(57)【要約】【課題】複数人が一堂に会した状態で、撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いて遠隔通信を行うことができる遠隔通信方法を提供する。【解決手段】  第１の地点に、裸眼で視認できる立体映像２を提示する立体映像提示機能と第１の地点に居る人３を撮影する撮影機能とを備えた第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１を配置する。第１の地点と離れた第２の地点には、裸眼で視認できる立体映像５を提示する立体映像提示機能と第２の地点に居る人６〜８を撮影する撮影機能とを備えた第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４を配置する。【選択図】  図１
2006078597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像を提示する立体映像提示機能と第１の地点に居る人を撮影する撮影機能とを備えた第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置と、
第１の地点と離れた第２の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像を提示する立体映像提示機能と第２の地点に居る人を撮影する撮影機能とを備えた第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置とを用いて、
前記第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置で撮像した前記第１の地点に居る人の映像を前記第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置で立体映像として前記第２の地点に居る人に提示し、
前記第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置で撮像した前記第２の地点に居る人の映像を前記第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置で立体映像として前記第１の地点に居る人に提示することにより遠隔地に居る人どうしの通信を実現する撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法であって、
前記第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置として、前記第１の地点に居る人の回りを回転する第１の複合回転構造体を備え、
前記第１の複合回転構造体が、周方向に所定の間隔をあけて配置された左目用の発光素子列及び右目用の発光素子列から構成される発光素子列対が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された第１の発光素子列構造体と、前記複数の発光素子列に対応して前記発光素子列構造体の内側に配置され、前記第１の地点に居る人の両眼の視差によって前記第１の地点に居る人に立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置されてなる第１の遮光部構造体と、前記第１の地点に居る人を撮影する第１の撮影装置とを備えた構造を有するものを用い、
前記第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置として、前記第２の地点に居る複数の人の中央に配置される第２の複合回転構造体を備え、
前記第２の複合回転構造体が、周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された第２の発光素子列構造体と、前記第２の発光素子列構造体の外側に配置され、前記第２の地点に居る複数の人の両眼の視差によって前記第２の地点に居る複数の人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置されてなる第２の遮光部構造体と、前記第２の複合回転構造体の外側に位置する前記第２の地点に居る複数の人を撮影する第２の撮影装置とを備えた構造を有するものを用いることを特徴とする撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法。
【請求項２】
前記第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置は、前記第２の発光素子列構造体と前記第２の遮光部構造体とが、前記第２の発光素子列構造体の回転速度が前記第２の遮光部構造体の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転するように構成されており、
前記第２の撮影装置は前記第２の発光素子列構造体と一緒に回転して前記第２の地点に居る複数の人を撮影するように前記第２の発光素子列構造体に装着されている請求項１に記載の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法。
【請求項３】
前記第２の撮影装置は、前記第２の発光素子列構造体を構成する複数の前記一次元発光素子列の隣り合う２つの前記一次元発光素子列の間にそれぞれ配置された複数のカメラから構成され、
前記第２の発光素子列構造体を構成する複数の前記一次元発光素子列の外側にそれぞれ第１の偏光板が配置され、
前記第２の遮光部構造体の前記複数の遮光部が前記第１の偏光板を通過した光の通過を阻止する第２の偏向板によりそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項２に記載の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法。
【請求項４】
前記第２の撮影装置は、前記第２の遮光部構造体の外側に位置して周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカメラからなり、
前記複数のカメラは、前記第２の遮光部構造体の回転を阻害することなく前記複数のカメラを前記第２の発光素子列構造体に対して取り付けるように構成された取付用構造物によって支持されている請求項２に記載の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法で用いる撮影機能付き３次元ディスプレイ装置であって、
