JPH06233325A

JPH06233325A - 立体映像システム

Info

Publication number: JPH06233325A
Application number: JP50A
Authority: JP
Inventors: Keiko Kuga; 佳衣子久賀
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】【目的】立体映像システムで、偏光眼鏡の不要な、複
数の観賞者が同時に自然な立体映像を観賞できる立体映
像システムを提供する。【構成】被写体１の像を電気信号として識別するカメ
ラ２と、その電気信号をｘ、ｙ、ｚの各座標の信号に変
換するコントロール回路３と、立体画素を有し立体映像
を表示する立体表示パネル４と、前記コントロール回路
３からのｘ、ｙ、ｚ座標信号により立体表示パネル４を
駆動するドライバー回路５とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体映像システムに関
する。さらに詳しくは、特殊な偏光眼鏡が不要で肉眼で
観賞できる立体映像システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体映像をうる方法にはステレオ
グラムの原理を利用した両眼視差立体感方式およびホロ
グラフィーの原理を利用した三次元空間像再生方式があ
る。前者は同一物体に対する異なった位置からの画像を
左右眼の各々に与える方式で30分以上見ると眼の疲労が
増加する。後者は被写体周辺の光と同じ光を再現するも
ので、眼の疲労はおこさないが、撮像方法や動く画面へ
の適用など研究課題が多く残されている。

【０００３】両眼視差立体感方式にはさらに、立体ビデ
オ眼鏡式、偏光眼鏡式、二色眼鏡式、左右濃度差眼鏡式
などの眼鏡を使用する方法および回転ミラー360 度立体
映像など眼鏡不要の方法がある。立体ビデオ眼鏡を使用
する方式は被写体の左右前方にビデオカメラを設置し、
テレビ画面の１フィルドごとに右、左の映像を交互に表
示させ、一方、この映像を立体像として観賞するばあい
には、映像に同期させて右眼と左眼を交互に遮光する立
体ビデオ眼鏡を透過して、表示される右映像は右眼で、
左映像は左眼で観賞させるものである。

【０００４】三次元空間像再生方式にはバリフォーカル
ミラー式、屈折率変化方式など平面を多数重ねる方法、
ホログラフィー、ホログラフィック・ステレオグラムな
ど虚像（波面）を作る方法、およびインテグラル・ホト
グラフィー、固体三次元表示など実像を作るものがあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の、一般に使用さ
れる両眼視差立体感方式で、特殊な偏光眼鏡を観賞者の
眼球に近接して設定することにより立体映像をうる方法
では、眼鏡の装着に伴う煩わしさや長時間の観賞によっ
ておこる眼精疲労などの問題がある。

【０００６】また、立体ビデオ眼鏡では１／60秒（１フ
ィルド）ごとに右、左と表示される映像に充分追従する
高速度の光スイッチが要求され、液晶セルでは応答速度
が遅いという問題がある。

【０００７】本発明はかかる問題を解消するためになさ
れたものであり、観賞者がいつでも、すぐに複数人が同
時に、偏光眼鏡を装着せずに、鮮明な立体映像をうるこ
とができる立体映像システムを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の立体映像システ
ムは、被写体の像を電気信号として識別するカメラと、
該カメラにより識別された電気信号をｘ座標、ｙ座標お
よびｚ座標の三次元の制御信号に変換するコントロール
回路と、立体画素を有し立体映像を表示する立体表示パ
ネルと、前記コントロール回路からのｘ座標、ｙ座標、
ｚ座標の制御信号により前記立体表示パネルを駆動する
ドライバー回路とからなることを特徴としている。

【０００９】また、このシステムを構成する立体映像装
置は、立体表示パネルと、ｘ座標、ｙ座標およびｚ座標
の三次元の制御信号により該立体表示パネルを駆動する
ドライバー回路と、該ドライバー回路の駆動により発光
する発光源とからなる。

