(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の表示領域に、それぞれの間で所定の視差を持つ三つ以上の画像を時間的または空間的に分割して表示する画像表示部と、
前記表示領域に表示される画像を見る観察者に装着されるべきメガネと、を備え、
前記メガネは、前記表示領域に表示される画像を撮影するカメラと、前記三つ以上の画像のうち前記観察者に見せるべき二つの画像を決定する制御部と、を備えており、
前記制御部は、
観察者の視線方向に応じて見え方の異なる形状を有する方向確認用画像が前記画像表示部によって前記表示領域に表示されているとき、前記カメラによって前記方向確認用画像を撮影し、
前記方向確認用画像の向きに応じて前記観察者の視線方向を決定し、
前記視線方向に対して最も垂直な方向に視差を持つ二つの画像を選択し、
選択された二つの画像を前記観察者に見せるように動作する
ことを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項２】
所定の表示領域に、それぞれの間で所定の視差を持つ三つ以上の画像を時間的または空間的に分割して表示する画像表示部と、
前記表示領域に表示される画像を見る観察者に装着されるべきメガネと、を備え、
前記メガネは、前記表示領域に表示される画像を撮影するカメラと、前記三つ以上の画像のうち前記観察者に見せるべき二つの画像を決定する制御部と、を備えており、
前記制御部は、
所定の視差を持つ前記三つ以上の画像が前記画像表示部によって前記表示領域に表示されているとき、前記カメラによって前記三つ以上の画像を撮影し、
前記三つ以上の画像の位置をそれぞれ算出し、
前記画像のうち最も水平に並ぶ二つの画像を選択し、
選択された二つの画像を前記観察者に見せるように動作する
ことを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項３】
所定の表示領域に、それぞれの間で所定の視差を持つ三つ以上の画像を時間的または空間的に分割して表示する画像表示部と、
前記表示領域に表示される画像を見る観察者に装着されるべきメガネと、
前記表示領域の近傍に配置され、観察者の視線方向に応じて見え方の異なる基準物体と、を備え、
前記メガネは、前記表示領域に表示される画像を撮影するカメラと、前記三つ以上の画像のうち前記観察者に見せるべき二つの画像を決定する制御部と、を備えており、
前記制御部は、
前記基準物体を前記カメラによって撮影し、
撮影された領域から前記基準物体を検出し、
検出された基準物体の見え方に基づいて前記観察者の視線方向を決定し、
前記視線方向に対して最も垂直な方向に視差を持つ二つの画像を選択し、
選択された二つの画像を前記観察者に見せるように動作する
ことを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項４】
所定の表示領域に、それぞれの間で所定の視差を持つ三つ以上の画像を時間的または空間的に分割して表示する画像表示部と、
前記表示領域に表示される画像を見る観察者に装着されるべきメガネと、
前記表示領域の近傍に配置され、表示領域内の画像を観察者に向けて反射する反射体と、を備え、
前記メガネは、前記表示領域に表示される画像を撮影するカメラと、前記三つ以上の画像のうち前記観察者に見せるべき二つの画像を決定する制御部と、を備えており、
前記制御部は、
観察者の視線方向に応じて見え方の異なる方向確認用画像が前記画像表示部によって前記表示領域に表示されているとき、前記カメラによって前記反射体を含む領域を撮影し、
撮影された画像から前記反射体を検出し、
前記反射体に映った前記方向確認用画像に基づき、前記観察者の視線方向を決定し、
前記視線方向に対して最も垂直な方向に視差を持つ二つの画像を選択し、
選択された二つの画像を前記観察者に見せるように動作する
ことを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項５】
前記画像表示部は、所定の投影面に画像を投写する投写型映像表示装置であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の立体画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視差画像を表示することにより観察者に立体画像を認識させる、立体画像表示システムおよび投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の両眼は数ｃｍほど離れているため、右眼と左眼で得られる像には位置ずれがある。人間の脳はこの位置ずれを一つの手がかりとして奥行きを認識している。逆にいえば、この両眼に写すべき像の位置ずれ量を調整することにより、脳に擬似的に奥行きを認識させることができる。この両眼視差を利用して、平面画像を立体画像として脳に認識させる様々な手法が実用化されている（たとえば、特許文献１参照）。大別するとメガネ方式と裸眼方式があり、メガネ方式にはシャッタメガネ方式、偏光メガネ方式、アナグリフメガネ方式などがあり、裸眼方式にはパララックスバリア方式、レンチキュラレンズ方式などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−５６６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、所定の視差を持つ二種類の画像を時間的または空間的に分割して表示する手法では、立体画像と認識できる観察位置が制限される。すなわち、両眼視差が発生しない方向から見た場合、立体画像と認識されない。たとえば、床に表示される場合で、表示面の、ある辺の方向から見て視差が発生するように二種類の画像が表示されている場合、その方向からは立体画像と認識されるが、別の辺の方向から見ると立体画像と認識されない。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の観察方向から立体画像を認識することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様の立体画像表示システムは、所定の表示領域に、第１画像と、第１画像と所定の視差を持つ第２画像とを時間的または空間的に分割して表示する画像表示部と、表示領域に表示される第１画像および第２画像を見る、第１観察者に装着されるべき第１メガネと、表示領域に表示される第１画像および第２画像を見る第２観察者であって、第１観察者と、表示面と平行な方向に向き合っている第２観察者に装着されるべき第２メガネと、を備える。第１メガネは、第１観察者の右眼に第１画像を見せ、その左眼に第２画像を見せる作用を有する。第２メガネは、第２観察者の右眼に第２画像を見せ、その左眼に第１画像を見せる作用を有する。
【０００７】
本発明の別の態様もまた、立体画像表示システムである。この立体画像表示システムは、所定の表示領域に、それぞれの間で所定の視差を持つ三つ以上の画像を時間的または空間的に分割して表示する画像表示部と、表示領域に表示される画像を見る観察者に装着されるべきメガネと、を備える。メガネは、それを装着している観察者の位置に応じて特定される、三つ以上の画像のうちの二つの画像を、当該観察者に見せる作用を有する。
【０００８】
