JP4969684B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定周期で撮像された右眼用の画像である右眼画像と、前記所定周期で撮像された左眼用の画像である左眼画像とを表示する画像表示装置に関する。

近年、立体画像の需要はますます高まりつつあり、両眼視差による立体知覚を利用した立体画像を提供するための画像撮像技術及び画像表示技術の開発が精力的に行われている。

従来、右眼用の画像である右眼画像と左眼用の画像である左眼画像とを撮像するための撮像方式として、２台のカメラにより右眼画像と左眼画像とを所定周期で略同時に撮像する第１撮像方式と、１台の液晶シャッタカメラにより右眼画像と左眼画像とを所定周期の略半周期差で交互に撮像する第２撮像方式とが知られている。又、右眼画像と左眼画像とを表示するための表示方式として、右眼画像と左眼画像とを２系列のデータにより同時に表示する第１表示方式と、右眼画像と左眼画像とを１系列のデータにより交互に表示する第２表示方式とが知られている。

図１３（ａ）に示すように、第１撮像方式では、２台のカメラにより、右眼画像Ｒ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…）と左眼画像Ｌ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…）とが所定周期（１／６０秒）で同時に撮像される。又、図１３（ｂ）に示すように、第２撮像方式では、１台のカメラにより、右眼画像Ｒ（Ｒ２，Ｒ４…）と左眼画像Ｌ（Ｌ１，Ｌ３…）とが所定周期の半周期（１／１２０秒）差で交互に撮像される。尚、第２撮像方式では、右眼画像又は左眼画像の撮像間隔は、所定周期（１／６０秒）である。

一般的に、第１撮像方式により撮像された右眼画像と左眼画像とは、第１表示方式によれば時間的ずれを生じることなく表示され（例えば、特許文献１参照）、第２撮像方式により撮像された右眼画像と左眼画像とは、第２表示方式によれば時間的ずれを生じることなく表示される。
特公平７−５０９４５号公報

しかし、映像コンテンツ作製者が使用する撮像方式と映像コンテンツ上映者側が使用する表示方式とは、必ずしも整合性を有していないという実情がある。

例えば、図１３（ａ）に示す第1撮像方式で同時に撮像された右眼画像Ｒ（Ｒ２）と左眼画像Ｌ（Ｌ１）とを、図１４（ａ）に示す第２表示方式で交互に表示すると、右眼画像Ｒは左眼画像Ｌに対して本来表示されるべきタイミングより常に遅れて表示されるため、視認者は違和感を覚える。

又、図１３（ｂ）に示す第２撮像方式でＬ→Ｒの順で交互に撮像された右眼画像Ｒ（Ｒ１）と左眼画像Ｌ（Ｌ１）とを、図１４（ｂ）に示す第１表示方式で同時に表示すると、右眼画像Ｒは左眼画像Ｌに対して本来表示されるべきタイミングより常に早く表示されるため、視認者は違和感を覚える。

また、撮像方式と表示方式が整合する場合であっても問題が発生することがある。例えば、図１３（ｂ）に示す第２撮像方式で撮像された画像を、第２表示方式で表示する場合であっても、図１４（ｃ）に示すように、フリッカの発生を軽減させるために、同じ右眼画像Ｒ、左眼画像Ｌを交互に２回ずつ、表示時間を本来の半分にして繰り返して表示するような場合、各画像は周期的に表示されないため、視認者は違和感を覚える。

このように、撮像方式と表示方式とが整合していない場合や、撮像方式と表示方式とが整合している場合であっても、画像の表示回数を変更したときには、視認者に良質な立体画像を表示することができないという問題があった。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、視認者に違和感を覚えさせない立体画像を表示することができる画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴に係る画像表示装置は、両眼視差による立体知覚を利用して立体視させるための右眼画像及び左眼画像からなる立体画像を所定の表示周期で表示する画像表示装置であって、撮像装置により所定の撮像周期で撮像された一方の眼に対応する第１画像と、他方の眼に対応する第２画像とを取得する取得部と、前記第１画像および／または前記第２画像に対し、１表示周期あたりの輝度、１表示周期あたりの表示時間、表示順序、または、１表示周期あたりの表示回数を制御する制御部と、前記制御部において制御された画像を右眼画像及び左眼画像として表示する表示部と、を備えることを要旨とするものである。

本発明の第２の特徴に係る画像表示装置は、第１の特徴に係り、同時に撮像された前記第１画像及び前記第２画像を用い、交互に前記右眼画像及び前記左眼画像を表示する場合、前記制御部は、前記第１画像の１表示周期あたりの表示回数を偶数に分割すると共にこの第１画像と同時に撮像された第２画像の１表示周期あたりの表示回数を奇数に分割し、分割された第１画像及び第２画像を交互に表示させる制御を行うことを要旨とする。あるいは、前記制御部は、前記第１画像と同時に撮像された第２画像とその次に撮像された第２画像とを少なくとも含む複数の画像を合成した合成画像を生成し、前記第１画像を表示させた後、前記合成画像を表示させる制御を行うことを要旨とする。

