JPH11150743A

JPH11150743A - 立体視映像表示装置

Info

Publication number: JPH11150743A
Application number: JP9329713A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Fukuyo; 恒雄福与
Original assignee: SHINKO KOKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: SHINKO KOKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】単一の二次元画像撮像装置で撮影して得た動
画状態の画像をモニタ装置に表示する際に、自然な状態
での立体視が可能な映像とする。【構成】固体撮像素子９からの画像を画像信号記憶手
段１６に取り込む際に、奇数番目の画像データはフィー
ルドメモリ１６Ｌに取り込まれ、偶数番目の画像データ
はフィールドメモリ１６Ｒに取り込ませる。画像データ
の読み出しは読み出し制御回路１８で画像データの書き
込み速度の倍の速度で行い、フィールドメモリ１６Ｌか
らの画像データを読み出す際と、フィールドメモリ１６
Ｒから画像データを読み出す際とで水平同期信号（Ｈ
Ｄ）のタイミングを変える。モニタ装置１１に表示され
ている映像を目視するには、立体視用液晶眼鏡２６を着
用し、液晶シャッタ２６Ｌ，２６Ｒを交互に開閉するこ
とにより擬似的な視差が生じ、かつ時間的なずれのある
画像とが左右の目で実質的に同時に見ることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビカメラ等の二次
元画像撮像装置により被写体を動画状態で撮影すること
によって得た映像信号を処理して、モニタ装置の画面に
立体視可能な映像として表示するための立体視映像表示
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】二次元画像撮像装置としてテレビカメラ
を用いて被写体の映像を撮影して、この映像をモニタ装
置に表示するに当って、立体視を可能にする試みが種々
なされている。立体視を可能とするための最も一般的な
システムとしては、２台のテレビカメラを左右に所定の
間隔だけ離した位置に配置して被写体の撮影を行い、各
々のテレビカメラで順次得られる画像信号を所定の処理
を行った上で、左右のフィールド画像またはフレーム画
像を順次交互にモニタ装置に表示する。そして、これら
２種類の画像の表示の切り換えに連動して左右の液晶シ
ャッタが交互に開閉する立体視用眼鏡を介して目視する
ことによって、モニタ画面に表示されている映像を立体
的に観察できるようにしたものである。

【０００３】ところで、立体感を生じさせる要素は種々
あるが、目視によりある対象物までの距離を認識するの
は、この対象物を注視した時の両眼の視線のなす角度、
即ち輻輳であり、この対象物と他の物体との相対距離を
認識するのは両眼視差、即ち両眼像のずれである。通
常、両眼像にずれがあると、二重像として見えるはずで
あるが、適正な両眼視差が与えられている限りは、脳の
働きによってこれらずれた両眼の像が一つに融合して、
ずれ量の大きさや方向に応じて、注視している対象物の
前に存在するのか、後ろに位置するか、といった立体感
なり奥行き感なりが得られる。輻輳及び両眼視差は、通
常は人間の目の眼球の間隔に依存し、日本人の眼球間隔
は約６５ｍｍである。従って、この眼球間隔に相当する
位置関係に２台のテレビカメラ等の撮像手段を配置すれ
ば、被写体を忠実に立体視できる映像が得られる。

【０００４】立体視が可能な映像を表示する装置の応用
例として、例えば立体視内視鏡装置がある。内視鏡は体
腔内等の検査を行うものであり、体腔内に挿入される挿
入部の先端に観察機構が設けられるが、この観察機構と
しては、テレビカメラを用いて体腔内の映像を撮影し
て、この体腔内の映像をモニタ画面に表示するようにし
た電子内視鏡が広く用いられている。そして、この電子
内視鏡のテレビカメラで得た体腔内の映像を立体的に把
握できれば、検査及び観察に極めて都合が良いし、また
鉗子その他の処置具を用いて治療等の処置を施す場合
に、体腔内を立体的に把握できると、処置を正確かつ効
率的に行うことができる。このために、挿入部の先端に
所定の間隔を置いて２つのテレビカメラを設けて、これ
ら２つのテレビカメラにより所定の視差角を持った２種
類の画像を取得して、これら視差を持った２つの画像を
交互にモニタ画面に時分割的に表示することによって、
立体視が可能としたものも開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、内視鏡
で取得した映像を立体視できるようにモニタ装置に表示
するには、２台のテレビカメラを用いる必要があり、し
かも違和感のない程度にまで奥行き感覚を持たせようと
すると、左右２つの観察窓を所定の間隔を置いて配置し
なければならないことになる。勿論、内視鏡により観察
する位置は、テレビカメラの位置から極めて近い位置、
例えば数ｃｍ〜十数ｃｍ程度であり、対物レンズの結像
倍率も高いことから、両観察窓の間隔は比較的短くする
ことができるが、それでもなお十分な視差角を持たせる
には、２つの観察窓間にはある程度の距離が必要とな
る。従って、この２つの観察窓の間隔を持たせるために
は、かなりのスペースが必要になる。内視鏡の挿入部は
体腔内に挿入されるものであるから、その挿入経路には
狭窄部があり、このような狭窄部を円滑に通過させるに
は、その外径はできるだけ細くなっていなければならな
い。とりわけ、関節鏡や上顎洞鏡等は、骨の隙間に挿入
される等の関係から、通常は直径が５ｍｍ乃至それ以下
のものが用いられる。このように、挿入部の細径化は、
その挿入操作性にとって極めて重要であるだけでなく、
患者の苦痛軽減等の観点からも、挿入部の細径化の要請
は高い。立体視のために、２つの観察窓を設け、しかも
これら両観察窓を所定の間隔を置いて配置することは、
挿入部を太径化させてしまうという問題点がある。

