(57)【要約】【課題】観察距離に変化があっても縦方向に歪みがない状態で立体像を観察することができる立体表示装置が得ること。【解決手段】水平方向の視差画像を生成する視差画像生成手段と、  該視差画像生成手段で生成された視差画像を表示する表示手段とを有し、  該水平方向の視差画像からの複数の光線によって形成される交点からの視差画像に基づく複数の光線を観察者の瞳に入射させて、  該光線の交点位置に観察者の眼の輻輳と調節位置が合致するようにして立体像を観察する立体表示装置において、  該表示手段から観察者までの観察距離に応じて、該表示手段に表示する視差画像の縦方向の圧縮伸張率を可変とする圧縮伸張手段とを有すること。【選択図】図３
2006313265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向の視差画像を生成する視差画像生成手段と、
該視差画像生成手段で生成された視差画像を表示する表示手段とを有し、
該水平方向の視差画像からの複数の光線によって形成される交点からの視差画像に基づく複数の光線を観察者の瞳に入射させて、
該光線の交点位置に観察者の眼の輻輳と調節位置が合致するようにして立体像を観察する立体表示装置において、
該表示手段から観察者までの観察距離に応じて、該表示手段に表示する視差画像の縦方向の圧縮伸張率を可変とする圧縮伸張手段とを有すること
を特徴とする立体表示装置。
【請求項２】
水平方向の視差画像を生成する視差画像生成手段と、
該視差画像生成手段で生成された視差画像を表示する表示手段とを有し、
該水平方向の視差画像からの複数の光線によって形成される交点からの視差画像に基づく複数の光線を観察者の瞳に入射させて、
該光線の交点位置に観察者の眼の輻輳と調節位置が合致するようにして立体像を観察する立体表示装置において、
該表示手段から観察者までの観察距離を検出する距離検出手段と、該距離検出手段からの距離情報に応じて、該表示手段に表示する視差画像の縦方向の圧縮伸張率を可変とする圧縮伸張手段とを有すること
を特徴とする立体表示装置。
【請求項３】
水平方向の視差画像を生成する視差画像生成手段と、
該視差画像生成手段で生成された視差画像を表示する表示手段とを有し、
該水平方向の視差画像からの複数の光線によって形成される交点からの視差画像に基づく複数の光線を観察者の瞳に入射させて、
該光線の交点位置に観察者の眼の輻輳と調節位置が合致するようにして立体像を観察する立体表示装置において、
該表示手段から観察者までの観察距離が第１の距離範囲のときには、該表示手段の第１領域に視差画像を表示し、
該第１の距離範囲と異なる第２の距離範囲のときには、該表示手段の第２領域に視差画像を表示しており、
該第１領域と第２領域は、横方向の長さが同じで縦方向の長さが異なっており、
該表示手段に表示する視差画像の縦方向の長さに応じて該視差画像の縦方向の圧縮伸張率を可変とする圧縮伸張手段とを有すること、
を特徴とする立体表示装置。
【請求項４】
水平方向の視差画像を生成する視差画像生成手段と、
該視差画像生成手段で生成された視差画像を表示する表示手段とを有し、
該水平方向の視差画像からの複数の光線によって形成される交点からの視差画像に基づく複数の光線を観察者の瞳に入射させて、
該光線の交点位置に観察者の眼の輻輳と調節位置が合致するようにして立体像を観察する立体表示装置において、
表示手段から観察者までの観察距離、及び観察者の視点の左右位置等の視点情報を検出する視点検出手段を備え、
前記視差画像生成手段は、該視点検出手段から得た視点情報に基づいて視点近傍に視差画像を表示し、視点情報に基づいて視差画像の縦方向の圧縮伸張を行う圧縮伸張手段を有することを特徴とする立体表示装置。
【請求項５】
前記表示手段からの基準観察距離をＬｒ、観察者が実際に観察している観察距離をＬｍ、
