JPH0250145A

JPH0250145A - 立体像表示装置

Info

Publication number: JPH0250145A
Application number: JP63199955A
Authority: JP
Inventors: Susumu Ichinose; 一之瀬　進; Shinji Tetsuya; 信二鉄谷; Morihito Ishibashi; 石橋　守人
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1990-02-20
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JP2662252B2

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〕この発明は、立体画像を必要とする分野、立体テレビ、
立体ビデオ、遠隔地間で相互通信する立体テレビ電話、
眼鏡店、床屋、衣類の販売店等で自分の姿を確認するた
めに使用する装置等に使用可能な立体像表示装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来、３次元画像を表示する手段は、偏向眼鏡または時
分割シャッタ眼鏡を使用し、デイスプレィ上にフィール
ド毎に表示された映像と同期して左目、右目に入射する
映像信号を選択することによっていた。この方式では眼
鏡が不可欠であり、わずられしいだけでなく、相互に観
察者のすがたを見ながら会話するテレビ電話では眼鏡を
かけた相手の映像が表示されるため、自然性が著しく損
なわれる欠点があった。

これを解消するために、眼鏡を用いずに３次元画像を表
示するレンティキュラレンズ方式が提案されている。こ
の方式の平面図、正面図、側面図を第１２図（ａ）、（
ｂ）、（ｃ）に、また、第１２図（ａ）の要部の拡大図
を第１３図に示す。

これらの図において、１はＣＲＴ本体、２はＣＲＴの表
面ガラス上に張り付けたレンテイキュラレンズシートで
、多数のレンテイキュラレンズ２Ａで構成されている。

３はＣＲＴを構成する厚さＤのガラス、４は前記ガラス
３の内部表面に存在し、レンティキュラレンズ２Ａの焦
点面に位置している表示画素、５は前記表示画素４を形
成するための電子線である。このような構成において、
電子線５により水平方向に交互に左目用画素、右目用画
素を形成すると、レンテイキュラレンズ２Ａの焦点面に
ある表示画素４から発生する光の大部分は、その上面に
ある（断面が１つのカマボコで表わされる）１つのレン
テイキュラレンズ２Ａを通過して外部に出て、外部の適
当な位置で立体視が可能となる。この方式では立体視が
可能となるが、ガラス３の厚さＤを薄くすることがＣＲ
Ｔの構造強度上の制約から不可能なため、どうしても長
焦点のレンテイキュラレンズ２Ａを使用せざる得ない。

そのため、立体画像の明度が減少するとともに、隣接す
るレンティキュラレンズ２Ａを通過した光も同時に目に
入射するため、レンテイキュラレンズシート２を張り付
ける際に位置合せが難しい欠点もあった。

上記の欠点を解決するために、ＣＲＴの代わりに平面デ
イスプレィを用いた例がある。第１４図（ａ）、（ｂ）
はこの従来技術を示す正面図と断面図である。６は液晶
、ＦＤＰ、蛍光表示管等の表示面が平面のディスプレイ
デバイスである。レンティキュラレンズシート２はディ
スプレイデバイス６の表面に張り付けである。また、第
１５図は、第１４図の点線部分の拡大図である。表示画
素４はレンティキュラレンズ２Ａの焦点面に配置しであ
る。このような構成において、表示画素４に左目（Ｌ）
画素、右目（Ｒ）画素を交互に形成すると、外部の適当
な位置で立体視が可能となる。ディスプレイデバイス６
は厚さが薄いため、短焦点のレンティキュラレンズ２Ａ
の使用が可能であり、明るい画像が得られる。また、同
時に隣接するレンティキュラレンズ２Ａからの光が少な
くなり立体視の確保も容易である。さらに、表示面が平
面であるためレンテイキュラレンズ２Ａと表示画素４と
の位置合せが容易である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、−この方式では立体視が可能な範囲は限られて
しまうため、広い範囲で立体視を可能とするためには、
多数の表示画素４をレンテイキュラレンズ２Ａの１ピッ
チ内に配置する必要があり、現実の平面デイスプレィで
は解像度が不足するため実現不可能である。

