JP2018152789A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device.
立体感のある映像を表示する手法として、両眼視差を利用することは一般化しており、立体映像の立体感を向上させるために写っているオブジェクトの奥行き情報をもとに虚像を提示する位置を制御するというアイデアも既に知られている。また、ライトフィールド技術によって、撮影後にピント位置を操作する技術も既に知られている。写真データに撮影距離を記録することは一般的となっており、exifフォーマットで「被写体距離（SubjectDistance）」が定義されている。 The use of binocular parallax as a method for displaying stereoscopic images is common, and the position to present a virtual image based on the depth information of the object in order to improve the stereoscopic effect of the stereoscopic image The idea of controlling is already known. In addition, a technique for operating the focus position after photographing using the light field technique is already known. It is common to record shooting distances in photographic data, and “Subject Distance” is defined in the exif format.
しかし、オブジェクトの奥行き情報のみを使って虚像の位置を決めたのでは不自然になることがあるほか、敢えて実際とは違う距離に見せたいという映像表現上の意図に十分対応できないという問題があった。また、写真・映像の観賞距離を調整することは出来ないという問題があった。 However, if the position of the virtual image is determined using only the depth information of the object, it may become unnatural, and there is a problem that it does not sufficiently cope with the intention in video expression that it is intended to show a distance different from the actual distance. It was. In addition, there is a problem that the viewing distance of photos / videos cannot be adjusted.
特開2016-24273号公報（特許文献１）は、立体画像提示装置が提示する画像の立体感を向上させる目的で、ユーザに提示する虚像の位置を変更自在に構成されており、画像に写っているオブジェクトの奥行き情報をもとに、虚像を提示する位置を変更するアイデアを開示している。しかし、必ずしもオブジェクトの奥行きに忠実に表示することが立体感の表現として最適とは限らない。望遠方向にズームすることを「寄る」、広角方向にズームすることを「引く」と表現することがあるように、撮影時の画角によって距離感は変わる。この点を考慮しなければ不自然になってしまう。また、映像表現上、必ずしも実際の見え方を自然に再現することが良いとは限らない。 Japanese Patent Laying-Open No. 2016-24273 (Patent Document 1) is configured to freely change the position of a virtual image presented to a user for the purpose of improving the stereoscopic effect of an image presented by a stereoscopic image presentation device. The idea of changing the position where the virtual image is presented is disclosed based on the depth information of the object. However, display that is faithful to the depth of the object is not always optimal as a stereoscopic expression. The sense of distance varies depending on the angle of view at the time of photographing so that zooming in the telephoto direction may be expressed as “close” and zooming in the wide-angle direction as “pulling”. If this point is not taken into account, it becomes unnatural. Also, it is not always good to reproduce the actual appearance naturally in terms of video expression.
従って、本発明の目的は、被写体距離とは別に観賞距離という概念を導入することで、より自然な距離感、あるいは映像作者の意図を反映した距離感を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a more natural sense of distance or a sense of distance reflecting the intention of the video creator by introducing the concept of viewing distance apart from subject distance.
本発明の画像表示装置は、撮影した被写体の画像を虚像として表示する装置であって、前記被写体の距離に、撮影時の画角と観賞時の前記画角と同一方向の視野角との関係を関数として組み合わせて、観賞距離を算出し、前記虚像をユーザから観賞距離だけ離れた位置に表示することを特徴とする。 The image display device of the present invention is a device that displays an image of a photographed subject as a virtual image, and the relationship between the angle of view at the time of photographing and the viewing angle in the same direction as the angle of view at the time of viewing is the distance of the subject. Are combined as a function to calculate the viewing distance, and the virtual image is displayed at a position away from the user by the viewing distance.
本発明の画像表示装置によれば、被写体距離とは別に観賞距離という概念を導入することで、より自然な距離感、あるいは映像作者の意図を反映した距離感をユーザに感じさせることができる。 According to the image display device of the present invention, by introducing the concept of viewing distance in addition to subject distance, it is possible to make the user feel a more natural sense of distance or a sense of distance reflecting the intention of the video creator.
本発明の画像表示装置は、撮影した被写体の画像を虚像として表示する装置であって、前記被写体の距離に、撮影時の画角と観賞時の前記画角と同一方向の視野角との関係を関数として組み合わせて、観賞距離を算出し、前記虚像をユーザから観賞距離だけ離れた位置に表示することを特徴とする。 The image display device of the present invention is a device that displays an image of a photographed subject as a virtual image, and the relationship between the angle of view at the time of photographing and the viewing angle in the same direction as the angle of view at the time of viewing is the distance of the subject. Are combined as a function to calculate the viewing distance, and the virtual image is displayed at a position away from the user by the viewing distance.
