(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の視差画像を用いて立体表示する立体映像装置において、
被写体に対して複数の視差画像を撮影する立体カメラと、
前記立体カメラの位置を前記被写体に近接する円周上で移動させるカメラ移動手段と、
前記立体カメラにより得られた複数の視差画像を用いて立体表示する立体ディスプレイと、
前記立体ディスプレイに対する観察者の視点位置を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された観察者の視点位置をもとに立体ディスプレイを回転制御するディスプレイ回転手段と、を有し、
前記カメラ移動手段は、前記ディスプレイ回転手段による前記立体ディスプレイの回転に連動し、前記立体ディスプレイの回転角度に対応する撮影方向から被写体を撮影できる位置まで、前記立体カメラの位置を前記円周上で移動させることを特徴とする立体映像装置。
【請求項２】
前記立体ディスプレイから前記カメラ移動手段へと前記立体ディスプレイの回転角度の情報を送信する通信手段をさらに有し、
前記カメラ移動手段は、前記回転角度の情報に基づき、前記立体カメラの円周上の位置を決めることを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。
【請求項３】
前記円周の軌道は円形のレールにより予め設定されており、
前記カメラ移動手段は、前記立体カメラは前記レール上の移動を制御することを特徴とする請求項２に記載の立体映像装置。
【請求項４】
被写体に対して複数の視差画像を撮影する立体カメラの位置を前記被写体に近接する円周上で移動させ、前記立体カメラにより得られた複数の視差画像を用いて立体ディスプレイに立体表示する立体映像表示方法において、
前記立体ディスプレイに対する観察者の視点位置を検知する検知工程と、
前記検知工程により検知された観察者の視点位置をもとに立体ディスプレイを回転制御するディスプレイ回転工程と、
前記ディスプレイ回転工程による前記立体ディスプレイの回転に連動し、前記立体ディスプレイの回転角度に対応する撮影方向から被写体を撮影できる位置まで、前記立体カメラの位置を前記円周上で移動させるカメラ移動工程と、を備えることを特徴とする立体映像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はテレビ、ビデオ、コンピュータモニタ、ゲームマシンなどにおいて立体表示を行う立体映像装置と、左右の視差画像を撮影する立体カメラと、立体ディスプレイとコンピュータを接続したコンピュータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
立体表示の表示部分に液晶やＣＲＴやプロジェクタといった従来の２次元表示の技術を用いて表示する装置には、眼鏡を用いて左右像をそれぞれ分離して立体視するものや、左右像をストライプ画像合成してレンチキュラやパララックス・バリヤを通して立体像を観察するものが代表的である。以下、これら従来例の説明をする。また、立体ディスプレイはコンピュータと接続されて使用されることが多いので、コンピュータの使用環境についても説明を加える。
【０００３】
（１）従来のめがね方式立体ディスプレイの説明：
従来、立体ディスプレイの方式として、右眼用と左眼用画像に対して偏光状態を異ならせ、偏光めがねを用いて左右の画像を分離するものがある。その偏光状態を異ならせるためにディスプレイ側に液晶シャッターを設け、ディスプレイの表示画像のフィールド信号に同期させて、偏光状態を切り替え、偏光めがねをかけた観察者は時分割で片目づつ左右画像を分離して立体視を可能にする方式が実用化されている。さらに、めがね側に液晶シャッタを設け、モニタの表示画像に同期させることで、左右画像の視差画像を生成して観察者に立体視させる等の幾つかの方式も提案・実用化されている。しかし、これらの方式では観察者は常に立体視用のめがねをかけねばならないという欠点があった。
【０００４】
（２）レンチキュラーレンズ方式の説明：
それに対して、偏光めがねを用いない立体ディスプレイとして、ディスプレイの前面にレンチキュラーレンズを設け、空間的に左右の眼に入る画像を分離する方式がある。図１８はレンチキュラーレンズを用いた方式の従来例の説明図である。１５１は液晶ディスプレイで、液晶の表示画素部１５３はガラス基板１５２，１５４の間に形成されている。液晶ディスプレイ１５１の表面には、断面が図示のように半円状で各々紙面に直角方向に延びるシリンドリカルレンズからなるレンチキュラーレンズ１５５が設けられており、その焦点面に液晶の表示画素部１５３が位置するようになっている。
【０００５】
表示画素部１５３には図示のようにレンチキュラーレンズの一つのピッチに対応して右眼用画像（黒塗りの部分）、左眼用画像（白抜きの部分）がストライプ状に対となるよう交互に配置されており、レンチキュラーレンズ１５５により観察者の右眼ＥR 、左眼ＥL に光学的に分離して結像され、立体視が可能となる。図中にはディスプレイの両端と中央部分の右眼用、左眼用画像の各々を観察できる空間的領域を示してあり、画面全面にわたって観察者の目（両眼中心距離はｅ）に左右分離して見える共通領域が、図中の太線部分の立体視領域１５６である。さらに、この立体視領域１５６に隣接した領域（不図示）においても、左右分離して立体視できる領域が存在する。この方式は観察者が特殊な眼鏡を使用する必要がない上に、不特定多数の観察者がいる場合の手軽な立体ディスプレイとして使用できる。
