JP2009017207A - 立体テレビジョンシステム及び立体テレビジョン受像機 - Google Patents

Abstract

【課題】立体視の状態が最良な立体映像を再現できる立体テレビジョン放送及び受像機の実現を図る。
【解決手段】立体テレビジョン放送において、受像機のディスプレイの基準寸法を決定し、基準寸法のディスプレイ上に左右用の画像を同一位置に重ねて表示し、且つ、無限遠被写体像の同一対応点が人間の眼幅と同一間隔に再現表示されるように送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステレオビデオカメラによって撮影した立体映像を録画再生表示するための立体テレビジョンのシステム及び立体テレビジョン受像機並びに立体映像観賞用メガネに関するものであり、特に、立体テレビジョン放送を実現するために提案されたものである。

従来、左右離れた二点から撮影した二枚の写真を左右夫々の眼で見るステレオ写真は古くから存在している。そして、電子撮像デバイス、電子ディスプレイ、ディジタル信号処理等の技術は近年頓に発達し、電子的立体映像の撮影、録画、伝送、表示、が容易になり、立体テレビジョン放送の実施も現実味を帯びてきた。

また、電子ディスプレイによる立体表示には様々な方式が提案されているが、その中でも立体テレビジョン放送を実施するには２眼立体視（左右用の一対の映像を、左右互いに直交する直線偏光、又は回転方向が互いに反対の円偏光によって重ねて表示し、左右互いに直交する直線偏光または互いに反対方向に回転する円偏光メガネを使用し左右の画像を分離して観る方式）が最も現実的である。

しかし、２眼立体視において立体視の状態（左右の画像の融合状態）を最適に調節することが難しいことは特許文献１の段落〔０００９〕にも記述されている。また、同特許文献１の段落〔００６７〕及び〔００６８〕には次のような記述がある。 〔００６７〕 …同じ画像を小さな画面１５Ａで見る場合と大きな画面１５Ｃで観る場合は飛び出し量、奥行き量が異なる。…
〔００６８〕 そこで、最終的に利用される立体ディスプレイ装置を想定し、そのディスプレイ装置の限界飛び出し量、限界奥行き量を超えないように、撮影時の表示部９で確認できるように、指標を設ける。これは実態で形成してもよいし、立体画像で形成しても良い。想定される立体ディスプレイ装置は、典型的な立体ディスプレイ装置のデータを用いても良いし、ユーザーが選択或いは設定しても良い。
特開２００３−２６４８５１号公報

立体映像を再現する場合、撮影に特許文献１の立体カメラを使用するとすれば、遠景、及び近景の両方に調整限界点を設定しなければならない（特許文献１の段落〔００７０〕〜〔００７２〕参照）が、どのような原理で、どのような基準をもって、遠近夫々の限界点を設定するのかは記載されていない。 従って、撮影には撮影者個々の勘に頼る必要があり、相当の熟練を要する。また、引用文献１記載中の前記「…想定される立体ディスプレイ装置は、典型的な立体ディスプレイ装置のデータを用いても良いし…」からすれば、撮影された立体映像データは、鑑賞時には特定のディスプレイのみに有効に作用するものであることが窺われる。このような立体カメラを汎用的に使用するのは不可能である。

また、実際に展示会等で実演されている「立体テレビジョン」の多くは、遠くの山等の無限遠被写体像がディスプレイの表示面の向う側の僅か１メートル位以内にしか見えない場合が多い。即ち、これ等の立体テレビジョンは、本来、無限遠に見えるはずの物体が略１メートルくらい(場合によっては数十センチ)以内の距離に見え、その他、全ての物体は、その手前に見えることになる。その結果、鑑賞者は、ミニチュアセットを見ているかのように感じてしまうことになる。

図８(a)に図示の如く、人間の目幅寸法をＢｓとし、無限遠の被写体の左右像の間隔を、図示のｂ＝Ｂs/２の間隔で表示する立体テレビジョンを２メートルの位置から見たとすれば、立体視において無限遠の立体像は、
鑑賞距離をＤ_Ａ 立体視野上の距離感をＤ_Ｔ とすれば、
Ｄ_Ｔ＝Ｄ_Ａ／(１−ｂ/Ｂs)の関係となり、 Ｄ_Ｔ＝2000／(１-32,5/65)＝4000mm 4メートルの距離に見える。

図８(b)は、図８(a)に図示の立体テレビジョンを1メートルの鑑賞距離で視た状態を表したもので、図８(b)による無限遠の立体像の距離感は、
Ｄ_Ｔ＝1000／(1-32,5/65)＝2000mm、 即ち、２メートルの距離に見える。このように無限遠の被写体像の表示間隔を人間の目幅間隔よりも狭く設定した立体映像を鑑賞した場合、前記段落〔０００６〕に記載の現象が発生するのは必然である。

