JP2000209615A - 眼鏡無し立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平解像度を低下させることなしに多眼式の
立体映像表示を可能にする眼鏡無し立体映像表示装置を
提供する。 【解決手段】 互いに視差を有する二以上の映像を時間
的に交互に投写するプロジェクター１と、該プロジェク
ター１から投写される像を拡散板１１上に結像する結像
手段２１と、透光と遮光を切り換えることができるシャ
ッタ領域を横方向に複数備え、拡散板１１上の各画素像
領域内でそれより狭い幅の映像光到達狭幅領域を形成す
るシャッタ手段４と、各画素像領域内の映像光到達狭幅
領域からの像を拡散板１１から所定の距離の位置に眼間
距離又はこれよりも小さい幅の間隔を伴って順次集光さ
せる導光手段２２と、プロジェクター１から投写される
各映像の投写タイミングに応じてシャッタ領域の透光と
遮光を制御するシャッタ制御手段５と、を備える。

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、特殊な眼鏡を使
用することなく立体映像を観察することができる眼鏡無
し立体映像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の多眼式の立体映像表示の
原理を示した説明図である。画像表示面５０には、レン
チキュラーレンズ５１における一つの縦方向ストライプ
状かまぼこレンズ部５１ａに対応して８つの画素ａ〜ｈ
が形成される。画素ａには図５のカメラ１５ａで撮影し
た映像が表示され、画素ｂにはカメラ１５ｂで撮影した
映像が表示される、という具合に、多方向から撮影した
画像が各画素に表示される。これにより、視点を左右に
動かすことで撮像物体を回り込んで見るといった感覚を
得ることができる。なお、カメラ１５ａ〜１５ｈは、眼
間距離Ｅに対応した間隔で配置されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の多眼式の立体映像表示技術では、８つの画素のそれ
ぞれが一つの方向の映像の表示のみを担当するため、一
人の観察者については上記８つの画素ａ〜ｈのうちの二
つのみが観察（映像認識）に寄与しているに過ぎないこ
とになる。別言すれば、視点の数を増加させるほど観察
する映像の画素ピッチが水平方向に大きくなり、水平解
像度が低下するという欠点があった。

【０００４】この発明は、上記の事情に鑑み、水平解像
度を低下させることなしに多眼式の立体映像表示が可能
であり、また、二眼式の構成として多数の観察者に対し
て個別のヘッドトラッキングを可能にし得る眼鏡無し立
体映像表示装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の眼鏡無し立体
映像表示装置は、互いに視差を有する二以上の映像を時
間的に交互に投写するプロジェクターと、該プロジェク
ターから投写される像を拡散板上に結像する結像手段
と、透光と遮光を切り換えることができるシャッタ領域
を横方向に複数備え、前記拡散板上の各画素像領域内で
それより狭い幅の映像光到達狭幅領域を形成するシャッ
タ手段と、前記各画素像領域内の映像光到達狭幅領域か
らの像を前記拡散板から所定の距離の位置に眼間距離又
はこれよりも小さい幅の間隔を伴って順次集光させる導
光手段と、前記プロジェクターから投写される前記各映
像の投写タイミングに応じて前記シャッタ領域の透光と
遮光を制御するシャッタ制御手段と、を備えたことを特
徴とする。

【０００６】上記の構成であれば、拡散板上の各画素像
領域内に、それより狭い幅となるシャッタ手段の透光領
域に対応した映像光到達狭幅領域（結像ポイント）が形
成される。そして、シャッタ制御手段によって各透光領
域が例えば順繰りに開口することにより、各画素像領域
内で映像光到達狭幅領域（結像ポイント）が移動し、拡
散板から所定の距離の位置において、各映像光到達狭幅
領域に対応する観察領域が眼間距離またはこれより狭い
間隔で順繰りに形成されることになる。そして、拡散板
上に結像される映像が多方向から撮像した映像、或い
は、多方向から撮像した映像に相当するコンピュータ映
像等であれば、多眼式の立体映像表示が行われる。ここ
で、各画素像領域は各方向からの映像の表示を時分割で
担当することになるから、水平解像度を低下させること
なしに多眼式の立体映像表示が可能となる。なお、各画
素像領域内で形成される映像光到達狭幅領域の数を多く
するほど、より多方向からの映像に対応することができ
る。

