JP3990176B2 - 立体像表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
アミューズメント、インターネットショッピング、携帯端末、医療、バーチャルリアリティ、広告看板などで使われる立体表示を可能にする立体像表示方法の1つとして、右目用、左目用の平面画像をディスプレイに表示し、偏光等を用いて右目用の平面画像は右目に、左目用の平面画像は左目で見えるように工夫したステレオスコープ方式がある。
【0003】
このステレオスコープ方式は、右目用の平面画像を右目に、左目用の平面画像を左目にのみ見せるために、例えば観察者が偏向めがねを用いる必要がある。また、このステレオスコープ方式は、立体的に見えるが実際に立体像を再現しているものではないので、観察者が見る位置を変えても映像は変わらない。すなわち像の側面や上面を覗き込もうとして位置を変えても立体像の側面や上面まで見えてくるというものではないのでリアリティさにかけるという問題がある。
【0004】
また、ステレオスコープ方式は、焦点位置がディスプレイ面にあり、この焦点位置と注視物体のある輻輳位置とには、空間的ずれが生ずるため、いわゆる焦点調節と輻輳距離の不一致が生じ、観察者にとって再現される空間に違和感があり、観察者に疲労を与えやすい問題がある。
【0005】
これらの問題を解決する立体表示方法として、非常に多くの視差画像を用いるインテグラルフォトグラフィ法或いは光線再生法と呼ばれる、立体像を何らかの方法で記録しこれを立体像として再生する方法が知られている(特開平10−239785公報、特開2001−56450公報)。ここで、インテグラルフォトグラフィ法及び光線再生法は、立体表示方法としてその用語の意味が正確には確立されていないがほぼ同一の原理に基づく。例えばピンホールアレイ板を用いたインテグラルフォトグラフィが古くから知られるが、これは光線再生法と言う事もできる。以下の説明においては、光線再生法を含む概念としてインテグラルフォトグラフィ法と称し、このインテグラルフォトグラフィ法について説明する。
【0006】
図15は、このインテグラルフォトグラフィ法を用いた立体像表示装置である。
【0007】
図15に示すように、液晶ディスプレイ等の表示装置1501と2次元配列されたピンホールを有するアレイ板1502からなる簡単な光学系で自然な3次元像が再生される。
【0008】
表示装置1501上には、見る角度により微妙に見え方の違う視差画像群に相当する多数のパターン(多視点画像)が、ピンホールの一つ一つに対応して表示される。
【0009】
多視点画像から発せられた光が対応するピンホールを通り、この光が集光されることによって、ピンホールを有するアレイ板1502の前面に3次元実像1504が形成される。
【0010】
すなわち表示装置1501上の多視点画像からピンホールを通して観察者1505に向かう視差画像光線群を集光することによって3次元実像1504が形成される。また同様に3次元虚像1503が形成される。
【0011】
このようにインテグラルフォトグラフィ法は、簡単な構成で自然な立体像を形成することができる。また、インテグラルフォトグラフィ法は、実際に立体像を再生しているので、偏向めがねも必要がなく観察者の見る角度によって立体像の見える角度が変わるので、よりリアルであるといえる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インテグラルフォトグラフィ法には高精細立体像を再生するのが困難であるといった共通の大きな問題があった。
【0013】
図15に示すように、インテグラルフォトグラフィ法では、ピンホールからでてくる視差画像光線群を用いて立体像1504を再現しているので、もともと3次元の立体像を平面に配列した多視点画像を用いて表示しなければならない。
【0014】
例えば、図16に示すように赤(以下Rと記す)、緑(以下Gと記す)及び青(以下Bと記す)のサブピクセルを有するピクセル(トリプレットと呼ぶ)から所望の色、輝度の光線がピンホールを介して出射される。
【0015】
図17は、表示部のサブピクセル配置を示す図である。
【0016】
図17に示すように、1つのトリプレットに対して1つの視差が割り当てられている。
【0017】
ピンホールから出てくる光線数を多くするほど立体感を増すことができるが、表示デバイスの画素数は限られているためピンホールの数は少なくなる。ピンホールの数は立体ディスプレイとしての平面画素数に等しいため精細度に欠けるという問題があった。例えば1024×768の画素で画素ピッチ150μmの表示装置を使用した場合、ピンホール1つあたりの水平方向の光線数を10本とすると立体ディスプレイとしては水平方向の画素数は約100しかなく、画素ピッチは1.5mmと粗いものになってしまっていた。
【0018】
また、インテグラルフォトグラフィ法や光線再生法ではデータ量が非常に多いためデータ圧縮を行うことが必要となる場合がある。しかし、データ圧縮することにより再生する立体像の精細度が急激に劣化する問題を生じていた。例えば6400×4800画素のフルカラー記録画像は88MBの容量でありさらに毎秒60フレームで伝送するには40Gbpsの伝送容量が必要となる。そのためMPEG等の画像圧縮技術により圧縮を施す必要があるが2次元画像の圧縮に比較して、圧縮した記録画像から再生された3次元画像では画質が急速に劣化してしまう問題が生じた。
【0019】
本発明は、上記問題を解決するために成されたもので、より高精細な立体像を表示できる立体像表示装置を堤供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、表示されるべき立体像に対応した複数のパターンを平面的に分割された小領域に表示する表示手段と、前記表示手段の前面或いは後面に設けられ、前記小領域に対応したピンホールあるいはマイクロレンズが平面的に複数配置されたアレイ板とを具備し、前記アレイ板の背面及び前面の少なくとも一方に立体像を表示する立体像表示装置であって、前記表示手段の小領域は、赤、緑、及び青の各サブピクセルからなるピクセルを有し、前記各サブピクセルからピンホールあるいはマイクロレンズを通る直線上の前記立体像と交わる各点における赤、緑及び青の各色の輝度から各サブピクセルの輝度を求める演算処理により算出されて、前記サブピクセル毎に視差を割り振り、前記立体像を表示することを特徴とする立体像表示装置を提供する。
【0021】
このとき第1の絵素は赤、第2の絵素は緑、第3の絵素は青であることが好ましい。
【0022】
こうすることにより、光線群で空間に立体像を再生する際、R、G、Bの各サブピクセルからの光線を利用することが可能となり、光線数は3倍になる。
【0023】
図16に示すように、従来は、R、G、Bからなる1つのピクセルに対し所定の色を有する1本の光線がでていた。ただし、このように光線数は増加するが1本の光線に含まれる色の情報量は3分の1になっている。
【0024】
本発明では、人間の眼は輝度に敏感であるが色に対しては鈍感であるという特性を有するため見た目の色の変化が少ない点に着目し、さらに空間中では異なる色の光線群が重なり合うため実際には色分離が少ない点に着目している。したがって本発明による立体映像は良質のものと感じられる。このとき、R、G、Bの各サブピクセルn個(nは任意の自然数)からなる要素画像を対応するピンホールから光線として出射させ光線群の交点を新しい発光点とすることができる。
【0025】
また、前記アレイ板のピンホールあるいはマイクロレンズは、前記小領域1つに対し、複数配置されていることが好ましい。
【0026】
こうすることで例えば、表示されるべき立体像に対応した複数のパターンを平面的に表示させる表示手段のR、G、Bのサブピクセルと、このR、G、BのサブピクセルごとにR、G、Bの色を有するカラーピンホール或いは色フィルター付きマイクロレンズ群を設置することができる。こうすることで光線数が3倍になるという効果とあわせて、より多くの個所から光線が出射するためより滑らかな高精細立体像が得られる。このときR、G、Bの各フィルターの色を時間とともにダイナミックに変化させることにより光線数を実質的にさらに増大することもできる。
【0027】
また、前記赤、緑及び青のサブピクセルの輝度は、前記各サブピクセルからピンホール或いはマイクロレンズを通る直線が前記表示されるべき立体像と交わる点の輝度から演算処理により算出したものであることが好ましい。
【0028】
こうすることで元の色情報をほぼ再現した精細な立体像を再生できる。
【0029】
また、前記赤、緑及び青のサブピクセルに変えて、それぞれ複数の色を有するサブピクセルを用いることが好ましい。
【0030】
これによりわずかに残存していた色分離を抑制することができる。例えば、本来RのサブピクセルであったものをRとGの2色のサブピクセルに、GのサブピクセルであったものをBとRの2色のサブピクセルに、BのサブピクセルであったものをGとRの2色のサブピクセルに設定することができる。こうすることにより人間の眼には色分離がほとんど判別できなくなり、極めて高精細な立体像を再現できる。
【0031】
また、前記赤、緑及び青のサブピクセルが矩形状であり、前記ピクセル内で、前記各サブピクセルは、前記矩形状の長手方向に沿って配置することが好ましい。
【0032】
水平方向のR、G、Bのサブピクセルのセット(トリプレット)からなるピクセルの数は3倍になる。このとき垂直方向はR、G、Bの各サブピクセルアレイを有しており、各サブピクセルからピンホール或いはマイクロレンズ中心を通る直線が表示されるべき立体像と交わる点が分離するようにする。このようにしても高精細な立体像が再生可能である。
【0034】
水平方向のR、G、Bのサブピクセルのセット(トリプレット)からなるピクセルの数は3倍になる。立体視する上では、人間の眼が水平方向に並んでいることから水平方向の光線数がより多いことが重要であり、このような構成で高精細な立体像が再生可能である。
【0035】
このとき、前記矩形サブピクセルが複数の色で表示されることが好ましい。
【0036】
1つの矩形サブピクセルに1色の色を割り当てるとR、G、Bのサブピクセルのセット(トリプレット)からなるピクセルは垂直方向に縦長になるため縦方向で色分離が生じやすい。しかし、本発明では色分離を非常に小さく抑えることができ、高精細な立体像が再生可能である。
【0037】
また、本発明は、表示されるべき立体像に対応した複数のパターンを平面的に分割された小領域に表示する表示手段と、前記表示手段の前面あるいは後面に設けられ、前記小領域に対応したピンホールあるいはマイクロレンズが平面的に複数配置されたアレイ板とを具備し、前記アレイ板の背面及び前面の少なくとも一方に立体像を表示する立体像表示装置であって、前記表示手段の小領域は、赤、緑、及び青をそれぞれ表示可能な矩形の各サブピクセルを、表示面の縦方向を矩形の長手方向とする周期的に配列したピクセル群が、さらに表示面の横方向に複数配されて構成され、前記各サブピクセルからピンホールあるいはマイクロレンズを通る直線上の前記表示されるべき立体像と交わる各点における赤、緑及び青の各色の輝度から各サブピクセルの輝度を求め、前記サブピクセル毎に視差を割り振り、前記赤のサブピクセルから前記ピンホール或いはマイクロレンズを通る直線上の前記立体像と交わる点と、前記緑のサブピクセルから前記ピンホール或いはマイクロレンズを通る直線上の前記立体像と交わる点と、前記青のサブピクセルから前記ピンホール或いはマイクロレンズを通る直線上の前記立体像と交わる点とが、それぞれ分離して、前記立体像を表示することを特徴とする立体像表示装置を提供する。
【0038】
この場合も、ピンホール或いはマイクロレンズが平面的に配置されたアレイ板の背面及び前面の少なくとも一方に立体像を表示することができるが、このような構成では水平方向の画素数は3倍となり、垂直方向の色分離も抑制される。さらに垂直方向の光線数も実効的に3倍にできる。従って極めて高精細な立体像が再生可能である。
【0039】
さらに、前記アレイ板のピンホールあるいはマイクロレンズが、要素画像パターン毎に、赤、緑及び青の色を有する複数のカラーピンホールあるいは色フィルタ付きマイクロレンズであって、これが分離して配置されることが好ましい。
【0040】
さらに、前記カラーピンホールあるいは色フィルタの色を時間的変化させることが好ましい。
【0045】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の立体画像表示装置について具体的に説明する。
【0046】
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1にかかる立体画像表示装置の横から見た概略図である。
【0047】
観察者に対して後ろ側に配置された液晶表示装置101には見る角度により微妙に見え方の違う視差画像群に相当する多数のパターンである多視点画像が表示されている。この多視点画像から照射された光が、それぞれ対応したピンホール或いはマイクロレンズ103を通って、多数の視差画像光線群となり、これらが集光して立体像104が再現される。
【0048】
平面的に表示させる表示手段101は液晶表示装置を用いている。最小の駆動単位はR(赤)、G(緑)、B(青)の各サブピクセルである。R、G、Bの3つのサブピクセルによって一つのピクセルが形成される。
【0049】
各サブピクセルからピンホール或いはマイクロレンズ103の中心を通る直線が前記表示されるべき立体像と交わる点が図中の右よりにR、G、Bと示したように分離している。ピンホール或いはマイクロレンズ103が平面的に配置されたアレイ板102の背面及び前面の少なくとも一方に立体像104を表示することができる。ここで1本の直線が「立体像と交わる点」は一般には複数あるが、観察者側に最も近い点とする。
【0050】
図2は表示装置101のサブピクセルの配列と対応する視差(視点といっても良い)との関係を示すものである。サブピクセルの横幅は50μm、縦の長さは150μmである。水平方向は1から16番目までの視差をそれぞれのサブピクセルに周期的に割り振っている。垂直方向は1から5番目までの視差を各サブピクセルに周期的に割り振っている。丸で囲ってある部分はR、G、Bからなる画素の単位(トリプレット)である。
【0051】
