JP5753439B2 - 視差画像表示装置、視差画像生成方法、及び視差画像プリント - Google Patents

Description

本発明は、右目用画像及び左目用画像を用いて立体視を行うための視差画像表示装置、視差画像生成方法、及び視差画像プリントに関するものである。

従来より、千鳥配列やストライプ格子配列などの所定の配列によって、表示画面を空間分割して、右目用画像及び左目用画像に基づく視差画像を表示することで、立体視を行う視差画像表示装置や視差画像生成方法が知られている。

上述のように、所定の配列によって、表示画面を空間分割し、それに応じた偏光制御板を用いる立体表示装置では、画面の上下方向に立体視に最適な観察高さが生じ、それよりも高い位置又は低い位置から画面を見るにつれて、次第にクロストークが多くなり、ついには、逆立体視の状態となり、立体視表示の性能が著しく劣化してしまっていた。

また、立体視するには観察者が最適な観察高さに目を保持する必要があり、観察者の負担が増大し、疲労の原因になるという欠点があった。

特許文献１では、偏光制御板を用いて３次元画像を表示し観察する際、適切に設定した所定方向に長い開口を有する視差バリア又はレンチキュラレンズ等を用いることによってクロストークの少ない立体視の領域を上下方向に拡大できる装置が開示されている。

また、特許文献２では、パララックスバリア方式（視差バリア方式）を用いて、ディスプレイへの画像表示と空間光変調素子への開口パターンの表示を、それぞれ対応する画像ごと、あるいは対応する走査線ごとに同期して切り替えることにより、左右の視差画像のクロストークを低減し、しかもフリッカー及びモアレ縞も低減する装置が開示されている。

特開平１０−２２１６４３号公報 特開平９−２６５０５６号公報

しかし、特許文献１の装置では、視差バリアの開口の幅が狭くなり、光量が低下して画像が暗くなる、あるいは、レンチキュラレンズを用いることで表示できる画像の情報量が低下する（レンチキュラレンズによって引きのばすため、レンズパワー方向の画素密度が減る）。また、レンチキュラレンズの分、コストが増大するという問題点がある。
また、特許文献２の装置では、ディスプレイと前記空間光変調素子とを対応させてインターレース走査する手段が必要であり、コストが大きく増大するという問題点がある。

例えば、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、左目用画像と右目用画像とを同一幅のストライプ格子状に空間分割することで視差画像を生成し、偏光制御板を用いて立体視を行う従来型の視差画像表示装置においては、想定された幾何光学的な位置関係が崩れることで、クロストーク信号が観察者に伝達する。

そして、幾何光学的な位置関係の崩れが同程度であっても、空間分割を細かく設定すると、クロストーク信号量は大きく発生する。
すなわち、幾何光学的な位置関係の崩れによるクロストーク信号を抑えるには、無用に空間分割を細かく設定しないことが肝要である。

一方で、空間分割を粗くしてしまうと、立体感を感じるために不可欠な視差画像の情報を十分に観察者に提供できない。

本発明の目的は、表示する画像の局所的な情報量に基づき分割サイズを可変として最適な細かさに設定することで、画像情報の伝達を損なうことなく、かつクロストーク信号の生じにくい高品質な立体視表示を可能とする視差画像表示装置、視差画像生成方法、及び視差画像プリントを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、立体視可能な視差画像を生成するための右目用画像と左目用画像とを取得する画像取得部と、前記右目用画像の情報量分布と前記左目用画像の情報量分布とをそれぞれ算出する情報量分布算出部と、前記右目用画像を表示する右目用領域と前記左目用画像を表示する左目用領域とで構成される視差画像表示領域を有する視差画像表示部と、前記右目用画像と前記左目用画像とに基づいて前記視差画像を生成する視差画像生成部とを備え、前記視差画像生成部は、視差画像表示領域分類手段と、領域分割手段とを有し、
前記視差画像表示領域分類手段は、前記情報量分布に基づいて前記視差画像表示領域を複数の部分表示領域に分類し、前記領域分割手段は、前記部分表示領域を前記分類ごとに大きさの異なる、互いに同形の右目用単位領域及び左目用単位領域からなる単位領域セットに分割し、前記視差画像生成部は、前記右目用単位領域によって構成される前記右目用領域に前記右目用画像を表示し、前記左目用単位領域によって構成される前記左目用領域に前記左目用画像をそれぞれ表示することで前記視差画像を生成することを特徴とする視差画像表示装置を提供する。

また、前記情報量分布の情報量は、前記右目用画像及び前記左目用画像における、画素値の変化量、高周波信号成分の量、最大周波数の値、輝度分布の分散値、並びに、前記右目用画像と前記左目用画像との画素値の差分量の少なくとも１つであることが好ましい。

また、前記領域分割手段は、前記部分表示領域を、前記情報量が大きければ大きい程小さい単位領域セットで分割し、前記情報量が小さければ小さい程大きい単位領域セットで分割することが好ましい。

また、前記単位領域セットは、ストライプ格子形状であることが好ましい。

また、前記領域分割手段は、前記部分表示領域の形状に応じて前記部分表示領域の分割方向を決定することが好ましい。

さらに、前記視差画像表示部の前面に設置され、前記視差画像に基づいて、前記左目用領域の偏光状態と前記右目用領域の偏光状態とが異なるように操作可能な偏光フィルタを備えることが好ましい。

さらに、前記視差画像表示部の前面に設置され、前記視差画像に基づいて、前記視差画像表示部から所定間隔離れた観察者に対して、前記観察者の左目方向に前記左目用領域からの光のみを透過させ、前記観察者の右目方向に前記右目用領域からの光のみを透過させるように操作可能な視差バリアを備えることが好ましい。

また、本発明は、立体視可能な視差画像を生成するための右目用画像と左目用画像との情報量分布をそれぞれ算出し、前記情報量分布に基づいて、前記視差画像を表示する視差画像表示領域を複数の部分表示領域に分類し、それぞれの前記部分表示領域を、前記分類ごとに大きさの異なる、互いに同形の右目用単位領域及び左目用単位領域からなる単位領域セットに分割し、前記右目用単位領域及び前記左目用単位領域に前記右目用画像及び前記左目用画像をそれぞれ表示させることで視差画像を生成することを特徴とする視差画像生成方法を提供する。

また、前記情報量分布の情報量は、前記右目用画像及び前記左目用画像における、画素値の変化量、高周波信号成分の量、最大周波数の値、輝度分布の分散値、並びに、前記右目用画像と前記左目用画像との画素値の差分量の少なくとも１つであることが好ましい。

また、前記部分表示領域は、前記情報量が大きければ大きい程小さい単位領域セットで分割され、前記情報量が小さければ小さい程大きい単位領域セットで分割されることが好ましい。

前記単位領域セットは、ストライプ格子形状であることが好ましい。

前記部分表示領域の形状に応じて前記部分表示領域の分割方向を決定することが好ましい。

また、本発明は、上述の視差画像生成方法によって生成された視差画像が印刷されたことを特徴とする視差画像プリントを提供する。

さらに、右目用領域と左目用領域とに偏光状態のそれぞれ異なる偏光フィルムを貼り付けたことが好ましい。

さらに、前記視差画像プリントの前面に設置され、前記視差画像プリントから所定間隔離れた観察者に対して、前記視差画像に基づいて、前記観察者の左目方向に前記左目用領域からの光のみを透過させ、前記観察者の右目方向に前記右目用領域からの光のみを透過させる視差バリアフィルムを設けたことが好ましい。

本発明によれば、クロストークによる画質の劣化を感じることの少ない高品質な視差画像を提供することができ、また、本視差画像は、電気的な駆動が不要であるため、印刷や写真プリントのような視差画像表示手段にも適用することができる。

本発明に係る視差画像表示装置の一実施例を示す外観図である。 本発明に係る視差画像表示装置の一実施例の詳細構成を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、視差画像表示のための右目用画像及び左目用画像の一例である。 図３の右目用画像及び左目用画像から生成される視差画像の一例である。 図４の視差画像を部分表示領域に分類した場合の説明図である。 図５の部分表示領域を分類に応じて大きさの異なる単位領域セット（幅の異なる水平ストライプ格子）に分割した場合の説明図である。 本発明に係る視差画像生成のフローを示すフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ストライプ格子状の視差画像の一例である。 本発明に用いられる視差バリアの説明図である。 視差バリア方式における本発明の視差画像表示装置の一実施例を示す外観図である。 視差バリア方式において、図５の部分表示領域を分類に応じて大きさの異なる単位領域セット（幅の異なる鉛直ストライプ格子）に分割した場合の説明図である。

本発明に係る視差画像表示装置、視差画像生成方法、及び視差画像プリントを、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。

＜視差画像表示装置＞
図１は、本発明の視差画像表示装置の構成を表す一実施形態の外観図である。図１に示すとおり、本発明の視差画像表示装置１０は、視差画像表示部１２と、偏光メガネ１４と、指示入力部１６と、コンソール２０と、画像サーバ３２とを備える。

図１に示すように、空間分割型の視差画像を表示する視差画像表示部１２は、右目用画像を表示する右目用領域（右目用画像表示領域）１８Ｒ及び左目用画像を表示する左目用領域（左目用画像表示領域）１８Ｌとからなる。
右目用領域１８Ｒは、右目用単位領域１８ＵＲによって構成され、また、左目用領域１８Ｌは、左目用単位領域１８ＵＬによって構成される。また、一対の右目用単位領域１８ＵＲ及び左目用単位領域１８ＵＬは、単位領域セット１８Ｕを構成する。
単位領域セット１８Ｕとしては、例えば、図１に示すとおり、ストライプ格子の形状が考えられる。もちろん、千鳥格子や、正方格子などの種々の形状が用いられてもよい。

また、視差画像表示部１２は、任意の領域の偏光状態を操作可能な偏光フィルタ４８を備え、視差画像において、右目用画像が表示されている部分（右目用領域１８Ｒ）と左目用画像が表示されている部分（左目用領域１８Ｌ）との偏光状態が異なるように、偏光フィルタ４８が操作される。

前述の偏光フィルタ４８の具体例としては、視差画像表示用の液晶ディスプレイとは別の、視差画像の偏光状態を独立して操作する液晶パネルなどが考えられる。
液晶パネルを利用した偏光フィルタは、視差画像を表示する液晶ディスプレイの前面に設置され、視差画像の情報を用いて、視差画像の右目用領域１８Ｒと左目用領域１８Ｌとの偏光状態をそれぞれ操作することができる。

よって、観察者は、視差画像表示部１２に表示された視差画像を、偏光メガネ１４を用いて見ることで、右目では、偏光レンズ１４Ｒを通して右目用画像のみを認識し、左目では、偏光レンズ１４Ｌを通して左目用画像のみを認識する。
これにより、観察者の脳は、右目によって認識した右目用画像と、左目によって認識した左目用画像とに基づいて立体視を行うことが可能となる。

指示入力部１６は、コンソール２０の後述する制御部２６に各種指示を出す。例えば、画像サーバ３２からの右目用画像及び左目用画像の取得の指示、視差画像表示部１２における立体視表示及び平面表示の切替、生成した視差画像の画像サーバ３２への保存などの指示が挙げられる。

＜コンソール＞
また、図２は、本発明の視差画像表示装置の詳細構成を示すブロック図であり、特にコンソール２０の詳細構成を示す。
図２に示すとおり、前述のコンソール２０は、画像取得部２２と、視差画像生成部２４と、制御部２６と、表示制御部２８と、偏光フィルタ制御部３０と、記憶部３４と、情報量分布算出部３６と、を備え、前述の視差画像生成部２４は、視差画像表示領域分類手段４２と、領域分割手段４４と、画像反映手段４６とを有する。
なお、コンソール２０は、具体的には、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（主記憶装置）、ハードディスク等で構成されるコンピュータによって構成され、実際には、上述のＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（主記憶装置）、ハードディスク等が連動して、コンソール２０内の上述の各部及び各手段を構成する。

画像取得部２２は、指示入力部１６からの指示により、制御部２６を通じて制御され、画像サーバ３２に保存された立体視可能な右目用画像と左目用画像とを取得する。

情報量分布算出部３６は、画像取得部２２が取得した右目用画像と左目用画像とにおいて、それぞれの画像の情報量分布を算出し、算出された右目用画像の情報量分布と左目用画像の情報量分布を視差画像生成部２４へ出力する。
ここで情報量とは、例えば、（１）画像の持つ高調波信号成分の量、（２）画像の最大周波数の値、（３）局所領域内での画像の輝度分布の分散値、（４）左右の原画像の画素値の差分量などが挙げられる。

例えば、図３（Ａ）の右目用画像と図３（Ｂ）の左目用画像とにおいて、情報量分布算出部３６により情報量分布を算出する。情報量としては、例えば、上述の（１）画像の持つ高調波信号成分の量を基準に情報量分布を算出する。
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、右目用画像及び左目用画像は、例えば、（ａ）空、（ｂ）雲、（ｃ）山、（ｄ）木などから構成される。

視差画像生成部２４は、前述のとおり、右目用領域１８Ｒ及び左目用領域１８Ｌに右目用画像及び左目用画像を反映させて、前述の視差画像を生成する。

まず、視差画像生成部２４は、前述の情報量分布算出部３６で算出された右目用画像の情報量分布と左目用画像の情報量分布とに基づいて、視差画像表示領域分類手段４２において、視差画像を複数の部分表示領域１８Ｄに分類する。

図４に示すように、視差画像は右目用画像と左目用画像とが重なって表示されたもの（互いに空間分割されて表示されたもの）であるため、右目用画像と左目用画像とで画像が大きく異なる部分と、略同様の部分とがある。
特に、右目用画像と左目用画像とにおいて、（ａ）〜（ｄ）のエッジ部分の情報は、精度の高い立体視を行うために重要である。

視差画像表示領域分類手段４２は、上述のとおり、右目用画像の情報量分布と左目用画像の情報量分布とに基づいて、視差画像を複数の部分表示領域１８Ｄに分類する。
視差画像表示領域分類手段４２は、例えば、図５に示すように、（ａ）〜（ｄ）のエッジ部分周辺を（Ｎ）、（ｂ）雲及び（ｄ）木の部分を（Ｍ）、（ａ）空及び（ｃ）山を（Ｗ）の３つの部分表示領域１８Ｄ（１８ＤＮ、１８ＤＭ、１８ＤＷ）に分類する。
なお、エッジ部分周辺とは、例えば、エッジを構成する画素から、一定画素分（例えば、半径１０画素分）だけ離れた領域をいう。

次に、領域分割手段４４は、上述のとおり分類された（Ｎ）、（Ｍ）、（Ｗ）の部分表示領域１８Ｄを、右目用単位領域１８ＵＲと左目用単位領域１８ＵＬとからなる単位領域セット１８Ｕに分割する。
単位領域セット１８Ｕの大きさは、上述の情報量分布算出部３６が算出した視差画像の部分表示領域１８Ｄごとの情報量、及び情報量差（右目用画像の情報量と左目用画像の情報量との差）によって異なる。

例えば、図５の部分表示領域１８ＤＮのように、左目用画像及び右目用画像のエッジ部分の情報が載るような場合には、これら部分表示領域１８ＤＮをなるべく細かい単位領域セット１８ＵＮに分割する必要がある。
また、図５に示す部分表示領域１８ＤＷは、（ａ）空や、（ｃ）山など、それ程大きな変化の無い画像部分であり、これら部分表示領域１８ＤＷは、大きな（粗い）単位領域セット１８ＵＷに分割してもよい。
また、部分表示領域１８ＤＭの（ｂ）雲や、（ｄ）木などのように、部分表示領域１８ＤＭの画像自体がある程度細かい場合には、これらの中間の大きさの単位領域セット１８ＵＭに分割してもよい。

領域分割手段４４は、視差画像表示領域分類手段４２によって図５のように分類した視差画像表示領域１８を、部分表示領域１８Ｄごとに大きさの異なる単位領域セット１８Ｕに分割する。
ここでは、図６に示すように、単位領域セット１８Ｕを上述のストライプ格子の形状とし、幅の大きいものを単位領域セット１８ＵＷ、幅の小さいものを単位領域セット１８ＵＮ、その中間の大きさのものを単位領域セット１８ＵＭとしている。

画像反映手段４６は、単位領域セット１８Ｕ（１８ＵＮ、１８ＵＭ、１８ＵＷ）ごとに、右目用単位領域１８ＵＲに右目用画像が表示され、左目用単位領域１８ＵＬに左目用画像が表示されるように、右目用画像と左目用画像とを反映させる。
以上のように、視差画像生成部２４は、右目用画像及び左目用画像に基づいて、視差画像を生成する。

制御部２６は、指示入力部１６からの指示を受け、視差画像表示装置１０の各部の動作を制御する。上述のように、画像取得部２２に左目用画像及び右目用画像を取得させ、視差画像生成部２４に視差画像を生成させ、後述する表示制御部２８を通じて、視差画像表示部１２に視差画像を表示させ、後述する偏光フィルタ制御部３０により視差画像に合わせて視差画像表示部１２上に設置された偏光フィルタ４８の偏光状態を制御する。また、後述する記憶部３４に生成した視差画像を記憶させ、また、記憶部３４を通じて、画像サーバ３２に生成した視差画像を保存してもよい。

表示制御部２８は、上述のとおり視差画像表示部１２において視差画像を表示する他、指示入力部１６からの指示により、視差画像表示部１２上で、左目用画像及び右目用画像を平面表示する。

偏光フィルタ制御部３０は、視差画像生成部２４からの視差画像（視差画像表示領域１８）に基づいて、左目用領域１８Ｌと右目用領域１８Ｒとにそれぞれ異なる偏光状態のフィルタが掛かるにように、偏光フィルタ４８を制御する。

記憶部３４は、視差画像生成部２４によって生成された視差画像を左目用画像及び右目用画像と共に一時的に記憶し、指示入力部１６からの指示により、これら画像の画像データを画像サーバ３２に保存する。

上述のとおり、コンソール２０は、立体視可能な左目用画像と右目用画像とに基づいて視差画像を生成する。生成された視差画像は、左目用領域１８Ｌと右目用領域１８Ｒとからなる視差画像表示領域１８を有する視差画像表示部１２において表示され、また、必要に応じて画像サーバ３２に記憶される。

また、画像サーバ３２は、立体視可能な左目用画像及び右目用画像を画像データとして記憶できるものであればよく、画像サーバに限らずその代わりとして、左目用画像及び右目用画像の画像データが記憶された各種記録媒体及び記録媒体読み取り手段を用いることができる。

以上が、本発明の視差画像表示装置１０の構成の説明である。
次に、本発明の視差画像表示装置１０の動作について簡単に説明する。

指示入力部１６からの指示を受け、画像取得部２２は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すような、立体視可能な右目用画像と左目用画像とを取得する。取得された右目用画像と左目用画像とは、情報量分布算出部３６へ出力され、右目用画像の情報量分布と左目用画像の情報量分布とが算出され、視差画像生成部２４へ出力される。

視差画像生成部２４の視差画像表示領域分類手段４２は、情報量分布算出部３６で算出された右目用画像の情報量分布と左目用画像の情報量分布とに基づいて、例えば、視差画像表示領域を、図５に示すように（Ｎ）、（Ｍ）、（Ｗ）の３つの部分表示領域１８Ｄに分類する。

領域分割手段４４は、上述のように分類された部分表示領域１８Ｄを分類ごとに大きさの異なる単位領域セット１８Ｕに分割する。
例えば、図５に示すように、情報量が多いと考えられる部分表示領域１８ＤＮは、なるべく小さな単位領域セット１８ＵＮに分割され、情報量が少ないと考えられる部分表示領域１８ＤＷは、なるべく大きな単位領域セット１８ＵＷに分割され、その中間の部分表示領域１８ＤＭは、それらの中間の大きさの単位領域セット１８ＵＭに分割される。

そして、画像反映手段４６において、単位領域セット１８Ｕ（１８ＵＮ、１８ＵＭ、１８ＵＷ）の右目用単位領域１８ＵＲに、右目用画像を反映させ、左目用単位領域１８ＵＬに、左目用画像を反映させて、視差画像を生成する。
上述のとおり、視差画像生成部２４で生成された視差画像は、表示制御部２８を通して、視差画像表示部１２に表示され、また、記憶部３４に一時記憶され、指示入力部１６からの指示により、画像サーバ３２に記憶されてもよい。

また、偏光フィルタ制御部３０は、部分表示領域１８Ｄごとに異なる大きさの単位領域セットに分割され、右目用単位領域１８ＵＲと左目用単位領域１８ＵＬとからなる視差画像表示領域１８の情報を得て、偏光フィルタ４８を制御する。

偏光フィルタ４８は、視差画像表示領域１８の右目用領域１８Ｒと左目用領域１８Ｌとにおいて、それぞれ偏光状態が異なるように制御され、右目用領域１８Ｒに対応するフィルタ部分と左目用領域１８Ｌに対応するフィルタ部分とからそれぞれ偏光状態の異なる光を透過させる。

こうして、観察者は、本発明の視差画像表示装置１０により、偏光メガネ１４を通して視差画像表示部１２に表示された視差画像を観察することで、立体視を行うことができる。
以上が、本発明の視差画像表示装置１０の動作である。

＜視差画像生成方法＞
次に、本発明の視差画像生成方法について説明する。本発明の視差画像表示装置１０は、視差画像生成部２４において、本発明の視差画像生成方法を用いて視差画像を生成し、視差画像表示部１２に視差画像を表示する。

本発明の視差画像生成部２４は、右目用画像と左目用画像とのそれぞれの情報量分布を算出する情報量分布算出部３６を備える。

ここで情報量とは、例えば、（１）画像の持つ高調波信号成分の量、（２）画像の最大周波数の値、（３）局所領域内での画像の輝度分布の分散値、（４）左右の原画像の画素値の差分量などが挙げられる。

＜視差画像表示領域の分類＞
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す右目用画像と左目用画像とにおいて、それぞれの画像の情報量分布を算出し、算出された情報量分布から、視差画像表示領域１８を、複数の部分表示領域１８Ｄに分類する。

右目用画像及び左目用画像は、視点をずらして撮影された画像であるため、右目用画像及び左目用画像の情報量分布は、例えば、前述の情報量のうち、（１）画像の持つ高調波信号成分の量、つまり画像の細かさを基準とする。
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、右目用画像及び左目用画像は、例えば、（ａ）空、（ｂ）雲、（ｃ）山、（ｄ）木などから構成される。

図４に示すように、視差画像は右目用画像と左目用画像とが重なって表示されたもの（互いに空間分割されて表示されたもの）であり、（ａ）〜（ｄ）のエッジ部分の情報は、精度の高い立体視を行うために重要である。

算出された左目用画像及び右目用画像の情報量分布から、視差画像表示領域１８は、視差画像表示領域分類手段４２により、例えば、図５に示すように、（Ｎ）、（Ｍ）、（Ｗ）の３つの部分表示領域１８Ｄ（１８ＤＮ、１８ＤＭ、１８ＤＷ）に分類される。

＜部分表示領域の分割＞
本発明の視差画像生成部２４は、領域分割手段４４により、（Ｎ）、（Ｍ）、（Ｗ）の３つの異なる部分表示領域１８Ｄを、分類ごとに大きさの異なる単位領域セット１８Ｕによって分割する。
なお、図５に示す３つの異なる部分表示領域１８Ｄの情報量の大きさは、（Ｎ）＞（Ｍ）＞（Ｗ）の順であるとすると、部分表示領域１８Ｄの分割の大きさ（つまり、粗さ）は、（Ｎ）＜（Ｍ）＜（Ｗ）の順となる。

単位領域セット１８Ｕを右目用単位領域１８ＵＲ及び左目用単位領域１８ＵＬからなるストライプ格子とし、分類（Ｎ）、（Ｍ）、（Ｗ）において、そのストライプ幅が異なる（分類（Ｎ）は細かく、分類（Ｍ）は中間、分類（Ｗ）は粗く）とすると、部分表示領域１８Ｄを領域分割手段４４で単位領域セット１８Ｕに分割した視差画像表示領域１８は、図６に示す表示となる。

情報量が大きい視差画像のエッジ部分１８ＤＮ、元の画像の情報量が大きい雲や木の部分１８ＤＭ、情報量の小さい、空や山の部分１８ＤＷに対して、それぞれストライプ幅の異なる単位領域セット１８Ｕが割りつけられる。
単位領域セット１８Ｕのストライプ幅は、例えば、情報量が小さい分類（つまり、ストライプ幅が大きい分類）Ｗのストライプ幅を１６ピクセル、中間の分類Ｍのストライプ幅を８ピクセル、情報量が大きい分類（つまり、ストライプ幅が小さい分類）Ｎのストライプ幅を４ピクセルとしてもよい。また、もちろん、視差画像のピクセルサイズに応じてストライプ幅を変更してもよく、部分表示領域１８Ｄの大きさや形状に応じて変更してもよい。

また、本発明の領域分割手段４４は、分類された部分表示領域１８Ｄの形状ごとに、その分割方向、つまりストライプの方向を変更してもよい。
例えば、部分表示領域１８Ｄが横方向に長い場合には、領域分割手段４４は、その部分表示領域１８Ｄを縦方向のストライプ格子（単位領域セット１８Ｕ）に分割してもよい。
分割の方向、つまりストライプ格子のストライプ方向と、画像の空間周波数との間で干渉（モアレ）が発生するのを防止するためである。

視差画像生成部２４は、視差画像表示領域１８において、右目用画像を右目用領域１８Ｒに、左目用画像を左目用領域１８Ｌに、それぞれ反映させることで視差画像を生成し、生成された視差画像は、視差画像表示領域１８を有する（視差画像表示領域１８と１対１に対応する）視差画像表示部１２において表示される。

＜視差画像生成のフロー＞
次に、視差画像生成部２４における視差画像生成の方法について、図７のフローチャートに基づいて簡単に説明する。

視差画像表示装置１０は、視差画像生成部２４を通じて立体視表示のために撮影された右目用画像と左目用画像とを図示しない画像サーバ等から取得する（Ｓ１）。

視差画像生成部２４は、右目用画像及び左目用画像のそれぞれにおいて、情報量分布の算出を行う（Ｓ３）。
上述のとおり、例えば、（１）画像の持つ高調波信号成分の量、（２）画像の最大周波数の値、（３）局所領域内での画像の輝度分布の分散値、（４）左右の原画像の画素値の差分量などの少なくとも１つを情報量として、情報量分布を算出する。

また、視差画像生成部２４は、右目用画像の情報量分布と左目用画像の情報量分布とから、視差画像表示領域１８を複数の部分表示領域１８Ｄに分類する。
視差画像表示領域１８の分類は、視差画像生成部２４の視差画像表示領域分類手段４２によって、例えば、右目用画像の情報量分布と左目用画像の情報量分布との差分量から、画像の変化や画像のエッジ情報等に基づいて行う（Ｓ５）。

視差画像表示領域１８は、例えば、図５に示すように（Ｎ）、（Ｍ）、（Ｗ）の３つの部分表示領域１８Ｄに分類される。エッジ周辺部分（Ｎ）、元の画像の情報量が大きい雲や木の部分（Ｍ）、情報量の小さい、空や山の部分（Ｗ）の３つの部分である。

次に、視差画像生成部２４は、領域分割手段４４によって、部分表示領域１８Ｄをその分類に応じて大きさの異なる、単位領域セット１８Ｕ（右目用単位領域１８ＵＲ及び左目用単位領域１８ＵＬ）に分割する（Ｓ７）。
例えば、右目用単位領域１８ＵＲ及び左目用単位領域１８ＵＬがストライプ格子であるとすると、上述の部分表示領域１８Ｄの分類（Ｎ）、（Ｍ）、（Ｗ）において、そのストライプ幅を小、中、大と分ける。

視差画像表示領域１８は、ストライプ格子である右目用単位領域１８ＵＲ及び左目用単位領域１８ＵＬによって、図６に示すように表示される。
また、部分表示領域１８Ｄ（１８ＤＮ、１８ＤＭ、１８ＤＷ）の形状に応じて、ストライプ格子の方向を、縦、横、斜め等、モアレが起きにくい方向に変更してもよい。

視差画像生成部２４において、視差画像表示領域１８上の全ての右目用領域１８Ｒ及び左目用領域１８Ｌに対して、左目用画像及び右目用画像を反映させることで、視差画像が生成される（Ｓ９）。表示される空間分割型の視差画像は、クロストークが生じにくく、かつ画像情報の伝達を損なうことのない視差画像である。

視差画像生成部２４において、生成された視差画像は、視差画像表示領域１８と表示画面が１対１に対応する視差画像表示部１２において表示される（Ｓ１１）。
なお、これら視差画像は視差画像表示部１２において、表示されるだけでなく、プリンタ等の出力装置によって出力されてもよい。本発明は空間分割型の立体視表示であり、電気的駆動を必要としないためである。

＜視差画像プリント＞
上述のとおり、視差画像生成方法で生成された視差画像は、前述の視差画像表示装置１０の視差画像表示部１２で表示するだけでなく、図示しないプリンタ等によって紙面に印刷することで、視差画像プリントとすることもできる。

この場合、視差画像を視差画像プリントとして紙面に印刷した後、更に、視差画像の左目用領域１８Ｌと右目用領域１８Ｒとに対応する偏光フィルムを視差画像上に貼り付ける。

偏光フィルムとしては、例えば、特開２００９−１９３０１４号公報に記載の楕円偏光板を用いることができる。
上述の楕円偏光板は、偏光パターンを任意に変更して製造することができるため、偏光パターンが左目用領域１８Ｌ及び右目用領域１８Ｒに対応する上述の楕円偏光板を製造し、偏光フィルムとして視差画像上に張り付ければよい。

観察者は、偏光メガネ１４を用いて、上述の偏光フィルムが貼り付けられた視差画像プリントを見ることで、左目では、偏光レンズ１４Ｌを通して左目用画像のみを認識し、右目では、偏光レンズ１４Ｒを通して右目用画像のみを認識するため、前述と同様、これらに基づいて立体視を行うことが可能となる。

なお、上述のとおり、偏光を用いて視差画像を観察する場合には、視差画像のストライプ状格子の分割方向を図１及び図６に示す横（水平）方向のみならず、縦（鉛直）方向及び斜め方向等、いずれの方向としても、観察者の左目によって左目用画像が認識され、観察者の右目によって右目用画像が認識されるため、観察者は立体視表示をすることができる。

＜視差バリア（パララックスバリア）方式＞
また、本発明の視差画像表示装置１０において、視差画像表示部１２は、偏光フィルタ４８の代わりに後述する視差バリア４９を備えても良い。なお、この場合、視差画像は、図８（Ｂ）に示す鉛直方向（観察者の目の並ぶ方向に対して垂直な方向）にストライプ格子状に分割された視差画像に限られ、コンソール２０は、偏光フィルタ制御部３０の代わりに、視差画像生成部２４によって生成された視差画像（視差画像表示領域１８）に合わせて視差バリア４９を制御する視差バリア制御部３１を備える。
また、偏光メガネ１４は不要となり、裸眼で立体視を行うことができる。

視差バリア４９としては、画素単位で任意の領域における光の透過の有無を電気的に切り替えることができるスイッチ液晶等によって構成される。
また、視差バリア制御部３１は、スイッチ液晶をそれぞれ電気的に制御することで、視差バリア４９を制御する。

視差バリア４９は、視差画像表示部１２の前面に一定間隔距離を空けて配置されることで、図９に示すように、右目によって右目用画像が観察され、左目によって左目用画像が観察されるため、観察者は右目用画像と左目用画像とによって立体視をすることが可能となる。
この場合、図９に示すとおり、右目用画像の表示面積（情報量）と左目用画像の表示面積とは略同じとなる。

図１０に示すように、本発明の視差画像表示装置１０は、視差画像表示部１２の前面に、上述の視差バリア４９を備え、視差画像生成部２４によって鉛直方向にストライプ格子状に分割された視差画像が生成されると、視差画像表示部１２から所定間隔離れた観察者に対して、観察者の右目によって視差画像の右目用画像が観察され、観察者の左目によって視差画像の左目用画像が観察されるように、視差バリア４９が操作される。

なお、視差バリア方式の視差画像表示装置１０においては、上述のとおり視差画像は鉛直方向のストライプ格子に限られるため、情報量の比較によって、図５のとおり分類された部分表示領域１８Ｄは、図６に示す水平方向のストライプ格子ではなく、図１１に示す鉛直方向のストライプ格子に分割され、視差画像が生成される。
以上より、視差バリア４９をとおして上述のように生成された視差画像を観察することで、観察者は、右目によって右目用画像を認識し、左目によって左目用画像を認識することで、左目用画像と右目用画像とに基づいて、裸眼立体視を行うことが可能となる。

また、前述の視差画像プリントにおいても、偏光フィルムの代わりに、視差バリアフィルムを用いることができる。この場合も、前述と同様、偏光メガネ１４は不要となり、裸眼で立体視を行うことができる。
なお、視差バリアフィルムとしては、例えば、電気的駆動を必要とせず、光を通さない光不透過性のフィルムと光を通す光透過性フィルムとの組合せが考えられる。

視差画像プリントの前面に、視差画像に応じて構成された視差バリアフィルムを、一定間隔距離を空けて設置する（貼り付ける）ことで、視差画像プリントから所定間隔離れた観察者に対して、観察者の右目によって右目用画像が観察され、観察者の左目によって左目用画像が観察されるため、観察者は、これら右目用画像と左目用画像とに基づいて裸眼立体視を行うことができる。

以上、本発明の視差画像表示装置、視差画像生成方法、及び視差画像プリントについて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。

１０ 視差画像表示装置
１２ 視差画像表示部（視差画像表示手段）
１４ 偏光メガネ
１６ 指示入力部
１８ 視差画像表示領域
１８Ｒ 右目用領域（右目用画像表示領域）
１８Ｌ 左目用領域（左目用画像表示領域）
１８Ｄ 部分表示領域
１８Ｕ 単位領域セット
１８ＵＲ 右目用単位領域
１８ＵＬ 左目用単位領域
２０ コンソール
２２ 画像取得部
２４ 視差画像生成部
２６ 制御部
２８ 表示制御部
３０ 偏光フィルタ制御部
３１ 視差バリア制御部
３４ 記憶部
３６ 情報量分布算出部
４２ 視差画像表示領域分類手段
４４ 領域分割手段
４６ 画像反映手段
４８ 偏光フィルタ
４９ 視差バリア

Claims (15)

1. 立体視可能な視差画像を生成するための右目用画像と左目用画像とを取得する画像取得部と、
   前記右目用画像の情報量分布と前記左目用画像の情報量分布とをそれぞれ算出する情報量分布算出部と、
   前記右目用画像を表示する右目用領域と前記左目用画像を表示する左目用領域とで構成される視差画像表示領域を有する視差画像表示部と、
   前記右目用画像と前記左目用画像とに基づいて前記視差画像を生成する視差画像生成部と
   を備え、
   前記視差画像生成部は、視差画像表示領域分類手段と、領域分割手段とを有し、
   前記視差画像表示領域分類手段は、前記情報量分布に基づいて前記視差画像表示領域を複数の部分表示領域に分類し、
   前記領域分割手段は、前記部分表示領域を前記分類ごとに大きさの異なる、互いに同形の右目用単位領域及び左目用単位領域からなる単位領域セットに分割し、
   前記視差画像生成部は、前記右目用単位領域によって構成される前記右目用領域に前記右目用画像を表示し、前記左目用単位領域によって構成される前記左目用領域に前記左目用画像をそれぞれ表示することで前記視差画像を生成することを特徴とする視差画像表示装置。
2. 前記情報量分布の情報量は、前記右目用画像及び前記左目用画像における、画素値の変化量、高周波信号成分の量、最大周波数の値、輝度分布の分散値、並びに、前記右目用画像と前記左目用画像との画素値の差分量の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の視差画像表示装置。
3. 前記領域分割手段は、前記部分表示領域を、前記情報量が大きければ大きい程小さい単位領域セットで分割し、前記情報量が小さければ小さい程大きい単位領域セットで分割することを特徴とする請求項２に記載の視差画像表示装置。
4. 前記単位領域セットは、ストライプ格子形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の視差画像表示装置。
5. 前記領域分割手段は、前記部分表示領域の形状に応じて前記部分表示領域の分割方向を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の視差画像表示装置。
6. さらに、前記視差画像表示部の前面に設置され、前記視差画像に基づいて、前記左目用領域の偏光状態と前記右目用領域の偏光状態とが異なるように操作可能な偏光フィルタを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の視差画像表示装置。
7. さらに、前記視差画像表示部の前面に設置され、前記視差画像表示部から所定間隔離れた観察者に対して、前記視差画像に基づいて、前記観察者の左目方向に前記左目用領域からの光のみを透過させ、前記観察者の右目方向に前記右目用領域からの光のみを透過させるように操作可能な視差バリアを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の視差画像表示装置。
8. 立体視可能な視差画像を生成するための右目用画像と左目用画像との情報量分布をそれぞれ算出し、
   前記情報量分布に基づいて、前記視差画像を表示する視差画像表示領域を複数の部分表示領域に分類し、
   それぞれの前記部分表示領域を、前記分類ごとに大きさの異なる、互いに同形の右目用単位領域及び左目用単位領域からなる単位領域セットに分割し、
   前記右目用単位領域及び前記左目用単位領域に前記右目用画像及び前記左目用画像をそれぞれ表示させることで視差画像を生成することを特徴とする視差画像生成方法。
9. 前記情報量分布の情報量は、前記右目用画像及び前記左目用画像における、画素値の変化量、高周波信号成分の量、最大周波数の値、輝度分布の分散値、並びに、前記右目用画像と前記左目用画像との画素値の差分量の少なくとも１つであることを特徴とする請求項８に記載の視差画像生成方法。
10. 前記部分表示領域は、前記情報量が大きければ大きい程小さい単位領域セットで分割され、前記情報量が小さければ小さい程大きい単位領域セットで分割されることを特徴とする請求項９に記載の視差画像生成方法。
11. 前記単位領域セットは、ストライプ格子形状であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の視差画像生成方法。
12. 前記部分表示領域の形状に応じて前記部分表示領域の分割方向を決定することを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の視差画像生成方法。
13. 請求項８〜１２のいずれかに記載の視差画像生成方法によって生成された視差画像が印刷されたことを特徴とする視差画像プリント。
14. さらに、右目用領域と左目用領域とに偏光状態のそれぞれ異なる偏光フィルムを貼り付けたことを特徴とする請求項１３に記載の視差画像プリント。
15. さらに、前記視差画像プリントの前面に設置され、前記視差画像プリントから所定間隔離れた観察者に対して、前記視差画像に基づいて、前記観察者の左目方向に前記左目用領域からの光のみを透過させ、前記観察者の右目方向に前記右目用領域からの光のみを透過させる視差バリアフィルムを設けたことを特徴とする請求項１４に記載の視差画像プリント。