(57)【要約】【課題】画像表示装置の表示面に対して正面からずれた位置において、この表示面を観察している観察者が歪みのない画像を観察することができる画像表示を行う画像表示システム及び画像表示方法を提供する【解決手段】本発明の画像表示システムは、画像を表示する表示部と、表示部の表示面に表示される画像を観察する視聴者の、表示面に対する視聴者の位置を検出する人間位置計測部と、表示面に表示された画像を位置から観察したときに視認される形状が、画像が表示面に表示された画像を、表示面に対して垂直方向から観察したときに視認される形状となる補正画像データを、画像のデータから生成する幾何学演算処理部と、補正画像データを表示面に対して表示する画像表示部とを備える。【選択図】図７
2013120347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示部と、
前記表示部の表示面に表示される画像を観察する視聴者の、当該表示面に対する当該視聴者の位置を検出する人間位置計測部と、
前記表示面に表示された画像を前記位置から観察したときに視認される形状が、当該画像が表示面に表示された画像を、前記表示面に対して垂直方向から観察したときに視認される形状となる補正画像データを、前記画像のデータから生成する幾何学演算処理部と、
前記補正画像データを前記表示面に対して表示する画像表示部と
を備えることを特徴とする画像表示システム。
【請求項２】
前記人間位置計測部が、
前記表示面と、前記視聴者との間の距離を求め、かつ前記表示面の法線と、前記視聴者の視線方向との角度を表す情報を求め、
前記幾何学演算処理部が、
前記角度と前記距離とにより、前記画像のデータを補正して前記補正画像データを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示システム。
【請求項３】
前記幾何学演算処理部が、
視聴者の観察する画像が表示される、３次元空間上における当該視聴者の視線方向に直角な近平面における画像の表示位置から前記表示面における画像の表示位置に変換する変換行列を用い、前記表示面における画像の位置を変換し、この変換した画像の位置を前記角度と前記距離とにより、前記表示面を２次元平面とするワールド座標系に変換して前記補正を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の画像表示システム。
【請求項４】
複数の視聴者の各々に前記人間位置計測部が装着されており、
それぞれの人間位置計測部が、自身の位置を示す情報と、それぞれを識別する識別情報を前記幾何学演算処理部に対して供給し、
前記幾何学演算処理部が、前記識別情報毎に前記補正画像データを生成し、
前記画像表示部が、前記複数の視聴者に対して時分割で画像を表示させる
ことを特徴とする請求項３に記載の画像表示システム。
【請求項５】
画像表示装置の表示面に画像を表示させる画像表示方法であり、
人間位置計測部が、視聴者が前記画像装置の表示面に表示される画像を観察する際、当該表示部に対する当該視聴者の位置を検出する人間位置計測過程と、
幾何学演算処理部が、前記位置から前記表示面に表示された画像を観察した際、当該画像が表示面に対して垂直方向から観察する形状となる補正画像データを、前記画像のデータから生成する幾何学演算処理過程と、
画像表示部が、前記補正画像データを前記表示面に対して表示する画像表示過程と
を含むことを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶テレビあるいは画像投影装置などの画像表示システム及び画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶テレビ、プラズマテレビなどの画像表示システムにおいて、画像の表示される表示面が平面であるため、視聴者の鑑賞位置によっては、表示画面に表示されるコンテンツの画像が歪むことにより、鑑賞がし難い場合がある。
この視聴位置による画像の歪みは、画像表示システムが、表示面の中心位置における正面からのみの鑑賞を想定し、この表示面にコンテンツの画像を表示することによる。
したがって、表示面に対して表示面の中心位置の正面からのずれが大きくなるに従い、視聴者の鑑賞するコンテンツの形状が変形、例えば、コンテンツの形状が矩形（長方形あるいは正方形など）の場合、台形上に変形したコンテンツを鑑賞することになる。
【０００３】
投影システムにおいて、歪みのない画像を投影面（表示面）に投影させるため、投影させる画像を、投影面に対する画像の投射方向により投影する投影システムは存在している（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１は、投影面に表示されるコンテンツの画像の歪みを補正するものであり、投影面に表示されたコンテンツの画像を、投影面上の正面からずれた位置において鑑賞する視聴者に対し、歪みのないコンテンツの画像を表示するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５５４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、画像表示装置の表示面に対して正面からずれた位置において、この表示面を観察している視聴者（観察者）が歪みのない画像を観察することができる画像表示を行う画像表示システム及び画像表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の画像表示システムは、 