JP2020140192A - 立体像表示装置、立体像表示方法及び立体像生成表示システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、立体像の視域を拡大することができる立体像表示装置、立体像表示方法及び立体像生成表示システムを提供することを目的とする。
まず、実施の形態1について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、原則として、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
実施の形態1に係る立体像表示装置及び立体像表示方法について説明する前に、当該装置又は当該方法に係る立体像の観察方法について簡単に説明する。
図1は、実施の形態1に係る立体像の観察方法を説明するための図である。
立体像表示装置1上に表示された林檎の立体像2を、ユーザ6、7は視域(図示せず)内から楽な姿勢で俯瞰する。
なお、本明細書では、立体像表示装置1の表面と垂直な方向において、対象物よりも立体像を視るユーザに近い側を「対象物の上」、また、対象物よりも当該ユーザから遠い側を「対象物の下」というように上下関係を定義して、以下説明する。
また、図3は、実施の形態1に係る視域を説明するための別の図である。図3は、視域を上から視たときの図である。
図4は、実施の形態1に係る立体像表示装置1の概略構成を説明するための図である。
立体像表示装置1は、表示部10、光線制御部20、光線遮断部30、制御部40などを備える。
図6は、実施の形態1に係る光線遮断部30を説明するための図である。図6は、光線制御部20上に配置された光線遮断部30を上から視たときの図である。ハッチングを付した領域31は、光線遮断部30が光線を遮断する領域を示し、ハッチングが付されていない領域32は、光線遮断部30が光線を透過する領域を示す。
実施の形態1では、光線遮断部30を設けることにより、1つの要素画像の領域を、従来の1つのマイクロレンズ21に対応する領域から、マイクロレンズ21に対応する領域と、光線を遮断する領域31(図6ではマイクロレンズ21の左右の領域)の一部に対応する領域とを加えた領域にまで拡げることができる。その結果、立体像表示装置1では、メインローブML1及びサイドローブSL1〜SL4を拡大することができる。
なお、ここでは、光線遮断部30の光線を遮断する領域のピッチを、射出瞳のピッチ以下としている。これにより、表示部10の表示領域中心部の光線を遮断する領域は射出瞳の領域とおおよそ一致するが、表示領域端部になるにつれて光線を遮断する領域は射出瞳の領域よりも表示領域中心部側にずれている。このような構成により、立体像をより効率的に表示させている。
制御部40は、立体像表示装置1の動作を制御するもので、立体像を表示するために、要素画像配置部41、同期制御部42などを有する。
実施の形態1に係る立体像表示装置1は、このような構成により、薄型でありながら視域を拡大させることができる。
より具体的には、制御部40は、記憶部(図示せず)に格納されたプログラムを主記憶装置(図示せず)にロードし、演算装置の制御によってプログラムを実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせなどにより実現しても良い。
立体像表示装置1が動作を開始すると、要素画像配置部41が多視点の撮像装置群から多視点画像群を入力する。多視点の撮像装置群は、各撮像装置が前述の立体像観察領域における各視点と対応するように設置されている。そして、要素画像配置部41は当該多視点画像群から複数の要素画像を生成し、個々のマイクロレンズ21に対応するように当該要素画像を配置する。
なお、表示部10では、それぞれの画像規格に見合う数の要素画像Eを表示する。例えば、VGAカメラで多視点画像群を撮像したときは、横640要素画像×縦480要素画像を表示する。すなわち、1つの要素画像E及び1つのマイクロレンズ21がカメラの1画素に対応する。
図8は、実施の形態1に係る部分要素画像PEと立体像観察領域OAとの対応関係を説明するための図である。図8は、図7に示した要素画像E1〜E9を表示部10に表示したときの、図7のV−V’線に沿った断面図である。
このように、実施の形態1に係る立体像表示装置及び立体像表示方法は、ユーザが楽な姿勢で立体像を観察できるように立体像の視域を拡大することができる。
例えば、上記の実施の形態1では、光線遮断部30が1列おきにマイクロレンズ21からの光線を透過又は遮断したが、1行おきに透過又は遮断しても良いし、1列おきかつ1行おきに透過又は遮断しても良い。
このとき、要素画像配置部41は、光線が透過される1つのマイクロレンズ21に対応する要素画像を、当該マイクロレンズ21に対応する領域と、その周囲の光線が遮断されるマイクロレンズ21に対応する領域とを加えた領域に配置する。
このように、第1変形例に係る立体像表示装置及び立体像表示方法でも、ユーザが楽な姿勢で立体像を観察できるように立体像の視域を拡大することができる。
このように、第2変形例に係る立体像表示装置及び立体像表示方法でも、ユーザが楽な姿勢で立体像を観察できるように立体像の視域を拡大することができる。
また、上記の実施の形態1に係る立体像表示装置1を、立体像表示装置1と、多視点画像群を撮像する複数の撮像装置とを備える立体像生成表示システム、例えば、TV会議システムなどとして構成しても良い。
また、上記の実施の形態1に係る立体像表示装置1又は立体像生成表示システムを、ゲーム機器、インテリアなどとして構成しても良い。
次に、実施の形態2について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。実施の形態2は、ユーザが立体像を視認する際にモアレを視認することを抑制するように、構成されている。
