JP5662907B2 - Ip立体ディスプレイ - Google Patents
Ip立体ディスプレイ Download PDFInfo
- Publication number
- JP5662907B2 JP5662907B2 JP2011184814A JP2011184814A JP5662907B2 JP 5662907 B2 JP5662907 B2 JP 5662907B2 JP 2011184814 A JP2011184814 A JP 2011184814A JP 2011184814 A JP2011184814 A JP 2011184814A JP 5662907 B2 JP5662907 B2 JP 5662907B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- light
- image
- stereoscopic
- display
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Description
例えば、非特許文献1に開示された従来のIP立体ディスプレイでは、解像度がまだ実用域のレベルになっていないため、今後、より一層、解像度を高める必要がある。IP立体ディスプレイは、立体画像の表示部分に多数の要素レンズ(光学レンズ)を並置した要素レンズアレイを重ね合わせた構造になっているため、解像度の上限がレンズピッチで規定されている。したがって、解像度を高めるためには、レンズピッチを小さくする必要がある。
IP立体ディスプレイでは、ディスプレイの奥行き方向の所定地点で解像度を高めることができたとしても、その所定地点の前後の解像度が低いために前後の画像がボケてしまうという問題もある。IP立体ディスプレイでは、生成される表示像の解像度(表示像の空間周波数)が、光学レンズを並置した要素レンズアレイ付近で最大であって、要素レンズアレイから離れるにしたがって低下する。よって、IP立体ディスプレイに精細度の高い立体像を表示させると、近景および遠景の表示画像の解像度が低下する。つまり、高精細な立体像の近景の画像と遠景の画像がボケてしまう。
IP立体ディスプレイでは、上下左右いずれの方向においても、観察者の位置に応じた立体像を見ることができる。ただし、観察者が移動してディスプレイを視認できる範囲(視域)は、ある1つの要素画像からの光が、それに対応する1つの要素レンズにより放射される領域に限られる。IP立体ディスプレイでは、表示された立体画像の視域が例えば液晶ディスプレイ等の通常のFPD(flat panel display)に比べて狭いという問題がある。例えば非特許文献1に開示された従来のIP立体ディスプレイの視域角は設計仕様として28°、実測値として24°であり、通常のFPD(例えば50〜170°)に比べて格段に小さい。
また、前記(A3)の問題として挙げた視域を拡大するためには、要素レンズアレイから表示素子までの距離(要素レンズの焦点距離)を小さくする必要がある。一方、前記(A2)の問題として挙げた立体画像の奥行き再現範囲を拡大するためには、要素レンズアレイから表示素子までの距離(要素レンズの焦点距離)を大きくする必要がある。つまり、視域の拡大と立体画像の奥行き再現範囲の拡大とはトレードオフの関係にある。
したがって、従来型のIP立体ディスプレイでは、前記したように要素レンズを用いることにより生じる制約があるため、前記(A1)〜(A3)の問題を改善することが困難であった。
例えば、IP立体ディスプレイの技術の今後の発展により、画素からの光を集めるための光学レンズ(要素レンズ)を並置した要素レンズアレイを設けることなく、IP立体ディスプレイの画像表示面の画素としての表示素子を、光線指向型発光素子とし、この光線指向型発光素子から射出する光線の方向を画素毎に設定して、要素レンズを用いたときと同じ光線アレイを再現する技術が仮定される。このような架空のIP立体ディスプレイによれば、要素レンズを用いなくても立体像を表示できることが期待できる。言い換えれば、光学レンズで投影される光線の方向と同様の方向を、各画素を構成する発光素子にそれぞれ設定しておくことで、従来と同様に立体像を表示することが可能であるといえる。
例えば、IP立体撮影装置で取得した情報を演算処理することによって倒立像を正立像に変換し、演算処理した後の情報をIP立体表示装置に入力して、最終的に正しい奥行きの立体像を生成するIP方式が開示されている(特許文献1参照)。
すなわち、従来のIP立体撮影装置では、要素レンズに代えて屈折率分布レンズを用いる構成としているが、屈折率分布レンズの製作には高度な技術が要求され、また、屈折率分布レンズアレイとして使用するときも、要素レンズを2次元状態に整列させて使用する構成に比較して製造が容易ではなかった。
従来は、表示パネルに表示された各要素画像を対応する要素レンズでそれぞれ投影して、これらを集めて、立体像を表示していた。
これに対して、本発明のIP立体ディスプレイは、要素画像を構成する画素毎に、当該画素を構成する発光素子が射出する光線の方向が設定されているので、発光素子自体が、発光の方向に指向性を持っている。
