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公開番号2025070883
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023181482
出願日2023-10-20
発明の名称3次元映像表示装置
出願人日本放送協会
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G02B 30/27 20200101AFI20250424BHJP(光学)
要約【課題】簡易化した構成でポートレート/ランドスケープモードの切替えが可能な3次元映像表示装置を提供する。
【解決手段】3次元映像表示装置1は、原画像生成部と、要素画像群生成部と、要素画像群出力部と、3次元映像表示部10と、を備え、3次元映像表示部10は、要素画像群を表示する要素画像群表示部20及び要素画像群表示部20の出射光が入射する高機能レンチキュラレンズ30を有し、要素画像群表示部20は、右円偏光を出射光とする画素と左円偏光を出射光とする画素とで構成され、高機能レンチキュラレンズ30は、入射する円偏光の回転方向に応じて、第1方向及び第2方向の何れかに周期があるレンチキュラレンズとして機能し、要素画像群出力部は、3次元映像表示部10の向きに基づいて、第1方向に視差がある要素画像群と第2方向に視差がある要素画像群とを切り替えて3次元映像表示部10に出力する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１方向に視差がある要素画像群と前記第１方向に直交する第２方向に視差がある要素画像群とを使用する３次元映像表示装置であって、
前記要素画像群の生成に使用する原画像を生成する原画像生成部と、
前記要素画像群を生成する要素画像群生成部と、
生成された前記要素画像群を出力する要素画像群出力部と、
前記要素画像群によって３次元映像を表示する３次元映像表示部と、を備え、
前記３次元映像表示部は、前記要素画像群を表示する要素画像群表示部及び前記要素画像群表示部の出射光が入射する高機能レンチキュラレンズを有し、
前記要素画像群表示部は、右円偏光を出射光とする画素と左円偏光を出射光とする画素とで構成され、
前記高機能レンチキュラレンズは、入射する円偏光の回転方向に応じて、前記第１方向及び前記第２方向の何れかに周期があるレンチキュラレンズとして機能し、
前記要素画像群出力部は、前記３次元映像表示部の向きに基づいて、前記第１方向に視差がある要素画像群と前記第２方向に視差がある要素画像群とを切り替えて前記３次元映像表示部に出力する、
ことを特徴とする３次元映像表示装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記高機能レンチキュラレンズは、前記第１方向に要素レンズが並ぶ第１偏光回折レンズと、前記第２方向に要素レンズが並ぶ第２偏光回折レンズと、前記第１方向及び前記第２方向に凸レンズが並ぶレンズアレイと、を重ね合わせて形成され、
前記第１偏光回折レンズ及び前記レンズアレイは、前記第１方向におけるレンズピッチが等しく、
前記第２偏光回折レンズ及び前記レンズアレイは、前記第２方向におけるレンズピッチが等しく、
前記第１偏光回折レンズ及び前記第２偏光回折レンズは、右円偏光の入射光と左円偏光の入射光とで焦点距離の符号が反転し、入射光と出射光とで円偏光の回転方向が逆になり、
前記第１偏光回折レンズ、前記第２偏光回折レンズ及び前記レンズアレイの焦点距離の絶対値は同じである、
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元映像表示装置。
【請求項３】
前記レンズアレイは、直線偏光板、１／４波長板及び右円偏光の入射光に対して凸レンズとして動作する第３偏光回折レンズを重ね合わせて形成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の３次元映像表示装置。
【請求項４】
前記３次元映像表示部の姿勢を検出し、前記第１方向及び前記第２方向の何れかを水平方向に指定する姿勢検出部をさらに備え、
前記要素画像群出力部は、水平方向に指定された前記第１方向又は前記第２方向に視差がある要素画像群を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元映像表示装置。
【請求項５】
前記要素画像群生成部は、
前記要素画像群表示部の右円偏光の画素及び左円偏光の画素の一方を用いて前記第１方向に視差がある要素画像群を表示するように、他方の画素値を０として前記要素画像群を生成し、