立体像の該表示手段からの飛び出し量をＤ、基準観察距離Ｌｒ且つ飛び出し量Ｄの位置で高さＨｒを再生するときの該表示手段の視差画像の高さをｈｒ、
観察距離Ｌｍ且つ該飛び出し量Ｄの位置で高さＨｒの立体像を再生するときの該表示手段上の視差画像の高さをｈｍとするとき、
前記圧縮伸張手段は、
ｈｍ＝ｈｒ（１−Ｄ／Ｌｒ）／  （１−Ｄ／Ｌｍ）
となるように、該表示手段の視差画像の縦方向の圧縮伸張を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項の立体表示装置。
【請求項６】
観察距離又は／及び圧縮伸張率を入力する入力手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項の立体表示装置。
【請求項７】
観察距離を検出する距離検出手段を備え、該距離検出手段から得た観察距離に応じて、前記圧縮伸張手段は、視差画像の縦方向の圧縮伸張率を可変とすることを特徴とする請求項１又は３の立体表示装置。
【請求項８】
前記視差画像生成手段が前記表示手段上に２次元画像と３次元画像の表示の切り替え或いは混在表示を行うときには、前記圧縮伸張手段は、該表示手段上の２次元画像の表示時或いは２次元画像の表示部分に関して、縦方向の視差画像の圧縮伸張を省くことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項の立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の視差画像を観察者に表示することで立体表示を行う立体表示装置に関し、特に表示手段に３つ以上の水平視差画像を表示し該視差画像に基づく光線の交点位置に眼の輻輳が位置するように焦点調節を誘導することによって立体像を観察するようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体像（立体像，３次元物体）を観察する方法が様々試みられている。
【０００３】
このうち、左右２枚の視差画像を観察者の眼に各々表示する、所謂、２眼式の立体表示装置は構成が簡素なため、広く用いられている。この直視型の２眼式の立体表示装置にはパララックスバリア方式（非特許文献１）とレンチキュラ方式が広く知られている。
【０００４】
非特許文献１では、複数視点からの複数視差画像のうち、少なくとも左右視差画像を交互に配列されたストライプ画像と、このストライプ画像から所定の距離だけ離れた位置に所定の開口部を有するスリット（パララックスバリアと呼ばれる）を設けて構成している。そしてこのスリットを介して、左右それぞれの眼でそれぞれの眼に対応した視差画像を観察することにより立体視を行っている。
【０００５】
一方、レンチキュラ方式はディスプレイの前面にかまぼこ状のレンズを多数一方向にならべたレンチキュラを設け、空間的に左右の眼に入る画像（視差画像）を分離して、観察者に立体像を観察させている。
【０００６】
上述のように左右２枚の視差画像を用いる２眼式の立体表示装置では立体に観察できる立体観察領域が狭い。更に２眼式の立体表示装置では観察者の移動に伴う運動視差が発生しないため、実在感に乏しい立体像になりやすい。
【０００７】
この短所を克服するため、３つ以上の視差画像を観察者に表示する多眼式の立体表示装置が提案されている。
【０００８】
この多眼式の立体表示装置における立体視の方式として、複数台の投射型表示装置からレンチキュラスクリ−ンに視差画像を投影する方式がある。また、液晶表示装置やプラズマディスプレイなどのフラットディスプレイとパララックスバリアやレンチキュラを組み合わせて多眼表示する方式も知られている。
【０００９】