本発明のさらに別の態様は、投写型映像表示装置である。この装置は、所定の表示領域に、それぞれの間で所定の視差を持つ複数の画像を時間的または空間的に分割して投写する投写部と、表示領域に表示される第１画像および第２画像を見る、第１観察者に装着されるべき第１メガネと、表示領域に表示される第１画像および第２画像を見る第２観察者であって、第１観察者と、表示面と平行な方向に向き合っている第２観察者に装着されるべき第２メガネに、所定の同期信号を送信する同期信号送信部と、を備える。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の観察方向から立体画像を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像表示システムの構成を示す図である。
【図２】オブジェクトの第１画像、第２画像を示す図である。
【図３】アームの方向を反転可能な構造のシャッタメガネを示す図である。図３（ａ）は、第１観察者が装着すべき状態のメガネを示し、図３（ｂ）は、第２観察者が装着すべき状態のメガネを示す。
【図４】二種類の同期信号のそれぞれを無線で受信する二つのメガネを示す図である。
【図５】縦横の直線偏光メガネを示す図である。図５（ａ）は、第１観察者が装着すべきメガネを示し、図５（ｂ）は、第２観察者が装着すべきメガネを示す。
【図６】斜め直線偏光メガネを示す図である。
【図７】実施の形態１に係る投写型映像表示装置の内部構造を示す図である。図７（ａ）は、投写型映像表示装置を側方から見た内部透視図である。図７（ｂ）は、投写型映像表示装置を上方から見た内部透視図であり、主として、光学エンジン内の各光学部品の配置構成を示すものである。
【図８】実施の形態１に係る投写型映像表示装置の機能ブロック図である。
【図９】表示領域に表示されるオブジェクトの画像と、第１観察者と第２観察者が体感するオブジェクトの画像との関係を示す図である。図９（ａ）は、表示領域の表示面から伸び出す空間を側面から見た図である。図９（ｂ）は、表示領域を上方から見た図（その１）である。図９（ｃ）は、表示領域を上方から見た図（その２）である。
【図１０】表示領域に表示されるべき、オブジェクトの第１画像、第２画像および第３画像を、表示領域の上方から見た図である。
【図１１】図１０に示した例を前提とする、第１画像、第２画像および第３画像の表示タイミングと、第１観察者〜第６観察者が装着すべきシャッタメガネの開閉タイミングをまとめた図である。
【図１２】表示領域に表示されるべき、オブジェクトの第１画像、第２画像、第３画像および第４画像を、表示領域の上方から見た図である。
【図１３】表示領域に表示されるべき、オブジェクトの第１画像、第２画像、第３画像および第４画像を、表示領域の上方から見た図である。
【図１４】シャッタメガネの開閉タイミングの設定プロセスを説明するフローチャートである。
【図１５】方向確認用画像の見え方の一例を説明する図である。
【図１６】図１４に示したプロセスの変形例である。
【図１７】視差画像ＤＩ１〜ＤＩ４の重心を示す図である。
【図１８】壁面を表示領域４０にした場合に観察方向を判定する方法を説明する図である。
【図１９】基準物体を配置した場合の観察方向の判定プロセスを説明するフローチャートである。
【図２０】基準物体４２の代わりにミラー等の反射体４４を配置した変形例を示す図である。
【図２１】反射体を配置した場合の観察方向の判定プロセスを説明するフローチャートである。
【図２２】本発明の参考例に係る画像表示システムの構成を示す図である。
【図２３】表示領域に表示されるべき、オブジェクトの第１領域画像、第２領域画像、第３領域画像および第４領域画像の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像表示システム５０の構成を示す図である。画像表示システム５０は、投写型映像表示装置１０、カメラ２０、第１メガネ３０ａおよび第２メガネ３０ｂを備える。
【００１３】
〔画像表示システムの構成〕
画像表示部としての投写型映像表示装置１０は、所定の表示領域４０に、第１画像と、第１画像と所定の視差を持つ第２画像とを時間的または空間的に分割して表示する。この投写型映像表示装置１０は、短焦点レンズを搭載した床置可能なタイプのプロジェクタである。この表示領域４０は、床に設置されたスクリーンであってもよいし、床そのものを表示面とするものであってもよい。
【００１４】
第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２は、その表示面内または表示面外に立ち、表示領域４０に表示される画像を見下ろすように見る。なお、表示領域４０は床面に形成されることに限定されるものではなく、たとえば、天井面に形成されてもよい。その場合、第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２は、表示領域４０に表示される画像を見上げるように見る。
【００１５】
なお、上記画像表示部は、表示領域４０に画像を投写する投写型映像表示装置１０により構成される例に限るものではなく、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどで構成されてもよい。すなわち、所定の表示面に第１画像と第２画像を時間的または空間的に分割して表示可能な構成であればよい。
【００１６】
シャッタメガネ方式を採用する場合、投写型映像表示装置１０は、第１画像と第２画像を時分割に表示する。図１の例では右眼用画像と左眼用画像を交互に表示する。偏光メガネ方式を採用する場合、投写型映像表示装置１０は、第１画像と第２画像を空間分割して表示する。図１の例では右眼用画像の画素と、左眼用画像の画素を混在させた画像を表示する。
また、偏光メガネ方式を採用する場合は、２台の投写型映像表示装置を用いて、左眼用画像と右眼用画像を異なる偏光で投写してもよいし、１台の投写型映像表示装置を用いて、左眼用画像と右眼用画像を交互に表示すると共に、投写レンズの前に偏光を切換えるスイッチャを配置し、左眼用画像と右眼用画像を異なる偏光で投写してもよい。
【００１７】
カメラ２０（たとえば、ＣＣＤカメラ）は、表示領域４０とその表示面から垂直方向に延びた空間を少なくとも含む画像を撮影し、投写型映像表示装置１０に供給する。その画像の構図には、第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２の移動範囲のすべてが含まれることが好ましい。
【００１８】
第１メガネ３０ａは、表示領域４０に表示される第１画像および第２画像を見る、第１観察者Ｖ１に装着される。第２メガネ３０ｂは、表示領域４０に表示される第１画像および第２画像を見る第２観察者Ｖ２であって、第１観察者Ｖ１と、表示面と平行な方向に向き合っている第２観察者Ｖ２に装着される。
【００１９】
第１画像および第２画像が、床に形成される表示面に表示される場合、第１メガネ３０ａは、表示面内または表示面外の第１位置にいる第１観察者Ｖ１に装着される。第２メガネ３０ｂは、第１位置に対して、表示面に表示されるオブジェクトＯＢＪ（図１ではサッカーボール）の位置を挟んで対向する方向に位置する第２観察者Ｖ２に装着される。たとえば、第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２は、表示領域４０の対向するそれぞれの辺から、第１画像および第２画像を見下ろすように観察してもよい。
【００２０】
