JP4607208B2 - 立体映像ディスプレイ方法 - Google Patents
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Description
立体鏡学方式は、人間視覚システム(human visual system)を模倣した方式である。立体鏡学方式は、左右両眼に対応する映像を区分して各々入射させる方式である。すなわち、立体鏡学方式は、映像を左眼映像と右眼映像に分離した後、偏光液晶板からなった眼鏡を装着した観測者の左眼と右眼に各々の映像を入射させて立体映像を感じさせる方式である。
フローティングディスプレイの主な特徴は、構造が単純で、具現が容易であり、高解像度の映像を実際空間に容易にディスプレイできるという点である。すなわち、LCDのような平面ディスプレイ装置の映像が、凸レンズ(Convex lens)あるいは凹面鏡(Concave mirror)を使用するフローティングレンズを通過すると、その像が空間に形成されて、観察者は目の前に位置し、空中に浮かび上がっている映像を見ることができる。
また、上述した様々な3次元(3D)ディスプレイ方法は、一つの2次元または3次元映像を3D映像で具現する時、完璧な立体感を得るためにはデータ処理量が非常に多くなって連続的な3D立体感を提供することに限界があった。さらに、一つのシステムから立体映像を提供する場合、ユーザが感じる3D立体感には限界があった。
本発明の他の目的は、二つ以上の実平面を用いる場合に生じる重畳領域(occlusion region)の問題を解決し、より臨場感のある立体映像を表現するために、背景映像を有する立体映像ディスプレイ方法を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、3次元映像再生技術のみで映像を具現する場合の解像度が低下するという問題点を解決するために、3次元映像再生技術を用いて3D背景映像をディスプレイし、高解像度のオブジェクト映像を別途にディスプレイする、立体映像ディスプレイ方法を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、3D背景映像をさらに用いることにより、臨場感のある背景映像が導入された立体映像ディスプレイ方法を提供することにある。
本発明が提示する技術的課題は下記の説明を通して容易に理解できよう。
本発明の一実施例によれば、立体映像ディスプレイシステムで立体映像をディスプレイする方法であって、オブジェクトの2次元映像であるオブジェクト映像を凸レンズまたは凹面鏡を介して空間上にディスプレイするステップと、前記オブジェクト映像のオブジェクトに該当するピクセルを黒色処理したマスク映像を生成するステップと、背景を示す集積映像である背景映像と前記マスク映像とを結合して重畳除去背景映像を生成するステップと、前記重畳除去背景映像をレンズアレイに投射してディスプレイするステップと、前記オブジェクト映像及び前記重畳除去背景映像が同一視野角内で重なるように前記オブジェクト映像を近距離に、前記重畳除去背景映像を遠距離に配置するステップと、を含み、前記配置するステップが、前記オブジェクト映像または前記背景映像のうちの一映像は透過させ、他の映像は反射させる半透明ミラー(Half Mirror)を用いて、前記オブジェクト映像または前記背景映像のうちの一映像は実像として、他の映像は虚像として結ぶようにする立体映像ディスプレイ方法が提供される。
図1から図11では本発明の実施例に係る集積映像ディスプレイ方式を用いた、背景映像を有する立体映像ディスプレイシステムについて説明する。図12以下では本発明の他の実施例に係る背景映像を有する立体映像ディスプレイシステムについて説明する。
H=h・f1/(h−f1) ・・・(1)
フローティングディスプレイシステム部は上側に、集積映像ディスプレイシステム部は下側に示されている。この二つのシステムから表示される映像を結合して観測者が見ることができるように、二つのシステムの間に半透明ミラー630が位置している。
本発明の有用性を証明する実験を行うために、オブジェクト映像と重畳除去背景映像とを製作する。図8に示すように、実験でのオブジェクト映像620は「宇宙船」の映像であり、背景映像613は「地球」の映像である。オブジェクト映像は、変形なしにそのままディスプレイパネル1の600にディスプレイされる。背景映像613はディスプレイパネル2の610に表示される前に重畳除去背景映像614Rとして変形されることになる。重畳除去背景映像614Rの製作過程については図2で詳述したので、その説明を省略する。
まず、図9に示されている三つの映像は全てレンズアレイ612、または212を通して入力手段210に入力及び格納された映像である。すなわち、レンズアレイを通した多視点集積映像であって、立体感を有する「要素映像」である。
ここでは、図7の実験条件によりディスプレイパネル1の600から出射されたオブジェクト映像620とディスプレイパネル2の610から出射された重畳除去背景映像614Rとを用いて本発明の実施例に係る集積映像背景を有するフローティングディスプレイ方法の実験を行った。
立体鏡学方式は仮想3Dディスプレイ方式であって、人間が立体感を感じる様々な要因中の一つである両眼視差(binocular disparity)を用いて平面ディスプレイから仮想的に立体感を感じさせる方法である。