立体映像を見る複数の人の中央に配置される複合回転構造体を備え、
前記複合回転構造体が、
周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された発光素子列構造体と、
前記発光素子列構造体の外側に配置され、前記複数の人の両眼の視差によって前記複数の人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置されてなる遮光部構造体と、
前記複合回転構造体の外側に位置する前記複数の人を撮影する撮影装置とを備えた構造を有し、
前記発光素子列構造体と前記遮光部構造体とが、前記発光素子列構造体の回転速度が前記遮光部構造体の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転するように構成されており、
前記撮影装置が前記発光素子列構造体と一緒に回転して前記複数の人を撮影するように前記発光素子列構造体に装着され、
前記撮影装置が、前記発光素子列構造体を構成する複数の前記一次元発光素子列の隣り合う２つの前記一次元発光素子列の間にそれぞれ配置された複数のカメラから構成され、
前記発光素子列構造体を構成する複数の前記一次元発光素子列の外側にそれぞれ第１の偏光板が配置され、
前記遮光部構造体の前記複数の遮光部が前記第１の偏光板を通過した光の通過を阻止する第２の偏向板によりそれぞれ構成されていることを特徴とする撮影機能付き３次元ディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法で用いる撮影機能付き３次元ディスプレイ装置であって、
立体映像を見る複数の人の中央に配置される複合回転構造体を備え、
前記複合回転構造体が、
周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された発光素子列構造体と、
前記発光素子列構造体の外側に配置され、前記複数の人の両眼の視差によって前記複数の人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置されてなる遮光部構造体と、
前記複合回転構造体の外側に位置する前記複数の人を撮影する撮影装置とを備えた構造を有し、
前記発光素子列構造体と前記遮光部構造体とが、前記発光素子列構造体の回転速度が前記遮光部構造体の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転するように構成されており、
前記撮影装置が前記発光素子列構造体と一緒に回転して前記複数の人を撮影するように前記発光素子列構造体に装着され、
前記撮影装置は、前記遮光部構造体の外側に位置して周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカメラからなり、
前記複数のカメラは、前記遮光部構造体の回転を阻害することなく前記複数のカメラを前記発光素子列構造体に対して取り付けるように構成された取付用構造物によって支持されていることを特徴とする撮影機能付き３次元ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記発光素子列構造体の回転速度は、前記遮光部構造体の回転速度の１／１０以下である請求項５または６に記載の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裸眼で視認できる立体映像を提供する撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法及び該方法に用いるカメラ付き３次元ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遠隔コミュニケーションに用いる映像提示システムでは視線一致の実現が重要な課題となっており、ユーザに立体映像を提示しつつ、それを遮ることなくユーザの姿を撮影する必要がある。本出願の発明者の一部はその実現方法としてユーザの周囲でカメラとディスプレイユニットを回転させ、時分割で両者を共存させる撮影機能付き３次元ディスプレイ装置としての裸眼立体ディスプレイ「ＴＷＩＳＴＥＲ」を提案している［非特許文献１］。この装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を鉛直方向に並べた１次元のＬＥＤのアレイをユーザの周囲で回転させることによって、ユーザに対して３６０度の視野を実現するとともに、ビデオカメラを搭載することによってユーザの姿を撮影する。これによって画面上の位置から見たユーザの姿を撮影することができ且つ対面コミュニケーションの際の視線一致を実現することが可能となる。また、ＬＥＤアレイとして右目用、左目用を用意し、その手前にパララクスバリアと呼ばれる遮光板を設置して一緒に回転させることにより裸眼立体視を実現している。
【０００３】
図７は、出願人が実施する「戦略的想像推進事業」の研究成果を一般に公表するインターネットのホームページ「www.jst.go.jp/kisoken/seika/zensen/01tachi/」［非特許文献２］に掲載された相互コミュニケーションシステムの概念図である。
【０００４】
またマルチプレックスホログラムのように、裸眼で多人数が同時に３６０度全周から観察できる３次元ディスプレ装置の一つとして、ＬＥＤ等の発光素子を鉛直方向に一列に並べた１次元の光源アレーを円筒形のパララクスバリアの内側で回転させる構造の３次元ディスプレイ装置を本出願の一部の発明者等は提案している［非特許文献３，４及び５］。
【０００５】
さらに特開２００３−１９５２１４号公報［特許文献１］にも周回走査される発光アレイとパララクスバリアを用いた立体表示装置が提案されている。
【非特許文献１】田中健司，林淳哉，川渕一郎，稲見昌彦，▲舘▼▲すすむ▼著「裸眼全周囲ステレオ動画ディスプレイＴＷＩＳＴＥＲ  ＩＩＩ」映像情報メディア学会誌，Ｖｏｌ．５８，Ｎｏ．６，ｐｐ．８１９・２６，２００４．
【非特許文献２】www.jst.go.jp/kisoken/seika/zensen/01tachi/の１／３頁
【非特許文献３】圓道知博、佐藤誠著「１次元光源列の回転操作による全周リアルタイム３次元ディスプレイ」、映像学誌、Ｖｏｌ５３．ｎｏ．３，ｐｐ．３９９〜４０４，Ｍａｒｃｈ  １９９９
