JPH11187425A - 立体映像装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示面に対し飛び出す側及び奥方向に引っ込
む立体感を同時に得られ、観察者の疲労感を低減化させ
る。 【解決手段】 右目用撮像手段Ｒと左目用撮像手段Ｌは
両眼の間隔相当の基準間隔を有して配置され所定の視差
を有する２つの画像を撮像する。右目用遅延手段３ａは
右目用画像を１水平走査ラインの順方向に所定量＋Δだ
け遅延させて画面を右にずらす。左目用遅延手段３ｂは
左目用画像を１水平走査ラインの逆方向に所定量−Δだ
け遅延させて画面を左にずらす。撮像時にはるか遠くに
ある物体は両画像を重ねたとき２Δだけ離れ表示手段５
の奥行き方向に引っ込んだ立体感を有し観察できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像を立体的に視
覚させるための立体映像装置及び方法に関し、特に迫力
を保ちつつ、観察者の目の疲労感を低減できる立体映像
装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、立体映像装置を構成する２眼式
立体撮像装置を用いた撮影時の撮像範囲を示す図、図５
は、この装置で得られた画像を示す図である。２眼式立
体撮像装置は、人間の両眼の距離に対応して設定された
基準距離を隔てて左目用撮像部Ｌ、右目用撮像部Ｒが配
置された構成であり、人間の目で被写体を見たときに生
ずる視差に相当する映像が左目用撮像部Ｌ、右目用撮像
部Ｒでそれぞれ得られる。図４において、左目用撮像部
Ｌの視野範囲は、直線Ｌ１とＬ２の間の範囲であり、右
目用撮像部Ｒの視野範囲は、直線Ｒ１とＲ２の間の範囲
となる。これら撮像部Ｌ，Ｒは、レンズ系、ＣＣＤ等の
撮像素子、及び撮像素子から出力される信号の処理回路
によって構成される。

【０００３】前記撮像部Ｌ，Ｒでは、図中太線で示す所
定径の開口部に入射する光が結像し、これらの撮像部
Ｌ，Ｒにより得られた画像は、それぞれ信号処理回路で
ＮＴＳＣ等の映像信号に変換されて立体映像が表示され
る。立体映像表示の形態としては、２台のプロジェクタ
ーを用いそれぞれ偏光方向を異ならせてスクリーンに投
写し偏光メガネを用いて観察する構成や、撮像部Ｌ，Ｒ
で撮像された２つの画像をディスプレイ上で例えばフィ
ールド毎に切り換えて表示し、観察者はこの切り換えに
連動して左右のシャッターが切り換えられる液晶シャッ
ター付メガネを装着して観察する構成などが一般に汎用
されている。

【０００４】図４において、撮像部Ｌ，Ｒから撮像位置
が近い物体をＸで示し、この物体Ｘより遠くにある物体
を○で示すと、左目用の画像は図５（ａ）で示す位置
に、また右目用の画像は図５（ｂ）に示す位置に撮像さ
れる。即ち、近くにある物体は、左目用画像では表示面
でより右に寄り、右目用画像では左に寄った位置に表示
される。図５（ｃ）は、これら左目用画像と右目用画像
を重ねて表示した際の見え方を説明する図である。

【０００５】これらの図で実線で記載した像は右目用画
像を表し、破線で記載した像は左目用画像を表してい
る。いま、近い像Ｘは、両眼を大きく「寄り目」にする
ことで図５（ｃ）のａ点で示す位置に像があるように見
え、遠くの像○は、同図のｂ点に像があるようにみえる
ことにより、映像に立体感を与えることができる。即
ち、撮像部Ｌ，Ｒに対し撮像位置が近い像×は、表示面
（例えばディスプレイやプロジェクターのスクリーン）
上から手前側に飛び出したように見える。但し、はるか
離れた位置の物体については、物体からの光線は、殆ど
平行光線と見做せるため、左目用画像及び右目用画像を
重ねても同じ位置上に表示されることとなり、表示面上
に位置しているように見える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、前記構成
によって撮像された画像を前記構成で立体表示した場合
には、全体の画像が表示面から飛び出す側にしか見えな
いため、この立体映像を長時間観察すると観察者の両眼
が寄り目の状態のままとなり疲労感を招く問題があっ
た。