そのため、光学レンズで投影される光線の方向と同様の方向を、要素画像を構成する各画素を構成する各発光素子にそれぞれ設定しておくことで、原理的に、従来と同様に立体像を表示できる。なお、「要素画像」とは、撮影側で、要素レンズを介して被写体を撮影することにより取得された画像をいうものである。
さらに、本発明のIP立体ディスプレイは、画面表示面において、仮想的な要素レンズに相当する領域の画素群で構成される要素画像表示領域内の各画素が、当該要素画像表示領域の中心に対して自身と点対称の位置にある画素と仮想的な要素レンズの中心とを結ぶ光軸の方向と一致する方向の光線を射出するように、各画素としての各発光素子を配置したことで、屈折率分布レンズや演算処理によらずに、撮影側で取得された倒立像を正立像に変換することが可能となる。これにより、最終的に奥行きの正しい立体像を表示できる。
さらに、本発明のIP立体ディスプレイは、要素画像表示領域内の各画素が、要素画像表示領域の中心に対して自身と点対称の位置にある画素を仮想的な要素レンズによって投影したときの光線の方向を再現するように、各画素を構成する各発光素子からの光線の射出方向を設定した。これにより、屈折率分布レンズや演算処理によらずに、倒立像を正立像に変換して表示できる。
また、IP立体ディスプレイは、屈折率分布レンズや演算処理によらずに、撮影側で取得された倒立像を正立像に変換できるので、最終的に奥行きの正しい立体像を表示できる。
請求項1に記載の発明によれば、IP立体ディスプレイは、画素として、指向性の高い柱状部を有するLED素子を備え、画素ピッチを小さくすることができるので、解像度を高め、高精細な立体像を再生することができる。
請求項2に記載の発明によれば、IP立体ディスプレイは、従来のIP立体表示装置と同様に、被写体の立体像をカラー表示できる。
まず、本発明の実施形態に係るIP立体ディスプレイについて、従来の典型的なIP立体ディスプレイである図8に示したIP立体表示装置201と対比させながら図1を参照して説明する。
また、IP立体ディスプレイ1は、屈折率分布レンズや演算処理によらずに、撮影側で取得された倒立像を正立像に変換して、奥行きの正しい立体像を表示する方式のIP立体ディスプレイである。
図1(b)に示すように、IP立体ディスプレイ1は、基板2上に画像表示面(FPD面4)の画素5としての光線指向型発光素子10を備えて構成されている。IP立体ディスプレイ1は、FPD面4において水平および垂直方向に所定数のマトリクス状に配置された画素5を備えており、各画素5は、図示しない行ドライバおよび列ドライバにより、図示しない走査ラインおよびデータラインを介して駆動される。
このIP立体ディスプレイ1において、FPD面4に設けられた各光線指向型発光素子10から射出する光線はあたかもレンズで投影されたかのように集まって、例えば円柱901、903や立方体902の表示像(立体像)が表示される。このように、IP立体ディスプレイ1は、光線指向型発光素子10からの発光の射出方向を限定することで、光学レンズを不要としたものである。
ここで、「要素画像」とは、通常のIP立体撮影装置において、要素レンズを介して被写体を撮影することにより取得された画像をいうものである。
また、発光面(xy平面)からの仰角をθ’とすると、θ’=90°−θの関係が成り立つ。また、z軸の周りの回転角(方位角)をα(−180°<α≦180°)で表すと、角度θおよび方位角αを用いて半球面上の位置を特定できる。
I(α,θ)=0 (α=α1,θ≠θ1)) … 式(3)
まず、架空のIP立体ディスプレイ1’の要素画像表示領域について説明する。要素画像表示領域とは、架空のIP立体ディスプレイ1’のFPD面4’において、通常のIP立体撮影装置で取得された要素画像アレイを構成する各要素画像を表示する領域のことである。従来のIP立体表示装置201は、通常のIP立体撮影装置が備える要素レンズアレイに相当する要素レンズアレイ203を備えるため、各要素レンズ206に相当する領域が、要素画像表示領域となる。
ここで、「仮想的な要素レンズ6’に相当する領域」とは、FPD面4’上に仮想的に設定される領域であり、仮想的な要素レンズ6’と同軸上に位置し、仮想的な要素レンズ6’の面積と略同等の面積を有する領域をいう。この各要素画像表示領域7’に、図示しない通常のIP立体撮影装置で取得された各要素画像が表示される。
図3(a)に示すように、要素画像表示領域7’には、通常のIP立体ディスプレイにおいて要素画像を構成する画素数に相当する個数(縦横とも数百〜数千程度の個数)の画素5’としての光線指向型発光素子10’が設けられている。
したがって、架空のIP立体ディスプレイ1’では、図3(b)に示すように、画素5A’〜5E’から射出された光線は、それぞれ仮想的な要素レンズ6’の中心を通ることにより点対称に変換される。
IP立体ディスプレイ1において、撮影側で取得された要素画像毎に、従来のIP立体表示装置201の要素レンズ206に対応する仮想的な要素レンズ6を配置すると仮定し、この仮想的な要素レンズ6に相当する領域を含むように格子状に区分した各領域を要素画像表示領域7として仮定する。
