JP6335623B2 - 立体映像表示装置 - Google Patents
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Description
複数の画像表示パネルPをそのまま並べただけでは、各画像表示パネルPにベゼル部分(枠)が存在するため、そのベゼル部分で表示映像の切れ目が生じ、再生される立体映像にも同様の切れ目が生じる。現時点では、ベゼル部分が存在しない画像表示パネルPを製造することは難しいため、複数の表示映像を切れ目が無いように結合する必要がある。
さらに、バックライトは、フレネルレンズが配置されたLED光源であり、照射する光の指向性が、第1拡大用レンズアレイの要素レンズにおける入射面側のレンズ中心と出射面側のレンズ外縁とを結ぶ直線と、第1拡大用レンズアレイの光軸とのなす角以下となる。
このように、立体映像表示装置は、指向性の高いバックライトを用いることから、拡大光学系のクロストークを減少させる。
本願発明によれば、指向性の高いバックライトを用いて、拡大光学系のクロストークを減少させるので、クロストークによる解像度劣化が発生せず、立体映像の画質劣化を抑制することができる。
[立体映像表示装置の構成]
図1を参照し、本願発明の第1実施形態に係る立体映像表示装置1の構成について、説明する。
図1のように、立体映像表示装置1は、インテグラルフォトグラフィ方式で立体映像を多画素化して表示するものであり、バックライト10と、表示パネル20と、拡大光学系30と、拡散板40と、表示用レンズアレイ50とを備える。
なお、バックライト10の指向性は、詳細を後記する。また、バックライト10は、後記する表示パネル20から任意の距離に配置することができる。
例えば、一般的なIP立体カメラで被写体を撮影し、その立体映像(要素画像群)を表示パネル20と同数(4個)に分割する。分割した立体映像を表示パネルの大きさに合わせて拡大することで、分割立体映像(分割要素画像群)を生成できる。そして、各表示パネル20は、それぞれの位置に対応した分割立体映像を表示する。
拡大用レンズアレイ32A,32Bは、2次元に配列された要素レンズ34で構成される。また、拡大用レンズアレイ32A,32Bは、互いに対向するように2個配置される。
凹レンズ36は、拡大用レンズアレイ32Bに対向するように1個配置され、拡大用レンズアレイ32Bからの出射光を拡大するものである。
ここで、拡大用レンズアレイ32Aが表示パネル20の側に位置し、凹レンズ36が拡散板40の側に位置し、拡大用レンズアレイ32Bが拡大用レンズアレイ32Aと凹レンズ36との間に位置する。
なお、拡大光学系30として、「特開2000−284217号公報」に記載された正立変倍アレイレンズ装置を用いることもできる。
拡散板40は、拡大光学系30からの分割立体映像を結合することで、立体映像を多画素化するものである。例えば、拡散板40は、拡大光学系30(凹レンズ36)の結像位置に1個配置される。この拡散板40としては、拡大光学系30からの出射光を拡散させる樹脂をコーティングした拡散シートがあげられる。
なお、多画素化とは、IP立体カメラで撮影された立体映像の画素数を倍増させることを言う。
図3を参照し、バックライト10の指向性について、説明する。
バックライト10は、拡大光学系30のクロストークを少なくするために、指向性を高くする必要がある。図3のように、バックライト10の指向性は、直線L1と、拡大用レンズアレイ32Aの光軸L2とのなす角θ以下であればよい。この直線L1は、拡大用レンズアレイ32Aで入射面側のレンズ中心Cと、出射面側のレンズ外縁Oとを結んだものである。例えば、バックライト10の指向性は、10°以下である。このようにして、バックライト10は、拡大用レンズアレイ32A,32Bにおいて隣接する要素レンズ34への迷光を抑え、クロストークを減少させることができる。
図4を参照し、立体映像表示装置1における立体映像の拡大について、説明する。
図4(a)のように、拡大用レンズアレイ32A,32Bは、拡大用レンズアレイ32A,32Bの間に表示パネル20の光が集光される位置を中心として、被写体90の反対側に被写体90の正立等倍像92を形成する。そこで、図4(b)のように、拡大用レンズアレイ32Bの側に凹レンズ36を配置する。すると、凹レンズ36は、被写体90を拡大して、被写体90の正立拡大像94を形成できる。
以上説明したように、立体映像表示装置1は、立体映像の多画素化が可能になるので、IP立体映像の品質を向上させることができる。ここで、立体映像表示装置1は、表示パネル20の個数に制限がないため、上限なく多画素化することが可能である。
また、立体映像表示装置1は、拡大光学系30でのクロストークを減少させるので、クロストークによる解像度劣化が発生せず、立体映像の画質劣化を抑制することができる。
図5を参照し、本願発明の第2実施形態に係る立体映像表示装置1Bの構成について、第1実施形態と異なる点を説明する。
立体映像表示装置1Bは、拡大光学系30に起因したレンズ歪みを補正する点が、第1実施形態と異なる。
図5のように、リファレンスシート42を拡散板40Bに取り付ける。また、表示用レンズアレイ50を立体映像表示装置1Bから取り外す(一点鎖線で図示)。そして、歪み補正装置(歪み補正手段)60は、後記するリファレンス画像に射影変換及びアフィン変換を施して、表示パネル20Bに出力する。このとき、観察者(不図示)が、レンズ歪みを補正できたか否かを目視で判定し、その判定結果を歪み補正装置60に入力する。
なお、立体映像表示装置1Bがレンズ歪みを補正する段階を「補正段階」と呼ぶ。
このようにして、立体映像表示装置1Bは、レンズ歪みが補正された立体映像を表示することができる。
なお、レンズ歪みを補正した後、立体映像表示装置1Bが立体映像を表示する段階を「表示段階」と呼ぶ。
立体映像表示装置1Bの構成について、第1実施形態と異なる点を説明する(適宜図5,図6参照)。
表示パネル20Bは、補正段階において、歪み補正装置60からリファレンス画像が入力され、入力されたリファレンス画像を表示する。ここで、全ての表示パネル20Bは、同一のリファレンス画像を表示する。このリファレンス画像は、所定のパターン、例えば、同一の直角三角形がメッシュ状に描かれた画像である。この他、リファレンス画像は、各要素レンズ52の中心を点で表したドットパターンが描かれてもよい。
表示段階では、表示パネル20Bは、第1実施形態と同様である。
なお、表示段階では、拡散板40Bは、第1実施形態と同様である。
なお、観察者が、リファレンス画像の立体像がリファレンスシート42に一致したか否かを目視で判定し、その判定結果を歪み補正装置60に入力することとする。
図7を参照し、歪み補正装置60の構成について、説明する。
図7のように、歪み補正装置60は、リファレンス画像生成手段62と、射影変換手段64と、アフィン変換手段66と、制御手段68とを備える。
なお、図8では、リファレンス画像の三角形メッシュを破線で図示し、リファレンスシート42の三角形メッシュを実線で図示した。また、図8(a)では、リファレンス画像及びリファレンスシート42の右下部分のみを図示した。
なお、図8(b)では、制御点Pt、リファレンス画像及びリファレンスシート42の三角形メッシュの一部のみを図示した。
観察者は、リファレンス画像の立体像がリファレンスシート42に一致した場合、制御手段68に“一致”を入力する。
また、観察者は、リファレンス画像の立体像がリファレンスシート42に一致していない場合、制御手段68に“不一致”を入力する。
<補正段階>
図9を参照し、歪み補正装置60における補正段階及び表示段階の動作を順に説明する(適宜図7参照)。
図9(a)のように、リファレンス画像生成手段62は、画像設定パラメータに基づいて、リファレンス画像を生成する(ステップS1)。
射影変換手段64は、ステップS1で生成したリファレンス画像の4隅を制御点Ptとして、リファレンス画像の制御点Ptがリファレンスシート42の4隅に一致するように射影変換する(ステップS2)。
アフィン変換手段66は、ステップS3でアフィン変換したリファレンス画像を表示パネル20Bに出力する(ステップS4)。
制御手段68は、観察者から入力された判定結果が“一致”であるか“不一致”であるかを判定する(ステップS5)。
射影変換手段64は、ステップS2で射影変換したときの射影変換行列を、図示を省略したメモリに記憶する(ステップS6)。
アフィン変換手段66は、ステップS3でアフィン変換したときのアフィン変換行列を、図示を省略したメモリに記憶し(ステップS6)、補正段階の処理を終了する。
射影変換手段64は、ステップS2で射影変換したときの射影変換行列を予め設定された値だけ変更する(ステップS7)。
アフィン変換手段66は、ステップS3でアフィン変換したときのアフィン変換行列を予め設定された値だけ変更し(ステップS7)、ステップS2の処理に戻る。
つまり、判定結果が“一致”になるまで、射影変換手段64及びアフィン変換手段66は、メモリに記憶された射影変換行列及びアフィン変換行列を変更しながら、リファレンス画像に繰り返し射影変換及びアフィン変換を施す。
図9(b)のように、射影変換手段64は、外部から立体映像が入力される(ステップS10)、
射影変換手段64は、ステップS10で入力された立体映像に、ステップS6で記憶した射影変換行列を用いて、射影変換を施す(ステップS11)。
アフィン変換手段66は、ステップS12でアフィン変換した立体映像を表示パネル20Bに出力する(ステップS13)。
このようにして、歪み補正装置60は、レンズ歪みが補正された立体映像を表示することができる
参考文献1:岡市、日浦、三浦、洗井:“歪み補正手法を用いた複数のプロジェクタによるインテグラル立体映像表示,” 映情学年次大,11-5 (2013)
以上説明したように、立体映像表示装置1Bは、第1実施形態と同様の効果に加え、射影変換とアフィン変換とを組み合わせて、レンズ歪みを補正することができる。これによって、立体映像表示装置1Bは、拡大像を精緻に補正し、複数の拡大像を正確に結合することができる。
10 バックライト
20,20B 表示パネル
30 拡大光学系
40,40B 拡散板
42 リファレンスシート
50 表示用レンズアレイ
60 歪み補正装置(歪み補正手段)
62 リファレンス画像出力手段
64 射影変換手段
66 アフィン変換手段
68 制御手段
Claims (2)
- 立体映像を多画素化して立体表示するインテグラルフォトグラフィ方式の立体映像表示装置であって、
同一平面上に複数配置され、光を照射するバックライトと、
前記バックライトに対応して配置され、対応する当該バックライトからの光により、前記立体映像が分割された分割立体映像のそれぞれを表示する表示パネルと、
前記表示パネルに対応して配置され、対応する当該表示パネルの枠が表示されないように、当該表示パネルで表示された分割立体映像のそれぞれを拡大する正立拡大光学系と、
前記正立拡大光学系からの分割立体映像を結合することで、前記立体映像を多画素化する拡散板と、
要素レンズが2次元に配列され、前記拡散板で多画素化された立体映像を立体表示する表示用レンズアレイと、を備え、
前記正立拡大光学系は、前記表示パネルの側から順に、要素レンズを2次元に配列した第1拡大用レンズアレイと、前記第1拡大用レンズアレイに対向する第2拡大用レンズアレイと、前記第2拡大用レンズアレイに対向する凹レンズとを備え、
前記バックライトは、フレネルレンズが配置されたLED光源であり、照射する前記光の指向性が、前記第1拡大用レンズアレイの要素レンズにおける入射面側のレンズ中心と出射面側のレンズ外縁とを結ぶ直線と、前記第1拡大用レンズアレイの光軸とのなす角以下であることを特徴とする立体映像表示装置。 - 前記表示パネルに表示されたリファレンス画像と、前記リファレンス画像と同一パターンが描かれたリファレンスシートとを一致させたときの射影変換行列及びアフィン変換行列を用いて、前記立体映像に射影変換及びアフィン変換を施す歪み補正手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置。
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