WO2006028150A1

WO2006028150A1 - 撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法及び該方法に用いる撮影機能付き３次元ディスプレイ装置

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Publication number: WO2006028150A1
Application number: PCT/JP2005/016446
Authority: WO
Inventors: Susumu Tachi; Tomohiro Endo; Naoki Kawakami
Original assignee: Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2007-03-07
Also published as: JP2006078597A; JP3946213B2

Abstract

　複数人が一堂に会した状態で、撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いて遠隔通信を行うことができる遠隔通信方法を提供する。第１の地点に、裸眼で視認できる立体映像２を提示する立体映像提示機能と第１の地点に居る人３を撮影する撮影機能とを備えた第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１を配置する。第１の地点と離れた第２の地点には、裸眼で視認できる立体映像５を提示する立体映像提示機能と第２の地点に居る人６～８を撮影する撮影機能とを備えた第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４を配置する。

Description

明細書

撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法及び該方法に用いる撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置

技術分野

[0001] 本発明は、裸眼で視認できる立体映像を提供する撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法及び該方法に用いる撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置に関するものである。

背景技術

[0002] 遠隔コミュニケーションに用いる映像提示システムでは視線一致の実現が重要な課題となっている。このシステムでは、ユーザに立体映像を提示しつつ、それを遮ることなくユーザの姿を撮影する必要がある。本出願の発明者の一部はその実現方法としてユーザの周囲でカメラとディスプレイユニットを回転させ、時分割で両者を共存させる撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置としての裸眼立体ディスプレイ「TWISTER」を提案している [非特許文献 1]。この装置は、発光ダイオード (LED)を鉛直方向に並べた 1次元の LEDのアレイをユーザの周囲で回転させることによって、ユーザに対して 360度の視野を実現するとともに、ビデオカメラを搭載することによってユーザの姿を撮影する。これによつて画面上の位置力見たユーザの姿を撮影することができ且つ対面コミュニケーションの際の視線一致を実現することが可能となる。また、 LED アレイとして右目用、左目用を用意し、その手前にパララクスバリアと呼ばれる遮光板を設置して一緒に回転させることにより裸眼立体視を実現している。

[0003] 図 7は、独立行政法人科学技術振興機構が実施する「戦略的創造推進事業」の研究成果を一般に公表するインターネットのホームページ「www.jst.go.jp/kisoken/seik a/zensen/01tachi/j [非特許文献 2]に掲載された相互コミュニケーションシステムの概念図である。

[0004] またマルチプレックスホログラムのように、裸眼で多人数が同時に 360度全周力観察できる 3次元ディスプレ装置の一つとして、 LED等の発光素子を鉛直方向に一列に並べた 1次元の光源アレーを円筒形のパララタスノ《リアの内側で回転させる構造の 3次元ディスプレイ装置を本出願の一部の発明者等は提案して、る [非特許文献 3, 4及び 5]。

[0005] さらに特開 2003— 195214号公報 [特許文献 1]にも周回走査される発光アレイとノララクスノリアを用いた立体表示装置が提案されてヽる。

非特許文献 1 :田中健司，林淳哉，川渕一郎，稲見昌彦，舘すすむ T著「裸眼全周囲ステレオ動画ディスプレイ TWISTER III」映像情報メディア学会誌， Vol. 58, No. 6, pp. 819 - 26, 2004.

特許文献 2 : www.jst.go.jp/kisoken/seika/zensen/01tachi/の lZ3頁

非特許文献 3 :圓道知博、佐藤誠著「1次元光源列の回転操作による全周リアルタイム 3次元ディスプレイ」、映像学誌、 Vol53. no. 3, pp. 399〜404, March 1999 非特許文献 4:圓道知博、梶木善裕、本田捷夫、佐藤誠著の「全周型 3次元動画ディスプレイ」 3次元画像コンファレンス， 99論文集、 no. 4-4, pp. 99〜104, June 1

999

非特許文献 5 :圓道知博、梶木善裕、本田捷夫、佐藤誠著の「全周型 3次元ディスプレイ」電子情報通信学会論文誌 D— II Vol. J84-D-II No. 6 ppl003— 1011 2001年 6月

特許文献 1：特開 2003— 195214号公報（出願人：セイコーエプソン株式会社）発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 図 7の概念図力分力るように、従来提案した複数の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置どうしで構成された相互テレイグジスタンス環境では、複数人が一堂に会した状態では、参加者が一人ずつ撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置内に入った形でのバーチャル環境でしか通信を実現できなかった。

[0007] 本発明の目的は、複数人が一堂に会した状態で、撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を用いて遠隔通信を行うことができる遠隔通信方法及び該方法に用いる撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を提供することにある。