そこで、現実に近い、自然な奥行き感を得ることができ、且つ、鑑賞距離が変化しても無限遠又は表示画面内の最遠の距離感が自然に見える必要があり、またミニチュアセットを見ているような感覚の回避を図る必要がある。本発明はこれらの問題を解決し、立体テレビジョン放送の実現を目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案するものであり、左右離れた二点から撮影した左右二枚の映像を左右夫々の眼用に分離して観る二眼立体視方式の立体テレビジョン放送において、受像機のディスプレイ幅寸法を一定の基準寸法に決定し、左右用夫々の画面幅中心を一つのディスプレイ上の左右方向の同一位置に重ねて表示し、且つ、無限遠被写体像の同一対応点の左右間距離を人間の眼幅と等しい間隔に再現するように構成した立体テレビジョン送信システムを提供するものである。

この構成によれば、立体テレビジョン放送を具現化するためには、送信された信号を受像機側で忠実に再現することが必要で、立体テレビジョン放送において左右の画面の大きさ及び間隔は、殊に重要な問題となる。請求項１の発明は、上記課題を解決するために提案するもので、受像機のディスプレイの基準寸法を決定し、左右用画像を受像機のディスプレイの同一位置に重ねて表示した場合において、無限遠の被写体の左右像の同一対応点の間隔が人間の眼幅と等しい間隔に表示されるべく送受信システムを決定する。

請求項２の発明は、左右用の画像を左右夫々の眼用に分離して観る二眼立体視方式の立体テレビジョンであって、基準寸法のディスプレイの同一位置に左右用の画像を重ねて表示し、無限遠被写体像の同一対応点の左右間距離を人間の眼幅と等しい間隔に表示する立体テレビジョン受像機を提供する。

この構成によれば、基準寸法のディスプレイを備えた立体テレビジョンのディスプレイ上に左右用の画像の中心を一致させて重ねて表示し、無限遠距離に位置する被写体の左右像の同一対応点の間隔を人間の眼幅寸法と同一間隔で表示することによって、最適な立体感の状態を再現する。

請求項３の発明は、基準寸法のディスプレイよりも狭い幅のディスプレイを用い、左用表示画面の右端部、及び右用の表示画面の左端部の夫々に黒色の無表示部分を設け、左右用夫々の表示画面幅中心同士をディスプレイ上で互いに離れる方向に変位表示することによって、左右の視野をディスプレイ表面以遠の位置で合致させ、且つ、無限遠被写体像の同一対応点の左右間距離を人間の眼幅と等しい間隔に表示する立体テレビジョン受像機を提供する。

この構成によれば、基準寸法よりも狭い幅のディスプレイを用いた立体テレビジョンに適用されるもので、左右用の表示画面の一部(端部)を遮蔽(黒色表示)し、左右用の表示画面の中心間距離を離間させて表示し、左右の視野をディスプレイの位置を越える向こう側で合致させ、同時に無限遠被写体の左右像の同一対応点の間隔を人間の眼幅間隔と等しく表示することによって、小さな画面サイズのテレビジョンを観ているにも拘らず、基準寸法のディスプレイによる立体テレビジョンを推奨鑑賞距離から観ている状態と同等の効果を得る。

請求項４の発明は、基準寸法のディスプレイよりも広い幅のディスプレイを用い、左用表示画面の左端部及び右用表示画面の右端部の夫々に黒色の無表示部分を設け、左右用夫々の表示画面幅中心同士をデイスプレイ上で互いに近付く方向更には互いに反対位置となる方向に変位表示することによって、左右の視野をディスプレイの表面以近で合致させ、且つ、無限遠被写体像の同一対応点の左右間距離を人間の眼幅と等しい間隔に表示する立体テレビジョン受像機を提供する。

この構成によれば、基準寸法よりも広い幅のディスプレイを用いた立体テレビジョンに適用されるもので、左右用夫々の画面の一部(端部)を対称的に遮蔽（黒色表示)することによって、左右用夫々の表示画面幅中心同士を互いに近付く方向、更には互いが反対の位置になるように移動(左用の画面中心は右方向に、右用画面中心は左方向に移動)して表示し、左右の視野をディスプレイの手前側で合致させ、同時に無限遠被写体像の同一対応点の左右間隔を人間の眼幅寸法と等しい間隔に表示することによって基準サイズのディスプレイによる立体テレビジョンを推奨鑑賞距離から観ている状態と同等の作用を奏する。これは、基準寸法の立体テレビジョンを観る場合の推奨鑑賞距離よりも遠い距離から鑑賞するもので、テレビジョンと鑑賞者間とのスペースを広く設定できることが特徴である。従って、多人数が同時に鑑賞する場合に使用すれば効果的である。