【０００６】しかも、内視鏡においては、広い視野を確
保するために、対物レンズとして広角レンズを用いて、
この対物レンズに極めて近い位置の被写体が撮影され
る。従って、その視野角は人間の目のそれよりかなり広
いものとなる。しかも、被写体である体腔内壁や臓器は
大きく動く場合があり、かつ観察窓を設けた挿入部も完
全に固定されている訳ではない。以上の状況下で左右の
テレビカメラから得た画像が交互に表示されているモニ
タ装置の画面を注視した時に、この画面の中心及び中心
に近い位置では正確に立体視できるが、人の目の視野角
の範囲以外の画面周辺部においては左右の画像が必ずし
も円滑に融合せず、二重に見えたり、歪んで見えたりす
る等の事態が発生して、モニタ装置により観察する術者
等の目が著しく疲れるという問題点もある。このため
に、検査や診断、さらに適宜行われる鉗子等の処置具を
用いた処置に当って、体腔内等を立体的に把握できれば
極めて有利であるにも拘らず、立体視内視鏡は必ずしも
実質的な普及には至っていないのが現状である。

【０００７】ところで、立体感を生じさせる要因として
は、前述した両眼視差に加えて運動視差がある。即ち、
被写体に動きがあると、それに伴い被写体に形状変化が
生じることになる。運動視差はこの被写体の動きによる
形状の変化に基づいて、物体の前後の位置を認識するこ
とにより脳の働きで立体感を構築することになる。特
に、被写体の動きが大きければ大きいほど、より立体的
な感じが得られる。そして、内視鏡の被写体は生体腔内
というように大きな動きのある部位を観察するものであ
り、運動視差の作用が大きいことから、必ずしも完全な
両眼視差が得られない映像であっても、運動視差を加味
すれば、被写体を立体的に把握可能な映像とすることが
できる。本発明はこのような現状に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、二次元画像撮像装
置を１台を用いて得られた１つの視野、即ち単眼視野に
よる動画状態の映像に基づいて、モニタ画面上で立体視
が可能な映像に変換して表示できるようにすることにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の立体視映像表示装置は、左右のシャッ
タが交互に開閉する立体視用眼鏡を着用して、左右の視
差を持った画像をモニタ画面に表示することにより映像
の立体視を可能にした立体視映像表示装置において、二
次元画像撮像装置で動画状態で撮影することにより順次
得られた画像を単位画像として、奇数番目の単位画像と
偶数番目の単位画像との２種類の単位画像に分けて記憶
する画像信号記憶手段と、この画像信号記憶手段から奇
数番目の単位画像と偶数番目の単位画像とを交互に読み
出す画像読み出し駆動手段と、この画像読み出し駆動手
段で読み出された各単位画像の前記モニタ画面への交互
表示に連動して前記立体視用眼鏡の左右のシャッタの開
閉を制御するシャッタ開閉制御手段とを有し、前記画像
データ読み出し駆動手段は、前記奇数番目の単位画像の
読み出し時と前記偶数番目の単位画像の読み出し時とで
前記モニタ画面に表示される奇数番目の単位画像と偶数
番目の単位画像との少なくとも一方を水平方向に所定量
のずれを持たせる表示位置シフト手段を備える構成とし
たことをその特徴とするものである。