[0008] 本発明の他の目的は、複数人が裸眼で立体画像を視認できる 3次元ディスプレイ装置に複数のカメラからなる撮影装置を簡単に実装できる撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法では、第 1の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像を提示する立体映像提示機能と第 1の地点に居る人を撮影する撮影機能とを備えた第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置と、第 1の地点と離れた第 2の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像を提示する立体映像提示機能と第 2の地点に居る人を撮影する撮影機能とを備えた第 2 の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置とを用いる。そして第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置で撮像した第 1の地点に居る人の映像を第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置で立体映像として第 2の地点に居る人に提示する。そして第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置で撮像した第 2の地点に居る人の映像を第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置で立体映像として第 1の地点に居る人に提示する。これによつて遠隔地に居る人どうしの通信を実現する。

[0010] 本発明の通信方法では、第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置として、第 1の地点に居る人の回りを回転する第 1の複合回転構造体を備えた構造のものを用いる。第 1の複合回転構造体は、第 1の発光素子列構造体と、第 1の遮光部構造体と、第 1の撮影装置とを備えた構造を有する。第 1の発光素子列構造体は、周方向に所定の間隔をあけて配置された左目用の発光素子列及び右目用の発光素子列から構成される発光素子列対が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置された構造を有する

。第 1の遮光部構造体は、複数の発光素子列に対応して発光素子列構造体の内側に配置され、第 1の地点に居る人の両眼の視差によって第 1の地点に居る人に立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置された構造を有する。第 1の撮影装置は、第 1の地点に居る人を撮影するように配置されている。第 1の撮影装置は、複数のカメラ力構成することができる。複数のカメラは、複数の遮光部の隣り合う二つの遮光部間に形成されるスリットを通して撮影を行う位置に配置してもよいし、遮光板の上に配置してもよい。また複数のカメラは、遮光板に孔を開けて遮光板の裏側力もその孔を通して撮影をできるように配置してもよ、。このように発光素子列力出る光を遮らない位置であれば、複数のカメラの配置位置は任意である。なお複数のカメラは、周方向に等間隔で配置するのが好ましい。そしてカメラの台数は、任意であり、必ずしも発光素子列対の数と等しくする必要はない。

[0011] また本発明で用いる第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置は、第 2の地点に居る複数の人の中央に配置される第 2の複合回転構造体を備えている。この第 2の複合回転構造体も、第 2の発光素子列構造体と、第 2の遮光部構造体と、第 2の撮影装置とを備えた構造を有する。第 2の発光素子列構造体は、周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された構造を有する。また第 2の遮光部構造体は、第 2の発光素子列構造体の外側に配置され、第 2の地点に居る複数の人の両眼の視差によって第 2の地点に居る複数の人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置された構造を有する。そして第 2の撮影装置は、第 2の複合回転構造体の外側に位置する第 2の地点に居る複数の人を撮影することができるように配置されている。第 2の撮影装置も第 2の撮影装置と同様に複数のカメラから構成することができ、その配置の態様は任意である。

[0012] 本発明の方法によれば、第 1の地点に居る人は第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイの内部に入って、第 2の地点に居る複数の人の立体映像を自分の周囲に見ながら、し力も第 2の地点に居る複数の人と目を合わせながら会話をすることができる。また第 2の地点に居る複数の人は、中央にある第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置によって提供される第 1の地点に居る人の立体映像を見ながら、しかも各人が第 1の地点に居る人と目を合わせながら会話をすることができる。したがって本発明によれば、従来不可能であった複数人が一堂に会した状態での遠隔通信を行うことができる。なお使用方法によっては、第 2の地点に居る人が一人であってもよいのは勿論である。

[0013] なお第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置は、第 2の発光素子列構造体と第 2の遮光部構造体とが、第 2の発光素子列構造体の回転速度が第 2の遮光部構造体の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転するように構成するのが好ましい。またこの場合には、第 2の撮影装置を第 2の発光素子列構造体と一緒に回転して第 2の地点に居る複数の人を撮影するように第 2の発光素子列構造体に装着するのが好ましい。撮影装置は、少なくとも撮像素子を含んで構成されており、実際には複数台のカメラによって構成されている。撮影装置を高速で回転する第 2の遮光部構造体に装置する場合、市販のカメラでは、遠心力にカメラの電子回路が耐えられず接続不良等が発生する問題がある。また複数台のカメラへの給電や画像の取り出しをスリップリング等を用いて行うこともできるが、高速回転用のスリップリングは非常に高価で装置全体の価格が高くなる問題がある。更にカメラを高速で動かすと、画像がぶれてしまう問題がある。そこで撮影装置を低速で回転する第 2の発光素子列構造体に装着するようにすれば、上記の問題を生じさせることなぐ撮影装置を 3次元ディスプレイ装置に実装することができる。したがってこのようにすれば、市販の力メラを用いて構成した安価な第 2の撮影装置を第 2の撮影装置付き 3次元ディスプレ装置に装着することができる。