本発明に用いる観賞距離の概念を図１を用いて説明する。通常の写真や映像を撮影する場合、被写体距離（カメラ等の撮影装置から被写体までの距離）は数十cmから無限遠の間にわたっている。花や昆虫を撮影する場合は被写体距離は数十cm程度と短く、人物を撮影する場合は数m程度であり、風景を撮影する場合は数km〜無限遠と、撮影する被写体によって被写体距離は幅広く変化する。 The concept of the viewing distance used in the present invention will be described with reference to FIG. When shooting a normal photograph or video, the subject distance (the distance from the photographing device such as a camera to the subject) ranges from several tens of centimeters to infinity. When shooting flowers and insects, the subject distance is as short as several tens of centimeters. When shooting a person, it is about several meters.When shooting a landscape, the distance is from several kilometers to infinity. It varies widely.
一方、撮影した写真や映像を鑑賞する場合、写真や映像とユーザの目との間の距離は写真・映像の表示方法によってほぼ決まる。例えば、ポストカードやA4プリントで印刷した場合は距離は数十cm程度であり、大伸ばしで額に入れて鑑賞する場合は距離は１m〜数m程度であり、映画館で上映する場合は距離は数十m程度である。このように写真や映像とユーザの目との間の距離は写真・映像をどのような方法で表示するかによって決まり、その写真・映像の被写体距離に比例して決まるものではない。 On the other hand, when viewing a photograph or video taken, the distance between the photo or video and the user's eyes is almost determined by the display method of the photo / video. For example, the distance is about several tens of centimeters when printed on a postcard or A4 print, the distance is about 1m to several meters when viewing in a frame with a large stretch, and the distance when screening in a movie theater Is about several tens of meters. As described above, the distance between the photograph or video and the user's eyes is determined by how the photograph / video is displayed, and is not determined in proportion to the subject distance of the photo / video.
そのため、撮影した被写体の写真・映像を虚像として表示する装置において、写真・映像の被写体距離に応じて虚像の位置を定めてしまうと、ユーザはかえって距離感を不自然だと感じてしまう。そこで本発明は、その写真・映像が実物としてどのように表示するものであるかを考慮して、虚像を表示する位置を決定する。「観賞距離」は、そのような虚像を表示する位置とユーザの目との間の距離を意味する。 For this reason, in a device that displays a photograph / video of a photographed subject as a virtual image, if the position of the virtual image is determined according to the subject distance of the photo / video, the user will perceive the sense of distance as unnatural. Therefore, the present invention determines the position for displaying the virtual image in consideration of how the photograph / video is displayed as a real object. “Viewing distance” means the distance between the position where such a virtual image is displayed and the user's eyes.
撮影した被写体の写真・映像がどのように表示するものであるかは、写真・映像の被写体距離と、撮影時の画角と鑑賞時の視野角により決まる。すなわち、被写体距離が同じであっても、望遠方向にズームすることを「寄る」、広角方向にズームすることを「引く」と表現することがあるように、撮影時の画角により距離感が変わる。また撮影時の画角と鑑賞時の視野角とが異なる場合、被写体距離をもとに虚像の位置を定めて実際の見え方を再現することが、必ずしもユーザの目に自然に映るとは限らない。 How a photograph / video of the photographed subject is displayed is determined by the subject distance of the photograph / video, the angle of view at the time of photographing, and the viewing angle at the time of viewing. In other words, even when the subject distance is the same, zooming in the telephoto direction is sometimes expressed as “close”, and zooming in the wide-angle direction is expressed as “pulling”. change. Also, if the angle of view at the time of shooting differs from the viewing angle at the time of viewing, it is not always natural for the user's eyes to reproduce the actual appearance by determining the position of the virtual image based on the subject distance. Absent.
