JPH10174127A

JPH10174127A - 立体表示方法および立体表示装置

Info

Publication number: JPH10174127A
Application number: JP8334237A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Matsumoto; 幸則松本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】パララックスバリア方式等の立体表示装置で
は、良好な立体映像が見られる位置が限定されており、
使い勝手が悪い。【解決手段】立体表示装置はカメラ２０、２２、前後
および左右インジケータ２４、２６をもつ。カメラ２
０、２２で観視者を撮影し、その目の位置を特定する。
目の位置と良好な立体映像が結像する位置とのずれを前
後および左右方向で表示することで、最適観視位置を知
らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は立体表示方法と装
置、特に、左右両目に対して異なる映像を与えることに
よって立体感を現出せしめる方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示装置の表示面は通常二次元であるた
め、映像を立体的に表示するためにはなんらかの工夫が
必要である。従来より立体表示技術としていくつかの技
術が知られており、例えば、画面にレンチキュラーレン
ズやパララックス（視差）バリアを重ねた表示装置があ
る。レンチキュラーレンズには、表面に微細な弧状の凸
部が連続的に多数設けられており、この屈折作用によっ
て、右目からは右目用の映像（以下、右目映像）を構成
する画素のみが、左目からは左目用の映像（以下、左目
映像）を構成する画素のみが見える仕組みになってい
る。右目映像と左目映像には視差がつけられており、立
体視が可能となる。

【０００３】一方、パララックスバリアは、図１５に示
すごとく、表示面２に右目映像４と左目映像６を交互に
表示し、これをパララックスバリアとよばれる遮蔽面８
を通して分離する仕組みである。遮蔽面８には微細なス
リット１０があり、右左の目にはそれぞれ右目映像４、
左目映像６のみが到達する。ここで、観視者の両目を結
ぶ方向をｘ方向（水平方向ともいう）、表示面２から観
視者の目に向かう方向をｚ方向（奥行き方向ともいう）
とし、・ｐｂ：交互に表示される左右映像領域の幅（すなわ
ち、ｐｂは表示面２における右目映像４の幅であり、ま
た表示面２における左目映像６の幅でもあり、以下単に
「表示幅」という）・ｐｓ：ストライプ状の開口幅、および開口間の遮蔽
幅（以下「開口幅」ということばで代表させる）・ｄ：遮蔽面と表示面の距離・ｅｚ：遮蔽面と目の距離・Ｅ：両目の間隔・ｂｒｘ：図中、表示面２の最上位置（右端）にある左
目映像６の最上端（右端）のｘ座標・ｓｒｘ：図中、遮蔽面８の最上位置（右端）にある遮
蔽部の最上端（右端）のｘ座標・ｅｒｘ：右目のｘ座標と表記すれば、表示幅ｐｂと開口幅ｐｓには、各部の相
似関係をもとに以下の関係づけがなされている。

【０００４】ｐｓ／ｅｚ＝ｐｂ／（ｅｚ＋ｄ）＝（ｐｂ−ｐｓ）／ｄ（式１）一方、適切な観視位置では、ｐｓ／Ｅ＝ｄ／（ｅｚ＋ｄ）（式２）が成り立つ。また、同図の直線Ｌに関する相似関係か
ら、（ｓｒｘ−ｅｒｘ）／ｅｚ＝（ｂｒｘ−ｓｒｘ）／ｄ（式３）も成り立つ。なお、式３については、遮蔽面８と表示面
２の位置関係に一定の周期性を認めてもよい。すなわ
ち、図中、両目がＸ軸方向に両目の間隔Ｅの偶数倍だけ
移動した場合も適切な視覚位置となるので、これも考慮
した場合、式３は整数ｋを用いて次のように一般化でき
る。

【０００５】（ｓｒｘ−ｅｒｘ）／ｅｚ＝（ｂｒｘ＋２ｋｐｂ−ｓｒｘ）／ｄ（式４）式４は遮蔽面８の右端のみに関する式であるが、式１、
２が満たされる限り、図１５のごとくすべてのスリット
１０の境界と左右目映像の境界が正しく対応する。した
がって、これらの式を満たすとき、観視者の両目に異な
る映像が正しく分離されて到達するため、これらの映像
に予め視差を与えておくことにより、立体視が実現す
る。

【０００６】以上の従来一般的な立体表示装置の課題
は、観視者の頭の位置が少しでもずれると逆視（逆立体
視ともいう）状態になることである。逆視とは、右目か
ら左目映像、左目から右目映像がそれぞれ見える状態を
いう。この問題に対処すべく、ヘッドトラッキングとよ
ばれる技術が「三次元映像の基礎」（泉武博監修、ＮＨ
Ｋ放送技術研究所編、オーム社）の１５４、１５５ペー
ジに紹介されている。ヘッドトラッキングでは、観視者
の頭の動きを赤外線、磁気、超音波などで検出し、頭の
移動に連動させて右目用の画素と左目用の画素を適宜入
れ替える。この他、表示装置の上部に赤外線センサをお
き、観視者の頭の動きを検出してレンチキュラースクリ
ーンの位置を機械的に変更するヘッドトラッキング技術
がある旨も記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の画素の入替技術
では、逆視になったときこれを解消することができる。
しかし現実には、逆視を十分に解消できない場合、すな
わち適切な観視位置と逆視状態となる観視位置の中間に
観視者が位置する場合、一般にモアレが生じることが知
られている。モアレとは表示面に黒い縞模様が見える不
都合な表示状態をいい、観視者の頭の位置が左右だけで
なく、前後にずれていても発生する。逆視のみならずモ
アレも考えた場合、画素の入替だけで問題を解決するこ
とは難しい。モアレが生じたとき、観視者が頭の位置を
修正してこれを解消しようと努めても、なかなか適切な
位置を見い出すことができない。特に、頭が左右のみな
らず前後にもずれている場合、適切な位置を試行錯誤で
見い出す必要がある。この作業には一般に極めて長い時
間を要することが知られており、その使い勝手の悪さが
この種の装置の普及に大きな足かせとなっている。

