JPS6364016A

JPS6364016A - 立体視系

Info

Publication number: JPS6364016A
Application number: JP61207674A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Shimizu; 簡清水
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-05
Filing date: 1986-09-05
Publication date: 1988-03-22

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は両眼視差を利用した立体視系に関し、特にその
光シャッタに関する。

（従来の技術）時分割で左目用の画像と右目用の画像を提示して、眼前
に設けた光シャッタによって、前記画像を選択的に左目
および右目に入れることによって立体視を行なうシステ
ムは、例えば特公昭５２−１１５３３号公報に記載され
ているように、概略人間の左右の目の間隔と等しい間隔
で配置して同一の目標を捕える電気的に同期した２台の
ビデオカメラと、このビデオカメラの出力をフィールド
時間毎に切替えるスイッチと、このスイッチによって１
本にまとめられたビデオカメラの出力を表示するための
受像機と、前記スイッチに同期して人間の左右の目の視
線を片方ずつ交互に遮ることのできる１組の光シャッタ
から構成される。

（発明が解決しようとする問題点）従来は、この光シャッタにＰＬＺＴの光シャッタ、２周
波駆動による液晶光シャッタ等が使用されていたが、Ｐ
ＬＺＴの光シャッタを使用した系は、高価である、駆動
するための電圧が高い等の欠点がある。また、２周波駆
動の液晶光シャッタを使用した系ではスイッチング・ス
ピードが不充分であるために、画像の切替間隔をフリッ
カが感じられない程度の長さまで短くすることができな
い、駆動するための回路が複雑である、といった欠点が
あった。第３図は２周波駆動の液晶光シャッタの駆動波
形の例である。

本発明は上記光シャッタに関する問題点を解決するもの
で、立体視系に使用する、廉価で取扱いが容易な光シャ
ッタとその駆動方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明では、上記光シャッタに比較的低い電圧の印加で
、およそビデオ信号の帰線消去時間内にスイッチ可能な
強誘電性液晶デバイスを使用する。

強誘電性液晶デバイスの光シャッタは印加電圧の極性に
よって透過光のオン・オフを制御できるので、動作時に
は左右それぞれの光シャッタを逆極性電圧の信号で駆動
する。この駆動信号は、左右の画像提示の切替えに同期
した位相同期発振器の出力からつくる。例えば単に位相
同期発振器の出力を増幅して、駆動信号とする。強誘電
性液晶の光シャッタは印加電圧を除去後にも印加電圧に
よって制御された状態を保とうとするが、電圧を印加し
ているときの透過率または減衰比の方が電圧を印加しな
いときよりも大きいので、駆動信号の波形は細いパルス
ではなく、前記受像機の発光期間内には光スィッチに正
または負極性の充分に高い電圧を印加して、透過光のオ
ン・オフ比を大きくすることが望ましい。例えば方形波
電圧が良い。

位相同期発振器には、位相同期検出回路が付属している
ことが望ましく、これが付属する場合には、同期がはず
れたことを検出して駆動信号をオフ、または、左右両方
の光シャッタに透過状態にするための信号を印加した侵
に駆動信号をオフすることによって、立体視が期待でき
ない場合（立体視用画像の提示が停止、あるいは画像の
提示と光シャッタを同期させるための同期信号が停止し
たとき）に、左右両方の光シャッタを透過状態にし、か
つ、強誘電性液晶デバイスの光シャッタに直流電圧が印
加されることを防ぐ。光シャッタおよび光シャッタの駆
動系以外の部分、例えば、受像機、受像様に画像信号を
入力する部分等は従来と同じでよい。

（作用）この構成によって、画像の提示と光シャッタを同期させ
るための同期信号を強誘電性液晶デバイスの光シャッタ
にワイヤレスで伝送した場合にも安定な同期が得られ、
かつ、強誘電性液晶の光シャッタの駆動信号を単純で確
実に動作させることができる方形波電圧とした場合にも
強誘電性液晶デバイスに直流電圧が印加されることを防
ぐことができる。

