より構成している。デイスプレィ３はレンティキュラシ
ート１の裏面側に後記する多数の表示素子を配設してい
て、２つのビデオカメラで撮影した左目用画像と右目用
画像との各画素情報を該各表示素子に表示する。そして
基本的には第２図の構成におけると同様に、レンティキ
ュラーシート１の前方において観察者４によって画像が
立体視できるようにしている。

５ａ、５ｂはビデオカメラで、観察者４を常時撮影して
いて、その画像信号を通話相手側に伝送するとともに、
該画像信号から観察者４の顔の輪郭または目の位置を検
出して後記する観察位置中心Ｃ（左目と右目との中心位
置）を得るためのブタを提供する。６はレンティキュラ
ーシート１を左右に移動させるための移動駆動機で、例
えばリニアモータよりなる。７はその移動杆であり、移
動杆７の先端はレンティキュラーンート１の側面に固定
されていて、移動駆動機６による往復運動をレンティキ
ュラーシート１に伝達する。８は制御装置で、ビデオカ
メラ５ａ、５ｂからの画像信号に基づき、観察者４の移
動に応じて、後記する制御回路によって移動駆動機６を
駆動制御する。

９はレンティキュラーシート１の移動位置検出器で、例
えば、ＣＣＤイメージセンサよりなり、少なくともかま
ぼこレンズ２−１〜２−ｎの１個分の幅に跨っていて、
レンティキュラーシー１−１の前面に近接して固定位置
に設置されている。移動位置検出器９は、レンティキュ
ラーシート１を介してデイスプレィ３の各表示素子の光
を受けていて、レンティキュラーシート１が移動するこ
とによって、イメージセンサの各受光素子が受ける光強
度配列の変化から、レンティキュラーシート１の移動位
置を検出するようになっている。この移動位置検出器９
からの移動位置検出信号は制御装置８にフィードバック
される。このレンティキュラーシート１の移動位置検出
用の光信号としては、例えば液晶デイスプレィの場合は
表示素子間に必ず未発光領域が存在するので、単に表示
素子間のコントラストを用いてもよいが、検出範囲の各
表示素子に検出用パターンとしてオン・オフバタン或は
色の変化によるパターンを表示するようにしてもよい。

次に第１図の３次元画像表示装置による光指向動作原理
を説明する。第３図は観察者４がレンティキュラーシー
ト１の中央の前方において観察しているときの光指向動
作原理説明図、第４図は観察者４が中央位置から右方向
に移動したときの光指向動作原理説明図である。

第３図に示すように、デイスプレィ３はガラス板１０の
裏面に表示素子１ｌ−１ａ、１ｌ−１ｂ’−１１−ｎ−
ａ　　１コ−−ｎ−ｂを配設してなり、レンティキュラ
ーシート１をガラス板１０の表面に密着させている。基
本構成としては、コ一つのかまぼこレンズ例えば２−ｍ
に対して２列に配列された各表示素子（各表示素子群）
１１−ｍ−ａ。

１１−ｍ−ｂか配設されている。

左目１２ａと右目１２ｂとの中心位置（観察位置中心Ｃ
）か同図に示すようにレンティキュラーシート１の中央
の前方にあるときは、中央のかまほこレンズ２−ｍの中
心に対して対称位置に各表示素子１１−ｍ−ａと１１−
ｍ−ｂとかあり、表示素子１１−ｍ−ａには左目１２ａ
で見ることのできる左目用画素情報か表示され、表示素
子１１ｍ−ｂには同様に右目用画素情報が表示されてい
る。そして表示素子１ｌ−１ａ〜１ｌ−ｎ−ｂの各ピッ
チは、かまほこレンズ２−１〜２−ｎの１／２ピツチよ
りわずかに大にしていて、同図に示すように、各かまぼ
こレンズ２−１或は２−ｎの破線で示す中心線より外側
に偏った鎖線の位置を中心とした対称位置に各表示素子
１ｌ−１ａ。