画像を表示する表示部と、前記表示部の表示面に表示される画像を観察する視聴者の、当該表示面に対する当該視聴者の位置を検出する人間位置計測部と、前記表示面に表示された画像を前記位置から観察したときに視認される形状が、当該画像が表示面に表示された画像を、前記表示面に対して垂直方向から観察したときに視認される形状となる補正画像データを、前記画像のデータから生成する幾何学演算処理部と、前記補正画像データを前記表示面に対して表示する画像表示部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の画像表示システムは、前記人間位置計測部が、前記表示面と、前記視聴者との間の距離を求め、かつ前記表示面の法線と、前記視聴者の視線方向との角度を表す情報を求め、前記幾何学演算処理部が、前記角度と前記距離とにより、前記画像のデータを補正して前記補正画像データを生成することを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像表示システムは、前記幾何学演算処理部が、視聴者の観察する画像が表示される、３次元空間上における当該視聴者の視線方向に直角な近平面における画像の表示位置から前記表示面における画像の表示位置に変換する変換行列を用い、前記表示面における画像の位置を変換し、この変換した画像の位置を前記角度と前記距離とにより、前記表示面を２次元平面とするワールド座標系に変換して前記補正を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明の画像表示システムは、複数の視聴者の各々に前記人間位置計測部が装着されており、それぞれの人間位置計測部が、自身の位置を示す情報と、それぞれを識別する識別情報を前記幾何学演算処理部に対して供給し、前記幾何学演算処理部が、前記識別情報毎に前記補正画像データを生成し、前記画像表示部が、前記複数の視聴者に対して時分割で画像を表示させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の画像表示方法は、画像表示装置の表示面に画像を表示させる画像表示方法であり、人間位置計測部が、視聴者が前記画像装置の表示面に表示される画像を観察する際、当該表示部に対する当該視聴者の位置を検出する人間位置計測過程と、幾何学演算処理部が、前記位置から前記表示面に表示された画像を観察した際、当該画像が表示面に対して垂直方向から観察する形状となる補正画像データを、前記画像のデータから生成する幾何学演算処理過程と、画像表示部が、前記補正画像データを前記表示面に対して表示する画像表示過程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、視聴者の視線方向に垂直な近平面に対して画像を歪まない形状（本来の画像の形状）で表示させることができる。
すなわち、この発明によれば、表示面に対して視聴者の視線方向から見た際に歪まない形状とするように、視聴者の視線方向から見た際に歪まない形状なる表示面における画像の形状に、本来表示される画像の形状を補正した補正画像データを生成し、表示面に予め歪んだ補正画像データを描画することにより、近平面の画像を歪まずに表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】スクリーン投影面Ｆと視聴者の観察位置νとからなる視錘台Ｑを示す概念図である。
【図２】スクリーン投影面Ｆ上におけるコンテンツの投影位置ベクトル位置ｓ０（ｘｓ０，ｙｓ０，ｚｓ０）と、コンテンツの画像の形状とを示す図である。
【図３】観察者の位置が変化した場合、例えば観察者が位置を移動して、観察位置νと、スクリーン投影面Ｆ上のコンテンツの画像の表示位置ｐ０’（ｘ，ｙ，ｘ）との対応関係をＺ軸−Ｙ軸座標面で示した図である。
【図４】観察者の位置が変化した場合、例えば観察者が位置を移動して、観察位置νと、スクリーン投影面Ｆ上のコンテンツの画像の表示位置ｐ０’（ｘ，ｙ，ｘ）との対応関係をＺ軸−Ｘ軸座標面で示した図である。
【図５】この発明の一実施形態による画像表示システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図６】本発明におけるスクリーン投影面Ｆの表示位置におけるコンテンツの画像と、近平面ｆの表示位置におけるコンテンツの画像との対応を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態による画像表示システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による画像表示システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による画像表示システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態による画像表示システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、画像表示装置の表示面の中心位置の正面に位置する鑑賞位置（視聴者の視線方向が表示面の中心に対して垂直）である正面鑑賞位置ではなく、この正面鑑賞位置からずれた鑑賞位置から（すなわち視聴者の視線方向が表示面の中心に対して垂直な軸と角度を有する位置から）、視聴者が表示面を鑑賞する際、鑑賞するコンテンツに歪みが無く、正面鑑賞位置から見た場合のコンテンツの画像と同等の形状のコンテンツの画像を鑑賞可能とする。すなわち、本発明は、画像表示装置の表示面に対して垂直であり、この表示面の中央の軸から観察する場合と同様の歪みがない状態と視認される表示画像を、表示面の中央の軸からずれた角度（また距離にも対応）から観察した場合にも視認できるように、上述した角度や距離などに基づいて、表示面に対して表示される画像の形状を補正して表示するものである。
