JPH06233326A - 立体映像システム - Google Patents

立体映像システム

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JPH06233326A
JPH06233326A JP50A JP1649493A JPH06233326A JP H06233326 A JPH06233326 A JP H06233326A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 1649493 A JP1649493 A JP 1649493A JP H06233326 A JPH06233326 A JP H06233326A
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Keiko Kuga
佳衣子 久賀
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 立体映像システムで、偏光眼鏡が不要で、複
数の観賞者が同時に自然な立体映像を観賞できると共に
信号処理スピードを上げた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の各軸成分の立体映
像の信号に変換するコントロール回路3と、該立体映像
信号から任意の位置の断面映像を作成する座標変換回路
7と、被写体の輪郭のx、y、zの各座標の制御信号に
変換する信号処理回路8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、前記信号処理回路8から
のx、y、z座標の制御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
観賞できると共に、像の輪郭のみの映像信号処理をする
ことにより、信号処理時間の短縮を図った、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、眼の疲労はおこらないが、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、液晶セルの光スイッチ
では応答速度が遅いという問題がある。
【0007】このような問題を解決するため、カメラに
よるx、y、z各座標の三次元情報を利用して立体表示
パネルを駆動することにより多人数がどの方向から見て
も立体映像を観賞できる立体映像システムについて検討
されつつある。しかし、立体映像をうるには被写体の断
面積に相当する映像信号を演算処理する必要がある。そ
のためには立体系の二次元平面への投影を算出する演算
回路などの必要な回路の規模が大きく、コストアップや
処理速度の増大をひきおこしている。
【0008】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、複数の観賞者がいつでも同時に、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、
かつ、回路規模の縮小、低コスト化および高速処理をす
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。
【0009】
【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軸、y軸、z軸
成分の立体映像信号とするコントロール回路と、該立体
映像信号から前記被写体の任意の位置における断面映像
データを作成する座標変換回路と、該断面映像データか
らその輪郭を少なくともx軸およびy軸の2方向にずら
せて演算処理することにより被写体の輪郭の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信号処
理回路と、立体画素を有し立体映像を表示する立体表示
パネルと、前記信号処理回路から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。
【0010】
【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
映像を再現するため、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。
【0011】しかも、被写体の断面は、輪郭線をのこし
内部を消去したのちにドライバー回路に送られて駆動処
理がなされるため、立体内部の座標処理をする必要がな
いので演算処理が少なくてすみ、回路規模が縮小され、
高速処理がなされる。
【0012】
【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。
【0013】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
軸、y軸、z軸成分の立体映像信号を受け取り、座標変
換回路7により前記映像信号から任意の位置の断面映像
データが作成される。断面映像データは、信号処理回路
8によりx軸方向にわずかにずらせて重複する部分を消
去する演算処理によりx軸方向輪郭が作成され、同様に
y軸方向にわずかにずらせて重複する部分を消去してy
軸方向輪郭が作成され、さらにこのx軸方向輪郭とy軸
方向輪郭が合成されて任意断面のxy平面での輪郭が作
成される。その輪郭部分の位置がx座標、y座標、z座
標の三次元の制御信号に変換され、該信号処理回路8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。
【0014】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
いて詳細に説明する。
【0015】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および像の輪郭部分を作成する座
標変換回路7、信号処理回路8とからなり、被写体の像
の輪郭部分のx、y、zの各位置座標とx、y、z座標
に対応した色の情報を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
情報を容易にうることができるため、好ましい。このよ
うにして、被写体1の輪郭部分の位置情報として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にすると共
に、立体像内部の座標算出などの演算処理を行わないで
立体映像を表示するようにしたことに本発明の特徴があ
る。
【0016】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
素子とからなっている。
【0017】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
ども用いることもできる。
【0018】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。