第 2の撮影装置を構成する複数のカメラを、第 2の発光素子列構造体に装着する場合には、例えば、第 2の発光素子列構造体を構成する複数の一次元発光素子列の隣り合う 2つの一次元発光素子列の間にそれぞれ複数のカメラを配置することができる。このようにした場合には、第 2の遮光部構造体に形成される複数のスリットを通して、外部に居る複数の人を撮影することになるため、スリットの数と幅寸法によっては、光量が不足する。そこで第 2の発光素子列構造体を構成する複数の一次元発光素子列の外側にそれぞれ第 1の偏光板を配置する。そして第 2の遮光部構造体の複数の遮光部を、第 1の偏向板を通過した光の通過を阻止する第 2の偏向板によりそれぞれ構成する。これらの偏向板としては、直線偏光板、円偏向板、楕円偏向板等を用いることができる。このようにすると第 2の遮光部構造体の外部からの光は遮光部及び遮光部間のスリットを通して複数のカメラに到達するので光量の不足は生じない。また複数の一次元発光素子列の外側には、第 1の偏光板を配置してある。そのため、一次元発光素子列からの光の光路上で第 1の偏光板と遮光部を構成する第 2の偏向板とが重なったときに、一次元発光素子列力の光は第 2の偏向板力なる遮光部によって通過が阻止される。また第 1の偏光板と第 2の偏向板力なる遮光部とが重ならないときには、第 1の偏光板と第 2の遮光部構造体に形成されるスリットとを通して一次元発光素子列からの光は外部へと放射される。その結果、遮光部の機能を失わせることなぐ必要な光量をカメラに導入することができる。

[0015] また第 2の撮影装置は、第 2の遮光部構造体の外側に位置して周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカメラ力も構成することもできる。この場合には、複数のカメラは、第 2の遮光部構造体の回転を阻害することなく複数のカメラを第 2の発光素子列構造体に対して取り付けるように構成された取付用構造物によって支持すればよい。このようにすると、カメラの前方には障害物が存在しないため、簡単に必要十分な光量を確保することができる。

[0016] なお本発明の遠隔通信方法で用いる撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置であつて、立体映像を見る複数の人の中央に配置される撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置は、複合回転構造体を備えて以下の構成を有するものが好ましい。すなわち複合回転構造体は、周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された発光素子列構造体と、発光素子列構造体の外側に配置され、複数の人の両眼の視差によって複数の人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置されてなる遮光部構造体と、複合回転構造体の外側に位置する複数の人を撮影する撮影装置とを備えた構造を有して!/ヽる。そして発光素子列構造体と遮光部構造体とを、発光素子列構造体の回転速度が遮光部構造体の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転するように構成する。また撮影装置を発光素子列構造体と一緒に回転して複数の人を撮影するように発光素子列構造体に装着する。その上で、撮影装置を発光素子列構造体を構成する複数の一次元発光素子列の隣り合う 2つの前記一次元発光素子列の間にそれぞれ配置された複数のカメラから構成する。そして発光素子列構造体を構成する複数の一次元発光素子列の外側にそれぞれ第 1の偏光板を配置する。また遮光部構造体の複数の遮光部を第 1の偏光板を通過した光の通過を阻止する第 2の偏向板によりそれぞれ構成する。

[0017] なお撮影装置を遮光部構造体の外側に位置して周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカメラから構成し、複数のカメラを、遮光部構造体の回転を阻害することなく複数のカメラを前記発光素子列構造体に対して取り付けるように構成された取付用構造物によって支持してもよい。 [0018] なおヽずれの場合であっても、発光素子列構造体の回転速度は、遮光部構造体の回転速度の lZio以下であることが好ましい。このような速度であれば、撮影装置の重量は発光素子列構造体を回転させる場合に特に障害となることがない。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]本発明の方法を実施する場合の概念を説明するために用いる図である。

[図 2] (A)及び (B)は、すでに提案されている第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置の構造と概念を説明するために用いる図である。

[図 3]本発明の実施の形態で用いる第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置における撮影装置を除ヽた基本構造を示す図である。

[図 4]第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置の内部構成を説明するための配置図である。

[図 5]実験結果を説明するために用いる図である。

[図 6]本発明の方法で用いることができる第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置の他の例の構造を示す概略斜視図である。