【０００８】一方、上述のスクリーンの機械的移動技術
の課題は、その精度とリアルタイム性にある。画素単位
の微妙な位置決めを、頻繁かつ小刻みに動く観視者の頭
に合わせて機械的に行うには限界がある。機構系も当然
大がかりにならざるをえない。またこの技術も、観視者
による適切な位置の発見を手助けしない。

【０００９】本発明はこうした課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、観視者による適切な観視位置の
発見を容易にする立体表示方法と装置の提供にある。本
発明の別の目的は、観視位置を問わず、適切な表示状態
を精度よくリアルタイムに実現する方法と装置の提供に
ある。本発明のさらに別の目的は、観視者の個人差も考
慮し、逆視やモアレの発生を効果的に抑制可能な方法と
装置の提供にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の立体表示装置
は、観視者の両目用に異なる映像を表示する装置であ
り、観視者の位置を検出する検出手段と、その検出結果
に基づき、より適切な観視位置を計算する計算手段と、
その計算結果を観視者に示す指示手段とを含む。この構
成にて、観視者が装置の画面を見ようとすると、検出手
段が観視者の位置を検出し、計算手段がより適切な観視
位置を計算する。この計算結果が指示手段によって観視
者に指示される。このため、観視者が容易に適切な観視
位置を知ることができる。

【００１１】前記計算手段は、より適切な観視位置を前
後および左右の二方向について計算し、前記指示手段は
観視者に対してより適切な観視位置を前後および左右の
二方向について示すことにしてもよい。例えば、この立
体表示装置が観視者と表示手段との間にスリットのよう
な遮蔽手段またはレンチキュラレンズのような右目映像
と左目映像を分別する映像分別手段を有する場合、計算
手段による計算の例は以下のとおりである。

【００１２】まず観視者の前後方向の位置については、
観視者の仮の両目間距離（人間の標準的な値であれば、
例えば６．５ｃｍ）を設定する。一方、表示手段の右
目、左目映像の幅と、映像分別手段の分別部の幅（スリ
ットの場合は開口部の幅または遮蔽部の幅）は既知であ
るから、これらの値と前述の仮の両目間距離、および表
示手段と映像分別手段の距離を用い、これらの幾何学的
な関係から、映像分別手段との関係における観視者の理
想的な前後方向位置（これを理想前後位置という）が算
出される。一方、左右方向の位置については、理想前後
位置と、表示手段の右目、左目映像の幅およびピッチ
と、映像分別手段の分別部幅との幾何学的な関係から、
一般に周期性をもった理想的な左右方向の位置（これを
理想左右位置という）が算出できる。

【００１３】一方、観視者の現実の前後方向位置（これ
を現実前後位置という）は、検出手段によって、例えば
その顔の中心位置を検出することによって判明する。同
様に観視者の現実の左右方向の位置（これを現実左右位
置という）は、検出手段によって、観視者の右目または
左目などを検出することで判明する。指示手段では、理
想前後位置と現実前後位置を比較し、まず前後方向に関
して観視者により適切な観視位置を指示する。左右方向
についても同様であるが、理想左右位置が周期性をもつ
場合、現実左右位置の両側に理想左右位置が存在するこ
とを考慮した上で現実左右位置にもっとも近い理想左右
位置を見い出し、その理想左右位置をより適切な観視位
置として指示すればよい。

【００１４】本発明の立体表示装置は、観視者の両目間
隔を測定することによって前記計算手段を較正する較正
手段をさらに含んでもよい。両目間隔は、例えばつぎの
過程で測定できる。すなわち、まず観視者がもっとも良
好な映像が見える観視位置に自ら移動する。つづいて、
この観視位置と、表示手段と映像分別手段の距離と、映
像分別手段の分別部幅の幾何学的な関係から、その観視
者の両目間隔を計算する。