また被写体の写真・映像の虚像を写す観賞距離Lv1は、撮影時の画角をαとし、観賞時の上記画角と同一方向の視野角をβとし、被写体距離をLtとしたとき、観賞距離Lv1は、
Lv = Lt × tan(α/2)/tan(β/2) ・・・（式１）
で表されるのが好ましい。被写体距離をLtとし、撮影時の垂直方向の画角をαとしたとき、被写体の写真・映像の垂直方向の長さHtは、
Ht = 2Lt ×tan(α/2) ・・・（式２）
で表される。また観賞距離をLv1とし、観賞時の上記画角と同一方向の視野角をβとしたとき、写真・映像の虚像の垂直方向の長さHvは、
Hv = 2Lv ×tan(β/2) ・・・（式３）
で表される。視野角を考慮した虚像の垂直方向の長さHvが、被写体の写真・映像の垂直方向の長さHtと等しいときに、被写体が実物大に映るので、Ht= Hvとすると、式２及び式３から式１が導かれる。
The viewing distance L v1 for capturing a virtual image of the subject's photograph / video is α when the viewing angle is set to α, the viewing angle in the same direction as the viewing angle is set to β, and the subject distance is set to L t . Ornamental distance L v1
L v = L t × tan (α / 2) / tan (β / 2) (Formula 1)
It is preferable to be represented by When the subject distance is L t and the vertical angle of view at the time of shooting is α, the vertical length H t of the photograph / video of the subject is
H t = 2L t × tan (α / 2) (Equation 2)
It is represented by Also, when the viewing distance is L v1 and the viewing angle in the same direction as the viewing angle at the time of viewing is β, the vertical length H v of the virtual image of the photograph / video is
H v = 2L v × tan (β / 2) (Formula 3)
It is represented by When the vertical length H v of the virtual image in consideration of the viewing angle is equal to the vertical length H t of the subject's photo / video, the subject appears in full size, so if H t = H v , Equation 1 is derived from Equation 2 and Equation 3.
被写体距離に加えて、撮影時の画角と観賞時の視野角を考慮して、観賞距離を変化させることにより、ユーザが自然と感じる距離感を実現できる。撮影時の画角はどの方向の画角であっても良いが、垂直方向の画角であるのが好ましい。また被写体距離及び撮影時の画角は被写体の写真・映像にデータとして記録されているのが好ましい。 By changing the viewing distance in consideration of the field angle at the time of shooting and the viewing angle at the time of viewing in addition to the subject distance, it is possible to realize a sense of distance that the user feels natural. The angle of view at the time of shooting may be any angle of view, but is preferably the angle of view in the vertical direction. The subject distance and the angle of view at the time of photographing are preferably recorded as data in the photograph / video of the subject.
このように観賞距離Lv1が撮影時の画角αのtan(α/2)と比例し、観賞時の視野角βのtan(β/2)と反比例する関数により決まることにより、ユーザが自然と感じる距離感を実現できる。観賞距離は、被写体距離Ltに対して、
1/Lv2 = 1/(Lt × tan(α/2)/tan(β/2))＋a ・・・（式４）
（ただし、aは-0.13〜0.13（m-1）である。）で表される観賞距離Lv2としても良い。このように観賞距離は、ユーザの視度や好み、人間の目がピント位置によって距離感を知覚する精度、写真・映像の被写界深度等を考慮して、ある程度幅を持たせることができる。すなわち、撮影時の画角αと観賞時の視野角βとの関係：tan(α/2)/tan(β/2)に応じて観賞距離Lv2を変化させることが重要であり、それにより静止画が切り替わる場合や動画であってもユーザが自然と感じる距離感が実現できる。
In this way, the viewing distance L v1 is proportional to the tan (α / 2) of the field angle α at the time of shooting and is determined by a function that is inversely proportional to the tan (β / 2) of the viewing angle β at the time of viewing. A sense of distance can be realized. The viewing distance is relative to the subject distance L t
1 / L v2 = 1 / (L t × tan (α / 2) / tan (β / 2)) + a (Formula 4)
(Where, a is. A -0.13~0.13 (m -1)) may be viewing distance L v2 represented by. In this way, the viewing distance can be widened to some extent in consideration of the diopter and preference of the user, the accuracy with which the human eye perceives the sense of distance according to the focus position, the depth of field of the photograph / video, etc. . That is, it is important to change the viewing distance L v2 according to the relationship between the viewing angle α during shooting and the viewing angle β during viewing: tan (α / 2) / tan (β / 2). Even when a still image is switched or even a moving image, a sense of distance that the user feels natural can be realized.
式４に、さらに矯正効果を付加することができる。すなわち、観賞距離は、被写体距離Ltに対して、
1/Lv3 = 1/(Lt × tan(α/2)/tan(β/2))―b＋a ・・・（式５）
（ただし、aは-0.13〜0.13（m-1），bはディオプター値である。）で表される観賞距離Lv3としても良い。bはユーザが普段使用している眼鏡のディオプター値とするのが好ましい。例えば、初期近視のディオプターは-1D以下であり、軽度近視の場合は-1D〜-3D、中等度近視の場合は-3D〜-6D、強度近視の場合は-6D〜-10D、最強度近視の場合は-10D〜-15D、極度近視の場合は-15Dを超える。例えば、中等度近視で普段-4.0Dの眼鏡を使用しているユーザの場合、式５の補正値（―b＋a）は4.0±0.13 (m-1)の範囲内にあればよい。
A correction effect can be further added to Equation 4. That is, the viewing distance is relative to the subject distance L t .