[図 7]従来の方法の概念を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下図面を参照して本発明の遠隔通信方法の実施の形態を詳細に説明する。図 1 は、本発明の方法を実施する場合の概念を示す図である。図 1においては、符号 1は、第 1の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像 2を提示する立体映像提示機能と第 1の地点に居る人 3を撮影する撮影機能とを備えた第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置（内向き系 3次元ディスプレイ装置）を示している。また符号 4は、第 1の地点と離れた第 2の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像 5を提示する立体映像提示機能と第 2の地点に居る人 6〜8を撮影する撮影機能とを備えた第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 (外向き系 3次元ディスプレイ装置）を示してヽる。

[0021] 本発明の実施の形態の遠隔通信方法では、第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレィ装置 1で撮像した第 1の地点に居る人 3の映像を第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4で立体映像^として第 2の地点に居る人に提示する。そして第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4で撮像した第 2の地点に居る人 6〜8の映像を第 1 の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1で立体映像^〜^として第 1の地点に居る人に提示する。これを実現するためには、第 1及び第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1及び 4は共に、それぞれ撮像及び立体映像の提示の両方を行う機能を有している必要がある。

[0022] 立体映像の提示に関しては、第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1 (内向き系）の内側には一人が居るだけであるため、視点追従を行う 2眼式立体映像でよい。一方、第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4 (外向き系)では、複数人が同時に観察するためそれに対応する必要がある。また撮像であるが、これは対応する提示側の要求に従った情報を取得すればょ、ので、第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4 (外向き系）では 2眼分でよい。視野は全周 360度分が必要であるが、第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1 (内向き系）のユーザ 3は全周 360度を同時に見るわけではな、ので視点追従を行う場合は十分広、画角での撮影ができればよい。第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1 (内向き系）に関しては、複数視点に対応する必要がある。

[0023] 第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1 (内向き系）における立体画像の提示に関しては、前述の TWISTERで既に実現されている。また第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1 (内向き系）の撮像に関しても回転カメラのシャツタタイミング制御による方法 (林淳哉，田中健司，圓道知博，舘すすむ運動多カメラのシャッタタイミング制御によるステレオ撮像系の構築，日本 VR学会第 8回大会論文集， pp. 269 - 70, 2003.；)力既に提案されてヽる。

[0024] 図 2 (A)及び (B)は、すでに提案されて!、る第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1の構造と概念を説明するための図である。第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1は、第 1の地点に居る人 3の回りを回転する複合回転構造体 10を備えている。複合回転構造体 10は、発光素子列構造体 11と、遮光部構造体 12と、撮影装置 13とを備えている。発光素子列構造体 12は、周方向に所定の間隔をあけて配置された左目用の発光素子列 14及び右目用の発光素子列 15から構成される発光素子列対 16が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置された構造を有する。左目用の発光素子列 14及び右目用の発光素子列 15は、一つのパッケージに三色の発光体が入っている発光素子が複数個縦に並んだ構造を有している。なお実際的には、複数の発光素子列対 16が図示しない円筒状のフレームに支持された構造を有する。また遮光部構造体 12は、複数の発光素子列 16に対応して発光素子列構造体 11の内側に配置され、内部（第 1の地点）に居る人 3の両眼の視差によって人 3に立体映像〜8Ίを提示するように複数の遮光部 17が周方向に所定の間隔をあけて配置された構造を有する。各遮光部 17は板状を呈しており、支持部材 18を介して対応する発光素子列 16の取付板に支持されている。撮影装置 13は、この例では隣り合う 2 枚の遮光部 17, 17の間に形成されたスリット Sを通して内部の中心 (第 1の地点）に居る人 3を撮影するように配置されている。具体的には、隣り合う二つの発光素子列 1 6, 16の間にカメラ 19が位置するように、図示しない円筒状のフレームに装着されている。ここでカメラ 19は、いわゆる連続して撮影を行う場合に用いるビデオカメラである。複数の発光素子列 16及び複数のカメラ 19への駆動電力は、複合回転構造体 1 0を回転自在に支持する図示しない支持装置に設けられた電源力電気ブラシを介して供給される。なお複合回転構造体 10の重量は重くなるが、複合回転構造体 10 にバッテリを搭載して、このバッテリを電源として利用するようにしてもよい。またカメラ 19からの映像信号は、スリップリングと光ロータリージョイントを利用して、複合回転構造体 10を回転自在に支持する図示しない支持装置に設けられた送信装置に送信される。なお映像信号を電波や光を利用した無線通信手段を用いて伝送するようにしてもよいのは勿論である。また第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4から受信した映像信号は、複合回転構造体 10に実装された図示しない発光素子列駆動回路に無線で送信され、図示しな、発光素子列駆動回路は受信した映像信号に基づヽて複数の発光素子列の発光ダイオードを点滅させる。なお複合回転構造体 10を回転するための回転駆動機構については、図示及び説明を省略する。