（実施例）以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図は立体視系全体の一例を示すもので、１が被写体
、２がビデオカメラ、３がビデオカメラを同期させて切
替える回路で、４が受像機、５が光シャッタの駆動回路
、６が光シヤツタ対、７が観澗者である。第２図の例で
は、被写体１をビデオカメラ２で撮影した映像を直接受
像機４で表示しているが、録画された映像や、コンピュ
ータのグラフィック映像出力でも、時分割で左目用の映
像と右目用の映像が出力されるならば、かまわない。　
本発明は、上記立体視系の内、光シヤツタ対６および光
シャッタの駆動回路５に関するものであるが、第１図に
光シャッタの駆動回路の構成の例、第４図に光シヤツタ
対の概略構造を示す。

第１図は光シャッタとなる強誘電性液晶デバイスを概略
正負対象な方形波で駆動し、かつ、画像の提示と光シャ
ッタの動作を同期させるための位相同期発振器を該同期
のための同期信号が停止していることを検出するために
も使用して、同期信号が停止したときに該強誘電性液晶
デバイスの印加電圧を零にして、光シャッタを透過状態
にする、また、前記同期信号を赤外線によって伝送する
場合の構成を示す。ここで、強誘電性液晶デバイスを方
形波で駆動するのは、光シャッタのオン・オフ比を大き
くするためである。強誘電性液晶デバイスは、細いパル
スでも動作するが、一般的に、電圧を印加しているとき
のほうが印加していないときよりも、光を確実に遮断ま
たは、透過するので、強誘電性液晶デバイスの駆動信号
は、方形波が望ましい。このときに、方形波のもとの信
号に位相同期発振器の出力を使用すると、前記同期信号
が停止した場合にも、強誘電性液晶デバイスに直流電圧
が印加されることがなく、該デバイスを劣化させない。

また、立体画像表示が終了した際には、左右両方の光シ
ャッタが透過状態となって、周囲が自然に見られること
が望ましく、第１図の構成には、そのための回路を含め
である。強誘電性液晶デバイスは、印加電圧の除去後に
も電圧を印加されたときの状態を保とうとするものと、
印加電圧の除去後には、特定の１状態を取るものを作り
分けることができる。この構成では、後者の特性の強誘
電性液晶デバイスを使用し、前記同期信号が停止したと
きには印加電圧を零にして、左右両方の光シャッタを透
過状態にするようにしである。さらに、第１図は前記同
期信号を、赤外線を変調して伝送する場合の構成として
いる。前記同期信号を赤外線で伝送し、上着の胸ポケッ
ト等から光シャッタの駆動回路の赤外線受光部分を覗か
せて使用した場合、立体映像の表示以外の方を向くと、
自然に光シャッタのオン・オフ動作が停止して、光シャ
ッタが周囲の観察の邪魔にならない。第１図において８
は赤外線検出器、９は復調器、１０はディジタル・ロー
パスフィルタで、復調器の出力から早く変化する雑音を
取り除く。ここにアナログのローパス・フィルタを使用
すると回路定数の変化によって出力の遅れ時間が変化す
るため、その遅れ時間の変化分だけ光シャッタの応答時
間を短くしなければならない。強誘電性液晶デバイスの
光シャッタの応答時間を短くするためには該デバイスの
駆動電圧を高くすればよいが、該デバイスの駆動系の電
源のコストや容積の増大を考慮しなくてはならない。例
えば、リチウム電池１個で動作するところが電池が２個
必要になる等により、損である。ディジタル・ローパス
フィルタでは遅れ時間は存在するが、一定なので、後で
補償できる。１４．１５．１６．１７で位相同期発振器
を構成する。１４は周波数位相比較器で入力信号の立ち
上がりで動作し、両入力の周波数と位相が一致したとき
に誤差出力が最小になる一般的な物である。１５はロー
パスフィルタで通常の位相同期発振器と同様に設計する
。１６は電圧制御発祭器で左右の画像の切り換え周波数
と同じ周波数で発振させる。１７は電圧制御発搬器の出
力を遅延させるもので、復調器出力の遅延及び、強誘電
性液晶デバイスの光シャッタの動作遅れ時間を補償する
。この遅延回路の出力は周波数位相比較器に帰還されて
、ディジタル・ローパスフィルタを通った復調器の出力
と比較される。入力信号の立ち上がりで動作する周波数
位相比較器は雑音に弱いが、位相が正確に定まるので乗
算型の位相比較器よりもよい。また、１４〜１７で構成
される位相同期発振器は全てディジタル回路で構成して
もよい。１１．１２．１３は上記の位相同期発振器が同
期していることを検出する回路で、位相比較器１１には
排他的論理和の回路を使用する。

