JPH11194299A

JPH11194299A - 表示装置

Info

Publication number: JPH11194299A
Application number: JP9368961A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ozaka; 勉尾坂; Toshiyuki Sudo; 敏行須藤
Original assignee: MR SYSTEM KENKYUSHO KK; MR System Kenkyusho KK
Current assignee: MR SYSTEM KENKYUSHO KK; MR System Kenkyusho KK
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】超多眼方式を利用して立体画像を良好に観察
することができるようにした頭部装着型又は眼鏡式の表
示装置を得ること。【解決手段】複数の視差画像を表示する表示手段と、
該表示手段に表示した視差画像のうちから複数の視差画
像を各々観察者の右眼と左眼に各々導光する頭部又は顔
面に装着可能な画像分離手段とを用いて該表示手段に表
示した視差画像を観察していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示装置に関し、例
えば表示手段（モニター）に表示した視差画像を観察用
眼鏡を用いて観察者が観察して立体像を観察する際に好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より立体表示手段の表示部分に液晶
やＣＲＴやプロジェクタといった２次元表示の技術を用
いて表示する表示装置（立体ディスプレイ）には、眼鏡
を用いて左右の視差画像をそれぞれ分離して立体視する
ものや左右の視差画像をストライプ画像合成してレンチ
キュラやパララックス・バリヤを通して立体像を観察す
るものなどがある。

【０００３】また、このような立体ディスプレイはコン
ピュータと共に用いられることが多い。コンピュータシ
ステムにおいて、グラフィカルユーザインターフェース
を実装したシステムがあり、２次元表示と立体表示の切
り替え混在表示を行うことが可能なシステムが提案され
ている。

【０００４】次に、これら従来例を順に説明する。

【０００５】まず従来の眼鏡方式の立体ディスプレイを
説明する。従来の、立体ディスプレイの方式として、右
眼用と左眼用の視差画像に対して偏光状態を異ならせ、
偏光眼鏡を用いて左右の視差画像を分離して観察するも
のがある。その偏光状態を異ならせるためにディスプレ
イ側に液晶部材を設け、ディスプレイの表示画像のフィ
ールド信号に同期させて偏光状態を切り替え、偏光眼鏡
をかけた観察者は時分割で片目づつ左右の視差画像を分
離して観察して立体視を可能にする方式が実用化されて
いる。

【０００６】さらに、眼鏡側に液晶シャッタを設け、モ
ニタの表示画像に同期させることで、左右眼の視差画像
を時分割で生成して観察者に立体視させる等のいくつか
の方式も提案・実用化されている。

【０００７】また、眼鏡本体に画像表示が可能な表示手
段を有した小型の液晶表示装置を装備し、その表示手段
で表示した画像を所定の光学系を通して観察者の眼に導
いて画像観察を行った表示装置（ＨＭＤと呼ぶ。）も実
用化されている。このＨＭＤで観察者の左右の眼に所定
の視差をもった視差画像を観察することにより立体画像
の観察も可能となる。

【０００８】次に従来の眼鏡無しの立体ディスプレイを
説明する。立体表示を行う方式としては、上記で説明し
た眼鏡方式の立体ディスプレイと液晶表示装置などの２
次元表示装置と偏向光学系を有する直視型立体ディスプ
レイがある。後者の直視型立体ディスプレイでは、パラ
ラックス・バリヤをもちいた立体画像表示方式（以下、
パララックス・バリヤ方式と呼ぶ）が広く知られてい
る。

【０００９】パララックス・バリヤ方式については、S.
H.Kalplan,"Theory of Parallax Barriers", J .SMPTE,
V ol .59,No .7,pp.11-21(1952)に開示されており、複
数視点からの複数の視差画像から左右の視差画像が少な
くとも交互に配列されたストライプ画像を、このストラ
イプ画像から所定の距離だけ離れた位置に設けられた所
定の開口部を有するスリット（パララックス・バリヤと
呼ばれる）を介して、それぞれの眼でそれぞれの眼に対
応した視差画像を観察することにより立体視を行うこと
ができる。

【００１０】また、２次元画像と立体画像をひとつの表
示装置で表示することを目的に、パララックス・バリヤ
を透過型液晶表示装置などにより電子的に発生させバリ
ヤやストライプ画像の形状や位置などを電子的に可変制
御するようにした立体表示装置が、例えば特開平３−１
１９８８９号公報、特開平５−１２２７３３号公報に開
示されている。

【００１１】直視型立体ディスプレイでパララックス・
バリヤ方式以外は、右眼と左眼の両眼視差を用いて立体
画像を表示する手段として、レンチキュラ方式が広く知
られている。レンチキュラ方式はディスプレイの前面に
かまぼこ状のレンズを多数ならべたレンチキュラを設
け、空間的に左右の眼に入る視差画像を分離して、ユー
ザ（観察者）に立体像を観察させるものである。

【００１２】次にコンピュータ・システムの説明をす
る。ここでは、コンピュータを操作したりデータを入力
するために、キーボード、タブレット、マウス、トラッ
クボール等の入力装置が用いられている。ウインドウ、
アイコン、プルダウンメニュー等の視覚的に認識し易い
オブジェクトを前述の入力手段、特に、モニタを観なが
ら座標情報や軌跡の情報をコンピュータに入力できるタ
ブレットやマウスはグラフィカル・ユーザ・インターフ
ェース（以下、ＧＵＩと呼ぶ）とともに用いられること
が多く、コンピュータの操作性を向上させ、直感的な操
作を行うことができる。

