JP2008003596A - 空間映像投映装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、空間映像投映装置及びその方法を提供する。
【解決手段】本発明による空間映像投映装置は、空間映像を出力するモニタと、上記モニタから出力された空間映像の方向を調節することにより視野角を調節する映像方向調節部と、上記映像方向調節部により方向の調節された空間映像を半透過させる半透過ミラーとを含んで構成され、既存の３次元映像や視野角の調節に用いられたバリア技術を変形してディスプレイ装置から出る光の方向を調節することにより現実感を高めることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、空間映像投映装置及びその方法に関するもので、特に既存３次元映像や視野角の調節に用いられたバリア技術を変形し、ディスプレイ装置から出る光の方向を調節することにより現実感を高めることに適するようにした空間映像投映装置及びその方法に関する。

一般的に空間映像とは、２次元平面情報とは異なって、深さ及び空間形成情報を提供する、より写実的な映像をいう。すなわち、既に学習した経験のあるボリューム（Ｖｏｌｕｍｅ）を有する環境を、人間の両眼（左、右側の目）が認識し脳が整理する過程より総合される空間認識概念の映像であって、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ、次元）映像ともいう。このような空間映像は、現場で実物を見るような臨場感、事実感及び仮想現実感などを提供する。空間映像投映装置は、既存の２次元平面ディスプレイでは不可能であった深み感（Ｄｅｐｔｈ）のある３Ｄ立体映像を表示することにより、実物を見るような立体感を表現することができる立体ディスプレイ技術である。

図１は、従来のパララックスバリア（ｐａｒａｌｌａｘ ｂａｒｒｉｅｒ）方式を示す概念図である。
このようなパララックスバリアの原理は、左右の両眼がそれぞれ見る画像を交互に縦模様に印刷、または写真的に具現し、これを極めて細い縦格子列（バリア）と見ることである。
こうすると、左眼に入る縦模様画像と右眼に入る縦模様画像がバリアにより配分されて、左右眼で少し食い違った異なる画像を見ることになる。

図２は、従来のレンチキュラーレンズ方式を示す概念図である。
レンチキュラーレンズの原理も左右画像の配分を半円筒形のレンズ列による屈折作用で実現する。すなわち、半円筒形状のレンチキュラスクリーンと呼ばれるレンズの焦点面に左右画像をストライプ状態に配置し、このレンズ板を通して観察すると、レンズ板の指向性に応じて左右の画像が分離され眼鏡なして立体化される。

このように、従来の立体映像を表示する方式は、大部分が図１及び図２のように人間の両眼視差を用いた方式であった。
しかし、このような従来の方式は、眼鏡をかけて立体映像を観覧する不便さがあり、眼鏡を不要とする場合でも視域が狭くて観察が難しいという問題があった。

さらに別の接近方法として、図３のようにレンズや凹面ミラー、または特殊スクリーンを用いて空間上に映像を投映する方法らが提案された。
図３は、従来のレンズ/凹面ミラーを用いた空間映像方式を示す概念図である。
しかし、レンズや凹面ミラーを用いた方法は、空間上に映像が投影されて、眼鏡なしで観察することはできるが、映像に歪曲が生じ、視域が狭いという問題がある。また、煙や水蒸気などを用いた特殊スクリーン方式も眼鏡なしで立体映像を観察することができるが、煙やスクリーンなどに映像を映す方式であるため、画質が落ちるという問題があった。

さらに別の接近方法として、半透過ミラーを用いて映像を空中に映す方法が提案された。
図４は、従来の半透過ミラーを用いた方式を示す概念図である。
この方法は、映像の歪曲もなくて、視野角も広いという長所がある。しかし、いくつかの問題はある。

第一の問題点は、図４のような構成であるため、下側に配置されたディスプレイ装置も観察者に見えるので現実感が落ちるという問題である。勿論、半透過ミラーからモニタを遠く離れて置くと観察者の範囲から脱するようになるが、この場合、映像の映る所が奥側になりすぎてしまうという問題がある。