【０００９】ここで、例えば奇数番目の単位画像を左目
用の画像とし、また偶数番目の単位画像を右目用の画像
とした場合には、モニタ画面上では右目画像を左目画像
に対して水平方向に右方にずれるように表示する。この
画像のずれを生じさせるには、水平同期信号のタイミン
グに変化を持たせれるように同期タイミング調整手段を
用いれば良い。即ち、右目画像の水平同期信号のタイミ
ングを遅らせるか、左目画像の水平同期信号のタイミン
グを進ませるかのいずれか、または双方のずらせること
も可能である。いずれにしろ、立体視を可能にするに
は、奇数番目の単位画像と偶数番目の単位画像とでは、
前記モニタ画面上でパナムの融合域の範囲内でのずれを
持たせる。また、モニタ画面を見る者の眼球の間隔によ
っては、両単位画像をどれだけずらすかが異なってくる
場合がある。このためには、同期タイミング調整手段に
は、マニュアル操作等で水平同期信号のタイミングのず
れ量を可変にするためのタイミング設定手段を設ける構
成とするのが好ましい。さらに、一般に用いられている
テレビカメラでは、１／６０秒毎に１枚の単位画像が取
得されるが、奇数番目と偶数番目の画像が交互に表示さ
れることから、フリッカを防止して、残像融合をより良
く発揮させるには、撮影時の２倍、即ち１／１２０秒の
速度で信号の読み出すように制御する。従って、奇数番
目の画像と偶数番目の画像とはそれぞれ２回ずつ同じ状
態の画像が表示される。

【００１０】また、立体視映像表示装置を電子内視鏡装
置における観察機構として構成する場合には、挿入部の
先端に設けた観察窓に単一の二次元画像撮影装置を設け
て、この二次元画像撮影装置により取得した映像をモニ
タ画面に表示する際に、左右のシャッタが交互に開閉す
る立体視用眼鏡を着用することにより映像の立体視を可
能とするが、このために、二次元画像撮像装置で動画状
態で撮影することにより順次得られた画像を単位画像と
して、奇数番目の単位画像と偶数番目の単位画像との２
種類の単位画像に分けて記憶する画像信号記憶手段と、
この画像信号記憶手段から奇数番目の単位画像と偶数番
目の単位画像とを交互に読み出す画像読み出し駆動手段
と、この画像読み出し駆動手段で読み出された各単位画
像の前記モニタ画面への交互表示に連動して前記立体視
用眼鏡の左右のシャッタの開閉を制御するシャッタ開閉
制御手段とを有し、前記画像データ読み出し駆動手段
は、前記奇数番目の単位画像の読み出し時と前記偶数番
目の単位画像の読み出し時とで前記モニタ画面に表示さ
れる奇数番目の単位画像と偶数番目の単位画像との少な
くとも一方を水平方向に所定量のずれを持たせる表示位
置シフト手段を備える構成とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて説明する。ここで、この実施の形態では、硬性挿入
部を有する立体内視鏡装置として構成したものを示す。
ただし、本願発明はこれに場合に限定されるものではな
く、単一のテレビカメラで被写体を動画状態で撮影され
た画像データである限りは、内視鏡のテレビカメラだけ
でなく、他のテレビカメラから得られる画像データであ
っても良く、またテレビジョン放送局から送信された映
像信号や、磁気テープ，磁気ディスク，光ディスク等の
記録媒体に記録されている映像データ等を処理して立体
視映像を得ることができる。勿論、立体内視鏡装置とし
て構成する場合においても、内視鏡そののもの構成には
何等の限定もなされないことは言うまでもない。

【００１２】而して、内視鏡１は、図１に示したように
構成される。この内視鏡１は、挿入部２の基端部に操作
部３を連結して設けたものである。挿入部２は金属の円
筒体からなる外管２ａと内管２ｂとを有する硬性鏡であ
って、外管２ａと内管２ｂとの間には多数の細径の光フ
ァイバからなるライトガイド４が円環状に挿通されてお
り、このライトガイド４は図示しない光源装置に接続さ
れて、光源装置からの照明光により体腔内の照明がなさ
れる。

【００１３】挿入部２の先端には、円環状の照明用レン
ズ５ａを設けた照明窓５となっており、ライトガイド４
の出射端はこの照明窓５に臨んでいる。また、内管２ｂ
の内側は観察窓６となっており、この観察窓６には対物
レンズ６ａが装着されている。対物レンズ６ａに入射さ
れた体腔内の像はリレーレンズ群７により操作部３内に
まで伝送される。リレーレンズ群７は、操作部３内にま
で設けられている。リレーレンズ群７の端部には、結像
レンズ８が臨み、この結像レンズ８の結像位置には、二
次元画像撮影装置として、ＣＣＤ等からなる固体撮像素
子９が配置されている。このようにして固体撮像素子９
で得た被写体の像は、後述するプロセッサ１０で所定の
信号処理を行った上で、モニタ装置１１のモニタ画面１
１ａに表示される。なお、固体撮像素子９は単板のもの
としたが、色分解光学系を用いることにより、Ｒ，Ｇ，
Ｂの３色の色画像に分解するようになし、それぞれの位
置に固体撮像素子を配置した３板式のテレビカメラを用
いることもできる。

【００１４】以上の内視鏡では、固体撮像素子９で得ら
れるのは単眼視による画像である。この単眼視画像を単
位画像として、擬似的に視差を持たせると共に運動視差
をより強調した２種類の画像を生成して、これら２種類
の画像を交互に表示することによって、単一の固体撮像
素子９を用いて得た単眼視画像から立体視が可能な映像
に変換して表示する。

