JP2006349921A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で観察者の目の位置に応じた奥行きのある画像を表示可能な画像表示装置を得ること。
【解決手段】予め入力された全体画像から所定の画像を生成して表示する画像表示装置１において、画像を表示する画像表示部１４と、観察者の移動位置に応じた観察者の目の位置を検出する観察者検出部１１Ａ、１１Ｂと、観察者検出部１１Ａ、１１Ｂが検出した目の位置に基づいて、当該目の位置と画像表示部１４の相対位置を相対位置情報として算出する位置算出部１２と、位置算出部１２が算出した相対位置情報に応じた画像を表示画像として生成する画像処理部１３と、を備え、画像処理部１３は、全体画像から観察者の位置に応じた視野の画像を抽出して表示画像を生成し、画像表示部１４は、画像処理部１３が観察者の移動に応じて視野を変化させた表示画像を表示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、観察者の目の位置に応じた画像を表示する画像表示装置に関するものである。

近年、奥行き感を得るための画像表示技術として、立体感のある画像の表示技術が多く提案されている。このような画像の表示において奥行き感を誘引する因子として次の４要因があげられる。すなわち、（１）両眼視差画像、（２）運動視差、（３）輻輳角度、（４）焦点調節が、奥行き感を誘引する因子としてあげられる。これらのうち、（１）両眼視差画像は、観察者の左右眼に３次元物体の右側から見た画像と左側から見た画像を見せることによって立体的な画像を表示するものであり、この（１）両眼視差画像による影響が奥行き感を誘引する要因として大きな効果を与えている。

従来、立体画像の表示装置は、観察者の左右眼に対応する２枚の画像を用いる２眼方式や多数枚の画像を用いる多眼方式等によって画像を表示していた。２眼方式は表示する情報量が少なくて済むが、立体視領域が狭い問題がある。また、多眼方式は立体視領域が広い反面、表示情報量が多く必要となる。

特許文献１に記載の３次元表示装置は、映像生成装置は、観察者の視点位置（目の位置）に基づいて、左右の目に対する視差をもった２つの映像であって観察者の視点の移動に対応した観察対象の観察方向の変化を反映した映像を生成し、２つの映像を観察者の左右の目に別々に投影している。

特開平９−２３８３６９号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、右眼と左眼に異なる画像が入ることとなり、頭の中で画像の位置関係を構成する必要があるため、画像が見づらくなる。このため、観察者が画像を観る際に、疲れやすくなり、観察者に緊張感を与えるという問題点があった。

ところで、表示する映像（画像）の内容が風景などの比較的遠距離である場合、（１）両眼視差画像、（３）輻輳角度、（４）焦点調節を利用した立体表示では表示位置よりもさらに遠方に風景があるように画像表示する効果が得にくい。例えば、両眼視差利用型の画像表示では、表示パネル等に対して観察者が上下方向に移動すると、観察者に正常な立体画像の認識をさせることができない。また、運動視差を利用した表示方式では、原理上観察者が静止しているときは、立体感がまったく得られない。また、運動視差を利用した表示方式では立体的に見せるために多大のデータが必要となるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で観察者の目の位置に応じた奥行きのある画像を表示可能な画像表示装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、予め入力された全体画像から所定の画像を生成して表示する画像表示装置において、画像を表示する画像表示部と、観察者の移動位置に応じた前記観察者の目の位置を検出する観察者検出部と、前記観察者検出部が検出した観察者の目の位置に基づいて、当該観察者の目の位置と前記画像表示部の相対位置を相対位置情報として算出する位置算出部と、前記位置算出部が算出した相対位置情報に応じた画像を表示画像として生成する画像生成部と、を備え、前記画像生成部は、前記全体画像から観察者の位置に応じた視野の画像を抽出して前記表示画像を生成し、前記画像表示部は、前記画像生成部が前記観察者の移動に応じて視野を変化させた前記表示画像を表示することを特徴とする。