【００１５】一方、本発明の立体表示方法は、観視者の
各目に、該各目に対応した映像が入力されるように映像
を部分的に遮蔽しつつ透過することにより立体表示する
方法であって、映像がもつ解像度よりも表示手段の解像
度を高く設定したうえで、映像がもつ解像度を超える細
かさで表示手段における映像の遮蔽または透過状態を制
御する。ここで「遮蔽」とは映像が右目または左目に届
かないようにすることをいい、画素と目の間にスリット
などの障害物をおくほか、映像をレンチキュラーレンズ
などで屈折させ、異なる方向に向ける場合などがある。
ここで「遮蔽または透過状態を制御する」とは、例えば
スリットとしてＬＣＤ板を観視者と表示面（表示部）の
間に用いる場合、このＬＣＤ板に形成されるスリット幅
（遮蔽部幅）を変化させるようにＬＣＤ板の遮蔽または
透過状態を制御することをいう。「解像度」とは表現の
細かさの程度をいい、例えば一画面の画素数で表すこと
ができる。ここでは、映像のもつ解像度よりも表示手段
（表示デバイス、ディスプレイ装置など）の解像度のほ
うが高いため、映像の一画素に対して複数の単位表示部
位が対応する。これらの単位表示部位のうちいずれかを
オフすれば、その部分が遮蔽状態になる。オフ以外に
も、例えば、ある観視位置に対して適切に右目映像を表
示していた単位表示部位が、観視位置の変更に伴って右
目に対して遮蔽状態になり、かつ左目映像を表示すべき
状態になったとき、この単位表示部位に左目映像を表示
することにより、適切な映像を継続的に供給することが
できる。この立体表示方法によれば、きめ細かく遮蔽状
態を制御できるので、逆視だけでなくモアレに対処しや
すくなる。しかも、観視者がいま存在する位置自体が映
像を見るために適切な位置になるため、観視者は試行錯
誤をする必要がない。

【００１６】別の本発明の立体表示方法は、観視者の各
目に、該各目に対応した映像が入力されるように映像を
部分的に遮蔽しつつ透過することにより立体表示する方
法であり、左右各目に到達した映像がそれぞれ該各目に
とって適切となるよう、観視者の位置に基づき、電気的
作用によって映像の遮蔽または透過状態を制御する。
「電気的作用」の例に、画素のオンオフ、遮蔽に用いる
電子的なスリットのオンオフがある。この方法によれ
ば、例えば画素単位の微小な制御が可能であり、機械的
作用に比べて一般にリアルタイム性で勝る。さらに、機
構も複雑になる必要がない。

【００１７】別の本発明の立体表示装置は、表示手段
と、該表示手段と観視者の間に設けられ、該観視者の各
目に対して該各目に対応した映像が入力されるように映
像を部分的に遮蔽するための遮蔽手段と、を備えるパラ
ラックスバリア方式の装置であり、前記遮蔽手段は、表
示手段における両目映像の表示幅に対応する幅より狭い
幅を有する透過状態と遮蔽状態を選択可能な単位遮蔽部
位の集合からなる遮蔽部を有する。この立体表示装置は
さらに、前記観視者の位置を検出する検出手段と、該検
出手段の検出結果に応じて前記遮蔽部の各単位遮蔽部位
の前記状態を制御する制御手段とを備える。ここで「表
示手段における両目映像の表示幅に対応する幅」（以下
「標準遮蔽幅」という）とは、遮蔽手段と表示手段が目
から一点透視で見えるため、表示幅と遮蔽手段の開口部
幅、すなわち透過状態にある部分の幅が一致しないこと
を考慮している。例えば、目から表示面までの距離が目
から遮蔽面までの距離のＫ倍であるとき、標準遮蔽幅は
表示幅の１／Ｋになる。本発明では、単位遮蔽部位の幅
をその標準遮蔽幅よりも狭くとる。好ましくは、単位遮
蔽部位の幅は標準遮蔽幅の１／Ｍ（Ｍは２以上の整数）
であり、したがって表示幅の１／（Ｋ・Ｍ）である。

【００１８】この構成によれば、検出手段が観視者の位
置を検出したとき、制御手段によって遮蔽面の各単位遮
蔽部位の状態が制御される。この制御手順の例として、
まず検出手段によって観視者の両目の位置を特定する。
つづいて制御手段により、１．検出された右目の位置と表示手段に表示された右目
映像とを結ぶ直線上の単位遮蔽部位が透過状態になり、２．検出された右目の位置と表示手段に表示された左目
映像とを結ぶ直線上の単位遮蔽部位が遮蔽状態になり、３．検出された左目の位置と表示手段に表示された左目
映像とを結ぶ直線上の単位遮蔽部位が透過状態になり、４．検出された左目の位置と表示手段に表示された右目
映像とを結ぶ直線上の単位遮蔽部位が遮蔽状態になる、ように遮蔽部を制御する。本発明では単位遮蔽部位が多
数存在し、これらを別個に制御できるため、きめの細か
い遮蔽制御が可能になる。その結果、観視者が現に存在
する位置において、逆視はもとより、モアレを良好に軽
減することができる。

【００１９】さらに別の本発明に係る立体表示装置は、
表示手段と、該表示手段と観視者の間に設けられ、該観
視者の各目に対して該各目に対応した映像が入力される
ように映像を部分的に透過するための開口を有する遮蔽
手段と、を備えるパララックスバリア方式の装置であ
り、前記表示手段は、遮蔽手段における開口部幅に対応
する幅より狭い幅を有する単位表示部位の集合からなる
表示部を有する。この立体表示装置はさらに、前記観視
者の位置を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果
に応じて前記表示部の各単位表示部位の表示状態を制御
する制御手段とを備える。

【００２０】ここで、遮蔽手段におけるひとつの開口部
を通過して観視者の一方の目に到達する表示映像の幅を
ｂｓ’（以下、必要に応じて「本来の表示幅」という）
とすれば、「遮蔽手段における開口部幅に対応する幅よ
り狭い幅」とは、ｂｓ’よりも狭い幅である。本発明で
は、単位表示部位の幅を本来の表示幅よりも狭くとり、
その好ましい幅は、本来の表示幅の１／Ｍ（Ｍは２以上
の整数）である。