この発明の目的は、眼鏡を使用せず、広い範囲で安定し
た立体視の確保を可能とする立体像表示装置を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明にかかる立体像表示装置は、表示面の形状が概
略平面であるディスプレイデバイスと、このディスプレ
イデバイスの表示画素２個を１ピッチに対応させたレン
ティキュラレンズからなるレンティキュラレンズシート
と、表示面を観察している観察者の両眼の位置をそれぞ
れ検出する両眼位置検出回路と、この両眼位置検出回路
の検出信号に基づいて２個の表示画素のそれぞれに入力
する信号を左目信号、右目信号にするか、この逆の右目
信号、左目信号にするかを制御する左右配列制御回路と
、からなるものである。

また、両眼位置を検出した信号に基づいて表示画像を撮
影しているＴＶカメラを観察者の動きと連動させて移動
・回転させる機能を付加することからなるものである。

（作用〕この発明においては、ディスプレイデバイスの表示状態
を両眼位置の検出信号に基づいて制御することにより立
体視を確保する。

また、表示画像を撮影しているＴＶカメラを観察者の動
きと連動させ移動・回転させれば、運動視差の確保が可
能となり立体感が増加する。

（実施例）まず、第２図〜第１０図によりこの発明の原理について
説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示す説明図である。レン
ティキュラレンズ２Ａの１ピッチは右目信号による表示
画素４（Ｒ）と左目信号による表示画素４（Ｌ）の２個
の表示画素に対応している。また、表示画素４はレンテ
ィキュラレンズ２Ａの焦点面に配置しである。ここで、
中央のレンティキュラレンズ２Ａを通過する光線につい
て説明する。中央のレンティキュラレンズ２Ａの真下に
あるＲ（右目用）画素４ａの右端から出た光は、レンテ
ィキュラレンズ２Ａに角度α１で入射する。同様に、Ｌ
（左目用）画素４ｂの左端から出た光はレンティキュラ
レンズ２Ａに同一角度α１で入射する。これらの光線は
レンテイキュラレンズ２Ａから出射するときに次式で表
される屈折の法則に従う。

ｎ−５ｉｎ　　（ａ　１　）　＝ｓｉｎ　　（β１）こ
こで、β１は出射角度、ｎはレンテイキュラレンズ２Ａ
の屈折率である。このような構成において、法線Ａの延
長線が観察者の両眼の間を通るように観察者の位置を設
定すると観察者は立体視が可能となる。この発明では、
表示画素４（Ｒ）、４　（Ｌ）を隣接するように配置し
であるため、３画素４ａ、Ｌ画素４ｂによる出射光線の
外側には角度α２で入射した隣接画素の出射光線が角度
β２で分布する。同様に、その外側には角度β３で出射
した光線が配置される。この構成を観察者を含めて描く
と第３図のようになる。

観察者７は実線で示す中央の位置にいるときには、角度
β１で出射した光線が両眼に入射するため立体視が可能
となる。しかし、観察者７が左右に移動して点線で示す
位置に来たときは、右目には左目信号が入射し、左目に
は右目信号が人力するため立体視が確保できなくなる。

そこで、この点線で示す位置に観察者７が移動したとき
に左右信号による表示画素を逆転させて立体視を確保す
るものである。

第４図に観察者７がデイスプレィの正面にいるときの説
明図を示す。この図面においては、説明のためレンティ
キュラレンズ２Ａは拡大し観察者７は縮少して示してい
る。これは第２図と第３図の関係を１枚の図で表したも
ので、説明の便宜を図ったためである。観察者７の右目
には３画素４ａから出射した右目用光線が入射し、左目
にはＬ画素４ｂから出射した左目用光線が入射するため
立体視が可能となる。

第５図には観察者７が左右に穆勤した場合の説°明図を
示す。観察者７が左右に移動して出射光線の角度β１．
β２の光線がそれぞれ両眼に入射する場合には、第４図
の場合と逆に、３画素４ａには左目用信号を人力し、Ｌ
画素４ｂには右目用信号を人力するようにすると、観察
者７の左右の目にはそれぞれ左目用画像、右目用画像が
入射し、立体視が可能となる。観察者７がさらに左右に
移動した場合も同様であり、観察者７の両眼が角度β２
．β３の光線を入射するように移動した場合は、第４図
の場合と表示画素４の制御を同一にすることにし、さら
に、その１つ外側まで観察者７が移動すれば第５図に示
した場合と表示画素４の制御を同一にして立体視を確保
する。