1 / L v3 = 1 / (L t × tan (α / 2) / tan (β / 2)) − b + a (Formula 5)
(Where, a is -0.13~0.13 (m -1), b is the diopter value.) May be viewing distance L v3 expressed by. It is preferable that b be a diopter value of the glasses normally used by the user. For example, the diopter for initial myopia is -1D or less, -1D to -3D for mild myopia, -3D to -6D for moderate myopia, -6D to -10D for high myopia, and the most intense myopia -10D to -15D for, and -15D for extreme myopia. For example, for a user who is moderately myopic and normally uses −4.0D glasses, the correction value (−b + a) of Equation 5 may be in the range of 4.0 ± 0.13 (m −1 ).
図２に示すように、マイクロディスプレイ10と接眼レンズ11の中心との間の距離cを調節することにより、観賞距離を制御することができる。虚像と接眼レンズ11の中心との間の距離をdとし、接眼レンズ11の焦点距離をfとすると、
1/f = 1/c - 1/d ・・・（式６）
の関係を満たす。接眼レンズ11の焦点距離fは固有の値であるため、距離dが決まれば距離cが求まる。従って、所望の観賞距離を実現するために、距離cを適宜調節する。
As shown in FIG. 2, the viewing distance can be controlled by adjusting the distance c between the micro display 10 and the center of the eyepiece 11. If the distance between the virtual image and the center of the eyepiece lens 11 is d, and the focal length of the eyepiece lens 11 is f,
1 / f = 1 / c-1 / d (Formula 6)
Satisfy the relationship. Since the focal length f of the eyepiece 11 is a unique value, the distance c can be obtained if the distance d is determined. Therefore, the distance c is appropriately adjusted in order to realize a desired viewing distance.
本発明の一実施例による画像表示装置１を図3(a)及び図3(b)に示す。画像表示装置１は、左右の目に対応する一対のマイクロディスプレイ10と、一対の接眼レンズ11とを有し、ユーザの頭に装着するヘッドマウントディスプレイである。被写体の写真・映像が一対のマイクロディスプレイ10にそれぞれ表示され、マイクロディスプレイ10と接眼レンズ11の中心との間の距離を調節することにより、ユーザの目から所定の観賞距離Lvだけ離れた位置に被写体の写真・映像の虚像を映し出すことができる。 An image display device 1 according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). The image display device 1 is a head-mounted display that has a pair of micro displays 10 corresponding to left and right eyes and a pair of eyepieces 11 and is mounted on a user's head. Photos and video object is displayed on a pair of micro-display 10, by adjusting the distance between the center of the micro display 10 and the eyepiece 11, a position away from the eyes of the user by a predetermined viewing distance L v You can project a virtual image of the subject's photo / video.
被写体の写真・映像の虚像は２次元的に表示することもできるが、一対のマイクロディスプレイ10に異なる写真・映像を表示することにより、立体視の原理により３次元的に表示することもできる。また被写体画像としてライトフィールドデータをもとに平面画像として処理したものを用いても良い。その際、ライトフィールドデータのリフォーカス位置までの距離を被写体距離とするのが好ましい。 A virtual image of a photograph / video of a subject can be displayed two-dimensionally, but by displaying different photos / videos on a pair of microdisplays 10, it can also be displayed three-dimensionally based on the principle of stereoscopic vision. Alternatively, a subject image processed as a planar image based on light field data may be used. At this time, the distance to the refocus position of the light field data is preferably set as the subject distance.
観賞距離Lvが人間がピントを合わせやすい距離より短い場合、観賞距離Lvはその下限値とするのが好ましい。その場合、ユーザには写真・映像が同じ大きさに見えるように、虚像の大きさをプログラム処理で調整する。具体的には、観賞距離Lvが人間が自然にピントを合わせられる最も短い距離（最短焦点可能距離）よりも小さい場合、観賞距離を最短焦点可能距離とするのが好ましい。最短焦点可能距離は一般的に15 cm程度である。一連の映像（映像全体・あるいはカット割りの間のワンシーン）の中での最短観賞距離がわかっている場合は、最短観賞距離が15 cmとなるように補正を行うのが好ましい。例えば、補正しない場合の最短観賞距離が15 cm未満である場合、補正後の最短観賞距離が15 cmになるように、全ての観賞距離に15 cmと最短観賞距離との差を加算するか、全ての観賞距離に15 cmと最短観賞距離との比を乗算するのが望ましい。 When the viewing distance Lv is shorter than the distance at which a person can easily focus, the viewing distance Lv is preferably set to the lower limit. In that case, the size of the virtual image is adjusted by program processing so that the user can see the same size of the photograph / video. Specifically, if the viewing distance L v is smaller than the shortest distance a person is focused naturally (shortest focal distance), that the viewing distance and the shortest focal distance preferable. The shortest focusable distance is generally about 15 cm. When the shortest viewing distance in a series of images (the whole image or one scene between cuts) is known, it is preferable to perform correction so that the shortest viewing distance is 15 cm. For example, if the minimum viewing distance without correction is less than 15 cm, add the difference between 15 cm and the minimum viewing distance to all viewing distances so that the corrected minimum viewing distance is 15 cm, It is desirable to multiply all viewing distances by the ratio of 15 cm to the shortest viewing distance.