請求項５の発明は、前記請求項２、３、及び４ において、ＬＣＤを使用する立体テレビジョンのディスプレイ上に時分割表示される方式の立体テレビジョンの左右用の映像を分離して見るためのメガネであって、メガネの左右に偏光板を取り付け、その左右夫々の偏光板の前方に液晶板を設け、受像機から発信される赤外線信号に同期して左右夫々の液晶板を交互に駆動して左右の視野を分離して立体視するものであって、更に、メガネに傾斜角センサを取り付けて、鑑賞時に水平に対する傾き角度を検出して視野閉時に於ける液晶の印加電圧をメガネの傾きに応じて制御することによって、視野閉時の遮光状態が常に最大となるように補正する立体映像鑑賞用メガネを提供する。

この構成によれば、特にＬＣＤパネル上に時分割表示する方式の立体映像の左右用の画像を分離するための視野分離用のメガネであって、メガネの前面に設けた液晶板に左右交互に電圧を印加することによってメガネの左右の液晶板を通過する光線の偏光方向を時系列で互いに直交するように配向し、その互いに直交する偏光をメガネの液晶板の後方に配置する偏光板によって検光するものであって、鑑賞者がメガネ(頭部)を傾けた場合でも、メガネに設けた傾斜角センサによって傾き角を検出し、液晶板に印加する電圧を制御してクロストークの防止を図る。

立体テレビジョンにおいて無限遠被写体の左右の像の同一対応点の間隔を人間の眼幅寸法と等しく表示すれば、無限遠像が近距離の位置に見えることがなく、鑑賞距離が変化しても無限遠像の距離感が崩れることはない。

また、立体テレビジョン放送において、ディスプレイの基準寸法を決定し、基準寸法のディスプレイにおいて左右の画面表示位置が一致するように送信すれば、受信側においてディスプレイサイズに関わらず無限遠被写体の左右の像の同一対応点同士の間隔を人間の眼幅寸法と等しく表示(無限遠基準表示)することも容易で、立体テレビジョンの表示素子として大小様々な幅寸法のディスプレイが混在して使用される場合であっても混乱を生ずることが無い。また、無限遠被写体の左右の像の間隔を眼幅と等しく表示する立体映像は、最適な鑑賞距離（推奨鑑賞距離）は存在するが、実際には鑑賞距離を変えてもあまり違和感がない。

近年、二眼立体視において左右の視野を分離するための偏光メガネには、クロストークを防止するために、円偏光フィルタを用いる場合が多い。この円偏光板の問題点は、価格が高いことである。更に、１/４波長板を使用するために、透過する波長に偏りを生ずることである。また、最近、ＬＣＤ方式のテレビジョンが大画面化及び高精細化されている。ＬＣＤパネルから射出される光線は偏光(直線偏光)であるので、その偏光を利用すれば左右の視野の分離は比較的容易である。しかし、直線偏光はディスプレイに対しメガネを傾けた場合にはクロストークが発生する恐れがある。この問題は、メガネに傾斜角センサを取り付けて、偏光メガネの前面に配置した液晶板に印加する電圧を制御すれば容易に解決できる。

本発明は立体テレビジョン送信システムにおいて、現実に近い、自然な奥行き感を得ることができ、且つ、鑑賞距離が変化しても無限遠又は表示画面内の最遠の距離感が自然に見えるようにすると云う目的を達成するために、左右離れた二点から撮影した左右二枚の映像を左右夫々の眼用に分離して観る二眼立体視方式の立体テレビジョンに放送に於いて、受像機のディスプレイ幅寸法を一定の基準寸法に決定し、左右用夫々の画面幅中心を一つのディスプレイ上の左右方向の同一位置に重ねて表示し、且つ、無限遠被写体像の同一対応点の左右間距離を人間の眼幅と等しい間隔に再現するように構成した立体テレビジョン送信システムを提供することにより実現した。

本発明の基本的原理を図１に示す。図示の如く無限遠に位置する物体Ｏ_∞の同一点から発射し、人間の左右の眼Ｅ_Ｌ及びＥ_Ｒに入射する光線は互いに平行になる。そして、近距離に位置する物体の同一点から発射した光線が左右の眼に入射する場合、互いに離間する（近距離の物体及びその物体から発する光線の図示は省略）。図１において人間の眼幅をＢｓ＝65mmとし、無限遠の物体距離を、1000メートル（実際には有限距離であるが、写真撮影においては数10メートルでも無限遠と表示する場合もある）とすれば、物体の同一点からの光線は互いに65mm離れた間隔をもって左右の眼に入射する。視点位置においてＢｓ＝65mmの間隔の光線は、例えば、物体方向に10メートル近付いた位置においても
Ｂs＝65mm 65×(1000-10）／1000 ＝64,35mm
の間隔であり、人間の眼幅間隔とあまり違わない。即ち、人間は無限遠の物体を常に並行に見ていることになる。ならば、立体テレビジョンにおいても無限遠被写体の左右像の表示間隔を人間の眼幅寸法と等しい間隔に表示すべきである。

