JP2005033696A - ３次元表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
奥行き手がかりとして両眼視差を利用した３次元表示装置により映し出される映像から、高い臨場感や立体感を得ることができる．しかし、長時間にわたる観察で視覚疲労や生理的不快感が生じる．そこで、長時間にわたる観察により生じる、視覚疲労や生理的不快感を軽減する両眼視差の効果を利用して立体感を得ている３次元表示装置を提供する．
【解決手段】
３次元表示装置の表示画面に設定する両眼視差量の最大値を表示画面の位置により制限を設けることにより人間の視覚特性に合わせる．そのために両眼視差量の最大値を画面中心部より画面周辺部で小さくなるように制限を設けることを特徴とする．
【選択図】図１

Description

本発明は、映像を立体的に表示する装置、特に両眼視差を含めた奥行き手がかりを利用して立体を表示させる３次元表示装置に関するものである。

左眼の網膜に投影される像と右眼の網膜に投影される像の水平方向の位置差である両眼視差を設けることにより立体感を得ている３次元表示装置では、複数のカメラから得られた画像から両眼視差量を計算するか、もしくは、コンピュータに入力したデータに基づき両眼視差が計算される。これらの幾何学的な計算結果に基づき、表示される映像に臨場感や立体感が得られるように両眼視差量の最大値を決定している。

図６に従来の技術における表示画面と両眼視差量最大値の設定を示している。このように、表示画面の場所にかかわらず両眼視差量最大量を一定とする条件で３次元表示をする方法が従来から用いられている。

しかしながら、上記のような幾何学的な計算結果に基づき設定される両眼視差量を用いた３次元表示方法では人間の視覚特性、具体的には、網膜上の視細胞数（錐体）が視軸（中心軸）から離れるに従って減少することが考慮されていない。画面中央部に注視する対象の映像が映し出されることが多いことから、注視する画面中央部の映像に対応する網膜上の細胞数は多く、画面周辺部の映像に対応する網膜上の細胞数は少なくなる。

従来の方法では、画面周辺部が投影される網膜上の視軸から離れた細胞数の少ない領域についても、画面中央部が投影される視軸近傍と同様の両眼視差量の最大値が設定されている。１つの視細胞の処理できる入力情報が一定であると考えると、細胞数の少ない網膜上の視軸から離れた領域では、細胞数の多い視軸近傍とほぼ同等の両眼視差情報が入力されるため長時間にわたる観察により許容量を超え入力に対応しきれなくなることが考えられる。この許容量を超えた入力情報が視覚疲労や生理的不快感をもたらす一要因になっていると考えられる。

そこで本発明は、３次元表示装置の長時間にわたる観察により生じる視覚疲労や生理的不快感を軽減するために人間の生理的特徴、つまり、網膜上の視細胞数と視軸からの距離の関係を考慮した表示画面の位置に応じた両眼視差量の最大値を設定することにより、長時間にわたる３次元表示装置の観察により生じる視覚疲労や生理的不快感を軽減する３次元表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による３次元表示装置は、両眼視差量の最大値の設定を画面中心部より画面周辺部で小さくなるように制限をする方法を採用している。上記の方法によれば、両眼視差量最大値の設定を画面中央部より画面周辺部を小さくなるように制限することにより、網膜上に存在する視細胞数の視軸に対する関係と画面中央部から画面周辺部にかけて与えられる両眼視差量最大値の関係が対応する関係となるため、長時間にわたる３次元表示装置の観察により生じる視覚疲労や生理的不快感を軽減することになる。

なお、両眼視差量の最大値を画面中央部から画面周辺部にかけての設定を、連続的に小さくなるように制限しても、表示画面を複数の領域に区切って設定してもよい。なお、表示画面を複数の領域に分割する方法について、表示画面の水平方向と垂直方向の両方を考慮して設定しても、水平方向だけを考慮して設定してもよい。

以上説明したように本発明によれば、奥行き手がかりとして両眼視差を利用した３次元表示装置により映し出される映像から、高い臨場感や立体感を得ることができ、そして、３次元表示装置の長時間にわたる観察により生じる視覚疲労や生理的不快感を軽減することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図１〜５を参照しながら説明する。

実施形態に係る表示画面１と両眼視差量最大値２の関係を図１に示す。図１（ａ）が表示画面１、図１（ｂ）が画面中心を通る水平方向についての両眼視差最大値２、図１（ｃ）が画面中心を通る垂直方向についての両眼視差最大値２を示している。これらの図から水平方向、垂直方向についても画面中央部３より画面周辺部４の両眼視差量最大値２が小さくなるように制限されていることがわかる。そして、画面中央部３から離れるに従い、従来例と本発明の両眼視差量最大値の差５が大きくなることもわかる。

