JP2709772B2 - 観察者追従型表示装置 - Google Patents

観察者追従型表示装置

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JP2709772B2
JP2709772B2 JP4044794A JP4479492A JP2709772B2 JP 2709772 B2 JP2709772 B2 JP 2709772B2 JP 4044794 A JP4044794 A JP 4044794A JP 4479492 A JP4479492 A JP 4479492A JP 2709772 B2 JP2709772 B2 JP 2709772B2
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信二 鉄谷
明 伴野
美雄 永嶋
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株式会社エイ・ティ・アール通信システム研究所
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は観察者追従型表示装置
に関し、特に、立体画像を必要とする分野,立体テレ
ビ,立体ビデオ,遠隔地間で相互通信する立体テレビ電
話や立体テレビ会議のように、観察位置に応じた画像表
示を求められる臨場感会議などに使用されるような観察
者追従型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、三次元画像を表示する手段とし
て、レンティキュラーレンズシートを用いた方式がある
(大越孝敬;三次元画像工学,産業図書)。この方式で
は、特殊な眼鏡(偏光眼鏡,液晶シャッタ眼鏡)を必要
としないので、不快感がなく立体像を見ることができ
る。
【0003】図5は従来のレンティキュラーレンズシー
トを用いた立体表示装置の一例を示す図である。図5に
おいて、異なる4方向の画像が4台のカメラ41,4
2,43,44を用いて入力され、その画像が4台のプ
ロジェクタ21,22,23,24に入力されて立体表
示用スクリーン7に向けて投影される。立体表示用スク
リーン7は2枚のレンティキュラーレンズ1,1を張合
わせてその間に透過型拡散層5を設けた構造になってい
る。レンティキュラーレンズ1の焦点は概ね透過型拡散
層5の位置に設定してある。また、観察者3は立体表示
用スクリーン7を挟んでプロジェクタ21〜24とは反
対側に位置する。
【0004】図6は従来のレンティキュラーレンズを用
いて立体画像を見る原理を説明するための図である。図
6において、異なる4方向の画像がプロジェクタ21〜
24によって立体表示用スクリーン7に向けて投影され
る。立体表示用スクリーン7の特徴は、立体表示用スク
リーン7に対して投影距離と同じ距離に投影された象が
再現されることである。各プロジェクタ21〜24を両
眼間隔に並べると、再現される像61〜64も観察距離
で両眼間隔に再現される。図6に示した例では、観察者
がプロジェクタ22,23の像62,63を見ている。
投影された再現像62,63に映像視差があるので、観
察者3は立体像を見ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の立体表示の問題
としては、以下の点が挙げられる。すなわち、上述の方
法で観察者3が見ることのできる立体視領域は約6.5
cm(人間の両眼間隔)×方向数−1)となる。図6に
示した例では、立体視領域は13.5cmとなり、十分
ではない。多人数で見るときには、13.5cm周期で
立体像を見ることができるが、中心で見る観察者と周辺
で見る観察者はほぼ同じ立体像を見ることになる。臨場
感を伴う会議を想定した場合に、この方法では斜め方向
から見た場合、決して斜め方向の映像を見ることができ
ない。そこで、観察者の指定方向に応じた立体画像を見
るためには、多数の入力カメラと同等数のプロジェクタ
を必要とし、入力系,表示系における装置規模が大きく
なるとともにコストも高くなってしまう。さらに、この
ような方法では、左右方向の立体視位置を広げることが
できるが、奥行方向の立体視距離を広げることができな
いという問題点があった。
【0006】それゆえに、この発明の主たる目的は、立
体像を見る観察者の位置に制限がなく、観察者の見た方
向からの立体像を見ることのできるような観察者追従型
表示装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明はレンティキュ
ラーレンズを2枚張合わせた立体表示用スクリーンと、
右眼画像用プロジェクタと、左眼画像用プロジェクタと
を1組の立体用プロジェクタとして用い、立体表示用ス
クリーンに投影した立体像を表示する観察者追従型表示
装置であって、2枚のレンティキュラーレンズはそれぞ
れの焦点距離が異なっており、立体用プロジェクタは観
察者N人のそれぞれに1対1で対応するように設けら
れ、N人の観察者のそれぞれの観察位置に応じて、対応
する立体用プロジェクタを移動させる移動手段と、立体
表示用スクリーンに対して、観察者の前後の動きに従
