JP2000293155A

JP2000293155A - 立体視表示システム

Info

Publication number: JP2000293155A
Application number: JP11104076A
Authority: JP
Inventors: Takao Fujita; 崇夫藤田
Original assignee: MR System Kenkyusho KK
Current assignee: MR System Kenkyusho KK
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】高価なハードウェアを用いることなく、高速
なデータ表示が可能な立体視表示システムを実現するこ
と。【解決手段】右眼用画像と左眼用画像とが走査線単位
で順次合成されて構成されるような、２つの画像データ
から１画面分の立体視表示用データを生成する立体視表
示システムにおいて、２つの画像生成を並列で行う複数
のグラフィックス処理部１４、１５を設けることによ
り、１つのグラフィックス処理部が処理するデータ量が
減少する上、並列に処理が完了するため非常に高速な表
示が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は立体視表示システム
に関し、特に立体視表示用画像データの生成処理に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の立体視表示システムについて、図
５を用いて説明する。図において、立体視表示システム
はデータ処理部３０及び立体視表示器３７から構成され
る。データ処理部３０には、ＣＰＵ３１と、ＣＰＵ３１
の管理下にあり、３次元オブジェクトを保存するメイン
メモリ３２と、ＣＰＵ３１とバス３３で接続されたグラ
フィックス処理部３４と、表示画像データを有するフレ
ームメモリ３５と、フレームメモリ３５からデータを読
み出して立体視表示器を駆動するドライバー回路３６と
から構成される。

【０００３】表示する画像データの作成は次のように行
われる。すなわち、ＣＰＵ３１からバス３３を介して、
グラフィックス処理手段３４へ演算、描画処理を構成す
る命令群が送られ、グラフィックス処理手段３４におい
て各命令に従って計算が実行される。グラフィックス処
理手段３４で計算された結果は立体視表示器に表示され
るイメージとしてフレームメモリ３５に書き込まれる。
フレームメモリ３５の内容はそのままのイメージでドラ
イバー回路３６を介して立体視表示器３７に送られ、表
示される。

【０００４】立体視表示器には種々の方式があるが、例
えば特開平０９−３１１２９４号公報には、リアクロス
レンチキュラ方式の立体視表示器が説明されている。図
７はリアクロスレンチキュラ方式の立体画像表示装置の
例を示す要部斜視図である。図中、６は画像表示用のデ
ィスプレイデバイスであり、例えば液晶素子（ＬＣＤ）
で構成する。１は２枚のガラス基板の間に形成された液
晶層などからなる表示画素部であり、後述する３次元画
像を表示する。図は、偏光板、カラーフィルター、電
極、ブラックマトリクス、反射防止膜などは省略してあ
る。

【０００５】１０は照明光源となるバックライト（面光
源）である。ディスプレイデバイス６とバックライト１
０の間には、市松状の開口８を備えたマスクパターンを
形成したマスク基板（マスク）７を配置している。マス
クパターンはガラスまたは樹脂からなるマスク基板７上
にクロムなどの金属蒸着膜または光吸収材等をパターニ
ングして製作している。バックライト１０、マスク基板
７等は光源手段の一要素を構成している。

【０００６】マスク基板７とディスプレイデバイス６の
間には、透明樹脂またはガラス製の第１のレンチキュラ
レンズ３及び第２のレンチキュラレンズ４を配置してい
る。第１のレンチキュラレンズ３は垂直方向に長い縦シ
リンドリカルレンズを左右方向に並べて構成した縦シリ
ンドリカルレンズアレイであり、第２のレンチキュラレ
ンズ４は水平方向に長い横シリンドリカルレンズを上下
方向に並べて構成した横シリンドリカルレンズアレイで
ある。なお、第１のレンチキュラレンズ３及び第２のレ
ンチキュラレンズ４は夫々マイクロ光学素子３Ｈの一要
素を形成している。

