立体映像提示装置
【課題】視聴位置および視聴時の顔の角度に制限が生じることなく、高い解像度およびフレームレートが得られ、ちらつきの無い高画質な立体映像を提示することができる立体映像提示装置を提供する。
【解決手段】奥行きの異なる２つの映像の濃淡を変化させることにより立体映像を提示するＤＦＤ方式を用いた立体映像提示装置であって、直径の異なる２つの同心円で構成する円筒状の外周用スクリーン及び内周用スクリーンと、内周用スクリーンに映像を投影する内周用映像投影手段と、外周用スクリーンに映像を投影する複数の外周用映像投影手段とを備え、外周用スクリーン及び内周用スクリーンは、外周用映像投影手段の配置位置に基づき視域を制限するように構成されている。
【解決手段】奥行きの異なる２つの映像の濃淡を変化させることにより立体映像を提示するＤＦＤ方式を用いた立体映像提示装置であって、直径の異なる２つの同心円で構成する円筒状の外周用スクリーン及び内周用スクリーンと、内周用スクリーンに映像を投影する内周用映像投影手段と、外周用スクリーンに映像を投影する複数の外周用映像投影手段とを備え、外周用スクリーン及び内周用スクリーンは、外周用映像投影手段の配置位置に基づき視域を制限するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像を立体的に表現して提示する立体映像提示装置を実現するための技術に関わり、特に、立体映像を全周囲に提示する全周囲型あるいは円柱・円筒型の立体映像提示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、映像を立体的に表現するための手段として、両眼の視差映像をアナグリフや偏光などを利用する仕組みが古くから行われている。また、昨今のディスプレイ解像度の緻密化に伴い、両眼視差だけでなく多視点の視差映像を用いて、レンチキュラレンズやパララックスバリアなどを利用することで立体映像を表現する裸眼立体視ディスプレイも発売されている。さらに、ＤＦＤ（Depth Fused 3D）方式のように ２面のスクリーンあるいはパネルを利用することでボリューム感のある立体映像を表現する手法も確立されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
一方で、前述のディスプレイが基本的に平面で構成される、いわゆる「映像＋奥行き感」によって立体を表現するものであるのに対し、表示パネルを回転させることで全周囲に立体を表現する手法が発明されている（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】陶山史朗、高田英明、「新現象に基づく３Ｄディスプレイを開発」、ＮＴＴ技術ジャ−ナル、2002.8、Vol.14 No.8、pp.74-77
【非特許文献２】A. Jones, M. Lang, G. Fyffe, X. Yu, J. Busch, I. McDowall, M. Bolas and P. Debevec, "Achieving eye contact in a one-to-many 3D video teleconferencing system,"ACM Transactions on Graphics,Vol.28,No.3,Article 64(2009).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には以下のような問題がある。すなわち、回転系を用いる場合には、解像度やフレームレートが限られるため画質が悪くなるとともに、解像度の低下により、奥行き感が乏しくなるという問題ある。また、視聴原理により最適な視聴範囲（視聴位置）が限られてしまうため、観察者の顔の角度によって立体映像が破綻し、立体感を得られなくなるという問題もある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、視聴位置および視聴時の顔の角度に制限が生じることなく、高い解像度およびフレームレートが得られ、ちらつきの無い高画質な立体映像を提示することができる立体映像提示装置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】
【０００７】
本発明は、奥行きの異なる２つの映像の濃淡を変化させることにより立体映像を提示するＤＦＤ方式を用いた立体映像提示装置であって、直径の異なる２つの同心円で構成する円筒状の外周用スクリーン及び内周用スクリーンと、前記内周用スクリーンに映像を投影する内周用映像投影手段と、前記外周用スクリーンに映像を投影する複数の外周用映像投影手段とを備え、前記外周用スクリーン及び内周用スクリーンは、前記外周用映像投影手段の配置位置に基づき視域を制限するように構成されたことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、前記外周用スクリーン及び内周用スクリーンは、レンチキュラシートによって構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転系を用いないため、高い解像度およびフレームレートが得られるため、ちらつきの無い高画質な立体映像を提示することができるともに、視聴位置および視聴時の顔の角度に制限が生じないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す外周用映像投影部３〜６、内周用映像投影部７と、外周用スクリーン８、内周用スクリーン９の配置関係を示す説明図である。
【図３】視域制限の範囲と外周用映像投影部３〜６との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による立体映像提示装置を説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、表示するべき被写体の被写体情報（立体形状および表面テクスチャ情報）を記憶する表示データ記憶部である。３Ｄ分野では様々な表示データ形式があるが、どのデータ形式も形状データおよび表面テクスチャ（ないしそれに相当する素材情報）を有している。符号２は、表示データ記憶部１に記憶されている被写体情報を、投影により立体表示するために、平面用の映像を投影する面の形状に合わせて変換して出力する表示データ変換部である。
【００１２】
符号３、４、５、６は、表示データ変換部２から出力する外周用映像をプロジェクタ等の投影装置を用いて投影する外周用映像投影部である。図１においては、４台のみの外周用映像投影部３〜６のみを示したが、必要に応じて、５台以上の外周用映像投影部を備えていてもよい。ここでは、４台の外周用映像投影部３〜６を備えているものとして説明する。符号７は、表示データ変換部２から出力するで、内周用映像をプロジェクタ等の投影装置を用いて投影する内周用映像投影部である。図１においては、１台のみの内周用映像投影部７のみを示したが、必要に応じて、２台以上の内周用映像投影部を備えていてもよい。内周用映像投影部を複数台用いることで解像度を向上させることができる。ここでは、１台の内周用映像投影部７を備えているものとして説明する。
【００１３】
符号８は、外周用映像投影部３〜６のそれぞれから投影された映像をレンチキュラシート等の光学系を利用して視聴方向に応じて異なる向きからの映像として映し出す外周用スクリーンである。符号９は、内周用映像投影部７から投影された映像をレンチキュラシート等の光学系を利用して視聴方向に応じて異なる向きからの映像として映し出す内周用スクリーンである。
【００１４】
次に、図２を参照して、図１に示す外周用映像投影部３〜６、内周用映像投影部７と、外周用スクリーン８、内周用スクリーン９の配置関係を説明する。内周用映像投影部７は、円筒形をした内周用スクリーン９の内側から内周用スクリーン９内面に映像を投影する。内周用スクリーン９は、光を透過するスクリーンが用いられ、円筒形をした内周用スクリーン９に映し出された映像を内周用スクリーン９の外側から透過光として視認することができる。４台の外周用映像投影部３〜６は、外周用スクリーン８の外側から外周用スクリーン９の外面に映像を投影する。外周用スクリーン９に映し出された映像を外周用スクリーン９の外側から反射光として視認することができる。なお、図２においては、外周用映像投影部３〜６は、外周スクリーン８の外側から投影を行い、投影を行った映像を反射光として視認する例を示しているが、外周用映像投影部３〜６により外周スクリーン８の内側から投影を行い、投影を行った映像を透過光として視認するようにしてもよい。
【００１５】
次に、表示データ変換部２が、外周用映像投影部３〜６および内周用映像投影部７から投影するべき映像の変換を行う方法について説明する。任意の形状面へ映像を投影する手法として、文献（曲面スクリーンを用いたマルチプロジェクションディスプレイにおける任意視点での歪みのない映像提示手法，橋本直己ほか，映像情報メディア学会誌 Ｖｏｌ．５５８，Ｎｏ．４，ｐｐ．１０１〜１０７（２００４））に記載されている公知の手法を用いることが可能である。また、映像の変換にあたっては、ＤＦＤと同様に被写体の立体形状に応じて外周用映像と内周用映像で輝度値の濃淡を振り分ける。具体的には、立体形状の中心軸（被写体を表示する際の縦の基準軸）から、同心円状に各方位角における形状表面までの距離を表す、いわゆる極座標表現での奥行き画像に当たるものを生成した上で、その奥行き画像の値に応じて濃淡を決定する。２つのスクリーンに映し出す映像の濃淡を変えることによって立体映像として視認できるようにするＤＦＤ手法は、公知の手法であるので、詳細な処理動作の説明を省略する。
【００１６】
本発明は、同心円状に配置された直径の異なる２つの円筒状のレンチキュラシートなどの素材を利用して、外周用スクリーン８と内周用スクリーン９を構成し、映像を視認することができる視域を制限することにより、多指向映像表示可能なスクリーンに対して、それぞれ全周囲映像を投影してＤＦＤと同様な効果を得ることにより立体映像を提示するとともに、内周映像と外周映像の提示位置のずれにより立体映像が成立しなくなるという問題を解決するを解決する。図３に、外周用映像投影部３〜６と視域制限の範囲の関係を示す。図３に示すように、各外周用映像投影部３〜６それぞれの映像が視認できる範囲をレンチキュラシートによって制限して、各外周用映像投影部３〜６それぞれが映し出した外周用スクリーン８上の映像と内周用スクリーン９上に映し出された映像との提示位置ずれを解消するようにしたため、確実に立体映像を提示することが可能となる。
【００１７】
なお、前述した説明においては、外周用スクリーン８及び内周用スクリーン９をレンチキュラシートで構成する例を説明したが、必ずしもレンチキュラシートを用いる必要はなく、視域を制限することができる光学系部材であれば何でもよい。
【００１８】
以上説明したように、回転系を用いずに全周囲立体映像を表現するために、ＤＦＤの原理を利用し、レンチキュラシート等の光学系を用いて視域を制限することによって、観察位置に応じて内周映像と外周映像を正しい位置に提示することが可能となる。これにより、ＤＦＤの原理をそのまま利用すると、内周映像と外周映像の提示位置のずれにより立体映像が成立しなくなるという問題を解決することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
映像を立体的に表現して提示する立体映像提示装置において、立体映像を全周囲に提示する全周囲型あるいは円柱・円筒型の立体映像提示装置を用いて立体映像を提示することが不可欠な用途に適用できる。
【符号の説明】
【００２０】
１・・・表示データ記憶部、２・・・表示データ変換部、３、４、５、６・・・外周用映像投影部、７・・・内周用映像投影部、８・・・外周用スクリーン、９・・・内周用スクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像を立体的に表現して提示する立体映像提示装置を実現するための技術に関わり、特に、立体映像を全周囲に提示する全周囲型あるいは円柱・円筒型の立体映像提示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、映像を立体的に表現するための手段として、両眼の視差映像をアナグリフや偏光などを利用する仕組みが古くから行われている。また、昨今のディスプレイ解像度の緻密化に伴い、両眼視差だけでなく多視点の視差映像を用いて、レンチキュラレンズやパララックスバリアなどを利用することで立体映像を表現する裸眼立体視ディスプレイも発売されている。さらに、ＤＦＤ（Depth Fused 3D）方式のように ２面のスクリーンあるいはパネルを利用することでボリューム感のある立体映像を表現する手法も確立されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
一方で、前述のディスプレイが基本的に平面で構成される、いわゆる「映像＋奥行き感」によって立体を表現するものであるのに対し、表示パネルを回転させることで全周囲に立体を表現する手法が発明されている（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】陶山史朗、高田英明、「新現象に基づく３Ｄディスプレイを開発」、ＮＴＴ技術ジャ−ナル、2002.8、Vol.14 No.8、pp.74-77
【非特許文献２】A. Jones, M. Lang, G. Fyffe, X. Yu, J. Busch, I. McDowall, M. Bolas and P. Debevec, "Achieving eye contact in a one-to-many 3D video teleconferencing system,"ACM Transactions on Graphics,Vol.28,No.3,Article 64(2009).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には以下のような問題がある。すなわち、回転系を用いる場合には、解像度やフレームレートが限られるため画質が悪くなるとともに、解像度の低下により、奥行き感が乏しくなるという問題ある。また、視聴原理により最適な視聴範囲（視聴位置）が限られてしまうため、観察者の顔の角度によって立体映像が破綻し、立体感を得られなくなるという問題もある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、視聴位置および視聴時の顔の角度に制限が生じることなく、高い解像度およびフレームレートが得られ、ちらつきの無い高画質な立体映像を提示することができる立体映像提示装置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】
【０００７】
本発明は、奥行きの異なる２つの映像の濃淡を変化させることにより立体映像を提示するＤＦＤ方式を用いた立体映像提示装置であって、直径の異なる２つの同心円で構成する円筒状の外周用スクリーン及び内周用スクリーンと、前記内周用スクリーンに映像を投影する内周用映像投影手段と、前記外周用スクリーンに映像を投影する複数の外周用映像投影手段とを備え、前記外周用スクリーン及び内周用スクリーンは、前記外周用映像投影手段の配置位置に基づき視域を制限するように構成されたことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、前記外周用スクリーン及び内周用スクリーンは、レンチキュラシートによって構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転系を用いないため、高い解像度およびフレームレートが得られるため、ちらつきの無い高画質な立体映像を提示することができるともに、視聴位置および視聴時の顔の角度に制限が生じないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す外周用映像投影部３〜６、内周用映像投影部７と、外周用スクリーン８、内周用スクリーン９の配置関係を示す説明図である。
【図３】視域制限の範囲と外周用映像投影部３〜６との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による立体映像提示装置を説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、表示するべき被写体の被写体情報（立体形状および表面テクスチャ情報）を記憶する表示データ記憶部である。３Ｄ分野では様々な表示データ形式があるが、どのデータ形式も形状データおよび表面テクスチャ（ないしそれに相当する素材情報）を有している。符号２は、表示データ記憶部１に記憶されている被写体情報を、投影により立体表示するために、平面用の映像を投影する面の形状に合わせて変換して出力する表示データ変換部である。
【００１２】
符号３、４、５、６は、表示データ変換部２から出力する外周用映像をプロジェクタ等の投影装置を用いて投影する外周用映像投影部である。図１においては、４台のみの外周用映像投影部３〜６のみを示したが、必要に応じて、５台以上の外周用映像投影部を備えていてもよい。ここでは、４台の外周用映像投影部３〜６を備えているものとして説明する。符号７は、表示データ変換部２から出力するで、内周用映像をプロジェクタ等の投影装置を用いて投影する内周用映像投影部である。図１においては、１台のみの内周用映像投影部７のみを示したが、必要に応じて、２台以上の内周用映像投影部を備えていてもよい。内周用映像投影部を複数台用いることで解像度を向上させることができる。ここでは、１台の内周用映像投影部７を備えているものとして説明する。
【００１３】
符号８は、外周用映像投影部３〜６のそれぞれから投影された映像をレンチキュラシート等の光学系を利用して視聴方向に応じて異なる向きからの映像として映し出す外周用スクリーンである。符号９は、内周用映像投影部７から投影された映像をレンチキュラシート等の光学系を利用して視聴方向に応じて異なる向きからの映像として映し出す内周用スクリーンである。
【００１４】
次に、図２を参照して、図１に示す外周用映像投影部３〜６、内周用映像投影部７と、外周用スクリーン８、内周用スクリーン９の配置関係を説明する。内周用映像投影部７は、円筒形をした内周用スクリーン９の内側から内周用スクリーン９内面に映像を投影する。内周用スクリーン９は、光を透過するスクリーンが用いられ、円筒形をした内周用スクリーン９に映し出された映像を内周用スクリーン９の外側から透過光として視認することができる。４台の外周用映像投影部３〜６は、外周用スクリーン８の外側から外周用スクリーン９の外面に映像を投影する。外周用スクリーン９に映し出された映像を外周用スクリーン９の外側から反射光として視認することができる。なお、図２においては、外周用映像投影部３〜６は、外周スクリーン８の外側から投影を行い、投影を行った映像を反射光として視認する例を示しているが、外周用映像投影部３〜６により外周スクリーン８の内側から投影を行い、投影を行った映像を透過光として視認するようにしてもよい。
【００１５】
次に、表示データ変換部２が、外周用映像投影部３〜６および内周用映像投影部７から投影するべき映像の変換を行う方法について説明する。任意の形状面へ映像を投影する手法として、文献（曲面スクリーンを用いたマルチプロジェクションディスプレイにおける任意視点での歪みのない映像提示手法，橋本直己ほか，映像情報メディア学会誌 Ｖｏｌ．５５８，Ｎｏ．４，ｐｐ．１０１〜１０７（２００４））に記載されている公知の手法を用いることが可能である。また、映像の変換にあたっては、ＤＦＤと同様に被写体の立体形状に応じて外周用映像と内周用映像で輝度値の濃淡を振り分ける。具体的には、立体形状の中心軸（被写体を表示する際の縦の基準軸）から、同心円状に各方位角における形状表面までの距離を表す、いわゆる極座標表現での奥行き画像に当たるものを生成した上で、その奥行き画像の値に応じて濃淡を決定する。２つのスクリーンに映し出す映像の濃淡を変えることによって立体映像として視認できるようにするＤＦＤ手法は、公知の手法であるので、詳細な処理動作の説明を省略する。
【００１６】
本発明は、同心円状に配置された直径の異なる２つの円筒状のレンチキュラシートなどの素材を利用して、外周用スクリーン８と内周用スクリーン９を構成し、映像を視認することができる視域を制限することにより、多指向映像表示可能なスクリーンに対して、それぞれ全周囲映像を投影してＤＦＤと同様な効果を得ることにより立体映像を提示するとともに、内周映像と外周映像の提示位置のずれにより立体映像が成立しなくなるという問題を解決するを解決する。図３に、外周用映像投影部３〜６と視域制限の範囲の関係を示す。図３に示すように、各外周用映像投影部３〜６それぞれの映像が視認できる範囲をレンチキュラシートによって制限して、各外周用映像投影部３〜６それぞれが映し出した外周用スクリーン８上の映像と内周用スクリーン９上に映し出された映像との提示位置ずれを解消するようにしたため、確実に立体映像を提示することが可能となる。
【００１７】
なお、前述した説明においては、外周用スクリーン８及び内周用スクリーン９をレンチキュラシートで構成する例を説明したが、必ずしもレンチキュラシートを用いる必要はなく、視域を制限することができる光学系部材であれば何でもよい。
【００１８】
以上説明したように、回転系を用いずに全周囲立体映像を表現するために、ＤＦＤの原理を利用し、レンチキュラシート等の光学系を用いて視域を制限することによって、観察位置に応じて内周映像と外周映像を正しい位置に提示することが可能となる。これにより、ＤＦＤの原理をそのまま利用すると、内周映像と外周映像の提示位置のずれにより立体映像が成立しなくなるという問題を解決することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
映像を立体的に表現して提示する立体映像提示装置において、立体映像を全周囲に提示する全周囲型あるいは円柱・円筒型の立体映像提示装置を用いて立体映像を提示することが不可欠な用途に適用できる。
【符号の説明】
【００２０】
１・・・表示データ記憶部、２・・・表示データ変換部、３、４、５、６・・・外周用映像投影部、７・・・内周用映像投影部、８・・・外周用スクリーン、９・・・内周用スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
奥行きの異なる２つの映像の濃淡を変化させることにより立体映像を提示するＤＦＤ方式を用いた立体映像提示装置であって、
直径の異なる２つの同心円で構成する円筒状の外周用スクリーン及び内周用スクリーンと、
前記内周用スクリーンに映像を投影する内周用映像投影手段と、
前記外周用スクリーンに映像を投影する複数の外周用映像投影手段とを備え、
前記外周用スクリーン及び内周用スクリーンは、前記外周用映像投影手段の配置位置に基づき視域を制限するように構成されたことを特徴とする立体映像提示装置。
【請求項２】
前記外周用スクリーン及び内周用スクリーンは、レンチキュラシートによって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の立体映像提示装置。
【請求項１】
奥行きの異なる２つの映像の濃淡を変化させることにより立体映像を提示するＤＦＤ方式を用いた立体映像提示装置であって、
直径の異なる２つの同心円で構成する円筒状の外周用スクリーン及び内周用スクリーンと、
前記内周用スクリーンに映像を投影する内周用映像投影手段と、
前記外周用スクリーンに映像を投影する複数の外周用映像投影手段とを備え、
前記外周用スクリーン及び内周用スクリーンは、前記外周用映像投影手段の配置位置に基づき視域を制限するように構成されたことを特徴とする立体映像提示装置。
【請求項２】
前記外周用スクリーン及び内周用スクリーンは、レンチキュラシートによって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の立体映像提示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１８１２４０（Ｐ２０１２−１８１２４０Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４２３５１（Ｐ２０１１−４２３５１）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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