以下、本発明における歪みの補正処理について説明する。
図１は、スクリーン投影面Ｆと視聴者の観察位置νとからなる視錘台Ｑを示す概念図である。この図１において、スクリーン投影面Ｆと観察位置νとの間には、視錘台Ｑの切断面（すなわち、３次元空間上におけるビュー座標におけるコンテンツの表示平面）である近平面ｆが設定されている。この近平面ｆは、視聴者の視線方向に対して直角（垂直）に設定される。
【００１４】
ここで、一般的に、３次元空間上の近平面ｆにおける位置ベクトルＰ（ｘ、ｙ、ｚ）（図中においては位置ベクトルｐ０（ｘ，ｙ，ｚ））を、スクリーン投影面Ｆ（表示画面）上の投影位置ベクトルＳ（ｘ，ｙ，ｚ）（図中におけ投影ベクトルｓ０（ｘ，ｙ，ｚ））に変換する。この変換処理を行う際、以下の（１）式に示す変換行列を用いた行列計算を行う必要がある。このスクリーン投影面Ｆの表示位置は、カメラにより位置ベクトルｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）を撮像した撮像画像に対応している。以下の３次元空間の位置ベクトルＰ（ｘ，ｙ，ｚ）をスクリーン投影面Ｆ上の位置ベクトルＳ（ｘ，ｙ，ｚ）に変換する各行列（ビュー変換行列Ｖｉ、射影変換行列Ｐｒ、ビューポート行列）は予めカメラパラメータにより設定されている。
【００１５】
【数１】
2013120347.tif 000003
【００１６】
上記（１）式において、行列Ｖｉは、観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）とスクリーン投影面Ｆ上の投影位置Ｓベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）より算出されるビュー変換行列である。このビュー変換行列Ｖｉは、スクリーン投影面Ｆを示すワールド座標を、観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）から観察者が注視位置ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を注視している方向をＺ軸方向とする座標、すなわち注視位置ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）の近平面ｆにおけるビュー座標に変換する行列である。
また、行列Ｐｒは、カメラパラメータにより決定される射影変換行列である。この射影変換行列Ｐｒは、観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）及び視錐台における近平面ｆ間の距離ｄと、観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）及び注視位置ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）間の距離Ｄと、近平面ｆの上辺の長さＬｕと、下辺の長さＬｂと、左辺の長さＬｌ、右辺の長さＬｒとから求まる行列であり、近平面ｆ上のコンテンツの画像を、スクリーン投影面Ｆ上に投影（射影）する。
【００１７】
また、行列Ｖｐは、スクリーンのサイズから決まるビューポート行列である。すなわち、ビューポート行列Ｖｐは、射影変換行列Ｐｒが乗算された後のコンテンツの座標値（ｘ，ｙ）を、スクリーン投影面Ｆのサイズに合うようにスケールを乗算する機能を有する。
また、ビューポート行列Ｖｐは、近平面ｆにおけるｚ座標（奥行き情報）に合わせて、遠近感を表現するための適切な遠近感を示す「視体積膨らみ情報」を示す視体制御値を含んでいる。この視体制御値により、近平面ｆ上におけるコンテンツの各座標値（ｘ，ｙ）を除算することにより、各座標値が奥に行くほど広がる座標値として、スクリーン投影面Ｆ上の座標値に変換される。
【００１８】
上述した（１）式を変形することにより、スクリーン投影面上Ｄの投影位置ベクトルＳ（ｘ，ｙ，ｚ）を、近平面ｆ上の注視位置ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）に変換する以下の（２）式を得る。
【００１９】
【数２】
2013120347.tif 000004
【００２０】
この（２）式において、Ｖｉ−１、Ｐｒ−１及びＶｐ−１の各々は、それぞれビュー変換行列Ｖｉ、射影変換行列Ｐｒ、ビューポート行列Ｖｐの逆行列である。
【００２１】
また、近平面ｆ上のコンテンツの画像をスクリーン投影面Ｆ上に描画するため、スクリーン投影面Ｆの垂直軸Ｏと、近平面ｆ上のコンテンツの画像（実際にはコンテンツの画像の中心点）及びスクリーン投影面Ｆ上の投影位置Ｓベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）を結ぶベクトルのなす回転角度、またコンテンツの画像のスケーリングを行うための制御値とを含む、ワールド変換行列Ｗによって算出される、以下の（３）式に示す変換行列Ｌが必要となる。