【００２１】この構成によれば、例えば以下のような制
御手順が考えられる。まず検出手段によって観視者の両
目の位置を特定する。つづいて制御手段により、１．検出された右目の位置から遮蔽手段の開口部の任意
の箇所を結ぶ直線上にある単位表示部位が右目映像を表
示する状態になり、２．検出された左目の位置から遮蔽手段の開口部の任意
の箇所を結ぶ直線上にある単位表示部位が左目映像を表
示する状態になり、３．検出された右目の位置から遮蔽手段の開口部の任意
の箇所を結ぶ直線上、および検出された左目の位置から
遮蔽手段の開口部の任意の箇所を結ぶ直線上、の両直線
上にある単位表示部位については、１．２．の例外とし
て、なにも表示しない状態になる、ように表示部を制御
する。本発明では単位表示部位が多数存在し、これらを
別個に制御できるため、きめの細かい遮蔽制御が可能
で、逆視やモアレにも対処しやすい。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態を適宜図
面を参照しながら説明する。

【００２３】実施形態１．図１は、観視者による適切な
観視位置の発見を支援する立体表示装置の外観図であ
る。同図では立体表示装置としてノートタイプのＰＣ
（パーソナルコンピュータ）を描いているが、これは通
常のテレビジョンセットなどであってもよい。

【００２４】同図のごとくこの装置は、観視者を撮影す
る２つの小型カメラ２０、２２と、観視者の位置が適切
な観視位置（以下「適正位置」という）からそれぞれ前
後、左右にどの程度ずれているかを示す前後インジケー
タ２４、左右インジケータ２６と、パララックスバリア
が設けられた図１５と同等の構成による表示画面２８を
もつ。なお、図１５と同一箇所または対応する箇所は同
一符号または同一記号で示す。ふたつのカメラ２０、２
２はステレオカメラの役割を果たす。前後および左右イ
ンジケータ２４、２６はそれぞれ複数のＬＥＤからな
り、確認を容易にするために、適正位置を示す中央のＬ
ＥＤ２４ａ、２６ａのサイズを大きくしている。前後イ
ンジケータ２４では、同図で下にいくほど観視者が適正
位置から後ろに離れており、上にいくほど逆に近すぎる
ことを示す。左右インジケータ２６は、適正位置から右
にずれるほど右のＬＥＤが点灯し、左ならその逆にな
る。

【００２５】図２はこの装置の内部構成図である。同図
のごとくこの装置は、カメラ２０、２２で撮影された観
視者の映像を入力してその位置を検出する検出部３０
と、適正位置を計算する計算部３２と、その計算結果を
もとに観視者に位置を指示する指示部３６と、必要に応
じて観視者の両目間隔を測定し、計算部３２を較正する
較正部３４をもつ。指示部３６は前述の前後および左右
インジケータ２４、２６からなる。

【００２６】この構成において、観視者がこの装置の前
にきたとき、ふたつのカメラ２０、２２がこれを撮影す
る。撮影された映像は検出部３０に送られる。検出部３
０ではコンピュータビジョン技術など既知の技術を用い
て観視者の顔の位置を検出する。コンピュータビジョン
とは、ステレオカメラで撮影された複数の映像間でセグ
メントマッチング（領域の特徴をもとに領域どおしの対
応関係を把握する処理）を行い、映像間における対応領
域の水平変位をもとに三角測量の原理でその領域の三次
元位置を特定する物***置認識技術である。本実施形態
の場合、例えば映像から観視者の顔の領域を抽出し、こ
の領域の映像内位置をふたつの映像間で比較する。仮に
顔が無限遠にあれば、この領域は映像内の同じ位置に存
在するはずである。一方、顔が近づくほど、右のカメラ
２０の映像内では左寄りに、左のカメラ２２の映像内で
は右寄りに写る。この水平変位の度合いによってカメラ
と顔の距離が判明し、顔の位置が特定できる。なお、観
視者の位置の三次元座標のうち観視条件に関わる座標系
はＸ座標とＺ座標であるため、以降Ｘ座標、Ｚ座標のみ
を考慮し、顔の中心の座標を（ｆｘ，ｆｚ）と表記す
る。座標（ｆｘ，ｆｚ）は検出部３０から計算部３２に
与えられている。なお、顔の中心が両目間の中心でない
とした場合でも、顔の中心と両目間の中心は近接した位
置となるので、ｆｚを近似的に両目間の中心のｚ座標と
して扱える。ここでＺ軸の原点はスリット１０の位置に
設定する。

【００２７】計算部３２では、まず奥行き（ｚ）方向が
検証される。式２から適切な奥行きｅｚは、ｅｚ＝Ｅ・ｄ／ｐｓ−ｄ（式５）である。したがってΔｚ＝ｆｚ−ｅｚがずれを示すか
ら、Δｚが正で大きくなるほど図１の前後インジケータ
２４の下のＬＥＤが点灯し、Δｚが負で大きくなるほど
上のＬＥＤが点灯するよう指示部３６に対して信号を送
る。Δｚ＝０の場合は前後インジケータ２４の中央の大
きなＬＥＤを点灯させる。

