JP2018504014A - 三次元の外観を有する画像の再生方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、各眼（２）に対して、可変焦点距離を備えたレンズ（３）と、一連の画像が高速で再生されるスクリーン（４）とを使用して、三次元の外観を有する画像を再生する方法に関し、各画像が部分に分割され、それぞれの画像部分とレンズ（３）の焦点距離（ｄ１、ｄ２、ｄ３）とを関連付け、画像部分をスクリーン（４）で連続的に再生し、それぞれの再生される画像部分に関して、焦点を合わせることにおいて眼（２）の調整を刺激するために、それぞれのレンズ（３）の焦点距離（ｄ１、ｄ２、ｄ３）を調節するようにする。

Description

本発明は、三次元の外観を有する画像を再生する娯楽システムに関し、本発明は、異なる焦点距離で画像部分を迅速に表示することによって、ユーザが輻輳及び調整を伴って視覚を用いるようにして、ユーザの眼の前で一連の画像を再生する方法を提示する。この方法はコンピュータによって自動的に行うことができる。

三次元（３Ｄ）の外観を有する画像を再生することが、ビデオゲーム又は映画産業のような娯楽産業での今日の標準的な実務であり、そこではユーザが三次元の外観を有すると知覚する二次元画像をユーザの眼の前に再生する。

今日使用されているシステムは立体視覚に基づいており、ユーザは、平面的な（二次元の）支持体上に表された三次元物体の画像を、ある容積の外観を有するものとして知覚する。立体視覚は、同一であるが異なる視点からの２つの二次元画像、眼ごとに１つの映像を得る人間の眼の能力に基づいており、それにより人間の脳は、２つの二次元画像を処理してそれらを三次元画像として捉えることを担う。

その点において、例えば、今日使用されているいくつかのシステムは、カラーフィルタ、偏光フィルタ、又は時系列選択バリアフィルタを使用して分離することができる２つの二次元画像の同時投影に基づいており、一方の映像は右眼によって見られ、他方は左眼によって見られ、脳は受け取った情報を処理して、ユーザに眼の前に示された２つの二次元画像を三次元画像として知覚させることを担う。

しかしながら、これらのシステムを用いて受け取った画像の知覚は、眼球がそれに示された異なる三次元物体に焦点を合わせるために働かないので、現実の三次元物体を観察しているときに受け取る画像と類似しない。言い換えれば、これらのシステムが使用される時、眼の水晶体と画像が再生される平面支持体との間の距離が常に一定に保たれるので、光学レンズのように働く眼の水晶体は、その前に示される画像に焦点を合わせるために調整されない。

したがって、より現実に近い三次元の感覚でユーザによって知覚されることができる画像を平面支持体上に再生する方法が必要である。

本発明によれば、三次元の外観を有する画像を再生する方法が提案され、そこではユーザの眼の前で一連の画像が高速に再生され、異なる距離に焦点を合わせるために眼が調整されなければならないようにして、ユーザが現実に近い三次元の視覚の感覚を得る。

画像を再生する方法は、ユーザの各眼に対して、可変焦点距離レンズとそれぞれの再生画像について最大で３０ｍｓの高速で一連の画像を再生するディスプレイとからなる１つのアセンブリを使用する。

可変焦点距離レンズとディスプレイとからなるアセンブリはコンピュータに接続され、そのコンピュータは、ディスプレイに再生される画像を制御し、ディスプレイに再生される画像に応じてレンズの焦点距離を変更する。本発明の観念では、焦点距離は、可変焦点距離レンズの視覚中心とレンズが合わせる焦点との間の距離として理解される。

本発明の画像を再生する方法は、以下を含む。
−一連の画像の各画像を画像部分に分割するステップと、
−可変焦点距離レンズの焦点距離を各画像部分に関連付けるステップと、
−前のステップで設定された関連付けに応じて、ディスプレイに再生される各画像部分について可変焦点距離レンズの焦点距離を調節しながら画像部分をディスプレイに連続的に再生し、それぞれの再生される画像部分に焦点を合わせるために眼の調整を生じさせるステップ。

したがって、ユーザと画像が再生されるディスプレイとの間の実際の距離は常に同じであるが、ユーザの眼はレンズの焦点距離を変えることによって異なる距離で焦点を合わせなければならないようにされる。したがって、ディスプレイに表示された画像部分は、ユーザが現実世界の状況でそれらを観察しているであろう距離で焦点が合う。その点において、現実にはユーザに近い物体を含む画像部分は短い距離で焦点が合うようにされ、一方で現実ではユーザから遠い物体を含む画像部分は、より遠い距離で焦点が合うようにされる。

ユーザがディスプレイに表示された物体を３Ｄで見る感覚を有するように、可変焦点距離レンズの焦点距離は、ディスプレイに再生される各画像について少なくとも６０回／秒で調節される。

