JP6294780B2 - 立体画像提示装置、立体画像提示方法、およびヘッドマウントディスプレイ - Google Patents
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Description
1/A−1/B=1/F (1)
m=B/A (2)
A(B)=FB/(F+B)=F/(1+F/B) (4)
P(B,Q)=Q×F/(B+F) (5)
式(5)は、物体314がとるべき大きさPを、距離Bと虚像316の大きさQとの関数として表す式である。式(5)は、虚像316の大きさQが大きいほど、物体314の大きさPも大きくなることを示している。また、虚像316の距離Bが大きいほど、物体314の大きさPが小さくなることも示している。
A1=F/(1+F/B1)
A2=F/(1+F/B2)
A3=F/(1+F/B3)
P1=Q×F/(B1+F)
P2=Q×F/(B2+F)
P3=Q×F/(B3+F)
上記では、凸レンズ312の焦点距離が固定である場合について説明した。このため、式(1)に基づき、透過型表示素子318の位置を変えることで、虚像316の位置を制御した。これに代えて、凸レンズ312の光学中心から透過型表示素子318までの距離を固定して、凸レンズ312の焦点距離を変更するようにしてもよい。これは例えば凸レンズ312として、焦点距離を変更可能な液晶レンズを用いることで実現できる。あるいは、焦点距離が異なる複数のレンズを交換する構成としても実現できる。以下第1の変形例として、透過型表示素子318の位置を固定し、かつ焦点距離を可変な凸レンズ312を採用する立体画像提示装置100について説明する。
F(B)=A/(1−A/B) (6)
式(6)は、ある距離Bが与えられたとき、焦点距離Fが満たすべき値を示している。式(6)より、距離Bが長いほど、焦点距離Fも大きくなることがわかる。
F1=A/(1−A/B1)
F2=A/(1−A/B2)
P1=Q×F/(B1+F)
P2=Q×F/(B2+F)
上述した実施の形態に係る立体画像提示装置100では、複数の透過型表示素子318の中から画像314を表示する透過型表示素子318を選択することで、画像314の表示位置を変更する場合について説明した。これに代えて、画像314を表示する透過型表示素子318を移動させ、その物理的な位置を変更するようにしてもよい。以下、第2の変形例として、透過型表示素子318の物理的な位置を変更する場合の立体画像提示装置100について説明する。
上述した第2の変形例に係る立体画像提示装置100では、画像314を表示する透過型表示素子318の物理的な位置を変更することで、虚像316の位置を変更する場合について説明した。これに代えて、透過型表示素子318の位置は固定して、レンズを移動するようにしてもよい。以下、第3の変形例として、レンズの物理的な位置を変更する場合の立体画像提示装置100について説明する。
上述した第2の変形例に係る立体画像提示装置100と第3の変形例に係る立体画像提示装置100とはともに、透過型表示素子318または凸レンズ312等のレンズのいずれかを移動させることにより、透過型表示素子318とレンズとの相対的な距離を変更する例である。これに代えて、透過型表示素子318と凸レンズ312との組を複数用意し、これらを切換ながら虚像316を提示してもよい。あるいは、凸レンズ312と透過型表示素子318との間に、屈折率を変更可能な光学素子を挿入し、凸レンズ312と透過型表示素子318との間の光路長を可変にしてもよい。
上記では、視点308に対して提示する画像314の虚像316の位置を変更するために、透過型表示素子318の位置を変更する場合について説明した。これに代えて、透過型表示素子318の見かけ上の解像度を向上させるために、透過型表示素子318を移動させてもよい。この場合、立体画像提示装置100中の図示しない駆動部が、透過型表示素子318が表示する画像のフレーム毎に、透過型表示素子318を光軸からずれる方向に、例えば半ピクセルまたは1/4ピクセルずつずらす。これと連動して、仮想カメラ設定部110は、仮想空間に設置する仮想カメラ300の位置もずらす。これにより、いわば「固視微動」の効果により、立体画像提示装置100のユーザに対して提示する虚像316の見かけ上の解像度を向上することができる。
上記では、レンダリング部108が生成した画像を表示するデバイスは透過型表示素子318である場合について説明した。しかしながら、立体画像提示装置100が備える表示デバイスが1つのみの場合には、透過型の表示デバイスではなく、例えば液晶モニタ等の非透過の表示デバイスであってもよい。
上記の実施の形態に係る立体画像提示装置100は、筐体160に備えられたCPUでゲームアプリケーションを実行する場合について説明した。これに代えて、あるいはこれに加えて、立体画像提示装置100は外部の機器(例えばゲームコンソール)と無線または有線で接続し、その機器の出力デバイスとして機能してもよい。
上記では、立体画像提示装置100が、実空間中にARイメージを重畳して表示する場合について説明した。このため、画像提示部104は、ユーザに提示する画像に写っている仮想オブジェクト304の奥行き情報をもとに、その画像の虚像を提示する位置を変更するとした。しかしながら、上述したように、「奥行き情報」とは、例えばある被写体が写っている画像をユーザに提示したときに、ユーザがその被写体を見て認識される距離感を反映する情報である。したがって、表示対象とする画像に写っている被写体は、仮想オブジェクト304に限られず、例えば3D映画のように、実在するオブジェクトを被写体として、実在するカメラで写した立体映像であっても適用できる。この意味で、「オブジェクト」は、仮想的な物体のみならず実在する被写体も含み、立体画像提示装置100の「描画対象」ということもできる。
Claims (9)
- 立体画像提示装置であって、
提示対象とする画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した画像の虚像を、前記立体画像提示装置のユーザの視野に提示する画像提示部とを備え、
前記画像提示部は、前記ユーザに提示する虚像の位置を変更自在に構成されており、前記画像に写っているオブジェクトの奥行き情報をもとに、前記虚像を提示する位置を変更し、
前記オブジェクトの奥行き情報は、前記オブジェクトを撮影するカメラから前記オブジェクトまでの距離を含み、
前記画像取得部は、
前記オブジェクトを含む処理対象を複数の部分領域に区分けする部分領域生成部と、
前記複数の部分領域それぞれに含まれるオブジェクトそれぞれについて、前記カメラから観察可能な部分をレンダリングして画像を生成するレンダリング部とを備え、
前記オブジェクトと前記カメラとはそれぞれ、仮想的な3次元空間に設定された仮想的なオブジェクトおよび仮想的なカメラであり、
前記オブジェクトは、予め定められた複数の属性から選択された1または複数の属性を備えており、
前記部分領域生成部は、前記オブジェクトが備える属性に応じて、区分けの仕方を変更することを特徴とする立体画像提示装置。 - 前記オブジェクトの奥行き情報は、前記オブジェクトを撮影するカメラから前記オブジェクトまでの距離を含み、
前記画像提示部は、前記カメラから前記オブジェクトまでの距離が近い場合は、遠い場合と比較して、前記ユーザから近い位置に前記虚像を提示することを特徴とする請求項1に記載の立体画像提示装置。 - 前記画像提示部は、
前記カメラから前記部分領域までの距離に応じて、前記レンダリング部が生成した画像の虚像を提示する位置を設定する虚像位置設定部を備えることを特徴とする請求項2に記載の立体画像提示装置。 - 前記部分領域生成部は、前記カメラから遠方であることを規定する遠方基準距離を定め、当該遠方基準距離よりも前記カメラから離れた位置にある領域は、遠方部分領域としてひとつの部分領域に設定することを特徴とする請求項3に記載の立体画像提示装置。
- 前記予め定められた複数の属性はキャラクタ属性を含み、当該キャラクタ属性はその属性を備えるオブジェクトは前記ユーザが操作可能なキャラクタであることを示すものであり、
前記部分領域生成部は、オブジェクトがキャラクタ属性を備える場合、当該オブジェクトが前記遠方部分領域から除外されるように、前記遠方基準距離を設定することを特徴とする請求項4に記載の立体画像提示装置。 - 前記部分領域生成部は、前記複数の部分領域それぞれについて、他の部分領域と一部が重複するかまたは接するようにして区分けすることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載の立体画像提示装置。
- 立体画像提示装置のプロセッサが実行する画像提示方法であって、
提示対象とするオブジェクトの画像を取得するステップと、
前記オブジェクトの奥行き情報をもとに、前記画像の虚像を提示する位置を設定するステップと、
設定した位置に、前記虚像を提示するステップとを含み、
前記オブジェクトの奥行き情報は、前記オブジェクトを撮影するカメラから前記オブジェクトまでの距離を含み、
前記画像を取得するステップは、
前記オブジェクトを含む処理対象を複数の部分領域に区分けする部分領域生成ステップと、
前記複数の部分領域それぞれに含まれるオブジェクトそれぞれについて、前記カメラから観察可能な部分をレンダリングして画像を生成するレンダリングステップとを備え、
前記オブジェクトと前記カメラとはそれぞれ、仮想的な3次元空間に設定された仮想的なオブジェクトおよび仮想的なカメラであり、
前記オブジェクトは、予め定められた複数の属性から選択された1または複数の属性を備えており、
前記部分領域生成ステップは、前記オブジェクトが備える属性に応じて、区分けの仕方を変更することを特徴とする立体画像提示方法。 - コンピュータを備える立体画像提示装置に画像提示機能を実現させるプログラムであって、当該機能は、
提示対象とする画像を取得する機能と、
前記画像に写っているオブジェクトの奥行き情報をもとに、前記画像の虚像を提示する位置を設定する機能と、
設定した位置に、前記虚像を提示する機能とを含み、
前記オブジェクトの奥行き情報は、前記オブジェクトを撮影するカメラから前記オブジェクトまでの距離を含み、
前記画像を取得する機能は、
前記オブジェクトを含む処理対象を複数の部分領域に区分けする部分領域生成機能と、
前記複数の部分領域それぞれに含まれるオブジェクトそれぞれについて、前記カメラから観察可能な部分をレンダリングして画像を生成するレンダリング機能とを備え、
前記オブジェクトと前記カメラとはそれぞれ、仮想的な3次元空間に設定された仮想的なオブジェクトおよび仮想的なカメラであり、
前記オブジェクトは、予め定められた複数の属性から選択された1または複数の属性を備えており、
前記部分領域生成機能は、前記オブジェクトが備える属性に応じて、区分けの仕方を変更することを特徴とするコンピュータが読み出し可能なプログラム。 - 立体画像を提示するヘッドマウントディスプレイであって、
提示対象とする画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した画像の虚像を、前記ヘッドマウントディスプレイを装着するユーザに提示する画像提示部とを備え、
前記画像提示部は、
前記画像を表示する複数の透過型表示部と、
前記複数の透過型表示部それぞれが表示する画像の虚像を生成する光学素子とを備え、
前記複数の透過型表示部は、前記画像提示部の光路上に並んで備えられており、
前記光学素子は、前記画像提示部の光路において前記ユーザの目と前記複数の透過型表示部との間に備えられ、
前記画像提示部は、前記ユーザに提示する虚像の位置を変更自在に構成されており、前記画像に写っているオブジェクトの奥行き情報をもとに、前記虚像を提示する位置を変更し、
前記オブジェクトの奥行き情報は、前記オブジェクトを撮影するカメラから前記オブジェクトまでの距離を含み、
前記画像取得部は、
前記オブジェクトを含む処理対象を複数の部分領域に区分けする部分領域生成部と、
前記複数の部分領域それぞれに含まれるオブジェクトそれぞれについて、前記カメラから観察可能な部分をレンダリングして画像を生成するレンダリング部とを備え、
前記オブジェクトと前記カメラとはそれぞれ、仮想的な3次元空間に設定された仮想的なオブジェクトおよび仮想的なカメラであり、
前記オブジェクトは、予め定められた複数の属性から選択された1または複数の属性を備えており、
前記部分領域生成部は、前記オブジェクトが備える属性に応じて、区分けの仕方を変更することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
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