【００２８】一方、左右方向については、式４のごとく
適正位置が周期的に存在することに留意しなければなら
ない。つまり顔がずれているとき、顔を左右いずれの方
向にもっていっても、視野角の問題を度外視すれば、理
論上適正位置が存在する。ここでは顔の移動量が少ない
ほうを求め、その適正位置に対する顔のずれを左右イン
ジケータ２６に示すとする。ここで式４を変形すれば、ｅｒｘ＝ｓｒｘ−ｅｚ（ｂｒｘ＋２ｋ・ｐｂ−ｓｒｘ）／ｄ（式６）が適切な観視位置における右目のＸ座標である。ここで
ｅｒｘは任意の整数ｋに対応して複数存在するので、整
数ｋの関数とみなして式６の右辺をＡ（ｋ）と表記す
る。

【００２９】一方、検出された観視者の右目のＸ座標は
ｆｘ−Ｅ／２であり、これをｆｒｘとおくと、一般に、Ａ（ｋ）＜ｆｒｘ≦Ａ（ｋ−１）なるｋが求まる。ここでｆｒｘ＝Ａ（ｋ−１）なら観視
者が適正観視位置にいることを意味し、Ａ（ｋ）＜ｆｒ
ｘ＜Ａ（ｋ−１）なら適正観視位置からずれていること
を意味する。求められたｋに対して、 Δｘ_-＝ｆｒｘ−Ａ（ｋ）（式７）は、現在の観視位置における右目よりもさらに右側に存
在する適正観視位置のうち右目にいちばん近いもののＸ
座標と、現在の観視位置における右目のＸ座標とのずれ
を示す。一方、 Δｘ₊＝Ａ（ｋ−１）−ｆｒｘ（式８）は、現在の観視位置における右目よりも左側に存在する
適正観視位置のうち右目にいちばん近いもののＸ座標
と、現在の観視位置における右目のＸ座標とのずれを示
す。したがって、Δｘ_-≦Δｘ₊であれば目を右に移動す
るよう指示すべきであり、左右インジケータ２６の左側
のＬＥＤを点灯するよう（つまり現在の位置が左にずれ
ていことを示すよう）指示部３６に信号を送る。左側の
いずれのＬＥＤを点灯するかは、Δｘ_-のとりうる最大
値から決める。具体的には式７、８から、 Δｘ_-＋Δｘ₊＝Ａ（ｋ−１）−Ａ（ｋ）＝２ｅｚ・ｐｂ／ｄ（式９）であるから、Δｘ_-＝ｅｚ・ｐｂ／ｄのときにいちばん
左のＬＥＤが点灯するよう制御する。逆にΔｘ_-＞Δｘ₊
の場合は、同様の処理を右側のＬＥＤに対してなせばよ
い。

【００３０】こうして計算部３２による計算が終了する
と、ＬＥＤの点灯信号が指示部３６に出される。指示部
３６では、信号にしたがって必要なＬＥＤを点灯させ
る。

【００３１】以上の構成によって観視者に対する移動指
示が可能になるが、観視者によって両目間隔Ｅにある程
度のばらつきがあることを考慮すれば、このＥを測定し
て計算部３２を適宜較正することが望ましい。較正部３
４はこの機能を果たすものであり、較正部３４を利用す
るためにまず以下の手順を実行する。

【００３２】１．指示部３６に従い、観視者は顔を移動
させる。２．指示部３６の示す適正位置において観視者が良好な
映像を見ることができない場合、さらに顔を微小移動さ
せ、もっとも良好に映像が見られる位置を得る。

【００３３】３．その位置が決まったら、顔を固定した
まま、例えば画面に表示された「較正実行ボタン」をク
リックする。

【００３４】較正実行指示は較正部３４に伝えられる。
較正部３４は検出部３０の出力のうち指示がなされた瞬
間のｆｚを取得し、保持しておく。この観視者の両目間
隔をＥ’とすれば、Ｅ’は式２のｅｚをｆｚで置き換え
た式、ｐｓ／Ｅ’＝ｄ／（ｆｚ＋ｄ）（式１０）を満たす。式１０のｆｚが既知であるから、Ｅ’も判明
する。較正部３４は判明したＥ’を計算部３２に渡し、
もとのＥとの置き換えを指示する。以降、計算部３２は
Ｅ’を用いた計算を行う。

【００３５】以上が本実施形態の立体表示装置の構成と
動作である。この装置によれば、観視者が容易に適正位
置を見い出すことができる。特に、左右のみならず前後
のずれが含まれる場合でも、これら二方向について位置
のずれが示されるため、従来非常に困難とされたモアレ
の解消が容易になる。両目間隔についても較正機能があ
るため、観視者ごとに装置を最適化することができる。
なお、本実施形態については以下のような変形技術も考
えられる。

【００３６】（１）ここではステレオカメラによる顔位
置の検出を行ったが、これは当然赤外線など他の方法を
用いてもよい。目に光を当ててその反射によって目の位
置を特定する構成とすれば、さらに精度が増すと考えら
れる。

【００３７】（２）本実施形態ではパララックスバリア
方式の立体表示装置を説明したが、当然ながら本装置を
レンチキュラーを用いた立体表示装置に適用することが
できる。その他、適正位置の発見が必要な立体表示装置
全般に適用可能である。

