(57)【要約】【課題】水平解像度の劣化がなく、通常の表示画面に横長でワイド感のある画像が表示できる３次元画像鑑賞システムを提供する。【解決手段】左眼用画像と右眼用画像とを通常の表示画面に交互に表示し、左右で偏光方向が直交する偏光フィルタの付いた専用メガネを用いて前記左眼用画像と右眼用画像とを分離し、それぞれ対応する眼で観察する。このとき、専用メガネは、鑑賞者の左右の視線方向をそれぞれ内側に曲げるレンズを有すると共に、左眼用画像と右眼用画像は、それぞれ左眼用画像の撮像範囲は左に、右眼用画像の撮像範囲は右にオフセットして撮像された画像を使用することにより横長でワイド感のある画像が表示できる３次元画像鑑賞システムを提供できる。【選択図】図１
2006003823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左眼用画像と右眼用画像とを同一画面に交互に切換えて表示すると共に、それぞれ直交する偏光成分を交互に透過する偏光板を通して出力し、専用メガネを使用して前記左眼用画像と右眼用画像とを対応する眼で観察する３次元画像鑑賞システムにおいて、
前記専用メガネは、左右に、偏光方向が直交する偏光フィルタ部と鑑賞者の左右の視線方向をそれぞれ内側に曲げるレンズ部とを組み合わせたものであり、
前記左眼用画像と右眼用画像は、それぞれ左眼用画像の撮像範囲は左に、右眼用画像の撮像範囲は右に、所定角度のオフセットをして撮像された画像である
ことを特徴とする３次元画像鑑賞システム。
【請求項２】
左眼用画像と右眼用画像とを同一画面に交互に切換えて表示し、専用メガネを使用して前記左眼用画像と右眼用画像とを対応する眼で観察する３次元画像鑑賞システムにおいて、
前記専用メガネは、左右に、前記表示画像に同期して交互に光を透過するシャッター部と鑑賞者の左右の視線方向をそれぞれ内側に曲げるレンズ部とを組み合わせたものであり、
前記左眼用画像と右眼用画像は、それぞれ左眼用画像の撮像範囲は左に、右眼用画像の撮像範囲は右に、所定角度のオフセットをして撮像された画像である
ことを特徴とする３次元画像鑑賞システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左眼用および右眼用の画像を所定の時間ごとに交互に切換えて表示し、両眼でそれぞれの眼に対応した画像を見ることにより立体画像を鑑賞する３次元画像鑑賞システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
左眼と右眼の視差を利用して平面画像を立体的に見る３次元画像鑑賞システムとして特許文献１、２および３に記載されているものがある。
即ち、特許文献１には、表示画面を左右に半分ずつの領域に分け、左側に左眼用（又は右眼用）の画像を表示し、右側に右眼用（又は左眼用）の画像を表示して専用メガネを介して鑑賞するようにしたものであり、この３次元画像鑑賞システムにおいては、偏光フィルタ等からなる画像分離手段が設けられており、左眼には左眼用画像のみが見えるようにし、右眼には右眼用画像のみが見えるようにして立体画像が得られることが記載されている。
【０００３】
又、特許文献２には、水平方向において左眼用の画素列と右眼用の画素列とが交互に形成された表示画面と、この表示画面の鑑賞者側に、水平方向において光を透過する透過部と光を遮断するバリア部とが交互に形成されているパララックスバリアを配置したものを用い、この表示画面の左眼用の画素列から出射される光は鑑賞者の左眼に入光し、また、この表示画面の右眼用の画素列から出射される光は鑑賞者の右眼に入光するようにして、裸眼で立体画像が得られる装置が記載されている。
【０００４】
更に、特許文献３には、表示画面に左眼用の画像と右眼用の画像とを交互に表示させ、この両画像を異なる方向に偏光させると共に、鑑賞者には左眼と右眼で異なる方向に偏光した偏光メガネをかけるようにし、これにより左眼用の画像は左眼だけに、右眼用の画像は右眼だけに入るようにすることができ、立体画像が得られることが記載されている。
【特許文献１】特開平７−７５１３６号公報
【特許文献２】特開平７−２６１１１９号公報
【特許文献３】特開平７−１５９７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の表示装置においては、１つの表示画面を左右２つの領域に分けて左眼用画像および右眼用画像を表示するので、表示される画像の解像度や画素数は表示画面全体を用いて１つの画像を表示する場合に比較して半分に低下してしまう問題があり、更に、画面が縦長になるためにワイド感が損なわれる問題も併せて有する。
