JP4427716B2 - screen - Google Patents
screen Download PDFInfo
- Publication number
- JP4427716B2 JP4427716B2 JP2003353159A JP2003353159A JP4427716B2 JP 4427716 B2 JP4427716 B2 JP 4427716B2 JP 2003353159 A JP2003353159 A JP 2003353159A JP 2003353159 A JP2003353159 A JP 2003353159A JP 4427716 B2 JP4427716 B2 JP 4427716B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- screen
- image
- user
- light
- projected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Description
本発明は、スクリーンに関し、特に、複数の視聴者に対して、解像度を低下させることなく、立体的な画像を表示することができるようにするスクリーンに関する。 The present invention relates to a screen, in particular, for a plurality of viewers, without reducing the resolution, related to a screen that can be displayed three-dimensional image.
近年、テレビジョン表示装置において、画像を立体的に表示させる技術が開発されている。立体的な画像の表示は、被写体を異なる位置から撮影した複数の画像を同時にテレビジョン表示装置に表示し、視聴者がこれらの画像の視差を認識することにより、視聴者から見て被写体が立体的に表示される。このような場合、視聴者に特殊なメガネをかけさせてテレビジョン表示装置に表示される画像を観察させる方法もあるが、図1に示されるように視聴者に特殊なメガネをかけさせることなく画像を立体的に表示する方法もある。 In recent years, techniques for stereoscopically displaying images in television display devices have been developed. In the display of a stereoscopic image, a plurality of images taken from different positions of the subject are simultaneously displayed on the television display device, and the viewer recognizes the parallax of these images, so that the subject is stereoscopically viewed from the viewer. Displayed. In such a case, there is a method in which the viewer wears special glasses to observe an image displayed on the television display device, but the viewer does not have to wear special glasses as shown in FIG. There is also a method of displaying an image three-dimensionally.
図1において、テレビジョン表示装置1の前面に、偏向スクリーン2が設置されており、視聴者3は、偏向スクリーン2を介して、テレビジョン表示装置1に表示された画像を観察する。偏向スクリーン2は、特定の方向の光線のみを透過させる特性をもった、図中縦方向に長い円柱レンズが、横方向に複数並べられて構成される。
In FIG. 1, a
テレビジョン表示装置1には、図2に示されるように被写体を異なる位置から撮影した複数の画像が表示される。図2の例では、被写体を5つの異なる位置から撮影した画像が、横方向に分割されて表示されている。同図において、線A−1は、第1番目の位置から撮影された画像の最も左端に位置する、縦方向の走査線であり、線B−1は、第2番目の位置から撮影された画像の最も左端に位置する、縦方向の走査線であり、線C−1は、第3番目の位置から撮影された画像の最も左端に位置する、縦方向の走査線であり、線D−1は、第4番目の位置から撮影された画像の最も左端に位置する、縦方向の走査線であり、線E−1は、第5番目の位置から撮影された画像の最も左端に位置する、縦方向の走査線である。
As shown in FIG. 2, the
これら、線A−1乃至E−1が組み合わせられ、ブロック21−1となる。ブロック21−2も、同様に、線A−2乃至E−2が組み合わせされたものであり、線A−2乃至E−2は、それぞれ、線A−1乃至E−1の1つ右側の走査線である。このようなブロック21−1,ブロック21−2,・・・が表示されたテレビジョン装置1を、偏向スクリーン2を介して観察することにより、視聴者3に画像の視差が認識され、視聴者3からみて、被写体が立体的に表示される。
These lines A-1 to E-1 are combined to form a block 21-1. Similarly, the block 21-2 is a combination of the lines A-2 to E-2, and the lines A-2 to E-2 are respectively on the right side of the lines A-1 to E-1. It is a scanning line. By observing the
また、パララックスバリアを利用して左眼用の映像と右目用の映像を分離して、立体映像を表示する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, a technique for displaying a stereoscopic image by separating a left-eye image and a right-eye image using a parallax barrier has been proposed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、図2の例では、ブロック21−1,ブロック21−2,・・・は、それぞれ5つの異なる画像を表示するため、テレビジョン表示装置1に1つの画像を表示する場合(画像を平面的に表示する場合)と比較して、画像の解像度は5分の1となる。すなわち、従来の技術では、表示面を分割して、複数の画像を表示するため、画像の解像度が低下するという課題があった。また、特許文献1の技術では、複数の位置から画像を観察する複数の視聴者に、同時に立体画像を提供することができないという課題があった。
However, in the example of FIG. 2, each of the blocks 21-1, 21-2,... Displays five different images. The resolution of the image is 1/5 as compared to the case of displaying the image automatically. That is, in the conventional technology, there is a problem that the resolution of the image is lowered because the display surface is divided and a plurality of images are displayed. Further, the technique disclosed in
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、複数の視聴者に対して、解像度を低下させることなく、立体的な画像を表示することができるようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to display a stereoscopic image to a plurality of viewers without reducing the resolution.
本発明の第1のスクリーンは、複数の異なる位置において撮影された画像が、画像が撮影された位置に対応する複数の異なる位置から投影され、ユーザに立体画像を提示するスクリーンであって、投影される画像が結像する表示板と、表示板のユーザが観察する面と反対側に予め設定された距離だけ離れて配置され、入射された投影される画像の光を表示板に結像する第1の平面状の光学素子と、表示板のユーザが観察する面側に予め設定された距離だけ離れて配置され、表示板に結像した画像の光を出射する第2の平面状の光学素子とを備え、画像は、スクリーンの背面の複数の異なる位置から投影され、投影される画像の中心線を表示板上で重ね合わせた場合に、表示板に表示される画像を中心として線対称の関係となる複数の位置から画像が投影されることを特徴とする。 The first screen of the present invention is a screen that presents a stereoscopic image to a user by projecting images taken at a plurality of different positions from a plurality of different positions corresponding to the positions at which the images were taken. The display panel on which the image to be imaged is arranged, and a predetermined distance away from the surface of the display panel that the user observes, and the incident projected image light is formed on the display board. The first planar optical element and the second planar optical element that is arranged at a distance set in advance on the surface side of the display plate that the user observes and emits light of an image formed on the display plate. The image is projected from a plurality of different positions on the back of the screen, and when the center line of the projected image is superimposed on the display board, the image is symmetrical about the image displayed on the display board From multiple positions Wherein the image is projected.
前記第1と第2の平面状の光学素子は、円柱状のレンズを、水平方向に等間隔に並べて配置した円柱レンズアレイであるようにすることができる。 The first and second planar optical elements may be cylindrical lens arrays in which cylindrical lenses are arranged at equal intervals in the horizontal direction.
前記第1と第2の平面状の光学素子は、長方形の屈折率分布レンズを、水平方向に等間隔に並べて配置した屈折率分布レンズアレイであるようにすることができる。 The first and second planar optical elements may be a refractive index distribution lens array in which rectangular refractive index distribution lenses are arranged at equal intervals in the horizontal direction.
前記第1と第2の平面状の光学素子は、球面レンズを、水平方向および垂直方向に等間隔に並べて配置した球面レンズアレイであるようにすることができる。 The first and second planar optical elements may be spherical lens arrays in which spherical lenses are arranged at equal intervals in the horizontal direction and the vertical direction.
前記第1と第2の平面状の光学素子は、円形の屈折率分布レンズを、水平方向および垂直方向に等間隔に並べて配置した屈折率分布レンズアレイであるようにすることができる。 The first and second planar optical elements may be refractive index distribution lens arrays in which circular refractive index distribution lenses are arranged at equal intervals in the horizontal direction and the vertical direction.
本発明の第1のスクリーンにおいては、投影される画像が結像する表示板と、表示板のユーザが観察する面と反対側に予め設定された距離だけ離れて入射された光を前記表示板に結像する第1の平面状の光学素子が配置され、表示板のユーザが観察する面側に予め設定された距離だけ離れて表示板に結像した投影される画像の光を出射する第2の平面状の光学素子が配置される。また、画像は、スクリーンの背面の複数の異なる位置から投影され、投影される画像の中心線を表示板上で重ね合わせた場合に、表示板に表示される画像を中心として線対称の関係となる複数の位置から画像が投影される。 In the first screen of the present invention, the display plate on which the projected image is formed, and the light incident on the display plate at a distance set in advance on the opposite side of the surface that the user observes are displayed on the display plate. A first planar optical element that forms an image on the display plate and emits light of a projected image formed on the display plate at a predetermined distance away from the surface of the display plate that is viewed by the user. Two planar optical elements are arranged. The image is projected from a plurality of different positions on the back of the screen, and when the center line of the projected image is superimposed on the display board, the image has a line-symmetric relationship with respect to the image displayed on the display board. Images are projected from a plurality of positions.
本発明の第2のスクリーンは、複数の異なる位置において撮影された画像が投影され、ユーザに立体画像を提示するスクリーンであって、投影される画像が結像する平面状の表示板と、表示板を挟み込むように接合された2枚のライトコントロールフィルムとを有し、表示板と2枚のライトコントロールフィルムは、ユーザが観察する方向またはその逆方向に突出した円筒部が、水平方向に等間隔に並べて形成されており、ライトコントロールフィルムは、円筒部の周方向に角度依存性を有するように配置されていることを特徴とする。 The second screen of the present invention is a screen for projecting images taken at a plurality of different positions and presenting a stereoscopic image to the user, and a flat display board on which the projected image is formed, and a display Two light control films joined so as to sandwich the plate, and the display plate and the two light control films have a cylindrical portion protruding in the direction observed by the user or in the opposite direction, in the horizontal direction, etc. The light control films are arranged side by side, and the light control films are arranged so as to have an angle dependency in the circumferential direction of the cylindrical portion.
前記表示板と前記2枚のライトコントロールフィルムの円筒部の凹面側に、円柱レンズが配置されているようにすることができる。 A cylindrical lens may be arranged on the concave side of the cylindrical portion of the display plate and the two light control films.
前記表示板と前記2枚のライトコントロールフィルムは、ユーザが観察する方向と反対側に突出する円筒部がさらに形成され、全体として波型になるように形成されているようにすることができる。 The display panel and the two light control films may further be formed so as to have a corrugated shape as a whole by further forming a cylindrical portion that protrudes on the opposite side to the direction observed by the user.
前記ユーザに対して凹面が指向する円筒部が、垂直方向に等間隔に繰り返し並べて形成されるとともに、その円筒部の周方向に角度依存性を有する他のライトコントロールフィルムが、ユーザにより観察される面と反対側にさらに配置され、画像は、スクリーンをユーザが観察する方向と反対の方向から投影されるようにすることができる。 Cylindrical portions whose concave surfaces are directed to the user are repeatedly formed at equal intervals in the vertical direction, and another light control film having an angle dependency in the circumferential direction of the cylindrical portion is observed by the user. Further disposed on the opposite side of the surface, the image may be projected from a direction opposite to the direction the user views the screen.
円筒面が水平方向に等間隔に繰り返し並び、かつその円筒部の突出する面がユーザの観察面側となるように形成された他のライトコントロールフィルムが、ユーザにより観察される面側にさらに配置され、表示板と2枚のライトコントロールフィルムは、ユーザに対して凹面が指向する円筒部が、垂直方向に等間隔に繰り返し並べて配置され、画像は、ユーザが観察する方向から投影されるようにすることができる。 Another light control film formed so that the cylindrical surfaces are repeatedly arranged at equal intervals in the horizontal direction and the protruding surface of the cylindrical portion is on the user's observation surface side is further arranged on the surface side observed by the user The display board and the two light control films are arranged so that the cylindrical portions whose concave surfaces are directed to the user are arranged repeatedly at equal intervals in the vertical direction, and the image is projected from the direction observed by the user. can do.