【０００６】
（３）パララックス・バリヤ方式の説明：
めがね無し立体表示手段としては、前述のレンチキュラーレンズ方式の他に、パララックス・バリヤ方式が代表的である。以下、このパララックス・バリヤ方式について説明する。
【０００７】
パララックス・バリヤ方式については、S.H.Kaplan,“Theory of Parallax Barriers",J.SMPTE,Vol.59,No.7,pp.11-21(1952)に開示されており、複数視点からの複数の視差画像から左右画像が少なくとも交互に配列されたストライプ画像を、この画像から所定の距離だけ離れた位置に設けられた所定の開口部を有するスリット（パララックス・バリヤと呼ばれる）を介して、それぞれの眼でそれぞれの眼に対応した視差画像を観察することにより立体視を行うことができる。
【０００８】
更に、２次元画像（一視点画像）表示装置との両立性を向上させるために、パララックス・バリヤを透過型液晶表示素子などにより、電子的に発生させバリヤ・ストライプの形状や位置などを電子的に可変制御するようにした立体表示装置が、特開平３−１１９８８９号公報、特開平５−１２２７３３号公報に開示されている。
【０００９】
図１９は特開平３−１１９８８９号公報に開示されている立体画像表示装置の基本構成図であり、画像表示を行う透過型液晶表示装置１０１に、厚さｄのスペーサー１０２を介して透過型液晶表示素子から成る電子パララックス・バリヤ１０３を配置している。透過型液晶表示素子１０１には２方向または多方向から撮像した視差画像の縦ストライプ画像として表示し、電子式パララックス・バリヤ１０３には、ＸＹアドレスをマイクロコンピュータ１０４等の制御手段で指定することにより、バリヤ面上の任意の位置にパララックス・バリヤパターンを形成し、前記パララックス・バリヤ方式の原理に従って立体視できる装置である。
【００１０】
（４）立体視領域の拡大方法の説明：
上述で説明したレンチキュラ方式やパララックス・バリヤ方式のように、ストライプ画像を構成し立体視する装置では、その立体視できる領域の幅は狭く、観察者が立体視できる範囲は最大でも両眼中心距離約６５ｍｍの幅の半分しかない。そのため、観察者は頭の位置を固定するようにして観察する必要があり、非常に見にくいという欠点があった。それに対して、特開平２−４４９９５号公報では、この立体視の領域を広くするために、観察者の両眼の位置を検出して、レンチキュラーレンズを水平方向に可動に支持して、表示素子との左右方向の相対位置を移動制御することで、立体視領域を広げる方式が提案されている。また、パララックス・バリヤ方式でも機械的或いは電子的に、バリヤを左右に移動させて立体視領域を追従させることも可能である。
【００１１】
更に、特開平２−５０１４５号公報には、観察者の両眼位置を検出し、その検出した信号により、レンチキュラに対応する右眼用画像と左眼用画像の表示画素部の左右の位置を入れ替えて、立体視領域を広くする方式が提案されている。
【００１２】
（５）コンピュータの環境の説明：
コンピュータの発達は目覚ましい。近年のグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）は、コンピュータの操作性を向上させ、直感的な操作を行うことができるため、コンピュータの普及に貢献してきた。
【００１３】
また、コンピュータの高速化・データの大容量化、多機能化等の進歩に伴い、コンピュータ上で３次元画像データを用いることが日常的となってきた。今まで説明してきた立体ディスプレイもコンピュータ環境で用いることが多くなってきた。特に、３次元のコンピュータグラフィックでは仮想的なカメラの位置を任意に変えることができるため、両眼視差の画像の生成に応用されることも多い。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の立体表示手段を用いた立体表示においては立体カメラやコンピュータグラフィックスの立体映像を表示するだけで、観察者は常に１方向からの像しか得られず、観察者自ら観察物を回り込んで観ることもできず、十分な臨場感が得られなかった。
【００１５】
また、従来の立体視領域の拡大方法を用いると以下のような課題があった。
【００１６】
（１）観察者の立体視領域は立体ディスプレイ自身が固定されるために限定される。
【００１７】
（２）観察者の移動量が大きくなると立体ディスプレイを斜めから観るため観察しにくくなる。
【００１８】
