JP3454798B2 - 立体映像表示装置における頭部位置検出装置の設定方法および頭部位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特殊な眼鏡を必要と
せずに観察者に立体視させる立体映像表示装置にかか
り、特に観察者の頭部位置を検出して立体視可能範囲を
拡大させる立体映像表示装置に設けられる頭部位置検出
装置を設定する方法および頭部位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特殊な眼鏡を必要とせずに立
体映像表示を実現する方法しとて、パララックスバリア
方式（いわゆるイメージスプリッタ方式）やレンチキュ
ラーレンズ方式などが知られている。これら方式の立体
映像表示装置では、いずれも右眼映像と左眼映像がそれ
ぞれ観察者の右眼と左眼によって観察される正視領域の
他に、右眼画像が左眼に左眼画像が右眼に導かれてしま
う逆視領域、或いは両画像が一つの眼に観察されてしま
うクロストーク領域が存在する。このため、観察者の頭
部位置を検出し、左右眼の表示画像の切り換え制御等を
行うことによって立体視可能範囲を拡大させることが考
えられている。

【０００３】特開平１０−３３３０９１号公報には、頭
部位置検出装置が開示されている。この頭部位置検出装
置は、正視領域用の第１受光素子及び逆視領域用の第２
受光素子を横方向に並べて成る受光手段、正視領域に位
置する観察者の顔部分にて反射された光を第１受光素子
に、逆視領域に位置する観察者の顔部分にて反射された
光を第２受光素子に、それぞれ導くレンズ手段、及び第
１受光素子にて検出される光量と第２受光素子にて検出
される光量とを比較して観察者が正視領域と逆視領域の
どちらに位置しているかを判断する判断手段から成る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パララ
ックスバリア方式やレンチキュラーレンズ方式を用いる
立体映像表示装置では、映像表示装置（直視型の液晶表
示パネルや液晶プロジェクタなど）とパララックスバリ
アやレンチキュラーレンズの位置合わせ精度によって、
正視・逆視領域の位置が大きく変化してしまう。このた
め、頭部位置検出装置はその取り付け角度等が調整可能
に設けられ、各立体映像表示装置ごとに光学調整を行う
必要がある。この調整作業には熟練が必要であり、ま
た、光学調整した後でも当該頭部位置検出装置が動いて
しまうと、その都度光学調整を行わなければならず、煩
わしいものとなっている。

【０００５】この発明は、上記の事情に鑑み、立体映像
表示装置における頭部位置検出装置の光学調整が正確且
つ比較的容易に行える設定方法、光学調整が不要である
設定方法および頭部位置検出装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の立体映像表示
装置における頭部位置検出装置の設定方法は、上記の課
題を解決するために、両眼視差を有する映像を分離して
観察者の右眼と左眼にそれぞれ導くように構成された立
体映像表示装置に設けられる頭部位置検出装置の設定方
法において、観察位置に投影面を存在させて前記立体映
像表示装置の表示映像に基づく濃淡パターンを映し出
し、この濃淡パターンに基づいて頭部位置検出装置の設
定を行うことを特徴とする。

【０００７】上記構成において、映像表示面とパララッ
クスバリアやレンチキュラーレンズの位置合わせの微妙
なずれは前記濃淡パターンに現れる。従って、かかる濃
淡パターンに基づくことで、頭部位置検出装置の設定が
正確且つ比較的容易に行えることになる。

【０００８】頭部位置検出装置は水平方向に二以上の受
光エリアを有する光センサーから成っていてもよい。こ
の場合において、各受光エリアに入射する光量が等しく
なるように光学要素の調整を行うのがよい。

【０００９】頭部位置検出装置は撮像素子を有して成っ
ていてもよい。この場合において、撮像素子にて撮像さ
れる濃淡パターンを撮像素子上の所定の位置に合わせる
べく光学要素の調整を行うのがよい。

【００１０】また、撮像素子にて撮像した濃淡パターン
のエッジ検出を行い、エッジ箇所の撮像素子上での座標
を記憶するのがよい。これによれば、上記エッジ座標を
基準に観察領域（観察者位置）を判断することができ、
光学調整を行わずに頭部位置検出装置の設定が行えるこ
とになる。