【００３８】（３）ここでは開口幅と遮蔽幅が同じｐｓ
であるとしたが、開口幅と遮蔽幅については、開口幅≦
遮蔽幅の関係が満たされればよい。

【００３９】実施形態２．実施形態１では適正位置を示
す装置を説明した。ここでは観視者のいる位置自体が適
正位置に変わるよう、遮蔽面の状態を電気的に変更する
装置を説明する。この装置の場合、観視者自身が適正位
置を求めて移動する必要がなくなる。実施形態２の装置
外観は図１同等でよいが、前後および左右インジケータ
２４、２６は原則として不要になる。

【００４０】図３は本実施形態の立体表示装置の内部構
成図である。同図において図２同等の構成には同一の符
号を与え、適宜説明を省略する。同図で特徴的な構成
は、開口幅の調節が可能な遮蔽面４０と、観視者の位置
に応じて開口幅を制御する遮蔽面制御部４２である。

【００４１】一方、図４は表示面２、遮蔽面４０および
両目の位置関係を示している。それらの位置自体は図２
と同じである。図４のごとく、本実施形態の遮蔽面４０
は、図中上からｓ（０）、ｓ（１）…という細い単位遮
蔽部位（幅をｕｓとする）の集合面として形成されてい
る。単位遮蔽部位は、例えばＬＣＤの画素のように光を
透過する状態（以下「オフ」という）と遮蔽する状態
（以下「オン」という）のふたつの状態のいずれかをと
る。従来の技術で用いたパラメータに加えて新たに用い
るパラメータは以下のとおりである。

【００４２】・ｕｓ：単位遮蔽部位の幅・ｓｘ（ｉ）：単位遮蔽部位ｓ（ｉ）の中心のｘ座標・ｅｌｘ：左目のｘ座標以上の構成において、観視者がこの装置の前に現れたと
き、まず検出部３０がその顔の中心位置を検出し、検出
結果である座標データを遮蔽面制御部４２に出力する。
遮蔽面制御部４２では各単位遮蔽部位のオンオフを決定
する。図５は表示面２、遮蔽面４０および右目位置を示
す点Ｐを座標平面にとった様子を示している。ここで
は、条件１：「右目から、ある単位遮蔽部位ｓ（ｉ）を通し
て見える映像が１００％右目映像である」という条件を
式で表すことを考える。図５のごとく、点Ｐからｓ
（ｉ）の両端を一点透視で見たとき、これが表示面２上
で右目映像４の領域に含まれる必要がある。ｓ（ｉ）の
両端のｘ座標はｓ（ｉ）±ｕｓ／２であり、右目映像４
の領域の両端のｘ座標はｂｒｘ＋（２ｋ−１）ｐｂ、ｂ
ｒｘ＋２ｋｐｂであるから、条件１は次の２式と等価で
ある。

【００４３】 brx+(2k-1)pb ≦ (sx(i)-us/2-erx)(1+d/ez)+erx ＜ brx+2kpb (式11) brx+(2k-1)pb ≦ (sx(i)+us/2-erx)(1+d/ez)+erx ＜ brx+2kpb (式12) 同様に条件２：「左目から、ある単位遮蔽部位ｓ（ｉ）
を通して見える映像が１００％左目映像である」につい
ては次の２式と等価になる。

【００４４】 brx+2kpb ≦ (sx(i)-us/2-elx)(1+d/ez)+elx ＜ brx+(2k+1)pb (式13) brx+2kpb ≦ (sx(i)+us/2-elx)(1+d/ez)+elx ＜ brx+(2k+1)pb (式14) 遮蔽面制御部４２では式１１〜１４の計算を各単位遮蔽
部位について行い、それら４つの式をすべて満足する単
位遮蔽部位をオフ（透過）、それ以外の単位遮蔽部位を
オン（遮蔽）する。図４はこうしてオンオフの制御され
た遮蔽面４０を示しており、ここではｓ（０）〜ｓ
（４）がオン、ｓ（５）〜ｓ（９）がオフというよう
に、５つの単位遮蔽部位ごとにオンオフが繰り返されて
いる。

【００４５】図６は図４の状態から観視者が左側にずれ
ている場合の位置関係を示している。同図の場合でも遮
蔽面制御部４２における一連の計算は図４のときと同じ
である。図６の場合、観視者の移動に伴って単位遮蔽部
位のオンオフがひとつづつずれ、例えば図４ではオフだ
ったｓ（１５）がオンになっている。図７は観視者が離
れた場合、図８は近づいた場合をそれぞれ示しており、
いずれの場合も単位遮蔽部位のオンオフを的確に行うこ
とで適切な映像を供給することができる。

【００４６】以上本実施形態によれば、観視者が現に存
在する位置が適正位置に変わるため、観視者が試行錯誤
で適正位置を探す必要がない。また、遮蔽面の制御が電
気的作用で行われるため、スクリーンを機械的に動かす
従来技術に比べて観視者の移動に対する追従性がよく、
一般に精度も高い。なお、本実施形態については以下の
変形技術も考えられる。

