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公開番号2025121527
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-20
出願番号2024016965
出願日2024-02-07
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H04N 13/366 20180101AFI20250813BHJP(電気通信技術)
要約【課題】視域と奥行き再現範囲との両方を広くできる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20は、観察者Kの正面に配置された第1立体ディスプレイ30_Aと、第1立体ディスプレイ30_Aに対して垂直に配置された第2立体ディスプレイ30_Bと、第1立体ディスプレイ30_Aに対して斜めに配置されたハーフミラー40と、3次元映像の空間周波数が観視空間周波数で連続するように3次元映像の奥行き再現範囲を合成する演算装置50とを備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
奥行き合成技術及び視点追従技術を用いて、光線再生方式で３次元映像を表示する３次元映像表示装置であって、
観察者の正面に配置され、第１要素画像を表示する光線再生方式の第１立体ディスプレイと、
前記第１立体ディスプレイに対して垂直に配置され、第２要素画像を表示する光線再生方式の第２立体ディスプレイと、
前記第１立体ディスプレイに対して斜めとなるように前記第１立体ディスプレイの手前に配置されたハーフミラーと、
演算装置と、を備え、
前記第２立体ディスプレイは、前記第１立体ディスプレイのナイキスト周波数又は観視空間周波数に応じた奥行き再現範囲だけ前記ハーフミラーから離れており、
前記演算装置は、
前記観察者の視点位置を検出する視点位置検出部と、
前記視点位置に追従するように、所定の視距離で前記第１要素画像を生成する第１要素画像生成部と、
前記ナイキスト周波数又は前記観視空間周波数に応じた奥行き再現範囲だけ前記視距離を離して、前記視点位置に追従するように前記第２要素画像を生成する第２要素画像生成部と、を備え、
前記第１要素画像生成部及び前記第２要素画像生成部は、前記３次元映像の空間周波数が前記ナイキスト周波数又は前記観視空間周波数で連続するように、前記３次元映像の奥行き再現範囲を合成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 2,100 文字）【請求項２】
奥行き合成技術及び視点追従技術を用いて、光線再生方式で３次元映像を表示する３次元映像表示装置であって、
観察者の正面に位置して第１要素画像を表示する第１表示部、及び、前記第１表示部から分割されて第２要素画像を表示する第２表示部を有する光線再生方式の立体ディスプレイと、
前記第１表示部に対して斜めとなるように前記第１表示部の手前に配置されたハーフミラーと、
前記第２表示部に対して斜めとなるように前記第２表示部の手前に配置された反射鏡と、
演算装置と、を備え、
前記第２表示部は、前記立体ディスプレイのナイキスト周波数又は観視空間周波数に応じた奥行き再現範囲だけ前記ハーフミラーから離れており、
前記演算装置は、
前記観察者の視点位置を検出する視点位置検出部と、
前記視点位置に追従するように、所定の視距離で前記第１要素画像を生成する第１要素画像生成部と、
前記ナイキスト周波数又は前記観視空間周波数に応じた奥行き再現範囲だけ前記視距離を離して、前記視点位置に追従するように前記第２要素画像を生成する第２要素画像生成部と、を備え、
前記第１要素画像生成部及び前記第２要素画像生成部は、前記３次元映像の空間周波数が前記ナイキスト周波数又は前記観視空間周波数で連続するように、前記３次元映像の奥行き再現範囲を合成することを特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項３】
奥行き合成技術及び視点追従技術を用いて、光線再生方式で３次元映像を表示する３次元映像表示装置であって、
観察者の正面に位置して第１要素画像を表示する第１表示部、及び、前記第１表示部に対して垂直に位置して第２要素画像を表示する第２表示部を有する折り畳み可能な光線再生方式の立体ディスプレイと、
前記第１表示部に対して斜めとなるように前記第１表示部の手前に配置されたハーフミラーと、
演算装置と、を備え、
前記第２表示部は、前記立体ディスプレイのナイキスト周波数又は観視空間周波数に応じた奥行き再現範囲だけ前記ハーフミラーから離れており、
前記演算装置は、
前記観察者の視点位置を検出する視点位置検出部と、
前記視点位置に追従するように、所定の視距離で前記第１要素画像を生成する第１要素画像生成部と、
前記ナイキスト周波数又は前記観視空間周波数に応じた奥行き再現範囲だけ前記視距離を離して、前記視点位置に追従するように前記第２要素画像を生成する第２要素画像生成部と、を備え、
前記第１要素画像生成部及び前記第２要素画像生成部は、前記３次元映像の空間周波数が前記ナイキスト周波数又は前記観視空間周波数で連続するように、前記３次元映像を合成することを特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項４】
前記第１要素画像生成部は、予め設定した境界位置から手前側の奥行き再現範囲で前記第１要素画像を生成し、