【非特許文献４】圓道知博、梶木善裕、本田捷夫、佐藤誠著の「全周型３次元動画ディスプレイ」３次元画像コンファレンス’９９論文集、ｎｏ．４−４，ｐｐ．９９〜１０４，Ｊｕｎｅ  １９９９
【非特許文献５】圓道知博、梶木善裕、本田捷夫、佐藤誠著の「全周型３次元ディスプレイ」電子情報通信楽器論文誌Ｄ−ＩＩ  Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｄ−ＩＩ  Ｎｏ．６  ｐｐ１００３−１０１１  ２００１年６月
【特許文献１】特開２００３−１９５２１４号公報（出願人：セイコーエプソン株式会社）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７の概念図から分かるように、従来提案した複数の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置どうしで構成された相互テレイグジスタンス環境では、複数人が一堂に会した状態では、参加者が一人ずつ撮影機能付き３次元ディスプレイ装置内に入った形でのバーチャル環境でしか通信を実現できなかった。
【０００７】
本発明の目的は、複数人が一堂に会した状態で、撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いて遠隔通信を行うことができる遠隔通信方法及び該方法に用いる撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、複数人が裸眼で立体画像を視認できる３次元ディスプレイ装置に複数のカメラからなる撮影装置を簡単に実装できる撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いた遠隔通信方法では、第１の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像を提示する立体映像提示機能と第１の地点に居る人を撮影する撮影機能とを備えた第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置と、第１の地点と離れた第２の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像を提示する立体映像提示機能と第２の地点に居る人を撮影する撮影機能とを備えた第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置とを用いる。そして第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置で撮像した第１の地点に居る人の映像を第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置で立体映像として第２の地点に居る人に提示する。そして第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置で撮像した第２の地点に居る人の映像を第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置で立体映像として第１の地点に居る人に提示する。これによって遠隔地に居る人どうしの通信を実現する。
【００１０】
本発明の通信方法では、第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置として、第１の地点に居る人の回りを回転する第１の複合回転構造体を備えた構造のものを用いる。第１の複合回転構造体は、第１の発光素子列構造体と、第１の遮光部構造体と、第１の撮影装置とを備えた構造を有する。第１の発光素子列構造体は、周方向に所定の間隔をあけて配置された左目用の発光素子列及び右目用の発光素子列から構成される発光素子列対が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置された構造を有する。第１の遮光部構造体は、複数の発光素子列に対応して発光素子列構造体の内側に配置され、第１の地点に居る人の両眼の視差によって第１の地点に居る人に立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置された構造を有する。第１の撮影装置は、第１の地点に居る人を撮影するように配置されている。第１の撮影装置は、複数のカメラから構成することができる。複数のカメラは、複数の遮光部の隣り合う二つの遮光部間に形成されるスリットを通して撮影を行う位置に配置してもよいし、遮光板の上に配置してもよいし、遮光板に孔を開けて遮光板の裏側からその孔を通して撮影をできるように配置してもよく、発光素子列から出る光を遮らない位置であれば、それらの配置位置は任意である。なお複数のカメラのは、周方向に等間隔で配置するのが好ましい。そしてカメラの台数は、任意であり、必ずしも発光素子列対の数と等しくする必要はない。
【００１１】
また本発明で用いる第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置は、第２の地点に居る複数の人の中央に配置される第２の複合回転構造体を備えている。この第２の複合回転構造体も、第２の発光素子列構造体と、第２の遮光部構造体と、第２の撮影装置とを備えた構造を有する。第２の発光素子列構造体は、周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された構造を有する。また第２の遮光部構造体は、第２の発光素子列構造体の外側に配置され、第２の地点に居る複数の人の両眼の視差によって第２の地点に居る複数の人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置された構造を有する。そして第２の撮影装置は、第２の複合回転構造体の外側に位置する第２の地点に居る複数の人を撮影することができるように配置されている。第２の撮影装置も第２の撮影装置と同様に複数のカメラから構成することができ、その配置の態様は任意である。
【００１２】
