JP2017152784A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】観察者の視点が本来の視点位置から移動した際に画質の低下が見えにくい表示装置を提供する。【解決手段】本発明の表示装置1は、第1方向における拡散角が第2方向における拡散角よりも大きい透過型のスクリーン2と、複数の投射装置PJ1〜PJ9と、複数の視点S1〜S9において複数の部分画像が第2方向に並んだ一つの全体画像として視認されるように、複数の投射装置に画像光を投射させる制御装置3と、を備える。制御装置3は、第1の部分画像と第2の部分画像との境界での画像の不連続性を低下させるように、複数の投射装置PJ1〜PJ9の各々に供給する画像信号を制御する。【選択図】図1
Description
本発明は、表示装置に関する。
観察者が複数の視点位置からその視点位置に応じた異なる画像を視認することが可能な表示装置が従来から知られている。この種の表示装置として、例えば下記の特許文献1に、複数の指向性画像を表示可能なスクリーンと、指向性画像をスクリーンに投射する複数のプロジェクターと、を備えた表示装置が開示されている。
特許文献1の表示装置では、第1の表示領域に位置する観察者は第1のプロジェクターからの指向性画像を視認し、第2の表示領域に位置する観察者は第2のプロジェクターからの指向性画像を視認する。したがって、各プロジェクターが異なる画像を投射することにより、異なる表示領域に位置する観察者は異なる画像を視認することができる。さらに、特許文献1には、一つの指向性画像の中心で輝度を最大とし、当該指向性画像に隣接する指向性画像の中心で輝度を閾値以下とし、その間を線形に結んだ輝度特性とすることにより、観察者の視点が移動しても画像が不自然に変化しないようにできる、と記載されている。
ところで、予め設定した複数の視点位置に対応した画像を、水平に並置した複数のプロジェクターに対応させて短冊状に分割した後、プロジェクター毎に再合成した画像を生成し、異方性拡散スクリーンに投射することで、複数の視点位置から異なる画像を観察できるようにした表示装置が提案されている。
この種の表示装置において、各プロジェクターが生成する像はスクリーン上の所定の場所に投射される。この場合、観察者が見る画像は、視点位置から各プロジェクターの投射瞳を中心として、スクリーンの拡散特性で決まる縦長の分割画像が横方向に並んだものになる。したがって、観察者が視点位置と一致しない位置から画像を見た場合、分割画像の境界部分が見え、画質を低下させる場合がある。さらに、分割画像の境界では、画像の連続性がなく、輝度変化が大きい領域が縦方向に延びるため、縦線が目立ちやすい、という課題があった。
上述したように、特許文献1には、観察者の視点が移動しても画像を不自然に見せないための手法が開示されている。しかしながら、特許文献1に記載の表示装置はプロジェクターと表示領域(視点)とが1対1で対応している点で、元の画像を分割した後、分割した画像を再合成する方式の上記の表示装置とは、構成が大きく異なる。したがって、特許文献1の手法は、上記の表示装置に採用できるものではない。
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、観察者の視点が本来の視点位置から移動した際に画質の低下が見えにくい表示装置の提供を目的の一つとする。
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の表示装置は、被投射面の面内において互いに直交する2つの方向を第1方向および第2方向としたとき、前記第1方向における拡散角が前記第2方向における拡散角よりも大きい特性を有する透過型のスクリーンと、前記スクリーンの光入射側に設けられ、前記被投射面に画像光をそれぞれ投射する複数の投射装置と、前記スクリーンの光射出側に前記第2方向に沿って設定された複数の視点において、前記複数の投射装置の各々からそれぞれ投射された前記画像光の一部によって形成される部分画像が前記第2方向に複数並んだ一つの全体画像として視認されるように、前記複数の投射装置に前記画像光を投射させる制御装置と、を備える。複数の前記部分画像のうちの一つの部分画像を第1の部分画像とし、前記第1の部分画像に隣接する部分画像を第2の部分画像としたとき、前記制御装置は、前記第1の部分画像と前記第2の部分画像との境界での画像の不連続性を低下させるように、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御する。
本発明の一つの態様の表示装置においては、制御装置が、第1の部分画像と第2の部分画像との境界での画像の不連続性を低下させるように、複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御する。これにより、観察者が本来の視点位置から移動した際にも、第1の部分画像と第2の部分画像との境界における画質の低下を視認しにくくなる。
本発明の一つの態様の表示装置において、前記制御装置は、前記第1の部分画像の前記第2の部分画像との前記境界の近傍の輝度レベルを制御前の輝度レベルよりも低下させるように、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御してもよい。
この構成によれば、部分画像の境界での不連続な部分が部分画像の中央部分に比べて暗くなるため、観察者は画像の不連続な部分を視認しにくくなる。
この構成によれば、部分画像の境界での不連続な部分が部分画像の中央部分に比べて暗くなるため、観察者は画像の不連続な部分を視認しにくくなる。
本発明の一つの態様の表示装置において、前記制御装置は、マスク信号を用いて前記画像信号のマスク処理を行ってもよい。
この構成によれば、簡易な画像処理を用いて、部分画像の境界近傍の輝度レベルを低下させることができる。
この構成によれば、簡易な画像処理を用いて、部分画像の境界近傍の輝度レベルを低下させることができる。