前記要素画像群表示部の右円偏光の画素及び左円偏光の画素の一方の画素値を０とし、他方を用いて前記第２方向に視差がある要素画像群を表示するように前記要素画像群を生成する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の３次元映像表示装置。
【請求項６】
前記要素画像群表示部に右円偏光の画素及び左円偏光の画素の一方で表示される第１パターン画像を、他方で表示される第２パターン画像によって前記３次元映像表示部が表示する画像と前記原画像との差分情報を用いて生成する第１パターン画像生成部と、
前記第２パターン画像を、前記第１パターン画像によって前記３次元映像表示部が表示する画像と前記原画像との差分情報を用いて生成する第２パターン画像生成部と、
前記第１パターン画像及び前記第２パターン画像の生成を交互に繰り返し実行させる繰り返し実行部と、をさらに備え、
前記第１パターン画像及び前記第２パターン画像を加算合成し、前記３次元映像と前記原画像との誤差が最小化されるように、最適化計算に基づいて前記要素画像群を生成する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の３次元映像表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元映像表示装置に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、両眼の視差を利用する高解像度の裸眼３次元映像表示方式として、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式が知られている。パララックスバリア方式及びレンチキュラレンズ方式は、水平方向に視差を提示する３次元映像表示方式である。パララックスバリア方式は遮光スリットを、レンチキュラレンズ方式はシリンドリカルレンズが一方向に配列されたレンチキュラレンズを液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示デバイスの前面に配置して、左眼及び右眼に異なる映像を提示することができる。
しかし、これらの方式では、例えばスマートフォン端末やタブレット端末の画面で行われるような、縦長表示であるポートレートモードと横長表示であるランドスケープモードとの切替え（以下、縦横表示切替えという）ができない。
この縦横表示切替えを可能にするため、特許文献１では液晶パララックスバリアを使用する方式、特許文献２では液晶レンチキュラレンズを使用する方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－１１９６３４号公報
特開２０１２－１９８４３５号公報
【非特許文献】
【０００４】
J. Kim, Y. Li, M.N. Miskiewicz, C. Oh, M. W. Kudenov, and M.J. Escuti, “Fabrication of ideal geometric-phase holograms with arbitrary wavefronts,” Optica, Vol. 2, No. 11, pp. 958-964 (2015)
C. van Berkel and J.A. Clarke, “Characterization and optimization of 3D-LCD module design,” Proc. Of SPIE, Vol. 3012, pp. 179-187 (1997)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶パララックスバリアや液晶レンチキュラレンズは電圧を印加して駆動する液晶素子であり、駆動のための電極等の部材や駆動回路が必要となる。このため、３次元映像表示装置の構成が複雑化するという問題があった。
本発明は、液晶パララックスバリアや液晶レンチキュラレンズを不要として、簡易化した構成でポートレート／ランドスケープモードの切替えが可能な３次元映像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る３次元映像表示装置は、第１方向に視差がある要素画像群と前記第１方向に直交する第２方向に視差がある要素画像群とを使用する３次元映像表示装置であって、前記要素画像群の生成に使用する原画像を生成する原画像生成部と、前記要素画像群を生成する要素画像群生成部と、生成された前記要素画像群を出力する要素画像群出力部と、前記要素画像群によって３次元映像を表示する３次元映像表示部と、を備え、前記３次元映像表示部は、前記要素画像群を表示する要素画像群表示部及び前記要素画像群表示部の出射光が入射する高機能レンチキュラレンズを有し、前記要素画像群表示部は、右円偏光を出射光とする画素と左円偏光を出射光とする画素とで構成され、前記高機能レンチキュラレンズは、入射する円偏光の回転方向に応じて、前記第１方向及び前記第２方向の何れかに周期があるレンチキュラレンズとして機能し、前記要素画像群出力部は、前記３次元映像表示部の向きに基づいて、前記第１方向に視差がある要素画像群と前記第２方向に視差がある要素画像群とを切り替えて前記３次元映像表示部に出力する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡易化した構成でポートレート／ランドスケープモードの切替えが可能な３次元映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係る３次元映像表示装置の概略を例示する正面図である。
実施形態に係る３次元映像表示装置の概略を例示する正面図である。
実施形態に係る３次元映像表示部の概略を例示する側面図である。
実施形態に係る要素画像群表示部の概略を例示する正面図である。
実施形態に係る要素画像群表示部の概略を例示する正面図である。
実施形態に係る要素画像群表示部のパターニング光学フィルムの概略を例示する正面図である。
実施形態に係る要素画像群表示部のパターニング光学フィルムの概略を例示する正面図である。
実施形態に係る高機能レンチキュラレンズの概略を例示する側面図である。
実施形態に係る高機能レンチキュラレンズの概略を例示する分解斜視図である。
実施形態に係る高機能レンチキュラレンズの入射光及び出射光の概略を例示する上面図である。
実施形態に係る高機能レンチキュラレンズの入射光及び出射光の概略を例示する側面図である。
実施形態に係る高機能レンチキュラレンズの入射光及び出射光の概略を例示する上面図である。
実施形態に係る高機能レンチキュラレンズの入射光及び出射光の概略を例示する側面図である。
第１実施形態に係る３次元映像表示装置の概略を例示するブロック図である。
変形例に係る高機能レンチキュラレンズの概略を例示する側面図である。
第２実施形態の制御部の概略を例示するブロック図である
視点番号及び視点方向を例示する上面図である。
水平多視点画像の生成における仮想カメラ及び共通撮影面を例示する上面図である。
第２実施形態におけるパターン画像と多指向画像との位置関係を説明する上面図である。
第２実施形態におけるパターン画像と多指向画像との位置関係を説明する側面図である。
第２実施形態の制御部における要素画像群の生成処理の流れを例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る３次元映像表示装置１について、図１Ａから図８を参照しながら説明する。３次元映像表示装置１は、両眼の並ぶ方向である水平方向に視差を提示する３次元映像を表示することができる装置である。
図１Ａ及び図１Ｂに例示するように、３次元映像表示装置１は３次元映像表示部１０を備えている。図１Ａ及び図１Ｂは３次元映像表示装置１を正面から見た図であり、３次元映像表示部１０は３次元映像が表示される画面１５として外部から観察される。ここでは、画面１５は長辺及び短辺を有する矩形状である。また、画面１５の短辺の方向を第１方向Ｄ１とし、長辺の方向を第２方向Ｄ２としている。第２方向Ｄ２は第１方向Ｄ１に直交する方向である。
【００１０】
３次元映像表示装置１は縦横表示切替えの機能を有している。図１Ａに例示するように、縦長表示であるポートレートモードでは、画面１５を観る観察者に対する３次元映像表示部１０の姿勢が縦向きであり、画面１５の短辺が水平方向となるように３次元映像を表示する。一方、図１Ｂに例示するように、横長表示であるランドスケープモードでは、観察者に対する３次元映像表示部１０の姿勢が横向きであり、画面１５の長辺が水平方向となるように３次元映像を表示する。
３次元映像表示装置１は、第１方向Ｄ１に視差がある要素画像群と第２方向Ｄ２に視差がある要素画像群とを使用して３次元映像を表示する。ここでは、ポートレートモードで第１方向Ｄ１に視差がある要素画像群を使用し、ランドスケープモードで第２方向Ｄ２に視差がある要素画像群を使用する。なお、要素画像群は高機能レンチキュラレンズの個々の要素レンズに対応する画像である要素画像の組であり、要素レンズの個数と同じ数の要素画像を含んでいる。また、視差の提示方向において、個々の要素画像は視点と同じ数の画素を含んでいる。第１方向（第２方向）に視差がある要素画像群とは、第１方向（第２方向）に視差を提示するための画像を有する要素画像群のことをいう。要素画像群は後記する要素画像群表示部に表示される。
（【００１１】以降は省略されています）

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