本発明の方法によれば、第１の地点に居る人は第１の撮影機能付き３次元ディスプレイの内部に入って、第２の地点に居る複数の人の立体映像を十分の周囲に見ながら、しかも第２の地点に居る複数の人と目を合わせながら会話をすることができる。また第２の地点に居る複数の人は、中央にある第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置によって提供される第１の地点に居る人の立体映像を見ながら、しかも各人が第１の地点に居る人と目を合わせながら会話をすることができる。したがって本発明によれば、従来不可能であった複数人が一堂に会した状態での遠隔通信を行うことができる。なお使用方法によっては、第２の地点に居る人が一人であってもよいのは勿論である。
【００１３】
なお第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置は、第２の発光素子列構造体と第２の遮光部構造体とが、第２の発光素子列構造体の回転速度が第２の遮光部構造体の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転するように構成するのが好ましい。またこの場合には、第２の撮影装置を第２の発光素子列構造体と一緒に回転して第２の地点に居る複数の人を撮影するように第２の発光素子列構造体に装着するのが好ましい。撮影装置は、少なくとも撮像素子むカメラを含んで構成されており、実際には複数台のカメラによって構成されている。撮影装置を高速で回転する第２の遮光部構造体に装置する場合、市販のカメラでは、遠心力にカメラの電子回路が耐えられず接続不良等が発生する問題がある。また複数台のカメラへの給電や画像の取り出しをスリップリング等を用いて行うこともできるが、高速回転用のスリップリングは非常に高価で装置全体の価格が高くなる問題がある。更にカメラを高速で動かすと、画像がぶれてしまう問題がある。そこで撮影装置を低速で回転する第２の発光素子列構造体に装着するようにすれば、上記の問題を生じさせることなく、撮影装置を３次元ディスプレイ装置に実装することができる。したがってこのようにすれば、市販のカメラを用いて構成した安価な第２の撮影装置を第２の撮影装置付き３次元ディスプレ装置に装着することができる。
【００１４】
第２の撮影装置を構成する複数のカメラを、第２の発光素子列構造体に装着する場合には、例えば、第２の発光素子列構造体を構成する複数の一次元発光素子列の隣り合う２つの一次元発光素子列の間にそれぞれ複数のカメラを配置することができる。このようにした場合には、第２の遮光部構造体に形成される複数のスリットを通して、外部に居る複数の人を撮影することになるため、スリットの数と幅寸法によっては、光量が不足する。そこで第２の発光素子列構造体を構成する複数の一次元発光素子列の外側にそれぞれ第１の偏光板を配置する。そして第２の遮光部構造体の複数の遮光部を、第１の偏向板を通過した光の通過を阻止する第２の偏向板によりそれぞれ構成する。これらの偏向板としては、直線偏光板、円偏向板、楕円偏向板等を用いることができる。このようにすると第２の遮光部構造体の外部からの光は遮光部及び遮光部間のスリットを通して複数のカメラに到達するので光量の不足は生じない。また複数の一次元発光素子列の外側には、第１の偏光板を配置してあるため、一次元発光素子列からの光の光路上で第１の偏光板と遮光部を構成する第２の偏向板とが重なったときに、一次元発光素子列からの光は第２の偏向板からなる遮光部によって通過が阻止され、第１の偏光板と第２の偏向板からなる遮光部とが重ならないときには、第１の偏光板と第２の遮光部構造体に形成されるスリットとを通して一次元発光素子列からの光は外部へと放射される。その結果、遮光部の機能を失わせることなく、必要な光量をカメラに導入することができる。
【００１５】
また第２の撮影装置は、第２の遮光部構造体の外側に位置して周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカメラから構成することもできる。この場合には、複数のカメラは、第２の遮光部構造体の回転を阻害することなく複数のカメラを第２の発光素子列構造体に対して取り付けるように構成された取付用構造物によって支持すればよい。このようにすると、カメラの前方には障害物が存在しないため、簡単に必要十分な光量を確保することができる。
【００１６】
なお本発明の遠隔通信方法で用いる撮影機能付き３次元ディスプレイ装置であって、立体映像を見る複数の人の中央に配置される撮影機能付き３次元ディスプレイ装置は、複合回転構造体を備えて以下の構成を有するものが好ましい。すなわち複合回転構造体は、周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された発光素子列構造体と、発光素子列構造体の外側に配置され、複数の人の両眼の視差によって複数の人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部が周方向に所定の間隔をあけて配置されてなる遮光部構造体と、複合回転構造体の外側に位置する複数の人を撮影する撮影装置とを備えた構造を有している。そして発光素子列構造体と遮光部構造体とを、発光素子列構造体の回転速度が遮光部構造体の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転するように構成する。また撮影装置を発光素子列構造体と一緒に回転して複数の人を撮影するように発光素子列構造体に装着する。その上で、撮影装置を発光素子列構造体を構成する複数の一次元発光素子列の隣り合う２つの前記一次元発光素子列の間にそれぞれ配置された複数のカメラから構成する。そして発光素子列構造体を構成する複数の一次元発光素子列の外側にそれぞれ第１の偏光板を配置する。また遮光部構造体の複数の遮光部を第１の偏光板を通過した光の通過を阻止する第２の偏向板によりそれぞれ構成する。
【００１７】
なお撮影装置を遮光部構造体の外側に位置して周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカメラから構成し、複数のカメラを、遮光部構造体の回転を阻害することなく複数のカメラを前記発光素子列構造体に対して取り付けるように構成された取付用構造物によって支持してよい。
【００１８】
なおいずれの場合であっても、発光素子列構造体の回転速度は、遮光部構造体の回転速度の１／１０以下であることが好ましい。このような速度であれば、撮影装置の重量は発光素子列構造体を回転させる場合に特に障害となることがない。
【発明の効果】
【００１９】