１ｌ−１ｂ或は１ｌ−ｎ−ａ、１ｌ−ｎ−ｂか来るよう
にしている。そして同様に表示素子１ｌ−１ａ、・・１
ｌ−ｎ−ａには左目用画素情報が表示され、表示素子１
ｌ−１ｂ・・・・・・１ｌ−ｎ−ｂには右目用画素情報
が表示されている。

Ｌｌ・・・Ｌｎ＋・・・Ｌｎは左目１２ａで各表示素子
１ｌ−１ａ・・・ｌｌ−ｍ−ａ・・・ｌｌｎ　　ａを見
ることが出来る左目可視領域と、右目１２ｂで各表示素
子１１−１　ｂ　−１１−ｍ　−ｂ　−１１−ｎ　−ｂ
を見ることか出来る右目可視領域との境界を示す境界線
であり、該各項界線Ｌ１〜Ｌｎは、表示素子１１−１．
　ａ〜１ｌ−ｎ−ｂのピッチをかまぼこレンズ２−１〜
２−ｎの１／２ピツチより大にしたことによって予め設
定した観察位置中心Ｃで交叉するようしている。よって
同図に示すように、各境界線Ｌ１〜Ｌｎの左側に左目１
．２　ａがあって、右側に右目１２ｂがあると、左目１
２ａは各表示素子］、　：］−１ａ〜１．１−　ｎ　−
ａによる左画素情報か可視状態となり、右目１２ｂは各
表示素子］］コ。ｂ〜１ｌ−ｎ−ｂによる右画素情報か
可視状態となって立体視することかできる。

観察者４がレンティキュラーシ−１−１の中央位置から
左或は右に移動した場合は、観察位置中心Ｃがかまぼこ
レンズ２−１〜２−ｎ′の１ピッチ分を移動するのに対
して、かまぼこレンズ２−］〜２−ｎのピッチと表示素
子１．１−１　ａ〜１］ｎ−ｂのピッチの２倍の値との
差分だけ観察位置中心Ｃの移動方向と同一方向に移動制
御させる。

その結果、第４図に示すように例えば観察位置中心Ｃ′
がかまほこレンズ２−１と向い合ったときは境界線Ｌ−
１は当該かまほこレンズ２−１の中心位置にあって観察
位置中心Ｃ′を通り、そして他の各境界線Ｌ−ｍ、Ｌ−
ｎ等も境界線Ｌ−］の近傍で交叉する。よって第３図に
おけると同様に左目１２ａは各表示素子１　］、　−１
ａ〜］１−ｎａによる左画素情報が可視状態となり、右
目１２ｂは各表示素子１．１−１．　ｂ　−：１．１−
ｎ　−ｂによる右画素情報か可視状態となって立体視す
ることができる。

次に第１図の３次元画像表示装置の光指向制御について
説明する。

第５図は制御装置８に係イつる光指向制御回路図である
。

コ３は観察者の左右方向の移動量検出部で、ビデオカメ
ラ５ａ、５ｂから観察者４の各画像信号を受けて、両画
像信号に基づいて共通の被写体例えば左目１２　ａと右
目１２ｂとを認識し、カメラ５ａと５ｂの各撮像画面に
おける左目１２　ａ或は右１］］、　２　ｂの位置と、
カメラ５ａ、５ｂの相互間隔とから左目］、　２　ａと
右目１．２　ｂの位置を求めて観察位置中心Ｃを求める
と共に、該観察位置中心Ｃの基準位置（例えばレンティ
キュラーン−１・］の中央位置）に対する左右方向の移
動量を検出する。

１４は制御量計算部で、移動量検出部１３から観察位置
中心Ｃの移動量信号を受けてかまほこレンズ２−１〜２
−ｎのピッチと表示素子１１−］］　］ ａ〜１．１−　ｎ　−ｂの２倍のピッチとの差分に基づ
いて、移動杆７の移動制御量を計算する。１５は位置検
出信号変換部で、移動位置検出器９の移動位置検出信号
を制御量計算部］４の移動制御量信号Ａと同一単位の物
理量による移動位置信号Ｂに変換する。コロは減算器で
、移動制御量信号Ａと移動位置信号Ｂとの差による制御
動作信号りを出力する。］７は増幅器で、減算器１６の
制御動作信号りを増幅して移動駆動機６に勾える。