【０００７】また、この発明の眼鏡無し立体映像表示装
置は、互いに視差を有する二つの映像を時間的に交互に
投写するプロジェクターと、該プロジェクターから投写
される像を拡散板上に結像する結像手段と、透光と遮光
を切り換えることができるシャッタ領域を横方向に複数
備え、前記拡散板上の各画素像領域内でそれより狭い幅
の映像光到達狭幅領域を形成するシャッタ手段と、前記
各画素像領域内の映像光到達狭幅領域からの像を前記拡
散板から所定の距離の位置に眼間距離又はこれよりも小
さい幅の間隔を伴って順次集光させる導光手段と、前記
プロジェクターから投写される前記各映像の投写タイミ
ングに応じて前記シャッタ領域の透光と遮光を制御する
シャッタ制御手段と、前記観察者の位置を検出するセン
サの出力に基づいて前記二つの映像を切り換える映像制
御手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】上記の構成であれば、拡散板から所定の距
離の位置に眼間距離又はこれよりも小さい幅の間隔を伴
って二つの映像領域が交互に形成される。右眼用の映像
領域に観察者の左眼が、左眼用の映像領域に観察者の右
眼が位置したとすると、このときの観察者の頭部位置を
センサが検出し、その観察者の位置に対応する映像光到
達狭幅領域（結像ポイント）が形成されるときに、左右
眼映像を切り換えることで、当該観察者に対して適正に
立体視を行わせることができる。一方、このときの切り
換え映像は他の観察者へは導かれないから、他の観察者
の立体視に不具合を与えることはない。即ち、個別のヘ
ッドトラッキングが可能になる。なお、拡散板上の各画
素像領域内に形成される映像光到達狭幅領域の数を多く
するほど、より多くの観察者に対応することができる。

【０００９】また、前記シャッタ手段を、前記プロジェ
クターの投射レンズの絞り部分に配置され、透光と遮光
を切り換えることができるシャッタ領域を前記投射レン
ズより狭い幅で横方向に２以上備えて成る構成としても
良い。かかる構成であれば、シャッタ手段のシャッタ領
域に関係なくプロジェクターからの映像光が均一に投射
レンズから投射され、シャッタ手段の透光領域に対応し
て拡散板上の各画素像領域内の映像光到達狭幅領域に確
実に結像させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。図１は、この実施の形態の眼鏡無
し立体映像表示装置を示した説明図である。

【００１１】この実施の形態の眼鏡無し立体映像表示装
置は、プロジェクター１と、プロジェクター１の投射レ
ンズ２の前方に配置されたシャッタ手段４と、シャッタ
手段４を制御するシャッタ制御手段５と、映像信号供給
部６と、拡散板１１と、結像手段である入射側レンチキ
ュラーレンズ２１と、導光手段である出射側レンチキュ
ラーレンズ２２と、を備えている。

【００１２】プロジェクター１は、映像信号供給部６か
らの映像信号に基づいて視差を有する二以上の映像を時
間的に順次投写する。このプロジェクター１として、例
えば、液晶プロジェクターが用いられる。映像信号供給
部６は、８つのカメラ（従来の図５参照）からの各々の
映像信号を処理してプロジェクター１に供給する。具体
的には、カメラ１５ａの映像→カメラ１５ｂの映像→カ
メラ１５ｃの映像→カメラ１５ｄの映像→カメラ１５ｅ
の映像→カメラ１５ｆの映像→カメラ１５ｇの映像→カ
メラ１５ｈの映像の順で時間的に順繰りに投写してい
る。