観賞距離の異なる画像に切り替わる際、前の画像の観賞距離から次の画像の観賞距離まで段階的に変化していくのが好ましい。画像表示装置１により複数の画像を連続的に写す場合、前の画像の観賞距離Lvから次の画像の観賞距離Lv’に直に移行すると、眼のピント調整に負担がかかる。そのため、例えば、前の画像の観賞距離Lvが次の画像の観賞距離Lv’よりも短いときは、両画像の観賞距離の差Lv’−Lvを複数に分割して、観賞距離を段階的に変化させていくことにより、眼のピント調整が自然に正しい方向に促される。さらに、観賞距離の遠い画像から近い画像に切り替わるときは、画像中央、あるいはピントが合っている主要被写体の位置から次の写真が表れ、そこを起点として画面に全体に広がっていくようにすれば、眼のピント調整が自然に正しい方向に促される。 When switching to an image with a different viewing distance, it is preferable that the viewing distance changes stepwise from the viewing distance of the previous image to the viewing distance of the next image. If the image display apparatus 1 copy multiple images continuously, the operation immediately moves to viewing distance L v 'ornamental distance L v from the next image of the previous image, such strain on focus adjustment of the eye. Therefore, for example, viewing distance L v of the previous image viewing distance L v of the next image 'is shorter than the difference L v ornamental distance between both images' by dividing the -L v into a plurality of viewing distance By gradually changing the angle, the focus adjustment of the eye is naturally urged in the correct direction. In addition, when switching from an image with a long viewing distance to a close image, the next photo appears from the center of the image or the position of the main subject in focus, and it spreads throughout the screen starting from there. The focus of the eye is naturally urged in the right direction.
また観賞距離Lvはユーザの意図に基づいて適宜補正できるようにしても良い。ユーザは撮影時の画角αと観賞時の視野角βに応じて算出された観賞距離Lvに表示された虚像を参照し、ユーザの意図に応じて写真・映像の特定の部分の観賞距離Lvを変更できる。それによりユーザが自然と感じる距離感で写真・映像を写しながらも、ユーザの意図する箇所の観賞距離を短くして強調したりすることもできる。 The viewing distance Lv may be appropriately corrected based on the user's intention. The user refers to the virtual image displayed at the viewing distance L v calculated according to the viewing angle α at the time of shooting and the viewing angle β at the time of viewing, and the viewing distance of a specific part of the photograph / video according to the user's intention L v can be changed. As a result, while the photograph / video is taken with a sense of distance that the user feels natural, the viewing distance of the part intended by the user can be shortened and emphasized.
以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例１
画角を一定にして被写体に近接する一例を図4(a)及び図4(b)を用いて以下説明する。垂直方向の画角αを30°として被写体（人物）の全身を撮影した後、画角αを変えずに被写体に近接し、その顔のアップを撮影した（図4(a)）。その時、図4(b)に示すように、被写体（人物）との距離LtはL1：336cmからL2：56cmに変化した。図3(a)及び図3(b)に示す視野角βが30°及び40°のヘッドマウントディスプレイ１を用いる場合の式１の観賞距離Lv1を及び式４の観賞距離Lv2をそれぞれ求めた。式４のaは-0.13〜0.13（m-1）の範囲とした。得られた結果を表１に示す。
Example 1
An example of approaching the subject with a constant angle of view will be described below with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). After shooting the whole body of the subject (person) with a vertical angle of view α of 30 °, the subject was close to the subject without changing the angle of view α and the face up was photographed (FIG. 4 (a)). At that time, as shown in FIG. 4B, the distance L t to the subject (person) changed from L 1 : 336 cm to L 2 : 56 cm. Obtaining the viewing distance L v1 of Equation 1 and the viewing distance L v2 of Equation 4 when using the head mounted display 1 with viewing angles β of 30 ° and 40 ° shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), respectively. It was. “A” in Formula 4 was set to a range of −0.13 to 0.13 (m −1 ). The obtained results are shown in Table 1.
