JPH0279581A - 広視野立体画像表示方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、広視野立体画像表示に関し、特に、従来２台
のカメラを用いて立体画像１枚分を撮像していた方式に
比べ、より多くの画面効果を出すことができる立体画像
表示方式に関するものである。この方式の画像表示は放
送、パッケージメディア等に利用することが可能である
。

［発明の概要］ 左眼および右眼用の２台のカメラで撮像したテレビ画像
を走査変換して、中央の立体画像表示面および左右両側
の平面画像表示面からなる３つの表示画面に分割表示す
る。その際、２台のカメラ（６０Ｈｚ、２：１インター
レース）間の走査位相に半フィールド分の差を設けると
ともに、表示にあたっては走査周波数を２倍に逓昇（１
２０Ｈｚ、２：１インターレース）して、中央の立体表
示画面には左右眼用画像を交互に時分割表示するととも
に、左右両側画面にもそれぞれ平面画像を１フイールド
ごとに交互に線形内挿表示する。また、中央の立体表示
画面は自然な立体像が得られるよう奥行距離を十分大き
くとる。

以上の構成により、自然で眼の疲労が少なく、フリッカ
−のない立体画像とともに広視野画像が表示でき、立体
感と臨場感、迫力のある画像効果が得られる。

［従来の技術］ 従来の方式の中に、立体画像と平面画像を組み合わせて
表示し、しかも、それぞれの表示方法が後述するような
視覚の特性に整合したものは見当たらない。また、２台
のカメラにより８０Ｈ２２：Ｉ　Ｎ本ＴＶ系から　１２
０Ｈｚ　２：Ｉ　Ｎ木ＴＶ系などのように時分割でフリ
ッカ−のない立体画像を表示したり、あるいは、フィル
ム等を用いて、アナグリフ方式。

偏光フィルタ一方式で立体大画面を表示した例はあるが
、いずれも、広視野立体画像表示装置としては、完成度
は高くはない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は目にとって疲労なく見易い立体感を得る視距離
の条件と臨場感、迫力感を得る条件とを併用し１．た画
面構成とすることにより、疲労のない見易い立体感と、
臨場感、迫力感を同時に得るようにする方法と装置を提
倶するものである。

以下にまず、両眼視差による立体画像表示装置の視距離
に対する条件から求めた画面構成方法について記す。

立体像を得るには、左と右眼それぞれに視差ずれのある
像を独立に与えねばならない。１度左眼、右眼に映する
像のずれ（交互に片眼を閉じて手近かな物を見ればすぐ
分かるであろう）に相当するずれの量をデイスプレィ上
の像に与えてやればよい。両眼視差方式による像のでき
る位置は、次の通りである。すなわち第２図に示すよう
に、画面上に左眼用画像ＰＬ、右眼用画像ＰＲが視差を
生ずるためのずれ量（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）Δ１
だけずれて表示され、２つの像が偏光眼鏡など何らかの
手段によりそれぞれ独立に、視距１１ｉＤの位置にある
観察者の眼ＥＬ、ＥＲに映じたとすると、立体像（Ｄは
画面からΔＤだけ飛び出して見える。ここでａは左右眼
の瞳孔間隔である。

次に、第３図に示すように観る位置を変えたときの立体
像のできる位置は、視距離がり、のときはＩＤＩに、視
距離がＤ２になると■［，２になる（図ではたまたまＤ
ｌとＩＤ２の大きさが一致している）。このよう、に立
体像の生ずる位置は視距離に比例して手前（視差を逆に
、すなわちＰＲ，ＰＬを左右逆にしたときは、画面より
引り込んだ方向に）にできることがわかる。

このとき両眼視差δθは第２図を参照して、δθ＝０２
−〇ｒ−８１１ΔＤ／　（［１（［１−ΔＤ））　ｅ−
ｔａ−ΔＤ／Ｄ　２・・・（１） 像めできる位置ΔＤは ΔＤ＝Δ４１−Ｄ／（ａ＋Δ１’）　　　　−（２）で
与えられる。