【００４７】（１）本実施形態では前後および左右イン
ジケータは不要であるが、これらを併設しても構わな
い。特に前後インジケータについては、映像の明るさの
関係から設けることに利点がある。すなわち、図７、図
８を図４、図５と比較すればわかるとおり、図７、図８
では右目映像と左目映像の分離は的確にできるものの、
オン状態の単位遮蔽部位の数が増える。このため、目に
投じる映像が暗くなる。これはもともと式１においてｅ
ｚを理想的な距離と定めたためである。このため、理想
値ｅｚに対するずれを前後インジータで示せば、観視者
はより良好な映像を見ることができる。

【００４８】（２）検出部３０で観視者が複数存在する
ことが判明した場合、例えば画面に最も近い者に合わせ
て遮蔽面の制御を行う方法がある。もちろん、複数の観
視者のすべてについて式１１〜１４を計算してもよく、
理論上は複数の観視者全員に対応することが可能な場合
もある。しかし、その場合オンする単位遮蔽部位が増え
ると考えられるため、ある程度オンの数が増えれば、あ
るひとりに絞って制御してもよい。ここでも前後および
左右インジケータを併設しておき、制御の対象から外れ
た者に対してより望ましい位置を指示してもよい。

【００４９】実施形態３．実施形態２では、遮蔽面を制
御して立体表示の最適化を図った。本実施形態では表示
面のほうを制御することにより、観視者の位置に応じた
制御を行う。

【００５０】図９は本実施形態の立体表示装置の内部構
成図である。同図で図３と異なる構成は、表示幅ｐｂよ
りも狭い幅を単位に表示状態を制御することの可能な表
示面５０と、これを制御する表示面制御部５２である。
なお、図３と違って遮蔽面８自体は固定的である。

【００５１】図１０は表示面５０、遮蔽面８および両目
の位置関係を示している。それらの位置自体は図２と同
じである。図１０のごとく、表示面５０は図中上からｂ
（０）、ｂ（１）…という細い単位表示部位（幅はｕ
ｂ）の集合面として形成されている。単位表示部位は表
示画素そのものでもよい。右目映像４、左目映像６の各
領域はともに複数の単位表示部位で構成され、同じ領域
に含まれる単位表示部位は同一の内容を表示している。
すなわち、本実施形態は映像のもつ解像度よりも表示装
置の解像度を高く設定し、映像のもつ解像度を超える細
かさで表示装置の表示状態を制御するものである。単位
表示部位の状態は、何らかの映像を表示しているオン状
態と、何も表示していないオフ状態に大別され、オン状
態の中では、左目映像を表示している状態と右目映像を
表示している状態に分かれる。ここでパラメータを以下
のとおり追加する。

【００５２】・ｕｂ：単位表示部位の幅・ｂｘ（ｉ）：単位表示部位ｕ（ｉ）の中心のｘ座標以上の構成において、観視者がこの装置の前に現れたと
き、まず検出部３０がその位置を検出し、検出結果を表
示面制御部５２に出力する。表示面制御部５２では各単
位表示部位の表示状態を決定する。図１１は表示面５
０、遮蔽面８および右目位置を示す点Ｐを座標平面にと
った様子を示している。ここで、条件１：「ある単位表示部位ｕ（ｉ）が遮蔽面８によっ
て右目に対して１００％遮蔽される」という条件を定式
化する。図１１のごとく、点Ｐからｕ（ｉ）の両端を一
点透視で見たとき、これが遮蔽面８のあるスリット１０
に遮られる必要がある。ｕ（ｉ）の両端のｘ座標はｂｘ
（ｉ）±ｕｂ／２であり、スリット１０の両端のｘ座標
はｓｒｘ＋２ｋｐｓ、ｓｒｘ＋（２ｋ＋１）ｐｓである
から、条件１は次の二式と等価である。

【００５３】 srx+2kps ≦ (bx(i)-ub/2-erx)ez/(ez+d)+erx ＜ srx+(2k+1)ps (式15) srx+2kps ≦ (bx(i)+ub/2-erx)ez/(ez+d)+erx ＜ srx+(2k+1)ps (式16) となる。したがって式１５、１６を満たす単位表示部位
には左目映像を表示すればよい。同様に条件２：「ある
単位表示部位ｕ（ｉ）が遮蔽面８によって左目に対して
１００％遮蔽される」については次の二式になる。

【００５４】 srx+2kps ≦ (bx(i)-ub/2-elx)ez/(ez+d)+elx ＜ srx+(2k+1)ps (式17) srx+2kps ≦ (bx(i)+ub/2-elx)ez/(ez+d)+elx ＜ srx+(2k+1)ps (式18) これら式１７、１８を満たす単位表示部位には右目映像
を表示すればよい。表示面制御部５２では式１５〜１８
の計算を各単位表示部位について行い、その表示状態を
決める。図１０はこうしてオンオフの制御された表示面
５０を示しており、ここでは斜部ｕ（０）〜ｕ（４）に
左目画像６、空白部ｕ（５）〜ｕ（９）に右目画像４が
表示され、以下同様の繰り返しとなる。

【００５５】図１２は、図１０の状態から観視者が左側
にずれた場合、図１３は同様に後方にずれた場合、図１
４は前方にずれた場合の表示面の制御状態を示してい
る。図１２の場合、図１０に比べて両目の映像が全体に
一単位表示部位分、右にずれている。図１３における新
たな配慮は、ｂ（４）、ｂ（５）、ｂ（１４）、ｂ（１
５）が両目から見える状態にあることである。そこで、
これらの単位表示部位をオフとし、右目映像も左目映像
も表示しない。図１４ではｂ（０）、ｂ（９）、ｂ（１
０）、ｂ（１９）に対して同様の措置がとられる。