第二の問題点は、映像が空中に映るので立体感を感じることはできるが、実際には２次元映像であるので問題となり得る。

第三の問題点は、映像の歪曲はないが、その代わりにディスプレイ装置に表現された映像のサイズのそのまま映像が映ることになるので、大きい映像を表現するためには等しい大きさのディスプレイ装置を使用しなくてはならないし、これにより、システムが大きくなるという問題がある。

特開２００６−１５４１８１号公報

本発明は、上記のような従来の諸般問題点を解決するために提案されたもので、本発明の第一の目的は、第一の問題点を解決するために、既存３次元映像や視野角の調節に用いられたバリア技術を変形して、ディスプレイ装置から出る光の方向を調節することにより、観察者にディスプレイ装置が見えないようにして現実感を高めることができる空間映像投映装置及びその方法を提供することにある。

また、本発明の第二の目的は、第一の問題点を解決するために、光の偏光を用いて観察者が半透過ミラーを通す映像は見ることができるが、ディスプレイ装置から直接出る映像は偏光フィルタにより遮断され観察者には見えないように調節することで、現実感を高めることができる空間映像投映装置及びその方法を提供することにある。

また、本発明の第三の目的は、第二の問題点を解決するために、従来には２次元ディスプレイ装置を用いたが、本発明ではＬＣＤを積層させるなどの深み感を表現することができるディスプレイ装置を用いて、空間映像でも深み感を与えることができる空間映像投映装置及びその方法を提供することにある。

上記のような目的を果たすために、本発明の一実施例による空間映像投映装置は、
空間映像を出力するモニタと、上記モニタから出力された空間映像の方向を調節することにより視野角を調節する映像方向調節部と、上記映像方向調節部により方向の調節された空間映像を半透過させる半透過ミラーとを含むことをその技術的構成上の特徴とする。

上記のような目的を果たすために、本発明の一実施例による空間映像投映方法は、
モニタを通して深み感のある空間映像を出力する第１段階と、上記第１段階から出力された映像の方向を映像方向調節部で調節することにより視野角を調節する第２段階と、上記第２段階の後に半透過ミラーを通して空間映像を投映させる第３段階とを含んで行うことをその技術的構成上の特徴とする。

上記のような本発明の空間映像投映装置及びその方法の技術的思想による一実施例を図面を参照して説明する。

図５は、本発明の一実施例による空間映像投映装置のブロック構成図であり、図６は、図５の一具現例を示す概念図である。
図５及び図６を参照すると、空間映像を出力するモニタ１０と、上記モニタ１０から出力された空間映像の方向を調節することにより視野角を調節する映像方向調節部２０と、上記映像方向調節部２０により方向の調節された空間映像を半透過させる半透過ミラー３０とを含むことを特徴とする。

上記モニタ１０は、深み感を表現することができるモニタで構成されることを特徴とする。
上記モニタ１０は、深み感を表現することができるＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、液晶表示装置）モジュールで構成されることを特徴とする。
上記ＬＣＤモジュールは、図１０に示すように、被写体に対する深み情報を有する映像を出力するバックライト部１１と、上記バックライト部１１から出力された深み情報に応じて順次にスライス映像を獲得して積層された映像を出力するスライス部１２とを含むことを特徴とする。

上記映像方向調節部２０は、偏光により視野角を調節する視野の角調節フィルタで構成されることを特徴とする。
上記視野角の調節フィルタは、観察者が上記半透過ミラーを通しては３次元虚像を見ることができるが、観察者が上記モニタ１０を直接見る際には映像を見ることができないように視野角を調節することを特徴とする。

上記映像方向調節部２０は、変形されたパララックスバリアで構成されることを特徴とする。
上記変形されたパララックスバリアは、観察者が上記半透過ミラーを通しては３次元の虚像を見ることができ、観察者が上記モニタ１０を直接見る際には３次元の虚像ではない異なる映像を見ることができるように視野角を調節することを特徴とする。