【００１３】シャッタ手段４は、透光と遮光を切り換え
ることができるシャッタ領域を投射レンズ２より狭い幅
で横方向に８個備えている。このシャッタ手段４は、Ｔ
Ｎ液晶層と、このＴＮ液晶層を挟むように設けられた一
対の透明ガラス板と、一方の電極をなすＩＴＯストライ
プパターン部と、他方の透明電極を成すＩＴＯベタパタ
ーンと、出射側／入射側偏光板とを備えてなる。前記Ｉ
ＴＯストライプパターン部は、上記のシャッタ領域に対
応した８本の縦ストライプ状のＩＴＯ膜から成る。な
お、この実施の形態ではシャッタ手段をＴＮ型の液晶パ
ネルにより構成したが、これに限らず他の型の液晶パネ
ルを用いてもよく、更には、分散型液晶パネルを用いる
ことも可能である。

【００１４】シャッタ制御手段５は、前記シャッタ領域
の透光と遮光を制御する。具体的には、前記シャッタ領
域４ａ〜４ｈを一つずつ順繰りに透光させていく制御を
行う。透光位置の移動方向は、この例では図において右
方向としている。透光／遮光の切り換え周期は、プロジ
ェクター１における前記各映像の投写周期に対応してい
る。即ち、カメラ１５ａの映像が投写されるときには、
図において最も左のシャッタ領域４ａのみが透光し、カ
メラ１５ｂの映像が表示されるときには、左から二番目
のシャッタ領域４ｂのみが透光するというようになって
いる。

【００１５】入射側レンチキュラーレンズ２１は、レン
ズ部２１ａ…を有し、プロジェクター１からの映像を拡
散板１１上に結像する。シャッタ手段４と入射側レンチ
キュラーレンズ２１の作用により、拡散板１１上の映像
結像領域には各画素縦列内で画素幅より狭い幅となる前
記各シャッタ領域４ａ〜４ｈに対応した映像光到達狭幅
領域（結像ポイント）を形成する。なお、図において拡
散板１１上に描いている■と□は、物体として存在して
いるのではなく、シャッタ手段４における開口状態の透
光領域に対応する拡散板１１上での集光点（結像ポイン
ト）を□で示し、シャッタ手段４における開口していな
い遮光領域に対応して映像光が到達していない部分を■
で示しているにすぎない。

【００１６】出射側レンチキュラーレンズ２２は、拡散
板１１の各画素像領域のピッチに対応したピッチで配列
されたレンズ部２２ａ…有している。ここで、シャッタ
手段４の全シャッタ領域４ａ〜４ｈを開口状態とさせた
場合（全体が透明になった場合）においては、拡散板１
１の各画素像領域の全体に映像光が結像され、各画素像
領域の各レンズ部２１ａによる観察位置での像は、眼間
距離よりも遙かに大きな範囲のものとなり、両眼におい
て同一の像を観察するため、観察者は立体像を認識する
ことはできない。一方、シャッタ手段４の一つのシャッ
タ領域がに対応する幅で映像光が通過した場合には、拡
散板１１上の各画素像領域の一部分（映像光到達狭幅領
域）が結像ポイントとなり、この一部分についての観察
位置での像は、この実施の形態では眼間距離に相当する
大きさとなる。上記の一部分（映像光到達狭幅領域）の
位置が一つ分ずれると、上記一部分についての観察位置
での像は眼間距離に相当する距離だけ移動することにな
る。

【００１７】図１に示している状態では、前記シャッタ
手段４において左から二番目のシャッタ領域４ｂが開口
しており、この１つの透光領域４ｂに対応して形成され
た拡散板１１上の各画素像領域内の１つの映像光到達狭
幅領域（結像ポイント）からの映像光は、観察者３の右
眼（図１のｂ領域）に導かれる。このとき、プロジェク
ター１からはカメラ１５ｂの映像が投写される。そし
て、次にシャッタ領域４ｃが開口すると、プロジェクタ
ー１ではカメラ１５ｃの映像が投写され、この映像が観
察者３の左眼（図１のｃ領域）に導かれることになる。
更に、その後も、カメラ１５ｄの映像がｄ領域に、カメ
ラ１５ｅの映像がｅ領域に、という具合に、映像が順次
導かれていくことになる。観察者３は、左右方向の移動
に応じてその位置に対応した映像を見ることができる。
勿論、複数人での観察も可能である。