図 3は、本発明の実施の形態で用いる第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4における撮影装置 23を除いた基本構造を示している。そして図 4は、第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4の内部構成を説明するための配置図である。この外向き系の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4は、第 2の地点に居る複数の人 6〜8 (図 1)の中央に配置される複合回転構造体 20を備えて、る。この複合回転構造体 2 0は、発光素子列構造体 21と、遮光部構造体 22と、撮影装置 23とを備えた構造を有する。発光素子列構造体 21は、周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列 24が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された構造を有する。一次元発光素子列 24は、複数個の発光ダイオードが縦 (鉛直方向）に列をなすように支持部材に対して取り付けられた構造を有する。発光素子列構造体 21を構成する複数の一次元発光素子列 24は、それぞれ鉛直方向に単色の発光ダイオードが並んだ構造を有しており、赤色、緑色、青色の 3種類の一次元発光素子列が周方向に繰り返し並んで発光素子列構造体 21が構成されている。なお第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1で使用している発光素子列と同様に、一つのパッケ一ジに三色の発光体が入っている発光素子が複数個縦に並んだ構造とすることもできる。複数の一次元発光素子列 24は、各一次元発光素子列 24の上下位置に配置された図示しな、リング状の細、連結フレームによって連結されて、る。したがって外部からは、複数の一次元発光素子列 24の内側空間が、隣り合う二つの一次元発光素子列 24の間に形成されるスリット 25を通して見えるようになつている。

そして図 4に示すように、本実施の形態で用いる第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4では、撮影装置 23を構成する複数のカメラ 26が、隣り合う二つの一次元発光素子列 24の間に形成されるスリット 25内にそれぞれ配置されている。複数の力メラ 26は、一次元発光素子列 24の本体に対して固定されている。また複数の一次元発光素子列 24及び複数のカメラ 26への駆動電力は、複合回転構造体 20を回転自在に支持する図示しない支持装置に設けられた電源力電気ブラシを介して供給される。なお発光素子列構造体 21の重量は重くなるが、発光素子列構造体 21にバッテリを搭載して、このバッテリを電源として利用するようにしてもよい。またカメラ 26からの映像信号は、無線を利用して、発光素子列構造体 21を回転自在に支持する図示しなヽ支持装置に設けられた送信装置に送信される。また第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1から受信した映像信号は、発光素子列構造体 21に実装された図示しない発光素子列駆動回路に無線で送信され、図示しない発光素子列駆動回路は受信した映像信号に基づいて複数の一次発光素子列 24の発光ダイオード LE Dを点滅させる。なお本実施の形態では、図 4に示すように、発光素子列構造体 21 を構成する複数の一次元発光素子列 24の外側にそれぞれ第 1の偏向板 27として直線偏光板を配置してある。これらの第 1の偏向板 27は、一次元発光素子列 24を構成する発光ダイオード LEDが実装された本体に対して適宜の取付手段を介して取り付けられている。

[0027] パララクスバリアと呼ばれる遮光部構造体 22は、発光素子列構造体 21の外側に配置され、撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4の外側に居る複数の人 6〜8の両眼の視差によって各人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部 28が周方向に所定の間隔をあけて配置された構造を有する。発光素子列構造体 21と遮光部構造体 22とは、発光素子列構造体 21の回転速度が遮光部構造体 22の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転する。発光素子列構造体 21と遮光部構造体 22とを逆方向に回転させるための駆動構造の説明は省略する。またこの例では、遮光部構造体 22の複数の遮光部 28は、一次元発光素子列 24の外側にそれぞれ配置した第 1の偏向板 27として用いられている直線偏光板と偏向軸が直交する偏向板 (第 2の偏向板）によりそれぞれ構成してある。なお図 3に示した構造のように、遮光部構造体 22を、個別の複数の遮光部 28を備えた構造にする場合には、複数の遮光部 28をすベて偏向板により構成すればよい。また図 4に示すように、複数の遮光部 28と光を通過させる光通過部とを交互に並べて連続的な構造物としてもよ、。図 4 の場合には、隣り合う二つの遮光部 28の間に位置する光通過部は透明なシートで構成することができる。この例では、第 1の偏向板 27として直線偏光板を用いたが、円偏向板、楕円偏向板等を用いることができるのは勿論である。

[0028] 図 3の原理構造のように遮光部 28を個別に設けていくと、隣り合う二つの遮光部 28 間のスリット 29の幅寸法は非常に狭いものとなり、カメラ 26には外部力も必要十分な光量が入らなくなる。そこで遮光部 28をそれぞれ第 1の偏光板 27を通過した光の通過を阻止する第 2の偏向板により構成すると、カメラ 26には外部力必要十分な光量が入るようになる。すなわち発光ダイオード LEDから見ると、第 1の偏光板 27を通過した光でも遮光部 28に当たるものは外部に放射されることがない。これに対して外側力も見ると、遮光部 28を通過して内部に入った光は、第 1の偏光板 27に遮られるだけで、カメラ 26には到達する。したがってこのような構成を採用すると、カメラ 26に必要十分な光量の光を入れることが可能になる。

