JPWO2015015612A1 - 表示装置、及び表示システム - Google Patents

Abstract

実施形態の表示装置は、表示部と、光学素子と、設定部と、を備える。表示部は、映像が表示される映像表示部と、当該映像表示部の外縁部から外側に設けられた枠部と、を備える。光学素子は、映像表示部内で外縁部から内側に設けられた外縁領域と枠部とを覆うように設けられ、映像表示部から表示される映像を枠部側に拡大させる。設定部は、ある視聴位置から映像表示部を見た場合に、光学素子により拡大された映像が、光学素子を介さない映像と画素サイズが一致するように、拡大率に対応する縮小率で縮小された縮小映像を出力する縮小領域を、映像表示部内に設定する。

Description

本発明の実施形態は、表示装置、及び表示システムに関する。

表示装置の表示部の外縁部には枠部が存在するため、視聴者が表示装置の映像を見る場合に、映像のみではなく枠部も見ていた。例えば、複数の映像表示装置を隣接して配置すると、当該枠部による継ぎ目が生じる。このため、表示装置の表示部の前に光学素子（レンズ）等を設けて、映像を拡大することで、枠部を光学的に見えなくする技術が提案されている。そして、光学素子を用いて拡大する場合に、視聴者に適切な映像が見えるように調整する必要がある。

特開２００９−１６２９９９号公報

しかしながら、従来技術においては、表示装置から光学素子を介して映像を出力する際に、視聴者が視聴する位置については考慮されていなかった。

実施形態の表示装置は、表示部と、光学素子と、設定部と、を備える。表示部は、映像が表示される映像表示部と、当該映像表示部の外縁部から外側に設けられた枠部と、を備える。光学素子は、映像表示部内で外縁部から内側に設けられた外縁領域と枠部とを覆うように設けられ、映像表示部から表示される映像を枠部側に拡大させる。設定部は、ある視聴位置から映像表示部を見た場合に、光学素子により拡大された映像が、光学素子を介さない映像と画素サイズが一致するように、拡大率に対応する縮小率で縮小された縮小映像を出力する縮小領域を、映像表示部内に設定する。

図１は、第１の実施形態にかかる４個の映像表示装置で構成される、映像表示システムの一形態である４面タイリングディスプレイの例を示した図である。 図２は、第１の実施形態にかかる映像表示装置のリニアレンズによる映像の拡大方向を説明するための模式図である。 図３は、第１の実施形態にかかる映像表示装置のサーキュラレンズとリニアレンズと、による映像の拡大方向を説明するための模式図である。 図４は、第１の実施形態にかかる映像表示装置により出力される映像の見え方を説明するための模式図である。 図５は、第１の実施形態にかかる映像表示装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図６は、第１の実施形態にかかる６個の映像表示装置で構成される、映像表示システムの一形態である６面タイリングディスプレイの例を示した図である。 図７は、同一の光学素子で生じる角度θ１と角度θ２との関係を示した図である。 図８は、第１の実施形態にかかる輝度補正部による輝度補正量の例を示した図である。 図９は、輝度補正量の詳細を示した図である。 図１０は、輝度の変化量の詳細を示した図である。 図１１は、第２の実施形態にかかる６個の映像表示装置で構成される、映像表示システムの一形態である６面タイリングディスプレイの例を示した図である。 図１２は、第２の実施形態にかかる映像表示装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図１３は、第２の実施形態にかかる映像表示装置において、視聴者の位置に応じた縮小領域の幅の設定例を示した概念図である。 図１４は、第３の実施形態の映像表示装置の光学素子の構成と、当該映像表示装置による縮小領域の設定例を示した模式図である。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態にかかる４個の映像表示装置で構成される、映像表示システムの一形態である４面タイリングディスプレイの例を示した図である。図１に示すように、本実施形態によるタイリングディスプレイ１０００は、４個の映像表示装置１００が水平方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｙ方向）にそれぞれ２個ずつタイル状に並べて配置されることにより構成されている。

図１に示す例では、４個の映像表示装置１００の各々は、映像表示部１０と枠部２０とで構成された表示パネルと、光学素子３０と、を備える。

そして、図１に示す様に、４個の映像表示装置１００を配置した場合に、枠部２０による継ぎ目５１、５２が十字状に形成される。

換言すれば、従来の映像表示装置１００を並べて大画面表示する場合、枠部２０による継ぎ目で映像が途切れることになる。これに対して、実施形態の映像表示装置１００は、光学素子３０で、映像表示装置１００から出力される映像を枠部２０側に拡大表示することとした。これにより、視聴者からは、当該枠部２０が細くなっているように見える又は見えなくさせることを実現する。これにより、４個の映像表示装置１００がつながりを有する一つのディスプレイとして映像を表示できる。さらには、タイリングディスプレイ１０００全体の外側に位置する枠部２０により構成される矩形形状の外枠が視聴者に見えるのを抑制できる。

次に、映像表示装置１００について説明する。映像表示装置１００の映像表示部１０は、Ｘ方向（第１方向）に延びる長辺（第１の辺）１０ａおよびＹ方向（第２方向）に延びる短辺（第２の辺）１０ｂを有する矩形形状（長方形形状）に形成されている。そして、映像表示部１０は、動画や静止画などの映像を出力可能に構成されている。さらに、本実施形態の映像表示部１０は、光学素子３０の拡大率に対応する縮小率で縮小された縮小映像を出力するように構成されている。

枠部２０は、映像表示部１０の外縁部１０ａ、１０ｂから外側を取り囲むように（図１の点状の網目部参照）、換言すれば映像表示部１０の長辺１０ａ及び短辺１０ｂに沿って延びるように設けられている。

光学素子３０は、映像表示部１０の外縁部１０ａ、１０ｂ（枠部２０との境界部分：一対の長辺１０ａおよび短辺１０ｂにより構成される部分）から内側に設けられた外縁領域と枠部２０とを覆うように設けられている。そして、光学素子３０は、映像表示部１０の外縁領域から表示される縮小映像を拡大することで、視聴者に枠部２０が見えるのを抑制している。

光学素子３０は、映像表示部１０の４辺に沿って延びるように設けられた長方形形状を有するリニアレンズ３１と、映像表示部１０の４隅に設けられた正方形形状もしくは長方形形状を有するサーキュラレンズ３２との組み合わせで構成されている。リニアレンズ３１は、映像表示部１０の外縁領域から出力される映像をＸ方向またはＹ方向の１方向（図２の矢印参照）にのみ拡大するように構成されている。また、サーキュラレンズ３２は、映像表示部１０の外縁領域から出力される映像をＸ方向およびＹ方向の２方向（図３の矢印参照）に拡大するように構成されている。なお、本実施形態は、リニアレンズ３１及びサーキュラレンズ３２の形状を制限するものではなく、実施の態様に合わせて適切な形状を有していれば良い。

図２は、図１の領域１５１における、映像表示装置１００のリニアレンズ３１による映像の拡大方向を説明するための模式図である。図２に示される領域１５１は、タイリングディスプレイ１０００のＸ方向の枠部２０を含み、Ｙ方向の中央部近傍に位置する領域とする。図２に示されるように、リニアレンズ３１は、映像表示部１０の辺に沿って延びる光軸ｌ１を有し、外縁領域から出力される映像を光軸ｌ１に対して線対称に拡大するように構成されている。つまり、リニアレンズ３１は、１次元方向に映像を拡大させる。換言すると、リニアレンズ３１で拡大される映像を出力する映像表示部１０の領域からは、光軸ｌ１を基準に、１次元方向に縮小された縮小映像が出力される。

つまり、リニアレンズ３１は、枠部２０と、映像表示部１０内で外縁部１０ａから内側に設けられた外縁領域（映像表示部１０の外縁部１０ａから光軸ｌ１までの領域）と、外縁領域より内側に設けられた内縁領域（光軸ｌ１から端部３１ａまでの領域）と、を少なくとも覆っている。そして、リニアレンズ３１は、外縁領域では、映像表示部１０から表示される映像を、枠部２０側に拡大させる。さらに、リニアレンズ３１は、内縁領域では、映像表示部１０から表示される映像を、枠部２０から映像表示部１０側に拡大させる。

図３は、図１の領域１５２における、映像表示装置１００のサーキュラレンズ３２とリニアレンズ３１と、による映像の拡大方向を説明するための模式図である。図３に示される領域１５２は、タイリングディスプレイ１０００のＸ方向及びＹ方向の枠部２０を含み、Ｙ方向の中央部近傍に位置する領域とする。リニアレンズ３１は、図２と同様に、光軸ｌ１に対して線対称に拡大するように構成されている。

図３に示されるように、サーキュラレンズ３２は、隣接する２個のリニアレンズ３１にそれぞれ対応する２本の光軸ｌ１が交差する位置に中心Ｃを有し、外縁領域（映像表示部１０の外縁部１０ａから光軸ｌ１までの領域）と、外縁領域より内側に設けられた内縁領域（光軸ｌ１から端部３１ａまでの領域）と、から出力される映像を中心Ｃに対して点対称に拡大するように構成されている。

つまり、サーキュラレンズ３２は、中心Ｃより枠部２０側（外縁領域）の映像については、枠部２０側に拡大させる。さらに、サーキュラレンズ３２は、中心Ｃより枠部２０と反対側（内縁領域）の映像については、枠部２０と反対側に拡大させる。換言すると、サーキュラレンズ３２で拡大される映像を出力する映像表示部１０の領域からは、中心Ｃを基準に２次元方向に縮小された縮小映像が出力される。

ここで、本実施形態では、リニアレンズ３１は、光軸ｌ１（図２参照）に対して線対称に分割されたフレネル形状のレンズにより構成されている。同様に、サーキュラレンズ３２は、中心Ｃ（図３参照）に対して点対称に（同心円状に）分割されたフレネル形状のレンズにより構成されている。これにより、リニアレンズ３１およびサーキュラレンズ３２の前後方向（Ｚ方向）の厚みｄ１（図４参照）を通常の凸形状のレンズに比べて小さくすることができる。

図４は、本実施形態の映像表示装置１００により出力される映像の見え方を説明するための模式図である。図４を用いて、本実施形態の映像表示装置１００から出力される映像の見え方について説明する。図４に示されるように、映像表示装置１００の映像表示部１０は、拡大も縮小もされていない通常の映像が出力される通常領域Ｒ１と、光学素子３０の拡大率に対応する縮小率で縮小された映像（縮小映像）が出力される縮小領域Ｒ２（外周領域１１）とを有する。なお、図４の二点鎖線は、光学素子３０を介して視聴者が視認する映像（虚像）を示している。

なお、表示パネル４０（映像表示部１０と枠部２０とで構成される）から光学素子３０を支持する構成は、どのような構成も良く、例えば、映像表示部１０に対して空間を隔てて離間した状態で映像表示部１０を覆うように設けられた平板部と、平板部を支持するように設けられた支持部で構成しても良いし、空間を樹脂等で埋めても良い。

図４に示すように、光学素子３０（拡大率をｍとする）は、縮小領域Ｒ２から出力される縮小映像を、光学素子３０よりも大きい幅を有する虚像Ｖ１として拡大する。このように、虚像Ｖ１として枠部２０側に拡大して表示することで、一例として、隣接する映像表示装置１００との間で画像が（枠部２０を介さずに）連続して見えることを実現する。

本実施形態では、縮小領域Ｒ２の幅（α＋β＋γ）は、光学素子３０の全体の長さｄ２よりも小さい。これにより、視聴者が光学素子３０の内側（枠部２０とは反対側）の端部に対して角度θ１だけ内側の視点Ｐ１から映像表示装置１００を覗き込んだ場合に、その視聴者には縮小映像（縮小領域Ｒ２）ではなく通常の映像（通常領域Ｒ１）が視認されるので、視聴者に違和感を与えるのを抑制できる。

また、本実施形態では、外周領域１１に対応する虚像Ｖ１の幅（ｍ×（α＋β＋γ））は、光学素子３０の全体の長さｄ２よりも大きい。これにより、視聴者が光学素子３０の内側の端部に対して角度θ２だけ外側（枠部２０側）の視点Ｐ２から映像表示装置１００を見た場合でも、その視聴者には通常の映像（通常領域Ｒ１）が拡大された映像（虚像Ｖ２）ではなく縮小映像（縮小領域Ｒ２）が拡大された映像（虚像Ｖ１）が視認されるので、視聴者に違和感を与えるのを抑制できる。

つまり、従来から、映像表示部においては、映像表示部の外側に設けられる枠部を、シール部や電極端子の制約でなくすのは難しい。しかしながら、本実施形態の映像表示装置１００では、上述した構成を備えることで、枠部２０が無いかのように映像を表示できる。

さらに、本実施形態では、視聴者が映像表示装置１００の映像表示部１０の正面からだけではなく、傾いた角度から見た場合でも、枠部２０等が見えないように表示制御を行う。具体的には、本実施形態では、虚像Ｖ１は、映像表示装置１００の外側（枠部２０側）の端部よりも外側にはみ出した領域Ｒ３を有する。なお、領域Ｒ３に対応する縮小領域Ｒ２の一部の領域Ｒ４は、図４に示される映像表示装置１００に隣接している他の映像表示装置１００に近傍している領域のため、当該他の映像表示装置１００の端部近傍に表示される映像が縮小された状態で出力される。以下では、他の領域（例えば他の映像表示装置１００の端部近傍）で出力される映像が（縮小された状態で）出力される領域Ｒ４を重複領域と称する。これにより、一例として、視点Ｐ３からの映像表示装置１００を見た場合でも、隣接する映像表示装置１００の枠部２０が見えるのを抑止できる。

従って、複数の映像表示装置１００により構成されたタイリングディスプレイ１０００（図１参照）を視聴者が見た場合に、領域Ｒ３において重複映像を視認可能な分、映像表示装置１００の境界部分において視聴者に違和感を与えるのを抑制できる。すなわち、視聴者が光学素子３０の外側の端部に対して角度θ３だけ内側（枠部２０とは反対側）の視点Ｐ３から映像表示装置１００を見た場合でも、視聴者に破綻のない映像を視認できる。

以下、視聴者に破綻のない映像を視認させるための光学系の一例について式を用いてより詳細に説明する。

まず、光学素子３０の拡大率ｍは、光学素子３０の光軸ｌ１に対して外側（枠部２０側）の部分の長さをｄ３とすると、縮小領域Ｒ２の光軸ｌ１に対して外側の領域のうち重複領域Ｒ４を含まない領域Ｒ５の長さβに基づいて、下記の式（１）で表される。

ｍ＝ｄ３／β…（１）

そして、枠部２０の幅をＷとし、重複領域Ｒ４の長さをαとすると、枠部２０を視聴者に視認させないようにする（光学素子３０を覆うような虚像Ｖ１を視聴者に視認させる）ための上記長さｄ３は、下記の式（２）で表される。

ｄ３＝β＋α＋Ｗ…（２）

この場合において、たとえばｄ３＝ｍβの条件を満たす場合には、少なくとも正面側（Ｚ方向の一方側：図４では上側）から見た場合に枠部２０が視認されない。また、本実施形態では、長さαの重複領域Ｒ４を設けることによって、光学素子３０の外側の端部に対して角度θ３だけ内側（枠部２０とは反対側）の視点Ｐ３まで、視聴者に破綻のない映像を視認させることができる。

また、光学素子３０の焦点距離をｆとすると、映像表示部１０と光学素子３０との間の距離Ａは、下記の式（３）で表される。

Ａ＝ｆ（（β/ｄ３）−１)＝ｆ（１／ｍ−１）…（３）

また、虚像Ｖ１が視認される距離Ｂは、下記の式（４）で表される。

Ｂ＝Ａ（ｄ３／β）＝ｍ×Ａ…（４）

そして、上記重複領域Ｒ４が視認される角度θ３は、下記の式（５）で表される。

ｔａｎ（θ３）＝−（α／Ｂ）×（ｄ３／β）＝−（α／Ｂ）×ｍ…（５）

ここで、仮に、｜θ３｜＝|θ２｜＝｜θ１｜の条件を満足するようにした場合には、通常領域Ｒ１のうち、光学素子３０の背面に位置する部分の幅ａ１と、この幅ａ１を有する部分に隣接する部分の幅ａ２との関係は、下記の式（６）で表される。

｜ａ１｜=｜ａ２｜…（６）

そして、これらの幅ａ１およびａ２と、縮小領域Ｒ２の光軸ｌ１に対して内側（枠部２０とは反対側）の領域Ｒ６の長さγとの関係は、下記の式（７）で表される。

｜ｍ｜γ＝γ＋ａ１＋｜ｍ｜×ａ２＝γ＋ａ１＋｜ｍ｜×ａ１…（７）

また、上記幅ａ１と、光学素子３０と映像表示部１０との距離Ａとの間には、下記の式（８）の関係が成立する。

|ａ１|＝|Ａ|＊ｔａｎ｜θ１｜＝|Ａ|＊ｔａｎ｜θ３｜…（８）

そして、上記の式（７）と式（８）とから、下記の式（９）が導き出される。

γ＝|Ａ|×ｔａｎ｜θ３｜×（１＋｜ｍ｜）／（｜ｍ｜−１）…（９）

上記の式（９）により、角度θ３（θ１、θ２）の視点Ｐ３（Ｐ１、Ｐ２）で映像表示装置１００を見た場合に視聴者に破綻の無い映像を視認させるための縮小領域Ｒ２の光軸ｌ１に対して内側の領域Ｒ６の長さγを計算できる。

図５は、本実施形態にかかる映像表示装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。図５に示される映像表示装置１００は、入力端子５０１と、信号処理部５０２と、スピーカ５０３と、制御部５０４と、操作部５０５と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）５０６と、メモリ５０７と、を備えている。

入力端子５０１は、外部から入力された映像信号および音声信号を、信号処理部５０２に供給する。

信号処理部５０２は、入力される映像信号について、所定の信号処理やスケーリング処理等を施し、処理後の映像信号を表示パネル４０に供給する。また、信号処理部５０２は、入力されたデジタル音声信号に所定の信号処理を施し、アナログ音声信号に変換して、スピーカ５０３に出力する。さらに、信号処理部５０２は、表示パネル４０に表示させるためのＯＳＤ（On Screen display）信号も生成している。

スピーカ５０３は、信号処理部５０２から供給される音声信号を入力し、その音声信号を用いて音声を出力する。なお、表示パネル４０及び光学素子３０については上述したため、説明を省略する。

制御部５０４は、プログラムを読み出して、映像表示装置１００における種々の動作を統括的に制御する。制御部５０４は、ＣＰＵ（central processing unit）等を内蔵したマイクロプロセッサであり、操作部５０５からの操作情報を入力し、それらの操作情報に従って各部をそれぞれ制御する。

ＨＤＤ５０６は、入力された映像信号及び音声信号を記録する記録手段としての機能を有している。映像表示装置１００は、ＨＤＤ５０６に記録されたデジタルの映像信号及び音声信号を用いて映像および音声を再生できる。

制御部５０４は、メモリ５０７を作業領域として利用する。メモリ５０７は、主として、制御部５０４に内蔵されているＣＰＵが実行する制御プログラム（映像制御プログラム５１０を含む）を格納したＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵに作業エリアを提供するためのＲＡＭ（Random Access Memory）と、各種の設定情報及び制御情報等が格納される不揮発性メモリとを有している。

制御部５０４は、ＲＯＭに格納されている映像制御プログラム５１０を実行することで、設定部５１１と、輝度補正部５１２と、の構成を実現する。

設定部５１１は、ある視聴位置から映像表示部１０を見た場合に、光学素子３０により拡大された映像が、光学素子３０を介さない映像と画素サイズが一致するように、光学素子３０の拡大率に対応する縮小率で縮小された縮小映像を出力する縮小領域を、映像表示部１０内に設定する。つまり、本実施形態における映像表示装置１００においては、映像表示部１０から出力される映像の一部が光学素子３０を介しているため、視聴者が視聴する位置に応じて見える映像が変化する。そこで、設定部５１１が、視聴者が存在すると想定される位置を基準に、当該視聴者が映像表示部１０を見る際に違和感が生じないように、縮小領域を設定する。

図６は、本実施形態にかかる６個の映像表示装置で構成される、映像表示システムの一形態である６面タイリングディスプレイの例を示した図である。図６に示されるように、本実施形態による６面タイリングディスプレイ６００は、６個の映像表示装置１００が水平方向（Ｘ方向）に３個、上下方向（Ｙ方向）に２個タイル状に並べて配置している。

本実施形態では、６面タイリングディスプレイ６００は、６面タイリングディスプレイ６００の中心６１１から距離ｄ６離れた視聴位置Ｐ６を、視聴者が視聴する際の基準となる位置として設定する。そして、各映像表示装置１００の設定部５１１は、当該視聴位置Ｐ６から視聴した際に、視聴者の違和感が生じないように、映像表示部１０の縮小領域を設定する。

例えば、視聴位置Ｐ６から映像表示装置１００を視聴した場合に、視線６０１では、リニアレンズ３１の端部と映像表示部１０との間をのぞき込むような視線となる。このため、設定部５１１は、当該視線６０１で違和感が生じないように、通常の映像が出力される領域の幅と、縮小領域の幅と、を設定する。他の例としては、中心から右側の映像表示装置１００では、視線６０２で違和感が生じないように、通常の映像が出力される領域の幅と、縮小領域の幅と、を設定する。本実施形態の設定部５１１は、視線６０１（又は視線６０２）と、光学素子３０を面とした場合の当該面と垂直な垂直線との間の角度に応じて、縮小領域の幅を設定する。なお、幅の算出手法については後述する。

さらに、視線６０３は、視線６０１と比べて、さらに、リニアレンズ（光学素子）３１の端部と映像表示部１０との間をのぞき込むような視線となる。そこで、中心から右側の映像表示装置１００の設定部５１１は、視線６０３で違和感が生じないように、縮小領域の幅を設定する。

さらに、設定部５１１は、中心６１１から視聴位置Ｐ６を結ぶ線と、視線６０１、６０２、６０３との間の角度θ₆₁、θ₆₂、θ₆₃に応じて、縮小領域のサイズを設定する。例えば、視線６０１、視線６０３は、６面タイリングディスプレイ６００の中央、右端に設けられた映像表示装置１００の光学素子３１の端部に接した後、映像表示部１０の内側から外側（枠部２０側）に向かう視線であり、視聴位置Ｐ６にいる視聴者が覗き込むことが可能な境界となる。このように、視線６０１から視線６０３へと視線が６面タイリングディスプレイ６００の中心から離れるにつれて（６面タイリングディスプレイ６００の表示画面（平面）と交わる視線の角度が小さくなるにつれて）、直接縮小画像を見込める角度が増加していると考えることができる。そこで、視線で直接縮小画像が見えるのを抑止するために、映像表示装置１００において、中央から右端側（左端側も同様に）に設置されるにつれて、図４の角度θ１を増加させる必要がある。このため、設定部５１１は、縮小画像領域を小さくする。

一方、視線６０２は、６面タイリングディスプレイ６００の右端に設けられた映像表示装置１００の、光学素子３１の端部に接した後、映像表示部１０の外側（枠部２０側）から内側に向かう視線であり、視聴位置Ｐ６にいる視聴者が光学素子３１を通して見ることが可能な境界となる。映像表示部１０の外側（枠部２０側）から内側に向かう視線では、視線が６面タイリングディスプレイ６００の中心から離れるにつれて（６面タイリングディスプレイ６００の表示画面（平面）と交わる視線の角度が小さくなるにつれて）、直接光学素子３１を通して拡大された画像を見込める角度が増加していると考えることができる。そこで、光学素子３１を通して通常の画素サイズの画像がさらに拡大されて見えるのを抑止するために図４の角度θ２を増加させる必要がある。このため、設定部５１１は、縮小領域を大きく設定する。

つまり、光学素子３１との間の開口部が６面タイリングディスプレイ６００中心側を向いている映像表示部１０近傍の縮小領域は、視聴位置Ｐ６から直接縮小画像が覗き込まれやすくなるため、設定部５１１は、当該縮小領域の幅を、映像表示部１０を正面から見る場合と比べて小さくなるよう設定する。一方、光学素子３１との間の開口部が６面タイリングディスプレイ６００中心に対して反対側（外側）を向いている映像表示部１０近傍の縮小領域は、視聴位置Ｐ６から光学素子３１を通して通常画像がさらに拡大されて見えないようにするため、設定部５１１は縮小領域の幅を、映像表示部１０を正面から見る場合と比べて大きくなるよう設定する。

このように、縮小領域のサイズを設定することで、視聴位置Ｐ６から６面タイリングディスプレイ６００を見た際の画面の連続性を精度良く保つことができる。

一般に、フルハイビジョンの放送規格では１６：９のアスペクト比を有する映像が表示される映像表示装置では、視聴者と映像表示装置とは、映像表示装置の上下方向の幅の３倍の距離（いわゆる３Ｈの距離）だけ離れているのが標準的であるとされている。この場合、水平方向の画角は±約１６度となるとともに、上下方向の画角は±約９度となる。

つまり、映像表示装置を画面中央から標準的な距離から視聴することを考慮して、組み合わさる映像表示装置１００の各々で上述した条件を当てはめると、６面タイリングディスプレイ６００中心に対して水平方向では最低でも縮小画像が見えない境界の角度（図４の角度θ１）の傾きは、１６度以上でなければならない。（例えば、６面タイリングディスプレイ６００の角度θ₆₁は約１６度以上に設定されることも考えられる。）また、タイリングディスプレイ化して画面幅が大きくなれば、画角が大きくなる。その点を考慮して、本実施形態の設定部５１１は、角度θ１を設定し、当該角度θ１に従って縮小領域を設定する。これにより、一例として、画面中央の標準的な位置から視聴者が映像表示装置を視聴した場合に縮小画像が見えるのを抑止できる。

視聴者が見る位置を６面タイリングディスプレイ６００の画面中央に設定した場合、視聴位置が中央（例えば、視聴位置Ｐ６）から離れて６面タイリングディスプレイ６００の画面外側からの斜め方向から見る場合の視認性は、画面中央から視聴する場合と比べて低減させてもよい。換言すると、中央付近からの視認性を高めるために、６面タイリングディスプレイ６００の画面中心に対して、縮小領域が、当該縮小領域の近傍の枠部２０よりも内側（画面中心側）にある場合、縮小画像が直接観察される境界となる角度θ１が増加し、光学素子３０（３１、３２）を介した映像が通常の画素サイズに見える境界となる角度θ２が低減するように、設定部５１１が、縮小領域を設定しても良い。

設定部５１１は、視聴者の位置から、６面タイリングディスプレイ６００を見る際に、中央近傍となる光学素子３０（３１、３２）に覆われている映像表示部１０の表示領域については（例えば、上下隔てる枠部２０付近）、図４の角度θ１と角度θ２とがほぼ等しくなるように、縮小領域を設定すれば良いが、６面タイリングディスプレイ６００の画面中心に対して、光学素子３０（３１、３２）で覆われている映像表示部１０の縮小領域が、当該縮小領域近傍の枠部２０より内側（画面中心側）にある場合については、設定部５１１は、当該縮小領域について、枠部２０より外側（画面中心の反対側）にある他の縮小領域より小さく設定する。つまり、図４の角度θ１（場合によってはθ３も）を、角度θ２よりも大きくなるように、縮小領域を設定する。

図４に示されるように、光学素子３０の光軸ｌ１から、枠部２０と反対側の光学素子３０の幅ｄ４と、レンズの光軸ｌ１から枠部２０と反対側の縮小領域の幅Ｒ６と、光学素子３０と表示パネル４０との間の距離を｜Ａ｜と、光学素子３０から虚像の像面までの仮想的な距離を｜Ｂ｜とする。この場合、光学素子３０で拡大される倍率ｍ＝｜Ｂ｜／｜Ａ｜となる。この場合に、角度θ１を式（１０）として、角度θ２を式（１１）として表すことができる。

θ１＝ｔａｎ^-1（（ｄ４―Ｒ６）／｜Ａ｜）…（１０）
θ２＝ｔａｎ^-1（（ｍ・Ｒ６―ｄ４）／｜Ｂ｜）…（１１）

この式（１０）と式（１１）とから角度θ１と角度θ２との関係を導出できる。図７は、同一の光学素子３０（３１、３２）で生じる角度θ１と角度θ２との関係を示した図である。図７に示されるように、光学素子３０の幅ｄ４を変更することができないが、縮小領域の幅Ｒ６を変更することで、角度θ１と角度θ２とを変更することができる。例えば、設定部５１１が、縮小領域の幅ｄ４を小さく設定することで、角度θ２を大きくし、角度θ１を小さくなるように設定できる。換言すれば、設定部５１１は、視線と、光学素子３０を面とした場合の当該面と垂直な垂直線との間の角度に応じて、視聴者の視線の縮小領域の幅ｄ４の設定変更を行うことで、視聴者が当該視線から映像表示装置１００を見ても違和感が生じないように縮小領域の幅を調整できる。

例えば、映像表示装置１００の外縁部の各辺全てを覆うように光学素子３０が設けられ、視聴者が画面中央から見ることを想定している場合、視聴者は、当該映像表示装置１００の全ての辺の光学素子３０について、光学素子３０と映像表示部１０との間を覗き込むような状況となる。この場合、設定部５１１は、映像表示装置１００の画面中央から視聴者までの距離に応じて、縮小領域の幅ｄ４を設定することで、当該視聴者の位置に応じた角度θ１と角度θ２とを割り当てることができる。例えば、視聴者の位置が画面から遠くなるほど、視聴者と画面中央を結ぶ線と、視聴者と光学素子３０の枠部２０と反対側の端部とを結ぶ線との間の角度が小さくなる。換言すれば、視聴者の位置が画面から遠くなるほど、角度θ１が小さくなり、角度θ２が大きくなるように、設定部５１１が、縮小領域の幅ｄ４を設定する。

換言すれば、設定部５１１は、６面タイリングディスプレイ６００の中央の位置を基準とし、同じ光学素子３０で覆われている枠部２０より中央側にある縮小領域（上下方向に延びる２つの縮小領域のうち、視聴者側から遠い縮小領域）を、中央と距離が近い他の映像表示装置１００と比べて小さく設定する。なお、６面以上のタイリングディスプレイを実現している場合（例えば８面タイリングディスプレイ）、設定部５１１は、同じ光学素子で覆われている枠部２０より当該中央と反対側にある縮小領域（上下方向に延びる２つの縮小領域のうち、視聴者側に近い縮小領域）を、当該中央と距離が近い他の映像表示装置１００と比べて大きく設定する。

ところで、映像表示装置１００の光学素子３０で映像を拡大し、視聴者が虚像を見る場合に、視聴者が映像表示装置１００の画面中央ではなく、正面から離れた位置から見ると（表示パネルの表示面に垂直な垂直線から、視聴位置が所定の方向に傾いている場合）、虚像がずれる可能性がある。

そこで、本実施形態の設定部５１１は、画面中央からの見込み角に合わせ、ズレ量を計算し、当該ズレ量に合わせて、縮小領域から出力される縮小映像を補正する。図４に示されるように、視認されるズレ量は、光学素子３０から表示パネル４０の面までの距離と光学素子３０から虚像までの距離との間の距離差、及び視聴者が表示パネル４０を見る場合の見込み角から算出できる。そのズレ量を補正して縮小画像を作成すればよい。例えば、視聴者が画面中央から所定の方向に傾いた位置から見る場合に、縮小画像の虚像は画面中高から見た場合と比べて、所定の方向と反対側にずれて見える。

そこで、設定部５１１は、映像表示部１０の表示面に垂直な垂直線から、視聴位置がある方向に傾いている場合に、縮小領域から出力される縮小映像を当該ある方向にずらすように設定する。つまり、設定部５１１は、視聴位置から映像表示部１０を見た場合に、光学素子３０により拡大された映像が、光学素子３０を介さない映像との境で像がずれないように、視聴位置と光学素子３０の光軸を結ぶ光路を基準として、縮小領域から出力される縮小映像を当該ある方向にシフトさせる。このように、利用者の位置に応じて、出力される縮小画像をシフトさせることで、当該位置から映像表示部１０を見た場合に、光学素子３０を介さない通常の映像と、光学素子３０を介して拡大された映像と、の間のずれを抑止できる。

図４に示される例において、視聴者が角度θ２から、映像表示部１０を見た場合に、光軸ｌ１を基準として縮小画像を出力すると、視聴者が映像表示部１０を見る場合に映像にずれが生じる。そこで、設定部５１１は、光軸ｌ１から角度θ１をずらした位置を基準として縮小画面を出力する、換言すれば、設定部５１１が、距離｜Ａ｜×ｔａｎθ１だけずらした位置を基準として、縮小映像を出力するように設定することで、視聴者が映像表示部１０を見た際のずれを抑止できる。

ところで、視聴者が映像表示装置１００を見る際に、画面中央から斜めの方向で見ると、光学素子３０の収差の関係で、映像を拡大する倍率が変化する。例えば、光学素子３０の糸巻き型や樽型の歪みにより、光学素子３０の拡大率の変化が見込み角によって起こる可能性がある。

そこで、設定部５１１は、光学素子３０の拡大率が変化した場合でも、表示される映像は変化しないように、縮小映像の縮小率を設定する。例えば、設定部５１１は、映像表示部１０の縮小領域から表示される縮小映像において、光学素子３０の光軸ｌ１から離れるに従って縮小率を上げるように調整する。これにより、一例として、連続性を確保できる。

この縮小率の設定手法としては、例えば、視聴者が存在するものとして想定される視聴位置からカメラ等で、市松模様などの画像パターンを撮影する。そして、設定部５１１が、画像パターンを撮影した撮像画像データに基づいて、視聴者が存在する視聴位置から拡大率の違いを取得し、視聴者が存在する位置に応じて、縮小映像の縮小率を異ならせるように、設定しても良い。

輝度補正部５１２は、光学素子３０の光軸ｌ１から離れるに従って、映像表示部１０から出力される映像の輝度値を高く補正する。

ところで、光学素子３０を正面から見た場合の特性と比べて、光学素子３０を斜めから見た場合の特性は劣化する。例えば、光学素子３０としてフレネルレンズなどを用いた場合、段差部の境界が見えてくるためさらに劣化を伴う。また、映像表示部１０は、指向性を持つことが多く、一般的に画面の正面から、視聴者が映像表示部１０を見る角度が大きくなるについて輝度が低くなる傾向がある。この指向性とレンズの劣化により、正面で見た場合に基づいて輝度の分布のムラを補正しても、視聴者が映像表示部１０を見る角度が変化すると、光学素子３０を介したことによる輝度の変化が大きくなる。

そこで、輝度補正部５１２が、輝度補正の度合いを映像表示部１０の中央からのレンズの位置に従って異ならせることで、画面の均一性を保持できる。人間は短い距離の輝度変化に敏感であるが、長い距離の輝度変化に鈍感な視覚特性を有しているため、視聴者から映像表示部１０までの距離に応じて、補正係数を変化させても良い。

図８は、本実施形態にかかる輝度補正部５１２による輝度補正量の例を示した図である。図８に示される例では、複数の映像表示装置１００の境界を、位置ｘ１と示している。そして、当該境界（映像表示装置１００の外縁部）から画面中心になるにつれて、輝度補正部５１２による輝度補正量が小さくなるように設定される。

しかしながら、領域８０１において輝度補正量が大きく変化する。図９は、領域８０１の輝度補正量の詳細を示した図である。この図９に示すような輝度補正量は、図１０に示されるような輝度変化に基づくものである。つまり、領域１００１で光学素子３０が不透明部のため、輝度が低下する。そして、領域１００２はレンズ端のため輝度が低下する。そして、領域１００３は、光学素子３０の光軸上のため、輝度はあまり劣化しない。

そして、輝度補正部５１２は、当該輝度の低下に合わせて、輝度補正量を異ならせる。つまり、領域９０１、領域９０２で輝度補正量を高くし、領域９０３に近づくにつれて輝度補正量を小さくする。

なお、光学素子３０の特性に合わせて、輝度補正の手法が異なってくる。例えば、輝度補正の他の態様として、光学素子３０の近傍付近の輝度補正量を下げる手法を用いても良い。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、視聴者の位置を予め想定して、予め縮小領域の幅等を設定する例について説明した。しかしながら、視聴者の位置を予め想定しておくのではなく、変化する視聴者の位置に応じて、縮小領域の幅等を設定しても良い。そこで、本実施形態では、撮像部で撮像された視聴者の位置に応じて、縮小領域を設定する例について説明する。

図１１は、本実施形態にかかる６個の映像表示装置で構成される、映像表示システムの一形態である６面タイリングディスプレイの例を示した図である。図１１に示されるように、本実施形態による６面タイリングディスプレイ１１００は、第１の実施形態と同様に、６個の映像表示装置１１０１が水平方向（Ｘ方向）に３個、上下方向（Ｙ方向）に２個タイル状に並べて配置している他、さらに撮像部１１０２が追加されている。

そして、撮像部１１０２が撮像した視聴者の位置（例えば位置Ｐ１１＿１、位置Ｐ１１＿２）に応じて、当該視聴者の違和感が生じないように、映像表示部１０の縮小領域を設定する。つまり、位置Ｐ１１＿１においては、視線１１１１で縮小画像が見えず、視線１１１２でも通常の画素サイズで映像が見えるとともに、位置Ｐ１１＿２においては、視線１１１３で通常の画素サイズで映像が見えると共に、視線１１１４でも縮小映像が見えないように、縮小領域の幅を調整する。

図１２は、本実施形態にかかる映像表示装置１１０１のハードウェア構成を示すブロック図である。図１２に示される映像表示装置１１０１は、第１の実施形態の映像表示装置１００と同様の構成を備えているが、映像制御プログラム１２０１が変更されている。

映像制御プログラム１２０１は、検出部１２１１と、設定部１２１２と、輝度補正部５１２と、を備える。なお、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を割り当て、説明を省略する。

検出部１２１１は、撮像部１１０２で撮像された撮像画像データから、視聴者の位置を検出する。なお、検出手法については、周知の手法を用いれば良いものとして説明を省略する。

設定部１２１２は、視聴者の位置に応じて、縮小領域の幅を調整する。図１３は、映像表示装置１１０１において、視聴者の位置に応じた縮小領域の幅の設定例を示した概念図である。図１３に示されるように、位置Ｐ１１＿１から見た場合に、角度θ１１で光学素子３０と映像表示部１０との間を覗き込むとともに、角度θ１２まで光学素子３０を介した映像を見ることになる。このため、設定部１２１２は、通常の映像の幅Ｒ１１と縮小領域の幅Ｒ１２とを設定すると共に、縮小領域の幅Ｒ１３を設定する。なお、幅Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３は、概念を説明するために示したものであり、実際の幅とは異なるものとする。

位置Ｐ１１＿２から見た場合に、角度θ２２で光学素子３０と映像表示部１０との間を覗き込むとともに、角度θ２１まで光学素子３０を介した映像を見ることになる。このため、設定部１２１２は、通常の映像の幅Ｒ２３と縮小領域の幅Ｒ２２とを設定すると共に、縮小領域の幅Ｒ２１を設定する。なお、幅Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３は、概念を説明するために示したものであり、実際の幅とは異なるものとする。さらに、具体的な設定手法は、第１の実施形態と同様として説明を省略する。

なお、縮小領域から出力される縮小映像の縮小方向は、第１の実施形態と同様に光軸ｌ１を基準としている。さらに、図１３に示す例では、光学素子３０を介して見るため、視聴者からは当然に枠部２０は見えない。さらには、第１の実施形態と同様に重複領域が設定されているものとする。これにより映像の連続性を確保できる。

また、視聴者の検出結果に応じて異ならせるのは、縮小領域の幅のみに制限するものではなく、設定部１２１２は、輝度補正、ずらし量、及び拡大率等を設定しても良い。これらの設定手法も、第１の実施形態と同様のため、説明を省略する。

（第３の実施形態）
第１〜２の実施形態においては、光軸ｌ１を基準に枠部２０側に縮小映像を拡大するほか、枠部２０と反対側にも縮小映像を拡大させていた。しかしながら、必ずしも、枠部２０と反対側にも縮小映像を拡大させる必要は無い。そこで、第３の実施形態では、光学素子が、光軸を基準に枠部２０側にのみ映像を拡大し、光軸を基準に枠部２０と反対側に縮小映像を拡大させない場合とする。なお、光学素子以外の構成は、第１の実施形態と同様として説明を省略する。

図１４は、第３の実施形態の映像表示装置１４００の光学素子１４０１の構成と、当該映像表示装置１４００による縮小領域の設定例を示した模式図である。図１４に示されるように、光学素子１４０１は光軸ｌ２から枠部２０と反対側に延びていない。このような光学系を用いた場合に、設定部５１１は、透視投影による画角による影響を考慮して、縮小領域を設定する。

設定部５１１は、視聴者が存在すると想定される視聴位置からの視線Ｐ３１が角度θ３１となる場合（映像表示装置１４００の中央近傍から見ている場合）、設定部５１１は、縮小領域の幅Ｒ３２を、光軸ｌ２から距離Ａ×ｔａｎ（θ３１）だけ位置から枠部２０側に設定する。この場合に、設定部５１１は、Ａ×ｔａｎ（θ３１）だけずれた位置を基準に、光学素子３０の拡大率に対応する縮小率で縮小させてサンプリングを行うよう設定する。なお、通常の映像は、領域Ｒ３１から表示されるように設定される。

設定部５１１は、視聴者が存在すると想定される視聴位置からの視線Ｐ３２が角度θ３２となる場合（映像表示装置１４００を斜めから見ている場合）、設定部５１１は、縮小領域の幅Ｒ３３を、光軸ｌ２から距離Ａ×ｔａｎ（θ３２）だけ位置から枠部２０側に設定する。この場合に、設定部５１１は、Ａ×ｔａｎ（θ３２）だけずれた位置を基準に、光学素子３０の拡大率に対応する縮小率で縮小させてサンプリングを行うよう設定する。なお、重複領域Ｒ３４は、視線による角度が角度θ３２でも角度θ３１でも同じ領域となる。そして、重複領域Ｒ３４の幅は、隣接する映像表示装置１４００の映像を縮小した状態で出力されるように、設定部５１１が設定する。

本実施形態では、上述した構成を備えることで、映像の連続性が確保するとともに、映像のずれを低減させることができる。

上述した実施形態においては、光学素子３０で映像を枠部２０方向に拡大することで、視聴者から枠部２０が見えることを抑止し、複数の映像表示装置を並べた場合に連続した映像を表示できる。さらに、視聴者の位置に応じて、縮小画像を出力する縮小領域を変更することで、連続性が確保された映像を見る際に、視聴者に対して違和感が生じるのを抑止できる。

たとえば、上記実施形態では、４個又は６個の映像表示装置により構成されたタイリングディスプレイに本発明を適用する例を示したが、単体で使用する映像表示装置にも適用可能である。さらに、２個以上３個以下の映像表示装置により構成されたタイリングディスプレイにも適用可能であるし、５個以上の映像表示装置により構成されたタイリングディスプレイにも適用可能である。

また、上記実施形態では、映像表示装置の各々の４辺全てに対応するように光学素子を設ける例を示したが、隣接する２個の映像表示装置の境界部分にのみ光学素子を設けてもよい。境界部分に光学素子をもうけた場合に、タイリングディスプレイの内側の十字形状の部分に位置する枠部は視認されにくくなる一方、タイリングディスプレイの外側の矩形形状の部分に位置する枠部２０は視認されやすくなることができる。

また、上記実施形態では、リニアレンズとサーキュラレンズとの組み合わせにより光学素子を構成する例を示したが、本発明では、これら以外の光学系を用いてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (11)

1. 映像が表示される映像表示部と、当該映像表示部の外縁部から外側に設けられた枠部と、を備える表示部と、
   前記映像表示部内で前記外縁部から内側に設けられた外縁領域と前記枠部とを覆うように設けられ、前記映像表示部から表示される映像を前記枠部側に拡大させる光学素子と、
   ある視聴位置から前記映像表示部を見た場合に、前記光学素子により拡大された映像が、光学素子を介さない映像と画素サイズが一致するように、拡大率に対応する縮小率で縮小された縮小映像を出力する縮小領域を、前記映像表示部内に設定する設定部と、
   を備える表示装置。
2. 前記設定部は、前記視聴位置と反対側に外縁部を有する第１の枠部を少なくとも覆う第１の光学素子で拡大される第１の縮小映像を出力する第１の縮小領域を、前記視聴位置側に外縁部を有する第２の枠部を少なくとも覆う第２の光学素子で拡大される第２の縮小映像を出力する第２の縮小領域と比べて、小さくなるよう設定する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記設定部は、さらに、他の複数の表示装置と組み合わせて映像を表示する場合に、該他の複数の表示装置と組み合わせた表示システムの中央位置を基準とし、同じ光学素子で覆われている枠部より当該中央側にある縮小領域を、当該中央と距離が近い他の表示装置と比べて小さく設定する、又は同じ光学素子で覆われている枠部より当該中央と反対側にある縮小領域を、当該中央と距離が近い他の表示装置と比べて大きく設定する、
   請求項１に記載の表示装置。
4. 前記光学素子は、さらに、前記映像表示部内で前記外縁領域より内側に設けられた内縁領域を覆うように設けられ、前記内縁領域から出力される映像を、前記枠部から前記表示部側に拡大させる、
   請求項１に記載の表示装置。
5. 前記光学素子の光軸から離れるに従って、前記表示部から出力される映像の輝度値を高く補正する輝度補正部を、
   さらに備える請求項１に記載の表示装置。
6. 前記設定部は、前記視聴位置から前記映像表示部を見た場合に、前記光学素子により拡大された映像が、当該光学素子を介さない映像との境で像がずれないように、視聴位置と前記光学素子の光軸を結ぶ光路を基準として、前記縮小領域から出力される縮小映像をシフトさせる、
   請求項１に記載の表示装置。
7. 前記設定部は、前記表示部の前記縮小領域から表示される縮小映像において、前記光学素子の光軸から離れるに従って縮小率を上げる、
   請求項１に記載の表示装置。
8. 人が存在する位置を検出する検出部を、さらに備え、
   前記設定部は、前記検出部が検出した人が存在する位置を視聴位置として、前記表示部の縮小領域を設定する、
   請求項１に記載の表示装置。
9. 複数の表示装置を組み合わせて連動した映像を表示する表示システムにおいて、
   前記複数の表示装置の各々が、
   映像が表示される映像表示部と、当該映像表示部の外縁部から外側に設けられた枠部と、を備える表示部と、
   前記映像表示部内で前記外縁部から内側に設けられた外縁領域と前記枠部とを覆うように設けられ、前記映像表示部から表示される映像を前記枠部側に拡大させる光学素子と、
   ある視聴位置から前記映像表示部を見た場合に、前記光学素子により拡大された映像が、光学素子を介さない映像と画素サイズが一致するように、拡大率に対応する縮小率で縮小された縮小映像を出力する縮小領域を、前記映像表示部内に設定する設定部と、
   を備える表示システム。
10. 前記複数の表示装置の各々が備える設定部は、前記複数の表示装置の組み合わせた中心位置側と反対側に外縁部を有する第１の枠部に覆われた第１の縮小領域を、当該中心位置側に外縁部を有する第２の枠部に覆われている第２の縮小領域より小さくなるように設定する、
    請求項９に記載の表示システム。
11. ある表示装置の前記設定部は、前記表示システムの中央の位置を基準とし、同じ光学素子で覆われている枠部より当該中央側にある縮小領域を、当該中央と距離が近い他の表示装置と比べて小さく設定する、又は同じ光学素子で覆われている枠部より当該中央と反対側にある縮小領域を、当該中央と距離が近い他の表示装置と比べて大きく設定する、
    請求項９に記載の表示システム。

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