第６図はこの実施例の観察者７の両眼位置を検出する装
置の説明図である。８は赤外線受光器、９は赤外線光源
である。赤外線光源９で照射した赤外線の観察者７によ
る反射光は赤外線受光器８により感知される。赤外線受
光器８は指向性の高い装置であり、その前面の観察者７
の有無を検出可能であるため、赤外線受光器８を適当な
配置で配列することによって観察者７の位置を正確に検
出でき、この検出結果に基づいて両眼位置を予測するこ
とができる。この時、光源は赤外線光源９である必要は
必ずしも無く、白色光でもよいが、この実施例では観察
者７の視覚を妨げないために赤外線とした。また、赤外
線光源９は必ずしも必要ではなく、観察者７は体温によ
る赤外線の放射があるため、赤外線受光器８のみでも感
知できる。

第７図は観察者７の位置を検出する装置の別の実施例で
ある。９は赤外線光源、１０はライン状に受光素子を配
列したＣＣＤイメージセンサ、１１は前記ＣＣＤイメー
ジセンサ１０に光線を集光するためのレンズである。こ
のような構成において、観察者７から放射された赤外線
はＣＣＤイメージセンサ１ｏに入射し、その入射場所か
ら観察者７の位置を検出することができ、両眼位置を予
測することが可能となる。

第８図は観察者７の位置を検出する装置の別の実施例で
ある。１２は前記赤外線光源９と赤外線受光器８が同一
パッケージに入った装置である。

このような構成において、装置１２から出射した光線は
観察者７で反応したのち装置１２に入射し、前実施例と
同様な動作で観察者７の位置を検出することができ、両
眼位置を予測することが可能となる。

第９図は観察者７の位置を検出する装置の別の実施例で
ある。１３は受光器である。このような構成において、
観察者７の背面から赤外線光源９で赤外線を照射し、観
察者７の前面に配置した受光器１３で光度分布を測定す
ることによって観察者７の位置を検出することができ、
両眼位置を予測することが可能となる。

第１０図（ａ）〜（Ｃ）は観察者７の位置を検出する装
置の別の実施例である。第１０図（ａ）はＴＶカメラで
撮影した観察者７の画像である。

この画像を画像処理技術によって輪郭抽出処理した結果
が第１０図（ｂ）である。また、第１０図（ａ）の画像
を画像認識技術によって両眼を検出した結果が第１０図
（Ｃ）である。この処理結果の第１０図（ｂ）または第
１０図（Ｃ）から観察者７の位置を検出することができ
、両眼を予測することが可能となる。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。この図で、２１．２２は右目、左目信号源、２３
は両眼信号重畳回路、２４は両眼位置検出回路、２５は
左右配列制御回路、２６は立体表示デバイスであり、第
１４図のレンティキュラレンズシート２とディスプレイ
デバイス６とを一体化したものに相当する。なお、ディ
スプレイデバイス６は表示面の形状が概略平面であれば
よい。

次に動作について説明する。

ＴＶカメラ、ビデオディスク、ＶＴＲ等の両眼視差信号
源から入力した右目、左目信号源２１゜２２からの信号
は両眼信号重畳回路２３で合成される。この時、観察者
７の両眼位置を検出した両眼位置検出回路２４の両眼位
置信号に基づくデイスプレィ上での左右画素の配列を制
御する信号を左右配列制御回路２５で作り、これを両眼
信号重畳回路２３に印加して両眼信号の合成を制御する
ことによって上述した原理による立体表示デバイス２６
上での表示画素配列を観察者７の立体視確保に適したも
のとすることができる。

