WO2011102136A1

WO2011102136A1 - 立体画像表示システム及び立体視メガネ

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Publication number: WO2011102136A1
Application number: PCT/JP2011/000891
Authority: WO
Inventors: 松本義史
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2011-08-25
Also published as: JP5834177B2; US20120313936A1; JPWO2011102136A1

Abstract

観察者の頭が傾いた場合であっても、疲労を抑えながら、観察者が立体画像を見ることができるようにする。立体画像表示システムであって、立体視のための左目用画像及び右目用画像を表示する画像表示装置と、前記画像表示装置に表示された画像を立体視するために観察者に装着される立体視メガネと、基準方向に対する前記観察者の両眼を結ぶ直線の傾きを測定する傾き測定器とを有する。前記立体視メガネは、前記観察者の一方の目に入射されるべき光を透過させ、かつ、入射側の光軸及び出射側の光軸の方向を変更する光軸変更器と、前記直線の傾きによる前記観察者からの前記画像の見え方への影響を小さくするように、前記傾き測定器で測定された傾きに応じて前記光軸変更器の入射側の光軸及び出射側の光軸のうちの少なくとも一方の方向を変更させる制御部とを有する。

Description

立体画像表示システム及び立体視メガネ

　本開示は、画像を立体視するための立体画像表示システム及び立体視メガネに関する。

　人間は、両眼の位置が異なることによって生じる視差を利用して、立体的に物を見ることができる。立体画像表示は、わずかに異なる２つの画像を両眼のそれぞれで見られるようにすることにより、人に立体像を知覚させる技術である。画像を立体視させる立体画像表示の方式としては、偏光板や液晶シャッターを用いた立体視メガネ方式、メガネの不要なレンチキュラレンズ方式等が知られている。

　特許文献１には、立体画像表示制御装置の例が記載されている。観察者の両眼を結ぶ直線の方向が水平に対して傾いていない場合には、観察者は良好に立体像を知覚することができる。

特開２００１－２９６５０１号公報

　観察者が、画像が表示された画面に対して頭を傾けた場合には、画面上の右目用画像と左目用画像とを結ぶ直線の方向は観察者の両眼を結ぶ直線の方向から傾く。これらの方向が一致しない状態は、実際に物を見る場合にはあり得ないので、このような状態にある立体画像からは立体像を知覚しづらく、観察者を疲労させる。このため、特許文献１の装置は、観察者の頭が大きく傾いた場合には、立体画像の表示を中断し、通常の画像を表示することにより、観察者の疲労を防止している。しかし、立体視をするためには、頭を傾けないようにしなければならないので、観察者は楽な姿勢で立体画像を見ることができない。

　本発明は、観察者の頭が傾いた場合であっても、疲労を抑えながら、観察者が立体画像を見ることができるようにすることを目的とする。

　本発明の実施形態による立体画像表示システムは、立体視のための左目用画像及び右目用画像を表示する画像表示装置と、前記画像表示装置に表示された画像を立体視するために観察者に装着される立体視メガネと、基準方向に対する前記観察者の両眼を結ぶ直線の傾きを測定する傾き測定器とを有する。前記立体視メガネは、前記観察者の一方の目に入射されるべき光を透過させ、かつ、入射側の光軸及び出射側の光軸の方向を変更する光軸変更器と、前記直線の傾きによる前記観察者からの前記画像の見え方への影響を小さくするように、前記傾き測定器で測定された傾きに応じて前記光軸変更器の入射側の光軸及び出射側の光軸のうちの少なくとも一方の方向を変更させる制御部とを有する。

　本発明の実施形態による他の立体画像表示システムは、画像表示装置と、基準方向に対する観察者の両眼を結ぶ直線の傾きを測定する傾き測定器とを有する。前記画像表示装置は、立体視のための左目用画像及び右目用画像を生成する立体画像生成部と、前記直線の傾きによる前記観察者からの前記画像の見え方への影響を小さくするように、前記傾き測定器で測定された傾きに応じて前記左目用画像及び前記右目用画像のうちの少なくとも一方を移動させる処理を行う画像処理部と、前記画像処理部で処理された前記左目用画像及び前記右目用画像を表示する表示器とを有する。

　本発明の実施形態による立体視メガネは、画像表示装置に表示された画像を立体視するために観察者に装着される立体視メガネであって、基準方向に対する前記立体視メガネの傾きを測定する傾き測定器と、前記観察者の一方の目に入射されるべき光を透過させ、かつ、入射側の光軸及び出射側の光軸の方向を変更する光軸変更器と、前記観察者の両眼を結ぶ直線の傾きによる前記観察者からの前記画像の見え方への影響を小さくするように、前記傾き測定器で測定された傾きに応じて前記光軸変更器の入射側の光軸及び出射側の光軸のうちの少なくとも一方の方向を変更させる制御部とを有する。