（３）また観察者が立体ディスプレイに表示される被写体を別の角度からの映像を見たいと欲した場合には、立体撮像装置又は、被写体を設置した台座等を回転させる必要があり、思い通りの角度からの立体映像を得ることが困難になる。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数の視差画像を用いて立体表示する立体映像装置において、被写体に対して複数の視差画像を撮影する立体カメラと、前記立体カメラの位置を前記被写体に近接する円周上で移動させるカメラ移動手段と、前記立体カメラにより得られた複数の視差画像を用いて立体表示する立体ディスプレイと、前記立体ディスプレイに対する観察者の視点位置を検知する検知手段と、前記検知手段により検知された観察者の視点位置をもとに立体ディスプレイを回転制御するディスプレイ回転手段と、を有し、前記カメラ移動手段は、前記ディスプレイ回転手段による前記立体ディスプレイの回転に連動し、前記立体ディスプレイの回転角度に対応する撮影方向から被写体を撮影できる位置まで、前記立体カメラの位置を前記円周上で移動させることを特徴とする。
【００２０】
また、被写体に対して複数の視差画像を撮影する立体カメラの位置を前記被写体に近接する円周上で移動させ、前記立体カメラにより得られた複数の視差画像を用いて立体ディスプレイに立体表示する立体映像表示方法において、前記立体ディスプレイに対する観察者の視点位置を検知する検知工程と、前記検知工程により検知された観察者の視点位置をもとに立体ディスプレイを回転制御するディスプレイ回転工程と、前記ディスプレイ回転工程による前記立体ディスプレイの回転に連動し、前記立体ディスプレイの回転角度に対応する撮影方向から被写体を撮影できる位置まで、前記立体カメラの位置を前記円周上で移動させるカメラ移動工程と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、上記立体映像装置において、複数の視差画像を撮影する立体カメラを具備し、この立体カメラを観察者の視点位置或いは立体ディスプレイの回転角度に応じて、被観察物の外周を移動制御する手段を設けたことを特徴とする。また、立体映像装置において、立体ディスプレイとコンピュータを接続したシステムを組み、観察者の視点位置或いは立体ディスプレイの回転角度に応じコンピュータグラフィックスによって生成する視差画像の視点方向を制御することを特徴とする。また、立体ディスプレイとコンピュータを接続したシステムで、観察者の視点位置或いは立体ディスプレイの回転角度に応じ、予め用意した視差画像を選択的に表示することを特徴とする。
【００２２】
また、複数の視差画像を用いて立体表示する立体ディスプレイと、ポインティングデバイスを用いたユーザインターフェースを実装したコンピュータと、機械的な制御手段により撮影方向を制御可能な撮影環境が接続されたコンピュータシステムにおいて、前記撮影方向を前記ポインティングデバイスを用いることにより操作することを特徴とする。また、該コンピュータシステムにおいて、その撮影手段が回転制御手段を備えた複数の視差画像を撮影する立体カメラからなり、前記ポインティングデバイスにより前記回転手段が回転制御されることを特徴とする。また、該コンピュータシステムにおいて、その撮影手段が複数の視差画像を撮影する立体カメラと、この立体カメラの撮影範囲に設けられた回転制御可能な回転台とからなり、前記ポインティングデバイスにより、前記回転が回転制御されることを特徴とする。さらに、上記コンピュータシステムにおいて、その撮影手段が複数の視差画像を撮影する立体カメラと前記立体カメラを移動制御する手段からなり、前記ポインティングデバイスにより前記移動手段が移動制御されることを特徴とする。
【００２３】
また、コンピュータシステムにおいて、複数の視差画像を用いて立体表示する立体表示手段と、観察者の視点位置を検知する手段と、この観察者の視点位置に応じて立体表示領域を追従する手段を備えた立体ディスプレイと、ポインティングデバイスを用いたユーザインターフェースを実装したコンピュータを接続したステムにおいて、前記ポインティングデバイスと観察者の移動により前記視差画像の視点方向を制御・表示することを特徴とする。また、該コンピュータシステムにおいて、ポインティングデバイスによる観察方向の制御・表示量を観察者の移動による観察方向の制御・表示量よりも大きくしたことを特徴とする。
【００２４】
さらに、上記コンピュータシステムにおいて、複数の視差画像を撮影する立体カメラを具備し、この立体カメラをポインティングデバイスを用いて回転制御する手段を設けたことを特徴とする。また、上記コンピュータシステムにおいて、複数の視差画像を撮影する立体カメラを具備し、この立体カメラの撮影範囲に前記ポインティングデバイスにより回転制御される回転台を設けたことを特徴とする。
【００２５】
また、上記コンピュータシステムにおいて、複数の視差画像を撮影する立体カメラと、前記立体カメラを移動制御する手段を具備し、前記ポインティングデバイスにより前記移動制御が制御されることを特徴とする。
【００２６】
さらに、レンチキュラレンズを画像表示部の前面に用いた立体ディスプレイ装置を使用する立体映像装置において、前記立体ディスプレイ装置をレンチキュラレンズのシリンドリカルレンズの長手方向を回転軸とするように支持する回転支持機構と、前記立体ディスプレイ装置を前記回転軸を中心として回動させる駆動手段と、観察者の頭部又は両眼位置を検出する手段と、検出した頭部又は両眼位置に基づき前記立体ディスプレイの角度を制御する制御手段と、被写体を撮像する左右の撮像装置と、前記撮像装置を回動させる駆動手段とを備え、前記撮像装置からの撮像情報を表示することを特徴とする。