本発明の第2のスクリーンにおいては、投影される画像が結像する平面状の表示板と、表示板を挟み込むように接合された2枚のライトコントロールフィルムとが、ユーザが観察する方向に突出した円筒面が、水平方向に等間隔に並べて形成され、ライトコントロールフィルムは、円筒面の周方向に角度依存性を有するように配置される。 In the second screen of the present invention, a flat display plate on which a projected image is formed and two light control films joined so as to sandwich the display plate protrude in the direction observed by the user. The cylindrical surfaces formed are arranged at equal intervals in the horizontal direction, and the light control film is disposed so as to have an angle dependency in the circumferential direction of the cylindrical surface.
本発明によれば、複数の視聴者が同時に観察可能な立体的な画像を、解像度を低下させることなく、表示することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the three-dimensional image which a several viewer can observe simultaneously can be displayed, without reducing the resolution.
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載した発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本明細書に記載されている発明をサポートする実施の形態が明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書には記載されているが、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。 Embodiments of the present invention will be described below. The correspondence relationship between the invention described in this specification and the embodiments of the invention is exemplified as follows. This description is intended to confirm that the embodiments supporting the invention described in this specification are described in the specification. Therefore, even if there is an embodiment which is described in the specification but is not described here, this means that the embodiment does not correspond to the invention. It is not a thing. Conversely, even if an embodiment is described herein as corresponding to an invention, that means that the embodiment does not correspond to an invention other than the invention. Absent.
さらに、この記載は、明細書に記載されている発明が、全て請求されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出願、または追加される発明の存在を否定するものではない。 Further, this description does not mean that all the inventions described in the specification are claimed. In other words, this description is for the invention described in the specification and not claimed in this application, i.e., for the invention that will be filed in division or applied or added in the future. It does not deny existence.
本発明により第1のスクリーンが提供される。このスクリーンは、複数の異なる位置において撮影された画像が、画像が撮影された位置に対応する複数の異なる位置から投影され、ユーザに立体画像を提示するスクリーンであって、投影される画像が結像する表示板(例えば、図12のデフューザ184)と、前記表示板の前記ユーザが観察する面と反対側に予め設定された距離だけ離れて配置され、入射された投影される画像の光を前記表示板に結像する第1の平面状の光学素子(例えば、図12の円柱レンズアレイ183)と、前記表示板の前記ユーザが観察する面側に予め設定された距離だけ離れて配置され、前記表示板に結像した画像の光を出射する第2の平面状の光学素子(例えば、図12の円柱レンズアレイ185)とを備え、画像は、スクリーンの背面の複数の異なる位置から投影され、投影される画像の中心線を表示板上で重ね合わせた場合に、表示板に表示される画像を中心として線対称の関係となる複数の位置から画像が投影される。
The present invention provides a first screen. This screen is a screen that presents a stereoscopic image to a user by projecting images taken at a plurality of different positions from a plurality of different positions corresponding to the positions at which the images were taken. The display plate (for example, the
このスクリーンは、前記第1と第2の平面状の光学素子が、円柱状のレンズを、水平方向に等間隔に並べて配置した円柱レンズアレイ(例えば、図8の円柱レンズアレイ181)であるようにすることができる。
In this screen, the first and second planar optical elements are a cylindrical lens array (for example, a
このスクリーンは、前記第1と第2の平面状の光学素子が、長方形の屈折率分布レンズを、水平方向に等間隔に並べて配置した屈折率分布レンズアレイ(例えば、図11の屈折率分布レンズアレイ191)であるようにすることができる。 This screen has a refractive index distribution lens array in which the first and second planar optical elements are arranged with rectangular refractive index distribution lenses arranged at equal intervals in the horizontal direction (for example, the refractive index distribution lens of FIG. 11). Array 191).
このスクリーンは、前記第1と第2の平面状の光学素子が、球面レンズを、水平方向および垂直方向に等間隔に並べて配置した球面レンズアレイ(例えば、図21の球面レンズアレイ401または402)であるようにすることができる。
In this screen, the first and second planar optical elements are spherical lens arrays in which spherical lenses are arranged at equal intervals in the horizontal and vertical directions (for example, the
このスクリーンは、前記第1と第2の平面状の光学素子が、円形の屈折率分布レンズを、水平方向および垂直方向に等間隔に並べて配置した屈折率分布レンズアレイ(例えば、図22の屈折率分布レンズアレイ421または422)であるようにすることができる。
This screen has a refractive index distribution lens array (for example, the refractive index shown in FIG. 22) in which the first and second planar optical elements are arranged with circular refractive index distribution lenses arranged at equal intervals in the horizontal and vertical directions. A rate
本発明により第2のスクリーンが提供される。このスクリーンは、複数の異なる位置(例えば、図5のカメラ61−1乃至61−5の位置)において撮影された画像が投影され、ユーザに立体画像を提示するスクリーン(例えば、図23のスクリーン101)であって、投影される画像が結像する平面状の表示板(例えば、図23のデフューザ463)と、前記表示板を挟み込むように接合された2枚のライトコントロールフィルム(例えば、図23のライトコントロールフィルム461または462)とを有し、前記表示板と前記2枚のライトコントロールフィルムは、前記ユーザが観察する方向またはその逆方向に突出した円筒部が、水平方向に等間隔に並べて形成されており、前記ライトコントロールフィルムは、前記円筒部の周方向に角度依存性を有するように配置されている。
According to the present invention, a second screen is provided. This screen projects images taken at a plurality of different positions (for example, the positions of the cameras 61-1 to 61-5 in FIG. 5) and presents a stereoscopic image to the user (for example, the
このスクリーンは、前記表示板と前記2枚のライトコントロールフィルムの前記円筒部の凹面側に、円柱レンズ(例えば、図28の円柱レンズ464)が配置されているようにすることができる。 In this screen, a cylindrical lens (for example, a cylindrical lens 464 in FIG. 28) may be disposed on the concave side of the cylindrical portion of the display plate and the two light control films.
このスクリーンは、前記表示板と前記2枚のライトコントロールフィルムが、前記ユーザが観察する方向と反対側に突出する円筒部がさらに形成され、全体として波型になるように形成されている(例えば、図29のスクリーン101)ようにすることができる。 In this screen, the display plate and the two light control films are further formed with a cylindrical portion that protrudes on the opposite side to the direction observed by the user, and is formed in a wave shape as a whole (for example, , Screen 101) of FIG.
このスクリーンは、前記ユーザに対して凹面が指向する円筒部が、垂直方向に等間隔に繰り返し並べて形成されるとともに、その円筒部の周方向に角度依存性を有する他のライトコントロールフィルム(例えば、図30のライトコントロールフィルム471)が、前記ユーザにより観察される面と反対側にさらに配置され、前記画像は、前記スクリーンを前記ユーザが観察する方向と反対の方向から投影される(例えば、背面投影)ようにすることができる。
The screen has a cylindrical portion whose concave surface is directed to the user and is repeatedly formed at equal intervals in the vertical direction, and another light control film having an angular dependency in the circumferential direction of the cylindrical portion (for example, A
このスクリーンは、円筒面が水平方向に等間隔に繰り返し並び、かつその円筒部の突出する面が前記ユーザの観察面側となるように形成された他のライトコントロールフィルム(例えば、図31のライトコントロールフィルム471)が、前記ユーザにより観察される面側にさらに配置され、前記表示板と前記2枚のライトコントロールフィルムは、前記ユーザに対して凹面が指向する円筒部が、垂直方向に等間隔に繰り返し並べて配置され、前記画像は、前記ユーザが観察する方向から投影される(例えば、背面投影)ようにすることができる。 This screen has another light control film (for example, the light shown in FIG. 31) formed such that the cylindrical surfaces are repeatedly arranged at equal intervals in the horizontal direction, and the protruding surface of the cylindrical portion is on the observation surface side of the user. A control film 471) is further arranged on the surface side observed by the user, and the display plate and the two light control films have a cylindrical portion whose concave surface is directed to the user at equal intervals in the vertical direction. And the image is projected from the direction observed by the user (for example, rear projection).
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図3は、本発明を適用した表示装置60の原理を表すブロック図である。この例では、ユーザ(視聴者)に、5つの異なる画像が提示され、画像が立体的に表示されるものとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing the principle of the
同図において、カメラ61−1乃至61−5は、ビデオカメラなどにより構成され、それぞれ異なる位置に設置され、同一の被写体を同時に撮影する。幾何補正部62−1乃至62−5を有する画像処理部64(その詳細は、図32を参照して後述する)は、コンピュータなどにより構成され、画像データに対して所定の演算を行うことにより、画像データの幾何補正を行う。プロジェクタ63−1乃至63−5は、入力された画像データに対応する画像(光)を投影する。なお、カメラ61−1乃至61−5、幾何補正部62−1乃至62−5、またはプロジェクタ63−1乃至63−5を個々に区別する必要がない場合、単にカメラ61、幾何補正部62、またはプロジェクタ63と称する。
In the figure, cameras 61-1 to 61-5 are constituted by video cameras or the like, installed at different positions, and simultaneously photograph the same subject. An
カメラ61−1乃至61−5により撮影された画像は、デジタルデータ(画像データ)に変換され、それぞれ幾何補正部62−1乃至62−5に供給される。幾何補正部62−1乃至62−5は、カメラ61−1乃至61−5の画像データに対して、それぞれ幾何補正処理を行い、プロジェクタ63−1乃至62−5に出力する。なお、画像データの幾何補正処理については後述する。 Images captured by the cameras 61-1 to 61-5 are converted into digital data (image data) and supplied to the geometric correction units 62-1 to 62-5, respectively. The geometric correction units 62-1 to 62-5 perform geometric correction processing on the image data of the cameras 61-1 to 61-5, respectively, and output the result to the projectors 63-1 to 62-5. The image data geometric correction process will be described later.
プロジェクタ63−1乃至63−5は、それぞれ、幾何補正部62−1乃至62−5から出力された画像データをスクリーン101(後述する図6参照)に投影する。ここで、プロジェクタの投影方法として、スクリーンに対して、ユーザがスクリーンを観察する方向(ユーザからみてスクリーンの表側)から画像の光を投影する方法、すなわち、スクリーンの前面から光(画像)を投影(以下、前面投影と称する)する方法と、スクリーンに対して、ユーザがスクリーンを観察する方向と反対の方向(ユーザからみてスクリーンの裏側)から画像の光を投影する方法、すなわち、スクリーンの背面から光を投影(以下、背面投影と称する)する方法がある。 The projectors 63-1 to 63-5 project the image data output from the geometric correction units 62-1 to 62-5 on the screen 101 (see FIG. 6 described later), respectively. Here, as a projection method of the projector, a method of projecting light of an image from the direction in which the user observes the screen (the front side of the screen as viewed from the user) with respect to the screen, that is, projecting light (image) from the front of the screen. (Hereinafter referred to as front projection) and a method of projecting image light from the direction opposite to the direction in which the user observes the screen (the back side of the screen as viewed from the user), that is, the back of the screen To project light (hereinafter referred to as rear projection).