従来提案されている第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置（前述のＴＷＩＳＴＥＲ）どうしで構成された相互テレイグジスタンス環境では、複数人が一堂に会した状態を、参加者が一人ずつ撮影機能付き３次元ディスプレイ装置（ＴＷＩＳＴＥＲ）に入った形でのバーチャル環境でしか実現できなかった。しかしながら、本発明によれば、第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を用いることにより、第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置に第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置内部の人間の分身として立体映像を実空間に存在させることができるため、実際に居合わせる複数の人間の中に、テレイグジスタンスしている人間が混在している状態を作ることが可能である。もちろん複数の第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置を第２の地点に存在させた場合には、テレイグジスタンスする人間を更に増やすことができる。なおその際には、第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置と複数の第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置との間を選択的に接続するようにすればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照して本発明の遠隔通信方法の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の方法を実施する場合の概念を示す図である。図１においては、符号１は、第１の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像２を提示する立体映像提示機能と第１の地点に居る人３を撮影する撮影機能とを備えた第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置（内向き系３次元ディスプレイ装置）を示している。また符号４は、第１の地点と離れた第２の地点に配置され、裸眼で視認できる立体映像５を提示する立体映像提示機能と第２の地点に居る人６〜８を撮影する撮影機能とを備えた第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置（外向き系３次元ディスプレイ装置）を示している。
【００２１】
本発明の実施の形態の遠隔通信方法では、第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１で撮像した第１の地点に居る人３の映像を第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４で立体映像３´として第２の地点に居る人に提示する。そして第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４で撮像した第２の地点に居る人６〜８の映像を第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１で立体映像６´〜８´として第１の地点に居る人に提示する。
【００２２】
これを実現するためには、第１及び第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１及び４は共に、それぞれ撮像及び立体映像の提示の両方を行う機能を有している必要がある。
【００２３】
立体映像の提示に関しては、第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１（内向き系）の内側には一人が居るだけであるため、視点追従を行う２眼式立体映像でよい。一方、第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４（外向き系）では、複数人が同時に観察するためそれに対応する必要がある。また撮像であるが、これは対応する提示側の要求に従った情報を取得すればよいので、第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４（外向き系）では２眼分でよい。視野は全周３６０度分が必要であるが、第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１（内向き系）のユーザ３は全周３６０度を同時に見るわけではないので視点追従を行う場合は十分広い画角での撮影ができればよい。第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１（内向き系）に関しては、複数視点に対応する必要がある。
【００２４】
第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１（内向き系）における立体画像の提示に関しては、前述のＴＷＩＳＴＥＲで既に実現されている。また第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１（内向き系）の撮像に関しても回転カメラのシャッタタイミング制御による方法（林淳哉，田中健司，圓道知博，▲舘▼▲すすむ▼：運動多カメラのシャッタタイミング制御によるステレオ撮像系の構築，日本ＶＲ学会第８回大会論文集，ｐｐ．２６９・７０，２００３．）が既に提案されている。