【００２２】
【数３】
2013120347.tif 000005
【００２３】
（３）式におけるワールド変換行列Ｗは、以下の（４）式によって求められる。
【００２４】
【数４】
2013120347.tif 000006
【００２５】
上述した（４）式において、行列Ｓは、例えば、コンテンツの画像の中心を原点とし、コンテンツを拡大または縮小する変換行列である。また、行列Ｓは、コンテンツの画像をスクリーン投影面Ｆ上に投影する際、コンテンツの画像のｘ軸方向及びｙ軸方向の拡大率及び縮小率を行列要素としている。
また、行列Ｒは、コンテンツの画像の中心を原点として、この原点を通過するスクリーン投影面Ｆに対して垂直な軸を回転軸とし、スクリーン投影面Ｆ上においてコンテンツの画像を回転させる回転行列である。また、行列Ｒは、スクリーン投影面Ｆ上においてコンテンツの画像（画像の画素）を回転させる関数（回転角に対応する三角関数）を要素としている。
また、行列Ｔは、コンテンツの画像の中心を原点とし、この原点をスクリーン投影面Ｆ上のコンテンツの画像の中心位置の座標（すなわち、投影位置ベクトルＳ（ｘ，ｙ，ｚ））に平行移動させる平行移動行列である。
【００２６】
そして、図１に示すように、初期状態の観察位置ν０（ｘ，ｙ，ｚ）と、初期状態の注視位置ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）とにより、観察位置ν０（ｘ，ｙ，ｚ）と注視位置ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）との間の距離ｄを予め設定しておく。ここで、初期状態における観察位置ν０（ｘ，ｙ，ｚ）と、スクリーン投影面Ｆ上のコンテンツの注視位置ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）とは予め定義しておく。
これにより、初期状態の観察位置ν０とスクリーン投影面Ｆ上の投影位置ベクトルｓ０（ｘ，ｙ，ｚ）とにより、ビュー変換行列Ｖｉ０を算出する。
また、予め設定された射影変換行列Ｐｒ０とビューポート行列Ｖｐ０とを、（１）式に対して代入する。この代入によって、（３）式で表されるスクリーン投影面Ｆ上における、初期状態のコンテンツの画像の投影位置ベクトルｓ０（ｘ，ｙ，ｚ）が、以下の（５）式として求まる。
【００２７】
【数５】
2013120347.tif 000007
【００２８】
次に、図２は、スクリーン投影面Ｆ上におけるコンテンツの投影位置ベクトル位置ｓ０（ｘ，ｙ，ｚ）と、コンテンツの画像の形状とを示す図である。このベクトル位置ｓ０（ｘ，ｙ，ｚ）は、スクリーン投影面Ｆ上におけるワールド座標系での、コンテンツの画像の中心位置を示している。
以下、図２に示すスクリーン投影面Ｆ上のコンテンツの画像を、歪みの無い状態で、近平面ｆ上に描画するための、コンテンツの注視位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）と、変換行列Ｔと、回転行列Ｒとを以下に示す方法により算出する。
【００２９】
次に、図３は、観察者の位置が変化した場合、例えば観察者が位置を移動して、観察位置νと、スクリーン投影面Ｆ上のコンテンツの画像の表示位置ｐ０’（ｘ，ｙ，ｘ）との対応関係をＺ軸−Ｙ軸座標面で示した図である。
同様に、図４は、観察者の位置が変化した場合、例えば観察者が位置を移動して、観察位置νと、スクリーン投影面Ｆ上のコンテンツの画像の表示位置ｐ０’（ｘ，ｙ，ｘ）との対応関係をＺ軸−Ｘ軸座標面で示した図である。
【００３０】
この図３及び図４において、スクリーン投影面Ｆ上の表示位置ｐ０’（ｘ，ｙ，ｘ）におけるコンテンツの画像は、後述するように、スクリーン投影面Ｆ上における表示位置ｓ０（ｘｓ０，ｙｓ０，ｚｓ０）のコンテンツの画像を、近平面ｆ上にて表示されるコンテンツの画像に変換して、スクリーン投影面Ｆ上にマッピングした画像である。
次に、図５は、スクリーン投影面Ｆ上における投影位置ベクトルｓ０（ｘ，ｙ，ｚ）と、注視位置ｐ’（ｘ，ｙ，ｚ）との対応を示す平面図である。
【００３１】
上述した図３及び図４において、任意の観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）におけるコンテンツ画像の図５に示すスクリーン投影面Ｆ上での注視位置ｐ０’（ｘ，ｙ，ｚ）は、スクリーン投影面Ｆ上の投影位置ベクトルｓ０（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて、以下の（６）式により求められる。
【００３２】
【数６】
2013120347.tif 000008
【００３３】
上記（６）式により求めたｐ０’（ｘ，ｙ，ｚ）は、投影位置ベクトルｓ０（ｘ，ｙ，ｚ）が注視位置として３次元空間に存在した場合、３次元空間の投影位置ベクトルｓ０（ｘ，ｙ，ｚ）を、スクリーン投影面Ｆ上の投影位置ベクトルに変換されたものである。
すなわち、近面ｆ上にて歪みのない状態でコンテンツの画像を表示させる際、予めスクリーン投影面Ｆ上の位置から近面ｆ上の位置に変換する際の行列の逆行列を、スクリーン投影面Ｆに対して描画するコンテンツの画像に対して乗算しておけば、近面ｆに表示されるコンテンツの画像に歪みの発生を抑制することができる。