最初に、前面投影について説明する。図4は、前面投影の場合のカメラ61とプロジェクタ63の位置の関係を示す図である。図4Aに示されるように、カメラ61−1乃至61−5は、それぞれ、矢印82−1乃至82−5の方向から、被写体81を撮影する。そして、プロジェクタ63−1乃至63−5は、それぞれ、矢印102−1乃至102−5の方向から画像を投影し、ユーザ120により、投影された画像が観察される。
First, front projection will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating the positional relationship between the camera 61 and the
ここで、矢印82−1乃至82−5と、矢印102−1乃至102−5は、それぞれの矢印の間の角度が等しくなるように設定される。例えば、矢印82−3と矢印82−4の間の角度が、角度αであり、矢印82−3と矢印82−5の間の角度が、角度βである場合、矢印102−3と矢印102−4の間の角度が、角度αとなり、矢印102−3と矢印102−5の間の角度が、角度βとなるように設定される。 Here, the arrows 82-1 to 82-5 and the arrows 102-1 to 102-5 are set so that the angles between the arrows are equal. For example, when the angle between the arrow 82-3 and the arrow 82-4 is the angle α and the angle between the arrow 82-3 and the arrow 82-5 is the angle β, the arrow 102-3 and the arrow 102 −4 is set to an angle α, and an angle between an arrow 102-3 and an arrow 102-5 is set to an angle β.
なお、この例では、矢印82−1乃至82−5と矢印102−1乃至102−5は、紙面と同一の平面上(図中上下の方向に並べられて)に示されているが、実際には、矢印82−1乃至82−5と矢印102−1乃至102−5は、紙面と垂直となる平面上(図中奥行きの方向に並べられて)に設定される。 In this example, the arrows 82-1 to 82-5 and the arrows 102-1 to 102-5 are shown on the same plane as the paper (lined up and down in the figure). In other words, the arrows 82-1 to 82-5 and the arrows 102-1 to 102-5 are set on a plane (arranged in the depth direction in the drawing) perpendicular to the paper surface.
図5と図6は、カメラ61とプロジェクタ63の具体的な配置例を示す図である。図5において、カメラ61−1乃至61−5は、例えば、被写体81の図中縦方向の中心線に対して直角に交差する平面上(水平面上)に配置されている。図6において、プロジェクタ63−1乃至63−5は、スクリーン101と直角に交差する同一の平面上(水平面上)に配置されている。カメラ61−1乃至61−5、およびプロジェクタ63−1乃至63−5は、床(地面)からそれぞれ同一の高さとなるように、例えば、設置台の上に固定されてもよいし、天井から吊られるようにしてもよい。
5 and 6 are diagrams showing specific arrangement examples of the camera 61 and the
図5のカメラ61−1乃至61−5により、撮影される画像(光)の光軸の中心線141−1乃至141−5は、すべて被写体81上の1点において、交わるように設定されており、中心線141−1乃至141−5は、それぞれの中心線の間の角度が、例えば30°となるように設定されている。 The center lines 141-1 to 141-5 of the optical axis of the image (light) taken by the cameras 61-1 to 61-5 in FIG. 5 are all set to intersect at one point on the subject 81. The center lines 141-1 to 141-5 are set such that the angle between the center lines is 30 °, for example.
同様に、図6のプロジェクタ63−1乃至63−5により投影される画像(光)の光軸の中心線161−1乃至161−5は、すべてスクリーン101上の1点において、交わるように設定されており、中心線161−1乃至161−5は、それぞれの中心線の間の角度が、30°となるように設定されている。
Similarly, the center lines 161-1 to 161-5 of the optical axes of the images (light) projected by the projectors 63-1 to 63-5 in FIG. 6 are all set to intersect at one point on the
なお、図5のカメラ61−1乃至61−5と、図6のプロジェクタ63−1乃至63−5の位置は、一致していなくてもよい。本発明においては、カメラ61−1乃至61−5と、プロジェクタ63−1乃至63−5の位置は、相似の関係となるように設定される。これは、後述する背面投影の場合においても同様とされる。 Note that the positions of the cameras 61-1 to 61-5 in FIG. 5 and the projectors 63-1 to 63-5 in FIG. In the present invention, the positions of the cameras 61-1 to 61-5 and the projectors 63-1 to 63-5 are set to have a similar relationship. The same applies to rear projection described later.
なお、スクリーン101の形状は、図6に示されるような平面には限られず、例えば、図7に示されるように、平面を湾曲させ、スクリーン101が、ユーザ120に対して凹面となるように構成してもよい。このようにすることで、より広範囲に、ユーザ120がどの位置からスクリーンを観察しても、S/N比の高い画像を提供することができる。
Note that the shape of the
図8は、スクリーン101の構成例を示す図である。この例では、スクリーン101は、一般的な拡散板(デフューザ)である表示板182と、光を屈折させる円柱レンズ(レンチキュラーレンズ)アレイ181により構成されている。円柱レンズアレイ181は、縦方向(図中奥行の方向)に長い円柱を、縦方向に切断した形状(いわゆるかまぼこ型)の半円柱型の円柱レンズを、図中横方向に等間隔に並べたものである。円柱レンズ181−i(i=1,2,3,・・・)は、その突面が表示板182を指向するように配置されている。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the
このように構成されるスクリーン101に対して、矢印201の方向(ユーザ120がいる方向)からプロジェクタ63の光が投影され、投影された光が、円柱レンズアレイ181を介して、表示板182に入射されて結像する。表示板182に入射した光は、矢印202の方向に向かって反射し、円柱レンズアレイ181を介してユーザ120により観察される。
The light of the
なお、円柱レンズアレイ181と表示板182の間の距離は、円柱レンズ181−iの焦点距離と等しくなるように設定される。
The distance between the
図9は、スクリーン101に光が入射して反射する様子を詳細に示した図である。いま、3つの異なるプロジェクタから、スクリーン101に向けて光が投影されているものとする。第1番目のプロジェクタから投影された光の方向を矢印201−1で表し、第2番目のプロジェクタから投影された光の方向を矢印201−2で表し、第3番目のプロジェクタから投影された光の方向を矢印201−3で表す。
FIG. 9 is a diagram showing in detail how light is incident on the
円柱レンズアレイ181の図中最も左側の円柱レンズ181−1において、矢印201−1の方向から入射した光は、円柱レンズで屈折し、表示板182上の焦点221−1で結像する。焦点221−1で結像した光は、表示板182で反射し、再び円柱レンズアレイ181の図中最も左側の円柱レンズ181−1に入射する。そして、円柱レンズ181−1を通った光は、矢印202−1(矢印202−1と平行な方向)の方向に進む。矢印201−2の方向から入射した光は、円柱レンズ181−1で屈折し、表示板182上の焦点221−2で結像する。焦点221−2で結像した光は、表示板182で反射し、再び円柱レンズ181−1に入射し、円柱レンズ181−1を通った光は、矢印202−2の方向に進む。矢印201−3の方向から入射した光は、円柱レンズ181−1で屈折し、表示板182上の焦点221−3で結像する。焦点221−3で結像した光は、表示板182で反射し、再び円柱レンズ181−1に入射し、円柱レンズ181−1を通った光は、矢印202−3の方向に進む。
In the leftmost cylindrical lens 181-1 of the
同様にして、3つの異なるプロジェクタから投影された光の入射と反射が、円柱レンズアレイ181の図中左から2番目(中央)の円柱レンズ181−2と、円柱レンズアレイ181の図中最も右の円柱レンズ181−3においても行われる。そして、ユーザは、反射板182で反射し、円柱レンズ181−iを通って進む光を観察する。
Similarly, the incidence and reflection of light projected from three different projectors are the second (center) cylindrical lens 181-2 from the left in the figure of the
なお、円柱レンズアレイ181において、各円柱レンズ181−iは、レンズの半径と同程度の間隔を空けて(半径の約1.5倍のピッチで)配置される。このようにすることで、ある円柱レンズ181−iに入射して結像した光が、表示板182で反射するとき、反射した光が隣の円柱レンズ181−i−1(または181−i+1)に入射し、その結果画像が不鮮明となる、いわゆるクロストークの発生を防止することができる。
In the
このようにすることで、図10に示されるように、スクリーン101に向かって左方向にいるユーザ121には、ユーザ121の右目121−1と左目121−2による視差に対応する光241−1と241−2がそれぞれ入射する。また、スクリーン101に向かって右方向にいるユーザ122には、ユーザ122の右目122−1と左目122−2による視差に対応する光242−1と242−2がそれぞれ入射する。従って、プロジェクタの数を充分多くすることで、ユーザがどこにいても、立体的な画像を提示することができる。
In this way, as shown in FIG. 10, the
さらに、スクリーン101には、複数の異なる位置に設置されたプロジェクタから同時に画像が投影されるので、通常の画像(2次元的な画像(非立体画像))の投影または表示と比較して、画像の解像度を劣化させることが抑制できる。
Furthermore, since images are simultaneously projected on the
なお、図8において、スクリーン101は、円柱レンズアレイ181と表示板182により構成されるようにしたが、円柱レンズアレイ181に代えて、図11に示されるような、屈折率分布レンズアレイ191を用いて、スクリーン101が構成されるようにしてもよい。屈折率分布レンズアレイ191は、縦方向(図中奥行の方向)に長い、いわゆる短冊型の屈折率分布レンズ191−1,191−2,191−3,・・・を、図中横方向に等間隔に並べたものであり、それぞれの屈折率分布レンズ191−iは、そのレンズの各部において、レンズに入射する光の屈折率が、それぞれ異なる。これにより円柱レンズと同様の光学的特性が得られる。
In FIG. 8, the
同図において、屈折率分布レンズ191−iの中央付近は、濃度が薄く表示されており、左右端(外側)に近づくに従って濃度が濃く表示されている。屈折率分布レンズ191−iは、図中薄く表示された部分ほど光の屈折率が小さく、図中濃く表示された部分ほど光の屈折率が大きくなるように構成されている。 In the figure, the density near the center of the gradient index lens 191-i is displayed with a lighter density, and the density is displayed closer to the left and right ends (outside). The refractive index distribution lens 191-i is configured such that the light refractive index is smaller in the portion displayed lighter in the drawing and the light refractive index is higher in the portion displayed darker in the drawing.
この他、屈折率分布レンズアレイ191の代わりに、屈折率分布レンズと同様の特性をもった短冊形のフレネルレンズを、図中横方向に等間隔に並べて、フレネルレンズアレイを構成し、フレネルレンズアレイと表示板182によりスクリーン101が構成されるようにしてもよい。
In addition, instead of the gradient
次に、プロジェクタの投影方法として、上述した前面投影とは別の投影方法である背面投影について説明する。 Next, as a projection method of the projector, a rear projection, which is a projection method different from the above-described front projection, will be described.