【００２５】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、すでに提案されている第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１の構造と概念を説明するための図である。第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１は、第１の地点に居る人３の回りを回転する複合回転構造体１０を備えている。複合回転構造体１０は、発光素子列構造体１１と、遮光部構造体１２と、撮影装置１３とを備えている。発光素子列構造体１２は、周方向に所定の間隔をあけて配置された左目用の発光素子列１４及び右目用の発光素子列１５から構成される発光素子列対１６が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置された構造を有する。左目用の発光素子列１４及び右目用の発光素子列１５は、一つのパッケージに三色の発光体が入っている発光素子が複数個縦に並んだ構造を有している。なお実際的には、複数の発光素子列対１６が図示しない円筒状のフレームに支持された構造を有する。また遮光部構造体１２は、複数の発光素子列１６に対応して発光素子列構造体１１の内側に配置され、内部（第１の地点）に居る人３の両眼の視差によって人３に立体映像（６´〜８´）を提示するように複数の遮光部１７が周方向に所定の間隔をあけて配置された構造を有する。各遮光部１７は板状を呈しており、支持部材１８を介して対応する発光素子列１６の取付板に支持されている。撮影装置１３は、この例では隣り合う２枚の遮光部１７，１７の間に形成されたスリットＳを通して内部の中心（第１の地点）に居る人３を撮影するように配置されている。具体的には、隣り合う二つの発光素子列１６，１６の間にカメラ１９が位置するように、図示しない円筒状のフレームに装着されている。ここでカメラ１９は、いわゆる連続して撮影を行う場合に用いるビデオカメラである。複数の発光素子列１６及び複数のカメラ１９への駆動電力は、複合回転構造体１０を回転自在に支持する図示しない支持装置に設けられた電源から電気ブラシを介して供給される。なお複合回転構造体１０の重量は重くなるが、複合回転構造体１０にバッテリを搭載して、このバッテリを電源として利用するようにしてもよい。またカメラ１９からの映像信号は、スリップリングと光ロータリージョイントを利用して、複合回転構造体１０を回転自在に支持する図示しない支持装置に設けられた送信装置に送信される。なお映像信号を電波や光を利用した無線通信手段を用いて伝送するようにしてもよいのは勿論である。また第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４から受信した映像信号は、複合回転構造体１０に実装された図示しない発光素子列駆動回路に無線で送信され、図示しない発光素子列駆動回路は受信した映像信号に基づいて複数の発光素子列の発光ダイオードを点滅させる。なお複合回転構造体１０を回転するための回転駆動機構については、図示及び説明を省略する。
【００２６】
図３は、本発明の実施の形態で用いる第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４における撮影装置２３を除いた基本構造を示している。そして図４は、第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４の内部構成を説明するための配置図である。この外向き系の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４は、第２の地点に居る複数の人６〜８（図１）の中央に配置される複合回転構造体２０を備えている。この複合回転構造体２０は、発光素子列構造体２１と、遮光部構造体２２と、撮影装置２３とを備えた構造を有する。発光素子列構造体２１は、周方向に所定の間隔をあけて配置された一次元発光素子列２４が、周方向に所定の間隔をあけて複数配置されて構成された構造を有する。一次元発光素子列２４は、複数個の発光ダイオードが縦（鉛直方向）に列をなすように支持部材に対して取り付けられた構造を有する。発光素子列構造体２１を構成する複数の一次元発光素子列２４は、それぞれ鉛直方向に単色の発光ダイオードが並んだ構造を有しており、赤色、緑色、青色の３種類の一次元発光素子列が周方向に繰り返し並んで発光素子列構造体２１が構成されている。なお第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１で使用している発光素子列と同様に、一つのパッケージに三色の発光体が入っている発光素子が複数個縦に並んだ構造とすることもできる。複数の一次元発光素子列２４は、各一次元発光素子列２４の上下位置に配置された図示しないリング状の細い連結フレームによって連結されている。したがって外部からは、複数の一次元発光素子列２４の内側空間が、隣り合う二つの一次元発光素子列２４の間に形成されるスリット２５を通して見えるようになっている。
【００２７】
そして図４に示すように、本実施の形態で用いる第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４では、撮影装置２３を構成する複数のカメラ２６が、隣り合う二つの一次元発光素子列２４の間に形成されるスリット２５内にそれぞれ配置されている。複数のカメラ２６は、一次元発光素子列２４の本体に対して固定されている。また複数の一次元発光素子列２４及び複数のカメラ２６への駆動電力は、複合回転構造体２０を回転自在に支持する図示しない支持装置に設けられた電源から電気ブラシを介して供給される。なお発光素子列構造体２１の重量は重くなるが、発光素子列構造体２１にバッテリを搭載して、このバッテリを電源として利用するようにしてもよい。またカメラ２６からの映像信号は、無線を利用して、発光素子列構造体２１を回転自在に支持する図示しない支持装置に設けられた送信装置に送信される。また第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１から受信した映像信号は、発光素子列構造体２１に実装された図示しない発光素子列駆動回路に無線で送信され、図示しない発光素子列駆動回路は受信した映像信号に基づいて複数の一次発光素子列２４の発光ダイオードＬＥＤを点滅させる。なお本実施の形態では、図４に示すように、発光素子列構造体２１を構成する複数の一次元発光素子列２４の外側にそれぞれ第１の偏向板２７として直線偏光板を配置してある。これらの第１の偏向板２７は、一次元発光素子列２４を構成する発光ダイオードＬＥＤが実装された本体に対して適宜の取付手段を介して取り付けられている。
【００２８】