図19は、実施の形態2にかかる光線制御部20がピンホールアレイで実現される場合の例を示す図である。また、図20は、図19に示したピンホールアレイの拡大図である。ピンホールアレイで構成された光線制御部20は、表示部10を覆うので、ピンホールアレイのサイズは、表示部10のサイズと実質的に同等となる。
Ep=nv×Pp ・・・(1)
d=tan(θ/2)×Ep/2 ・・・(2)
ここで、式2は、式1より、以下の式3のように表すことができる。
d=tan(θ/2)×nv×Pp/2 ・・・(3)
Lp=Ep×L/(L+d) ・・・(4)
なお、俯瞰表示の場合、ユーザは、腕の長さの距離を視距離Lとして観察することが多い。つまり、視距離Lは、腕の長さ等に応じて、予め定められ得る。成人の腕の長さは約600mm程度であるので、例えばL=600mm程度として、レンズピッチLpを設計するとよい。
m=Lp/Pp ・・・(5)
f=d×d’/(d’+d)
f=d/(1+d/d’) ・・・(6)
m=d’/d ・・・(7)
この式を式6の結像式に代入すると、以下の式8が得られる。
f=d/(1+1/m)
f=d/(1+Pp/Lp) ・・・(8)
r=f×(n−1) ・・・(9)
ここで、式9に式8を代入すると、以下の式10が得られる。
r=d/(1+Pp/Lp)×(n−1) ・・・(10)
2 立体像
3 光線
6、7 ユーザ
10 表示部
11 画素
12 光強度分布
13 ブラックマトリクス
20 光線制御部
21 マイクロレンズ(射出瞳)
30 光線遮断部
31 マイクロレンズ21からの光線を遮断する領域
32 マイクロレンズ21からの光線を透過する領域
40 制御部
41 要素画像配置部
42 同期制御部
50 カメラ
ML メインローブ
SL サイドローブ
OA 立体像観察領域
E 要素画像
PE 部分要素画像
Claims (15)
- 複数の要素画像を表示する表示部と、
前記表示部上に2次元状に配置された複数の射出瞳を有し、前記表示された要素画像の光線の射出方向を制御する光線制御部と、
前記光線制御部の上又は下に配置され、前記射出瞳毎に前記光線を透過又は遮断する光線遮断部と、
多視点画像群から前記複数の要素画像を生成して前記射出瞳に対応させて配置する要素画像配置部と、
前記表示部における前記要素画像の表示と、前記光線遮断部における前記光線の透過又は遮断とを同期させる同期制御部とを備え、
前記要素画像配置部は、前記光線遮断部により光線が透過される射出瞳に対応する領域と、前記光線遮断部により光線が遮断される射出瞳に対応する領域とを加えた第1の領域に前記要素画像を配置する
立体像表示装置。 - 前記光線遮断部は、前記射出瞳の1列おき又は1行おきの少なくともいずれかで前記光線を遮断する
請求項1に記載の立体像表示装置。 - 前記表示部は前記複数の要素画像を表示する表示領域を有し、
前記要素画像は複数の部分要素画像を含み、
前記要素画像配置部は、前記表示領域の辺と略直交する方向から俯瞰して立体像を観察する複数の立体像観察領域に対応させて前記複数の部分要素画像を配置する
請求項1又は請求項2に記載の立体像表示装置。 - 前記要素画像配置部は、前記表示領域の縦横比に基づいて、前記部分要素画像を配置する
請求項3に記載の立体像表示装置。 - 前記部分要素画像の形状は3角形又は矩形である
請求項3又は請求項4に記載の立体像表示装置。 - 前記射出瞳は正六角形であって、前記光線制御部は複数の前記射出瞳によるハニカム構造を備える
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の立体像表示装置。 - 前記光線制御部のマイクロレンズの曲率半径と前記マイクロレンズのピッチとが略等しい
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の立体像表示装置。 - 前記光線遮断部の前記射出瞳毎に前記光線を遮断する領域のピッチの大きさが、前記射出瞳のピッチの大きさ以下である
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の立体像表示装置。 - 前記第1の領域に配置された前記要素画像の幅が、前記表示部を構成する画素の奇数個分の長さである
請求項1又は請求項2に記載の立体像表示装置。 - 前記第1の領域に配置された前記要素画像の水平方向の幅が、前記表示部を構成する画素の奇数個分の長さである
請求項9に記載の立体像表示装置。 - 前記射出瞳は、予め定められた視距離から観察して当該射出瞳に前記画素の全てが表示されるように、設計される
請求項9又は請求項10に記載の立体像表示装置。 - 前記光線遮断部は、光線が透過される前記射出瞳と隣り合う前記射出瞳を遮蔽する
請求項9乃至請求項11のいずれか1項に記載の立体像表示装置。 - 前記射出瞳は正六角形であって、前記光線制御部は複数の前記射出瞳によるハニカム構造を備える
請求項9乃至請求項12のいずれか1項に記載の立体像表示装置。 - 請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の立体像表示装置と、
前記多視点画像群を撮像する複数の撮像装置と
を備える立体像生成表示システム。 - 複数の要素画像を表示する表示部と、
前記表示部上に2次元状に配置された複数の射出瞳を有し、前記表示された要素画像の光線の射出方向を制御する光線制御部と、
前記光線制御部の上又は下に配置され、前記射出瞳毎に前記光線を透過又は遮断する光線遮断部とを備えた立体像表示装置の立体像表示方法であって、
多視点画像群から前記複数の要素画像を生成して、前記光線遮断部により光線が透過される射出瞳に対応する領域と、前記光線遮断部により光線が遮断される射出瞳に対応する領域とを加えた領域に配置するステップと、
前記表示部における前記要素画像の表示と、前記光線遮断部における前記光線の遮断又は透過とを同期させるステップと
を有する立体像表示方法。
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