【００３４】
次に、コンテンツの画像のスクリーン投影面Ｆ上での位置ｐ０'（ｘ，ｙ，ｚ）から、観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）を通過する直線ｌの方程式ｌ（ｘ，ｙ，ｚ）は、観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）及びスクリーン投影面Ｆ上の注視位置ｐ０'（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて以下の（７）式により表される。この方程式ｌの直線は、視聴者の観察する視点方向を示している。
【００３５】
【数７】
2013120347.tif 000009
【００３６】
この（７）式において、ｔは任意の係数である。
また、任意の観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）と、この観察位置ν０（ｘ，ｙ，ｚ）及び注視位置Ｐ０（ｘ，ｙ，ｚ）との間の距離ｄとを用い、近平面ｆ上における注視位置ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を、以下の（８）式により算出する。
【００３７】
【数８】
2013120347.tif 000010
【００３８】
上述した（７）式で表される直線ｌ（ｘ，ｙ，ｚ）のベクトルにおいて、図３に示すように、ベクトルｌｚｙ（ｙ、ｚ）とｚ軸のベクトルとの内積により、ｘ軸を回転軸とする注視位置ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を、ｙ軸及びｚ軸のなす２次元平面において回転させる回転角θｘが算出される。
また、同様に、（７）式で表される直線ｌ（ｘ，ｙ，ｚ）のベクトルにおいて、図４に示すように、ベクトルｌｚｘ（ｘ、ｚ）とｚ軸のベクトルとの内積により、ｙ軸を回転軸とする注視位置ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を、ｘ軸及びｚ軸のなす２次元平面において回転させる回転角θｘが算出される。この回転角θｘ及び回転角θｙから、（３）式における回転行列Ｒを算出する。この回転角θｘ及び回転角θｙは、スクリーン投影面Ｆの法線に対する回転角である。
【００３９】
また、（８）式により求められたｐ（ｘ，ｙ，ｚ）とｐ０’（ｘ，ｙ，ｚ）との差分から、（３）式における変換行列Ｔを求める。変換行列Ｔは、スクリーン投影面Ｆ上の表示位置ｐ０’（ｘ，ｙ，ｚ）から近平面ｆ上の注視位置ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）への移動距離、すなわち移動ベクトルを示す。
また、拡大縮小値率を表す変換行列は、コンテンツの画像の表示サイズを、観察位置ν０からの相対位置で調整するため、スクリーン投影面Ｆのスクリーンサイズに合わせるように、すなわち、元の表示位置ｓ０（ｘ，ｙ，ｚ）に対応するサイズとなるように、予め変換行列Ｓ０として設定しておく。
【００４０】
上述のように求められた回転行列Ｒ、変換行列Ｔ及び変換行列Ｓ０により、（４）式のワールド変換行列Ｗを得ることができる。
そして、この求めたワールド変換行列Ｗと、予め設定されている射影変換行列Ｐｒ０と、視聴位置νと近平面ｆ上でのコンテンツの画像の表示位置ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）から得られるビュー変換行列Ｖｉとにより、（３）式に示す変換行列Ｌを得る。
そして、表示位置ｐ０’（ｘ、ｙ、ｚ）におけるコンテンツの画像を、このワールド変換行列Ｗを用いて、スクリーン投影面Ｆ上における表示位置ｓ（ｘ，ｙ，ｚ）に描画する画像のデータに変換する。
【００４１】
すなわち、本発明は、後述するように、画像表示装置の表示面に画像を表示させる画像表示装置である。
人間位置計測部が、視聴者が前記表示部に表示される画像を観察する際、当該表示部に対する視聴者の観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）を検出する。
また、幾何学演算処理部が、観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）から表示面に表示された画像を観察した際、画像が表示面に対して垂直方向から観察する形状となる補正画像データを、画像のデータから生成する視聴者視点画像補正処理を行っている。
【００４２】
上述した視聴者視点画像補正処理において、視聴者から見た近平面ｆのコンテンツの画像を歪まないように、スクリーン投影面Ｆに予め歪んだコンテンツの画像を描画し、従来のスクリーン投影面Ｆ上におけるコンテンツの画像を近平面ｆ上にて表示させる。
すなわち、スクリーン投影面Ｆ上において、歪みのないコンテンツの画像の表示位置ｓ０（ｘ，ｙ，ｚ）を、（６）式により、あたかも近平面ｆからスクリーン投影面Ｆに変換させる処理を行い、わざと歪みのあるコンテンツの画像の位置として表示位置ｐ０’（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。この表示位置ｐ０’（ｘ，ｙ，ｚ）のコンテンツの画像の画像データ（画素のデータ）の座標位置を、近平面ｆの座標系からワールド変換行列Ｗにより、ワールド座標に変換することにより、観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ）から観察した際に、近平面ｆ上で歪みのないコンテンツの画像をスクリーン投影面Ｆ上に描画する画像データ（画素のデータ）を得る。
【００４３】
次に、図６は、本発明におけるスクリーン投影面Ｆの表示位置におけるコンテンツの画像と、近平面ｆの表示位置におけるコンテンツの画像との対応を示す図である。
図６（ａ）において、従来の場合であり、スクリーン投影面Ｆの正面からみて、コンテンツの画像が歪まない状態で表示しているため、視聴者から見た近平面ｆ上のコンテンツの画像が歪むことになる。
一方、本発明においては、図６（ｂ）に示すように、視聴者から見た近平面ｆのコンテンツの画像を歪まないように、スクリーン投影面Ｆに予め歪んだコンテンツの画像を描画させることができ、視聴者がコンテンツの画像を見やすい状態で、スクリーン投影面Ｆ上に表示することができる。
【００４４】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図７は、本発明の第１の実施形態による画像表示システムの構成例を示す概略ブロック図である。
本実施形態における画像表示システムは、画像表示装置１と人間位置計測装置２とを備えている。
人間位置計測装置２は、画像表示装置１の表示面（スクリーン投影面）のワールド座標系における、当該表示面を視聴している視聴者の位置を検出し、画像表示装置に対して検出した位置を示す位置情報を送信する。
画像表示装置１は、人間位置計測装置２から供給される位置情報（観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ））により、表示面に対して視聴者の観察位置に応じた画面表示、すなわちコンテンツの画像のデータの描画を行う。
【００４５】
画像表示装置１は、画像表示部１１、幾何学演算処理部１２及び計測結果受信部１３を備えている。
計測結果受信部１３は、人間位置計測装置２から画像表示装置１の表示面を視聴している視聴者の位置を示す位置情報を受信し、受信した位置情報を幾何学演算処理部１２に対して出力する。
幾何学演算処理部１２は、視聴者が上述した位置情報の示す位置から観察した際、コンテンツの画像の画像データを、コンテンツの画像が歪んで観察されない状態で表示面に表示する補正画像データの生成処理を、すでに本発明の概要で説明した視聴者視点画像補正処理により行う。
画像表示部１１は、幾何学演算処理部１２がコンテンツの画像のデータから生成した補正画像データを、表示面に表示する、すなわち表示面に対して画素毎に描画する（画像表示する）処理を行う。
【００４６】
人間位置計測装置２は、人間位置計測部２１及び計測結果送信部２２を備えている。
人間位置計測部２１は、人間の頭部に装着する構成（メガネなど）あるいはリモコンである。
メガネに人間位置計測装置２が搭載されている場合、このメガネには例えば２次元ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサが搭載されている。
この２次元ＣＣＤセンサは、画像表示装置１における矩形上の表示面の頂点に設けられた４個のＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）の出射光を検知する。このＬＥＤの放射する波長は人間に感知されない領域を用いる。
また、人間位置計測部２１は、２次元ＣＣＤセンサから得られる４個のＬＥＤの出射光の位置データと、各ＬＥＤ間の距離との組合せに対応する観察位置のデータを、予め内部の内部記憶部に書き込まれて記憶されている観察位置決定テーブルから読み出す。
【００４７】
そして、人間位置計測部２１は、内部記憶部から読み出した観察位置のデータを位置情報（観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ））として計測結果送信部２２に対して出力する。
計測結果送信部２２は、人間位置計測部２１から供給された位置情報を、画像表示装置１に対して送信する。
なお、上記観察位置決定テーブルは、予め画像表示装置１の表示面におけるワールド座標系の各座標と、２次元ＣＣＤセンサで検出した４個のＬＥＤの出射光の位置データと、の対応を実験により計測して求め、この実験により求めた４個のＬＥＤの出射光の位置データとワールド座標系の座標値との対応を示している。
【００４８】
また、メガネあるいはリモコン等の人間が把持する機器に上記人間位置計測装置２が搭載されている場合、以下のように、視聴者の位置を求める。この場合の人間位置計測装置２には、受信装置が設けたれている。
この受信装置は、画像表示装置１における矩形状の表示面の頂点に配置された４個の電波発信機の放射する電波を受信する。この４個の電波発信機の発信する電波の波長はそれぞれ異なる。
また、人間位置計測部２１は、受信装置から得られる４種類の波長の電波強度の組合せに対応する観察位置のデータを、予め内部の内部記憶部に書き込まれて記憶されている観察位置決定テーブルから読み出す。
【００４９】
そして、人間位置計測部２１は、内部記憶部から読み出した観察位置のデータを位置情報（観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ））として計測結果送信部２２に対して出力する。
計測結果送信部２２は、人間位置計測部２１から供給された位置情報を、画像表示装置１に対して送信する。
なお、上記観察位置決定テーブルは、予め画像表示装置１の表示面におけるワールド座標系の各座標と、受信装置で検出した４種類の波長の組合せと、の対応を実験により計測して求め、この実験により求めたとワールド座標系の座標値との対応を示している。
上述した方法以外でも、ワールド座標系における人間位置を計測できる方法であれば、いずれを用いても良い。
【００５０】
また、リモコンを用いる場合、ジャイロや加速度センサを用いてリモコンの位置姿勢を認識したり、可視光カメラや距離画像カメラを用いて映像表示機器との相対位置姿勢を認識したりする。
このとき、リモコンを人間が把持していると仮定すれば、リモコンの位置を人間の位置とみなすことで、リモコンの位置を人間位置計測結果として利用できる。
上述したように、メガネを用いる場合、ジャイロや加速度センサを用いて位置姿勢を認識したり、表示機器側に搭載したカメラを用いてメガネの位置姿勢を画像から推定したりする。
また、メガネを用いる場合は、メガネにもカメラを搭載しアイトラッキングをすることで、スクリーンのどの位置を見ているかを推定することができる。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態による画像表示システムの構成例を示す概略ブロック図である。
図８において、第１の実施形態と同様の構成については、図７の構成と同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態における画像表示システムは、画像表示装置１、人間位置計測装置２Ａ及び人間位置計測装置２Ｂを備えている。この人間位置計測装置２Ａと人間位置計測装置２Ｂとにおける人間位置計測部２１は、図７における人間計測装置２と同様の構成である。
【００５２】
以下、第１の実施形態と異なる動作についてのみ説明する。
人間位置計測装置２Ａ及び人間位置計測装置Ｂの各々には、それぞれを識別する識別情報が予め付加されている。
人間位置計測装置２Ａ及び人間位置計測装置２Ｂの各々における計測結果送信部２２は、画像表示装置１に対し、自身の位置を示す位置情報を送信する際、この位置情報に自身の識別情報を付加して送信する。
そして、計測結果受信部１３は、識別情報を付加された位置情報が供給されると、識別情報毎に、表示面にコンテンツの画像を描画する画像のデータを生成する視聴者視点画像補正処理を行う。
【００５３】
また、人間位置計測装置２Ａ及び人間位置計測装置２Ｂの各々における計測結果送信部２２は、それぞれ異なるタイミングで、自身の識別情報を付加したスイッチング信号を、画像表示装置１に対して送信する。
視聴者が装着するメガネには、例えば液晶パネルで構成されたシャッター部が、レンズ面（ガラス面）に設けられている。
このシャッター部は、計測結果送信部２２から上述したスイッチング信号が供給されており、このスイッチング信号に同期して、シャッターを透過状態と非透過状態とに切り換える。
すなわち、人間位置計測装置２Ａ及び人間位置計測装置２Ｂの各々における計測結果送信部２２は、互いにスイッチング信号が重ならないように、相互のスイッチング信号の出力タイミングの同期を通信等により行うことで、交互にスイッチング信号を画像表示装置１に送信する。
【００５４】
そして、計測結果受信部１３は、人間位置計測装置２Ａ及び人間位置計測装置２Ｂから供給された識別情報が付加されたスイッチング信号の供給を受ける。
これにより、計測結果受信部１３は、供給された識別情報が付加されたスイッチング信号を、画像表示部１１に対して出力する。
次に、画像表示部１１は、このスイッチング信号に同期して、付加された識別信号に対応する画像のデータを表示部に表示する。
上述した処理により、人間位置計測装置２Ａを装着した視聴者及び人間位置計測装置２Ｂを装着した視聴者の各々は、それぞれ自身の観察位置（ν（ｘ，ｙ，ｚ））に対応したコンテンツの画像を歪みの無い状態で、鑑賞することができる。
本実施形態においては、視聴者が２人の場合を説明したが、３人以上の複数であっても、上述したスイッチング信号を順番に送信することにより適用することができる。
【００５５】
また、上述の説明においては、視聴者の装着するメガネに液晶シャッターを設ける構成としたが、光の偏光方向が規定された偏光板が設けられていても良い。
この場合、画像表示装置１の表示面には、光の偏光方向を変更することができる偏光板が設けられている。
そして、画像表示部１１は、スイッチング信号に同期し、このスイッチング信号に付加されている識別情報の示すコンテンツの画像のデータを表示面に描画する。
この識別情報の示すコンテンツの画像のデータを描画する際、画像表示部１１は、スイッチング信号に付加された識別情報に対応する偏光方向に、表示面に設けられた偏光板の偏光方向を変更する制御を行う。
また、人間位置計測装置２Ａ及び人間位置計測装置２Ｂの各々を装着する視聴者のメガネに設けられる偏光板は、画像表示装置１において設定されている識別情報に対応する偏光方向と同一の偏光方向を有している。
【００５６】
＜第３の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態による画像表示システムの構成例を示す概略ブロック図である。
図９において、第１の実施形態と同様の構成については、図７の構成と同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態における画像表示システムは、画像表示装置１Ａを備えている。この画像表示装置１Ａは、画像表示装置１１、幾何学演算処理部１２、人間位置計測部１４を備えている。ここで、画像表示部１１及び幾何学演算処理部１２は、第１の実施形態と同様の構成である。
【００５７】
本実施形態の場合、例えば視聴者の装着するメガネや、視聴者の把持する機器（例えば、リモコン）などに発振器が設けられており、この発振器が周期的（例えば、１秒ごと）に、所定の強度のパルスを発信する。
また、画像表示装置１Ａの矩形上の表示面の頂点の各々にアンテナが設けられている。
人間位置計測部１４は、各々のアンテナと発振器との距離を、アンテナそれぞれが受信したパルスの強度の違い、あるいはパルスの受信時間により求める。
ここで、人間位置計測部１４は、内部に内部記憶部を有し、４個のアンテナの各々及び発振器間の距離の組合せと、グローバル座標における位置座標との対応を示す観察位置決定テーブルが、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されている。この観察位置決定テーブルは、予め、座標位置毎に４個のアンテナの各々及び発振器間の距離の組合せを測定し、作成する。
【００５８】
そして、人間位置計測部１４は、４個のアンテナの各々及び発振器間の距離の組合せに対応する座標位置（観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ））を、観察位置決定テーブルから読み出す。
また、人間位置計測部１４は、読み出した座標位置を位置情報として、幾何学演算処理部１２へ出力する。
これにより、幾何学演算処理部１２は、供給された位置情報により、すでに説明した視聴者視点画像補正処理を行い、処理の結果得られたコンテンツの画像のデータを、画像表示部１１へ出力する。
画像表示部１１は、幾何学演算処理部１２から供給されるコンテンツの画像のデータを、表示面においてそれぞれの表示位置に描画する。
【００５９】
＜第４の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第４の実施形態による画像表示システムの構成例を示す概略ブロック図である。
図１０において、第１の実施形態と同様の構成については、図７の構成と同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態における画像表示装置１Ｂは、画像表示装置１１、幾何学演算処理部１２、装置姿勢計測部１５を備えている。ここで、画像表示部１１及び幾何学演算処理部１２は、第１の実施形態と同様の構成である。この画像表示装置１Ｂは、スマートフォンあるいはタブレット端末などの携帯用情報装置である。
【００６０】
装置姿勢計測部１５は、ジャイロや方位センサから構成されており、地平面に対する画像表示装置１Ｂの表示面の傾き角度を検出する。
また、このとき距離は、視聴者が画像表示装置１Ｂを見るとき、確率的に最も使用する距離を統計的に求め、この距離を予め固定で装置姿勢計測部１５内の内部記憶部に、書き込んで記憶させて設定しておく。
これにより、位置座標はどの角度からの距離が同一となる球状面にあることになり、傾き角度から位置座標（観察位置ν（ｘ，ｙ，ｚ））を求めることができる。
【００６１】
ここで、装置姿勢計測部１５は、内部の内部記憶部に、傾き角度と位置座標との対応を示す観察位置決定テーブルが予め書き込まれて記憶されている。
したがって、装置姿勢計測部１５は、ジャイロや方位センサから傾き角度を検出し、検出した傾き角度に対応する位置座標を、観察位置決定テーブルから読み出す。
そして、装置姿勢計測部１５は、読み出した位置座標を、位置情報として幾何学演算処理部１２に対して出力する。
【００６２】
次に、幾何学演算処理部１２は、装置姿勢計測部１５から供給される位置情報により、すでに説明した視聴者視点画像補正処理を行い、処理の結果得られたコンテンツの画像のデータを、画像表示部１１へ出力する。
画像表示部１１は、幾何学演算処理部１２から供給されるコンテンツの画像のデータを、それぞれの表示位置に描画する。
本実施形態によれば、画像表示装置１Ｂの表示面を、地平面に対して傾けて使用した場合でも、画像表示装置１Ｂの表示面に表示されるコンテンツの画像を、歪まない状態で見ることが可能となる。
【００６３】
また、図７、図８、図９及び図１０における画像表示部１１及び幾何学演算処理部１２の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより視聴者視点画像補正処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００６４】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００６５】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１，１Ａ，１Ｂ…画像表示装置
２，２Ａ，２Ｂ…人間位置計測装置
１１…画像表示部
１２…幾何学演算処理部
１３…計測結果受信部
１４，２１…人間位置計測部
１５…装置姿勢計測部
２２…計測結果送信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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