色差方式は、補色関係の赤色と青色で左右画像を描き、色フィルタで左右の像を選択・分離して両眼にそれぞれ赤色と青色の色眼鏡をかけて見る方法である。
偏光方式は、直線偏光の振動方向が異なる性質、あるいは円偏光の回転方向が異なる性質をそれぞれ用いて両眼に偏光方向が異なる偏光眼鏡をかけて見る方法である。
時分割方式は、左右画像を両眼に周期的に反復させ、この周期に同期させた電子シャッタが設置された眼鏡をかけることにより立体感を得る方式である。
HMD方式は、頭にディスプレイ装置を被って、目の直前に画面をディスプレイすることで立体感を得る方式である。
図12は、本発明の他の実施例に係る時分割方式を用いて背景映像をディスプレイする方法に関する図面である。
時分割方式は、偏光方式に比べ、視野角が自由になり、単に同じ画面から左右チャンネルだけが交互に出力されることであるので、上下左右の全方向の視野角には全く損失がない。したがって、観察者は自由な姿勢で仮想立体画面を見ることができる。
パララックスバリア方式とは、光学的技術を用いることではなく、単純に視野を遮断する程度の構造でイメージを区分する方式である。
レンチキュラー方式とは、縦に配列されたスクリーン上にレンチキュラーレンズアレイ1300を通して左右画像を屈折させて観察者の両眼にそれぞれの画像を送る方法である。図14によれば、ディスプレイパネル2の610は、レンチキュラーレンズ一つに、両眼に入る左側映像1100と右側映像1102とがアレイされるように構成される。実験では、左側映像1100を緑色映像で構成し、右側映像1102を青色映像で構成した。ディスプレイパネル2の610の前にレンチキュラーレンズアレイ1300を位置させると、左側映像1100と右側映像1102とが分離され左眼1106と右眼1104にそれぞれ入力されることになる。すなわち、図14で、観察者の右眼1104には青色映像が映り、左眼1106には緑色映像が映ることになる。
図15は、本発明のまた他の実施例に係るマルチビュー方式を用いて背景映像をディスプレイする方法に関する図面である。
ホログラフィ方式は、レーザーから出た光線を二つに分けて、一つの光は直接スクリーンを照らすようにし、他の一つの光は、見ようとする物体を照らすようにする方式である。ここで、直接スクリーンを照らす光を基準光(reference beam・参照光)といい、物体を照らす光を物体光(object beam)という。
ホログラムは、物体光の強度だけを格納する2次元写真とは異なって、その光の方向まで記録するので、3次元映像を見ることができる。
図17は、本発明のまた他の実施例に係るフローティングディスプレイ方法に関する図面である。
フローティングディスプレイシステム部が、凸レンズまたは同じ特性を有する凹面鏡1600で具現されることができるということは前述した通りである。凹面鏡1600を用いる理由は、凸レンズを用いることにより発生する問題点を効果的に克服することができるからである。
具体的に、図17に示すように、2次元のオブジェクト映像がディスプレイパネル1の600から出力され、新しく追加された半透過鏡1602から反射され、凹面鏡1600に入射される。入射された映像は凹面鏡1600の屈曲面の特性(すなわち、凸レンズを透過した特性)を有することになり、凹面鏡1600から反射された映像情報は、入射された方向の反対方向に映像を出力させる。最終的には、凸レンズを通過してレンズ公式により生成される映像の距離と同じく、半透明ミラー1602を通過して凹面鏡1600との距離によって定められた焦点距離の実際領域にオブジェクト映像620がディスプレイされることになる。
211,610 ディスプレイパネル2
402,502,602 凸レンズ
106,212,612,1300 レンズアレイ
290,404,504,620 オブジェクト映像
230,630 半透明ミラー
Claims (2)
- 立体映像ディスプレイシステムで立体映像をディスプレイする方法であって、
オブジェクトの2次元映像であるオブジェクト映像を凸レンズまたは凹面鏡を介して空間上にディスプレイするステップと、
前記オブジェクト映像のオブジェクトに該当するピクセルを黒色処理したマスク映像を生成するステップと、
背景を示す集積映像である背景映像と前記マスク映像とを結合して重畳除去背景映像を生成するステップと、
前記重畳除去背景映像をレンズアレイに投射してディスプレイするステップと、
前記オブジェクト映像及び前記重畳除去背景映像が同一視野角内で重なるように前記オブジェクト映像を近距離に、前記重畳除去背景映像を遠距離に配置するステップと、を含み、
前記配置するステップが、
前記オブジェクト映像または前記背景映像のうちの一映像は透過させ、他の映像は反射させる半透明ミラー(Half Mirror)を用いて、
前記オブジェクト映像または前記背景映像のうちの一映像は実像として、他の映像は虚像として結ぶようにするディスプレイ方法。 - 前記オブジェクト映像は、前記半透明ミラーから反射されて前記半透明ミラーの背面方向に虚像として結ぶことを特徴とする請求項1記載の立体映像ディスプレイ方法。
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