例えば、この仮想的な要素レンズ6と、基板2と、の位置は、図示しない通常のIP立体撮影装置の要素レンズと、撮影板(いずれも図示せず)と、の位置に対応していてもよい。また、例えば、仮想的な要素レンズ6の口径は、図示しない通常のIP立体撮影装置の要素レンズの口径と同一であってもよい。
ここで、「仮想的な要素レンズ6に相当する領域」とは、FPD面4上に仮想的に設定される領域であり、仮想的な要素レンズ6と同軸上に位置し、仮想的な要素レンズ6の面積と略同等の面積を有する領域をいう。
(B2)
要素画像表示領域7毎に、各画素5と、仮想的な要素レンズ6の中心と、を結ぶ光軸を求める。
(B3)
要素画像表示領域7内の各画素5が、要素画像表示領域7の中心に対して自身と点対称の位置にある画素5と、仮想的な要素レンズ6の中心と、を結ぶ光軸を再現するように、光線指向型発光素子10を配置する。
この(B3)について、図4を参照して詳細に説明する。なお、図4は、図1に示すIP立体ディスプレイ1の一部を示している。
一方、画素5Eからみて要素画像表示領域7の中心に対して点対称となる位置にある画素5Bから、画素5Eと仮想的な要素レンズ6の中心とを結ぶ光線e’と方向が一致する光線eが射出されるように、画素5Bとしての光線指向型発光素子10を配置している。
一方、画素5Dからみて要素画像表示領域7の中心に対して点対称となる位置にある画素5Cから、画素Dと仮想的な要素レンズ6の中心とを結ぶ光線d’と方向が一致する光線dが射出されるように、画素5Cとしての光線指向型発光素子10を配置している。
すなわち、IP立体ディスプレイ1において、基板2の画素ピッチpを図8(a)に示したIP立体表示装置201の表示パネル202の画素ピッチpよりも低減する。また、IP立体ディスプレイ1において、この低減した画素ピッチpにて光線指向型発光素子10を配置することとする。また、IP立体ディスプレイ1において、低減した画素ピッチpに対応して縮小化した要素レンズを仮定し、その焦点距離に合わせて基板2から離間させて配置した要素レンズアレイを仮定する。そして、前記(B1)〜(B3)を実行すればよい。
さらに、従来の典型的なIP立体ディスプレイであるIP立体表示装置201にまつわる前記(A1)解像度の問題、(A2)立体像の奥行き再現範囲の問題、(A3)視域の問題を、従来技術に比べて改善できる。このことについて、以下に説明する。
IP立体ディスプレイ1では、光学レンズを用いないので、従来の要素レンズアレイから表示素子までの距離(要素レンズの焦点距離)の制約を考慮する必要がない。このため、IP立体ディスプレイ1の画素ピッチp(図4(b)参照)を従来のIP立体表示装置201の画素ピッチp(図3(b)参照)よりも小さくできる。このため、解像度を従来よりも高めることができる。
IP立体ディスプレイ1では、光学レンズを用いないので、従来の要素レンズアレイから表示素子までの距離(要素レンズの焦点距離)の制約を考慮せずに画素数(要素画像を構成する画素の個数)を増大できるため、奥行き再現範囲を拡大することが可能となる。すなわち、高精細な立体映像信号をIP立体ディスプレイ1に入力した場合に、近景から遠景までの奥行き方向での立体再現範囲を拡大することが可能となる。
IP立体ディスプレイ1では、光学レンズを用いないので、前記したように、実際には存在しない仮想的な要素レンズアレイを仮定し、この仮想的な要素レンズアレイからFPD面(表示素子)までの距離gの値として、現状の焦点距離よりも小さな距離を任意に設定できるので、視域を最大限に拡大できる。
具体的には、従来型のIP立体表示装置201は、図8(b)に示すように、視域角が、表示パネル202に表示される要素画像を構成する画素から放射されて、要素レンズアレイ203の中央に位置する要素レンズのレンズ中心を通過する2本の光軸のなす角で規定されている。
IP立体ディスプレイ1の各要素画像を構成する画素5において、特定の方向だけに発光を射出させる方法については、様々な方法が考えられるが、ここでは、全体の形状が柱状に構成されたLED等の発光素子自体を特定の方向に傾斜させることで発光の射出方向を特定する方法を用いた構造を例示する。この場合のIP立体ディスプレイの構成を図5に模式的に示す。
なお、図6(a)には、光線指向型発光素子10(画素5)と比較するため従来のIP立体表示装置201における画素205の配置を破線で示す。
また、前記したように、IP立体ディスプレイ1は、原理的に高精細化が難しい光学レンズ(要素レンズ)を使用することなく、光線指向型発光素子10からの発光の射出方向を限定することで、立体像を表示することとした。これにより、IP立体ディスプレイ1では、従来の典型的なIP立体ディスプレイであるIP立体表示装置201にまつわる前記(A1)解像度の問題、(A2)立体像の奥行き再現範囲の問題、(A3)視域の問題を、従来技術に比べて改善できる。
なお、図示は省略するが、RGBの3つの撮像素子で1つの画素を構成しているIP立体撮影装置で被写体(例えば円柱等)を撮影しておくことが、IP立体ディスプレイ1Bで立体像を表示するための前提となる。