次に第５図を参照して光指向制御動作を説明する。

観察位置中心Ｃが左右に移動すると、制御量計算部１４
の移動制御量信号Ａか変化し、減算器１６から制御動作
信号りが出力されて移動駆動機６が作動し、移動杆７を
介してレンティキュラーシト１が該制御動作信号りの符
号に応じた方向に移動する。その結果、移動位置信号Ｂ
は移動制御量信号Ａに近づいて、互いに一致すると、移
動駆動機６は停止する。該停止位置は、第３図或は第４
図に示すように、各境界線Ｌ１〜Ｌｎ或はＬ−１〜Ｌ−
ｎを、当該観察位置中心Ｃ或はＣ−等に集合させて、立
体視を可能にする。

なお、本実施例においては２つのカメラ５ａ。

５ｂによって観察位置中心Ｃを求めるようにしているが
、観察者はレンティキュラーシ−１・１との距離をあま
り変えることなしに観察するものとして、１つのカメラ
の画像から求めるようにしてもよい。或はまたカメラに
代えて、赤外線の投光、受光等により観察者４の位置を
検出するようにしてもよい。また、本実施例における移
動位置検出器９は１次元配列の検出器で十分であるが、
２次元配列の検出器を用いて、レンティキュラーント１
の傾きをも検出し、で、第５図と同様な制御によって別
途傾きを補正しながら移動制御すると、制御精度が向」
ニする。

第６図は移動駆動機６とレンティキュラーント］との可
動部の連結構造例を示す図であり、縦長のクリップ１８
によってレンティキュラーシト１を挟持し、移動杆７の
先端をクリップ１８に固定していて、第１図におけると
同様に、レンチィキュラーシ−１・１を左右に移動させ
る。なお同図の３ａは第１図におけると同様なデイスプ
レィである。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、観察者の観察位置
が移動するとレンティキュラーシートと表示素子との相
対位置を移動させて左目可視領域と右目可視領域との境
界線がその観察位置中心に向うべく光指向を制御するよ
うにしたので広範囲の観察位置での立体視が可能になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す３次元画像表示装置の
概念図、第２図は従来の３次元画像表示装置の概念図、
第３図及び第４図は本発明の３次元画像表示装置による
光指向動作原理説明図、第５図は本発明による光指向制
御回路図、第６図は移動駆動機とレンティキュラーシー
トとの可動部の連結構造例を示す図である。 １・・・レンティキュラーシ−１・、３．３ａ・・・デ
イスプレィ、４・・・観察者、５ａ、５ｂ・・・ビデオ
カメラ、６・・・移動駆動機、８・・・制御装置、９・
・・移動位置検出器、１　］−−１ａ〜１１−−ｎ　−
ｂ・・・表示素子、１３・・・移動量検出部、１４・・
・制御量計算部、Ｃ１Ｃ−−観察位置中心、Ｌｌ−−Ｌ
　ｎ、　　Ｌ　−Ｊ〜Ｌ　−ｎ・境界線。 特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のカメラで撮影した左目用画像と右目用画像との各
   画素情報を画面の各表示素子に表示し、該画面の表面に
   レンティキュラーシートを配設して、左目用画素情報と
   右目用画素情報の各表示光を予定の観察位置における左
   目可視領域と右目可視領域とにそれぞれ光指向させる３
   次元画像表示装置の光指向制御方法において、 観察者の観察位置を検出し、 前記検出位置から、観察者の左目及び右目間の中心位置
   の左右方向の移動に伴って前記表示素子とレンティキュ
   ラーシートの左右相対位置を移動させて、前記左目可視
   領域と右目可視領域との境界線の位置を前記左目と右目
   との中心位置に追従させるべく光指向を制御する ことを特徴とする３次元画像表示装置の光指向制御方法
   。