【００１５】まず、図２に示したように、観察窓６から
ある物体Ｓを見た時に、この物体Ｓが観察窓６を備えた
挿入部２の先端に対して至近距離に位置していると、そ
の像が大きく映り、挿入部２から遠ざけるに従って、物
体Ｓの像が小さくなっていく。従って、固体撮像素子９
で得た画像は、挿入部２の観察窓６と物体Ｓとの距離に
応じて、物体Ｓの像が大きくなったり、小さくなったり
するだけで、それだけでは映像を目視しても、遠近感な
り、奥行き感なりは得られない。

【００１６】今、図３に示したように、固体撮像素子９
で得た画像を水平方向に間隔ｘだけずらせて、前述した
画像と重ね合わせて表示したとする。ここで、図３に
は、２つの画像を区別するために、固体撮像素子９で得
た画像そのものを実線で示し、この画像をずらせた画像
は仮想線で示す。物体Ｓが観察窓６に対して距離Ｄ₁ の
位置にある時には、物体Ｓの像と、間隔ｘだけずらした
時の物体Ｓ′の像とはその一部が重なり合う結果、実質
的に一つの像として見える。しかしながら、物体Ｓを距
離Ｄ₂ の位置に遠ざけると、物体Ｓの像と物体Ｓ′の像
とが分離し始め、距離Ｄ₃ の位置では、物体Ｓの像と物
体Ｓ′の像とが完全に分離して２つの像に見えるように
なる。この時の物体Ｓの像と物体Ｓ′の像とのずれ量を
Δｄ₁ とすると、このずれ量Δｄ₁ より、物体Ｓをさら
に遠ざけて、観察窓６から距離Ｄ₄の位置になった時の
２つの像の位置のずれ量Δｄ₂ の方が大きくなる。

【００１７】以上のように、固体撮像素子９で順次得た
単位画像を、そのまま表示して一方の目で見るようにな
し、また間隔ｘだけ水平方向にずらせた状態で表示して
他方の目で見るようになし、これを交互に繰り返すと、
擬似的な視差を持った映像となる。ただし、このような
表示態様はあくまでも擬似的な視差を持ったもので、あ
る程度の奥行き感が得られるが、それだけでは必ずしも
明確に立体感が出ないことがある。既に説明したよう
に、立体的な認識を生じさせるための重要な要素として
両眼視差に加えて運動視差がある。そこで、擬似的な両
眼視差を持たせた画像に運動視差を強調するような処理
を行い、これらと残像融合との相乗作用によって、被写
体の動き、とりわけ画面の前後方向における動きをより
明瞭に認識できる映像として表示することによって、ほ
ぼ実体に近い立体映像とする。

【００１８】まず、固体撮像素子９で得られる画像は、
それがフレーム画像であれ、またフィールド画像であ
れ、１枚の画像データの次に取得した画像データとでは
必ず時間的なずれが生じる。これら順次得られる単位画
像を奇数番目の画像と偶数番目の画像とに分けて、例え
ば奇数番目の画像を左目で、また偶数番目の画像は右目
で見るようにする。従って、実際には左目で見る画像と
右目で見る画像とは時間的なずれのあるものとなって、
運動視差が強調された形になる。そして、この２種類の
画像は目の網膜での残像により相互に融合させるように
する。一般的な固体撮像素子９では１／６０秒に１枚の
単位画像が取得されるから、順次生成される画像データ
は、それぞれ１／６０秒の時間的なずれを持った画像で
ある。

【００１９】ところで、モニタ画面１１ａに表示された
画像は左目用の画像と右目用の画像とが立体視用眼鏡の
液晶シャッタを開閉するようにするからモニタ画面１１
ａで見る単位時間当りの画像としては、実際には１／３
０秒毎に１枚の画像を見ることになる。従って、フリッ
カが発生して画面が極めて見ずらくなるだけでなく、残
像融合も完全に行われないことから、前述した擬似的両
眼視差及び運動視差に基づく立体視も不完全なものにな
ってしまう。そこで、１／６０秒毎に取得した単位画像
をモニタ画面１１ａに表示する際には、１／１２０秒に
１枚の単位画像を出力するように設定し、奇数番目の左
目画像と偶数番目の右目画像とを１／１２０秒毎に交互
に表示する。これによって、左目でも右目でも１／６０
秒毎に１枚の画像を見ることになる。以上のことは、固
体撮像素子９で１／６０秒毎に１枚の単位画像を取得す
るように構成されている場合であり、１／１２０秒毎に
１枚の単位画像が得られる撮像装置を用いれば、出力を
倍速で行う必要はないのは言うまでもない。