本発明の一つの態様の表示装置において、前記第1の部分画像に対応する第1の画像信号波形と、前記第2の部分画像に対応する第2の画像信号波形と、は前記境界の近傍において曲線で連続していてもよい。
この構成によれば、部分画像の境界近傍の輝度レベルが滑らかに低下するため、観察者は画像の不連続な部分をより視認しにくくなる。
この構成によれば、部分画像の境界近傍の輝度レベルが滑らかに低下するため、観察者は画像の不連続な部分をより視認しにくくなる。
本発明の一つの態様の表示装置において、前記制御装置は、前記第1の部分画像および前記第2の部分画像を前記境界の近傍においてぼかすように、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御してもよい。
この構成によれば、部分画像の境界での不連続な部分が部分画像の中央部分に対してぼけるため、観察者は画像の不連続な部分を視認しにくくなる。
この構成によれば、部分画像の境界での不連続な部分が部分画像の中央部分に対してぼけるため、観察者は画像の不連続な部分を視認しにくくなる。
本発明の一つの態様の表示装置において、前記制御装置は、ローパスフィルターを備え、前記ローパスフィルターを用いて前記画像信号のぼかし処理を行ってもよい。
この構成によれば、簡易な画像処理を用いて、部分画像の境界近傍をぼかすことができる。
この構成によれば、簡易な画像処理を用いて、部分画像の境界近傍をぼかすことができる。
本発明の一つの態様の表示装置において、前記ローパスフィルターのタップ数は、前記境界に最も近い位置で最大値であり、前記境界から離れるにつれて小さくなっていてもよい。
この構成によれば、部分画像の境界近傍でぼかしの程度を最大にし、境界から離れるにつれてぼかしの程度を小さくすることができる。
この構成によれば、部分画像の境界近傍でぼかしの程度を最大にし、境界から離れるにつれてぼかしの程度を小さくすることができる。
本発明の一つの態様の表示装置において、前記ローパスフィルターによるぼかし処理の範囲をb、前記部分画像の前記第2方向の幅をm、前記第1の部分画像と前記第2の部分画像との光軸間隔をjとしたとき、
b≦m−j
を満たしてもよい。
この構成によれば、画像をぼかす範囲を必要以上に大きくすることなく、ぼかし処理を行う範囲を適切に決めることができる。
b≦m−j
を満たしてもよい。
この構成によれば、画像をぼかす範囲を必要以上に大きくすることなく、ぼかし処理を行う範囲を適切に決めることができる。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図14を用いて説明する。
図1〜図4は、第1実施形態の表示装置を示す平面図であり、図によって示す光路が異なっている。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図14を用いて説明する。
図1〜図4は、第1実施形態の表示装置を示す平面図であり、図によって示す光路が異なっている。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
図1に示すように、表示装置1は、スクリーン2と、複数の投射装置PJ1〜PJ9と、制御装置3と、を備える。複数の投射装置PJ1〜PJ9は、スクリーン2の光入射側に設けられている。複数の投射装置PJ1〜PJ9の各々は、スクリーン2の被投射面2Aに向けて画像光Lをそれぞれ投射する。本実施形態では、投射装置PJ1〜PJ9の数を9台とするが、投射装置の数は必ずしも9台に限ることはなく、適宜変更が可能である。
スクリーン2の光射出側には、複数の視点S1〜S9が設定されている。したがって、観察者は、複数の視点S1〜S9のうちのいずれか一つの視点に位置したときに、その視点に対応した画像を視認することができる。画像として例えば任意の建築物が表示されていたとすると、観察者がスクリーン2に向かって右側の視点、例えば視点S1に位置しているとき、右側から見た建築物の画像を見ることができ、観察者がスクリーン2に向かって左側の視点、例えば視点S9に位置しているとき、左側から見た建築物の画像を見ることができる。本実施形態では、視点の数を9とするが、視点の数は必ずしも9に限ることはなく、適宜変更が可能である。
スクリーン2は、図1〜図4の紙面に垂直な被投射面を有する透過型のスクリーンである。以下、被投射面2Aの面内において図1〜図4の紙面に垂直な方向を垂直方向(X方向)と称し、被投射面2Aの面内において垂直方向に垂直な方向を水平方向(Y方向)とする。被投射面2Aに垂直な方向を投射方向(Z方向)と称する。
本実施形態の垂直方向は特許請求の範囲の第1方向に相当し、本実施形態の水平方向は特許請求の範囲の第2方向に相当する。
本実施形態の垂直方向は特許請求の範囲の第1方向に相当し、本実施形態の水平方向は特許請求の範囲の第2方向に相当する。
スクリーン2は、垂直方向における光の拡散角が水平方向における光の拡散角よりも大きい特性、いわゆる異方性拡散性を有している。例えば、垂直方向における拡散角は60度程度と広いのに対し、水平方向における拡散角は1度程度と非常に狭く設定されている。
複数の投射装置PJ1〜PJ9は、水平方向に沿って等間隔に並ぶように配置されている。また、複数の視点S1〜S9は、水平方向に沿って等間隔に並ぶように設定されている。
最初に、一つの視点とスクリーン2上に投射された画像との関係を説明する。
図2に、一例として観察者が視点S5からスクリーン2を観察する場合を示す。観察者が視点S5からスクリーン2を観察すると、1台の投射装置の投射レンズの投射瞳を中心として、垂直方向については、1台の投射装置から投射される画像の全てが視認できる。これに対して、水平方向については、図2に画像光Lを破線で示すように、1台の投射装置から投射される画像のうち、スクリーン2の拡散角で決まる幅mの部分しか視認できない。そのため、観察者は、1台の投射装置から投射される画像については垂直方向に細長く短冊状に分割された一部の画像だけを視認することができる。以下、スクリーン2の全体に投射される画像が短冊状に分割された一部の画像のことを部分画像と称する。