各画像部分は、幅、高さ、及び奥行に従ってコード化される。したがって、本発明の一例によれば、レンズの焦点距離は、レンズと画像部分の奥行の中心を通る平面との間の距離として設定される。別の例によれば、レンズの焦点距離は、レンズと画像部分の奥行の一端を通る平面との間の距離として設定される。

レンズの焦点距離が長いほど画像部分の奥行は大きくなり、それにより長い焦点距離に対応する画像部分が、より短い焦点距離に対応する画像部分よりも多くの情報を含むことが考えられる。

各ディスプレイにおいてユーザの各眼に対して再生された複数の画像は、立体効果をもたらすために互いに対して変位される。

これによれば、表示された画像に焦点を合わせるためにユーザの眼が調整されなければならないようにし、それによってユーザがより現実に近い三次元視覚の感覚を有する、画像を再生する方法が得られる。

図１は、ディスプレイで再生される画像の一例を示す。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは、図１の画像が分解されることができる、異なる画像部分の例を示す。 ユーザの眼、及び可変焦点距離レンズとディスプレイとからなるアセンブリを示す模式図であり、レンズの焦点距離は各画像部分に対応する。 画像部分の概略的な三次元図を示す。 レンズが画像部分の奥行の中心を通る平面に焦点を合わせている、前図に示された画像部分の概略図を示す。

図１は、ユーザの眼（２）の前に高速で再生される一連の画像（１）と関係する画像（１）の例を示しており、一連の画像（１）の各画像は、最大で３０ｍｓで再生される。ユーザの眼の前に示される画像（１）は、ビデオからの画像、インタラクティブビデオゲームからの画像、又は拡張現実カメラによって撮られた近く又は遠くの現実からの画像に対応し得る。

本発明の画像を再生する方法は、ユーザの各眼（２）に対して、可変焦点距離レンズ（３）と一連の画像（１）が再生されるディスプレイ（４）とからなるアセンブリを使用する。高解像度のマイクロディスプレイがディスプレイ（４）として使用されることが想定され、電気光学レンズが可変焦点距離レンズ（３）として使用されることが想定される。レンズ（３）とディスプレイ（４）とからなるアセンブリは、ディスプレイ（４）が示す画像を生成すると共にレンズ（３）の焦点距離を調節する電子制御装置に接続される。したがって、この方法は、大部分がコンピュータによって自動的に実行される。

各眼（２）に対して１つのレンズ（３）及びディスプレイ（４）のアセンブリを使用することによって、各ディスプレイ（４）の複数の画像（１）は、立体効果をもたらすために互いに対して変位するようにして再生される。

本発明の方法は、以下からなる。
−一連の画像（１）の各画像（１）を画像部分（５）に分割するステップと、
−可変焦点距離レンズ（３）の焦点距離（ｄ）を各画像部分（５）に関連付けるステップと、
−前のステップで設定された関連付けに応じて、ディスプレイ（４）に再生される各画像部分（５）についてレンズ（３）の焦点距離（ｄ）を調節しながら画像部分（５）をディスプレイ（４）に連続的に再生し、それぞれの再生される画像部分（５）に焦点を合わせるために眼（１）の調整を生じさせるステップ。

図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、図１の画像（１）が３つの画像部分（５）に分解されている例を示し、各画像部分（５）は、現実世界の状況で物体を観察するユーザからの距離と同様の距離で配置される物体に関係する情報を含む。

その点において、図１Ａの画像部分（５）は、現実ではユーザに近い物体についての情報を含む。図１Ｂの画像部分（５）は、現実ではユーザから中間距離にある物体についての情報を含む。図１Ｃの画像部分（５）は、現実ではユーザから遠い距離にある物体についての情報を含む。この例は単なる例示であり、各画像（１）は必要な数の画像部分（５）に分解されることができることは明らかである。

そのため、レンズ（３）の所定の焦点距離（ｄ）は、各画像部分（５）に関連付けられる。この焦点距離（ｄ）は、現実世界の状況においてそれらの物体がユーザに対して配置される現実の焦点距離と実質的に同じである。その点において、図２の例に示されるように、図１Ａの画像部分（５）は第１の焦点距離（ｄ１）に従ってコード化され、図１Ｂの画像部分（５）は第２の焦点距離（ｄ２）に従ってコード化され、図１Ｃの画像部分（５）は第３の焦点距離（ｄ３）に従ってコード化される。

ユーザの眼（２）の前での画像（１）の再生は高速で行なわれ、最大で３０ｍｓ毎に１枚の画像（１）を再生し、各画像（１）に対して少なくとも６０回／秒、レンズ（３）の焦点距離（ｄ）を調節する。その点において、一連の画像（１）の各画像（１）の画像部分（５）は、ユーザの眼（２）の前で絶え間なく再生され、レンズ（３）の焦点距離（ｄ）はディスプレイ（４）に再生される各画像部分（５）について変更され、それによりユーザの眼（２）は、示される各画像部分（５）に焦点を合わせるために調整されなければならず、ユーザにおける現実に近い三次元の状況を見る感覚を生じさせる。