第１１図はこの発明の別の実施例を示す説明図である。

１４は実時間で観察対象物体１５を撮影するＴＶカメラ
である。２７はリニアモータ、２８はこのリニアモータ
２７の上に取り付けたカメラ移動台である。カメラ移動
台２ＢはＴＶカメラ１４を載せたまま回転することが可
能であるため、リニアモータ２７とカメラ移動台２日の
動きを合成することによりＴＶカメラ１４を外部から８
勤・回転させることが可能な構成となっている。この構
成において、観察者７の動きを検出した信号に基づいて
ＴＶカメラ１４の移動・回転を制御すると、観察者７は
自分の頭部の動きに対応して変化する観察対象物体１５
の立体画像を観察することができるため、自然性をさら
に向上させることが可能となる。また、このときＴＶカ
メラ１４を物理的に移動するのではなく、あらかじめ多
数のＴＶカメラ１４を配置しておき、これらを観察者７
の８勤に伴って切り替えることによっても同様な効果が
得られることはいうまでもない。

（発明の効果）この発明は以上説明したように、表示面の形状が概略平
面であるディスプレイデバイスと、このディスプレイデ
バイスの表示画素２個を１ピッチに対応させたレンティ
キュラレンズからなるレンティキュラレンズシートと、
表示面を観察している観察者の両眼の位置をそれぞれ検
出する両眼位置検出回路と、この両眼位置検出回路の検
出信号に基づいて２個の表示画素のそれぞれに入力する
信号を左目信号、右目信号にするか、この逆の右目信号
、左目信号にするかを制御する左右配列制御回路と、か
らなるので、立体視が可能な範囲を従来の装置に比較し
て大幅に拡大することができ、自然な状態の立体感を得
ることが可能となる。

また、観察者の移動に対応して入力用ＴＶカメラを移動
させることにより、運動視差の確保が可能となるため、
より立体感の向上が図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図はこの発明の表示面近傍の状態を示す説明図、第
３図はこの発明の観察者近傍の状態を示す説明図、第４
図はこの発明の表示面と観察者近傍の状態を示す説明図
（観察者が真正面にいる場合）、第５図はこの発明の表
示面と観察者近傍の状態を示す説明図（観察者が真正面
から左右に移動した場合）、第６図はこの発明の観察者
検出装置を示す実施例の説明図、第７図は観察者検出装
置を示す別の実施例の説明図、第８図、第９図、第１０
図は観察者検出装置を示す別の実施例の説明図、第１１
図はこの発明の別の実施例を示す説明図、第１２図（ａ
）、（ｂ）、（ｃ）は従来方式を説明するための平面図
、正面図、側面図、第１３図は、第１２図（ａ）の部分
拡大断面図、第１４図（ａ）、（ｂ）は従来方式を示す
平面図ならびに断面図、第１５図は、第１４図（ｂ）の
点線部分の拡大図である。図中、１はＣＲＴ本体、２はレンテイキュラレンズシー
ト、２Ａはレンティキュラレンズ、３はガラス、４は表
示画素、６はディスプレイデバイス、７は観察者、８は
赤外線受光器、９は赤外線光源、１４はＴＶカメラ、２
１．２２は右目、左目信号源、２３は両眼信号重畳回路
、２４は両眼位置検出回路、２５は左右配列制御回路、
２６は立体表示デバイス、２７はリニアモータ、２８は
カメラ穆勤台である。第１図第２図第図７観、寮壱第図第図第図！：ｌ：Ａダト利灸光、源／／／／／／／／／／第図第図＼＼＼＼＼＼＼＼＼（ａ）第図第図（ｂ）第図第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表示面の形状が概略平面であるディスプレイデバ
イスと、このディスプレイデバイスの表示画素２個を１
ピッチに対応させたレンティキュラレンズからなるレン
ティキュラレンズシートと、前記表示面を観察している
観察者の両眼の位置をそれぞれ検出する両眼位置検出回
路と、この両眼位置検出回路の検出信号に基づいて２個
の表示画素のそれぞれに入力する信号を左目信号、右目
信号にするか、この逆の右目信号、左目信号にするかを
制御する左右配列制御回路と、からなることを特徴とす
る立体像表示装置。
（２）両眼位置を検出した信号に基づいて表示画像を撮
影しているＴＶカメラを観察者の動きと連動させて移動
・回転させる機能を付加したことを特徴とする請求項　
（１）に記載の立体像表示装置。