一般にレンチキュラやパララックスバリアを用いて多眼表示する立体表示装置は水平方向のみ解像度が劣化し、水平方向と垂直方向の解像度バランスが悪くなる傾向がある。この水平解像度のみの劣化を垂直方向に分散して解像劣化を平均化した立体表示装置が知られている（特許文献１、２）。
【００１０】
前述の２眼式は眼の調節機能による立体認識と両眼視差による立体認識との間に矛盾が生じるため、観察者は疲労や違和感を覚えることが少なくない。そこで両眼視差のみに頼らず、眼のその他の立体認識機能を満足する３次元像再生の方法がいくつか試みられている（非特許文献２）。
【００１１】
非特許文献２の第３章８節「超多眼領域の立体視覚に関する研究」によれば、観察者の瞳孔の空間周波数よりも高い周波数で視点が標本化され実在の物体と同様に連続的な視差が再現される「超多眼領域」の立体表示下においては、観察者の単眼に複数の視差画像が入射しており、この効果として観察者の眼の焦点調節が、輻輳によって誘導される立体像の近傍に導かれ、観察者の疲労や違和感が軽減される、とされている。
【００１２】
つまり、従来から行われている２視点からの視差画像を両眼に対して呈示する立体表示方法を、ｎ視点からの視差画像をｎ視点に対して呈示する方法に拡張し、なおかつｎ個の視点の隣り合う２点間距離を観察者の瞳孔よりも小さくした場合、「単眼視差効果」により目が疲れにくい立体表示となる、という見解が示されている。さらに非特許文献２の報告書第３章６節「集束化光源列（ＦＬＡ）による多眼立体表示装置の研究開発」では上記理論を実践する具体例が示されている。
【００１３】
又光線の交点を用いて３Ｄ映像（立体映像）を表現する新しい立体表示方法が知られている（非特許文献３）。非特許文献３では図７に示すように，光線生成手段（Ｌｉｇｈｔ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）２８１，光線偏向手段（Ｌｉｇｈｔ  ｂｅａｍ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）２８２，光線出射点列（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ  ａｒｒａｙ）２８３の３つの手段を用いて光線の交点を形成することで立体像を表現する。光線生成手段２８１は微小径の平行光ビ−ムを形成し，光線偏向手段２８２は平行光ビ−ム同士を３次元空間の任意の位置で交わらせて光線交点を形成する。光線が偏向する点はすべて光線出射点列２８３として高密度に配置される。
【００１４】
非特許文献３によれば，交点を形成した光線が２本以上同時に観察者２８４の瞳２８５に入射する状態であれば，観察者の眼の焦点調節は立体像の近傍に導かれ立体視するときの観察者の疲労や違和感が軽減される，としている。
【００１５】
尚、以下本明細書中では、単眼内に複数の視差画像や光線を入射し目の輻輳位置に焦点調整を誘導することは超多眼方式と光線再現方式も同様なため、同意語として扱う。
【非特許文献１】Ｓ．Ｈ．Ｋａｐｌａｎ，  “Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｐａｒａｌｌａｘ  Ｂａｒｒｉｅｒｓ”，  Ｊ．ＳＭＰＴＥ，Ｖｏｌ．５９，Ｎｏ．７，ｐｐ．１１−２１（１９５２）
【非特許文献２】「高度立体動画像通信プロジェクト最終成果報告書」（平成９年，通信・放送機構）
【非特許文献３】「３次元画像コンファレンス２０００」講演論文集ｐｐ９５−９８「光線再現方式による３次元像再生」
【特許文献１】特許第０２９６６７６２号
【特許文献２】特開２００１−２１１４６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
超多眼方式で横視差のみを利用し、観察者の目の輻輳位置に焦点調節を誘導する立体表示装置においては、適正な（設計された）観察位置（観察距離）以外では縦方向に立体像が歪んで観察されるという問題点があった。