【００１１】また、これらの構成において、左右映像の
一方のみ表示するか又は左右映像を異ならせることで各
眼の表示映像領域を判断するようにしてもよい。

【００１２】また、この発明の立体映像表示装置におけ
る頭部位置検出装置は、両眼視差を有する映像を分離し
て観察者の右眼と左眼にそれぞれ導くように構成された
立体映像表示装置に設けられる頭部位置検出装置におい
て、撮像素子と、撮像素子にて撮像された映像のエッジ
を検出する手段と、撮像素子上でのエッジ座標を記憶す
る手段と、前記エッジ座標を基準に観察者位置を判断す
る手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１３】かかる構成であれば、上記エッジ座標を基
準に観察領域（観察者位置）を判断することができ、光
学調整を行わずに頭部位置検出装置の設定が行えること
になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態の立体
映像表示装置における頭部位置検出装置の設定方法及び
頭部位置検出装置を図１乃至図７に基づいて説明する。

【００１５】イメージスプリッタ方式の立体映像表示装
置では、映像表示パネル上に両眼視差を有する右眼用映
像（Ｒ）と左眼用映像（Ｌ）とが短冊状に交互に表示さ
れることになる。そして、映像表示パネルの前方には両
眼視差を生じさせる分離手段であるパララックスバリア
やレンチキュラーレンズが配置される。かかる構成は一
般的な構成であり、これ以外に、分離手段を映像表示パ
ネルの後方に配置したり、映像表示パネルの前後に配置
する構成や、映像表示パネル上に両眼視差を有する右眼
用映像（Ｒ）と左眼用映像（Ｌ）とを時分割で表示して
各々の映像を右眼と左眼に分離して導く方式などがあ
る。更に、例えばレンチキュラーレンズの一つのレンズ
部に対して８個の画素を対応させ、各画素に８台のカメ
ラにて撮像した映像をそれぞれ表示させる多眼式立体映
像表示装置や、同様の構成を採用しつつ表示映像は２台
のカメラの撮像映像として頭部位置の変化による画像切
り換えをなめらかにする頭部追従型立体映像表示装置な
どがある。そして、頭部追従については、従来項で挙げ
た立体映像表示装置（特開平１０−３３３０９１号公
報）に示されているように、遮光板として例えば液晶パ
ネルを用い、遮光部と非遮光部との位置を移動させたり
入れ換えたりできるように構成し、更に右眼映像と左眼
映像の表示を切り換えることができるように構成し、観
察者の頭部位置に追従して遮光板や映像表示パネルを制
御するようになっている。

【００１６】このようなイメージスプリッタ方式の立体
映像表示装置において例えば両眼映像ともに白色映像と
した場合、図１に示すように、立体映像表示装置９の前
方観察位置にスクリーン１０を配置してみると、このス
クリーン１０上には白黒の濃淡パターンが現れる。これ
は、右眼用映像及び左眼用映像の到達領域のうち各々の
中央部分は輝度が高く、右眼用映像と左眼用映像との境
界領域では各画素から到達する光が少なくて輝度が低い
ことによる。濃淡パターンは眼間ピッチに対応したもの
となっている。

【００１７】図２は、頭部位置検出装置が受光素子１１
及びレンズ群１２から成る構成を示している。受光素子
１１は水平方向に二つの受光領域１１ａ，１１ｂを有し
て成り、一方の受光領域１１ａにはスクリーン１０上の
左眼投影領域の光がレンズ群１２にて導かれ、他方の受
光領域１１ａにはスクリーン１０上の右眼投影領域の光
がレンズ群１２にて導かれるように光学調整されること
になる。また、この図２においては、映像表示面とパラ
ラックスバリアやレンチキュラーレンズの位置合わせが
正確に行われており、画面中央の真正面の観察位置に濃
淡パターンにおける中央の濃部分が形成されている状態
を示している。この状態においては、一方の受光領域１
１ａにはスクリーン１０上の左眼投影領域の光が正確に
導かれ、他方の受光領域１１ａにはスクリーン１０上の
右眼投影領域の光が正確に導かれており、受光素子１１
及びレンズ群１２の位置関係は適正である。すなわち、
実際に観察者が画面中央の真正面の観察位置（図２にお
いては、この観察者位置が正面の正視位置となる）にい
るとき、顔の左半分にて反射されて受光領域１１ａに導
かれる光量と、顔の右半分にて反射されて受光領域１１
ｂに導かれる光量とが等しくなり、この光量が等しいと
いうことに基づいて観察者が正視位置に居るとの判断
は、正しい判断となる。