この発明によれば、画像表示部に対する観察者の相対位置に応じて、全体画像から画像の一部を抽出し表示するので、簡易な構成で観察者に遠近感のある画像を表示することが可能になるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる画像表示装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる画像表示装置の構成を示すブロック図である。画像表示装置１は、観察者（後述する観察者２）の位置に応じた画像を表示する装置であり、観察者検出部１１Ａ，１１Ｂ、位置算出部１２、画像処理部１３、画像表示部１４、制御部１９を備えている。なお、ここでの画像処理部１３が特許請求の範囲に記載の画像生成部に対応する。

観察者検出部１１Ａ，１１Ｂは、観察者２の目の位置（後述する目の位置３）を検知する。観察者検出部１１Ａ，１１Ｂは、例えばカメラ等の撮像手段を備えて構成され、観察者２の画像を取り込むとともに、取り込んだ画像データから目の位置の画像データを抽出することによって観察者２の目の位置３を検出する。

位置算出部１２は、観察者検出部１１Ａ，１１Ｂが検出した観察者２の目の位置３（観察者２の大きさ、目の位置等）に基づいて、画像表示装置１（画像表示部１４）と目の位置３の相対位置を算出する。

画像処理部１３は、位置算出部１２による画像表示装置１と目の位置３の相対位置の算出結果に基づいて、外部装置等から入力される風景等の所定の画像データに所定の画像処理を行う。画像処理部１３は、例えば外部装置等から入力される風景等の画像データの中から、左方向の風景を示す画像データ、右方向の風景を示す画像データを抽出する。

画像表示部１４は、液晶ディスプレイ等を備えて構成され、画像処理部１３が抽出した画像データを表示する。制御部１９は、観察者検出部１１Ａ，１１Ｂ、位置算出部１２、画像処理部１３、画像表示部１４を制御する。

例えば、観察者検出部１１Ａ，１１Ｂ、位置算出部１２、画像処理部１３、画像表示部１４、制御部１９は、まとめて一体とされ、１つの筐体に収められた構成となっている。なお、観察者検出部１１Ａ，１１Ｂ、位置算出部１２、画像処理部１３、画像表示部１４、制御部１９は、それぞれ別の筐体に収められる構成としてもよい。

ここで、画像表示装置１と観察者２の位置関係について説明する。図２は、画像表示装置と観察者の位置関係を説明するための図である。同図に示すように、画像表示装置１の観察者検出部１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ画像表示装置１内において、異なる２箇所の位置（所定の間隔だけ離れた位置）に配置されており、それぞれが観察者２の目の位置３を撮像等している。これにより、各観察者検出部１１Ａ，１１Ｂが、目の位置３を検出し、位置算出部１２が画像表示装置１と目の位置３の相対位置を算出することが可能となる。なお、図２においては観察者検出部１１Ａ，１１Ｂを観察者２の左右方向に配置することとしたが、観察者検出部１１Ａ，１１Ｂを観察者２に対して上下方向に配置することとしてもよい。

次に、画像表示装置１の画像表示処理の手順について説明する。図３は、実施の形態１かかる画像表示装置の処理手順を示すフローチャートである。画像表示装置１の画像処理部１３へは、予め外部装置等から風景等の画像データ（２次元または３次元の画像データ）を入力しておく。

まず、画像表示装置１の観察者検出部１１Ａ、１１Ｂは、観察者２の目の位置３を検出する（ステップＳ１１０）。ここでの観察者検出部１１Ａ、１１Ｂは、カメラ等によって観察者２を含む画像を取り込んで、取り込んだ画像から観察者２を特定する。そして、観察者２の目の位置３がどこにあるかを画像データから抽出する等の処理を行なって目の位置３を検出する。なお、観察者検出部１１Ａ、１１Ｂは、観察者２が複数いる場合には複数の観察者２の目の位置３の中心にあたる位置を目の位置３として検出してもよい。

