JP3691612B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高臨場感を与える画像を表示することのできる画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像表示装置において高臨場感を与える要素の1つに広視野化がある。NTSC標準方式など現行のテレビジョン方式を基準として考えると、ハイビジョン方式の表示画面や劇場用映画のスクリーンは視野が広がっていて高い臨場感を得ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
とくに、ハイビジョン方式においては、現行テレビジョン方式に比べて高解像度化することにより表示画面に近づいて見ることができるようにし、広い画角(表示画面の左右両端と観視者の眼を結ぶ直線が挟む角)を確保している。しかし、より広い画角を確保するために、観視者の眼と表示装置の画像表示面の各画素点までの距離である視距離を小さくすると、解像度が不足するだけでなく圧迫感など不自然さが増すことが分かっている。この不自然さの要因は未だ十分検討されていないが、観視者が見込む表示画面上の中央部と周辺部とで視距離の差が極端になることがその一因と考えられる。
【0004】
この表示画面の中央部と周辺部とでの視距離の差が極端になることを避けるために、湾曲した画像表示面を使用することが行われている。湾曲したスクリーンやドームスクリーンが劇場用映画のスクリーンに使用されているのはその一例であるが、小規模システムや一般家庭用の表示装置への使用は現実にはないし、今後もその実現は難しい。
【0005】
本発明の目的は、使用する表示装置が、実際には湾曲した画像表示面を有していないにもかかわらず、画像の中央部と周辺部とで視距離の差が生じない湾曲した画像表示面を設けて、そこにテレビジョン等の画像を映出したのと等価な効果をもたせた画像表示装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る画像表示装置は、入力した2次元画像信号に基づく2次元画像の画面内座標位置を、前記2次元画像信号から生成された左眼用画像信号及び右眼用画像信号に対しそれぞれ水平シフト量分調整した位置に変換表示する変換手段を有し、前記変換手段により得られた調整画像を、画像の中央部と周辺部で視距離の差が生じない湾曲した画像表示面である仮想表示面上に2次元画像として表示する。
【0008】
また、この発明に係る画像表示装置は、前記仮想表示面が、観視者からみて凹形状に湾曲した画面を有する。
【0009】
また、この発明に係る画像表示装置は、前記変換手段が、右眼用画像及び左眼用画像に対し水平シフト量を調整して前記画像表示面の画面内座標に座標変換し、画像信号を生成する幾何学変換回路と、前記幾何学変換手段によって生成された画像信号により、前記水平シフト量を調整した画像を立体画像として表示する2眼式立体画像表示装置とを有する。
【0010】
また、この発明に係る画像表示装置は、前記幾何学変換回路が、前記水平シフト量Δxを、左右両眼間の間隔d、左右の視点El,Er、視距離D、仮想の湾曲した表示面の中心位置O、及び半径Rから、式(1)或いは式(2)
により求める。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照し、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明画像表示装置の原理的構成を示すブロック図である。
図1において、1は幾何学変換回路、および2は立体画像表示装置である。
【0012】
ここで、入力画像信号は幾何学変換回路1により変換され、右眼および左眼用画像信号が生成される。これらの信号は、2眼式立体画像表示装置2により立体画像として表示される。2眼式立体画像表示装置2は、いわゆる偏光方式や時分割方式などによる従来周知のものである。
【0013】
本発明画像表示方法および装置は、立体画像表示装置2(図1参照)により立体視を得るものであるが、奥行感を表現するいわゆる3次元画像表示装置ではなく、特定の面(仮想表示面)に画像を2次元表示するものである。すなわち、本発明方法および装置は、表示される画像の奥行き情報は後述する仮想表示面に相当するものでしかなく、観視者は、2次元画像をあたかも湾曲した画像表示面上に表示したものであるかのごとく体感できる特徴がある。