図3には、一例として観察者が視点S4,S5のそれぞれからスクリーン2を観察する場合を示す。
図2に、一例として観察者が視点S5からスクリーン2を観察する場合を示す。観察者が視点S5からスクリーン2を観察すると、1台の投射装置の投射レンズの投射瞳を中心として、垂直方向については、1台の投射装置から投射される画像の全てが視認できる。これに対して、水平方向については、図2に画像光Lを破線で示すように、1台の投射装置から投射される画像のうち、スクリーン2の拡散角で決まる幅mの部分しか視認できない。そのため、観察者は、1台の投射装置から投射される画像については垂直方向に細長く短冊状に分割された一部の画像だけを視認することができる。以下、スクリーン2の全体に投射される画像が短冊状に分割された一部の画像のことを部分画像と称する。
図3には、一例として観察者が視点S4,S5のそれぞれからスクリーン2を観察する場合を示す。
図5は、一つの視点S5から見たスクリーン2上の全体画像Gを示す図である。
上述したように、観察者は、一つの視点において、1台の投射装置、例えば投射装置PJ5から投射される画像については部分画像しか視認できない。しかしながら、投射装置PJ5の隣の投射装置PJ4から投射される部分画像を、投射装置PJ5からの部分画像の隣に視認することができる。その他の投射装置についても同様である。したがって、図5に示すように、スクリーン2の右側から、投射装置PJ1による部分画像G51、投射装置PJ2による部分画像G52、…、投射装置PJ9による部分画像G59というように、全ての投射装置による複数の部分画像が隣り合って見える。すなわち、表示装置1は、スクリーン2の全体では、各投射装置からの9枚の部分画像が並んで形成された1枚の全体画像Gを表示することができる。観察者は、視点S5から全体画像Gを視認することができる。
上述したように、観察者は、一つの視点において、1台の投射装置、例えば投射装置PJ5から投射される画像については部分画像しか視認できない。しかしながら、投射装置PJ5の隣の投射装置PJ4から投射される部分画像を、投射装置PJ5からの部分画像の隣に視認することができる。その他の投射装置についても同様である。したがって、図5に示すように、スクリーン2の右側から、投射装置PJ1による部分画像G51、投射装置PJ2による部分画像G52、…、投射装置PJ9による部分画像G59というように、全ての投射装置による複数の部分画像が隣り合って見える。すなわち、表示装置1は、スクリーン2の全体では、各投射装置からの9枚の部分画像が並んで形成された1枚の全体画像Gを表示することができる。観察者は、視点S5から全体画像Gを視認することができる。
次に、1台の投射装置から投射される画像と視点の関係について説明する。
図4は、投射装置PJ5から投射される画像光Lの光路を示す図である。図6は、投射装置PJ5からスクリーン2上に投射される画像を示す図である。
図4に示すように、投射装置PJ5から射出された画像光Lは、スクリーン2の全体にわたって投射され、画像を形成する。ところが、スクリーン2の水平方向の光の拡散角が狭いため、投射装置PJ5による全体画像は全ての視点から視認できるわけではなく、一つの部分画像が一つの視点から視認され、他の部分画像が他の視点から視認されることになる。
図4は、投射装置PJ5から投射される画像光Lの光路を示す図である。図6は、投射装置PJ5からスクリーン2上に投射される画像を示す図である。
図4に示すように、投射装置PJ5から射出された画像光Lは、スクリーン2の全体にわたって投射され、画像を形成する。ところが、スクリーン2の水平方向の光の拡散角が狭いため、投射装置PJ5による全体画像は全ての視点から視認できるわけではなく、一つの部分画像が一つの視点から視認され、他の部分画像が他の視点から視認されることになる。
したがって、図6に示すように、投射装置PJ5においては、元画像Fの右側から、視点S1用の部分元画像F15、視点S2用の部分元画像F25、…、視点S9用の部分元画像F95というように、異なる視点用の部分元画像を並べて一つの元画像Fを構成する。このように、視点S1から視点S9の配列に対応した9枚の部分画像F15〜F95を合成した元画像Fを生成して投射する。これにより、観察者は、視点毎に異なる画像を視認することができる。すなわち、図6の9枚の部分元画像F15〜F95は、それぞれ図4の対応する視点S1〜S9から見える部分画像に対応している。
制御装置3は、複数の視点S1〜S9において、複数の投射装置PJ1〜PJ9の各々からそれぞれスクリーン2に投射された部分画像が水平方向に複数並んだ一つの全体画像として視認されるように、複数の投射装置PJ1〜PJ9に画像光Lを投射させる。
具体的には、画像ソースとして、任意の空間に複数の視点を配置し、視点毎に撮影機器で撮影した撮影像、映像、CG像などの元画像を予め準備しておく。制御装置3は、この元画像を短冊状に分割して複数の部分画像を作成し、複数の部分画像を再構成して各投射装置用の画像信号を生成する。これら画像信号を各投射装置PJ1〜PJ9に供給し、各投射装置PJ1〜PJ9から画像光Lを投射することで、観察者は各視点S1〜S9から元画像と同等の画像を視認することができる。さらに、隣り合う視点S1〜S9間の間隔を眼間幅またはその整数分の一に設定しておけば、立体像を表示することができる。
図7は、スクリーン2の水平方向における拡散角αを説明するための図である。図8は、観察者の視角θを説明するための図である。以下、スクリーン2の水平方向における拡散角αを水平拡散角αと称する。
図7に示すように、スクリーン2に入射した画像光Lは、スクリーン2を透過した後、スクリーン2の水平拡散角αだけ拡散する。そのため、図8に示すように、視点Sが水平拡散角αの範囲内に位置すれば、観察者は視角θで示す範囲の画像を見ることができる。