また、図２に本発明の例を示す。図２（ａ）が表示画面１、図２（ｂ）が画面中心を通る水平方向についての両眼視差最大値２、図２（ｃ）が画面中心を通る垂直方向についての両眼視差最大値２を示している。ここに示すように水平方向についての画面中央部３に対して画面周辺部４の両眼視差量最大値２を小さく制限し、垂直方向については、画面中央部３と画面周辺部４の両眼視差量最大値２は一定にしても良い。

図１，２に示した両眼視差量最大値２の制限は、図３に示す人間の網膜上の視細胞数（錐体）６の視軸７からの角度（距離）の関係に基づいている。中心視である視軸７近傍に存在する視細胞数６は、周辺視である視軸７から離れたの位置に存在する視細胞数６より多く存在し、視軸から離れるに従い視細胞数６は減少している。

また、両眼視差量最大値２の制限については表示画面１をいくつかの領域に分割して、分割した領域に対して、画面中央部３に対して画面周辺部４の両眼視差量最大値２を小さくなるように制限してもよい。表示画面１の領域分割方法については、表示画面１の水平方向と垂直方向の両方を考慮した領域、もしくは、表示画面１を水平方向についてだけ考慮した領域に分割し、それぞれの領域について、画面中央部３から画面周辺部４にかけて両眼視差量最大値２が小さくなるように設定してもよい。

図４に表示画面１を水平方向と垂直方向の両方を考慮して４つの領域に分割した例を示す。分割した領域は、画面中央部３から画面周辺部４に順に領域A８、領域B９、領域C１０、領域D１１とした。両眼視差量の最大値２の設定については、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように領域A８、領域B９、領域C１０、領域D１１の順に両眼視差量最大値２が小さくなるように設定している。

次に、表示画面１を水平方向についてだけ考慮した領域に分割し、それぞれの領域について、画面中央部３から画面周辺部４にかけて両眼視差量最大値２が小さくなるように設定する例を図５に示す。図５（ａ）は、表示画面１を水平方向についてだけ考慮し分割した領域を示している。図５（ａ）は、７つの領域に分割されており、画面中央部２から両外側に順に領域A８、領域B９、領域C１０、領域D１１とし、それぞれの領域の水平方向に対し画面中央部３より画面周辺部４の両眼視差量最大値２が小さくなるように設定している。また、垂直方向については、図５（ｃ）に示すように画面中央部３と画面周辺部４に両眼視差量最大値２制限を設けてなくてもよい。つまり、最低限水平方向に対して区切られた領域ごとの両眼視差量最大値２が画面中央部３から画面周辺部４になるに従い小さくなるに設定されていればよい。これらによると、画面周辺部４の両眼視差最大値２を画面中央部３より小さくなるように制限することができる。

本発明の両眼視差量最大値の設定値と表示画面の関係を示す図 本発明の両眼視差量最大値の設定値と表示画面の関係を例示した図 人間の網膜上の視細胞数（錐体）の視軸からの角度（距離）の関係を示した図 本発明の両眼視差量最大値を画面の水平方向と垂直方向の両方を考慮した分割方法と両眼視差量最大値の関係を例示した図 本発明の両眼視差量最大値を画面の水平方向だけを考慮した分割方法と両眼視差量最大値の関係を例示した図 従来例の両眼視差量最大値の設定値と表示画面の関係を示す図

符号の説明

１ 表示画面
２ 両眼視差量最大値の設定値
３ 画面中央部
４ 画面周辺部
５ 従来例と本発明の両眼視差量最大値の差
６ 視細胞数
７ 視軸
８ 領域A
９ 領域B
１０ 領域C
１１ 領域D

Claims (5)

1. 両眼視差を奥行き手がかりとして用いる３次元表示装置における両眼視差量の最大値の与え方に関するもので、画面中央部より画面周辺部の両眼視差量の最大値を小さく制限することを特徴とする３次元表示装置。
2. 両眼視差量の最大値を画面中央部から画面周辺部にかけて連続的に小さくするように制限することを特徴とする請求項１の３次元表示装置。
3. 画面中央部から画面周辺部にかけて両眼視差量の最大値が小さくなるように制限するために表示画面を複数の領域に区切って設定することを特徴とする請求項１の３次元表示装置。
4. 両眼視差量の最大値を制限するための領域の分割を水平方向と垂直方向の両方を考慮して設定することを特徴とする請求項３の３次元表示装置。
5. 両眼視差量の最大値を制限するための領域の分割を水平方向だけを考慮して設定することを特徴とする請求項３の３次元表示装置。
   

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