本発明の第３の特徴に係る画像表示装置は、第１の特徴に係り、交互に撮像された前記第１画像及び前記第２画像を用い、同時に前記右眼画像及び前記左眼画像を表示する場合、前記制御部は、前記第１画像の表示期間がこの第１画像の前後で撮像された第２画像の表示期間と重複するように表示させる制御を行うことを要旨とする。あるいは、前記制御部は、前記第１画像の前後で撮像された第２画像を少なくとも含む複数の画像を合成した合成画像を生成し、前記第１画像と前記合成画像との表示タイミングをそろえるように表示させる制御を行うことを要旨とする。

本発明に係る画像表示装置によれば、視認者に違和感を覚えさせない立体画像を表示することができる。

第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。 第１実施形態に係る画像表示装置の動作を示す図である。 第１実施形態に係る画像表示装置における表示制御を説明するための図である。 第１実施形態に係る画像表示装置における表示制御を説明するための図である。 第１実施形態に係る画像表示装置における表示制御を説明するための図である。 第１実施形態に係る画像表示装置における他の表示制御を説明するための図である。 第２実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。 第２実施形態に係る画像表示装置における表示制御を説明するための図である。 第２実施形態に係る画像表示装置における表示制御を説明するための図である。 第２実施形態に係る表示画像データの構成を示す図である。 第１実施形態に係る画像表示装置における表示制御を説明するための図である。 第２実施形態に係る画像表示装置における表示制御を説明するための図である。 従来の第１撮像方式及び第２撮像方式の概要を示す図である。 従来の画像表示装置における表示制御を説明するための図である。

《第１実施形態》 −第２表示方式の場合−
次に、本発明の第１実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。

従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

〈画像表示装置１０のブロック構成〉
図１は、画像表示装置１０の構成を示す。本実施形態に係る画像表示装置１０は、所定周期で右眼用に撮像された画像である右眼画像と、当該所定周期で左眼用に撮像された画像である左眼画像とを表示する。以下において、「第１撮像方式」とは、右眼画像と左眼画像とを所定周期で略同時に撮像する方式であり、「第２撮像方式」とは、右眼画像と左眼画像とを所定周期の略半周期差で交互に撮像する方式である。

例えば、「第１撮像方式」では、２台のカメラで両眼画像が同時に撮像される。或いは、１台のカメラに立体撮影アダプタを装着することにより、両眼画像を同時に撮像する場合も第１撮像方式に含まれる。

第２撮像方式では、基本的には１台の液晶シャッタカメラにより右眼画像と左眼画像交互に撮像する場合を言うが、複数台のカメラにより右眼画像と左眼画像交互に撮像する場合も含む。

また、「第１表示方式」とは、右眼画像と左眼画像とを２系列のデータにより同時に表示する方式であり、「第２表示方式」とは、右眼画像と左眼画像とを１系列のデータにより交互に表示する方式である。

例えば、「第１表示方式」では、２台のプロジェクタ（表示装置）により複数の画像（両眼画像）が同時に表示される。或いは、パララックスバリア方式のような１台の表示装置により、複数の画像を同時表示させる場合も含む。

「第２表示方式」は、基本的には１台の表示装置により右眼画像と左眼画像交互に表示する場合をいうが、この構成に限定されるものではない。なお、本実施形態に係る画像表示装置１０は、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを第２表示方式により表示する。

本実施形態に係る画像表示装置１０は、取得部１１、判別部１２、制御部１３及び表示部１４を備える。

取得部１１は画像再生装置（不図示）等から、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを取得する。取得部１１は、取得した右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの少なくとも一方に付与された撮像方式情報Ｐを判別部１２に転送する。ここで、撮像方式情報Ｐとは、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌが第１撮像方式により撮像されたのか、第２撮像方式により撮像されたのかを示す情報である。また、取得部１１は、取得した右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを表示部１４に転送する。

判別部１２は、撮像方式情報Ｐに基づいて、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとが第１撮像方式により撮像されたのか、第２撮像方式により撮像されたのかを判別する。判別部１２は、判別結果を制御部１３に通知する。なお、判別部１２は、制御部１３と一体とすることができる。

制御部１３は、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌの表示制御を行う。即ち、制御部１３は、判別部１２から通知される判別結果に基づいて、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを表示する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの時間軸上における相対位置を、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを撮像する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置に揃えるように表示制御を行う。相対位置及び表示制御は本発明の特徴的部分に係るため後に詳説する。

表示部１４は、制御部１３による表示制御に基づいて、取得部１１から取得する右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを所定周期に合わせて表示する。本実施形態において、「所定周期に合わせて表示する」とは、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとが撮像された所定の周期に適合するように、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを第２表示方式により表示することをいう。本実施形態に係る表示部１４は、ＤＬＰ方式を利用したシャッタメガネプロジェクタである。従って、表示部１４は、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを第２表示方式により表示する。

〈画像表示装置１０の動作〉
図２は、本実施形態に係る画像表示装置１０の動作を示すフロー図である。

ステップ１０１において、取得部１１は、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを取得し、撮像方式情報Ｐを判別部１２に転送する。

ステップ１０２において、判別部１２は、撮像方式情報Ｐに基づいて、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとが、第１撮像方式により撮像されたのか、第２撮像方式により撮像されたのかを判別し、判別結果を制御部１３に通知する。

ステップ１０３において、制御部１３は、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを表示する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置を、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを撮像する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの時間軸上における相対位置に揃えるように表示制御を行う。上記において用いた「相対位置」及び「表示制御」の用語については、本発明の特徴的部分に係るため後に詳説する。なお、第２表示方式と整合性のある第２撮像方式によって右眼画像Ｒと左眼画像Ｌが撮像されている場合、制御部１３は、基本的には、入力された順番に従って撮影画像を表示させれば良い。