い、立体用プロジェクタを前後に移動して投影する場合
に、投影画像内の表示物体の大きさが立体表示スクリー
ン上で概ね変化しないように画像処理する画像処理手段
とを備えて構成される。
【0008】
【作用】この発明に係る観察者追従型表示装置は、N人
の各観察者のそれぞれに対応して立体用ブロジェクタを
設け、各観察者のそれぞれの観察位置に応じて対応する
立体用プロジェクタを移動させ、観察者の前後の動きに
伴い、立体用プロジェクタを前後に移動して投影する場
合に、投影画像内の表示物体の大きさが立体表示スクリ
ーン上で概ね変化しないように画像処理するものであ
る。
【0009】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示す図である。
図1を参照して、立体表示用スクリーン8は2枚のレン
ティキュラーレンズ81と82とその間に設けられる透
過型拡散層83とから構成されている。2枚のレンティ
キュラーレンズ81,82は概ね同一レンズピッチであ
り、異なった焦点距離f1 ,f2 を有している。レンテ
ィキュラーレンズ81,82の焦点面は概ね透過型拡散
層83とされる。立体表示用スクリーン8の一方側には
立体用プロジェクタ91〜94が設けられており、それ
ぞれの立体用プロジェクタ91〜94は右画像投影用プ
ロジェクタ91R〜94Rと左画像投影用プロジェクタ
91L〜94Lとから構成されていて、立体表示用スク
リーン8に向けて画像の投影を行なう。
【0010】なお、立体用プロジェクタ91〜94は観
察者101〜104のそれぞれに1対1で対応がとれて
いる。そして、立体用プロジェクタ91〜94は、それ
ぞれ観察者101〜104の動きと連動しており、図1
上において、たとえば観察者101が右方向に移動する
と立体用プロジェクタ91も右方向に移動し、観察者1
01が左方向に移動すると立体用プロジェクタ91も左
に移動し、観察者101が立体表示用スクリーン8に近
づくと立体用プロジェクタ91も立体表示用スクリーン
8に近づき、観察者101が立体表示用スクリーン8か
ら離れると立体用プロジェクタ91も立体表示用スクリ
ーン8から離れる動きをする。他の観察者102〜10
4のそれぞれに対応する立体用プロジェクタ92〜94
についても上述と同様の動きをする。
【0011】立体用プロジェクタ91〜94でそれぞれ
投影される画像は、観察者101〜104のそれぞれの
視点の位置に対応した画像として表示される。観察者1
01〜104の移動に対する立体用プロジェクタ91〜
94の移動距離は、左右方向の移動については概ね同じ
距離を移動する。前後方向については、観察者101〜
104の移動距離mに対して、概ねm×(f1 /f2
の距離で立体用プロジェクタ91〜94を移動させる。
たとえば、焦点距離f1 =10mm,f2 =50mmと
すると、たとえば観察者101が立体表示用スクリーン
8に対して前後方向に1メートル移動すると、立体用プ
ロジェクタ91の移動距離は20cmである。ここで
は、説明上観察者を4人としたが、観察者の人数を限る
ことなく、それとともに立体用プロジェクタの台数も限
定されるものではない。
【0012】また、観察者101〜101の位置検出
は、三次元磁気センサ(IEEE Trans.Aerosp & Electron
Syst., Vol. AES-15, No.5 1979 ),顔を特徴点を利
用した画像処理による方法(テレビ技法,Vol. 14, No.
36, pp.19 〜24, 1990) および赤外線を用いた距離検出
用PSDを2台用いて観察者の位置を測定する方法を用
いてもよく、観察者の位置がわかればよいので、その方
法を限定するものではない。
【0013】図2はこの発明の一実施例における立体用
プロジェクタの移動方法を示した図である。図2を参照
して、横方向移動用レール11上には、横方向移動台1
41〜144が設けられていて、それぞれの横方向移動
台141〜144上には縦方向移動用レール121〜1
24が固定されている。縦方向移動用レール121〜1
24には立体用プロジェクタ91〜94を搭載した縦方
向移動台131〜134が設けられている。そして、立
体用プロジェクタ91〜94のそれぞれは、縦方向移動
台131〜134によって縦方向移動用レール121〜
124に沿って縦方向に移動し、横方向移動台141〜
144によって横方向移動用レール11上を移動する。
なお、横方向移動台141〜144および縦方向移動台
131〜134は観察者の位置情報に基づいて制御され
る。観察者同士が重なることはないが、観察者が交差す
る場合には、観察者に対応する立体用プロジェクタ91
〜94を切換えて各立体用プロジェクタ91〜94の衝
突が避けられる。前後の重なりを許容する立体用プロジ
ェクタの移動方法については図3で説明する。
【0014】図3は立体表示用スクリーン8に対する正
面図であり、立体用プロジェクタ91〜94の移動方法
を説明するための図である。立体用プロジェクタ91〜
94は立体表示用スクリーン8より奥に設けられてい
る。立体用プロジェクタ91〜94を搭載した移動台1
51〜154は観察者の位置情報に基づいて、電動キャ