つぎに、位置算出部１２は、観察者検出部１１Ａ、１１Ｂが検出した目の位置３に基づいて、画像表示部１４と目の位置３の相対位置を算出する（ステップＳ１２０）。ここでの画像表示装置１は、２つの観察者検出部１１Ａ、１１Ｂを備えており、それぞれが観察者２を含む画像を取り込んでいる。そして、位置算出部１２は、２つの観察者検出部１１Ａ、１１Ｂが取り込んだ画像データの差異に基づいて、画像表示部１４の正面方向（表示の正面方向）から観察者２の目の位置が縦横、左右の何れの方向へ何度の角度で、どれくらいの距離にあるかを算出する。

画像処理部１３には、画像表示部１４と目の位置３の距離に応じた風景等の画像データが予め入力されている。画像処理部１３では、画像表示部１４と目の位置３の距離に応じた画像データを抽出する。

そして、画像処理部１３は、位置算出部１２が算出した目の位置３と画像表示部１４の相対位置に基づいて、抽出した画像データの画像処理を行う。具体的には、画像処理部１３は、画像表示部１４が例えば風景を眺望することが可能な窓であるとした場合に、観察者２の位置から風景を見ると、遠方にある風景が観察者２からどのように見えるか（何れの方向の風景をどのような大きさで見ることができるか）を算出する。画像処理部１３は、この算出結果に基づいて、予め入力しておいた風景等の画像を処理（全体画像の一部を抽出）する（ステップＳ１３０）。画像表示部１４は、画像処理部１３によって画像処理された画像データを表示させる（ステップＳ１４０）。

画像表示装置１は、観察者２の位置に応じて目の位置３と画像表示部１４の相対位置を算出し、目の位置に応じた画像の表示を繰り返している（ステップＳ１１０〜Ｓ１４０）。ここで、目の位置３の位置に応じた風景等の画像処理を詳細に説明する。

まず、観察者２が画像表示部１４の表示画面等に対して平行な方向（横方向）に移動する場合の、画像表示について説明する。図４は、横方向の目の位置３の移動に応じて見ることが可能な画像の領域を説明するための図である。なお、ここでは窓に対応する画像表示部１４が円形であり、画像処理部１３が生成する画像（エリア２４，２６）も円形である場合を示している。

観察者２が目の位置３に応じて見ることのできるエリアは、例えば画像表示部１４が窓であって、観察者２が窓の外の景色を見る場合に対応している。すなわち、図内の左側に位置する観察者２（位置２１Ａ）が右方向（位置２１Ｂ）へ移動した場合（目の位置３を移動させた場合）、窓を介して観察者２が奥方向に見ることができる景色は、初めの状態（位置２１Ａ）よりも左側の景色が多くなり、右側の景色が少なくなる。

このため、位置２１Ａの観察者２が位置２１Ｂへ移動した場合（目の位置３を移動させた場合）、画像表示部１４を介して観察者２が奥方向に見ることができる画像データ（風景）は、初めの状態（位置２１Ａ）よりも左側のエリアが多くなる。

すなわち、観察者２は初めの状態である位置２１Ａに位置する時は、全体画像２３の中心付近のエリア２４を見ることができ、位置２１Ｂへ移動した後はエリア２４よりも左側のエリア２６を見ることが可能となる。

画像処理部１３は、位置算出部１２が算出した観察者２の相対位置に基づいて、全体画像２３の画像処理を行う。例えば、観察者２が位置２１Ａに位置する時はエリア２４の画像を生成し、観察者２が位置２１Ｂに位置する時はエリア２６の画像を生成する。これにより、画像表示部１４は、観察者２が位置２１Ａに位置する時はエリア２４の画像を表示し、観察者２が位置２１Ｂに位置する時はエリア２６の画像を表示する。

図５は、横方向の目の位置の移動に応じて表示する画像を説明するための図である。図５の左側に示すように、最初、画像表示部１４を見ている観察者２（位置２１Ａ）に対して画像表示部１４は全体画像２３のエリア２４に対応する画像３４を表示している。ここで観察者２が右方向の位置２１Ｂへ目の位置３を移動させた場合、画像表示部１４は観察者２（位置２１Ｂ）に対して全体画像２３のエリア２６に対応する画像３６を表示する。

これにより、画像表示装置１は、図内の右方向に移動してきた観察者２に、移動前に表示していた画像３４（エリア２４）よりも左側に位置する景色に対応した画像３６（エリア２６）を表示することが可能となる。

