(57)【要約】【課題】ゴーストや縦縞等の画質の劣化が目立ちにくい表示装置を提供する。【解決手段】本発明の表示装置１は、透過型のスクリーン２と、複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９と、複数の視点において、各投射装置から投射された画像光の一部により形成される部分画像が一つの全体画像として視認されるように、視点に対応した第１の画像信号から投射装置に対応した第２の画像信号を再構成する画像信号再構成部と、第１の画像信号の輝度レベルもしくは第２の画像信号の輝度レベルに応じて、隣接する２つの部分画像の境界近傍の輝度レベルを制御前の輝度レベルよりも低下させるように、第２の画像信号を制御する制御装置３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被投射面の面内において互いに直交する２つの方向を第１方向および第２方向としたとき、前記第１方向における拡散角が前記第２方向における拡散角よりも大きい特性を有する透過型のスクリーンと、
前記スクリーンの光入射側に設けられ、前記被投射面に画像光をそれぞれ投射する複数の投射装置と、
前記スクリーンの光射出側に前記第２方向に沿って設定された複数の視点において、前記複数の投射装置の各々からそれぞれ投射された前記画像光の一部によって形成される部分画像が前記第２方向に複数並んだ一つの全体画像として視認されるように、前記視点に対応した第１の画像信号から前記投射装置に対応した第２の画像信号を再構成する画像信号再構成部と、
前記第１の画像信号の輝度レベルもしくは前記第２の画像信号の輝度レベルに応じて、隣接する２つの前記部分画像の境界近傍の輝度レベルを制御前の輝度レベルよりも低下させるように、前記第２の画像信号を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記制御装置は、マスク信号を用いた前記第２の画像信号のマスク処理を行うことにより、前記隣接する２つの部分画像の境界近傍の輝度レベルを低下させることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記画像信号再構成部から出力された前記第２の画像信号に基づいて、前記第２の画像信号の輝度レベルを検出する輝度レベル検出部と、
前記輝度レベル検出部の検出結果に基づいて、前記隣接する２つの部分画像に対応する前記輝度レベルの差が相対的に大きいと判断した場合に前記境界近傍の前記マスク信号の輝度レベルを相対的に低く、前記隣接する２つの部分画像に対応する前記輝度レベルの差が相対的に小さいと判断した場合に前記境界近傍の前記マスク信号の輝度レベルを相対的に高くする輝度制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記輝度レベル検出部は、前記隣接する２つの部分画像に対応する前記輝度レベルの平均値を検出することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記画像信号再構成部に入力される前記第１の画像信号のうち、所定の周波数帯域の前記第１の画像信号を通過させるバンドパスフィルターと、
前記バンドパスフィルターからの出力に基づいて、前記隣接する２つの部分画像に対応する前記輝度レベルの差が相対的に大きいと判断した場合に前記境界近傍の前記マスク信号の輝度レベルを相対的に低く、前記隣接する２つの部分画像に対応する前記輝度レベルの差が相対的に小さいと判断した場合に前記境界近傍の前記マスク信号の輝度レベルを相対的に高くする輝度制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
前記バンドパスフィルターは、前記部分画像の時間幅の２倍の逆数に相当する周波数成分近傍の前記第１の画像信号を通過させることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
観察者が複数の視点位置からその視点位置に応じた異なる画像を視認することが可能な表示装置が従来から知られている。この種の表示装置として、例えば下記の特許文献１に、複数の指向性画像を表示可能なスクリーンと、指向性画像をスクリーンに投射する複数のプロジェクターと、を備えた表示装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１の表示装置では、第１の表示領域に位置する観察者は第１のプロジェクターからの指向性画像を視認し、第２の表示領域に位置する観察者は第２のプロジェクターからの指向性画像を視認する。したがって、各プロジェクターが異なる画像を投射することにより、異なる表示領域に位置する観察者は異なる画像を視認することができる。さらに、特許文献１には、一つの指向性画像の中心で輝度を最大とし、当該指向性画像に隣接する指向性画像の中心で輝度を閾値以下とし、その間を線形に結んだ輝度特性とすることにより、観察者の視点が移動しても画像が不自然に変化しないようにできる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１２１７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、予め設定した複数の視点位置に対応した画像を、水平に並置した複数のプロジェクターに対応させて短冊状に分割した後、プロジェクター毎に再合成した画像を生成し、異方性拡散スクリーンに投射することで、複数の視点位置から異なる画像を観察できるようにした表示装置が提案されている。