【００２０】以上のような信号処理を行う回路として
は、例えば図４に示したように構成することができる。
図中において、１０はプロセッサであり、このプロセッ
サ１０は固体撮像素子９で光電変換して得た信号を取り
込んで、所定の処理を行うことによりカラー映像信号が
生成される。このプロセッサ１０で生成された映像信号
はモニタ装置１１の画面１１ａに表示される。固体撮像
素子９は、固体撮像素子駆動回路１２からの駆動信号に
基づいて各画素での蓄積電荷が読み出され、この信号が
プロセッサ１０に取り込まれる。

【００２１】プロセッサ１０は、固体撮像素子９からの
信号を取り込んで、信号処理部１３で所定の信号処理が
行われる。ここで、信号処理部１３における信号処理
は、例えば相関二重サンプリング、γ補正、輪郭補正、
アパーチャ補正等を含むものであるが、この信号処理は
従来から周知であるので、その詳細な説明は省略する。
信号処理部１３で処理されて順次出力される画像信号は
Ａ／Ｄ変換器１４によってデジタル信号に変換された上
で、切換器１５を介して画像信号記憶手段１６に取り込
まれる。ここで、画像信号記憶手段１６は２つのフィー
ルドメモリ１６Ｌ，１６Ｒを有し、切換器１６では、こ
れらフィールドメモリ１６Ｌ，１６Ｒに交互に記憶させ
るように制御される。即ち、固体撮像素子９から順次伝
送される画像データのうち、例えば奇数番目の画像デー
タはフィールドメモリ１６Ｌに取り込まれ、偶数番目の
画像データはフィールドメモリ１６Ｒに取り込まれる、
というように２つのフィールドメモリ１６Ｌ，１６Ｒに
交互に記憶させる。そして、フィールドメモリ１６Ｌに
記憶されている画像データは左目画像データとし、また
フィールドメモリ１６Ｒの画像データは右目画像データ
とする。ここで、切換器１５の切り換えタイミングとし
ては、例えば固体撮像素子駆動回路１２から固体撮像素
子９に加えられる転送信号を取り込むか、照明光源とし
てカラーフィルタを用いたＲＧＢの順次照明を行う場合
には、このカラーフィルタの基準位置検出信号等に基づ
いて設定できる。

【００２２】フィールドメモリ１６Ｌ，１６Ｒへの画像
データの書き込みは書き込み制御回路１７により行わ
れ、またそれらからの画像データの読み出しは読み出し
制御回路１８により行う。この書き込み制御回路１７及
び読み出し制御回路１８でフィールドメモリ１６Ｌ，１
６Ｒに対する書き込み及び読み出しを行う駆動パルスを
出力するために、同期信号発生回路１９が設けられてい
る。この同期信号発生回路１９は、プロセッサ１０の全
体及び固体撮像素子駆動回路１２等に必要な同期信号を
与えるために設けられている。ここで、書き込み制御回
路１７と読み出し制御回路１８とを別個に設けているの
は、画像データの書き込み速度に対して、読み出し速度
が２倍になる等の理由に基づくものである。

【００２３】フィールドメモリ１６Ｌ，１６Ｒからの画
像データに基づいて、モニタ装置１１のモニタ画面１１
ａに左目画像と右目画像とが交互に時分割的に表示され
る。従って、フィールドメモリ１６Ｌ，１６Ｒの出力側
には選択手段２０が接続されており、この選択手段２０
により画像信号記憶手段１６から出力される画像データ
を、フィールドメモリ１６Ｌに記憶されている左目画像
データと、フィールドメモリ１６Ｒに記憶されている右
目画像データとが交互に選択されて出力される。つま
り、選択手段２０により１／１２０秒毎に左目画像信号
と右目画像信号とが交互に繰り返し出力されることにな
る。このように交互に出力される画像信号はＤ／Ａ変換
器２１によりアナログ信号に変換されると共に、映像出
力回路２２を経てモニタ装置１１に伝送され、このモニ
タ装置１１で左右の目による２種類の画像が１２０Ｈｚ
の垂直走査周波数を持って１／１２０秒毎に時分割的に
画像が表示されることになる。

【００２４】ここで、左目画像データが記憶されている
フィールドメモリ１６Ｌからの画像データを読み出す際
と、右目画像データが記憶されているフィールドメモリ
１６Ｒから画像データを読み出す際とでは、擬似的な両
眼視差を持たせるために、水平同期信号（ＨＤ）のタイ
ミングを変える。これによって、モニタ装置１１に表示
される左目画像に対して右目画像を水平方向にずらせる
ようにシフトさせる。このために、読み出し制御回路１
８からフィールドメモリ１６Ｒへの信号ラインには読み
出しタイミング調整器２３が接続されている。従って、
この読み出しタイミング調整器２３が表示位置シフト手
段を構成する。読み出しタイミング調整器２３はフィー
ルドメモリ１６Ｌから画像データを読み出す際の水平同
期信号に対して、フィールドメモリ１６Ｒから画像デー
タを読み出す際の水平同期信号に所定の遅れを持たせる
ようにしている。擬似的な視差画像はこのようにして生
成される。ここで、読み出しタイミング調整器２３は、
水平同期信号をフィールドメモリ１６Ｌから読み出す際
に対して、１０μｓｅｃを単位として複数段階に変化さ
せることができるようになっており、読み出しタイミン
グ調整器２３にはマニュアル操作等により水平同期信号
の遅れを変化させるためのタイミング設定手段２４が接
続されている。

【００２５】而して、図５に左目画像データと右目画像
データとのそれぞれ１本の水平走査ラインの信号を模式
的に示す。同図において、（ａ）は左目画像データであ
り、（ｂ）は右目画像データである。これらの図から明
らかなように、水平同期信号ＨＤのタイミングを（ａ）
の左目画像データに対して、右目画像データをΔｔだけ
遅らせると、モニタ画面１１ａ上では、この遅れΔｔに
見合った量だけ画像の位置が左目画像に対して右目画像
が水平方向にシフトすることになる。なお、この画像の
シフトは左目画像と右目画像との間にずれが生じておれ
ば良いのであり、従って左目画像に進みを持たせるよう
にしても良く、また左目画像を進ませると共に右目画像
に遅れを持たせるようにすることもできる。

【００２６】ここで、モニタ画面１１ａに交互に表示さ
れる右目画像と左目画像との水平方向のずれ量に基づい
て擬似的に両眼視差を持たせるようにするが、ずれ量が
適正でなければ、二重像となったり、立体感が失われた
りする。既に説明したように、人間の脳の働きで両眼の
像のずれを融合して、あたかも１つのものとして知覚し
て、明確な奥行き感が得られることになる。今、図６に
示したように、両眼で点Ｆを注視していたとすると、こ
の点の両眼像のずれ、即ち両眼視差はゼロである。視野
全体にわたってこのような両眼視差ゼロの軌跡を描く
と、図６の曲線Ｈとなる。この曲線はホロプタと呼ばれ
るものである。そして、奥行き感が得られるのは、この
ホロプタの前後におけるＲ₁ ，Ｒ₂ で示した領域であ
り、この領域内である限り、明確な奥行き感が得られ
る。この領域はパナムの融合域と呼ばれるものであっ
て、このパナムの融合域の前方及び後方の像は両眼像は
融合せず、二重像として知覚されることになる。以上の
ことから、左右の画像のモニタ画面１１ａ上でのずれは
このパナムの融合域の範囲にする必要があり、このパナ
ムの融合域を越える程度にまで両画像をずらせると、立
体視できなくなってしまう。従って、単位画像と視差画
像とのモニタ画面１１ａ上でのずれ量には制約がある。
ただし、前述した融合域は観察者の個性により変化する
ものであり、またモニタ画面１１ａの画角及び目とモニ
タ画面１１ａとの距離等により変化する。従って、右目
画像の左目画像に対するずれ量は調整できるようにする
のが好ましい。タイミング設定手段２４により読み出し
タイミングの変化させることができるようにしているの
はこのためである。

【００２７】次に、フィールドメモリ１６Ｌ，１６Ｒに
書き込みと読み出しとの関係について図７に基づいて説
明する。まず、同図（ａ）に示したように、固体撮像素
子９では、１／６０秒毎に順次時系列的に二次元画像が
取得される。ここで得られた画像をそのまま順次表示す
れば二次元的な映像となる。このように時系列的に得ら
れる二次元画像を単位画像Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，・・・と
する。ここで、この単位画像は１／６０秒毎に得られ
る。これらの二次元画像からなる単位画像のうち、画像
信号記憶手段１６においては切換器１５によって、同図
（ｂ）に示したように、奇数番目の単位画像Ｐ₁ ，Ｐ
₃ ，Ｐ₅ ，・・・が取り込まれる毎にフィールドメモリ
１６Ｌに記憶され、同図（ｃ）に示したように偶数番目
の単位画像Ｐ₂ ，Ｐ₄ ，Ｐ₆ ・・・はフィールドメモリ
１６Ｒに記憶される。これら各フィールドメモリ１６
Ｌ，１６Ｒではそれぞれ１／３０秒間毎にメモリ内容が
更新される。そして、同図（ｄ）に示したように、画像
信号記憶手段１６からの画像信号の読み出しは、１／１
２０秒毎にフィールドメモリ１６Ｌとフィールドメモリ
１６Ｒとに保持されている画像データが交互に・・・Ｐ
₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₄ ，Ｐ₅ ，Ｐ₄ ，・・
・といった順に行われる。