[0029] 本実施の形態で用いる 3次元ディスプレイ装置 4の基本原理については、既に発明者の一部が「1次元光源アレイとパララタスノリアを回転させる方式による円筒形の立体ディスプレイ」として発表している（圓道知博，梶木善裕，本田捷夫，佐藤誠:全周型 3次元ディスプレイ，電子情報通信学会論文誌， Vol. J84-D-II, No. 6. pp. 1 003 -011, 2001. )。発表した試作機においては 1度毎といった狭い間で異なる画像を提示できる。動作原理は次のようになっている。図 3のように、遮光部構造体 22 ( パララクスバリア）と、その内側にある発光素子列構造体 21とが双方共に回転する。回転方向は逆である。発光素子列構造体 21に設けた複数の一次元発光素子 24が回転することによって、円筒面状の画像を表示することが可能となる。発光素子列構造体 21と遮光部構造体 22 (パララクスバリア)双方の回転によって相対位置が高速に変化する。それによつて遮光部構造体 22のスリットを通って出る細い光束の向きが走査され、それに同期して一次元発光素子列を構成する発光ダイオード素子の輝度を変化させることによって、時分割で光線の再現を行う。その結果見る方向によって異なる画像 (立体画像)を見せることが可能となる。

[0030] この三次元ディスプレ装置 4において、視線一致を図るために、第 1の撮影装置付き 3次元ディスプレイ装置 1 (TWISTER)と同様に発光素子列構造体に複数のカメラ 26を取り付けてある。具体的な、遮光部構造体 (パララクスバリア） 22に関しては、例えば試作機では 1800rpmという高速で回転する。これにカメラを取り付けて回転させることは遠心力の問題など力現実的ではない。これに対して発光素子列構造体 21 は、同試作機で lOOrpm程度の速度で回転する。 lOOrpmは、比較的低速であるので、隣り合う二つの一次元発光素子列 24の間にカメラ 26を搭載することは十分可能である。

[0031] 本実施の形態で提案する相互テレイグジスタンスシステムでは、情報の流れは、第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1 (内向き撮像系)から第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4 (外向き提示系：観察者複数)へ送信される画像情報の流れと、逆向きの第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4 (外向き撮像系)から第 1 の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1 (内向き提示系:観察者 1人)へ送信される画像情報の流れの 2つに分けられる。このうち内向き撮像系力外向き提示系への流れでは、完全な多人数対応とするためには視差画像 (光線情報)を十分密に取得し、これらを表示する必要がある。これを実施すると、情報量が膨大となる。しかしな力実際のコミュニケーションを考えた場合、数人程度の人数に対応すれば十分実用性はあると考えられる。そのため、視点数を限るという簡略ィ匕をすることにより、情報量を少なくすることが可能である。その一つの方法は、観察者それぞれの視点位置を計測し、内向き撮像系でそれぞれの位置に対応した観察者人数分の画像を取得して、外向き表示系で各画像を対応する観察者の方向へ表示することである。非接触 ·非装着な方法による観察者の視点位置計測にお、ては、簡単な画像計測による方法や、人間の眼底の再帰性反射を利用したものなどが実用レベルにあり、視点に追従した画像提示にも利用されて!ヽる。多くの例では視点追従は一人に対して行われているが、視点位置計測自体は複数人に対応することは容易と考えられる。また、任意方向からの撮像に関しては第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1 (TWI STER)の撮像系にて既に提案 ·検討されて!、る。

次に、第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4の実現性を確認するために、実際の円筒型ディスプレイを使用して画像の表示実験を行った。ここで用いた装置は、発明者の一部が開発したもの（圓道知博，本田捷夫:全周型 3次元動画ディスプレイ一カラー動画像表示システム一， 3次元画像コンファレンス 2002論文集， pp. 8 9 - 2, 2002. )をベースとし実時間の実写画像表示への対応を行ったものである。その仕様を表 1に示す。

[表 1] 画素ピッチ 1 [mm]

画素数 1254 ( H) 256 (V )

視域角 360° ( 1画素あたり 60° )

光線の角度間隔 1 ⁰

立体像サイズ 0200 256 [mm]

色数 4096 (12b i t)

