JP2012048066A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 解決しようとする課題は、臨場感がある映像を表示可能であり、画質の不連続性が知覚されにくい映像表示装置の提供にある。

【解決手段】
上記課題を解決するために、実施態様の映像表示装置では、主映像を表示面に表示する主映像表示装置と、前記表示面の１周辺に配され、前記表示面の１周辺から前記表示面の法線を交差するような投影方向に、副映像を投影する副映像表示装置とを備え、前記副映像表示装置が投影する副映像は前記表示面と重ならない映像表示装置。

【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、映像表示装置に関する。

近年、テレビ放送やストレージデバイスに蓄積された映像を視聴する際に、LCD（Liquid Crystal Display）やPDP（Plasma Display Panel）などのいわゆるFPD（Flat Panel Display）を用いた表示装置が主流となっている。

一般的に、表示装置は居住空間の室内に設置されており、例えば表示装置の周辺には、壁、カーテン、家具、または窓からの光といった室内空間（周辺環境）が広がる。そのため視聴者は、表示装置に表示された映像を視聴すると同時に、映像とは関連性のない室内空間を観察することになる。映像とは非連続性な周辺環境を併せて観察することで、視聴している映像への没入感が阻害される。このため、例えば映画館においては、周辺を暗くして映像のみが見えるようにしている。

映像と周辺環境との不連続性を解決するために、表示装置の周囲に照明によって映像と関連する色や輝度の変化を与える技術がある。また、映像と関連した映像情報を投射することにより、前述した不連続性を低減して臨場感を高める技術が検討されている。

例えば、テレビ受信機の後ろの壁面に主映像を取り巻く映像を映写する技術が提案されている。また、例えば投影装置で、主表示領域の周囲の領域には、主表示領域に表示するビデオ表示よりも品質が低いサラウンドビデオ表示を表示する技術が提案されている。

しかしながら、検討の結果、前述の技術で開示されている、主映像を投影する面と副映像を投影する面が略平行なレイアウトでは、主映像と副映像の不連続性が視聴者に知覚されやすいことが明らかになった。例えば、主映像に対して副映像の画質（解像度、コントラスト、輝度）が低いと、画質の不連続性が強い違和感をもたらす。また、ドリー映像（被写体に近づいたり遠ざかったりするカメラワークで撮像された映像）やフォロー映像（被写体を追跡するカメラワークで撮像された映像）では、臨場感の向上が限定的であることが明らかになった。

特開２００７−２７２２３０号公報 特開２００７−２９５５５９号公報

本発明が解決しようとする課題は、臨場感がある映像を表示可能であり、画質の不連続性が知覚されにくい映像表示装置の提供にある。

上記課題を解決するために、実施態様の映像表示装置では、主映像を表示面に表示する主映像表示装置と、前記表示面の１周辺に配され、前記表示面の１周辺から前記表示面の法線を交差するような投影方向に、副映像を投影する副映像表示装置とを備え、前記副映像表示装置が投影する副映像は前記表示面と重ならない映像表示装置。

第１の実施形態の映像表示装置を示すブロック図。 第１の実施形態の映像表示装置を正面からみた図。 第１の実施の形態の映像表示装置を上方からみた図。 第１の実施形態の映像表示装置の変形例を示す図。 第３の実施形態の映像表示装置を正面からみた図。 第４の実施形態の映像表示装置を正面から見た図。 第４の実施形態の映像表示装置を上方から見た図。 第５の形態の映像表示装置を正面からみた図。 第１の形態の映像表示装置の変形例を正面からみた図。

本発明の実施形態について説明する。なお、互いに同様の動作をする構成や処理には共通の符号を付して、重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の映像表示装置を示すブロック図である。図１の映像表示装置は、入力された入力映像を主映像として表示する主映像表示装置１と、入力映像から１または複数の副映像を生成する副映像生成部２０と、副映像生成部２０が生成した１または複数の副映像を表示する副映像表示装置２１とを備える。

入力映像は、あらゆる機器または媒体から入力される映像であって構わない。例えば、ＨＤＤなどの記録媒体から、ネットワークを介して接続された外部装置（図示しない）から、又はＴＶなどの放送波から入力された信号であってよい。

主映像装置１は、その表示面上に映像等の情報を表示可能であればよい。例えば、液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬパネルや、プラズマディスプレイパネル、ＣＲＴ等を用いてもよい。または、プロジェクタとスクリーンであっても構わない。

副映像生成部２０は、入力映像から副映像を生成する。副映像は、どの様な手法で生成してもよい。例えば入力映像からオプティカルフローを利用して副映像を生成してもよい。また、単純に入力映像のうち副映像を投影する辺に対応する画像領域を伸長して副映像を生成しても良い。なお、副映像は、面が傾いているためその補正を行うのが好ましい。