【００２８】以上のように、フィールドメモリ１６Ｌか
ら出力される画像信号と、フィールドメモリ１６Ｒから
出力される画像信号とが交互にモニタ装置１１に出力さ
れるが、モニタ装置１１には選択手段２０に連動して作
動する赤外線エミッタ２５が装着されている。従って、
モニタ装置１１に表示されている映像を目視するには、
立体視用液晶眼鏡２６を着用する。立体視用液晶眼鏡２
６は、左右の眼鏡枠に液晶シャッタ２６Ｌ，２６Ｒを装
着したものである。液晶シャッタ２６Ｌ，２６Ｒは、モ
ニタ装置１１に付設した赤外線エミッタ２５からの信号
に基づいて交互に開閉される。ここで、赤外線エミッタ
２５は選択手段２０による画像の切り換わりに連動して
おり、フィールドメモリ１６Ｌからの左目画像がモニタ
装置１１に表示される際には、液晶シャッタ２６Ｌが開
き、液晶シャッタ２６Ｒが閉じて、左目だけでモニタ装
置１１の画像が視認され、またフィールドメモリ１６Ｒ
から出力される右目画像がモニタ装置１１に表示された
時には、液晶シャッタ２６Ｒが開き、液晶シャッタ２６
Ｌが閉じて、右目だけでモニタ装置１１の画像を視認す
ることになる。

【００２９】以上のように立体視用液晶眼鏡２６を着用
すると、赤外線エミッタ２５により液晶シャッタ２６
Ｌ，２６Ｒは１／１２０秒毎に交互に開閉するが、モニ
タ画面１１ａを目視する際には、残像現象によりあたか
も両目で同時に映像を見ている状態になる。従って、図
７（ｄ）にあるように、左目で画像Ｐ₁ を見ている時に
は、右目では画像Ｐ₂ を見、次いで右目では画像Ｐ₂ を
見ると共に左目では画像Ｐ₃ を見る状態になり、さらに
左目で画像Ｐ₃ を、右目でＰ₄ をそれぞれ見るというよ
うに、左右いずれか一方の目に映る画像は他方の目に映
る画像に対して１／６０秒後の画像になり、運動視差が
より強調されることになる。しかも、右目画像である偶
数番目の画像は、左目画像である奇数番目の画像に対し
てモニタ画面１１ａ上では水平方向にずれている。従っ
て、この画像の水平方向のずれにより擬似的にではある
が両眼視差が得られ、かつ両目で同時に時間的なずれの
ある画像により強調された運動視差が得られる。しか
も、１／１２０秒という高速で画面が切り換わることか
ら、これら両眼視差と運動視差とが残像融合による相乗
作用によって、モニタ画面１１ａには自然で違和感のな
い立体映像が表示されることになる。

【００３０】しかも、モニタ画面１１ａに表示されてい
る映像において、画面上で画像を水平方向にずらせるこ
とによって擬似的な両眼視差を持たせているので、たと
え広角の対物レンズを用いて撮影したとしても、モニタ
画面１１ａの中心部においても、また周辺部においても
実質的にほぼ同じ程度の視差が得られることになり、モ
ニタ画面１１ａにおけるどの位置を注視しても、ほぼ同
様の遠近感が得られることから、部分的に立体画像とし
て知覚できる部位と二重像となったり、像がゆがんだり
することがなくなり、長時間モニタ画面１１ａを見て
も、目の疲れ等が起きるおそれはない。

【００３１】なお、前述した実施の形態では、立体視内
視鏡として構成したものについて説明したが、例えば図
４における映像信号処理部１３にテレビジョン受像機や
ビデオテープレコーダ等の出力端子を接続すれば、それ
以外の映像であっても、立体視できる状態で表示できる
ようになる。また、内視鏡画像としては、通常は、モニ
タ装置１１におけるモニタ画面１１ａの全域を映像の表
示部として使用するのではなく、中央部分に円形の表示
窓が形成されるように周辺部がマスクされる。単位画像
である左目画像と、視差画像である右目画像とは、水平
方向に画像をシフトさせた分だけ左目画像の視野と右目
画像の視野とが水平方向の両端部において異なってく
る。しかしながら、モニタ装置１１を目視する場合にお
いて、通常は視線は画面の中心に向けられることから、
周辺部に両画像が重なり合わない部分が僅かに生じたと
しても、格別の違和感が生じることはない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、二次元
画像撮像装置で動画状態で撮影して順次得られた単位画
像を画像信号記憶手段に奇数番目の単位画像と偶数番目
の単位画像との２種類の単位画像をそれぞれ順次記憶さ
せ、この画像信号記憶手段から画像データを読み出す際
には、奇数番目の単位画像と偶数番目の単位画像とを交
互に読み出して、モニタ画面には交互表示を行うことに
より運動視差を強調するようになし、かつモニタ画面に
表示される奇数番目の単位画像と偶数番目の単位画像と
の少なくとも一方を水平方向に所定量のずれを持たせる
ことにより擬似的な両眼視差を持たせるように構成した
ので、単一の二次元画像撮像装置で動画状態で撮影した
二次元画像に基づいて、モニタ装置に表示する際に自然
な状態で立体視できる映像とすることができる等の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示すものであって、立
体視可能な映像を取得する装置一例として内視鏡装置の
断面図である。