図7に示すように、スクリーン2に入射した画像光Lは、スクリーン2を透過した後、スクリーン2の水平拡散角αだけ拡散する。そのため、図8に示すように、視点Sが水平拡散角αの範囲内に位置すれば、観察者は視角θで示す範囲の画像を見ることができる。
図9および図10は、一例として投射装置PJ5と投射装置PJ6に着目し、観察者の視点位置とスクリーン上に見える画像の範囲との関係を示している。
図9は、視点S5から観察する場合を示している。図10は、互いに隣り合う視点S5と視点S6の中間位置から観察する場合を示している。
図9は、視点S5から観察する場合を示している。図10は、互いに隣り合う視点S5と視点S6の中間位置から観察する場合を示している。
図9に示すように、観察者が視点位置、例えば視点S5から観察する場合、表示装置1は、投射像として、部分画像G55の中心が光拡散特性のピークJの中心に一致するように、元画像を生成している。そのため、視点S5からは、投射装置PJ5による部分画像G55と投射装置PJ6による部分画像G65とが並んで見える。これにより、予め準備した元の撮影像やCG像の一部が連続した全体像Gとして再現される。
これに対して、図10に示すように、観察者が視点中間位置、例えば視点S5と視点S6との中間位置までスクリーンに対して左側に移動した場合、移動の過程において、光拡散特性のピークJの位置は、観察者の移動に伴ってスクリーン2上を左側(矢印Aの方向)に移動する。その一方、部分画像G55,G65,G56,G66の位置は、スクリーン2上に投射された画像として固定されている。
そのため、観察者が見ることのできる画像の範囲は部分画像G55,G65,G56,G66の中心から左側へずれていき、視点S5,S6の中間位置では、観察者は部分画像G55とG65との境界、および部分画像G56とG66との境界の部分を見ることになる。この場合、観察者から見た全体画像は、境界の縦線が目立つとともに、部分画像G55と部分画像G65、および部分画像G55と部分画像G65とは類似しているものの連続性がないため、二重像のように見えるという問題がある。また、観察者の位置がスクリーン2に近接、離間する方向に移動した場合も、部分画像の境界付近が部分的に見え、画質を劣化させるおそれがある。
そこで、第1実施形態の表示装置1では、制御装置3は、隣り合う2つの部分画像の境界での画像の不連続性を低下させるように、複数の投射装置PJ1〜PJ9の各々に供給する画像信号を制御する。より具体的には、制御装置3は、隣り合う2つの部分画像の境界近傍の輝度レベルを制御前の輝度レベルよりも低下させるように、複数の投射装置PJ1〜PJ9の各々に供給する画像信号を制御する。
図11は、表示装置1の回路構成を示すブロック図である。
図11に示すように、制御装置3は、タイミング生成回路10と、設定回路11と、特性テーブル12と、読み出し回路13と、輝度制御回路14と、を備えている。制御装置3は、マスク信号を用いて画像信号のマスク処理を行う。
図11に示すように、制御装置3は、タイミング生成回路10と、設定回路11と、特性テーブル12と、読み出し回路13と、輝度制御回路14と、を備えている。制御装置3は、マスク信号を用いて画像信号のマスク処理を行う。
以下、画質劣化を低減させるための画像信号の生成方法について説明する。
一連の回路への入力信号は、複数の投射装置PJ1〜PJ9において表示する映像信号であり、R、G、Bそれぞれの輝度信号、および水平同期信号である。水平同期信号は、タイミング生成回路10により、部分画像の境界を示す出力と画素に対応したドットクロックとを生成し、読み出し回路13に出力する。
一連の回路への入力信号は、複数の投射装置PJ1〜PJ9において表示する映像信号であり、R、G、Bそれぞれの輝度信号、および水平同期信号である。水平同期信号は、タイミング生成回路10により、部分画像の境界を示す出力と画素に対応したドットクロックとを生成し、読み出し回路13に出力する。
特性テーブル12は、後述するマスク信号の基になるデータの配列を備えている。また、特性テーブル12は、設定回路11によりマスク信号の波形の形状変更が可能なように構成されている。特性テーブル12のデータは、タイミング生成回路10によって読み出される。輝度制御回路14は、読み出し回路13から入力されたデータに基づいて、入力された映像信号の波形を制御する。
図12は、映像信号処理について説明するための図であり、3個分の部分画像G1,G2,G3について代表して示す。
図12の横軸方向はスクリーン2上の水平方向に相当するが、映像信号処理としては時間軸方向に対応する。図12に示すように、マスク信号MSKは、部分画像G1,G2,G3の境界の位置でレベルが最小になり、滑らかで連続的になるように生成されている。輝度制御回路14においては、映像信号の輝度特性曲線KT1にマスク信号MSKを掛け合わせたマスク処理が施される。その結果、映像信号の振幅が補正され、マスク処理後の輝度特性曲線KT2として示すような映像信号の出力が得られる。このような処理により、部分画像G1,G2,G3の境界近辺の輝度レベルLL2は、マスク処理前の輝度レベルLL1に対して低下する。そのため、部分画像G1,G2,G3の境界において、マスク処理前に輝度レベルが不連続であった部分FFは、マスク処理後に部分画像の中央部分に対して暗くなる。
図12の横軸方向はスクリーン2上の水平方向に相当するが、映像信号処理としては時間軸方向に対応する。図12に示すように、マスク信号MSKは、部分画像G1,G2,G3の境界の位置でレベルが最小になり、滑らかで連続的になるように生成されている。輝度制御回路14においては、映像信号の輝度特性曲線KT1にマスク信号MSKを掛け合わせたマスク処理が施される。その結果、映像信号の振幅が補正され、マスク処理後の輝度特性曲線KT2として示すような映像信号の出力が得られる。このような処理により、部分画像G1,G2,G3の境界近辺の輝度レベルLL2は、マスク処理前の輝度レベルLL1に対して低下する。そのため、部分画像G1,G2,G3の境界において、マスク処理前に輝度レベルが不連続であった部分FFは、マスク処理後に部分画像の中央部分に対して暗くなる。