（１）　、　（２）　　より δθ＝（ａ・ΔＤ／Ｅｌ）／　（Ｄ　（１−ΔＤ／Ｄ）
）　−Δｊｌ！／［１・・・（３） となる。

立体映像で疲労なく、かつ効果的に立体感を得るために
は、両眼視差δθをなるべく小さく、かつΔＤを大きく
とればよい（δθが大きいと一般に輻幀角も大きくなり
、自然視と異なる条件で映像を見ることになり、これが
疲労につながる）。

そこで、立体映像デイスプレィに効果的な“良さ”を表
わす°係数：Ｑとして、 Ｑ＝ΔＤ／δθ　　　　　　　　　　　・・・（４）を
定義すれば、Ｑは立体画像表示装置のｆｉｇｕｒｅｏｆ
　ｍｅｒｉｔになる。

（２）　、　（３）　より Ｑ　＝　Ｄ　２／（ａ十Δｕ　）　　　　　　　　　　
　　・（５）となり、Ｑを大きくするには、視距離を大
きくとればよいことがわかる。しかし、Ｄを大きくする
につれて、画面を見込む角；視野角αが小さくなり臨場
感、迫力感の効果は小さくなってしまう（臨場感は視野
角が３０°以上で生ずることが知られている）。

本発明が解決しようとする課題の１つは、上記の矛盾す
る２つの条件を満足させるような立体画像表示装置の構
成法を提供することである。

一方、現在まで研究された、視覚の特性および視態様に
よると、ｒ人が物を見る時、注視点を移動することによ
り認識し、理解する。しかしながら、周辺視は中心視と
異なり、物体の形状等を把握して、終始知覚するのみで
ある。また、周辺視のもつ特性は、物体の知覚あるいは
３次元の知覚が中心視に比べて弱く、運動に対する感覚
は中心視に比べて大きい。」というように考えられてい
る。

すなわち、周辺視は中心視に比ベフリッカーや動きの知
覚に対しては敏感であり、臨場感の形成にとっては重要
であるが、対象物の細部の認識や立体感の形成にとって
は重要でないといった機能差、特性差がある。

従って、より自然で、より広がりと奥行感のある画像表
示を可能とするためには、上述のような視覚特性にも整
合する表示方式を採用しなければならない。本発明の課
題はこのような周辺視の視覚特性に整合した画面の表示
方式および装置を提供することでもある。

つまり、フリッカ−がなく、中心視に対しては自然で見
やすく、精細度のある立体画像を呈示し１周辺視に対し
ては広視野で動きの表現が豊かな２次元画像を呈示する
ことである。また、実施例で述べるように、本発明はテ
レビジョン技術により、従来の立体画像を撮像していた
２台のカメラを用いた撮像方式によっても実現可能とす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は中央に配置した立体画像表示手段と、該手段の
両側に各々配置した２次元画像表示手段とを具える。

すなわち、前述の視覚のもつ特性を活用するためには、
第１図のような広視野立体画像表示装置が考えられる。

同図に示すように、中央の画面１には立体画像を表示す
る。立体画像は、例えば６０１１ｚ　２：ｌ　Ｎ本ＴＶ
系の２台のカメラ２．３の信号を信号変換回路４によっ
て　１２０）１ｚ　２：ｌ　Ｎ本ＴＶ系の信号に変換し
、表示する。一方、側面の２つの画面５．６も１２０Ｈ
ｚ　２：Ｉ　Ｎ本ＴＶ系の信号に変換して、２次元画像
として信号変換回路４からの信号を表示する。

その際、中央の立体画像表示用画面は左右両側の２次元
画像表示用画面に比ベサイズおよび観視位置からの奥行
距１ｅｔ（視距離）を大きくし、また両側画面は中央画
面から画面横方向に間隔を設け、その画面を観視位置方
向に向けることが、より効果的である。

［作　用］ 本発明によれば、中央に配置した表示手段に立体画像を
表示させ、その両側の表示手段に２次元画像を表示させ
る。

このような広視野の画像表示法により、中心視に対して
は立体像を呈示し、周辺視に対しては動きの表現が十分
可能な２次元画像を呈示する。従って、この画像表示方
式は、従来の画像表示方式に比べ、立体感と臨場感を両
立させ、より画面効果があり、しかもフリッカ−がなく
見やすい画像表示を可能とする。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

実施例（１） 本発明の詳細な説明する。ここでの説明は、前提として
第１図に示すように撮像に関しては２台のカメラが６０
１１ｚ　２：Ｉ　Ｎ本ＴＶ系で駆動されているとする。

また、表示装置は、３台の１２ｆＥｚ　２：Ｉ　Ｎ本Ｔ
Ｖ系で動作するものとする。

撮像された画像については次のように処理する。２台の
カメラからの出力信号は第４図Ａのように６０Ｈｚ　Ｎ
本ＴＶ系で２：１にインターレースされているものとす
る。それぞれ、左眼および右眼に対応してカメラによっ
て撮像されたフィールドをＬｌ、Ｌ７．Ｌｓ、・・・、
およびＲ，、Ｒ，、Ｒ，、・・・とする。撮像するカメ
ラの駆動方法については、左右のカメラを同じ同期信号
で第４図Ａのように駆動してもよいが、ハードウェアの
負担を軽くするためには、第４図Ｂのようにする方がよ
い。すなわち、Ｌ。

Ｒの画像のうちどちらかを半フィールドだけ遅らせて撮
像するようにする。この画面を１２０８Ｚ　２：ＩＮ木
の表示装置に与えるが、第５図に示すようにＬＩ　−（
ＬＩ　＋、”ＬＩｓ）、Ｌ２−　（、Ｌ２ｃ”Ｌ２ｓ）
、Ｌｓ−（Ｌ＋ｃ＋Ｌ３ｓ）、　　−Ｒ＋−（Ｒ＋ｃ”
Ｒ＋ｓ）　、Ｒ２−（Ｒ２ｃ”８２ｓ）　、Ｒ３−（Ｒ
３Ｃ”Ｒ３５）　、　・＝と表示させる。この画面で添
字Ｃがつくものを中央の画像表示装置で表示する。一方
、添字Ｓがつくものは側面の表示装置で表示する。従っ
てＬｌ。

Ｌ２．Ｌｓ・・・、およびＲ，、Ｒ２，Ｒ，・・・は画
像のライン内で分割する。

一方、表示装置は１２０Ｈｚ　２：Ｉ　Ｎ本ＴＶ系で駆
動しているため、時間軸方向で考えて、ＬＩ、　Ｌ２．
Ｌｓ・・・およびＲ１，Ｒ２，Ｒ３・・・はそれぞれ１
／２に圧縮される。

この結果、中央の画面については、ＲＩＩＣ，ＬＩＣ。

Ｒ２Ｃ１’２Ｃ＋Ｒ３Ｃ０Ｌ３Ｃ１”’とＲ，Ｌの画像
が交互に１２０８ｚで順次表示される。したがって表示
手段（第１図符号１で示す）には、液晶、　ＰＬＺＴ等
を使用した偏光フィルターを用いれば、フリッカ−のな
い立体画像が得られる。

また、例えば右側面の画像表示についてはＲＩＳの次に
表示されるのは、Ｒ２３である。したがって、側面では
１２０Ｈｚ　２：ｌ　Ｎ本ＴＶ系の表示装置を用いれば
、１つ置きのフィールドでは全黒の画面が表示されるこ
とになる。このため、表示されないフィールドについて
は前後のフィールドから例え。

ば動き適応の線形内挿処理をほどこしたフィールド（Ｒ
＋ｓ＋Ｒ２５）／２．　（Ｒｚｓ”Ｒ３５）／２ｓ・・
（右側面）。

（ＬＩｓ”Ｌ２ｓ）／２．（Ｌｚｓ”Ｌ３ｓ）／２．−
　　（左側面）を補間し、表示することも可能である。

このことにより、左右両側画面からの周辺視には、中央
の立体画面からの中心視に比べて２倍の時間方向の刺激
を与えることができる。

つまり、視覚特性は前述したように、周辺視では中心視
に比べて動きに対して感度があがっている。しかも、こ
の感度は、画面輝度があがるにつれて高くなる。したが
って、中心の画面を６０）ＩＺの立体画像にし、ノンフ
リッカ−にしたように、側面の２次元画像も、できるだ
け表示周波数をあげることによりフリッカ−を除くとと
もに動きの表示を増すことが視覚上好ましい。

次に、この方式を実現するための画像信号処理（走査変
換）系のブロック図を第６図に示す（主にＬ側口路のみ
説明する）。カメラからの入力信号（３原色信号Ｒ，Ｇ
、Ｂのいずれの信号も同様な信号処理を施す）は、処理
回路７に入力され、帯域制限を行なった後に、Ａ／Ｄ変
換器によってデジタル化する。処理回路７からの信号は
、次に６０）１ｚ　２：Ｉ　Ｎ本ＴＶ系のフィールド信
号を　１２０Ｈｚ　２：ＩＮ本ＴＶ系の映像信号にする
ために２つのフィールドメモリ８，９および２つのスイ
ッチｆｓＷによってフィールド毎の時間圧縮を行なう。

これによって１７２に時間軸圧縮された信号が得られ、
次に、この得られた信号をラインスイッチｔｓｗで、ラ
イン内で中央の画面に表示する部分と側面の画面に表示
する部分に分割する。この結果、映像信号は第５図の添
字Ｃ，Ｓの部分に分割されたことになる。

この分割された映像信号の波形をライン内整形回路１０
で整形し、同期付加回路１１で、正面および側面表示の
ために新たな水平、垂直の同期信号を付加する。さらに
、それぞれの画面に対応した信号は、時間軸伸長回路１
２．１３によって、１２０）１ｚ　２・ＩＮ本ＴＶ系に
時間軸圧縮された映像信号の１７２ラインを全ライン表
示にするため、それぞれ２倍の時間軸の伸張を各ライン
毎に行なう。

時間軸伸長回路１２の出力はフィールドメモリ１４に入
力され、ついで１２０　Ｈｚで切換わるスイッチ１５を
介して、Ｒ側回路の時間軸伸長回路（前記１２に対応）
からの信号と交互に取り出されて正面立体画像表示装置
に供給される。正面（中央）立体画像表示装置は、１２
０Ｈｚの切換信号でり、Ｒが切換えられる。この結果正
面立体画像表示装置にはスイッチ１５からの処理された
信号が導かれてきて、Ｌ、Ｒそれぞれ６０Ｈｚで立体画
像が表示される。

一方、側面の表示装置へ導かれる信号は、６０Ｈｚ毎の
信号しか存在しないために、前述したように、前後のフ
ィールドを用いて線形補間する。すなわち、時間軸伸長
回路１３からの信号は、２つのフィールドメモリ１６．
１７　、加算器１８．１７２乗算器１９によって補間さ
れ、その結果、カメラから導かれた信号と内挿補間され
た信号とがスイッチ２０によって１２０Ｈｚでスイッチ
ングされ、側面表示装置（Ｌ側およびＲ側）に導かれる
。

実施例（２） これは実施例（１）における撮像および走査手段に関す
る部分の別の実施例である。

デイスプレィの走査は第７図のように信号源の１水平走
査期間を３つに分け、左、中央（正面）、右のデイスプ
レィを（ａ−）　、　（ｂ）および（Ｃ）に示す波形に
よって走査する。カメラ出力信号もこの走査期間に合せ
た時間間隔にゲートして振り分けそれぞれのデイスプレ
ィに加える。第８図はこの様子を示したもので、左眼用
のカメラ出力Ｂを左、正面、右のデイスプレィにＣ，Ｄ
、Ｈのように分配し、左右のデイスプレィ上の左眼カメ
ラによる画像についてはそれぞれを左および右眼で観視
する（すなわちこの場合は、実施例（１）　　と異なり
、左右デイスプレィ上の画像は反対側の眼には呈示され
ず、従って中央の立体画像に対して２倍の刺激とはなら
ない）。一方、右眼用のカメラは中央部のＨだけを正面
用デイスプレィに右眼用信号として加える。ここで右左
の部分の信号は右眼用カメラから取り出してもよいこと
は勿論である。

