(57)【要約】【課題】多視点画像表示方法を問わず、かつ表示装置自体に特殊な加工を施さずに、各視点から観察可能な画像解像度を低減させることなく視点数を増加させることができる多視点画像表示システム及び多視点画像表示プログラムを提供する。【解決手段】観察者の視点位置によって異なる画像を表示する多視点画像表示システムは、画像を表示する表示部と、表示部から照射された光を特定の方向にのみ透過させる光学制御部とを有する表示装置と、表示部の画素ごとに２つ以上の視点用の画像を交互に表示させる画像処理部と、観察者に装着され、開閉制御により観察者の視認制御を行うシャッターメガネと、観察者の視点位置を検出する位置検出部と、視点位置に応じてシャッターメガネの開閉を行う開閉制御部と、を備える。【選択図】図１
2016192712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の視点位置によって異なる画像を表示する多視点画像表示システムであって、
画像を表示する表示部と、前記表示部から照射された光を特定の方向にのみ透過させる光学制御部とを有する表示装置と、
前記表示部の画素ごとに２つ以上の視点用の画像を交互に表示させる画像処理部と、
前記観察者に装着され、開閉制御により観察者の視認制御を行うシャッターメガネと、
前記観察者の視点位置を検出する位置検出部と、
前記視点位置に応じて前記シャッターメガネの開閉を行う開閉制御部と、
を備えることを特徴とする多視点画像表示システム。
【請求項２】
前記開閉制御部は、前記表示部における前記２つ以上の視点用の画像の表示を切り替えるタイミングに同期して、前記シャッターメガネの開閉を行うことを特徴とする、請求項１に記載の多視点画像表示システム。
【請求項３】
撮影手段と、
前記シャッターメガネに設けられた発光手段とをさらに備え、
前記視点位置検出手段は、前記撮影手段によって撮影された画像に含まれる前記発光手段の位置に基づいて、前記観察者の視点位置を検出することを特徴とする、請求項１または２に記載の多視点画像表示システム。
【請求項４】
前記撮影手段は、前記表示装置に備えられていることを特徴とする、請求項３に記載の多視点画像表示システム。
【請求項５】
前記光学制御部は、レンズアレイまたは視差バリアであり、表示部に対して水平方向、垂直方向のいずれか、もしくは両方に複数視点を生成可能である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多視点画像表示システム。
【請求項６】
画像を表示する表示部と、前記表示部から照射された光を特定の方向にのみ透過させる光学制御部とを有する表示装置と、観察者に装着され、開閉制御により観察者の視認制御を行うシャッターメガネと、前記シャッターメガネを撮影する撮影手段とを備える多視点画像表示システムに多視点画像を表示させる多視点画像表示プログラムであって、
前記多視点画像表示プログラムは、コンピュータを
前記表示部の画素ごとに２つ以上の視点用の画像を交互に表示させる画像処理手段と、
前記撮影手段が撮影した画像に基づいて前記観察者の視点位置を検出する視点位置検出手段と、
前記視点位置に応じて前記シャッターメガネの開閉を行う開閉制御手段として機能させる、多視点画像表示プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視点位置毎に異なる画像を提示することが可能な多視点画像表示システム及び多視点画像表示プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
表示部にレンズアレイや視差バリアを付加して光学制御を行い、視点位置毎に異なる画像を提示する多視点画像表示装置が知られている。このような多視点画像表示装置を用いることにより、例えば観察者の観察位置によって全く異なる画像を提示したり、または同一物体の観察角度を変えた画像を観察者の観察位置に合わせてそれぞれ表示したりでき、３Ｄメガネ等の特殊なメガネを装着することなく擬似的に立体画像を提示したりすることができる。
【０００３】
また近年では、生成する視点数を増加させ、さらに表示面に対して水平方向のみでなく、垂直方向へも視点移動可能とすることで、対象物体がその場に存在するのと同じ見え方を提示することが可能となってきている。
【０００４】
しかしながら、特殊なメガネ等を使用しない多視点画像表示装置においては、生成する視点数を増加させると、各視点から観察可能な画像解像度が低下してしまう。
【０００５】
図５は、２つの視点で異なる画像を観察可能な多視点画像表示装置の一例を示している。この多視点画像表示装置では、視点Ａ用の画像を画素Ａ１〜Ａ７、視点Ｂ用の画像を画素Ｂ１〜Ｂ７と２つに分配して表示させているため、実際に各視点から観察可能な画像解像度は１／２になる。
【０００６】
この方法で視点数を増加させる場合、その視点数の分だけ表示装置の画素を分配させる必要があり、その分画像解像度が低下することになる。例えば視点数をｎとすると、各視点から観察可能な画像解像度は１／ｎになる。
【０００７】
上記の問題に対して、特許文献１では、視差バリア方式におけるバリア部の透過位置を時間によって制御することで、解像度が低下する問題の解決を試みている。しかし、この方法は、視差バリア方式にのみ適用可能であり、観察される画像が暗くなるという同方式の欠点もある。また、この方法を適用するために、表示装置自体に特殊な加工が必要という課題も発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１５８７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、多視点画像表示方法を問わず、かつ表示装置自体に特殊な加工を施さずに、各視点から観察可能な画像解像度を低下させることなく視点数を増加させることができる多視点画像表示システム及び多視点画像表示プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る多視点画像表示システムは、観察者の視点位置によって異なる画像を表示するものであって、画像を表示する表示部と、表示部から照射された光を特定の方向にのみ透過させる光学制御部とを有する表示装置と、表示部の画素ごとに２つ以上の視点用の画像を交互に表示させる画像処理部と、観察者に装着され、開閉制御により観察者の視認制御を行うシャッターメガネと、観察者の視点位置を検出する位置検出部と、視点位置に応じてシャッターメガネの開閉を行う開閉制御部とを備える。
【００１１】
また、本発明に係る多視点画像表示プログラムは、画像を表示する表示部と、表示部から照射された光を特定の方向にのみ透過させる光学制御部とを有する表示装置と、観察者に装着され、開閉制御により観察者の視認制御を行うシャッターメガネと、シャッターメガネを撮影する撮影手段とを備える多視点画像表示システムに多視点画像を表示させるものであり、コンピュータを、表示部の画素ごとに２つ以上の視点用の画像を交互に表示させる画像処理手段と、撮影手段が撮影した画像に基づいて観察者の視点位置を検出する視点位置検出手段と、視点位置に応じてシャッターメガネの開閉を行う開閉制御手段として機能させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、多視点画像表示方法を問わず、かつ表示装置自体に特殊な加工を施さずに、各視点から観察可能な画像の解像度を下げることなく視点数を増加させることが可能な多視点画像表示システム及び多視点画像表示プログラムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る多視点画像表示システムの構成を示す図である。
【図２】図１の１フレーム後の多視点画像表示システムの構成を示す図である。
【図３】実施形態に係る多視点画像表示システムにおいて時間毎に４視点それぞれで観察される画像を示す図である。
【図４】実施形態に係る多視点画像表示システムにおいて時間毎に８視点それぞれで観察される画像を示す図である。
【図５】従来の多視点画像表示システムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１５】
図１及び図２は、本実施形態に係る多視点画像表示システム１００の構成を示す図である。図２は、図１の１フレーム後の状態を示しており、表示部１０の更新周波数が６０Ｈｚである場合は、１／６０秒後となる。多視点画像表示システム１００は、図１と図２の状態を継続して繰り返す。
【００１６】
図１及び図２の構成では、観察者の観察視点を予め検出したうえで、各視点から特定の画素のみが観察されるように制御する光学制御と、観察者が装着しているシャッターメガネ３０の開閉制御とを組み合わせることにより、表示装置１２の画素の分配数が２でありながら４視点分の画像を表示させている。尚、画像の表示方法の詳細については後述する。
【００１７】
表示装置１２は、画像を表示する表示部１０と、表示部１０から照射された光の方向を制御する光学制御部１１とを備える。表示部１０は、液晶パネルをはじめとする一般的な表示装置であってよく、光学制御部１１としては、レンチキュラーレンズが挙げられる。光学制御部１１により、視点の位置によって観察できる画素を限定することにより多視点画像表示を実現している。
【００１８】
シャッターメガネ３０は、液晶シャッター等の開閉制御が可能な遮光手段を備え、観察者の目を覆うように装着される。シャッターメガネ３０は、後述する開閉制御部２２による制御に従って、表示装置１２における表示画像の切り替えに同期してシャッターを開閉する。
【００１９】
制御装置４０は、画像処理部２０と、位置検出部２１と、開閉制御部２２とを備える。制御装置４０は、例えば、ＣＰＵと、記憶媒体とを備えるコンピュータによって構成され、ＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、当該コンピュータを画像処理部２０と、位置検出部２１と、開閉制御部２２として機能させる。
【００２０】
画像処理部２０は、視点Ａ〜Ｄに提示するべき４種の画像を保持しており、図１の状態では視点Ａ用画像と視点Ｄ用画像とを、図２の状態では視点Ｂ用画像と視点Ｃ用画像とを、表示画素毎に交互に配置し、表示部１０にて表示させる。視点Ａ用画像と視点Ｂ用画像とを同じ表示画素にて表示し、視点Ｄ用画像と視点Ｃ用画像とを同じ表示画素にて表示することが好ましいが、光学制御部１１の構造や視点の位置に合わせて表示画素の配置を変更しても良い。
【００２１】
視点Ａ用画像と視点Ｂ用画像とで、また、視点Ｄ用画像と視点Ｃ用画像とで、それぞれ同じ表示画素を使用する場合、図１及び図２に示されるように、表示部１０から照射された光は光学制御部１１を通過することにより、前者は視点Ａ及び視点Ｂが位置する範囲に、後者は視点Ｃ及び視点Ｄが位置する範囲に限定して照射される。
【００２２】
位置検出部２１は、表示装置１２とシャッターメガネ３０との位置関係に基づいて、観察者の視点の位置推定を行う。
【００２３】
位置推定の方法としては、例えば、シャッターメガネ３０にジャイロセンサや加速度センサを搭載し、あらかじめ表示装置１２とシャッターメガネ３０との位置関係を設定した上で、センサで取得した移動量をもとに位置を推定する方法や、無線通信を行うことで位置を推定する方法などが挙げられるが、シャッターメガネ３０に発光手段を装着させ、カメラ等の撮影手段で撮影することにより位置推定を行うことが好ましい。この場合、位置検出部２１は、撮影手段１３により撮影された画像に含まれる発光手段の位置に基づき、位置推定を行う。
【００２４】
発光手段としては、可視光ライトや赤外線ライトなど一般的な発光装置が挙げられる。また、撮影手段としては、多眼カメラや赤外線カメラ等、一般的な撮影装置が適用できる。撮影手段の設置位置としては、表示装置１２に搭載させることが好ましいが、表示装置１２とは別に設置することも可能である。その場合、あらかじめ表示装置１２と撮影手段との位置関係情報を位置検出部２１に記憶させておき、位置検出部２１は、当該位置関係情報と撮影手段１３により撮影された画像に含まれる発光手段の位置とに基づき、位置推定を行う。
【００２５】
開閉制御部２２は、位置検出部２１によって検出した観察者の視点位置に応じて、シャッターメガネ３０の開閉制御を行う。シャッターメガネ３０の開閉制御は、表示部１０における表示画像の切り替えと同期しており、開閉制御部２２は、位置検出部２１によって検出された位置によってシャッターメガネ３０の開閉タイミングを変更し、検出された位置に対応する視点用画像が表示された時のみ光透過する。
【００２６】
例えば図１の状態の場合、上述したように視点Ａ用画像は視点Ａ及び視点Ｂが位置する範囲から視認することができるが、視点Ａ用画像が表示されたタイミングで視点Ｂのシャッターメガネ３０が閉じられるため、実際に視点Ａ用画像が視認できるのは視点Ａからのみとなる。視点Ｃ及び視点Ｄについても同様に、視点Ｄ用画像は視点Ｃからでも視認可能ではあるが、視点Ｃのシャッターメガネ３０が閉じられるため、実際に視点Ｄ用画像を視認できるのは視点Ｄのみとなる。
【００２７】
次に、図１の状態から図２の状態に切り替わったときについて説明する。
【００２８】
図２の状態になると、視点Ａ用画像を表示していた表示画素からは視点Ｂ用画像が表示され、視点Ｄ用画像を表示していた表示画素からは視点Ｃ用画像が表示されるようになる。この表示画像切り替えと同じタイミングで、視点Ａ及び視点Ｄのシャッターメガネは閉じられ、視点Ｂ及び視点Ｃのシャッターメガネは開かれる。その結果、視点Ｂ用画像は視点Ｂからのみ視認できるようになり、視点Ｃ用画像は視点Ｃからのみ視認できるようになる。
【００２９】
なお、視点位置検出誤差により本来とは異なる画素が観察される問題を低減させるため、例えば図１及び図２における視点Ｂと視点Ｃのように、光学制御部１１によって観察される画素が分離された視点位置では、開閉状態を一致させることが望ましい。
【００３０】
尚、画像処理部２０と位置検出部２１と開閉制御部２２とは、同じコンピュータに設けられても良いし、それぞれ別のコンピュータに設けられても良い。また、画像処理部２０と位置検出部２１と開閉制御部２２とは、表示装置１２に設けられていても良いし、位置検出部２１及び／または開閉制御部２２は、シャッターメガネ３０に設けられても良い。表示装置１２とシャッターメガネ３０と制御装置４０とは、無線または有線で相互通信可能に接続される。
【００３１】
図３は、図１及び図２の構成において時間毎に各視点で観察される画像を示す。各視点からは、それぞれの視点用画像のみが観察されており、図５において２視点から観察される画像の解像度と同解像度の画像を４視点から観察可能であることが分かる。ｄｔは表示部１０の画像更新間隔であり、６０Ｈｚである場合は、１／６０秒である。
【００３２】
図４は、観察可能な視点を増やした際に、時間毎に各視点で観察される画像を示す。表示部１０で表示する同一視点の画像の表示周期とシャッターメガネ３０の開閉周期とを長くすることで、図５において２視点から観察される画像の解像度と同解像度の画像を８視点から観察可能であることが分かる。このように、観察可能な視点数は、光学制御部１１による視点数と時間分割数の乗算となる。
【００３３】
本実施形態に係る多視点画像表示装置システム１００によれば、表示部の画素ごとに２つ以上の視点用の画像を交互に表示させる画像処理部と、観察者に装着させ、開閉制御により観察者の視認制御を行うシャッターメガネと、観察者の視点位置を検出する位置検出部と、視点位置に応じてシャッターメガネの開閉を行う開閉制御部とを備えることにより、裸眼での多視点画像表示方法を問わず、かつ表示装置自体に特殊な加工を施さずに、各視点から観察可能な画像の解像度を下げることなく視点数を増加させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係る多視点画像表示システム及び多視点画像表示プログラムは、裸眼での多視点画像表示方法を問わず、かつ表示装置自体に特殊な加工を施さずに、各視点から観察可能な画像の解像度を下げることなく視点数を増加させることが可能な多視点画像表示システムなどに利用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１０・・・・表示部
１１・・・・光学制御部
１２・・・・表示装置
２０・・・・画像処理部
２１・・・・位置検出部
２２・・・・開閉制御部
３０・・・・シャッターメガネ
４０・・・・制御装置
１００・・・・多視点画像表示システム
【図１】
2016192712.tif 000003
【図２】
2016192712.tif 000004
【図３】
2016192712.tif 000005
【図４】
2016192712.tif 000006
【図５】
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