このようなIP立体ディスプレイ1Bにおいて、画素51としての光線指向型発光素子10から射出される光線の方向は、次のように設定できる。
なお、画素51Aからみて要素画像表示領域7Bの中心に対して点対称の位置にある画素は、画素51A自身である。このため、画素51Aについては、画素51Aと仮想的な要素レンズ6Bの中心とを繋ぐ光軸と一致する光線を再現するように画素51Aとしての光線指向型発光素子10から射出される光線の方向を設定する。
なお、ここでは、IP立体ディスプレイ1Bは、画素51を、R(赤)、G(緑)、B(青)の3つの光線指向型発光素子10を並列して構成することとしたが、これに限定されるものではなく、画素51を、R(赤)、G(緑)、G(緑)、B(青)の4つの光線指向型発光素子10をベイヤー配列にしたがって配置して構成することとしてもよい。
例えば、発光素子に段差を設けて、段差の高低差を利用して発光の射出方向を特定する方法を用いてもよい。
2 基板
3 突起部
4、4B FPD面
5、51 画素
6、6B 仮想的な要素レンズ
7、7B 要素画像表示領域
10 光線指向型発光素子
Claims (2)
- インテグラル・フォトグラフィー(IP)方式により、要素レンズを複数並置した要素レンズアレイを介して被写体を撮影して取得した各要素画像を表示する画像表示面の画素からの光を集めて立体像を表示するIP立体ディスプレイであって、
基板上に前記画像表示面の画素としての光線指向型発光素子を設け、
前記要素レンズに対応する仮想的な要素レンズを、その焦点距離だけ前記基板から離間した位置に複数並置した仮想的な要素レンズアレイを配置したときに、前記画像表示面において、前記仮想的な要素レンズに相当する領域の画素群で構成される要素画像表示領域内の各前記画素が、当該要素画像表示領域の中心に対して自身と点対称の位置にある画素と前記仮想的な要素レンズの中心とを結ぶ光軸の方向と一致する方向の光線を射出するように、各前記画素としての各前記光線指向型発光素子を配置し、
前記光線指向型発光素子は、少なくとも一部が柱状に形成されて柱頭の射出面から光線を射出するLED素子である
ことを特徴とするIP立体ディスプレイ。 - 前記画素は、RGBの3つの発光素子で構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のIP立体ディスプレイ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011184814A JP5662907B2 (ja) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Ip立体ディスプレイ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011184814A JP5662907B2 (ja) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Ip立体ディスプレイ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013046355A JP2013046355A (ja) | 2013-03-04 |
JP5662907B2 true JP5662907B2 (ja) | 2015-02-04 |
Family
ID=48009886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011184814A Expired - Fee Related JP5662907B2 (ja) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Ip立体ディスプレイ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5662907B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6126940B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2017-05-10 | 日本放送協会 | 光線射出方向算出装置および光線射出方向算出方法 |
JP6585938B2 (ja) * | 2015-06-23 | 2019-10-02 | 日本放送協会 | 立体像奥行き変換装置およびそのプログラム |
JP2016206637A (ja) * | 2015-09-17 | 2016-12-08 | 政信 工藤 | 裸眼立体視ディスプレイ |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10123460A (ja) * | 1996-10-18 | 1998-05-15 | Mitsubishi Electric Corp | 立体表示装置およびその画素ユニット |