【００１０】また、本発明の立体映像装置においては、
前記発光源からの光が、観賞者側から前記立体表示パネ
ルに投影されて該立体表示パネルにおける反射光により
立体的な映像を表示することが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明の立体映像システムによればカメラによ
り被写体のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標の三次元の情報を識
別し、該三次元情報により立体表示パネルに三次元の像
を再現するため、偏光眼鏡の装着が不要であり、鮮明で
実在感のある高品質の立体映像を容易に供給することが
できる。

【００１２】しかも、多数の人が同時に同じ立体映像を
観賞することができる。

【００１３】

【実施例】つぎに、添付の図面を参照しながら、本発明
の立体映像システムについて説明する。図１は本発明の
立体映像システムの一実施例を示す概略的説明図であ
る。

【００１４】図１において１は被写体であり、カメラ２
により、被写体１の像が電気信号として識別される。識
別された像の電気信号はコントロール回路３により、ｘ
座標、ｙ座標、ｚ座標の三次元の制御信号に変換され、
該コントロール回路３から送信されたｘ、ｙ、ｚ座標成
分の信号をドライバー回路５が受信し、立体表示パネル
（本実施例では３枚のパネル）４を駆動する。

【００１５】図１において、Ａの部分がカメラ部であり
Ｂの部分が立体映像装置である。まず、カメラ部Ａにつ
いて説明する。

【００１６】カメラ部Ａは１または２個以上のカメラ２
とコントロール回路３とからなり、被写体の像をｘ、
ｙ、ｚの各位置座標とｘ、ｙ、ｚ座標に対応した色の情
報とにコード化する部分である。カメラを２個使用する
ことにより、被写体１の奥行である深度情報をえ易くで
きるため、好ましい。このようにして、被写体１の位置
情報としてｘ座標、ｙ座標および深度方向のｚ座標の成
分をうることにより、従来でのｘ座標、ｙ座標のみの二
次元情報に奥行を表わすｚ座標の成分を加えて三次元情
報としたことに本発明の特徴がある。

【００１７】カメラ２は、被写体からの像を受像素子上
に結像するための凸レンズなどのレンズ光学系および該
レンズ光学系からの像を電気的な信号に変換させる受像
素子からなっている。

【００１８】また、受像素子としては通常、電荷結合素
子（以下、ＣＣＤという）や電荷注入素子（以下、ＣＩ
Ｄという）などの固体撮像デバイスが用いられるが、他
のＭＯＳイメージセンサなどの固体感光素子や撮像管な
どを用いることもできる。

【００１９】このばあい、ＣＣＤやＣＩＤでは一括して
像の情報を電気信号としてえられるが、撮像管などのば
あいは表示パネルのところで後述するような走査回路に
より電気信号の情報にする必要がある。

【００２０】コントロール回路３はカメラ２で受像した
像をディジタルの位置情報や色情報に変換するもので、
従来の二次元映像で受像した像をｘ座標とｙ座標に変換
する回路と同様の回路が用いられ、Ａ／Ｄ変換器などの
座標変換回路からなっている。本発明では奥行の情報も
検知しているため、その情報をｚ座標に変換するための
座標変換回路が付加されている。

【００２１】立体映像装置Ｂは発光部を有し、立体的な
像を映し出す立体表示パネル４と、前記コントロール回
路３からの信号により立体表示パネル４に被写体１の像
を映し出すために、立体表示パネル４の各画素または発
光源を駆動するためのドライバー回路５とからなってい
る。