この立体像表示装置では、R、G、Bの各サブピクセルからの光線で立体像を再生している。このときR、G、Bの各サブピクセルn個を要素画像として対応するピンホールから光線を出射させ光線群の交点を新しい発光点とするようにしている。ここで一般にnは、ピンホールがサブピクセルよりも十分に大きい場合には任意の自然数とすることができる。また、ピンホールがサブピクセルの大きさとほぼ等しいか小さい場合にはnは3の倍数でないことが望ましい。なぜなら3の倍数の場合はある観察位置から像を観察すると全ての光線が同じ色となるからである。3の倍数でない場合は各ピンホールから順番にR、G、Bのサブピクセルの光が出射している状態となっている。
【0052】
ここで、ピンホールは1つのサブピクセルの大きさに対応して矩形状として幅50μm、長さ150μmとするとよい。
【0053】
こうすることで、光線数を大幅に増大することができ、従って高精細の立体画像を再生することができる。
【0054】
例えば1024×768の画素で画素ピッチ150μmの表示装置を使用した場合、ピンホール1つあたりの水平方向の光線数を16本としても立体ディスプレイとしての水平方向の画素数は
1024×3÷16
と計算され、192となる。
画素ピッチは
50μm×16
と計算され800μmとなる。同じ表示デバイスを用いても従来に比べ大幅な改善が可能であることがわかる。
【0055】
色情報に関しては各ピンホールから順番にR、G、Bのサブピクセルの光が出射しているので3つのピンホールからの光で観察者に色情報を与えていることになる。
【0056】
(実施形態2)
図3は本発明の実施形態2にかかる立体画像表示装置の概略図である。
【0057】
それぞれの要素画像パターンごとにR、G、Bの色を有する複数のカラーピンホール或いは色フィルター付きマイクロレンズ群が設置してある。このようにピンホール或いはマイクロレンズがさらに分離して配置されていることを特徴としている。
【0058】
観察者に対して後ろ側に配置された液晶表示装置101には多視点画像が表示され、前側にはピンホールアレイ302が配置されている。
【0059】
液晶表示装置101には、多数のパターン画像が表示されている。この画像から照射された光が、それぞれ対応したピンホール303を通って、これらが集光して立体像が再現される。
【0060】
この例では、ピンホールにはカラーフィルターが設置されている。多視点画像はR、G、Bのサブピクセルアレイからなり各サブピクセルに対応してピンホール或いはマイクロレンズを分離して配置しており、各サブピクセルから同色のカラーピンホール通る光線群により立体像が再現される。
【0061】
この立体像表示装置では、R、G、Bの各サブピクセルから同色のカラーフィルター付きピンホールを介して出射する光線で立体像を再生する。この場合も光線数は3倍となる。カラーフィルター付きのピンホールとしてはカラー液晶ディスプレイをこの目的に使用することができるため、極めて簡便に実施することが可能である。これは、カラー液晶ディスプレイのあるピクセルを赤色表示した場合Rのサブピクセルのみ赤色光を透過することができ、これは赤色カラーフィルター付きのピンホールと同等の働きをするためである。
【0062】
本実施形態に示す立体像表示装置においても、良質な立体像が観測された。また、カラーフィルターの色を何らかの手段で時間とともに変化させられればより自然な立体像が得られる。例えばカラー液晶ディスプレイを使用して、あるピクセルの色をR、G、Bと順番に変化させれば、等価的にカラーフィルターの色を変えたのとほぼ同じ効果が得られる。ピンホール位置はサブピクセル分ずれるがそれに合わせて多視点画像も作成しておく。この方法によっても光線数を増すことができ、さらに発光点が増えるため滑らかな高精細立体像を得ることが可能である。
【0063】
(実施形態3)
図4は本発明の実施形態3にかかる立体画像表示装置の概略図である。
【0064】
表示されるべき立体像に対応した複数のパターンを平面的に表示させる表示手段101と、表示手段101の前面或いは後面に設けられ、複数のパターンに対応して複数のピンホール或いはマイクロレンズ103が平面的に配置されたアレイ板102とを具備している。
【0065】
表示手段101は最小の駆動単位であるR、G、Bの各サブピクセルを有するピクセルを具備し、各サブピクセルからピンホール或いはマイクロレンズ103中心を通る直線が表示されるべき立体像104と交わる点が分離している。
【0066】
このとき各サブピクセルの輝度を適切に決める必要がある。
【0067】