図13および図14は、一例として投射装置PJ5と投射装置PJ6に着目し、観察者の視点位置とスクリーン2上に見える画像の範囲との関係を示している。図13は、視点位置から観察する場合を示している。図14は、隣り合う2つの視点の中間位置から観察する場合を示している。
図13に示すように、観察者が視点位置、例えば視点S5から観察する場合、マスク処理後の輝度特性曲線KT2の中心位置とスクリーン2の光拡散特性のピークJの中心位置が一致している。そのため、投射装置の投射瞳と視点Sとを結ぶ直線を中心として、スクリーン2上に並ぶ2つの部分画像G55,G65,および部分画像G56,G66を光拡散特性曲線のピークJで切り取った部分が見える。これにより、観察者には、輝度特性曲線KT3で示すように、投射装置PJ5からの部分画像G55と投射装置PJ6からの部分画像G56の中心付近の明るい部分が並んで見える。他の部分画像についても同様であり、スクリーン2の全体としては、予め準備された撮影像、CG像等が1枚の画像として再現される。
これに対して、図14に示すように、観察者が視点中間位置、例えば視点S5と視点S6との中間位置までスクリーン2に対して左側に移動した場合、スクリーン2の光拡散特性のピークJの中心位置は、観察者の移動に伴ってスクリーン2上を左側に移動する。その結果、スクリーン2の光拡散特性のピークJの中心位置は、マスク処理後の輝度特性曲線KT2の暗い部分に一致する。これにより、図14の下段に輝度特性曲線KT3を示すように、スクリーン2上の画像の輝度レベルは全体的に低下し、隣り合う部分画像の境界近傍での輝度レベルはさらに低下する。このようにして、全ての投射装置PJ1〜PJ9からの部分画像で構成される全体画像は暗く見える。
以上のように、本実施形態の表示装置1においては、観察者がスクリーン2上の画像を見たときに、予め設定された視点位置からは明るい画像を見ることができ、観察者が視点中間位置に移動したとしても、部分画像の境界に生じる縦線等の画質劣化要因を見えにくくすることができる。
また、視点位置から視点中間位置の間では、観察者の位置に対応して画像が徐々に暗くなることが望ましい。これは、図11に示した特性テーブル12に設定するマスク信号の波形の形状を調整することで、実現が可能である。なお、視点中間位置から隣接する視点の間では、マスク信号の波形を視点中間位置に対して対称な形状に設定しておくことにより、視点位置から視点中間位置まで移動したときと全く同様な特性に設定することができる。
また、観察者とスクリーン2との距離が部分画像を生成する際に想定した標準的な距離と異なる場合、部分画像とスクリーン2の光拡散特性のピーク中心との位置関係は、光拡散特性のピーク中心が部分画像の中心に一致したものから、光拡散特性のピーク中心が部分画像の境界に位置するものまでが混在することになる。これに対しても、本実施形態のようなマスク処理を行うことにより、少なくとも部分画像の境界での縦線による画質劣化を目立たないようにすることができる。
また、部分画像の境界において画像信号の輝度レベルが急変すると画面上で縦線が目立ち、画質を劣化させやすい。そのため、マスク信号の波形については、一つの部分画像に対応するマスク信号波形と、隣り合う部分画像に対応するマスク信号波形とは、図12に符号Cで示したように、部分画像の境界近傍において曲線で連続していることが望ましい。また、マスク信号のレベルが低い部分は、全て同じレベルであることが望ましい。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図15〜図21を用いて説明する。
第2実施形態の表示装置の基本構成は第1実施形態と同様であり、部分画像の境界での不連続性を低下させるための信号処理の手法が第1実施形態と異なる。
図15は、第2実施形態の表示装置におけるローパスフィルターの構成を示すブロック図である。
以下の図面において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第2実施形態について、図15〜図21を用いて説明する。
第2実施形態の表示装置の基本構成は第1実施形態と同様であり、部分画像の境界での不連続性を低下させるための信号処理の手法が第1実施形態と異なる。
図15は、第2実施形態の表示装置におけるローパスフィルターの構成を示すブロック図である。
以下の図面において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
第2実施形態の表示装置において、制御装置は、ローパスフィルター20をさらに備えている。制御装置は、隣り合う部分画像を部分画像の境界の近傍においてぼかすように、複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御する。制御装置は、ローパスフィルター20を用いて画像信号のぼかし処理を行う。
図15に示すように、ローパスフィルター20は、複数の遅延回路21と、複数の係数回路22と、複数の加算回路23と、を備えている。映像信号は、デジタル信号として直列に接続された遅延回路21に入力される。遅延回路21は、例えばレジスター等により構成される。また、隣り合う遅延回路21間からの出力は、係数回路22を介して加算回路23に接続されている。
出力T1は、遅延回路21の中間タップCから直接取り出される出力である。出力T2は、中間タップCの出力と中間タップCの前後2タップの出力のそれぞれに係数を掛けた値を加算して得られる出力である。出力T3は、中間タップCの出力と中間タップCの前後4タップの出力のそれぞれに係数を掛けた値を加算して得られる出力である。出力T4は、中間タップCの出力と中間タップCの前後6タップの出力のそれぞれに係数を掛けた値を加算して得られる出力である。