人間の眼幅間隔の標準寸法は、63,5mmと言われている。しかし、これはイングリッシュサイズの2,5インチをメトリックサイズに換算（2,5×25,4＝63,5mm）したもので、実際には、65〜66mmが標準と思われるが、±10パーセントの個差があると考えられるので、65±65×0,1≒（58〜72）58〜72とする。因みに市販の双眼鏡の接眼部の眼幅調節は60〜70mmに設定されている。

図２は、立体視の状態を表したものである。同図において、立体映像の左右用の画面中心をディスプレイＤ_０上で一致させて表示する。この状態で最も近距離の被写体の左右像Ｃ_Ｌ及びＣ_Ｒが同一位置に重なるように表示する（特開2006-303832及び特開2006-254074を参照）、同時に無限遠被写体の左右の像Ｉ_L及びＩ_Ｒの間隔を人間の眼幅Ｂｓと等しく表示する場合、適切な鑑賞距離を検討すれば、人間が実際の物体を立体視する場合において遠距離の物体と近距離の物体とを同時に融合視できる範囲は、遠距離を無限遠とすれば、近距離は、眼幅の30倍〜50倍が適当と言われている。

眼幅をＢｓ＝65mmとすれば、
30倍の場合は、Ｂｓ×30＝65×30＝1950mm 約２メートル
50倍の場合は、Ｂｓ×50＝65×50＝3250mm 約3，5 メートル
立体視に於いて3，5メートルの視距離は左右の視野の融合が極めて容易な距離で、2メートルは略限界値である。そこで、無限遠像の左右の間隔を眼幅間隔と等しいＢｓの間隔に表示した場合、ディスプレイ上で同一位置(左右方向の)に表示(左右の視野を合致)するべき近距離の被写体距離、つまり、ディスプレイを観るための推奨鑑賞距離（図示のＤ_Ｒ）で、左右用の表示画面が視野内で一致して一つの窓のように見える仮想の窓、即ち“ステレオの窓”の見える距離である。

上記Ｄ_Ｒは、２〜３，５メートルの何れに設定してもよいが、 推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒを著しく小さく設定した場合、立体視においてストレスが生ずるばかりではなく、ディスプレイそのもの自体が小さく見える現象が発生する(遮蔽を行わないにも拘らず)。また、推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒを大きく設定した場合、撮影側に於いて推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒ以近の物体が写る(撮影の意図はなくても添景として写る場合がある)機会が増大する。即ち、鑑賞時の視野内に推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒ以近の像が写る場合であり、このような場合、左右用の画面（ピクチャーフレーム）が二重にずれて見えることが多い（特にテレビジョンに於いてはディスプレイそのものがずれて見えるのは勿論こと、その影響はテレビジョンの周囲の景況まで及ぶので注意を要する）。以上を考慮すれば、推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒは2,5メートルくらいが適当と思われるが、その他、テレビジョンを設置する部屋の広さ等も考慮して決定すべきである。

また、無限遠の被写体の左右の像を眼幅Ｂｓに等しく設定する場合、ディスプレイサイズ（画面幅）は限定されるものではないが、眼幅Ｂｓの20倍以上が望ましい。
画面幅をＷとすれば、
Ｂｓ＝65 Ｗ＝65×20＝1300ｍｍ
画面幅Ｗは約1300ｍｍとなる。

一方、迫力ある大画面として観るためには、水平鑑賞画角（ディスプレイの両端と瞳とを結ぶ線分の角度）をβとすればβ＝40°くらいが理想である。
水平鑑賞画角をβとして、
推奨鑑賞距離をＤ_Ｒ
基準画面幅（基準寸法）を Ｗ_０とすれば、
Ｗ_０＝２ＤＲ・tan(β/２)
推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒ＝2500とすれば、
Ｗ_０＝２×2500×tan(40/２) tan20°＝0,363970232
Ｗ_０＝２×2500×0,36397≒1800mm
1800mmの幅のディスプレイを必要とする。因みにディスプレイの縦横比を３対４とすれば斜辺(対角線)の長さ比は５となり、斜辺の実寸法は、
1800×５/４＝2250ｍｍ 2250/25,4＝88,58 約90インチサイズを必要とする。

以上のことから、立体テレビジョン放送を実施する場合において、無限遠被写体の左右の像を人間の眼幅寸法と同一で、且つ、最も近い距離の被写体の左右の像を同一位置に重ねて表示するように送信すべきである。そして、画面サイズが基準寸法と異なる受像機で同一放送波を受信する場合でも、個々の受像機を、無限遠被写体の左右の画像の表示間隔が人間の眼幅寸法Ｂと等しく表示されるように設定するべきである。