【０００７】本発明は上述の課題に鑑みてなされたもの
であり、表示面から飛び出す側の立体感のみならず表示
面の奥方向に引っ込む立体感も同時に得ることができ、
観察者の疲労感を低減化させることができる立体映像装
置及び方法の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る立体映像装
置は、上述の課題を解決するために、両眼を用いて視認
される物体の立体感に相当する所定の視差を有する２つ
の画像を得るために、前記両眼の間隔に基づき設定され
る基準間隔を有して配置された右目用撮像手段、及び左
目用撮像手段と、前記右目用撮像手段で撮像された映像
信号を１水平走査期間又は１フィールド若しくは１フレ
ームを基準として該水平走査の順方向に所定量遅延させ
て出力する右目用遅延手段と、前記左目用撮像手段で撮
像された映像信号を１水平走査期間又は１フィールド若
しくは１フレームを基準として該水平走査の逆方向に所
定量遅延させて出力する左目用遅延手段とを有する。こ
れら右目用撮像手段、及び左目用撮像手段の間隔は前記
所定の基準間隔以上の間隔で配置する構成としてもよ
い。

【０００９】また、本発明に係る立体映像方法は、上述
の課題を解決するために、両眼を用いて視認される物体
の立体感に相当する所定の視差を有する画像を得るため
の基準間隔で右目用画像と左目用画像を配置しそれぞれ
撮像するステップと、前記右目用画像を１水平走査期間
又は１フィールド若しくは１フレームを基準として該水
平走査の順方向に所定量遅延させて出力するステップ
と、前記左目用画像を１水平走査期間又は１フィールド
若しくは１フレームを基準として該水平走査の逆方向に
所定量遅延させて出力するステップとを有する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る立体映像装置
の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳
細に説明する。図１は、同装置の第１の実施形態を示す
構成図である。図示のように、撮像手段は、２眼式立体
撮像装置で構成され、右目用撮像手段Ｒ及び左目用撮像
手段Ｌが基準距離を隔てて配置されている。この基準距
離は前述同様に人間の両眼の間隔相当の距離であり、人
間の両眼で見たときの右眼及び左眼で視覚される像の若
干のずれ（視差）を得るために設定される。

【００１１】これら右目用撮像手段Ｒ及び左目用撮像手
段Ｌで撮像された画像は、信号処理手段２ａ，２ｂでＮ
ＴＳＣ方式など所定形態の映像信号に変換される。これ
ら両映像信号は、右目用遅延手段３ａ，左目用遅延手段
３ｂでそれぞれ所定の遅延処理が施された後、切換手段
４に供給される。切換手段４は所定期間毎に遅延後の両
画像を切り換えて表示手段５に出力する。

【００１２】右目用遅延手段３ａは、右目用撮像手段Ｒ
で得られた右目用画像を映像信号の走査期間を基準とし
て１水平走査期間（＝１Ｈ）＋Δだけ遅延して出力す
る。一方、左目用遅延手段３ｂは、左目用撮像手段Ｌで
得られた右目用画像を１水平走査期間（＝１Ｈ）−Δだ
け遅延して出力する。ここで１Ｈは、１水平走査ライン
の走査期間であり、Δはこの１水平走査期間を基準とす
る１〜数μsec （例えば２μsec ）の正の遅延量を有し
ており、１水平走査期間の映像を元にこの映像信号は±
Δだけ走査方向の前後に移動することになる。右目用画
像については、１Ｈ＋Δの遅延処理により画像を画面上
で水平に右方向へ一定量だけずらす作用が得られる。こ
れに対して左目用画像は、１Ｈ−Δの遅延処理により画
像を画面上で水平に左方向に一定量だけずらす作用が得
られる。このように、Δで示される遅延量は、画面上の
左から右へ走査される１水平走査ラインに対し走査方向
に対する正方向側（＋Δ）及び負方向（−Δ）側でそれ
ぞれ画像の定位位置をそれぞれ水平な逆方向にずらすこ
ととなる。