上記半透過ミラー３０は、１面以上で構成されたことを特徴とする。

上記空間映像投映装置は、上記半透過ミラー３０を４面に構成し、上記モニタ１０は、前、後、左、右の映像を出力し、上記映像方向調節部２０は上記半透過ミラー３０の４面に対する視野角を調節することを特徴とする。

図１４は、本発明の一実施例による空間映像投映方法を示す流れ図である。
図１４を参照すると、モニタ１０を通して深み感のある空間映像を出力する第１段階のＳＴ１と、上記第１段階から出力された映像の方向を、映像方向調節部２０で調節することにより視野角を調節する第２段階のＳＴ２と、上記第２段階の後、半透過ミラー３０を通して空間映像を投映させる第３段階のＳＴ３とを含んで行われることを特徴とする。

上記第２段階は、偏光を用いた視野角の調節フィルタにより、観察者が上記半透過ミラーを通しては３次元虚像を見ることができるが、観察者が上記モニタ１０を直接見る際には映像を見ることができないように視野角を調節することを特徴とする。

上記第２段階は、変形されたパララックスバリアにより観察者が上記半透過ミラーを通しては３次元虚像を見ることができ、観察者が上記モニタ１０を直接見る際には３次元虚像ではない異なる映像を見ることができるように視野角を調節することを特徴とする。

上記第３段階は、１面以上で構成された上記半透過ミラー３０を通して空間映像を投映させることを特徴とする。

本発明による空間映像投映装置及びその方法は、映像を映すために使用するディスプレイ装置に視野角を調節することができるフィルタを使用することにより、観察者にはディスプレイ装置の映像が見えないようにするか異なる映像が見えるようにして、既存よりさらに現実感のある空間映像を観察することができる効果がある。

以下で、本発明による空間映像投映装置及びその方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。しかし、本発明を説明することにおいて、係わる公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を略する。後述される用語たちは本発明での機能を考慮して定義された用語たちであって、これは使用者、運用者の意図または判例などに応じて変わることができるので、各用語の意味は本明細書の全般の内容に基づいて解釈されるべきである。

先ず、本発明は、既存３次元映像や視野角の調節に用いられたバリア技術を変形して、ディスプレイ装置から出る光の方向を調節することにより現実感を高めようとするものである。

半透過ミラーを用いた方式の第一の問題点は、図４のような構成となるため、下側に配置されたディスプレイ装置も観察者に見えるようになり、現実感が落ちるということである。これを解決するために、図７ａのような視野角の調節フィルタを使用する。

図７ａは、図５及び図６の視野角の調節フィルタであり、図７ｂは、視野角の調節による異なる映像観察の例を示す概念図である。

視野角の調節フィルタは、図７ａのように、バリアが形成されているため、ディスプレイの正面では映像が見えるが、左右の領域では映像が見えなくなる。これを図６のように適用して構成すると、ディスプレイから出た映像は半透過ミラーを向き、半透過ミラーで反射されて観察者を向くことになり、観察者には空間に映像があるように見える。しかし、観察者が直接ディスプレイ装置を見る際には、ディスプレイの映像が視野角の調節フィルタにより遮断されて見えなくなる。

このフィルタを用いてディスプレイ装置の全体を覆うと、観察者はディスプレイ装置さえ見ることができなくなり、空間に映っている映像のみを見ることになるので、さらに現実感のある映像を観察できるようになる。

また、第一の問題点を解決するために、図８（図８ａ及び図８ｂ）のように、変形されたパララックスバリアを用いることができる。
図８ａは、図７での視野角を調節するためのパララックスバリアの変形を示す概念図であり、図８ｂは、視域に応じて異なる映像を観察する例を示す概念図である。

図８ａを参照すると、既存パララックスバリアを変形して、図８ｂのようにディスプレイ装置を中心として左側領域ではそれに該当する映像のみが見えるし、右側領域ではそれに該当する映像のみが見えるようになる。
すなわち、左側用の映像は左側のみで見えるし、右側では見えない。右側用の映像も同じく右側のみで見える。

これを図９のように適用して構成し、ディスプレイ装置に映像Ａと映像Ｂをそれぞれ映す。ここで、図９は図６の変形されたパララックスバリアを用いた空間映像ディスプレイの例を示す概念図である。ここで、パララックスバリアはディスプレイ装置の映像面とほぼ水平方向に配列されるようにした。勿論、パララックスバリアはこれに限らず、多様な変形が可能である。

ディスプレイに映った二つの映像のうち、映像Ａは半透過ミラーを向くことになり、反射されて観察者を向くようになるので、観察者はまるで空間に映像があると見ることになる。ディスプレイに映った異なる映像Ｂは、半透過ミラーを向かなく直接観察者を向くことになる。この場合、映像Ａには３次元で投映する映像を入力し、映像Ｂには映像Ａに対する説明などを入力することにより、さらに現実感のある映像を提供することができる。

第二の問題点を解決する方法として、深み感を表現することができるモニタを用いたり、図１０のようにＬＣＤモジュールを構成して深み感を与えることができる。
図１０は、図５及び図６でのＬＣＤモジュールの一具現例を示す概念図である。

図１１ａは、図１０の入力された３次元球状の映像例を示す図面であり、図１１ｂは、図１１ａの３次元球状の映像に対する２次元平面の映像であり、図１１ｃは、図１１ａの３次元球状の映像に対してそれぞれのスライス画像を形成して深み感のある映像を順次に出力する例を示す概念図である。

バックライト部１１は、図１１ａのように、被写体の深み情報を有する映像を出力する。この際、通常のディスプレイ装置で図１１ａを再生すると、図１１ｂのように２次元平面に投映された画像のみが観察者の両眼に観測される。

これに対して、スライス部１２では、図１１ａの映像を図１１ｃのようにスライシング（ｓｌｉｃｉｎｇ）して、順次にそれぞれの２次元スライス映像を獲得する。獲得されたそれぞれの２次元スライス映像を積層して映像方向調節部２０で出力すると、３次元画像を得ることができる。

図１２は、図６及び図９での深み感のある空間映像を形成させる例を示す概念図である。
ディスプレイ装置に、ａ１、ａ２、ａ３ほどの深み感のある映像を映すと、この映像たちは半透過ミラー３０を通して観察者を向くことになる。この際、ディスプレイ装置であるモニタ１０の映像と半透過ミラー３０との距離がそれぞれａ１、ａ２、ａ３であるので、半透過ミラー３０における深み感もそれぞれａ１、ａ２、ａ３で構成できるようになり、結局、深み感のある空間映像を構成することができる。

今まで提案されたシステムは、すべて単面に対するものである。これを３６０度で観察するために複数面を連動させて構成することができる。
図１３は、図５及び図６の半透過ミラーに対して４面を連動させた例を示す図面である。
代表的な例として、図１３では４面構成を示す。４面で構成した場合、それぞれの映像に前、後、左、右の映像を入れると、観察者はそれぞれの方向で３６０度の映像を観察できるようになる。

このように、本発明は、既存３次元映像や視野角の調節に用いられたバリア技術を変形して、ディスプレイ装置から出る光の方向を調節することにより現実感を高めることができる。

以上で、本発明の好ましい実施例に限定して説明したが、本発明はこれに限らず、多様な変化と変更及び均等物を使用することができる。よって、本発明は、上記実施例を適切に変形して応用することができ、このような応用も本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想に基づく限り、本発明の権利範囲に属するものとして見るべきである。