パララクスバリアと呼ばれる遮光部構造体２２は、発光素子列構造体２１の外側に配置され、撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４の外側に居る複数の人６〜８の両眼の視差によって各人にそれぞれ立体映像を提示するように複数の遮光部２８が周方向に所定の間隔をあけて配置された構造を有する。発光素子列構造体２１と遮光部構造体２２とは、発光素子列構造体２１の回転速度が遮光部構造体２２の回転速度よりも遅くなる条件の下で、相反する方向に回転する。発光素子列構造体２１と遮光部構造体２２とを逆方向に回転させるための駆動構造の説明は省略する。またこの例では、遮光部構造体２２の複数の遮光部２８は、一次元発光素子列２４の外側にそれぞれ配置した第１の偏向板２７として用いられている直線偏光板と偏向軸が直交する偏向板（第２の偏向板）によりそれぞれ構成してある。なお図３に示した構造のように、遮光部構造体２２を、個別の複数の遮光部２８を備えた構造にする場合には、複数の遮光部２８をすべて偏向板により構成すればよい。また図４に示すように、複数の遮光部２８と光を通過させる光通過部とを交互に並べて連続的な構造物としてもよい。図４の場合には、隣り合う二つの遮光部２８の間に位置する光通過部は透明なシートで構成することができる。この例では、第１の偏向板２７として直線偏光板を用いたが、円偏向板、楕円偏向板等を用いることができるのは勿論である。
【００２９】
図３の原理構造のように遮光部２８を個別に設けていくと、隣り合う二つの遮光部２８間のスリット２９の幅寸法は非常に狭いものとなり、カメラ２６には外部から必要十分な光量が入らなくなる。そこで遮光部２８をそれぞれ第１の偏光板２７を通過した光の通過を阻止する第２の偏向板により構成すると、カメラ２６には外部から必要十分な光量が入るようになる。すなわち発光ダイオードＬＥＤから見ると、第１の偏光板２７を通過した光でも遮光部２８に当たるものは外部に放射されることがない。これに対して外側から見ると、遮光部２８を通過して内部に入った光は、第１の偏光板２７に遮られるだけで、カメラ２６には到達する。したがってこのような構成を採用すると、カメラ２６に必要十分な光量の光を入れることが可能になる。
【００３０】
本実施の形態で用いる３次元ディスプレイ装置４の基本原理については、既に発明者の一部が「１次元光源アレイとパララクスバリアを回転させる方式による円筒形の立体ディスプレイ」として発表している（圓道知博，梶木善裕，本田捷夫，佐藤誠：全周型３次元ディスプレイ，電子情報通信学会論文誌，Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｄ−ＩＩ，Ｎｏ．６．ｐｐ．１００３・０１１，２００１．）。発表した試作機においては１度毎といった狭い間で異なる画像を提示できる。動作原理は次のようになっている。図３のように、遮光部構造体２２（パララクスバリア）と、その内側にある発光素子列構造体２１とが双方共に回転する。回転方向は逆である。発光素子列構造体２１に設けた複数の一次元発光素子２４が回転することによって、円筒面状の画像を表示することが可能となる。発光素子列構造体２１と遮光部構造体２２（パララクスバリア）双方の回転によって相対位置が高速に変化する。それによって遮光部構造体２２のスリットを通って出る細い光束の向きが走査され、それに同期して一次元発光素子列を構成する発光ダイオード素子の輝度を変化させることによって時分割で光線再現を行う。その結果見る方向によって異なる画像（立体画像）を見せることが可能となる。
【００３１】
この三次元ディスプレ装置４において、視線一致を図るために、第１の撮影装置付き３次元ディスプレイ装置１（ＴＷＩＳＴＥＲ）と同様に発光素子列構造体に複数のカメラ２６を取り付けてある。具体的な、遮光部構造体（パララクスバリア）２２に関しては、例えば試作機では１８００ｒｐｍでという高速で回転する。これにカメラを取り付けて回転させることは遠心力の問題などから現実的ではない。これに対して発光素子列構造体２１は、同試作機で１００ｒｐｍ程度の速度で回転する。１００ｒｐｍは、比較的低速であるので、隣り合う二つの一次元発光素子列２４の間にカメラ２６を搭載することは十分可能である。
【００３２】
本実施の形態で提案する相互テレイグジスタンスシステムでは、情報の流れは、第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１（内向き撮像系）から第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４（外向き提示系：観察者複数）へ送信される画像情報の流れと、逆向きの第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４（外向き撮像系）から第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１（内向き提示系：観察者１人）へ送信される画像情報の流れの２つに分けられる。このうち内向き撮像系から外向き提示系への流れでは、完全な多人数対応とするためには視差画像（光線情報）を十分密に取得し、表示する必要がある。これは情報量が膨大となる。しかしながら実際のコミュニケーションを考えた場合、数人程度の人数に対応すれば十分実用性はあると考えられるため、視点数を限るという簡略化をすることにより、情報量を少なくすることが可能である。その一つの方法は、観察者それぞれの視点位置を計測し、内向き撮像系でそれぞれの位置に対応した観察者人数分の画像を取得して、外向き表示系で各画像を対応する観察者の方向へ表示することである。非接触・非装着な方法による観察者の視点位置計測においては、簡単な画像計測による方法や、人間の眼底の再帰性反射を利用したものなどが実用レベルにあり、視点に追従した画像提示にも利用されている。多くの例では視点追従は一人に対して行われているが、視点位置計測自体は複数人に対応することは容易と考えられる。また、任意方向からの撮像に関しては第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１（ＴＷＩＳＴＥＲ）の撮像系にて既に提案・検討されている。
【００３３】
次に、第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４の実現性を確認するために、実際の円筒型ディスプレイを使用して画像の表示実験を行った。ここで用いた装置は、発明者の一部が開発したもの（圓道知博，本田捷夫：全周型３次元動画ディスプレイ−カラー動画像表示システム−，３次元画像コンファレンス２００２論文集，ｐｐ．８９・２，２００２．）をベースとし実時間の実写画像表示への対応を行ったものである。その仕様を表１に示す。
【表１】
2006078597.tif 000003
【００３４】