【００２２】立体表示パネルは、たとえば図２（ａ）に
示すように、液晶表示パネル６ａ、６ｂ……６ｎの表示
面を、見る方向Ｅに対して後ろ方向（ｚ軸方向）に複数
枚重ね合わせて、ｚ座標に応じた表示パネルのｘ座標と
ｙ座標に応じた画素が表示されるようにしたり、図２
（ｂ）に示すように、液晶表示パネル７ａ、７ｂ……７
ｎを上下方向（ｙ軸方向）に複数枚重ね合わせて、液晶
表示パネル７ａ、７ｂ……７ｎの側面（Ｅの方向）から
像を観賞するようにし、ｙ座標に応じた表示パネルのｘ
座標とｚ座標に応じた画素が表示されるようにしたり、
図２（ｃ）に示すように、見る方向Ｅに対して液晶ブロ
ック８の上下および左右にそれぞれ配置された対向する
マトリックス状の電極によりｘｚ座標とｙｚ座標の交差
した画素が表示されるようにすることができる。

【００２３】図２（ｃ）の例では液晶ブロックの大きさ
は、余り大きくすると中心部での電界が弱くなり、電界
による液晶材料の反転が充分に行われなくコントラスト
が低下するので、１辺が15〜20cmくらいのものが好まし
い。このような液晶ディスプレイを利用した液晶立体表
示パネルでは表示画素以外の画素は光を透過させ、表示
画素の液晶材料を反転させ、光を遮断することにより表
示される。このばあい、カラーの光を反転した液晶材料
にあてることによりカラー表示することもできる。ま
た、カラー光源などの光源を観賞者側から照射し、反転
した液晶材料で反射させることにより反射型の立体表示
とすることもできる。

【００２４】立体表示パネルとして、液晶ディスプレイ
を使用する例で説明したが、液晶ディスプレイに限定さ
れることなく、エレクトロケミカルディスプレイ、電気
泳動ディスプレイなどの平面型表示パネルを重ね合わせ
て使用してもよく、またブラウン管の蛍光面を複数層に
設けて結像する場所を調整するようにしてもよい。

【００２５】立体表示パネル４には任意の画素を抽出し
て対向電極間に電圧を印加する必要があるため、ｘ軸、
ｙ軸、ｚ軸それぞれに走査信号を印加し、カメラ部から
のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標に対応した画素のみがＯＮす
るような構成になっている。

【００２６】つぎに立体表示パネル４の走査の一例につ
いて説明する。図３はマトリックス形表示パネルの平面
図、図４はｘ、ｙ、ｚの各座標に沿って印加される走査
信号の時間（ｔ）に対する電圧波形（Ｖ）のグラフであ
り、図５はカラー表示を行うばあいのカラー用の走査信
号の電圧波形（Ｖ）のグラフである。それぞれ上から順
にｘ、ｙ、ｚの各座標の走査信号の例について表してあ
る。たとえば図３に示されるように、ｘ軸方向に640
個、ｙ軸方向に480 個の画素を有する表示パネル４がｚ
軸方向に３枚並べられたばあいの走査信号の例が図４に
示されている。

【００２７】図３のｘ−ｙ平面の左上から右下へ走査を
行うとするとまずｙ₁座標をｘ₁からｘ₆₄₀座標まで走
査し、ついでｙ₂座標についてｘ₁からｘ₆₄₀座標まで
走査する。これを繰り返してｙ₄₈₀座標をｘ₁からｘ
₆₄₀座標まで走査することにより、１枚目の表示パネル
の全画面を走査できる。この状態が図４のＰの状態で、
ｘ座標は同一電圧が印加され、ｙ座標は480 回走査が繰
り返されている。図４のＱ、Ｒはそれぞれ表示パネルの
２枚目、３枚目の同様の走査が行われることを示してい
る。したがってこの１パターンの走査によりｘ、ｙ、ｚ
各座標による全画素が走査される。

【００２８】また、カラー表示を行うばあいは、各パネ
ルごとに赤、緑、青の走査を行う必要があるため、図５
に示すように、赤、緑、青の三色について繰り返すこと
になり、前述の３倍の走査をすることにより１パターン
の走査が完了することになる。現在の技術では30万回／
秒程度の速度で走査を行うことができ、カラー表示にも
充分対応できるが、とくに動く画面の鮮明な映像をうる
ためには、さらなる高周波が要求される。しかし、２つ
の走査線のあいだに凝似のデータをつくるデータ圧縮な
どを行うことにより、走査の回数は増加しなくても対応
することができる。