つぎに、観察者２が画像表示部１４の表示画面等に対して垂直な方向（前後方向）に移動する場合の、画像表示について説明する。図６は、前後方向の目の位置の移動に応じて見ることが可能な画像の領域を説明するための図である。ここでは、観察者２が画像表示部１４に近づいてくる場合を例にとって説明する。なお、ここでは窓に対応する画像表示部１４が円形であり、画像処理部１３が生成する画像（エリア４４，４６）も円形である場合を示している。

観察者２が目の位置３に応じて見ることのできるエリアは、例えば画像表示部１４が窓であって、観察者２が窓の外の景色を見る場合に対応している。すなわち、図内の下側に位置する観察者２（位置２１Ｘ）が図内の上方である前方向（位置２１Ｙ）へ移動した場合（目の位置３を移動させた場合）、窓を介して観察者２が奥方向に見ることができる景色の範囲は、初めの状態（位置２１Ｘ）よりも広くなる。

このため、位置２Ｘの観察者２が位置２１Ｙへ移動した場合、画像表示部１４を介して観察者２が奥方向に見ることができる画像データは、初めの状態（位置２１Ｘ）よりも広くなる。

すなわち、観察者２は初めの状態である位置２１Ｘに位置する時は、全体画像２３のエリア４４を見ることができ、位置２１Ｙへ移動した後はエリア４４よりも広いエリア４６を見ることが可能となる。

画像処理部１３は、位置算出部１２が算出した観察者２の相対位置に基づいて、全体画像２３の画像処理を行う。例えば、観察者２が位置２１Ｘに位置する時はエリア４４の画像を生成し、観察者２が位置２１Ｙに位置する時はエリア４６の画像を生成する。これにより、画像表示部１４は、観察者２が位置２１Ｘに位置する時はエリア４４の画像を表示し、観察者２が位置２１Ｙに位置する時はエリア４６の画像を表示する。

図７は、前後方向の目の位置の移動に応じて表示する画像を説明するための図である。図７の左側に示すように、最初、画像表示部１４を見ている観察者２（位置２１Ｘ）に対して画像表示部１４は全体画像２３のエリア４４に対応する画像５４を表示している。ここで観察者２が前方向（図内上側）の位置２１Ｙへ目の位置３を移動させた場合、画像表示部１４は観察者２（位置２１Ｙ）に対して全体画像２３のエリア４６に対応する画像５６を表示する。

これにより、画像表示装置１は、前方向に移動してきた観察者２に、移動前に表示していた画像５４（エリア４４）よりも広い視野の画像５６（エリア４６）を表示することが可能となる。また、逆に後方向に移動した場合は移動前に表示されていた画像５６より狭い視野の画像５４を表示することが可能となる。

なお、本実施の形態１においては、観察者２が画像表示部１４の表示画面等に対して平行な方向（横方向）に移動する場合の画像処理と、観察者２が画像表示部１４の表示画面等に対して垂直な方向（前後方向）に移動する場合の画像処理を別々に説明したが、これらの画像処理を組み合わせて表示用の画像を生成してもよい。

また、本実施の形態１においては、画像表示部１４として、表示手段部が薄い液晶ディスプレイ等を用いる構成としたが、液晶ディスプレイに限定されるものではなく、ブラウン管タイプやプラズマタイプの表示手段によって画像表示部１４を構成してもよい。

また、本実施の形態１においては、観察者検出部１１Ａ，１１Ｂがカメラ等によって目の位置３を検出し、位置算出部１２が観察者２の位置を検出することとしたが、観察者２の位置検出はこの方法に限られるものではない。すなわち、例えば角膜反射法等によって観察者２の目の位置３の位置を検出することとしてもよい。

このように実施の形態１によれば、画像表示装置１が画像表示部１４に対する観察者２の相対位置を検出し、検出した相対位置に応じて表示する画像データの範囲を変化させるので、観察者２に遠近感を有した画像を表示することが可能となる。また、２次元画像データを用いて風景等の比較的遠距離の画像を、表示画面よりさらに奥方向に位置するよう表示させることが可能となる。したがって、簡易な構成で観察者２に、窓から外を眺めているかのような景色等の画像を表示することが可能となる。

