JP3461117B2 - Stereoscopic display method, recording medium, and stereoscopic display device - Google Patents
Stereoscopic display method, recording medium, and stereoscopic display deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、画像の立体表示方
法及び記録媒体に関し、特に、ＣＧ（ＣomputerＧraphi
cs）等の技術を用いて形成した仮想空間を、両眼視差お
よび運動視差を用いて立体視する立体表示方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image stereoscopic display method and a recording medium, and more particularly to a CG (Computer Graphi).
The present invention relates to a stereoscopic display method for stereoscopically viewing a virtual space formed using a technique such as cs) using binocular parallax and motion parallax.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の両眼視差を用いる立体表示方法で
は、両眼間隔に対応する視差パラメータを成人の両眼間
隔に対応した定数値としている。このように従来方法は
現実世界の立体視をまねたものであるため、ＣＧ等で生
成した仮想空間を立体視する場合には次の点で問題があ
る。2. Description of the Related Art In a conventional stereoscopic display method using binocular parallax, a parallax parameter corresponding to a binocular distance is a constant value corresponding to an adult binocular distance. As described above, since the conventional method mimics the stereoscopic view of the real world, there are problems in the following points when the virtual space created by CG or the like is viewed stereoscopically.
【０００３】第１の問題点は、コンピュータの処理能力
を視覚特性上有効でない場面にも無駄に適用している点
である。すなわち、視点の移動により視野内の物体が急
速に移動する場合は、両眼視差による奥行き検出感度が
低下するため、両眼視差に代わって運動視差が奥行き検
出の支配要因となることは良く知られている。運動視差
は両眼視差と異なり単一視点の画像で十分であり、両眼
視差表示用に２視点の画像を生成することは不必要であ
る。The first problem is that the processing power of the computer is unnecessarily applied even when the visual characteristics are not effective. That is, when an object in the visual field moves rapidly due to movement of the viewpoint, it is well known that motion parallax replaces binocular parallax and becomes a dominant factor for depth detection because the depth detection sensitivity due to binocular parallax decreases. Has been. Unlike the binocular parallax, a single-viewpoint image is sufficient for the motion parallax, and it is unnecessary to generate a two-viewpoint image for binocular parallax display.
【０００４】一般に複雑なＣＧモデルの描画（レンダリ
ング）はコンピュータの処理における大きな負荷である
ため、運動視差画像を２度レンダリングする両眼視差表
示は運動視差表示よりもフレームレートが低下する。し
たがって、両眼視差の検出感度の低い条件で両眼視差表
示をすることは、フレームレートを低下させてチラツキ
を与えるだけの結果となっていた。Generally, since rendering (rendering) of a complicated CG model is a heavy load on computer processing, the binocular parallax display for rendering a motion parallax image twice has a lower frame rate than the motion parallax display. Therefore, displaying binocular parallax under the condition that the detection sensitivity of binocular parallax is low results in only flicker by reducing the frame rate.
【０００５】第２の問題点は、仮想世界では現実世界を
離れて自由度の高い物の見方ができるにも関わらず、従
来は、現実の人間が見る状態をまねる以上のことがされ
ていないことである。すなわち、遠くにある物体は近く
にある物体より視差が小さいため奥行きがつかみにくい
ことは良く知られているが、従来技術では、仮想世界で
も同様の制限があった。The second problem is that in the virtual world, although it is possible to see an object with a high degree of freedom while leaving the real world, nothing has been done so far so far as imitating the state viewed by a real person. That is. That is, it is well known that an object at a distance is smaller in parallax than an object at a distance, so that it is difficult to grasp the depth, but the conventional technique has the same limitation in the virtual world.
【０００６】これに対して遠方での奥行き感を増幅させ
るために視野を広げると、近くのものを見るときには視
差が大きすぎて立体視が困難になるため使えなかった。
また逆にディスプレイの解像度不足から小さい物体を詳
しく見ようとすると、現実よりもかなり眼に近づける必
要があるが、その場合は視差が大きくなりすぎて立体視
が困難になるという問題があった。On the other hand, if the field of view is widened in order to amplify the sense of depth at a distance, it cannot be used because a parallax is too large when viewing a near object, which makes stereoscopic vision difficult.
On the contrary, when trying to see a small object in detail due to insufficient resolution of the display, it is necessary to bring it closer to the eyes than in reality, but in that case, there is a problem that parallax becomes too large and stereoscopic vision becomes difficult.
【０００７】第３の問題点は、ヘッドマウンテッドディ
スプレイ（ＨＭＤ）や大画面の囲み形ディスプレイ等で
は、ユーザーの視点から見た世界を描画するため磁気セ
ンサー等の頭部位置検出手段を用いているが、これら位
置センサーの精度が不十分なため頭を停止させても視野
が揺れることがあげられる。仮想世界では物体のポリゴ
ン数不足や照明計算の簡略化等のため、わずかの視野の
移動に対して物体の輪郭部の輝度が大きく変わることが
ある。そのため視野の揺れによる画面のチラツキが発生
し、両眼視差による立体視が困難になるという問題があ
った。一方このチラツキを減らすために位置センサーの
検出感度を低下させると、頭の動きに対する視野の動き
がなめらかでなくなるという問題があった。The third problem is that in a head mounted display (HMD), a large-screen box-shaped display, etc., a head position detecting means such as a magnetic sensor is used to draw the world viewed from the user's point of view. However, the accuracy of these position sensors is inadequate, which can cause the field of view to sway even when the head is stopped. In the virtual world, the brightness of the contour portion of the object may change significantly with a slight movement of the field of view due to a shortage of polygons of the object, simplification of illumination calculation, and the like. For this reason, there is a problem in that flickering of the screen occurs due to the shaking of the visual field, and stereoscopic viewing due to binocular parallax becomes difficult. On the other hand, if the detection sensitivity of the position sensor is lowered in order to reduce this flicker, there is a problem that the movement of the visual field with respect to the movement of the head becomes unsmooth.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解消するためになされたものであり、本発明の目的
は、従来の表示システムを変更することなく、視点の位
置データを処理するだけで、なめらかな立体表示が可能
な技術を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to process viewpoint position data without changing the conventional display system. It is to provide a technology that enables smooth 3D display by itself.
【０００９】本発明の他の目的は、遠距離にある物体に
十分な奥行き感を与えたり、位置センサーのノイズ等に
もとづく不愉快な視野の揺れを押さえることが可能な技
術を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a technique capable of giving an object at a long distance a sufficient sense of depth and suppressing an unpleasant sway of the visual field due to noise of a position sensor or the like. .
【００１０】本発明の他の目的は、高品質な立体表示を
実現することが可能な技術を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a technique capable of realizing high quality stereoscopic display.
【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。The outline of the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【００１３】（１）立体表示方法において、ユーザーの
視点の移動速度を計測する過程と、視点移動速度が大き
いときは運動視差のみで両眼に同一視点の画像を表示す
る過程と、視点移動速度が小さいときは両眼視差表示す
る過程とを有することを特徴とする。 (1 ) In the stereoscopic display method, the process of measuring the moving speed of the viewpoint of the user, and when the moving speed of the viewpoint is high, the images of the same viewpoint are displayed on both eyes by only the motion parallax .
And a process of displaying binocular parallax when the viewpoint movement speed is low .
【００１４】（２）前記（１）の立体表示方法におい
て、前記両眼視差表示する過程は、ユーザーの視点から
注視点までの注視距離を計測する過程と、注視距離が大
きい場合は視差量を増加して、注視距離が小さい場合は
視差量を減少させる過程と、前記視差量に基づき左右の
視差画像を描画する過程とを有することを特徴とする。 [0014] (2) In the steric display method (1), wherein the step of displaying binocular parallax includes the steps of measuring a gaze distance from the user's viewpoint to the fixation point, when viewed distance is large parallax amount And the process of decreasing the parallax amount when the gaze distance is small , and the left and right sides based on the parallax amount.
And a step of drawing a parallax image.
【００１５】（３）前記（１）の立体表示方法におい
て、前記両眼視差表示する過程は、ユーザーの頭の位置
を検出するセンサーを用いて取得したユーザー視点デー
タに基づきユーザーが注視している注視時間を計測する
過程と、ユーザーの注視時間が大きい場合に前記センサ
ーの検出感度を低下させて左右の視差画像を描画する過
程とを有することを特徴とする。 (3 ) In the stereoscopic display method of (1) above
In the process of displaying the binocular parallax, the user viewpoint data acquired using the sensor that detects the position of the user's head is used.
Measures the gaze time the user is gazing based on
In the process, if the user's gaze time is long, the detection sensitivity of the sensor is reduced and the left and right parallax images are drawn.
It is characterized by having a distance.
【００１６】（４）前記（３）の立体表示方法におい
て、前記注視時間を計測する過程は、前記ユーザー視点
データの位置及び向きの差分が閾値より小さい状態が継
続する時間を計測する過程であり、前記左右の視差画像
を描画する過程は、前記継続時間が所定時間以上になっ
た場合は視点位置を更新せず、同一視点からの左右の視
差画像を描画し、前記以外の場合には視点位置を更新
し、更新後の視点からの左右の視差画像を描画する過程
であることを特徴とする。 (4 ) In the stereoscopic display method of (3) above
Te, the process of measuring a fixed time, the Yu Za viewpoint <br/> smaller than that position and orientation difference threshold data relay
This is the process of measuring the time to continue, the left and right parallax images
To draw the process, the duration is equal to or greater than the Jo Tokoro hours
Without updating the viewpoint position if, viewed in the right and left from the same viewpoint
Process of drawing a difference image, in the case other than the updates the view point, to draw the left and right parallax images from viewpoints after update
Is characterized in that.
【００１７】（５）前記（１）ないし（４）のいずれか
の立体表示方法における過程をコンピュータに実行させ
るプログラムとし、該プログラムを記録したことを特徴
とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。 （６）両眼視差式の立体表示装置において、ユーザーの
視点の移動速度を計測する手段と、視点移動速度が大き
いときは運動視差のみで両眼に同一視点の画像を表示す
る手段と、視点移動速度が小さいときは両眼視差表示す
る手段とを有することを特徴とする。 （７）前記（６）両眼視差式の立体表示装置において、
前記両眼視差表示する手段は、ユーザーの視点から注視
点までの注視距離を計測する手段と、注視距離が大きい
場合は視差量を増加して、注視距離が小さい場合は視差
量を減少させる手段と、前記視差量に基づき左右の視差
画像を描画する手段とを有することを特徴とする。 （８）前記（６）両眼視差式の立体表示装置において、
前記両眼視差表示する手段は、ユーザーの頭の位置を検
出するセンサーを用いて取得したユーザー視点データに
基づきユーザーが注視している注視時間を計測する手段
と、ユーザーの注視時間が大きい場合に前記センサーの
検出感度を低下させ左右の視差画像を描画する手段とを
有することを特徴とする。 （９）前記（８）両眼視差式の立体表示装置において、
前記注視時間を計測する手段は、前記ユーザー視点デー
タの位置及び向きの差分が閾値より小さい状態が継続す
る時間を計測する手段であり、前記左右の視差画像を描
画する手段は、前記継続時間が所定時間以上になった場
合は視点位置を更新せず、同一視点からの左右の視差画
像を描画し、前記以外の場合には視点位置を更新し、更
新後の視点からの左右の視差画像を描画する手段である
ことを特徴とする。 (5) Any of the above (1) to (4)
And a program for executing the processes on the computer in the stereoscopic display method, characterized by recording the program
And a computer-readable recording medium . (6) In the binocular parallax type stereoscopic display device,
A means to measure the moving speed of the viewpoint and a large moving speed of the viewpoint.
When it is not, motion parallax only is used to display images from the same viewpoint on both eyes.
And the binocular parallax display when the viewpoint movement speed is low.
And means for (7) In the (6) binocular parallax type stereoscopic display device,
The means for displaying the binocular parallax is focused on from the user's point of view.
A means to measure the gaze distance to a point and a large gaze distance
If the gaze distance is short, the parallax amount is increased.
Means for reducing the amount of parallax, and the left and right parallax based on the parallax amount.
And a means for drawing an image. (8) In the (6) binocular parallax type stereoscopic display device,
The means for displaying binocular parallax detects the position of the user's head.
To the user viewpoint data acquired using the sensor
To measure the gaze time the user is gazing based on
When the user's gaze time is long,
A means to reduce the detection sensitivity and draw the left and right parallax images.
It is characterized by having. (9) In the (8) binocular parallax type stereoscopic display device,
The means for measuring the gaze time is the user viewpoint data.
The difference between the position and orientation of the
The left and right parallax images are drawn.
The means for drawing is
If the viewpoint position is not updated, the left and right parallax images from the same viewpoint
Draw an image, update the viewpoint position and
It is a means to draw left and right parallax images from a new viewpoint.
It is characterized by
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態（実施例）を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments (examples) of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【００１９】図１は本発明の実施形態（実施例）のヘッ
ドマウンテッドディスプレイ（ＨＭＤ）を用いた立体表
示装置の概略構成を示すブロック構成図であり、１はヘ
ッドマウンテッドディスプレイ（以下、ＨＭＤとい
う）、２は磁気センサー、３は磁気ソース、４は磁気セ
ンサーコントローラ、５は立体表示コントローラ、６は
コンピュータ、７は仮想世界記述アプリケーションであ
る。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a stereoscopic display device using a head mounted display (HMD) according to an embodiment (example) of the present invention. Reference numeral 1 is a head mounted display (hereinafter referred to as HMD). 2) is a magnetic sensor, 3 is a magnetic source, 4 is a magnetic sensor controller, 5 is a stereoscopic display controller, 6 is a computer, and 7 is a virtual world description application.
【００２０】本実施形態の立体表示装置は、図１に示す
ように、ユーザーの視点位置を仮想世界記述アプリケー
ション７に伝えるために、前記ＨＭＤ１のヘッド上に磁
気センサー２が設けられている磁気センサー式ヘッドト
ラッカーを用いた。この磁気センサー式ヘッドトラッカ
ーは、前記磁気ソース３の作る磁界中の磁気センサー２
の位置と向きを磁気センサーコントローラ４経由でコン
ピュータ６に通信する装置である。ＨＭＤ１には立体表
示コントローラ５を通して両眼視差のついた２枚の画像
が送られる。As shown in FIG. 1, the stereoscopic display device of the present embodiment has a magnetic sensor 2 provided on the head of the HMD 1 in order to convey the viewpoint position of the user to the virtual world description application 7. A formula head tracker was used. This magnetic sensor type head tracker includes a magnetic sensor 2 in a magnetic field generated by the magnetic source 3.
Is a device that communicates the position and orientation of the computer to the computer 6 via the magnetic sensor controller 4. Two images with binocular parallax are sent to the HMD 1 through the stereoscopic display controller 5.
【００２１】図２は本実施形態のＣＧで仮想世界を表示
するための処理手順（従来一般に用いられている処理手
順）を示すフローチャートである。図２の（１）は運動
視差表示の場合であり、通常のパソコンモニタに表示す
る場合にはこの処理がなされる。図２の（２）は両眼視
差表示の場合であり、本実施形態のＨＭＤ１を用いる場
合のほか、液晶シャッタメガネや偏光メガネなどのメガ
ネをかけて立体視する場合の処理フローである。表示モ
ードを両眼視差にする場合は単一視点の場合と異なり、
両眼間隔など幾つかのパラメータを追加しなければなら
ない。FIG. 2 is a flow chart showing a processing procedure for displaying a virtual world on the CG of this embodiment (processing procedure generally used conventionally). 2A shows the case of motion parallax display, and this processing is performed when displaying on a normal personal computer monitor. (2) of FIG. 2 is a case of binocular parallax display, and is a processing flow in the case of using the HMD 1 of the present embodiment and stereoscopic viewing with glasses such as liquid crystal shutter glasses and polarizing glasses. When the display mode is binocular parallax, unlike the case of a single viewpoint,
Some parameters such as the distance between the eyes must be added.
【００２２】図２の（１）及び（２）において、コンピ
ュータ６は、まず、ユーザーの視点データを取得し（Ｓ
１０１、Ｓ１０４）、あらかじめ設定されている描画パ
ラメータ（Ｓ１０２、Ｓ１０５）に基づいて、その視点
から見えるはずの視野を計算して描画する（Ｓ１０３、
Ｓ１０６）。描画パラメータには単一視点（運動視差表
示）か両眼視点（両眼視差表示）かを決める表示モード
など、描画に必要なものすべてが含まれなければならな
い。ユーザーの視点データは重要なパラメータの一つで
あり、これはリアルタイムで更新される。In (1) and (2) of FIG. 2, the computer 6 first acquires the viewpoint data of the user (S
101, S104), and based on preset drawing parameters (S102, S105), the visual field that should be seen from the viewpoint is calculated and drawn (S103,
S106). The drawing parameters must include everything necessary for drawing, such as a display mode that determines a single viewpoint (motion parallax display) or a binocular viewpoint (binocular parallax display). User viewpoint data is one of the important parameters, which is updated in real time.
【００２３】従来は、パラメータを初期設定した後、図
２の（１）、（２）のどちらかの処理フローを固定的に
使い続けていた。しかし、本発明ではユーザーの視点の
動きを検出して、処理フローをリアルタイムで切り替え
る点が特徴となっている。最初に表示モード切り替えの
方法を説明する。Conventionally, after initializing the parameters, either one of the processing flows (1) and (2) of FIG. 2 has been fixedly used. However, the present invention is characterized by detecting the movement of the user's viewpoint and switching the processing flow in real time. First, a method of switching the display mode will be described.
【００２４】本発明では視点の移動速度に応じて両眼視
差表示モードと運動視差表示モードを切り替える。In the present invention, the binocular parallax display mode and the motion parallax display mode are switched according to the moving speed of the viewpoint.
【００２５】図３は視点移動速度の閾値と表示状態を説
明するための図である。図３の（１）に示すように、ユ
ーザーの視点は仮想空間の座標系から見ると、原点から
の位置ベクトルｒと、そこからの視点の向きを示す方向
ベクトルｓ（単位ベクトル）で定義される。本実施形態
では視点の移動速度を求めるために、現在の視点の方向
ベクトルｓ２と一つの前に入力された視点の方向ベクト
ルｓ１の内積を計算する。時間的に隣り合った視点ベク
トルの変化は小さいため、２つのベクトルの差があまり
大きくない範囲では、ベクトルの内積はベクトルの変化
が大きいほど小さな値を取る。したがって、ある閾値を
設けて
（ｓ１とｓ２の内積）＞閾値
の条件を満たすときに視点の移動速度が小さいと判断で
き、それ以外のときは視点の移動速度が大きいと判断で
きる。閾値は磁気センサーのノイズレベル等のシステム
性能に依存するため、使用するシステムに合わせて設定
する必要がある。FIG. 3 is a diagram for explaining the threshold value of the viewpoint moving speed and the display state. As shown in (1) of FIG. 3, when viewed from the coordinate system of the virtual space, the viewpoint of the user is defined by a position vector r from the origin and a direction vector s (unit vector) indicating the direction of the viewpoint from that position. It In this embodiment, in order to obtain the moving speed of the viewpoint, the inner product of the current direction vector s2 of the viewpoint and the previous direction vector s1 of the viewpoint is calculated. Since the changes in the viewpoint vectors that are temporally adjacent to each other are small, the inner product of the vectors takes a smaller value as the changes in the vectors are larger in a range where the difference between the two vectors is not so large. Therefore, when a certain threshold is set (inner product of s1 and s2)> threshold is satisfied, it can be determined that the moving speed of the viewpoint is low, and in other cases, it can be determined that the moving speed of the viewpoint is high. Since the threshold depends on the system performance such as the noise level of the magnetic sensor, it must be set according to the system used.
【００２６】図３の（２）は、時間経過とともに方向ベ
クトルの内積が変化するときに、どのように表示モード
が切り替わるかを示す図である。閾値を境にして両眼視
差表示と運動視差表示が交互に現れることになる。FIG. 3B is a diagram showing how the display modes are switched when the inner product of the direction vectors changes with the passage of time. The binocular parallax display and the motion parallax display alternately appear at the threshold.
【００２７】図４は本実施形態の表示モード変更のため
の処理手順の一実施例を示すフローチャートである。本
実施例の表示モード変更処理は、図４に示すように、プ
ログラムをスタートさせると描画のためのループが回り
始める。まず、最初にユーザーの視点データを取得し
（Ｓ２０１）、次に、前回位置との差分を計算する（Ｓ
２０２）。そして差分が閾値より大きいか判定し（Ｓ２
０３）、差分が閾値より小さければ、両眼視差表示の描
画パラメータを設定し（Ｓ２０４）、２つのウインドウ
に視差のついた視野を描画する（Ｓ２０５）。一方、差
分が閾値より大きければ単一視点の表示モード(運動視
差表示モード)の描画パラメータを設定し（Ｓ２０
６）、両眼を結ぶ中間地点から見える視野を一方のウイ
ンドウに描画し、他方のウインドウにも同じ画像をコピ
ーする（Ｓ２０７）。FIG. 4 is a flow chart showing an example of a processing procedure for changing the display mode of this embodiment. In the display mode changing process of the present embodiment, as shown in FIG. 4, when the program is started, a loop for drawing starts to rotate. First, the user's viewpoint data is acquired (S201), and then the difference from the previous position is calculated (S201).
202). Then, it is determined whether the difference is larger than the threshold value (S2
03), if Kere smaller difference than the threshold, set the drawing parameters of the display binocular parallax (S204), it renders the field of view with a parallax to the two windows (S205). On the other hand, to set the drawing parameters of the single view display mode (motion parallax display mode) if Kere is greater than a threshold difference (S20
6), the visual field seen from the intermediate point connecting both eyes is drawn in one window, and the same image is copied in the other window (S207).
【００２８】本実施例ではテクスチャー付きの５００ポ
リゴン程度の仮想世界の描画に対して、両眼視差表示の
描画時間を比較した結果、１：０.８程度の時間短縮効
果があった。この比較条件ではレンダリングの負荷はそ
れほど大きくなかったため、２つの表示モードであまり
差はつかなかったが、ポリゴン数が多くなるにつれて
１：０.５に近づいていくと考えられる。勿論、視点を
動かさない場合は、本発明では表示モードの切り替えは
全く起こらないが、その場合は動きがないので両眼視差
表示のままでよく、フレームレートを上げてなめらかさ
を増す効果がなくても影響はない。In this embodiment, as a result of comparing the drawing times of the binocular parallax display with respect to the drawing of a virtual world of about 500 polygons with a texture, there was a time saving effect of about 1: 0.8. Since the rendering load was not so large under this comparison condition, there was not much difference between the two display modes, but it is considered that it approaches 1: 0.5 as the number of polygons increases. Of course, if the viewpoint is not moved, switching of the display modes does not occur at all in the present invention, but in that case, since there is no movement, the binocular parallax display is sufficient, and there is no effect of increasing the frame rate and increasing the smoothness. But there is no effect.
【００２９】また、図４のフローチャートでは表示モー
ドを瞬間的に切り替えているが、両眼間隔０→６.５ｃ
ｍ、逆に６.５ｃｍ→０になめらかに切り替える方法も
考えられる。このように両眼間隔を調整すると、切り替
えを感じさせなくすることができる。Further, in the flowchart of FIG. 4, the display mode is instantaneously switched, but the distance between the eyes is 0 → 6.5c.
m, conversely, a method of smoothly switching from 6.5 cm to 0 can be considered. By adjusting the distance between both eyes in this way, it is possible to prevent the user from feeling switching.
【００３０】次に、本発明では注視距離の大小に応じて
両眼間隔のパラメータを変化させる。図５は本実施形態
の注視距離の閾値と両眼間隔の関係を説明するための図
である。図５の（１）は、注視距離が大きい場合と小さ
い場合に両眼間隔をどう変えるかを説明している。眼球
間隔が標準値（約６.５ｃｍ）の場合の眼球をそれぞれ
左眼球１、右眼球１とする。この状態で遠距離の物体を
見ると輻輳角が小さく（輻輳角１）、したがって両眼視
差も小さいので、物体の奥行き感は少ない。しかし、同
じ遠距離物体をより眼球間隔の大きい眼（左眼球２、右
眼球２）で見れば、輻輳角は大きくなり（輻輳角２）、
両眼視差も大きくなるため奥行き感が強調される。逆に
眼前にあるような近距離物体を見る場合は、輻輳角が大
きくなりすぎて、立体視そのものが困難になる。このよ
うな近距離物体に対しては、両眼間隔を小さくすること
で立体視が容易になることがわかる。Next, in the present invention, the parameter of the distance between the eyes is changed according to the size of the gaze distance. FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the gaze distance threshold value and the binocular distance according to the present embodiment. FIG. 5A illustrates how to change the binocular distance depending on whether the gaze distance is large or small. The eyeballs when the eyeball distance is the standard value (about 6.5 cm) are referred to as the left eyeball 1 and the right eyeball 1, respectively. When a long-distance object is viewed in this state, the convergence angle is small (convergence angle 1), and the binocular parallax is also small, so the depth feeling of the object is small. However, when the same long-distance object is viewed by eyes with a larger eyeball distance (left eyeball 2, right eyeball 2), the convergence angle increases (convergence angle 2),
Since the binocular parallax also increases, the sense of depth is emphasized. On the contrary, when a short-distance object is seen in front of the eyes, the vergence angle becomes too large, which makes stereoscopic viewing itself difficult. It can be seen that for such a short-distance object, stereoscopic viewing becomes easier by reducing the distance between both eyes.
【００３１】図５の（２）は、ユーザーの注視距離が変
化するときに両眼間隔をどのように制御するかを説明す
るための図である。注視距離に２つの閾値を設け、閾値
２＞閾値１とし、注視距離＞閾値２のときは両眼間隔を
遠距離値（＞標準値）、閾値２＞注視距離＞閾値１のと
きは両眼間隔を標準値、注視距離＜閾値１のときは両眼
間隔を近距離値（＜標準値）とする。FIG. 5B is a diagram for explaining how to control the binocular distance when the user's gaze distance changes. Two thresholds are set for the gaze distance, threshold 2> threshold 1, binocular distance is a long distance value (> standard value) when gaze distance> threshold 2, binocular when threshold 2> gaze distance> threshold 1 The distance is a standard value, and when the gaze distance <threshold value 1, the binocular distance is a short distance value (<standard value).
【００３２】図６は本実施形態の両眼間隔制御のための
処理手順の一実施例を示すフローチ抄ートである。本実
施例の両眼間隔制御処理は、図６に示すように、まず、
ユーザーの視点位置データを取り込み（Ｓ３０１）、注
視距離を計算する（Ｓ３０２）。視点位置データから注
視距離を求めるには幾つかの方法があるが、本実施例で
は描画のための左右眼視点のほかに左右眼の中間に第３
の眼を考え、第３の垂線方向にあるもっとも近い物体ま
での距離をｚバッファ値等から求め、それを注視距離と
した。注視距離を求める他の方法としては、両眼の視線
ベクトルを眼球運動計測器等で測定し、２つの視線の交
わる位置を３角測量の原理で求める方法もある。次に、
注視距離を２つの閾値（閾値１、閾値２）と比較し（Ｓ
３０３）、その大小に応じて両眼間隔を遠距離値、標準
値、近距離値の３つに変えて描画パラメータを設定し
（Ｓ３０４、Ｓ３０５、Ｓ３０６）、左右の視差画像を
描画する（Ｓ３０７、Ｓ３０８、Ｓ３０９）。この制御
をリアルタイムに行うことにより、画面の中央が遠景の
場合は、自動的に両眼間隔が広がって奥行き感が強調さ
れ、画面の中央に非常に近くに物体がある場合は自動的
に両眼間隔が狭くなって立体視しやすくさせる。また、
中距離のものを見ているときは標準の両眼間隔であるた
め、現実と同様の立体感が得られる。なお、本実施例で
は閾値を２つしか設けなかったが、閾値を多数設けて連
続的に両眼間隔を変えることも可能である。FIG. 6 is a flow chart showing an example of a processing procedure for the binocular distance control of the present embodiment. As shown in FIG. 6, the binocular distance control process of the present embodiment is as follows.
The viewpoint position data of the user is fetched (S301), and the gaze distance is calculated (S302). There are several methods for obtaining the gaze distance from the viewpoint position data, but in this embodiment, in addition to the left and right eye viewpoints for drawing, a third distance is provided in the middle of the left and right eyes.
Considering the eye of, the distance to the closest object in the third perpendicular direction was obtained from the z-buffer value, etc., and was taken as the gaze distance. As another method of obtaining the gaze distance, there is also a method of measuring the line-of-sight vectors of both eyes with an eye movement measuring device or the like and obtaining the position where the two lines of sight intersect on the principle of triangulation. next,
The gaze distance is compared with two thresholds (threshold 1, threshold 2) (S
303), the binocular distance is changed to three values of a long-distance value, a standard value, and a short-distance value according to the size, and drawing parameters are set (S304, S305, S306), and left and right parallax images are drawn (S307). , S308, S309). By performing this control in real time, when the center of the screen is in the distant view, the distance between the eyes is automatically widened to enhance the sense of depth, and when there is an object very close to the center of the screen, it is automatically adjusted. The distance between the eyes is narrowed to facilitate stereoscopic viewing. Also,
When viewing a medium-distance object, the stereoscopic effect is the same as in reality, because the distance between eyes is standard. Although only two threshold values are provided in this embodiment, it is possible to provide a large number of threshold values and continuously change the distance between both eyes.
【００３３】次に、本発明では注視時間の大小に応じて
位置センサーの検出感度を変化させる。図７は本実施形
態の注視時間の閾値の設定方法を説明するための図であ
る。図７の（１）に示すように、注視領域（この図７で
は２次元的に書いてあるが、実際は奥行きのある３次元
の領域）に閾値を設け、閾値領域を作る。そして計測を
開始する注視位置（基準値：番号０）から引き続き入力
される注視位置（番号１，２，３，．．．ｎ）のうち閾
値領域に含まれる数を計測する。Next, in the present invention, the detection sensitivity of the position sensor is changed according to the size of the gaze time. FIG. 7 is a diagram for explaining a method of setting a gaze time threshold value according to the present embodiment. As shown in (1) of FIG. 7, a threshold value is created by setting a threshold value in the gazing area (three-dimensional area which is written two-dimensionally in this FIG. 7, but actually has a depth). Then, the number included in the threshold region among the gaze positions (numbers 1, 2, 3, ... N) continuously input from the gaze position (reference value: number 0) at which the measurement is started is measured.
【００３４】図７の（２）は、閾値領域にあるかどうか
の判定方法を説明するための図である。現在入力された
視点と基準視点の方向ベクトルの内積がある閾値より大
きいかどうかを調べ、大きい場合は方向変化が小さいた
め閾値領域にあるものとする。また、２つの視点の位置
ベクトルの差の絶対値がある閾値より小さいかどうかを
調べ、小さい場合は平行移動が小さいため同様に閾値領
域にあるものとする。実際には方向変化と平行移動の両
方が同時に起こるので、２つの条件のＡＮＤ条件で判定
する。(2) of FIG. 7 is a diagram for explaining a method of determining whether or not it is in the threshold region. It is checked whether the inner product of the direction vector of the currently input viewpoint and the reference viewpoint is larger than a threshold value. Further, it is checked whether or not the absolute value of the difference between the position vectors of the two viewpoints is smaller than a threshold value. Actually, both the direction change and the parallel movement occur at the same time, so the judgment is made by the AND condition of the two conditions.
【００３５】図８は本実施形態のセンサー感度の制御の
ための処理手順の一実施例を示すフローチャートであ
る。本実施例のセンサー感度の制御のための処理は、図
８に示すように、ユーザーの視点データを取得した後
（Ｓ４０１）、基準となる視点データとの差分を求める
（Ｓ４０２）。この差分が閾値以下かを判定し（Ｓ４０
３）、差分が閾値以下の場合はカウンタを１増加し（Ｓ
４０４）、カウント数の閾値と比較する（Ｓ４０５）。
もし、カウント数がカウンタの閾値以上になったら、そ
の時の視点位置を基準位置として登録して（Ｓ４０
６）、描画パラメータを設定し（Ｓ４０７）、左右画面
を描画する（Ｓ４０８）。以後、視点データが閾値以内
にある場合は取り込んだ入力データを無視して、常に基
準視点で描画を続ける。これによってカウント数の閾値
に対応する時間、注視位置が閾値領域内にとどまった場
合は、同程度の視点の揺れがあっても表示視野は変化せ
ず、落ち着いた立体画像が見えることになる。しかし、
その場合でも、いったん閾値領域以上に視点を移動させ
ると、カウンタは再びセットされて通常の表示モードに
戻る（Ｓ４１３、Ｓ４１４、Ｓ４１５）。FIG. 8 is a flow chart showing an example of a processing procedure for controlling the sensor sensitivity of this embodiment. In the process for controlling the sensor sensitivity of the present embodiment, as shown in FIG. 8, after obtaining the user's viewpoint data (S401), the difference from the reference viewpoint data is obtained (S402). It is determined whether this difference is less than or equal to a threshold value (S40
3) If the difference is less than or equal to the threshold value, the counter is incremented by 1 (S
404), and compares with the threshold value of the count number (S405).
If the number of counts exceeds the threshold value of the counter, the viewpoint position at that time is registered as a reference position (S40
6), the drawing parameters are set (S407), and the left and right screens are drawn (S408). After that, when the viewpoint data is within the threshold value, the input data that has been taken in is ignored and drawing is always continued at the reference viewpoint. As a result, when the gaze position remains within the threshold region for the time corresponding to the threshold value of the count number, the display field of view does not change even if the viewpoint oscillates to the same extent, and a calm stereoscopic image can be seen. But,
Even in that case, once the viewpoint is moved beyond the threshold region, the counter is set again to return to the normal display mode (S413, S414, S415).
【００３６】ステップ（Ｓ４０３）の判定が、閾値以上
の場合には、カウンタをリセットし（Ｓ４０９）、基準
値を更新して登録し（Ｓ４１０）、描画パラメータを設
定し（Ｓ４１１）、左右画面を描画し（Ｓ４１２）、ス
テップＳ４０１に戻る。If the determination in step (S403) is greater than or equal to the threshold value, the counter is reset (S409), the reference value is updated and registered (S410), the drawing parameters are set (S411), and the left and right screens are displayed. Drawing is performed (S412), and the process returns to step S401.
【００３７】以上の説明からわかるように、本発明によ
れば、視点移動速度が大きいときは運動視差のみで両眼
に同一視点の画像を表示し、視点移動速度が小さいとき
は両眼視差表示することにより、両眼視差で立体視する
ことが困難な視点移動中は運動視差による表現がなされ
るため、ユーザーには常に両眼視差による立体表示が続
いている錯覚を与えられる。As can be seen from the above description, according to the present invention, when the moving speed of the viewpoint is high, the images of the same viewpoint are displayed on both eyes only by the motion parallax, and when the moving speed of the viewpoint is low, the binocular parallax is displayed. By doing so, since the expression by the motion parallax is performed during the movement of the viewpoint where it is difficult to stereoscopically view with the binocular parallax, the user is always given the illusion that the stereoscopic display by the binocular parallax continues.
【００３８】また、運動視差表示のときは表示のフレー
ムレートが増加するため、従来の両眼視差表示だけの場
合よりもなめらかな表示が可能になる。視点移動速度は
磁気センサーやマウス、ジョイスティック、等の視点移
動手段の出力データから求めることができる。In addition, since the display frame rate is increased during the motion parallax display, a smoother display is possible than in the conventional binocular parallax display alone. The viewpoint moving speed can be obtained from the output data of the viewpoint moving means such as a magnetic sensor, a mouse, a joystick, or the like.
【００３９】また、本発明によれば、ユーザーの視点か
ら注視点までの注視距離を計測し、注視距離が大きい場
合は視差量を増加して、注視距離が小さい場合は視差量
を減少させる制御を行うことにより、遠距離を見ている
ときはもともと視差が小さく、両眼間隔を広げても両眼
視差画像に対応点が多く容易に立体視できるため、違和
感なく距離感が増幅できる。Further, according to the present invention, the gaze distance from the user's viewpoint to the gazing point is measured, the parallax amount is increased when the gazing distance is large, and the parallax amount is decreased when the gazing distance is small. By doing so, the parallax is originally small when looking at a long distance, and even if the binocular distance is widened, since the binocular parallax image has many corresponding points and can be easily stereoscopically viewed, the sense of distance can be amplified without a sense of discomfort.
【００４０】また、小さい物体に十分眼を近づけると輻
輳角が大きくなりすぎて２つの視差画像間に対応する領
域が困難になるが、本発明によれば、この場合に自動的
に両眼間隔が小さくなるため対応点の減少が無く容易に
立体視できる。注視距離は、眼球運動計測装置を取り付
けて両眼視線の交点を測定することなどで一般的には求
めることができる。Further, when the eyes are brought sufficiently close to a small object, the convergence angle becomes too large and the area corresponding to the two parallax images becomes difficult. However, according to the present invention, the distance between the eyes is automatically adjusted in this case. Is smaller, the corresponding points do not decrease and stereoscopic viewing is easy. The gaze distance can be generally obtained by attaching an eye movement measuring device and measuring the intersection of the lines of sight of both eyes.
【００４１】また、本発明によれば、注視する物体が視
野の中央になるよう頭を動かして顔の正面で見ることが
多いと考えると、視野の中央にある物体の距離を求める
ことで注視距離を代用でき、これは、特に、ＣＧの世界
を見る場合には有効な方法である。Further, according to the present invention, when it is considered that the object to be gazed is often moved in front of the face by moving the head so as to be in the center of the field of view, the distance from the object in the center of the field of view is obtained to gaze the object. Distance can be substituted, which is a particularly useful way to look at the CG world.
【００４２】また、本発明によれば、ユーザーが注視し
ている注視時間を計測し、注視時間が大きい場合にセン
サーの検出感度を低下させることにより、注視時間が長
くユーザーが物体を観察しようとしていると判断できる
場合は、位置センサーの検出感度が低くなっているた
め、位置センサーのノイズや多少の頭の揺れでは視野が
変動せずに安定した画像が観察できる。According to the present invention, the gazing time during which the user is gazing is measured, and when the gazing time is long, the detection sensitivity of the sensor is lowered, so that the user tries to observe an object for a long gazing time. If it can be determined that the position sensor is low, the detection sensitivity of the position sensor is low, and a stable image can be observed without changing the field of view due to the noise of the position sensor or a slight shaking of the head.
【００４３】また、本発明によれば、周囲を見回すよう
な動作をしているときには、たとえ、視点移動が止まっ
たとしても停止時間はそれほど長くないため、その場合
は位置センサーの検出感度が高いのでなめらかな移動感
が得られる。注視時間は視点が閾値以内にある画像フレ
ーム数を数える等の方法で求められる。Further, according to the present invention, when an operation of looking around is performed, even if the movement of the viewpoint is stopped, the stop time is not so long. In that case, the detection sensitivity of the position sensor is high. Therefore, you can get a smooth moving feeling. The gaze time is obtained by a method such as counting the number of image frames in which the viewpoint is within the threshold value.
【００４４】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。As described above, the invention made by the present inventor is
Although the specific description has been given based on the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、従来の表示システムを変更することなく、視点の位
置データを処理するだけで、なめらかな立体表示ができ
る。As described above, according to the present invention, a smooth three-dimensional display can be performed by processing the viewpoint position data without changing the conventional display system.
【００４６】また、遠距離にある物体に十分な奥行き感
を与えることができる。Further, it is possible to give a sufficient sense of depth to an object at a long distance.
【００４７】また、位置センサーのノイズ等にもとづく
不愉快な視野の揺れを押さえることができる。これらに
より、高品質な立体表示を実現することができる。Further, it is possible to suppress the unpleasant fluctuation of the visual field due to the noise of the position sensor. With these, high-quality stereoscopic display can be realized.
【図１】本発明の実施形態（実施例）のヘッドマウンテ
ッドディスプレイ（ＨＭＤ）を用いた立体表示装置の概
略構成を示すブロック構成図である。FIG. 1 is a block configuration diagram showing a schematic configuration of a stereoscopic display device using a head mounted display (HMD) of an embodiment (example) of the present invention.
【図２】本実施形態のＣＧで仮想世界を表示するための
処理手順の一実施例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of a processing procedure for displaying a virtual world on the CG of the present embodiment.
【図３】本実施形態の視点移動速度の閾値と表示状態を
説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a threshold value of a viewpoint moving speed and a display state according to the present embodiment.
【図４】本実施形態の表示モード変更のための処理手順
の一実施例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure for changing a display mode according to the present embodiment.
【図５】本実施形態の注視距離の閾値と両眼間隔の関係
を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between a gaze distance threshold value and a binocular distance according to the present embodiment.
【図６】本実施形態の両眼間隔制御のための処理手順の
一実施例を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing an example of a processing procedure for binocular distance control according to the present embodiment.
【図７】本実施形態の注視時間の閾値の設定方法を説明
するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a method of setting a gaze time threshold value according to the present embodiment.
【図８】本実施形態のセンサー感度の制御のための処理
手順の一実施例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an example of a processing procedure for controlling the sensor sensitivity of the present embodiment.
１…ＨＭＤ、２…磁気センサー、３…磁気ソース、４…
磁気センサーコントローラ、５…立体表示コントロー
ラ、６…コンピュータ、７…仮想世界記述アプリケーシ
ョン。1 ... HMD, 2 ... Magnetic sensor, 3 ... Magnetic source, 4 ...
Magnetic sensor controller, 5 ... Stereoscopic display controller, 6 ... Computer, 7 ... Virtual world description application.
フロントページの続き (72)発明者 一之瀬 進 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−133347（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 13/00 Front page continuation (72) Inventor Susumu Ichinose 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-11-133347 (JP, A) (58) Survey Areas (Int.Cl. 7 , DB name) H04N 13/00
Claims (9)
ーザーの視点の移動速度を計測する過程と、視点移動速
度が大きいときは運動視差のみで両眼に同一視点の画像
を表示する過程と、視点移動速度が小さいときは両眼視
差表示する過程とを有することを特徴とする立体表示方
法。1. A binocular parallax stereoscopic display method, which comprises a step of measuring a moving speed of a user's viewpoint, and a step of displaying an image of the same viewpoint on both eyes only by motion parallax when the viewpoint moving speed is high. when viewpoint moving speed is small stereoscopic display method characterized in that it comprises a step of displaying binocular parallax.
の視点から注視点までの注視距離を計測する過程と、注
視距離が大きい場合は視差量を増加して、注視距離が小
さい場合は視差量を減少させる過程と、前記視差量に基
づき左右の視差画像を描画する過程とを有することを特
徴とする請求項１に記載の立体表示方法。2. A process for displaying the binocular vision difference comprises the steps of measuring a gaze distance from the user's viewpoint to the fixation point, when viewed distance is large to increase the amount of parallax when viewed distance is small The process of reducing the amount of parallax and
The stereoscopic display method according to claim 1, further comprising a step of drawing left and right parallax images .
の頭の位置を検出するセンサーを用いて取得したユーザ
ー視点データに基づきユーザーが注視している注視時間
を計測する過程と、ユーザーの注視時間が大きい場合に
前記センサーの検出感度を低下させて左右の視差画像を
描画する過程とを有することを特徴とする請求項１に記
載の立体表示方法。3. The process of displaying the binocular parallax is obtained by a user using a sensor that detects the position of the user's head.
-The process of measuring the gaze time that the user gazes based on the viewpoint data, and when the gaze time of the user is long, the detection sensitivity of the sensor is reduced to obtain the left and right parallax images.
The process according to claim 1, further comprising a drawing process.
Three-dimensional display method of the placement.
ーザー視点データの位置及び向きの差分が閾値より小さ
い状態が継続する時間を計測する過程であり、前記左右
の視差画像を描画する過程は、前記継続時間が所定時間
以上になった場合は視点位置を更新せず、同一視点から
の左右の視差画像を描画し、前記以外の場合には視点位
置を更新し、更新後の視点からの左右の視差画像を描画
する過程であることを特徴とする請求項３に記載の立体
表示方法。 4. The step of measuring the gaze time is a step of measuring the time during which the state in which the difference between the position and the direction of the user viewpoint data is smaller than a threshold continues,
The process of drawing a parallax image, when the duration time is equal to or greater than the constant Tokoro hours without updating the viewpoint position, draws the parallax images of the left and right from the same viewpoint, in the case other than the above viewpoint position
Stereoscopic display method according to claim 3, wherein the updating the location, a process of drawing the left and right parallax images from viewpoints after update.
体表示方法における過程をコンピュータに実行させるプ
ログラムとし、該プログラムを記録したことを特徴とす
るコンピュータ読み取り可能な記録媒体。5. The stand according to claim 1.
A program for causing a computer to execute the steps in the body display method , and recording the program .
Computer readable recording medium that.
ーザーの視点の移動速度を計測する手段と、視点移動速Means for measuring the moving speed of the user's viewpoint and the moving speed of the viewpoint
度が大きいときは運動視差のみで両眼に同一視点の画像When the degree is high, images with the same viewpoint on both eyes with only motion parallax
を表示する手段と、視点移動速度が小さいときは両眼視Means for displaying, and binocular vision when the viewpoint movement speed is low
差表示する手段とを有することを特徴とする立体表示装Stereoscopic display device characterized by having means for differential display
置。Place
の視点から注視点まFrom the viewpoint of での注視距離を計測する手段と、注To measure the gaze distance at
視距離が大きい場合は視差量を増加して、注視距離が小If the viewing distance is large, increase the parallax amount
さい場合は視差量を減少させる手段と、前記視差量に基If it does, check the means for reducing the amount of parallax and
づき左右の視差画像を描画する手段とを有することを特And a means for drawing left and right parallax images.
徴とする請求項６に記載の立体表示装置。The stereoscopic display device according to claim 6, which is a characteristic.
の頭の位置を検出するセンサーを用いて取得したユーザUser acquired using a sensor that detects the position of the human head
ー視点データに基づきユーザーが注視している注視時間-Gaze time that the user is watching based on viewpoint data
を計測する手段と、ユーザーの注視時間が大きい場合にWhen the user's gaze time is long
前記センサーの検出感度を低下させ左右の視差画像を描Draw the left and right parallax images by reducing the detection sensitivity of the sensor.
画する手段とを有することを特徴とする請求項６に記載And means for drawing the image.
の立体表示装置。3D display device.
ーザー視点データの位置及び向きの差分が閾値より小さThe difference in the position and orientation of the user viewpoint data is smaller than the threshold.
い状態が継続する時間を計測する手段であり、前記左右It is a means to measure the time that the
の視差画像を描画する手段は、前記継続時間が所定時間The means for drawing the parallax image of the
以上になった場合は視点位置を更新せず、同一視点からIf it is above, the viewpoint position is not updated and the same viewpoint is used.
の左右の視差画像を描画し、前記以外の場合には視点位Draw the left and right parallax images of the
置を更新し、更新後の視点からの左右の視差画像を描画Position, and draw the left and right parallax images from the updated viewpoint
する手段であることを特徴とする請求項８に記載の立体9. The solid according to claim 8, which is a means for
表示装置。Display device.
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