【００１８】図３は、映像表示面とパララックスバリア
やレンチキュラーレンズの位置合わせにずれが生じ、濃
淡パターンが幾分図において右側にシフトした状態を示
している。このような場合には、観察者が中央ライン
（一点鎖線で示す）から幾分右側にずれて位置するとき
が正視位置となる。そして、この場合には、元のレンズ
群１２の位置（点線で示している）では濃淡パターンを
受光したとき受光領域１１ａと受光領域１１ｂとで受光
量に偏りが生じる。レンズ群１２を図の実線の位置にく
るように微調整することにより、受光領域１１ａと受光
領域１１ｂとの受光量を等しくする。このような光学調
整が行われることで、実際に観察者が画面中央から幾分
右にずれた位置（図３においては、この位置が正面の正
視位置となる）にいるとき、顔の左半分にて反射されて
受光領域１１ａに導かれる光量と、顔の右半分にて反射
されて受光領域１１ｂに導かれる光量とが等しくなり、
この光量が等しいことで観察者が正視位置に居るとの判
断は、正しい判断となり、正確なヘッドトラッキングが
行われることになる。

【００１９】なお、受光素子１１に水平方向に４つの受
光領域を設け、クロストーク領域の検出に対応する構成
としてもよい。

【００２０】図４は、頭部位置検出装置が撮像素子（Ｃ
ＣＤ等）２１、レンズ２２、エッジ検出回路２３、処理
回路２４、及びメモリ２５から成る。撮像素子２１はス
クリーン１０上の濃淡パターンを撮像して映像信号に変
換する。エッジ検出回路２３は、撮像素子２１から出力
される映像信号を入力し、微分処理などを行うことによ
って濃淡のエッジを検出する。処理回路２４はエッジ箇
所を撮像素子２１上の座標情報（例えば、撮像素子の左
端から何画素目かといった情報）を生成し、この座標情
報を不揮発性のメモリ２５に格納すると共に、前記撮像
素子２１から得られる実際の観察者の映像信号に基づく
頭部位置判定において前記エッジの座標情報を考慮す
る。

【００２１】図５においては、観察者と、観察領域（正
視位置，逆視位置）と、左右眼映像と、スクリーン１０
上の濃淡パターンと、撮像素子２１の撮像映像と、を対
応付けて示している。そして、この場合、中央の濃部分
映像の中心（中央のＨｉｇｈ部分の中心）が撮像素子２
１の左端から１００画素目であったとする。メモリ２５
には１００画素目という情報（座標情報）が格納される
ことになる。勿論、他のエッジ箇所についての情報も格
納される。

【００２２】図６（ａ）は、設定時における撮像素子２
１の撮像映像を示し、同図（ｂ）はヘッドトラッキング
時の撮像映像を示している。上記のごとく中央の濃部分
映像の中心（中央のＨｉｇｈ部の中心）が撮像素子２１
の左端から１００画素目であったとすれば、ヘッドトラ
ッキング時、観察者映像の中心部が撮像素子２１の左端
から１００画素目であるとすると、観察者はその立体映
像表示装置においては中央の正視位置に位置しているこ
とになる。処理回路２４は、上記１００画素目といった
情報に相当するエッジ座標情報をメモリ２５から取得す
ることができ、撮像素子上の観察者映像中心部分がどの
エッジ箇所にあるか及びそのエッジ箇所からどれくらい
（何画素分）離れているかを算出することにより、観察
者が正視位置に居るか逆視位置に居るか或いはクロスト
ーク領域に居るかの正確な判断が行えることになる。な
お、どの濃淡部分が左眼映像又は右眼映像に対応するか
の判定は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、スクリーン
投影時（設定時）に、一方の眼映像は黒映像で他方の眼
映像は白映像とするなど、左右眼映像を異ならせること
で判定可能となる。

【００２３】また、上記の構成ではエッジ箇所をメモリ
に記憶して演算処理を行うことで光学調整は不要とした
が、頭部位置検出装置に撮像素子を用いる構成におい
て、濃淡パターンに基づき撮像素子を左右方向に微動さ
せるなど、光学調整にて立体映像表示装置における頭部
位置検出装置の設定を行うようにしてもよい。