図4に示すように、各サブピクセルに表示する輝度は各サブピクセルからピンホール或いはマイクロレンズ103中心を通る直線が表示すべき立体像と交わる点のR、G、Bの輝度から算出して求めることができる。具体的には24ビットの色数表示の場合、Rのサブピクセルの輝度は対応するカラー値のR成分(0から255のいずれかの数値)に、Gのサブピクセルの輝度は対応するカラー値のG成分(0から255のいずれかの数値)に、Bのサブピクセルの輝度は対応するカラー値のB成分(0から255のいずれかの数値)に設定することで立体像の色を再現することができる。
【0068】
例えば最上部のRサブピクセルは図14に直線上の丸で示した点の輝度のR成分から決まる。次のGサブピクセルは前記、直線上の丸で示した部分の少し上の輝度のG成分で決まる。このようにしてパターン内のすべての輝度を決めることができる。次の周期における最初のサブピクセルであるGサブピクセルは図14の丸で示した点のG成分で決まる。この周期内の各サブピクセルの輝度も上記と同様に決まる。さらにその次の周期における最初のサブピクセルはBであるが、図14の丸で示した点のB成分で決まる。以下同様にしてすべてのサブピクセルの色を決めることができる。ここでは特定の成分の輝度情報をそのまま使用したが必要に応じて近隣のサブピクセルの輝度と適当な演算処理を行ってその値を用いてもよい。
【0069】
これらの光線群により立体像104が再現される。このように簡便な方法で高精細な立体像を再生できる。
【0070】
(実施形態4)
図5は本発明の実施形態3にかかる立体画像表示装置内の表示デバイス面を示す概略図である。丸で囲った部分は1画素に相当するトリプレットを表す。
【0071】
既に実施形態1で説明したように、各サブピクセルからピンホール或いはマイクロレンズ中心を通る直線が表示されるべき立体像と交わる点が分離する構成にすることで高精細な立体像が再生可能である。しかしながら立体像を近くで注視した場合、若干の色分離が観測されることがある。この場合、最小の駆動単位であるR、G、Bの各サブピクセルに変えて、それぞれ複数の色を有するサブピクセルを用いることで問題を解決することが可能である。
【0072】
図5はサブピクセルの配置とそれぞれのサブピクセルにおける色の配置を示したものである。例えば一番左上のサブピクセルにはRとGの2色を割り当てている。この2色は1つのサブピクセルを2つの領域に分けてそれぞれをR、Gの色にするということである。領域の分け方としては例えば垂直に分けるか、あるいは水平に分けるか、更には斜めに分けてもよい。また例えば液晶ディスプレイを表示装置として用いる場合には、製造時にカラーフィルターを所望の色に変更しておくだけでこのような色の配置が可能である。
【0073】
この例では1つのサブピクセルに2色のカラーフィルターをかぶせている。1番目のサブピクセルにRとG、2番目のサブピクセルにBとR、3番目のサブピクセルにGとBを対応させており、これが周期的に繰り返される。このような構成により色分離のない高精細な立体像の再生が可能であった。
【0074】
(実施形態5)
図6は本発明の実施形態5にかかる立体画像表示装置内の表示デバイス面を示す概略図である。丸で囲った部分はR、G、Bのトリプレットを表す。
【0075】
本実施形態では、最小の駆動単位であるR、G、Bの各サブピクセルが矩形状であり、矩形の長手方向に沿って垂直方向に配置したものである。この場合も、実施形態1と同様に、各サブピクセルからピンホール或いはマイクロレンズ中心を通る直線が前記表示されるべき立体像と交わる点が分離している。このため高精細な立体像が再生可能である。
【0076】
(実施形態6)
図7は本発明の実施形態6にかかる立体画像表示装置内の表示デバイス面を示す概略図である。丸で囲った部分はR、G、Bのトリプレットを表す。
【0077】
本実施形態では、表示されるべき立体像に対応した複数のパターンを平面的に表示させる表示手段と、前記表示手段の前面或いは後面に設けられ、前記複数のパターンに対応して複数のピンホール或いはマイクロレンズが平面的に配置されたアレイ板とを具備している。また、ピンホール或いはマイクロレンズが平面的に配置されたアレイ板の背面及び前面の少なくとも一方に立体像を表示するものであり、前記平面的に表示させる表示手段は縦方向に色の異なる矩形サブピクセルが長手方向に周期的に並べている。
【0078】
このようにすると水平方向に見た場合、R、G、Bの1組のセット(トリプレット)からなるピクセルの数は3倍になる。このように非常に簡便な方法で水平方向の光線数を増すことができる。従って高精細な立体像が再生可能である。本実施形態では垂直方向はR、G、Bの1組のセット(トリプレット)に対して1つの視線が割り当てられている。このため垂直方向の視線数は減少することになるが立体視には水平方向の視線数がより重要であるためこのことは通常は問題にならない。
【0079】
(実施形態7)