【００１３】これら両遅延手段３ａ，３ｂは、内部にラ
インメモリを有しデジタルの映像信号を水平走査の２ラ
イン分一時記憶し、入力された水平走査１ラインに対し
前記１Ｈ±Δの遅延処理を行い出力する。具体的には、
一方のラインメモリに書き込まれた１水平走査ラインの
映像信号を構成するビットデータ列中から遅延量±Δに
対応するビット部分を先頭として読み出し出力する。

【００１４】この１ラインの遅延処理中（読み出し出力
時）に入力された次の（２ライン目の）１水平走査ライ
ンの映像信号は、他方のラインメモリに一時格納され
る。このように２ライン分のラインメモリを交互に使用
して画像全体に相当する複数ラインについて横にずらす
遅延処理が繰り返し実行される。

【００１５】なお、１Ｈ±Δの遅延処理は、ＣＣＤイメ
ージセンサによる１Ｈのディレイラインを用いて、クロ
ック周波数を遅延量を与える周波数から若干ずらすよう
にしてもよい。

【００１６】前記１Ｈ±Δの遅延処理により、厳密に見
れば前記１Ｈ（１水平走査ライン分）だけ画像は全体が
下方にもずれることになる。しかしながら、１水平走査
ラインは、全体の水平走査ライン数に比してみれば極僅
かなずれであるため表示の視覚上影響はないと見なすこ
とができる。なお、この１水平走査ラインのずれを厳密
に補正するには、同期信号も対応して１Ｈ（１水平走査
ライン）分だけずらせばよい。

【００１７】これら両遅延手段３ａ，３ｂで遅延された
後の右目用画像と左目用画像は、切替手段４で１フィー
ルド毎交互に切り換えられ表示手段５に出力される。こ
の切替時にはフィールド切換信号を出力する。表示手段
５は、前記ＮＴＳＣ方式の画像信号を表示するテレビジ
ョン等のディスプレイで構成され、右目用画像と左目用
画像を前記１フィールド毎に切り換え交互に表示する。

【００１８】立体観察用メガネ６は、例えば右目及び左
目にそれぞれ液晶シャッターが設けられてなり、入力さ
れるフィールド切換信号に基づきフールド毎に液晶の旋
光性を切り換えて光を透過させる構成となっている。こ
れにより、表示手段５に右目用画像が表示されていると
きには、右目のシャッターが開き右目で右目用画像を認
識し、表示手段５に左目用画像が表示されているときに
は、左目のシャッターが開き左目で左目用画像が認識さ
れ、立体画像を観察することができる。

【００１９】図２は、従来及び本発明の立体映像装置で
表示される立体画像を示す図である。（ａ），（ｂ）い
ずれも２眼式撮像装置を用いて撮影したものであるた
め、基本的に前記基準距離隔てて撮影することによる視
差の成分が現れている。図２（ａ）に示す従来の方式に
よる表示手段での表示状態において、両遅延手段３ａ，
３ｂを介さない右目用画像と左目用画像を重ねて表示し
た場合には、前述の図５を用いた説明同様に、撮像手段
から物体までの距離によって表示手段上での左右の画像
の位置が異なっている。特に、はるか離れた位置の物体
☆（図面中では木の形状の物体）については右目用画像
と左目用画像がほぼ重なる位置に表示されることとな
る。

【００２０】次に、図２（ｂ）は、本発明の前記構成に
よる表示手段５上での表示画像を示す図である。同図に
示すように近い距離の物体×については、従来同様に、
左目用画像は右に寄り、右目用画像は左に寄って表示さ
れることになる。しかしながら、この物体Ｘについての
これら両画像は、前記両遅延手段３ａ，３ｂにおける遅
延処理（１Ｈ±Δ）により、両画像における遅延量Δの
絶対量加算分、即ち２Δだけ従来に比して互いに近接す
ることになる。即ち、右目用画像については、画像が右
方向にずれ、左目用画像は画像が左方向に一定量だけず
れる。また、ある距離よりも遠い距離の物体○について
も同様にこの２Δに基づき、左目用画像は左に寄り、右
目用画像は右に寄るようになる。