【０００６】
この種の表示装置において、各プロジェクターが生成する像はスクリーン上の所定の場所に投射される。この場合、観察者が見る画像は、視点位置から各プロジェクターの投射瞳を中心として、スクリーンの拡散特性で決まる縦長の分割画像が横方向に並んだものになる。この場合、例えば画像の端部でゴーストが生じる、  画像の形状によってゴーストが生じる、等の課題があった。また、比較的大きい画像の中央部分で縦縞が目立ちやすい、という課題があった。
【０００７】
上述したように、特許文献１には、観察者の視点が移動しても画像を不自然に見せないための手法が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載の表示装置はプロジェクターと表示領域（視点）とが１対１で対応している点で、元の画像を複数に分割した後、分割した複数の画像を再合成する方式の上記の表示装置とは、構成が大きく異なる。したがって、特許文献１の手法は、上記の表示装置に採用できるものではない。また、画像の位置によって輝度を調整しただけでは、上記の課題を解決することができない。
【０００８】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ゴーストや縦縞などによる画質の劣化が目立ちにくい表示装置の提供を目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の表示装置は、被投射面の面内において互いに直交する２つの方向を第１方向および第２方向としたとき、前記第１方向における拡散角が前記第２方向における拡散角よりも大きい特性を有する透過型のスクリーンと、前記スクリーンの光入射側に設けられ、前記被投射面に画像光をそれぞれ投射する複数の投射装置と、前記スクリーンの光射出側に前記第２方向に沿って設定された複数の視点において、前記複数の投射装置の各々からそれぞれ投射された前記画像光の一部により形成される部分画像が前記第２方向に複数並んだ一つの全体画像として視認されるように、前記視点に対応した第１の画像信号から前記投射装置に対応した第２の画像信号を再構成する画像信号再構成部と、前記第１の画像信号の輝度レベルもしくは前記第２の画像信号の輝度レベルに応じて、隣接する２つの前記部分画像の境界近傍の輝度レベルを制御前の輝度レベルよりも低下させるように、前記第２の画像信号を制御する制御装置と、を備える。
【００１０】
本発明の一つの態様の表示装置においては、制御装置が、画像信号再構成部から出力された第２の画像信号の輝度レベルに応じて、隣接する２つの部分画像の境界近傍の輝度レベルを制御前の輝度レベルよりも低下させるように、第２の画像信号を制御する。これにより、第２の画像信号による画像の端部や形状によってゴーストが目立ちやすいような場合、あるいは画像の中央で縦縞が目立ちやすいような場合でも、輝度レベルの低下によって部分画像の境界におけるゴースト、縦縞などの画質の低下を視認しにくくなる。
【００１１】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記制御装置は、マスク信号を用いた前記第２の画像信号のマスク処理を行うことにより、前記隣接する２つの部分画像の境界近傍の輝度レベルを低下させてもよい。
この構成によれば、簡易な画像処理を用いて、部分画像の境界近傍の輝度レベルを低下させることができる。
【００１２】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記制御装置は、前記画像信号再構成部から出力された前記第２の画像信号に基づいて、前記第２の画像信号の輝度レベルを検出する輝度レベル検出部と、前記輝度レベル検出部の検出結果に基づいて、前記隣接する２つの部分画像に対応する前記輝度レベルの差が相対的に大きいと判断した場合に前記境界近傍の前記マスク信号の輝度レベルを相対的に低く、前記隣接する２つの部分画像に対応する前記輝度レベルの差が相対的に小さいと判断した場合に前記境界近傍の前記マスク信号の輝度レベルを相対的に高くする輝度制御部と、を備えていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、輝度レベル検出部によって第２の画像信号の輝度レベルが検出される。輝度制御部は、輝度レベル検出部の検出結果に基づいて、隣接する２つの部分画像に対応する輝度レベルの差が相対的に大きいと判断した場合に境界近傍のマスク信号の輝度レベルを相対的に低くし、前記輝度レベルの差が相対的に小さいと判断した場合には境界近傍のマスク信号の輝度レベルを相対的に高くする。これにより、画像信号の輝度レベルに適応したマスク信号が得られる。
【００１４】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記輝度レベル検出部は、前記隣接する２つの部分画像に対応する前記輝度レベルの平均値を検出してもよい。
この構成によれば、第２の画像信号の高周波成分による影響を受けることなく、部分画像の幅程度の期間での輝度変化に対応して第２の画像信号を制御することができる。