【0019】つぎに、カメラ2で受像した像から像の輪
郭部分の各座標情報を作成する方法を図2を用いて詳し
く説明する。図2は本発明の立体映像システムに組み込
まれた信号演算処理システムにおける輪郭抽出の過程の
説明図である。
【0020】断面映像データは従来より行われているよ
うに、たとえば座標変換回路7を用いて立体系上の点p
(x、y、z)をxy平面に投影し、三次元物体の正射
影をうることにより求められる。
【0021】その正射影がたとえば図2(a)で表わし
たような直径Dの円形であるとする。その断面映像から
輪郭の座標情報を求めるにはたとえば、図3にブロック
図を示すような信号処理回路8を用いて行われる。まず
図3のF部分で示される信号処理部によってx軸方向に
図2(b)に示すように平行移動させる。その最小の移
動距離をαとし、求める断面映像の個数をnとする。α
は直径Dの5〜10%程度、nは3〜5個程度が適当であ
る。αとnは小さいほど鮮明でシャープな立体映像がえ
られるが、小さすぎると多数のz座標に関して断面映像
データを算出しなければならないので、演算処理の時間
が長くなり好ましくない。
【0022】一般的に、三次元座標(x、y、z)をx
方向にTx、y方向にTy、z方向にTzだけ平行移動
させる操作はパラメーターWを用いた同次座標[Wx、
Wy、Wz、W]と4行4列の変換行列を乗じることに
よって、
【0023】
【数1】
【0024】と表せる。
【0025】このばあい、図2(a)に示すようなもと
の断面映像をx軸方向にα、2α、3α、…、nαだけ
平行移動させた断面映像を前述の変換行列でTy=Tz
=0、Tx=α、2α、…、nαとおいてn個求め、そ
れらを図2(b)のように重ねあわせる。そして図3の
G部分で示される映像信号合成部によってその重複部分
の信号だけを読み取り、ドライバー回路へその信号を渡
し消去する。その結果、x軸方向にnαだけの幅をもつ
斜線部の輪郭線がのこる。
【0026】同様の操作を図2(c)のようにy軸方向
についても行うと、y軸方向にnαだけの幅をもつ輪郭
線がえられる。これらの2つの映像を合成したものが図
2(d)であり、nαの幅をもつ輪郭となる。
【0027】ここではx軸、y軸の正の方向への平行移
動を例にとったが負の方向でもよい。そのばあい平行移
動を表す変換行列でTy=Tz=0、Tx=−α、−2
α、…、−nαとおいて求める。また正の方向と負の方
向の両側に平行移動させてもよい。たとえばnが(もと
の断面映像も数に入れて)奇数であり、x軸の正/負ど
ちらにも等しい距離だけ平行移動させるばあいは
【0028】
【数2】
【0029】とおく。
【0030】このようにして演算処理された像の輪郭部
分のx、y、z各座標の制御信号はドライバー回路5に
送信される。
【0031】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、前記信号処理回路8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。
【0032】立体表示パネルは、たとえば図1に示すよ
うに、液晶表示パネルを表示面に対して後ろ方向(z軸
方向)に複枚数重ね合わせて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、液晶表示パネルを上下方向(y軸方向)に複数枚重
ね合わせて、液晶表示パネルの側面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、液晶ブロックの
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。
【0033】立体表示パネルとしては、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。
【0034】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軸それぞれごと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O
Nするような構成になっている。
【0035】ドライバー回路5はx方向、y方向、z方
向それぞれの駆動回路からなり、信号処理回路8より送
られてきたx、y、zの各座標およびカラーの情報の制
御信号をドライバー回路5内でレベルシフトすることに
より、電圧が表示可能な値まで拡大変換される。この拡
大された制御信号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。
【0036】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
よるカラー映像をうることもできる。
【0037】また本実施例では信号演算処理システムを
カメラ部Aに組み入れたが立体映像装置Bに組み入れて
もよい。しかし、回路規模の縮小のためにはカメラ部A
に組み入れる方が有効である。
【0038】
【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、被写体の輪郭の
みの制御信号を求める信号処理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
動しているため、立体映像の演算処理が簡単な回路規模
の小さい回路で短時間で行われ、その結果自然に近い鮮
明な立体映像がえられ、スピードの早い動画についても
立体的に観賞できる。
【0039】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における被写体の輪
郭を求める信号演算処理システムの説明図である。
【図3】本発明の信号処理回路の一実施例を示す回路図
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 7 座標変換回路 8 信号処理回路 A カメラ部 B 立体映像装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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軸、y
    軸、z軸成分の立体映像信号とするコントロール回路
    と、該立体映像信号から前記被写体の任意の位置におけ
    る断面映像データを作成する座標変換回路と、該断面映
    像データからその輪郭を少なくともx軸およびy軸の2
    方向にずらせて演算処理することにより被写体の輪郭の
    x座標、y座標およびz座標の三次元の制御信号に変換
    する信号処理回路と、立体画素を有し立体映像を表示す
    る立体表示パネルと、前記信号処理回路からの制御信号
    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。
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