　本発明の実施形態によれば、観察者の頭が傾いた場合であっても、観察者は良好に立体像を知覚することができ、立体画像を見る際の疲労を抑えることができる。頭を傾けないようにする必要がないので、観察者は楽な姿勢で立体画像を見ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る立体画像表示システムの構成例を示す概要図である。図２は、図１の立体視メガネの構成例を示すブロック図である。図３は、図１の表示装置の構成例を示すブロック図である。図４は、図１及び図２の光学素子の構成例を示す図である。図５（ａ）は、通常の状態にある図４の光軸変更器を示す断面図である。図５（ｂ）は、変形した状態にある図４の光軸変更器を示す断面図である。図６は、観察者の頭が傾いていない場合に観察者から見える画像の例を示す説明図である。図７は、観察者の頭が傾いている場合に観察者から見える画像の例を示す説明図である。図８は、図２の立体視メガネによる画像の見かけの移動について示す説明図である。図９は、本発明の実施形態に係る立体画像表示システムの他の構成例を示す概要図である。図１０は、図９の立体視メガネの構成例を示すブロック図である。図１１は、図９の立体画像表示装置の構成例を示すブロック図である。図１２（ａ）は、図１１の立体画像生成部で生成された画像の例を示す説明図である。図１２（ｂ）は、図１１の画像処理部で縮小された画像の例を示す説明図である。図１２（ｃ）は、画像処理部で平行移動された画像の例を示す説明図である。図１２（ｄ）は、画像処理部で回転された画像の例を示す説明図である。図１３は、観察者の頭が傾いている場合に行われる画像の移動の例を示す説明図である。図１４は、図１３の場合における画像の見かけの移動について示す説明図である。図１５は、観察者の頭が傾いている場合に行われる画像の移動の他の例を示す説明図である。図１６は、図１５の場合における画像の見かけの移動について示す説明図である。図１７は、図１１の立体画像表示装置の変形例の構成を示すブロック図である。図１８は、表示器の画面上に左目用画像と右目用画像とが重なって表示される場合の例を示す説明図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において下２桁が同じ参照番号で示された構成要素は、互いに対応しており、同一の又は類似の構成要素である。

　図１は、本発明の実施形態に係る立体画像表示システムの構成例を示す概要図である。図１の立体画像表示システムは、立体視メガネ１０と、立体画像表示装置６０とを有している。立体視メガネ１０は、立体画像表示装置６０に表示された画像を立体視するために観察者に装着される。図２は、図１の立体視メガネ１０の構成例を示すブロック図である。図３は、図１の立体画像表示装置６０の構成例を示すブロック図である。

　立体視メガネ１０は、フレーム１１と、受信機１２と、傾き測定器１４と、制御部１５と、左目用光学素子１６Ｌと、右目用光学素子１６Ｒとを有している。光学素子１６Ｌは、光軸変更器１７Ｌと、液晶シャッター１８Ｌとを有している。光学素子１６Ｒは、光軸変更器１７Ｒと、液晶シャッター１８Ｒとを有している。光軸変更器１７Ｌ及び液晶シャッター１８Ｌは、観察者の左目に入射されるべき光を透過させ、光軸変更器１７Ｒ及び液晶シャッター１８Ｒは、観察者の右目用に入射されるべき光を透過させる。光軸変更器１７Ｌ及び光軸変更器１７Ｒは、いずれも、入射側の光軸及び出射側の光軸の方向を変更することが可能である。

　立体画像表示装置６０は、送信機６２と、立体画像生成部６４と、表示器６６とを有している。立体画像生成部６４は、立体視のための左目用画像５１Ｌ及び右目用画像５１Ｒを生成し、表示器６６に出力する。立体画像生成部６４は、画像５１Ｌと画像５１Ｒとを交互に表示器６６に表示させ、画像５１Ｌ及び画像５１Ｒを表示させるタイミングを示す切替信号を送信機６２に出力する。送信機６２は、この切替信号を、赤外線や電波等によって立体視メガネ１０の受信機１２に送信する。画像５１Ｌ及び画像５１Ｒは、動画であってもよいし、静止画であってもよい。

　左目用画像５１Ｌ及び右目用画像５１Ｒは、表示器６６の画面全体、又は画面内の一部の領域に表示される。両者の水平方向の位置の差を制御することによって、観察者の両眼の視線方向を制御することができる。なお、図１及び以下の画面を示す図においては、画像の向きをわかりやすくするために、左目用画像５１Ｌ及び右目用画像５１Ｒが表示される領域を、それぞれ四角い枠で表している。実際には、枠は表示されない。

　受信機１２は、送信機６２から切替信号を受け取り、制御部１５に出力する。制御部１５は、切替信号に同期して液晶シャッター１８Ｌと液晶シャッター１８Ｒとを交互に開閉することによって、立体視メガネ１０を装着した観察者の左目に左目用画像５１Ｌを、右目に右目用画像５１Ｒを、それぞれ入射させる。

　傾き測定器１４は、例えばフレーム１１に固定されている。傾き測定器１４は、水平方向６等の基準方向に対する観察者の両眼を結ぶ直線７の傾き８を測定し、得られた測定値を制御部１５に出力する。傾き８は、基準方向に対する立体視メガネ１０の傾き、及び観察者の頭の傾きに等しい。例えば、傾き測定器１４は、加速度センサを有し、加速度センサによって測定された加速度に従って基準方向（例えば水平方向６）に対する立体視メガネ１０の傾き、すなわち、傾き８を求める。傾き測定器１４は、表示器６６に対する直線７の傾き（観察者の頭の傾き）を測定すればよく、そのために、例えば表示器６６の画面の１辺の方向を基準方向としてもよい。

　観察者の頭が傾くと、観察者からは画像５１Ｌ及び画像５１Ｒを含む画面の全体が回転したように見える。制御部１５は、観察者の両眼を結ぶ直線の傾き８による観察者からの画像の見え方への影響を小さくするように、言い換えると、このような観察者から見た画面全体の回転の影響を小さくするように、傾き測定器１４で測定された傾きに応じて光軸変更器１７Ｌ，１７Ｒのうちの少なくとも一方について、入射側の光軸及び出射側の光軸のうちの少なくとも一方の方向を変更させる。例えば図１のように、観察者の視線２は光軸変更器１７Ｒによって視線３のように変更させられる。

　図４は、図１及び図２の光学素子１６Ｌの構成例を示す図である。光学素子１６Ｒも同様に構成されている。図４の光学素子１６Ｌのうち、液晶シャッター１８Ｌ以外の部分は光軸変更器１７Ｌを構成している。光軸変更器１７Ｌは、アクティブプリズムであって、透明板２１，２２と、蛇腹２４と、透明液体２６と、アクチュエータ３１，３２と、回転軸３３Ａ，３３Ｂ，３４と、軸受け３５Ａ，３５Ｂ，３６とを有している。

　透明板２１と透明板２２とは、筒状の蛇腹２４で接続されている。透明板２１，２２及び蛇腹２４で密閉された空間には透明液体２６が満たされている。この液体２６の屈折率は、透明板２１，２２の屈折率に近い。透明板２１，２２にはアクチュエータ３１，３２がそれぞれ結合されている。

　透明板２１には回転軸３３Ａ，３３Ｂが結合されており、透明板２１は、回転軸３３Ａ，３３Ｂを中心にして回転する。回転軸３３Ａ，３３Ｂを結ぶ線は透明板２１の中央付近を通る。透明板２２には回転軸３３Ａ及び３３Ｂに直交する回転軸３４が結合されており、透明板２２は、回転軸３４を中心にして回転する。アクチュエータ３１が透明板２１の縁を矢印４１の方向へ動かすと、透明板２１は回転軸３３Ａ，３３Ｂを中心として矢印４３の方向に回転する。アクチュエータ３２が透明板２２の縁を矢印４２の方向へ動かすと、透明板２２は回転軸３４を中心として矢印４４の方向に回転する。

　図５（ａ）は、通常の状態にある図４の光軸変更器１７Ｌを示す断面図である。図５（ｂ）は、変形した状態にある図４の光軸変更器１７Ｌを示す断面図である。図５（ａ）のような通常の状態では、透明板２１と透明板２２とがほぼ平行であるので、透明板２１に入射した光は向きを変えずに透明板２２から出て行く。すなわち、透明板２１の側の光軸４５の向きと透明板２２の側の光軸４６の向きとは同じである。

　例えばアクチュエータ３２が透明板２２を動かした場合には、光軸変更器１７Ｌは図５（ｂ）のように変形した状態になる。この場合には、透明板２１と透明板２２とが平行ではないので、透明板２１に入射した光は向きを変えて透明板２２から出て行く。すなわち、アクチュエータ３２の動きに従って、透明板２２の側の光軸４６の方向が変更される。

　なお、図４では回転軸３３Ａ，３３Ｂを延長した線が透明板２１の中央付近を通るようにしているが、アクチュエータ３１からの距離がより大きくなるように回転軸３３Ａ，３３Ｂを設けてもよい。例えば、透明板２１の中心に関してアクチュエータ３１の位置と対称な点に回転軸３３Ａ，３３Ｂを設けてもよい。

　透明板２１の周縁にあって透明板２１の中心に関して点対称の位置にある２点に、アクチュエータを１つずつ結合してもよい。この場合、２個のアクチュエータを動かす向きを互いに反対にする。すると、回転軸を省略することができる。

　回転軸３３Ａ上にアクチュエータ３１を配置し、アクチュエータ３１が回転軸３３Ａを回すことによって透明板２１を回転させるようにしてもよい。透明板２２に関しても同様に、以上のような各種の変形を行ってもよい。

　図６は、観察者の頭が傾いていない場合に観察者から見える画像の例を示す説明図である。この場合には、左目用画像５１Ｌから右目用画像５１Ｒに向かうベクトル９の方向は、観察者の両眼を結ぶ直線の方向に等しい。このため、観察者は、画像５１Ｌと画像５１Ｒとを容易に重ね合わせて立体像を知覚することができる。

　図７は、観察者の頭が傾いている場合に観察者から見える画像の例を示す説明図である。図７では、観察者から見て、観察者の頭が水平方向から反時計回りに回転している。この場合には、観察者からは表示器６６の画面全体が時計回りに回転したように見える。画像５１Ｌから画像５１Ｒに向かうベクトルの方向は、観察者の両眼を結ぶ直線の方向７とは異なる。立体視に際しての観察者の目の動きの方向５は、方向７と同じであるので、観察者は立体視をすることが難しい。

　そこで、図２の制御部１５は、測定された傾きに応じて、光軸変更器１７Ｌの表示器６６の側（入射側）の光軸が観察者の側（出射側）の光軸より観察者から見て上向きになるように、光軸変更器１７Ｌを制御する。制御部１５は、測定された傾きに応じて、光軸変更器１７Ｒの表示器６６の側の光軸が観察者の側の光軸より観察者から見て下向きになるように、光軸変更器１７Ｒを制御する。すると、観察者の左目の視線が上向きに、右目の視線が下向きになるので、観察者から見た画像５１Ｌは、下に移動して画像５２Ｌとなり、観察者から見た画像５１Ｒは、上に移動する（簡単のため、図７では画像５１Ｒの動きは省略している）。このとき制御部１５は、画像５２Ｌから画像５１Ｒに向かうベクトル９の方向が、観察者の両眼を結ぶ直線の方向７に近づくように（理想的には同じになるように）制御する。ベクトル９の方向が方向７に近づくので、観察者は、違和感なく、画像５２Ｌと画像５１Ｒとを重ね合わせて立体像を知覚することができる。

　このように図２の立体視メガネ１０によれば、立体視のための画像を表示する画面に対して観察者が頭を傾けても、傾き測定器１４で測定された傾きに応じて光軸変更器１７Ｌ，１７Ｒの光軸の方向が変更されて画像の見かけの位置が補正されるので、観察者が頭を傾けたことによって生じる画像の見え方への影響が小さくなる。したがって、観察者は疲労を抑えながら良好に立体像を知覚することができる。頭を傾けないようにする必要がないので、観察者は楽な姿勢で立体映像の視聴を楽しむことができる。

　同じ立体画像を複数の観察者が同時に見る場合であっても、各立体視メガネは、その立体視メガネを装着した観察者の頭の傾きに応じて画像の見かけの位置を補正する。したがって、図１の立体画像表示システムは、１つの立体画像が複数の観察者によって同時に見られる家庭のリビングや劇場に向いている。

　以上では、画像の見かけの位置を観察者から見て上下方向にのみ移動させる場合について説明した。この場合、厳密には観察者から見た画面の回転の影響を完全に打ち消している訳ではない。しかし人間の視覚特性上、画像の回転よりも画像の上下方向のずれの方が立体視に対する影響が大きいので、上下方向のずれを打ち消すだけでも立体視を容易にすることができる。

　図８は、図２の立体視メガネ１０による画像の見かけの移動について示す説明図である。観察者の頭が傾くと、観察者から見た画像は矢印７４のように回転する。このとき、左目用画像５１Ｌに含まれる物体７１Ｌは物体７２Ｌに、右目用画像５１Ｒに含まれる物体７１Ｒは物体７２Ｒに移動したように見える。物体７１Ｌから物体７１Ｒに向かうベクトル９は、回転してベクトル９Ｂになる。画像の見かけの位置を観察者から見て上下方向に移動することは、物体７２Ｌ，７２Ｒを図８の矢印７５のように移動させることに相当する。

　ここで、更に、画像の見かけの位置を観察者から見て左右方向に移動させてもよい。これは、物体７２Ｌ，７２Ｒを図８の矢印７６のように移動させることに相当する。このように移動させるために、図２の制御部１５は更に、光軸変更器１７Ｌの表示器６６の側の光軸が観察者の側の光軸より観察者から見て右向きになるように、かつ、光軸変更器１７Ｒの表示器６６の側の光軸が観察者の側の光軸より観察者から見て左向きになるように、光軸変更器１７Ｌ，１７Ｒを制御する。このとき制御部１５は、測定された傾きに応じて、画像５１Ｌ，５１Ｒが矢印７６に相当する距離だけ移動するように制御する。すると、物体７２Ｌ，７２Ｒを本来の位置である物体７１Ｌ，７１Ｒの位置に戻すことができるので、観察者から見た画面の回転の影響を更に抑え、より自然に立体像を知覚することができるようになる。

　なお、光軸変更器１７Ｌ，１７Ｒの両方を制御する場合について説明したが、一方のみを制御するようにしてもよい。立体視メガネ１０は、光軸変更器１７Ｌ，１７Ｒのうちの一方のみを有していてもよい。

　立体視メガネ１０が液晶シャッター１８Ｌ，１８Ｒを有しており、立体画像表示装置６０が左目用画像と右目用画像とを交互に時分割で表示するような立体画像表示システムについて説明したが、他の方式の立体画像表示システムにおいても、立体視メガネ１０のように光軸変更器１７Ｌ，１７Ｒを有する立体視メガネを用いることができる。例えば、偏光板を用いて左目用画像と右目用画像とを分離する立体画像表示システムにおいては、立体視メガネ１０において液晶シャッター１８Ｌ，１８Ｒを偏光板に変更した立体視メガネを用いてもよい。本来はメガネが不要なレンチキュラ方式等を採用して立体画像を表示する場合には、立体視メガネ１０から液晶シャッター１８Ｌ，１８Ｒを取り除いた立体視メガネを用いてもよい。

　図９は、本発明の実施形態に係る立体画像表示システムの他の構成例を示す概要図である。図９の立体画像表示システムは、立体視メガネ２１０と、立体画像表示装置２６０とを有している。立体視メガネ２１０は、立体画像表示装置２６０に表示された画像を立体視するために観察者に装着される。図１０は、図９の立体視メガネ２１０の構成例を示すブロック図である。図１１は、図９の立体画像表示装置２６０の構成例を示すブロック図である。

　立体視メガネ２１０は、フレーム１１と、傾き測定器１４と、送受信機２１２と、制御部２１５と、左目用液晶シャッター１８Ｌと、右目用液晶シャッター１８Ｌとを有している。立体画像表示装置２６０は、送受信機２６２と、立体画像生成部６４と、表示器６６と、画像処理部２６８とを有している。立体画像生成部６４は、立体視のための左目用画像５１Ｌ及び右目用画像５１Ｒを生成し、画像処理部２６８に出力する。立体画像生成部６４は、画像５１Ｌと画像５１Ｒとを交互に表示させるタイミングを示す切替信号を送受信機２６２に出力する。送受信機２６２は、この切替信号を、赤外線や電波等によって図１０の送受信機２１２に送信する。

　送受信機２１２は、送受信機２６２から切替信号を受け取り、制御部２１５に出力する。液晶シャッター１８Ｌ，１８Ｒ及びこれらに対する制御部２１５による制御は、図２の立体視メガネ１０と同様である。

　傾き測定器１４は、例えばフレーム１１に固定されている。傾き測定器１４は、図２の場合と同様に、水平方向６等の基準方向に対する観察者の両眼を結ぶ直線７の傾き８、言い換えると基準方向に対する立体視メガネ１０の傾き８を測定し、得られた測定値を制御部２１５に出力する。制御部２１５は、傾き測定器１４で測定された傾き８の値を送受信機２１２に出力する。送受信機２１２は、例えばフレーム１１に固定されており、傾き８の値を赤外線や電波等によって図１１の送受信機２６２に送信する。

　送受信機２６２は、傾き８の値を受信し、画像処理部２６８に出力する。画像処理部２６８は、観察者の両眼を結ぶ直線の傾きによる観察者からの画像の見え方への影響を小さくするように、言い換えると、観察者から見た画面全体の回転の影響を小さくするように、受信された傾きに応じて画像５１Ｌ及び画像５１Ｒのうちの少なくとも一方を画面上で移動させる処理を行い、その結果を表示器６６に出力する。ここでは、画像処理部２６８は、画像５１Ｌ及び画像５１Ｒのうちの少なくとも一方に、平行移動（回転を含まない移動）をさせる。表示器６６は、画像処理部２６８で処理された画像５１Ｌ及び５１Ｒを表示する。

　図１２（ａ）は、図１１の立体画像生成部６４で生成された画像の例を示す説明図である。図１２（ｂ）は、図１１の画像処理部２６８で縮小された画像の例を示す説明図である。図１２（ｃ）は、画像処理部２６８で平行移動された画像の例を示す説明図である。図１２（ｄ）は、画像処理部２６８で回転された画像の例を示す説明図である。

　画像処理部２６８は、グラフィックプロセッサ及びフレームメモリを有しており、平行移動や回転によって画像が画面をはみ出さないように、立体画像生成部６４で生成された図１２（ａ）の画像を図１２（ｂ）のように縮小する。縮小された画像以外の部分は、例えば黒色にする。画像処理部２６８は、必要に応じて、図１２（ｂ）の画像を、図１２（ｃ）のように平行移動させたり、図１２（ｄ）のように回転させる。画像を平行移動させる場合には、フレームメモリ上で画像の位置を移動してもよいし、表示器６６の水平同期信号及び垂直同期信号のタイミングと、画像処理部２６８から表示器６６に出力される画像信号のタイミングとの間の関係を変更してもよい。

　図１３は、観察者の頭が傾いている場合に行われる画像の移動の例を示す説明図である。図１３では、観察者の両眼を結ぶ直線が、観察者から見て反時計回りに水平方向から回転している。この場合には、観察者からは表示器６６の画面全体が時計回りに回転したように見える。画像５１Ｌから画像５１Ｒに向かうベクトルの方向は、観察者の両眼を結ぶ直線の方向７とは異なる。立体視に際しての観察者の目の動きの方向５は、方向７と同じであるので、観察者は立体視をすることが難しい。

　そこで、図１１の画像処理部２６８は、受信された傾きに応じて、画像５１Ｌを下に、画像５１Ｒを上に移動させる。すると、観察者から見た画像５１Ｌは、下に移動して画像２５２Ｌとなる。観察者から見た画像５１Ｒは、上に移動する（簡単のため、図１３では画像５１Ｒの動きは省略している）。このとき画像処理部２６８は、画像２５２Ｌから画像５１Ｒに向かうベクトル９の方向が、観察者の両眼を結ぶ直線の方向７に近づくようにする。ベクトル９の方向が方向７に近づくので、観察者は、違和感なく、画像２５２Ｌと画像５１Ｒとを重ね合わせて立体像を知覚することができる。

　このように図９の立体画像表示システムによれば、立体視のための画像を表示する画面に対して観察者が頭を傾けても、画面上の画像が移動して画像の見かけの位置が補正されるので、観察者は良好に立体像を知覚することができる。したがって、観察者は、楽な姿勢で立体映像の視聴を楽しむことができる。

　図９～図１３を参照して、画像の位置を上下方向にのみ移動させる場合について説明した。この場合、厳密には観察者から見た画面の回転の影響を完全に打ち消している訳ではない。しかし人間の視覚特性上、画像の回転よりも画像の上下方向のずれの方が立体視に対する影響が大きいので、観察者の両眼を結ぶ直線の傾きが小さい場合には、画像を画面上で上下方向に移動するだけでも立体視を容易にすることができる。画像を画面上で上下方向に移動することは、画像を回転させる場合に比べて必要なメモリや演算量が少なく、必要なハードウエア規模が少なくて済むので、装置の低コスト化を図ることができる。

　図１４は、図１３の場合における画像の見かけの移動について示す説明図である。観察者の頭が傾くと、観察者から見た画像は矢印７４のように回転する。このとき、左目用画像５１Ｌに含まれる物体７１Ｌは物体７２Ｌに、右目用画像５１Ｒに含まれる物体７１Ｒは物体７２Ｒに移動したように見える。画像の位置を画面上で上下方向に移動することは、物体７２Ｌ，７２Ｒを矢印７７のように移動させることに相当する。

　ここで、更に、画像の位置を画面上で左右方向に移動させてもよい。これは、物体７２Ｌ，７２Ｒを矢印７８のように移動させることに相当する。このように移動させるために、図１１の画像処理部２６８は更に、物体７２Ｌを右に、かつ、物体７２Ｒを左に、画面上で移動させる。このとき画像処理部２６８は、受信された傾きに応じて、画像５１Ｌ，５１Ｒが矢印７８に相当する距離だけ移動するように制御する。すると、物体７２Ｌ，７２Ｒを本来の位置である物体７１Ｌ，７１Ｒの位置に戻すことができるので、観察者から見た画面の回転の影響を更に抑え、より自然に立体像を知覚することができるようになる。

　なお、画像処理部２６８が画像５１Ｌ，５１Ｒの両方を移動する場合について説明したが、一方のみを移動するようにしてもよい。

　図１５は、観察者の頭が傾いている場合に行われる画像の移動の他の例を示す説明図である。図１１の画像処理部２６８が画像５１Ｌ，５１Ｒを平行移動させる場合について説明したが、画像処理部２６８は、画像５１Ｌ，５１Ｒを回転させることによって移動させてもよい。

　この場合、図１１の画像処理部２６８は、観察者の両眼を結ぶ直線の傾きによる観察者からの画像の見え方への影響を小さくするように、受信された傾きに応じて、画像５１Ｌ及び画像５１Ｒを、表示器６６の画面内の点を中心にして回転させる。すると、観察者から見た画像５１Ｌ，５１Ｒは、画像３５２Ｌ，３５２Ｒとなる。このとき画像処理部２６８は、画像３５２Ｌから画像３５２Ｒに向かうベクトル９の方向が、観察者の両眼を結ぶ直線の方向７に近づくようにする。具体的には、画像処理部２６８は、例えば受信された傾きと同じ向きに同じ大きさだけ、画像５１Ｌ，５１Ｒを回転させる。回転の中心は、例えば画面の中心点である。ベクトル９の方向が方向７に近づくので、観察者は、違和感なく、画像３５２Ｌと画像３５２Ｒとを重ね合わせて立体像を知覚することができる。

　図１６は、図１５の場合における画像の見かけの移動について示す説明図である。観察者の頭が傾くと、観察者から見た画像は矢印７４のように回転する。このとき、左目用画像５１Ｌに含まれる物体７１Ｌは物体７２Ｌに、右目用画像５１Ｒに含まれる物体７１Ｒは物体７２Ｒに移動したように見える。画像の位置を画面上で回転することは、物体７２Ｌ，７２Ｒを矢印７９のように移動させることに相当する。このような移動により、物体７２Ｌ，７２Ｒを本来の位置である物体７１Ｌ，７１Ｒの位置に戻すことができるので、観察者から見た画面の回転の影響を抑え、自然に立体像を知覚することができるようになる。

　図１５及び図１６を参照して説明したように画像を回転させる処理によれば、立体視のための画像を表示する画面に対して観察者が頭を傾けても、画面上の画像が回転して画像の見かけの位置及び方向が補正されるので、観察者は良好に立体像を知覚することができる。特に、画像の方向も頭の傾きに追従して変わるので、表示された文字の観察者から見た傾きが小さくなり、文字が読みやすい。したがって、観察者は、例えば体を横にするような楽な姿勢であっても、立体映像の視聴を楽しむことができる。

　傾き測定器１４が立体視メガネ２１０に含まれている場合について説明したが、傾き測定器１４は、観察者の頭部（首より上の部分）とともに動くようになっていれば十分である。例えば、ヘッドホン、ヘッドギア及びヘルメット等の通常頭部に装着される物に、傾き測定器１４及びその測定値を立体画像表示装置２６０に送信する送信機を固定するようにしてもよい。観察者はこれらのいずれかを頭部に装着し、傾き測定器１４は、観察者の頭部の傾きを測定することによって観察者の両眼を結ぶ直線７の傾き８を測定する。送信機は、傾き測定器１４で測定された傾きを送受信機２６２に送信する。

　図１７は、図１１の立体画像表示装置２６０の変形例の構成を示すブロック図である。図１７の立体画像表示装置３６０は、カメラ３６３及び画像認識部３６５を傾き測定器として更に有する点が、図１１の立体画像表示装置２６０とは異なっている。

　観察者の顔や頭部を撮影するカメラ３６３と、このカメラ３６３で撮影された観察者の顔や目を画像認識することによって観察者の両眼を結ぶ直線の傾きを測定する画像認識部３６５とを、立体視メガネ２１０から離れた場所に傾き測定器として配置し、用いてもよい。この場合には、立体視メガネ２１０は、傾き測定器１４を有しなくてもよい。図１７の画像処理部２６８には、画像認識部３６５による測定値が与えられる。画像処理部２６８は、測定値に従って、図１１を参照して説明したように画像の移動等を行う。

　例えば、観察者の頭部にマーカーを付けておき、画像認識部３６５が、カメラ３６３で撮影された観察者の頭部に付けられたマーカーの位置又は向きを画像認識し、認識結果に基づいて、観察者の両眼を結ぶ直線の傾きを測定するようにしてもよい。マーカーとしては、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）等の発光素子や、所定の目印を用いる。

　画像認識部３６５が、近年デジタルカメラ等で用いられている顔認識技術を用いてもよい。画像認識部３６５が、カメラ３６３で撮影された観察者の両目や両耳等の顔の構成要素の位置、又は顔や頭部の向き等を認識する顔認識技術を有し、この技術によって得られた認識結果に基づいて、観察者の両眼を結ぶ直線の傾きを測定する。以上のように画像認識部３６５を用いて観察者の目等を認識する場合には、観察者の頭部にマーカーを付ける必要はない。

　このような、立体視メガネ２１０から離れた傾き測定器を用いれば、レンチキュラ方式等を採用して立体画像を表示する場合にも、メガネを用いることなく図１７のような立体画像表示装置３６０を用いることができる。

　図３の立体画像表示装置６０が、図１７の立体画像表示装置３６０と同様にカメラ３６３及び画像認識部３６５を傾き測定器として更に有してもよい。受信機１２には、画像認識部３６５による測定値が例えば送信機６２から赤外線又は電波で伝送される。この場合には、図２の立体視メガネ１０は、傾き測定器１４を有しなくてもよい。

　図１８は、表示器６６の画面上に左目用画像５１Ｌと右目用画像５１Ｒとが重なって表示される場合の例を示す説明図である。以上においては、理解しやすくするために、左目用画像（５１Ｌ等）と右目用画像（５１Ｒ等）とが重ならない場合について説明したが、図１８のように、両画像が重なるようにしてもよい。実際には、ほとんどの場合、左目用画像と右目用画像との位置の差はあまり大きくなく、図１８のように、両画像は部分的に重なって表示される。観察者は、例えば、立体像７８が図１８に示された位置にあるかのように、知覚する。

　本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。例えば各機能ブロックは、ＩＣ（集積回路）の一部として半導体基板上に形成され得る。ここでＩＣは、ＬＳＩ（large-scale integrated circuit）、ＡＳＩＣ（application-specific integrated circuit）、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）等を含む。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ及びプロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。

　本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。

　以上説明したように、本実施形態によると観察者が立体画像を見る際の疲労を抑えることができるので、本発明は、立体画像表示システム及び立体視メガネ等について有用である。

１０，２１０　立体視メガネ
１４　傾き測定器
１５，２１５　制御部
１７Ｌ，１７Ｒ　光軸変更器
６０，２６０　画像表示装置
６４　立体画像生成部
６６　表示器
２１２，２６２　送受信機
２６８　画像処理部
３６３　カメラ
３６５　画像認識部

Claims

　立体画像表示システムであって、
　立体視のための左目用画像及び右目用画像を表示する画像表示装置と、
　前記画像表示装置に表示された画像を立体視するために観察者に装着される立体視メガネと、
　基準方向に対する前記観察者の両眼を結ぶ直線の傾きを測定する傾き測定器とを備え、
　前記立体視メガネは、
　前記観察者の一方の目に入射されるべき光を透過させ、かつ、入射側の光軸及び出射側の光軸の方向を変更する光軸変更器と、
　前記直線の傾きによる前記観察者からの前記画像の見え方への影響を小さくするように、前記傾き測定器で測定された傾きに応じて前記光軸変更器の入射側の光軸及び出射側の光軸のうちの少なくとも一方の方向を変更させる制御部とを有する
立体画像表示システム。
　請求項１に記載の立体画像表示システムにおいて、
　前記立体視メガネは、前記傾き測定器を更に有し、
　前記前記傾き測定器は、前記立体視メガネの傾きを測定することによって前記直線の傾きを測定する
立体画像表示システム。
　立体画像表示システムであって、
　画像表示装置と、
　基準方向に対する観察者の両眼を結ぶ直線の傾きを測定する傾き測定器とを備え、
　前記画像表示装置は、
　立体視のための左目用画像及び右目用画像を生成する立体画像生成部と、
　前記直線の傾きによる前記観察者からの前記画像の見え方への影響を小さくするように、前記傾き測定器で測定された傾きに応じて前記左目用画像及び前記右目用画像のうちの少なくとも一方を移動させる処理を行う画像処理部と、
　前記画像処理部で処理された前記左目用画像及び前記右目用画像を表示する表示器とを有する
立体画像表示システム。
　請求項３に記載の立体画像表示システムにおいて、
　前記画像処理部は、前記左目用画像及び前記右目用画像のうちの少なくとも一方に平行移動をさせる
立体画像表示システム。
　請求項３に記載の立体画像表示システムにおいて、
　前記画像処理部は、前記左目用画像及び前記右目用画像を、所定の点を中心にして回転させる
立体画像表示システム。
　請求項３に記載の立体画像表示システムにおいて、
　前記画像表示装置に表示された画像を立体視するために観察者に装着される立体視メガネを更に備え、
　前記立体視メガネは、
　送信機と、
　前記傾き測定器とを有し、
　前記画像表示装置は、受信機を更に有し、
　前記傾き測定器は、前記立体視メガネの傾きを測定することによって前記直線の傾きを測定し、
　前記送信機は、前記傾き測定器で測定された傾きを送信し、
　前記受信機は、前記送信器から送信された傾きを受信し、
　前記画像処理部は、前記受信された傾きに応じて前記処理を行う
立体画像表示システム。
　請求項３に記載の立体画像表示システムにおいて、
　送信機を更に備え、
　前記画像表示装置は、受信機を更に有し、
　前記傾き測定器は、前記観察者の頭部に装着され、前記観察者の頭部の傾きを測定することによって前記直線の傾きを測定し、
　前記送信機は、前記傾き測定器で測定された傾きを送信し、
　前記受信機は、前記送信器から送信された傾きを受信し、
　前記画像処理部は、前記受信された傾きに応じて前記処理を行う
立体画像表示システム。
　請求項３に記載の立体画像表示システムにおいて、
　前記傾き測定器は、
　前記観察者を撮影するカメラと、
　前記カメラで撮影された前記観察者の頭部に付けられた識別用のマーカーの位置又は向きを認識し、認識結果に基づいて前記直線の傾きを測定する、画像認識部とを有する
立体画像表示システム。
　請求項３に記載の立体画像表示システムにおいて、
　前記傾き測定器は、
　前記観察者を撮影するカメラと、
　前記カメラで撮影された前記観察者の両目の位置又は頭部の向きを認識する顔認識機能を有し、認識結果に基づいて前記直線の傾きを測定する、画像認識部とを有する
立体画像表示システム。
　画像表示装置に表示された画像を立体視するために観察者に装着される立体視メガネであって、
　基準方向に対する前記立体視メガネの傾きを測定する傾き測定器と、
　前記観察者の一方の目に入射されるべき光を透過させ、かつ、入射側の光軸及び出射側の光軸の方向を変更する光軸変更器と、
　前記観察者の両眼を結ぶ直線の傾きによる前記観察者からの前記画像の見え方への影響を小さくするように、前記傾き測定器で測定された傾きに応じて前記光軸変更器の入射側の光軸及び出射側の光軸のうちの少なくとも一方の方向を変更させる制御部とを備える
立体視メガネ。