【００１７】
本発明は、観察距離に変化があっても縦方向に歪みがない状態で立体像を観察することができる立体表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の立体表示装置は、
◎水平方向の視差画像を生成する視差画像生成手段と、
該視差画像生成手段で生成された視差画像を表示する表示手段とを有し、
該水平方向の視差画像からの複数の光線によって形成される交点からの視差画像に基づく複数の光線を観察者の瞳に入射させて、
該光線の交点位置に観察者の眼の輻輳と調節位置が合致するようにして立体像を観察する立体表示装置において、
該表示手段から観察者までの観察距離に応じて、該表示手段に表示する視差画像の縦方向の圧縮伸張率を可変とする圧縮伸張手段とを有すること
を特徴としている。
【００１９】
◎水平方向の視差画像を生成する視差画像生成手段と、
該視差画像生成手段で生成された視差画像を表示する表示手段とを有し、
該水平方向の視差画像からの複数の光線によって形成される交点からの視差画像に基づく複数の光線を観察者の瞳に入射させて、
該光線の交点位置に観察者の眼の輻輳と調節位置が合致するようにして立体像を観察する立体表示装置において、
該表示手段から観察者までの観察距離を検出する距離検出手段と、該距離検出手段からの距離情報に応じて、該表示手段に表示する視差画像の縦方向の圧縮伸張率を可変とする圧縮伸張手段とを有すること
を特徴としている。
【００２０】
◎水平方向の視差画像を生成する視差画像生成手段と、
該視差画像生成手段で生成された視差画像を表示する表示手段とを有し、
該水平方向の視差画像からの複数の光線によって形成される交点からの視差画像に基づく複数の光線を観察者の瞳に入射させて、
該光線の交点位置に観察者の眼の輻輳と調節位置が合致するようにして立体像を観察する立体表示装置において、
該表示手段から観察者までの観察距離が第１の距離範囲のときには、該表示手段の第１領域に視差画像を表示し、
該第１の距離範囲と異なる第２の距離範囲のときには、該表示手段の第２領域に視差画像を表示しており、
該第１領域と第２領域は、横方向の長さが同じで縦方向の長さが異なっており、
該表示手段に表示する視差画像の縦方向の長さに応じて該視差画像の縦方向の圧縮伸張率を可変とする圧縮伸張手段とを有すること、
を特徴としている。
【００２１】
◎水平方向の視差画像を生成する視差画像生成手段と、
該視差画像生成手段で生成された視差画像を表示する表示手段とを有し、
該水平方向の視差画像からの複数の光線によって形成される交点からの視差画像に基づく複数の光線を観察者の瞳に入射させて、
該光線の交点位置に観察者の眼の輻輳と調節位置が合致するようにして立体像を観察する立体表示装置において、
表示手段から観察者までの観察距離、及び観察者の視点の左右位置等の視点情報を検出する視点検出手段を備え、
前記視差画像生成手段は、該視点検出手段から得た視点情報に基づいて視点近傍に視差画像を表示し、視点情報に基づいて視差画像の縦方向の圧縮伸張を行う圧縮伸張手段を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、どのような観察距離であっても縦方向に歪みがない状態で立体像を観察することができる立体表示装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
超多眼方式は目の輻輳位置に焦点距離を誘導し、立体視するときの観察者の疲労の低減を図っているが、非常に多くの視差画像、即ち、表示情報量が必要となる。この問題は目の調節を誘導しない多眼方式も同様である。例えば、水平方向の視差（以下、単に横視差という）が２０眼、垂直方向の視差（以下、単に縦視差という）が２０眼と仮定すると、必要な視差画像は横視差数と縦視差数の積となり４００眼必要となる。現実のシステムで扱う視差画像が膨大になると次の問題点が生じる。