虚像の垂直方向の長さは、被写体の垂直方向の長さに、被写体距離Ltに対する観賞距離Lvの比（Lv/Lt）を乗算することにより得られる。画角αと視野角βが等しい場合は、被写体距離Ltと観賞距離Lv1が同じであり、視野角βが40°と画角αの30°より広い場合、観賞距離Lv1は被写体距離Ltと比べて短くなる。いずれの場合でもユーザから式１の観賞距離Lv1だけ離れた位置に実物大の虚像が表示される。このように実際の被写体距離Ltを虚像位置として再現するのではなく、画角α及び視野角βに応じて、観賞距離を設定することにより、ユーザが自然に感じる距離感が得られる。 The vertical length of the virtual image is obtained by multiplying the vertical length of the subject by the ratio of the viewing distance L v to the subject distance L t (L v / L t ). When the angle of view α is equal to the viewing angle β, the subject distance L t and the viewing distance L v1 are the same, and when the viewing angle β is 40 ° and wider than the viewing angle α of 30 °, the viewing distance L v1 is the subject distance. Shorter than L t . In any case, a full-size virtual image is displayed at a position away from the user by the viewing distance L v1 of Equation 1. Thus instead of reproducing the actual subject distance L t as a virtual image position, depending on the angle α and the view angle beta, by setting the viewing distance, the distance feeling felt by the user naturally obtained.
またユーザの観賞距離Lv2の範囲（234〜596 cm）であれば、ユーザが自然に感じる距離感が得られる。ユーザの視度や好みに応じて式４のaを設定することにより、そのユーザにとって最適な距離感が得られる。例えば、a = -0.1とした場合、被写体の全身を視野角β＝30°で見た時の観賞距離Lv2は251 cmとなる。その際、虚像の大きさは、観賞距離Lv1に表示される場合と同じ大きさ（実物大）としても良い。他の実施例の場合も同様である。また式５の観賞距離Lv3を用いることにより矯正効果を付加することができる。例えば、式５においてb = -4.0，a = 0とした場合、被写体の全身を視野角β＝30°で見た時の観賞距離Lv3は23 cmとなる。 Also it is in the range of viewing distance L v2 of the user (234~596 cm), the sense of distance that the user feel naturally obtained. By setting a in Expression 4 according to the diopter and preference of the user, a sense of distance optimal for the user can be obtained. For example, when a = −0.1, the viewing distance L v2 when the whole body of the subject is viewed at the viewing angle β = 30 ° is 251 cm. At this time, the size of the virtual image may be the same size (actual size) as that displayed at the viewing distance L v1 . The same applies to the other embodiments. Further, the correction effect can be added by using the viewing distance Lv3 of Formula 5. For example, when b = −4.0 and a = 0 in Equation 5, the viewing distance L v3 when the whole body of the subject is viewed at the viewing angle β = 30 ° is 23 cm.
実施例２
画角を一定にして被写体に近接する別の例を図5(a)及び図5(b)を用いて以下説明する。画角αを20°として、実施例１と同じ被写体（人物）の全身を撮影した後、画角αを変えずに被写体に近接し、その顔のアップを撮影した（図5(a)）。被写体の全身と顔アップの画像の縦長さは実施例１と同じとした。その時、図5(b)に示すように、被写体（人物）との距離LtはL3：510 cmからL4：85 cmに変化した。図3(a)及び図3(b)に示す視野角βが30°及び40°のヘッドマウントディスプレイ１を用いる場合の観賞距離Lv1及び観賞距離Lv2をそれぞれ求めた。得られた結果を表２に示す。
Example 2
Another example of approaching the subject with a constant angle of view will be described below with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b). After photographing the whole body of the same subject (person) as in Example 1 with an angle of view α of 20 °, the close-up of the subject was photographed without changing the angle of view α (FIG. 5 (a)). . The vertical length of the image of the subject's whole body and face-up was the same as in Example 1. At that time, as shown in FIG. 5B, the distance L t to the subject (person) changed from L 3 : 510 cm to L 4 : 85 cm. The viewing distance L v1 and the viewing distance L v2 when using the head mounted display 1 with the viewing angles β of 30 ° and 40 ° shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) were obtained, respectively. The obtained results are shown in Table 2.
実施例１と同様に被写体の全身と顔アップを実物大で虚像として表されるが、実施例１よりも画角αが20°と小さく、被写体距離Ltは異なるが、観賞時に見える被写体の角度は同じであるため、観賞距離Lvは実施例１と同じ値となる。 Similar to the first embodiment, the entire body and face-up of the subject are represented as a real size virtual image, but the angle of view α is smaller than 20 ° and the subject distance L t is different from that of the first embodiment. Since the angles are the same, the viewing distance Lv is the same value as in the first embodiment.