フレームメモリ容量 6. 9G B

装置の大きさ 800W 800D 1 100H [mm] [0033] 本装置は原理的に光源部分が回転しているため外部から直接配線することができな!、。そこでスリップリングと呼ばれるデバイスを用いて画像情報を内部に伝えて、る。なお実験では、先に開発された装置のハード構成のまま伝送部分をできるだけ高速ィ匕し、内部のロジックを全面的に書き換えることによって、数視点分の視差画像に対しての実時間画像伝送に対応できるようにした。画像情報の伝送速度は 10MBZ sec程度となっており、これはおよそ 4視点分の画像を 30fpsで伝送する速度に相当する。

[0034] 外向きに映像を提示する際の理想的な姿は、十分に高密度な視差画像を提示することである。これは視点追従などを行わなくても多人数観察に対応できるからである。実時間伝送ができないものの、本来本装置は 1度間隔での視差画像提示が可能である。そこで、まず初めに静止画による多視差画像の表示を行った。第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 1 (TWISTERIII)にデジタルビデオカメラ 19を搭載し、低速で人物の周囲を回転させて全周画像を取得し、本実験装置にて表示を行った。提示された画像は図 5に示すように観察方向に応じて適切な画像が観察され、しカゝも自然な立体視が可能であった。特にディスプレイの周囲を移動しながら観察すると運動視差の効果によって非常に高い臨場感を感じ、まるで円筒の中に顔が浮かんでヽるかのようであった。

[0035] 実験で用いた表示装置は直径約 200mmの大きさの円柱形空間内に立体像を表示することが可能である。遠隔コミュニケーションの用途には、少なくとも直径は、 300 〜400mm程度必要であると思われる。し力し、この程度の大きさであれば現在の装置と全く同じ構成で単純に大型化するだけで実現可能である。現状の装置では伝送速度はおよそ 30fpsで 4視点分となっている。しかし、し力るべき回路構成とすれば安価なスリップリングを用いたままでも容易に数倍に高速ィ匕することは可能であり、数視点のステレオ画像の入出力が実現できる。また、回転体との接続に光ロータリージョイントを用いた光通信を行えば帯域を大幅に向上することが可能であり、 1度間隔 36 0視点分の動画像を実時間で伝送することも可能である。

[0036] なお使用するカメラ 19及び 26として、高速カメラを搭載することによって密度の高い光線情報の実時間取得と表示が可能となり、遠隔コミュニケーション以外への応用ち期待でさる。

[0037] 図 6は、本発明の方法を実施する場合に用いることができる他の第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4'の構成を概略的に示す図である。図 6においては、図 3 及び図 4に示した第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4の構成と同様の部分に図 3及び図 4に付した符号に 100の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。この第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 4,では、撮影装置 123を遮光部構造体 122の外側に位置して周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカメラ 1 26から構成する。複数のカメラ 126は、遮光部構造体 122の回転を阻害することなく複数のカメラ 126を発光素子列構造体 121に対して取り付けるように構成された取付用構造物 130によって支持されている。遮光部構造体 122が lOOrpm程度の速度回転している場合、特に複数のカメラ 126の存在は、目障りになるものではない。なお力メラの位置として、好ま U、のは一次元発光素子列力もの光をできるだけ遮らな、位置である。具体的には、円周方向の位置では隣り合う 2つの一次元発光素子列の中間位置であり、半径方向の位置は遮光部構造体 12に当たらない位置でできるだけ一次元発光素子列に近、位置であるが好ま、。

産業上の利用可能性

[0038] 従来提案されて!ヽる第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 (前述の TWISTE R)どうしで構成された相互テレイグジスタンス環境では、複数人が一堂に会した状態を、参加者が一人ずつ撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置 (TWISTER)に入った形でのバーチャル環境でしか実現できな力つた。し力しながら、本発明によれば、第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を用いることにより、第 2の撮影機能付き 3 次元ディスプレイ装置に第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置内部の人間の分身として立体映像を実空間に存在させることができるため、実際に居合わせる複数の人間の中に、テレイグジスタンスしてヽる人間が混在してヽる状態を作ることが可能である。もちろん複数の第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を第 2の地点に存在させた場合には、テレイグジスタンスする人間を更に増やすことができる。なおその際には、第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置と複数の第 2の撮影機能付き 3 次元ディスプレイ装置との間を選択的に接続するようにすればょ、。

Claims

請求の範囲

第 1の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像を提示する立体映像提示機能と第 1の地点に居る人を撮影する撮影機能とを備えた第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置と、

第 1の地点と離れた第 2の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像を提示する立体映像提示機能と第 2の地点に居る人を撮影する撮影機能とを備えた第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置とを用いて、

前記第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置で撮像した前記第 1の地点に居る人の映像を前記第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置で立体映像として前記第 2の地点に居る人に提示し、

前記第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置で撮像した前記第 2の地点に居る人の映像を前記第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置で立体映像として前記第 1の地点に居る人に提示することにより遠隔地に居る人どうしの通信を実現する撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法であって、

