JPH01259348A

JPH01259348A - ３次元画像表示装置

Info

Publication number: JPH01259348A
Application number: JP63088620A
Authority: JP
Inventors: Susumu Ichinose; 一之瀬　進; Shinichi Shiwa; 志和　新一; Shinji Tetsuya; 信二鉄谷; Tomoaki Tanaka; 知明田中; Satoru Fujitani; 藤谷　悟
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1988-04-11
Filing date: 1988-04-11
Publication date: 1989-10-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、風景、人物等の３次元画像を、眼鏡無しで立
体感を持たせて再生するための３次元画像表示装置に関
するものである。

（従来の技術）従来、３次元画像を表示する表示装置として様々なもの
があるが、周知の立体眼鏡無しで立体感を観察者に持た
せる代表的な表示装置として、可変焦点ミラーを採用し
たものと、凸レンズで代表される指向性レンズをスクリ
ーンとして採用したものがある。

第２図は、可変焦点ミラーを採用した３次元画像表示装
置の概念図である。第２図において、１は振動鏡、２は
スピーカ、３はＣＲＴデイスプレィ、４は虚像、５は観
察者であり、振動鏡１はスピーカ２による振動に基づき
凹面、平面、凸面と変形しその焦点距離が変わり、この
変形に応じてＣＲＴデイスプレィ３上の画像は、図中破
線で示した虚像４となって、観察者５に観察される。

また第３図は、スクリーンとしてフレネルレンズを採用
した３次元画像表示装置の概念図である。

第３図において、６はスクリーン、７Ｒ，７Ｌは投影機
、８は観察者であり、投影機７Ｒ，７Ｌによりスクリー
ン６上に投影された右目用画像及び左目用画像は、光学
的指向性を“Ｈするスクリーン６の作用を受けて、観察
者８の右目８Ｒ，左目８Ｌにそれぞれ入射され、これに
より、観察者８は３次元画像として立体視可能となる。

しかしこの装置では、不透明な再生画像を得られるが、
立体視可能範囲が固定されているため、観察者８が顔を
多少左右に移動させただけで、立体視が不可能になって
しまうという問題点があった。

そこで出願人は上記問題点を解決するため、第３図に示
すように、テレビカメラ９で観察者８の両眼８Ｒ，８Ｌ
の動き（水平移動、回転移動、視点のみが動（場合及び
これらの８合成された場合を含む。）を検出し、この検
出データに基づいて投影機７Ｒ，７Ｌを両眼８Ｒ，８Ｌ
の動きに追従するように移動させる３次元画像表示装置
を提案した（特願昭６２−２２８５４７号）。この装置
によれば、観察者８が例えば第３図中矢印ａで示す方向
（左方向）に移動したとすると、投影機７Ｒ。

７Ｌを図中矢印すで示す方向（観察者からみて右方向）
に図示しない駆動系により移動させることによって、立
体視可能範囲を連続的に確保していた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前者の装置では、その構造は簡単である
が、虚像４が半透明な像となるため、適用分野が限定さ
れてしまうという問題点があった。

また後者の装置では、観察者８の両眼８Ｒ。

８Ｌの動きに追従するように投影機７Ｒ，７Ｌを移動さ
せるための大型の駆動系が必要となり、ひていは装置の
大型化を招くという問題点があった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、広い分野で適用で
き、しかも小型化を図れる３次元画像表示装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するため、光学的指向性を有
するスクリーンと、右目用画像、左目用画像を投影する
投影機と、該投影機と前記スクリーン間の光路途中に配
設され、前記投影機による両画像を反射し前記スクリー
ン上に投影させる回転可能な反射鏡と、前記両画像の観
察者の両眼の移動位置を検出する両眼位置検出部と、該
両眼位置検出部の検出データに基づいて両眼の移動量を
算出し、前記両画像の投影位置を前記観察者の両眼の移
動位置に追従するように前記反射鏡を回転する駆動制御
部とを備えた。

（作　用）本発明によれば、例えば２台の投影機による右目用及び
左目用の各画像は、反射鏡で反射されてスクリーン上に
投影され、スクリーンの指向性によりこのスクリーンに
向かっている観察者の両眼、即ち右目、左目の位置に対
応して前記各画像が投影され、これにより観察者は臨場
感ある３次元画像を楽しむことができる。

ここで観察者の両眼が移動した場合、両眼位置検出部で
両眼の移動位置が検出され、この検出データに基づいて
駆動制御部で両眼の移動量が求められ、さらに駆動制御
部は両画像が観察者の両眼の動きに追従するように反射
鏡を回転させ、これにより連続的立体視可能範囲が確保
される。

（実施例）第１図は、本発明による３次元画像表示装置の一実施例
を示す概念図であって、従来例を示す第３図と同一構成
のものは同一符号をもって表す。

即ち、６は光学的指向性を有するレンズ、例えばフレネ
ルレンズからなるスクリーン、７Ｒは右目用画像を投影
する投影機、７Ｌは左目用画像を投影する投影機、８は
スクリーン６への投影画像を観察する観察者、８Ｒは観
察者８の右目、８Ｌは観察者８の左目、９は観察者８の
両眼８Ｒ，８Ｌの移動位置を検出する両眼位置検出部、
例えばテレビカメラである。また前記投影機７Ｒ，７Ｌ
の配設位置は、その投影方向がスクリーン６の投影面に
対してほぼ平行となる位置に配設しである。

１０は投影機７Ｒ，７Ｌによる画像を反射してスクリー
ン６上に投影させる回転可能な反射鏡、２０は駆動制御
部で、両眼位置検出部９の検出データに基づいて観察者
８の両眼の移動量及び反射鏡１０の回転角を算出して、
投影機７Ｒ，７Ｌによる両画像の投影位置を観察者８の
両眼８Ｒ。

８Ｌの移動に追従するように反射鏡１０を回転させる。

７−Ｒ，７−Ｌは投影機７Ｒ，７Ｌの反射鏡１０による
反射像、７パＲ，７°゛Ｌは投影機７Ｒ，７Ｌの見かけ
上の像を示している。また、観察者８の移動方向を示す
ため、図中に示すＸ。

ｙ座標系を定義する。即ち、観察者８の左右の移動方向
をＸ（水平）方向、観察者８の上下の移動方向をｙ（垂
直）方向とする。

次に、第４図乃至第６図に基づいて、駆動制御部２０の
構成及び動作をさらに詳細に説明する。

第４図は駆動制御部２０の構成を示すブロック図で、第
５図はその動作のフローチャートである。

第４図において、２１は制御部で、両眼位置検出部９か
らの検出デニタを入力するととともに、例えば黒［］上
の光点を検出して視線方向を算出する方法等により、観
察者８の両眼８Ｒ，８ＬのＸ方向及びＸ方向の移動量を
算出し、さらにこの算出データに基づいて、現在の反射
鏡１０の向きから最適な向きへ反射ｖＬ１０を回転すべ
く垂直（ｙ）軸回転角θ及び水平（ｘ）軸回転角φを算
出する。

２２は垂直軸回転用モータ（以下、ＰＭと称す。）駆動
部で、制御部２１の指示に基づいてＰＭ２３の回転軸を
中心にして角度θだけ反射ｖＬ１０を回転させる。２３
は水平軸回転用モータ（以下、ＨＭと称す。）駆動部で
、制御部２１の指示に基づいてＨＭ２５を駆動し、ＨＭ
２５の回転軸を中心にして角度φだけ反射鏡１０を回転
させる。

第６図は反射鏡１０の駆動機構を模式的に示した図であ
る。第６図によれば、反射ｍ　１０にＨＭ２５の回転軸
２５ａが回転１〕在に取付けられ、ＨＭ２５及び回転軸
１０ａの先端側は反射鏡１０を囲む枠１０ａに取付けら
れ（但し、回転軸２５ａは回転自在）　、ＰＭ２３の回
転軸２３ａが枠１０ａに回転自在に取付けられている。

従って、垂直軸をＩＩＪ心に角度θ回転するときは、枠
１０ｇとともに反射鏡１０が回転し、水平軸を中心に角
度φ回転するときは、反射ｖｔ１０のみが回転する機構
になっている。またＰ　Ｆｖｌ　２３、ＨＭ２５は周知
のＤＣモータ、ステッピングモータ等で構成される。

次に、上記構成による動作を説明する。投影機７Ｒ，７
Ｌによる右目用画像及び左目用画像は反射鏡１０で反射
されてスクリーン６上に投影され、スクリーン６を構成
するフレネルレンズの光学的指向性により、このスクリ
ーン６に視線を向けている観察者８の右目８Ｒ，左目８
Ｌに対応して前記各画像が投影され、観察者８は臨場感
温れる３次元画像を見ることができる。

ここで、観察者８の両眼８Ｒ，８Ｌが第１図中矢印Ｃで
示すＸ方向及びＸ方向に移動した場合、両眼位置検出部
９で両眼の移動位置が検出され、この検出データが制御
部２１に入力される。制御部２１は前述の如（ｘ、Ｘ方
向の移動量を算出し、さらにこの移動量から反射鏡１０
の垂直（ｙ）軸、水平（ｘ）軸を中心とする最適な回転
角θ、φを算出し、この値に基づいたＰＭ駆動部２２、
ＨＭ駆動部２４の駆動によりＰＭ２３、ＨＭ２５が回転
する。これにより反射鏡１０は最適な方向に投影機７Ｒ
，７Ｌによる画像を投影できる位置（第１図中、太い破
線で示めした位置）に回転し、観察者８はたとえ両眼８
Ｒ，８Ｌを動かしたとじても３次元画像の観察を連続的
に行なうことができる。

以上のように本実施例によれば、スクリーン６と投影機
７Ｒ，７Ｌの光路途中に反射鏡１０を配設し、駆動制御
部２０でこの反射鏡１０を回転させることにより、観察
者８の両眼８Ｒ，８Ｌの動きに追従して、最適な位置に
投影機７Ｒ，７Ｌによる各画像を投影できるようにした
ので、観察者８の両眼８Ｒ，８Ｌの動きに投影画像を追
従させるための駆動系を大幅に小型化でき、ひいては装
置全体の小型化を実現できる。

尚、駆動制御部２１の構成は本実施例に限定されるもの
ではなく、反射鏡を回転できる機構を備えているもので
あればよい。また両眼位置検出部９を、観察者８の前方
に配設したがこれに限定されるものではなく、観察者８
の上方、下方、後方のｆＩｊｌれに配設してもよく、こ
れらの場合、例えば観察者８の頭部等の統計的位置関係
から両眼の位置を推定する方法等によって両眼の移動位
置検出を行なうようにすればよい。

また、光学的指向性を有するスクリーンとしては、凸レ
ンズ以外に、多数のシリンドリカルレンズを集合させた
レンティキュラレンズ、微小な凸レンズが多数配置され
たいわゆる縄の目レンズ、猫の目レンズ等の指向性レン
ズ、さらにには凸レンズと同様な光学的性質を示す凹面
鏡のような反射系のものを用いてもよいことは明らかで
ある。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、光学的指向性を
有するスクリーンと、右目用画像、左目用画像を投影す
る投影機と、該投影機と前記スクリーン間の光路途中に
配設され、前記投影機による両画像を反射し前記スクリ
ーン上に投影させる回転可能な反射鏡と、前記両画像の
観察者の両眼の移動位置を検出する両眼位置検出部と、
該両眼位置検出部の検出データに基づいて両眼の移動量
を算出し、前記両画像の投影位置を前記観察者の両眼の
移動位置に追従するように前記反射鏡を回転する駆動制
御部とを備えたので、観察者の両眼の動きに投影画像を
追従させるための駆動系を大幅に小型化することができ
、ひいては装置全体の小型化を図れるとともに、広い分
野で使用することができ、立体眼鏡無しで臨場感温れる
３次元画像を違和感なく連続的に満喫できる映像システ
ムを実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概念図、第２図は可変
焦点ミラーを採用した従来装置の概念図、第３図は指向
性スクリーンを採用した従来装置の概念図、第４図は本
発明に係る駆動制御部の！＋”￥成を示すブロック図、
第５図は駆動Ｉ！Ｉ御部の動作のフローチャート、第６
図は反射鏡の駆動機構の模式図である。図中、６・・・スクリーン、７Ｒ，７Ｌ・・・投影機、
８・・・観察者、８Ｒ・・・右目、８Ｌ・・・左目、９
両眼位置検出部、１０・・・反射鏡、２０・・・駆動制
御部。特　許　出　願　人　　日本電信電話株式会社代理人　
　　弁理士　　吉１）精孝２３ａ反身１銭の、駆重力機Ｊ棗の１臭式図第６図

Claims

【特許請求の範囲】光学的指向性を有するスクリーンと、右目用画像、左目用画像を投影する投影機と、該投影機
と前記スクリーン間の光路途中に配設され、前記投影機
による両画像を反射し前記スクリーン上に投影させる回
転可能な反射鏡と、前記両画像の観察者の両眼の移動位
置を検出する両眼位置検出部と、該両眼位置検出部の検出データに基づいて両眼の移動量
を算出し、前記両画像の投影位置を前記観察者の両眼の
移動位置に追従するように前記反射鏡を回転する駆動制
御部とを備えたことを特徴とする３次元画像表示装置。