図8は本発明の実施形態7にかかる立体画像表示装置内の表示デバイス面を示す概略図である。丸で囲った部分は1画素に相当するトリプレットを表す。
【0080】
本実施形態は、実施形態6と類似して、縦方向に色の異なる矩形サブピクセルを長手方向に周期的に並べ、縦方向3つのサブピクセルに1つの視線を割り当てている。しかし本実施形態では、1つの矩形サブピクセルに複数の色が表示されるようにしている。
【0081】
1つの矩形サブピクセルに1色の色を割り当てるとR、G、Bのセットからなるピクセルは垂直方向に縦長になる。例えばサブピクセルの縦の長さが150μmであった場合、450μmとなる。このため近くで注視するような使い方をする場合には縦方向で色分離が生じることがある。そこでこの例では1つのサブピクセルに2色のカラーフィルターをかぶせている。1番目のサブピクセルにRとG、2番目のサブピクセルにBとR、3番目のサブピクセルにGとBを対応させており、これが周期的に繰り返される。
【0082】
例えば2色のカラーフィルターの面積比が1:1であるとする。
【0083】
1ピクセルに1色のカラーフィルターをかぶせた場合のR、G、B各サブピクセルの輝度がX、Y、Zであったとすると、本実施形態ではRとGを表示するサブピクセルの輝度xは
x=(X+Y-Z)/2
BとRを表示するサブピクセルの輝度yは
y=(X-Y+Z)/2
GとBを表示するサブピクセルの輝度zは
z=(-X+Y+Z)/2
のように決めることができる。
【0084】
例えば、これらの3つのサブピクセルから出射するR成分の光の輝度は1番目のサブピクセルからの光の輝度xと2番目のサブピクセルからの光の輝度yとの和で表されるが
x+y=X
となることから、もとの輝度と同じになっていることがわかる。G成分とB成分についても同様のことが言える。ただし、この例では3原色に近い色は再現できない。
【0085】
より好ましくは2色のカラーフィルターの面積比を例えば10:1にすることができる。この場合、近似的にRとGを表示するサブピクセルの輝度xは
x=(100・X+Y−10・Z)/100
BとRを表示するサブピクセルの輝度yは
y=(X−10・Y+100・Z)/100
GとBを表示するサブピクセルの輝度zは
z=(−10・X+100・Y+Z)/100
のように決めることができる。
【0086】
このようにして色再現性にもほとんど支障をきたすことなく、色分離を非常に小さく抑えることができ、高精細な立体像が再生可能であった。
【0087】
また、図9に示すように、より積極的に垂直方向の視線は1つとすることもできる。すなわち垂直方向にはどのトリプレットに対しても1つの視線を割り当てている。この場合、垂直方向の運動視差はないが、垂直方向の視域が広がるため見やすい高精細立体像が得られるといった利点がある。
【0088】
(実施形態8)
図10は本発明の実施形態8にかかる立体画像表示装置内の表示デバイス面を示す概略図である。丸で囲った部分は1画素に相当するトリプレットを表す。
【0089】
本実施形態は表示されるべき立体像に対応した複数のパターンを平面的に表示させる表示手段と、表示手段の前面或いは後面に設けられ、複数のパターンに対応して複数のピンホール或いはマイクロレンズが平面的に配置されたアレイ板とを具備している。平面的に表示させる表示手段は縦方向に色の異なる矩形サブピクセルが長手方向に周期的に並んで構成され、各矩形サブピクセルからピンホール或いはマイクロレンズ中心を通る直線が前記表示されるべき立体像と交わる点が分離しており、かつ1つの矩形サブピクセルに複数の色が表示されている。
【0090】
ピンホール或いはマイクロレンズが平面的に配置されたアレイ板の背面及び前面の少なくとも一方に立体像を表示する。
【0091】
水平方向には各サブピクセルに1番目から16番目までの視差を割り当てており、垂直方向には1番目から5番目までの視差が各サブピクセルに割り当てられている。垂直方向の3つのサブピクセルで色を再現している。この場合も高精細な立体像が再生可能であった。
【0092】
(実施形態9)
図11は、本発明の実施形態9にかかる立体画像表示システムを説明するための要部詳細図である。
【0093】
この例では、一例として円を立体表示するための要素画像群からなる記録画像を示している。各要素画像は微小レンズで物体を撮影した画像とほぼ等しく、撮影に限らずコンピュータグラフィックスで描くこともできる。表示装置上に、このような要素画像群が、ピンホールの一つ一つに対応するように表示される。各ピクセルからの光が対応するピンホールを通り、この光が集光されることによって、ピンホールを有するアレイ板の前面に三次元実像が形成される。ここで記録画像は直交変換として離散コサイン変換(DCT)を用いたのちDCT係数を量子化してエントロピ符号化することにより圧縮を施したものを用いる。この圧縮データをエントロピ復号、逆量子化、離散コサイン逆変換により伸張した画像を用いるわけであるが、この離散コサイン変換処理を施す対象となるブロック単位は図中の点線で示したように要素画像単位と完全に一致するように設定している。例えばいずれも8×8ピクセルとなるように選ぶことができる。その結果、記録画像のデータ量は従来の10分の1程度にできる。こうすることで再生した立体像の画質は圧縮しないものに比べてほとんど遜色ない結果が得られた。本実施形態ではブロック単位を8×8ピクセルとしたが、これに限らない。例えば16×16ピクセルとすることもできる。
【0094】
(実施形態10)
図12は、本発明の実施形態10にかかる立体像表示装置を説明するための要部詳細図である。
【0095】
この実施形態では表示装置上に、記録画像を表示し、R、G、Bの各サブピクセルからの光が対応するピンホールを通り、この光が集光されることによって、ピンホールを有するアレイ板の前面に3次元実像が形成される。
【0096】
図12はこの構成での記録画像のある断面を見たものである。上部の短い縦線は各トリプレットの区切りを示している。例として4つのサブピクセルを単位として要素画像が周期的に構成されており、それぞれに視差が割り当てられている。この周期を下部の短い縦線で示している。この場合、矢印で示したブロック単位で離散コサイン変換を行い圧縮するのが良い。すなわち、12のサブピクセルをブロック単位とする。これは言い換えれば要素画像中のサブピクセル数と同じピクセル数単位である4ピクセル単位で変換するということである。こうすることで、トリプレット単位で変換ができるため、比較的劣化が少ない。同様に8つのサブピクセルを単位として要素画像が周期的に構成されている場合には8ピクセル単位で離散コサイン変換するのが好ましい。
【0097】
(実施形態11)
図13に示すように上部のサブピクセルからなる要素画像から順番にRのサブピクセル、Gのサブピクセル、Bのサブピクセル、・・・と選択して取り出し、図13の下部のようにサブピクセルの順番を並べ替えた画像を作成する。この後、この画像に圧縮を施し、さらに表示する際にもとの並びになるように逆にサブピクセルを並べ替えた場合である。
【0098】
この場合も良好な立体像再生が可能である。これはサブピクセルの順番を並べ替えた画像はある視点から見た画像であり、通常の撮影画像のように画像中に要素画像のような特定の単位すなわち、周期性がないためである。従って従来と同様の圧縮を施しても画質劣化は少ない。従ってJPEGやMPEG等の圧縮技術をそのまま適用することもできる。他の方法を用いることもできるが、2のべき乗単位で直交変換を行ったほうが、高速演算処理を行うことができるので望ましい。この圧縮画像をデータとして保存しておき立体像を再生する際にサブピクセルを元通りに並べ替える処理を施せば良好な立体像が得られるわけである。
【0099】
図14は上記で説明した圧縮方法を用いた立体像再生システムの構成例を示す図である。
【0100】
記録画像の作成装置、記録画像の圧縮装置、記録画像の圧縮データの保存用媒体、記録画像圧縮データの伸張装置、記録画像の表示装置を含む立体像再生装置からなる。より具体的には記録画像の作成にはコンピュータグラフィックスを用いることができる。記録画像の圧縮装置としてはコンピュータを使用してソフト的にアルゴリズムを処理するか、アルゴリズムをLSI化した専用装置を用いることができる。
【0101】
記録画像の圧縮データの保存用媒体としてはDVDなどの光ディスクやHDDなどの磁気ディスク装置を用いることができる。記録画像圧縮データの伸張装置は圧縮装置と同様にコンピュータを使用してソフト的にアルゴリズムを処理するか、アルゴリズムをLSI化した装置を用いることができる。さらに記録画像の表示装置として液晶ディスプレイを使用し、液晶ディスプレイ前面にピンホールアレイを配置することにより立体像を再生できる。このような構成により、少ないデータ量で高精細な立体像を再生できるわけである。
【0102】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば圧縮した記録画像データは光ファイバーなどの伝送路を用いて遠隔地に送信し、送信先でデータを伸張し立体像を再生することもできる。また表示装置として液晶ディスプレイのほかにプラズマディスプレイや有機ELディスプレイなどの自発光型のディスプレイを用いることも可能である。また、図9において垂直視差を持たない例を示したが、他の発明においても必要に応じて垂直視差を持たない構成が可能である。
【0103】
その他、その詳細は、仕様に応じて適宜変更することもできる。
【0104】
【発明の効果】
高精細な立体像を表示できる立体像表示装置およびシステムを堤供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態1に係る立体画像再生装置の概念図。