【００１３】図２１はＧＵＩをオペレーティングシステ
ムに用いた代表的なコンピュータ・システムの階層図で
ある。図中、５００はユーザが利用するアプリケーショ
ン・ソフト・ウエア（以下、単にアプリケーションと呼
ぶ）、５０１はユーザが実際にコンピュータと対話的か
つ視覚的に操作すための環境であるビジュアル・シェル
である。アプリケーションは、ＧＵＩ部品ＡＰＩ５０
２、ＧＵＩ部品ライブラリー／サーバー５０３、ディス
プレイ５０６上の描画行うための描画ＡＰＩ５０４、描
画ライブラリー／サーバー５０５、その他の周辺機５０
９を使用するためのその他のＡＰＩ５０７、その他のラ
イブラリー／サーバ５０８、各々のデバイスを制御する
ためのデバイスドライバ５１０等を利用することによ
り、ＧＵＩ環境のビジュアル・シェルを構築したり、外
部の周辺機器を制御して、成り立つものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】２枚または複数の視差
画像を右眼と左眼にそれぞれ導光して観察させる両眼視
差を用いた立体ディスプレイは眼の焦点と輻輳が合致し
ないことから、生理的な違和感・不快感が生じて長時間
の観察に向かないことが指摘されている。

【００１５】また、観察者に自然な立体像を提供するた
めに超多眼方式の直視型ディスプレイが提案されている
が、このディスプレイは以下の様な問題点がある。

【００１６】・観察者の見る位置の自由度をある程度確
保し、観察者の瞳に複数の画像を表示するには非常に多
くの視差画像が必要となり、データの再生または記録に
大容量の記憶容量が必要であり、表示装置も複雑化する
傾向にあった。

【００１７】・観察者が超多眼方式で観察するには所定
の距離以下で観察しなければならず、所定の距離を超え
ると右眼用と左眼用の２枚の視差画像を用いる従来方式
と同様になって、従来の生理的違和感・不快感の生じる
表示方法となる。

【００１８】また、超多眼方式を利用した立体表示装置
とコンピュータを接続したシステムで２次元画像と立体
画像を切り替え・混在するシステムに於いては、ユーザ
インターフェース手段がなく、使い勝手の悪いものであ
った。

【００１９】本発明は、表示手段に表示した超多眼の視
差画像を表示する表示手段や、該表示手段に表示した超
多眼の視差画像を選択的に観察者の眼球に導光する画像
分離手段等の構成を適切に構成することにより、自然で
立体感のある立体画像を良好な状態で観察することがで
きる表示装置の提供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の表示装置は、(1
-1) 複数の視差画像を表示する表示手段と、該表示手段
に表示した視差画像のうちから複数の視差画像を各々観
察者の右眼と左眼に各々導光する頭部又は顔面に装着可
能な画像分離手段とを用いて該表示手段に表示した視差
画像を観察していることを特徴としている。

【００２１】特に、 (1-1-1) 前記画像分離手段は開口部の位置が変位可能な
観察手段を有し、前記表示手段に表示した視差画像を該
開口部を介して観察者の右眼又は左眼に導光しており、
前記表示手段に表示する視差画像の変化に対応させて該
観察手段の開口部の位置を変化させて複数の視差画像を
各々観察者の右眼又は左眼に各々導光していること。

【００２２】(1-1-2) 前記表示手段に表示する複数の視
差画像の表示と前記観察手段の開口部の位置の変位とは
同期的に切り替えて制御しており、該切り替えは観察者
の残像時間内で行っていること。

【００２３】(1-1-3) 前記表示手段と前記画像分離手段
との相対的な位置関係を検知する位置検知手段を有し、
該位置検知手段からの信号に基づいて該表示手段に表示
する視差画像及び前記観察手段の開口部の位置を制御し
ていること。

【００２４】(1-1-4) 前記表示手段は、１つの表示部に
複数の視差画像を時系列的に表示していること。

【００２５】(1-1-5) 前記表示手段は複数の表示部に各
々複数の視差画像を表示していること。

【００２６】(1-1-6) 前記表示手段は２次元画像の表示
機能を有し、該表示手段が２次元画像を表示していると
きは前記観察手段の観察視野が全て透過となるように制
御していること。

【００２７】(1-1-7) 前記表示手段は表示する画像情報
の種類によって輝度を調整していること。

【００２８】(1-1-8) 前記表示手段は残像時間内に該表
示手段の一部に視差画像を表示し、その他の領域に２次
元画像を表示していること。

【００２９】(1-1-9) 前記表示装置は、前記表示手段の
表示面上にオブジェクトの３次元表示が可能か否かの判
断手段を有し、該判断手段の判断に基づいて該表示手段
と前記画像分離手段を制御手段で制御していること。

【００３０】(1-1-10) 前記観察手段の開口部はスリッ
ト又はピンホールであること。

【００３１】(1-1-11) 前記観察手段の開口部がスリッ
トの場合は、スリット幅を瞳孔径よりも小さくなるよう
に、またピンホールの場合では、開口部の大きさを瞳孔
径よりも小さくなるように調整していること。

【００３２】(1-1-12) 前記観察者の開口部は複数のピ
ンホールより成り、該複数のピンホールの位置の変化と
前記表示手段に表示する複数の視差画像とを同期的に制
御し、かつ残像時間内で切り替え制御していること。等
を特徴としている。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を各図を用いて
説明するが、説明上用いる図面に付された符号の同じ番
号のものは、同一の機能を果たすものとして説明する。
また、第２の実施形態以降の説明は実施形態１の差異に
ついて説明し、実施形態１と同様な部分についての説明
は割愛する。