又、特許文献２の装置は、水平方向の画素列毎に左眼用画像と右眼用画像を交互に並べて表示するという特殊な構造の表示装置であると共に、左右画像の水平解像度が半分に落ちる問題を有している。
【０００６】
一方、特許文献１および特許文献３の装置は、偏光を用いて左右の画像を分離するために原理的に画面の明るさが低下する問題がある。
更に、特許文献３の装置は、左眼用画像および右眼用画像を交互に表示するので、単位時間当りの画像数が半分となり、動きの速い画像の表示ではちらつきが生ずる問題を有する。
又、上記従来の３次元画像鑑賞システムでは、横長のワイド画面を表示させる場合には縦方向を縮めて全体を小さく表示するか、又は、表示装置そのものを横長サイズのものに交換しなければならなかった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたものであり、水平解像度の劣化がなく、通常の表示画面に横長でワイド感のある画像が表示できる３次元画像鑑賞システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決する手段として以下の（１）（２）に記載の構成からなる。すなわち、
（１）左眼用画像と右眼用画像とを同一画面に交互に切換えて表示すると共に、それぞれ直交する偏光成分を交互に透過する偏光板を通して出力し、専用メガネを使用して前記左眼用画像と右眼用画像とを対応する眼で観察する３次元画像鑑賞システムにおいて、
前記専用メガネは、左右に、偏光方向が直交する偏光フィルタ部と鑑賞者の左右の視線方向をそれぞれ内側に曲げるレンズ部とを有し、
前記左眼用画像と右眼用画像は、それぞれ左眼用画像の撮像範囲は左に、右眼用画像の撮像範囲は右に、所定角度のオフセットをして撮像された画像である
ことを特徴とする３次元画像鑑賞システム。
（２）左眼用画像と右眼用画像とを同一画面に交互に切換えて表示し、専用メガネを使用して前記左眼用画像と右眼用画像とを対応する眼で観察する３次元画像鑑賞システムにおいて、
前記専用メガネは、左右に、前記表示画像に同期して交互に光を透過するシャッター部と鑑賞者の左右の視線方向をそれぞれ内側に曲げるレンズ部とを有し、
前記左眼用画像と右眼用画像は、それぞれ左眼用画像の撮像範囲は左に、右眼用画像の撮像範囲は右に、所定角度のオフセットをして撮像された画像である
ことを特徴とする３次元画像鑑賞システム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、左眼用画像と右眼用画像は、それぞれ左眼用画像の画像範囲は左に、右眼用画像の画像範囲は右にオフセットして撮像された画像を観察するのであるから広い撮像範囲が表示され、通常の画面サイズであるにも拘らず、横長でワイド感のある３次元画像の鑑賞が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の各実施形態に係る３次元画像鑑賞システムについて、図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態における３次元画像鑑賞システムを示す平面図、図２は本発明による３次元画像鑑賞の仕組みを解説する図である。図３は本発明の第２の実施形態における３次元画像鑑賞システムを示す平面図である。
【実施例１】
【００１１】
まず、本発明の第１の実施形態について、図１〜図２を用いて説明する。
本発明の第１の実施形態における３次元画像鑑賞システムは、左眼用画像と右眼用画像とを同一画面に交互に切換えて表示すると共に、それぞれ直交する偏光成分を交互に透過する偏光板を通して出力し、専用メガネを使用して左眼用画像と右眼用画像とを対応する眼で観察する３次元画像鑑賞システムにおいて、専用メガネは、左右に、偏光方向が直交する偏光フィルタ部と鑑賞者の左右の視線方向をそれぞれ内側に曲げるレンズ部とを有すると共に、左眼用画像と右眼用画像は、それぞれ左眼用画像の撮像範囲は左に、右眼用画像の撮像範囲は右に、所定角度のオフセットをして撮像された画像を使用するものである。
【００１２】
図１において、液晶等のディスプレイによるアスペクト比が４対３の表示画面１１には後述する撮像カメラにより撮像された左眼用画像と右眼用画像が画像信号のフレーム周期で交互に切換えられて表示されている。
表示画面１１の手前には偏光板１２が設置されており、上記フレーム周期と同期して偏光方向が切換えられ、交互に表示される左眼用画像と右眼用画像はそれぞれ偏光方向が直交するような透過光となって出力される。
【００１３】
鑑賞者１５は、左眼１６Ｌと右眼１６Ｒの直前に置かれた左眼用レンズ１４Ｌと右眼用レンズ１４Ｒ、および左眼用偏光フィルタ１３Ｌと右眼用偏光フィルタ１３Ｒで構成された専用メガネを通して表示画面１１を見るようになっている。このとき、左眼用偏光フィルタ１３Ｌと右眼用偏光フィルタ１３Ｒは、それぞれ偏光方向が直交する２種の偏光フィルタを左右に使用する。