ステップ１０４において、表示部１４は、制御部１３による表示制御に基づいて、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを、第２表示方式によって所定周期に合わせて表示する。

〈制御部１３による表示制御〉
制御部１３は、表示時における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの時間軸上における相対位置を、撮像時における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置に揃えるように表示制御を行う。以下、相対位置について説明した後に、表示部１４における表示制御の一例について説明する。

（１）右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置について
制御部１３は、第２表示方式により右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを表示する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置を、第１撮像方式により右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを撮像する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置に揃えるように表示制御を行う。ここで、「撮像する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置」とは、右眼画像Ｒが撮像された時刻と、左眼画像Ｌが撮像された時刻との時間軸上における相対的な位置関係である。従って、第１撮像方式により撮像されている場合、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとは所定周期Ｔ（１／６０秒）毎に同時に撮像されているため（図１３（ａ）参照）、時間軸上の相対位置は同じである。

また、「表示する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置」とは、表示される右眼画像Ｒの輝度、表示回数及び表示時間から定まる右眼画像Ｒの「重心位置Ｃｒ」と、表示される左眼画像Ｌの輝度、表示回数及び表示時間により定まる左眼画像Ｌの「重心位置Ｃｌ」との時間軸上における相対的な位置関係を意味する。

従って、第１撮像方式で撮像した画像を第２表示方式で表示する場合、「表示時における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの時間軸上の相対位置と、撮像時における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの時間軸上の相対位置とを近似するように制御する」ことは、「重心位置Ｃｒと重心位置Ｃｌとの差を０に近づくように制御する」ことと同意である。このように、重心位置Ｃｒと重心位置Ｃｌとの差を０に近づくように制御することにより、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとが、視認者によって同時に視認される。

以下、右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ１との「重心位置」について説明する。

図３は、右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ１とを所定周期Ｔ（１／６０秒）内において交互に４回ずつ表示する場合を示している。この場合、右眼画像Ｒの重心位置Ｃｒは、次の（イ）によって定められる。

…（イ）
上記（イ）において、ｒは右眼画像Ｒ１にかかる係数であることを表し、ｉはいずれの表示回（１〜４回目）にかかる係数であるかを表し、Ｎは表示回数（４回）を表し、Ｗは各表示回における輝度を表し、ΔＴは１回の表示当たりの表示時間を表し、Ｔｏは各表示回における表示開始時刻を表し、Ｔｃは各表示回の表示終了時刻を表す。従って、各表示回数におけるΔＴは、Ｔｃ−Ｔｏにより求められる。ここで、本実施形態における輝度とは、表示部１４が、右眼画像Ｒ１又は左眼画像Ｌ１の1回の表示当たりの表示時間ΔＴの間、全点灯した場合の輝度である。即ち、図３では、右眼画像Ｒ１及び左眼画像Ｌ１の各表示回における輝度は異なっている。なお、表示部１４が各表示回における輝度を調整できない場合には、各表示回における輝度は一定の値となるが、この場合にも、上記（イ）は成立する。このように、上記（イ）において、表示される画像の重心位置を定義するために輝度Ｗをも考慮するのは、低輝度の画像に対する視覚による認識が、高輝度の画像に対する視覚による認識よりも相対的に遅れるという錯視効果（プルフリッヒ効果）を加味したためである。

同様に、左眼画像Ｌ１の重心位置Ｃｌは、Ｃｒと同様に次の（ロ）によって定義される。

…（ロ）
上記（ロ）において、ｌは左眼画像Ｌ１にかかる係数であることを表し、Ｍは表示回数（４回）を表しており、その他については上記（イ）の場合と同様である。

制御部１３は、上記（イ）により定められる右眼画像Ｒ１の重心位置Ｃｒと、上記（ロ）により定められる左眼画像Ｌ１の重心位置Ｃｌとの差｜Ｃｒ−Ｃｌ｜が０に近づくように、右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ１との輝度、右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ１との表示回数、及び表示回数1回当たりの表示時間の少なくともいずれかを制御する。

また、制御部１３は、表示部１４が右眼画像Ｒ２及び左眼画像Ｌ２以降の画像を表示する際においても、上記と同様に、それぞれの重心位置の差が０に近づくように制御する。

（２−１）表示回数及び表示回数1回当たりの表示時間のみを制御する場合
以上は、第２表示方式により表示される右眼画像Ｒと左眼画像Ｌの輝度、表示回数及び表示回数１回当たりの表示時間を、第１撮像方式に整合するように制御する場合について説明した。以下では、表示回数及び表示回数1回当たりの表示時間のみ（輝度についての制御は行わない）を、第１撮像方式に整合するように制御する場合について説明する。

制御部１３は、所定周期Ｔ（１／６０秒）において、右眼画像Ｒ１又は左眼画像Ｌ１の一方の画像の表示回数を偶数に設定し、他方の画像の表示回数を奇数に設定して交互に表示するように表示制御を行う。また、右眼画像Ｒ１について表示回数１回当たりの表示時間を均等に割り当てるとともに、左眼画像Ｌ１について表示回数１回当たりの表示時間を均等に割り当てている。従って、右眼画像Ｒ１に割り当てられる総表示時間は、左眼画像Ｌ１に割り当てられる総表示時間と等しい。