【００５６】以上本実施形態によれば、実施形態２同
様、観視者が現に存在する位置が適正位置になる。した
がって実施形態２同様の効果が得られる。実施形態２で
述べた変形技術に加え、本実施形態はパララックスバリ
ア方式以外の立体表示装置に適用可能である。例えば、
レンチキュラーレンズを表示面に貼りつけた装置におい
て、レンズの凹凸よりも幅の狭い単位表示部位を多数設
け、右目に対して左目映像が到達しうる単位表示部位に
ついては表示をオフしたり、その単位表示部位に左目映
像の代わりに右目映像を表示すればよい。また、実施形
態１同様、本実施形態でも開口幅と遮蔽幅は一致してい
る必要はなく、開口幅≦遮蔽幅の関係が満たされればよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１に係る立体表示装置の外観図であ
る。

【図２】実施形態１の立体表示装置の内部構成図であ
る。

【図３】実施形態２の立体表示装置の内部構成図であ
る。

【図４】実施形態２における表示面、遮蔽面および両
目の位置関係を示す図である。

【図５】実施形態２において、表示面、遮蔽面および
右目の位置Ｐの座標平面上の位置を示す図である。

【図６】図４の状態から観視者が左側にずれている場
合の位置関係を示す図である。

【図７】図４の状態から観視者が遠ざかった場合の位
置関係を示す図である。

【図８】図４の状態から観視者が近づいた場合の位置
関係を示す図である。

【図９】実施形態３の立体表示装置の内部構成図であ
る。

【図１０】実施形態３における表示面、遮蔽面および
両目の位置関係を示す図である。

【図１１】実施形態３において、表示面、遮蔽面およ
び右目の位置Ｐの座標平面上の位置を示す図である。

【図１２】図１０の状態から観視者が左側にずれてい
る場合の位置関係を示す図である。

【図１３】図１０の状態から観視者が遠ざかった場合
の位置関係を示す図である。

【図１４】図１０の状態から観視者が近づいた場合の
位置関係を示す図である。

【図１５】従来一般的なパララックスバリア方式の立
体表示原理を示す図である。

【符号の説明】

２，５０表示面、４右目映像、６左目映像、８，
４０遮蔽面、１０スリット、２０，２２カメラ、２
４前後インジケータ、２６左右インジケータ、２８
表示画面、３０検出部、３２計算部、３４較正
部、３６指示部、４２遮蔽面制御部、５２表示面
制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観視者の両目用に異なる映像を表示する
立体表示装置において、観視者の位置を検出する検出手段と、その検出結果に基づき、より適切な観視位置を計算する
計算手段と、その計算結果を観視者に示す指示手段と、を含むことを特徴とする立体表示装置。
【請求項２】前記計算手段は、より適切な観視位置を
前後および左右の二方向について計算し、前記指示手段
は観視者に対してより適切な観視位置を前後および左右
の二方向について示す請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項３】観視者の両目間隔を測定することによっ
て前記計算手段を較正する較正手段をさらに含む請求項
１、２のいずれかに記載の立体表示装置。
【請求項４】観視者の各目に、該各目に対応した映像
が入力されるように映像を部分的に遮蔽しつつ透過する
ことにより立体表示する立体表示方法において、映像がもつ解像度よりも表示手段の解像度を高く設定し
たうえで、映像がもつ解像度を超える細かさで表示手段
における映像の遮蔽または透過状態を制御することを特
徴とする立体表示方法。
【請求項５】観視者の各目に、該各目に対応した映像
が入力されるように映像を部分的に遮蔽しつつ透過する
ことにより立体表示する立体表示方法において、左右各目に到達した映像がそれぞれ該各目にとって適切
となるよう、観視者の位置に基づき、電気的作用によっ
て映像の遮蔽または透過状態を制御することを特徴とす
る立体表示方法。
【請求項６】表示手段と、該表示手段と観視者の間に
設けられ、該観視者の各目に対して該各目に対応した映
像が入力されるように映像を部分的に遮蔽するための遮
蔽手段と、を備えるパララックスバリア方式の立体表示
装置において、前記遮蔽手段は、表示手段における両目映像の表示幅に
対応する幅より狭い幅を有する透過状態と遮蔽状態を選
択可能な単位遮蔽部位の集合からなる遮蔽部を有し、該立体表示装置はさらに、前記観視者の位置を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記遮蔽部の各単位遮蔽
部位の前記状態を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする立体表示装置。
【請求項７】表示手段と、該表示手段と観視者の間に
設けられ、該観視者の各目に対して該各目に対応した映
像が入力されるように映像を部分的に透過するための開
口を有する遮蔽手段と、を備えるパララックスバリア方
式の立体表示装置において、前記表示手段は、遮蔽手段における開口部幅に対応する
幅より狭い幅を有する単位表示部位の集合からなる表示
部を有し、該立体表示装置はさらに、前記観視者の位置を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記表示部の各単位表示
部位の表示状態を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする立体表示装置。
【請求項８】前記検出手段は、複数の観視者が検出さ
れたとき、そのうちひとりの位置を選択して前記制御手
段に与える請求項６、７のいずれかに記載の立体表示装
置。