図３は、人が物体の大きさを判断する状態図で、図示の視角θが等しければ見かけ上の大きさは等しく見える。また、同じ大きさの物体でも眼に近いほど大きく見える。よって、図４において基準寸法のディスプレイＤ_０と、その１/２の距離に置かれている１/２幅のディスプレイＤ_１とでは見かけ上、同一サイズに見える。即ち、2,5メートルの距離に視るＷ_Ｏ＝1800mm幅のディスプレイと1，25メートルの距離に視るＷ_１＝900mm幅のディスプレイとは同一サイズに見える。また、ディスプレイＤ_０をＤ_１に置き換えた場合、当然、映像の大きさも比例縮小表示されるが、縮小比と鑑賞距離との比が等しいので見かけ上の像の大きさも等しくなる。このように比較的狭い幅のディスプレイを用いた立体テレビジョンであっても幅広の立体テレビジョンと同等の大きさに立体像を視ることが可能である。そして、この場合も無限遠被写体の左右の像の間隔を人間の眼幅と等しく表示すれば、無限遠の左右用の像夫々が鑑賞者の左右夫々の眼に平行に入射するので問題はない。

図４において、基準寸法のディスプレイＤ_０の幅1800mmに対し、その基準寸法の1/２幅のディスプレイＤ_１を使用した例で、ディスプレイＤ_１上では表示される像も比例縮小表示されるので、ディスプレイＤ_０ 上で眼幅Ｂｓと等しい寸法の無限遠被写体の左右の像の間隔は、本来1/2に比例縮小されて図示のＢｓ/2＝ｂ の間隔に表示される。それを、図示するように幅狭サイズのディスプレイ上においても無限遠の左右像の間隔を眼幅に等しい間隔のＢｓの寸法に表示するために左右用夫々の画面全体を移動させれば、左右用の画面の中心間距離はＢｓ/2＝ｂ の量、互いに離れることになる。従って、基準寸法のディスプレイＤ_０上では同じ位置に重ねて表示されるべく最短距離の被写体の左右の像（図２のＣ_ＬとＣ_Ｒ）は、ディスプレイＤ_０上では図４に図示のＣ_ｌ及びＣ_ｒの夫々の位置にｂ の間隔に離れて表示される。図４において、ディスプレイＤ_１上に無限遠の被写体像Ｉ_ｌ及びＩ_ｒを眼幅間隔Ｂに等しい間隔で表示し、ディスプレイＤ_０上では同一位置に合致して映るべき左右の像Ｃ_ｌ及びC_rを間隔ｂ で表示し1,25メートルの距離から立体視すれば、2,5メートルの位置にディスプレイＤ_０を置いた場合と同等に見えることになる。

しかし、ディスプレイサイズの縮小は問題を残す。図５は立体視の状態で基準寸法のディスプレイＤ_０ のＡ〜Ｃ間に左用の映像を、Ｂ〜Ｄ間には右用の映像が映るように調整された送信信号を図示のディスプレイＤ_１に表示する場合、左用の映像P_lは図示のa〜c間、右用の映像P_rはb〜d間に見えるようにしなければならない。そのためには左用の映像は図示のc〜d間、右用はa〜b間を黒色に表示(無表示)する必要がある。図５において基準寸法のディスプレイＤ_０の両端と視点の中央Ｏとを結ぶ線(図示の一点鎖線)は推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒの1/2の距離に位置するディスプレイＤ_１上において、a ｂ 及びｃｄ夫々の中間点を通り、この左右の一点鎖線によって挟むディスプレイＤ_１上の長さが基準寸法ディスプレイＤ_０の１/２の寸法で、それは、図示のＷ_１であるが、実際のディスプレイはＷ_１´で図示の点a〜点ｄ まで延展しなければならない。図示するように延展量は、左右合計でＢｓ/２となる。また、左用の画面のc〜ｄ,右用の画面a〜b夫々の遮蔽(黒色表示)量もＢｓ/２となる。

また、上記とは反対に例えば、図６に図示するように基準ディスプレイＤ_０の幅Ｗ_０＝1800mm、推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒ＝２,5メートルで送信された立体映像を２倍幅のディスプレイＷ_２＝3600mmに表示して鑑賞距離Ｄ_Ｒを２倍の５メートルで鑑賞する場合にも無限遠の被写体の左右の像は人間の眼幅と等しい寸法のＢｓの幅に設定するべきである。この場合も、映像は画面サイズに応じて比例拡大されるが鑑賞距離も比例しているので基準寸法ディスプレイＷ_０を推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒ＝2,5メートルの距離から見た状態と同様に見える。しかし、図６に図示の左用の画像PLはＢ´〜Ｄ´に映り右用画像PRはＡ´〜Ｃ´に映るようにしなければならない。よって左用の画面はディスプレイのＡ´〜Ｂ´を右用の画面はＣ´〜Ｄ´を夫々遮蔽（黒色表示）しなければならない。図示で明らかなように基準寸法よりも大きい寸法のディスプレイを使用する場合、例えば２倍に拡幅する場合、基準寸法のディスプレイのＤ_２の幅Ｗ_２の2倍よりも更に眼幅寸法Ｂｓを付加した広幅のディスプレイＷ_２´が要求される。

また、図６において基準寸法のディスプレイＤ_０上では左右用の同一位置に重なって表示されるべく最短撮影距離の被写体像Ｃ_Ｌ及びＣ_Ｒは拡幅サイズのディスプレイＤ_２の夫々ＣＬ及びＣＲの位置に映り、左右用の像が互いに反対位置に表示されるが、図示するように立体視に於いて近距離の左右像は、基準寸法ディスプレイＤ_０の仮想位置で交叉し、あたかも基準寸法のディスプレイＤ_０を推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒから観ている如く自然に見える。

立体放送を受信するためのテレビジョンは、基準ディスプレイサイズを決定した場合、実際に使用するディスプレイの幅は基準よりも大きい場合でも、または、小さい場合であっても、画面の一部を遮蔽（黒色表示）しなければならない。よって、基準寸法Ｗ_０ 推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒ の数値を決定するにあたっては、より多くの要素から検討する必要がある。何故ならば、一般的な家庭では平均何人で鑑賞されるか、及び設置する部屋の広さ等はディスプレイサイズや推奨鑑賞距離を決定するにあたって重要な要素となるからである。

図７は、立体テレビジョン放送を実施する場合のTVカメラの一実施例で、無限遠の被写体から左右の撮影レンズに入射する光線は互いに並行であるため左右の撮像素子上に投影される無限遠の像の間隔は左右の撮影レンズの間隔に等しくなる。左右のレンズ間隔(レンズディスタンス)をＤ_Ｌそして、左右の撮像素子の間隔(センサディスタンス)Ｄ_Ｓは、以下のように決定される。
撮像素子上で左右の視野が合致する距離 Ｄ_Ｃを決定すれば、
図示において距離に対する投影比は、ｒ＝ｆ/Ｄ_Ｃであり、
センサディスタンスＤ_Ｓは、Ｄ_Ｓ＝Ｄ_Ｌ＋Ｄ_Ｌ・ｒとなる。
上記数式で決定される状態で、左右夫々の撮像素子上に投影された画像を送信し、受像機側で左右夫々の画面に表示すればよい。

図7のカメラにおいて、図示の距離Ｄ_Ｃよりも遠い被写体であれば、撮像レンズ及び撮像素子夫々の位置関係は図示の一定関係でよい(焦点調節が必要であるが説明を省略)が、それよりも近い距離の物体が撮影の視野に入る場合、その物体の像は、画面から飛び出して見え、また、多くの場合、立体視において、一つに見える左右のピクチャーフレームが二重に見え鑑賞者はストレス感を覚える。従って、通常は、推奨鑑賞距離（受像機側から見て同等）以近の物体を撮影視野に入れてはならない。

なお、TVカメラはズームレンズを備えているものが多い。ズーミングを行う状態において、Ｄ_Ｓ＝Ｄ_Ｌ＋Ｄ_Ｌ・ｒ の関係であり、センサディスタンス及びレンズディスタンスは一定であるので図示のＤ_Ｃは投影比ｒによって決定される。ズーミングにおいて、レンズディスタンス及びセンサディスタンスを一定にするためには投影比ｒを一定にする必要がある。投影比はｒ＝ｆ/Ｄ_Ｃの関係であるので、図示の距離Ｄ_Ｃはズーム操作に伴って変化することになる。
即ち、“ステレオの窓”は、焦点距離の小さいワイド側では、近くに設定され、長いテレ側では遠くに設定される。

前項を、より具体的に詳述すれば、一例として、基準寸法ディスプレイＤ_０の幅Ｗ_０＝1800mmとして、推奨鑑賞距離Ｄ_Ｒ＝2500mm とする立体テレビジョン用立体映像を撮影するカメラの撮像素子の幅が18mmであり、撮影レンズの焦点距離が25mmであったとすれば、撮像素子の幅はディプレイの幅の1/100になる。今、反対に、テレビジョンが実際の光景と考えれば、1800mm幅の窓が実在し、その窓を2500mmの距離から撮影する状態と同等になる。その場合、焦点距離が25mmのレンズは2500mmの撮影距離に対して投影比が1/100になる。1800mm幅のディスプレイ上での無限遠像の間隔と近景の像間隔（近景の左右の像は基準ディスプレイＤ_０の位置で同じ位置に重なる）との差６５mmは、１８mm幅の撮像素子上では投影比が1/100であるので 65/100mmの差となる。
従って、レンズディスタンスＤ_Lを65mmとすれば、センサディスタンスＤ_Ｓは、
Ｄ_Ｓ＝Ｄ_Ｌ＋Ｄ_Ｌ・ｒ＝65＋65/100＝65,65mmになる。
もし、このカメラがズームレンズであり、焦点距離を100mmに設定すれば、投影比が１/100になる図示のＤ_Ｃは、100/0,01＝10000＝10メートルとなる。つまり、ステレオの窓は10ｍの位置に設定される。しかし、実際にはディスプレイ上でステレオの窓が10メートルの位置に見えるのではなく、10メートルの位置のものが拡大されて２,５メートルの位置にあるように見える。同様に撮影レンズの焦点距離を短い方向に例えば10mmに設定すれば、投影比ｒが1/100となる図示のＤ_Ｃの距離は、10/0,01=1000＝1メートルとなる。１メートルの位置のものが２,５メートルの位置に見える。これは、前後に狭い場所であっても、1メートルまで近づける利点となる。

以上のように、撮影時にはズーミングに伴って“ステレオの窓”の設定距離が自ずと変化するが、撮影時にステレオの窓以近の物体が視野に入らないよう注意が必要である。しかし、従来のステレオカメラではステレオの窓の設定距離を視認することが不可能であったため、撮影者及び編集者の勘に頼らざるを得なかったが、本出願人が既に提案する特開2006-303832 及び、特開2006-254074のカメラは、ファインダーの視準パターンによってステレオの窓の設定距離を視認できるのでズームレンズを使用しても又は、レンズを自由に交換しても常に最適撮影状態を維持できる。

また、ステレオカメラには左右のレンズの光軸間距離を標準のものよりも著しく増大させた、ハイパーステレオ及び、標準のものよりも狭めたマクロステレオがあるが、ハイパーステレオでも無限遠距離から発射され左右の撮影レンズに入射する光線は互いに並行であるので、左右レンズ夫々の中心で捉えた像点を鑑賞時において人間の左右の眼幅間隔に表示すればよい。

標準的なステレオカメラを使用しても、比較的近距離の被写体のみを撮影する場合がある。このような場合、撮影素子上に投影される像全体の中心間距離が増大し左右の視野が完全には融合しない問題が生じる。本出願人は、この問題の解決方法を既に提案している。その方法は撮像素子の全幅よりもやや狭い範囲を常に読み出して使用し撮影距離が小さい場合、左右の撮像素子の読み出し範囲が互いに外側になる方向にスクロール調節することである。その調節状態はカメラのモニタによって視認される。（特開2006-303832 及び特開2006-254074を参照）なお、マクロ撮影等近距離の被写体のみ映る場合、視野内の最遠点を無限遠と同等に扱うべきである。

請求項５の実施例：ＬＣＤパネルから射出する光線は振幅方向が一定方向の偏光である。メガネの左右夫々に前記ＬＣＤパネルの表面の偏光板と方向が直交する偏光板を取り付けてＬＣＤを見れば左右両方の視野とも閉状態になる。そのメガネの左右夫々の前面に９０°又は２７０°捩れた液晶板を取り付ければＬＣＤからの偏光は液晶により偏光の方向が９０°又は、２７０°配向されて左右の視野は両方ともに開となり、クロストーク状態になる（メガネを使用しないときと同様に見える）そして、メガネの液晶板に電圧を印加すれば液晶は捩れた状態から直線状態に緊張され液晶板を取り外した状態と同様になり視野は閉状態になる。そこで、ＬＣＤ上に左右用の映像を時分割で交互に表示し、同時に赤外線で同期信号を発し、メガネの液晶板に印加する電圧を赤外線に同期させて左右の視野を交互に開閉すれば、左右の視野を分離することができる。

上述の方法は、ＣＲＴ、やＰＤＰで既に実施されている方法と同一原理であるが、ＣＲＴ、やＰＤＰ等の場合、射出する光線は偏光ではないのでメガネの前面に更に一枚偏光板を必要とする。また、直線偏光はディスプレイに対しメガネを傾けた場合、左右互いの視野が漏光しクロストークする。クロストークを防止するために最近では、円偏光フィルタが使用されているが、円偏光フィルタは、λ/４板を使用するために価格が高価(最近は高分子幕で作られているため必ずしも高価といえないが)なことと、透過光の波長に偏りがある等の問題がある。

前記の諸問題を解決するためには、前記段落〔００３８〕に記述の偏光メガネに傾斜角センサを取り付けて、メガネの傾斜角に応じてメガネの液晶板に印加する電圧を制御すれば、メガネを傾けた場合でも閉時の視野状態が完全に遮蔽状態となりクロストークの発生を防止できる。

人間が、実際の光景等を両眼で見ている状態の説明図。 一枚のディスプレイ上に同一位置に左右用の画像を重ねて表示する立体テレビジョンの説明図。 人が物体の大きさを判断する状態図。 基準寸法よりも小さいサイズのディスプレイを使用するも、基準寸法の大きさの画面に見える立体テレビジョンの説明図。 基準寸法よりも小さいサイズのディスプレイを使用する場合の画面補正の状態図。 基準寸法よりも大きなサイズのディスプレイを使用した立体テレビジョンの説明図。 立体映像を撮影するステレオカメラの説明図。 （ａ）、（ｂ）は従来の立体テレビジョンの立体視の状態説明図。

符号の説明

Ｏ_∞ 無限遠の物体
Ｅ_Ｌ 左の眼
Ｅ_Ｒ 右の眼
Ｂ_Ｓ 人間の眼幅
Ｄ_０ 基準寸法ディスプレイ
Ｉ_Ｓ 無限遠の立体像
Ｉ_Ｌ 左の無限遠像
Ｉ_Ｒ 右の無限遠像
Ｃ_Ｌ 左の近距離像
Ｃ_Ｒ 右の近距離像
Ｄ_Ｒ 推奨鑑賞距離
θ 視角
Ｅ 人の眼
Ｗ_０ 基準寸法のディスプレイ幅
Ｗ_１ 基準寸法よりも小さいディスプレイＤ_１の幅（図示例はＷ_０/２）
Ｗ_１´ 基準寸法よりも小さいディスプレイＤ_１の実際の幅
Ｃ_Ｓ 近距離の立体像
ｂ 眼幅よりも狭い間隔（図示例はＢｓ/２）
Ｗ_２ 基準寸法よりも大きいディスプレイＤ_２の幅（図示例は２Ｗ_０）
Ｗ_２´ 基準寸法よりも大きいディスプレイＤ_２の実際の幅
ＰＬ ディスプレイＷ_２´上に表示する左用映像
ＰＲ ディスプレイＷ_２´上に表示する右用映像
ＣＬ ディスプレイＷ_２´上に表示する最短距離の被写体像（左）
ＣＲ ディスプレイＷ_２´上に表示する最短距離の被写体像（右）
Ｄ_Ｓ ステレオカメラの左右の撮像素子の中心間距離(センサディスタンス)
Ｄ_Ｌ ステレオカメラの左右の光軸間距離（レンズディスタンス）
ｆ 撮影レンズの焦点距離
Ｄ_Ｃ ステレオカメラの左右の視野が合致する距離
ｒ 投影比

Claims (5)

1. 左右離れた二点から撮影した左右二枚の映像を左右夫々の眼用に分離して観る二眼立体視方式の立体テレビジョン放送において、受像機のディスプレイ幅寸法を一定の基準寸法に決定し、左右用夫々の画面幅中心を一つのディスプレイ上の左右方向の同一位置に重ねて表示し、且つ、無限遠被写体像の同一対応点の左右間距離を人間の眼幅と等しい間隔に再現するように構成した立体テレビジョン送信システム。
2. 左右用の画像を左右夫々の眼用に分離して観る二眼立体視方式の立体テレビジョンであって、基準寸法のディスプレイの同一位置に左右用の画像を重ねて表示し、無限遠被写体像の同一対応点の左右間距離を人間の眼幅と等しい間隔に表示する立体テレビジョン受像機。
3. 基準寸法のディスプレイよりも狭い幅のディスプレイを用い、左用表示画面の右端部、及び右用の表示画面の左端部の夫々に黒色の無表示部分を設け、左右用夫々の表示画面幅中心同士をディスプレイ上で互いに離れる方向に変位表示することによって、左右の視野をディスプレイ表面以遠の位置で合致させ、且つ、無限遠被写体像の同一対応点の左右間距離を人間の眼幅と等しい間隔に表示する立体テレビジョン受像機。
4. 基準寸法のディスプレイよりも広い幅のディスプレイを用い、左用表示画面の左端部及び右用表示画面の右端部の夫々に黒色の無表示部分を設け、左右用夫々の表示画面幅中心同士をディスプレイ上で互いに近付く方向更には互いに反対位置となる方向に変位表示することによって、左右の視野をディスプレイの表面以近で合致させ、且つ、無限遠被写体像の同一対応点の左右間距離を人間の眼幅と等しい間隔に表示する立体テレビジョン受像機。
5. 前記請求項２、３、及び４ において、ＬＣＤを使用する立体テレビジョンのディスプレイ上に時分割表示される方式の立体テレビジョンの左右用の映像を分離して見るためのメガネであって、メガネの左右に偏光板を取り付け、その左右夫々の偏光板の前方に液晶板を設け、受像機から発信される赤外線信号に同期して左右夫々の液晶板を交互に駆動して左右の視野を分離して立体視するものであって、更に、メガネに傾斜角センサを取り付けて、鑑賞時に水平に対する傾き角度を検出して視野閉時に於ける液晶の印加電圧をメガネの傾きに応じて制御することによって、視野閉時の遮光状態が常に最大となるように補正する立体映像観賞用メガネ。
   
   
   
   
   

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