第１メガネ３０ａは、第１観察者Ｖ１の右眼に第１画像を見せ、その左眼に第２画像を見せる作用を有する。第２メガネ３０ｂは、第２観察者Ｖ２の右眼に第２画像を見せ、その左眼に第１画像を見せる作用を有する。すなわち、第１メガネ３０ａと第２メガネ３０ｂとは、反転した作用をする。シャッタメガネ方式を採用する場合、第１メガネ３０ａと第２メガネ３０ｂとで、右眼用シャッタと左眼用シャッタの開閉が逆になるよう制御される。
【００２１】
〔オブジェクトの表示例〕
図２は、オブジェクトＯＢＪの第１画像Ｉ１、第２画像Ｉ２を示す図である。実世界において対面してオブジェクトＯＢＪを観察する際、第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２の、左右の眼の位置関係は反転する。すなわち、第１観察者Ｖ１の右眼から見えるオブジェクトＯＢＪの面は、第２観察者Ｖ２の左眼から見えるオブジェクトＯＢＪの面である。
【００２２】
図２において、オブジェクトＯＢＪの第１画像Ｉ１、第２画像Ｉ２の左側にいる第１観察者Ｖ１は、第１画像Ｉ１を右眼で、第２画像Ｉ２を左眼で見ることになる。オブジェクトＯＢＪの第１画像Ｉ１、第２画像Ｉ２の右側にいる第２観察者Ｖ２は、第１画像Ｉ１を左眼で、第２画像Ｉ２を右眼で見ることになる。このように、両眼の視線が途中で交差するように観察すると、オブジェクトＯＢＪが飛び出して見える。
【００２３】
ここで、シャッタメガネ方式を採用する場合で、第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２が装着しているシャッタメガネの開閉動作が同じだと、第１観察者Ｖ１の右眼用画像が第２観察者Ｖ２の右眼に、第１観察者Ｖ１の左眼用画像が第２観察者Ｖ２の左眼に観察されてしまう。したがって、どちらかの観察者が正しく立体視できないことになる。そこで、第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２が装着しているシャッタメガネの開閉動作が逆になるよう制御する。これにより、第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２の両者が立体映像を観察できるようになる。
【００２４】
第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２が装着するシャッタメガネの開閉動作を逆にするには、一種類の同期信号を前提とすると、二種類のシャッタメガネを準備してもよいが、同じ種類のシャッタメガネでその開閉動作を反転させるスイッチが付加されていてもよい。
【００２５】
また、アームの方向を反転可能な構造のシャッタメガネであってもよい。
図３は、アーム３１の方向を反転可能な構造のシャッタメガネを示す図である。図３（ａ）は、第１観察者Ｖ１が装着すべき状態のメガネ３０ａを示し、図３（ｂ）は、第２観察者Ｖ２が装着すべき状態のメガネ３０ｂを示す。
【００２６】
また、投写型映像表示装置１０から送信される、半周期異なる二種類の同期信号により、観察者の方向に指向性を持たせてもよい。
図４は、二種類の同期信号のそれぞれを無線で受信する二つのメガネを示す。第１観察者Ｖ１が装着すべきメガネ３０ａと、第２観察者Ｖ２が装着すべきメガネ３０ｂとは、開閉動作が逆に制御される。
【００２７】
偏光メガネ方式を採用する場合、左右の偏光が逆の二種類のメガネを準備し、それぞれのメガネを第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２が装着すればよい。
図５は、縦横の直線偏光メガネを示す図である。図５（ａ）は、第１観察者Ｖ１が装着すべきメガネ３０ａを示し、図５（ｂ）は、第２観察者Ｖ２が装着すべきメガネ３０ｂを示す。
【００２８】
また、光の波長帯域によって映像を分離するアナグリフメガネ方式を採用する場合も、左右のフィルタを逆にすればよい。このように映像を分離するためのメガネを装着する方式であれば、いずれの方式でも実現できる。
【００２９】
縦横の直線偏光メガネ、円偏光メガネおよびアナグリフメガネでは、図３に示したようにアーム３１の方向を反転できる構造にしておけば、左右のフィルタの位置を反転させることができる。したがって、左右のフィルタの作用を反転させることができる。
【００３０】
図６は、斜め直線偏光メガネを示す図である。このメガネ３０では、アーム３１を反転しても左右のフィルタの作用は反転しない。そこで、アーム３１の形状を上下どちらからでも装着可能な形状にする。このメガネ３０を上下逆に装着することにより、左右のフィルタの作用を反転させることができる。
【００３１】
〔投写型映像表示装置の構成〕
図７は、実施の形態１に係る投写型映像表示装置１０の内部構造を示す図である。図７（ａ）は、投写型映像表示装置１０を側方から見た内部透視図である。図７（ｂ）は、投写型映像表示装置１０を上方から見た内部透視図であり、主として、光学エンジン２００内の各光学部品の配置構成を示すものである。
【００３２】
図７を参照すると、投写型映像表示装置１０は、キャビネット１００を備える。キャビネット１００には、その前面１００ａに映像光の投写口１０１が形成されている。また、キャビネット１００には、その背面１００ｂから上面１００ｃに掛けて、凸湾曲面１００ｄが形成されており、この凸湾曲面１００ｄには、取っ手１０２が設けられている。取っ手１０２には、Ｘ−Ｚ面内方向に回転可能な持ち手部１０２ａが備えられている。
【００３３】
キャビネット１００内には、光学エンジン２００、後部屈折光学系３００、反射ミラー４００、前部屈折光学系５００、曲面ミラー６００が配されている。
【００３４】
光学エンジン２００は、キャビネット１００の底部に配されており、映像信号に応じて変調された映像光を生成する。光学エンジン２００には、その筐体内に各光学部品（液晶パネル、ダイクロイックプリズム、等）が所定の配置構成で設置されており、各光学部品の設置面が、キャビネット１００の底面１００ｅと略平行になっている。
【００３５】
図７（ｂ）に示すように、光学エンジン２００は、光源２０１と、導光光学系２０２と、三つの透過型の液晶パネル２０３、２０４、２０５と、ダイクロイックプリズム２０６を備えている。
【００３６】
光源２０１から出射された白色光は、導光光学系２０２によって赤色波長帯の光（以下、「Ｒ光」という）と、緑色波長帯の光（以下、「Ｇ光」という）と、青色波長帯の光（以下、「Ｂ光」という）に分離され、液晶パネル２０３、２０４、２０５に照射される。これら液晶パネル２０３、２０４、２０５によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、ダイクロイックプリズム２０６によって色合成され、映像光として出射される。液晶パネル２０３、２０４、２０５の入射側、出射側には、図示しない偏光板が設置されている。
【００３７】
なお、光学エンジン２００内に配される光変調素子としては、上記透過型の液晶パネル２０３、２０４、２０５の他、反射型の液晶パネルや、ＭＥＭＳデバイスを用いることもできる。また、液晶パネルを用いた場合、上記のように３板式ではなく、たとえば、カラーホイールを用いた単板式の光学系とすることもできる。
【００３８】
光学エンジン２００における映像光の出射口には、後部屈折光学系３００が装着されている。後部屈折光学系３００には、光学エンジン２００で生成された映像光が入射される。後部屈折光学系３００は、複数のレンズを備え、これらレンズの光軸Ｌ１は、キャビネット１００の底面１００ｅ（Ｘ軸）と平行になっている。液晶パネル２０３、２０４、２０５およびダイクロイックプリズム２０６は、図７（ａ）に示すように、後部屈折光学系３００の光軸Ｌ１からＺ軸方向（曲面ミラー６００側）にシフトして配されている。
【００３９】
後部屈折光学系３００の前方には、反射ミラー４００が配されている。反射ミラー４００は、Ｘ−Ｚ平面に直交し且つキャビネット１００の底面１００ｅ（Ｘ−Ｙ平面）に対して４５度傾いた状態で配置されている。
【００４０】
反射ミラー４００の上方には、前部屈折光学系５００が配されている。前部屈折光学系５００は、複数のレンズを備え、これらレンズの光軸Ｌ２は、Ｚ軸と平行で、且つ、ダイクロイックプリズム２０６の映像光出射面と平行になっている。また、前部屈折光学系５００の光軸Ｌ２は、後部屈折光学系３００の光軸Ｌ１およびキャビネット１００の底面１００ｅに対し垂直になっているとともに、反射ミラー４００上において、後部屈折光学系３００の光軸Ｌ１と交わっている。すなわち、前部屈折光学系５００は、後部屈折光学系３００と協同して一つの屈折光学系を構成しており、これら二つの屈折光学系３００、５００の間に介挿された反射ミラー４００によって、レンズ群の光軸が、ダイクロイックプリズム２０６の出射面と直交する方向からこれに平行な方向へと変換されている。
【００４１】
後部屈折光学系３００に入射した映像光は、後部屈折光学系３００、反射ミラー４００および前部屈折光学系５００を経由し、前部屈折光学系５００の上方に配された曲面ミラー６００に入射する。
【００４２】
曲面ミラー６００は、その反射面が凹面形状とされている。曲面ミラー６００は、図７（ａ）に示すように、前部屈折光学系５００の光軸Ｌ２よりも光学エンジン２００側に有効反射領域を持つ。曲面ミラー６００は、非球面形状や自由曲面形状、球面形状とすることができる。
【００４３】
曲面ミラー６００に入射した映像光は、曲面ミラー６００で反射され、投写口１０１を通って被投写面に拡大投写される。このとき、映像光は、投写口１０１付近で最も収束された後に拡大される。
【００４４】
〔投写型映像表示装置の機能〕
図８は、実施の形態１に係る投写型映像表示装置１０の機能ブロック図である。投写型映像表示装置１０は、画像信号保持部１１、画像解析部１２、画像加工部１３、投写部１４、同期信号生成部１５および同期信号送信部１６を備える。これらの構成は、ハードウェア的には、任意のプロセッサ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００４５】
画像信号保持部１１は、外部から供給される画像信号を保持する。画像解析部１２は、カメラ２０により撮影された画像を解析する。ここでは、当該画像内の観察者の動きを解析する。たとえば、その撮影された画像と、実際に投写している画像との差分を算出することにより、観察者の動きを解析することができる。
【００４６】
画像加工部１３は、画像信号保持部１１に保持される画像信号を、画像解析部１２の解析結果に応じて加工する。たとえば、図１に示したようなサッカーゲームのアプリケーションでは、投写画像には競技場とサッカーボールが表示される。ここで、観察者が表示画面上でボールを蹴る動作を行うと、画像解析部１２は、カメラ２０により撮影された画像内のサッカーボール近辺に、上記投写画像と異なる物体を検出する。画像加工部１３は、その検出結果を受けて、その物体の移動方向に当該サッカーボールが移動する画像を生成する。より具体的には、現在の投写画像の当該サッカーボールの位置を補正した画像を生成する。
【００４７】
なお、当該サッカーボールの移動速度は、基本的に上記物体の移動速度に比例させるが、自由に速度設定を変更することができる。たとえば、ゲームを始める前に観察者が年齢を入力する。第１観察者Ｖ１が第２観察者Ｖ２より年長者である場合、第１観察者Ｖ１が蹴って第２観察者Ｖ２に向かう速度を、第２観察者Ｖ２が蹴って第１観察者Ｖ１に向かう速度より遅くする。このようにして、現実の世界では実力差があっても、仮想的なゲームのなかでは対等に楽しむことができる。なお、年齢については、たとえば、カメラ２０により撮影された画像内の観察者から、その観察者の実際の身長を推定することにより、身長が高い方を年長者と判断してもよい。
【００４８】
さらに、立体表示を行うことでサッカーボールに上下方向の動きを加えることができる。地中に沈むボールや、動きながら浮き上がるボール、ふわふわと漂い急に動き出すボールなど、様々な特殊効果を演出することができる。
【００４９】
投写部１４は、画像加工部１３により生成された画像に応じた光を表示領域４０に投写する。同期信号生成部１５は、投写部１４による各フレーム画像の投写タイミングに同期した信号を生成する。同期信号送信部１６は、同期信号生成部１５により生成された同期信号を、赤外線通信やその他の短距離無線通信によりメガネ３０に送信する。なお、同期信号生成部１５および同期信号送信部１６は、シャッタメガネ方式を採用した場合に設ける必要がある構成であり、偏光メガネ方式を採用した場合は設ける必要がない。また、図３に示したような、複数種類のシャッタメガネが用いられる場合、一種類の同期信号の送信でよいが、図４に示したように一種類のシャッタメガネが用いられる場合、複数の同期信号を送信する必要がある。
【００５０】
〔オブジェクトの適応〕
つぎに、表示に適したオブジェクトＯＢＪについて考える。通常、第１観察者Ｖ１から正しく見える画像は、第１観察者Ｖ１から観察される面の画像である。そのため、第２観察者Ｖ２からは観察されるべき面の画像が見えず、前後および上下が反転して観察される。このように、前後および上下が明確な物体は正しく立体視できないケースが多い。これに対して、サッカーボールのように、上下および左右に対称なオブジェクトＯＢＪであれば、第１観察者Ｖ１から見ても、第２観察者Ｖ２から見ても違和感が生じない。たとえば、ラグビーボールや、宝石などもオブジェクトＯＢＪに適している。正多面体であれば、なお好ましい。ただし、ボールには、上下関係を表現してしまうような陰影をつけないことが望ましい。
【００５１】
図９は、表示領域４０に表示されるオブジェクトＯＢＪの画像ＤＩ１、ＤＩ２と、第１観察者Ｖ１と第２観察者Ｖ２が体感するオブジェクトＯＢＪの画像ＯＩ１、ＯＩ２との関係を示す図である。図９（ａ）は、表示領域４０の表示面から伸び出す空間を側面から見た図である。表示領域４０には所定の視差を持つ、二種類のオブジェクトＯＢＪの画像ＤＩ１、ＤＩ２が交互に表示される。
【００５２】
第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２は、そのオブジェクトＯＢＪの画像ＤＩ１、ＤＩ２を、表示領域４０の真上から見ていないため、体感する立体画像の位置が自己寄りとなる。すなわち、第１観察者Ｖ１の視点Ｖ１からは、オブジェクトＯＢＪの画像ＯＩ１が、表示されている画像ＤＩ１、ＤＩ２の位置より自己（第１観察者Ｖ１）の位置に近い位置に体感される。同様に、第２観察者Ｖ２の視点Ｖ２からは、オブジェクトＯＢＪの画像ＯＩ２が、表示されている画像ＤＩ１、ＤＩ２の位置より自己（第２観察者Ｖ２）の位置に近い位置に体感される。この観点から、地面（表示領域４０の面）などにオブジェクトＯＢＪの影を表示しないことが望ましいといえる。複数の観察者のそれぞれが体感する、オブジェクトＯＢＪの位置が異なるためである。
【００５３】
図９（ｂ）は、表示領域４０を上方から見た図（その１）である。第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２は、そのオブジェクトＯＢＪの画像ＤＩ１、ＤＩ２を、表示領域４０の真上から見ていないため、そのオブジェクトＯＢＪの画像ＤＩ１、ＤＩ２より前後に縮んで体感される。そこで、オブジェクトＯＢＪの画像ＤＩ１、ＤＩ２を、第１観察者Ｖ１と第２観察者Ｖ２との対向線方向に伸ばして、表示領域４０に表示する。これにより、第１観察者Ｖ１の右眼視点ＲＶ１と左眼視点ＬＶ１から体感されるオブジェクトＯＢＪの画像ＯＩ１が円となる。同様に、第２観察者Ｖ２の右眼視点ＲＶ２と左眼視点ＬＶ２から体感されるオブジェクトＯＢＪの画像ＯＩ２が円となる。
【００５４】
図９（ｃ）は、表示領域４０を上方から見た図（その２）である。ここでは、表示領域４０に表示される、オブジェクトＯＢＪの画像ＤＩ１、ＤＩ２を円としている例である。この場合、第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２は、当該対向線方向に縮んだオブジェクトＯＢＪを体感することになる。もちろん、この歪みが許容できる程度に小さい場合、円のオブジェクトＯＢＪの画像ＤＩ１、ＤＩ２を表示してもよい。なお、図２では説明を分かりやすくするため、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２に重なりが生じないように表示している図としたが、実際にはオブジェクトＯＢＪに与えたい飛び出し量に応じて、図９（ｂ）、（ｃ）のようにオブジェクトＯＢＪの画像ＤＩ１、ＤＩ２が重なって表示されることもある。
【００５５】
以上説明したように実施の形態１によれば、表示面に対して平行な方向に向き合っている観察者が、反対に作用するメガネを装着することにより、両方の観察者の方向から立体画像を認識することができる。
【００５６】
＜実施の形態２＞
つぎに、本発明の実施の形態２に係る画像表示システム５０について説明する。実施の形態２では、三人以上の観察者が存在することを前提とする。
【００５７】
〔オブジェクトの表示例〕
図１０は、表示領域４０に表示されるべき、オブジェクトＯＢＪの第１画像ＤＩ１、第２画像ＤＩ２および第３画像ＤＩ３を、表示領域４０の上方から見た図である。オブジェクトＯＢＪの第１画像ＤＩ１、第２画像ＤＩ２および第３画像ＤＩ３は、それぞれが所定の視差を持ち、時分割に表示される。ここでは、これらの画像を六人の観察者が観察する。第１観察者Ｖ１および第２観察者Ｖ２は、第１画像ＤＩ１と第２画像ＤＩ２とのペアを見る。第３観察者Ｖ３および第４観察者Ｖ４は、第１画像ＤＩ１と第３画像ＤＩ３とのペアを見る。第５観察者Ｖ５および第６観察者Ｖ６は、第２画像ＤＩ２と第３画像ＤＩ３とのペアを見る。
【００５８】
図１１は、図１０に示した例を前提とする、第１画像ＤＩ１、第２画像ＤＩ２および第３画像ＤＩ３の表示タイミングと、第１観察者Ｖ１〜第６観察者Ｖ６が装着すべきシャッタメガネの開閉タイミングをまとめた図である。第１画像ＤＩ１、第２画像ＤＩ２および第３画像ＤＩ３のそれぞれが、６０Ｈｚで表示されることを前提とすると、フレーム画像の一ユニットは、１８０Ｈｚで表示されることになる。
【００５９】
その一ユニットの第１フェーズでは、第１画像ＤＩ１が表示、第２画像ＤＩ２および第３画像ＤＩ３は非表示に制御される。第１観察者Ｖ１の右眼のシャッタ、第２観察者Ｖ２の左眼のシャッタ、第３観察者Ｖ３の左眼のシャッタおよび第４観察者Ｖ４の右眼のシャッタが開に、それ以外のシャッタが閉に制御される。
【００６０】
第２フェーズでは、第２画像ＤＩ２が表示、第１画像ＤＩ１および第３画像ＤＩ３は非表示に制御される。第１観察者Ｖ１の左眼のシャッタ、第２観察者Ｖ２の右眼のシャッタ、第５観察者Ｖ５の左眼のシャッタおよび第６観察者Ｖ６の右眼のシャッタが開に、それ以外のシャッタが閉に制御される。
【００６１】
第３フェーズでは、第３画像ＤＩ３が表示、第１画像ＤＩ１および第２画像ＤＩ２は非表示に制御される。第３観察者Ｖ３の右眼のシャッタ、第４観察者Ｖ４の左眼のシャッタ、第５観察者Ｖ５の右眼のシャッタおよび第６観察者Ｖ６の左眼のシャッタが開に、それ以外のシャッタが閉に制御される。
【００６２】
図１２は、表示領域４０に表示されるべき、オブジェクトＯＢＪの第１画像ＤＩ１、第２画像ＤＩ２、第３画像ＤＩ３および第４画像ＤＩ４を、表示領域４０の上方から見た図である。オブジェクトＯＢＪの第１画像ＤＩ１、第２画像ＤＩ２、第３画像ＤＩ３および第４画像ＤＩ４は、それぞれが所定の視差を持ち、時分割に表示される。ここでは、これらの画像を八人の観察者が観察する。
【００６３】
第１観察者Ｖ１は、第３画像ＤＩ３と第４画像ＤＩ４とのペアを見る。第２観察者Ｖ２は、第１画像ＤＩ１と第２画像ＤＩ２とのペアを見る。第３観察者Ｖ３は、第２画像ＤＩ２と第４画像ＤＩ４とのペアを見る。第４観察者Ｖ４は、第１画像ＤＩ１と第３画像ＤＩ３とのペアを見る。第５観察者Ｖ５および第６観察者Ｖ６は、第２画像ＤＩ２と第３画像ＤＩ３とのペアを見る。第７観察者Ｖ７および第８観察者Ｖ８は、第１画像ＤＩ１と第４画像ＤＩ４とのペアを見る。
【００６４】
なお、第１観察者Ｖ１は、第１画像ＤＩ１と第２画像ＤＩ２とのペアを見てもよいが、図９で説明したように体感画像の位置は、表示位置より自己の位置に近づくため、自己からより遠い位置の、画像のペアを見ることが好ましい。第２観察者Ｖ２〜第４観察者Ｖ４についても同様である。
【００６５】
なお、一ユニットで表示させる、オブジェクトＯＢＪの画像ＤＩの数をさらに増やすことにより、さらに多方向から立体画像を観察することができる。
以上説明したように実施の形態２によれば、それぞれが視差を持つ三つ以上の画像を時間的または空間的に分割して表示することにより、三つ以上の方向から立体画像を認識することができる。
【００６６】
〔観察方向の判定方法１〕
上記では、三人以上の観察者が存在するとき、オブジェクトＯＢＪ内の画像ＤＩ１〜ＤＩ４の表示タイミングと、観察者が装着するシャッタメガネの開閉タイミングとを適宜調整することで、三人以上の観察者が複数の方向から立体画像を認識できることを述べた。このとき、各観察者が左眼および右眼でそれぞれ見るべき画像のペアは予め定められている。
【００６７】
しかしながら、観察者の人数が増えるにつれて、各人がオブジェクト内のいずれの画像ペアを見るようにシャッタメガネの開閉タイミングを設定すべきかが分かりにくくなる。さらに、観察者が場所を移動してオブジェクトを見る方向が変わると、元々の観察方向に合わせて設定されていたシャッタメガネの開閉タイミングでは、立体画像を認識できなくなると言う問題が生じる。
そこで、以下では、投写型映像表示装置が床面に表示領域を投射している場合に、シャッタメガネの開閉タイミングを自動的に設定する画像表示システムについて説明する。
【００６８】
図１３は、画像表示システムにおいて、表示領域４０に表示されるべきオブジェクトＯＢＪの第１画像ＤＩ１、第２画像ＤＩ２、第３画像ＤＩ３および第４画像ＤＩ４を、表示領域４０の上方から見た図である。オブジェクトＯＢＪの第１画像ＤＩ１、第２画像ＤＩ２、第３画像ＤＩ３および第４画像ＤＩ４は、それぞれが所定の視差を持ち、時分割に表示される。
【００６９】
画像表示システムは、図７に示す投写型映像表示装置１０と、左眼と右眼でそれぞれシャッタを開閉できるシャッタメガネとを含む。オブジェクトＯＢＪは、投写型映像表示装置１０によって、観察者の存在する床面に投射される。オブジェクトＯＢＪは、図中に示すＶ１〜Ｖ８の八つの方向から観察されるものとする。図１３には、オブジェクトＯＢＪに加えて、方向確認用画像Ｋも示されているが、これについては後述する。
【００７０】
各観察者が装着するシャッタメガネは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等の小型カメラと、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウェアおよびそれらと協働するプログラム等から構成される制御部と、投写型映像表示装置１０から同期信号を受信する受信部とを備えている。
【００７１】
図１４は、シャッタメガネの開閉タイミングの設定プロセスを説明するフローチャートである。
まず、観察者がオブジェクトの表示領域４０の周辺に存在する状況で、投写型映像表示装置は、上記オブジェクトＯＢＪに加えて方向確認用画像Ｋを投射する（Ｓ１０）。この方向確認用画像Ｋは、Ｖ１〜Ｖ８の八つの観察方向から見たときにそれぞれ異なる見え方となる任意の形状とすることができる。図１３には、方向確認用画像Ｋとして矢印形が示されている。方向確認用画像Ｋは、視差画像ＤＩ１〜ＤＩ３の表示タイミングと同じタイミングで表示する。
【００７２】
各観察者が装着するシャッタメガネに取り付けられた小型カメラは、方向確認用画像を含む領域を撮影する（Ｓ１２）。カメラの制御部は、予め記録されている方向別のパターンのうちいずれと最も整合するかを判断するパターンマッチング等の技術を用いて、撮影した領域から方向確認用画像Ｋを検出するとともに（Ｓ１４）、方向確認用画像の向きに基づいて、表示領域を見ている観察者の方向をＶ１〜Ｖ８の中から決定する（Ｓ１６）。
【００７３】
図１５は、方向確認用画像の見え方の一例を説明する図である。（ａ）は、Ｖ８の方向からオブジェクトＯＢＪを観察したときの方向確認用画像Ｋの見え方を示し、（ｂ）はＶ３の方向からオブジェクトＯＢＪを観察したときの方向確認用画像Ｋの見え方を示す。このように、方向確認用画像を検出することで、各観察者がＶ１〜Ｖ８のうちいずれの方向からオブジェクトＯＢＪを観察しているのかを判別することができる。
【００７４】
図１４に戻り、各シャッタメガネの制御部は、決定された観察方向に応じて、メガネの右眼および左眼で観察すべき画像を第１画像ＤＩ１〜第４画像ＤＩ４の中から選択する（Ｓ１８）。つまり、各観察方向にいる観察者に対して最も水平方向に配列されたペアの画像が見えるように選択する。このとき、ペアの候補が複数ある場合には、観察者よりも遠い方を選択する。具体的には、観察方向がＶ８である場合には、右眼で見るべき画像は第１画像ＤＩ１であり、左眼で見るべき画像は第４画像ＤＩ４である。観察方向がＶ３である場合には、右眼で見るべき画像は第４画像ＤＩ４であり、左眼で見るべき画像は第２画像ＤＩ２である。
【００７５】
シャッタメガネの制御部は、Ｓ１６で選択された画像が左右の眼で観察されるように、左眼のシャッタおよび右眼のシャッタの開閉タイミングを設定する（Ｓ２０）。この設定は、図１１に示したように、各フェーズにおける第１画像ＤＩ１〜第４画像ＤＩ４の表示タイミングと合わせて、シャッタメガネ毎に設定される。つまり、あるフェーズで右眼で見るべき画像が表示されているときにメガネの右眼のシャッタを開き、それ以外の画像が表示されているときには右眼のシャッタを閉じるように開閉タイミングを設定する。左眼のシャッタについても同様に、左眼で見るべき画像が表示されているときには左眼のシャッタを開き、それ以外の画像が表示されているときには左眼のシャッタを閉じるように開閉タイミングを設定する。
【００７６】
以上のように制御することで、表示領域４０の周辺にいる各観察者の装着するシャッタメガネ毎に、それぞれの観察者が立体画像を認識できるように見るべき画像を決定し、それに合わせてシャッタメガネの開閉タイミングを設定することができる。したがって、表示領域４０に対する観察者の向きに応じて開閉タイミングの設定されたシャッタメガネを準備する必要がなくなる。さらに、観察者が表示領域４０の周囲を移動して向きが変わっても、方向確認用画像の表示シーケンスさえ存在すれば、その方向に応じて三次元画像を認識することができる。
【００７７】
なお、方向確認用画像の表示時間は、シャッタメガネの小型カメラで撮像できる最短時間に近づけることが好ましい。これによって、各観察者がオブジェクトＯＢＪ以外の画像に意識を向けるおそれがなくなり、また、方向確認用画像の表示シーケンスをオブジェクトの表示中に随時実行することも可能になる。
【００７８】
別法として、方向確認用画像の表示中は、シャッタメガネの両眼のシャッタを閉じることで、観察者が方向確認用画像を見えないように構成してもよい。この場合、投写型映像装置は、方向確認用画像を表示する直前や表示中に、各シャッタメガネの送受信部に対して信号を送るようにし、シャッタメガネの制御装置は、信号の受信時から所定の期間または信号の受信中には、シャッタを閉じるように動作する。こうすることで、観察者が方向確認用画像に惑わされることがなく、またシャッタが開き次第すぐに立体画像を認識することができる。
【００７９】
立体画像を正しく認識するためには、オブジェクトに対する観察者の向きが重要であるので、方向確認用画像の表示位置は、図１３に示したようにオブジェクトの近傍であることが好ましい。このようにオブジェクトの中心に方向確認用画像を表示すると、観察者のオブジェクトに対する向きと方向確認用画像に対する向きとのずれがほとんどなくなるため、さらに好ましい。
【００８０】
図１６は、図１４に示したプロセスの変形例である。
まず、観察者がオブジェクトの表示領域４０の周辺に存在する状況で、投写型映像装置はオブジェクトＯＢＪを表示領域４０に表示し、観察者が装着しているシャッタメガネに取り付けられた小型カメラがオブジェクトを含む領域を撮影する（Ｓ３０）。カメラの制御部は、予め記録されているオブジェクト内の視差画像とのパターンマッチングにより、視差画像ＤＩ１〜ＤＩ４を検出する（Ｓ３２）。続いて、制御部は、視差画像ＤＩ１〜ＤＩ４の重心を算出する（Ｓ３４）。図１７は、視差画像ＤＩ１〜ＤＩ４の重心を黒丸で示している。重心の代わりに、単に各画像の幅および高さの中央点を算出してもよい。この結果、４つの重心が求められる。
【００８１】
制御部は、４つの重心のうち最も水平に並ぶ２点を選択し、この２点の重心を含む画像を各観察者の左眼および右眼で見るべき画像として選択する（Ｓ３６）。このとき、水平に並ぶ２点のペアが複数ある場合には、観察者よりも遠方に位置するペアを選択することが好ましい。例えば、観察者がＶ４の方向にいる場合、水平に並ぶ重心のペアとして、ＤＩ１とＤＩ３のペア、およびＤＩ２とＤＩ４のペアが存在するが、より遠方に位置するものとして前者を選択する。シャッタメガネの制御部は、Ｓ１６で選択された画像を左右の眼で観察されるように、左眼のシャッタおよび右眼のシャッタの開閉タイミングを設定する（Ｓ３８）。
【００８２】
以上説明したように、この変形例では、オブジェクトとともに方向確認用画像を表示する代わりに、オブジェクト自体の図形的特徴を利用して観察者の方向を判定することができる。したがって、方向確認用画像の表示シーケンスを設ける必要がなく、表示領域４０にオブジェクトが表示されている間、シャッタメガネ側で随時に方向の判定を実行することが可能になる。また、観察者が方向確認用画像を意識することがない。
【００８３】
なお、図１３〜図１７に関して、オブジェクトＯＢＪが４つの視差画像を含む場合について説明したが、視差画像の数が三つの場合、および５つ以上の場合でも、同様に適用することができる。
【００８４】
〔観察方向の判定方法２〕
ここまで、表示領域を床面に設定した場合における観察方向の判定手法について説明した。これに対し、表示領域を壁面に設定した場合には、壁面に表示されるオブジェクトの複数の視差画像のうち、各観察者が立体画像を認識するためにいずれを観察すべきかは、壁面に対する観察者の方向によって異なる。したがって、上記の床面の場合とは異なる手法が必要となる。
【００８５】
図１８は、壁面を表示領域４０にした場合に観察方向を判定する方法を説明する図である。投写型映像表示装置は、壁面の表示領域４０に対してオブジェクトを投射する。このとき、表示領域４０の周辺、例えば上部に、壁面に表示されるオブジェクト対する観察者の方向に応じて色、形状または模様が異なる基準物体を配置する。図１８の例では、表示領域４０の上部に円筒形の基準物体４２が配置されており、外面に５本の縦線４２ａが引かれている。この縦線４２ａは、例えば左から右に黄、緑、赤、青、橙の異なる色の線である。基準物体４２の湾曲の程度と縦線の配置を適宜設定することにより、観察方向に応じて基準物体４２の見え方が異なるため、観察方向を決定することができる。
【００８６】
基準物体４２は外向きまたは内向きの曲面を有していれば、円筒形でなくてもよい。また、観察方向によって見え方が異なる限り、色の異なる縦線の代わりに形状や模様が異なる配線を配置してもよい。
【００８７】
図１９は、基準物体を配置した場合の観察方向の判定プロセスを説明するフローチャートである。
まず、観察者がオブジェクトの表示領域４０の周辺に存在する状況で、投写型映像表示装置はオブジェクトＯＢＪを壁面の表示領域４０に表示し、観察者が装着しているシャッタメガネに取り付けられた小型カメラは基準物体４２を含む領域を撮影する（Ｓ５０）。カメラの制御部は、予め記録されている基準物体表面の色や模様といったパターンとのマッチングにより、領域内から基準物体４２を検出するとともに、色や模様の配置に基づき観察者の観察方向を決定する（Ｓ５２）。
【００８８】
シャッタメガネの制御部は、Ｓ５２で決定された観察方向に基づき、オブジェクトに含まれる複数の視差画像のうち、観察者の左眼および右眼で見るべき画像を選択する（Ｓ５４）。そして、シャッタメガネの制御部は、選択された画像が左右の眼で観察されるように、オブジェクトの表示タイミングに合わせて左眼のシャッタおよび右眼のシャッタの開閉タイミングを設定する（Ｓ５６）。
【００８９】
図２０は、基準物体４２の代わりにミラー等の反射体４４を配置した変形例を示す。反射体４４は、表示領域４０の近傍、好ましくは上部に、観察者の方向に対して所定の角度だけ傾斜した状態で設置する。この角度は、表示領域を投射する壁面と観察者との距離等に応じて決定することが好ましい。
【００９０】
反射体４４を配置した状態で、投射型映像表示装置は、オブジェクトを表示する前に方向確認用画像を表示領域４０に投射する。方向確認用画像４４ａは、図１８の例と同様に５本の縦線であり、左から右へ例えば黄、緑、赤、青、橙の順序で配列される。なお、確認用画像として表示すべき縦線の本数は、表示領域に投射するオブジェクトに対する観察者の角度的な広がりに応じて決定することが好ましい。反射体の設置角度と縦線の配置を適宜設定することにより、観察方向に応じて反射体４４に映る方向確認用画像４４ａの見え方が異なるため、観察方向を決定することができる。
【００９１】
なお、図１９の例と同様に、観察方向によって見え方が異なる限り、色の異なる縦線の代わりに、色、形状、模様等が異なる任意の図形を方向確認用画像４４ａとして投射することができる。また、反射体４４も、方向確認用画像を観察者の方へ反射できる限り、平面以外に曲面ミラーを用いてもよい。
【００９２】
図２１は、反射体を配置した場合の観察方向の判定プロセスを説明するフローチャートである。
まず、観察者がオブジェクトの表示領域４０の周辺に存在する状況で、投写型映像表示装置は、オブジェクトＯＢＪを表示する前に、方向確認用画像を壁面の表示領域４０に投射するシーケンスを実行する（Ｓ６０）。観察者が装着しているシャッタメガネに取り付けられた小型カメラは、方向確認用画像を含む領域を撮影する（Ｓ６２）。カメラの制御部は、予め記録されている基準物体表面の色や模様といったパターンとのマッチングにより、領域内から反射体４４を検出するとともに（Ｓ６４）、反射体４４に映り込んでいる画像における色や模様に基づき、観察者の観察方向を決定する（Ｓ６６）。例えば、図２０の例では、図中の右側に位置する観察者が装着するシャッタメガネでは、表示領域４０の左端に投射され、反射体４４によって反射される黄色の線が撮影される（図中の矢印を参照）ことから、観察者の方向を決定することができる。
【００９３】
シャッタメガネの制御部は、Ｓ６６で決定された観察方向に基づき、オブジェクトに含まれる複数の視差画像のうち、観察者の左眼および右眼で見るべき画像を選択する（Ｓ６８）。そして、シャッタメガネの制御部は、選択された画像が左右の眼で観察されるように、オブジェクトの表示タイミングに合わせて左眼のシャッタおよび右眼のシャッタの開閉タイミングを設定する（Ｓ７０）。
【００９４】
以上のように制御することで、表示領域４０の周辺にいる各観察者の装着するシャッタメガネ毎に、それぞれの観察者が立体画像を認識できるように見るべき画像を決定し、それに合わせてシャッタメガネの開閉タイミングを設定することができる。したがって、表示領域４０に対する観察者の向きに応じて開閉タイミングの設定されたシャッタメガネを準備する必要がなくなる。さらに、観察者が表示領域４０の周囲を移動して向きが変わっても、方向確認用画像の表示シーケンスさえ存在すれば、その方向に応じて三次元画像を認識することができる。
【００９５】
図１３の例と同様に、方向確認用画像の表示時間は、シャッタメガネの小型カメラで撮像できる最短時間に近づけることが好ましい。また、方向確認用画像の表示中は、シャッタメガネの両眼のシャッタを閉じることで、観察者が方向確認用画像を見えないように構成してもよい。この場合、投写型映像装置は、方向確認用画像を表示する直前や表示中に、各シャッタメガネの送受信部に対して信号を送るようにし、シャッタメガネの制御装置は、信号の受信時から所定の期間または信号の受信中には、シャッタを閉じるように動作する。こうすることで、観察者が方向確認用画像に惑わされることがなく、またシャッタが開き次第すぐに立体画像を認識することができる。
【００９６】
＜参考例＞
つぎに、参考例に係る画像表示システム５０について説明する。本参考例では、複数の領域画像の表示タイミングと、観察者が装着すべきシャッタメガネの開閉タイミングとを制御する。これにより、上下および左右において対称ではないオブジェクトＯＢＪであっても、違和感が生じない立体画像を提供することができる。
【００９７】
〔画像表示システムの構成〕
図２２は、参考例に係る画像表示システム５０の構成を示す図である。画像表示システム５０は、投写型映像表示装置１０、カメラ２０、顕微鏡２１、第１メガネ３０ａ、第２メガネ３０ｂ、第３メガネ３０ｃおよび第４メガネ３０ｄを備える。
【００９８】
画像表示部としての投写型映像表示装置１０は、所定の表示領域４０に、オブジェクトＯＢＪの第１領域Ｒ１の画像（ＲＩ１）、第２領域Ｒ２の画像（ＲＩ２）、第３領域Ｒ３の画像（ＲＩ３）および第４領域Ｒ４の画像（ＲＩ４）をそれぞれ表示する。表示領域４０に表示されるべき、オブジェクトＯＢＪの第１領域画像ＲＩ１、第２領域画像ＲＩ２、第３領域画像ＲＩ３および第４領域画像ＲＩ４は、それぞれが所定の視差を持ち、時分割に表示される。