【００２４】
・画像処理の負荷が大きく、処理が遅くなる。
【００２５】
・画像デ−タを電子的に送る場合等、現状のインフラでは扱いが難しい。
【００２６】
・処理するハ−ドウエアの負担が大きくなる。
【００２７】
・大容量デ−タを扱うので、必然的にハ−ドウエアとソフトウエアのコストが高くなる。
【００２８】
以上の問題点により、縦視差画像を表示しない多眼方式や超多眼方式が試みられている。これは、横視差画像が人間の奥行き知覚に支配的なことにより、縦視差画像を省いている。
【００２９】
縦視差画像が表現された方がより自然な立体像が再生できることは言うまでも無いが、実用上はデ−タ量を減らすために横視差画像だけで表示されることが多い。尚、左右の２視差のみで表示する２眼式の立体表示装置も水平方向のみの視差画像で縦視差画像が存在しないが広く用いられており、横視差画像のみでも実用的であることを示している。
【００３０】
横視差画像のみで立体像を表示し、目の焦点調節を誘導する超多眼方式は、観察距離によって縦方向に画像が歪む。
【００３１】
本実施例では、この縦方向の画像の歪みの補正を行っている。尚、２眼式の場合は輻輳位置に焦点調節が誘導されないので、縦方向の歪みは生じない。
【００３２】
次に本発明の各実施例を説明する。
【００３３】
尚、以下の各実施例においては、
水平方向の視差画像を生成する視差画像生成手段と、
視差画像生成手段で生成された視差画像を表示する表示手段とを有し、
水平方向の視差画像からの複数の光線によって形成される交点からの視差画像に基づく複数の光線を観察者の瞳(眼)に入射させて、
光線の交点位置に観察者の眼の輻輳と調節位置が合致(尚、ここで「合致」とは立体視ができる程度に合致していれば良い意味である。)するようにして立体像を観察している。
【実施例１】
【００３４】
本発明の立体表示装置（立体画像表示装置）は観察者の単眼に入射する複数の光線の交点で立体の奥行きを表現するタイプの立体表示装置である。このタイプの立体表示装置について立体視の原理を接眼する。
【００３５】
尚、本発明者はこの立体視の原理を例えば特開２００１−２６４６９１号公報や特開２００２−２２１６９１号公報等に開示している。
【００３６】
従来多くの立体表示装置は両眼視差を用いて立体画像を表現する。これは人間が立体を両眼で観察するときに、右眼の網膜像と左眼の網膜像に視差が生じており、立体知覚においてこの視差を利用している。
【００３７】
こうした視差を持つ２枚の画像を左右眼に独立に呈示すれば、立体認識が可能になる。図１（ａ），（ｂ）は光線再現方式の立体認識の原理の説明図であり、観察距離ＬａとＬｂの場合の平面図を示している。
【００３８】
図１（ａ），（ｂ）は立体（物体）像２上の点（輝点）１の奥行きを光線交点として認識している状態を示している。３は表示手段（表示パネル）であり、３以上の水平視差画像を表示し、これによって立体像２を観察するようにしている。表示手段３上に点１Ｒａ（１Ｒｂ）を表示してこれを右眼ＥＲのみに呈示し、表示手段３上に点１Ｌａ（１Ｌｂ）を表示してこれを左眼ＥＬのみに呈示すると、眼の輻輳が点１の位置に合う。人間の視覚認識系は点１Ｒａ（１Ｒｂ）と右眼ＥＲを結ぶ直線と、点１Ｌａ（１Ｌｂ）と左眼ＥＬを結ぶ直線の交点位置に点１を立体的に認識することができる。
【００３９】
尚、点１Ｒａと１Ｌａ、１Ｒｂと１Ｌｂは輝点１を表示するために発光している表示手段３の各画素であり、任意角度で任意強度の光線を射出している。観察者が立体的に観察する立体像２は、輝点１の集合で構成される。表示手段３は画素１Ｒａと１Ｌａ、画素１Ｒｂと画素１Ｌｂを含み、平面的に任意方向と任意強度で光線を射出する画素が２次元アレイ状に構成されている。