前記第２要素画像生成部は、前記境界位置から奥側の奥行き再現範囲で前記第２要素画像を生成することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の３次元映像表示装置。
【請求項５】
前記光線再生方式は、インテグラル方式であることを特徴とする請求項４に記載の３次元映像表示装置。
【請求項６】
奥行き合成技術及び視点追従技術を用いて、光線再生方式で３次元映像を表示する３次元映像表示装置であって、
観察者の正面に配置され、第１要素画像を表示する光線再生方式の第１立体ディスプレイと、
前記第１立体ディスプレイに対して垂直に配置され、前記第１立体ディスプレイよりも視域が広く、予め生成された第２要素画像を表示する光線再生方式の第２立体ディスプレイと、
前記第１立体ディスプレイに対して斜めとなるように前記第１立体ディスプレイの手前に配置されたハーフミラーと、
演算装置と、を備え、
前記第２立体ディスプレイは、前記第１立体ディスプレイのナイキスト周波数又は観視空間周波数に応じた奥行き再現範囲だけ前記ハーフミラーから離れており、
前記演算装置は、
前記観察者の視点位置を検出する視点位置検出部と、
前記視点位置に追従するように、所定の視距離で前記第１要素画像を生成する第１要素画像生成部と、を備え、
前記第１要素画像生成部は、前記３次元映像の空間周波数が前記ナイキスト周波数又は前記観視空間周波数で連続するように、前記第１要素画像を生成することを特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項７】
前記第１要素画像生成部は、予め設定した境界位置から手前側の奥行き再現範囲で前記第１要素画像を生成することを特徴とする請求項６に記載の３次元映像表示装置。
【請求項８】
前記光線再生方式は、インテグラル方式であることを特徴とする請求項７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、光線再生型の３次元映像表示装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
インテグラル方式は、光線再生型の立体表示方式の一つであり、特殊な眼鏡が不要で全方向視差（フルパララックス）の表示が可能である。図１０（ａ）に示すように、インテグラル３Ｄ撮像装置９Ａは、撮像素子９０と、その前方に配置されたレンズアレイ９１とを備える。レンズアレイ９１は、要素レンズ９２がアレイ状に配列されたものである。インテグラル３Ｄ撮像装置９Ａは、撮像素子９０の画素数と同じ本数の光線を使って被写体αを撮影する。この場合、各要素画像ｅは、被写体αの倒立像が撮影されたものとなる。
【０００３】
図１０（ｂ）に示すように、インテグラル３Ｄ表示装置９Ｂは、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ９３と、その前方に配置されたレンズアレイ９１とを備える。要素レンズ９２と要素画像ｅは対応しており、要素レンズ９２により要素画像ｅが空間中に投影され、空間像が形成される。そして、インテグラル３Ｄ表示装置９Ｂは、フラットパネルディスプレイ９３の画素数と同じ本数の光線を使って、被写体αからの光線を再現する。
【０００４】
インテグラル方式は、多くの視点映像を再現する方式であるため、非常に多くの画素（情報量）が必要となる。インテグラル３Ｄ映像の品質を決定づけるパラメータとして、「視域」、「空間周波数特性（奥行き再現範囲）」、「３Ｄ解像度（要素画像数）」の３つがあげられる。これら３つのパラメータはトレードオフの関係がある。
【０００５】
視域は、３次元映像を連続的に見られる範囲、つまり、観察者が移動できる範囲である。光学設計により決まる視域を「光学視域」と呼ぶ。光学視域の角度θ
ＯＶＺ
は、以下の式（１）で表される。ここで、ｅは要素画像のサイズ、ｆ
ｌ
は要素レンズの焦点距離を表す。
【０００６】
TIFF
2025121527000002.tif
14
151
【０００７】
奥行き再現範囲は、３次元映像の奥行き方向の再現性能を示している。奥行き再現範囲を定義するために、インテグラル３Ｄ映像における空間周波数特性について述べる。上限空間周波数γは、観視空間周波数βとナイキスト周波数β
ｎ
のうちの小さい方の値として、以下の式（２）～式（４）で表される。ここで、ｚはレンズアレイから再生像までの距離（手前が正）、Ｌは視距離、ｐ
ｐ
はフラットパネルディスプレイの画素ピッチ、ｐ
ｌ
は要素レンズのピッチを示す。
【０００８】
TIFF
2025121527000003.tif
41
150
【０００９】
これら式（２）～式（４）に基づいて、インテグラル３Ｄ映像における空間周波数特性は、図１１に示すように、台形状のグラフで描かれる（非特許文献１）。図１１のグラフでは、横軸がレンズアレイ面からの再生像の奥行き位置、縦軸が上限空間周波数を表す。また、ある空間周波数における手前から奥までの最大幅をインテグラル３Ｄ映像における「奥行き再現範囲」と呼ぶ。ある観視空間周波数βにおける奥行き再現範囲Ｄ
ｒ
（β）は、以下の式（５）で近似的に表される。
【００１０】
TIFF
2025121527000004.tif
16
150
（【００１１】以降は省略されています）

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