副映像表示装置２１は、主映像装置１の周辺のカーテン、家具といった室内空間の面に副映像生成部２０が生成した１または複数の副映像を投影する。副映像表示装置２１は、主映像表示装置１の表示面の周辺に配され、配された位置と、主映像表示装置１の表示面において対向する方向に副映像を投影する。副映像表示装置２１は、副映像投影装置２、３を有する。詳細は後述する。

図２は、本実施形態の映像表示装置の概要を示す投影図である。本映像表示装置は、たとえば室内空間内の所望の位置に主映像装置１が配置される。図２は主映像装置１の表示面の正面側（視聴者の観察する位置）からみた図である。主映像装置１の周辺の壁やカーテン、家具といった室内空間の面４０、５０に副映像４、５を投影するため、ここでは２つの副映像投影装置２、３を有する。副映像投影装置２、３は、副映像表示装置２１に含まれる。

図３は、本実施形態の映像表示装置を上方からみた図である。主映像表示装置１に対して向かって左側の面４０に投影される副映像４は、主映像表示装置１の右に設けた映像投影装置３から投影される。また、主映像表示装置１に対して向かって右側の面７に投影される副映像５は、主映像表示装置１の左側の副映像投影装置２から投影される。なお、副映像４、５が主映像投影装置１の表示面に重畳しないように、副映像投影装置２、３からの投影角度などを調整することが好ましい。

具体的例として、主映像表示装置１は、４７型Ｆｕｌｌ−ＨＤ液晶ディスプレイを使用した。副映像投影装置２，３は、主映像表示装置１の両側にポートレイト配置でレイアウトした、投影画角±２０度のＸＧＡ―ＬＣＤプロジェクタ２台で実装した。主映像表示装置１を室内の角にレイアウトした場合、副映像投影装置２、３から面４０、７に投影される副映像４、５までの距離はおよそ１．２ｍとなり、ＸＧＡの映像がおよそ１．０ｍ×０．７ｍの領域に投影される。このように、副映像投影装置と２、３と、投影された副映像４、５を結ぶ投影方向が主映像表示装置１の法線を対象軸に交差するようにレイアウトすることにより、副映像投影装置２、３から映像が投影される面４０、７までの投影距離を確保し、副映像投影装置の光学系のコストアップを抑制することができる。たとえば、面４０、７にほぼ並行となるようなスクリーンを設けることも有効である。このスクリーンは半透過であると見映えが良い。これによって本システムのレイアウトが、部屋の角である必要が無くなり、置き場所が限定されない。

本実施形態において、表示面の水平画角が±１５°になるような視距離で鑑賞すると、主映像を有効視野、副映像を安定注視野〜誘導視野で鑑賞することとなる。そのため、トラック映像だけではなく、ドリー映像やフォロー映像においても主映像に入り込むような高い臨場感を提供することができた。

（変更例）
図４は、第１の実施形態の映像表示装置の変形例を示す図である。本変形例の映像表示装置は、図１の映像表示装置に加えて、さらに主映像生成部１０を備える。

主映像生成部１０は、例えばゲームにおける従来の画面と同様に主映像を生成することができる。

副映像生成部２０は、ＣＧ空間において、主映像を生成するための仮想カメラと視点を共有し、面４０、５０に対応した副映像４，５生成用の２台の仮想カメラで生成することができる。

以上のように第１の実施形態によれば、副映像を投影する面を、主映像の表示面と角度を成してレイアウトすることにより、主映像を、有効視野（左右15度、上8度、下12度）で、副映像を安定注視野（有効視野より外側）で見せることを実現できる。そのため、主映像に対して副映像の画質を下げても不連続性が失われず、さらには、ドリー映像やフォロー映像での臨場感が著しく向上させることに成功した。これによって、対投資効果の適切な（演算コストと得られる臨場感のバランスの良い）実用的なシステムを実現することができる。

また、副映像を投影する投影装置は、主映像を表示する表示面より観察方向の左右の２方向に分離して投影することで、主映像に重なる領域を抑制しつつ投影距離を確保しできることがわかった。そして、副映像は左右の2画面だけでも臨場感向上に繋がることが確認できた。これも、左右の目の有効視野が左右に広いことに対応する。

（比較例）
表示面と略平行な室内空間の面４０、５０に副映像を投影したところ、主映像の画質（解像度、輝度、コントラスト）が求められるとともに、その連続性が厳しく問われた。それにも関わらず、ドリー映像やフォロー映像では、まったく臨場感が向上しなかった。