【００２７】
また、上記立体映像装置において、検出された観察者の頭部又は両眼位置に基づき前記撮像装置の角度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。また、該立体映像装置において、前記立体ディスプレイ装置の角度に基づき前記撮像装置の角度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２８】
また更に、該立体映像装置に具備された台座において、検出された観察者の頭部又は両眼位置に基づいてその角度を制御される制御手段を備えたことを特徴とする。また、上記立体映像装置に具備された台座において、前記立体ディスプレイ装置の角度に基づいてその角度を制御される制御手段を備えたことを特徴とする。また、上記立体映像装置の台座において、前記撮像装置または被写体を回動できることを特徴とする。
【００２９】
さらに、上記立体映像装置の台座の制御手段において、角度を前記立体ディスプレイを設置した場合と前記被写体を設置した場合とで異なる方向にすることを特徴とする。
【００３０】
また、表示面方式の立体ディスプレイ装置を使用する立体映像装置において、前記立体ディスプレイ装置を回転するように支持する回転支持機構と、前記立体ディスプレイ装置を回転する回転軸を中心として回動させる駆動手段と、観察者の頭部又は両眼位置を検出する位置検出手段と、被写体を撮像する左右の撮像装置と、前記撮像装置を回動させる駆動手段と、前記検出した頭部又は両眼位置に基づき前記立体ディスプレイの角度及び前記撮像装置の角度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における各実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００３２】
［第１の実施形態］
図１と図２は本発明の第１の実施形態を示すものである。図１において、１００は本実施形態を施した立体ディスプレイ装置本体で、１は例えばレンチキュラー方式やパララックス・バリヤ方式等によって立体表示される立体表示部、２は画像処理等の手段によって観察者の視点位置を検知する視点検出部、３は本立体ディスプレイを回転制御させるための回転台である。また、２００は本立体ディスプレイを観察している観察者である。さらに、３００は立体画像を撮影するための立体カメラ本体で、３１と３２は視差画像を撮影するために設けられたレンズ、３３は立体カメラの回転台制御部である。また、４００は立体カメラ３００の映像信号を立体ディスプレイに送る、或いは立体ディスプレイ１００からの回転角度情報等の制御信号を立体カメラ３００へと送る等の双方向の通信を行うケーブルである。
【００３３】
図２は、立体ディスプレイ１００、及び立体カメラ３００の内部の構成を示すブロック図である。
【００３４】
図２を参照しつつ、立体カメラ本体３００について説明する。３０は立体画像を撮像するための左右２つの撮像系からなる撮像部、３６は撮像部３０より出力された左右の画像情報に相当する映像信号に対してそれぞれ所定の信号処理を施して立体ディスプレイ１００へと供給可能な信号形態に変換する映像信号処理回路、３３は撮像部３０を回転するための回転台座を駆動するモータを含む回転台制御部、３４は映像信号処理回路３６より出力された映像信号を立体ディスプレイ１００側に送信可能な形態に変換するとともに、ディスプレイ１００側より送信されてきた制御信号に基づいて回転台制御部３７を制御し、立体ディスプレイに送信するための撮像部３０の姿勢を初めとするオートフォーカス等の各種制御情報を生成するコントローラで、マイクロコンピュータによって構成される。また、３５は立体ディスプレイ１００側との間で、映像信号及び各種制御情報を所定のフォーマットで通信するカメラ側通信部である。
【００３５】
次に、立体ディスプレイ１００について説明する。図２において、１は立体画像を表示するＣＲＴや液晶等の立体ディスプレイ、２は観察者の視点を検出する視線検出部で、観察者に赤外線等を照射してその反射光から眼球位置を知る方法、観察者の頭部の映像から画像処理によって眼球像を検出する方法、あるいは頭部自体の画像認識を行う方法等、必要に応じて選択することができる。
【００３６】
また、３は立体ディスプレイ１００を回転するための回転台座を駆動するモータを含む回転台制御部、４は立体カメラ３００から送信されてきた画像信号とカメラの姿勢、その他の関連する制御情報を受信し、あるいは立体カメラ３００側へとカメラ制御情報等を送信するディスプレイ側通信部である。
【００３７】
また、５は後述のコントローラ７の指令にしたがって、立体カメラ３００側より送られてきた画像情報を左右の画像情報に分離し、所定の信号処理を施して映像ドライブ回路６へと供給し、立体ディスプレイ表示部１に表示させる映像信号処理回路である。
【００３８】