【００９９】
カメラ２０（たとえば、ＣＣＤカメラ）は、投写型映像表示装置１０を中心とする周囲３６０°の画像を撮影し、投写型映像表示装置１０に供給する。投写型映像表示装置１０は、カメラ２０からの画像から、第１メガネ３０ａ、第２メガネ３０ｂ、第３メガネ３０ｃおよび第４メガネ３０ｄのそれぞれが、表示領域４０の各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のうち、どの領域に相当する位置に存在するかを判別する。
【０１００】
顕微鏡２１は、プレパラートに載せられた物体を、視差のある複数枚の画像として取り込み、投写型映像表示装置１０に供給する。顕微鏡２１によって取り込まれた画像は、図示しないパーソナルコンピュータを介して投写型映像表示装置１０に供給されてもよい。
【０１０１】
第１メガネ３０ａは、表示領域４０の第１領域に表示される第１領域画像ＲＩ１を見る、第１観察者Ｖ１に装着される。同様に、第２メガネ３０ｂ、第３メガネ３０ｃおよび第４メガネ３０ｄは、表示領域４０の第２領域、第３領域および第４領域に表示される第２領域画像ＲＩ２、第３領域画像ＲＩ３および第４領域画像ＲＩ４を見る、第２観察者Ｖ２、第３観察者Ｖ３および第４観察者Ｖ４に装着される。
【０１０２】
〔オブジェクトの表示例〕
図２３は、表示領域４０に表示されるべきオブジェクトＯＢＪの、第１領域画像ＲＩ１、第２領域画像ＲＩ２、第３領域画像ＲＩ３および第４領域画像ＲＩ４の図である。
第１観察者Ｖ１は、第１領域画像ＲＩ１の右眼画像ＲＩ１Ｒと左眼画像ＲＩ１Ｌとを見る。第２観察者Ｖ２は、第２領域画像ＲＩ２の右眼画像ＲＩ２Ｒと左眼画像ＲＩ２Ｌとを見る。第３観察者Ｖ３は、第３領域画像ＲＩ３の右眼画像ＲＩ３Ｒと左眼画像ＲＩ３Ｌとを見る。第４観察者Ｖ４は、第４領域画像ＲＩ４の右眼画像ＲＩ４Ｒと左眼画像ＲＩ４Ｌとを見る。
【０１０３】
すなわち、第１メガネ３０ａは、第１観察者Ｖ１の右眼に第１領域画像ＲＩ１の右眼画像ＲＩ１Ｒを見せ、その左眼に第１領域画像ＲＩ１の左眼画像ＲＩ１Ｌを見せるように、シャッタの開閉が制御される。同様に、第２メガネ３０ｂ、第３メガネ３０ｃおよび第４メガネ３０ｄもまた、それぞれの観察者の右眼と左眼とに右眼画像と左眼画像を見せるように、シャッタの開閉が制御される。
各領域画像の右眼画像と左眼画像のそれぞれが、６０Ｈｚで表示されることを前提とすると、フレーム画像の一ユニットは、１２０Ｈｚで表示されることになる。
【０１０４】
〔その他の構成〕
本参考例では、顕微鏡２１を用いて説明したが、立体画像を作成する画像を取り込む手段としては、通常のカメラ（但し、視差を有する複数枚の画像を撮像できるもの）でもよい。また、既存の立体画像のデータベースから画像を取り込む構成でもよい。
本参考例では、表示領域４０は、通常のスクリーン若しくは床に投写することを前提に説明したが、タッチパネルのようなインタラクティブボードをスクリーンとしてもよい。この場合、スクリーンに触れた部分がスクリーンの中心に表示されるように設定してもよく、あるいは、丸く囲んだ部分が拡大表示されるように設定されていてもよい。
【０１０５】
上述したように、顕微鏡などで取り込んだ画像だけではなく、電子図鑑のようなデータベースから取り込んだ動物の映像が表示されるように設定されてもよい。この場合、表示される立体画像の横に、その動物に関する説明をテキストにて表示してもよい。この場合、テキスト部分は２次元、すなわち、視差の無い画像として表示する方が、観察者は読みやすいものと考えられる。
また、餌などが描かれたカードを、カメラ２０で認識させることにより、表示された動物が餌を食べる仕草を表示するように設定されてもよい。投写型映像表示装置１０を用いれば、表示される立体画像に手などの影が映り込みにくいので、カードを差し出しても立体画像が欠けることなく表示させることができる。
【０１０６】
ＩＣチップが組み込まれたカードから、恐竜などの映像が表示されるように設定されてもよい。この場合、投写型映像表示装置、カメラ、複数のメガネおよびカードリーダから画像表示システムが構成される。このようなコンテンツの場合、立体画像に加えて、空気（風）や水、香りを観察者に向けて送り出す手段を設けると、臨場感が向上する。また、カメラ２０により、観察者の手などが近づいてきたこと検出したときに、立体画像がアクションを起こすように設定されてもよい。
【０１０７】
本参考例では、カメラ２０は、各メガネ３０が各領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のうち、どの領域に相当する位置、具体的には、どの領域が観察者にとって略正面に来る位置かを判別するのに用いたが、カメラ２０の活用方法はこれに限定されるものではない。カメラ２０から分割されて出力される３６０°の映像を統合し、室内映像を作成することもできる。
【０１０８】
＜その他の実施の形態＞
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【０１０９】
実施の形態２に係る考察によれば、観察者が装着すべきメガネ３０は、それぞれの間で所定の視差を持つ三つ以上の画像のうち、それを装着している観察者の位置に応じて特定される二つの画像をその観察者に見せればよいことが分かる。より具体的には、当該三つの以上の画像のうち、その観察者の視線方向に対して最も垂直な方向に視差を持つ二つの画像をその観察者に見せればよいことが分かる。
【０１１０】
開閉動作タイミングの可変制御が可能なシャッタメガネを採用した場合、画像解析部１２は、カメラ２０により撮影された画像から、観察者の位置を特定する。図示しないメガネ制御部は、その観察者の位置に応じた、メガネ３０の開閉タイミングをメガネ３０に設定するための制御信号を生成し、同期信号送信部１６は、その制御信号を当該メガネ３０に送信する。なお、この制御は観察者が一人の場合でも、複数の場合でも可能である。この制御をリアルタイムで行えば、観察者が移動してオブジェクトを見る方向が変わっても、常に立体画像が観察できる画像の組合せを観察者に見せることができる。
【符号の説明】
【０１１１】
Ｖ１  第１観察者、  Ｖ２  第２観察者、  １０  投写型映像表示装置、  １１  画像信号保持部、  １２  画像解析部、  １３  画像加工部、  １４  投写部、  １５  同期信号生成部、  １６  同期信号送信部、  ２０  カメラ、  ２１  顕微鏡、  ３０  メガネ（３０ａ：第１メガネ、３０ｂ：第２メガネ、３０ｃ：第３メガネ、３０ｄ：第４メガネ）、  ＯＢＪ  オブジェクト、  ４０  表示領域、  ５０  画像表示システム。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２１】
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【図２】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２２】
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【図２３】
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