また、画質を揃えたとしても、トラック映像（左右に動くカメラワークで撮像された映像）での臨場感にはある程度効果があるものの、まったく臨場感が向上しないことも明らかになった。すなわち、副映像作成の負荷が高いわりには、臨場感が向上しないという課題があった。

（第２の実施形態）
第１の実施形態は、主映像、副映像ともに２Ｄ映像の場合について述べたが、本実施形態は、主映像表示装置１が３Ｄ映像を表示可能な例について述べる。なお、副映像表示装置２１は、第１の実施形態と同様に２D映像を表示する。

３Ｄ映像の表示方法は、２枚の視差映像の時分割多重表示、ＦＰＤの画素行毎に偏光方向を異ならせるマイクロポール方式といった、メガネを必要とする方式や、ＦＰＤとレンチキュラーシートを組み合わせた裸眼立体ディスプレイ方式等、様々知られているが、いずれの方式でも構わない。

本実施形態では、マイクロポール方式について例示する。観察者は左右で偏光方向が直行したメガネをかけて鑑賞する。このとき、右目の偏光板の偏光方向の軸と、副映像投影装置２の偏光方向の軸、左目の偏光板の偏光方向の軸と、副映像投影装置３の偏光方向の軸を一致させておくと、主映像鑑賞のために必要な偏光メガネをしたまま副映像４または５を鑑賞することによる輝度低下を抑制することができる。副映像の輝度は、３Ｄ主映像を鑑賞するための偏光メガネによる輝度低下を補うように設定する。

本実施形態において、表示面の水平画角が±１５°になるような視距離で鑑賞すると、主映像が立体映像として見えると同時に、副映像はトラック映像だけではなく、ドリー映像やフォロー映像においても主映像の立体感を増大するように寄与した。また、２Ｄ映像であることは鑑賞者に認識されることがなかった。これは、鑑賞者の右目の視野は右方向に、左目の視野は左方向に広がっており、両目の視野が重畳する領域に３Ｄ主映像、それぞれ独立な視野に２Ｄ副映像を表示するという本実施形態のレイアウトが、人間の視機能的に適切なためである。

中心映像を3D映像にした場合には、上下左右の副映像が2D映像でも十分な臨場感が得られる（2D映像だと分からない）ということが判明した。これも左右の目の視野角が重畳する領域が略正面に限定されることを考慮しても妥当な結果である。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態の映像表示装置を正面から見た図である。図２の第１の実施形態に加え、主映像表示装置１の右上、左上に、それぞれ副映像投影装置７、８をさらに設けた。左上の副映像投影装置７は、主映像表示装置１の右上の副映像１０を、右上の副映像投影装置８は、主映像表示装置１の左上の副映像９を投影する。これによって、主映像の左右だけでなく、上下にも副映像を表示することができ、より没入感を向上することができた。ここで、副映像投影装置７、８を投影するためのプロジェクタは、ランドスケープ配置が好ましい。また詳細は割愛するが、同様の考え方で、主映像に対して下方に副映像を表示するようにしても良い。副映像投影装置２、３、７、８と面４０、５０に投影された副映像４、５、９、１０を結ぶ投影方向が主映像表示装置１の法線を対象軸に交差するようにレイアウトすることにより、投影距離を確保し、副映像投影装置の光学系のコストアップを抑制することができる。また、副映像４と９、５と１０は重畳して投影されるエリアが図示されているが、このような場合、合計した輝度が重畳していない領域と連続的になるように、それぞれの輝度を調整すると良い。

（第４の実施形態）
第４の実施形態の映像表示装置を正面から見た図、および上方から見た図を図６、５に示す。本実施形態においては、副映像投影装置２、３を、主映像表示装置１の表示面より観察者側に配置する。図５では、副映像投影装置を筐体１１に組み込んでいる。本構成において、副映像４、５は、匡体１１と主映像表示装置１の間に表示される。具体的には、主映像表示装置１は、４７型Ｆｕｌｌ−ＨＤ液晶ディスプレイ、副映像投影装置は、匡体１１にポートレイト配置でレイアウトした、投影画角±１０°のＸＧＡ―ＬＣＤプロジェクタ２台から構成する。主映像表示装置１を室内の角にレイアウト、副映像投影装置を、主映像表示装置の辺から１ｍ離してして配置した場合、副映像投影装置２、３から面４０、５０に投影される副映像４、５までの距離はおよそ２．４ｍとなり、ＸＧＡの映像がおよそ０．７×１．０ｍの領域に投影された。匡体１１が例えば音響設備の筐体を兼ねることによって、鑑賞者は、主映像表示装置１がある前方だけでなく、左右方向からも音響効果を得ることができる。また、匡体１１は、利用しないときには、主映像表示装置１の両脇に移動することで、システム全体をコンパクトにすることもできる。また、図示しないが、匡体１１と、主映像表示装置１の間にスクリーンを張る機構を設けることによって、室内空間４０、５０の視覚的ノイズを低減することも可能である。このような構成によって、本表示装置の設置環境を部屋の隅に限定する必要がなくなり、さらに、面４０、５０が成す角度を９０°近傍で自由に設定できるようになる。また、匡体１１には、主映像表示装置の上方に表示する副映像９、１０を投影するための副映像表示装置７、８を配してもよい。このとき、プロジェクタはランドスケープ配置が良い。