最初に、背面投影の場合に用いられるスクリーン101の構成について説明する。背面投影の場合、スクリーン101は、図12に示されるように構成される。同図においては、半透明のすりガラスのような素材で構成されるデフューザ184が、図8を参照して上述した円柱レンズアレイ181と同等の構成の2つの円柱レンズアレイ183と185の間に配置されることによりスクリーン101が構成されている。円柱レンズアレイ183と185は、それぞれに包含される円柱レンズ183−1乃至183−3,185−1乃至185−3の突面が、デフューザ184を向くように配置される。
First, the configuration of the
なお、円柱レンズアレイ183とデフューザ184の間の距離と、円柱レンズアレイ185とデフューザ184の間の距離は、それぞれの円柱レンズ183−i,185−iの焦点距離と等しくなるように設定される。
Note that the distance between the
同図において、プロジェクタから投影される画像(光)は、矢印241で示される方向からスクリーン101に入射し、スクリーン101を透過した光が、矢印242で示される方向に進み、ユーザ120に観察される。
In the figure, the image (light) projected from the projector enters the
図13は、スクリーン101に入射した光が、スクリーン101を透過して進む様子を詳細に示した図である。いま、3つの異なるプロジェクタから、スクリーン101に向けて投影されているものとする。第1番目のプロジェクタから投影された光の方向を矢印261−1で表し、第2番目のプロジェクタから投影された光の方向を矢印261−2で表し、第3番目のプロジェクタから投影された光の方向を矢印261−3で表す。
FIG. 13 is a diagram showing in detail how the light incident on the
円柱レンズアレイ183の図中最も左側の円柱レンズ183−1において、矢印261−1の方向から入射した光は、円柱レンズ183−1で屈折し、デフューザ184上の焦点281−1で一旦結像する。焦点281−1で結像した光は、半透明のデフューザ184を透過して、円柱レンズアレイ185の図中最も左側の円柱レンズ185−1に入射する。そして、円柱レンズ185−1を通った光は、矢印262−1の方向に進む。矢印261−2の方向から入射した光は、円柱レンズ183−1で屈折し、デフューザ184上の焦点281−2で一旦結像する。焦点281−2で結像した光は、デフューザ184を透過して、円柱レンズアレイ185の図中最も左側の円柱レンズ185−1に入射し、円柱レンズ185−1を通って、矢印262−2の方向に進む。矢印261−3の方向から入射した光は、円柱レンズ183−1で屈折し、デフューザ184上の焦点281−3で一旦結像してデフューザ184を透過し、円柱レンズアレイ185の円柱レンズ185−1に入射し、円柱レンズ185−1を通って、矢印262−3の方向に進む。
In the leftmost cylindrical lens 183-1 in the figure of the
なお、矢印261−iと262−iとの関係は、図15を参照して後述する関係となっている。 The relationship between the arrows 261-i and 262-i is described later with reference to FIG. 15.
同様にして、円柱レンズアレイ183と円柱レンズアレイ185の図中左から2番目(中央)の円柱レンズ183−2,185−2と、円柱レンズアレイ181と円柱レンズアレイ185の図中最も右の円柱レンズ183−3,185−3においても、3つの異なるプロジェクタから投影された光が円柱レンズアレイ183の円柱レンズ183−iで屈折し、デフューザ184上の焦点で一旦結像して円柱レンズアレイ185の円柱レンズ185−iを通過する。そして、ユーザは、このようにスクリーン101(円柱レンズアレイ183、デフューザ184、および円柱レンズアレイ185)を通って進む光を観察する。
Similarly, the
このようにすることで、図10を参照して上述した場合と同様に、スクリーン101を監察する(見ている)ユーザに、右目と左目による視差に対応する光が照射され、その結果、ユーザから見て立体的な画像が提供される。また、図10の場合と同様に、プロジェクタの数を充分多くすることで、ユーザがどこにいても、立体的な画像が観察される。さらに、スクリーン101には、複数の異なる位置に設置されたプロジェクタから同時に画像が投影されるので、通常の画像(2次元的な画像)の投影または表示と比較して、画像の解像度を劣化させることが抑制される。
In this way, as in the case described above with reference to FIG. 10, the user who monitors (views) the
なお、図12において、スクリーン101は、円柱レンズアレイ183、デフューザ184、および円柱レンズアレイ185により構成されるようにしたが、図11を参照して上述した場合と同様に、円柱レンズアレイ183と185に代えて、図13に示されるような、屈折率分布レンズアレイ193と194を用いて、スクリーン101が構成されるようにしてもよい。屈折率分布レンズアレイ193と194は、図11を参照して上述した屈折率分布レンズアレイ191と同様のものである。
In FIG. 12, the
この他、屈折率分布レンズアレイ193と194の代わりに、屈折率分布レンズと同様の特性をもった短冊形のフレネルレンズを、図中横方向に等間隔に並べて、2枚のフレネルレンズアレイを構成し、2枚のフレネルレンズアレイの間にデフューザ184を配置することによりスクリーン101が構成されるようにしてもよい。
In addition, in place of the gradient
次に、図12または図14に示されるようにして構成されるスクリーン101に対して背面投影を行う場合のプロジェクタ63の配置について説明する。前面投影の場合のカメラ61とプロジェクタ63の位置の関係については、図4を参照して上述した通りであるが、背面投影の場合、カメラ61とプロジェクタ63の位置の関係は、これとは異なったものとなる。
Next, the arrangement of the
図15は、図12の(または図14の)スクリーン101に対して、2つの異なるプロジェクタから投影される光が進む方向(光軸)を示す図である。いま、1つのプロジェクタが、矢印301−1の方向から光をスクリーン101の背面(図中上方向、すなわちプロジェクタ側)に投影すると、その光は、スクリーン101を通過し、スクリーン101の前面(図中下方向、すなわちユーザ側)から矢印301−2の方向に進む。一方、別のプロジェクタが、矢印301−1の方向の図中右側に角度θだけ離れた方向302−1から光をスクリーン101の背面に投影すると、その光は、スクリーン101を通過し、スクリーン101の前面から矢印302−2の方向に進む。
FIG. 15 is a diagram illustrating a direction (optical axis) in which light projected from two different projectors travels on the
図12の(または図14の)スクリーン101に対して、背面投影された光は、図15のように進むので、背面投影の場合のカメラ61とプロジェクタ63の位置の関係は、図16に示されるようになる。
Since the light projected rearward with respect to the
すなわち、図16Aに示されるように、カメラ61−1乃至61−5は、それぞれ、矢印82−1乃至82−5の方向から、被写体81を撮影する。このように撮影された画像は、図16Bに示されるように、プロジェクタ63−1乃至63−5により、それぞれ、矢印102−1乃至102−5の方向から、スクリーン101に対して背面投影され、ユーザ120により、投影された画像が観察される。ここで、図16Aの矢印82−1乃至82−5と図16Bの矢印102−1乃至102−5は、図16Aの被写体81(その中心線)を、図16Bに示されたスクリーン101に重ね合わせた場合に、スクリーン101(被写体81)を中心として線対称の関係になっている。
That is, as shown in FIG. 16A, the cameras 61-1 to 61-5 photograph the subject 81 from the directions of arrows 82-1 to 82-5, respectively. As shown in FIG. 16B, the images thus captured are rear-projected onto the
また、図16Aの矢印82−1乃至82−5と、図16Bの矢印102−1乃至102−5は、それぞれの矢印の間の角度が等しくなるように設定される。例えば、矢印82−3と矢印82−4の間の角度が、角度αであり、矢印82−3と矢印82−5の間の角度が、角度βである場合、矢印102−3と矢印102−4の間の角度が、角度αとなり、矢印102−3と矢印102−5の間の角度が、角度βとなるように設定される。 Also, the arrows 82-1 to 82-5 in FIG. 16A and the arrows 102-1 to 102-5 in FIG. 16B are set so that the angles between the arrows are equal. For example, when the angle between the arrow 82-3 and the arrow 82-4 is the angle α and the angle between the arrow 82-3 and the arrow 82-5 is the angle β, the arrow 102-3 and the arrow 102 −4 is set to an angle α, and an angle between an arrow 102-3 and an arrow 102-5 is set to an angle β.
なお、この例では、矢印82−1乃至82−5と矢印102−1乃至102−5は、紙面と同一の平面上(図中上下の方向に並べられて)に示されているが、実際には、矢印82−1乃至82−5と矢印102−1乃至102−5は、紙面と垂直となる水平面上(図中奥行きの方向に並べられて)に設定される。 In this example, the arrows 82-1 to 82-5 and the arrows 102-1 to 102-5 are shown on the same plane as the paper (lined up and down in the figure). The arrows 82-1 to 82-5 and the arrows 102-1 to 102-5 are set on a horizontal plane (arranged in the depth direction in the drawing) perpendicular to the paper surface.
カメラ61−1乃至61−5とプロジェクタ63−1乃至63−5をこのような位置関係で配置することにより、背面投影の場合も、前面投影と同様の光(立体画像)がユーザ120により観察される。
By arranging the cameras 61-1 to 61-5 and the projectors 63-1 to 63-5 in such a positional relationship, the
次に、背面投影の場合のプロジェクタ63の具体的な配置について説明する。図17は、背面投影の場合のプロジェクタ63の具体的配置の1つの例を示す図である。この例では、プロジェクタ63−1乃至63−5が、図16Bに示される、矢印102−1乃至102−5の方向から、直接光を投影するように配置されている。プロジェクタ63−1乃至63−5がスクリーン101から充分に離れた距離に位置している場合、このようにプロジェクタ63−1乃至63−5から光を、直接スクリーン101に投影することにより画像を提供することもできるが、プロジェクタ63−1乃至63−5がスクリーン101から充分に離れた距離に位置していない場合、図17に示される方法では、前面投影の場合と比較して、ユーザ120により観察される光の方向が微小にずれることがある。この現象について図18を参照して説明する。
Next, a specific arrangement of the
図18は、スクリーン101を観察するユーザの視点と、ユーザの視点に入射する光の関係について、前面投影の場合と背面投影の場合の違いを説明する図である。図18Aは、前面投影により投影された画像を、ユーザの視点(眼)120−1で観察する場合の光の方向を示す図である。図18Aにおいて、スクリーン101上の点101−1に表示される画像(画素)の光は、矢印321−1の方向に進み、視点120−1に入射する。同様に、スクリーン101上の点101−2と101−3に表示される画像(画素)の光は、それぞれ矢印321−2と321−3の方向に進み、視点120−1に入射する。
FIG. 18 is a diagram illustrating the difference between the front projection and the rear projection regarding the relationship between the viewpoint of the user observing the
前面投影の場合、図4を参照して上述したように、カメラ61で被写体81を撮影した方向と同じ方向からプロジェクタ63の光が投影される。従って、ユーザの視点120−1には、視点120−1とほぼ同じ方向から撮影された画像の光が入射することになる。
In the case of front projection, as described above with reference to FIG. 4, the light of the
これに対して図18Bは、背面投影により投影された画像を、ユーザの視点(眼)120−1で観察する場合の光の方向を示す図である。背面投影の場合、図16を参照して上述したように、カメラ61で被写体81を撮影した方向と、スクリーンを挟んで線対称となる方向からプロジェクタ63の光が投影される。従って、プロジェクタ63から直接スクリーン101に光を投影する場合、プロジェクタ63の位置は、スクリーン101を挟んで線対称となる。
In contrast, FIG. 18B is a diagram illustrating the direction of light when an image projected by rear projection is observed from the user's viewpoint (eye) 120-1. In the case of rear projection, as described above with reference to FIG. 16, the light of the
このとき、スクリーン101には、プロジェクタ63から投影された光(この例では、3方向の光)が、それぞれ矢印331乃至333の方向からスクリーン101に入射する。矢印331乃至333の方向から入射した光は、それぞれスクリーン101上の点101−1乃至101−3の画像(画素)となる。スクリーン101上の点101−1乃至101−3の画像(画素)の光は、本来、前面投影の場合と同様に、矢印321乃至323の方向に進み、視点120−1に入射し、ユーザに観察されるべきものであるが、背面投影の場合、プロジェクタ63から投影された光が、スクリーン101を通過して進むため、点101−1と点101−3の画像(画素)の光は、それぞれ矢印341と343の方向に進むこととなる。しかし、ユーザは、矢印321と323の方向からの光を観察しているので結局、背面投影の場合、前面投影の場合と比較して、ユーザにより観察される光の方向がずれてしまう。
At this time, light projected from the projector 63 (light in three directions in this example) is incident on the
そこで、本発明においては、背面投影の場合、プロジェクタから照射された光を、一度楕円ミラーに反射させ、楕円ミラーにより反射された光をスクリーン101に投影する。楕円ミラーは、楕円をその長軸(または短軸)を中心として回転させることにより得られる回転楕円体の所定の一部分を切り取り、その内部を鏡(ミラー)としたものである。
Therefore, in the present invention, in the case of rear projection, the light emitted from the projector is reflected once by the elliptical mirror, and the light reflected by the elliptical mirror is projected on the
図19に楕円ミラーの構成例を示す。この例では、点線でしめされた楕円341が、その長軸341を中心として回転し、回転楕円体が得られ、その一部が切り取られて楕円ミラー342が構成されている。楕円ミラー342は、楕円の性質により、楕円341の長軸上に2つの焦点f1とf2を有する。一方の焦点から照射された光は、任意の位置に配置された楕円ミラー342の内側(鏡面)の点に向かい、楕円ミラー342の鏡面で反射され、他方の焦点に入射する。
FIG. 19 shows a configuration example of an elliptical mirror. In this example, an
ここで、図19に示されるように、一方の焦点f1の位置に、プロジェクタ63の照射口を配置し、他方の焦点f2の位置がユーザの視点となるように、楕円ミラー342とスクリーン101を配置すれば、ユーザにより観察される画像(光)は、あたかも焦点f2から投影された画像と同等の画像、すなわち焦点f2から前面投影された光がスクリーン101で反射し、ユーザにより観察された場合とほぼ同等の方向の光により得られる画像となり、背面投影の場合でも前面投影の場合と同じ画像を得ることができる。
Here, as shown in FIG. 19, the
図20は、プロジェクタから照射された光を、一度楕円ミラーに反射させ、楕円ミラーにより反射された光をスクリーン101に投影する場合における、プロジェクタの具体的な配置例を示す図である。同図に示されるように、プロジェクタ63−1乃至63−5は、自身が投影する光を、楕円ミラー342−1乃至341−5に反射させるように配置されている。そして、楕円ミラー342−1乃至342−5で反射された光が、スクリーン101を通って、ユーザ120により観察される。
FIG. 20 is a diagram illustrating a specific arrangement example of the projector in the case where the light emitted from the projector is once reflected by the elliptical mirror and the light reflected by the elliptical mirror is projected onto the
なお、プロジェクタ63−1乃至63−5、楕円ミラー342−1乃至342−5、およびスクリーン101は、図19を参照して上述したように、各プロジェクタの照射口とユーザの視点が楕円ミラーの2つの焦点に対応する位置となるように配置される。
As described above with reference to FIG. 19, the projectors 63-1 to 63-5, the elliptical mirrors 342-1 to 342-5, and the
この例では、スクリーン101の形状は、平面とされているが、図7と同様に、平面を湾曲させ、スクリーン101が、ユーザ120に対して凹面となるように構成してもよい。
In this example, the shape of the
以上においては、カメラ61またはプロジェクタ63を、水平(床と平行)であり、床から同一の高さとなる水平面上に複数配置して、立体的な画像を提供する例について説明したが、カメラ61またはプロジェクタ63が、床と垂直になる垂直面上に複数個、さらに配置されるようにしてもよい。このようにすることで、ユーザに対して水平方向の視差だけでなく、垂直方向にも視差のある画像を提供することができ、その結果より立体的な画像を提供することができる。
In the above, an example in which a plurality of cameras 61 or
図21と図22に、水平方向と垂直方向に視差のある画像を提供する場合のスクリーン101の構成例を示す。
FIGS. 21 and 22 show configuration examples of the
図21は、図12に対応する例であり、図12においては、円柱レンズアレイ181と183の間にデフューザ184が配置されることにより、スクリーン101が構成されるが、図21では、球面レンズアレイ401と402の間にデフューザ184が配置されることにより、スクリーン101が構成されている。球面レンズアレイ401は、球状のレンズを、平面で分割した球面レンズが、縦方向および横方向に等間隔に並べられ、構成される。
FIG. 21 is an example corresponding to FIG. 12, and in FIG. 12, the
なお、球面レンズアレイ401とデフューザ184の間の距離と球面レンズアレイ402とデフューザ184の間の距離は、それぞれ球面レンズの焦点距離と等しくなるように設定される。
The distance between the
図22は、図13に対応する例であり、図13においては、複数の短冊状の屈折率分布レンズにより構成される屈折率分布レンズアレイ183と185の間にデフューザ184が配置され、スクリーン101が構成されているが、図22においては、複数の円形の屈折率分布レンズにより構成される屈折率分布レンズアレイ421と422の間にデフューザ184が配置されることにより、スクリーン101が構成されている。同図において、円形の屈折率分布レンズは、濃度が濃く表示されている部分ほど光の屈折率が大きくなり、薄く表示されている部分ほど光の屈折率が小さくなるように構成されている。これにより球面レンズと同様の光学的特性が得られる。
FIG. 22 is an example corresponding to FIG. 13, and in FIG. 13, a
なお、屈折率分布レンズと同様の特性をもつ、複数の円形のフレネルレンズにより構成される2枚のフレネルレンズアレイの間に、デフューザ184を配置することによりスクリーン101が構成されるようにしてもよい。
Note that the
ここまで、円柱レンズアレイ、屈折率分布レンズアレイ、またはフレネルレンズアレイを利用してスクリーン101を構成する例について説明したが、次に、ライトコントロールフィルムを利用して、スクリーン101を構成する例について説明する。
Up to this point, an example in which the
ライトコントロールフィルムは、いわゆるルーバー構造を有するシート状の光学フィルタで、遮光性を有する長方形状の多数の微小フィルムが、その面どうしが対向するように、微小間隔で配置されており、これにより、微小フィルムどうしの間にスリットが形成され、例えば、正面方向の光線のみをそのまま透過(通過)させ、正面方向からずれた光線(微小フィルの面と交わる光線)ほど、透過する光量を小さくする光学特性を有する。ライトコントロールフィルムは、軽量で加工しやすいので、円柱レンズアレイや屈折率分布レンズアレイを用いる場合と比較して、スクリーン101の形状をより自由に設定することができる。
The light control film is a sheet-like optical filter having a so-called louver structure, and a large number of rectangular microscopic films having light shielding properties are arranged at microscopic intervals so that the surfaces face each other. A slit is formed between microfilms. For example, optical light that transmits (passes) only the light in the front direction as it is, and reduces the amount of light transmitted through the light beam that deviates from the front direction (light beam that intersects the surface of the microfill). Has characteristics. Since the light control film is light and easy to process, the shape of the
図23は、ライトコントロールフィルムを用いたスクリーン101の第1の構成例である。同図に示されるように、スクリーン101は、本来平面状の部材を、繰り返し湾曲した形状とすることで多数の円筒部460−i(i=1,2,3・・・)が形成されている。スクリーン101は、円筒部460−iが水平方向に並び、その突面がユーザ120に向くように形成されている。同図の右側の四角枠で囲まれた部分は、スクリーン101の右端部の円筒部460−4を拡大し、その内部の構成を表した図である。この例では、ライトコントロール461とライトコントロールフィルム462の間にデフューザ463が挟み込まれている。
FIG. 23 is a first configuration example of the
このように構成されるスクリーン101は、前面投影または背面投影のいずれにも利用できるが、前面投影の場合、ライトコントロールフィルム462はなくてもよい。前面投影の場合、矢印481の方向から(円筒部460−iの突面側から)プロジェクタ63により光(画像)を投影し、スクリーン101で反射した光をユーザ120に観察させる。背面投影の場合、矢印482の方向から(円筒部460−iの凹面側から)プロジェクタ63により光(画像)を投影し、スクリーン101を通過した光をユーザ120に観察させる。
The
ライトコントロールフィルム461と462は、上述したように、光の入射方向に応じて、その光の透過率を変化させる角度依存性を有しており、この光の透過率が最も高くなる入射角をルーバー角と称する。この例では、ライトコントロールフィルム461と462には、それぞれルーバー角が0°のライトコントロールフィルムを採用する。従って、ライトコントロールフィルム461と462は、正面方向の光線をほぼそのまま透過させ、水平面内において正面方向からの角度が大きい光線ほど、透過する光量を(光の透過率を)小さくする。この光学的特性により、ライトコントロールフィルム461と462は、光の入射角が、ルーバー角から±30°以上異なる角度となった場合、その光の透過率はゼロとし、光の入射角が、ルーバー角から±15°程度異なる角度となった場合、その光の透過率を、最大透過率(ルーバー角のときの光の透過率)の約半分の値とする。
As described above, the
次に、図23に示されるスクリーン101を利用して画像を投影する場合のカメラ61とプロジェクタ63の位置の関係について説明する。
Next, the relationship between the positions of the camera 61 and the
同様に、図24は、前面投影の場合のカメラカメラ61−1乃至61−5とプロジェクタ63−1乃至63−5の位置の関係を示す図である。同図は、図4に対応する図であり、それぞれの図において対応する部分には、同一の符号が付されている。図24Aにおいて、カメラ61−1乃至61−5は、矢印82−1乃至82−5の方向から被写体81を撮影する。このようにして撮影された画像は、図24Bに示されるように、プロジェクタ63−1乃至63−5により、矢印102−1乃至102−5の方向からスクリーン101に投影される。
Similarly, FIG. 24 is a diagram illustrating a positional relationship between the camera cameras 61-1 to 61-5 and the projectors 63-1 to 63-5 in the case of front projection. This figure corresponds to FIG. 4, and the same reference numerals are given to the corresponding parts in each figure. In FIG. 24A, the cameras 61-1 to 61-5 photograph the subject 81 from the directions of arrows 82-1 to 82-5. The images shot in this way are projected onto the
このとき、カメラ61−1乃至61−5の配置は、上述したライトコントロールフィルム461と462の光学特性に対応して設定される。例えば、ライトコントロールフィルム461と462は、ルーバー角から±30°以上異なる角度から入射される光を透過させないので、±30°の範囲の中で入射する光に対応する画像は、ライトコントロールフィルム461(または462)を介して観察することができる。従って、カメラ61−1乃至61−5のそれぞれの光軸(矢印82−1乃至82−5)の間の角度が30°となるように、カメラ61−1乃至61−5が配置される。
At this time, the arrangement of the cameras 61-1 to 61-5 is set corresponding to the optical characteristics of the
図24Bにおいて、プロジェクタ63−1乃至63−5が投影する光の光軸(矢印102−1乃至102−5)の間の角度が30°となるように、プロジェクタ63−1乃至63−5が配置される。 In FIG. 24B, the projectors 63-1 to 63-5 are arranged so that the angle between the optical axes (arrows 102-1 to 102-5) of the light projected by the projectors 63-1 to 63-5 is 30 °. Be placed.
なお、この例では、矢印82−1乃至82−5と矢印102−1乃至102−5は、紙面と同一の平面上(図中上下の方向に並べられて)に示されているが、実際には、矢印82−1乃至82−5と矢印102−1乃至102−5は、紙面と垂直となる水平面上(図中奥行きの方向に並べられて)に設定される。 In this example, the arrows 82-1 to 82-5 and the arrows 102-1 to 102-5 are shown on the same plane as the paper (lined up and down in the figure). The arrows 82-1 to 82-5 and the arrows 102-1 to 102-5 are set on a horizontal plane (arranged in the depth direction in the drawing) perpendicular to the paper surface.