【図2】 本発明の実施形態1に係る立体画像再生装置の表示部の概念図。
【図3】 本発明の実施形態2に係る立体画像再生装置の概念図。
【図4】 本発明の実施形態3に係る立体画像再生装置の概念図。
【図5】 本発明の実施形態4に係る立体画像再生装置の表示部の概念図。
【図6】 本発明の実施形態5に係る立体画像再生装置の表示部の概念図。
【図7】 本発明の実施形態6に係る立体画像再生装置の表示部の概念図。
【図8】 本発明の実施形態7に係る立体画像再生装置の表示部の概念図。
【図9】 本発明の実施形態8に係る立体画像再生装置の表示部の概念図。
【図10】 本発明の実施形態9に係る立体画像再生装置の表示部の概念図。
【図11】 本発明の実施形態10に係る立体画像再生システムにおける画像圧縮方法を説明するための図。
【図12】 本発明の実施形態11に係る立体画像再生システムにおける画像圧縮方法を説明するための図。
【図13】 本発明の実施形態12に係る立体画像再生システムにおける画像圧縮方法を説明するための図。
【図14】 本発明の立体画像再生システムを説明するための図。
【図15】 従来の立体画像再生装置を説明するための図。
【図16】 従来の立体画像再生装置を説明するための図。
【図17】 従来の立体画像再生装置を説明するための表示部の図。
【図18】 従来の立体画像再生装置における画像圧縮方法を説明するための図。
【符号の説明】
101・・・液晶表示装置
102・・・ピンホールアレイ板
103・・・ピンホール
104・・・三次元実像の立体像
302・・・カラーフィルター付きピンホール板
303・・・カラーフィルター付きピンホール
1501・・・表示装置
1502・・・ピンホールアレイ板
1503・・・再生虚像
1504・・・再生実像
1505・・・観察眼
1602・・・ピンホール板
1603・・・ピンホール
Claims (5)
- 表示されるべき立体像に対応した複数のパターンを平面的に分割された小領域に表示する表示手段と、
前記表示手段の前面或いは後面に設けられ、前記小領域に対応したピンホールあるいはマイクロレンズが平面的に複数配置されたアレイ板とを具備し、
前記アレイ板の背面及び前面の少なくとも一方に立体像を表示する立体像表示装置であって、
前記表示手段の小領域は、赤、緑、及び青の各サブピクセルからなるピクセルを有し、前記赤、緑及び青の各サブピクセルの輝度が、この各サブピクセルからピンホールあるいはマイクロレンズを通る直線上の前記立体像と交わる各点における赤、緑及び青の各色の輝度から各サブピクセルの輝度を求め、前記サブピクセル毎に視差を割り振り、前記立体像を表示することを特徴とする立体像表示装置。 - 前記赤、緑及び青の各サブピクセルが矩形状であり、前記ピクセル内で、前記各サブピクセルは、前記矩形状の長手方向に沿って配置したことを特徴とする請求項1記載の立体像表示装置。
- 表示されるべき立体像に対応した複数のパターンを平面的に分割された小領域に表示する表示手段と、
前記表示手段の前面あるいは後面に設けられ、前記小領域に対応したピンホールあるいはマイクロレンズが平面的に複数配置されたアレイ板とを具備し、
前記アレイ板の背面及び前面の少なくとも一方に立体像を表示する立体像表示装置であって、
前記表示手段の小領域は、
赤、緑、及び青をそれぞれ表示可能な矩形の各サブピクセルを、表示面の縦方向を矩形の長手方向とする周期的に配列したピクセル群が、さらに表示面の横方向に複数配されて構成され、
前記各サブピクセルから前記ピンホールあるいはマイクロレンズを通る直線上の前記表示されるべき立体像と交わる各点における赤、緑及び青の各色の輝度から各サブピクセルの輝度を求め、前記サブピクセル毎に視差を割り振り、
前記赤のサブピクセルから前記ピンホール或いはマイクロレンズを通る直線上の前記立体像と交わる点と、前記緑のサブピクセルから前記ピンホール或いはマイクロレンズを通る直線上の前記立体像と交わる点と、前記青のサブピクセルから前記ピンホール或いはマイクロレンズを通る直線上の前記立体像と交わる点とが、それぞれ分離して、前記立体像を表示することを特徴とする立体像表示装置。 - 前記アレイ板のピンホールあるいはマイクロレンズは、前記小領域毎に、赤、緑、或いは青の色を有するカラーピンホールあるいは色フィルタ付きマイクロレンズであって、これが分離して配置したことを特徴とする請求項1若しくは3記載の立体像表示装置。
- 前記カラーピンホールあるいは色フィルタを、赤、緑、或いは青の色に周期的時間変化させることを特徴とする請求項4記載の立体像表示装置。
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