【0014】
次に、図1における幾何学変換回路2の動作を図2(a),(b)および(c)を参照して説明する。
幾何学変換回路1(図1参照)は、2次元入力画像信号を受信して、これを任意の仮想表示面上に2次元画像として表示し得るように座標変換するもので、すなわち、図2において、入力画像中の任意の画素、すなわち、画面内座標(x,y)の位置(図2(a))における画像情報Qは、右眼用画像に対してはQr(x+Δx,y)の位置(図2(b))に、左眼用画像に対してはQl(x−Δx,y)の位置(図2(c))にそれぞれ変換表示されることになる。このように座標変換された画像(図2(b)および(c))を、観視者がそれぞれ右目および左目で観視することにより、観視者にとって、入力2次元画像があたかも湾曲した画像表示面上に表示されているかのような視覚効果が得られる。
【0015】
上記において、Δx(以下、水平シフト量という)が表示される2次元画像の前後方向(奥行方向)と直接関係し、このシフト量を画面を構成するすべての画素点に対してそれぞれ適当に選ぶことにより、本発明の目的の一つである高臨場感を与える湾曲した仮想表示面上に表示された2次元画像が得られる。
【0016】
図3は、この関係を説明するための、本発明画像表示装置の一実施形態を示し、観視者の左右両眼の視点位置と表示画面(実際の画像表示装置の画像表示面Sと仮想表示面S′)の位置を上方からみた平面図であり、これにより幾何学変換回路において発生させる水平シフト量Δxの求め方について説明する。
【0017】
図3において、左右両眼の視点の中央Eを座標の原点とし、観視者は画像表示面Sに正対しているものとする。原点を通り画像表示面Sに平行な水平方向の軸をx軸、垂直方向の軸をy軸とし、さらに原点と画像表示面Sの中央の点Cとを結ぶ軸をz軸とする。本実施の形態においては、仮想表示面S′は水平方向のみに半径Rで湾曲した円筒の一部をなすものとし、その仮想の表示面S′の湾曲の中心位置Oはz軸上の点(0,0,Zc )にあり、湾曲の半径はRであるとする。
【0018】
いま、2次元の映像(立体でない)を画像表示面Sに表示する場合に、ある画像要素が画面中央からxの位置にある点Qに表示されるものとする。この画像要素が見かけ上仮想表示面(湾曲した表示面)S′上の点Pに位置するように、この画像要素の表示位置を画像表示面S上で右眼用画像に対しては点Qr(x+Δx)、左眼用画像に対しては点Ql(x−Δx)に表示されるように水平シフト量Δxを与えるように入力2次元画像信号を幾何学変換する。
【0019】
この幾何学変換において水平シフト量Δxは、左右両眼間の間隔dを考慮した左右の視点El,Er、視距離D、仮想の湾曲した表示面の中心位置O、および半径Rが既知であるから次の(1) 式により一意的に求まる。
【数1】
【0020】
従って、実際の画像表示面S上の位置(x,y)における画素について、
右眼画像として x → x+Δx
左眼画像として x → x−Δx
に対応する幾何学変換を行えば右眼用画像信号、左眼用画像信号を生成することができる。ここで視距離と両眼位置は一律に定め難いが、代表的な値を用いればよい。これら予め定められた仮想表示面の形状パラメータ(中心位置O、半径R)および視距離D並びに観視者の両眼間の間隔dは、図1に示すように、幾何学変換回路1に外部より入力される。
【0021】
以上説明した実施の形態においては、仮想表示面S′が水平方向(x軸,z軸がなす平面と平行な面の広がり方向)にのみ湾曲しているものとしたが、これに対し、水平、垂直の両方向に対して湾曲した仮想表示面(すなわち、椀状の仮想表示面)とすることもできる。
【0022】
図4は、この水平、垂直の両方向に対して湾曲した仮想表示面を有する、本発明画像表示装置の他の実施形態を示す平面図(図4(a))および側面図(図4(b))である。
本実施形態においても、上述の実施形態の場合におけると同様、仮想の湾曲した表示面S′上の点Pに位置するように、実際の画像表示面上の水平位置xの映像要素の表示装置を右眼用画像に対しては点Qr(x+Δx)、左眼用画像に対しては点Ql(x−Δx)に表示されるように入力画像信号を幾何学変換する。
【0023】