実施例３
被写体距離を一定にしてズームする一例を図6(a)〜図6(c)を用いて以下説明する。画角αを20°として、実施例１と同じ被写体（人物）の全身を撮影した（図6(a)）。被写体（人物）との距離Ltは336 cmであった。被写体距離Ltを一定にしてズームし、その顔のアップを撮影した（図6(b)）。被写体（人物）との距離LtはL5：336 cmとL6：336 cmで同じであった。被写体の全身と顔アップの画像の縦長さは実施例１と同じとした。図3(a)及び図3(b)に示す視野角βが30°及び40°のヘッドマウントディスプレイ１を用いる場合の観賞距離Lv1及び観賞距離Lv2をそれぞれ求めた。得られた結果を表３に示す。
Example 3
An example of zooming with a constant subject distance will be described below with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (c). The whole body of the same subject (person) as in Example 1 was photographed with an angle of view α of 20 ° (FIG. 6 (a)). The distance L t to the subject (person) was 336 cm. The subject distance L t was kept constant and zoomed to photograph the close-up of the face (FIG. 6 (b)). The distance L t to the subject (person) was the same at L 5 : 336 cm and L 6 : 336 cm. The vertical length of the image of the subject's whole body and face-up was the same as in Example 1. The viewing distance L v1 and the viewing distance L v2 when using the head mounted display 1 with the viewing angles β of 30 ° and 40 ° shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) were obtained, respectively. The obtained results are shown in Table 3.
被写体の顔アップを被写体距離Ltを変えずにズームにより撮影しているので、被写体距離Ltが変わらない場合でも、被写体をズームすることにより、例えば視野角βが30°の場合は観賞距離Lv1が336 cmから56 cmに変化する。被写体にズームすると、実施例１よりも画角αが約5°と非常に小さく、被写体距離Ltが長いが、観賞時に見える被写体の角度は同じであるため、観賞距離Lvは実施例１と同じ値となる。ズームする際、前の画像の観賞距離と次の画像の観賞距離の差（280 cm）を複数に分割して、観賞距離を段階的に変化させても良い。 Because it is taken by the zoom to face up the subject without changing the subject distance L t, even if the subject distance L t does not change, by zooming the subject, for example, when viewing angle β is 30 ° viewing distance Lv 1 changes from 336 cm to 56 cm. Zooming the subject, angle α is about 5 ° and much smaller than in Example 1, since it is long object distance L t, the angle of an object visible when viewing are the same, ornamental distance L v Example 1 The same value as When zooming, the viewing distance may be changed stepwise by dividing the difference (280 cm) between the viewing distance of the previous image and the viewing distance of the next image.
実施例１〜３に示すように、被写体距離Ltに画角α及び視野角βの関係を関数として組み合わせて、観賞距離Lvを求めることにより、ユーザが鑑賞するときに自然な距離感が得られる。 As shown in the first to third embodiments, by combining the subject distance L t with the relationship between the angle of view α and the viewing angle β as a function and obtaining the viewing distance L v , a natural sense of distance can be obtained when the user views. can get.
実施例４
画角を一定にして被写体を接写する一例を図7(a)及び図7(b)を用いて以下説明する。画角αを30°として被写体（花瓶の花）の全体を撮影した後、画角αを変えずに被写体に近接し、その花のアップを撮影した（図4(a)）。その時、図4(b)に示すように、被写体（花瓶の花）との距離LtはL9：35 cmからL10：3.5 cmに変化した。図3(a)及び図3(b)に示す視野角βが30°及び40°のヘッドマウントディスプレイ１を用いる場合の観賞距離Lv1及び観賞距離Lv2をそれぞれ求めた。得られた結果を表４に示す。
Example 4
An example of close-up shooting of a subject with a constant angle of view will be described below with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b). After shooting the entire subject (flowers in the vase) with an angle of view α of 30 °, the close-up of the subject was photographed without changing the angle of view α (FIG. 4 (a)). At that time, as shown in FIG. 4 (b), the distance L t to the subject (vase flower) changed from L 9 : 35 cm to L 10 : 3.5 cm. The viewing distance L v1 and the viewing distance L v2 when using the head mounted display 1 with the viewing angles β of 30 ° and 40 ° shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) were obtained, respectively. Table 4 shows the obtained results.