係数回路22は、中心タップCに対して左右対称に、かつ加算回路23の出力の最大値がオーバーフローしないように設定されている。例えば、出力T2に対する3つの係数回路22は、1/4、1/2、1/4というような値に設定してもよいし、1/3、1/3、1/3というように平均値出力が得られるような値に設定してもよい。いずれにしても、ローパスフィルター20の構成であり、出力される画像や所望する周波数特性によって決めればよい。他の出力に対する係数回路22も同様に設定すればよい。
図16は、ローパスフィルター20の出力を選択する回路構成を示すブロック図である。
一連の回路への入力信号は、複数の投射装置PJ1〜PJ9で表示する映像信号であり、R、G、Bそれぞれの輝度信号、および水平同期信号である。水平同期信号は、タイミング生成回路25により、部分画像の境界を示す出力と画素に対応したドットクロックとを生成し、読み出し回路28に出力する。
一連の回路への入力信号は、複数の投射装置PJ1〜PJ9で表示する映像信号であり、R、G、Bそれぞれの輝度信号、および水平同期信号である。水平同期信号は、タイミング生成回路25により、部分画像の境界を示す出力と画素に対応したドットクロックとを生成し、読み出し回路28に出力する。
特性テーブル27は、ローパスフィルター20の出力T1,T2,T3,T4のいずれを選択するかを表すデータの配列をぼかし度として備えている。また、特性テーブル27は、部分画像の境界とぼかし度との関係を設定回路26によって設定可能なように構成されている。特性テーブル27のデータは、タイミング生成回路25によって読み出され、切り替え回路29で出力T1〜T4を切り替える。
図17は、部分画像とぼかし度との関係を示している。図17の横軸方向はスクリーン2上の水平方向に対応し、映像信号処理としては時間軸方向に対応する。
図17に示すように、ぼかし度Eは、隣接する部分画像G1,G2,G3の境界の位置で最大値となり、境界から離れるに従って直線的に減少し、部分画像G1,G2,G3の中央部で0となる。
図17に示すように、ぼかし度Eは、隣接する部分画像G1,G2,G3の境界の位置で最大値となり、境界から離れるに従って直線的に減少し、部分画像G1,G2,G3の中央部で0となる。
切り替え回路29は、ぼかし度Eの値によって、図15に示した出力T1〜T4を切り替える。隣接する部分画像G1,G2,G3の境界においては、すなわち、ぼかし度Eが最大値の場合は、出力T4を選択し、タップ数を多くすることによりローパスフィルター20の帯域幅を狭くして、画像をより大きくぼかす。また、部分画像の中央部で、出力T1を選択したときは、入力された画像信号をそのまま通過させ、画像をぼかさないようにする。このように、ローパスフィルター20のタップ数は、部分画像の境界に最も近い位置で最大値であり、境界から離れるにつれて小さくなっている。
なお、ここでは説明を簡略化するため、出力T4の7タップまでしか例示しなかったが、ローパスフィルター20は、より大きいタップ数で構成されていてもよい。
なお、ここでは説明を簡略化するため、出力T4の7タップまでしか例示しなかったが、ローパスフィルター20は、より大きいタップ数で構成されていてもよい。
図17の上から3段目に映像信号の輝度特性曲線KT1の一例を示す。この映像信号にはぼかし処理が施され、ぼかし度に対応して部分画像の境界近傍が大きくぼかされる。その結果、図17の最下段に示すような輝度特性曲線KT4を有する映像信号が得られる。この種のぼかし処理により、映像信号は部分画像G1,G2,G3の境界近傍での輝度の不連続な変化がなくなる。これにより、部分画像G1,G2,G3の境界近傍の画質の劣化を視認させにくくすることができる。
次に、ぼかし処理を施す範囲の決定方法について、図18および図19を用いて説明する。
図18および図19では、図9および図10で示した投射装置PJ5と投射装置PJ6により形成される画像に対して、ぼかし処理を施す領域BBを示している。投射装置PJ5から射出される画像光の光軸k5と投射装置PJ6から射出される画像光の光軸k6との間隔を、光軸間隔jとする。投射装置PJ5による部分画像G65と投射装置PJ6による部分画像G66との重なり部分の幅を、重なり幅dとする。ぼかし処理を行う領域の水平方向の幅を、ぼかし幅bとする。部分画像の水平方向の幅を部分画像幅mとする。
図18および図19では、図9および図10で示した投射装置PJ5と投射装置PJ6により形成される画像に対して、ぼかし処理を施す領域BBを示している。投射装置PJ5から射出される画像光の光軸k5と投射装置PJ6から射出される画像光の光軸k6との間隔を、光軸間隔jとする。投射装置PJ5による部分画像G65と投射装置PJ6による部分画像G66との重なり部分の幅を、重なり幅dとする。ぼかし処理を行う領域の水平方向の幅を、ぼかし幅bとする。部分画像の水平方向の幅を部分画像幅mとする。
すなわち、投射装置PJ5による部分画像G65と投射装置PJ6による部分画像G66とは、スクリーン2上で各部分画像G65,G66の中心位置が光軸間隔jだけずれ、重なり幅dだけ重なっている。また、投射装置PJ5、投射装置PJ6ともに、部分画像の境界近傍でぼかし幅bだけ画像のぼかし処理を行っている。
ここで、光軸間隔jは、隣接する部分画像の中心間距離であるため、部分画像の境界間の距離と等しい。また、重なり幅dは、部分画像幅mから光軸間隔jを減じた距離と等しい。すなわち、d=m−jである。
図18は、部分画像と部分画像との重なり幅dが光軸間隔jよりも大きい場合を示す。図19は、部分画像と部分画像との重なり幅dが光軸間隔jよりも小さい場合を示す。
図18、図19のいずれの場合においても、視点位置で部分画像G65と部分画像G66とが重なっていない箇所は、ぼかし処理の影響を受けないようにすることが望ましい。これを実現するためには、ぼかし幅bは、重なり幅dよりも小さく設定されることが望ましい。すなわち、ぼかし幅bは、部分画像幅mから光軸間隔jを減じた値よりも小さく設定することが望ましい。すなわち、下の(1)式を満足することが望ましい。
b<m−j …(1)