本装置は原理的に光源部分が回転しているため外部から直接配線することができない。そこでスリップリングと呼ばれるデバイスを用いて画像情報を内部に伝えている。なお実験では、先に開発された装置のハード構成のまま伝送部分をできるだけ高速化し、内部のロジックを全面的に書き換えることによって、数視点分の視差画像に対しての実時間画像伝送に対応できるようにした。画像情報の伝送速度は１０ＭＢ／ｓｅｃ程度となっており、これはおよそ４視点分の画像を３０ｆｐｓで伝送する速度に相当する。
【００３５】
外向きに映像を提示する際の理想的な姿は、十分に高密度な視差画像を提示することである。これは視点追従などを行わなくても多人数観察に対応できるからである。実時間伝送ができないものの、本来本装置は１度間隔での視差画像提示が可能である。そこで、まず初めに静止画による多視差画像の表示を行った。第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置１（ＴＷＩＳＴＥＲＩＩＩ）にデジタルビデオカメラ１９を搭載し、低速で人物の周囲を回転させて全周画像を取得し、本実験装置にて表示を行った。提示された画像は図５に示すように観察方向に応じて適切な画像が観察され、しかも自然な立体視が可能であった。特にディスプレイの周囲を移動しながら観察すると運動視差の効果によって非常に高い臨場感を感じ、まるで円筒の中に顔が浮かんでいるかのようであった。
【００３６】
実験で用いた表示装置は直径約２００ｍｍの大きさの円柱形空間内に立体像を表示することが可能である。遠隔コミュニケーションの用途には、少なくとも直径は、３００〜４００ｍｍ程度必要であると思われる。しかし、この程度の大きさであれば現在の装置と全く同じ構成で単純に大型化するだけで実現可能である。現状の装置では伝送速度はおよそ３０ｆｐｓで４視点分となっている。しかし、しかるべき回路構成とすれば安価なスリップリングを用いたままでも容易に数倍に高速化することは可能であり、数視点のステレオ画像の入出力が実現できる。また、回転体との接続に光ロータリージョイントを用いた光通信を行えば帯域を大幅に向上することが可能であり、１度間隔３６０視点分の動画像を実時間で伝送することも可能である。
【００３７】
なお使用するカメラ１９及び２６として、高速カメラを搭載することによって密度の高い光線情報の実時間取得と表示が可能となり、遠隔コミュニケーション以外への応用も期待できる。
【００３８】
図６は、本発明の方法を実施する場合に用いることができる他の第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４´の構成を概略的に示す図である。図６においては、図３及び図４に示した第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４の構成と同様の部分に図３及び図４に付した符号に１００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。この第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置４´では、撮影装置１２３を遮光部構造体１２２の外側に位置して周方向に所定の間隔をあけて配置された複数のカメラ１２６から構成する。複数のカメラ１２６は、遮光部構造体１２２の回転を阻害することなく複数のカメラ１２６を発光素子列構造体１２１に対して取り付けるように構成された取付用構造物１３０によって支持されている。遮光部構造体１２２が１００ｒｐｍ程度の速度回転している場合、特に複数のカメラ１２６の存在は、目障りになるものではない。なおカメラの位置として、好ましいのは一次元発光素子列からの光をできるだけ遮らない位置である。具体的には、円周方向の位置では隣り合う２つの一次元発光素子列の中間位置であり、半径方向の位置は遮光部構造体１２に当たらない位置でできるだけ一次元発光素子列に近い位置であるが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の方法を実施する場合の概念を説明するために用いる図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、すでに提案されている第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置の構造と概念を説明するために用いる図である。
【図３】本発明の実施の形態で用いる第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置における撮影装置を除いた基本構造を示す図である。
【図４】第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置の内部構成を説明するための配置図である。
【図５】実験結果を説明するために用いる図である。
【図６】本発明の方法で用いることがでできる第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置の他の例の構造を示す概略斜視図である。
【図７】従来の方法の概念を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  第１の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置
４  第２の撮影機能付き３次元ディスプレイ装置
１０  複合回転構造体
１１  発光素子列構造体
１２  遮光部構造体
１３  撮影装置
１４，１５  発光素子列
１６  発光素子列対
１７  遮光部
１９  カメラ
２０  複合回転構造体
２１  発光素子列構造体
２２  遮光部構造体
２３  撮影装置
２６  カメラ
２７  直線偏光板
２８  遮光部
２９  スリット
【図１】
2006078597.tif 000004
【図２】
2006078597.tif 000005
【図３】
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【図４】
2006078597.tif 000007
【図５】
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【図６】
2006078597.tif 000009
【図７】
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