【００１８】そして、かかる構成においては、拡散板１
１上の各画素像領域に一つの方向からの映像の表示を担
当させるのではなく、各画素像領域が各映像の表示を時
分割で担当することになるから、水平解像度を低下させ
ることなしに多眼式の立体映像表示が可能となる。な
お、各画素像領域内で形成される映像光到達狭幅領域の
数を多くするほど、より多くの映像に対応することがで
きる。更に、狭幅の結像ポイントの各レンズ部２２ａに
よる観察位置での像の幅は、眼間距離より小さければよ
く、幅が狭い程、観察者の移動に対し映像がなめらかに
変化する。 （実施の形態２）図２は、この発明の第２の実施の形態
の眼鏡無し立体映像表示装置を示した説明図である。
尚、図１と同一の構成要素には同一の符号を付記してそ
の説明を省略し、相違点を中心に以下に説明する。

【００１９】映像信号供給部６’は、二つのカメラ、例
えば、カメラ１５ｂ，１５ｃ（図５参照）から得られる
２つの映像のみを用い、プロジェクター１から映像
（Ｒ）と映像（Ｌ）を時間的に交互に投写するするとと
もに、映像制御手段７から切り換え指示を受けたときに
は、前記二つの映像（Ｒ）、（Ｌ）を切り換える。映像
制御手段７は、観察者３の頭部位置を検出するセンサ１
０の出力に基づいて前記切り換え指示を映像信号供給部
６’に与える。

【００２０】上記の構成であれば、拡散板１１から所定
の距離の位置に例えば眼間距離に対応する間隔を伴って
二つの映像領域（右眼映像領域，左眼映像領域）が交互
に形成される。ここで、図２に示すごとく右眼用の映像
領域に観察者３Ｂの左眼が、左眼用の映像領域に観察者
３Ｂの右眼が位置したとすると、これをセンサ１０が検
出し、この観察者３Ｂの位置に対応する映像光到達狭幅
領域（結像ポイント）が形成されるとき（シャッタ領域
４ｅ，４ｆが透光するとき）に、左右眼映像が切り換え
られることになり、当該観察者３Ｂに対して適正に立体
視を行わせることができる。一方、このとき、即ち、シ
ャッタ領域４ｅ，４ｆが透光するときには、観察者３Ａ
へは映像は導かれていないから、観察者３Ａの観察に不
具合を与えることはない。即ち、個別のヘッドトラッキ
ングが可能になる。なお、センサ１０の出力に基づき、
観察者が位置していない映像領域に対するシャッタ領域
の透光を停止する等の制御を行ってもよいものであり、
また、左右映像領域の間隔が眼間距離に対応すればよ
く、各映像領域の幅は眼間距離に等しくなくてもよい。 （実施の形態３）以下、この発明の第３の実施の形態を
図に基づいて説明する。

【００２１】図３は、この第３の実施の形態の眼鏡無し
立体映像表示装置を示した説明図である。説明の便宜
上、上記実施の形態１の構成における部材と同一の機能
を有する部材には同一の符号を付記してその説明を省略
している。実施の形態１との相違点は、プロジェクター
１の投射レンズ２の前方に配置していたシャッタ手段４
を、投射レンズ２の絞り部分に配置させた点である。

【００２２】即ち、上記実施の形態１の構成の如く、プ
ロジェクター１の投射レンズ２の前方にシャッタ手段４
を配置させた場合に、プロジェクター１、拡散板１１等
の構成部材の配置関係によっては、拡散板１１上の両端
部分においてシャッタ手段４の透光領域に対応して形成
されるはずの、各画素像領域内での映像光到達狭幅領域
に映像光が到達せずに結像されない虞れがあった。これ
に対して、投射レンズ２の絞り部分にシャッタ手段４’
を配置することにより、シャッタ手段４のシャッタ領域
に関係なくプロジェクター１からの映像光が均一に投射
レンズ２から投射されることとなり、シャッタ手段４の
透光領域に対応して拡散板１１上の各画素像領域内の１
つの映像光到達狭幅領域に確実に結像させることができ
る。