前記第 1の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置として、前記第 1の地点に居る人の回りを回転する第 1の複合回転構造体を備え、

前記第 1の複合回転構造体が、周方向に所定の間隔をあけて配置された左目用の発光素子列及び右目用の発光素子列から構成される発光素子列対が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された第 1の発光素子列構造体と、前記複数の発光素子列に対応して前記発光素子列構造体の内側に配置され、前記第 1の地点に居る人の両眼の視差によって前記第 1の地点に居る人に立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置されてなる第 1の遮光部構造体と、前記第 1の地点に居る人を撮影する第 1の撮影装置とを備えた構造を有するものを用い、

前記第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置として、前記第 2の地点に居る複数の人の中央に配置される第 2の複合回転構造体を備え、

前記第 2の複合回転構造体が、周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された第 2の発光素子列構造体と、前記第 2の発光素子列構造体の外側に配置され、前記第 2の地点に居る複数の人の両眼の視差によって前記第 2の地点に居る複数の人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置されてなる第 2の遮光部構造体と、前記第 2の複合回転構造体の外側に位置する前記第 2の地点に居る複数の人を撮影する第 2の撮影装置とを備えた構造を有するものを用いることを特徴とする撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法。

[2] 前記第 2の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置は、前記第 2の発光素子列構造体と前記第 2の遮光部構造体とが、前記第 2の発光素子列構造体の回転速度が前記第 2の遮光部構造体の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転するように構成されており、

前記第 2の撮影装置は前記第 2の発光素子列構造体と一緒に回転して前記第 2の地点に居る複数の人を撮影するように前記第 2の発光素子列構造体に装着されている請求項 1に記載の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法。

[3] 前記第 2の撮影装置は、前記第 2の発光素子列構造体を構成する複数の前記一次元発光素子列の隣り合う 2つの前記一次元発光素子列の間にそれぞれ配置された複数のカメラ力構成され、

前記第 2の発光素子列構造体を構成する複数の前記一次元発光素子列の外側にそれぞれ第 1の偏光板が配置され、

前記第 2の遮光部構造体の前記複数の遮光部が前記第 1の偏光板を通過した光の通過を阻止する第 2の偏向板によりそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項 2に記載の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法。

[4] 前記第 2の撮影装置は、前記第 2の遮光部構造体の外側に位置して周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカメラ力なり、

前記複数のカメラは、前記第 2の遮光部構造体の回転を阻害することなく前記複数のカメラを前記第 2の発光素子列構造体に対して取り付けるように構成された取付用構造物によって支持されている請求項 2に記載の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法。

[5] 立体映像を見る複数の人の中央に配置される複合回転構造体を備えた撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置であって、

前記複合回転構造体が、

周方向に所定の間隔をあけて配置された前記一次元発光素子列が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された発光素子列構造体と、

前記発光素子列構造体の外側に配置され、前記複数の人の両眼の視差によって前記複数の人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置されてなる遮光部構造体と、

前記複合回転構造体の外側に位置する前記複数の人を撮影する撮影装置とを備えた構造を有し、

前記発光素子列構造体と前記遮光部構造体とが、前記発光素子列構造体の回転速度が前記遮光部構造体の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転するように構成されており、

前記撮影装置が前記発光素子列構造体と一緒に回転して前記複数の人を撮影するように前記発光素子列構造体に装着され、

前記撮影装置が、前記発光素子列構造体を構成する複数の前記一次元発光素子列の隣り合う 2つの前記一次元発光素子列の間にそれぞれ配置された複数のカメラから構成され、

前記発光素子列構造体を構成する複数の前記一次元発光素子列の外側にそれぞれ第 1の偏光板が配置され、

前記遮光部構造体の前記複数の遮光部が前記第 1の偏光板を通過した光の通過を阻止する第 2の偏向板によりそれぞれ構成されていることを特徴とする撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置。

[6] 前記発光素子列構造体の回転速度は、前記遮光部構造体の回転速度の 1Z10 以下である請求項 5に記載の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置。

[7] 立体映像を見る複数の人の中央に配置される複合回転構造体を備えた撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置であって、

前記複合回転構造体が、

周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された発光素子列構造体と、

前記撮影装置は、前記遮光部構造体の外側に位置して周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカメラ力なり、

前記複数のカメラは、前記遮光部構造体の回転を阻害することなく前記複数のカメラを前記発光素子列構造体に対して取り付けるように構成された取付用構造物によつて支持されていることを特徴とする撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置。

前記発光素子列構造体の回転速度は、前記遮光部構造体の回転速度の 1Z10 以下である請求項 7に記載の撮影機能付き 3次元ディスプレイ装置。