JP2008170674A (ja) * | 2007-01-11 | 2008-07-24 | Seiko Instruments Inc | 画像表示装置 |
JP4886721B2 (ja) * | 2008-03-18 | 2012-02-29 | 日本放送協会 | 立体撮像装置および立体表示装置 |
JP4538766B2 (ja) * | 2008-08-21 | 2010-09-08 | ソニー株式会社 | 撮像装置、表示装置および画像処理装置 |
JP5767531B2 (ja) * | 2011-08-24 | 2015-08-19 | 日本放送協会 | Ip立体ディスプレイ |
-
2011
- 2011-08-26 JP JP2011184814A patent/JP5662907B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013046355A (ja) | 2013-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4202991B2 (ja) | 立体画像用データの記録方法及び表示再生方法 | |
CN101656835B (zh) | 图像拾取设备、显示器和图像处理设备 | |
US20080225113A1 (en) | Three-dimensional image display device, method for displaying three-dimensional image, and structure of three-dimensional image data | |
US9372349B2 (en) | Glasses-free 3D display for multiple viewers with a resonant subwavelength lens layer | |
CN102917235B (zh) | 图像处理装置和图像处理方法 | |
JP4764624B2 (ja) | 立体視表示装置及び立体視用画像生成方法 | |
CN102209254B (zh) | 一种一维集成成像方法和装置 | |
JP4714116B2 (ja) | 立体映像表示装置および立体映像表示方法 | |
JP2013172292A (ja) | 撮像装置及び撮像素子アレイ | |
JP2021536036A (ja) | ライトフィールドディスプレイにおける発光素子のための構造 | |
JP2010078768A (ja) | 立体映像撮影装置および立体映像撮影システム | |
CN1596378A (zh) | 三维显示方法及其装置 | |
JP2010263572A (ja) | 撮像装置 | |
TWI527434B (zh) | 利用光場相機產生立體影像的方法及光場相機 | |
JP7200358B2 (ja) | ライトフィールドディスプレイにおける発光素子のための構造 | |
CN103605210A (zh) | 一种虚模式集成成像3d显示装置 | |
JP5767531B2 (ja) | Ip立体ディスプレイ | |
TW201323928A (zh) | 裸眼立體顯示裝置 | |
JP5662907B2 (ja) | Ip立体ディスプレイ | |
JP7198347B2 (ja) | 部分的なライトフィールドディスプレイ構造 | |
JP2024012318A (ja) | 画像表示装置 | |
US20130038512A1 (en) | Simultaneous Reproduction of a Plurality of Images by Means of a Two-Dimensional Imaging Matrix | |
JP2013102322A (ja) | 撮像装置及び撮像方法 | |
WO2020181939A1 (zh) | 显示装置及其显示方法 | |
JP6436560B2 (ja) | 表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140130 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20140326 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140806 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140819 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141015 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141111 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141205 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5662907 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |