JP2662252B2

JP2662252B2 - 立体像表示装置

Info

Publication number: JP2662252B2
Application number: JP63199955A
Authority: JP
Inventors: 進一之瀬; 信二鉄谷; 守人石橋
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: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JPH0250145A

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，立体カメ
ラ，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、ディスプレイ上にフィー
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、わずらわしいだけでなく、相互に
観察者のすがたを見ながら会話を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ィキュラレ
ンズシートで、多数のレンティキュラレンズ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により水平方向に相互に左目用画素，右
目用画素を形成すると、レンティキュラレンズ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
レンティキュラレンズ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
焦点のレンティキュラレンズ2Aを使用さぜる得ない。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を通過した光を同時に目に入射
するため、レンティキュラレンズシート２を貼り浸ける
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
ィスプレイを用いた例がある。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,P
DP,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の表面に張り付けてある。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の焦点面に配置してある。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
ンティキュラレンズ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をレンティキュラレンズ2Aの１ピッチ
内に配置する必要があり、現実の表面ディスプレイでは
外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、頑強を使用せず、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
きと連動させて移動・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の焦点面に配置してある。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。これらの光線レンティキュラレ
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・sin（α１）＝sin（β１）ここで、β１は出射角度、ｎはレンティキュラレンズ
2Aの屈折力である。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
てあるため、Ｒ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
には右目信号が入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り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がディスプレイ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は縮小して示してい
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Ｒ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が左右に移動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,β
２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、Ｒ画素4aには左目用信号を入力し、Ｌ画素
4bには右目用信号を入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
ージセッサ10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
バ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射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で高度分布を測定する
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）は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
くディスプレイ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28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28の動きを合成することに
よりTVカメラ14を外部から移動・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の移動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はレンティキュラレンズシー
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、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、27はリニアモータ、28はカメラ移動台である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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。