この場合、上述の実施の形態と異なる点は、上述の実施の形態では、水平シフト量Δxが垂直方向(y軸の方向)に関しては変化しなかったのに対して、本実施形態においては、水平シフト量Δxが実際の画像表示面における垂直位置(y軸の方向)に依存し、両眼間の間隔dを考慮した左右の視点El,Er、視距離D、仮想表示面の形状パラメータ(中心位置O、および半径R)が既知であるから次の(2) 式により一意的に求まる。
【数2】
【0024】
次に、本発明のさらに他の実施の形態として、仮想表示面の形状を一定の曲率のものだけではなく放物面や複数の平面の組み合わせからなる取り囲み構造や、陰極線管(CRT)のように若干の湾曲を伴うものに対しても、それら任意形状の仮想表示面に画像を表示することもできる。
【0025】
図5は、本実施形態を示す平面図である。
図5に示すように、仮想表示面が任意の曲面F′(x,y,z)=0で、実際の画像表示面が任意曲面F(x,y,z)=0で与えられた場合、実際の画像表示面に与えるべき水平方向のシフト量Δxを、次の(1) から(3) までの手順によって一意的に求めることができる。
【0026】
すなわち、
(1) 直線
【外1】
とF′(x,y,z)=0の交点Pを求める。
(2)
【外2】
の延長線上とF(x,y,z)=0の交点をQlとする。同様に
【外3】
の延長線上とF(x,y,z)=0の交点をQrとする。
(3) Qにおける画像要素の表示位置を右眼用画像ではQrに、左眼用画像ではQlに移動する。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、小規模システムないし一般家庭用の表示装置において、2眼式立体画像表示装置を用いて観視者を取り囲むように湾曲した表示画面もしくはスクリーン上に当該入力画像を表示したのと同等の視覚効果が与えられ、従って、広視野を得るために観視者と画像表示装置の視距離を短くした場合でも、圧迫感などの不自然さが緩和された自然で臨場感のある広視野の2次元画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明画像表示装置の原理的構成を示すブロック図である。
【図2】図1中の幾何学変換回路の動作を説明する動作説明図である。
【図3】本発明画像表示装置の一実施形態を平面図にて示す図である。
【図4】本発明画像表示装置の他の実施形態を平面図および側面図にて示す図である。
【図5】本発明画像表示装置のさらに他の実施形態を平面図にて示す図である。
【符号の説明】
1 幾何学変換回路
2 2眼式立体画像表示装置
S,F 実際の画像表示面
S′,F′ 仮想表示面
O 仮想表示面の湾曲の中心位置
E 観視者の左右両眼の視点の中央
El,Er 視点
D 視距離
Q,Ql,Qr 実際の画像表示面上の画像情報表示位置
C 実際の画像表示面の中央の点
P 仮想表示面上の画像情報表示位置
R 仮想表示面の湾曲の半径
d 両眼間の間隔
Δx 水平シフト量
Claims (4)
- 入力した2次元画像信号に基づく2次元画像の画面内座標位置を、前記2次元画像信号から生成された左眼用画像信号及び右眼用画像信号に対しそれぞれ水平シフト量分調整した位置に変換表示する変換手段を有し、
前記変換手段により得られた調整画像を、画像の中央部と周辺部で視距離の差が生じない湾曲した画像表示面である仮想表示面上に2次元画像として表示する画像表示装置。 - 前記仮想表示面は、観視者からみて凹形状に湾曲した画面を有する請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記変換手段は、
右眼用画像及び左眼用画像に対し水平シフト量を調整して前記画像表示面の画面内座標に座標変換し、画像信号を生成する幾何学変換回路と、
前記幾何学変換手段によって生成された画像信号により、前記水平シフト量を調整した画像を立体画像として表示する2眼式立体画像表示装置と
を有する請求項1または2に記載の画像表示装置。
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JP32387396A Expired - Fee Related JP3691612B2 (ja) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | 画像表示装置 |
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