このようにすることで、図10を参照して上述した場合と同様に、スクリーン101に向かって左方向にいるユーザ121には、ユーザ121の右目121−1と左目121−2による視差に対応する光241−1と241−2が入射する。また、スクリーン101に向かって右方向にいるユーザ122には、ユーザ122の右目122−1と左目122−2による視差に対応する光242−1と242−2が入射する。従って、プロジェクタ(カメラ)の数が充分多ければ、ユーザがどこにいても、立体的が画像を提示することができる。さらに、スクリーン101には、複数の異なる位置に設置されたプロジェクタから同時に画像が投影されるので、通常の画像(2次元的な画像)の投影または表示と比較して、画像の解像度を劣化させることを抑制することができる。
In this way, as in the case described above with reference to FIG. 10, the
次に、図23に示されるスクリーン101に対して、背面投影を行う場合のカメラ61とプロジェクタ63の位置の関係について説明する。前面投影の場合のカメラ61とプロジェクタ63の位置の関係については、図24を参照して上述した通りであるが、背面投影の場合、カメラ61とプロジェクタ63の位置の関係は、これとは異なったものとなる。
Next, the relationship between the positions of the camera 61 and the
図25は、図23のスクリーン101に対して、2つの異なるプロジェクタから投影される光(光軸)が進む方向を示す図である。いま、1つのプロジェクタが、矢印501−1の方向から光をスクリーン101の背面(図中上方向、すなわちプロジェクタ側)に投影すると、その光は、スクリーン101を通過し、スクリーン101の前面(図中下方向、すなわちユーザ側)から矢印501−2の方向に進む。一方、別のプロジェクタが、矢印501−1の方向の図中左側に角度θだけずれた方向(矢印502−1の方向)から光をスクリーン101の背面に投影すると、その光は、スクリーン101を通過し、スクリーン101の前面から矢印502−2の方向に進む。
FIG. 25 is a diagram illustrating a direction in which light (optical axis) projected from two different projectors travels on the
図23のスクリーン101に対して、背面投影された光は、図25のように進むので、前面投影の場合のカメラ61とプロジェクタ63の位置の関係は、図26に示されるようになる。
Since the light projected rearward with respect to the
すなわち、図26Aに示されるように、カメラ61−1乃至61−5は、それぞれ、矢印82−1乃至82−5の方向から、被写体81を撮影する。このように撮影された画像は、図26Bに示されるように、プロジェクタ63−1乃至63−5により、それぞれ、矢印102−1乃至102−5の方向から、スクリーン101に対して背面投影され、ユーザ120により、投影された画像が観察される。ここで、図26Aの矢印82−1乃至82−5と図26Bの矢印102−1乃至102−5は、図26Aの被写体81上に黒点で示された中心点と、図26Bに示されたスクリーン101に黒点で示された中心点を重ね合わせると、スクリーン101(被写体181)の中心点を中心として点対称の関係になっている。
That is, as shown in FIG. 26A, the cameras 61-1 to 61-5 photograph the subject 81 from the directions of arrows 82-1 to 82-5, respectively. As shown in FIG. 26B, the images thus captured are projected back onto the
また、図26Aの矢印82−1乃至82−5と、図26Bの矢印102−1乃至102−5は、それぞれの矢印の間の角度が等しくなるように設定される。この例では、矢印82−1乃至矢印82−5の間の角度は、それぞれ30°なので、矢印102−1乃至102−5の角度もそれぞれ30°となるように設定される。 In addition, the arrows 82-1 to 82-5 in FIG. 26A and the arrows 102-1 to 102-5 in FIG. 26B are set so that the angles between the arrows are equal. In this example, the angles between the arrows 82-1 to 82-5 are 30 °, so the angles of the arrows 102-1 to 102-5 are also set to 30 °.
なお、この例では、矢印82−1乃至82−5と矢印102−1乃至102−5は、紙面と同一の平面上(図中上下の方向に並べられて)に示されているが、実際には、矢印82−1乃至82−5と矢印102−1乃至102−5は、紙面と垂直となる水平面上(図中奥行きの方向に並べられて)に設定される。 In this example, the arrows 82-1 to 82-5 and the arrows 102-1 to 102-5 are shown on the same plane as the paper (lined up and down in the figure). The arrows 82-1 to 82-5 and the arrows 102-1 to 102-5 are set on a horizontal plane (arranged in the depth direction in the drawing) perpendicular to the paper surface.
カメラ61−1乃至61−5とプロジェクタ63−1乃至63−5をこのような位置関係で配置することにより、背面投影の場合も、前面投影と同様の光(画像)がユーザ120により観察される。
By arranging the cameras 61-1 to 61-5 and the projectors 63-1 to 63-5 in such a positional relationship, in the case of rear projection, light (image) similar to that of front projection is observed by the
次に、図23に示されるスクリーン101に対して、背面投影を行う場合のプロジェクタ63の具体的な配置例について説明する。背面投影を行う場合、プロジェクタ63から直接スクリーン101に対して、光を投影してもよいが、図18を参照して上述した理由により、プロジェクタ63の光を一度、楕円ミラーに反射させ、楕円ミラーから反射された光をスクリーン101に投影することが望ましい。
Next, a specific arrangement example of the
図27は、図23に示されるスクリーン101に対して、背面投影を行う場合のプロジェクタ63−1乃至63−5の具体的な配置例を示す図である。同図は、図20に対応しており、それぞれの図において対応する部分には、同一の符号が付されている。図27においては、図20の場合と比較して、プロジェクタ63−1乃至63−5と楕円ミラー342−1乃至342−5が、それぞれ逆になるように配置されている。すなわち、図20においては、図中右側から順に、プロジェクタ63−1乃至63−5と楕円ミラー342−1乃至342−5が配置されているのに対して、図27においては、図中左側から順に、プロジェクタ63−1乃至63−5と楕円ミラー342−1乃至342−5が配置されている。
FIG. 27 is a diagram showing a specific arrangement example of the projectors 63-1 to 63-5 when rear projection is performed on the
これは、図12(または図14)のスクリーン101に対して背面投影を行う場合と、図23のスクリーン101に対して背面投影を行う場合では、図15と図25に示されるように、それぞれの場合の光の進む方向がそれぞれ異なるためであり、この結果、図12(または図14)のスクリーン101に対して背面投影を行う場合、カメラ61−1乃至61−5と線対称となる位置にプロジェクタ63−1乃至63−5を配置する(図16)のに対し、図23のスクリーン101に対して背面投影を行う場合、カメラ61−1乃至61−5と点対称となる位置にプロジェクタ63−1乃至63−5を配置する(図26)ためである。
As shown in FIGS. 15 and 25, when the rear projection is performed on the
このようにすることで、背面投影の場合でも前面投影の場合と同じ画像を得ることができる。 In this way, the same image as in the front projection can be obtained even in the rear projection.
背面投影の場合、スクリーン101を、図28に示されるように構成してもよい。同図の右側の四角枠で囲まれた部分は、スクリーン101の右端部の円筒部460−4を拡大し、その内部の構成を表した図である。この例においては、図23と同様に、ライトコントロール461とライトコントロールフィルム462の間にデフューザ463が挟み込まれているが、図23の場合と異なり、ライトコントロール461、462、およびデフューザ463の円筒部460−iの凹面側(ユーザ120から見て後方)に、円筒部460−iと平行に、円柱レンズ464−i(i=1,2,3,・・・)が配置されている。円柱レンズ464−iは、円形の切断面が得られる平面と平行な光線を1つの焦点に集光する機能があり、ユーザ120が、円柱レンズ464を用いたスクリーン101を通して光(画像)を観察することにより、より高輝度の画像を得ることができる。
In the case of rear projection, the
なお、図28に示されるスクリーン101において、円柱レンズ464−iとデフューザ463の間の距離が、円柱レンズ464−iの焦点距離と同じになるように、ライトコントロール461、462、デフューザ463、および円柱レンズ464−iが配置される。
In the
図29は、図23に示されるスクリーン101の、さらに別の構成例を示す図である。この例では、やはり、ライトコントロール461とライトコントロールフィルム462の間にデフューザ463が挟み込まれている。図23の場合、スクリーン101は、ライトコントロール461、462およびデフューザ463が、ユーザ120側が突面となるように、水平方向に繰り返し湾曲され、同じ形状の円筒部460−iが水平方向にならべられた形状とされているのに対して、この例では、スクリーン101が、ライトコントロール461、462およびデフューザ463が、その水平方向に、前方(ユーザ120側)と後方(ユーザ120の反対側)にも交互に、円筒部が形成され、結局、全体として波型の形状とされている。このような形状にすることで、図23の場合と比較して、スクリーン101をより簡単に加工することができる。
FIG. 29 is a diagram showing still another configuration example of the
なお、図23、図28または図29に示されるスクリーン101の形状は、図7の場合と同様に、平面を湾曲させ、スクリーン101が、ユーザ120に対して凹面となるように構成してもよい。
The shape of the
また、図21または図22を参照して上述したように、水平方向と垂直方向に視差のある画像を提供する場合、ライトコントロールフィルムを用いたスクリーン101は、図30または図31に示されるように構成される。図30は、背面投影を行う場合のスクリーン101の構成例を示す図であり、同図においては、図23と同様に、ライトコントロールフィルム461、462およびデフューザ463が配置され、その背面(ユーザ120の反対側)にライトコントロール461を90°回転させた形状となるライトコントロールフィルム471が配置されている。すなわち、ライトコントロールフィルム471は、円筒部の凹面側がユーザ120を指向するように、かつ、円筒部が垂直方向に並ぶように形成されている。
Further, as described above with reference to FIG. 21 or FIG. 22, when providing an image having parallax in the horizontal direction and the vertical direction, the
図31は、前面投影を行う場合のスクリーン101の構成例を示す図であり、同図においては、図23に示されたライトコントロールフィルム461、462およびデフューザ463を90°回転させ(円筒部が垂直方向に並ぶように配置され)、さらに円筒部の凹面が、ユーザ120側を指向するように(図23のスクリーン101を90°回転させて、その裏と表を逆にしたように)配置される。そして、その前面(ユーザ120側)に、ライトコントロールフィルム471が、図23と同様に、円筒部の突面がユーザ120側となるように、かつ、円筒部が水平方向に並ぶように配置されている。
FIG. 31 is a diagram showing a configuration example of the
次に、図3の画像処理部64の構成例について説明する。図32は、画像処理部64の構成例を示すブロック図である。同図において、表示部521は、プロジェクタ63−1乃至63−5に供給する画像信号を出力するブロックであり、表示部521には、複数のプロジェクタに画像信号を供給するための複数の端子(例えば5個)が設けられており、それぞれの端子にプロジェクタ63−1乃至63−5が接続される。
Next, a configuration example of the
撮像部522は、カメラ61−1乃至61−5から供給される画像信号を取得するブロックであり、複数のカメラの画像信号を取得するための複数の端子(例えば5個)が設けられており、それぞれの端子にカメラ61−1乃至61−5が接続される。
The
なお、この例では、カメラ61−1乃至61−5とプロジェクタ63−1乃至63−5は、スクリーンの特性、および前面投影かまたは背面投影かが考慮され、上述したように配置される。すなわち、図8または図11に示されるようなスクリーンに前面投影する場合、カメラ61−1乃至61−5とプロジェクタ63−1乃至63−5は、図4に示されるような位置の関係で配置され、背面投影する場合、カメラ61−1乃至61−5とプロジェクタ63−1乃至63−5は、図16に示されるような位置の関係で配置される(楕円ミラーを利用する場合、プロジェクタ63の具体的な配置は、図20のようになる)。
In this example, the cameras 61-1 to 61-5 and the projectors 63-1 to 63-5 are arranged as described above in consideration of screen characteristics and front projection or rear projection. That is, when the front projection is performed on the screen as shown in FIG. 8 or FIG. 11, the cameras 61-1 through 61-5 and the projectors 63-1 through 63-5 are arranged in a positional relationship as shown in FIG. When rear projection is performed, the cameras 61-1 to 61-5 and the projectors 63-1 to 63-5 are arranged in a positional relationship as shown in FIG. 16 (in the case of using an elliptical mirror, the
図23、図28または図29に示されるようなスクリーンに前面投影する場合、カメラ61−1乃至61−5とプロジェクタ63−1乃至63−5は、図24に示されるような位置の関係で配置され、背面投影する場合、カメラ61−1乃至61−5とプロジェクタ63−1乃至63−5は、図26に示されるような位置の関係で配置される(楕円ミラーを利用する場合、プロジェクタ63の具体的な配置は、図27のようになる)。 When the front projection is performed on the screen as shown in FIG. 23, FIG. 28 or FIG. 29, the cameras 61-1 to 61-5 and the projectors 63-1 to 63-5 are in the positional relationship as shown in FIG. When arranged and rear-projected, the cameras 61-1 to 61-5 and the projectors 63-1 to 63-5 are arranged in a positional relationship as shown in FIG. 26 (when an elliptical mirror is used, the projector The specific arrangement of 63 is as shown in FIG.
なお、立体的な画像を表示するスクリーンの例として、図8、図11、図23、図28、または図29を参照して上述したが、実際に用いられるスクリーンは、上述したようなものに限られるわけではなく、プロジェクタから投影した光(画像)を、ユーザが観察する場合、投影された光を、ユーザの水平方向の視差に対応するように反射するスクリーンであればどのようなものであっても構わない。 In addition, as an example of a screen for displaying a stereoscopic image, it has been described above with reference to FIG. 8, FIG. 11, FIG. 23, FIG. 28, or FIG. The screen is not limited, and when the user observes the light (image) projected from the projector, any screen that reflects the projected light so as to correspond to the horizontal parallax of the user can be used. It does not matter.
幾何補正データベース523は、例えば、ハードディスク(HDD)などで構成され、後述する幾何補正を行うために必要となるデータが記憶されるデータベースである。
The
ストレージ525は、撮像部522から供給される画像データを一時的に記憶するメモリであり、入出力部526は、外部から供給されるデータの入力を受け付け、または画像処理部64により生成されるデータを外部の記録媒体または伝送媒体(ネットワークなど)に出力する。制御部524は、予め設定されるプログラム、または入出力部526を介して入力されるコマンドなどに基づいて、画像処理部64の各部を制御し、各種の処理を実行する。
The
撮像部522は、複数のカメラ61−1乃至61−5から供給される複数の画像信号を取得し、各画像信号をA/D変換し、複数の画像データとして、幾何補正処理(図3の幾何補正部62−1乃至62−5の処理)を行い、ストレージ525に出力する。制御部524は、ストレージ525に記憶されている各画像データを、所定の方式で圧縮符号化し、圧縮符号化された複数の画像データを、多重化し、1つのデータストリームとして、入出力部526に出力する。また、制御部524は、入出力部526に入力されたデータストリームを分離して、圧縮符号化された複数の画像データとし、それらの画像データを復号して表示部521に出力する。表示部521は、制御部524から供給された各画像データをD/A変化し、各画像信号を、その画像信号に対応するプロジェクタ63−1乃至63−5が接続される端子に出力する。
The
次に、図33を参照して、画像処理部64による撮像処理について説明する。この処理は、例えば、ユーザにより、入出力部526を介して、撮像を指令するコマンドが入力されたとき実行される。
Next, with reference to FIG. 33, the imaging process by the
ステップS1において、撮像部522は、被写体を撮影(撮像)する。このとき、カメラ61−1乃至61−5から取得された画像信号が、A/D変換され、5つの画像データとして、ストレージ525に出力される。なお、カメラ61―1乃至61−5により撮影される画像は、動画であってもよいし、静止画であってもよい。
In step S1, the
ステップS2において、ストレージ525は、ステップS1で生成された5つの画像データをカメラ61−1乃至61−5に対応付けて記憶する。ステップS3において、制御部524は、ストレージ525に記憶された各画像データを、例えば、MPEG(Moving Picture Expert Group)などの方式により、圧縮符号化する。この結果、カメラ61−1乃至61−5に対応付けられた、5つの圧縮符号化データが生成される。
In step S2, the
ステップS4において、制御部524は、ステップS3の処理で生成された5つの圧縮符号化データを多重化し、1つのデータストリームを生成し、データストリームを入出力部526に出力する。ステップS5において、入出力部526は、ステップS4で生成されたデータストリームを、例えば、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に記録する。なお、ステップS5においては、データストリームがネットワークなどを介して、他の装置に送信されるようにしてもよい。
In step S4, the
このようにして、複数のカメラで撮影された画像が、画像データとして出力される。 In this way, images taken by a plurality of cameras are output as image data.
次に、図34を参照して、幾何補正データベース構築処理について説明する。この処理は、例えば、ユーザにより、入出力部526を介して、データベース構築処理を指令するコマンドが入力されたとき実行される。 Next, the geometric correction database construction process will be described with reference to FIG. This process is executed, for example, when a user inputs a command for instructing a database construction process via the input / output unit 526.
カメラ61とプロジェクタ63の位置の関係については上述したが、実際に画像を投影する場合、カメラ61が3次元の被写体を撮影するときの被写体に対する画角と、プロジェクタ63が2次元のスクリーンに画像を投影するときのスクリーンに対する投影角を一致させることは困難であり、実際にスクリーンに投影された画像を観察すると、画像が歪んで見えてしまう場合がある。
Although the relationship between the positions of the camera 61 and the
このため、本発明においては、画像を投影するとき、カメラ61が被写体を撮影したときの画角に対応して、プロジェクタ63からスクリーンに投影された画像が、歪みなく観察されるように幾何補正処理を行う。この幾何補正処理を行うために、幾何補正データベース523が必要となる。幾何補正データベース523は、プロジェクタ63に入力される画像信号における画素の位置と、スクリーンに投影された画像の画素の位置が、対応付けて記憶されることにより構成される。
Therefore, in the present invention, when projecting an image, geometric correction is performed so that the image projected from the
ステップS21において、表示部521は、画像を投影する。このとき、プロジェクタ63から、多数の画像センサが規則的に配置されたスクリーンに対して画像が投影される。スクリーンに配置された各画像センサは、制御部524と接続されており、スクリーン上に投影された画像の中の各点(画素)の光を検出し、それに対応する信号を出力する。これにより、制御部524は、プロジェクタ63に入力される画像信号における画素が、スクリーン上のどの位置に投影されたかを検出することができる。
In step S21, the
ステップS22において、制御部524は、プロジェクタ63に入力される画像信号における画素に対応する、スクリーン上に投影された画像の中の画素の位置を検出する。例えば、図35Aに示されるように、プロジェクタ63に入力される画像信号の中に存在する、図中黒点、十字、または四角で示される3つの画素541、542、または543が、スクリーン上に投影された場合、図35Bに示されるような位置に投影されたとする。このとき、スクリーン上での、画素541、542、または543の位置が検出される。
In step S22, the
ステップS23において、制御部524は、ステップS22で検出されたスクリーン上での画素の位置を、プロジェクタ63に入力される画像信号における画素の位置と対応付けて、幾何補正データベース523に記憶する。これにより、例えば、図36に示されるように、プロジェクタ63に入力される画像信号における画素の位置(プロジェクタ画素位置551)と、スクリーン上での画素の位置(スクリーン画素位置552)が記憶される。この例では、プロジェクタ画素位置551として、2次元座標系で表される3つの点((0,0),(0,1),(0,2))に対応付けられて、スクリーン画素位置552に、2次元座標系で表される3つの点((600,300),(600,299),(600,298))が記憶されている。
In step S <b> 23, the
同様に、プロジェクタ画素位置551として、3つの点((100,20),(100,21),(100,22))に対応付けられて、スクリーン画素位置552に、3つの点((501,291),(500,290),(499,289))が記憶され、プロジェクタ画素位置551として、3つの点((799,597),(799,598),(799,599))に対応付けられて、スクリーン画素位置552に、3つの点((20,4),(20,3),(20,2))が記憶されている。
Similarly, the
このように、全ての画素について、プロジェクタ画素位置551とスクリーン画素位置552が記憶され、さらに、複数のプロジェクタの全て(例えば、プロジェクタ63−1乃至63−5)について、同様の処理が行われることにより、幾何補正データベース523が構築される。このようにすることで、画像を実際に投影する前に、幾何補正データベース523に基づいて、スクリーンに投影される画像を予測することができ、投影される画像に対して所望の幾何補正(例えば、画像の歪みの補正など)を行うことができる。
As described above, the
なお、この例では、幾何補正データベース523のプロジェクタ画素位置551は、2次元座標系で表される点が記憶されるものとして説明したが、そのプロジェクタに投影される画像を取得したカメラの位置を、例えば、3次元座標系で表し、カメラの位置の情報を付加して、5次元(2次元+3次元)座標系で表される点が、プロジェクタ画素位置551に記憶されるようにしてもよい。
In this example, the
次に、図37を参照して、画像処理部64による表示処理について説明する。この処理は、例えば、ユーザにより、入出力部526を介して、表示を指令するコマンドが入力されたとき実行される。
Next, display processing by the
ステップS41において、制御部524は、入出力部526に入力された画像データのデータストリームを読み出す。このとき、例えば、カメラ61−1乃至61−5により撮影された5つの画像データが圧縮符号化され、多重化されたデータストリームが記録されたDVDから、データストリームが読み出される。
In step S41, the
ステップS42において、制御部524は、ステップS41の処理で読み出されたデータストリームを5つの圧縮符号化データに分離し、ステップS43において、ステップS42の処理により分離された5つの圧縮符号化データを復号し、5つの画像データを生成する。
In step S42, the
ステップS44において、制御部524は、各画像データに対する幾何補正を行う。このとき、図34を参照して上述した処理により構築された幾何補正データベース523に基づいて、5の画像データのそれぞれに対して、例えば、画角の補正、楕円ミラー、球面ミラー、各装置の位置による歪みの補正、などの処理が行われ、画像データが補正される。
In step S44, the
ステップS45において、表示部521は、ステップS44で、幾何補正された5の画像データを、それぞれの画像データに対応するプロジェクタ(プロジェクタ63−1乃至63−5)が接続される端子に出力する。
In step S45, the
このようにして立体的な画像が表示される。 In this way, a stereoscopic image is displayed.
なお、この例では、図23の撮像処理において撮影した画像データをDVDに記録し、図37の表示処理において、表示する画像データをDVDから読み出すようにしたが、図23の撮像処理において撮影した画像データが、そのまま、図37の表示処理における表示する画像データとして読み出されるようにしてもよい。すなわち、撮影した画像がリアルタイムで表示されるようにしてもよい。 In this example, the image data captured in the imaging process of FIG. 23 is recorded on a DVD, and the image data to be displayed is read from the DVD in the display process of FIG. 37, but the image data captured in the imaging process of FIG. The image data may be read as it is as image data to be displayed in the display process of FIG. That is, the captured image may be displayed in real time.