また、７は、立体ディスプレイ１００を統括して制御するとともに、通信部４を介して立体カメラ３００を制御するマイクロコンピュータによって構成されたコントローラで、立体カメラ３００から通信部４を介して受信した映像信号を映像信号処理回路５へと供給させてディスプレイ１に立体画像を表示させるとともに、視点検出部２によって検出された観察者の視線位置情報に基づいて、回転台制御部３を制御して立体ディスプレイ１００の回転位置を制御するものである。またディスプレイ側から立体カメラ３００を制御するための制御信号を立体カメラ３００側へと出力する。
【００３９】
また、立体ディスプレイ１００と立体カメラ３００との間における情報の通信路となるケーブル４００は、このようなケーブル接続の形態をとることなく、電話回線でも無線、赤外線でも、その手段は特に限定されるものではなく、いかなる形態をとってもよい。
【００４０】
次に上記のシステムの動作について、順を追って説明する。
【００４１】
立体カメラ３００によって立体画像が撮像され、その立体画像に相当する左右の映像信号は、各通信部４，３５及びケーブル４００からなる通信手段を介して立体ディスプレイ１００の画面へと表示される。
【００４２】
撮像された左右の映像信号が、立体ディスプレイ１００の画面上に水平方向に形成されたレンチキュラーレンズ（シリンドリカルレンズ）によって、観察者の左右の眼に対して左右の異なる映像が映るようになっており、立体カメラ３００の左右の映像信号出力を観察者の左右の眼に別々に伝達するように構成されている。
【００４３】
この状態において、観察者が立体ディスプレイ１００を観察している際に、観察者が立体ディスプレイ装置に対して位置を移動すると、視点位置検出部３によって視点位置の移動として検出され（頭部位置を検出するセンサであれば、その頭部位置の画像から頭部位置の移動として検出される）、立体ディスプレイ１００と観察者との間の相対的な位置の変位としてコントローラ７へと供給される。
【００４４】
コントローラ７は、この視点位置移動情報に基づいて、回転台制御部３を制御し、立体ディスプレイ１００を回転させて観察者に正対する位置へと移動する。
【００４５】
またこの視点位置移動情報は、通信部４、通信ケーブル４００（あるいはワイヤレス通信）によって、立体カメラ３００側にも伝達され、コントローラ３４を介して回転台制御部３３が駆動制御され、カメラの位置も、観察者の視点が移動した方向に回転する。
【００４６】
すなわち、観察者がディスプレイ１００の周囲を移動すると、カメラもその移動方向に移動するためディスプレイ１に写し出される映像が、被写体の正面から側面へと移動し、ディスプレイ１も観察者の移動した方向に向きを変えるので、観察者は、ディスプレイ１の周囲を移動することにより、あたかも被写体の周囲を移動しているかのような映像を見ることができる。
【００４７】
尚、視点位置を移動して立体ディスプレイ１００を回動させたとき、立体カメラ３００側に、視点位置情報でなく、立体ディスプレイ１００の回転角の情報を送信し、この情報に基づいて回転制御部３３を制御するようにしてもよい。
【００４８】
また立体カメラ３００の回転量は、観察者の視点位置の移動量や立体ディスプレイ１００の回転角に対して、１対１に対応している必要はなく、所定の比例又は非線形な関数で規定してもよい。
【００４９】
これによって、観察者は、立体ディスプレイ装置を見る位置を変えるだけで、立体カメラ３００も追従して表示されている立体画像が変化するので、その都度手動で立体カメラ３００の向き等を調整する必要がなく、観察者の意志に基づいた好みの方向の映像を観察することができる。観察者が移動することにより、視差画像が変化する運動視差の効果もでるため、より現実的な立体感を感受し、その認識を増すことができる。
【００５０】
［第２の実施形態］
図３と図４は本発明の第２の実施形態の説明図である。第１の実施形態との差異について特に説明する。
【００５１】
図３において、１００は本発明の第１の実施形態と同様に、視点検知手段と立体表示手段と回転制御手段を具備した立体ディスプレイ装置である。また、３００′は第１の実施形態の立体カメラ３００と同様に視差画像を撮影するための立体カメラ３００’であるが、第１の実施形態と異なり立体カメラ３００’が回転台制御部３３を具備していない。６００は本実施形態の特徴を示すもので、固定部６０１と被写体２５０を載置する回転部６０２から成る回転台である。４１０は立体ディスプレイ１００と立体カメラ３００’間の通信を行うためのケーブル、４２０は立体ディスプレイ１００と回転台６００間の通信を行うためのケーブルである。
【００５２】
図４は第２の実施形態の信号の流れを説明するブロック図である。図中、６１，６２，６３以外は上記第１実施形態の説明で既に述べたので、これらの説明は省略する。６１は回転台６００を制御するためのマイクロコンピュータによるコントローラ、６２は立体ディスプレイ１００と通信をして、主に回転台６００の回転角度の情報を得るための通信部、６３はモータ等の機構部を有して回転台６００の回転角度を制御するための回転台制御部である。
【００５３】