【００３４】本発明は左右の眼に各々１枚の視差画像を
観察させる両眼立体視特有の違和感・不快感を解消する
ために超多眼方式（後で詳述する）を眼鏡方式の表示装
置に適用している。本実施形態の表示装置は、超多眼の
視差画像を表示する表示手段としての表示部と、超多眼
の画像を観察者へ選択的に観察させる画像分離手段（眼
鏡部）と全体を制御するコントローラとを有している。
尚、説明の簡単のため、単眼視差の画像数をそれぞれ２
方向として説明している。

【００３５】本発明の基礎となる超多眼方式の考え方
は、梶木（通信・放送機構）らによって、「３次元画像
コンファレンス’９７」において「超多眼領域の立体表
示における単眼視差の効果」（論文集Ｐ１６６−Ｐ１７
１）として述べられている。この論文中では単眼の瞳内
に複数の視差画像が入射する領域を超多眼領域と呼んで
いる。また、一つの眼に複数の視差画像があることを単
眼視差と呼ぶ。超多眼領域では単眼内に生じる視差、即
ち単眼視差の効果により、人に自然な立体像を提供でき
る可能性を提示している。

【００３６】次に本発明の各実施形態を順を追って説明
する。図１は本発明の実施形態１の要部ブロック図であ
る。

【００３７】本実施形態の単眼視差は立体観察眼鏡１０
０に設けられたスリット発生手段１０４を制御すること
で達成されるが、このスリット発生手段に関しては後述
する。図中、１００は本実施形態の最も特徴的構成であ
る画像分離手段としての立体観察眼鏡、２００は単眼視
差画像を高速に切り替え表示する表示手段としてのモニ
タである。３００は単眼視差の画像切り替えや立体観察
眼鏡１００のスリットを制御し、観察者に単眼視差画像
および両眼視差画像を観察させる制御を行うコントロー
ラ（制御手段）であり、映像ソースとのインターフェー
ス機能も備えている。

【００３８】コントローラ３００はモニタの駆動回路３
０１、立体観察眼鏡１００のスリットを発生させる眼鏡
駆動回路３０２、モニタ２００に表示する視差画像と立
体観察眼鏡のスリット発生の同期をとるための同期回路
３０３等を有している。

【００３９】図２は本発明に係る画像分離手段（立体観
察眼鏡）１００の要部斜視図である。図２において１０
１（１０１Ｌ，１０１Ｒ）は観察者が開口部（スリッ
ト）を通して観察できる観察手段としての観察枠、１０
２（１０２Ｌ，１０２Ｒ）と１０３（１０３Ｌ，１０３
Ｒ）（斜線部）は観察枠１０１の中で光が遮断されてい
る遮光部、１０４（１０４Ｌ，１０４Ｒ）は光が透過可
能なスリットであり、Ｔｓはスリット１０４の幅を表し
ている。

【００４０】１０５は立体観察眼鏡１００の筐体で電気
回路等も納められている。このスリット１０４はコント
ローラ３００の眼鏡駆動回路３０２によって観察枠１０
１中に変位可能となるように所定位置に発生させること
ができる。このスリット１０４は液晶（ＬＣＤ）などの
光変調素子によって図２でも分かるように鉛直方向にス
リット１０４の長手方向が構成され、光の遮断或いは透
過の制御を行うことができる。

【００４１】尚、観察枠１０１の開口部としてスリット
１０４を示しているが、ピンホール等の光が透過する開
口部でも良い。

【００４２】次に本実施形態の立体観察眼鏡１００の光
変調素子に液晶を用いた形態について説明する。

【００４３】図３は図１の立体観察眼鏡１００の一部分
の観察手段の構成の説明図である。同図では液晶の遮光
と透過の原理を説明している。図中、１１０と１１１は
偏光板、１１２と１１３はガラス基板、１１４と１１５
は透明電極、１１６は液晶材料である。

【００４４】液晶材料１１６中の液晶分子は透明電極１
１４と１１５に電圧を印可することにより、液晶分子の
偏波方向を回転させて遮光と透過を制御する。この表示
モードとしてＴＮモード(TN:twisted nema tic)やＳＴ
Ｎモード(STN:super twistednematic)などが広く知られ
実用化されている。また、ＴＮやＳＴＮでは、遮光と透
過の移行時間が長くなる傾向にあるので、高速化を図る
ために強誘電液晶（ＦＬＣ）が用いられても良い。電圧
を印可すると透明になるものと逆に遮光となるものがあ
るが、いずれの方式に於いても電圧印可の有無で光の透
過と遮光が制御可能である。

【００４５】図４は透明電極１１４（１１４ａ，１１４
ｂ）でガラス基板１１２にパターニングされている電極
のパターン図である。図中の１１４（１１４ａと１１４
ｂ）と１１５（１１５ａと１１５ｂ）はスリット１０４
を発生するための透明電極パターンである。それぞれの
対向するパターン、例えば、パターン１１４ｂと１１５
ｂの間に眼鏡駆動回路３０２より電圧を印可して、この
パターンの間にある液晶分子の偏光方向を変えて、透過
または遮光の制御を行うことで立体観察眼鏡１００のス
リット１０４の発生を制御する。この透明電極パターン
１０４，１０５間の絶縁部が透過するため、この漏れ光
を隠す目的でパターン間にブラックストライプを設けて
もよい。この透明電極のパターン幅とスリット幅は一致
することになる。

【００４６】次に図５を用いて本実施形態における単眼
視差の説明をする。図５（Ａ），（Ｂ）はスリットの移
動による網膜像の移動を説明した本実施形態の原理図で
ある。図５は観察状態の上方からみた平面図であり、左
眼のみを図示してある。図中に於いて１５０Ｌは観察者
の左の眼球、１４０Ｌと１４１Ｌは観察者に所定以外の
画像を見せないための遮光部、１４２Ｌと１４３Ｌは眼
鏡駆動回路３０２によって光を遮断したり透過して所定
の視差画像を選択的に観察させるためのスリットであ
る。観察者（１５０Ｌ）とスリット１４２Ｌ，１４３Ｌ
の位置関係は、望ましくは、眼球１５０Ｌの直前にスリ
ット１４２Ｌ，１４３Ｌが配置される。

