JP6212877B2 - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents
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Description
HMDでは、内蔵されている表示部に対して両眼の位置が変化しないので、眼間距離の個人差を除けば、運動視差を表現する必要はないと考えられる。それにもかかわらず、HMDにおいて超多眼式立体表示法を適用して立体画像を表示すれば、上述したように、自然な立体画像の視認が期待できる。
表示部は、複数の要素画素を含む合成画像を表示する。各要素画素は、互いに視点が異なる複数の画像のそれぞれから抽出された複数の画素を所定方向に並べて形成される。
図4は、実施形態の画像表示装置の構成例を示している。図4の画像表示装置401は、出力部411、表示部412、第1の光学素子413、及び第2の光学素子414を含む。
1/f1=1/D−1/{(k−1)・f1}
D=(1−1/k)・f1 (1)
Wv’=(D/f1)・Wv
=(1−1/k)・Wv (2)
Wv*={k/(k−1)}・Wv’ (3)
Wv*={k/(k−1)}・(1−1/k)・Wv
=Wv (4)
u=f1・tanθ (5)
x=f1・tanφ (6)
Ll(f1,θ,x)=Le(f1・tanθ,arctan(x/f1)) (7)
Ll(d,θ,x)=Le(f1・tanθ,φ) (8)
x=f1・tanφ−f1・tanΔφ (9)
x=f1・ [tanφ−{(f1−d)/f1}・tanθ] (10)
φ=arctan[{x+(f1−d)・tanθ}/f1] (11)
s={tanφ/tan(ψH/2)}・WH/2 (12)
式(11)によれば、tanθが0でない場合、ハードウェアを構成する要件である2つのパラメータ、レンズ間距離dと焦点距離f1、これらは一般にはハードウェア構成時にある定められた値をとるわけであるが、それらの値に応じて、画素選択論理が変化することを意味している。すなわち、レンズ間距離dが焦点距離f1より小さくなるにつれて、入射角度φは大きくなる。そして、式(12)によれば、入射角度φが大きくなるにつれて、座標sの値も大きくなる。したがって、式(11)及び式(12)に基づく選択論理によれば、レンズ間距離dが焦点距離f1より小さくなるにつれて、視点画像2401内で左右方向に沿って原点からより遠くなる位置の画素が選択される。これにより、レンズ間距離dに適合した多視点画像を生成することが可能になる。
Δx=f0・tanθ (13)
p/2=f0・tanα (14)
Wv/2=f1・tanα (15)
Wv=(f1/f0)・p (16)
Wv’/2−d・tanα≦p/2 (17)
Wv’/2−(Wv/2)・(d/f1)≦p/2 (18)
(1−1/k)・(Wv/2)−(Wv/2)・(d/f1)≦p/2 (19)
1−1/k−d/f1≦p/Wv (20)
1−1/k−d/f1≦f0/f1
(1−1/k)・f1−d≦f0 (21)
d≧D−f0 (22)
d・tanα−Wv’/2≦p/2 (23)
d≦D+f0 (24)
D−f0≦d≦D+f0 (25)
s=[{x+(f1−d)・tanθ}/{f1・tan(ψH/2)}]・WH/2
(26)
102 3次元フィルタ
201、202、512、522、1000、1102 レンチキュラーレンズ
203 眼球
401 画像表示装置
411 出力部
413 第1の光学素子
414 第2の光学素子
501 HMD
502 筐体
513、523、1103 接眼レンズ513
601 ノーズパッド
701 記憶部
702 インタフェース
711、721 画像選択回路
712、722 画素選択回路
801−1〜801−N LPF
802−1〜802−N ダウンサンプリング回路
803−1〜803−N スイッチ回路
811−1〜811−N、1121、1122、1211、1212、2401 視点画像
804 制御回路
901 光線方向選択回路
902 画素値決定回路
1001A、1001B、1001C、1001D、1001E、1002A、1002B、1002C、1002D、1002E、1003A、1003B、1003C、1003D、1003E、1004A、1004B、1004C、1004D、1004E、1005A、1005B、1005C、1005D、1005E 画素列
1104、1402 観察位置
1111、1201 破線
1112、1202 一点鎖線
1301−1〜1301−5 仮想カメラ
1401 虚像の位置
1501〜1503、1511〜1513、1601〜1603、1611、1612、2001〜2005、2201〜2205 点
1801 視点
2411 原点
2402 画素
2901 スリット
Claims (5)
- 複数の要素画素の各々が、互いに視点が異なる複数の画像のそれぞれから抽出された複数の画素を所定方向に並べて形成される、前記複数の要素画素を含む合成画像を表示する表示部と、
前記複数の要素画素にそれぞれ対応して前記所定方向に配列された複数のレンズであって、前記複数の画像のうちある画像について、前記複数の要素画素のそれぞれに含まれる複数の画素から射出される複数の光線を平行に射出する、前記複数のレンズを含む第1の光学素子と、
前記第1の光学素子から射出される前記複数の光線を集光する第2の光学素子と、
前記複数の要素画素のうちある要素画素に含まれる前記ある画像の画素を選択し、選択した画素の画素値を前記表示部へ出力する出力部とを備え、
視点位置にある角度で入射する光線に対応する前記ある画像の画素は、前記第1の光学素子内において、前記第2の光学素子の光軸に対応する第1の位置から前記所定方向に沿って第1の距離だけ離れた第2の位置に対して、前記所定方向に沿って前記第2の位置から前記第1の位置へ向かって第2の距離だけずれた第3の位置に存在するレンズに対応し、前記第1の距離は、前記第2の光学素子の焦点距離に、前記視点位置における光線の入射方向の正接を乗算した積で与えられ、前記第2の距離は、前記焦点距離から前記第1の光学素子と前記第2の光学素子との間の素子間距離を減算した差分に、前記第1の光学素子から前記複数の光線が射出される射出方向の正接を乗算した積で与えられることを特徴とする画像表示装置。 - 前記出力部は、前記第1の距離と前記第2の距離とに基づいて、前記ある画像の画素を選択する画素選択回路を含むことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
- 前記視点位置は、前記焦点距離に前記射出方向の正接を乗算した積で与えられ、
前記出力部は、前記複数の画像の中から前記視点位置に対応する画像を前記ある画像として選択する画像選択回路を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の画像表示装置。 - 前記素子間距離の公差は、前記ある要素画素に対応するレンズの焦点距離の2倍以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像表示装置。
- 複数の要素画素の各々が、互いに視点が異なる複数の画像のそれぞれから抽出された複数の画素を所定方向に並べて形成される、前記複数の要素画素を含む合成画像を表示するために、前記複数の要素画素のうちある要素画素に含まれる、前記複数の画像のうちある画像の画素を選択する工程と、
選択した画素の画素値を表示部へ出力する工程と、
前記表示部を用いて前記合成画像を表示する工程と、
前記第1の光学素子に含まれる、前記複数の要素画素にそれぞれ対応して前記所定方向に配列された複数のレンズを用いて、前記ある画像について、前記複数の要素画素のそれぞれに含まれる複数の画素から射出される複数の光線を平行に射出する工程と、
前記第2の光学素子を用いて、前記第1の光学素子から射出される前記複数の光線を集光する工程とを備え、
視点位置にある角度で入射する光線に対応する前記ある画像の画素は、前記第1の光学素子内において、前記第2の光学素子の光軸に対応する第1の位置から前記所定方向に沿って第1の距離だけ離れた第2の位置に対して、前記所定方向に沿って前記第2の位置から前記第1の位置へ向かって第2の距離だけずれた第3の位置に存在するレンズに対応し、前記第1の距離は、前記第2の光学素子の焦点距離に、前記視点位置における光線の入射方向の正接を乗算した積で与えられ、前記第2の距離は、前記焦点距離から前記第1の光学素子と前記第2の光学素子との間の素子間距離を減算した差分に、前記第1の光学素子から前記複数の光線が射出される射出方向の正接を乗算した積で与えられることを特徴とする画像表示方法。
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