実施例（３） 第９図は実施例（１）における表示手段に関する部分の
様々な実施例であって、正面および左右側面の表示装置
（デイスプレィ）の４つの配置構成例を示す。正面（中
央部）のデイスプレィ面は、左右のデイスプレィ面にく
らべて観察者からの距離を大きくした構成になっている
。正面は立体３次元画像を表示し、左右部は２次元平面
画像を表示する。これによって、画像の奥行方向の前後
関係は正面の画面から、また広い視野によってもたらさ
れる心理効果（臨場感）は左右の画面から得ることかで
きる。この際、中央の立体画像を表示する画面は［課題
］の項に記したように視差ずれΔｋに比べて視距離りが
十分大きくなるようにする。

［発明の効果］ 本発明の実施により、これまで以上視覚特性に整合した
画像表示が可能となり、多くの画面効果を期待できる。

また、経済性の点からも、これまで立体画像の撮像のた
めに使用していた２台のカメラで実現することができメ
リットは大きい。

さらに従来の立体テレビでは、奥行の効果を出すため、
両眼視差（画面上のΔｋ）を大きくとる必要があった。

このため両眼の輻稜角が大きく変わり、疲れを生ずる原
因となっていたが、本発明では、 １、奥行効果を表わす指数Ｑを導き、Δｋを小さく、Ｄ
を大きくする、すなわち両眼視差を小さく、かつ視距離
を大きくとるデイスプレィの構成としたことにより、見
やすく自然な立体感が得られる、 ２．視距離を大きくしても左右両サイトに２次元平面デ
イスプレィを配置し、視野角を犬ぎくとれるようにした
ことにより、臨場感の効果が小さくならない、 ３．３次元デイスプレィは中央部のみで、全画面を３次
元にする必要がなく経済的である、等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は広視野画像表示装置の概要と表示装置部分の説
明図、 第２図は立体像を生ずる位首と視距離との関係を示す図
、 第３図は視距離を変えたときの立体像のできる時間方向
とフィールド表示との関係を示す図、第５図は各表示装
置における時間方向とフィールド表示との関係を説明す
る図、 第６図は信号処理回路のブロック図、 第７図はデイスプレィの走査方式を示す図、第８図はカ
メラの走査方式を示す図、 第９図はデイスプレィの構成例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）左眼および右眼用の２台のテレビカメラで撮像した
   画像を走査変換し、当該画像を中央の立体画像表示手段
   および左右両側の２次元画像表示手段からなる３つの表
   示画面に分割表示することを特徴とする広視野立体画像
   表示方法。 ２）前記２台のテレビカメラ間の走査位相は半フィール
   ドの差を有し、当該２台のテレビカメラで撮像した画像
   は、該カメラの走査周波数を２逓倍した走査周波数にし
   て、立体表示手段には交互に時分割表示する一方、２次
   元表示手段には逓倍されたフィールド間を前後のフィー
   ルドで線形内挿して表示することを特徴とする請求項１
   記載の広視野立体画像表示方法。 ３）中央に配置した立体画像表示手段と、該手段の両側
   に各々配置した２次元画像表示手段とを具えたことを特
   徴とする広視野立体画像表示装置。 ４）前記立体画像表示手段と前記２次元画像表示手段と
   の画面間に所定の間隔があることを特徴とする請求項３
   記載の広視野立体画像表示装置。 ５）前記立体画像表示手段は、前記２次元画像表示手段
   に比べ、画面およびその奥行距離を大きくしたことを特
   徴とする請求項３または４記載の広視野立体画像表示装
   置。 ６）前記２次元画像表示手段は、画面を観視位置の方向
   に向けたことを特徴とする請求項３、４または５記載の
   広視野立体画像表示装置。