本実施形態の構成において、表示面の水平画角が±１５°になるような視距離で鑑賞すると、主映像が立体映像として見えると同時に、音響も立体化した。さらに、副映像はトラック映像だけではなく、ドリー映像やフォロー映像においても主映像の立体感を増大するように寄与した。

（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態の映像表示装置を正面から見た図である。副映像は主映像に比較して、解像度、コントラストが低下しても知覚されにくい。一方、輝度低下や映像の投影サイズの減少は、没入感を低下させる。これは、周辺視は中央視に比較して輝度に感度が高い一方、解像度やコントラストには感度が低いという人間の視覚特性で説明できる。よって、主映像表示装置を取り巻くように表示する副映像４、５を、それぞれ１台の副映像投影装置２、３が投影することも可能である。この際、副映像生成部２０は、主映像表示装置１の表示面にかからないように、該当する領域をクリッピングした映像を生成する。クリッピングした映像を副映像投影装置２、３が投影することで主映像の画質を損なわない。

最後に、本システムに表示するコンテンツだが、主映像と副映像を愚直に生成しても良いが、一般的な放送等、主映像しかない場合は、主映像の外側たとえば２割程度の領域を拡大伸長して、副映像としたり、または、主映像からオプティカルフロー等、動きに関連する情報を抜き出して、外挿映像を生成したりすることが可能である。ここでは詳細は述べないが、たとえば、図９に破線で示したような、表示面に平行な仮想的な面１３を仮想的に設けることで、１、４、５の映像を矩形の１枚の映像として扱うことが可能になる。１３の領域で生成した１枚の映像から、１、４、５に相当する領域を抜き出し、４、５については面の傾きを反映したキーストン補正を行うことによって、１、４、５の映像に変換することができる。ｆｕｌｌ−ＨＤ解像度で表示する１に対して４、５は解像度が低いことから、個別に生成したほうが高効率になるが、仮想的な面１３の形で映像を保持することで、面４０、５０の角度の変更や、実施形態に述べたような副映像の数や領域の変更に臨機応変に対応できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明（とその均等）の範囲に含まれる。

１・・・主映像表示装置、２、３、７、８・・・映像投影装置、４、５、９、１０、１２・・・映像投影領域、４０、５０・・・面、１１・・・筐体、１３・・・仮想的な面

１０・・・主映像生成部、２０・・・副映像生成部、２１・・・副映像表示装置、

Claims (9)

1. 主映像を表示面に表示する主映像表示装置と、
   前記表示面の１周辺に配され、前記表示面の１周辺から前記表示面の法線を交差するような投影方向に、副映像を投影する副映像表示装置と、
   を備え、前記副映像表示装置が投影する副映像は前記表示面と重ならない映像表示装置。
   
2. 前記副映像表示装置は、
   前記表示面に向かって手前の左右または上下のうち少なくとも１つの前記表示面の１周辺の組に複数の投影装置を備え、
   前記投影装置は、前記組のうちもう一方の前記投影装置の方向に前記副映像を投影することを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
   
3. 前記複数の投影装置が投影する副映像は少なくとも１点で交差するよう前記複数の投影装置が配されたことを特徴とする請求項２記載の映像表示装置。
   
4. 前記主映像表示装置は、主映像として、立体映像を表示可能な請求項２記載の映像表示装置。
   
5. 入力された映像から、副映像を生成する生成部をさらに備えた請求項２記載の映像表示装置。
   
6. 前記生成部は、前記入力画像と同じ輝度であり、かつ前記入力画像よりも解像度、またはコントラストまたはその両方が低い副映像を生成する請求項５記載の映像表示装置。
   
7. 前記副映像を表示するためのスクリーンをさらに備える請求項１記載の映像表示装置。
   
8. 前記スクリーンは半透明である請求項７記載の影像表示装置。
   
9. 前記生成部は、前記複数の投影装置が投影する副映像が重なる表示領域において、輝度を調整する請求項６記載の映像表示装置。

Images