図18、図19のいずれの場合においても、視点位置で部分画像G65と部分画像G66とが重なっていない箇所は、ぼかし処理の影響を受けないようにすることが望ましい。これを実現するためには、ぼかし幅bは、重なり幅dよりも小さく設定されることが望ましい。すなわち、ぼかし幅bは、部分画像幅mから光軸間隔jを減じた値よりも小さく設定することが望ましい。すなわち、下の(1)式を満足することが望ましい。
b<m−j …(1)
(1)式を満足するようにぼかし幅bを設定すると、d>jの場合、図18の下段に示すように、視点中間位置において、部分画像G65、部分画像G66はともにぼかし処理の領域BB内に入るため、全体としてぼけて見える。これに対して、d<jの場合、図19に示すように、視点中間位置において、少なくとも部分画像の境界はぼけるため、画質の劣化を低減させることができる。
なお、d<jの場合、図19に示すように、視点中間位置において部分画像G55と部分画像G66との繋ぎ目は見える。しかしながら、この繋ぎ目は、部分画像G56と部分画像G66との境界、もしくは部分画像G55と部分画像G65との境界のように画像が不連続な部分ではないため、画質劣化への影響は少ない。それでも、輝度の均一性を確保する観点から、ぼかし幅bはできるだけ広い方が望ましい。図18の場合は、ぼかし幅bを光軸間隔jより広くすることで、視点中間位置でも画像全体をぼかすことができる。
このように、ぼかし幅bは、重なり幅d、すなわち部分画像幅mから光軸間隔jを減じた幅と等しくしてもよい。すなわち、下の(2)式を満足してもよい。
b=m−j …(2)
(2)式を満足する場合、視点位置から観察したときに必要以上にぼかし処理の影響を受けず、視点中間位置における画質の劣化を低減することができる。
b=m−j …(2)
(2)式を満足する場合、視点位置から観察したときに必要以上にぼかし処理の影響を受けず、視点中間位置における画質の劣化を低減することができる。
また、視点から少しずれたときでも画像のぼけを少なくするには、さらにぼかし幅bを狭くして、視点中間位置での画質劣化とのバランスのよい幅に設定してもよい。
以上をまとめると、下の(3)式を満足することが望ましい。
b≦m−j …(3)
以上をまとめると、下の(3)式を満足することが望ましい。
b≦m−j …(3)
図20は、部分画像幅mおよび視点間隔eと、投射距離Tおよび観察距離Vと、の関係を示す図である。図21は、投射装置の中心間隔pおよび光軸間隔jと、投射距離Tおよび観察距離Vと、の関係を示す図である。
光軸間隔j、短冊幅m、重なり幅dは、以下の(4)〜(6)式で示すことができる。
光軸間隔j、短冊幅m、重なり幅dは、以下の(4)〜(6)式で示すことができる。
j=p×V/(T+V) …(4)
m=e×T/(T+V) …(5)
d=m−j=(e×T−p×V)/(T+V) …(6)
m=e×T/(T+V) …(5)
d=m−j=(e×T−p×V)/(T+V) …(6)
第2実施形態においても、観察者の視点が本来の視点位置から移動した際にも画質の低下が見えにくい表示装置を実現できる、という第1実施形態と同様の効果が得られる。
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図22〜図28を用いて説明する。
第3実施形態の表示装置の基本原理は第1実施形態と同様であり、スクリーンの構成と投射装置の配置が第1実施形態と異なる。
図22は、第3実施形態の表示装置の概略構成図である。図23は、表示装置の平面図である。図24は、スクリーンの斜視図である。
以下の図面において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第3実施形態について、図22〜図28を用いて説明する。
第3実施形態の表示装置の基本原理は第1実施形態と同様であり、スクリーンの構成と投射装置の配置が第1実施形態と異なる。
図22は、第3実施形態の表示装置の概略構成図である。図23は、表示装置の平面図である。図24は、スクリーンの斜視図である。
以下の図面において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図22に示すように、第3実施形態の表示装置31は、スクリーン32と、複数の投射装置PJと、制御装置33と、記憶装置34と、架台35と、を備える。架台35は、スクリーン32および複数の投射装置PJを支持するとともに、制御装置33および記憶装置34を収容する。記憶装置34は、例えば外部のLAN等を通じて入力された画像信号を記憶する。
図23および図24に示すように、スクリーン32は、仮想の中心軸Cを中心とする円筒状の形状を有する。すなわち、中心軸Cに垂直な平面で切断したスクリーン32の断面形状は円形である。スクリーン32は、中心軸Cが鉛直方向を向くように架台35の上に設けられている。スクリーン32は、例えばアクリル製の透明円筒36の外側に、異方性拡散シート37が貼り付けられた構成を有する。異方性拡散シート37は、透明円筒36の鉛直方向Vに広い拡散角を有し、円周方向Rに狭い拡散角を有する。複数の投射装置PJは、スクリーン32の下部に、画像光Lの光軸の水平方向が透明円筒36の中心軸C方向を向き、鉛直方向が斜め上方を向くように配置されている。
図25は、一つの投射装置と一つの視点位置との関係を示す図である。図26は、複数の投射装置と複数の視点位置との関係を示す図である。
図25および図26に示すように、投射装置PJ1〜PJ13は、予め設定した複数の視点S1〜S3に対応して全体画像を複数の部分画像に分割し、再構成した画像を投射する。観察者Mが視点位置から観察することで、元の画像を視認することができる。また、観察者Mの右眼と左眼が別の視点S1,S2に位置するように視点の位置を設定することで、立体視が可能である。
図25および図26に示すように、投射装置PJ1〜PJ13は、予め設定した複数の視点S1〜S3に対応して全体画像を複数の部分画像に分割し、再構成した画像を投射する。観察者Mが視点位置から観察することで、元の画像を視認することができる。また、観察者Mの右眼と左眼が別の視点S1,S2に位置するように視点の位置を設定することで、立体視が可能である。
第3実施形態においても、観察者が視点中間位置に移動する、もしくは観察距離が設定距離と異なる場合には、部分画像の境界での画質劣化が視認される場合がある。そのため、第3実施形態においても、制御装置33は、第1実施形態のマスク処理、もしくは第2実施形態のぼかし処理を行う。
図27は、部分画像幅mおよび視点間隔eと、投射距離Tおよび中心観察距離Dと、の関係を示す図である。図28は、投射装置PJ1〜PJ9の中心間隔pおよび光軸間隔jと、投射距離Tおよび中心観察距離Dと、の関係を示す図である。
第2実施形態のぼかし処理を行う場合、光軸間隔j、部分画像幅m、重なり幅dは、以下の(7)〜(9)式で示すことができる。
また、ぼかし処理を行う範囲の決定方法は、第2実施形態で図18および図19を用いて説明した方法と同じである。
第2実施形態のぼかし処理を行う場合、光軸間隔j、部分画像幅m、重なり幅dは、以下の(7)〜(9)式で示すことができる。
また、ぼかし処理を行う範囲の決定方法は、第2実施形態で図18および図19を用いて説明した方法と同じである。
j=p×(D−R)/(D+T−R) …(7)
m=e×T/(D+T−R) …(8)
図18および図19により、
d=m−j={e×T−p×(D−R)}/(D+T−R) …(9)
m=e×T/(D+T−R) …(8)
図18および図19により、
d=m−j={e×T−p×(D−R)}/(D+T−R) …(9)
第3実施形態においても、観察者の視点が本来の視点位置から移動した際にも画質の低下が見えにくい表示装置を実現できる、という第1、第2実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
表示装置の各構成要素の配置、形状、数等の具体的な構成は、適宜変更が可能である。
表示装置の各構成要素の配置、形状、数等の具体的な構成は、適宜変更が可能である。
1,31…表示装置、2,32…スクリーン、2A…被投射面、3,33…制御装置、20…ローパスフィルター、PJ,PJ1〜PJ13…投射装置、L…画像光、S1〜S9…視点。
Claims (8)
- 被投射面の面内において互いに直交する2つの方向を第1方向および第2方向としたとき、前記第1方向における拡散角が前記第2方向における拡散角よりも大きい特性を有する透過型のスクリーンと、
前記スクリーンの光入射側に設けられ、前記被投射面に画像光をそれぞれ投射する複数の投射装置と、
前記スクリーンの光射出側に前記第2方向に沿って設定された複数の視点において、前記複数の投射装置の各々からそれぞれ投射された前記画像光の一部によって形成される部分画像が前記第2方向に複数並んだ一つの全体画像として視認されるように、前記複数の投射装置に前記画像光を投射させる制御装置と、を備え、
複数の前記部分画像のうちの一つの部分画像を第1の部分画像とし、前記第1の部分画像に隣接する部分画像を第2の部分画像としたとき、
前記制御装置は、前記第1の部分画像と前記第2の部分画像との境界での画像の不連続性を低下させるように、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御することを特徴とする表示装置。 - 前記制御装置は、前記第1の部分画像の前記第2の部分画像との前記境界の近傍の輝度レベルを制御前の輝度レベルよりも低下させるように、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記制御装置は、マスク信号を用いて前記画像信号のマスク処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 前記第1の部分画像に対応する第1の画像信号波形と、前記第2の部分画像に対応する第2の画像信号波形と、は前記境界の近傍において曲線で連続していることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の表示装置。
- 前記制御装置は、前記第1の部分画像および前記第2の部分画像を前記境界の近傍においてぼかすように、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記制御装置は、ローパスフィルターを備え、前記ローパスフィルターを用いて前記画像信号のぼかし処理を行うことを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
- 前記ローパスフィルターのタップ数は、前記境界に最も近い位置で最大値であり、前記境界から離れるにつれて小さくなっていることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
- 前記ローパスフィルターによるぼかし処理の範囲をb、前記部分画像の前記第2方向の幅をm、前記第1の部分画像と前記第2の部分画像との光軸間隔をjとしたとき、
b≦m−j
であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020202786A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 富士フイルム株式会社 | 画像処理装置、投影システム、画像処理方法、及び画像処理プログラム |
WO2021085287A1 (ja) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | ソニー株式会社 | 画像表示装置 |
-
2016
- 2016-02-22 JP JP2016031183A patent/JP2017152784A/ja active Pending
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