(57)【要約】【課題】観察者の視点が本来の視点位置から移動した際に画質の低下が見え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、第１方向における拡散角が第２方向における拡散角よりも大きい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Ｓ１〜Ｓ９において複数の部分画像が第２方向に並んだ一つの全体画像として視認されるように、複数の投射装置に画像光を投射させる制御装置３と、を備える。制御装置３は、第１の部分画像と第２の部分画像との境界での画像の不連続性を低下させるように、複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９の各々に供給する画像信号を制御する。【選択図】図１
2017152784.tif 000002
【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、前記複数の投射装置に前記画像光を投射させる制御装置と、を備え、
複数の前記部分画像のうちの一つの部分画像を第１の部分画像とし、前記第１の部分画像に隣接する部分画像を第２の部分画像としたとき、
前記制御装置は、前記第１の部分画像と前記第２の部分画像との境界での画像の不連続性を低下させるように、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１の部分画像の前記第２の部分画像との前記境界の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、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御す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、マスク信号を用いて前記画像信号のマスク処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１の部分画像に対応する第１の画像信号波形と、前記第２の部分画像に対応する第２の画像信号波形と、は前記境界の近傍において曲線で連続していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１の部分画像および前記第２の部分画像を前記境界の近傍においてぼかすように、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記制御装置は、ローパスフィルターを備え、前記ローパスフィルターを用いて前記画像信号のぼかし処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記ローパスフィルターのタップ数は、前記境界に最も近い位置で最大値であり、前記境界から離れるにつれて小さくなっていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記ローパスフィルターによるぼかし処理の範囲をｂ、前記部分画像の前記第２方向の幅をｍ、前記第１の部分画像と前記第２の部分画像との光軸間隔をｊとしたとき、
ｂ≦ｍ−ｊ
であることを特徴とする請求項６または請求項７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。したがって、観察者が視点位置と一致しない位置から画像を見た場合、分割画像の境界部分が見え、画質を低下させる場合がある。さらに、分割画像の境界では、画像の連続性がなく、輝度変化が大きい領域が縦方向に延びるため、縦線が目立ちやすい、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、元の画像を分割した後、分割した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。
【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、観察者の視点が本来の視点位置から移動した際に画質の低下が見え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、前記複数の投射装置に前記画像光を投射させる制御装置と、を備える。複数の前記部分画像のうちの一つの部分画像を第１の部分画像とし、前記第１の部分画像に隣接する部分画像を第２の部分画像としたとき、前記制御装置は、前記第１の部分画像と前記第２の部分画像との境界での画像の不連続性を低下させるように、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御する。
【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、第１の部分画像と第２の部分画像との境界での画像の不連続性を低下させるように、複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御する。これにより、観察者が本来の視点位置から移動した際にも、第１の部分画像と第２の部分画像との境界における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、前記第１の部分画像の前記第２の部分画像との前記境界の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、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御してもよい。
この構成によれば、部分画像の境界での不連続な部分が部分画像の中央部分に比べて暗くなるため、観察者は画像の不連続な部分を視認しにくくなる。
【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、マスク信号を用いて前記画像信号のマスク処理を行ってもよい。
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。
【００１３】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記第１の部分画像に対応する第１の画像信号波形と、前記第２の部分画像に対応する第２の画像信号波形と、は前記境界の近傍において曲線で連続していてもよい。
この構成によれば、部分画像の境界近傍の輝度レベルが滑らかに低下するため、観察者は画像の不連続な部分をより視認しにくくなる。
【００１４】
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、前記第１の部分画像および前記第２の部分画像を前記境界の近傍においてぼかすように、前記複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御してもよい。
この構成によれば、部分画像の境界での不連続な部分が部分画像の中央部分に対してぼけるため、観察者は画像の不連続な部分を視認しにくくなる。
【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、ローパスフィルターを備え、前記ローパスフィルターを用いて前記画像信号のぼかし処理を行ってもよい。
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をぼかすことができる。
【００１６】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記ローパスフィルターのタップ数は、前記境界に最も近い位置で最大値であり、前記境界から離れるにつれて小さくなっていてもよい。
この構成によれば、部分画像の境界近傍でぼかしの程度を最大にし、境界から離れるにつれてぼかしの程度を小さくすることができる。
【００１７】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記ローパスフィルターによるぼかし処理の範囲をｂ、前記部分画像の前記第２方向の幅をｍ、前記第１の部分画像と前記第２の部分画像との光軸間隔をｊとしたとき、
ｂ≦ｍ−ｊ
を満たしてもよい。
この構成によれば、画像をぼかす範囲を必要以上に大きくすることなく、ぼかし処理を行う範囲を適切に決めることができる。
【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】第１実施形態の表示装置を示す平面図である。
【図４】第１実施形態の表示装置を示す平面図である。
【図５】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６】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７】スクリーンの拡散角を説明するための図である。
【図８】観察者の視角を説明するための図である。
【図９】従来装置において、視点位置から見た隣接する２つの部分画像を示す図である。
【図１０】従来装置において、視点中間位置から見た隣接する２つの部分画像を示す図である。
【図１１】表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【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】第１実施形態の表示装置において、視点位置から見た隣接する２つの部分画像を示す図である。
【図１４】第１実施形態の表示装置において、視点中間位置から見た隣接する２つの部分画像を示す図である。
【図１５】第２実施形態の表示装置におけるローパスフィルターの構成を示すブロック図である。
【図１６】ローパスフィルターの出力選択部の構成を示すブロック図である。
【図１７】ぼかし処理後の画像の輝度特性を示す図である。
【図１８】ぼかし処理の範囲（広い場合）を示す図である。
【図１９】ぼかし処理の範囲（狭い場合）を示す図である。
【図２０】部分画像幅および視点間隔と、投射距離および観察距離と、の関係を示す図である。
【図２１】投射装置の中心間隔および光軸間隔と、投射距離および観察距離と、の関係を示す図である。
【図２２】第３実施形態の表示装置の概略構成図である。
【図２３】表示装置の平面図である。
【図２４】スクリーンの斜視図である。
【図２５】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２６】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２７】部分画像幅および視点間隔と、投射距離および観察距離と、の関係を示す図である。
【図２８】投射装置の中心間隔および光軸間隔と、投射距離および観察距離と、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１４を用いて説明する。
図１〜図４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〜図４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〜図４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２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。
図３には、一例として観察者が視点Ｓ４，Ｓ５のそれぞれからスクリーン２を観察する場合を示す。
【００２６】
図５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５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４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６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４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６に示すように、投射装置ＰＪ５においては、元画像Ｆの右側から、視点Ｓ１用の部分元画像Ｆ１５、視点Ｓ２用の部分元画像Ｆ２５、…、視点Ｓ９用の部分元画像Ｆ９５というように、異なる視点用の部分元画像を並べて一つの元画像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を合成した元画像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６の９枚の部分元画像Ｆ１５〜Ｆ９５は、それぞれ図４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を投射することで、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７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８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７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８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９および図１０は、一例として投射装置ＰＪ５と投射装置ＰＪ６に着目し、観察者の視点位置とスクリーン上に見える画像の範囲との関係を示している。
図９は、視点Ｓ５から観察する場合を示している。図１０は、互いに隣り合う視点Ｓ５と視点Ｓ６の中間位置から観察する場合を示している。
【００３３】
図９に示すように、観察者が視点位置、例えば視点Ｓ５から観察する場合、表示装置１は、投射像として、部分画像Ｇ５５の中心が光拡散特性のピークＪの中心に一致するように、元画像を生成している。そのため、視点Ｓ５からは、投射装置ＰＪ５による部分画像Ｇ５５と投射装置ＰＪ６による部分画像Ｇ６５とが並んで見える。これにより、予め準備した元の撮影像やＣＧ像の一部が連続した全体像Ｇとして再現される。
【００３４】
これに対して、図１０に示すように、観察者が視点中間位置、例えば視点Ｓ５と視点Ｓ６との中間位置までスクリーンに対して左側に移動した場合、移動の過程において、光拡散特性のピークＪの位置は、観察者の移動に伴ってスクリーン２上を左側（矢印Ａの方向）に移動する。その一方、部分画像Ｇ５５，Ｇ６５，Ｇ５６，Ｇ６６の位置は、スクリーン２上に投射された画像として固定されている。
【００３５】
そのため、観察者が見ることのできる画像の範囲は部分画像Ｇ５５，Ｇ６５，Ｇ５６，Ｇ６６の中心から左側へずれていき、視点Ｓ５，Ｓ６の中間位置では、観察者は部分画像Ｇ５５とＧ６５との境界、および部分画像Ｇ５６とＧ６６との境界の部分を見ることになる。この場合、観察者から見た全体画像は、境界の縦線が目立つとともに、部分画像Ｇ５５と部分画像Ｇ６５、および部分画像Ｇ５５と部分画像Ｇ６５とは類似しているものの連続性がないため、二重像のように見えるという問題がある。また、観察者の位置がスクリーン２に近接、離間する方向に移動した場合も、部分画像の境界付近が部分的に見え、画質を劣化させるおそれがある。
【００３６】
そこで、第１実施形態の表示装置１では、制御装置３は、隣り合う２つの部分画像の境界での画像の不連続性を低下させるように、複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９の各々に供給する画像信号を制御する。より具体的には、制御装置３は、隣り合う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、複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９の各々に供給する画像信号を制御する。
【００３７】
図１１は、表示装置１の回路構成を示すブロック図である。
図１１に示すように、制御装置３は、タイミング生成回路１０と、設定回路１１と、特性テーブル１２と、読み出し回路１３と、輝度制御回路１４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。
【００３８】
以下、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。
一連の回路への入力信号は、複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９において表示する映像信号であり、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの輝度信号、および水平同期信号である。水平同期信号は、タイミング生成回路１０により、部分画像の境界を示す出力と画素に対応したドットクロックとを生成し、読み出し回路１３に出力する。
【００３９】
特性テーブル１２は、後述するマスク信号の基になるデータの配列を備えている。また、特性テーブル１２は、設定回路１１によりマスク信号の波形の形状変更が可能なように構成されている。特性テーブル１２のデータは、タイミング生成回路１０によって読み出される。輝度制御回路１４は、読み出し回路１３から入力されたデータに基づいて、入力された映像信号の波形を制御する。
【００４０】
図１２は、映像信号処理について説明するための図であり、３個分の部分画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３について代表して示す。
図１２の横軸方向はスクリーン２上の水平方向に相当するが、映像信号処理としては時間軸方向に対応する。図１２に示すように、マスク信号ＭＳＫは、部分画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の境界の位置でレベルが最小になり、滑らかで連続的になるように生成されている。輝度制御回路１４においては、映像信号の輝度特性曲線ＫＴ１にマスク信号ＭＳＫを掛け合わせたマスク処理が施される。その結果、映像信号の振幅が補正され、マスク処理後の輝度特性曲線ＫＴ２として示すような映像信号の出力が得られる。このような処理により、部分画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の境界近辺の輝度レベルＬＬ２は、マスク処理前の輝度レベルＬＬ１に対して低下する。そのため、部分画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の境界において、マスク処理前に輝度レベルが不連続であった部分ＦＦは、マスク処理後に部分画像の中央部分に対して暗くなる。
【００４１】
図１３および図１４は、一例として投射装置ＰＪ５と投射装置ＰＪ６に着目し、観察者の視点位置とスクリーン２上に見える画像の範囲との関係を示している。図１３は、視点位置から観察する場合を示している。図１４は、隣り合う２つの視点の中間位置から観察する場合を示している。
【００４２】
図１３に示すように、観察者が視点位置、例えば視点Ｓ５から観察する場合、マスク処理後の輝度特性曲線ＫＴ２の中心位置とスクリーン２の光拡散特性のピークＪの中心位置が一致している。そのため、投射装置の投射瞳と視点Ｓとを結ぶ直線を中心として、スクリーン２上に並ぶ２つの部分画像Ｇ５５，Ｇ６５，および部分画像Ｇ５６，Ｇ６６を光拡散特性曲線のピークＪで切り取った部分が見える。これにより、観察者には、輝度特性曲線ＫＴ３で示すように、投射装置ＰＪ５からの部分画像Ｇ５５と投射装置ＰＪ６からの部分画像Ｇ５６の中心付近の明るい部分が並んで見える。他の部分画像についても同様であり、スクリーン２の全体としては、予め準備された撮影像、ＣＧ像等が１枚の画像として再現される。
【００４３】
これに対して、図１４に示すように、観察者が視点中間位置、例えば視点Ｓ５と視点Ｓ６との中間位置までスクリーン２に対して左側に移動した場合、スクリーン２の光拡散特性のピークＪの中心位置は、観察者の移動に伴ってスクリーン２上を左側に移動する。その結果、スクリーン２の光拡散特性のピークＪの中心位置は、マスク処理後の輝度特性曲線ＫＴ２の暗い部分に一致する。これにより、図１４の下段に輝度特性曲線ＫＴ３を示すように、スクリーン２上の画像の輝度レベルは全体的に低下し、隣り合う部分画像の境界近傍での輝度レベルはさらに低下する。このようにして、全ての投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９からの部分画像で構成される全体画像は暗く見える。
【００４４】
以上のように、本実施形態の表示装置１においては、観察者がスクリーン２上の画像を見たときに、予め設定された視点位置からは明るい画像を見ることができ、観察者が視点中間位置に移動したとしても、部分画像の境界に生じる縦線等の画質劣化要因を見えにくくすることができる。
【００４５】
また、視点位置から視点中間位置の間では、観察者の位置に対応して画像が徐々に暗くなることが望ましい。これは、図１１に示した特性テーブル１２に設定するマスク信号の波形の形状を調整することで、実現が可能である。なお、視点中間位置から隣接する視点の間では、マスク信号の波形を視点中間位置に対して対称な形状に設定しておくことにより、視点位置から視点中間位置まで移動したときと全く同様な特性に設定することができる。
【００４６】
また、観察者とスクリーン２との距離が部分画像を生成する際に想定した標準的な距離と異なる場合、部分画像とスクリーン２の光拡散特性のピーク中心との位置関係は、光拡散特性のピーク中心が部分画像の中心に一致したものから、光拡散特性のピーク中心が部分画像の境界に位置するものまでが混在することになる。これに対しても、本実施形態のようなマスク処理を行うことにより、少なくとも部分画像の境界での縦線による画質劣化を目立たないようにすることができる。
【００４７】
また、部分画像の境界において画像信号の輝度レベルが急変すると画面上で縦線が目立ち、画質を劣化させやすい。そのため、マスク信号の波形については、一つの部分画像に対応するマスク信号波形と、隣り合う部分画像に対応するマスク信号波形とは、図１２に符号Ｃで示したように、部分画像の境界近傍において曲線で連続していることが望ましい。また、マスク信号のレベルが低い部分は、全て同じレベルであることが望ましい。
【００４８】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１５〜図２１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不連続性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１５は、第２実施形態の表示装置におけるローパスフィルターの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。
【００４９】
第２実施形態の表示装置において、制御装置は、ローパスフィルター２０をさらに備えている。制御装置は、隣り合う部分画像を部分画像の境界の近傍においてぼかすように、複数の投射装置の各々に供給する画像信号を制御する。制御装置は、ローパスフィルター２０を用いて画像信号のぼかし処理を行う。
【００５０】
図１５に示すように、ローパスフィルター２０は、複数の遅延回路２１と、複数の係数回路２２と、複数の加算回路２３と、を備えている。映像信号は、デジタル信号として直列に接続された遅延回路２１に入力される。遅延回路２１は、例えばレジスター等により構成される。また、隣り合う遅延回路２１間からの出力は、係数回路２２を介して加算回路２３に接続されている。
【００５１】
出力Ｔ１は、遅延回路２１の中間タップＣから直接取り出される出力である。出力Ｔ２は、中間タップＣの出力と中間タップＣの前後２タップの出力のそれぞれに係数を掛けた値を加算して得られる出力である。出力Ｔ３は、中間タップＣの出力と中間タップＣの前後４タップの出力のそれぞれに係数を掛けた値を加算して得られる出力である。出力Ｔ４は、中間タップＣの出力と中間タップＣの前後６タップの出力のそれぞれに係数を掛けた値を加算して得られる出力である。
【００５２】
係数回路２２は、中心タップＣに対して左右対称に、かつ加算回路２３の出力の最大値がオーバーフローしないように設定されている。例えば、出力Ｔ２に対する３つの係数回路２２は、１／４、１／２、１／４というような値に設定してもよいし、１／３、１／３、１／３というように平均値出力が得られるような値に設定してもよい。いずれにしても、ローパスフィルター２０の構成であり、出力される画像や所望する周波数特性によって決めればよい。他の出力に対する係数回路２２も同様に設定すればよい。
【００５３】
図１６は、ローパスフィルター２０の出力を選択する回路構成を示すブロック図である。
一連の回路への入力信号は、複数の投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９で表示する映像信号であり、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの輝度信号、および水平同期信号である。水平同期信号は、タイミング生成回路２５により、部分画像の境界を示す出力と画素に対応したドットクロックとを生成し、読み出し回路２８に出力する。
【００５４】
特性テーブル２７は、ローパスフィルター２０の出力Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４のいずれを選択するかを表すデータの配列をぼかし度として備えている。また、特性テーブル２７は、部分画像の境界とぼかし度との関係を設定回路２６によって設定可能なように構成されている。特性テーブル２７のデータは、タイミング生成回路２５によって読み出され、切り替え回路２９で出力Ｔ１〜Ｔ４を切り替える。
【００５５】
図１７は、部分画像とぼかし度との関係を示している。図１７の横軸方向はスクリーン２上の水平方向に対応し、映像信号処理としては時間軸方向に対応する。
図１７に示すように、ぼかし度Ｅは、隣接する部分画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の境界の位置で最大値となり、境界から離れるに従って直線的に減少し、部分画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の中央部で０となる。
【００５６】
切り替え回路２９は、ぼかし度Ｅの値によって、図１５に示した出力Ｔ１〜Ｔ４を切り替える。隣接する部分画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の境界においては、すなわち、ぼかし度Ｅが最大値の場合は、出力Ｔ４を選択し、タップ数を多くすることによりローパスフィルター２０の帯域幅を狭くして、画像をより大きくぼかす。また、部分画像の中央部で、出力Ｔ１を選択したときは、入力された画像信号をそのまま通過させ、画像をぼかさないようにする。このように、ローパスフィルター２０のタップ数は、部分画像の境界に最も近い位置で最大値であり、境界から離れるにつれて小さくなっている。
なお、ここでは説明を簡略化するため、出力Ｔ４の７タップまでしか例示しなかったが、ローパスフィルター２０は、より大きいタップ数で構成されていてもよい。
【００５７】
図１７の上から３段目に映像信号の輝度特性曲線ＫＴ１の一例を示す。この映像信号にはぼかし処理が施され、ぼかし度に対応して部分画像の境界近傍が大きくぼかされる。その結果、図１７の最下段に示すような輝度特性曲線ＫＴ４を有する映像信号が得られる。この種のぼかし処理により、映像信号は部分画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の境界近傍での輝度の不連続な変化がなくなる。これにより、部分画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の境界近傍の画質の劣化を視認させにくくすることができる。
【００５８】
次に、ぼかし処理を施す範囲の決定方法について、図１８および図１９を用いて説明する。
図１８および図１９では、図９および図１０で示した投射装置ＰＪ５と投射装置ＰＪ６により形成される画像に対して、ぼかし処理を施す領域ＢＢを示している。投射装置ＰＪ５から射出される画像光の光軸ｋ５と投射装置ＰＪ６から射出される画像光の光軸ｋ６との間隔を、光軸間隔ｊとする。投射装置ＰＪ５による部分画像Ｇ６５と投射装置ＰＪ６による部分画像Ｇ６６との重なり部分の幅を、重なり幅ｄとする。ぼかし処理を行う領域の水平方向の幅を、ぼかし幅ｂとする。部分画像の水平方向の幅を部分画像幅ｍとする。
【００５９】
すなわち、投射装置ＰＪ５による部分画像Ｇ６５と投射装置ＰＪ６による部分画像Ｇ６６とは、スクリーン２上で各部分画像Ｇ６５，Ｇ６６の中心位置が光軸間隔ｊだけずれ、重なり幅ｄだけ重なっている。また、投射装置ＰＪ５、投射装置ＰＪ６ともに、部分画像の境界近傍でぼかし幅ｂだけ画像のぼかし処理を行っている。
【００６０】
ここで、光軸間隔ｊは、隣接する部分画像の中心間距離であるため、部分画像の境界間の距離と等しい。また、重なり幅ｄは、部分画像幅ｍから光軸間隔ｊを減じた距離と等しい。すなわち、ｄ＝ｍ−ｊである。
【００６１】
図１８は、部分画像と部分画像との重なり幅ｄが光軸間隔ｊよりも大きい場合を示す。図１９は、部分画像と部分画像との重なり幅ｄが光軸間隔ｊよりも小さい場合を示す。
図１８、図１９のいずれの場合においても、視点位置で部分画像Ｇ６５と部分画像Ｇ６６とが重なっていない箇所は、ぼかし処理の影響を受けないようにすることが望ましい。これを実現するためには、ぼかし幅ｂは、重なり幅ｄよりも小さく設定されることが望ましい。すなわち、ぼかし幅ｂは、部分画像幅ｍから光軸間隔ｊを減じた値よりも小さく設定することが望ましい。すなわち、下の（１）式を満足することが望ましい。
ｂ＜ｍ−ｊ  …（１）
【００６２】
（１）式を満足するようにぼかし幅ｂを設定すると、ｄ＞ｊの場合、図１８の下段に示すように、視点中間位置において、部分画像Ｇ６５、部分画像Ｇ６６はともにぼかし処理の領域ＢＢ内に入るため、全体としてぼけて見える。これに対して、ｄ＜ｊの場合、図１９に示すように、視点中間位置において、少なくとも部分画像の境界はぼけるため、画質の劣化を低減させることができる。
【００６３】
なお、ｄ＜ｊの場合、図１９に示すように、視点中間位置において部分画像Ｇ５５と部分画像Ｇ６６との繋ぎ目は見える。しかしながら、この繋ぎ目は、部分画像Ｇ５６と部分画像Ｇ６６との境界、もしくは部分画像Ｇ５５と部分画像Ｇ６５との境界のように画像が不連続な部分ではないため、画質劣化への影響は少ない。それでも、輝度の均一性を確保する観点から、ぼかし幅ｂはできるだけ広い方が望ましい。図１８の場合は、ぼかし幅ｂを光軸間隔ｊより広くすることで、視点中間位置でも画像全体をぼかすことができる。
【００６４】
このように、ぼかし幅ｂは、重なり幅ｄ、すなわち部分画像幅ｍから光軸間隔ｊを減じた幅と等しくしてもよい。すなわち、下の（２）式を満足してもよい。
ｂ＝ｍ−ｊ  …（２）
（２）式を満足する場合、視点位置から観察したときに必要以上にぼかし処理の影響を受けず、視点中間位置における画質の劣化を低減することができる。
【００６５】
また、視点から少しずれたときでも画像のぼけを少なくするには、さらにぼかし幅ｂを狭くして、視点中間位置での画質劣化とのバランスのよい幅に設定してもよい。
以上をまとめると、下の（３）式を満足することが望ましい。
ｂ≦ｍ−ｊ  …（３）
【００６６】
図２０は、部分画像幅ｍおよび視点間隔ｅと、投射距離Ｔおよび観察距離Ｖと、の関係を示す図である。図２１は、投射装置の中心間隔ｐおよび光軸間隔ｊと、投射距離Ｔおよび観察距離Ｖと、の関係を示す図である。
光軸間隔ｊ、短冊幅ｍ、重なり幅ｄは、以下の（４）〜（６）式で示すことができる。
【００６７】
ｊ＝ｐ×Ｖ／（Ｔ＋Ｖ）  …（４）
ｍ＝ｅ×Ｔ／（Ｔ＋Ｖ）  …（５）
ｄ＝ｍ−ｊ＝（ｅ×Ｔ−ｐ×Ｖ）／（Ｔ＋Ｖ）  …（６）
【００６８】
第２実施形態においても、観察者の視点が本来の視点位置から移動した際にも画質の低下が見えにくい表示装置を実現できる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６９】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図２２〜図２８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２２は、第３実施形態の表示装置の概略構成図である。図２３は、表示装置の平面図である。図２４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。
【００７０】
図２２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。
【００７１】
図２３および図２４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。
【００７２】
図２５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２６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２５および図２６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。
【００７３】
第３実施形態においても、観察者が視点中間位置に移動する、もしくは観察距離が設定距離と異なる場合には、部分画像の境界での画質劣化が視認される場合がある。そのため、第３実施形態においても、制御装置３３は、第１実施形態のマスク処理、もしくは第２実施形態のぼかし処理を行う。
【００７４】
図２７は、部分画像幅ｍおよび視点間隔ｅと、投射距離Ｔおよび中心観察距離Ｄと、の関係を示す図である。図２８は、投射装置ＰＪ１〜ＰＪ９の中心間隔ｐおよび光軸間隔ｊと、投射距離Ｔおよび中心観察距離Ｄと、の関係を示す図である。
第２実施形態のぼかし処理を行う場合、光軸間隔ｊ、部分画像幅ｍ、重なり幅ｄは、以下の（７）〜（９）式で示すことができる。
また、ぼかし処理を行う範囲の決定方法は、第２実施形態で図１８および図１９を用いて説明した方法と同じである。
【００７５】
ｊ＝ｐ×（Ｄ−Ｒ）／（Ｄ＋Ｔ−Ｒ）  …（７）
ｍ＝ｅ×Ｔ／（Ｄ＋Ｔ−Ｒ）  …（８）
図１８および図１９により、
ｄ＝ｍ−ｊ＝｛ｅ×Ｔ−ｐ×（Ｄ−Ｒ）｝／（Ｄ＋Ｔ−Ｒ）  …（９）
【００７６】
第３実施形態においても、観察者の視点が本来の視点位置から移動した際にも画質の低下が見えにくい表示装置を実現できる、という第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
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】
【００７８】
１，３１…表示装置、２，３２…スクリーン、２Ａ…被投射面、３，３３…制御装置、２０…ローパスフィルター、ＰＪ，ＰＪ１〜ＰＪ１３…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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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