【００４０】
尚、本実施例は横視差画像のみの表示であるため、任意方向に光線射出する表示手段（表示パネル）３は横方向のみ任意方向に射出できれば良い構成となっている。Ｄは立体像２の表示手段３からの飛び出し量を示している。
【００４１】
図１（ａ）では観察距離Ｌａにおいて、画素１Ｒａと１Ｒｂによって輝点１を表現している。図１（ｂ）では、観察距離Ｌｂにおいて、図１（ａ）の観察距離Ｌａとは異なり画素１Ｒａと１Ｒｂによって輝点１を表現している。このように観察距離に関係なく輝点、即ち、立体像を再生でき、同時に観察者の焦点調節を目の輻輳位置に導くことができる。
【００４２】
図２（ａ），（ｂ）は図１（ａ），（ｂ）に対応する側面図である。
【００４３】
図２（ａ），（ｂ）は、横視差画像のみの超多眼方式で、観察距離によって縦方向に立体像が歪むことを説明する為のものである。
【００４４】
図２において４と４’は表示手段３の画素（図中の白抜き四角）によって再生される立体像である。ｈは立体像４または４’を再生するために表示手段３の画素が発光している部分の高さである。ＨａとＨｂは観察者が観察する立体像の高さである。
【００４５】
縦方向に関しては横方向と異なり、画素からの光線を任意の角度で射出することはできず、通常の２次元ディスプレイの画素と同様である。尚、立体像４，４'の再生位置（表示手段３からの飛び出し位置）は図１で説明したように飛び出し量Ｄの位置に再生される。
【００４６】
飛び出し量Ｄの位置に立体像４，４'が認識される。このため、図２（ａ）において観察距離Ｌａで観察される立体像の高さＨａは幾何学的に決り、Ｈａ：（Ｌａ−Ｄ）＝ｈ：Ｌａとなる。即ち、高さＨａ＝ｈ（１−Ｄ／Ｌａ）となる。また、図２（ｂ）において、観察距離Ｌｂのときは、高さＨｂ＝ｈ（１−Ｄ／Ｌｂ）となる。このように観察距離によって観察される立体像の高さが異なり、観察距離に応じて立体像としては縦方向に歪んだ立体像が再生される（観察される）。
【００４７】
これは観察距離の変化によって、立体像が縦方向に種々な割合で歪んで観察されてしまうので立体表示装置として望ましくない。。
【００４８】
例えば、机上作業での立体表示装置と観察者の距離、イベント展示場における立体表示装置と観察者との距離等、観察環境によって様々な観察距離で観察される場合がある。
【００４９】
そこで本実施例では、表示手段と観察者との距離（観察距離）に応じて、圧縮伸張手段によって表示手段に表示する視差画像の圧縮伸張率を変えて、観察される縦方向の立体像の歪みを補正している。
【００５０】
図３（ａ），（ｂ）は本発明の実施例１の観察距離によって縦方向の立体像の歪みを補正するときの側面説明図である。
【００５１】
図３は、観察距離によって画像補正を行い、立体像の歪み補正する状態を示している。図３（ａ），（ｂ）において、Ｌｒ，Ｌｍは観察距離、Ｈｒは観察される立体像５の高さ、ｈｒ，ｈｍは表示手段３の画素が発光している部分の高さ（表示画像の高さ）である。
【００５２】
図３（ａ）は観察距離が距離Ｌｒで設計値のときであり、観察される立体像５に歪みがなく表示されている基準状態である。図３（ｂ）は図３（ａ）の基準状態から観察者が移動して観察距離Ｌｍになったときを示している。図３（ａ）の基準状態のときの立体像５の高さは、Ｈｒ＝ｈｒ（１−Ｄ／Ｌｒ）である。図３（ｂ）のときの立体像５の高さが図３（ａ）のときと同じ高さＨｒとなるように圧縮伸張手段によって表示手段３の画素の高さｈｍを設定している。このとき
Ｈｒ＝ｈｍ（１−Ｄ／Ｌｍ）
である。
【００５３】
本実施例では基準状態での観察距離Ｌｒに対して観察者が移動し、観察距離が変化したとき（距離Ｌｍになったとき）、それに応じて表示手段３の縦方向の画素の発光数を変えて高さｈを制御して観察される立体像の歪みが少なくなるようにしている。
【００５４】
即ち
ｈｒ（１−Ｄ／Ｌｒ）＝ｈｍ（１−Ｄ／Ｌｍ）
ｈｍ＝ｈｒ（１−Ｄ／Ｌｒ）／  （１−Ｄ／Ｌｍ）
となるように縦方向に表示パネル３の画像を圧縮或いは伸張して立体像の歪みがなく、観察できるようにしている。
【００５５】
このときの表示手段３の画素の発光を制御して、高さを変化させる方法としてたとえば、立体表示装置がコンピュ−タに接続されている場合は、コンピュ−タの操作や入力によって観察距離、或いは圧縮伸張比を入力すれば良い。また、本立体表示装置の中で縦方向の圧縮伸張機能がある場合、立体表示装置に設けたボタン等で観察距離や圧縮伸張比を設定しても良い。
【００５６】
図６は本実施例のフローチャートの処理ブロック図の説明図である。図６においてステップＳ１で観察位置更新検知部で観察者の位置が変更になったか否かを検知する。観察者の位置は観察者が任意に入力する。この他観察者の位置は距離検出手段で検出した距離情報に基づいて判断している。
【００５７】
ステップＳ２では観察位置の領域判定部で観察位置が所定位置（設計値）から所定の距離範囲内か否かを判定する。所定の距離範囲内では処理を行わない。ここで所定の距離範囲は任意に設定している。
【００５８】
ステップＳ３では画像圧縮伸張手段で縦方向の視差画像の圧縮伸張率を更新する。
【００５９】
ステップＳ４では視差画像生成手段で表示手段上の視差画像の生成を行う。
【００６０】
以上のように本実施例では、表示手段から観察者までの観察距離に応じて、表示手段に表示する視差画像の縦方向の圧縮伸張率を可変としている。
【００６１】
特に表示手段３から観察者までの観察距離が第１の距離範囲のときには、表示手段３の第１領域に視差画像を表示し、
第１の距離範囲と異なる第２の距離範囲のときには、表示手段３の第２領域に視差画像を表示しており、
第１領域と第２領域は、横方向の長さが同じで縦方向の長さが異なっており、
表示手段３に表示する視差画像の縦方向の長さに応じて視差画像の縦方向の圧縮伸張率を可変としている。
【実施例２】
【００６２】
図４，図５は本発明の実施例２の要部ブロック図である。実施例２では、立体表示装置に観察位置までの距離を検出する距離検出手段２１を設けて、距離検出手段２１で得られた距離情報に基づいて圧縮伸張手段２３によって表示手段２４の画素の発光を制御して、高さｈを変えている。
【００６３】
実施例１では観察者が観察距離を立体表示装置又はホストコンピュ−タに入力して、縦方向の視差画像の圧縮或いは伸張を行っている。この方法は、観察距離が変わるたびに観察距離を入力する必要がある。観察者にとっては自動で観察距離又は圧縮伸張率の入力ができることが望まれる。そこで実施例２では距離検出手段２１或いは視点位置検出手段２５をもとに自動的に立体像の縦方向の歪みを補正している。
【００６４】
まず図４の距離検出手段２１を用いる実施例について説明する。
【００６５】
図４のシステム構成図において、２１は観察者と立体表示装置との距離、即ち、観察距離を検出する距離検出手段である。距離検出手段２１としては次の手段が適用できる。
【００６６】
・観察者に磁界発生器、立体表示装置側に磁界検出器を設ける磁気式距離検出手段
・立体表示装置から超音波を出して、その反射を検出する距離検出手段
・赤外光を観察者に照射し、その反射を三角測量で測定する距離検出手段
・ステレオカメラの画像をテンプレ−トマッチングで対応点をもとめ、距離を検出する距離検出手段
２２は立体画像を立体表示手段２４で表示するために画像の並べ替え等を行う視差画像生成手段、２３は観察距離検出手段２１からの観察距離情報をもとに実施例１で述べたように視差画像の縦方向を圧縮或いは伸張する圧縮伸張手段である。
【００６７】
尚、視差画像生成手段２２と圧縮伸張手段２３の処理の順序が逆、又は同時に進行しても良い。
【００６８】
次に図５の視点位置検出手段２５を用いる実施例について説明する。
【００６９】
２眼式の立体表示装置では、立体視できる領域を拡大する目的で観察者の視点位置を検出し、その視点位置に立体視領域を追従させる視点追従が行われている。多眼方式、超多眼方式において、２眼式と同様に視点追従を行うと、一人で観察する場合には大幅に必要とする視差画像数を低減することができる。
【００７０】
図５は視点追従機能を有するシステムの構成図である。図４との差異を中心に述べる。視点位置検出手段２５は図４の距離検出手段２１と異なり、立体表示装置と観察者の左右方向の位置検出も必要になる。この左右方向の位置情報を視差画像生成手段２６に送り、視差画像生成手段２６では観察者の視点或いは視点近傍のみの視差画像を生成する。
【００７１】
図中の視点画像生成手段２６、圧縮伸張手段２７及び立体画像の表示部手段は観察者の視点或いは近傍のみの処理であり、これば図４のシステムと異なり、処理負荷を大幅に省いている。
【００７２】
尚、以上の各実施例においては、表示手段３上の一部又は全てに２次元画像を表示し、３次元画像と一緒に又は２次元画像のみを切り替えて観察するようにしても良い。このときは圧縮伸張手段は２次元画像の領域については圧縮伸張を行っていない。
【００７３】
コンピュ−タシステムやテレビジョンシステムでは、従来のデ−タやソ−スを使用するために２次元画像表示の要求がある。立体表示装置では２次元画像と３次元画像の表示の切替可能なものや、画面の一部に２次元画像或いは３次元画像を混在表示するものが提案されている。
【００７４】
本実施例においての２次元画像と３次元画像の切替時の動作は次のようにしている。２次元画像表示のときには観察者の焦点調節は立体表示装置の表示手段２８に固定されているため、上述したような縦方向に立体像が歪むことがない。よって、２次元画像表示のときには縦方向の圧縮伸張処理を行わない。これは混在表示のときも同様である。
【００７５】
以上のように各実施例によれば、観察距離に応じて表示手段に表示する視差画像の縦方向の圧縮伸張率を変えることにより、縦方向に歪みのない立体像を観察できる。
【００７６】
また、距離検出手段を更に設けることで使い勝手の良い立体表示装置が得られる。又視点位置検出手段を設けることで、更に画像処理の負荷を減らすことができる。
【００７７】
この他２次元表示と３次元表示の切り替え表示或いは混在表示するとき、２次元表示時或いは２次元表示部分で縦方向の視差画像の圧縮伸張を省くことで処理負荷の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る光線再現方式の平面図
【図２】横視差画像のみの超多眼方式で縦方向に観察される立体像が歪む説明図
【図３】本発明において観察距離によって画像補正を行い、立体像の歪みを補正した側面図
【図４】実施例２のシステム構成図
【図５】実施例２の視点追従機能を有するシステムの構成図
【図６】本発明に係るフローチャートの説明図
【図７】従来の光線再現方式の説明図
【符号の説明】
【００７９】
１    光線の交点
２    立体像
３    表示手段
４，４’，５    立体像
２１    距離検出手段
２２，２６    視差画像生成手段
２３，２７    圧縮伸張手段
２４，２８    立体表示手段
ＥＬ      観察者の左眼
ＥＲ      観察者の右眼
Ｌａ，Ｌｂ    観察距離
【図１】
2006313265.tif 000003
【図２】
2006313265.tif 000004
【図３】
2006313265.tif 000005
【図４】
2006313265.tif 000006
【図５】
2006313265.tif 000007
【図６】
2006313265.tif 000008
【図７】
2006313265.tif 000009