そして、その動作について説明すると、本発明の第２の実施形態の特徴である観察者に対しての立体ディスプレイ１００と立体カメラ３００’と回転台６００の関係について説明する。立体ディスプレイ１００の動作としては通信部５が立体カメラ３００’と回転台６００の両方に通信を行っている以外は、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態の立体カメラ３００’は第１の実施形態と異なり、回転台制御部３３を具備しておらず、通信部３５は立体映像や音声信号を司ることになる。
【００５４】
回転台６００は立体ディスプレイ１００の視点検出部２で得た観察者の視点情報をケーブル４２０で通信部６２を介してコントローラ６１に送られる。コントローラ６１はこの信号をもとに回転台制御部６３を制御し、観察者の視点移動と共に回転させる。
【００５５】
以上説明したように、観察者が立体画像を観察中、その立体画像の側面を見ようとして、観察者自身の眼の位置をサイドにずらせた場合、それを視点検出部２の視点位置センサあるいは頭部位置センサによって検出し、観察物を載せた回転台６００をそのズレに相当する分、回転するので、立体ディスプレイ１００の前を回転移動することで、観察物も追従するので観察者の意志に基づいた方向の観察ができ、観察者が移動することにより視差画像が変化する運動視差の効果や、回り込み画像が得られることで、より立体感を増すことができる。
【００５６】
［第３の実施形態］
図５と図６は本発明における第３の実施形態を示す説明図である。上述の実施形態との差異について説明する。
【００５７】
図５において、１００は第１の実施形態と同様に、視点検知手段と立体表示手段と回転制御手段を具備した立体ディスプレイ装置である。３００”は第１の実施形態の立体カメラ３００と同様に視差画像を撮影するための立体カメラであるが、上述と異なり立体カメラ３００の回転台制御部３３の替わりに、円周状に構成されたレール７００上を移動する移動手段、例えばリニアモータやステップモータを用いた移動体を具備し、被観察物２５０の回りから撮影できる。
【００５８】
図６は本実施形態の信号の流れを説明するブロック図である。上述以外で、４３０は立体ディスプレイ１００と立体カメラ３００”間の通信を行うためのケーブル、７１はレール７００を移動するためにモータ等を備えたレール移動手段である。
【００５９】
本実施形態の特徴である観察者に対しての立体ディスプレイ１００と立体カメラ３００”の移動制御について説明する。立体ディスプレイ１００の動作としては第１の実施形態と同様である。第３の実施形態の立体カメラ３００”は第１の実施形態と異なり、回転台制御部３３の替わりにレール７００上を移動する。立体カメラ３００”は立体ディスプレイ１００の視点検出部２で得た情報をケーブル４３０で通信部３５を介してコントローラ３４に送られる。コントローラ３４はこの信号をもとに自走的に移動制御し、観察者の視点又は頭部の移動と共に移動させる。
【００６０】
被写体２５０の廻りに全周にわたってレールを配すれば、被写体を３６０°どの位置からも撮影することができ、観察者の視点に応じて画像をその動きに応じて表示することができる。
【００６１】
以上説明したように、観察者が立体ディスプレイ１００の前を回転移動することで、立体カメラ３００”も追従するので観察者の意志に基づいた方向の観察ができ、観察者が移動することにより視差画像が変化する運動視差の効果や回り込み画像がディスプレイ上で観察されることで、より立体感を増すことができる。
【００６２】
［第４の実施形態］
第４の実施形態では上述の実施形態の立体ディスプレイ１００とコンピュータを接続したものについて述べる。図７は本実施形態のコンピュータ（不図示）の処理を説明する流れ図である。ｓ１は立体ディスプレイ１００の視点検知部２より所定の手段で観察者の視点位置をコンピュータに取り込むための視点位置取得部、ｓ２は先述の視点位置情報に応じて視差画像をコンピュータグラフィックス（ＣＧ）で生成するための視差画像生成部である。ｓ３は上述以外のコンピュータの一般的な処理を行うその他の処理部である。また、視差画像生成部ｓ２では、コンピュータグラフィックスを用いたが、替わりに予め用意した視差画像を選択的に表示しても良い。
【００６３】
この様に、立体カメラ３００と接続しなくても、コンピュータグラフィックス機能を活用して、運動視差や回り込みの効果をコンピュータを接続したシステムで実現できる。
【００６４】
［第５の実施形態］
図８、図９、図１０は本発明の第５の実施形態による概略外観図と構成ブロック図とディスプレイ上に表現した概略表示画像である。
【００６５】
図８において、１００’は本実施形態で用いられる立体ディスプレイ装置本体で、上記実施形態と異なり、回転台制御部３を備えずに立体視領域の追従は従来の方法によってなされる。また、８２は前記立体ディスプレイ１００’と接続されたホストコンピュータであり、ポインティングデバイスであるマウス８３やキーボード８４によって入力操作される。図９は第５の実施形態のブロック図であり、追従制御手段８１を有することが上述の実施形態と異なる。尚、マウス８３の替わりにトラックボールやジョイスティク等の他のポインティングデバイスを用いても良い。
【００６６】