【００１５】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記制御装置は、前記画像信号再構成部に入力される前記第１の画像信号のうち、所定の周波数帯域の前記第１の画像信号を通過させるバンドパスフィルターと、前記バンドパスフィルターからの出力に基づいて、前記隣接する２つの部分画像に対応する前記輝度レベルの差が相対的に大きいと判断した場合に前記境界近傍の前記マスク信号の輝度レベルを相対的に低く、前記隣接する２つの部分画像に対応する前記輝度レベルの差が相対的に小さいと判断した場合に前記境界近傍の前記マスク信号の輝度レベルを相対的に高くする輝度制御部と、を備えていてもよい。
【００１６】
この構成によれば、バンドパスフィルターを透過した所定の周波数帯域の第１の画像信号により第１の画像信号の輝度レベル変化が検出される。輝度制御部は、バンドパスフィルターからの出力に基づいて、隣接する２つの部分画像に対応する輝度レベルの差が相対的に大きいと判断した場合に境界近傍のマスク信号の輝度レベルを相対的に低くし、前記輝度レベルの差が相対的に小さいと判断した場合には境界近傍のマスク信号の輝度レベルを相対的に高くする。これにより、画像信号の輝度レベルに適応したマスク信号が得られる。
【００１７】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記バンドパスフィルターは、前記部分画像の時間幅の２倍の逆数に相当する周波数成分近傍の前記第１の画像信号を通過させる特性を有していてもよい。
この構成によれば、第１の画像信号の高周波成分による影響を受けることなく、部分画像の幅程度の期間での輝度変化に対応して第１の画像信号を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の表示装置を示す平面図である。
【図２】第１実施形態の表示装置を示す平面図である。
【図３】一つの視点位置から見たスクリーン上の全体画像を示す図である。
【図４】一つの投射装置からスクリーン上に投射される画像を示す図である。
【図５】スクリーンの拡散角を説明するための図である。
【図６】観察者の視角を説明するための図である。
【図７】従来装置において、視点位置から見た隣接する３つの部分画像を示す図である。
【図８】従来装置において、視点位置から見た隣接する３つの部分画像を示す図であり、図７よりもスクリーンの光拡散特性が広い場合を示している。
【図９】制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】第１実施形態の表示装置において、視点位置から見た部分画像を示す図である。
【図１１】第１実施形態の表示装置において、マスク特性の輝度レベルを変化させた状態における視点位置から見た部分画像を示す図である。
【図１２】映像信号処理について説明するための図である。
【図１３】特性変換部の入出力の一例を示す図である。
【図１４】第２実施形態の表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１５】映像信号処理について説明するための図である。
【図１６】ローパスフィルターの透過特性を示す図である。
【図１７】特性変換部の入出力特性を示す図である。
【図１８】第３実施形態の表示装置の概略構成図である。
【図１９】表示装置の平面図である。
【図２０】スクリーンの斜視図である。
【図２１】一つの投射装置と一つの視点位置との関係を示す図である。
【図２２】複数の投射装置と複数の視点位置との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１３を用いて説明する。
図１および図２は、第１実施形態の表示装置を示す平面図であり、図によって示す光路が異なっている。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２０】
図１および図２に示すように、表示装置１は、スクリーン２と、複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９と、制御装置３と、を備える。複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９は、スクリーン２の光入射側に設けられている。複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９の各々は、スクリーン２の被投射面２Ａに向けて画像光Ｌをそれぞれ投射する。本実施形態では、投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９の数を９台とするが、投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９の数は必ずしも９台に限ることはなく、適宜変更が可能である。
【００２１】
スクリーン２の光射出側には、複数の視点Ｓ１〜Ｓ９が設定されている。したがって、観察者は、複数の視点Ｓ１〜Ｓ９のうちのいずれか一つの視点に位置したときに、その視点に対応した画像を視認することができる。画像として例えば任意の建築物が表示されていたとすると、観察者がスクリーン２に向かって右側の視点、例えば視点Ｓ１に位置しているとき、右側から見た建築物の画像を見ることができ、観察者がスクリーン２に向かって左側の視点、例えば視点Ｓ９に位置しているとき、左側から見た建築物の画像を見ることができる。本実施形態では、視点の数を９とするが、視点の数は必ずしも９に限ることはなく、適宜変更が可能である。
【００２２】
スクリーン２は、図１および図２の紙面に垂直な被投射面を有する透過型のスクリーンである。以下、被投射面２Ａの面内において図１および図２の紙面に垂直な方向を垂直方向（Ｘ方向）と称し、被投射面２Ａの面内において垂直方向に垂直な方向を水平方向（Ｙ方向）とする。被投射面２Ａに垂直な方向を投射方向（Ｚ方向）と称する。
本実施形態の垂直方向は特許請求の範囲の第１方向に相当し、本実施形態の水平方向は特許請求の範囲の第２方向に相当する。
【００２３】
スクリーン２は、垂直方向における光の拡散角が水平方向における光の拡散角よりも大きい特性、いわゆる異方性拡散性を有している。例えば、垂直方向における拡散角は６０度程度と広いのに対し、水平方向における拡散角は１度程度と非常に狭く設定されている。
【００２４】
複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９は、水平方向に沿って等間隔に並ぶように配置されている。また、複数の視点Ｓ１〜Ｓ９は、水平方向に沿って等間隔に並ぶように設定されている。
【００２５】
最初に、一つの視点とスクリーン２上に投射された画像との関係を説明する。
図１に、一例として観察者が視点Ｓ５からスクリーン２を観察する場合を示す。観察者が視点Ｓ５からスクリーン２を観察すると、１台の投射装置の投射レンズの投射瞳を中心として、垂直方向については、１台の投射装置から投射される画像の全てが視認できる。これに対して、水平方向については、図２に画像光Ｌを破線で示すように、１台の投射装置から投射される画像のうち、スクリーン２の拡散角で決まる幅ｍの部分しか視認できない。そのため、観察者は、１台の投射装置から投射される画像については垂直方向に細長く短冊状に分割された一部の画像だけを視認することができる。以下、スクリーン２の全体に投射される画像が短冊状に分割された一部の画像のことを部分画像と称する。
【００２６】
図３は、一つの視点Ｓ５から見たスクリーン２上の全体画像Ｇを示す図である。
上述したように、観察者は、一つの視点において、１台の投射装置、例えば投射装置ＰＪ５から投射される画像については部分画像しか視認できない。しかしながら、投射装置ＰＪ５の隣の投射装置ＰＪ４から投射される部分画像を、投射装置ＰＪ５からの部分画像の隣に視認することができる。その他の投射装置についても同様である。したがって、図３に示すように、スクリーン２の右側から、投射装置ＰＪ１による部分画像Ｇ５１、投射装置ＰＪ２による部分画像Ｇ５２、…、投射装置ＰＪ９による部分画像Ｇ５９というように、全ての投射装置による複数の部分画像が隣り合って見える。すなわち、表示装置１は、スクリーン２の全体では、各投射装置からの９枚の部分画像が並んで形成された１枚の全体画像Ｇを表示することができる。観察者は、視点Ｓ５から全体画像Ｇを視認することができる。
【００２７】
次に、１台の投射装置から投射される画像と視点の関係について説明する。
図２は、投射装置ＰＪ５から投射される画像光Ｌの光路を示す図である。図４は、投射装置ＰＪ５からスクリーン２上に投射される画像を示す図である。
図２に示すように、投射装置ＰＪ５から射出された画像光Ｌは、スクリーン２の全体にわたって投射され、画像を形成する。ところが、スクリーン２の水平方向の光の拡散角が狭いため、投射装置ＰＪ５による全体画像は全ての視点から視認できるわけではなく、一つの部分画像が一つの視点から視認され、他の部分画像が他の視点から視認されることになる。
【００２８】
したがって、図４に示すように、投射装置ＰＪ５においては、全体画像Ｆの右側から、視点Ｓ１用の部分画像Ｆ１５、視点Ｓ２用の部分画像Ｆ２５、…、視点Ｓ９用の部分画像Ｆ９５というように、異なる視点用の部分画像を並べて一つの全体画像Ｆを構成する。このように、視点Ｓ１から視点Ｓ９の配列に対応した９枚の部分画像Ｆ１５〜Ｆ９５を合成した画像Ｆを生成して投射する。これにより、観察者は、視点毎に異なる画像を視認することができる。すなわち、図４の９枚の部分画像Ｆ１５〜Ｆ９５は、それぞれ図２の対応する視点Ｓ１〜Ｓ９から見える部分画像に対応している。
【００２９】
制御装置３は、複数の視点Ｓ１〜Ｓ９において、複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９の各々からそれぞれスクリーン２に投射された部分画像が水平方向に複数並んだ一つの全体画像として視認されるように、複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９に画像光Ｌを投射させる。
【００３０】
具体的には、画像ソースとして、任意の空間に複数の視点を配置し、視点毎に撮影機器で撮影した撮影像、映像、ＣＧ像などの元画像を予め準備しておく。制御装置３は、この元画像を短冊状に分割して複数の部分画像を作成し、複数の部分画像を再構成して各投射装置用の画像信号を生成する。これら画像信号を各投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９に供給し、各投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９から画像光Ｌを投射することにより、観察者は各視点Ｓ１〜Ｓ９から元画像と同等の画像を視認することができる。さらに、隣り合う視点Ｓ１〜Ｓ９間の間隔を眼間幅またはその整数分の一に設定しておけば、立体像を表示することができる。
【００３１】
図５は、スクリーン２の水平方向における拡散角αを説明するための図である。図６は、観察者の視角θを説明するための図である。以下、スクリーン２の水平方向における拡散角αを水平拡散角αと称する。
図５に示すように、スクリーン２に入射した画像光Ｌは、スクリーン２を透過した後、スクリーン２の水平拡散角αだけ拡散する。そのため、図６に示すように、視点Ｓが水平拡散角αの範囲内に位置すれば、観察者は視角θで示す範囲の画像を見ることができる。
【００３２】
図７は、従来装置において、一つの視点Ｓ５から見た隣接する３つの部分画像を示す図である。
図７は、例えば一つの視点Ｓ５から、投射装置ＰＪ４からの部分画像、投射装置ＰＪ５からの部分画像、投射装置ＰＪ６からの部分画像が並んで見える様子を示している。例えば投射装置ＰＪ６の場合、視点Ｓ４用の部分画像Ｇ４６、視点Ｓ５用の部分画像Ｇ５６、視点Ｓ６用の部分画像Ｇ６６が並んで投射される。スクリーン２の光拡散特性Ｊが一つの部分画像の幅に一致するように設定されていれば、視点Ｓ５からは、水平方向に並んだ３つの部分画像のうち、視点Ｓ５用の部分画像Ｇ５６のみが可視範囲Ｖとなる。他の投射装置ＰＪ４，ＰＪ５についても同様である。
【００３３】
このようにして、全体として見える像は、図７の下段に示すように、３つの部分画像Ｇ５４，Ｇ５５，Ｇ５６が合成された１枚の画像である。この場合の輝度分布は、各投射装置からの画像に対してスクリーン２で決まる光拡散特性Ｊの合成となる。例えば、全ての部分画像が白表示であった場合には、図７の見える像の合成値Ｊ０として示すように合成される。そのため、合成された光拡散特性にリップルがある場合には、全体画像として縦線状の輝度ムラが発生する。
【００３４】
図８は、スクリーン２の光拡散特性Ｊが図７の場合よりも広く、可視範囲Ｖが各部分画像の幅を超えている場合を示している。
この場合、例えば投射装置ＰＪ６からの部分画像については、視点Ｓ５用の部分画像Ｇ５６だけでなく、部分画像Ｇ５６に隣接する視点Ｓ４用の部分画像Ｇ４６の一部、および視点Ｓ６用の部分画像Ｇ６６の一部も、視点Ｓ５用の部分画像Ｇ５６に比べればかなり暗いものの、並んで見える。本来見えるべき部分画像Ｇ５６に隣接する部分画像Ｇ４６，Ｇ６６は、異なる視点用の部分画像であるため、類似した画像ではあるが、連続性がない。そのため、観察者にとってはゴーストＧＳとして視認される。
【００３５】
ここで、投射装置ＰＪ４からの部分画像、投射装置ＰＪ５からの部分画像、および投射装置ＰＪ６からの部分画像は、図８の見える像として示した位置関係で合成される。そのため、隣接する投射装置からの視点Ｓ５用の部分画像の明るさにより、ゴーストＧＳの見え方が異なる。合成された３つの部分画像が連続的に明るい場合、例えば、全体として画像が比較的大きく、画像の中央部に位置する部分画像の場合には、全ての部分画像が明るいためにゴーストＧＳはほとんど見えない。これに対して、画像の端部に位置する部分画像であって、隣接する投射装置からの部分画像が暗い場合には、ゴーストＧＳが目立って見える。
【００３６】
このようにして、全ての視点Ｓ１〜Ｓ９について考えると、画像の端部、もしくは画像の幅が比較的狭く、例えば部分画像の幅に近い周期で明るい部分と暗い部分とが繰り返すような画像の場合、ゴーストが目立ちやすく、逆に比較的大きい像の端部以外の中央部分では、ゴーストは目立ちにくい。
また、以上の説明をスクリーン２の拡散角の観点から言い換えると、拡散角が狭い場合には比較的大きい像において縦縞が現れやすく、逆に拡散角が広い場合には端部もしくは幅が狭い画像にゴーストが現れやすい。
【００３７】
以下、図３に示した視点毎の全体画像Ｇに対応した画像信号を第１の画像信号と称し、図４に示した投射装置毎の全体画像Ｆに対応した画像信号を第２の画像信号と称する。
そこで、第１実施形態の表示装置１において、制御装置３は、後述する画像信号再構成部１０から出力された第２の画像信号の輝度レベルに応じて、隣接する２つの部分画像の境界近傍の輝度レベルを制御前の輝度レベルよりも低下させるように、第２の画像信号を制御する。具体的には、制御装置３は、マスク信号を用いた第２の画像信号のマスク処理を行うことにより、隣接する２つの部分画像の境界近傍の輝度レベルを低下させる。
【００３８】
図９は、制御装置３の回路構成を示すブロック図である。
図９に示すように、制御装置３は、画像信号再構成部１０と、タイミング生成部１１と、複数の表示制御部１２と、を備えている。表示制御部１２は、投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎ毎に設けられている。表示制御部１２は、輝度レベル検出部１３と、遅延回路１４と、特性変換部１５と、輝度制御部１６と、を備えている。輝度レベル検出部１３は、輝度平均部１７と、レジスタ１８と、差分算出部１９と、を備えている。制御装置３は、マスク信号を用いて画像信号のマスク処理を行う。
【００３９】
輝度レベル検出部１３は、画像信号再構成部１０から出力された第２の画像信号に基づいて、第２の画像信号の輝度レベルを検出する。輝度制御部１６は、輝度レベル検出部１３の検出結果に基づいて、隣接する２つの部分画像に対応する輝度レベルの差が相対的に大きいと判断した場合に、隣接する２つの部分画像の境界近傍のマスク信号の輝度レベルを相対的に低くし、隣接する２つの部分画像に対応する輝度レベルの差が相対的に小さいと判断した場合に、隣接する２つの部分画像の境界近傍のマスク信号の輝度レベルを相対的に高くする。
【００４０】
以下、縦縞、ゴースト等の画質劣化を低減させるための画像信号の生成方法について説明する。
視点に対応した第１の画像信号は、画像信号再構成部１０に入力され、視点毎に対応した部分画像に対応する画像信号に分割された後、投射装置毎に対応する第２の画像信号に再構成される。再構成された第２の画像信号は、輝度制御部１６によるマスク処理が施された後、対応する投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎに入力される。
【００４１】
輝度制御部１６は、投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎの数だけ並列的に構成されており、マスク信号特性の輝度レベル（黒レベル）を制御する。
タイミング生成部１１は、水平同期信号に基づいて、部分画像に同期した部分画像幅の周期を有するパルスを生成する。タイミング生成部１１は、各表示制御部１２に接続されている。
【００４２】
次に、輝度制御部１６の動作について、図１０、図１１を用いて説明する。
図１０は、投射装置ＰＪ６のスクリーン上の投射像が視点Ｓ５からどのように見えるのかを示している。
図１０に示すように、視点Ｓ５に位置する観察者からは、投射装置ＰＪ５からの視点Ｓ５用の部分画像Ｇ５６が可視範囲Ｖとして見える。さらに、可視範囲Ｖが視点Ｓ５用の部分画像Ｇ５６の幅よりも広いため、隣接する視点Ｓ４用の部分画像Ｇ４６の一部、および視点Ｓ６用の部分画像Ｇ６６の一部が、光拡散特性Ｊ１の裾野に相当する暗い状態で、視点Ｓ５用の部分画像Ｇ５６の隣に見えることになる。
【００４３】
ここで、輝度制御部１６には、マスク特性ＭＳＫとして示すような、部分画像の境界を中心に緩やかに黒くなるような特性を有するマスク信号が準備されている。輝度制御部１６において、投射装置ＰＪ６に入力する第２の画像信号とマスク信号とが合成される。これにより、図１０の下段に示すように、光拡散特性Ｊ１を光拡散特性Ｊ２に狭くすることと同様の作用が生じ、隣接する２つの部分画像の境界近傍を暗くすることができる。これにより、部分画像Ｇ４６の一部および部分画像Ｇ６６の一部は見えなくなり、縦縞、ゴーストなどの画質劣化を低減させることができる。
【００４４】
図１１は、マスク特性ＭＳＫの黒レベルを変化させた状態における視点から見た部分画像の見え方を示す図である。
さらに、図１１に示すように、輝度制御部１６は、マスク特性ＭＳＫの黒レベルＢＬを変化させることにより、見掛け上の光拡散特性Ｊ１をＪ２，Ｊ３と変化させ、合成特性の見掛け上の幅を変えることができる。
【００４５】
図１２に、制御装置３の動作のタイミングチャートを示す。
図９における画像信号再構成部１０の出力は、各投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎに対応して設けられた輝度制御部１６に入力されるとともに、輝度平均部１７にも入力される。輝度平均部１７は、画像信号の１走査ライン毎に部分画像幅に対応した画像信号の輝度の平均値を求め、その値をレジスタ１８に出力する。その結果、本来の画像信号が有する輝度レベルは、平均輝度として示されるように平坦化され、階段状の輝度レベルを示す。
【００４６】
輝度平均部１７とレジスタ１８からの出力は、差分算出部１９に入力される。輝度平均部１７からの出力とレジスタ１８からの出力とは、部分画像幅だけ時間的にずれている。差分算出部１９は、輝度平均部１７からの出力とレジスタ１８からの出力との差分の絶対値を出力する。差分算出部１９からの出力は、遅延回路１４を介して特性変換部１５へ入力される。
【００４７】
図１３に、特性変換部１５の入出力特性の一例を示す。
図１３の例では、入力値（差分値）が大きい程、出力値（マスク特性の黒レベル）が直線的に小さくなる特性を採用している。この場合、差分値が大きいということは、隣接する部分画像の輝度の平均値の差分が大きいことを意味する。したがって、この場合には、特性変換部１５からの出力値は小さく、図１２に符号Ａで示すように、マスク特性ＭＳＫの輝度レベル（黒レベル）を低下させる。これにより、本実施形態の表示装置１では、ゴーストの発生を低減させることができる。逆に入力値（差分値）が小さいということは、隣接する部分画像の輝度の平均値の差が小さいことを意味する。この場合、特性変換部からの出力値を大きくし、図１２に符号Ｂで示すように、マスク特性ＭＳＫの輝度レベル（黒レベルＢＬ）をあまり低下させないようにする。
【００４８】
ここで、図１２に示すように、差分値に対応したマスク特性ＭＳＫの黒レベルＢＬを設定するが、輝度レベルから差分値の出力を得るまでに時間の遅れが生じる。そのため、遅延回路１４において、投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎの１走査ラインから部分画像幅とマスク特性ＭＳＫの立下りの分、短い時間だけ遅延させ、検出した次の走査ラインで、マスク特性ＭＳＫの黒レベルＢＬの位置を輝度変化が生じている部分画像の境界の位置に一致させる。なお、実際の画像は、垂直方向の相関性が高いため、１走査ラインの遅延は無視しても問題ない。
なお、図１３に示す特性変換部１５の入出力特性は直線に限定されるものではなく、実際の見え方に応じて任意の特性に設定すればよい。
【００４９】
このように、本実施形態の表示装置１においては、全体画像を構成する隣接する部分画像の輝度平均値の差分に応じて、第２の画像信号に合成するマスク信号の輝度レベル（黒レベルＢＬ）を制御する。したがって、画像信号が画像の端部にあたるものであるか否か、もしくは画像の幅が比較的狭いものであるか否かを判断し、画像の端部もしくは画像の幅が比較的狭い場合には、ゴーストを目立ちにくくするとともに、比較的大きい画像の端部以外の中央部分では縦縞を目立ちにくくすることができる。
【００５０】
また、本実施形態においては、輝度レベル検出部１３が輝度レベルの平均値を検出するため、画像信号の高周波成分による影響を受けることなく、部分画像の幅程度の輝度変化に対応して画像信号を適切に制御することができる。
【００５１】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１４〜図１７を用いて説明する。
第２実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、部分画像の境界での輝度レベルを低下させるための信号処理の手法が第１実施形態と異なる。
図１４は、第２実施形態の表示装置の回路構成を示すブロック図である。
以下の図面において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
図１４に示すように、第２実施形態の表示装置において、制御装置２０は、画像信号再構成部１０と、バンドパスフィルター２１と、タイミング変換部２２と、表示制御部２３と、を備えている。表示制御部２３は、投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎ毎に設けられている。表示制御部２３は、特性変換部２４と、輝度制御部２５と、を備えている。制御装置２０は、マスク信号を用いて画像信号のマスク処理を行う。
【００５３】
視点に対応した第１の画像信号は、画像信号再構成部１０に入力され、視点毎に対応した部分画像に対応する画像信号に分割された後、投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎ毎に対応する第２の画像信号に再構成される。再構成された第２の画像信号は、輝度制御部２５によりマスク処理が施された後、対応する投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎに出力される。
【００５４】
輝度制御部２５は、投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎの数だけ並列的に構成されており、マスク信号特性の輝度レベル（黒レベル）を制御する。視点毎の第１の画像信号は、それぞれに対応して設けられたバンドパスフィルター２１に入力される。
【００５５】
図１６は、バンドパスフィルター２１の特性の一例を示す図である。
部分画像幅に近い時間幅の信号を検出できるように、バンドパスフィルター２１は、部分画像幅の２倍の逆数の近傍が通過周波数に設定されている。例えば、図１および図３に示すように、投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９が９台で構成され、各画像信号の水平走査周波数がｆｈの場合、部分画像の数はプロジェクターの台数に等しい９となるため、映像信号のブランキング期間を無視すると、中心周波数をｆｈ×９／２とし、通過帯域幅をｆｈ／２程度に設定すればよい。
【００５６】
なお、この周波数は厳密である必要はなく、部分画像幅に近い幅を有する画像の存在を検出できるものであればよい。例えば、周波数の閾値を設定しておき、それを超えるレベルが画像の時間幅であるとして時間を測定してもよい。また、バンドパスフィルター２１は、アナログ回路、デジタル回路のいずれで構成されていてもよい。
【００５７】
図１５は、画像信号の一例を示すタイミングチャートである。
バンドパスフィルター２１により画像信号の輝度レベルの高周波成分がカットされ、バンドパスフィルター２１の出力が得られる。各投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎに入力される第２の画像信号は、画像信号再構成部１０によって再構成されている。そのため、タイミング変換部２２において、バンドパスフィルター２１の出力は、対応した投射装置ＰＪ１〜ＰＪｎの表示制御部１２に割り振られ、対応する表示制御部１２の特性変換部２４に出力される。
なお、画像信号は視点毎に複数存在するために、バンドパスフィルター２１の出力も複数同時に得られる。このとき、タイミング変換部２２は、これらの複数の出力から最大値だけを特性変換部２４に出力してもよいし、平均値を特性変換部２４に出力するようにしてもよい。
【００５８】
図１７は、特性変換部２４の入出力特性の一例を示す図である。
図１７の例では、入力値（バンドパスフィルター２１の出力）が大きい程、出力値（マスク特性の黒レベル）が直線的に小さくなる特性としている。この場合、差分値が大きいということは、隣接する部分画像の輝度レベルの差が大きいことを意味する。したがって、この場合には、特性変換部２４からの出力値は小さく、図１２に符号Ｃで示すように、マスク特性ＭＳＫの輝度レベル（黒レベルＢＬ）を低下させる。これにより、第２実施形態の表示装置では、ゴーストの発生を低減させることができる。逆に入力値（バンドパスフィルター２１の出力）が小さいということは、隣接する部分画像の輝度レベルの差が小さいことを意味する。この場合、特性変換部２４からの出力値は大きくし、図１５に符号Ｄで示すように、マスク特性ＭＳＫの輝度レベル（黒レベルＢＬ）をあまり低下させないようにする。
【００５９】
特性変換部２４は、タイミング変換部２２からの入力値が大きい場合、小さい出力値を輝度制御部２５に出力する。このとき、図１５に示すように、輝度制御部２５は、部分画像幅に近い輝度変動成分が大きいと判断し、マスク特性ＭＳＫの黒レベルＢＬを低下させる。逆に、特性変換部２４は、タイミング変換部２２からの入力値が小さい場合、大きい出力値を輝度制御部２５に出力する。このとき、輝度制御部２５は、部分画像幅に近い輝度変動成分が少ないと判断し、マスク特性ＭＳＫの黒レベルＢＬをあまり低下させない。
なお、図１７に示す特性変換部２４の入出力特性は、直線に限定されるものではなく、実際の見え方により任意の特性に設定すればよい。
【００６０】
第２実施形態においても、画像の端部もしくは画像の幅が比較的狭い場合に、ゴーストを目立ちにくくするとともに、比較的大きい画像の端部以外の部分で縦縞を目立ちにくくすることができ、画像劣化を抑えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１８〜図２２を用いて説明する。
第３実施形態の表示装置の基本原理は第１実施形態と同様であり、スクリーンの構成と投射装置の配置が第１実施形態と異なる。
図１８は、第３実施形態の表示装置の概略構成図である。図１９は、表示装置の平面図である。図２０は、スクリーンの斜視図である。
以下の図面において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
図１８に示すように、第３実施形態の表示装置３１は、スクリーン３２と、複数の投射装置ＰＪと、制御装置３３と、記憶装置３４と、架台３５と、を備える。架台３５は、スクリーン３２および複数の投射装置ＰＪを支持するとともに、制御装置３３および記憶装置３４を収容する。記憶装置３４は、例えば外部のＬＡＮ等を通じて入力された画像信号を記憶する。
【００６３】
図１９および図２０に示すように、スクリーン３２は、仮想の中心軸Ｃを中心とする円筒状の形状を有する。すなわち、中心軸Ｃに垂直な平面で切断したスクリーン３２の断面形状は円形である。スクリーン３２は、中心軸Ｃが鉛直方向を向くように架台３５の上に設けられている。スクリーン３２は、例えばアクリル製の透明円筒３６の外側に、異方性拡散シート３７が貼り付けられた構成を有する。異方性拡散シート３７は、透明円筒３６の鉛直方向Ｖに広い拡散角を有し、円周方向Ｒに狭い拡散角を有する。複数の投射装置ＰＪは、スクリーン３２の下部に、画像光Ｌの光軸の水平方向が透明円筒３６の中心軸Ｃ方向を向き、鉛直方向が斜め上方を向くように配置されている。
【００６４】
図２１は、一つの投射装置と一つの視点位置との関係を示す図である。図２２は、複数の投射装置と複数の視点位置との関係を示す図である。
図２１および図２２に示すように、投射装置ＰＪ１〜ＰＪ１３は、予め設定した複数の視点Ｓ１〜Ｓ３に対応して全体画像を複数の部分画像に分割し、再構成した画像を投射する。観察者Ｍが視点位置から観察することで、元の画像を視認することができる。また、観察者Ｍの右眼と左眼が別の視点Ｓ１，Ｓ２に位置するように視点の位置を設定することで、立体視が可能である。
【００６５】
第３実施形態においても、画像の端部もしくは画像の幅が比較的狭い場合に、ゴーストを目立ちにくくするとともに、比較的大きい画像の端部以外の部分で縦縞を目立ちにくくすることができ、画像劣化を抑えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
表示装置の各構成要素の配置、形状、数等の具体的な構成は、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１，３１…表示装置、２，３２…スクリーン、２Ａ…被投射面、３，２０，３３…制御装置、１０…画像信号再構成部、１２…表示制御部、１３…輝度レベル検出部、１６，２５…輝度制御部、２１…バンドパスフィルター、ＰＪ，ＰＪ１〜ＰＪ１３，ＰＪｎ…投射装置、Ｌ…画像光、Ｓ１〜Ｓ９…視点。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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