JP2014191128A - 多指向映像表示装置及び多指向映像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】観察不向き領域を小さくすることができ、スクリーンの大型化に伴って観察可能領域が遠くなるという問題を解決することができる多指向映像表示装置を提供する。
【解決手段】映像を映し出すスクリーンと、スクリーンの後方に配置され、映像光をスクリーンに対してそれぞれ異なる投影角度で投影する複数のプロジェクタとを備えた多指向映像表示装置であって、スクリーンは、各プロジェクタの映像光の隣り合う観察可能領域の一部が接するように映像光の角度を変える投影映像角度変換手段を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、観察者の位置に応じて異なる映像を提示する多指向映像表示装置及び多指向映像表示方法に関する。

観察者がカメラの向きを操作したり、複数のカメラを切り替えたりして視点位置を変えて観察する装置は、監視やＷＥＢカメラなど多くの分野などで多く商用化されている。一方で、観察者がコントローラやボタンなどでカメラを操作したり、切り替えたりするのではなく、観察者の視点位置を動かすことで、それに連動して映像のアングルを変化させて観察することが可能な映像表示装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

非特許文献１に記載の映像表示装置では、観察者の位置と映像が連動するため、カメラで撮影した映像を直感的かつ高い臨場感や存在感をもって観察できるという利点がある。一方で、非特許文献１の映像表示装置においては、カメラと、観察者と、表示装置とが１対１対１で組み合わされるため、映像表示装置の利用者が一人に限られてしまう。すなわち、多人数で同時に遠隔地の観察ができないという問題がある。このような問題を解決するために、同時に多人数が異なる映像を観察可能な多指向映像表示装置が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。

図５は、非特許文献２に記載の多指向映像表示装置の構成を示す図である。図５に示すように、５台のプロジェクタ１−１〜１−５それぞれによって投影された映像は、スクリーン３を介して、観察可能領域Ａ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９、Ａ１０において観察可能である。この多指向映像表示装置においては、観察可能エリアが広く、原理上無限遠まで遠く離れても、異なる映像同士が干渉することなく観察できる視域を持つという特徴を有している。このため、図５に示す多指向映像表示装置を用いることで、多人数が同時に異なる映像を観察することが可能となる。

加藤 慶、他２名、可動式カメラによる社会的テレプレゼンスの強化，情報処理学会論文誌 52(4), 1635-1643, 2011-04-15 小澤史朗、他６名「Novel Multi-View Display using QDA Screenwith Short Projection Distance by Tiled Image Method」，SID Symposium Digest ofTechnical Papers -- June 2011 -- Volume 42, Issue 1, pp. 894-897

しかしながら、非特許文献２に記載の多指向映像表示装置では、図５に示すように、スクリーン３の幅に応じた平行四辺形型の観察不向き領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が形成されてしまう。この観察不向き領域内では異なる映像が干渉してしまうという問題がある。特にスクリーン３を大型化するにつれてこの観察不向き領域の幅が広くなるため、スクリーン３から最も近い観察可能な位置（三角形の観察可能領域の頂点位置）までの距離が長くなってしまい、表示装置の設置が限定的になってしまうという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、観察不向き領域を小さくすることができ、スクリーンの大型化に伴って観察可能領域が遠くなるという問題を解決することができる多指向映像表示装置及び多指向映像表示方法を提供することを目的とする。

本発明は、映像を映し出すスクリーンと、前記スクリーンの後方に配置され、映像光を前記スクリーンに対してそれぞれ異なる投影角度で投影する複数のプロジェクタとを備えた多指向映像表示装置であって、前記スクリーンは、各前記プロジェクタの前記映像光の隣り合う観察可能領域の一部が接するように前記映像光の角度を変える投影映像角度変換手段を備えたことを特徴とする。

本発明は、映像を映し出すスクリーンと、前記スクリーンの後方に配置され、映像光を前記スクリーンに対してそれぞれ異なる投影角度で投影する複数のプロジェクタとを備えた多指向映像表示装置が行う多指向映像表示方法であって、前記スクリーンが、前記スクリーンから出射する前記映像光の隣り合う観察可能領域の一部が接するように前記映像光の角度を変えるステップを有することを特徴とする。

本発明によれば、観察不向き領域を小さくすることができ、スクリーンの大型化に伴って観察可能領域が遠くなるという問題を解決することができるという効果が得られる。

本発明の一実施形態の構成を示す模式図である。 図１に示す多指向映像表示装置の構成を示すブロック図である。 図２に示すスクリーン２の詳細な構成を示す図である。 プロジェクタと、スクリーンと、空間結像アイリス面との関係を示す図である。 従来技術による多指向映像表示装置の構成を示す図である

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による多指向映像表示装置を説明する。図１は同実施形態の構成を示す模式図である。この図において、図５に示す従来の装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す装置が従来の装置と異なる点は、スクリーン２が設けられている点と、観察可能領域の形状が三角形ではない点である。図１に示す多指向映像表示装置は、複数の光学フィルムによって構成するスクリーン２と５台のプロジェクタ１−１〜１−５を組み合わせることによって、無限遠五角形観察領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５を構成することができる。このため、観察に適した近距離（空間結像アイリス面）において、観察に適した領域の幅が最大となると同時に、非特許文献２と同様に原理上無限遠まで遠く離れても異なる映像同士が干渉することなく観察できる視域を持つという特徴を兼ね備えている。

次に、図２を参照して、図１に示す多指向映像表示装置の構成を説明する。図２は、図１に示す多指向映像表示装置の構成を示すブロック図である。図２において、符号１０は、５台のプロジェクタ１−１〜１−５から映像を投影するための映像信号を出力する映像信号出力装置である。図１、図２においては、プロジェクタを５台備えた構成を示したが、必要に応じて、プロジェクタの数を増減してもよい。

符号２は、複数の光学フィルムによって構成するスクリーンであり、所定の大きさの平面で構成する。スクリーン２は、投影映像角度変換部２１と、映像横拡散部２２と、映像縦拡散部２３とから構成する。５台のプロジェクタ１−１〜１−５から投影された映像は、スクリーン２に映し出される。投影映像角度変換部２１は、プロジェクタ１−１〜１−５が投影した映像の光の角度を変換する。投影映像角度変換部２１には、焦点距離がｆのフレネルレンズ等の光学フィルムなどを用いることができる。

映像横拡散部２２は、投影映像角度変換部２１にて角度変換された映像を水平方向に対して拡散する。映像横拡散部２２には、レンティキュラーレンズなどを用いることができる。映像縦拡散部２３は、映像横拡散部２２にて水平拡散された映像が、観察位置の上下位置に関わらず観察できるようにするために垂直方向に対して拡散する。映像縦拡散部２３には、レンティキュラーレンズなどを用いることができる。

次に、図３を参照して、図２に示すスクリーン２の詳細な構成を説明する。図３は、図２に示すスクリーン２の詳細な構成を示す図である。図３において、符号２１１は、投影映像角度変換部２１として機能する焦点距離がｆのフレネルレンズである。符号２２１は、映像横拡散部２２として機能する横拡散用レンティキュラーレンズである。符号２３１は、映像縦拡散部２３として機能する縦拡散用レンティキュラーレンズである。スクリーン２は、フレネルレンズ２１１、横拡散用レンティキュラーレンズ２２１、縦拡散用レンティキュラーレンズ２３１の順で配置される構成である。フレネルレンズ２１１がプロジェクタ１−１〜１−５の配置側であり、縦拡散用レンティキュラーレンズ２３１が観察者側である。

次に、図４を参照して、スクリーン２の幾何学的な関係について説明する。図４は、５台あるプロジェクタのうち、１台のプロジェクタ１−３と、スクリーン２と、像が結像する空間結像アイリス面との関係を示す図である。本実施形態においては、水平方向の観察不向き領域を小さくすることが目的であるため、図４に示す位置関係の図は、プロジェクタ１−３、スクリーン２を上方から見た図にしている。また、５台のプロジェクタのうち、中央に配置されるプロジェクタ１−３を例にして説明するが、他のプロジェクタ１−１、１−２、１−４、１−５についても同様である。

図４において、ａをプロジェクタ１−３からスクリーン２までの距離、ｂをスクリーン２から予め決めた最適観察距離（最適観察距離の位置を空間結像アイリス面という）、Ｗをスクリーンの幅（水平方向）、Ｌを最適観察距離における視域の幅（水平方向）とする。また、フレネルレンズ２１１の焦点距離をｆ、フレネルレンズ２１１の集光角度をθ_１、横拡散用レンティキュラーレンズ２２１の拡散角度をθ_２とする。ここで、Ｌ＞Ｗ、θ_１＜θ_２とする。

幾何計算により、（１）式、（２）式、（３）式が成り立つ。

このとき、焦点距離ｆ、スクリーン２の幅Ｗ、拡散角度θ_２を予め定数として決めた場合、無限遠五角形観察領域Ｃを構成するために必要な条件は、Ｌ＞Ｗを満たすＬを決定し、（３）式によって最適観察距離ｂを決定する。そして、予め決められた焦点距離ｆと、（３）式によって求めた最適観察距離ｂを用いて、（１）式より距離ａを求める。これらの式によって求めた距離ａと最適観察距離ｂになるように、プロジェクタ１−１〜１−５とスクリーン２と位置関係を調整することにより、無限遠五角形観察領域を構成することが可能となる。また、スクリーン２から最も近い観察可能な距離（最短観察可能距離）Ｃは、（４）式によって求められる。

このように、従来技術による多指向映像表示装置に比べて最短観察可能距離Ｃを短くできるため、従来の課題であった表示装置の大型化に応じて最短観察可能距離Ｃが長くなり、観察に適した近距離での観察ができないという問題を解決することができる。前述した無限遠五角形観察領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５（図１参照）においては、観察に最適な距離ｂにおいては、５つの異なる映像が観察不向き領域を経ることなく連続的に切り替わることになる。また、最適観察距離よりも大きな距離で観察した場合においても、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５における各映像が無限遠まで混ざることなく観察することができる。これにより、表示装置の設置形態に柔軟性を持たせることが可能になる。

以上説明したように、多指向映像表現技術による表示装置において、スクリーン内に投影映像角度変換部（フレネルレンズ）を設け、視域を五角形状にすることにより、広範囲にわたる視域を実現することができ、多くの観察者が同時かつ広範囲で観察することができるようになる。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。

観察不向き領域を小さくすることができ、スクリーンの大型化に伴って観察可能領域が遠くなるという問題を解決することが不可欠な用途に適用できる。

１−１〜１−５・・・プロジェクタ、２・・・スクリーン、２１・・・投影映像角度変換部、２２・・・映像横拡散部、２３・・・映像縦拡散部、２１１・・・フレネルレンズ、２２１・・・横拡散用レンティキュラーレンズ、２３１・・・縦拡散用レンティキュラーレンズ、１０・・・映像信号出力装置

Claims (2)

1. 映像を映し出すスクリーンと、前記スクリーンの後方に配置され、映像光を前記スクリーンに対してそれぞれ異なる投影角度で投影する複数のプロジェクタとを備えた多指向映像表示装置であって、
   前記スクリーンは、各前記プロジェクタの前記映像光の隣り合う観察可能領域の一部が接するように前記映像光の角度を変える投影映像角度変換手段を備えた
   ことを特徴とする多指向映像表示装置。
2. 映像を映し出すスクリーンと、前記スクリーンの後方に配置され、映像光を前記スクリーンに対してそれぞれ異なる投影角度で投影する複数のプロジェクタとを備えた多指向映像表示装置が行う多指向映像表示方法であって、
   前記スクリーンが、前記スクリーンから出射する前記映像光の隣り合う観察可能領域の一部が接するように前記映像光の角度を変えるステップを有することを特徴とする多指向映像表示方法。

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