【００４７】同様に右眼に関しても図面は割愛するが、
右の眼球１５０Ｒと遮光部１４０Ｒと１４１Ｒとスリッ
ト１４２Ｒと１４３Ｒは存在する。図５（Ａ）の状態に
おいてスリット１４２Ｌは遮光状態で、スリット１４３
Ｌは透過状態である。

【００４８】逆に図５（Ｂ）の状態においてスリット１
４２Ｌは透過状態で、スリット１４３Ｌは遮光状態であ
る。観察者の瞳孔の径をＤｐ、スリット幅をＴｓとすれ
ば、Ｄｐ＞Ｔｓの関係が成り立つ場合、図５（Ａ）から
図５（Ｂ）の状態に移ることで観察者の眼１５０Ｌの網
膜上に結像位置が移動し、即ち単眼視差が生じることが
わかる。望ましくは、Ｄｐ＞２・Ｔｓの方がより単眼視
差としては有効である。

【００４９】次に本実施形態における視差画像表示の説
明する。図６（Ａ）は観察者が両眼で観察しているとき
の説明図である。図中の１５０Ｌは観察者の左眼、１５
０Ｒは観察者の右眼、１００Ｌは立体観察眼鏡の左側の
スリット発生部（観察手段）、１００Ｒは右側のスリッ
ト発生部（観察手段）、１８０は観察者に奥行き感のあ
る立体として知覚される立体像である。観察者のそれぞ
れの眼には単眼視差として超多眼領域の画像が提供され
る。

【００５０】図６（Ｂ）は眼とスリットと視差画像を示
す図で、左眼１５０Ｌに於いて、単眼視差内で僅かに右
側から見た画像をＰ１、僅かに左側から見た画像をＰ２
とする。また、右眼１５０Ｒに於いて、単眼視差内で僅
かに右側から見た画像をＰ３、僅かに左側見た画像をＰ
４とする。画像がＰ１の時には、スリット１４３Ｌは透
過し他のスリットは遮光する。画像がＰ２の時には、ス
リット１４２Ｌは透過し他のスリットは遮光する。画像
がＰ３の時には、スリット１４３Ｒは透過し他のスリッ
トは遮光する。画像がＰ４の時には、スリット１４２Ｒ
は透過し他のスリットは遮光する。このようにスリット
１４２，１４３の遮光・透過と視差画像の切り替えを残
像が生じる時間内で高速に制御することで、観察者に自
然な立体画像を提供している。

【００５１】また、表示手段２００に通常の２次元画像
を観察する場合はスリット１４２，１４３を全て透過に
制御すればよい。スリットを制御して立体画像を観察す
る場合とスリットを全て透過にして２次元画像を観察す
る場合では観察者の眼に到達する光量が異なるので、こ
のときはモニタの輝度を調整して明るさがほぼ一定にな
るように調整するのが良い。

【００５２】以上、単眼視差が２方向の構成について述
べてきたが、観察者の個体差や眼鏡の掛ける位置の許容
差を広げるために単眼視差の画像を２つより多く取る装
置構成にしてもよい。

【００５３】図７は本発明の実施形態２の要部ブロック
図である。実施形態２は立体観察眼鏡１００とモニタ２
００との相対位置を位置検知手段３２１で検知し、その
相対位置に応じて視差画像或いはスリットの位置を制御
することで、観察者の位置に応じて最適化された超多眼
域を実現できるようにしたことが実施形態１と異なって
おり、その他の構成は同じである。

【００５４】実施形態１では観察者がモニタ２００のほ
ぼ正面から観察することを想定しており、モニタ２００
正面から多少外れるとスリット１０４と眼球とモニタの
相対関係が変わって見にくい立体像となる場合がある。

【００５５】次に本実施形態と実施形態１との差異につ
いて述べる。図中、位置検知手段３２１はモニタ２００
と立体観察眼鏡１００の相対位置を検知する。位置検知
手段３２１としては眼鏡に超音波発信器とモニタに受信
器を設けた構成等が適用できる。本実施形態ではいかな
る位置検知手段を用いても良い。３２０はコントローラ
で実施形態１に対してスリット位置の補正手段を備えて
いる。３０４はスリット位置を補正するための位置補正
回路である。また、本実施形態ではスリットが多数形成
され比較的広い範囲で任意の位置にスリット構成できる
場合に適用できる。

【００５６】図８は観察者（眼球）の位置によってスリ
ット発生位置を変えたときの説明図である。図８（Ａ）
は実施形態１を適用した場合で、光軸が横にずれること
がわかる。図８（Ｂ）は位置検知手段（不図示）を用い
て実施形態１に対して所定量スリット発生位置をシフト
したものである。この図のように光軸を眼球の中心近く
に移動でき、この近傍で単眼視差画像を発生してやれ
ば、結果として観察しやすい像が観察者に提供できる。

【００５７】図９は本発明の実施形態３の要部ブロック
図である。上記の実施形態１，２では通常の２次元モニ
タテレビ１つに対して視差画像枚数に応じて高速に視差
画像を表示切り替えていた。従来よりシャッタ眼鏡を用
いて画像のフリッカーを軽減するためにＣＲＴモニタを
倍速駆動する方式が提案されている。