また、この例では、1台の装置で、撮像と表示の両方を行う例について説明したが、図32(図3)の画像表示装置60を、撮像装置と表示装置に分けて構成してもよい。
Further, in this example, the example in which both the imaging and the display are performed by one apparatus has been described, but the
なお、上述した一連の処理をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば図38に示されるような汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。 It does not matter whether the above-described series of processing is realized by hardware or software. When the above-described series of processing is executed by software, a program constituting the software executes various functions by installing a computer incorporated in dedicated hardware or various programs. For example, a general-purpose personal computer as shown in FIG. 38 is installed from a network or a recording medium.
図38において、CPU(Central Processing Unit)901は、ROM(Read Only Memory)902に記憶されているプログラム、または記憶部908からRAM(Random Access Memory)903にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM903にはまた、CPU901が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
In FIG. 38, a CPU (Central Processing Unit) 901 executes various processes according to a program stored in a ROM (Read Only Memory) 902 or a program loaded from a
CPU901、ROM902、およびRAM903は、バス904を介して相互に接続されている。このバス904にはまた、入出力インタフェース905も接続されている。
The
入出力インタフェース905には、キーボード、マウスなどよりなる入力部906、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ(表示部)、並びにスピーカなどよりなる出力部907、ハードディスクなどより構成される記憶部908、モデム、ターミナルアダプタなどより構成される通信部909が接続されている。通信部909は、インターネットなどのネットワークを介しての通信処理を行う。
The input /
入出力インタフェース905にはまた、必要に応じてドライブ910が接続され、ドライブ910には、本発明のプログラムが記録された記録媒体として、例えば、リムーバブルメディア911が装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部908にインストールされる。
A
なお、本明細書において上述した一連の処理を実行するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。 Note that the steps of executing the series of processes described above in this specification are performed in parallel or individually even if they are not necessarily processed in time series, as well as processes performed in time series in the order described. The processing to be performed is also included.
60 画像表示装置, 61―1乃至61−5 カメラ, 62―1乃至62−5 幾何補正部, 63―1乃至63−5 プロジェクタ, 64 画像処理部, 101 スクリーン, 181 円柱レンズアレイ, 182 表示板, 183 円柱レンズアレイ, 184 デフューザ, 185 円柱レンズアレイ, 191 屈折率分布レンズアレイ, 193,194 屈折率分布レンズアレイ, 342 楕円ミラー, 401,402 球面レンズアレイ, 421,422 屈折率分布レンズアレイ, 461,462 ライトコントロールフィルム, 463 デフューザ, 464 円柱レンズ, 521 表示部, 522 撮像部, 523 幾何補正データベース, 524 制御部 60 image display device, 61-1 to 61-5 camera, 62-1 to 62-5 geometric correction unit, 63-1 to 63-5 projector, 64 image processing unit, 101 screen, 181 cylindrical lens array, 182 display board , 183 cylindrical lens array, 184 diffuser, 185 cylindrical lens array, 191 gradient index lens array, 193, 194 gradient index lens array, 342 elliptical mirror, 401, 402 spherical lens array, 421, 422 gradient index lens array, 461, 462 Light control film, 463 diffuser, 464 cylindrical lens, 521 display unit, 522 imaging unit, 523 geometric correction database, 524 control unit
Claims (10)
投影される画像が結像する表示板と、
前記表示板の前記ユーザが観察する面と反対側に予め設定された距離だけ離れて配置され、入射された投影される画像の光を前記表示板に結像する第1の平面状の光学素子と、
前記表示板の前記ユーザが観察する面側に予め設定された距離だけ離れて配置され、前記表示板に結像した画像の光を出射する第2の平面状の光学素子とを備え、
前記画像は、前記スクリーンの背面の複数の異なる位置から投影され、
前記投影される画像の中心線を前記表示板上で重ね合わせた場合に、前記表示板に表示される画像を中心として線対称の関係となる複数の位置から前記画像が投影される
ことを特徴とするスクリーン。 Images taken at a plurality of different positions are projected from a plurality of different positions corresponding to the positions at which the images were taken, and presents a stereoscopic image to the user,
A display board on which a projected image is formed;
A first planar optical element that is arranged at a predetermined distance away from the surface of the display plate that is viewed by the user and that forms an incident projected image light on the display plate. When,
A second planar optical element that is arranged at a predetermined distance away from the surface of the display plate that the user observes and emits light of an image formed on the display plate;
The image is projected from a plurality of different positions on the back of the screen;
When the center line of the projected image is superimposed on the display board, the image is projected from a plurality of positions having a line-symmetric relationship with respect to the image displayed on the display board. And the screen.
ことを特徴とする請求項1に記載のスクリーン。 The screen according to claim 1, wherein each of the first and second planar optical elements is a cylindrical lens array in which cylindrical lenses are arranged at equal intervals in the horizontal direction.
ことを特徴とする請求項1に記載のスクリーン。 2. The screen according to claim 1, wherein the first and second planar optical elements are refractive index distribution lens arrays in which rectangular refractive index distribution lenses are arranged at equal intervals in the horizontal direction. .
ことを特徴とする請求項1に記載のスクリーン。 2. The screen according to claim 1, wherein the first and second planar optical elements are spherical lens arrays in which spherical lenses are arranged at equal intervals in a horizontal direction and a vertical direction.
ことを特徴とする請求項1に記載のスクリーン The first and second planar optical elements are refractive index distribution lens arrays in which circular refractive index distribution lenses are arranged at equal intervals in the horizontal direction and the vertical direction. Listed screen
投影される画像が結像する平面状の表示板と、
前記表示板を挟み込むように接合された2枚のライトコントロールフィルムとを有し、
前記表示板と前記2枚のライトコントロールフィルムは、前記ユーザが観察する方向またはその逆方向に突出した円筒部が、水平方向に等間隔に並べて形成されており、前記ライトコントロールフィルムは、前記円筒部の周方向に角度依存性を有するように配置されている
ことを特徴とするスクリーン。 A screen that projects images taken at a plurality of different positions and presents a stereoscopic image to the user,
A flat display board on which the projected image is formed;
Two light control films joined so as to sandwich the display board,
The display panel and the two light control films are formed by arranging cylindrical portions protruding in the direction observed by the user or in the opposite direction at equal intervals in the horizontal direction. A screen characterized in that it is arranged so as to have an angle dependency in the circumferential direction of the part.
ことを特徴とする請求項6に記載のスクリーン。 The screen according to claim 6, wherein a cylindrical lens is disposed on a concave surface side of the cylindrical portion of the display plate and the two light control films.
ことを特徴とする請求項6に記載のスクリーン。 The display panel and the two light control films are further formed with a cylindrical portion protruding in a direction opposite to a direction observed by the user so as to be a wave shape as a whole. Item 7. The screen according to Item 6.
前記画像は、前記スクリーンを前記ユーザが観察する方向と反対の方向から投影される
ことを特徴とする請求項6に記載のスクリーン。 Cylindrical portions whose concave surfaces are directed to the user are repeatedly formed at equal intervals in the vertical direction, and another light control film having an angle dependency in the circumferential direction of the cylindrical portion is observed by the user. Is further arranged on the opposite side of the surface
The screen according to claim 6, wherein the image is projected from a direction opposite to a direction in which the user observes the screen.
前記表示板と前記2枚のライトコントロールフィルムは、前記ユーザに対して凹面が指向する円筒部が、垂直方向に等間隔に繰り返し並べて配置され、
前記画像は、前記ユーザが観察する方向から投影される
ことを特徴とする請求項6に記載のスクリーン。 Another light control film formed such that the cylindrical surfaces are repeatedly arranged at equal intervals in the horizontal direction and the protruding surface of the cylindrical portion is on the observation surface side of the user is on the surface side observed by the user. Further arranged,
The display plate and the two light control films are arranged such that the cylindrical portions having concave surfaces directed to the user are repeatedly arranged at equal intervals in the vertical direction,
The screen according to claim 6, wherein the image is projected from a direction observed by the user.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003353159A JP4427716B2 (en) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | screen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003353159A JP4427716B2 (en) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | screen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005123664A JP2005123664A (en) | 2005-05-12 |
JP4427716B2 true JP4427716B2 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=34611517
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003353159A Expired - Fee Related JP4427716B2 (en) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | screen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4427716B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009521010A (en) | 2005-12-23 | 2009-05-28 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Rear projector and rear projection method |
CN102203661A (en) * | 2008-10-31 | 2011-09-28 | 惠普开发有限公司 | Autostereoscopic display of an image |
CN101939703B (en) * | 2008-12-25 | 2011-08-31 | 深圳市泛彩溢实业有限公司 | Hologram three-dimensional image information collecting device and method, reproduction device and method |
JP4833304B2 (en) * | 2009-02-12 | 2011-12-07 | 日本放送協会 | Imaging device |
JP6259580B2 (en) * | 2013-03-27 | 2018-01-10 | 株式会社東芝 | Image display apparatus and printing method |
KR101413603B1 (en) | 2014-01-21 | 2014-08-06 | (주) 피디케이리미티드 | 3 dimensional image display system and method using video image with visual correction function |
KR101638412B1 (en) * | 2014-08-19 | 2016-07-21 | 한국과학기술연구원 | A three-dimensional image display apparatus using projection optical system of laser beam scanning type |
CN114038410B (en) * | 2021-11-26 | 2022-09-30 | 卡莱特云科技股份有限公司 | LED display screen automatic correction method and device based on stepping motor |
-
2003
- 2003-10-14 JP JP2003353159A patent/JP4427716B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005123664A (en) | 2005-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8289380B2 (en) | Polarized stereoscopic display device and method | |
JP3966830B2 (en) | 3D display device | |
JP4404146B2 (en) | Projection type 3D image reproduction device | |
US20080291269A1 (en) | 3d image display method and system thereof | |
JP2001255493A (en) | Stereoscopic two-dimensional image display device and image display method | |
US9477305B2 (en) | Stereoscopic image display apparatus and computer-readable recording medium storing program thereon | |
US20120327199A1 (en) | Autostereoscopic display with modulating screen having multiple sectional images | |
TWI584046B (en) | Multi-view display device | |
US20120133893A1 (en) | 3d image convertible projection optical system | |
JP4427716B2 (en) | screen | |
KR20090105749A (en) | Integral imaging display system using real and virtual modes | |
JP4272464B2 (en) | Stereoscopic image correction apparatus and method | |
US20140347725A1 (en) | Image display device and optical device | |
JP4741395B2 (en) | 3D image display device | |
CN115836522A (en) | 3D display device with processor for correcting pseudo-stereoscopic effect | |
JP4619412B2 (en) | Stereoscopic image recording / playback system | |
JPH0583746A (en) | Three-dimension display device | |
KR102172408B1 (en) | Three-dimensional image projection apparatus | |
US20060083437A1 (en) | Three-dimensional image display apparatus | |
KR20050076946A (en) | Display apparatus and method of three dimensional image | |
JP2014153602A (en) | Optical plate and space image display device | |
JP4360180B2 (en) | 3D image shooting device | |
JP3528392B2 (en) | Pseudo three-dimensional image display device | |
JP3463960B2 (en) | 3D image display device | |
JP6232229B2 (en) | 3D image display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061011 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090831 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090910 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091029 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091119 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091202 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131225 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |