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立体画像を表示する装置および方法 コモンズ

国内特許コード P140010685
整理番号 00-B
掲載日 2014年7月2日
出願番号 特願2000-023204
公開番号 特開2001-218231
登録番号 特許第3425402号
出願日 平成12年1月31日(2000.1.31)
公開日 平成13年8月10日(2001.8.10)
登録日 平成15年5月2日(2003.5.2)
発明者
  • 掛谷 英紀
出願人
  • 国立研究開発法人情報通信研究機構
発明の名称 立体画像を表示する装置および方法 コモンズ
発明の概要 【課題】 映像鑑賞者が眼鏡装置を装着することなく、手元に立体像を知覚できる立体画像を表示する方法および装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 視差を持つ二種類の画像を表示する映像表示装置12、その二種類の画像を選択的に透過して分離する装置9、更に結像系の光学装置6を順に配置し、それに映像鑑賞者3の左眼と右目の位置を検出する装置2を組み合わせる構成をとり、映像鑑賞者3の左眼と右目の位置の移動に合せて映像表示装置12の表示画像を変化せしめ、また、画像の選択的透過装置を制御し、映像鑑賞者3の左右両眼に視差を含む異なる画像を提示するとともに、結像系を利用して映像鑑賞者の手元の実像面14に実像を生成することによって、映像鑑賞者3の手元に奥行きを持った歪のない立体画像を提示するものである。
従来技術、競合技術の概要


立体眼鏡装置の着用を必要としない立体ディスプレイには、立体から発生する光そのものを再現するものと、両眼に別々の画像を提示する仕組みを組み込むものとがある。前者にはホログラムや、ボリュームディスプレイなどがあるが、これらの方法は膨大な量の画像データを処理する機構、及びそれを表示する複雑なデバイスが必要となる等の問題を有する。そのため高解像度の画像表示、動画のリアルタイム表示等の応用は現時点では困難である。一方、後者には、レンチキュラレンズ、イメージスプリッタ、あるいは選択的発光を行うバックライト等を利用する方法がある。
両眼視差画像を提示する立体ディスプレイの場合、立体画像とインタラクティブに作業するには、任意視点について視覚情報の座標系と物理情報の座標系が一致する必要がある。これは、映像鑑賞者の眼の三次元位置を計測し、その視点にあわせた映像を提示することによって実現される。しかしながら、この方法では、映像鑑賞者の眼の焦点が映像表示装置の画面に合うため、映像表示装置より大きく手前に飛び出した地点に立体像を近くさせるのが難しいという問題がある。これは、眼から近い距離の物体の知覚においては、眼の焦点情報が視差同様重要な情報として考慮されるという生理学的特質によるものである。この生理学的特質のため、視差の大きすぎる画像を使って観察者の手元に画像を表示しようとしても、極度の眼精疲労や酔い、さらには立体像としての知覚が不可能になる等の結果がもたらされる。映像鑑賞者が自らの体の一部を使って直接インタラクティブに作業するアプリケーションにおいては、立体像はこの近距離の範囲に提示する必要があると同時に、映像表示装置は観察者の運動に対して物理的障害にならないように配置する必要もあるため、映像表示装置自体を近づけることによる解決も図ることができない。よって、従来の両眼視差を利用する立体ディスプレイでは、この様なアプリケーションへの応用が充分達成できなかった。

産業上の利用分野


本発明は、立体眼鏡装置の着用を必要としない立体画像を表示する装置および方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1の画像を表示する第1の画像表示装置と、第1の画像と異なる第2の特性を持つ第2の画像を表示する第2の画像表示装置を含む単数あるいは複数の映像表示装置と、第1の画像と第2の画像とを分離する画像分離装置と、結像系と、映像鑑賞者の眼球の位置情報を取得できる位置検出手段と、を備え、該映像表示装置より発せられた光情報が映像鑑賞者に達する光路において、該映像表示装置と該結像系との間に該画像分離装置が配置され、該画像分離装置と映像鑑賞者の間に該結像系が配置され、該映像表示装置の画素の実像が、該結像系と該映像鑑賞者との間に結ばれる構成と、実質的に映像鑑賞者の左右両眼球の位置情報により第1の画像表示装置の表示内容あるいは第2の画像表示装置の表示内容を変える構成と、を備えることを特徴とする立体画像を表示する装置。

【請求項2】
第1の表示周期を持つ第1の画像を表示する第1の画像表示装置と、第1の表示周期と概略等しい第2の表示周期をもつ第2の画像を表示する第2の画像表示装置とからなり、第1の画像と第2の画像とを概略交互に表示する単数あるいは複数の映像表示装置と、第1の画像と第2画像とを分離する画像分離装置と、結像系と、映像鑑賞者の眼球の位置情報を取得できる位置検出手段と、を備え、該映像表示装置より発せられた光情報が映像鑑賞者に達する光路において、該映像表示装置と該結像系との間に該画像分離装置が配置され、該画像分離装置と映像鑑賞者の間に該結像系が配置され、該映像表示装置の画素の実像が、該結像系と該映像鑑賞者との間に結ばれる構成と、実質的に映像鑑賞者の左右両眼球の位置情報により第1の画像表示装置の表示内容あるいは第2の画像表示装置の表示内容を変える構成と、を備えることを特徴とする立体画像を表示する装置。

【請求項3】
請求項1あるいは2に記載の立体画像を表示する装置において、画像分離装置は、映像鑑賞者の眼球の位置の移動に連動して、光路を選択する構成を有することを特徴とする立体画像を表示する装置。

【請求項4】
請求項1あるいは2に記載の立体画像を表示する装置において、複数の映像表示装置と、該映像表示装置の画素の実像が上記した結像系と上記した映像鑑賞者との間に結ばれることによる複数の実像面が形成される構成と、画像の遠近情報により、複数の映像表示装置から1つないしその組み合わせを選択する手段と、その選択した映像表示装置ないしその組み合わせに映像を表示する手段と、を備えたことを特徴とする立体画像を表示する装置。

【請求項5】
画像鑑賞者の実質的に右眼あるいは左眼の位置座標により修正された第1の画像あるいは第2の画像を映像表示装置に表示し、該映像表示装置より発した光信号を、第1の画像と第2の画像とに分離する画像分離装置を通過せしめ、これを通過した光信号を結像系に導き、該結像系と該映像鑑賞者との間に該映像表示装置の画素の実像を結んだ後、映像鑑賞者に提示することを特徴とする立体画像を表示する方法。

【請求項6】
請求項5に記載の立体画像を表示する方法において、映像鑑賞者の眼球の位置の移動に合わせて、該結像系と該映像鑑賞者との間に、映像表示装置上の映像の任意の3点におけるそれぞれの2点間の距離の比が概略不変に保たれる仮想面を想定し、眼球位置を視点とする表示空間の投影図が常に該仮想面上に提示される様に映像表示装置の映像を変化せしめる事を特徴とする立体画像を表示する方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2000023204thum.jpg
出願権利状態 登録
※ 詳細内容の開示にあたっては、別途、JSTと秘密保持契約を締結していただくことが必要となります。


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