【００５８】しかしながら、ＣＲＴを高速駆動するモニ
タではその偏向コイルの時定数や駆動パワーの関係によ
ってその高速化も限界がある。本実施形態では複数のモ
ニタ（表示手段）を使用して、モニタの高速駆動を半分
以下の速度で行っている。

【００５９】次に図９を用いて本実施形態の装置構成を
説明する。図９において１１０は本実施形態で使用され
る立体観察眼鏡であり、詳しくは後述する。

【００６０】２４０はモニタ部で、直交した２台の表示
装置２４１，２４２を有している。２４１と２４２は例
えばＣＲＴ方式の表示装置でそれぞれ右眼用と左眼用の
視差画像を表示する。２４３と２４４は偏光板であり、
この二つの偏光方向は互いに直交するように構成され
る。２４５は偏光板を通して得られたそれぞれの画像を
合成するためのハーフミラーである。

【００６１】３４０は装置を制御するためのコントロー
ラである。３４１と３４２は表示装置２４１と２４２を
それぞれ駆動するためのモニタ駆動回路、３４３は実施
形態１と同様の眼鏡駆動回路、３４４は２台の表示装置
２４１，２４２と立体観察眼鏡１１０のタイミング調整
を行う同期回路である。

【００６２】次に視差画像と立体観察眼鏡１１０の偏光
方向を説明する。実施形態１との差異は偏光板２４２，
２４３の偏光方向が規定される点にある。図１０はモニ
タ側と眼鏡側の偏光状態の説明図である。この時、表示
装置２４１には左眼用の画像を表示し、表示装置２４２
には右眼用の画像を表示するものとして説明する。１１
１Ｌと１１３Ｌと１１１Ｒと１１３Ｒは偏光板、１１２
Ｌと１１３Ｒは液晶とガラス基板と透明電極から成って
印可電圧の有無で偏光方向を制御できる光変調素子であ
る。偏光板の偏光方向の状態は偏光板２４３と２４４が
直交しており、偏光板２４３と偏光板１１１Ｌが同一方
向、偏光板２４４と偏光板１１１Ｒも同一方向で構成さ
れる。必然的に偏光板１１１Ｒと偏光板１１１Ｌの偏光
方向は直交することになる。

【００６３】このような構成をとることによって、表示
装置２４１の視差画像は観察者の左眼１５０Ｌのみに導
かれ、逆に表示装置の２４２の視差画像は観察者の右眼
１５０Ｒのみに導かれ、結果としては表示装置の各駆動
周波数は実施形態１に比べて半分になる。

【００６４】尚、偏光板１１３Ｌと偏光板１１３Ｒによ
って所定の偏光方向以外の視差画像を分離できれば、偏
光板１１１Ｌと１１１Ｒは省略しても良い。

【００６５】図１１の２５０は上記で説明したモニタ部
２４０の替わりにプロジェクタを用いた場合の説明図で
ある。図１１において２５１と２５２はプロジェクタで
スクリーン２５５に視差画像を投影する。２５３と２５
４は偏光板で図１０の偏光板２４３と偏光板２４４と同
様の機能を果たすものである。プロジェクタを用いるこ
とでハーフミラーが不要となり、比較的大画面の立体表
示が可能となる。また、図１１で２台のプロジェクタの
構成をとっているが、例えば４台用いて、２つの偏光方
向即ち観察者の眼に２台のプロジェクタを割り当てるこ
とも可能である。

【００６６】図１２は本発明の実施形態４の要部ブロッ
ク図である。実施形態４では上記の実施形態１〜３で説
明した表示手段にコンピュータを接続したものである。
次に本実施形態のコンピュータシステムを利用した構成
について述べる。尚、説明の都合上、立体表示装置は実
施形態１を用いるが、他の実施形態の表示装置を用いて
も同様である。

【００６７】上述では、表示画面全面で常に立体画像を
表示する場合を説明したが、立体観察眼鏡１００やモニ
タ２００の描画内容を変えることにより、画像表示面の
所定領域にだけ立体画像を表示し、その他の部分は通常
の２次元画像を表示することが可能である。また、一部
所定領域のみを立体表示するのでは無く、画面全体にわ
たり２次元表示と立体表示を切り替えることも同様の手
段を用いれば可能である。

【００６８】次に本実施形態によるコンピュータシステ
ムを説明する。図１２の本実施形態では画像表示に際し
て画面の一部或いは全部で２次元画像と立体画像を切り
替えて表示したり，或いはその表示画面に幾つかのウイ
ンドウを設け，該ウインドウで限られる領域毎に２次元
画画像と立体画像を混在表示する。図中、１は立体表示
装置で、その表示面に２次元画像（２次元画像情報）或
いは３次元画像（３次元画像情報）或いは両者を混在表
示する。３００はコントローラで実施形態１の機能に加
えコンピュータからの映像信号の受信や眼鏡への制御信
号などのインターフェース機能を有する。

【００６９】６は本実施形態の立体ディスプレイの描画
全体を制御するディスプレイドライバで、以下の要素
７、９、１０を有している。７は２次元画像及び３次元
画像描画部であり、立体ディスプレイ上に実際に描画さ
れるデータ即ち従来から取り扱われてきた２次元画像や
視差のある立体画像を描画制御する。９は描画制御部で
あり、前述した２次元画像および立体画像描画部７とコ
ントローラ３００へ信号を生成割り振る。１０はオブジ
ェクト解析部（判断手段）であり、描画用のデータの種
類を判別・解析する。１１はホストコンピュータ（制御
手段）であり、２次元画像と立体画像の取り扱いが可能
である。

【００７０】ホストコンピュータ１１は、描画用のデー
タがアップデートされる毎にディバスドライバへの信号
を更新する。なお、このデバイスドライバは電子回路で
ホストコンピュータ１１の外部或いはスロットルに実装
されてもよく、ホストコンピュータ１１の一つのソフト
ウエア或いはソフトウエアと電子回路が混在する構成と
して実装されてもよい。即ち、ホストコンピュータ１１
はＣＰＵ１１ａと、添付のフローチャートを参照して説
明する処理手順を実現する制御プログラムを格納したメ
モリ１１ｂを備え、ディスプレイドライバ６が実現する
機能をホストコンピュータ１１のＣＰＵが実現するよう
にしてもよい。ここで、メモリ１１ｂは、ＲＯＭやＲＡ
Ｍ、あるいは磁気ディスクドライバを含む。従って、以
下に説明する処理手順をＣＰＵ１１ａによって実現する
ための制御プログラムをフロッピーディスク等の記憶媒
体から提供して、ＲＡＭに格納するようにしてもよい。

【００７１】次に本実施形態の操作環境すなわちＧＵＩ
を説明する。図１３は本実施形態で動作しているＧＵＩ
の表示例を示す図である。ここでは、ホストコンピュー
タ１１に接続された立体表示装置の画面の表示状態が表
されている。３０は画面の最も外側の外枠、３１は画面
のタイトルバー、３２はプルダウンメニューで使用され
るメニューバー、３３は画像を表示するためのウインド
ウ、３４ａと３４ｂと３４ｃと３５ｄはディスクファイ
ルや入力デバイスを仮想的に使用者に表示するためのオ
ブジェクトであるアイコンである。３５はオブジェクト
を選択したり平面座標を入力するためのマウス（不図
示）によって移動可能なポインタである。

【００７２】３６は前述のオブジェクトの背景である。
このように、アイコン３４ａ〜３３４ｄ、ウインドウ３
３、メニュー３２などを用いるインターフェースでは、
ファイルの移動、コピー、削除、周辺機器との入出力を
行うためや、ディスプレイ上でその様な作業を行うため
の場所をデスクトップのウインドウ上に空ける目的で、
ファイルシステム上のディレクトリや、アプリケーショ
ンに関連づけられたアイコン、ウインドウ、メニューな
どのオブジェクトを移動したりすることがある。

【００７３】また、図１４は本実施形態で動作し、複数
のウインドウを表示しているＧＵＩの例である。３０
ａ、３０ｂ，３０ｃはユーザによって開かれ画像表示を
しているウインドウで、ウィンドウの重なりに応じて、
他のオブジェクトを隠すことも生じる。このオブジェク
トの重なり合いは、ウインドウがアクティブ或いは、イ
ベントが作用された時間が新しい方を優先させるように
表示する。

【００７４】次にアプリケーションの動作、特にイベン
ト処理の概略を説明する。図１５は前述したＧＵＩ環境
で動作するアプリケーションの処理の流れ示すフローチ
ャートである。本例に示される処理はイベント駆動型と
も呼ばれるものである。

【００７５】ステップｓ４０では初期化が行われる。初
期化の処理ではアプリケーションを実際に動作させるた
めにコンピュータシステム内のメモリ確保或いは使用す
るレジスタの内容を保護或いは必要なウインドウやアイ
コン等のオブジェクトの生成が行われる。ステップｓ４
１は、ユーザがコンピュータに対して働きかけるイベン
トを拾得する処理である。ここで言うイベントとはマウ
スの移動、マウスボタンの押圧・解除、各種キーを押圧
・解除、ディスクを挿入等である。ステップｓ４２では
前述のステップｓ４１で取得したイベントに対応する処
理を実行する。例えば、マウスを使用してプルダウンメ
ニューよりファイルを開く処理を実行する。ステップｓ
４３では動いているアプリケーションを終了するべくユ
ーザがコンピュータに働きかけたことによって発行され
たイベント（終了イベント）か否かを判断する。

【００７６】もし終了イベントで無ければ、新たなイベ
ントを取得すべくステップｓ４１に処理を戻す。また、
終了イベントと判断された場合はステップＳ４４へ進
み、確保していたメモリーを解放したりファイルを閉じ
るなどの所定の処理を実行して当該アプリケーションを
終了する。

【００７７】次に本実施形態で使用する３次元画像ファ
イルの構造について説明する。本実施形態で使用される
オブジェクトで立体画像が表示可能なウインドウに描画
される画像ファイルのデータ構造を例にとって説明す
る。図１６は本実施形態で３次元画像データの構造を表
す説明図である。５０は本実施形態の３次元画像ファイ
ルを示す。５１は当該画像ファイルの属性を表すファイ
ルヘッダ、５２は立体表示を行うための３次元画像デー
タ、５３は２次元表示をするための２次元画像データで
ある。従来のファイルのヘッダには、ファイル名、ファ
イル作成日、ファイルの容量、画像のフォーマット、画
像の圧縮手段等が記載されアプリケーションはこのヘッ
ダを解析して画像のデータを読み込んでコンピュータに
描画させていた。本実施形態の場合では、上述の他に、
３次元画像表示の可否、３次元画像の視点画像の数、３
次元画像の視差量などの３次元画像特有のデータも表記
される。

【００７８】なお、本実施形態では３次元画像ファイル
５０の３次元画像データとして所定の視差を有する視差
画像を複数枚格納するが、３次元データの形態としては
上述した形態に限らない。例えば、コンピュータグラフ
ィックスによって得られた３次元のボリュームデータを
表示する際に視差画像として生成しても良い。

【００７９】また、３次元画像データを有する画像のフ
ァイルを明確にするためにファイル名に拡張子を設けて
も良い。また、このファイルヘッダにウインドウの枠に
関するデータを添付してもよく、更に２次元表示と異な
る３次元表示用を示すウインドウ枠にしてもよい。