図１０は本実施形態の操作環境を示すもので、立体ディスプレイ１００’の画面の図面で、８５は画面の最も外側の外枠、８６は画面のタイトルバー、８７はプルダウンメニューで使用されるメニューバー、８８ａと８８ｂと８８ｃと８８ｄはディスプレイファイルや入力デバイスを仮想的に表示するためのアイコン、８９はマウス８３によって操作されるポインタ、９０は立体表示するためのウィウンドウであって、９０ａはウィンドウのタイトルやウィンドウアクティブか否かを示すウィンドウバー、９０ｂは立体画像を表示する表示部、９０ｃはウィンドウの表示部を制御するコントロールバーで、９０Ｌと９０Ｒは前記コントロールバーの中にあり、９０Ｌをマウスでクリックすると立体表示されているオブジェクトが左回転する左回転ボタン、９０Ｒは同様に右回転ボタンである。また、この立体表示環境は３次元表示と２次元表示を混在表示するものであるが、２次元と３次元の切り替える手段を設けたもので良い。
【００６７】
次に本実施形態の特徴である視点方向の移動手段について説明する。図１１は立体視領域の拡大方法での観察者の位置検知の範囲を示すもので上面より見た概略平面図で、αは観察者の位置検知範囲を示す。この位置検知の検出法として、例えば、１／２インチ固体撮像子（撮像画角は幅６．４ｍｍ、縦４．８ｍｍ）と焦点距離８ｍｍのレンズを用いた結像光学系を採用した場合では、検知範囲αは、幾何学的に、α＝２Ａｔａｎ（３.２／８）＝４３.６°になる。よって、このような検知方法で、観察者を追従し、視点位置に応じて画像を変える方法では、この検知範囲よりも広い範囲の視点画像の変更はできにくい。本実施形態では、ポインティングデバイスにより、（３６０−α）°以上の表示オブジェクトの視点移動とα以内の観察者の移動による視点移動を協調的に行うことで使い勝手のよい視点移動を可能としている。
【００６８】
観察者は図１０の左回転ボタン９０Ｌと右回転ボタン９０Ｒを用いオブジェクトを（３６０−α）°以上に回転させ観察可能であると同時に、視点検出部２からの検知手段からの信号をもとに視点方向も変えられる。また、右回転ボタン９０Ｒや左回転ボタン９０Ｌの替わりに表示オブジェクトをマウスでクリック及びドラッグし、視点方向を変えることも可能である。
【００６９】
以上の第５の実施形態の視点方向の移動手段で用いられる視差画像は、第４の実施形態で説明したように、コンピュータ内部の処理によって生成されるが、以下のような方法でも可能である。
（回転制御部を備えた立体カメラを用いる方法）
図１２と図１３は視差画像の生成手段として視差のある画像を撮影するための立体カメラ３００を備えたシステムの説明図で、図１２はシステムの構成概略図、図１３はシステムのブロック図であり、図中の記号に関しては既に説明しているので省略する。また、立体カメラ部３００のブロック図の一部の図示を省略する。本構成では視差画像を生成するために回転制御可能な立体カメラ３００をホストコンピュータを用いて、前述したポインティングデバイス或いは観察者の移動により、立体カメラ３００を回転制御することが特徴である。
（立体カメラと回転台を用いる方法）
図１４と図１５は視差画像の生成手段として視差のある画像を撮影するための立体カメラ３００’と回転制御可能な回転台６００を備えたシステムの説明図で、図１４はシステムの構成概略図、図１５はシステムのブロック図で、図中の記号に関しては既に説明しているので省略する。本構成では視差画像を生成するために立体カメラ３００’と回転制御可能な回転台６００を備え、ホストコンピュータ８２を用いて、前述したポインティングデバイス或いは観察者の移動により、回転台の回転制御することが特徴である。
（移動制御部を備えた立体カメラを用いる方法）
図１６と図１７は視差画像の生成手段として視差のある画像を撮影するための移動制御可能な立体カメラ３００”を備えたシステムの説明図で、図１６はシステムの構成概略図、図１７はシステムのブロック図で、図中の記号に関しては既に説明しているので省略する。本構成では視差画像を生成するために移動制御可能な立体カメラ３００”を、ホストコンピュータ８２を用いて、前述したポインティングデバイス或いは観察者の移動に従って、立体カメラ３００を移動制御することが特徴である。
【００７０】
上記実施形態では、立体視のためにレンチキュラーレンズを用いた例を示したが、これに限るものではなく、微小レンズを上下左右に配列し、角レンズ毎に視差のある映像を後部に提示するフライズ・アイ・レンズ板方式であっても、短冊状の左右眼用映像（Ｌ，Ｒ）を縦格子（アパーチャ・グリル）を通して観察するパララックス・バリヤ方式であっても、微小三面鏡素子を配列し、投射方向に反射光を戻すオートコリメート・スクリーンを形成し、２眼用プロジェクタからの映像を両眼分離提示するコーナ・キューブ板方式であっても、本発明を適用できる。
【００７１】
また、上記実施形態では、左右方向に撮影対象やオブジェクトの視点方向を変える実施形態について述べてきたが、これらは上下方向や斜め方向の視点方向の制御でも転用可能であり、また、立体表示方法として主に左右の２像を用いる手段を述べたが、２像以上の複数枚の視差画像を用いても良い。
【００７２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、立体ディスプレイに表示される映像を立体ディスプレイを観る位置と連動させることで、より立体的な臨場感のある映像を観察者の提供できる。
【００７３】
また観察者が立体ディスプレイを観る位置をより広くすることができ、任意の角度からの立体像が観察できる。
【００７４】
またポインティングデバイスと観察者の移動による協調的な視点方向変更手段により、使い勝手のよい操作環境が得られる。
【００７５】
レンチキュラーレンズを画像表示部の前面に用いた立体ディスプレイ装置を使用する立体映像装置において、立体ディスプレイをレンチキュラーレンズのシリンドリカルレンズの長手方向を回転軸とするように支持する回転支持機構と、上記立体ディスプレイを上記回転軸を中心として回動させる駆動手段と、観察者の頭部又は両眼位置を検出する手段と、検出した頭部又は両眼位置に基づき上記立体ディスプレイの角度を制御する制御手段と、被写体を撮像する左右の撮像装置と、上記撮像装置を回動させる駆動手段と、上記撮像装置からの撮像情報を表示するような立体映像装置を構成することにより、以下のような効果が得られる。
（ａ）立体ディスプレイに表示される映像を、立体ディスプレイを見る位置と同期させて変化させることにより、平面上ではあるがより立体的な映像をあたえられる。
（ｂ）観察者が立体ディスプレイを見る角度を変えることにより被写体の映像の角度を変化させるので、非常に簡単で自然な方法で、別の角度から見た立体画像を得ることを可能にしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施形態の概略図である。
【図２】本発明による第１の実施形態のブロック図である。
【図３】本発明による第２の実施形態の概略図である。
【図４】本発明による第２の実施形態ののブロック図である。
【図５】本発明による第３の実施形態の概略図である。
【図６】本発明による第３の実施形態のブロック図である。
【図７】本発明による第４の実施形態の動作流れ図的説明図である。
【図８】本発明による第５の実施形態の概略図である。
【図９】本発明による第５の実施形態のブロック図である。
【図１０】本発明による第５の実施形態の画面図である。
【図１１】視点検知範囲の説明図である。
【図１２】本発明による第５の実施形態の他の方式の概略図である。
【図１３】本発明による第５の実施形態の他の方式のブロック図である。
【図１４】本発明による第５の実施形態の他の方式の概略図である。
【図１５】本発明による第５の実施形態の他の方式のブロック図である。
【図１６】本発明による第５の実施形態の他の方式の概略図である。
【図１７】本発明による第５の実施形態の他の方式のブロック図である。
【図１８】従来のレンチキュラーレンズ方式の説明図である。
【図１９】従来のパララックス・バリヤ方式の説明図である。
【符号の説明】
１    立体表示部
２    視点検出部
３    回転台
４    コントローラ
５    通信部
３１，３２    レンズ
３３    回転台制御部
３４    コントローラ
３５    通信部
６１    コントローラ
６２    通信部
６３    回転台制御部
７１    レール移動手段
８１    追従制御部
８２    ホストコンピュータ
８３    マウス
８４    キーボード
８５    外枠
８６    タイトルバー
８７    メニューバー
８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄ    アイコン
８９    ポインタ
９０    ウィンドウ
９０ａ    ウィウンドウバー
９０ｂ    表示部
９０ｃ    コントロールバー
９０Ｌ    左回転ボタン
９０Ｒ    右回転ボタン
１００    立体ディスプレイ装置本体
１０１    透過型液晶表示装置
１０２    スペーサー
１０３    電子パララックス・バリヤ
１０４    マイクロコンピュータ
１１５，１２５    液晶層
１１１，１１８，１２１，１２８    偏光板
１５１    液晶ディスプレイ
１５２，１５４    ガラス基板
１５３    表示画素部
１５５    レンチキュラレンズ
１５６    立体視領域
２００    観察者
３００    立体カメラ本体
４００，４１０，４２０，４３０    ケーブル
６００    回転台
６０１    固定部
６０２    回転部
７００    レール
ｓ１    視点位置取得部
ｓ２    視差画像生成部
ｓ３    上その他の処理部
【図１】
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【図２】
0003783977.tif 000003
【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１８】
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【図１９】
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