このような専用メガネで表示画面１１を観察することにより、鑑賞者１５の左眼は左眼用画像を、右眼は右眼用画像をそれぞれ観察することができるようになる。
また、左眼用レンズ１４Ｌと右眼用レンズ１４Ｒは後述するように両眼の視線方向をそれぞれ内側に曲げる働きをもっており、慣れていない鑑賞者でも楽に３次元画像鑑賞ができるようになる。
【００１４】
このような構成で鑑賞者が両眼で観察した左右の画像は、同一絵柄部分が重なる形で頭の中で合成され、更に、左右の画像中にわずかな位置のずれがあるとその部分は手前若しくは奥に見えて画像が立体的に見えるようになる。
なお、本実施例では左眼用画像と右眼用画像をフレーム周期で交互に切換えて表示したが、これに限ることなくフィールド周期であっても良いことは明白である。この場合、偏光板１２の偏光方向の切換えもフィルド周期となる。
【００１５】
次に、本発明による３次元画像鑑賞システムのオフセット撮像の仕組みと見え方について図２を用いて説明する。
図２において、（ａ）は原景色、（ｂ）は撮像カメラ、（ｃ）は鑑賞システムを示した図である。図（ｃ）の表示画面は説明を分かりやすくするため左右画像を並べて表示しているが、１つの画面に左右画像を交互に表示する本実施例と原理は同じである。
図２（ｂ）の撮像カメラ（左）２１と同（右）２２は略人間の目幅の間隔に設置されており、同図（ａ）の原景色をそれぞれ撮像する。撮像された画像は直接かあるいは既知の録画装置により記録再生を経て、同図（ｃ）の左画面２３と右画面２４に表示されている。この表示された画像を鑑賞者２５は左眼で左画面２３を、右眼で右画面２４を観察するのが３次元画像鑑賞システムであるが、本発明では、上記撮像カメラ２１と同２２の撮像方向を図示したごとく、撮像カメラ（左）２１は左方向に、撮像カメラ（右）２２は右方向に所定の角度傾けて撮像するようにしている。この傾けた角度をオフセットという。
【００１６】
このように左右の画像がオフセットを持って撮像されると、画像の範囲は左右で一致しなくなり、本来中心に位置していた部分は、左眼用画像は右に、右眼用画像は左にシフトする。一方、これまで写らなかった左端の先の部分が左眼用画像に入るようになり、同様にこれまで写らなかった右端の先の部分が右眼用画像に入るようになる。図２（ｃ）の画面２３と２４はその状態を示している。
【００１７】
このようにオフセットをもって撮像された左右画像をそれぞれの目で見ると、鑑賞者は左右の画像の中から特徴のある同じ絵柄の部分が頭の中で重なるように左右の視線の方向を微調整する。その結果、左右両方の画像に含まれている画像部分については立体的に観察できるようになる。
それに対し、左眼画像の左端部と右眼画像の右端部は、それぞれ一方の画像にしか無いため、本来立体視は原理的にできないのであるが、しかし、本発明者の観察によると、このような部分も画像が連続している場合には奥行き感が連続して感じられ、一方の画像にしかないにも拘らず、この部分も違和感なく全体の画像が立体的に観察されることが分かった。したがって、この部分については画像の範囲が左右に広がったことに相当する。
【００１８】
又、本発明者の観察によると、上記における左右画像の撮像範囲の重複部分は、全体の３分の２以上あることが視覚上好ましいことも分かった。このことから、左右画像にオフセットを持たせる本発明の３次元画像鑑賞システムでは、表示できる画像範囲は従来に比して３分の４倍のワイド可が図れることになる。
【００１９】
次に、図１に戻り、左眼用レンズ１４Ｌと右眼用レンズ１４Ｒの構造と働きについて説明する。同図に示すように、左眼用レンズ１４Ｌと右眼用レンズ１４Ｒは、それぞれ中心から半分に切った凸レンズと凹レンズを用い、凸レンズはレンズの中心（光軸）が鑑賞者の両眼の内側に、凹レンズは中心が外側になるよう重ねて配置したものである。
このようなレンズを通して見ることにより鑑賞者の視線は内側に曲がり、この結果、左眼用画像は左方向に、右眼用画像は右方向にシフトしたことに相当し、本来なら左右の表示画像を重ね合すのが困難であるものが無理なく重ね合せられるようになる。
【００２０】
なお、本実施例で使用する左眼用レンズ１４Ｌと右眼用レンズ１４Ｒのパワーは、一例として表示画面１１の大きさが２１インチのとき、凸レンズを＋３．０ｄｐ（ディオプタ）、凹レンズを−１．０ｄｐとし、このときの観賞距離を３０〜５０ｃｍとしたときが良好であった。
以上の構成により、本実施例では表示画面のアスペクト比が４対３であっても１６対９に相当する横長でワイド感のある３次元画像の鑑賞が可能となる。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明の第２の実施形態について、図３を用いて説明する。
本発明の第２の実施形態における３次元画像鑑賞システムは、左眼用画像と右眼用画像とを同一画面に交互に切換えて表示し、専用メガネを使用して左眼用画像と右眼用画像とを対応する眼で観察する３次元画像鑑賞システムにおいて、専用メガネは、左右に、表示画像に同期して交互に光を透過するシャッター部と鑑賞者の左右の視線方向をそれぞれ内側に曲げるレンズ部とを有すると共に、左眼用画像と右眼用画像は、それぞれ左眼用画像の撮像範囲は左に、右眼用画像の撮像範囲は右に、所定角度のオフセットをして撮像された画像を使用するものである。
【００２２】
図３は本発明の第２の実施形態における３次元画像鑑賞システムを示したものであるが、図１と同一構成については同一番号を付してある。
第２の実施形態が第１の実施形態と異なる構成部分は、表示画面１１の手前に偏光板を設置していないことと、専用メガネに左右交互に光を透過する左眼用液晶シャッター３１Ｌと右眼用液晶シャッター３１Ｒを用いた点である。
【００２３】
図３において、液晶等のディスプレイによるアスペクト比が４対３の表示画面１１には撮像カメラにより撮像された左眼用画像と右眼用画像が画像信号のフレーム若しくはフィルド周期で交互に切換えられて表示されている。
鑑賞者１５は、左眼１６Ｌと右眼１６Ｒの直前に置かれた左眼用レンズ１４Ｌと右眼用レンズ１４Ｒ、および左眼用液晶シャッター３１Ｌと右眼用液晶シャッター３１Ｒで構成された専用メガネを通して表示画面１１を見るようになっている。
【００２４】
このとき、上記左眼用液晶シャッター３１Ｌと右眼用液晶シャッター３１Ｒは表示画面１１に交互に表示される左右画像の順序に同期してシャッターが開くようになっている。
すなわち、左眼用液晶シャッター３１Ｌは左眼用画像が表示されたときに開き、右眼用液晶シャッター３１Ｒは右眼用画像が表示されたときに開く。
こうすることで左右の眼がそれぞれ対応する画像を見るようになり３次元画像の鑑賞ができる。
【００２５】
上記液晶シャッターの開閉動作は、液晶セルと偏光フィルタを重ねた構造の電気的シャッターで行う。ここで用いる液晶セルは電圧のオンオフにより偏光方向が９０度回転するデバイスで、例えば、電圧を加えたときの偏光方向と偏光フィルタの偏光方向を一致させておけば電圧を加えたときに光が透過し、電圧を加えないときは液晶セルと偏光フィルタの偏光方向が直交するので光を遮断するようになる。このシャッターを左右に設け液晶セルに交互に電圧を加えれば上記のような動作が行える。
【００２６】
上記の構成で鑑賞者が両眼で観察した左右の画像は、同一絵柄部分が重なる形で頭の中で合成され、更に、左右の画像中にわずかな位置のずれがあるとその部分は手前若しくは奥に見えて画像が立体的に見えるようになる。
【００２７】
表示画面１１に表示する左眼用画像と右眼用画像は、前記第１の実施形態と同じく左眼用画像の撮像範囲は左に、右眼用画像の撮像範囲は右にオフセットして撮像された画像である。
また、左眼用レンズ１４Ｌと右眼用レンズ１４Ｒの構成及び働きも前記第１の実施形態と同一であるのでここでの説明を省略する。
【００２８】
以上の構成により、本実施例においても第１の実施形態と同様に、表示画面のアスペクト比が４対３であっても１６対９に相当する横長でワイド感のある３次元画像の鑑賞が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態における３次元画像鑑賞システムを示す平面図である。
【図２】本発明による３次元画像鑑賞の仕組みを解説する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における３次元画像鑑賞システムを示す平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１・・表示画面、    １２・・偏光板、    １３Ｌ・・左眼用偏光フィルタ、    １３Ｒ・・右眼用偏光フィルタ、    １４Ｌ・・左眼用レンズ、    １４Ｒ・・右眼用レンズ、    １５・・鑑賞者、    １６Ｌ・・左眼、    １６Ｒ・・右眼
２１・・撮像カメラ（左）、    ２２・・撮像カメラ（右）、    ２３・・左画面、    ２４・・右画面、      ２５・・鑑賞者
３１Ｌ・・左眼用液晶シャッター、    ３１Ｒ・・右眼用液晶シャッター
【図１】
2006003823.tif 000003
【図２】
2006003823.tif 000004
【図３】
2006003823.tif 000005