レンズ（３）の焦点距離（ｄ）に対応する各画像部分（５）は、三次元の度合いに従ってコード化される。その点において、各画像部分（５）は、幅（ｘ）、高さ（ｙ）、及び奥行（ｚ）に対応する。

レンズ（３）の焦点距離（ｄ）が長いほど、画像部分（５）の奥行（ｚ）が大きくなることが考えられる。言い換えれば、現実でユーザからより遠い物体を含む画像部分（５）の奥行（ｚ）は、現実でユーザにより近い物体を含む画像部分（５）の奥行（ｚ）よりも大きい。それにより、より長い焦点距離（ｄ）に対応する画像部分（５）は、より短い焦点距離（ｄ）に対応する画像部分（５）よりも多くの情報を含み、それは、物体が遠くに配置される程、同じ平面でより多くの物体に焦点を合わせる能力がある人間の視覚に対応する。

図４に示す実施形態によれば、レンズ（３）の焦点距離（ｄ）は、レンズ（３）と画像部分（５）の奥行（ｚ）の中心を通る平面（ｐ）との間の距離として設定される。それにもかかわらず、レンズ（３）の焦点距離（ｄ）は、別の状況では、例えばレンズ（３）と画像部分（５）の奥行（ｚ）の一端を通る平面との間の距離として設定されることができる。

複数の画像部分（５）は、表示されない画像部分（５）に対応するディスプレイのピクセルがオフのままであるようにして、ディスプレイ（４）に連続的にかつ独立して再生される。したがって、ユーザの眼（２）は、常に表示された情報に焦点を合わせることだけに集中される。

記載された方法は、コンピュータプログラムによって実行されることができ、したがって、本発明は同様にコンピュータプログラムにも及ぶ。

１ 画像
２ ユーザの眼
３ 可変焦点距離レンズ
４ ディスプレイ
５ 画像部分
ｄ、ｄ１、ｄ２、ｄ３ 焦点距離
ｘ 画像部分の幅
ｙ 画像部分の高さ
ｚ 画像部分の奥行

Claims (9)

1. 可変焦点距離レンズ（３）と一連の画像（１）が高速で再生されるディスプレイ（４）とからなるアセンブリを各眼（２）に対して使用する、三次元の外観を有する画像を再生する方法であって、該方法は、
   前記一連の画像（１）の各画像（１）を画像部分（５）に分割するステップと、
   前記可変焦点距離レンズ（３）の焦点距離（ｄ）をそれぞれの前記画像部分（５）に関連付けるステップと、
   前のステップで設定された前記関連付けに応じて、前記ディスプレイ（４）に再生されるそれぞれの前記画像部分（５）について前記可変焦点距離レンズ（３）の前記焦点距離（ｄ）を調節しながら前記画像部分（５）を前記ディスプレイ（４）に連続的に再生し、それぞれの再生される前記画像部分（５）に焦点を合わせるために前記眼（２）の調整を生じさせるステップと、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記可変焦点距離レンズ（３）の前記焦点距離（ｄ）が、前記ディスプレイ（４）で再生されるそれぞれの前記画像（１）について少なくとも６０回／秒、調節されることを特徴とする、請求項１に記載の三次元の外観を有する画像を再生する方法。
3. それぞれの前記画像部分（５）は、幅（ｘ）、高さ（ｙ）及び奥行（ｚ）に従ってコード化されることを特徴とする、請求項１に記載の三次元の外観を有する画像を再生する方法。
4. 前記可変焦点距離レンズ（３）の前記焦点距離（ｄ）は、前記可変焦点距離レンズ（３）と前記画像部分（５）の前記奥行（ｚ）の中心を通る平面との間の距離として設定されることを特徴とする、請求項３に記載の三次元の外観を有する画像を再生する方法。
5. 前記可変焦点距離レンズ（３）の前記焦点距離（ｄ）は、前記可変焦点距離レンズ（３）と前記画像部分（５）の前記奥行（ｚ）の一端を通る平面との間の距離として設定されることを特徴とする、請求項３に記載の三次元の外観を有する画像を再生する方法。
6. 前記可変焦点距離レンズ（３）の前記焦点距離（ｄ）が大きくなるほど、前記画像部分（５）の前記奥行（ｚ）が大きくなることを特徴とする、請求項３に記載の三次元の外観を有する画像を再生する方法。
7. 複数の前記画像部分（５）は、前記ディスプレイ（４）において独立して再生されることを特徴とする、請求項１に記載の三次元の外観を有する画像を再生する方法。
8. 前記各眼（２）に対するそれぞれの前記ディスプレイ（４）に示された複数の前記画像部分（５）は、立体効果をもたらすために互いに対して変位されることを特徴とする、請求項１に記載の三次元の外観を有する画像を再生する方法。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の方法を実行するための、コンピュータに対するプログラム命令を含むコンピュータプログラム。

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