【００８０】次に２次元表示と３次元表示の混在表示の
説明する。画面上の一部の部分を立体表示しているとき
のモニタ２００に表示される画像について説明を加え
る。図１７でウインドウ３３は立体表示され、立体観察
眼鏡１００は実施形態１と同様の制御がなされる。モニ
タに表示される画像は立体表示領域では実施形態１と同
様に立体観察眼鏡と同期して視差画像が表示される。２
次元表示部では常に同じ画像が表示されるだけで右眼と
左眼で視差のある画像を見ることがなく通常の２次元画
像が観察される。

【００８１】また、画面全体を２次元表示するときには
立体観察眼鏡のスリットは全て透過状態に制御され、通
常のように観察できる。

【００８２】立体観察眼鏡のスリットをすべて透過にし
ている時と、立体観察眼鏡のスリットを働かせている時
では観察者の眼に到達する光の量が異なる。スリットを
働かせている時にはスリット数に反比例して画面が暗く
観察される。この差を吸収するためにモニタテレビの輝
度をそれぞれ切り替えて調整する。

【００８３】次に３次元ウインドへ切り替える際の動作
を説明及び３次元画像ファイルの取り扱いの説明をす
る。図１７は本実施形態のＧＵＩ環境において部分的に
３次元表示への切り替えが実行された状態を示す図であ
る。

【００８４】ここで、図１３と図１７のオブジェクトで
あるウインドウ３３は上述で図１６を用いて説明した３
次元画像ファイルである。図１３の状態では、ポインタ
３５はアイコン３４ａを指し示し、このときのアイコン
３４ａはアイコンの色または輝度が変わり、アクティブ
な状態を示している。即ち、処理のカレントがこのアイ
コンに移っていることを示している。この時、マウスで
ドラッグしてアイコン３４ａを他の場所に移動したり、
ダブルクリックをしてアイコン３４ａに対応付けられた
ファイルを開くこともできる。

【００８５】次にユーザが図１３の状態から３次元画像
ファイルであるウインドウ３３へマウスを用いてポイン
タ３５を移動し、ウインドウ３３を選択したとする。す
ると、図１７に示すようにウインドウ３３にカレントが
移り、ウインドアクティブの状態になる。ここで、ウイ
ンドウ３３は３次元画像ファイルに対応しているので、
ウインドウ３３内に３次元画像が描画される（紙面の制
約から、実際の立体表現は無理なので、これより以後は
３次元画像表示の場合は斜視図で代用し、説明す
る。）。

【００８６】この場合の処理を、図１８を用いて説明す
る。図１８は本実施形態における画像表示処理の手順を
説明するフローチャートである。

【００８７】ステップｓ６１ではマウスの移動及びマウ
スボタンの押圧の有無等を検出して、マウスイベントを
取得する。続くステップｓ６２では、ステップｓ６１で
取得されたマウスイベントの内容を解析する。ステップ
ｓ６３では、ステップｓ６２によるイベント解析の結
果、当該マウスイベントがウインドウの描画に関係する
イベントかどうかを判断する。ここで、ウインドウの描
画に関係するイベントとは、例えば、アクティブな状態
があるウインドウに移るような場合である。ここで、ウ
インドウの描画に関係する物であると判定されれば、ス
テップ６４へ進む。ステップ６４では当該ウィンドウが
３次元画像を有するかどうかファイルヘッダ５１の情報
により判断する。

【００８８】ステップ６４で３次元画像ファイルである
と判断されると、ステップ６５へ進む。ステップ６５で
は、ディスプレイドライバ６を制御し、３次元表示を行
う。即ち、描画制御部９が３次元画像データ５２より得
られる３次元画像データに基づいてコントローラ３００
により立体表示部１を制御し、所定の表示を行う。一
方、ステップｓ６４で当該ウインドウの画像ファイルが
３次元画像データを有していないと判定されるとステッ
プｓ６６へ進みスリットを全て透過にして２次元画像を
表示する。

【００８９】また、ステップ６３に於いて、発生したマ
ウスイベントがウインドウの描画に関するものでなけれ
ば、ステップｓ６７へ進み、３次元表示しているウイン
ドウに関して、その３次元画像の２次元データを用いて
２次元表示をおこなう。

【００９０】なお、ステップｓ６５、ｓ６６において、
非カレント状態へ移行したウインドウが３次元表示を行
っていた場合、そのウインドウの表示を２次元に切り替
えるようにしても良い。

【００９１】以上説明した処理によれば、選択したオブ
ジェクトが３次元データを持つか否かを判断し、３次元
データを持つようであれば自動的に３次元表示へ切り替
えて表示することが可能となり、３次元表示と２次元表
示の混在表示が可能な装置における操作性が向上する。

【００９２】図１９は本発明の実施形態５の要部概略図
である。本実施形態では人間の立体知覚が主に水平方向
の視差によることから、水平方向の視差のみに着目して
いる。しかしながら、より自然な立体像としては垂直方
向の視差も必要であり、本実施形態では上述の実施形態
に対して垂直方向の視差も生成した構成である。

【００９３】図１９は本実施形態の特徴である眼鏡の構
成を示している。図中の１７１Ｌと１７１Ｒは遮光部、
１７２Ｌと１７２Ｒは透過部である。実施形態１との差
異は透過部がスリット形状ではなく、ピンホール形状と
なっている点である。また、このピンホールは前述の実
施形態と同様に液晶構造として構成されてもよい。

【００９４】図２０はピンホールの構成を説明する図で
ある。横ｍ行、縦ｎ列のマトリックス構造となってお
り、それぞれの格子すなわちピンホールはアドレスを指
定することで独立に透過と遮光の制御が可能である。図
中では、２行２列目のピンホールが透過状態で他は遮光
となっている。

