JP2010181912A - 空間映像投映装置及びその方法 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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 (7)
- 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、を含み、
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、
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空間映像投映装置。 - 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。
- 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2に記載の空間映像投映装置。 - 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、を含み、
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、
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空間映像投映装置。 - 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、を含み、 前記映像は、前記半透過ミラーを通して投映される第1映像及び観察者に直接投映される第2映像を含み、
前記第2段階は、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前記第1映像の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前記第2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空間映像投映方法。 - 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、を含み、
前記映像は、前記半透過ミラーを通して投映される第1映像及び観察者に直接投映される第2映像を含み、
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空間映像投映方法。 - 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5又は6に記載の空間映像投映方法。
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