【００２１】さらに、両撮像手段Ｒ，Ｌに入射する光線
が平行光線とみなせるはるか離れた位置の物体☆につい
ても両画像は２Δの間隔を有することになる。ここでは
るか離れた位置にある物体☆については、従来では殆ど
重なる状態であったが、右目用画像は＋Δの分だけ遅延
され画面上で右方向にずれることになる一方、左目用画
像は−Δの分だけ遅延され画面上で左方向にずれること
になり、これら両画像は２Δの距離だけ離れることとな
る。ここで、図２（ａ）、（ｂ）を対比すると、従来は
撮像部からはるか離れた位置にある物体☆についてはほ
ぼ重なって表示されるため、表示手段５の表示面に対し
奥方向へ引っ込んだ立体画像を得ることができなかった
が、本発明では、両撮像手段Ｒ，Ｌに近い物体×につい
て表示手段５から飛び出す立体画像が得られ、物体○に
ついてはほぼ表示面の近くに像が得られるとともに、は
るか離れた位置の物体☆については表示手段５の表示面
よる奥方向に引っ込んだ立体画像を得ることができるよ
うになる。

【００２２】ここで、人間の目は左右の視線を互いに内
側に向けるいわゆる「寄り目」はできるが、左右の視線
を平行よりも互いが発散する外側に向けることはできな
い。そのため、２Δの値をあまりに大きくしすぎると左
右の像が立体像として見えなくなるが、人間の目の間
隔、視距離、表示手段５の大きさから考えて、表示手段
５を見たときにおける左右両眼の視線が平行よりも外側
に向かうことがない範囲となるよう２Δの値を選ぶこと
が望ましい。即ち、この２Δの値に伴い前記両遅延手段
３ａ，３ｂに設定される遅延量±Δの値が決定されるこ
とになる。

【００２３】これにより、図２（ｃ）に示すように、は
るか離れた位置の物体☆は表示手段５の表示面よりも奥
の位置にある像として見ることができるようになり、奥
行きを有した立体感が得られるようになる。そして、こ
のはるか離れた位置の物体☆を見ているときには、「寄
り目」になる度合いが少なくて済むため、観察者の疲労
感を低減することができる。

【００２４】次に、本発明の第２実施形態を説明する。
この実施形態では、撮像時において、左目用撮像手段Ｌ
と右目用撮像手段Ｒの互いの間隔を前記基準間隔よりも
広い間隔に設定する。この他の構成は、前記第１実施形
態と同様であり、構成の説明は省略する。

【００２５】上述の第１実施形態では、はるか離れた位
置の物体に奥行感を持たせるために左右１Ｈ±ΔＨの遅
延をかけることとしたが、このようにすると、近い物体
にも同時に左右１Ｈ±ΔＨの遅延がかかってしまう。こ
のため、この第２実施形態では、第１実施形態と同様に
図１に示す処理を行うにあたって、撮影時に左目用撮影
手段ＬＡと左目用撮影手段ＲＡとの間隔をＤ１に設定す
ることで、近い物体に対して左右１Ｈ±ΔＨの遅延がか
かっても、表示したときに第１実施形態よりも遅延がか
からず、従来と同じレベルとなるようにした。

【００２６】図３は、この第２実施形態における撮像範
囲を示す図である。図中において、点線は左目用撮像手
段Ｌ及び右目用撮像手段Ｒの撮像素子間の間隔Ｄ０を基
準間隔（人間の両眼の間隔相当）に設定したときの撮像
範囲を示している。一方実線は、左目用撮像手段ＬＡ及
び右目用撮像手段ＲＡの撮像素子間の基準間隔よりも広
げた間隔Ｄ１に設定したときの撮像範囲を示している。