特に閉鎖された浴室、地下街、地下室等においても、窓から見える景色ような開放感のある景観を観察者２に与えることが可能となり、観察者２の閉鎖感を解消し、圧迫感を軽減させることが可能となる。

実施の形態２．
つぎに、図８を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。図８は実施の形態２にかかる画像表示装置の構成を示す図であり、図８の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１の画像表示装置１と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

画像表示装置１は、観察者検出部１１Ａ，１１Ｂ、位置算出部１２、画像処理部１３、画像表示部１４、制御部１９に加えて、送風部７０、複数の送風口（吹き出し口）７１を備えている。送風口７１は、例えば画像表示部１４の周囲に配置されている。送風部７０は、所定の風（空気等の気体）を出力し、送風口７１は送風部７０から出力される風を吹き出す。送風部７０は、風を出力する際の風の出力方向、風力等を制御している。

このように実施の形態２によれば、画像表示部１４を窓にみたてて、外風が吹き込んでくる様子を擬似的に演出することが可能となり、観察者２に窓の景色等を眺めている感覚を与えることが可能となる。したがって、景色を眺めている状況に近い演出効果を得ることが可能となり、開放的な感覚を観察者に与え、閉鎖感を解消する効果がある。

なお、本実施の形態２においては、画像表示装置１が送風部７０、送風口７１を備える構成としたが、画像表示装置１と送風制御部７０、送風口７１を別々の構成としてもよい。

以上のように、本発明にかかる画像表示装置は、観察者の目の位置に応じた画像の表示に適している。

実施の形態１にかかる画像表示装置の構成を示すブロック図である。 画像表示装置と観察者の位置関係を説明するための図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置の処理手順を示すフローチャートである。 横方向の目の位置の移動に応じて見ることが可能な画像の領域を説明するための図である。 横方向の目の位置の移動に応じて表示する画像を説明するための図である。 前後方向の目の位置の移動に応じて見ることが可能な画像の領域を説明するための図である。 前後方向の目の位置の移動に応じて表示する画像を説明するための図である。 実施の形態２にかかる画像表示装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 画像表示装置
２ 観察者
３ 目の位置
１１Ａ，１１Ｂ 観察者検出部
１２ 位置算出部
１３ 画像処理部
１４ 画像表示部
１９ 制御部
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｘ，２１Ｙ 位置
２３ 全体画像
２４，２６，４４，４６ エリア
３４，３６，５４，５６ 画像
７０ 送風部
７１ 送風口

Claims (4)

1. 予め入力された全体画像から所定の画像を生成して表示する画像表示装置において、
   画像を表示する画像表示部と、
   観察者の移動位置に応じた前記観察者の目の位置を検出する観察者検出部と、
   前記観察者検出部が検出した観察者の目の位置に基づいて、当該観察者の目の位置と前記画像表示部の相対位置を相対位置情報として算出する位置算出部と、
   前記位置算出部が算出した相対位置情報に応じた画像を表示画像として生成する画像生成部と、
   を備え、
   前記画像生成部は、前記全体画像から観察者の位置に応じた視野の画像を抽出して前記表示画像を生成し、
   前記画像表示部は、前記画像生成部が前記観察者の移動に応じて視野を変化させた前記表示画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記相対位置情報は、前記画像表示部が有する画像表示面と前記観察者の目の位置方向との角度に関する角度情報を含み、
   前記画像生成部は、前記角度情報に応じた画像を表示画像として生成することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記相対位置情報は、前記画像表示部が有する画像表示面と前記観察者の距離に関する距離情報を含み、
   前記画像生成部は、前記距離情報に応じた視野の画像を表示画像として生成することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 気体を送風する送風部と、
   前記送風部から送風される気体を送出する吹き出し口と、
   をさらに備え、
   前記吹き出し口は、前記画像表示部の周囲に配置されて気体を送出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置。

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