従来のパララックスバリア方式を示す概念図である。 従来のレンチキュラーレンズ方式を示す概念図である。 従来のレンズ/凹面ミラーを用いた空間映像方式を示す概念図である。 従来の半透過ミラーを用いた方式を示す概念図である。 本発明の一実施例による空間映像投映装置のブロック構成図である。 図５の一具現例を示す概念図である。 図５及び図６での視野角調節フィルタである。 視野角の調節に応ずる異なる映像観察の例を示す概念図である。 図７での視野角を調節するためのパララックスバリアの変形を示す概念図である。 視域に応じて異なる映像を観察する例を示す概念図である。 図６での変形されたパララックスバリアを用いた空間映像ディスプレイの例を示す概念図である。 図５及び図６のＬＣＤモジュールの一具現例を示す概念図である。 図１０に入力される３次元球状の映像例を示す図面である。 図１１ａの３次元球状の映像に対する２次元平面映像である。 図１１ａの３次元球状の映像に対してそれぞれのスライス画像を形成し、深み感のある映像を順次で出力する例を示す概念図である。 図６及び図９での深み感のある空間映像を形成させる例を示す概念図である。 図５及び図６での半透過ミラーに対して４面を連動させた例を示す図面である。 本発明の一実施例による空間映像投映方法を示す流れ図である。

符号の説明

１０ モニタ
１１ バックライト部
１２ スライス部
２０ 映像方向調節部
３０ 半透過ミラー

Claims (14)

1. 空間映像を出力するモニタと、
   前記モニタから出力された空間映像の方向を調節することにより視野角を調節する映像方向調節部と、
   前記映像方向調節部により方向の調節された空間映像を半透過させる半透過ミラーと、
   を含むことを特徴とする空間映像投映装置。
2. 前記モニタは、深み感を表現することができるモニタで構成されることを特徴とする請求項１に記載の空間映像投映装置。
3. 前記モニタは、深み感を表現することができるＬＣＤモジュールで構成されることを特徴とする請求項１に記載の空間映像投映装置。
4. 前記ＬＣＤモジュールは、被写体に対する深み情報を有する映像を出力するバックライト部と、
   前記バックライト部から出力された深み情報に応じて順次にスライス映像を獲得して積層された映像を出力するスライス部と、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載の空間映像投映装置。
5. 前記映像方向調節部は、偏光により視野角を調節する視野角の調節フィルタで構成されることを特徴とする請求項１に記載の空間映像投映装置。
6. 前記視野角の調節フィルタは、観察者が前記半透過ミラーを通しては３次元虚像を見ることができるが、観察者が前記モニタを直接見る際には映像を見ることができないように視野角を調節することを特徴とする請求項５に記載の空間映像投映装置。
7. 前記映像方向調節部は、変形されたパララックスバリア（ｐａｒａｌｌａｘ ｂａｒｒｉｅｒ）で構成されることを特徴とする請求項１に記載の空間映像投映装置。
8. 前記変形されたパララックスバリアは、観察者が前記半透過ミラーを通しては３次元虚像を見ることができ、観察者が前記モニタを直接見る際には３次元虚像ではない異なる映像を見ることができるように視野角を調節することを特徴とする請求項７に記載の空間映像投映装置。
9. 前記半透過ミラーは、１面以上で構成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の空間映像投映装置。
10. 前記空間映像投映装置は、前記半透過ミラーを４面で構成し、前記モニタは前、後、左、右の映像を出力し、前記映像方向調節部は前記半透過ミラーの４面に対する視野角を調節することを特徴とする請求項９に記載の空間映像投映装置。
11. モニタを通して深み感のある空間映像を出力する第１段階と、
    前記第１段階から出力された映像の方向を映像方向調節部で調節することにより視野角を調節する第２段階と、
    前記第２段階の後、半透過ミラーを通して空間映像を投映させる第３段階と、
    を含んで行われることを特徴とする空間映像投映方法。
12. 前記第２段階は、偏光を用いた視野角の調節フィルタにより観察者が前記半透過ミラーを通しては３次元虚像を見ることができるが、観察者が前記モニタを直接見る際には映像を見ることができないように視野角を調節することを特徴とする請求項１１に記載の空間映像投映方法。
13. 前記第２段階は、変形されたパララックスバリアにより観察者が前記半透過ミラーを介しては３次元虚像を見ることができ、観察者が前記モニタを直接見る際には３次元虚像ではない異なる映像を見ることができるように視野角を調節することを特徴とする請求項１１に記載の空間映像投映方法。
14. 前記第３段階は、１面以上で構成された前記半透過ミラーを通して空間映像を投映させることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載の空間映像投映方法。

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