【図２】単一の二次元画像撮像装置と物体との間の距離
に基づく像の変化を示す説明図である。

【図３】単一の二次元画像撮像装置により立体像を取得
するための原理を示す説明図である。

【図４】プロセッサの回路構成図である。

【図５】左目画像と右目画像との間に擬似的に両眼視差
を持たせるための画像信号処理を示す説明図である。

【図６】視差画像の単位画像に対するずれと、これらの
画像の融合についての原理説明図である。

【図７】右目画像と左目画像とを交互に表示するための
手順を示すフローチャート図である。

【符号の説明】

１内視鏡２挿入部５照明窓６観察窓６ａ対物レンズ９固体撮
像素子１０プロセッサ１１モニ
タ装置１１ａモニタ画面１３信号
処理部１５切換器１６画像
信号記憶手段１６Ｌ，１６Ｒフィールドメモリ１７書き
込み制御回路１８読み出し制御回路２０選択
手段２３読み出しタイミング調整器２４タイ
ミング設定手段２５赤外線エミッタ２６立体
視用液晶眼鏡２６Ｌ，２６Ｒ液晶シャッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左右のシャッタが交互に開閉する立体視
用眼鏡を着用して、左右の視差を持った画像をモニタ画
面に表示することにより映像の立体視を可能にした立体
視映像表示装置において、二次元画像撮像装置で動画状
態で撮影することにより順次得られた画像を単位画像と
して、奇数番目の単位画像と偶数番目の単位画像との２
種類の単位画像に分けて記憶する画像信号記憶手段と、
この画像信号記憶手段から奇数番目の単位画像と偶数番
目の単位画像とを交互に読み出す画像読み出し駆動手段
と、この画像読み出し駆動手段で読み出された各単位画
像の前記モニタ画面への交互表示に連動して前記立体視
用眼鏡の左右のシャッタの開閉を制御するシャッタ開閉
制御手段とを有し、前記画像データ読み出し駆動手段
は、前記奇数番目の単位画像の読み出し時と前記偶数番
目の単位画像の読み出し時とで前記モニタ画面に表示さ
れる奇数番目の単位画像と偶数番目の単位画像との少な
くとも一方を水平方向に所定量のずれを持たせる表示位
置シフト手段を備える構成としたことを特徴とする立体
視映像表示装置。
【請求項２】前記奇数番目の単位画像と偶数番目の単
位画像とでは、前記モニタ画面上で、パナムの融合域の
範囲内でのずれとする構成としたことを特徴とする請求
項１記載の立体視映像表示装置。
【請求項３】前記二次元画像撮像装置で取得した各単
位画像の前記画像読み出し駆動手段で読み出しを２倍の
速度で行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の
立体視映像表示装置。
【請求項４】前記前記表示位置シフト手段は、前記奇
数番目の単位画像の読み出し時と前記偶数番目の単位画
像の読み出し時とで、水平同期信号のタイミングをずら
せる同期タイミング調整手段で構成したことを特徴とす
る請求項１記載の立体視映像表示装置。
【請求項５】前記同期タイミング調整手段には、水平
同期信号のタイミングのずれ量を変化させるタイミング
設定手段を付設する構成としたことを特徴とする請求項
４記載の立体視映像表示装置。
【請求項６】挿入部の先端に単一の二次元画像撮影装
置を設けて、この二次元画像撮影装置で取得した映像を
モニタ画面に表示して、左右のシャッタが交互に開閉す
る立体視用眼鏡を着用することにより映像の立体視を可
能とするためのものにおいて、前記二次元画像撮像装置
で動画状態で撮影することにより順次得られた画像を単
位画像として、奇数番目の単位画像と偶数番目の単位画
像との２種類の単位画像に分けて記憶する画像信号記憶
手段と、この画像信号記憶手段から奇数番目の単位画像
と偶数番目の単位画像とを交互に読み出す画像読み出し
駆動手段と、この画像読み出し駆動手段で読み出された
各単位画像の前記モニタ画面への交互表示に連動して前
記立体視用眼鏡の左右のシャッタの開閉を制御するシャ
ッタ開閉制御手段とを有し、前記画像データ読み出し駆
動手段は、前記奇数番目の単位画像の読み出し時と前記
偶数番目の単位画像の読み出し時とで前記モニタ画面に
表示される奇数番目の単位画像と偶数番目の単位画像と
の少なくとも一方を水平方向に所定量のずれを持たせる
表示位置シフト手段を備える構成としたことを特徴とす
る立体視映像表示装置。