いずれの場合も観賞距離Lv1が15 cm未満であるため、観賞距離Lv1のうち最短の最短観賞距離を最短焦点可能距離に補正しても良い。視野角βが40°の場合、最短焦点可能距離を15 cmとすると、顔アップの観賞距離Lv1（最短観賞距離）が2.58 cmであるため、全ての観賞距離に12.42 cmを加えるか、全ての観賞距離を5.8倍しても良い。観賞距離Lv2を用いる場合も同様である。 In any case, since the viewing distance L v1 is less than 15 cm, the shortest shortest viewing distance of the viewing distance L v1 may be corrected to the shortest focusable distance. If the viewing angle β is 40 ° and the shortest possible focus distance is 15 cm, the face-up viewing distance L v1 (shortest viewing distance) is 2.58 cm, so add 12.42 cm to all viewing distances or all The viewing distance may be multiplied by 5.8. The same applies when the viewing distance L v2 is used.
また式１及び式４で得られた観賞距離Lv1，Lv2の最短観賞距離が15 cm未満である場合であっても、その観賞距離Lv1，Lv2を用いても良い。観賞距離Lv1，Lv2が短いと、人間のピント能力が追いつかずに、虚像がボケて見えてしまうが、それにより接写による臨場感が得られる。 Even when the shortest viewing distances of the viewing distances L v1 and L v2 obtained by Expressions 1 and 4 are less than 15 cm, the viewing distances L v1 and L v2 may be used. When the viewing distances L v1 and L v2 are short, the human focus ability does not catch up and the virtual image appears blurred, which gives a sense of realism by close-up.
１・・・画像表示装置
10・・・マイクロディスプレイ
11・・・接眼レンズ
1. Image display device
10 ... Micro display
11 ... Eyepiece
Claims (13)
前記被写体の距離に、撮影時の画角と観賞時の前記画角と同一方向の視野角との関係を関数として組み合わせて、観賞距離を算出し、
前記虚像をユーザから観賞距離だけ離れた位置に表示することを特徴とする画像表示装置。 A device that displays a captured image of a subject as a virtual image,
Combining the distance of the subject as a function with the angle of view at the time of shooting and the viewing angle in the same direction as the angle of view at the time of viewing, to calculate the viewing distance,
An image display device, wherein the virtual image is displayed at a position away from a user by a viewing distance.
撮影時の画角をαとし、観賞時の前記画角と同一方向の視野角をβとし、被写体距離をLtとしたとき、観賞距離Lvは、
Lv = Lt × tan(α/2)/tan(β/2) ・・・（式１）
で表されることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
When viewing angle is α, viewing angle in the same direction as viewing angle is β, subject distance is L t , viewing distance L v is
L v = L t × tan (α / 2) / tan (β / 2) (Formula 1)
An image display device characterized by the following.
撮影時の画角をαとし、観賞時の前記画角と同一方向の視野角をβとし、被写体距離をLtとしたとき、観賞距離Lvは、
1/Lv = 1/(Lt × tan(α/2)/tan(β/2))＋a ・・・（式２）
（ただし、aは-0.13〜0.13（m-1）である。）で表されることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
When viewing angle is α, viewing angle in the same direction as viewing angle is β, subject distance is L t , viewing distance L v is
1 / L v = 1 / (L t × tan (α / 2) / tan (β / 2)) + a (Expression 2)
(However, a is -0.13-0.13 (m < -1 >).) The image display apparatus characterized by the above-mentioned.
前記画像表示装置はヘッドマウントディスプレイであることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to any one of claims 1 to 3,
The image display device is a head-mounted display.
観賞距離の異なる画像に切り替わる際、前の画像の観賞距離から次の画像の観賞距離まで段階的に変化していくことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to any one of claims 1 to 5,
An image display device characterized in that, when switching to an image with a different viewing distance, the viewing distance changes stepwise from the viewing distance of the previous image to the viewing distance of the next image.
前記被写体画像に被写体距離及び撮影時の画角のデータが記録されていることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
An image display device in which data of an object distance and an angle of view at the time of photographing are recorded in the object image.
前記被写体画像は２次元又は３次元に表示されることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
An image display device, wherein the subject image is displayed two-dimensionally or three-dimensionally.
前記被写体画像はライトフィールドデータをもとに平面画像として処理したものであって、前記ライトフィールドデータのリフォーカス位置までの距離を前記被写体距離とすることを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
The image display apparatus, wherein the subject image is processed as a planar image based on light field data, and a distance to a refocus position of the light field data is set as the subject distance.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021024827A1 (en) * | 2019-08-08 | 2021-02-11 | ソニー株式会社 | Surgical image display system, image processing device, and image processing method |
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2017
- 2017-03-14 JP JP2017049021A patent/JP6809312B2/en active Active
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|---|---|---|---|---|
| WO2021024827A1 (en) * | 2019-08-08 | 2021-02-11 | ソニー株式会社 | Surgical image display system, image processing device, and image processing method |
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