【０００７】ディスプレイデバイス６に表示する画像は
図示するように左右の視差画像Ｒ及びＬを夫々上下方向
に多数の横ストライプ状の横ストライプ画素Ｒ，Ｌに分
割し、それらを例えば画面上からＬＲＬＲＬＲ・・・・
と交互に並べて１つの画像に構成した横ストライプ画像
である。

【０００８】バックライト１０からの光はマスク基板７
の各開口８を透過し、マイクロ光学素子３Ｈを通ってデ
ィスプレイデバイス６を照明し、観察者の両眼に左右の
ストライプ画素Ｒ，Ｌが分離して観察される。

【０００９】すなわち、マスク基板７はバックライト１
０により照明され、開口８から光が出射する。マスク基
板７の観察者側には第１のレンチキュラレンズ３を配置
しており、その各シリンドリカルレンズのほぼ焦点位置
にマスクパターン９がくるようにレンズ曲率を設計して
いる。この断面においては第２のレンチキュラレンズ４
は光学的に何の作用もしないので、開口８上の１点から
射出する光束はこの断面内ではマイクロ光学素子３Ｈを
透過して略平行光束に変換される。

【００１０】マスクパターンの一対の開口部と遮光部は
略第１のレンチキュラレンズ３の１ピッチに対応するよ
うに設定している。

【００１１】また、観察者の所定の位置から第１のレン
チキュラレンズ３までの光学的距離と第１のレンチキュ
ラレンズ３からマスクパターンまでの光学的距離の関係
を元に、第１のレンチキュラレンズ３のピッチとマスク
パターンの一対の開口部と遮光部のピッチを定めること
によって、画面の全幅にわたって、開口部８からの光が
一様に左眼又は右眼に集まるようにすることができる。
このようにしてディスプレイデバイス６上の左右のスト
ライプ画素が水平方向に左眼、右眼の領域に分離して観
察される。

【００１２】第２のレンチキュラーレンズ４は、マスク
７の開口８上の各点から発する光束を、すべてディスプ
レイデバイス６の右目又は左目用ストライプ画素上に集
光して、これを照明、透過して上下方向にのみ集光時の
ＮＡに応じて発散し、観察者の所定の眼の高さから画面
の上下方向の全幅にわたって左右のストライプ画素を一
様に分離して見える観察領域を与えている。

【００１３】このような方式の立体視表示器において、
コンピュータなどで扱う３次元オブジェクトを表示する
場合の一例が「インターネット上の３Ｄデータを裸眼立
体視するＶＲＭＬビューワの開発」内山晋二、山本裕
之、田村秀行（株）ＭＲシステム研究所、「３次元画像
コンファレンス・９８講演論文集」１８９〜１９４ペー
ジ（１９９８年７月１，２日３次元画像コンファレン
ス・９８実行委員会発行）に開示されている。

【００１４】上記文献に記載される方法では、３次元幾
何データから、仮想空間を左右の目の位置に相当する視
点から見た画像を順次生成することを基本とする。走査
線ごとに右画像、左画像と交互に並べるために、表示器
の解像度に対応した一つのフレームバッファに最初に右
画像を描画し、その後ステンシルバッファと呼ばれる描
画用フレームバッファを使用し、１本の走査線おきに描
画更新されない様に設定する。その後左画像を上書きす
ることにより、走査線単位で交互に右画像、左画像が並
ぶ画像データがフレームバッファに書き込まれる。この
フレームバッファの内容をそのままのイメージで前記リ
アクロスレンチキュラ方式の表示器に表示することによ
り立体視を可能とする。

【００１５】図５に示したシステムにおいて、立体視表
示器としてリアクロスレンチキュラ方式の立体視表示器
を用いた場合の表示画像データの作成動作について図５
及び図６を用いて説明する。

【００１６】最初に、ＣＰＵ３１が３次元オブジェクト
記述データ及び視点位置情報などのメインメモリ３２上
のデータを、バス３３を介してグラフィックス処理部３
４に右画像表示用のコマンド群として送る。これを受け
てグラフィックス処理部３４は視点位置に応じたジオメ
トリ演算を行い、その結果を用いてレンダリング処理を
行って表示用画像データを作成する。作成した表示用画
像データは、フレームメモリ３５にフレームイメージと
して書き込みされる（右画像４１）。この場合、１フレ
ーム分のデータ書き込みを行うため、走査線処理部３８
は動作しない。

【００１７】次に、ＣＰＵ３１は３次元オブジェクト記
述データ及び視点位置情報などのメインメモリ３２上の
同一データを、バス３３を介してグラフィックス処理手
段３４に左画像表示用のコマンド群として送る。これを
受けてグラフィクス処理部３４は、ジオメトリ演算を行
い、その結果を用いてレンダリング処理を行って表示用
画像データを作成する。作成した表示用画像は、走査線
処理部３８によってフレームメモリ３５に書き込まれ
る。その際、走査線処理部３８は、ステンシルバッファ
を利用して、既に右画像表示用データが書き込まれた画
像フレームメモリ３５に、上書きする走査線とそのまま
最初のデータを残す走査線とを区別して指定する。

【００１８】この時、表示する走査線の構成は右画像、
左画像を走査線ごとに交互にしたいため、１ラインおき
にマスクするマスクパターン４３を適用して走査線一つ
おきにデータが上書きされる様に指定する。そして、走
査線処理部３８は左画像表示用データをフレームバッフ
ァ３５に上書きする（４２左画像イメージを上書きす
る）。フレームバッファ３５はマスクパターン４３によ
って前もって上書きできる走査線が一つおきに指定され
ているため、フレームバッファ３５のデータは合成画像
４４としてに示す様に右画像と左画像が走査線で交互に
なる様に配列される。

【００１９】そして、ドライバー３６がフレームメモリ
３５のデータを読み出して３次元表示装置３７に表示さ
せることによって、３次元表示がなされる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例では３次元幾何データから右画像と左画像の２画像
を順次生成するため、合成された１つの立体視表示用画
像を作るためには通常のグラフィックス処理を２回実行
する必要がある。このため表示の更新速度は通常表示の
半分となってしまう。一般的に複雑な３次元幾何データ
を表示するグラフィックス処理は多くの演算量を要し、
動画などの表示に必要な３０フレーム／秒から６０フレ
ーム／秒の描画更新速度を実現するには高速動作を可能
とする高価なハードウェアが必要となる。上述の従来技
術においてはさらにこれに加えて２倍のグラフィックス
処理速度が必要となるため、自然な動画表示はさらに困
難であった。

【００２１】したがって、本発明の目的は、高価なハー
ドウェアを用いることなく、高速なデータ表示が可能な
立体視表示システムを実現することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、受信した立体視表示用データを立体視表示する立体
視表示手段と、立体視表示用データを形成して出力する
データ処理部とを有する立体視表示システムにおいて、
立体視表示用データが、立体視表示手段上での表示領域
が異なる２つの画像データから形成され、データ処理部
が、２つの画像データの形成を複数の画像データ処理手
段を用いて並列的に行うことを特徴とする立体視表示シ
ステムに存する。また、本発明の別の要旨は、装置が実
行可能なプログラムを格納した記憶媒体であって、その
プログラムを実行した装置を本発明の立体視表示システ
ムとして機能させることを特徴とする記憶媒体に存す
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。（第１の実施形態）図１は、本発明に係る立体画像表示
システムの構成を示すブロック図である。本実施形態に
おける立体画像表示システムは、データ処理部１と、立
体視表示器１８とから構成されており、データ処理部１
は例えば汎用コンピュータから構成される。図におい
て、１１はＣＰＵ、１２はＣＰＵ演算で使用されるメイ
ンメモリである。１３はＣＰＵ１１のデータバスで、Ｃ
ＰＵ１１と第１のグラフィックス処理部１４、第２のグ
ラフィックス処理部１５間のデータの送受に用いられ
る。１６は立体視表示器１８の表示イメージに対応した
フレームメモリ、１７は立体視表示器１８を駆動するド
ライバー回路である。立体視表示器１８は走査線ごとに
右画像、左画像を交互に表示して立体視を実現する立体
視表示器であり、前述したリアクロスレンチキュラー方
式の立体画像表示装置を用いることができる。

【００２４】３次元オブジェクトを記述したメインメモ
リ１２上のデータを、バス１３を介して第１のグラフィ
ックス処理部１４には右画像表示用のコマンド群とし
て、第２のグラフィックス処理部１５には左画像表示用
のコマンド群として送り、演算、描画処理を実行する。
第１及び第２のグラフィックス処理部としては、レンダ
リング時に行われるポリゴンの２次元空間への投影処理
において、立体視表示器３の解像度にあわせた奇数ライ
ン、偶数ラインの走査線に変換を行う様に構成したいわ
ゆるグラフィックアクセラレータと呼ばれる画像処理を
高速に行うハードウェアを用いることができる。例えば
立体視表示器３の解像度が横６４０画素×縦４８０画素
である場合には、第１のグラフィックス処理部が右画像
用として６４０×２４０画素の奇数ラインの走査線に変
換し、第２のグラフィックス処理部が左画像用として６
４０×２４０画素の偶数ラインの走査線に変換するよう
に構成すればよい。

【００２５】一般に描画に至る処理には大きく分けてジ
オメトリ演算とレンダリング処理があるが、ＣＰＵ１１
とグラフィックス処理部１４、１５との間の処理分担
は、データ処理部１内部の構成により適宜決定する。グ
ラフィックス処理部１４、１５での処理は、ＣＰＵ１１
からのコマンドをそれぞれが受けた後は並列に実行され
るため、グラフィックス処理に必要な実行時間は大幅に
短縮される。

【００２６】さらに、レンダリング処理においては走査
線単位の処理が多く含まれるが、本実施形態においては
各グラフィック処理部が処理する走査線の数は従来の１
／２となるため、処理量が低減され、この点でも高速化
が可能となる。

【００２７】グラフィックス処理部１４、１５は演算結
果をフレームメモリ１６ヘ表示イメージとして保存す
る。図２を使ってこの動作を説明する。第１のグラフィ
ックス処理部１４からのフレームイメージの出力を２１
とする。また第２のグラフィックス処理部１５からのフ
レームイメージの出力を２２とする。この時、前述の様
に走査線の数はフレームメモリ１６に必要な数のそれぞ
れ半分になる。そして、二つの出力２１と２２をフレー
ムメモリ１６の走査線の並び２３として合成して保存す
る。

【００２８】図２の例ではフレームメモリ１６の走査線
の並び２３に示す走査線の数を奇数の７本としたため、
右画像２１としてグラフィックス処理部１４から出力さ
れる走査線を４本、左画像２２としてグラフィックス処
理部１５から出力される走査線を３本として示した。

【００２９】保存されたフレームメモリ１６内の表示イ
メージデータをドライバー回路１７を介して立体視表示
器１８にそのままのイメージで送り表示することによ
り、走査線ごとに右画像、左画像が交互に並んだ画像を
表示する。立体視表示器１８では前述の様に、観察者の
右目には右画像の表示された走査線が、左目には左画像
の表示された走査線が送られることにより立体視が実現
される。

【００３０】（第２の実施形態）図３は、本発明の別の
実施形態に係る立体画像表示システムの構成を示すブロ
ック図である。本実施形態における立体画像表示システ
ムは、第１の実施形態と同様、データ処理部６と立体視
表示器６８とから構成されており、データ処理部６１は
例えば汎用コンピュータから構成される。図において、
６１はＣＰＵ、６２はＣＰＵ演算で使用されるメインメ
モリである。６３はＣＰＵ６１のデータバスで、ＣＰＵ
６１と第１及び第２のグラフィックス処理部６４、６５
間のデータの送受に用いられる。６９は第１及び第２の
グラフィックス処理部６４、６５より処理結果を受け取
り、次段のフレームメモリ６６ヘ合成して書き込む走査
線処理部である。また、６６は立体視表示器６８の表示
イメージに対応したフレームメモリ、６７は立体視表示
器６８を駆動するドライバー回路である。６８は走査線
ごとに右画像、左画像を交互に表示して立体視を実現す
る立体視表示器で、前述したリアクロスレンチキュラー
方式の立体画像表示装置を用いることができる。

【００３１】３次元オブジェクトを記述したメインメモ
リ６２上のデータを、バス６３を介して第１のグラフィ
ックス処理部６４には右画像表示用のコマンド群とし
て、第２のグラフィックス処理部６５には左画像表示用
のコマンド群として送り、演算、描画処理を実行する。
一般に結画に至る処理には大きく分けてジオメトリ演算
とレンダリング処理があるが、６ｌＣＰＵと６４，６５
グラフィックス処理部との間の処理分担は、データ処理
部６内部の構成により適宜決定する。

【００３２】本実施形態においては、グラフィックス処
理部６４及び６５でそれぞれ全ての走査線について処理
を行い、走査線処理部６９によって奇数ライン、偶数ラ
インデータを読み出し、フレームメモリ６６で合成する
形式であるため、第１の実施形態の様にグラフィクス処
理部で演算する走査線の数は１／２とはならないが、Ｃ
ＰＵ６１からのコマンドをそれぞれが受けた後は並列に
実行されるため、グラフィックス処理部での実行時間は
大幅に短縮される。

【００３３】走査線処理部６９は、グラフィックス処理
部６４、６５の処理結果を受け取り、走査線ごとに右画
像、左画像と交互に合成して、フレームメモリ６６ヘ表
示イメージとして保存する。保存の動作は上述の第１実
施形態において図２を参照して説明したように行われ
る。

【００３４】保存されたフレームメモリ６６内の表示イ
メージデータをドライバー回路６７を介して立体視表示
器６８にそのままのイメージで送り表示することによ
り、走査線ごとに右画像、左画像が交互に並んだ画像を
表示する。立体視表示器６８では前述の様に、観察者の
右目には右画像の表示された走査線が、左目には左画像
の表示された走査線が送られることにより立体視が実現
される。

【００３５】

【その他の実施形態】上述の実施形態においては、フレ
ームメモリ上で右画像と左画像の合成を行うように構成
した場合を示したが、フレームメモリを右画像用と左画
像用のメモリで構成し、かつメモリ素子としてデュアル
ポートメモリのような読み書きを並行して実行可能な構
成のものを用いることにより、グラフィックス処理部が
演算結果をメモリに書き込む際に任意のタイミングで書
き込むことが可能となる。

【００３６】このような場合、具体的には、図４の様な
構成とすればよい。すなわち、フレームメモリ１６’を
奇数ライン用メモリ１６１と偶数ライン用メモリ１６２
の独立した２つのメモリで構成し、ドライバ１７’が奇
数ライン用メモリ１６１と偶数ライン用メモリ１６２の
内容を交互に読み出して立体表示器１８に出力する。

【００３７】上述の実施形態においては、グラフィック
ス処理部としてハードウェアで画像処理を行うグラフィ
ックアクセラレータを使用する場合を説明したが、必要
な処理速度が得られれば、ＣＰＵを複数設け、別々のＣ
ＰＵを画像データ生成処理に割り当ててソフトウェアに
より画像処理を行うように構成しても良い。

【００３８】また、上述の実施形態においては、リアク
ロスレンチキュラー方式の立体視表示器を用いていたた
め、走査線毎に右眼用と左眼用の画像を書き込む場合に
ついてのみ説明したが、本発明は２種類の画像データか
ら１画面の立体画像表示用の画像データを形成する方式
の立体視表示器を用いたシステム全般に用いることがで
きる。

【００３９】また、上述の実施形態においてはグラフィ
ックス処理部を２つ設けた例を説明したが、３つ以上の
グラフィックス処理部を設けて右眼用画像データ及び左
眼用画像データそれぞれを更に並列処理するように構成
することもできる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る立体
視表示システムによれば、１画面分の立体視表示用デー
タの作成に２つの画像データを生成する必要がある場
合、２つの画像データの一方のみを処理するグラフィッ
クス処理部を複数設け、画像データ生成を並列に行うこ
とにより、１つのグラフィックス処理部で２つの画像デ
ータを順次生成する場合に比べて各グラフィックス処理
部が処理すべきデータ量が減少するため、高速処理のた
めの高価なハードウェアが不要になる上、並列処理によ
りさらに高速なデータ処理が可能となる。そのため、通
常の２次元データを表示する表示システムに追る高速な
表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るシステムの構成
を示すブロック図である。

【図２】実施形態のフレーム操作を説明する図である。

【図３】本発明の第２の実施形態に係るシステムの構成
を示すブロック図である。

【図４】フレームメモリの別の構成例を示すブロック図
である。

【図５】従来システムの構成例を示すブロック図であ
る。

【図６】従来システムのフレーム操作を説明する図であ
る。

【図７】リアクロスレンチキュラ方式の立体視表示器の
構成を示す斜視図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信した立体視表示用データを立体視表
示する立体視表示手段と、前記立体視表示用データを形
成して出力するデータ処理部とを有する立体視表示シス
テムにおいて、前記立体視表示用データが、前記立体視表示手段上での
表示領域が異なる２つの画像データから形成され、前記データ処理部が、前記２つの画像データの形成を複
数の画像データ処理手段を用いて並列的に行うことを特
徴とする立体視表示システム。
【請求項２】前記２つの画像データのそれぞれが立体
視表示用データの１／２の解像度を有することを特徴と
する請求項１記載の立体視表示システム。
【請求項３】前記立体視表示用データが、所定の繰り
返し単位で前記２つの画像データが交互に繰り返される
構成を有することを特徴とする請求項１記載の立体視表
示システム。
【請求項４】前記所定の繰り返し単位が、前記立体視
表示手段のｎ水平ライン（ｎは自然数）であることを特
徴とする請求項３記載の立体視表示システム。
【請求項５】前記２つの画像データが前記立体視表示
手段を観察する観察者の右眼と左眼にそれぞれ認識され
るように形成されたデータであることを特徴とする請求
項１記載の立体視表示システム。
【請求項６】前記立体視表示手段がレンチキュラー型
立体表示装置であることを特徴とする請求項１記載の立
体視表示システム。
【請求項７】前記データ処理部が、前記２つの画像の
形成に共通する３次元オブジェクトデータ及び共通しな
いデータを含むコマンドを前記複数の画像データ処理手
段に対してそれぞれ供給するコマンド供給手段と、前記
複数の画像データ処理手段の処理結果から１画面分の前
記立体視表示用データを作成して出力するデータ合成手
段とを更に有することを特徴とする請求項１記載の立体
視表示システム。
【請求項８】前記データ処理部が、前記立体視表示手
段１画面分の前記立体視表示用データを記憶するメモリ
手段と、このメモリ手段に記憶された前記立体視表示用
データを順次読み出して前記立体視表示手段に表示させ
るドライバ手段とを更に有し、前記複数の画像データ処
理手段が処理結果をそれぞれ前記メモリ手段の所定の位
置に書き込むことを特徴とする請求項１記載の立体視表
示システム。
【請求項９】前記データ処理部が、前記立体視表示手
段１画面分の前記立体視表示用データを記憶するメモリ
手段と、このメモリ手段に記憶された前記立体視表示用
データを順次読み出して前記立体視表示手段に表示させ
るドライバ手段と、前記複数の画像データ処理手段の処
理結果をそれぞれ前記メモリ手段の所定の位置に書き込
む合成手段とを更に有することを特徴とする請求項１記
載の立体視表示システム。
【請求項１０】装置が実行可能なプログラムを格納し
た記憶媒体であって、前記プログラムを実行した装置
を、請求項１乃至９のいずれかに記載の立体視表示シス
テムとして機能させることを特徴とする記憶媒体。