【００９５】ピンホールの１行１列からｍ行ｎ列まで、
順次、透過遮光の制御をして開口を移動させると同時
に、この開口に対応した視差画像を発生することで水平
方向のみならず垂直視差を発生することができ、より自
然な立体像を得ることができる。また、このピンホール
の大きさは観察者の瞳孔径よりも小さく設けられる。ピ
ンホールと視差画像の制御は実施形態１と同様に同期的
に行われて、これら一連の動作は観察者の残像時間内で
繰り返される。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、表示手段
に表示した超多眼の視差画像を表示する表示手段や、該
表示手段に表示した超多眼の視差画像を選択的に観察者
の眼球に導光する画像分離手段等の構成を適切に構成す
ることにより、自然で立体感のある立体画像を良好な状
態で観察することができる表示装置を達成することがで
きる。

【００９７】特に本発明によれば、観察用眼鏡（画像分
離手段）にスリット発生手段と画像発生及び切り替え手
段を備えることより観察者に自然な立体感のある立体画
像を提供できる。また、コンピュータを接続したシステ
ムにおいては、使い勝手の良いユーザインターフェース
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部ブロック図

【図２】図１の画像分離手段の要部斜視図

【図３】図２の観察手段の一部分の説明図

【図４】図２の観察手段の一部分の説明図

【図５】本発明に係る単眼視差の説明図

【図６】本発明に係る立体像発明の説明図

【図７】本発明の実施形態２の要部ブロック図

【図８】本発明の実施形態２のスリットの説明図

【図９】本発明の実施形態３の要部ブロック図

【図１０】図９の一部分の説明図

【図１１】図９の一部分を変更したときの説明図

【図１２】本発明の実施形態４の要部ブロック図

【図１３】本発明の実施形態４のＧＵＩの説明図

【図１４】本発明の実施形態４の複数のウィンドウのあ
るＧＵＩの例

【図１５】本発明の実施形態４のイベント駆動型の説明
図

【図１６】本発明の実施形態４のファイル構造の説明図

【図１７】本発明の実施形態４の３次元表示の説明図

【図１８】本発明の実施形態４の処理のフローチャート

【図１９】本発明の実施形態５の要部ブロック図

【図２０】図１９の一部分の説明図

【図２１】従来のコンピュータシステムを用いた表示装
置のブロック図

【符号の説明】

１００画像分離手段１０１観察手段１０２，１０３遮光部１０４スリット（開口部）１０５筐体１５０眼球１７２ピンホール１８０立体像２００表示手段（モニター）３００制御手段（コントローラ）３２１位置検知手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の視差画像を表示する表示手段と、
該表示手段に表示した視差画像のうちから複数の視差画
像を各々観察者の右眼と左眼に各々導光する頭部又は顔
面に装着可能な画像分離手段とを用いて該表示手段に表
示した視差画像を観察していることを特徴とする表示装
置。
【請求項２】前記画像分離手段は開口部の位置が変位
可能な観察手段を有し、前記表示手段に表示した視差画
像を該開口部を介して観察者の右眼又は左眼に導光して
おり、前記表示手段に表示する視差画像の変化に対応さ
せて該観察手段の開口部の位置を変化させて複数の視差
画像を各々観察者の右眼又は左眼に各々導光しているこ
とを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項３】前記表示手段に表示する複数の視差画像
の表示と前記観察手段の開口部の位置の変位とは同期的
に切り替えて制御しており、該切り替えは観察者の残像
時間内で行っていることを特徴とする請求項２の表示装
置。
【請求項４】前記表示手段と前記画像分離手段との相
対的な位置関係を検知する位置検知手段を有し、該位置
検知手段からの信号に基づいて該表示手段に表示する視
差画像及び前記観察手段の開口部の位置を制御している
ことを特徴とする請求項２の表示装置。
【請求項５】前記表示手段は、１つの表示部に複数の
視差画像を時系列的に表示していることを特徴とする請
求項１の表示装置。
【請求項６】前記表示手段は複数の表示部に各々複数
の視差画像を表示していることを特徴とする請求項１の
表示装置。
【請求項７】前記表示手段は２次元画像の表示機能を
有し、該表示手段が２次元画像を表示しているときは前
記観察手段の観察視野が全て透過となるように制御して
いることを特徴とする請求項２の表示装置。
【請求項８】前記表示手段は表示する画像情報の種類
によって輝度を調整していることを特徴とする請求項８
の表示装置。
【請求項９】前記表示手段は残像時間内に該表示手段
の一部に視差画像を表示し、その他の領域に２次元画像
を表示していることを特徴とする請求項１又は２の表示
装置。
【請求項１０】前記表示装置は、前記表示手段の表示
面上にオブジェクトの３次元表示が可能か否かの判断手
段を有し、該判断手段の判断に基づいて該表示手段と前
記画像分離手段を制御手段で制御していることを特徴と
する請求項１又は２の表示装置。
【請求項１１】前記観察手段の開口部はスリット又は
ピンホールであることを特徴とする請求項２の表示装
置。
【請求項１２】前記観察手段の開口部がスリットの場
合は、スリット幅を瞳孔径よりも小さくなるように、ま
たピンホールの場合では、開口部の大きさを瞳孔径より
も小さくなるように調整していることを特徴とする請求
項２又は３の表示装置。
【請求項１３】前記観察者の開口部は複数のピンホー
ルより成り、該複数のピンホールの位置の変化と前記表
示手段に表示する複数の視差画像とを同期的に制御し、
かつ残像時間内で切り替え制御していることを特徴とす
る請求項２又は１１の表示装置。