【００２３】なお、このシャッタ手段４を備える構成
は、前述した実施の形態２においても適用できることは
勿論である。また、図３に示しているように、観察可能
領域は一つではなく、複数形成されるものである（実施
の形態１，２においても同様）。

【００２４】尚、上記実施の形態の説明は、本発明を説
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或いは範囲を減縮する様に解すべきではな
い。又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、
特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可
能であることは勿論である。

【００２５】例えば、以上説明した実施の形態では、結
像手段及び導光手段としてレンチキュラーレンズを用い
たが、光量が下がってしまうことには成るが、これに代
えてパララックスバリアを用いることも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、水平解像度を低下させることなく多眼式の立体映像
表示が可能になる。また、二眼式の構成とし、複数の観
察者が居る場合でも個別のヘッドトラッキングが行え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の眼鏡無し立体映像表
示装置を示す説明図である。

【図２】この発明の実施の形態２の眼鏡無し立体映像表
示装置を示す説明図である。

【図３】この発明の実施の形態３の眼鏡無し立体映像表
示装置を示す説明図である。

【図４】従来の多眼式の眼鏡無し立体映像表示装置の原
理図である。

【図５】多眼用の映像を得るための複数のカメラを示し
た説明図である。

【符号の説明】

１ プロジェクター ３ 観察者 ４ シャッタ手段 ５ シャッタ制御手段 ６ 映像信号供給部 ７ 映像制御手段 １０ センサ １１ 拡散板 ２１ 入射側レンチキュラーレンズ（結像手段） ２２ 出射側レンチキュラーレンズ（導光手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに視差を有する二以上の映像を時間
   的に交互に投写するプロジェクターと、該プロジェクタ
   ーから投写される像を拡散板上に結像する結像手段と、
   透光と遮光を切り換えることができるシャッタ領域を横
   方向に複数備え、前記拡散板上の各画素像領域内でそれ
   より狭い幅の映像光到達狭幅領域を形成するシャッタ手
   段と、前記各画素像領域内の映像光到達狭幅領域からの
   像を前記拡散板から所定の距離の位置に眼間距離又はこ
   れよりも小さい幅の間隔を伴って順次集光させる導光手
   段と、前記プロジェクターから投写される前記各映像の
   投写タイミングに応じて前記シャッタ領域の透光と遮光
   を制御するシャッタ制御手段と、を備えた眼鏡無し立体
   映像表示装置。
2. 【請求項２】 互いに視差を有する二つの映像を時間的
   に交互に投写するプロジェクターと、該プロジェクター
   から投写される像を拡散板上に結像する結像手段と、透
   光と遮光を切り換えることができるシャッタ領域を横方
   向に複数備え、前記拡散板上の各画素像領域内でそれよ
   り狭い幅の映像光到達狭幅領域を形成するシャッタ手段
   と、前記各画素像領域内の映像光到達狭幅領域からの像
   を前記拡散板から所定の距離の位置に眼間距離又はこれ
   よりも小さい幅の間隔を伴って順次集光させる導光手段
   と、前記プロジェクターから投写される前記各映像の投
   写タイミングに応じて前記シャッタ領域の透光と遮光を
   制御するシャッタ制御手段と、前記観察者の位置を検出
   するセンサの出力に基づいて前記二つの映像を切り換え
   る映像制御手段と、を備えた眼鏡無し立体映像表示装
   置。
3. 【請求項３】 前記シャッタ手段は、前記プロジェクタ
   ーの投射レンズの前方に配置され、透光と遮光を切り換
   えることができるシャッタ領域を前記投射レンズより狭
   い幅で横方向に２以上備えて成ることを特徴とする請求
   項１又は２に記載の眼鏡無し立体映像表示装置。
4. 【請求項４】 前記シャッタ手段は、前記プロジェクタ
   ーの投射レンズの絞り部分に配置され、透光と遮光を切
   り換えることができるシャッタ領域を前記投射レンズよ
   り狭い幅で横方向に２以上備えて成ることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の眼鏡無し立体映像表示装置。