【００２９】ドライバー回路５は座標変換回路とＤ／Ａ
変換器とからなり、コントロール回路３より送られてき
た、ｘ、ｙ、ｚの各座標およびカラーの情報に基づき立
体表示パネルの対応画素に電圧が印加されるように、ま
たカラー表示のばあいにはカラー光源を駆動するよう
に、各画素の薄膜トランジスタなどの駆動素子やカラー
光源をＯＮにして動作させる。このドライバー回路５も
従来の二次元映像のばあいと同様の回路で駆動できる。

【００３０】発光源についてはモノクロ表示のばあいに
は通常の液晶ディスプレイのように共通のバックライト
で行うこともできるが、ｘｙ座標による各画素ごとに、
たとえばＬＥＤやレーザ光などからなる、たとえば赤、
緑、青の三原色を配置してその光源を同時に駆動するこ
とにより、カラー表示をすることもできる。また、立体
表示パネルの後面に配置した光源の透過光による表示の
他に、観賞者側に配置した発光源からの光を表示パネル
で反射させることにより、反射光で表示画面を観るばあ
いにも、たとえば、液晶層の反転した画素で光を反射さ
せ、反転していない液晶層は光を透過させるため、立体
映像をうることができる。このばあい、観賞者側に配置
した光源に赤、緑、青の三色を使用し、位置座標である
ｘ、ｙ、ｚ座標の情報と同期させることにより反射光に
よるカラー表示をうることもできる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、被写体の立体情報は映
像信号に変換され、コントロール回路とドライバー回路
を経由して立体表示パネルの各画素および発光源などを
駆動しその結果自然に近い鮮明な立体映像が立体表示パ
ネルに投影される。

【００３２】本発明においては偏光眼鏡が不要であり、
複数の観賞者が同時に肉眼で観察できるので、バーチャ
ル・リアリティー、３Ｄテレビジョン、３Ｄパソコン、
３Ｄワークステーションなどの映像装置やＣＡＤ装置、
映画、さらには宇宙船、船舶、飛行機などの操作表示装
置やシュミレータなどに応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体映像システムの一実施例を示す概
略構成説明図である。

【図２】本発明の立体映像システムの立体表示パネルの
例を説明する図である。

【図３】本発明の立体映像システムに使用する立体表示
パネルの一実施例を説明する平面図である。

【図４】立体表示パネルの走査信号の一例の説明図で、
三次元の画素を走査する１パターンの各座標軸の信号と
時間との関係を表わしたグラフである。

【図５】立体表示パネルの走査信号の一例の説明図で、
カラー表示を行うばあいの三次元の画素を走査する１パ
ターンの各座標軸の信号と時間との関係を表わしたグラ
フである。

【符号の説明】

１被写体２カメラ３コントロール回路４立体表示パネル５ドライバー回路Ａカメラ部Ｂ立体映像装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体の像を電気信号として識別するカ
メラと、該カメラにより識別された電気信号をｘ座標、
ｙ座標およびｚ座標の三次元の制御信号に変換するコン
トロール回路と、立体画素を有し立体映像を表示する立
体表示パネルと、前記コントロール回路からのｘ座標、
ｙ座標、ｚ座標の制御信号により前記立体表示パネルを
駆動するドライバー回路とからなる立体映像システム。
【請求項２】立体表示パネルと、ｘ座標、ｙ座標およ
びｚ座標の三次元の制御信号により該立体表示パネルを
駆動するドライバー回路と、該ドライバー回路の駆動に
より発光する発光源とからなる立体映像装置。
【請求項３】前記発光源からの光が、観賞者側から前
記立体表示パネルに投影されて該立体表示パネルにおけ
る反射光により立体的な映像を表示する請求項２記載の
立体映像装置。