【００２７】ここで、図３に×で示す近くにある物体を
撮像した際の画像は、図２（ｂ）で示した物体×の位置
に対して、左目用撮像手段Ｌについてはさらに右側に寄
り、右目用撮像手段Ｒについてはさらに左側に寄せて表
示させことができる。また、はるか離れた物体☆から来
る光は平行光線であるから、図２（ｂ）と同様の位置に
表示されることになる。

【００２８】したがって、前記構成によれば、図２
（ｂ）で示した画像のうち、はるか離れた物体☆を除く
近い位置にある物体×○についてのみ、図２（ａ）同様
の表示位置に表示されることになる。即ち、本実施形態
によれば、近くにある物体×○は、第１実施形態で得ら
れる立体感に比して表示面からより前方に飛び出す立体
感が得られるとともに、はるか離れた物体☆について
は、第１実施形態同様に表示面の奥に引っ込んだ立体感
を得ることができるようになる。これにより本実施形態
では、はるか離れた物体☆により観察者の疲労感を和ら
げる効果があり、かつ、特に迫力が必要な近くの物体×
○については、第１実施形態で表示された位置よりも前
方に飛び出して見える立体感を得ることができるように
なる。

【００２９】前記実施の形態で説明した両遅延手段３
ａ，３ｂは、１水平走査ラインに対する遅延量±Δを設
定する構成としたが、この遅延量±Δは、１フィールド
単位あるいは１フレーム単位で遅延処理する構成として
もよい。ただし、いずれの場合にあってもΔの値に変更
はない。１フィールド単位で遅延処理する場合には内部
に２フィールド分のフィールドメモリを備え、うち、奇
数フィールドの映像信号を一方のフィールドメモリにて
遅延処理し、他方のフィールドメモリに偶数フィールド
の画像データを一時格納して使用する。同様に、１フレ
ーム単位で遅延処理する場合には内部に２フレーム分の
フレームメモリを備え、うち、１フレーム目の画像デー
タを一方のフレームメモリで遅延処理し、もう１フレー
ム分のフレームメモリを次フレームの画像データを一時
格納して使用する。

【００３０】また、前記両遅延手段３ａ，３ｂでの遅延
処理を含み撮像から表示手段５に出力されるまでの信号
処理を全てデジタル処理化し、切換手段４の出力段でア
ナログ変換してＮＴＳＣ方式など表示手段５で表示出力
可能な信号形態に変換する構成としてもよい。なお、前
記実施形態で説明した左目用撮像手段Ｌ及び右目用撮像
手段Ｒから出力される映像信号がアナログ出力であり、
また、切換手段４がアナログ入力の場合には、両遅延手
段３ａ、３ｂは、入力段にＡ／Ｄ変換器を、また、出力
段にはＤ／Ａ変換器が設けられ、両遅延手段３ａ、３ｂ
は映像信号を上述したようにデジタルで遅延処理しアナ
ログ出力する。

【００３１】また、前記実施の形態では、表示手段５に
テレビジョンのディスプレイを用い、立体観察用メガネ
６として液晶シャッター付メガネを用いて観察する構成
例を説明したが、他の構成としては、表示手段５として
２台のプロジェクターを用いそれぞれ偏光方向を異なら
せてスクリーンに投写し、立体観察用メガネ６として該
偏光に対応した偏光面をそれぞれ左目と右目に有する偏
光メガネを用いて観察する構成としてもよく、この構成
においても前記各実施形態と同様の作用効果を得ること
ができる。さらに、レンチキュラーレンズなどの幅広の
特殊レンズを用いて投写すれば、前記立体観察用メガネ
８を用いずとも立体画像を観察することができるように
なる。このように、立体映像の観察は前記実施形態記載
の構成に限定されるものではなく、本発明による撮影方
式によれば各種他の立体映像方式であっても同様に前記
作用効果を得ることができる。さらに、撮像対象が動画
及び静止画いずれであっても上述した立体感を同様に得
ることができる。

【００３２】また、前記両撮像手段Ｌ，Ｒで撮像された
画像は、ＶＴＲ等の記録再生装置に映像記録及び再生す
る構成としてもよく、この場合には、図１中α、β、γ
で示す信号ラインの映像信号を記録再生装置で記録し、
または再生すればよい。

【００３３】なお、上述の実施の形態の説明は本発明の
ほんの一例である。このため、本発明はこの実施の形態
に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸
脱しない範囲であれば設計等に応じて種々の変更が可能
であることは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る立体映像装置及び方法によ
れば、所定の視差を得るために互いが基準距離を有する
右目用撮像手段及び左目用撮像手段で右目用画像と左目
用画像をそれぞれ撮影し、右目用画像に対してはより画
像を右方向にずらし、左目用画像に対してはより画像を
左方向にずらす処理を右目用遅延手段及び左目用遅延手
段が実行する構成により、撮像時に近い位置の物体は表
示面の手前側に飛び出す立体感で表示できると同時に、
遠い位置にある物体については表示面の後ろに引っ込む
立体感をもって表示することができるようになる。特
に、観察者は表示面の手前側に飛び出す立体画像を寄り
目で観察することになるが、後ろに引っ込む立体感を得
ることができることにより、この後ろ側の画像を見ると
きには観察者の目を寄り目の状態から解放させることが
できるため、観察者の疲労感を低減化させることができ
るようになる。これにより、本発明によれば立体画像の
長時間の観察も可能となる。

【００３５】さらに、請求項２、４記載のように、前記
右目用撮像手段、及び左目用撮像手段を前記所定の基準
間隔以上の間隔で配置することにより、奥行方向に引っ
込む立体感とともに、手前方向に飛び出す立体感をも同
時に得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体映像装置及び方法の第１実施形態
を示す構成図である。

【図２】表示手段での立体映像の表示状態を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２実施形態での撮像範囲を示す図で
ある。

【図４】従来の立体映像装置における撮影時の撮像範囲
を示す図である。

【図５】従来装置の立体画像の表示状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ…信号処理手段、３ａ…右目用遅延手段、３
ｂ…左目用遅延手段 ４…切換手段、５…表示手段、６…立体観察用メガネ、
Ｌ…左目用撮像手段 Ｒ…右目用撮像手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両眼を用いて視認される物体の立体感に
   相当する所定の視差を有する２つの画像を得るために、
   前記両眼の間隔に基づき設定される基準間隔を有して配
   置された右目用撮像手段及び左目用撮像手段と、 前記右目用撮像手段で撮像された映像信号を１水平走査
   期間又は１フィールド若しくは１フレームを基準として
   該水平走査の順方向に所定量遅延させて出力する右目用
   遅延手段と、 前記左目用撮像手段で撮像された映像信号を１水平走査
   期間又は１フィールド若しくは１フレームを基準として
   該水平走査の逆方向に所定量遅延させて出力する左目用
   遅延手段とを具備することにより立体映像を生成するこ
   とを特徴とする立体映像装置。
2. 【請求項２】 前記右目用撮像手段、及び左目用撮像手
   段の間隔を前記所定の基準間隔以上の間隔で配置したこ
   とを特徴とする請求項１記載の立体映像装置。
3. 【請求項３】 両眼を用いて視認される物体の立体感に
   相当する所定の視差を有する画像を得るための基準間隔
   で右目用画像と左目用画像を配置しそれぞれ撮像するス
   テップと、 前記右目用画像を１水平走査期間又は１フィールド若し
   くは１フレームを基準として該水平走査の順方向に所定
   量遅延させて出力するステップと、 前記左目用画像を１水平走査期間又は１フィールド若し
   くは１フレームを基準として該水平走査の逆方向に所定
   量遅延させて出力するステップと、 を有して立体映像を生成することを特徴とする立体映像
   方法。
4. 【請求項４】 前記右目用画像及び左目用画像は、前記
   所定の基準間隔以上の間隔で配置して撮像することを特
   徴とする請求項３記載の立体映像方法。