前記位相同期発振器が同期しているときには両人力信号
の位相がほぼ一致するので、位相比較器１１の出力は殆
どの時間零になる。同期が外れているときは１になる時
間が長くなり、平均の電圧が高くなる。これをローパス
フィルタ１２を通して電圧比較器１３に入力して前記位
相同期発振器の同期外れを検出できる。前記位相同期発
振器の出力はドライバ１８に導かれて、必要ならばドラ
イバ回路で増幅されて強誘電性液晶デバイスの光シャッ
タ１９を駆動する。また、前記の同期外れの際にはドラ
イバ出力の２端子の電圧レベルを同じにして、強誘電性
液晶の印加電圧を零にする。強誘電性液晶は印加電圧の
極性によってオン・オフを制御するので、左右の光シャ
ッタを交互にオン・オフするために同じドライバ出力の
２本の線を入れ替えて強誘電性液晶デバイス１９に接続
する。

少なくとも第５図に示すように透明電極が左右に分かれ
ていれば、このような接続ができる。また、この場合は
片極性の電源で済むが、片面の透明電極を左も共通に接
続すると両型性の電源が必要になる。第４図に強誘電性
液晶デバイスの概略構造を示す。強誘電性液晶デバイス
自体は本発明の範囲外であるが、強誘電性液晶デバイス
は、概略マイクロメータ・オーダの厚さの強誘電性液晶
層と、これをはさんで向かい合い周囲を紫外線硬化型接
着剤等で接着して外囲器となるガラス等の透明な２枚の
板と、その内面に形成される透明な電極と、前記透明な
２枚の板の間隙を保つためのガラス、合成樹脂、アルミ
ナ等からなるスペーサと、外囲器の外側に配置された偏
光子および検光子から構成されるものである。

次に強誘電性液晶デバイスの駆動回路の内、前記同期信
号で変調された赤外線の検出回路の出力の復調部分の詳
細な説明をする。第６図は赤外線をオン・オフ変調する
信号の波形例である。周囲光の強度が変化しなければ同
期信号の波形そのもので赤外線をオン・オフ変調するだ
けでよい。しかし、室内の照明の多くが蛍光燈によるも
のなので、周囲光の強度変化は鋭くて大きなパルスを含
み、商用電源の周波数の２倍の周波数で変化することが
多い。そこで、周囲光の強度変化による誤動作を避ける
ために、他の赤外線によるリモコンと同様に二重変調す
る。ここに示した例では、２周波の比が２：１の周波数
変調とした。画像の提示と光シャッタの動作を短時間で
同期させ、かつ同期誤差を小さくするためには、オン・
オフ信号の周波数は高い方がよいが、赤外線検出器の応
答時間などで制限される。第７図は上記変調波の復調回
路（第１図９）の詳細である。赤外線検出器の出力はバ
イパス・フィルタを通してコンパレータに導かれる。バ
イパス・フィルタは周囲光の強度変化の遅い部分を除去
し、かつ、コンパレータのバイアスを適当に調節する。

コンパレータは赤外線検出器の出力を整形する。コンパ
レータの出力は位相同期発振器と遅延検波回路に導かれ
る。

位相同期発振器は変調周波数の高い方の周波数で発振し
、位相は約９０度ずれ、遅延回路のサンプリング時刻と
して使用される。第８図はディジタル・ローパス・フィ
ルタの状態遷移図の例である。

この例では現在の出力と反対の入力が平均して８回続く
と反対の信号を出力するようになる。即ち、現在の出力
が１であればＯの入力された個数から１の入力された個
数を差し引いたものが８以上になると出力がＯに変化す
る。

第９図は本発明の他の実施例の構成図である。

例えば、左右の画像の切替え回路と光シＶツタの駆動回
路が同一の矯体辷収納される場合の構成である。位相同
期発振器を同期信号の検出に使用し、同期信号が停止し
たときに駆動電圧を零にする。

第１０図は、さらに他の実施例の構成図で、同期信号に
同期した位相同期発振器の出力を直接光シャッタの駆動
信号として、強誘電性液晶デバイスに直流電圧が印加さ
れないようにする。

第１１図は、更に他の実施例を示すもので、同期信号の
停止が検出されたときに、光シャッタを透過状態にする
ための駆動信号を強誘電性液晶デバイスに印加した後に
、強誘電性液晶デバイスの印加電圧を零にする場合のド
ライバの構成及びドライバと強誘電性液晶デバイスの接
続の一例を示すものである。ここでは、同期信号の停止
が検出されて電圧比較器１３の出力が零になった掛、直
ちにドライバの各出力を同電位にするのではなく、ドラ
イバの出力が強誘電性液晶デバイスの光シャッタを遮断
する信号を出力するのとほぼ同時にドライバの出力を印
加電圧が零になるように制御する。

［発明の効果］強誘電性液晶デバイスと位相同期発振器を組合わせるこ
とによって、廉価で取扱いが容易な立体視用の光シャッ
タを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光シセッタの駆動回路の一実施例を示
す構成図、第２図は本発明の関わる立体視系の一例を示
す斜視図、第３図は従来の光シャッタの駆動波形、第４
図は本発明に組合せる強誘電性液晶デバイスの概略構造
を示す断面図、第５図は本発明の一実施例を示す駆動信
号と強誘電性液晶デバイスの接続を示す分解した斜視図
、第６図は本発明の一実施例を示す同期信号伝送のため
の変調波形、第７図は本発明の一実施例を示す復調器の
構成図、第８図は本発明の一実施例を示すディジタル・
ローパスフィルタの状Ｋｍｍ同図第９図乃至第１１図は
本発明の他の実施例を示す構成図である。（１）・・・被写体、（２）・・・ビデオカメラ、（３
）・・・切替え回路、（４）・・・受像機、（５）・・
・光シヤツタ駆動回路、（６）・・・光シヤツタ対、（７）・・・観測者、（８
）・・・赤外線検出器、（９）・・・復調器、（１０）
・・・ディジタル・ローパスフィルタ、（１１）・・・
位相比較器、（１２）・・・ローパスフィルタ、（１３）・・・電圧比較器、（１４）・・・周波数位相比較器、（１５）・・・ローパスフィルタ、（１６）・・・電圧制御発振器、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）時分割で左目用の画像と右目用の画像を提示して
、この画像の提示に同期して動作する眼前に設けた一対
の光シャッタによって、画像を選択的に左目および右目
に入れることによって立体視を行なうシステムにおいて
、前記光シャッタに強誘電性液晶デバイスを使用し、か
つ、前記画像の提示と前記強誘電性液晶デバイスの駆動
信号を同期させる回路に、位相同期発振器を使用したこ
とを特徴とする立体視系。
（２）前記強誘電性液晶デバイスを概略正負対称な方形
波電圧で駆動することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の立体視系。
（３）前記画像の提示または、画像の提示と光シャッタ
を同期させるための信号が停止していることを、前記位
相同期発振器を使用して検出し、前記強誘電性液晶デバ
イスの印加電圧を零にして光シャッタが透過状態になる
ようにするか、または、光シャッタを透過状態にするた
めの駆動信号を前記強誘電性液晶デバイスに印加した後
に前記強誘電性液晶の印加電圧を零にすることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の立体視系。
（４）前記画像の提示と光シャッタを同期させるための
信号が停止した場合にも、前記光シャッタの駆動を停止
することなく、前記位相同期発振器を利用して交互に左
右の光シャッタをオン・オフして、光シャッタ及び光シ
ャッタの駆動回路が動作していることを確認できるよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の立
体視系。
（５）前記画像の提示と前記光シャッタを同期させるた
めの信号を赤外線、超音波、あるいは電波によって伝送
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の立体
視系。