図４は、右眼画像Ｒ１の表示回数を１回、左眼画像Ｌ１の表示回数を２回として交互に表示する場合を示している。本実施形態では、制御部１３は、右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ１とについて、左眼画像Ｌ１を２４０分の１秒表示させた後、右眼画像Ｒ１を１２０分の１秒表示させ、続いて左眼画像Ｌ１を２４０分の１秒表示させるように制御する。

このような制御を行った場合、右眼画像Ｒ１の重心位置Ｃｒと左眼画像Ｌ１の重心位置Ｃｌとが、図４に示すように、ｘ１で一致する。即ち、制御部１３は、右眼画像Ｒ１の重心位置Ｃｒと、左眼画像Ｌ１の重心位置Ｃｌとの差｜Ｃｒ−Ｃｌ｜が０となるように、右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ１との輝度、表示回数及び表示回数1回当たりの表示時間を制御している。

このことは、上記（イ）及び（ロ）から導かれる下記（ハ）が成り立つことからも確認することができる。

…（ハ）
上記（ハ）に、Ｎ＝１、Ｍ＝２、Ｗ＝１（図４では輝度を変更していないため１を代入する。）、ΔＴｒ＝１／１２０秒、Ｔｏｒ＝１／２４０秒、Ｔｃｒ＝３／２４０秒、ΔＴｌ＝１／２４０秒、Ｔｏｌ＝０秒（１回目の表示）、３／２４０秒（２回目の表示）、Ｔｃｌ＝１／２４０秒（１回目の表示）、４／２４０秒（２回目の表示）を代入すると、（ハ）は成立する。

このような制御部１３の表示制御により、表示時における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの時間軸上の相対位置と、撮像時における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの時間軸上の相対位置とが近似することが確認された。このことは、右眼画像Ｒ２及び左眼画像Ｌ２以降についても同様である。

以上により、右眼画像Ｒ１及び左眼画像Ｌ１は、制御部１３の表示制御によって、撮像された所定の周期に合わせて表示される。

（２−２）表示部１４による表示
次に、表示部１４（ＤＬＰ方式を利用したシャッタメガネプロジェクタ）が、第２表示方式により右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを表示する動作について図５を用いて説明する。以下、図４に示した右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ１との表示について説明する。

本実施形態では、表示部１４は、微小ミラーアレイによる反射型表示素子を用いるプロジェクタである。微小ミラーアレイの一例は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（商標）Ｉｎｃ．から入手可能なデジタル光処理（ＤＬＰ）チップである。微小ミラーアレイの各ミラーは、２の異なる角度の状態を持ち、第１の状態のときは光をスクリーンに導かない黒表示であり、第２の状態のときは光をスクリーンに導く白表示であるとする。図５における斜線部分は、ミラーが第１の状態にあることを示し、斜線なき部分は、第２の状態であることを示す。第１の状態と第２の状態との時間をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式により制御することにより、複数階調の輝度を表現することができる。一例として、表示期間を、１６：８：４：２：１の比率で分割し、微小ミラーアレイの各ミラーが第１又は第２の状態となる時間を組合せることにより、３２階調（即ち、画素値０〜３１）の輝度を表現することができる。

ここで、本実施形態では、撮像時における左眼画像Ｌ１の画素値は１９であり、右眼画像Ｒ１の画素値は０であるものとする。従って、表示部１４は、図５（ａ）に示すように、左眼画像Ｌ１（画素値１９）を表示する１／２４０秒の１９／３２の期間はミラーを第２の状態にするとともに、右眼画像Ｒ１（画素値０）を表示する１／１２０秒の期間はミラーを第１の状態にする。これにより、撮像時の輝度を変更することなく右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ１とを表示することができる。

一方、以上のような複雑な制御が困難である場合には、表示部１４は、図５（ｂ）に示すように表示してもよい。即ち、左眼画像Ｌ１が表示される１回目の期間を１６：８：４：２：２の比率で分割し、左眼画像Ｌ１が表示される２回目の期間を１６：８：４：２の比率で分割する。この場合、左眼画像Ｌ１を１回目に表示する１／２４０秒の２０／３２の期間はミラーを第２の状態にして画素値２０で表示し、左眼画像Ｌ１を２回目に表示する１／２４０秒の１８／３０の期間はミラーを第２の状態にして画素値１８で表示することにより、左眼画像Ｌ１の平均画素値を１９として表示することができる。

以上のような表示制御によれば、以下のように立体視が可能となる。

プロジェクタの光路上には映像光を偏光させる偏光版と、偏光方向を切り替える液晶パネルが配置されている。表示素子には、右眼画像と左眼画像とを時間的に交互に表示し、右眼画像を表示しているときはＳ偏光となり、左眼画像を表示しているときはＰ偏光となるように液晶パネルを制御する。視認者は、右眼用にＳ偏光を透過する偏光板と、左眼用にＰ偏光を透過する偏光板とを備える偏光メガネを装着する。これにより右眼及び左眼に右眼画像及び左眼画像が適切に観察され、立体視が可能となる。

<作用及び効果>
本実施形態に係る画像表示装置１０によれば、制御部１３は、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを表示する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置を、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを撮像する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置に揃えるように、表示制御を行う。

具体的には、制御部１３は、第１撮像方式により撮像された右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを第２表示方式により表示する際には、上記（イ）により定義される重心位置Ｃｒと、上記（ロ）により定義される重心位置Ｃｌとの差｜Ｃｒ−Ｃｌ｜が０に近づくように、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの輝度、表示回数及び表示回数1回当たりの表示時間を制御する。

このように重心位置Ｃｒと重心位置Ｃｌとの差を０に近づけることにより、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとは、視認者によって同時に視認される。この結果、視認者に違和感を覚えさせない立体画像を表示することができる。

以上のように、｜Ｃｒ−Ｃｌ｜の値が０に近づく程、視認者は良質な立体画像を視認することができる。しかし、従来、第１撮像方式で撮像された右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを第２表示方式で表示する場合（図１４（ａ）参照）、右眼画像Ｒが左眼画像Ｌより所定周期Ｔ（１／６０秒）の半周期（Ｔ／２）遅れて表示されていた。従って、｜Ｃｒ−Ｃｌ｜の値がＴ／２より小さければ従来の表示方法と比較して有利な効果が認められる。

《第１実施形態の変形例》
図６は、右眼画像及び左眼画像がそれぞれ同時に撮像されている場合において、右眼画像、左眼画像を交互に表示させる他の例である。制御部１３は、左眼画像Ｌ１を所定周期の半周期間だけ表示させた後、これと同時に撮像された右眼画像Ｒ１とこの次に撮像される右眼画像Ｒ２を合成した合成画像Ｒ１＋Ｒ２を所定周期の半周期だけ表示させる。

次に、制御部１３は、左眼画像Ｌ２を所定周期の半周期間だけ表示させた後、これと同時に撮像された右眼画像Ｒ２とこの次に撮像される右眼画像Ｒ３を合成した合成画像Ｒ２＋Ｒ３を所定周期の半周期だけ表示させる。以下、制御部１３は、同様の制御を繰り返す。

この方法によれば右眼画像と左眼画像の重心位置の相対関係を保った表示制御を行うことが可能である。いま、所定周期を１／６０[ｓ]としたとき、撮影時（図６（ａ））に関して、左眼画像Ｌ１の重心位置は１／１２０[ｓ]であり、合成画像Ｒ１＋Ｒ２の重心位置は１／６０[ｓ]となる。したがって、撮影時における２つの画像の重心位置の差は１／１２０[ｓ]である。

一方、表示時（図６（ｂ））に関しては、左眼画像Ｌ１の重心位置は１／２４０[ｓ]であり、合成画像Ｒ１＋Ｒ２の重心位置は３／２４０[ｓ]となる。したがって、表示時における画像間の重心位置の相対時刻の差も１／１２０[ｓ]であり、この相対時刻の差を同じに保つことができる。

《第２実施形態》 −第１表示方式の場合−
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る画像表示装置２０は、第１表示方式により右眼画像と左眼画像とを同時に、或いはほぼ同時に表示する。

〈画像表示装置２０のブロック構成及び動作〉
図７は、画像表示装置２０の構成を示す。本実施形態に係る画像表示装置２０は、取得部２１、判別部２２、制御部２３及び表示部２４を備える。本実施形態に係る画像表示装置２０では、取得部２１が第２撮像方式により撮像された右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを取得し、表示部２４が第１表示方式により右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを表示する。その他の構成及び動作は、上記第１実施形態に係る画像表示装置１０と同様であるため説明を省略する。

以下、本実施形態に係る制御部２３における、輝度、表示回数及び表示時間の制御について詳説する。

〈制御部２３における表示制御〉
（１）右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置
制御部２３は、第２撮像方式で（例えば、２台のカメラでそれぞれを用いて）撮像された右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを、同一の表示部により表示させるための制御を行う。このために、撮像された右眼及び左眼画像の相対位置と、表示する右眼及び左眼画像の相対位置を揃えるような制御を行う。

ここで、「撮像時における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの時間軸上の相対位置」とは、右眼画像Ｒが撮像された時刻と、左眼画像Ｌが撮像された時刻との時間軸上における相対的な位置関係を意味する。従って、第２撮像方式により撮像されている場合、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとは所定周期Ｔ（１／６０秒）の半周期Ｔ／２（１／１２０秒）差で交互に撮像されている（撮像フレーム期間が所定周期の半周期間ずれている）ため（図１３（ｂ）参照）、時間軸上の相対位置はＴ／２（１／１２０秒）である。

また、「表示時における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの時間軸上の相対位置」とは、表示される右眼画像Ｒの輝度、表示回数及び表示時間により定まる右眼画像Ｒの「重心位置Ｃｒ」と、表示される左眼画像Ｌの輝度、表示回数及び表示時間によって定まる左眼画像Ｌの「重心位置Ｃｌ」との時間軸上における相対的な位置関係を意味する。

従って、第２撮像方式で撮像した画像を第１表示方式で表示する場合、「表示時における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの時間軸上の相対位置と、撮像時における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置とを近似するように制御する」ことは、「重心位置Ｃｒと重心位置Ｃｌとの差をＴ／２に近づくように制御する」ことと同意である。このように、重心位置Ｃｒと重心位置Ｃｌとの差をＴ／２に近づくように制御することにより、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとは、視認者によって交互に視認される。

以下、右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ２との「重心位置」について説明する。

図８は、右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ２とを４回ずつ表示し、かつ、重心位置Ｃｒと重心位置Ｃｌとの差をＴ／２とする場合について示している。

この場合、右眼画像Ｒの重心位置Ｃｒは、次の（ニ）によって定義される。なお、下記（ニ）は上記（イ）と同じである。

…（ニ）
上記（ニ）において、ｒは右眼画像Ｒ１にかかる係数であることを表し、ｉはいずれの表示回（１〜４回目）にかかる係数であるかを表し、Ｎは表示回数（４回）を表し、Ｗは各表示回における輝度を表し、ΔＴは各表示回数1回当たりの表示時間を表し、Ｔｏは各表示回における表示開始時刻を表し、Ｔｃは各表示回の表示終了時刻を表す。従って、各表示回数におけるΔＴは、Ｔｃ−Ｔｏにより求められる。ここで、本実施形態における輝度とは、表示部１４が、右眼画像Ｒ１又は左眼画像Ｌ１の1回の表示当たりの表示時間ΔＴの間、全点灯した場合の輝度である。

同様に、左眼画像Ｌ２の重心位置Ｃｌは、Ｃｒと同様に次の（ホ）によって定義される。なお、下記（ホ）は上記（ロ）と同じである。

…（ホ）
上記（ホ）において、ｌは左眼画像Ｌ２にかかる係数であることを表し、Ｍは表示回数（４回）を表しており、その他については上記Ｃｒの場合と同様である。

制御部２３は、上記（ニ）により定められる右眼画像Ｒ１の重心位置Ｃｒと、上記（ホ）により定められる左眼画像Ｌ１の重心位置Ｃｌとの差｜Ｃｒ−Ｃｌ｜がＴ／２に近づくように、右眼画像Ｒ１と左眼画像Ｌ２との輝度、表示回数及び表示回数1回当たりの表示時間を制御する。

また、制御部２３は、表示部２４が右眼画像Ｒ３及び左眼画像Ｌ４以降の画像を表示する際においても、上記と同様に、それぞれの重心位置の差がＴ／２に近づくように制御する。

（２−１）表示回数及び表示回数1回当たりの表示時間のみを制御する場合
以上は、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの撮像時における輝度、表示回数及び表示回数1回当たりの表示時間を、第１表示方式に整合するように制御する場合について説明した。以下では、表示回数及び表示回数1回当たりの表示時間のみを、第１表示方式に整合するように制御する場合について説明する。以下においても、右眼画像Ｒ２と左眼画像Ｌ１との制御について説明する。

制御部２３は、右眼画像Ｒ２又は左眼画像Ｌ１のうち一方の画像が他方の画像より所定周期（１／６０秒）の半周期遅れて表示されるように、右眼画像Ｒ２と左眼画像Ｌ１との表示制御を行う。

図９は、右眼画像Ｒ２及び左眼画像Ｌ１の表示回数を１回として同時に表示する場合を示している。また、右眼画像Ｒ２と左眼画像Ｌ１との１回当たりの表示時間は、それぞれが撮像された所定周期Ｔ（１／６０秒）である。

図９に示すように、制御部２３は、交互に撮像された左眼画像Ｌ１と右眼画像Ｒ２とをそれぞれ６０分の１秒ずつ表示させるとともに、図１３（ｂ）に示すように後に撮像された右眼画像Ｒ２を左眼画像Ｌ１から１２０分の１秒だけ遅れて表示させるように制御する。なお、微小ミラーアレイによる反射型表示素子を用いたプロジェクタである表示部２４は、輝度、表示回数及び表示時間を、上記第１実施形態に記載したのと同様に制御することができる。

以上のような表示制御によれば、以下のように立体視が可能となる。

ＤＬＰプロジェクタを２台準備し、右眼用のプロジェクタはＳ偏光の映像光を投射し、左眼用のプロジェクタはＰ偏光の映像光を投射することにより、右眼画像と左眼画像とを同時に表示する。視認者は、右眼用にＳ偏光を透過する偏光板と、左眼用にＰ偏光を透過する偏光板とを備える偏光メガネを装着する。これにより右眼及び左眼に右眼画像及び左眼画像が適切に観察され、立体視が可能となる。

このような制御を行った場合、図９に示すように、左眼画像Ｌ１の重心位置Ｃｌと右眼画像Ｒ２の重心位置Ｃｒとは、時間軸上のｙ１とｙ２となり、１／１２０秒の差が生じる。即ち、制御部２３は、右眼画像Ｒ２の重心位置Ｃｒと、左眼画像Ｌ１の重心位置Ｃｌとの差｜Ｃｒ−Ｃｌ｜がＴ／２（１／１２０秒）となるように制御している。

このことは、上記（ニ）及び（ホ）から導かれる下記（へ）が成り立つことからも確認することができる。

…（へ）
上記（へ）に、Ｎ＝１、Ｍ＝１、Ｗ＝１（図９では輝度を変更していないため１を代入する。）、ΔＴｒ＝１／６０秒、Ｔｏｒ＝１／１２０秒、Ｔｃｒ＝３／１２０秒、ΔＴｌ＝１／６０秒、Ｔｏｌ＝０秒、Ｔｃｌ＝２／１２０秒を代入すると、上記（へ）は成り立つ。

以上より、制御部２３が、右眼画像Ｒ２と左眼画像Ｌ１とが所定周期表示されるとともに、右眼画像Ｒ２又は左眼画像Ｌ１のうち一方が他方より所定周期の半周期遅れて表示されるように制御することにより、表示時における右眼画像Ｒ２と左眼画像Ｌ１との時間軸上の相対位置と、撮像時における右眼画像Ｒ２と左眼画像Ｌ１との時間軸上の相対位置とが近似することが確認される。

このことは、右眼画像Ｒ４及び左眼画像Ｌ３以降についても同様である。

<作用・効果>
本実施形態に係る画像表示装置２０によれば、制御部２３は、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを表示する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置を、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを撮像する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置に揃えるように表示制御を行う。

具体的には、制御部２３は、第２撮像方式により撮像された右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを第１表示方式により表示する際には、上記（ニ）により定義される右眼画像Ｒの重心位置Ｃｒと、上記（ホ）により定義される左眼画像Ｌの重心位置Ｃｌとの差｜Ｃｒ−Ｃｌ｜が所定周期の半周期（Ｔ／２）に近づくように、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの輝度、表示回数及び表示時間を制御する。

このように重心位置Ｃｒと重心位置Ｃｌとの差をＴ／２に近づけることにより、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとは、視認者によって交互に視認される。この結果、視認者に違和感を覚えさせない立体画像を表示することができる。

以上のように、｜Ｃｒ−Ｃｌ｜の値がＴ／２に近づく程、視認者は良質な立体画像を視認することができる。ところで、従来、第２撮像方式で撮像された右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを第１表示方式で表示する場合（図１４（ｂ）参照）、右眼画像Ｒが左眼画像Ｌに対して本来表示されるべきタイミングより所定周期Ｔ（１／６０秒）の１／２の期間早く表示されていた。従って、｜Ｃｒ−Ｃｌ｜の値は、Ｔより小さければ従来の表示方法と比較して有利な効果が認められる。

《第２実施形態の変形例》
次に本実施形態の変形例について説明する。

本変形例では、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌがそれぞれ交互に撮像されており、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌのうち、一方の画像の所定周期は、他方の画像の所定周期と所定周期の半周期（Ｔ／２）の差を有している（図１３（ｂ）参照）。

制御部２３は、一方の画像と所定周期が重複している複数の他方の画像が合成された合成画像を取得して、一方の画像及び合成画像の表示タイミングを揃えるように表示制御を行う。

具体的には、図１０に示すように、左眼画像Ｌ（Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５・・・）が所定周期Ｔ（１／６０秒）の時間だけ表示され、又、左眼画像Ｌが撮像された周期の前後の周期（図１３（ｂ）参照）において撮像された右眼画像Ｒの合成画像（Ｒ２＋Ｒ４、Ｒ４＋Ｒ６、Ｒ６＋Ｒ８・・・）が所定周期Ｔ（１／６０秒）の時間だけ表示される。この場合、左眼画像Ｌは、合成画像より所定周期Ｔの半周期（１／１２０秒）遅れて表示させるように制御する。

このようなフレーム補間方法としては、例えば、以下の３つの方法、もしくはその組み合わせを用いることができる。

第１の方法は、右眼画像Ｒ２のフレームと右眼画像Ｒ４のフレームの同じアドレス（ｘ，ｙ）の画素値を所定の割合（寄与率）で足し合わせて、合成画像（Ｒ２＋Ｒ４）の同じアドレス（ｘ，ｙ）の画素値とする方法である。寄与率が共に５０％であれば、合成画像の重心はＲ２のフレームとＲ４のフレームの中心となる。寄与率に応じて、合成画像の重心位置を移動させることもできる。

第２の方法は、右眼画像Ｒ２のフレームと右眼画像Ｒ４のフレームとの対応点マッチングを取り、Ｒ２のフレームとＲ４のフレームの同じ情報を示すと判定された対応点の中心位置に対応する、合成画像（Ｒ２＋Ｒ４）のアドレスの画素値を、対応点の画素値とする方法である。合成画像の重心はＲ２のフレームとＲ４のフレームの中心となる。また、対応点を結んだ線上の他の点を選択することで、合成画像の重心位置を移動させることもできる。

第３の方法は、フレームを領域に分割し、演算により動きベクトルを取得し、間の合成画像を生成する方法である。合成画像（Ｒ２＋Ｒ４）の１フレームを生成する際の動き予測には、少なくとも前の周期に撮像された右眼画像Ｒ２のフレームと後の周期に撮像された右眼画像Ｒ４のフレームとを利用し、合成画像のフレームにおける各領域の表示位置を判定し合成画像を生成する。

なお、以上のフレーム補間方法では、合成画像を生成するために利用する各画像フレームの画素値の寄与率に応じて、合成画像の重心位置を移動させることができる。また、３つ以上の画像フレームを利用して合成画像を生成する場合には、各画像フレームの画素値の寄与率を考慮して重心を求めることができる。

表示部２４は、以上のような表示制御に基づいて、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを第１表示方式により同時に表示する。

このように制御した場合、図１０に示したように、右眼画像Ｒ４が、左眼画像Ｌ３とＬ５との間で表示されるのと同様の効果が生まれる。即ち、図１３（ｂ）に示すように、所定周期の半周期差で交互に撮像された右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとが、所定周期Ｔの半周期差で交互に表示される。従って、本変更例に係る制御部２３は、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを表示する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置を、右眼画像Ｒ及び左眼画像Ｌを撮像する際における右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとの相対位置に揃えるように、表示制御を行っている。

《その他の実施形態》
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記実施形態では、右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとが撮像される所定周期Ｔを６０分の１秒としたが、動画として認識される程度に短い周期であればよい。

又、上記実施形態では、表示部１４及び２４として、微小ミラーアレイによる反射型表示素子を用いるプロジェクタを用いたが、プラズマディスプレイ等の自発光型ディスプレイや液晶ディスプレイ等の非自発光型ディスプレイを用いても同様の効果を得ることができる。プラズマディスプレイ等の場合における表示画像データの制御は、微小ミラーアレイによる反射型表示素子を用いるプロジェクタの場合と同様に行うことができる。液晶ディスプレイ等の場合における表示画像データの制御は、ＰＷＭ制御の代わりに、各画素への印加電圧により透過率を制御することで行うことができる。

又、上記第１実施形態では、ＴｃとＴｏとが一致するものとして記載したが（図３参照）、ＴｃとＴｏとは離れていてもよい。

又、上記第1実施形態では、制御部１３が輝度のみ変更しない場合について記載したが、輝度のみ変更する場合であっても、｜Ｃｒ−Ｃｌ｜<Ｔ／２の関係を満たす限り、同様の効果が得られる。具体的には、図１１（ａ）に示すように、図１４（ａ）に示す従来の表示制御と同様に表示する場合であっても、左眼画像Ｌ１の輝度を小さくすることにより、左眼画像Ｌ１の重心位置と右眼画像Ｒ１の重心位置との相対位置の差を０に近づけることができる。また、図１１（ｂ）に示すように表示する場合であっても、左眼画像Ｌ１の輝度を小さくする一方、右眼画像Ｒ１の輝度を大きくすることにより、左眼画像Ｌ１の重心位置と右眼画像Ｒ１の重心位置との相対位置の差を０に近づけることができる。このように、本発明によれば、｜Ｃｒ−Ｃｌ｜<Ｔ／２の関係を満たす限り、様々な制御方法を採ることができる。

又、上記第２実施形態では、制御部１３が輝度のみ変更しない場合について記載したが、輝度のみ変更する場合であっても、０<｜Ｃｒ−Ｃｌ｜<Ｔの関係を満たす限り、同様の効果が得られる。具体的には、図１２（ａ）に示すように、図１４（ｂ）に示す従来の表示方法と同様に表示する場合であっても、右眼画像Ｒ１の輝度を小さくすることにより、左眼画像Ｌ１の重心位置と右眼画像Ｒ１の重心位置との相対位置の差をＴ／２に近づけることができる。このように、本発明によれば、０<｜Ｃｒ−Ｃｌ｜<Ｔの関係を満たす限り、様々な表示制御を行うことができる。

又、上記第２実施形態では、第１撮像方式により撮像された右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを、第２表示方式により表示する場合について説明したが、第２撮像方式により撮像された右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを、図１４（ｃ）に示すような第２表示方式により表示する場合であっても、Ｔ／２Ｋ<｜Ｃｒ−Ｃｌ｜<Ｔ（１−１／２Ｋ）の関係を満たす限り、同様の効果が得られる。ここで、Ｋは正の整数を表す。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、左眼画像Ｌ１の輝度を大きくするとともに、右眼画像Ｒ２の輝度を小さくすることにより、左眼画像Ｌ１の重心位置と右眼画像Ｒ１の重心位置との相対位置の差をＴ／２に近づけることができる。このように、第２撮像方式により撮像された右眼画像Ｒと左眼画像Ｌとを、第２表示方式により表示する場合には、Ｔ／２Ｋ<｜Ｃｒ−Ｃｌ｜<Ｔ（１−１／２Ｋ）の関係を満たす限り、様々な表示制御を行うことができる。

又、上記実施形態では、判別部１２が撮像方式情報Ｐに基づいて、撮像方式を自動的に判別することとしたが、手動により撮像方式を制御部１３に入力してもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

Ｃｌ…重心位置、Ｃｒ…重心位置、Ｌ…左眼画像、Ｐ…撮像方式情報、Ｒ…右眼画像、Ｔ…所定周期、Ｗ…輝度、１０…画像表示装置、１１…取得部、１２…判別部、１３…制御部、１４…表示部、２０…画像表示装置、２１…取得部、２２…判別部、２３…制御部、２４…表示部

Claims (1)

1. 両眼視差による立体知覚を利用して立体視させるための右眼画像及び左眼画像からなる立体画像を所定の表示周期で交互に前記右眼画像と前記左眼画像とを表示する画像表示装置であって、
   撮像装置により所定の撮像周期で同時に撮像された一方の眼に対応する第１画像と、他方の眼に対応する第２画像とを取得する取得部と、
   前記第１画像および／または前記第２画像に対し、１表示周期あたりの輝度、１表示周期あたりの表示時間、表示順序、または、１表示周期あたりの表示回数を制御して時間軸上の前記右眼画像の重心位置と前記左眼画像の重心位置との差が０に近づくように表示制御を行う制御部と、
   前記制御部において制御された画像を右眼画像及び左眼画像として表示する表示部と、
   を備えることを特徴とする画像表示装置。