スタ(図示せず)により前後左右に移動する。観察者同
士が前後に重なり合った場合、立体用プロジェクタ91
〜94側では後方にある立体用プロジェクタは前方にあ
る立体用プロジェクタによって投影画像が遮られる。こ
の場合は、前方にある立体用プロジェクタに投影画像が
遮られない高さまで後方の立体用プロジェクタが持上げ
られる。なお、立体用プロジェクタの移動方法は上述の
2種類に限定されるものではない。
【0015】図4は立体用プロジェクタが前後に移動し
た場合の投影画像を説明するための図である。図4にお
いて、立体用プロジェクタ9Aは立体表示用スクリーン
8に対して画像16Aを投影し、立体用プロジェクタ9
Bは立体表示用スクリーン8に対して画像16Bを投影
する。ここでは、説明を簡略化するために、立体用プロ
ジェクタ9Aおよび9Bの投影画像は右画像だけを表示
してある。立体用プロジェクタ9Aおよび9Bが立体表
示用スクリーン8に近づくまたは離れる場合、立体用プ
ロジェクタ9A,9Bのピントは常に立体表示用スクリ
ーン8上に合うように調整される。立体用プロジェクタ
9Bが立体表示用スクリーン8に近づくと投影画像面積
は小さくなり、同時に表示される画像も小さくなる。図
4においては、立体用プロジェクタ9Bは観察者10B
に対応する投影機の位置を示しており、立体表示用スク
リーン8に近づいた分だけ投影画像16Bが投影画像1
6Aに比べて小さく投影される。そこで、基準の投影画
像16Aと同じ大きさの物体像が表示されるようにプロ
ジェクタ側の計算機により画像処理を行なう。観察者1
0Aまたは10Bが立体表示用スクリーン8に近づけ
ば、それだけ解像度の良い画像を見ることができる。ま
た、観察者10Aまたは10Bが立体表示用スクリーン
8に近づいても視野角は変化しないので、臨場性は保た
れる。観察者10Aまたは10Bが立体表示用スクリー
ン8より遠ざかる場合についても同様にして、基準の投
影画像16Aと同じ大きさの物体像を表示する。
【0016】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、観察
者N人のそれぞれに対して立体用プロジェクタN台を対
応させ、各観察者の位置情報をもとに観察者の移動に応
じて立体用プロジェクタを移動させるようにしたので、
観察者がどの位置にいても立体視することができる。さ
らに、焦点距離の異なるレンティキュラーレンズを用い
た立体表示用スクリーンを使用することによって、観察
者の移動距離より立体用プロジェクタの移動距離を小さ
くすることができ、装置構成の規模を小さくすることが
できる。また、観察者が立体表示用スクリーンに近づけ
ば、より解像度の高い物体像を見ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す図である。
【図2】この発明の一実施例における立体用プロジェク
タの移動方法を説明するための図である。
【図3】立体表示用スクリーンに対する正面図であり、
立体用プロジェクタの移動方法を示す図である。
【図4】立体用プロジェクタが前後に移動した場合の投
影画像を説明する図である。
【図5】レンティキュラーレンズを用いた従来の立体表
示方法を説明するための図である。
【図6】従来の立体表示方法の原理を示す図である。
【符号の説明】
8 立体表示用スクリーン 81,82 レンティキュラーレンズ 91〜94 立体用プロジェクタ 11 横方向移動用レール 121〜124 縦方向移動用レール 131〜134 縦方向移動台 141〜144 横方向移動台 151〜154 移動台 16A,16B 投影画像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永嶋 美雄 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 5番地 株式会社エイ・ティ・アール通 信システム研究所内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レンティキュラーレンズを2枚張合わせ
    た立体表示用スクリーンと、右眼画像用プロジェクタと
    左眼画像用プロジェクタを1組の立体用プロジェクタと
    して用い、前記立体表示用スクリーンに投影して立体像
    を表示する観察者追従型表示装置であって、 前記2枚のレンティキュラーレンズはそれぞれの焦点距
    離が異なっていて、 前記立体用プロジェクタは観察者N人のそれぞれに1対
    1で対応するように設けられ、さらに前記N人の各観察
    者のそれぞれの観察位置に応じて対応する立体用プロジ
    ェクタを移動させる移動手段、および前記立体表示用ス
    クリーンに対して、観察者の前後の動きに伴い、前記立
    体用プロジェクタを前後に移動して投影する場合に、投
    影画像内の表示物体の大きさが前記立体表示スクリーン
    上で概ね変化しないように画像処理する画像処理手段を
    備えたことを特徴とする、観察者追従型表示装置。
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