【００２４】また、濃淡パターンのピッチは眼間距離に
限るものではなく、例えば、多眼式或いは多眼式構成を
採用しつつ２眼式として頭部追従による画像変化をなめ
らかにするタイプなどでは、濃淡パターンのピッチは狭
くなり、この濃淡パターン（多眼式の場合、見る位置に
よって或る映像が右眼映像となり、その隣の映像が左眼
映像となる）で設定を行うことになる。また、スクリー
ン１０の配置を通常の観察位置（適視位置）よりも手前
に配置した場合も濃淡パターンのピッチは変化し、この
ピッチの濃淡パターンで設定を行うこととしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光学調整を正確且つ比較的容易に行うことができ
る。また、頭部位置検出装置に撮像素子を用いると共に
濃淡パターンのエッジ箇所をメモリに記憶して演算処理
を行う構成であれば、光学調整を不要にできるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の立体映像表示装置におけ
る頭部位置検出装置の設定方法を説明する説明図であ
る。

【図２】この発明の実施形態の立体映像表示装置におけ
る頭部位置検出装置の設定方法を説明する説明図であ
る。

【図３】この発明の実施形態の立体映像表示装置におけ
る頭部位置検出装置の設定方法を説明する説明図であ
る。

【図４】この発明の実施形態の立体映像表示装置におけ
る頭部位置検出装置の設定方法の他の例を説明する説明
図である。

【図５】図４に対応する図であって、観察者と、観察領
域（正視位置，逆視位置）と、左右眼映像と、スクリー
ン上の濃淡パターンと、撮像素子の撮像映像と、を対応
付けて示した説明図である。

【図６】同図（ａ）は設定時の撮像素子の撮像映像を示
し、ヘッドトラッキング時の撮像素子の撮像映像を示し
た説明図である。

【図７】同図（ａ）（ｂ）はそれぞれ一方の眼映像が黒
で他方の眼映像を白としたときの濃度パターンを示した
説明図である。

【符号の説明】

９ 立体映像表示装置 １０ スクリーン １１ 受光素子 １２ レンズ群 ２１ 撮像素子 ２２ レンズ ２３ エッジ検出回路 ２４ 処理回路 ２５ メモリ

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両眼視差を有する映像を分離して観察者
   の右眼と左眼にそれぞれ導くように構成された立体映像
   表示装置に設けられる頭部位置検出装置の設定方法にお
   いて、観察位置に投影面を存在させて前記立体映像表示
   装置の表示映像に基づく濃淡パターンを映し出し、この
   濃淡パターンに基づいて頭部位置検出装置の設定を行う
   ことを特徴とする立体映像表示装置における頭部位置検
   出装置の設定方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の立体映像表示装置にお
   ける頭部位置検出装置の設定方法において、頭部位置検
   出装置は水平方向に二以上の受光エリアを有する光セン
   サーを備えて成ることを特徴とする立体映像表示装置に
   おける頭部位置検出装置の設定方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の立体映像表示装置にお
   ける頭部位置検出装置の設定方法において、各受光エリ
   アに入射する光量が等しくなるように光学要素の調整を
   行うことを特徴とする立体映像表示装置における頭部位
   置検出装置の設定方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の立体映像表示装置にお
   ける頭部位置検出装置の設定方法において、頭部位置検
   出装置は撮像素子を有して成ることを特徴とする立体映
   像表示装置における頭部位置検出装置の設定方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の立体映像表示装置にお
   ける頭部位置検出装置の設定方法において、撮像素子に
   て撮像される濃淡パターンを撮像素子上の所定の位置に
   合わせるべく光学要素の調整を行うことを特徴とする立
   体映像表示装置における頭部位置検出装置の設定方法。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の立体映像表示装置にお
   ける頭部位置検出装置の設定方法において、撮像素子に
   て撮像した濃淡パターンのエッジ検出を行い、エッジ箇
   所の撮像素子上での座標を記憶することを特徴とする立
   体映像表示装置における頭部位置検出装置の設定方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載
   の立体映像表示装置における頭部位置検出装置の設定方
   法において、左右映像の一方のみ表示するか又は左右映
   像を異ならせることで各眼の表示映像領域を判断するこ
   とを特徴とする立体映像表示装置における頭部位置検出
   装置の設定方法。
8. 【請求項８】 両眼視差を有する映像を分離して観察者
   の右眼と左眼にそれぞれ導くように構成された立体映像
   表示装置に設けられる頭部位置検出装置において、撮像
   素子と、撮像素子にて撮像された映像のエッジを検出す
   る手段と、撮像素子上でのエッジ座標を記憶する手段
   と、前記エッジ座標を基準に観察者位置を判断する手段
   と、を備えたことを特徴とする立体映像表示装置におけ
   る頭部位置検出装置。